Đánh giá khả năng sinh trưởng, thích ứng của tập đoàn cao lương ngọt trong thời vụ tháng 5 tại thái nguyên

Rất hay và bổ ích !

Phần 1 ĐẶT VẤN ĐỀ

1.1 Tính cấp thiết của đề tài

Năng lượng không chỉ cần trong quá khứ mà nhu cầu về năng lượng tăngliên tục do sự phát triển của công nghệ tiên tiến và gia tăng dân số Trong cuộcsống hiện nay con người đã và đang khai thác cạn kiệt nguồn tài nguyên thiênnhiên Các nguồn năng lượng hóa thạch như dầu mỏ, than đá là những nguồnnăng lượng không tái tạo được, chúng đang dần cạn kiệt Sự phát triển của cácquốc gia phụ thuộc rất lớn vào nguồn xăng hoặc diesel không chỉ làm tăng gánhnặng tài chính mà còn tác động đến môi trường do việc thải ra các chất ô nhiễmnhư chì, benzen, lưu huỳnh dioxit, oxit nitơ và carbon monoxide Các chất khínày chiếm đến 64% không khí ô nhiễm ở các thành phố lớn và các vùng ngoại ôlân cận, do đó ảnh hưởng đến sức khỏe gây ra nhiều căn bệnh hiểm nghèo Việcđảm bảo nguồn năng lượng dài hạn thay thế năng lượng hoá thạch ngày càng trởnên cấp thiết, nhất là khi dầu mỏ đang cạn dần và trở nên đắt đỏ

Trong bối cảnh đó, nhiên liệu sinh học đã được chọn mặt gửi vàng như làmột "ứng cử viên" đầy triển vọng nhằm thay thế một phần hoặc toàn bộ nguồnnhiên liệu truyền thống nói trên

Ðiều kiện ở Việt Nam rất phù hợp cho sản xuất nhiên liệu sinh học từnguồn năng lượng sinh khối Nhiên liệu cồn sinh học có thể được sản xuất từ lúa,ngô, sắn, khoai lang và mía đường, dầu sinh học được chế biến từ những loại câylấy dầu như lạc, đậu tương, vừng, cây hướng dương, dừa và bông Ước tính ViệtNam có thể sản xuất 5 triệu lít cồn sinh học mỗi năm nếu như có sự điều chỉnh

về sản lượng và diện tích cây trồng Vào năm 2050, dự đoán khoảng 50% lượngtiêu thụ dầu mỏ sẽ được thay thế bằng nguyên liệu sinh khối Trong giai đoạnhiện nay Việt Nam đang thực hiện nhiều chương trình nghiên cứu, dự án hợp tácgiữa các tổ chức, công ty trong và ngoài nước nhằm đưa ra cây trồng thích hợpnhất cho việc sản xuất nguồn nguyên liệu tái sinh phục vụ sản xuất ethanol sinhhọc Ethanol nhiên liệu là một loại alcohol thường thấy trong đồ uống có cồn

Ethanol nhiên liệu được sử dụng để chạy động cơ bằng cách trộn 5-10% vớixăng tạo ra một hỗn hợp cháy hoàn toàn, dùng cho ô tô, xe máy.

Dùng ethanol nhiên liệu đang là một hướng để giải quyết khủng hoảngnăng lượng của thế giới Nguyên liệu để sản xuất ethanol là các cây cho tinh bột,đường cao như sắn, ngô, cao lương, mía … Trong số các cây nguyên liệu đó, câycao lương có ưu thế là loại cây dễ trồng, thích ứng rộng, chịu hạn, có thể thâmcanh cao Thân cao lương chứa 75% dịch, trong đó hàm lượng đường từ 8-23%nên rất có triển vọng để phát triển sản xuất làm nguyên liệu sản xuất ethanolnhiên liệu

Quá trình sản xuất ethanol từ cây cao lương ngọt ít hao tốn điện hơn so vớikhi dùng sắn, ngô hoặc mía Đó là chưa nói cao lương ngọt có hàm lượng năng lượng khá cao, Cứ 16 tấn cây cao lương ngọt có thể sản xuất được 1 tấn ethanol, phần bã còn lại còn có thể chiết xuất được 500kg dầu diesel sinh học, tương đương với mía và gần gấp 4 lần so với ngô mà không có phế phẩm như sắn Thân cây sau khi được ép lấy nước có thể phơi khô dùng làm chất đốt để sản xuất điện Và cũng như các loại nhiên liệu sinh học khác, ethanol điều chế từ lúa miến ngọt không phát thải CO2 như nhiên liệu hóa thạch

Phát triển và chế biến cao lương là một vấn đề mới, ít nghiên cứu lớn,ngoài các nghiên cứu rất giá trị của viện ICRISAT (Ấn Độ) Khó khăn lớn hiệnnay là nghiên cứu tuyển chọn hoặc lai tạo được các dòng, giống cao lươngngọt có sản lượng thân ngọt cao, sản lượng hợp lý là vấn đề rất cần thiết Xuất

phát từ thực tiễn trên chúng tôi đã tiến hành đề tài: “Đánh giá khả năng sinh

trưởng, thích ứng của tập đoàn cao lương ngọt trong thời vụ tháng 5 tại Thái Nguyên”

1.2 Mục đích nghiên cứu

So sánh khả năng sinh trưởng phát triển của các dòng, giống cao lương

ngọt nhằm xác định giống có năng suất sinh khối cao, chất lượng tốt trong điềukiện vụ hè tại Thái Nguyên

1.3 Ý nghĩa của đề tài

- Kết quả nghiên cứu là cơ sở để chọn được giống cao lương ngọt nhập nội

có triển vọng làm nguồn nguyên liệu mới phục vụ cho công tác chọn tạo giống

và cung cấp nguồn nhiên liệu mới thân thiện với môi trường

Phần 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

2.1 Cơ sở khoa học của đề tài

Giống mới có vai trò hết sức quan trọng trong việc nâng cao năng suất vàsản lượng cây trồng Mỗi một giống khác nhau thì có phản ứng với điều kiện sinhthái ở mỗi vùng khác nhau Vì vậy để phát huy hiệu quả của giống cần phải sửdụng chúng hợp lý, phù hợp với điều kiện sinh thái, khí hậu đất đai, kinh tế xã hội

Để có những giống có năng suất chất lượng cao, có khả năng chống chịu tốt vớiđiều kiện ngoại cảnh bất lợi thì công tác chọn giống đóng một vai trò vô cùngquan trọng Vavilop đã nói “Chọn giống có thể coi như một khoa học nhưng làmột nghệ thuật như một lĩnh vực sản xuất của nền sản xuất nông nghiệp”

Điều kiện ngoại cảnh có liên quan chặt chẽ tới cây trồng nói chung và câycao lương nói riêng, nó ảnh hưởng tới quá trình sinh trưởng, phát triển và hoạtđộng sinh lý, sinh hóa của cây Sự biểu hiện kiểu hình ra bên ngoài chính là kếtquả của sự tác động giữa kiểu gen và môi trường sống

Sự sinh trưởng, phát triển và khả năng cho năng suất của cây trồng chịu sựtác động của môi trường và điều kiện trồng trọt, song mức độ ảnh hưởng của môitrường lên các giống là không giống nhau Trong cùng một điều kiện trồng trọtmột số giống sinh trưởng phát triển tốt và cho năng suất cao trong khi đó một sốgiống khác lại sinh trưởng phát triển kém và cho năng suất thấp, thậm chí khôngtồn tại được hay không cho thu hoạch Sở dĩ như vậy vì chúng có những kiểu genkhác nhau Kiểu gen khác thường có phản ứng khác nhau trước điều kiện củangoại cảnh Đặc biệt là tính trạng số lượng thường do nhiều kiểu gen quy định nên

sự tác động của điều kiện ngoại cảnh càng lớn Đối với cây trồng thì tính trạngnăng suất cũng là một tính trạng số lượng do nhiều gen quy định nên chịu ảnhhưởng không nhỏ của môi trường sống

Ngày nay với sự phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuật có rấtnhiều phương pháp để chọn tạo giống cây trồng mới như nhân giống vô tính, gâyđột biến, lai tạo Có thể rút ngắn được thời gian tạo giống, tạo ra được giống tốt,

có năng suất cao ổn định, sức chống chịu tốt với điều kiện ngoại cảnh bất thuận.Nhưng với trang thiết bị kỹ thuật của chúng ta hiện nay thì việc áp dụng cácphương pháp tạo giống trên còn nhiều hạn chế, do vậy nhập nội là phương pháptạo giống mới nhanh nhất và hiệu quả nhất Để chọn được giống nhập nội tốt,phù hợp với địa phương thì việc khảo nghiệm tìm hiểu khả năng sinh trưởng, khảnăng chống chịu và năng suất chất lượng của giống trong vùng sinh thái khácnhau là rất quan trọng

Nếu các giống mới chưa được khảo nghiệm kỹ lưỡng và chưa được côngnhận là đạt tiêu chuẩn mà đã đưa ra sản xuất ở diện rộng thì sẽ gây hiện tượngrối loạn giống, gây khó khăn cho việc sản xuất, thâm canh tăng năng suất câytrồng Như vậy khảo nghiệm là việc làm cần thiết quyết định sự thành công củagiống nhập nội

Mặt khác Việt Nam là một nước nằm trong khu vực Châu Á, thuộc khuvực nhiệt đới nóng ẩm mưa nhiều nhưng lượng mưa lại không phân bố đều trongnăm nên có thể nói hạn là một trong những yếu tố chủ yếu ảnh hưởng đến sinhtrưởng phát triển và năng suất của hầu hết các loại cây trồng Hàng năm diện tíchlúa nước bị hạn cục bộ khoảng 0,4 triệu ha Cao lương là cây trồng có khả năngchịu hạn cao thích nghi với điều kiện khí hậu Việt Nam

Để mở rộng diện tích trồng cao lương trước tiên phải chọn được bộ giốngphù hợp với từng vùng miền của Việt Nam, thích nghi với điều kiện khí hậu, cókhả năng chống chịu bệnh đồng thời cho năng suất thân lá cao phục vụ sản xuấtethanol là vấn đề trước mắt hiện nay

2.2 Đặc điểm thực vật học

Cao lương ngọt một loại cây thuộc họ hòa thảo chiều cao từ 0,6 - 5m, đườngkính thân 5-30mm tùy thuộc vào giống, điều kiện canh tác và môi trường Đặc điểmthực vật học cũng như thời gian sinh trưởng của cây cao lương tương tự như câyngô và các cây ngũ cốc khác

Rễ cây cao lương là rễ chùm với rất nhiều rễ bên có khả năng hút nướchiệu quả, rễ đâm rộng nhờ đặc điểm này mà cao lương có thể sống ở những nơikhô hạn hơn ngô (Wilson, 1955) Rễ chính đâm sâu với nhiều rễ phụ và rễ bên,

rễ chủ yếu xuất hiện ở tầng đất mặt, rễ chính có thể đâm sâu tới 1,5m, nhưngthông thường tập trung ở độ sâu 0,9m.

Thân cây đứng, gồm các lóng và đốt, lá mọc ra từ đốt, chồi mọc có thểmọc ra từ các đốt thân Thời gian đẻ nhánh sớm hay muộn tùy thuộc vào giống,thời vụ và kỹ thuật canh tác, sau khi thu hoạch có thể cắt bỏ các nhánh tạo điềukiện cho cây đẻ nhánh vào vụ sau mà không cần phải trồng lại (Wilson, 1995).Tất cả các giống cao lương đều có thân mọng nước cho đến khi trưởng thànhthường không vượt quá 20% sau đó giảm dần Những giống có hàm lượng nướctrong thân cao thường có thân màu xanh xám, gân lá màu tối

Lá cao lương cũng có phần bẹ ôm sát vào thân cây làm tăng độ cứng chocây, bẹ lá thông thường dài khoảng 15-35cm và cuộn chặt lấy thân Phiến lá dài 30-135cm, rộng từ 1,5-13cm với mép lá thẳng hoặc gợn sóng, mặt lá thường được phủmột lớp phấn muội Lá cao lương ngắn và rộng hơn lá ngô, mỗi lá sinh ra từ mộtđốt, số lá ở thời kỳ trưởng thành tương đương với số đốt trên thân Số lượng lá trêncây tương quan với thời gian sinh trưởng, thông thường trên thân có từ 7 – 18 láhoặc hơn (Leonard, Martin, 1963)

Hoa của cao lương là một cụm thẳng đứng, hoa có một cuống trung tâm, vớinhững nhánh cấp 1, cấp 2, và đôi khi có đến cấp 3, từ các nhánh này đôi khi sinh racác chùm hoa nhỏ Chiều dài và khoảng cách của những nhánh hoa đôi khi quyếtđịnh hình dạng của chùm hoa, từ hình nón hoặc hình ô van kín Thông thường hạtđược bao phủ bởi một lớp mày Hạt hình tròn và có đầu nhọn có kích thước từ 4-8mm Hình dạng, kích thước và màu sắc hạt thay đổi tùy thuộc vào từng giống(ICRISAT, 1996)

Cao lương là cây tự thụ phấn, đôi khi xảy ra hiện tượng giao phấn, tỷ lệgiao phấn thường nhỏ hơn 6% (Conley, 2003) Hoa mọc thành chùm, chùm hoa

có cả hoa đực và hoa cái, một chùm gồm khoảng 6.000 bông con Hạt cao lươngnhỏ hơn hạt ngô và có một lớp vỏ ngoài 1Kg hạt giống chứa 25.000 đến 61.740hạt Hạt có nhiều màu sắc khác nhau từ màu vàng nhạt, màu nâu đỏ nhạt đếnmàu nâu sẫm tùy thuộc vào từng giống cây Hạt càng sậm màu càng chứa nhiềutananh làm cho hạt có vị đắng

Cao lương là một loại cây trồng nhiệt đới, cao lương cùng họ với lúa.Nhưng quang hợp theo chu trình C4 đây chính là một ưu điểm vượt trội của caolương Nhờ quang hợp theo đường hướng này mà cao lương ngọt có thể tổnghợp chất hữu cơ ở điều kiện nhiệt độ cao và không xảy hiện tượng quang hô hấp.Ngược lại, lúa là đại diện của các loại cỏ ôn đới, sử dụng chu trình C3 Caolương ngọt là sự kết hợp tuyệt vời giữa lúa với cây trồng nhiệt đới với bộ gen lớnhơn nhiều và sự bổ xung các gen có lợi khác từ mía, và là một trong những câytrồng hiệu quả nhất trên thế giới trong việc sản xuất sinh khối cây trồng hiện nay.

Theo báo cáo từ các khu vực như Trung Quốc, Nhật Bản, Ấn Độ thì câycao lương là cây trồng chống chịu được các loại đất từ chua đến kiềm, đất ngậpnước hay khô hạn, nồng độ muối cao, các loại nấm bệnh cũng như cỏ dại (Duke,1983) Cây cao lương có đặc điểm hình thái và sinh lý cho phép nó có thể sinhtrưởng và tồn tại trong điều kiện hạn như bộ rễ ăn sâu và lan rộng, lớp phấn muộidày và bao phủ toàn thân, bề mặt lá và khả năng tự dừng sinh trưởng trong điềukiện hạn, phục hồi bình thường trở lại khi thuận lợi Do vậy nó có thể phát triển

ở những vùng nhiệt đới và á nhiệt đới với lượng mưa hành năm chỉ 400-600mmquá khô không trồng được ngô, cây cao lương không chỉ có khả năng sinhtrưởng trong vùng hạn mà còn có khả năng phát triển được với cả vùng ngạpnước, do đó cũng có thể trồng được ở những vùng có lượng mưa lớn Cây caolương sinh trưởng được từ độ cao 0-2300mm so với mực nước biểm (ICRISAT,1996) Khoảng pH đất mà cao lương có thể sinh trưởng được rất rộng từ 5,0-8,5(ICRISAT, 1996) Khoảng nhiệt độ cao lương có thể thích ứng được là từ 2,0-

410C, nhiệt độ hàng năm trung bình có thể từ 7,8-27,80C (Duke, 1983) Như vậy,cây cao lương có thể thích ứng được tốt trong điều kiện nóng và lạnh của cácvùng thuộc khu vực nhiệt đới và á nhiệt đới

2.3 Nguồn gốc, phân bố và điều kiện ngoại cảnh

Trung tâm khởi nguyên chính của cao lương là ở châu Phi, vùng đất khôhạn lượng mưa hàng năm rất thấp Có thể cao lương được trồng đầu tiên ởEthiopia sau đó lan rộng ra nhiều nước ở Châu Phi (Martin, 1970) Cao lươngđược trồng ở Hoa Kỳ vào năm 1850 Hiện nay cao lương được phân bố rộng khắp

các vùng nhiệt đới, cận nhiệt đới, và các khu vực ôn đới ấm của thế giới Caolương là loại cây trồng nhiệt đới và bán nhiệt đới do đó không thể trồng ở điềukiện lạnh giá; cao lương thích nghi với khoảng điều kiện khí hậu rộng lớn từnhững vùng có lượng mưa hàng năm cao đến những nơi khô hạn Mặc dù lượngmưa và các yếu tố khác quyết định mùa vụ và thời gian sinh trưởng của cao lươngnhưng cao lương vẫn có thể trồng và phát triển ở những nơi có điều kiện khácnghiệt và trình độ thâm canh hạn chế (Rohman và cs, 2004) (sách chọn giống).Cao lương rất thích nghi với vùng đất nóng, khô hạn và bán khô hạn và là câytrồng chính ở Châu Phi, Châu Á, Nam Mỹ và Châu Đại Dương nơi mà quá nóng

và khô không phù hợp sản xuất ngô Cao lương là cây trồng lấy hạt chính ở nhữngvùng khô hạn và bán khô hạn Cây cao lương xuất xứ từ vùng nhiệt đới nên điềukiện khí hậu nóng ẩm là điều kiện thuận lợi cho cây phát triển Cao lương ngưỡngnhiệt phát triển 15-370C, tuy nhiệt nhiệt độ tối thích là 270C (Wilson và Myer,1954) Đa số các giống cao lương hiện nay không phản ứng với ánh sáng, tuynhiên cao lương là cây trồng ngày ngắn

2.4 Thời gian sinh trưởng

Thời gian từ gieo đến thu hoạch hạt là một trong những yếu tố quan trọng

để phân loại các giống cao lương, bố trí mùa vụ Thời gian sinh trưởng thường ítthay đổi tuy nhiên nó cũng phụ thuộc vào điều kiện thời tiết, mùa vụ, cùng mộtgiống nếu trồng sớm thường có thời gian sinh trưởng dài hơn nếu trồng muộn.Sau đây là bảng phân loại giống căn cứ theo thời gian từ gieo đến hạt chín sinhlý

Bảng 2.1 Phân loại giống căn cứ theo thời gian từ gieo đến khi hạt chín sinh lý

2.5 Tình hình sản xuất và nghiên cứu cao lương trên thế giới và Việt Nam

2.5.1 Tình hình sản xuất và nghiên cứu trên thế giới

2.5.1.1 Tình hình sản xuất cao lương trên thế giới

Cao lương là một trong những loại cây ngũ cốc hàng đầu thế giới, cungcấp thực phẩm, thức ăn, chất xơ, nhiên liệu, sợi… Cung cấp lương thực cho 750triệu người trên hành tinh đặc biệt là ở những vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới củaChâu Phi, Châu Á và châu Mỹ La Tinh (Borrell, 2000)

Hiện nay có hơn 50 quốc gia trồng cao lương phân bố ở cả 6 châu lụctập trung chủ yếu ở Châu Phi Và Châu Mỹ Cây cao lương được ví như một câytrồng đa tác dụng sản phẩm của nó phục vụ cho nhiều ngành khác nhau tùy vàomục đích sử dụng: hạt là thực phẩm cho người và gia súc, thân lá được sử dụnglàm chất đốt hoặc trong ngành công nghiệp sản xuất ethanol

Bảng 2.2 Tình hình sản xuất cao lương trên thế giới từ 1990-2010

DT (triệu ha) 41,59 42,46 40,93 46,22 40,51

NS (tạ/ha) 13,66 12,85 13,61 12,88 13,74

SL (triệu tấn) 56,81 54,56 55,69 59,54 55,65

Hình 2.1: Biểu đồ so sánh tình hình sản xuất cao lương trên thế giới

trong những năm gần đây

Diện tích cao lương không có nhiều thay đổi duy trì ở mức trên 40 triệu ha, cao lương được trồng nhiều nhất năm 2005 (46,27 triệu ha) Do sức ép của dân số và nhu cầu sử dụng đất cho công nghiệp nên diện tích diện cao lương thế giới sẽ

duy trì ở mức 40-46 triệu ha Tuy nhiên sản lượng cao lương vẫn tăng liên tục do

việc sử dụng những giống mới phù hợp với từng vùng sinh thái và mùa vụ Tổngsản lượng cao lương thế giới trong vòng 20 năm qua luôn duy trì trên mức 50

triệu tấn Năng suất cao lương ổn định qua các năm dao động trong khoảng

12,85 - 13,74 tạ/ha, nhưng không đều giữa các châu lục, năng suất cao lương đạt cao nhất năm 2010 (13,74 tạ/ha).

Bảng 2.3 Tình hình sản xuất cao lương của một số châu lục giai đoạn

1990- 2010 Năm

Mỹ

SL (triệu tấn) 24,64 19,58 23,24 21,30 22,54Châu Á

DT (triệu tấn) 17,20 13,77 11,74 10,65 9,13

SL (triệu tấn) 18,57 15,34 11,15 10,69 9,86Châu Âu

38% sản lượng cao lương thế giới Việc nâng cao năng suất cao lương được quantâm và chú trọng, rất nhiều chương trình, dự án cải tiến kỹ thuật canh tác, lai tạo các giống cao lương mới đang được tiến hành.

Châu Mỹ là châu lục có năng suất cao lương cao nhất thế giới, sản lượng cao lương giới tập trung chủ yếu ở Mỹ, Mexico, Braxin và Argentina Châu Á cũng là châu lục trồng nhiều cao lương nhưng trong số 10 nước có sản lượng caonhất thế giới chỉ có Trung Quốc là đại diện của Châu Á Năm 2010 sản lượng cao lương của Trung Quốc là 1,7 triệu tấn, năng suất 29,97 tạ/ha cao hơn so với trung bình thế giới

Mỹ là quốc gia sản xuất cao lương lớn thứ hai thế giới sau Nigeria năm

2010 Mỹ sản xuất trên 8,77 triệu tấn hạt trong đó chủ yếu chế biến thức ăn chăn nuôi, 12% sản lượng cao lương phục vụ ngành công nghiệp chế biến ethanol Đồng thời Mỹ cũng là quốc gia xuất khẩu cao lương lớn nhất thế giới chiếm 80%sản lượng cao lương xuất khẩu của thế giới Sản lượng cao lương xuất khẩu của

Mỹ tăng liên tục trong vòng 35 năm năm qua Năm 2010 lượng cao lương xuất khẩu của Mỹ tăng 15% so với năm 2009.Trồng cao lương để sản xuất ethanol sẽ

là hướng đi mà quốc gia lựa chọn trong thời kỳ khủng hoảng năng lượng như hiện nay Ở Mỹ cao lương được trồng chủ yếu ở Kansas, Nebraska và Texas (NASS, 2007)

2.5.1.2 Tình hình nghiên cứu cao lương trên thế giới

Nhận thức được vai trò quan trọng của cao lương cũng như nhu cầu tiêuthụ cao lương của con người không ngừng tăng lên Nhiều nước đã đầu tư choviệc tăng năng suất và diện tích trồng cao lương Vấn đề đặt ra là chúng ta phảităng năng suất cao lương bằng cách sử dụng các giống có tiềm năng năng suấtcao và áp dụng các biện pháp kỹ thuật tiên tiến vào sản xuất

Ở Châu Phi dự án nghiên cứu cao lương cấp nhà nước được phê duyệtnăm 1984, bắt đầu hoạt động từ năm 1986 đến 1991 dưới nguồn vốn tài trợ củachính phủ Mỹ

Công tác nghiên cứu cao lương trên thế giới đang ngày càng được mởrộng với các tổ chức và nhiều chương trình nghiên cứu như:

ICRISAT: Trung tâm nghiên cứu cây trồng vùng bán khô hạn.

NRCS: National Research Centre for Sorghum

INTSORMIL-CRSP: Chương trình hỗ trợ nghiên cứu hợp tác quốc tế vềcây cao lương và cây kê

INRAN: Viện nghiên cứu nông nghiệp Niger

SAFGRAD: Tổ chức nghiên cứu và phát triển cây ngũ cốc vùng bán khôhạn

CGIAR: Trung tâm nghiên cứu tư vấn nông nghiệp quốc tế

* Một số giống đang trồng phổ biến hiện nay

Mặc dù hiện nay có rất nhiều giống cao lương ngọt được trồng phục vụcho sản xuất đường hay rỉ đường tuy nhiên xuất phát từ mục đích chiết suất màngười ta chọn những giống có hàm lượng đường phù hợp Bộ nông nghiệp Mỹ

đã chọn lọc được nhiều giống cao lương ngọt có năng suất thân lá cao Nhữnggiống này có thời gian sinh trưởng, trọng lượng hạt, hàm lượng đường và các đặctính sinh lý khác nhau Có thể chia thành 2 nhóm chính: Nhóm 1: thân chứanhiều đường kết tinh (saccarozse) giống đại diện Keller, Rio, Cowley… Nhóm 2thân chứa nhiều đường khử (fructozo) giống chính: Theis, Tracy, M-81E Tổchức ICRISAT đang chọn tạo và phát triển các giống cao lương ngọt phục vụsản xuất ethanol

Dale là giống chín trung bình được tạo ra bởi Trung tâm chọn giống câylấy đường (SCFS) ở Mississippi, Mỹ Hạt nhỏ, màu nâu vàng, tỷ lệ nảy mầmcao Là giống chống đổ, kháng bệnh thán thư Thân cây có kích thước trungbình, có chất lượng đường tốt M8IE là giống chín trung bình muộn được SCFStạo ra Chiều cao và khả năng chống đổ tương đương giống Dale Có khả năngkháng bệnh thán thư nhưng lại dễ mắc bệnh lùn khảm ngô Hàm lượng khử caohơn giống Dale, rỉ mật màu hổ phách chất lượng tốt

Brandes được công nhận năm 1968 của SCFS, là giống chín muộn, bộ rễrất phát triển, cứng cây Có khả năng kháng bệnh thán thư, chịu hán tốt Chấtlượng đường tốt nhưng lượng đường giảm sau thu hoạch rất nhanh Hạt nhỏ,màu trắng, độ nảy mầm cao

Giống Tracy được công nhận năm 1953, thân cao đến 3,5m, thân ngonngọt nhưng năng suất thấp Trong điều kiện thuận lợi phát triển, giống này tạo rachất lượng rỉ mật rất tốt, nhưng dễ bị các bệnh như bệnh thán thư lá, đốm lá vàbệnh rỉ sắt.

Cao lương hay bất cứ một cây trồng nào, tính trạng năng suất được quyđịnh bởi rất nhiều gen khác nhau Môi trường là nhân tố quy định giới hạn củakiểu gen Do dó các nhà khoa học phải tìm ra những gen và điều kiện môi trườngthích hợp nhất để cây trồng cho năng suất cao

Tại Trung Quốc, Viện Đại học nông nghiệp Thẩm Dương đã nghiên cứu

58 dòng lúa miến ngọt và lọc ra một số giống tốt, thích hợp với vùng đông bắc

Trong năm 2004, 21 giống cao lương ngọt (A 63, 51 Volzhskoye,Kamyshinskoye 7, Kinelskoye 3, và các giống khác) đã được công nhận trồng ởcác vùng khác nhau của Liên bang Nga

Trong số 90 dòng thử nghiệm tại Israel đã tìm thấy 9 dòng phù hợp choquá trình tổng hợp đường (Blum và cs,1975)

Theo Blum et al (1977) Sau khi khảo nghiệm một số giống cao lươngngọt có nguồn gốc từ Mỹ đã phát hiện được 3 giống có hàm lượng đương trongthân lá cao, 3.500-5.000 kg đường/ha trong cùng điều kiện canh tác như cácgiống khác

Ở Italia, năng suất mía cao nhất đạt 3,4 - 4,5 tấn/ha khi được trồng trên đấttốt, đủ nước; cao lương cũng cho năng suất tương tự nhưng chỉ được trồng ở nơinơi khô hạn, khắc nghiệt hơn (Rauppu và cs, 1980)

Giống cao lương ngọt Keller thu hoạch được 43 tấn thân lá/ mẫu tươngđương 633 lít ethanol (Hills và cs, 1981.)

Sau khi khảo nghiệm 5 giống (Rio, Dale, RM-57-1 và J-set-3) đưa ra kếtluận rằng: giống Rio có số lá/ thân nhiều hơn các giống khác (8,02 lá) chiều caocây trung bình 307 cm; trong khi đó giống RM-57-1 và Dale cho năng suất sinhvật học cao nhất đạt 51,8 tấn và 50,6 tấn /ha trong cùng điều kiện canh tác.(Muddemmanavar ,1983)

Sau khi tiến hành đánh giá các dòng cao lương khác nhau tại Rahuri, chothấy chiều cao của các dòng cao lương dao động từ 180cm (dòng IS-660) đến

350 cm (dòng IS-306) Bapat et al (1983)

Chiu và Hu (1984) (Trung Quốc) chỉ ra rằng năng suất sinh khối trungbình liên quan chặt chẽ với chiều cao thân cây, năng suất hạt và số lượng lá/cây

và số lượng nhánh/khóm ở cây cao lương vụ thu

Sau khi tiến hành khảo nghiệm 87 dòng, giống cao lương ngọt ở Kharif

đã tìm ra 12 dòng triển vọng Trong đó giống SSV-2525 có chiều cao cây caonhất (344cm) và năng suất thân lá đạt (57,6 tấn/ha) sau đó là giống SSV-74 vàSSV-7073 năng suất thân lá đạt 52,2 tấn/ha và 51,7 tấn/ha Giống SSV-108 đượcđánh giá là giống phù hợp nhất trong điều kiện trồng vừa lấy hạt vừa lấy thân(4,1 tấn hạt/ha, 41,1 tấn thân lá/ha) (Bapat, 1985)

Thí nghiệm đánh giá 10 giống cao lương ngọt trồng trên nền đất xám ởDharward cho thấy: Chiều cao cây dao động từ 100-350 cm, chu vi thân từ 1,47

cm – 2,29 cm (giống Brandes) Diện tích lá/cây phụ thuộc vào từng thời kỳ sinhtrưởng Ở thời kỳ trỗ cờ chỉ số diện tích lá cao nhất là 38,48 dm2 /cây (giống SSV811) thấp là giống SSV 2525 (27,58 dm2 /cây) (Choudhari, 1990)

* Một số kết quả nghiên cứu giống cao lương ngọt trong sản xuất ethanol

Cao lương đã được sử dụng là nguồn nguyên liệu phục vụ sản xuất siro ở

Mỹ cách đây rất lâu nhờ thân mọng nước với hàm lượng đường cao Dùng thâncây cao lương ngọt để chiết suất đường cho kết quả tốt như dùng quả cây thốtnốt, hàm lượng đường cao hơn trong thân mía 9% (Karve và cs, 1970)

Sau khi khảo nghiệm 87 dòng, giống cao lương ngọt ở Khairf năm 1985

đã tìm được 12 dòng, giống có triển vọng phục vụ sản xuất đường Những giốngnày có thời gian sinh trưởng 115-120 ngày, pH trong nước ép từ 4,5-5,3 DòngSSV-7073 có hàm lượng đường cao nhất 22,24%, tinh bột 15,9% (Bapat và

cs ,1987)

Sau khi ép thân lấy nước để sản xuất ethanol, giống Rio cho sản lượng caonhất 3.418 l/ha, thấp nhất là giống NSA-440 74,7 l/ha (Mc Bee và cs, 1988).Đồng thời Rio là giống có hàm lượng nước ép cao 45,5-50,4%, hàm lượng

đường (19,6-21,0%), hàm lượng tinh bột (14,28-26,2%), đường thô (1,75-3,37tấn/ha).

Theo Ratnavati (2004), sau khi khảo nghiệm hàm lượng nước và chấtlượng đường 5 giống cao lương ngọt (Keller, SSV-84, BJ-248, Wrey và NSSH-104) giống Keller được đánh giá là giống có hàm lượng đường cao nhất, rất thíchhợp phục vụ sản xuất ethanol Nghiên cứu khả năng chịu hạn của cây cao lương

2.5.2 Tình hình sản xuất và nghiên cứu cây cao lương ở Việt Nam

Ở nước ta, tùy theo vùng cây cao lương được gọi theo một số tên khácnhư lúa miến, cù làng, mì Cao lương được trồng ở các khu vực núi cao như HàGiang, Lào Cai, Sơn La, Điện Biên hoặc khu vực Tây Nguyên Cây cao lươngđược đồng bào các dân tộc vùng núi dùng làm thức ăn chăn nuôi từ lâu đời nay

Theo quyết định số 177/2007/QĐ-TTg ngày 20/11/2007 của thủ tướngchính phủ về việc phê duyệt đề án Phát triển nhiên liệu sinh học đến năm 2015,tầm nhìn 2020, với mục tiêu sản xuất xăng E10 và dầu sinh học nhằm thay thếmột phần nhiên liệu truyền thống hiện nay Theo đề án,trong giai đoạn 2006-

2010, Việt Nam sẽ tiếp cận công nghệ sản xuất nhiên liệu sinh học từ sinh khối,xây dựng mô hình thí điểm phân phối nhiên liệu sinh học tại một số tỉnh thành,quy hoạch vùng trồng cây nguyên liệu cho năng suất cao, đào tạo cán bộ chuyênsâu về kỹ thuật Giai đoạn 2011-2015, sẽ phát triển mạnh sản xuất và sử dụngnhiện liệu sinh học thay thế một phần nhiên liệu truyền thống, mở rộng quy môsản xuất và mạng lưới phân phối phục vụ cho giao thông và các ngành sản xuấtcông nghiệp khác; đa dạng hóa nguồn nguyên liệu

Thời gian gần đây chính phủ Việt Nam đã cho phép các công ty, tổ chứcnước ngoài hợp tác với các viện, trường đại học nghiên cứu phát triển cây caolương ngọt làm nguyên liệu sản xuất xăng sinh học Hãng Runsni Distilleries(Ấn Độ) cho biết để chạy một nhà máy ethanol sinh học công suất 40 tấn/ngàycần 6.800 ha miến ngọt giống bình thường hoặc 4.500 ha nếu giống tốt Nhưvậy, để đạt chỉ tiêu 5.000 tấn ethanol sinh học vào năm 2010 thì chúng ta phảitrồng khoảng 1.900-2.900 ha miến ngọt vào đầu năm 2010

Trong những năm gần đây, một số đơn vị nghiên cứu đã tiến hành nghiêncứu cao lương ngọt làm nhiên liệu sinh học trong đó điển hình là đề tài cấp nhànước " Nghiên cứu tuyển chọn một số giống cao lương ngọt có năng suất cao,chất lượng tốt cho vào sản xuất ethanol nhiên liệu" với mục tiêu tuyển chọn vàxây dựng quy trình thâm canh cao lương ngọt Tuy nhiên bộ giống sử dụng trong

đề tài này là những giống thuần nhập nội từ ICRISAT (Ấn Độ) năng suất chỉ đạt30-35 tấn/ha (theo đăng ký của đề tài) Ngoài ra cũng có một vài nơi thử nghiệmcác giống khác nhưng năng suất thấp, chưa đạt hiệu quả như mong muốn

T.S Phạm Văn Cường, ĐHNN Hà Nội, đã thu thập và nhập nội một sốgiống cao lương ngọt, đang tiến hành phối hợp với các nhà khoa học chăn nuôi

và các nhà khoa học chế biến trong và ngoài nước để sử dụng cây cao lương làmthức ăn gia súc trong vụ đông và chế biến cồn Cao lương ở thời điểm 120 ngàysau trồng tại Hà Nội có tốc độ sinh trưởng trung bình đạt 21g/m2/ngày sẽ chonăng suất 25,2 tấn/ha thân tươi và 2-3 tấn hạt, như vậy có thể chế biến được3000-3500 lít ethanol

Từ những năm 1990 Trường Đại học Nông lâm Thái Nguyên cũng đã tiếnhành những nghiên cứu về cây cao lương lấy hạt trên quy mô nhỏ, những giốngnày được nhập từ ICRISAT Tuy nhiên do chưa có quá trình nghiên cứu tổng thể

về điều kiện sinh thái trong quá trình chọn taọ giống, nên những giống nhập nộinày chưa thực sự phù hợp với điều kiện sinh thái vùng trung du miền núi phíaBắc nên năng suất của những giống này rất thấp

Hiện nay công ty Secoin đang thực hiện Dự án Sinh học thực vật ứngdụng mới ở giai đoạn nghiên cứu định hướng được thực hiện trên 4 ha, gồm haiphòng thí nghiệm và một số vườn ươm Các kết quả thực nghiệm sẽ được ápdụng trên 170 ha thực địa tại Quảng Ninh, Hà Tĩnh Dự án đã nhận được sự ủng

hộ nhiệt tình của các địa phương, sự hợp tác hào hứng của các kỹ sư, nhà khoahọc ngoài công ty, đặc biệt là sự tham gia của công ty Hanhwa Resources (HànQuốc) và tư vấn của các nhà khoa học Mỹ, Úc, Trung Quốc, Ấn Độ

Năm 2011, Trường Đại học Nông lâm Thái Nguyên đã ký kết bản ghi nhớ hợp tác nghiên cứu phát triển cây cao lương ngọt làm nhiên liệu sản xuất xăng

sinh học tại Việt Nam đã có buổi làm việc và thảo luận cơ hội hợp tác nghiên cứu với đại diện công ty TNHH Earth Note Nhật Bản Theo bản thỏa thuận nghiên cứu, phía công ty TNHH Earth Note Nhật Bản sẽ hỗ trợ giống, kỹ thuật

và một số kinh phí để tiến hành nghiên cứu thí nghiệm tại trường Đại học Nông lâm và một số tỉnh miền núi phía Bắc Việt Nam Phía nhà trường sẽ lập một nhóm nghiên cứu tiến hành triển khai nghiên cứu trên diện tích 5 ha từ vụ xuân.

Phần 3 ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1 Đối tượng, địa điểm và thời gian nghiên cứu

3.1.2 Địa điểm nghiên cứu

Tại khu thí nghiệm cây trồng cạn - Trung tâm thực hành thực Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên

nghiệm-3.1.3 Thời gian nghiên cứu

Thí nghiệm được tiến hành trong từ tháng 5/2011-11/2011

+ Gieo ngày 21/05/2011+ Ngày trồng ngoài đồng ruộng 08/06/2011

3.2 Nội dung nghiên cứu

- Nghiên cứu giai đoạn sinh trưởng chính của 8 giống cao lương ngọttham gia thí nghiệm

- Nghiên cưú một số đặc điểm hình thái của 8 giống cao lương ngọttham gia thí nghiệm

- Nghiên cứu khả năng chống chịu sâu bệnh hại của 8 giống cao lươngngọt tham gia thí nghiệm

- Nghiên cứu khả năng cho năng suất thân, lá và hàm lượng đường của

8 giống cao lương ngọt tham gia thí nghiệm

3.3 Phương pháp nghiên cứu

3.3.1 Phương pháp bố trí thí nghiệm

- Thí nghiệm được bố trí theo kiểu ngẫu nhiên hoàn toàn

- Số ô thí nghiệm: 1 x 8 = 8 (ô)

- Diện tích 1 ô thí nghiệm: 4,55 m x 11 m = 50,05m2

- Khoảng cách giữa hai ô thí nghiệm: 1 m

- Tổng diện tích thực tế đang sử dụng cho thí nghiệm (không kể rãnh, lối

đi và dải bảo vệ) : 50,05 m2/ô x 8 x 1 = 400,4 m2

Dải bảo vệ

Hình 3 Sơ đồ thí nghiệm

- Phòng trừ sâu bệnh: Theo dõi sâu bệnh, tiến hành phòng trừ khi cần thiết.

3.3.3 Các chỉ tiêu theo dõi

3.3.3.1 Các chỉ tiêu về sinh trưởng và phát triển

* Thời gian sinh trưởng

- Ngày gieo: Ngày thực tế gieo hạt

- Ngày mọc: Được tính từ gieo đến khi có 50% số cây trong ô thí nghiệm

có 2 lá mầm mọc ra trên mặt đất

- Tỷ lệ nảy mầm: Phần trăm hạt nảy mầm, được tính bằng: số hạt nảymầm/số hạt đem gieo x 100

- Ngày trồng: Ngày trồng là ngày đem bầu ra trồng trên ruộng

- Ngày trỗ bông: Được tính từ khi gieo đến khi có 50% số cây trong côngthức đó tung phấn

- Ngày thu hoạch: Là ngày tiến hành thu hoạch thân lá khi hạt cao lương ởgiai đoạn chín sữa

* Tốc độ tăng trưởng

Lấy ngẫu nhiên 30 cây/ô thí nghiệm ở hàng thứ hai, thứ tư và thứ sáu, mỗi

hàng lấy 10 cây liên tiếp đánh dấu, cứ 30 ngày đo một lần

- Tốc độ tăng trưởng chiều cao cây: Đo từ mặt đất đến mút lá khi cây chưatrỗ bông Khi cây trỗ bông đo từ mặt đất lên mút bông

- Tốc độ ra lá: Đếm số lá sau trồng 30, 60, 90 ngày bằng cách đánh dấu lá

- Đường kính thân: Đo tại vị trí thân phình to nhất

- Số nhánh/thân: Đếm số nhánh trên thân trên các cây theo dõi thí nghiệm

3.3.3.2 Các chỉ tiêu về khả năng chống chịu

* Khả năng chống chịu sâu bệnh

Theo dõi các loại sâu bệnh hại phát sinh ghi tên, ngày phát hiện, phần trămcây bị hại hoặc tính theo thang điểm tùy loại sâu bệnh phát sinh

Tỷ lệ hại (%) = Tổng số cây bị hại/ Tổng số cây điều tra x 100