CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Cơ sở khoa học
2.1.1 Cơ sở khoa học giải pháp khoa học công nghệ
2.1.1.2 Một số nghiên cứu về lúa gạo ngoài nước
Các quốc gia vùng Châu Á đều có cơ sở nghiên cứu phục vụ cho việc cải thiện sản xuất lúa gạo. Vùng Đông Nam Á có các đặc điểm khí hậu không khác biệt nhau nhiều, do đó các giống lúa cải thiện được Viện Nghiên cứu lúa Quốc tế (IRRI) phóng thích đa số được các quốc gia thâm canh lúa sử dụng. Các quốc gia như Cam-pu-chia, Indonesia, Lào, Myanmar, Phi-lip-pin có diện tích canh tác khá quan trọng các giống lúa IRRI.
Giống lúa thơm Basmati được Ấn Độ sản suất từ 0,6-0,7 triệu tấn gạo trên diện tích 0,7- 0,8 triệu ha với năng suất bình quân 0,85 tấn/ha [100]. Giống Khao-Dawk- Mali được canh tác phổ biến ở Thái Lan và có tiềm năng năng suất từ 4,5-5,0 tấn/ha (Somrith, 1996) [101]. Giống Jasmine85 (IR841-85) được sản xuất khá phổ biến ở Mỹ và một số quốc gia Đông Nam Á.
(ii) Yếu tố ảnh hưởng đến phẩm chất lúa gạo
B.Dwebb (1985) [102] xác định có 11 yếu tố chất lượng gạo chịu ảnh hưởng của quá trình sản xuất, thu hoạch và chế biến (Rice quality workshop, 2003) [103]. Tiêu chuẩn gạo của Bộ Nông nghiệp Mỹ dựa trên tỷ lệ dài - rộng của hạt gạo để phân 7 cấp.
Tùy theo đặc tính của từng nhóm giống mà tỷ lệ vỏ trấu và gạo lức khác nhau, tỷ lệ vỏ trấu trung bình chiếm từ 20 – 25% dao động từ 18 – 26%, tỷ lệ gạo xát trắng trung bình 70%, hạt gạo thon dài được ưa chuộng nhiều nhất trên thị trường quốc tế (Khush và ctv., 1979) [104].
Yếu tố môi trường
Tỷ lệ gạo nguyên chịu ảnh hưởng tác động rất lớn của điều kiện môi trường, đặc biệt là nhiệt độ và độ ẩm của môi trường trước và sau thu hoạch [104]. Dạng hạt có ảnh hưởng chất lượng gạo xay chà, hạt mảnh, dài và bạc bụng càng cao thì tỷ lệ gạo nguyên càng thấp [105]. Tỷ lệ gạo nguyên có mối tương quan chặt với độ cứng và độ bạc bụng của hạt, đến nay di truyền về độ cứng của hạt vẫn chưa được biết rõ [106]. Sự khác biệt ẩm độ gây ra sự nứt, gãy gạo, trong giai đoạn chín, một số hạt lúa có ẩm độ khác nhau, do đó sự hấp thu ẩm độ môi trường của hạt lúa có ẩm độ thấp là nguyên nhân làm giảm tỷ lệ
gạo nguyên. Các nhà nghiên cứu cho rằng gạo hạt dài và thon dài dễ bị gãy khi xay chà hơn là nhóm gạo hạt tròn [107].
Độ bạc bụng xảy ra trong suốt quá trình chín của hạt, thiếu nước ở giai đoạn làm đòng đến khi trổ, bệnh đạo ôn cổ bông, bọ xít hôi tấn công lúc giai đoạn ngậm sữa đều làm tăng tỷ lệ gạo bạc bụng [108]. Nhiệt độ cao và biên độ nhiệt ngày-đêm chênh lệch nhiều (35oC ngày và 25oC đêm) trong quá trình cây lúa sinh trưởng và phát triển cũng làm tăng tỷ lệ gạo bạc bụng [109]. Nghiên cứu của Heu và ctv. [110] độ hóa hồ của gạo dễ bị thay đổi bởi nhiệt độ môi trường trong giai đoạn hạt vào chắc. Nhiệt độ không khí cao sau khi trổ làm tăng độ hóa hồ và ngược lại [111].
Hàm lượng amylose là tính chất quan trọng nhất trong phẩm chất lúa gạo, theo tiêu chuẩn IRRI [112] hàm lượng nhỏ hơn 2% là nếp; từ 2-10% là rất thấp, cơm dẻo hơi ướt;
từ 11-20% là thấp, cơm dẻo; từ 21-25% là trung bình, cơm mềm; trên 25% là cao, cơm cứng. Trong cùng một nhóm lúa có hàm lượng amylose tương tự, giống lúa có độ bền gel mềm hơn, sẽ được ưa chuộng [104]. Các giống lúa Indica có độ bền thể gel cao cho chất lượng gạo nấu tốt hơn giống có độ bền thể gel trung bình [113]. Nhiệt độ môi trường trong thời gian lúa vào chắc hạt có ảnh hưởng đến hàm lượng amylose [114]. Theo Gomez [115]:
- Trong giai đoạn vào chắc hạt, amylose giảm khi nhiệt độ tăng đối với nhóm lúa japonica, trái lại amylose của nhóm indica tăng khi nhiệt độ thấp hơn 29oC.
- Hàm lượng amylose giảm nhẹ khi bón phân đạm nuôi hạt.
- Hàm lượng amylose có thể tăng theo mức độ xay chà.
- Hàm lượng amylose biến thiên giữa các cây lúa trong cùng một giống thấp hơn 2%, nhưng giữa các bông lúa trên cùng một cây là 3-7%.
Yếu tố dinh dưỡng
Bón đạm nhiều cho Khao-Dawk-Mali 105 cũng ảnh hưởng xấu đến chất lượng cơm như ảnh hưởng đến mùi thơm, độ xốp, độ trắng, độ dính và dẻo, thông thường đất có hàm lượng đạm thấp làm tăng mùi thơm của hạt gạo [116].
Khi bón đạm cho lúa, nếu chia làm nhiều lần thì chất lượng gạo sẽ cao hơn. Thí nghiệm của Youssef và ctv. [117] với liều lượng đạm 150 kgN/ha chia làm 4 lần bón cho
giống lúa IR579; Huo [118], Perze và ctv. (1996) [116] cũng cho rằng chia đạm thành nhiều lần bón làm tăng phẩm chất hạt.
Trên giống lúa Khao-Dawk-Mali 105, ở mức bón kali cao làm gia tăng năng suất, mùi thơm, gạo trắng và độ bóng của hạt, tuy nhiên lại làm giảm độ xốp của cơm [119].
Bón Kali làm tăng năng suất, hạn chế hiện tượng thừa dinh dưỡng và giảm đổ ngã của cây, do vậy nó cũng cải thiện một số tính trạng phẩm chất khác.
Bón phân lưu huỳnh (S) cho Khao-Dawk-Mali 105 ở mức độ vừa phải trên đất thiếu hụt S đã làm tăng mùi thơm, độ mềm, độ trắng, bóng của cơm, tuy nhiên nếu bón cao hơn mức thích hợp lại làm giảm các phẩm chất nói trên [119].
(iii) Yếu tố sau thu hoạch
Theo kết quả nghiên cứu của Rahim và ctv.[120] thu hoạch sớm làm giảm hàm lượng protein, tỷ lệ xay chà và năng suất. Daniels và ctv. [121] cho thấy các mức độ phơi hoặc sấy đều có ảnh hưởng đến tỷ lệ gạo nguyên. Thông thường các hạt lúa trên cùng một gié lúa có khác biệt về thời gian chín và điều này càng trầm trọng hơn do kỹ thuật canh tác, thời điểm thu hoạch [122]. Thu hoạch lúa ở độ chín tối hảo làm giảm thiểu tối đa tổn thất do rơi rụng và nứt gãy gạo. Để giảm gãy gạo, thu hoạch lúa ở ẩm độ từ 20% đến 24%, suốt ngay và sấy sẽ làm giảm thiểu tỷ lệ gạo gãy. M.Jjimenez và ctv. [123] cho rằng thời gian sấy để tránh sự rạn vỡ của hạt gạo có thể dài hơn để duy trì tỷ lệ gạo nguyên.
LiDong [124] cho biết cấu trúc của phần nội nhũ bị tổn thất nhẹ sau khi phơi nắng và sự nứt vỡ xảy ra trước tiên ở phần giữa của hạt gạo.
Những nguyên nhân làm cho người nông dân không chấp nhận các phương pháp tân tiến trong thu hoạch, đập và sấy lúa:
+ Độ chín không đồng đều do sử dụng nhiều giống lúa, không quản lý tốt đồng ruộng do các yếu tố khách quan.
+ Thiếu lao động trong thời điểm thu hoạch.
+ Trở ngại thời tiết lúc thu hoạch.
+ Trở ngại về không gian phơi sấy.
Các nghiên cứu đã cho biết nhiệt độ sấy cao (60oC) và tỷ lệ ẩm độ hạt thoát nhanh (5-6% ẩm độ ban đầu) không làm giảm tỷ lệ gạo nguyên, thời gian sấy và nhiệt độ không
ảnh hưởng đến sự hấp thu nước và GT. Lúa sau khi tồn trữ 12 tháng hấp thu nước nhiều hơn là ngay sau khi thu hoạch [125],[126]. Jindal và Siebenmorgen [127] cho biết tỷ lệ gạo nguyên thấp do nước được hấp thu khi ẩm độ ban đầu của hạt lúa thấp 13%. Ẩm độ từng cá thể hạt lúa khác nhau lúc thu hoạch, do đó khả năng tái hấp thu ẩm độ của lúa có ẩm độ thấp trong môi trường tự nhiên sẽ làm giảm tỷ lệ gạo nguyên. Bautista và ctv.[128]
cho biết phần trăm hạt gạo rạn nứt có tương quan chặt với hạt lúa có ẩm độ kém hơn 14%.
Các giống lúa khác nhau sẽ có độ rạn gãy khác nhau [107],[129]. R.C Bautista và ctv.
[130] xác định quá trình tái hấp thu ẩm độ đã làm giảm tỷ lệ gạo nguyên, điều này có ý nghĩa với vùng trồng lúa có ẩm độ cao. Phần trăm hạt lúa có ẩm độ thấp hơn 14% gia tăng với ẩm độ thấp lúc thu hoạch và gây nên sự rạn nứt hạt, nhất là sau khi mưa. Tỷ lệ gạo nguyên giảm khi ẩm độ thu hoạch thấp hay cao còn tùy thuộc vào giống lúa, gạo nguyên giảm khi ẩm độ lúc thu hoạch cao hơn 22% và khi tỷ lệ hạt lúa có ẩm độ thấp hơn 14%
chiếm tỷ lệ cao hơn 30% trong khối lúa [131]. N.T. Watson và ctv. [132] nhận thấy nhiệt độ trung bình ngày hoặc đêm thấp trong lúc hình thành hạt có ảnh hưởng đến tỷ lệ gạo nguyên.