Tài liệu Luận văn thạc sĩ nghiên cứu khả năng sinh trưởng phát triển của một số giống ngô lai tại thành phố hà giang

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM NGUYỄN DUY HẠNH NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG SINH TRƢỞNG, PHÁT TRIỂN CỦA MỘT SỐ GIỐNG NGÔ LAI TẠI THÀNH PHỐ HÀ GIANG” Chuyên ngành: Khoa học cây trồng Mã số: 60 62 01 10 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS. TS. Luân Thị Đẹp Thái Nguyên - năm 2013 Số hóa bởi trung tâm học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình do tôi nghiên cứu. Tất cả các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là hoàn toàn trung thực và chưa có ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Mọi trích dẫn trong luận văn đã được ghi rõ nguồn gốc. Tác giả Nguyễn Duy Hạnh Số hóa bởi trung tâm học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ ii LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận văn này, tôi đã nhận được rất nhiều sự giúp đỡ của cô giáo hướng dẫn, cơ quan chủ quản, Trung tâm nghiên cứu và sản xuất giống ngô Sông Bôi – Viện nghiên cứu ngô và các cá nhân trong và ngoài nước. Tôi xin chân thành cảm ơn PGS.TS. Luân Thị Đẹp, 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 quản lý Đào tạo Sau Đại học, 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 và đồng nghiệp, những người luôn quan tâm giúp đỡ tôi trong suốt thời gian học tập và nghiên cứu vừa qua. Xin trân trọng cảm ơn! Thái Nguyên, ngày tháng năm 2013 Tác giả luận văn Nguyễn Duy Hạnh Số hóa bởi trung tâm học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ iii MỤC LỤC MỞ ĐẦU .......................................................................................................... 1 1. Tính cấp thiết của đề tài ............................................................................ 1 2. Mục đích .................................................................................................... 3 3. Yêu cầu ...................................................................................................... 3 4. Ý nghĩa của đề tài ...................................................................................... 3 Chƣơng 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 và tiêu thụ ngô trên thế giới ............................. 5 1.3. Tình hình sản xuất và nghiên cứu ngô ở Việt Nam ............................. 13 1.3.1. Tình hình sản xuất ngô ở Việt Nam .............................................. 13 1.3.2. Tình hình nghiên cứu và chọn tạo giống ngô lai ở Việt Nam....... 15 1.3.3. Tình hình sản xuất ngô ở Hà Giang .............................................. 22 1.3.4. Định hướng nghiên cứu phát triển ngô lai trong thời gian tới của tỉnh Hà Giang .......................................................................................... 24 Chƣơng 2:VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU27 2.1. Vật liệu nghiên cứu thí nghiệm ............................................................ 27 2.2. Địa điểm, thời gian ............................................................................... 27 2.2.1. Địa điểm nghiên cứu ..................................................................... 27 2.2.2. Thời gian nghiên cứu thí nghiệm .................................................. 27 2.3. Nội dung nghiên cứu thí nghiệm...................................................... 28 2.4. Phương pháp nghiên cứu thí nghiệm ................................................... 28 2.4.1. Phương pháp bố trí thí nghiệm...................................................... 28 2.4.2. Quy trình kỹ thuật áp dụng trong thí nghiệm ................................ 29 2.4.3. Chỉ tiêu và phương pháp theo dõi ................................................. 30 Số hóa bởi trung tâm học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ iv Chƣơng 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ........................ 36 3.1. Một số đặc điểm sinh trưởng của các giống ngô thí nghiệm ...................... 36 3.1.1. Các giai đoạn sinh trưởng chính của các giống ngô thí nghiệm ... 36 TT ............................................................................................................ 37 3.1.2. Một số đặc điểm hình thái và sinh lý của các giống ngô thí nghiệm41 3.2. Tình hình sâu bệnh hại và khả năng chống đổ của các giống ngô thí nghiệm 48 3.2.1. Tình hình sâu bệnh hại .................................................................. 48 3.2.2. Tỷ lệ đổ gãy của các giống ngô thí nghiệm .................................. 54 3.3. Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất ....................................... 55 3.3.1. Số bắp trên cây .............................................................................. 57 3.3.2. Số hàng trên bắp ............................................................................ 57 3.3.3. Số hạt trên hàng ............................................................................. 57 3.3.4. Khối lượng 1000 hạt ..................................................................... 58 3.3.5. Năng suất lý thuyết ....................................................................... 59 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ........................................................................... 62 1. Kết luận ................................................................................................... 62 2. Đề nghị .................................................................................................... 62 Số hóa bởi trung tâm học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ v DANH MỤC CÁC CỤM, TỪ VIẾT TẮT CSDTL : Chỉ số diện tích lá DTL : Diện tích lá CV : Hệ số biến động CIMMYT : Trung tâm cải tạo giống ngô và lúa mỳ Quốc tế FAO : Tổ chức lương thực và nông nghiệp Liên hiệp quốc IPRI : Viện nghiên cứu chương trình lương thực thế giới LSD0,05 : Sai khác nhỏ nhất có ý nghĩa ở mức 0,05 NSTT : Năng suất thực thu NSLT : Năng suất lý thuyết P : Xác suất P1000 hạt : Khối lượng 1000 hạt TPTD : Thụ phấn tự do ƯTL : Ưu thế lai Số hóa bởi trung tâm học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ vi DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Diện tích, năng suất, sản lượng ngô, lúa mỳ và lúa nước ................ 5 Bảng 1.2: Tình hình sản xuất ngô của thế giới trong giai đoạn 2003 - 2012 ........... 6 Bảng 1.3: Sản xuất ngô ở một số châu lục trên thế giới năm 2012 .................. 7 Bảng 1.4: Dự báo nhu cầu ngô thế giới đến năm 2020 ..................................... 9 Bảng 1.5: Tình hình sản xuất ngô ở Việt Nam trong giai đoạn 2003 - 2012 ........ 14 Bảng 1.6. Tình hình sản xuất ngô ở Hà Giang giai đoạn 2003 – 2012 ........... 23 Bảng 3.1: Các giai đoạn sinh trưởng chính của các giống ngô thí nghiệm ............................................................................................. 37 Bảng 3.2: Chiều cao cây, chiều cao đóng bắp của các giống ngô thí nghiệm vụ Xuân 2012 và vụ Xuân năm 2013 ................................ 41 Bảng 3.3: Số lá và chỉ số diện tích lá của các giống ngô thí nghiệm vụ Xuân 2012 và vụ Xuân 2013 ..................................................... 43 Bảng 3.4: Trạng thái cây, trạng thái bắp và độ bao bắp của các giống ngô thí nghiệm vụ Xuân 2012 và vụ Xuân 2013 ............................ 46 Bảng 3.5: Tình hình nhiễm sâu hại của các giống ngô thí nghiệm ................. 49 Bảng 3.6: Tình hình nhiễm bệnh của các giống ngô thí nghiệm .................... 52 Bảng 3.7: Khả năng chống đổ của các giống ngô thí nghiệm ........................ 54 Bảng 3.8: Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của các giống ngô thí nghiệm vụ Xuân năm 2012 ............................................... 56 Bảng 3.9: Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của các giống ngô thí nghiệm vụ Xuân năm 2013 ................................................ 56 Bảng 3.10: Kết quả thử nghiệm giống SB 12-2 vụ Xuân 2013 ...................... 60 Số hóa bởi trung tâm học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 1 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Cây ngô (Zea mays L.) là cây lương thực quan trọng trong nền kinh tế toàn cầu bên cạnh lúa mì và lúa nước. Cây ngô được coi là nguồn cung cấp lương thực chính cho con người. Ngoài ra, ngô còn được biết đến với vai trò quan trọng trong ngành chăn nuôi, công nghiệp và nguồn hàng xuất khẩu. Trong chăn nuôi: Bên cạnh làm lương thực, ngô con là nguồn thức ăn gia súc vô cùng quan trọng, có tới 70% chất tinh trong thức ăn của gia súc là từ ngô. Ngoài ra, ngô còn làm thức ăn xanh và ủ chua lý tưởng cho đại gia súc đặc biệt là bò sữa. Ở các nước phát triển, tỉ lệ ngô làm thức ăn cho chăn nuôi chiếm > 70%, như Mỹ 76%, Bồ Đào Nha 91%, Italia 93%, Trung Quốc 76%, Malaixia 91%, Thái Lan 96% và nước ta là xấp xỉ 90% (trích theo Ngô Hữu Tình, 1997)[14]. Trong công nghiệp: Ngô đã được sử dụng làm nguyên liệu cho sản xuất thức ăn chăn nuôi tổng hợp, nguyên liệu cho ngành công nghiệp thực phẩm như sản xuất rượu, cồn, tinh bột.... Từ ngô người ta đã sản xuất ra khoảng 670 mặt hàng để phục vụ cho các ngành kinh tế khác nhau. Hơn nữa, cùng với sự phát triển của khoa học- công nghệ, ngô còn được sử dụng để chế biến sinh học- Ethanol, nguồn nay được dùng để thay thế trong tương lai khi nguồn nguyên liệu tự nhiên bị cạn kiệt. Ngoài ra, ngô còn là nguồn thực phẩm có giá trị dinh dưỡng cao như ngô rau bao tử. Ở Việt Nam, cây ngô chiếm một vị trí khá quan trọng trong hệ thống cây trồng, chỉ đứng sau cây lúa, cây ngô đang dần được coi là cây trồng chính cung cấp nguồn lương thực và nguyên liệu phục vụ cho các ngành kinh tế khác. Trong những năm gần đây, cây ngô đã và đang được Đảng và Nhà nước ta chú trọng phát triển. Tuy nhiên, năng suất ngô của nước ta vẫn thấp hơn Số hóa bởi trung tâm học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 2 trung bình thế giới, năm 2012 đạt 86,9% (42,95/49,44 tạ/ha) và bằng 55,5% so với Mỹ (77,4 tạ/ha) (FAOSTAT, 2013)[24]. Nhu cầu ngô ở nước ta trong thời gian tới là rất lớn. Theo chiến lược của Bộ Nông nghiệp & PTNT đến năm 2020 sản lượng ngô của Việt Nam cần đạt 8 - 9 triệu tấn/năm để đảm bảo cung cấp đầy đủ cho nhu cầu sử dụng trong nước và từng bước tham gia xuất khẩu. Tại Hà Giang ngô là cây trồng chính cung cấp nguồn thức ăn chính phục vụ cho ngành chăn nuôi, ngoài ra còn là nguồn lương thực chính của đồng bào các dân tộc Mông, Dao... chủ yếu ở các huyện vùng cao như: Đồng Văn, Mèo Vạc, Yên Minh và Quản Bạ. Tuy nhiên năng suất ngô của Hà Giang còn thấp (năm 2012 năng suất đạt 32,1 tạ/ha) so với năng suất trung bình của cả nước (42,9 tạ/ha). Hiện nay tỉnh Hà Giang đang tiến hành cơ cấu lại giống ngô trong cơ cấu diện tích ngô toàn tỉnh. Tỉnh ưu tiên mở rộng giống sản xuất trong nước chiếm 40% cơ cấu giống của các giống ngô lai, vì những năm qua phụ thuộc nhiều vào giống sản xuất ngoài nước nên có thời điểm bị thiếu giống. Trung tâm nghiên cứu và sản xuất giống ngô Sông Bôi - Viện nghiên cứu ngô là cơ quan chọn tạo giống ngô của Việt Nam. Trung tâm đã chọn tạo được nhiều giống ngô có năng suất cao, chất lượng tốt đáp ứng được nhu cầu sản xuất. Năng suất các giống ngô mới do Trung tâm nghiên cứu và sản xuất giống ngô Sông Bôi - Viện nghiên cứu ngô chọn tạo tương đương với giống ngô của các công ty nước ngoài sản xuất, khả năng chịu hạn, chịu sâu bệnh khá hơn, giá bán thấp hơn. Chính vì vậy, để nâng cao năng suất và sản lượng ngô đáp ứng nhu cầu tiêu dùng thì việc nghiên cứu và đưa vào sản xuất những giống ngô lai mới có khả năng sinh trưởng, phát triển tốt, năng suất cao là cần thiết. Xuất phát từ yêu cầu thực tế trên, chúng tôi đã tiến hành thực hiện đề tài: “Nghiên cứu khả năng sinh trưởng, phát triển của một số giống ngô lai tại thành phố Hà Giang” Số hóa bởi trung tâm học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 3 2. Mục đích Xác định được giống ngô lai cho năng suất cao, có khả năng chống chịu tốt phù hợp với điều kiện sinh thái của Hà Giang để giới thiệu cho sản xuất. 3. Yêu cầu - Theo dõi một số giai đoạn chính của các giống ngô thí nghiệm. - Theo dõi, đánh giá một số đặc điểm hình thái, sinh lý. - Theo dõi tình hình sâu bệnh hại và chống đổ của các giống ngô lai trong thí nghiệm. - Đánh giá các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các giống ngô lai trong thí nghiệm. 4. Ý nghĩa của đề tài - Ý nghĩa trong học tập và nghiên cứu khoa học: + Đối với học tập: Giúp học viên củng cố kiến thức đồng thời biết vận dụng những kiến thức đã học được vào thực tế. + Đối với nghiên cứu khoa học: Giúp học viên xác định được hướng nghiên cứu để thực hiện một luận văn thạc sĩ phù hợp với nhu cầu thực tế nơi công tác. - Ý nghĩa trong sản xuất: Đề tài góp phần chọn ra giống ngô mới bổ sung cho bộ giống của tỉnh nhằm nâng cao năng suất và sản lượng ngô ở Hà Giang. Số hóa bởi trung tâm học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 4 Chƣơng 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Cơ sở khoa học của đề tài Ngày nay, các giống ngô lai mới đóng góp quan trọng trong việc nâng cao năng suất và sản lượng của cây trồng nhưng do mỗi giống chỉ có thể thích ứng với một điều kiện sinh thái nhất định do vậy để phát huy hiệu quả của bất kỳ một giống ngô nào thì nhất thiết chúng phải được trải qua một quá trình khảo nghiệm và đánh giá một cách chính xác trong thực tiễn để từ đó có cơ sở đưa chúng vào sản xuất. Vì vậy, khi lai tạo ra một giống ngô tốt thì việc cần làm là cần phải tiến hành khảo nghiệm, đánh giá qua nhiều vụ và nhiều năm nếu không sẽ tạo nên tình trạng giống kém chất lượng được đưa vào sản xuất, tạo ra sự bất ổn định trong sản xuất nông nghiệp ảnh hưởng đến việc sản xuất ngô, gây khó khăn cho việc tổ chức sản xuất thâm canh. Trong những năm gần đây, việc chọn tạo và đưa vào thử nghiệm vào sản xuất những giống ngô lai mới có năng suất cao, ổn định và thích nghi với những vùng sinh thái khác nhau là vấn đề rất quan trọng góp phần đưa nhanh các giống ngô tốt vào sản xuất đại trà nhằm nâng cao năng suất, sản lượng ngô. Để tăng năng suất cũng như sản lượng đáp ứng nhu cầu trong nước, trong những năm qua Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn đã xét công nhận được nhiều giống ngô lai mới, các giống này đã phát huy hiệu quả tốt trên đồng ruộng. Ở Việt Nam, chương trình nghiên cứu và phát triển ngô lai được bắt đầu chậm hơn so với các nước trên thế giới và khu vực nhưng tốc độ phát triển rất nhanh. Các cơ quan nghiên cứu và sản xuất giống ngô đã đáp ứng được yêu cầu về giống ở các vùng trồng ngô Việt Nam với bộ giống ngô lai rất phong phú. Tuy nhiên mỗi giống ngô chỉ thích nghi với điều kiện sinh thái nhất định, giống mới sẽ đạt năng suất cao hơn nếu được trồng trong điều Số hóa bởi trung tâm học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 5 kiện thích hợp. Vì vậy các giống mới trước khi mở rộng sản xuất cần đánh giá khả năng sinh trưởng, phát triển khả năng thích nghi của giống với điều kiện sinh thái của vùng. Đề tài nghiên cứu khả năng sinh trưởng, phát triển một số giống ngô lai tại thành phố Hà Giang nhằm đánh giá một cách khách quan, kịp thời, có cơ sở khoa học về tính khác biệt, độ đồng đều, tính ổn định, khả năng thích ứng, khả năng sinh trưởng phát triển, khả năng chống chịu sâu bệnh và điều kiện ngoại cảnh bất thuận cũng như tiềm năng cho năng suất của các giống ngô lai. 1.2. Tình hình sản xuất và nghiên cứu ngô trên thế giới 1.2.1. Tình hình sản xuất và tiêu thụ ngô trên thế giới Ngô là cây lương thực quan trọng trong nền kinh tế toàn cầu. Có thể nói rằng, trong 3 cây ngũ cốc chính của loài người: lúa nước, lúa mỳ và ngô thì không có cây nào sánh kịp với cây ngô về tiềm năng năng suất. Từ những năm cuối thế kỷ 20, nghề trồng ngô trên thế giới đã có những bước phát triển kỳ diệu nhờ ứng dụng rộng rãi thuyết ưu thế lai trong chọn tạo giống, đồng thời không ngừng cải thiện các biện pháp kỹ thuật canh tác. Đặc biệt, từ 10 năm trở lại đây cùng với những thành tựu mới trong chọn tạo giống lai nhờ kết hợp phương pháp truyền thống với công nghệ sinh học, công nghệ chế biến và bảo quản... đã đưa sản lượng ngô thế giới vượt lên trên lúa mỳ và lúa nước. Bảng 1.1: Diện tích, năng suất, sản lƣợng ngô, lúa mỳ và lúa nƣớc của thế giới năm 2012 Loại cây trồng Diện tích (triệu ha) Năng suất (tạ/ha) Sản lƣợng (triệu tấn) Ngô 176,99 49,44 875,09 Lúa mỳ 216,64 31,15 674,88 Lúa nước 163,46 43,94 718,34 (Nguồn: FAOSTAT, 2013) [24] Số hóa bởi trung tâm học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 6 Qua bảng số liệu 1.1 cho thấy: Năm 2012 diện tích ngô trên toàn thế giới đã cao hơn lúa nước, chỉ kém lúa mì. Vì năng suất ngô cao (49,44 tạ/ha) nên tổng sản lượng ngô trên thế giới cũng cao hơn lúa mì và lúa nước. Ngành sản xuất ngô trên thế giới tăng liên tục từ đầu thế kỷ 20 đến nay, Năm 2012 diện tích ngô đã vượt qua lúa nước, với 176,99 triệu ha, năng suất 49,44 tạ/ha và sản lượng đạt 875,09 triệu tấn. Trong hơn 40 năm qua, ngô là cây trồng có tốc độ tăng trưởng về năng suất cao nhất trong các cây lương thực chủ yếu. So với năm 1961, năm 2011 năng suất ngô trung bình của thế giới tăng thêm 32,6 tạ/ha (từ hơn 19,0 tạ/ha lên 51,85 tạ/ha), lúa nước tăng 25,04 tạ/ha (từ 19,0 lên 44,04 tạ/ha), còn lúa mì thêm 21,05 tạ/ha (từ 10,9 lên 31,95 tạ/ha) (FAOSTAT, 2013) [24]. Bảng 1.2: Tình hình sản xuất ngô của thế giới trong giai đoạn 2003 - 2012 Năm Diện tích (triệu ha) Năng suất (tạ/ha) Sản lƣợng (triệu tấn) 2003 144,70 44,60 645,20 2004 147,50 49,45 729,20 2005 147,40 48,42 713,90 2006 148,60 47,53 706,30 2007 158,60 49,69 788,10 2008 161,01 51,09 822,70 2009 155,70 51,90 809,02 2010 162,32 51,55 820,62 2011 171,78 51,53 885,29 2012 176,99 49,44 875,09 (Nguồn: FAOSTAT 2013) [24] Số hóa bởi trung tâm học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 7 Qua bảng số liệu 1.2 cho thấy diện tích trồng ngô tăng liên tục, từ 144,70 triệu ha (năm 2003) tăng lên 176,99 triệu ha (năm 2012). Năng suất tăng từ 44,6 tạ/ha năm 2003 tăng lên 51,55 tạ/ha (năm 2010), sản lượng tăng từ 645,2 triệu tấn tăng lên 885,29 triệu tấn (năm 2011). Có được kết quả trên, 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. Đặc biệt từ năm 1996, cùng với những thành tựu mới trong chọn giống ngô lai nhờ kết hợp phương pháp truyền thống với công nghệ sinh học thì việc ứng dụng công nghệ cao trong canh tác ngô đã góp phần đưa sản lượng ngô thế giới vượt lên trên lúa mì và lúa nước, năng suất ngô đã tăng 1,83 lần trong vòng 30 năm (1960 - 1990), nhất là các nước có điều kiện thâm canh như Mỹ, Trung Quốc, Brazil…). Theo dự đoán xu thế phát triển ngô trong những năm tới là diện tích có thể giảm dần do diện tích đất nông nghiệp bị thu hẹp bởi nhiều nguyên nhân (dân số tăng, công nghiệp hóa mạnh, hiện tượng sa mạc hóa…) Song do nhu cầu ngô của thị trường ngày càng lớn, do vậy phải tăng năng suất và sản lượng bằng cách tạo ra nhiều giống ngô có khả năng chịu thâm canh, cho năng suất cao, chống chịu tốt. Tuy nhiên tình hình sản xuất ngô có sự khác biệt rất lớn giữa các vùng, các nước trên thế giới: Bảng 1.3: Sản xuất ngô ở một số châu lục trên thế giới năm 2012 Khu vực Diện tích (triệu ha) Năng suất (tạ/ha) Sản lƣợng (triệu tấn) Châu Á 57,49 50,07 287,92 Châu Mỹ 67,54 62,62 442,96 Châu Âu 9,49 60,52 57,39 Châu Phi 33,54 20,71 69,49 (Nguồn: FAOSTAT, 2013) [24] Số hóa bởi trung tâm học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 8 Số liệu bảng 1.3 cho thấy diện tích trồng ngô giữa các châu lục có sự chênh lệnh nhau trong đó Châu Mỹ là khu vực có diện tích lớn nhất là 67,54 triệu ha năm 2012. Châu Mỹ là cái “nôi” của cây ngô - Trung tâm phát sinh cây ngô, ngành sản xuất ngô đã sớm được hình thành và phát triển mạnh mẽ. Ở Châu Mỹ, nổi lên hàng loạt các nước có nền sản xuất ngô chiếm tỷ trọng cao của thế giới cả về diện tích cũng như sản lượng, điển hình là Mỹ. Nước Mỹ luôn được coi là cường quốc số một về ngô. Các nước phát triển có năng suất ngô cao hơn năng suất trung bình của thế giới và ngược lại các nước đang phát triển năng suất ngô thấp hơn rất nhiều. Những quốc gia đi đầu về năng suất ngô như: Israel 255,5 tạ/ha, Kuwait 211,1,0 tạ/ha, Netherlands 123,4 tạ/ha, Qatar 130 tạ/ha, Tajikistan 121,9 tạ/ha ... Những nước có diện tích trồng ngô lớn là: Mỹ 31,8 triệu ha, Trung Quốc 34,9 triệu ha, Brazil 14,2 triệu ha … (FAOSTAT, 2013) [24]. Các nước này đã đóng góp rất lớn đối với sản lượng ngô của thế giới, trong đó Mỹ là nước có đóng góp lớn nhất và luôn là nước dẫn đầu về sản xuất ngô. Theo số liệu của trường Đại học Tổng hợp Nebraska (2005) lý do năng suất ngô ở Mỹ tăng lên trong 50 năm qua là 50% do cải tạo nền di truyền của các giống lai, 50% do cải thiện chế độ canh tác. Ngoài ra một trong những lý do năng suất ngô ở Mỹ tăng cao là nhờ việc áp dụng ngô chuyển gen vào sản xuất. Hiện nay thị trường ngô trên thế giới được đánh giá là một thị trường tương đối khả quan, lượng tiêu thụ ngô trên toàn cầu có xu hướng tăng trong những năm gần đây, sản phẩm ngô chủ yếu dùng làm thức ăn cho chăn nuôi. Với hiện trạng chung ngành sản xuất ngô của thế giới cho thấy: cây ngô đã và đang dần chiếm một vị trí quan trọng hàng đầu trong các cây lương thực chính của thế giới. Trên thị trường quốc tế ngô đứng đầu trong danh sách những mặt hàng có giá trị khối lượng hàng hóa giao dịch ngày càng tăng, tỷ trọng lưu thông lớn, thị trường tiêu thụ rộng và nhu cầu ngày càng cao. Sở dĩ nhu cầu ngô Số hóa bởi trung tâm học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 9 tăng mạnh là do dân số thế giới tăng nên nhu cầu về thịt, cá, trứng, sữa tăng mạnh dẫn đến đòi hỏi lượng ngô dùng trong chăn nuôi tăng. Hơn nữa trong những năm gần đây khi nguồn dầu mỏ đang cạn kiệt thì ngô được coi là nguồn nguyên liệu chính để chế biến ethanol, một loại nhiên liệu sạch dùng để thay thế một phần nguyên liệu xăng dầu. Trong bối cảnh giá xăng dầu đang liên tiếp lập những kỷ lục mới, nhiên liệu sinh học đang trở nên hấp dẫn hơn bao giờ hết. Tại Mỹ, nước sản xuất ethanol lớn nhất thế giới, 1/4 sản lượng ngô được dùng để sản xuất ethanol, như vậy chỉ riêng lượng ngô dùng cho chương trình ethanol của Mỹ đã tương đương hơn một nửa nhu cầu ngũ cốc của thế giới. Thách thức đặt ra là 80% nhu cầu ngô trên thế giới tăng (266 triệu tấn) lại tập trung ở các nước đang phát triển, trong khi đó chỉ khoảng 10% sản lượng ngô từ các nước công nghiệp có thể xuất sang các nước này. Vì vậy, các nước đang phát triển phải tự đáp ứng nhu cầu của mình trên diện tích ngô hầu như không tăng (IFPRI, 2007) [25]. Bảng 1.4: Dự báo nhu cầu ngô thế giới đến năm 2020 1997 (triệu tấn) 586 2020 (triệu tấn) 852 295 508 72 136 252 85 Mỹ Latinh 75 118 57 Cận Saha – Châu Phi 29 52 79 Tây và Bắc Phi 18 28 56 Nam Á 14 19 36 Vùng Thế giới Các nước đang phát triển Đông Á % thay đổi 45 Nguồn : (IFPRI, 2007)[25 ] Số hóa bởi trung tâm học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 10 Như vậy đến năm 2020, nhu cầu ngô thế giới tăng 45% so với nhu cầu năm 1997, chủ yếu tăng cao ở các nước đang phát triển (72%), riêng Đông Á nhu cầu tăng 85% so với năm 1997. 1.2.2. Tình hình nghiên cứu ngô lai trên thế giới Người Châu Âu biết đến cây ngô sau khi tìm ra Châu Mỹ nhưng chính họ đã có công rất lớn cho sự phát triển tiếp theo của nó. Ngô được đưa vào Châu Âu sau chuyến thám hiểm thứ hai của Columbus nhưng lúc này chỉ là sự phổ biến rộng của nó ra các nơi, việc nghiên cứu còn ít được quan tâm. Năm 1716 Cotton Mather là người đầu tiên thí nghiệm về giới tính của cây ngô, ông quan sát thấy sự thụ phấn chéo của cây ngô tại Massachuseter (Trích theo Phạm Thị Tài, 1998) [12]. Darwin trong tác phẩm " Tác động của việc giao phối và tự phối trong thế giới thực vật" xuất bản năm 1876 lần đầu tiên đã đưa ra lý thuyết về ưu thế lai qua việc nghiên cứu hàng loạt những cá thể giao phối và tự phối ở các loài khác nhau như: Ngô, đậu đỗ. Ông đã nhận thấy sự hơn hẳn của các cây giao phối so với tự phối về cao cây, tốc độ nảy mầm, số quả, sức chống chịu và năng suất hạt. Có thể nói trong công cuộc cải tạo giống cây trồng trên cơ sở ưu thế lai thì ngô lai là thành công kỳ diệu. Năm 1880 nhà nghiên cứu người Mỹ tên là Beal đã áp dụng thực tế ưu thế lai trong tạo giống ngô lai giữa các giống, ông thu được những cặp lai hơn hẳn các giống bố mẹ từ 1015%. Năm 1904 Shull lần đầu tiên tiến hành tự thụ cưỡng bức ở ngô để thu được các dòng thuần và đã tạo ra các giống lai từ các dòng thuần này và cũng chính ông đã đưa vào tài liệu khoa học thuật ngữ "Heterosis" để chỉ ưu thế lai. Từ năm 1918 Jones đề xuất sử dụng giống lai kép trong sản xuất thì áp dụng ưu thế lai trong sản xuất nông nghiệp ngày càng phát triển mạnh. Trung tâm cải tạo giống ngô và lúa mỳ quốc tế (CIMMYT) được thành lập năm 1966 đã tạo bước tiến mới cho việc nghiên cứu, phát triển ngô và lúa mỳ, tạo cơ hội cho sự phát triển của các nước nghèo. Trung tâm đã đưa ra Số hóa bởi trung tâm học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 11 nhiều giải pháp như tạo giống ngô thụ phấn tự do (OPV) làm bước chuyển tiếp giữa ngô địa phương và ngô lai, hay tạo ra các giống "Ngô bán nhiều" ngắn ngày (SPE - Semi - Prolific Ealy) dài ngày (SPL - Prolific Late) và cho độ cao trung bình (CPMAT - Semi Prolific Mid - Altitude Tropical) đã được nhiều nước chấp nhận. Chủ yếu các giống ngô trên được tạo ra phục vụ cho các vùng khô hạn và ít đầu tư thâm canh ở các nước thứ ba. Sự phát triển ngô lai diễn ra một cách mạnh mẽ và rộng khắp nhưng Mỹ và Châu Âu chính là những nước đi đầu về phát triển ngô lai. Các nhà di truyền cải lương giống ngô Mỹ đã sớm thành công trong việc chọn lọc và lai tạo giống cây trồng này (cuối thế kỷ XIX) Mỹ đã có 770 giống cải lương (trích theo Trần Hồng Uy, 1985) [18]. Việc sử dụng giống ngô lai ở Mỹ diễn ra từ rất sớm 1930, lai ba, lai kép 1957, sau đó sự phát triển của giống lai đơn và lai cải tiến , lai đơn được sử dụng 80% đến 85% tổng số giống ngô lai (ERINKE, 1979) [23]. Người ta đã tính được rằng giống ngô lai đóng góp 60% và canh tác đóng góp 40% vào mức tăng năng suất (trích theo Đỗ Năng Vịnh, 2001) [22]. Hiện nay Mỹ là nước có diện tích trồng ngô lớn nhất thế giới, 100% diện tích sử dụng giống ngô lai trong đó 90% diện tích sử dụng giống lai đơn. Trên diện rộng những nước tiên tiến trong đó có Mỹ bằng việc sử dụng giống ngô lai đã đạt 15-18 tấn/ ha (trích theo Trần Hồng Uy, 2000) [20] Ở Châu Âu sự phát triển nghiên cứu chọn tạo có muộn hơn Mỹ 20 năm nhưng đã có nhiều thành công rực rỡ, tỷ lệ sử dụng giống ngô lai cũng rất lớn và đạt năng suất cao ở nhiều nước như Áo 9,7 tấn/ha, Italia 9,6 tấn/ha, Tây Ban Nha 9,3 tấn/ha, Hy Lạp 9,1 tấn/ha, Pháp 8,8 tấn/ha (giai đoạn 1997-1999) Theo CIMMYT 1999- 2000, các nước có năng suất bình quân trên 5 tấn/ ha là: Bồ Đào Nha, Đức, Canada, Ba Lan, Slovakia........ Châu Á là khu vực phát triển gần như muộn nhất nhưng ngô lai cũng đang phát triển mạnh mẽ ở một số nước như: Thái Lan, Ấn Độ, Philippin và Số hóa bởi trung tâm học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 12 đặc biệt là Trung Quốc nước láng giềng của chúng ta có một nền sản xuất ngô phát triển và tăng trưởng rất nhanh, trong giai đoạn 1997-1999 Trung Quốc hàng năm sản xuất 24,996 triệu ha với năng suất bình quân 4,9 tấn/ha và tồng sản lượng là 121,363 triệu tấn, tăng trưởng diện tích hàng năm 2,3%, năng suất tăng 2,0% và sản lượng tăng 4,3% (trích theo Ngô Hữu Tình, 2003) [15]. Nhìn chung tình hình nghiên cứu và phát triển của cây ngô trên thế giới đã có những bước nhảy vọt, cùng với phát triển của khoa học kĩ thuật từ việc sử dụng những giống ngô địa phương các nhà khoa học phát triển chọn tạo những giống ngô thụ phấn tự do, các giống lai, giống lai 1 bắp , nhiều bắp các giống có khả năng chống chịu với điều kiện bất thuận.... và các nhà khoa học còn thành công trong việc ứng dụng công nghệ sinh học trong chọn tạo giống ngô như: - Nuôi cấy bao phấn (Peolio, Jones, Thomson,1995) - Tạo dòng thuần bằng phương pháp nuôi cấy invitro. - Nuôi cấy hạt phấn tách rời chưa thụ tinh (Pescitelli, 1989, Conmans, 1954, Butter, 1992). - Đa bội thể và tái sinh cây lưỡng bội (Wiliam và Wan, 1993). Bên cạnh việc nghiên cứu và chọn tạo các giống ngô lai cho năng suất cao các nhà chọn tạo giống ngô lai CIMMYT đã nghiên cứu phát triển các giống ngô QPM, đã nghiên cứu và phương pháp đánh dấu ADN cho việc chuyển việc các gen chất lượng protein vào giống ngô thường ưu tú, ngô chất lượng protein cao đã được đưa vào sản xuất và đem lại hiệu quả sử dụng to lớn khi sử dụng làm lương thực cho con người. Các nước Châu Á phát triển chương trình nghiên cứu và sản xuất ngô QPM đó là Trung Quốc, Ấn Độ, Việt Nam (trích theo Trần Hồng Uy, 2000) [20] Từ những thành tựu nổi bật đó chắc chắn nông nghiệp thế giới sẽ có những bước tiến triển mới về sản lượng và năng suất trong đó cây ngô sẽ có một vị trí chủ đạo. Số hóa bởi trung tâm học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 13 1.3. Tình hình sản xuất và nghiên cứu ngô ở Việt Nam 1.3.1. Tình hình sản xuất ngô ở Việt Nam Ở nước ta ngô là cây trồng nhập nội và mới được đưa vào trồng khoảng hơn 300 năm nhưng đã nhanh chóng trở thành một trong những cây trồng quan trọng trong hệ thống cây lương thực của Việt Nam. Do có khả năng thích ứng rộng với các điều kiện sinh thái khác nhau, bên cạnh đó điều kiện ở nước ta rất thuận lợi cho cây ngô sinh trưởng và phát triển, nên cây ngô đã được mở rộng ra sản xuất và khẳng định được vị trí của mình trong sản xuất nông nghiệp. Cây ngô đã trở thành cây lương thực quan trọng thứ hai sau lúa, đồng thời là cây màu số một, góp phần đáng kể trong việc giải quyết lương thực tại chỗ cho người dân Việt Nam. Tình hình sản xuất ngô ở nước ta qua các giai đoạn lịch sử phát triển không đồng đều. Quá trình phát triển của cây ngô ở Việt Nam được chia thành 3 giai đoạn chính, đó là: Giai đoạn từ 1960 - 1980: Giai đoạn này chủ yếu sử dụng các giống ngô địa phương với kỹ thuật canh tác lạc hậu nên năng suất và sản lượng ngô rất thấp. Theo thống kê năng suất ngô ở Việt Nam những năm 1960 chỉ đạt trên 10 tạ/ha, với diện tích hơn 200 nghìn ha; đến đầu những năm 1980, năng suất cũng chỉ đạt 11 tạ/ha và sản lượng hơn 400 nghìn tấn. Giai đoạn từ 1981 - 1992: Diện tích tăng chậm, năng suất ngô tăng không đáng kể, từ 11 tạ/ha (1980) lên 15 tạ/ha (1992), bình quân mỗi năm tăng 3,5%. Mặc dù giai đoạn này đã sử dụng các giống thụ phấn tự do nhưng chủ yếu là giống tổng hợp, hỗn hợp nên năng suất vẫn còn thấp. Giai đoạn từ 1993 đến nay: Đây là giai đoạn sản xuất ngô ở Việt Nam thực sự có những bước tiến nhảy vọt, gắn liền với việc không ngừng mở rộng giống ngô lai ra sản xuất, đồng thời cải thiện các biện pháp kỹ thuật canh tác theo đòi hỏi của giống mới. Ngô lai là nguồn động lực mới, một nhân tố mới, một định hướng chiến lược trong chương trình nghiên cứu và phát triển ngô ở Số hóa bởi trung tâm học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/