Tài liệu đánh giá khả năng sinh trưởng và phát triển của một số tổ hợp ngô lai tại huyện

. ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM LƯƠNG VĂN HUÂN ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG SINH TRƯỞNG VÀ PHÁT TRIỂN CỦA MỘT SỐ TỔ HỢP NGÔ LAI TẠI HUYỆN ĐỊNH HÓA, TỈNH THÁI NGUYÊN LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC CÂY TRỒNG THÁI NGUYÊN - 2017 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM LƯƠNG VĂN HUÂN ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG SINH TRƯỞNG VÀ PHÁT TRIỂN CỦA MỘT SỐ TỔ HỢP NGÔ LAI TẠI HUYỆN ĐỊNH HÓA, TỈNH THÁI NGUYÊN Ngành: Khoa học cây trồng Mã ngành: 60.62.01.10 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC CÂY TRỒNG Người hướng dẫn khoa học : 1. TS. Trần Trung Kiên 2. TS. Kiều Xuân Đàm THÁI NGUYÊN - 2017 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan tất cả các số liệu, kết quả nghiên cứu nêu trong luận văn là hoàn toàn trung thực và chưa được công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Mọi trích dẫn trong luận văn đã được ghi rõ nguồn gốc. Tôi xin chịu trách nhiệm trước Hội đồng bảo vệ luận văn, trước phòng quản lý sau đại học và nhà trường về các thông tin, số liệu trong đề tài. Tác giả luận văn Lương Văn Huân ii LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận văn này, tôi đã nhận được rất nhiều sự giúp đỡ của Thầy giáo hướng dẫn, Viện nghiên cứu ngô, các tập thể và cá nhân. Tôi xin chân thành cảm ơn TS. Trần Trung Kiên – Phó Giám đốc Trung tâm Đào tạo theo nhu cầu xã hội – Trường ĐH Nông Lâm Thái Nguyên và TS. Kiều Xuân Đàm – Viện Nghiên cứu Ngô, với cương vị người hướng dẫn khoa học đã tận tâm hướng dẫn tôi trong suốt thời gian tôi thực hiện đề tài. Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong phòng Đào tạo, khoa Nông học - Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên, những người đã truyền thụ cho tôi những kiến thức và phương pháp nghiên cứu quý báu trong suốt thời gian tôi học tập tại trường. Và cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất tới gia đình, bạn bè những người luôn quan tâm giúp đỡ và tạo điều kiện cho tôi trong suốt thời gian học tập và nghiên cứu vừa qua. Tôi xin chân thành cảm ơn! Thái Nguyên, ngày 05 tháng 10 năm 2017 Tác giả luận văn Lương Văn Huân iii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT CCC : Chiều cao cây CCĐB : Chiều cao đóng bắp CIMMYT : International Maize and Wheat Improvement Center (Trung tâm cải tạo ngô và lúa mỳ Quốc tế) cs : Cộng sự CSDTL : Chỉ số diện tích lá CV : Coefficient of Variantion (Hệ số biến động) Đ/c : Đối chứng FAO : Food and Agriculture Organization of the United Nations (Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp Liên Hợp Quốc) IPRI : International Rice Research Institute (Viện nghiên cứu lúa quốc tế) LAI : (Leaf Area Index) chỉ số diện tích lá LSD.05 : Least Significant Difference (Sai khác nhỏ nhất có ý nghĩa ở mức 95%) NS : Năng suất NSLT : Năng suất lý thuyết NSTT : Năng suất thực thu P : Probability (xác suất) P1000 hạt : Khối lượng 1000 hạt PTNT : Phát triển nông thôn QPM : Quality Protein Maize (ngô chất lượng Protein cao) THL : Tổ hợp lai TP-PR : Tung phấn đế phun râu USDA : United State Department of Agriculture (Bộ Nông nghiệp Mỹ) iv MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ........................................................................................................ i LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................. ii MỤC LỤC .................................................................................................................. iv DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ........................................................................ iii DANH MỤC CÁC BẢNG........................................................................................ vii DANH MỤC CÁC HÌNH ........................................................................................ viii MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 1 1. Đặt vấn đề ........................................................................................................... 1 2. Mục đích và yêu cầu của đề tài ........................................................................... 2 3.Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài ................................................ 3 Chương 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU ...................................................................... 4 1.1. Cơ sở khoa học của đề tài ................................................................................ 4 1.2. Tình hình sản xuất và nghiên cứu ngô trên thế giới ........................................ 5 1.2.1. Tình hình sản xuất ngô trên thế giới .........................................................5 1.2.2. Tình hình tiêu thụ ngô trên thế giới...........................................................8 1.2.3. Tình hình nghiên cứu ngô trên thế giới .....................................................9 1.3. Tình hình sản xuất và nghiên cứu ngô ở Việt Nam ....................................... 11 1.3.1. Tình hình sản xuất ngô ở Việt Nam ........................................................11 1.3.2. Tình hình tiêu thụ ngô ở Việt Nam .........................................................13 2.3.3. Tình hình nghiên cứu ngô ở Việt Nam....................................................15 1.4. Tình hình sản xuất ngô của Thái Nguyên ...................................................... 23 Chương 2: VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ..... 27 2.1. Vật liệu nghiên cứu ........................................................................................ 27 2.2. Địa điểm và thời gian thực hiện thí nghiệm .................................................. 28 2.2.1. Địa điểm nghiên cứu ...............................................................................28 2.22. Thời gian nghiên cứu ...............................................................................28 2.3. Nội dung nghiên cứu...................................................................................... 28 2.4. Phương pháp nghiên cứu ............................................................................... 28 v 2.5. Các chỉ tiêu và phương pháp theo dõi ........................................................... 31 2.6. Phương pháp xử lý số liệu ............................................................................. 34 Chương 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN .................................. 35 3.1. Các thời kỳ phát dục và thời gian sinh trưởng của các giống ngô trong thí nghiệm vụ Đông 2016 và Xuân Hè 2017 tại huyện Định Hóa, tỉnh Thái Nguyên35 3.1.1. Giai đoạn tung phấn, phun râu ................................................................36 3.1.2. Giai đoạn chín sinh lý..............................................................................37 3.2. Một số đặc điểm hình thái của các giống ngô thí nghiệm vụ Đông 2016 và vụ Xuân Hè 2017 tại Định Hóa – Thái Nguyên ........................................................ 38 3.2.1. Chiều cao cây ..........................................................................................39 3.2.2. Chiều cao đóng bắp .................................................................................40 3.2.3. Số lá .........................................................................................................41 3.2.4 Chỉ số diện tích lá (LAI) ..........................................................................42 3.3. Khả năng chống chịu của các giống ngô thí nghiệm vụ Đông 2016 và vụ Xuân Hè 2017 tại Định Hóa – Thái Nguyên ........................................................ 43 3.3.1. Sâu đục thân (Ostrinia nubilalis, Ostrinia funacalis) ..............................44 3.3.2. Sâu cắn râu ..............................................................................................44 3.3.3. Bệnh khô vằn (Rhizoctonia solani) .........................................................44 3.3.4. Tỷ lệ đổ gãy .............................................................................................46 3.4. Trạng thái cây, trạng thái bắp và độ che kín bắp của các THL tham gia thí nghiệm tại Định Hóa – Thái Nguyên .................................................................... 46 3.4.1. Trạng thái cây ..........................................................................................47 3.4.2. Trạng thái bắp..........................................................................................48 3.4.3. Độ che kín bắp.........................................................................................48 3.5. Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các THL thí nghiệm tại Định Hóa – Thái Nguyên ...................................................................................... 48 3.5.1. Chiều dài bắp ...........................................................................................50 3.5.2. Đường kính bắp .......................................................................................50 3.5.3. Số hàng trên bắp ......................................................................................51 3.5.4. Số hạt trên hàng .......................................................................................51 vi 3.5.5. Khối lượng nghìn hạt (P1000 hạt) .............................................................52 3.5.6. Năng suất lý thuyết ..................................................................................53 3.5.7. Năng suất thực thu...................................................................................54 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ..................................................................................... 56 1. Kết luận ............................................................................................................. 56 2. Đề nghị .............................................................................................................. 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................... 57 vii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1. Diện tích, năng suất, sản lượng ngô thế giới năm 2006 - 2016 .................. 5 Bảng 1.2: Tình hình sản xuất ngô của một số nước tiêu biểu trên thế giới năm 2016............. 6 Bảng 1.3. Cung cầu trung hạn và tóm tắt nhu cầu ngô của thế giới ........................... 8 Bảng 1.4: Xu hướng chọn lọc các tính trạng cho giống ngô lai mới .......................... 9 Bảng 1.5. Tình hình sản xuất ngô ở Việt Nam năm 2008 – 2016............................. 11 Bảng 1.6. Diện tích, năng suất và sản lượng ngô ở các vùng trồng ngô chính của Việt Nam năm 2016 ........................................................................... 12 Bảng 1.7. Lượng cung cầu ngô Việt Nam, 2014-2016 ............................................. 14 Bảng 1.8. Tình hình sản xuất ngô của Thái Nguyên ................................................. 24 Bảng 2.1. Các tổ hợp ngô lai tham gia thí nghiệm và đối chứng .............................. 27 Bảng 3.1. Các giai đoạn sinh trưởng và phát triển của các THL vụ Đông 2016 và Xuân Hè 2017 tại Định Hóa – Thái Nguyên ....................................... 36 Bảng 3.2. Chiều cao cây, chiều cao đóng bắp của các THL vụ Đông 2016 và Xuân Hè 2017 tại Định Hóa – Thái Nguyên ............................................ 39 Bảng 3.3. Số lá, chỉ số diện tích lá của các THL thí nghiệm vụ Đông 2016 và vụ Xuân Hè 2017 tại Định Hóa – Thái Nguyên ....................................... 42 Bảng 3.4. Tình hình nhiễm sâu bệnh hại của các THL vụ Đông 2016 và Xuân Hè 2017 tại Định Hóa – Thái Nguyên ...................................................... 43 Bảng 3.5. Khả năng chống đổ của các THL vụ Đông 2016 và Xuân Hè 2017 tại Định Hóa – Thái Nguyên .................................................................... 45 Bảng 3.6. Trạng thái cây, trạng thái bắp và độ che kín bắp của các THL vụ Đông 2016 và Xuân Hè 2017 tại Định Hóa – Thái Nguyên .................... 47 Bảng 3.7. Các yếu tố cấu thành năng suất của các THL thí nghiệm vụ Đông 2016 và Xuân Hè 2017 tại Định Hóa – Thái Nguyên .............................. 49 Bảng 3.8. Năng suất lý thuyết và năng suất thực thu của các THL vụ Đông 2016 và Xuân Hè 2017 tại Định Hóa – Thái Nguyên .............................. 53 viii DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1. Dự báo sản xuất ngô thế giới đến 2050 (IGC, 2014) [26] ......................................7 Hình 1.2: Lượng ngô nhập khẩu của Việt Nam 2011-2016 (nghìn tấn) ...............................15 Hình 3.1: Biểu đồ chiều cao cây, chiều cao đóng bắp của các THL vụ Đông 2016 và Xuân Hè 2017 tại Định Hóa – Thái Nguyên ........................................................41 Hình 3.2: Biểu đồ năng suất lý thuyết, năng suất thực thu của các THL thí nghiệm vụ Đông 2016 tại Định Hóa – Thái Nguyên .........................................................54 Hình 3.3: Biểu đồ năng suất lý thuyết, năng suất thực thu của các THL thí nghiệm vụ Xuân Hè 2017 tại Định Hóa – Thái Nguyên ...................................................55 1 MỞ ĐẦU 1. Đặt vấn đề Cây ngô (Zea mays L.) là cây lương thực được phát hiện cách đây 7000 năm tại Mêxicô và Pêru. Từ đó đến nay, cây ngô đã nuôi 1/3 dân số thế giới và được coi là nguồn lương thực chủ yếu của nhiều dân tộc như Mêxicô, Ấn Độ, Philippin và một số nước Châu Phi khác. Có tới 90% sản lượng ngô của Ấn Độ và 66% ở Philippin được dùng làm lương thực cho con người. Ngay như ở nước ta nhiều vùng như: Tây Bắc, Đông Bắc và Tây Nguyên người dân đã dùng ngô làm lương thực chính. Ngoài việc cung cấp lương thực nuôi sống con người, cây ngô còn là thức ăn cho gia súc, hiện nay ngô là nguồn thức ăn chủ lực để chăn nuôi cung cấp thịt, trứng, sữa... Ở Việt Nam, ngô là cây lương thực quan trọng thứ hai sau cây lúa và là cây màu quan trọng nhất được trồng ở nhiều vùng sinh thái khác nhau, đa dạng về mùa vụ gieo trồng và hệ thống canh tác. Cây ngô không chỉ cung cấp lương thực cho người, vật nuôi mà còn là cây trồng xóa đói giảm nghèo tại các tỉnh có điều kiện kinh tế khó khăn. Những thành tựu đạt được trong nghiên cứu chọn tạo giống ngô lai, các biện pháp kỹ thuật canh tác, phân bón và thị trường tiêu thụ,... sản xuất ngô thời gian qua đã làm thay đổi căn bản nghề trồng ngô ở nước ta và là động lực quan trọng thúc đẩy diện tích, năng suất và sản lượng ngô của Việt Nam tăng liên tục với tốc độ cao trong suốt những năm gần đây. Tuy đã có tiến bộ trong phát triển sản xuất nhưng năng suất ngô của Việt Nam vẫn thấp chỉ bằng gần 80% so với năng suất ngô trung bình của thế giới (FAOSTAT, 2017) [31]. Năng suất bình quân cũng như sản lượng ngô của các tỉnh Trung du miền núi phía Bắc không cao chỉ đạt trung bình đạt 37,9 tạ/ha thấp hơn nhiều so với năng suất trung bình của cả nước là 45,3 tạ/ha (năm 2016)(Tổng cục thống kê, 2017) [30], 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. Một trong những nguyên nhân dẫn đến năng suất ngô cả nước còn thấp là do ngô được trồng chủ yếu ở các vùng khó khăn, gặp điều kiện thời tiết khí hậu bất thuận của các yếu tố ngoại cảnh như khí hậu, thời tiết khắc nhiệt, hạn hán, rét kéo dài. 2 Thái Nguyên là một tỉnh ở vùng Đông Bắc Việt Nam có diện tích tự nhiên khoảng 365.282 ha, chủ yếu là đồi núi thấp với các đống bằng hẹp xen kẽ. Thái Nguyên là nơi tập trung các tuyến đường lên các vùng cao và thành phố Hà Nội, địa hình thuận lợi cho giao lưu phát triển kinh tế. Cơ cấu kinh tế đang chuyển dịch theo hướng tăng tỷ trọng của giá trị công nghiệp, dịch vụ và từng bước hình thành các sản phẩm hàng hoá chiến lược với quy mô ngày càng lớn. Sự chuyển dịch trên mang nhiều yếu tố tích cực nó tác động thuận lợi cho nhiều ngành kinh tế phát triển trong đó có sản xuất nông, lâm nghiệp. Ở Thái Nguyên, ngô là cây lương thực quan trọng thứ 2 sau lúa. Đa phần diện tích ngô canh tác là các giống lai, với cơ cấu giống phong phú gồm một số giống như NK4300, DK6919, LVN99,.. và một số giống ngô nếp lai, ngô đường. Nhìn chung cơ cấu giống ngô phù hợp, cho năng suất cao và sinh trưởng ổn định còn rất hạn hẹp. Do đó, cần phải đa dạng, phong phú nguồn giống ngô của tỉnh đồng thời lựa chọn, tìm ra được những giống ngô tốt nhất đưa vào sản xuất. Vì vậy, cần tiến hành quá trình nghiên cứu, đánh giá, loại bỏ những giống không phù hợp, bổ sung các giống mới ưu việt nhất vào cơ cấu giống giúp cho sản xuất ngô của người dân đạt hiệu quả cao nhất. Để góp phần làm tăng năng suất cũng như sản lượng ngô, ngoài việc áp dụng các biện pháp kỹ thuật, điều cần thiết là luôn phải thường xuyên đánh giá, tuyển chọn các giống ngô lai mới có tiềm năng cho năng suất cao, khả năng thích nghi tốt với điều kiện sinh thái của vùng. Do đó nghiên cứu tuyển chọn các giống ngô lai mới là một đòi hỏi tất yếu, thường xuyên nhằm chọn được giống ngô thích hợp cho từng vùng trong điều kiện biến đổi khí hậu. Chính vì vậy chúng tôi đã thực hiện đề tài: “Đánh giá khả năng sinh trưởng và phát triển của một số tổ hợp ngô lai tại huyện Định Hóa, tỉnh Thái Nguyên”. 2. Mục tiêu và yêu cầu của đề tài 2.1. Mục tiêu Lựa chọn được một số tổ hợp ngô lai có năng suất cao thích ứng với điều kiện đất đai, khí hậu của huyện Định Hóa để giới thiệu cho sản xuất. 3 2.2. Yêu cầu - Tìm hiểu thời gian sinh trưởng của các tổ hợp ngô lai thí nghiệm tại huyện Định Hóa, tỉnh Thái Nguyên. - Đánh giá một số đặc điểm hình thái, sinh lý của các tổ hợp ngô lai thí nghiệm. - Theo dõi tình hình sâu bệnh hại và khả năng chống đổ của các tổ hợp ngô lai thí nghiệm. - Đánh giá các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các tổ hợp ngô lai thí nghiệm. 3.Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài 3.1. Ý nghĩa khoa học - Kết quả nghiên cứu của đề tài là cơ sở dữ liệu trong công tác chọn tạo giống ngô cho vung Trung du và miền núi phía Bắc. - Là tài liệu tham khảo cho giáo viên, sinh viên trong nghiên cứu chọn tạo giống ngô, là cơ sở cán bộ khuyến nông trong việc khuyến cáo người dân sử dụng giống mới trong sản xuất. 3.2. Ý nghĩa thực tiễn Chọn ra được 1 - 2 tổ hợp ngô lai mới có triển vọng, phù hợp với điều kiện sinh thái của vùng để đưa vào cơ cấu giống ngô của huyện Định Hóa, tỉnh Thái Nguyên, từ đó phát triển ra diện rộng mang lại hiệu quả kinh tế cao. 4 Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Cơ sở khoa học của đề tài Hiện nay diện tích đất nông nghiệp đang dần bị thu hẹp do dân số tăng nhanh, sự phát triển của các khu đô thị, khu công nghiệp, đường giao thông…. Bên cạnh đó, biến đổi khí hậu đang diễn biến phức tạp, hạn hán, lũ lụt ngày càng nặng nề hơn, sâu bệnh mới xuất hiện, biện pháp canh tác không phù hợp nên một số nơi đã gây ra tình trạng xói mòn đất. Song vấn đề đặt ra là phải đảm bảo tăng năng suất và sản lượng dù diện tích giảm. Do vậy các nhà chọn tạo giống cây trồng nói chung, cây ngô nói riêng đã đẩy mạnh việc chọn, tạo các giống ngô mới theo hướng năng suất cao, phẩm chất tốt, khả năng chống chịu tốt, phù hợp với từng vùng sinh thái. Thực tiễn sản xuất nông nghiệp trên thế giới cũng như trong nước đã khẳng định giống cây trồng là một trong những nhân tố quyết định đến năng suất, chất lượng và hiệu quả của sản xuất nông nghiệp. Nhờ có bộ giống cây trồng phong phú, đa dạng chúng ta có thể thực hiện chuyển đổi cơ cấu cây trồng, mùa vụ nhằm khai thác hiệu quả hơn tiềm năng và khắc phục những hạn chế về đất đai, thời tiết khí hậu của từng vùng, làm đa dạng hóa sản phẩm nông nghiệp theo hướng sản xuất hàng hóa, thực hiện công nghiệp hóa hiện đại hóa nông nghiệp và nông thôn. Tuy nhiên, năng suất và chất lượng cây trồng là những tính trạng số lượng, ngoài phụ thuộc vào giống chúng còn chịu ảnh hưởng rất lớn tác động của điều kiện ngoại cảnh. Do vậy, để có giống tốt đưa vào sản xuất phù hợp với điều kiện sinh thái của từng địa phương thì trước khi đưa vào sản xuất cần được khảo nghiệm ở các vùng sinh thái khác nhau để đánh giá tính khác biệt, độ đồng đều, độ ổn định, khả năng thích ứng với điều kiện ngoại cảnh bất thuận thì mới lựa chọn được giống phù hợp với điều kiện sinh thái của từng vùng nhằm phát huy được các đặc tính tốt của giống mới và tránh những rủi ro do giống không thích ứng với điều kiện sinh thái tại cơ sở sản xuất. 5 1.2. Tình hình sản xuất và nghiên cứu ngô trên thế giới 1.2.1. Tình hình sản xuất ngô trên thế giới Nhờ những tiến bộ trong nghiên cứu và sản xuất mà diện tích, năng suất, sản lượng ngô trên thế giới tăng lên liên tục từ đầu thế kỷ 20 đến nay, nhất là trong hơn 40 năm gần đây. Bảng 1.1. Diện tích, năng suất, sản lượng ngô thế giới năm 2006 - 2016 Diện tích Năng suất Sản lượng (triệu ha) (tạ/ha) (triệu tấn) 2006 146,8 48,2 706,9 2007 158,4 49,9 790,3 2008 162,7 51,1 830,6 2009 158,7 51,8 820,2 2010 163,9 51,9 851,3 2011 171,3 51,8 886,9 2012 178,6 48,9 873,1 2013 185,6 54,6 1014,3 2014 184,8 56,2 1037,8 2015 177,7 54,1 960,7 2016 181,4 57,3 1040,2 2,36 1,89 4,71 Năm Tốc độ tăng trưởng (%/năm) (Nguồn: FAOSTAT,2017)(USDA,2017) [31][32] Qua bảng 1.1 cho thấy trong vòng 10 năm, tốc độ tăng trưởng về diện tích trồng ngô trên thế giới là 2,36%/năm, về năng suất là 1,89%/năm và sản lượng là 4,71%/năm. Cụ thể từ năm 2006 đến 2016 diện tích trồng ngô tăng từ 146,8 triệu ha lên 181,4 triệu ha, năng suất tăng từ 48,2 tạ/ha lên tới 57,3 tạ/ha kéo theo sản lượng tăng từ 706,9 triệu tấn lên 1040,2 triệu tấn. 6 Bảng 1.2: Tình hình sản xuất ngô của một số nước tiêu biểu trên thế giới năm 2016 Diện tích Năng suất Sản lượng (triệu ha) (tạ/ha) (triệu tấn) Mỹ 35,2 109,6 384,8 Trung Quốc 36,8 59,7 219,6 Brazil 16,7 51,8 86,5 Mêxico 7,5 34,7 26,0 Canada 1,3 99,6 13,3 Nước (Nguồn: USDA, 2017)[32] Theo số liệu thống kê của Bộ Nông Nghiệp Mỹ (USDA), Mỹ là cường quốc đứng số một trồng ngô trên thế giới. Năm 2016, năng suất đạt 109,6 tạ/ha gấp gần 2 lần trung bình năng suất ngô thế giới dẫn đến sản lượng ngô cao nhất thế giới đạt 384,8 triệu tấn. Có được điều đó là do Mỹ áp dụng cộng nghệ sinh học để cải thiện năng suất cũng như tăng khả năng chống chịu của các giống ngô. Trung Quốc cũng là quốc gia sản xuất ngô lớn đang không ngừng phát triển về diện tích. Năm 2016, diện tích ngô của Trung Quốc là 36,8 triệu ha đứng đầu thế giới và cao hơn 1,6 triệu ha so với Mỹ. Tuy nhiên do năng suất chưa cao (59,7 tạ/ha) nên sản lượng đứng thứ 2 thế giới là 219,6 triệu tấn. Sau Mỹ và Trung Quốc phải kể đến sự phát triển trong sản xuất ngô của Brazil (sản lượng 86,5 triệu tấn), Mexico (sản lượng 26,0 triệu tấn) và Canada (sản lượng 13,3 triệu tấn). Kết quả trên có được, trước hết là nhờ ứng dụng rộng rãi ưu thế lai trong chọn tạo giống, đồng thời không ngừng cải thiện các biện pháp kỹ thuật trong canh tác ngô. Tuy nhiên trong sản xuất hiện nay có sự khác biệt rõ ràng về năng suất giữa các nước phát triển và các nước đang phát triển. Năng suất ngô trung bình của các nước phát triển là 7,8 tấn/ha, các nước đang phát triển là 2,7 tấn/ha, (FAOSTAT, 2017) [31]. Hai nguyên nhân chính dẫn đến sự chênh lệch này là: 7 - Tỷ lệ sử dụng giống ngô lai khác nhau trong sản xuất. Ở các nước phát triển 90-100% diện tích ngô được trồng bằng các giống lai có ưu thế lai cao, trong khi đó các nước đang phát triển diện tích trồng giống ngô lai rất thấp (37%) còn lại 63% diện tích là trồng các giống thụ phấn tự do. - Khả năng đầu tư và trình độ thâm canh của người sản xuất. Dự kiến năm 2050, sản lượng ngô sẽ đạt 1.178 triệu tấn (Hình 1.1), diện tích thu hoạch 194 triệu ha (với mức tăng trưởng hàng năm khu vực có mưa là 0,65% / năm, có tưới 0,2% /năm) và năng suất 6,1 tấn/ha (khu vực có mưa là 5,65 tấn/ha, khu vực có tưới 7,43 tấn/ha) (FAOSTAT, 2012). Nhu cầu toàn cầu tăng mạnh, dự kiến sẽ duy trì ở mức tương đối cao, sản lượng hàng năm đã tăng trung bình 1,4% mỗi năm, khu vực tăng trung bình 0,4% mỗi năm và sản lượng được dự báo sẽ tăng lên 1.016 triệu tấn vào năm 2018/19, so với 948 triệu tấn so với niên vụ 2013/14 (Bảng 1.3), và tiêu thụ đa dạng hóa, khoảng 48% đối với thức ăn chăn nuôi (IGC). Hình 1.1. Dự báo sản xuất ngô thế giới đến 2050 (IGC, 2014)[26] 8 Bảng 1.3. Cung cầu trung hạn và tóm tắt nhu cầu ngô của thế giới Chỉ tiêu/ 12/13 13/14 năm Nang suất 4,9 5,4 (tấn/ha) Diện tích 177 175 (triệu ha) Sản lượng 863 948 (triệu tấn) Tiêu thụ 868 922 (triệu tấn) 14/15 15/16 16/17 5,4 5,6 174 944 940 5,5 175 962 960 Thay đổi năng suất/năm Trước Bình quân Bình 17/18 18/19 14/15quân 14/15 18/19 5 năm 5,7 5,7 1,3% 0,3% 1,4% 176 980 980 176 177 2.2% -0,7% 0.4% 997 1.016 2,9% 1,8% 1.000 1.020 3,2% 0,4% 1,9% 2,0% Nguồn: IGC (2014)[26] 1.2.2. Tình hình tiêu thụ ngô trên thế giới Ngô là cây trồng có vai trò quan trọng đối với tất cả các quốc gia trên thế giới vì góp phần giải quyết nhu cầu lương thực con người và là nguồn thức ăn chủ lực cho chăn nuôi. Ngoài ra, với sự phát triển của các ngành công nghiệp chế biến hiện nay từ ngô đã tạo ra hơn 670 loại mặt hàng khác nhau. Chính vì vậy nhu cầu sử dụng ngô ngày càng tăng. Theo USDA niên vụ 2015/16 thế giới tiêu thụ khoảng 968 triệu tấn ngô và niên vụ 2016/17 là khoảng 1.065,1 triệu tấn (USDA, 2017) [32]. Lượng ngô thế giới được tiêu thụ rất nhiều do nhu cầu sử dụng ngô làm nhiên liệu sinh học ethanol và si rô ngô đang tăng cao. Ước tính trong năm 2015 lượng ethanol được tiêu thụ ra lên tới 188 triệu mét khối và trong năm 2016 là 190 triệu mét khối (USDA, 2017) [32]. Si rô ngô cũng đang là một mặt hàng rất có giá trị dùng trong công nghiệp thực phẩm, lượng si rô ngô sản xuất ra năm 2015 là 8,46 triệu tấn còn năm 2016 là 8,34 triệu tấn (USDA, 2017)[32]. Trước nhu cầu nhiên liệu sinh học, si rô thực phẩm ngày càng tăng, lượng nhiên liệu hóa thạch đang dần cạn kiệt dự báo trong tương lai ngô vẫn sẽ là mặt hàng có nhiều giá trị kinh tế cao đóng góp vào nền kinh tế các quốc giá trồng ngô trên thế giới. 9 1.2.3. Tình hình nghiên cứu ngô trên thế giới Nghiên cứu chọn tạo và đưa các giống ngô lai vào sản xuất là thành tựu nổi bật của nền nông nghiệp thế giới, nhờ đó tạo bước tiến nhảy vọt trong năng suất và sản lượng ngô. Nhờ những tiến bộ trong nghiên cứu ứng dụng ưu thế lai vào việc tạo giống ngô đã cải thiện đáng kể năng suất và khả năng chống chịu của giống như chống đổ, kháng sâu bệnh và có thể trồng với mật độ cao. Nên hiện nay giống lai được sự dụng ở tất các nước sản xuất ngô trên thế giới. Từ kết quả đánh giá mối tương quan giữa một số chỉ tiêu hình thái và năng suất của Duvick và cs (2005)[25] cho thấy được xu thế các tính trạng được chọn cho giống ngô lai mới. Bảng 1.4: Xu hướng chọn lọc các tính trạng cho giống ngô lai mới Các tính trạng Kích thước bông cờ Góc lá Xu hướng chọn lọc Giảm Không thay đổi Số cây đẻ nhánh Giảm Chênh lệch thời gian tung phấn phun râu Giảm % cây vô hiệu Giảm Bộ lá bền Tăng Chịu sâu đục bắp Tăng Chịu đốm lá lớn Tăng % Protein Giảm % Tinh bột Tăng Nguồn: D.N. Duvick và cs, 2005[25] 10 Những tiến bộ vượt bậc trong công nghệ gen đã cho ra nhiều giống ngô biến đổi gen (GM) có khả năng chống chịu thuốc diệt cỏ, chịu hạn, kháng côn trùng, đạt năng suất cao hoặc có các tính chất theo ý muốn. Giống ngô GM đầu tiên được chấp nhận tại Mỹ vào ngày 17/5/1995 là SYN-EV176-9 có đặc điểm chống chịu thuốc trừ cỏ glufosinate và kháng sâu bộ cánh vảy Lepidoptera. Từ đó đến nay đã có 69 giống ngô GM được chấp nhận trên thế giới, các quốc gia tiên phong chấp nhận ngô biến đổi gen (GM) là Nhật, Mỹ, Mexico, Canada. Diện tích trồng ngô GM phát triển mạnh trên thế giới, bắt đầu từ 1996 đến nay đã có hơn 50 triệu ha trồng ngô GM ở 17 quốc gia. Nhờ sử dụng cây trồng biến đổi gen mà đã giảm khoảng 0,39 triệu tấn thuốc trừ sâu và giảm khoảng 17,1 các chất độc hại thải ra môi trường từ thuốc bảo vệ thực vật. Công nghệ sinh học cũng được được ứng dụng rộng rãi để cải thiện chất lượng ngô. Lili Jiang và các cộng sự thuộc ĐH Northeast Normal, Trung Quốc nghiên cứu nhằm cải tiến hàm lượng tinh bột và thành phần tinh bột của ngô thông qua cách tiếp cận multigene engineering để tập trung vào các tính trạng phức tạp. Kết quả cho thấy cây ngô thể hiện được cả sáu gen và chỉ thị phân tử chọn lọc (selectable marker) gia tăng có ý nghĩa (3-8%) trong hàm lượng tinh bột nội nhũ và tăng 3844% các thành phần có trong hàm lượng amylose, điều này đã phản ánh cấu trúc tinh bột được cải tiến rõ rệt trong các hạt ngô (Ag biotech Việt Nam) [27]. Các nhà nghiên cứu của Đại học Bang Michigan đã kết hợp gen HVA1 (Hordeum vulgare) từ lúa mạch và gen mtlD của vi khuẩn mã hóa mannitol-1phosphate dehydrogenase tạo ra tính chống chịu stress phi sinh học ở cây ngô. Sự biểu hiện ổn định các gen chuyển này được quan sát trong bốn thế hệ liên tục. Các cây chuyển gen có hàm lượng nước tương đối (RWC) và sức sống của cây mạnh mẽ hơn so với cây được chuyển nạp đơn gen và kiểm soát cây trong điều kiện khô hạn, với nồng độ mặn khác nhau. Cây ngô chuyển gen theo kỹ thuật pyramiding thể hiện sức sống tốt hơn, khối lượng chất khô của rễ, thân cao hơn cây chuyển nạp đơn gen và cây không chuyển gen. Dựa trên những kết quả này, có thể thấy sự biểu hiện đồng thời (coexpression) của hai gen chịu căng thẳng phi sinh học tỏ ra có hiệu quả ở cây ngô (Ag biotech Việt Nam)[27].