Tài liệu Nghiên cứu đặc điểm nông sinh học của một số giống ngô lai mới có khả năng chịu hạn và năng suất cao tại sơn la

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM ----------------------------- DƯƠNG GIA ĐỊNH NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM NÔNG SINH HỌC CỦA MỘT SỐ GIỐNG NGÔ LAI MỚI CÓ KHẢ NĂNG CHỊU HẠN VÀ NĂNG SUẤT CAO TẠI SƠN LA LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC CÂY TRỒNG THÁI NGUYÊN – NĂM 2016 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM ----------------------------- DƯƠNG GIA ĐỊNH NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM NÔNG SINH HỌC CỦA MỘT SỐ GIỐNG NGÔ LAI MỚI CÓ KHẢ NĂNG CHỊU HẠN VÀ NĂNG SUẤT CAO TẠI SƠN LA Ngành : Khoa học cây trồng Mã số ngành: 60.62.01.10 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC CÂY TRỒNG NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS. LUÂN THỊ ĐẸP THÁI NGUYÊN – NĂM 2016 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan rằng, số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là trung thực, đầy đủ, rõ nguồn gốc và chưa được sử dụng để bảo vệ một học vị nào. Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đã được cảm ơn. Tôi xin chịu trách nhiệm trước Hội đồng bảo vệ luận văn, trước khoa và nhà trường về các thông tin, số liệu trong đề tài./. Tác giả Dương Gia Định ii LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận văn này, tôi đã nhận được sự giúp đỡ của các thầy cô giáo, các phòng ban và các đơn vị trong cũng như ngoài trường. Tôi xin chân thành cảm ơn cô giáo PGS.TS. Luân Thị Đẹp – Khoa Nông học thuộc Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo, truyền thụ những kinh nghiệm quý báu, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình nghiên cứu và viết luận văn Nhân dịp này tôi xin cảm ơn các thầy, cô giáo Khoa Nông học, Phòng quản lý Sau Đại học Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên, Khoa Nông Học Trường Đại học Tây Bắc, Trung tâm giống cây trồng vật nuôi, thuỷ sản tỉnh Sơn La đã tạo điều kiện và giúp đỡ tôi trong thời gian tiến hành đề tài Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới gia đình, người thân, bạn bè, đồng nghiệp đã quan tâm động viên tôi trong suốt quá trình nghiên cứu và thực hiện đề tài. Tôi xin chân thành cảm ơn! Tác giả Dương Gia Định iii MỤC LỤC Trang LỜI CAM ĐOAN .............................................................................................. i LỜI CẢM ƠN ................................................................................................... ii MỤC LỤC ........................................................................................................ iii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT .............................................................. v DANH MỤC CÁC BẢNG............................................................................... vi MỞ ĐẦU ........................................................................................................... 1 1. Tính cấp thiết của đề tài ............................................................................... 1 2. Mục đích và yêu cầu của đề tài ..................................................................... 3 2.1. Mục đích ..................................................................................................... 3 2.2. Yêu cầu ....................................................................................................... 3 3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài ...................................................... 3 3.1. Ý nghĩa khoa học ....................................................................................... 3 3.2. Ý nghĩa thực tiễn ........................................................................................ 3 CHƯƠNG I. TỔNG QUAN TÀI LIỆU ............................................................ 4 1.1.Cơ sở khoa học của đề tài ........................................................................... 4 1.2. Tình hình sản xuất ngô trên thế giới và Việt Nam ..................................... 4 1.2.1. Tình hình sản xuất ngô trên thế giới ....................................................... 4 1.2.2.Tình hình sản xuất ngô ở Việt Nam ......................................................... 6 1.2.3. Tình hình sản xuất ngô tại Sơn La .......................................................... 9 1.3. Tình hình nghiên cứu ngô trên thế giới và Việt Nam .............................. 10 1.3.1. Nghiên cứu chọn tạo giống ngô trên thế giới........................................ 10 1.3.2. Nghiên cứu chọn tạo giống ngô ở Việt Nam ........................................... 13 1.3.3. Nghiên cứu về sinh trưởng và phát triển của cây ngô .......................... 16 1.3.4. Một số kết quả nghiên cứu khả năng chịu hạn của cây ngô ................. 19 CHƯƠNG II. VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU. 25 2.1. Vật liệu nghiên cứu: ................................................................................. 25 iv 2.2. Nội dung nghiên cứu ................................................................................ 26 2.3. Địa điểm và thời gian thực hiện thí nghiệm............................................. 26 2.4. Phương pháp nghiên cứu.......................................................................... 27 2.4.1. Phương pháp nghiên cứu trong phòng .................................................. 27 2.4.1. Thí nghiệm ngoài đồng ruộng ................................................................. 28 2.5. Các chỉ tiêu và phương pháp theo dõi ...................................................... 30 2.6. Phương pháp xử lý số liệu........................................................................ 33 CHƯƠNG III. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ...................... 34 3.1. Kết quả đánh giá khả năng chịu hạn của các giống ngô thí nghiệm thời kỳ cây con trong điều kiện gây hạn nhân tạo ....................................................... 34 3.1.1. Tỷ lệ cây không héo của các giống ngô thí nghiệm sau gây hạn .......... 35 3.1.2. Tỷ lệ cây phục hồi của các giống ngô thí nghiệm sau gây hạn............. 35 3.1.3. Kết quả đánh giá tỷ lệ vật chất khô của các giống ngô thí nghiệm ...... 36 3.1.4. Chỉ số chịu hạn tương đối của các giống ngô thí nghiệm ..................... 36 3.2. Kết quả nghiên cứu khả năng sinh trưởng phát triển của các giống ngô thí nghiệm vụ hè thu năm 2015 ............................................................................ 37 3.2.1. Các giai đoạn sinh trưởng, phát dục chính của các giống ngô thí nghiệm vụ hè thu năm 2015 ......................................................................................... 37 3.2.3. Kết quả đánh giá mức độ nhiễm một số sâu bệnh hại chính và chống đổ của các giống của các giống ngô thí nghiệm vụ Hè Thu 2015 tại Sơn La...... 48 3.2.4. Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các giống ngô thí nghiệm vụ Hè Thu 2015 tại Sơn La ................................................................ 55 3.3. Hạch toán hiệu quả kinh tế sản xuất các giống ngô ................................. 61 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ............................................................................. 64 1. Kết luận. ...................................................................................................... 64 2. Đề nghị ........................................................................................................ 64 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................... 65 v DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Bộ NN –PTNT Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn CHDCND Lào Cộng hòa dân chủ nhân dân Lào CIMMYT Trung tâm cải tạo giống ngô và lúa mì quốc tế TB Trung bình CT TNHH Công ty trách nhiệm hữu hạn VN Việt Nam Sn Chỉ số chịu hạn tương đối ASI Khoảng cách giữa tung phấn và phun râu của các giống ngô TGST Thời gian sinh trưởng CCC Chiều cao cây CCĐB Chiều cao đóng bắp CSDTL Chỉ số diện tích lá Đ/c Đối chứng TP Sơn La Thành phố Sơn La C.Xôm Chiếng Xôm M. Bon - M.Sơn Mường Bon – Mai Sơn NSLT Năng suất lý thuyết NSTT Năng suất thực thu HQ Hiệu quả vi DANH MỤC BẢNG Trang Bảng 1.1: Tình hình sản xuất ngô trên thế giới giai đoạn 2010 – 2014 ............ 5 Bảng 1.1: Tình hình sản xuất ngô ở một số châu lục năm 2014 ....................... 6 Bảng 1.3: Tình hình sản xuất ngô tại Việt Nam giai đoạn 2010 - 2014 ........... 7 Bảng 1.4: Tình hình sản xuất ngô của các vùng và cả nước năm 2014 ............ 8 Bảng 1.5: Tình hình sản xuất ngô tỉnh Sơn La từ năm 2010 – 2015 ................ 9 Bảng 2.1: Danh sách các giống ngô thí nghiệm.............................................. 25 Bảng 3.1: Khả năng chịu hạn của các giống ngô thí nghiệm thời kỳ cây con 34 Bảng 3.2: Các giai đoạn sinh trưởng của các giống ngô thí nghiệm vụ Hè Thu năm 2015 tại Sơn La ..................................................................... 38 Bảng 3.3: Chiều cao cây và chiều cao đóng bắp của các giống ngô thí nghiệm vụ Hè thu năm 2015 ........................................................................................ 42 Bảng 3.4: Số lá và chỉ số diện tích lá của các giống ngô thí nghiệm............. 44 Bảng 3.5: Trạng thái cây, trạng thái bắp, độ bao bắp của các giống ngô thí nghiệm vụ Hè thu năm 2015 ...................................................................... 47 Bảng 3.6: Mức độ nhiễm một số loại sâu hại chính của các giống ngô thí nghiệm vụ Hè Thu năm 2015 tại Sơn La ................................................... 50 Bảng 3.7: Mức độ nhiễm một số loại bệnh hại của các giống ngô thí nghiệm Vụ Hè Thu năm 2015 tại Sơn La .................................................................... 52 Bảng 3.8: Khả năng chống đổ của các giống thí nghiệm................................ 54 vụ Hè Thu năm 2015 ....................................................................................... 54 Bảng 3.9: Các yếu tố cấu thành năng suất của các giống ngô thí nghiệm tại Chiềng Xôm - Thành phố Sơn La vụ Hè Thu 2015 ................................... 56 Bảng 3.10: Các yếu tố cấu thành năng suất của các giống ngô thí nghiệm tại Mường Bon huyện Mai Sơn vụ Hè Thu 2015 ........................................... 57 Bảng 3.11: Năng suất của các giống ngô thí nghiệm tại Sơn La vụ Hè Thu năm 2015 ....................................................................................... 60 Bảng 3.12: Hiệu quả kinh tế của các giống ngô vụ Hè Thu 2015 tại các điểm nghiên cứu ....................................................................................................... 62 1 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Ngô (Zea mays.L) là một trong 3 cây ngũ cốc quan trọng của thế giới (Lúa mì, lúa gạo và ngô), diện tích đứng thứ 2 sau lúa mì nhưng sản lượng và năng suất cao nhất trong các 3 loại cây ngũ cốc, năm 2013, diện tích trồng ngô thế giới đạt 183,19 triệu ha, năng suất bình quân 55,2 tạ/ha, sản lượng 1016,74 triệu tấn. Trong đó Mỹ, Trung Quốc, Brazin là những nước đứng đầu về diện tích và sản lượng (FAOSTAT, 2016) [33]. Với vai trò làm lương thực cho người, thức ăn chăn nuôi, nguyên liệu cho công nghiệp và xuất khẩu ngô đã trở thành cây trồng bảo đảm an ninh lương thực, góp phần chuyển đổi cơ cấu nông nghiệp theo hướng trồng trọt sang chăn nuôi, cung cấp nguyên liệu cho công nghiệp và sản phẩm hàng hoá cho xuất khẩu ở nhiều nước và trên phạm vi toàn thế giới. Ở Việt Nam ngô được đánh giá là cây trồng có vai trò hết sức quan trọng trong cơ cấu cây trồng. Trong giai đoạn từ 2009 - 2013 diện tích trồng ngô cả nước tăng từ 1089,2 ngàn ha (năm 2009) lên 1.170,3 ngàn ha (năm 2013), tăng 81,1 ngàn ha. Năng suất trung bình tăng từ 40,14 tạ/ha (năm 2009) lên 44,35 tạ/ha (năm 2013). Tuy đã có tiến bộ lớn nhưng năng suất ngô của Việt Nam vẫn thấp hơn trung bình thế giới, chỉ bằng 80,34% so với năng suất ngô trung bình của thế giới (FAOSTAT, 2016) [33]. Sản xuất ngô trong nước vẫn chưa đáp ứng đủ nhu cầu, hàng năm nước ta phải nhập khẩu lượng lớn ngô nguyên liệu cho chế biến thức ăn chăn nuôi (Cục trồng trọt, 2011). Năm 2014, lượng ngô nhập khẩu là 4,79 triệu tấn, tổng giá trị nhập khẩu là 1,22 tỉ USD, tăng 82,09% so với năm 2013 (Tổng cục Hải Quan, 2015) [19]. Năng suất và sản lượng ngô của các tỉnh Trung du miền núi phía Bắc không cao chỉ đạt trung bình đạt 36,7 tạ/ha (Tổng cục thống kê năm 2014) [18], thấp hơn nhiều so với năng suất trung bình của cả nước là 44,1 tạ/ha (FAOSTAT, 2 9/2016) [33], do đó chưa phản ánh hết tiềm năng của giống, chưa tận dụng được khí hậu thời tiết, đất đai của từng vùng sinh thái riêng biệt. Sơn La là tỉnh thuộc vùng núi Tây Bắc Việt Nam, trong cơ cấu sản xuất nông nghiệp của tỉnh, ngô được coi là một loại cây trồng chính, diện tích gieo trồng hàng năm lớn, trên 162.780 ha (chiếm trên 56,8% diện tích đất sản xuất nông nghiệp). Ngô được xác định là một trong những loại cây phù hợp với điều kiện đất đai, khí hậu của Sơn La, là cây chịu hạn tốt, dễ gieo trồng, chăm sóc và cho thu nhập khá cao. Cùng với việc chú trọng đầu tư thâm canh, tăng vụ, áp dụng các tiến bộ khoa học vào sản xuất thì việc sử dụng các giống ngô lai có năng suất, chất lượng cao đã được quan tâm. Tuy nhiên, do diện tích đất trồng ngô phần lớn là đất đồi có độ dốc cao, hiện tượng xói mòn, rửa trôi, thoái hoá đất rất lớn, trình độ sản xuất ngô của nông dân còn hạn chế như chưa quan tâm đến kỹ thuật canh tác, từ khâu làm đất, bón phân đến chăm sóc, thu hoạch và bảo quản nên năng suất ngô thấp, năm 2013 chỉ đạt khoảng 40, tạ/ha (Cục Thống kê tỉnh Sơn La năm 2013) [4]. Sản xuất ngô Sơn La hiện nay phần lớn nhờ nước trời nên không chủ động được mùa vụ gieo trồng làm giảm đáng kể năng suất, chất lượng và hiệu quả kinh tế của cây ngô. Đặc biệt trong những năm gần đây khí hậu biến đổi bất thường ảnh hưởng không nhỏ đến sản xuất ngô, đòi hỏi các giống có khả năng thích nghi với điều kiện bất thuận của thời tiết như hạn hán, sâu bệnh…. là vấn đề cấp bách. Do vậy, chọn được những giống ngô có năng suất cao, có khả năng chịu hạn tốt đang là yêu cầu cấp thiết mà sản xuất ngô Sơn La đặt ra. Chính vì những lý do đó chúng tôi thực hiện đề tài: “Nghiên cứu đặc điểm nông sinh học của một số giống ngô lai mới có khả năng chịu hạn và năng suất cao tại Sơn La”. 3 2. Mục đích và yêu cầu của đề tài 2.1. Mục đích Lựa chọn được 1 - 2 giống ngô có năng suất cao và khả năng chịu hạn thích ứng với điều kiện đất đai, khí hậu của Sơn La để giới thiệu cho sản xuất. 2.2. Yêu cầu - Đánh giá khả năng chịu hạn của các giống ngô thí nghiệm thời kỳ cây con. - Theo dõi các giai đoạn sinh trưởng chính của các giống ngô thí nghiệm vụ Hè Thu năm 2015 tại Thành phố Sơn La và huyện Mai Sơn tỉnh Sơn La. - Đánh giá một số đặc điểm hình thái sinh lý của các giống ngô thí nghiệm. - Theo dõi tình hình sâu bệnh hại và khả năng chống đổ - Đánh giá các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các giống ngô thí nghiệm. 3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 3.1. Ý nghĩa khoa học - Kết quả nghiên cứu của đề tài là cơ sở khoa học để xác định giống ngô lai năng suất cao và khả năng chịu hạn tốt phù hợp với điều kiện sinh thái của tỉnh Sơn La. - Là tài liệu tham khảo cho giáo viên, sinh viên trong nghiên cứu chọn tạo giống ngô, là cơ sở cho cán bộ khuyến nông trong việc khuyến cáo người dân sử dụng giống mới trong sản xuất phù hợp với điều kiện sinh thái của từng vùng. 3.2. Ý nghĩa thực tiễn Tuyển chọn 1-2 giống ngô lai đã được Bộ NN –PTNT công nhận có năng suất cao, khả năng chịu hạn tốt phù hợp với điều kiện của địa phương, bổ xung cho cơ cấu giống ngô của tỉnh Sơn La 4 CHƯƠNG I TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1.Cơ sở khoa học của đề tài Tình trạng biến đổi khí hậu toàn cầu, hạn hán kéo dài, lượng mưa không đều ở các vùng là một khó khăn lớn cho sản xuất nông nghiệp ở nhiều châu lục như châu Á, châu phi, Nam Mỹ….Ngoài tác động trực tiếp lên quá trình canh tác, biến đổi khí hậu còn làm thu hẹp diện tích sản xuất nông nghiệp. Việt Nam có khoảng 75% là đồi núi, đất dốc nên thường xuyên khan hiếm về nguồn nước gây khó khăn cho canh tác đối với nhiều loại cây trồng nói chung và cây ngô nói riêng. Do vậy, ngoài việc áp dụng các biện pháp kỹ thuật tiên tiến trong thâm canh thì việc chọn giống ngô có khả năng chống chịu với điều kiện ngoại cảnh bất lợi nói chung, chịu hạn nói riêng là hết sức cần thiết mang tính thời sự trên thế giới cũng như ở Việt Nam. Khả năng chịu hạn là sự thích nghi có bản chất di truyền, biểu hiện của sự đa dạng về đặc điểm hình thái, sinh lý và hóa sinh. Do đó để đánh giá được khả năng chống chịu hạn ở thực vật nói chung và cây ngô nói riêng một cách toàn diện cần phải có trang thiết bị hiện đại, chi phí lớn. Tuy nhiên năng suất và khả năng chống chịu có mối quan hệ nhất định với một số đặc điểm nông sinh học, dựa vào mối quan hệ này ở các giai đoạn sinh trưởng như giai đoạn cây con, giai đoạn trỗ cờ, tung phấn, phun râu…. Có thể đánh giá nhanh khả năng chịu hạn làm cơ sở cho quá trình chọn giống. Do vậy chúng tôi đã tiến hành đánh giá nhanh khả năng chịu hạn của các giống ngô lai thời kỳ cây con theo phương pháp của Lê Trần Bình và Lê Thị Muội 1998 [2]. 1.2. Tình hình sản xuất ngô trên thế giới và Việt Nam 1.2.1. Tình hình sản xuất ngô trên thế giới Hiện nay ngô là cây lương thực đứng thứ 3 trên thế giới sau lúa mì và lúa nước, năm 2014, diện tích trồng ngô khoảng 183,32 triệu ha, sản lượng 5 khoảng 1038,28 triệu tấn (FAOSTAT,9/ 2016) [33]. Trong những năm gần đây nhờ vào sự phát triển của khoa học kỹ thuật việc áp dụng những công nghệ mới vào sản xuất đã làm tăng năng suất và sản lượng ngô.Tình hình sản xuất ngô trên thế giới trong 5 năm gần đây được trình bày ở bảng 1.1. Bảng 1.1: Tình hình sản xuất ngô trên thế giới giai đoạn 2010 – 2014 Năm Diện tích Năng suất Sản lượng (triệu ha) (tạ/ha) (triệu tấn) 2010 164,05 51,89 851,27 2011 171,38 51,77 887,13 2012 179,06 48,89 875,49 2013 186,02 54,71 1.017,75 2014 183,32 56,64 1.038,28 (Nguồn:FAOSTAT,9/2016) [33] Số liệu bảng 1.1 cho thấy sản xuất ngô của thế giới trong những năm gần đây tăng đáng kể tăng cả về diện tích, năng suất và sản lượng. Diện tích trồng ngô từ 164,05 triệu ha (năm 2010 ) đến 183,32 triệu ha (năm 2014). Năng suất tăng không đáng kể từ 51,89 tạ/ha (năm 2010) đến 56,64 tạ/ha (2014). Do diện tích tăng cho nên sản lượng vẫn có xu hướng tăng qua các năm. Có được kết quả này, trước hết là nhờ ứng dụng rộng rãi lý thuyết ưu thế lai trong chọn tạo giống, đồng thời không ngừng cải thiện các biện pháp kỹ thuật canh tác. Hiện nay trên thế giới có khoảng 140 nước trồng ngô, trong đó có 38 nước là các nước phát triển còn lại là các nước đang phát triển. Do sự khác nhau về điều kiện tự nhiên, tập quán canh tác và trình độ khoa học kỹ thuật nên có sự chênh lệch về năng suất ngô ở các châu lục. Tình hình sản xuất ngô ở một số châu lục năm 2014 được trình bày ở bảng 1.2. 6 Bảng 1.1: Tình hình sản xuất ngô ở một số châu lục năm 2014 Khu vực Diện tích Năng suất Sản lượng (triệu ha) (tạ/ha) (triệu tấn) Châu Mỹ 68,40 76,97 526,45 Châu Á 59,10 51,47 304,14 Châu Âu 18,75 69,02 129,43 Châu Phi 37,00 20,98 77,62 (Nguồn: FAOSTAT, 9/2016) [33] Số liệu bảng 1.2 cho thấy châu Mỹ là khu vực có diện tích, năng suất và sản lượng ngô lớn nhất thế giới. Năm 2014, năng suất ngô châu lục này đạt 76,97 tạ/ha, cao hơn năng suất trung bình của thế giới (55,2 tạ/ha) là 20,83 tạ/ha. Sản lượng đạt 526,45 triệu tấn chiếm 50,7% sản lượng ngô toàn thế giới. Châu Á là châu lục có diện tích trồng ngô lớn thứ hai với 59,1 triệu ha nhưng năng suất ngô châu Á chỉ đứng thứ 3 (51,47 tạ/ha) sau châu Âu (69,02 tạ/ha). Mặc dù diện tích trồng ngô của châu Âu ít nhất (18,97 triệu ha) so với 4 châu lục nhưng năng suất ngô cao thứ hai trên thế giới. Do Châu Mỹ và Châu Âu, ngô được trồng ở các nước phát triển, trình độ thâm canh cao nên năng suất ngô 2 vùng này đạt cao nhất thế giới. Châu Phi là khu vực có diện tích trồng ngô đứng thứ 3 thế giới (37 triệu ha), nhưng vùng này có điều kiện khí hậu khắc nghiệt, chưa có điều điều kiện thâm canh nên năng suất ngô đạt thấp nhất (20,98 tạ/ha). 1.2.2.Tình hình sản xuất ngô ở Việt Nam Ở Việt Nam, cây ngô đã được trồng cách đây khoảng 300 năm và được trồng trên những điều kiện sinh thái khác nhau của cả nước. Là cây lương thực quan trọng thứ hai sau cây lúa và là cây trồng chính để phát triển ngành chăn nuôi. Năng suất ngô ở nước ta trước đây rất thấp so với năng suất ngô thế giới, do sử dụng giống ngô địa phương và áp dụng khoa học kỹ thuật vào 7 sản xuất còn hạn chế. Sản xuất ngô ở Việt Nam đã trải qua nhiều bước thăng trầm và đến nay đã đạt được những thành tựu lớn. Tình hình sản xuất ngô trên ở Việt Nam trong 5 năm gần đây được trình bày ở bảng 1.3. Bảng 1.3: Tình hình sản xuất ngô tại Việt Nam giai đoạn 2010 - 2014 Diện tích Năng suất Sản lượng (nghìn ha) (tạ/ha) (nghìn tấn) 2010 1.126,4 40,90 4.606,8 2011 1.121,3 43,13 4.835,7 2012 1.115,6 44,02 4.973,5 2013 1.170,3 44,35 5.190,9 2014 1.178,5 44,10 5.202,5 Năm Nguồn:FAOSTAT,9/2016)[33] Trong 5 năm trở lại đây Việt Nam đã phát triển mạnh cây ngô trên cả 2 mặt năng suất và sản lượng. Diện tích trồng ngô từ 1.126,4 nghìn ha (năm 2010), có chiều hướng tăng đến năm 2014 (1.178,5 nghìn ha), trong đó có khoảng 10% diện tích trồng ngô nếp, ngô ngọt và ngô rau. Năng suất ngô tăng dần qua các năm, từ 40,9 tạ/ha (năm 2010), đạt cao nhất năm 2013 (44,35 tạ/ha). Do diện tích và năng suất tăng nên sản lượng ngô tăng dần trong 5 năm gần đây, do nước ta đã chuyển đổi từ sản xuất quảng canh sang thâm canh, ứng dụng nhiều tiến bộ kỹ thuật và đưa giống mới vào sản xuất, đặc biệt là sử dụng các giống ngô lai năng suất cao, khả năng thích ứng rộng vào sản xuất đại trà. Tuy nhiên năng suất ngô của Việt Nam còn thấp so với năng suất trung bình của thế giới và những nước phát triển. Điều này đặt ra cho ngành sản xuất ngô những thách thức và khó khăn to lớn, đặc biệt là trong xu thế hội nhập và phát triển như hiện nay. Đòi hỏi các nhà khoa học trong cả nước tiếp tục nghiên cứu tạo ra những giống ngô tốt và biện pháp kỹ thuật canh tác hiệu quả để năng cao năng suất, chất 8 lượng trong sản xuất ngô, góp phần vào sự phát triển của ngành nông nghiệp Việt Nam. Hiện nay sản xuất ngô ở nước ta đã từng bước phát triển nhưng vẫn còn thấp hơn so với sự phát triển chung của thế giới. Do sự khác biệt về điều kiện tự nhiên và trình độ thâm canh ngô giữa các vùng miền trong cả nước nên sản xuất ngô của nước ta có sự chênh lệch tương đối lớn giữa các vùng miền.Tình hình sản xuất ngô các vùng trong cả nước được thể hiện ở bảng 1.4. Số liệu bảng 1.4 cho thấy vùng Trung du và miền núi phía Bắc có diện tích trồng ngô lớn nhất cả nước với 514,7 nghìn ha, chiếm 43,71% diện tích trồng ngô của cả nước, ngô được trồng chủ yếu trên nương rẫy có độ dốc lớn, phụ thuộc chủ yếu vào nước trời, khó thâm canh, việc áp dụng các kỹ thuật tiến bộ vào sản xuất còn hạn chế. Bên cạnh đó đây còn là vùng có điều kiện khí hậu khác nghiệt như hạn hán và rét kéo dài, lượng mưa phân bố không đều ở các vùng nên năng suất ngô trung bình thấp nhất trong cả nước (37,6 tạ/ha), chiếm 83,2% năng suất trung bình của cả nước. Tuy nhiên do diện tích lớn nên sản lượng ngô vùng này đứng thứ 2 trong cả nước (1.891 tấn). Bảng 1.4: Tình hình sản xuất ngô của các vùng và cả nước năm 2014 Diện tích Năng suất Sản lượng (nghìn ha) (tạ/ha) (nghìn tấn) Đồng bằng Sông Hồng 88,7 47,2 418,9 Trung du và miền núi phía Bắc 514,7 36,7 1.891,0 207,9 41,1 861,0 Tây Nguyên 248,2 53,1 1.318,5 Đông Nam Bộ 80,0 59,5 475,7 Đồng bằng Sông Cửu Long 38,0 59,6 226,6 Vùng Bắc Trung Bộ và Duyên Hải Nam Trung Bộ Nguồn: Tổng cục thống kê, năm 2016 [18] 9 1.2.3. Tình hình sản xuất ngô tại Sơn La Sơn La là một tỉnh miền núi cao thuộc phía Tây Bắc Việt Nam có tọa độ địa lý 20039’ vĩ độ Bắc và 105011’÷ 103002’ kinh độ Đông, phía Bắc giáp các tỉnh Yên Bái, Lào Cai về, Phú Thọ, Hòa Bình, phía Tây phía Đông giáp tỉnh Lai Châu, Điện Biên, phía Nam giáp tỉnh Thanh Hóa và có 250 km đường biên giới chung với nước CHDCND Lào. Thành phố Sơn La cách thủ đô Hà Nội 300 km Do điều kiện khí hậu đất đai phù hợp với sinh trưởng, phát triển của cây ngô nên Sơn La là tỉnh có diện tích trồng ngô lớn nhất. Tình hình sản xuất ngô của tỉnh Sơn La trong 5 năm gần đây được trình bày ở bảng 1.5 Số liệu bảng 1.5 cho thấy diện tích trồng ngô của Sơn La tăng dần từ năm 2010 (132,7 nghìn ha), đạt cao nhất vào năm 2012 (168,74 nghìn ha), sau đó giảm nhẹ (2013 – 2014: 162,51 – 162,79 nghìn ha). Năng suất ngô tăng dần trong 5 năm gần đây, từ 31,45 tạ/ha (năm 2010) lên 40,4 tạ/ha (năm 2014), cao hơn năng suất trung bình của các tỉnh miền núi phía Bắc (37,6 tạ/ha). Do đó sản lượng ngô của Sơn La trong 3 năm gần đây đạt 592,92 – 667,4 nghìn tấn. Bảng 1.5: Tình hình sản xuất ngô tỉnh Sơn La từ năm 2010 – 2015 Diện tích Năng suất Sản lượng (nghìn ha) (tạ/ha) (nghìn tấn) 2010 132,70 31,45 417,41 2011 127,60 39,71 506,73 2012 168,74 39,60 667,40 2013 162,79 40,20 654,40 2014 162,51 40,40 657,66 2015 159,91 37,08 592,92 Năm (Nguồn: Cục Thống kê tỉnh Sơn La, năm 2016 [4]) Tuy nhiên, phần lớn diện tích ngô ở Sơn La được trồng ở trên nương, 10 do địa hình dốc nên khó áp dụng các biện pháp kỹ thuật tiên tiến trong thâm canh, đặc biệt ngô trên nương phụ thuộc chủ yếu vào “nước trời”, khi gặp thời tiết không thuận lợi thì nguy cơ mất mùa rất lớn. Độ dốc lớn, hiện tượng xói mòn, rửa trôi, thoái hóa đất rất lớn, làm giảm năng suất, hiệu quả trong sản xuất ngô. Trình độ canh tác ngô của nông dân còn nhiều hạn chế, đặc biệt là ở vùng sâu, vùng xa nông dân vẫn gieo trồng theo tập quán quảng canh. Khâu thu hoạch và bảo quản ngô chưa được quan tâm đúng mức, làm giảm chất lượng sản phẩm. Đây là những vấn đề đặt ra đối với sản xuất ngô ở Sơn La. 1.3. Tình hình nghiên cứu ngô trên thế giới và Việt Nam 1.3.1. Nghiên cứu chọn tạo giống ngô trên thế giới Song song với việc mở rộng diện tích gieo trồng ngô là tăng cường công tác chọn tạo giống ngô lai năng suất cao, khả năng chống chịu tốt. Tuy nhiên việc nghiên cứu cải tạo giống ngô mang tính chất khoa học mới chỉ bắt đầu vào cuối thế kỷ 19. Năm 1876, Charles Darwin quan sát thấy hiện tượng ưu thế lai: Ông tiến hành thí nghiệm với hàng loạt cá thể giao phối và tự thụ phấn ở nhiều loài khác nhau như đậu đỗ, ngô, ông đã quan sát thấy sự hơn hẳn của các cây giao phấn với các cây tự thụ phấn về chiều cao, tốc độ nẩy mầm của hạt, số quả trên cây và sức chống chịu với điều kiện bất thuận và năng suất hạt. Trong quá trình nghiên cứu về ngô, hiện tượng ưu thế lai ở cây ngô được các nhà khoa học quan tâm từ rất sớm. Sử dụng ưu thế lai trong tạo giống ngô lai được nhà nghiên cứu Wiliam Janes Beal người Mỹ bắt đầu nghiên cứu từ năm 1876, Ông thu được những cặp lai hơn hẳn các giống bố mẹ về năng suất từ 10 - 15%. Sau đó vào năm 1877, Charles Darwin sau khi làm thí nghiệm so sánh hai dạng ngô tự thụ và giao phối đã đã đi tới kết luận: “Chiều cao cây ở dạng ngô giao phối cao hơn 19% và chín sớm hơn 9 % so với dạng ngô tự phối” (Hallauer, A. R. and Miranda Fo, JB. ,1986) [36]. 11 Để tạo ra được các giống ngô lai có năng suất cao, Shull (1904) cho rằng phải có các dòng thuần làm vật liệu khởi đầu nên đã áp dụng tự phối cưỡng bức ở ngô để tạo ra các dòng thuần. Bằng cách lai giữa các dòng thuần ông đã cho ra đời các giống lai có năng suất và sức sống tăng lên đáng kể. Năm 1909, G.H. Shull đã công bố các giống lai đơn (Single cross) cho năng suất cao hơn hẳn so với các giống ngô lai khác thời bấy giờ (Hallauer và Miranda, 1988) [36]. Từ kết quả nghiên cứu của Shull các nhà khoa học đều thống nhất rằng để tạo được giống ngô lai năng suất cao, chống chịu tốt cần có các vật liệu khởi đầu là dòng thuần. Chính vì vậy từ những năm 60 của thế kỷ 20, các nhà khoa học nghiên cứu ngô trên thế giới đã nghiên cứu phát triển các dòng thuần ưu tú để làm vật liệu tạo giống. Mỹ là nơi có nguồn gen tạo dòng phong phú nhất thế giới, để tạo dòng các nhà tạo giống đã sử dụng 15% quần thể có nguồn gen di truyền rộng, 16% quần thể có nguồn gen di truyền hẹp, 14% quần thể của các dòng ưu tú và 17% quần thể hồi giao (Bauman, 1981) [27]. Ngô lai đơn đã đem lại năng suất rất cao cho người trồng ngô, tuy nhiên giá thành rất cao và khả năng thích nghi hẹp nên sự phát triển cây ngô lai trên diện rộng rất hạn chế. Do vậy các nhà khoa học đã nghiên cứu tìm cách cải tiến sáng tạo ra quy trình sản xuất hạt giống mới năng suất cao mà giảm được giá thành. Năm 1917, Jones đã đề xuất sử dụng hạt lai kép trong sản xuất để giảm giá thành hạt giống. Nhờ việc sản xuất lượng lớn hạt giống với giá thành hạ nên đã tạo điều kiện cho cây ngô lai phát triển mạnh mẽ ở Mỹ và các nước có kỹ thuật trồng ngô tiên tiến trên thế giới (Ngô Hữu Tình và cs, 1997) [17]. Bên cạnh việc nghiên cứu tạo giống ngô có năng suất cao các chuyên gia tạo giống tại CIMMYT đã nghiên cứu phát triển ngô chất lượng Protein QPM. Các nhà nghiên cứu đã và đang sử dụng phương pháp đánh dấu AND giúp việc chuyển gen chất lượng Protein vào những giống ngô thường ưu tú. Cuộc cách mạng về ngô QPM được CIMMYT, một số nước và công ty tư nhân nghiên cứu 12 thành công ở Mỹ, Nam Phi, Braxin. Ngô QPM được đưa vào sản xuất sẽ đem lại hiệu quả vô cùng to lớn khi dùng làm thức ăn chăn nuôi và làm lương thực cho người. Ở Châu Á, có ba nước đang có chương trình phát triển ngô QPM là Trung Quốc, Ấn Độ, Việt Nam (Trần Thị Thêm, 2007) [15]. Nhờ áp dụng công nghệ sinh học, các giống ngô mới có nhiều ưu thế như kháng sâu đục thân, kháng thuốc trừ cỏ mang lại nhiều lợi ích cho người sản xuất. Đặc biệt trong giai đoạn hiện nay khi diện tích canh tác bị thu hẹp, việc sử dụng các giống ngô biến đổi gen sẽ góp phần đáp ứng nhu cầu ngô toàn cầu. Theo Graham Brookes (2011) [35] nếu không sử dụng giống ngô biến đổi gen thì diện tích trồng ngô trên thế giới phải tăng thêm 5,63 triệu ha mới đáp ứng đủ nhu cầu ngô toàn cầu. Ngoài ra nhờ sử dụng các cây trồng biến đổi gen, thế giới đã cắt giảm được khoảng 0,39 triệu tấn thuốc trừ sâu và giảm khoảng 17,1 % các chất độc hại ra môi trường. Hiện nay có hơn 28 quốc gia trên thế giới trồng cây công nghệ sinh học (CNSH) và tổng diện tích tăng lên hơn 100 lần, từ 1,7 triệu ha (năm 1996) lên 181,5 triệu ha (năm 2014) (Clive James, 2015) [30]. Các nhà khoa học tại Đại học bang North Carolina (NC) đã công bố một nghiên cứu có giá trị quan trọng là xác định được gen và tế bào kiểm soát phản ứng bảo vệ nhạy cảm cao (HR) ở ngô. Phòng vệ nhạy cảm cao là là phản ứng của cây ngô khi bị tấn công bởi các tác nhân gây bệnh, trong đó ngô có thể phản ứng bằng cách làm chết các tế bào riêng của cây gần các điểm bị tấn công để ngăn chặn bị thiệt hại lây lan. Để khảng định kết quả trên các nhà khoa học của NC và Đại học Purdue đã xem xét hơn 3.300 cây ngô có phản ứng HR tăng do 1 gen kháng đặc biệt (RP1-D21). Bằng cách kiểm tra toàn bộ chi tiết gen ngô đã phát hiện ra gen 44 có thể tham gia vào phản ứng tự vệ, làm chết tế bào được lập trình, thay đổi thành tế bào và một số phản ứng khác liên quan đến phản ứng tự vệ (Ag biotech Việt Nam, 2014b) [44].