Nghiên cứu khả năng sinh trưởng và phát triển của một số giống cao lương ngọt trồng thời vụ tháng 5 tại thái nguyên

Rất hay bà bổ ích !

Phần1ĐẶT VẤN ĐỀ1.1 Tính cấp thiết của đề tài

Ngày nay, Thế giới đang đứng trước nguy cơ khủng hoảng năng lượngtrầm trọng Theo dự báo của các nhà khoa học trên thế giới, nguồn nănglượng từ các sản phẩm hóa thạch, dầu mỏ sẽ bị cạn kiệt, và yêu cầu bức xúc

về vấn đề ô nhiễm môi trường với những tác động gây thay đổi khí hậu toàncầu làm ảnh hưởng tới sức khỏe của con người Chính những vấn đề đó đãlàm tăng thêm gánh nặng cho các quốc gia về tài chính và vấn đề môi trườngtrong quá trình phát triển, trong đó có Việt Nam Để ổn định và đảm bảo anninh năng lượng, đáp ứng nhu cầu của con người, các nhà khoa học đang tậptrung nghiên cứu tìm ra những nguồn nhiên liệu mới Trong đó nghiên cứuphát triển nhiên liệu sinh học có nguồn gốc từ thực vật đang được quan tâm

Năng lượng không chỉ cần trong quá khứ mà nhu cầu về năng lượngtăng liên tục do sự phát triển của công nghệ tiên tiến và gia tăng dân số Trongcuộc sống hiện nay con người đã và đang khai thác cạn kiệt nguồn tài nguyênthiên nhiên Các nguồn năng lượng hóa thạch như dầu mỏ, than đá là nhữngnguồn năng lượng không tái tạo được, chúng đang dần cạn kiệt Sự phát triểncủa các quốc gia phụ thuộc rất lớn vào nguồn xăng hoặc diesel không chỉ làmtăng gánh nặng tài chính mà còn tác động đến môi trường do việc thải ra cácchất ô nhiễm như chì, benzen, lưu huỳnh, dioxit, oxit nitơ và carbonmonoxide Các chất khí này chiếm đến 64% không khí ô nhiễm ở các thànhphố lớn và các vùng ngoại ô lân cận, do đó ảnh hưởng đến sức khỏe gây ranhiều căn bệnh hiểm nghèo Việc đảm bảo nguồn năng lượng dài hạn thay thếnăng lượng hoá thạch ngày càng trở nên cấp thiết, nhất là khi dầu mỏ đangcạn dần và trở nên đắt đỏ

Trong bối cảnh đó, nhiên liệu sinh học đã được chọn mặt gửi vàng như

là một "ứng cử viên" đầy triển vọng nhằm thay thế một phần hoặc toàn bộnguồn nhiên liệu truyền thống nói trên

Nhiên liệu sinh học được sản xuất từ các nguyên liệu có nguồn gốcsinh học như ngũ cốc, cây công nghiệp: mía, cây cọc rào (jatropha) ; chấtbéo của động vật: mỡ cá ba sa Loại nhiên liệu này có nhiều ưu điểm nổi bật

so với các loại nhiên liệu hóa thạch như có thể tái tạo, có tính thân thiện vớimôi trường khí thải của chúng ít độc hại hơn

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 từlúa, ngô, sắn, khoai lang và mía đường, dầu sinh học được chế biến từ nhữngloại cây lấy dầu như lạc, đậu tương, vừng, cây hướng dương, dừa và bông.Ước tính Việt Nam 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 đoánkhoảng 50% lượng tiêu thụ dầu mỏ sẽ được thay thế bằng nguyên liệu sinhhọc Trong giai đoạn hiện nay Việt Nam đang thực hiện nhiều chương trìnhnghiên cứu, dự án hợp tác giữa các tổ chức, công ty trong và ngoài nướcnhằm đưa ra cây trồng thích hợp nhất cho việc sản xuất nguồn nguyên liệu táisinh phục vụ sản xuất ethanol sinh học

Ngọt như mía, trông giống như Ngô, cực kỳ dễ trồng, không những cóthể làm thực phẩm cho người, thức ăn cho gia súc, mà còn có thể làm nguyênliệu điều chế nhiên liệu sinh học, trong khi phần xác bỏ đi có thể dùng trongquá trình sản xuất điện, đó là cây cao lương ngọt Là loại cây có khả năngthích ứng cao, đặc biệt thích ứng với khí hậu khắc nghiệt, có thể chịu hạn,chịu muối, kiềm và ít sâu bệnh hơn các giống cây khác Hạt cao lương có màu

đỏ, sau khi thu hoạch nếu để khô có thể bảo quản trong thời gian dài Caolương ngọt có thân chứa mọng nước, hạt cao lương ngọt có thành phần hóahọc như ngô như: sucrose, fructose và glucose, có thể lên men trực tiếp thànhethanol bằng nấm men Khả năng tổng hợp chất hữu cơ cao hơn ngô 23%,nhu cầu nitơ và nước thấp hơn ngô là 37% và 17%, có khả năng sinh trưởng

và phát triển ở những vùng đất có thể trồng ngô Quá trình sản xuất ethanol từcây cao lương ngọt ít hao tốn điện hơn so với khi dùng sắn, ngô hoặc mía

Cao lương ngọt có năng lượng khá cao, Cứ 16 tấn cây cao lương ngọt có thểsản xuất được 1 tấn ethanol, phần bã còn lại còn có thể chiết xuất được 500kgdầu diesel sinh học tương đương với mía và gần gấp 4 lần so với ngô màkhông có phế phẩm như sắn Thân cây sau khi được ép lấy nước có thể phơikhô dùng làm chất đốt để sản xuất điện Và cũng như các loại nhiên liệu sinhhọc khác, ethanol điều chế từ cao lương ngọt không phát thải CO2 như nhiênliệu 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 lớnhiện nay là chưa có giống cao lương ngọt sinh trưởng, phát trển phù hợp chocác vùng sinh thái Vì vậy nghiên cứu tuyển chọn hoặc lai tạo được các dòng,giống cao lương ngọt có sản lượng thân ngọt cao phù hợp với điều kiện ViệtNam là vấn đề rất cần thiết Xuất phát từ thực tiễn trên chúng tôi đã tiến hành

đề tài: “Nghiên cứu khả năng sinh trưởng và phát triển của một số giống

cao lương ngọt trồng thời vụ tháng 5 tại Thái Nguyên”

1.2 Mục đích và yêu cầu của đề tài

1.2.1 Mục tiêu nghiên cứu

- Nghiên cứu đặc điểm hình thái, sinh trưởng của các giống cao lươngngọt thí nghiệm

- Nghiên cứu khả năng chống chịu của các giống cao lương ngọt thí

nghiệm trong điều kiện ngoại cảnh, sâu bệnh

- Theo dõi các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các giống

cao lương ngọt thí nghiệm

- Xác định được một số chỉ tiêu liên quan đến hàm lượng đường củacác dòng giống cao lương thí nghiệm

1.2.2 Mục đích nghiên cứu

So sánh khả năng sinh trưởng, phát triển và khả năng chống chịu củacác giống cao lương ngọt hằm xác định được giống cao lương có khả năngcho năng suất sinh khối cao, chất lượng tốt, phù hợp với điều kiện thời vụtháng 5 tại Thái Nguyên

1.3 Ý nghĩa của đề tài

cố thêm kinh nghiệm trong sản xuất

- Góp phần vào hệ thống khảo nghiệm giống cao lương nhằm tìm ragiống cao lương phù hợp với điều kiện sinh thái của tỉnh Thái Nguyên

- Giúp sinh viên biết triển khai một đề tài khoa học và viết báo cáo

1.3.2.Ý nghĩa thực tiễn

Kết quả nghiên cứu là cơ sở để chọn được giống cao lương ngọt nhậpnội có triển vọng làm nguồn nguyên liệu mới phục vụ cho công tác chọn tạogiống và cung cấp nguồn nhiên liệu mới thân thiện môi trường

Phần 2TỔNG QUAN TÀI LIỆU2.1 Cơ sở khoa học của đề tài

Giống mới có vai trò hết sức quan trọng trong việc nâng cao năng suất

và sản lượng cây trồng Mỗi một giống khác nhau thì có phản ứng với điềukiện sinh thái ở mỗi vùng khác nhau Vì vậy để phát huy hiệu quả của giốngcần phải sử dụng 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 năngchống chịu tốt với điều kiện ngoại cảnh bất lợi thì công tác chọn giống đóngmột vai trò vô cùng quan trọng Vavilop đã nói “Chọn giống có thể coi nhưmột khoa học nhưng là một nghệ thuật như một lĩnh vực sản xuất của nền sảnxuất nông nghiệp”

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,gây đột biến, lai tạo Có thể rút ngắn được thời gian tạo giống, tạo ra đượcgiống tốt, có năng suất cao ổn định, sức chống chịu tốt với điều kiện ngoạicảnh bất thuận Nhưng với trang thiết bị kỹ thuật của chúng ta hiện nay thìviệc áp dụng các phương pháp tạo giống trên còn nhiều hạn chế, do vậy nhậpnội là phương pháp tạo giống mới nhanh nhất và hiệu quả nhất Để chọn đượcgiống nhập nội tốt, phù hợp với địa phương thì việc khảo nghiệm tìm hiểu khảnăng sinh trưởng, khả năng chống chịu và năng suất chất lượng của giốngtrong vùng sinh thái khác nhau là rất quan trọng

Nếu các giống mới chưa được khảo nghiệm kỹ lưỡng và chưa đượccông nhận là đạt tiêu chuẩn mà đã đưa ra sản xuất ở diện rộng thì sẽ gây hiệntượng rối loạn giống, gây khó khăn cho việc sản xuất, thâm canh tăng năngsuất cây trồng Như vậy khảo nghiệm là việc làm cần thiết quyết định sựthành công của giống 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

trong năm nên có thể nói hạn là một trong những yếu tố chủ yếu ảnh hưởngđến sinh trưởng phát triển và năng suất của hầu hết các loại cây trồng Hàngnăm diện tích lúa nước bị hạn cục bộ khoảng 0,4 triệu ha Cao lương là câytrồng có khả năng chịu hạn cao thích nghi với điều kiện khí hậu Việt Nam.

Để mở rộng diện tích trồng cao lương trước tiên phải chọn được bộgiống phù hợp với từng vùng miền của Việt Nam, thích nghi với điều kiện khíhậu, có khả năng chống chịu sâu bệnh đồng thời cho năng suất thân lá caophục vụ sản xuất ethanol 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,đường kính thân 5-30mm tùy thuộc vào giống, điều kiện canh tác và môi trường.Đặc điểm thực vật học cũng như thời gian sinh trưởng của cây cao lương tương

tự như cây ngô và các cây ngũ cốc khác Số lượng lá trên cây tương quan vớithời gian sinh trưởng, thông thường trên thân có từ 7 – 18 lá hoặc hơn (Leonard,Martin, 1963) Lá ngắn và rộng hơn lá ngô Mỗi lá được sinh ra từ một đốt, số lá

ở thời kỳ trưởng thành tương đương với số đốt trên thân

Thân gồm các lóng và đốt, lá mọc ra từ đốt, chồi thân có thể mọc ra từcác 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 điều kiệncho 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 lượngnước trong thân cao thường có thân màu xanh xám, gân lá màu tối

Rễ cao lương là cây rễ chùm với rất nhiều rễ bên có khả năng hút nướchiệu quả, rễ đâm rộng nhờ đặc điểm này cao lương có thể sống ở những nơikhô hạn hơn ngô (Wlison, 1955) Rễ chính đâm sâu với nhiều rễ phụ và rễbên, rễ chủ yếu xuất hiện ở tầng đất mặt, rễ chính có thể đâm sâu tới 1,5m

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 caolương nhỏ hơn hạt ngô và có một lớp vỏ ngoài 1Kg hạt giống chứa 25.000đến 61.740 hạt Hạt có nhiều màu sắc khác nhau từ màu vàng nhạt, màu nâu

đỏ nhạt đến màu nâu sẫm tùy thuộc vào từng giống cây Hạt càng sậm màucàng chứa nhiều tananh làm cho hạt có vị đắng

Cao lương 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 củacao lương Nhờ quang hợp theo đường hướng này mà cao lương ngọt có thểtổng hợp 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 trìnhC3 Cao lương ngọt là sự kết hợp tuyệt vời giữa lúa với cây trồng nhiệt đớivới bộ gen lớn hơn nhiều và sự bổ xung các gen có lợi khác từ mía, và là mộttrong những cây trồng hiệu quả nhất trên thế giới trong việc sản xuất sinhkhối cây trồng hiện nay

Theo báo cáo từ các khu vực như Trung Quốc, Nhật Bản, Ấn Độ thìcây cao lương là cây trồng trồng được trên các loại đất từ chua đến kiềm, đấtngập nước hay khô hạn, nồng độ muối cao, các loại nấm bệnh cũng như cỏdại (Duke, 1983) Cây cao lương có đặc điểm hình thái và sinh lý cho phép nó

có thể sinh trưởng và phát triển trong điều kiện khô hạn vì có bộ rễ ăn sâu vàlan rộng, lớp phấn muội dày và bao phủ toàn thân, bề mặt lá và khả năng tựdừng sinh trưởng trong điều kiện hạn, phục hồi bình thường trở lại khi điềukiện thuận lợi Do vậy nó có thể phát triển ở những vùng nhiệt đới và á nhiệtđới với lượng mưa hàng năm chỉ 400-600mm quá khô không trồng được ngô,cây cao lương không chỉ có khả năng sinh trưởng trong vùng hạn mà cây caolương có khả năng phát triển cả với vùng ngập nước, do đó nó cũng có thểtrồng được ở những vùng có lượng mưa lớn Cây cao lương sinh trưởng được

từ độ cao 0-2300m so với mực nước biển (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 2,00C - 410C, nhiệt độ

hàng năm trung bình có thể từ 7,80C - 27,80C, thông thường 20,10C (Duke,1983) Như vậy, cao lương có thể thích ứng được tốt trong điều kiện nóng vàlạnh của các cùng thuộc khu vực nhiệt đới và á nhiệt đới.

2.3 Nguồn gốc, phân bố và điều kiện ngoại cảnh

Cây cao lương (Sorghum bicolor L Moench) thuộc chi lúa miến haychi cao lương (chi Sorghum) là một trong 30 loài thực vật thuộc họ hòa thảo(họ poaceae)

Theo Evelyn (1951), trung tâm khởi nguyên chính của cao lương là ởchâu Phi, vùng đất khô hạn lượng mưa hàng năm rất thấp Có thể cao lươngđược trồng đầu tiên ở Ethiopia sau đó lan rộng ra nhiều nước ở Châu Phi(Martin, 1970) Cao lương được trồng ở Hoa Kỳ vào năm 1850 Hiện nay caolương được phân bố rộng khắp các vùng nhiệt đới, cận nhiệt đới, và các khuvực ôn đới ấm của thế giới

Cao lương là loại cây trồng nhiệt đới và bán nhiệt đới do đó không thểtrồng ở điều kiện lạnh giá, cao lương thích nghi với khoảng điều kiện khí hậurộng lớn từ những vùng có lượng mưa hàng năm cao đến những nơi khô hạn.Mặc dù lượng mưa và các yếu tố khác quyết định mùa vụ và thời gian sinhtrưởng của cao lương nhưng cao lương vẫn có thể trồng và phát triển ở nhữngnơi có điều kiện khác nghiệt và trình độ thâm canh hạn chế (Rohman và cs,2004) Cao lương rất thích nghi với vùng đất nóng, khô hạn và bán khô hạn và

là cây trồng chính ở Châu Phi, Châu Á, Nam Mỹ và Châu Đại Dương nơi màquá nóng và khô không phù hợp sản xuất ngô Cao lương là cây trồng lấy hạtchính là những vùng khô hạn và bán khô hạn Cây cao lương xuất xứ từ vùngnhiệt đới nên điều kiện khí hậu nóng ẩm là điều kiện thuận lợi cho phát triển.Ngưỡng nhiệt phát triển của cao lương 15-370C, tuy nhiệt nhiệt độ tối thích là

270C (Wilson và Myer, 1954) Đa số các giống cao lương hiện nay không phảnứng với ánh sáng, tuy nhiên 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 quantrọng để phân loại các giống cao lương, bố trí mùa vụ Thời gian sinh trưởng

thường ít thay đổi tuy nhiên nó cũng phụ thuộc vào điều kiện thời tiết, mùa

vụ, cùng một giống nếu trồng sớm thường có thời gian sinh trưởng dài hơnnếu trồng muộn Sau đây là bảng phân loại giống căn cứ theo thời gian từ gieođến hạt chín sinh lý

Bảng 2.1: Phân loại giống cao lương theo thời gian sinh trưởng

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

2.5.1 Tình hình nghiên cứu và sản xuất 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

750 triệu người trên hành tinh đặc biệt là ở những vùng nhiệt đới và cận nhiệtđới của Châu 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 mộtcây trồng đa tác dụng, sản phẩm của nó phục vụ cho nhiều ngành khác nhau

tùy vào mục đích sử dụng: hạt là thực phẩm cho người và gia súc, thân láđược sử dụng làm chất đốt hoặc trong ngành công nghiệp sản xuất ethanol.

Hình 2.1: Biểu đồ 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 (46,22 triệu ha) Do sức ép củadân số và nhu cầu sử dụng đất cho công nghiệp nên diện tích cao lương thếgiới sẽ duy trì ở mức 40-46 triệu ha

Tuy nhiên sản lượng cao lương vẫn tăng liên tục do việc sử dụng nhữnggiống mới phù hợp với từng vùng sinh thái và mùa vụ Tổng lượng sản lượngcao lương thế giới liên tục tăng qua các năm từ 41,59 triệu tấn (năm 1990) lên62,1 triệu tấn (năm 2009) tăng xấp xỉ 1,5 lần trong vòng 19 năm Năng suấtcao lương ổn định qua các năm dao động trong khoảng 13,6-14,2 tạ/ha, nhưngkhông đều giữa các châu lục Năng suất cao lương đạt cao nhất năm 2009(14,2 tạ/ha)

Bảng 2.2: Tình hình sản xuất cao lương của một số châu lục giai đoạn

1990- 2009 Năm

nhất Việc nâng cao năng suất cao lương được quan tâm và chú trọng, rấtnhiều chương trình, dự án cải tiến kỹ thuật canh tác, lai tạo các giống caolương mới đang tiến hành

Châu Mỹ là châu lục có năng suất cao lương cao nhất thế giới, sảnlượng cao lương lớn thứ hai thế 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 cao nhất thế giới chỉ có Trung quốc là đại diện của châu Á Năm

2009 sản lượng cao lương của Trung Quốc là 2,3 triệu tấn, năng suất 39,65 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

2009 Mỹ sản xuất trên 9,73 triệu tấn hạt trong đó chủ yếu chế biến thức ănchăn nuôi, 12% sản lượng cao lương phục vụ ngành công nghiệp chế biếnethanol Đồng thời Mỹ cũng là quốc gia xuất khẩu cao lương lớn nhất thế giớichiếm 80% sản lượng cao lương xuất khẩu của thế giới Sản lượng cao lươngxuất khẩu của Mỹ tăng liên tục trong vòng 35 năm năm qua Năm 2010 lượngcao lương xuất khẩu của Mỹ tăng 15% so với năm 2009.Trồng cao lương đểsản xuất Ethanol sẽ là hướng đi mà quốc gia lựa chọn trong thời kỳ khủnghoảng năng lượng như hiện nay Ở Mỹ cao lương được trồng chủ yếu ởKansas, 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 cầutiêu thụ cao lương của con người không ngừng tăng lên Nhiều nước đã đầu tưcho việc tăng năng suất và diện tích trồng cao lương Vấn đề đặt ra là chúng

ta phải tăng năng suất cao lương bằng cách sử dụng các giống có tiềm năngnăng suất cao 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 trợcủa chính 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

về cây cao lương và cây kê

INRAN: viện nghiên cứu nông nghiệp Niger

SAFGRAD: Tổ chức nghiên cứu và phát triển cây ngũ cốc vùng bánkhô hạn

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

2.5.2 Một số kết quả nghiên cứu về chọn giống cao lương trên thế giới

2.5.2.1 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

mà người 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.Những giống này có thời gian sinh trưởng, trọng lượng hạt, hàm lượng đường

và các đặc tính sinh lý khác nhau Có thể chia thành 2 nhóm chính: Nhóm 1:thân chứa nhiều đường kết tinh (saccarozse) giống đại diện Keller, Rio,Cowley… Nhóm 2 thân chứa nhiều đường khử (fructozo) giống chính: Theis,Tracy, M-81E Tổ chức ICRISAT đang chọn tạo và phát triển các giống caolương ngọt phục vụ sản xuất ethanol

Dale là giống chín trung bình được tạo ra bởi Trung tâm chọn giốngcây lấy đường (SCFS) ở Mississippi - Mỹ Hạt nhỏ, màu nâu vàng, tỷ lệ nảymầm cao Là giống chống đổ, kháng bệnh thán thư Thân cây có kích thướctrung bình, có chất lượng đường tốt M8IE là giống chín trung bình muộnđược SCFS tạo ra Chiều cao và khả năng chống đổ tương đương giống Dale

Có khả năng kháng bệnh thán thư nhưng lại dễ mắc bệnh lùn khảm ngô Hàmlượng đường khử cao hơn giống Dale, rỉ mật màu hổ phách chất lượng tốt

Brandes được công nhận năm 1968 của SCFS, là giống chín muộn, bộ

rễ rất phát triển, cứng cây Có khả năng kháng bệnh thán thư, chịu hán tốt.Chất lượng đường tốt nhưng lượng đường giảm sau thu hoạch rất nhanh Hạtnhỏ, 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

ra chất lượng rỉ mật rất tốt, nhưng dễ bị các bệnh như bệnh thán thư lá, đốm lá

và bệnh 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 đó các nhà khoa học phải tìm ra những gen và điều kiện môitrường thích hợp nhất để cây trồng cho năng suất cao

Tại Trung Quốc, Viện Đại học nông nghiệp Thẩm Dương đã nghiêncứu 58 dòng lúa miến ngọt và lọc ra một số giống tốt, thích hợp với vùngđông 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

ở các vùng khác nhau của Liên bang Nga

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

Theo Blum et al (1977) Sau khi khảo nghiệm 1 số giống cao lươngngọt có nguồn gốc từ Mỹ đã phát hiện được 3 giống có hàm lượng đươngtrong thân lá cao, 3.500-5.000 kg đường/ha trong cùng điều kiện canh tác nhưcác giống khác

Ở Italia, năng suất mía cao nhất đạt 3,4 - 4,5 tấn/ha khi được trồng trênđất tốt, đủ nước; cao lương cũng cho năng suất tương tự nhưng chỉ được trồng

ở nơi nơi 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 rakết luận rằng: giống Rio có số lá/ thân nhiều hơn các giống khác (8,02 lá)chiều cao cây trung bình 307 cm; trong khi đó giống RM-57-1 và Dale chonăng suất sinh vật học cao nhất đạt 51,8 tấn và 50,6 tấn /ha trong cùng điềukiện canh tác (Muddemmanavar ,1983)

Sau khi tiến hành đánh giá các dòng cao lương khác nhau tại Rahuri,cho thấy 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 lượnglá/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 câycao nhất (344cm) và năng suất thân lá đạt (57,6 tấn/ha) sau đó là giống SSV-

74 và 7073 năng suất thân lá đạt 52,2 tấn/ha và 51,7 tấn/ha Giống

SSV-108 được đánh giá là giống phù hợp nhất trong điều kiện trồng vừa lấy hạtvừa 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 từ1,47 cm – 2,29 cm (giống Brandes) Diện tích lá/cây phụ thuộc vào từng thời

kỳ sinh trưởng Ở thời kỳ trỗ cờ chỉ số diện tích lá cao nhất là 38,48 dm2 /cây(giống SSV 811) thấp là giống SSV 2525 (27,58 dm2 /cây) (Choudhari, 1990)

2.5.2.2 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 Dùngthân cây cao lương ngọt để chiết suất đường cho kết quả tốt như dùng quả câythốt nốt, 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 giống này có thời gian sinh trưởng 115-120 ngày, pH trong nước ép từ4,5-5,3 Dòng SSV-7073 có hàm lượng đường cao nhất 22,24%, tinh bột15,9% (Bapat và cs ,1987)

Sau khi ép thân lấy nước để sản xuất ethanol, giống Rio cho sản lượngcao nhất 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%, hàmlượng đường (19,6-21,0%), hàm lượng tinh bột (14,28-26,2%), đường thô(1,75-3,37 tấn/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 vàNSSH-104) giống Keller được đánh giá là giống có hàm lượng đường caonhất, rất thích hợp phục vụ sản xuất ethanol

2.5.2.3 Nghiên cứu ảnh hưởng tổ hợp NPK tới sự sinh trưởng, phát triển và năng suất cây cao lương ngọt

Cân bằng dinh dưỡng đóng vai trò quan trọng trong sản xuất cây trồng.Việc sử dụng kết hợp các loại phân bón có kết quả cao hơn khi sử dụng riêng

lẻ Tăng mức độ bón N làm tăng năng suất cây trồng chỉ lên đến một mức độnhất định Tương tự như vậy, P và K có những hạn chế của mình khi áp dụngmột mình Như vậy, để cho cây sinh trưởng tốt và năng suất cao thì cần có tỷ

lệ chất dinh dưỡng thích hợp ( Maturi và Mengel, 1973)

* Nghiên cứu ảnh hưởng của Nitơ tới sự sinh trưởng, phát triển và năngsuất cây cao lương ngọt: Nitơ là một trong những chất dinh dưỡng quan trọngnhất ảnh hưởng đến sự sinh trưởng và năng suất của cây cao lương Hầu hếttrên đất trồng cao lương ở Ấn Độ đang bị thiếu hụt Nitơ , do đó bón N trởthành hạn chế đáng kể trong canh tác

Khi nghiên cứu bón N cho cao lương một mình hoặc kết hợp với các dinhdưỡng khác ta thấy nhìn chung cây vẫn hấp thu tốt (Hons et al, 1986) Cao lươngchỉ yêu cầu thấp đến trung bình lượng phân đạm bón để có thể sinh trưởng vàđạt năng suất Ở giai đoạn đầu sinh trưởng, hàm lượng và tỷ lệ tích luỹ chất khô

cũng tăng lên khi lượng bón N tăng Tùy vào điều kiện khí hậu lưọng phân bón Nlàm tăng đáng kể năng suất, độ dài tai và số hạt mỗi tai (Reddy và Husain,1968;premsingh và Choubey,1972; Singh và Bain;1972) Áp dụng 120kg/ha tăng chiềudài chùm hoa, số lượng hạt, trọng lượng hạt (Escasinas et al 1981).

* Nghiên cứu ảnh hưởng của Kali tới sự sinh trưởng, phát triển và năngsuất cây cao lương ngọt: Kali có vai trò chủ yếu trong việc chuyển hóa nănglượng trong quá trình đồng hóa các chất dinh dưỡng của cây Kali làm tăngphẩm chất nông sản và góp phần làm tăng năng suất của cây Trên phươngdiện khối lượng, cây trồng cần nhiều K hơn N Nhưng vì trong đất có tươngđối nhiều K hơn N và P, cho nên người ta ít chú ý đến việc bón K cho cây

Thí dụ, như ở Ấn Độ vì đất ở đây giàu K nên người ta đã thực hiện việchạn chế bón K cho cây, chất này ít khi được sử dụng cùng với N và P Nóichung, cây cao lương có thể được coi là một cây cần hàm lượng K cao vì đòihỏi số lượng K lớn hơn so với N và P Yêu cầu N cao gấp 2 lần P nhưng lạithấp hơn 2 lần so với K (Maschery akov và Sumatove, 1974)

Pawar và Narkhede, 1980 quan sát thấy việc áp dụng kalicacbonat(75kg/ha) không có tác dụng có lợi cho sản lượng Tuy nhiên, áp dụng kali ởmức 50kg/ha năng suất cao hơn mức 25kg/ha

Theo Nagre, 1981 kali là ứng dụng không có lợi trong việc tăng chấtkhô Tuy nhiên, bón 50kg K2O/ha có lợi cho việc tăng chất khô cho mỗi câytrồng và năng suất hạt (Narkhede, 1980) Ứng dụng kalicacbonat không ảnhhưởng đến sản lượng ngũ cốc Sự phát triển chiều cao và số lá trên cây ở giaiđoạn tăng trưởng đạt cao nhất khi bón 120kg/ ha K2O

2.5.3 Tình hình sản suất và nghiên cứu cây cao lương ở Việt Nam

Ở nước ta, tùy theo vùng cây cao lương được gọi theo một số tên khácnhau như lúa miến, củ làng, mì Cao lương được trồng ở các khu vực núi caonhư Hà Giang, Lào Cai, Điện Biên hoặc khu vực Tây Nguyên Cây caolương được các đồng bào dân tộc vùng núi dùng làm thức ăn chăn nuôi từ lâuđời nay

Theo quyết định 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 đến năm 2020, với mục tiêu sản xuất xăng E10 và dầu sinhhọc nhằm thay thế một phần nhiên liệu truyền thống hiện nay Theo đề án,trong giai đoạn 2006-2010, Việt Nam sẽ tiếp cận công nghệ sản xuất xăngsinh học tại một số tỉnh thành quy hoạch vùng trồng cây nguyên liệu chonăng suất cao đào tạo cán bộ chuyên sâu về kĩ thuật Giai đoạn 2011-2015, sẽphát triển mạnh sản suất và sử dụng nhiên liệu sinh học thay thế một phầnnhiên liệu truyền thống, mở rộng quy mô sản xuất và mạng lưới phân bố phục

vụ cho giao thông và các ngành sản suất công nghiệp khác, đa dạng hóanguồn nguyên liệu

Thời gian gần đây chính phủ Việt Nam đã cho phép các công ty, cá tổchức nước ngoài hợp tác với các viện, trường đại học nghiên cứu phát triểncây cao lương ngọt làm nguyen liệu sản xuất xăng sinh học Hãng RusniDistilleries (Ấn Độ) cho biết, để chạy một nhà máy ethanol sinh học công suất

40 tấn/ngày, cần 6800 hecta miến ngọt giống bình thường hoặc 4500 hectagiống tốt Như vậy, để đạt chỉ tiêu 5000 tấn ethanol sinh học vào năm 2010thì chúng ta phải trồng khoảng 1900-2900 ha miến ngọt vào đầu năm 2010

Trong những năm gần đây, một số đơn vị nghiên cứu đã tiến hànhnghiên cứu cao lương ngọt làm nhiên liệu sinh học trong đó điển hình là đề tàicấp nhà nước "Nghiên cứu tuyển trọn một số giống cao lương ngọt (sweetsorghum) có năng suất cao, chất lượng tốt cho sản xuất ethanol nhiên liệu" ,với mục tiêu tuyển chọn và xây dựng quy trình thâm canh cao lương ngọt.Tuy nhiên bộ giống sử dụng trong đề tài này là những giống thuần nhập nội từICRISAT (Ấn Độ) năng suất chỉ đạt 30-35 tấn/ha ( theo đăng ký của đề tài).Ngoài ra cũng đã có một vài nơi thử nghiệm các giống khác nhưng năng suấtthấp, chưa đạt hiệu quả như mong muốn

TS 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 caolương làm thức ăn gia súc trong vụ đông và chế biến cồn Cao lương ở 120ngày sau trồng tại Hà Nội có tốc độ sinh trưởng trung bình đạt 21 g/m2/ngày

sẽ cho năng suất 25,2 tấn/ha thân tươi và 2 - 3 tấn hạt, như vậy có thể chế biếnđược 3000-5000 lít ethanol

Từ những năm 1990 Trường Đại Học Nông Lâm Thái Nguyên cũng đãtiến hành những nghiên cứu về cao lương lấy hạt trên quy mô nhỏ nhữnggiống này được nhập từ ICRSAT Tuy nhiên do chưa có quá trình nghiên cứutổng thể về điều kiện sinh thái trong quá trình chọn tạo giống, nên nhữnggiống nhập nội này chưa thực sự phù hợp với điều kiện sinh thái cùng trung

du miền núi phía Bắc nen năng suất của những giống nhập nội 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 2phòng 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 này đã nhận được

sự ủng hộ nhiệt tình của các địa phương, sự hợp tác hào hứng của các kĩ sư,nhà khoa học ngoài công ty, đặc biệt là có sự tham gia của công ty HanhwaResources (Hàn Quốc) 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 bảnnghi nhớ hợp tác nghiên cứu và bản thỏa thuận nghiên cứu phát triển cây caolương ngọt làm nhiên liệu sản xuất xăng sinh học tại Việt Nam, đã có buổilàm việc và thảo luận cơ hội hợp tác nghiên cứu với đại diện công ty TNHHEarth Note Nhật Bản Theo bản thỏa thuận nghiên cứu, phía công ty TNHHEarth Note Nhật Bản sẽ hỗ trợ giống, kỹ thuật và một số kinh phí để tiến hangnghiêm cứu thí nghiệm tại trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên và một sốtỉnh miền núi phía Bắc Việt Nam Phía nhà trường sẽ lập một nhóm nghiêmcứu tiến hành triển khai nghiên cứu trên diện tích 5ha từ vụ xuân 2011

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 từ tháng 5/2011-11/2012

+ Gieo ngày 23/5/2011+ Ngày trồng ngoài đồng ruộng 8/6/2011

3.2 Nội dung nghiên cứu

Đánh giá khả năng sinh trưởng, phát triển, hàm lượng đường, tìnhhình sâu hại và khả năng cho năng suất của 5 giống cao lương ngọt thamgia thí nghiệm trong điều kiện thời vụ tháng 5 tại Trường Đại học NôngLâm Thái Nguyên

3.3 Phương pháp nghiên cứu

- 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 5 x 3 = 750,75 m2

- Thời vụ gieo: vụ hè thu

- Làm đất: đất được cầy bừa kỹ, làm sạch cỏ, chia khối lên luống vàrạch hàng

- Mật độ: 10 cây/m2

1/6 N +1/6 K+ Thúc lần 2 (50 ngày sau trồng)

1/6 N +1/6 K+ Thúc lần 3 (75 ngày sau trồng)

1/6 N +1/6 K+ Thúc lần 4 (100 ngày sau trồng)

1/6 N +1/6 K+ Thúc lần 5 (125 ngày sau trồng)

Cách hàng 15cm

Độ sâu 5 - 7cmBón phân kết hợp làm cỏ+ Bón thúc lần 3: Vãi phân đều giữa các hàng cây (cách cây 20cm)+ Bón thúc lần 4: Vãi phân đều giữa các hàng cây (cách cây 20cm)+ Bón thúc lần 5: Vãi phân đều giữa các hàng cây (cách cây 20cm)

- 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 thínghiệm 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 trongcông thức đó tung phấn

- Ngày thu hoạch: là ngày tiến hành thu hoạch thân lá khi hạt cao lương

ở giai đoạn chín sữa

* Tốc độ tăng trưởng

Lấy ngẫu nhiên 10 cây/ô thí nghiệm ở hai hàng giữa mỗi hàng 5 cây

liên tiếp đánh dấu, cứ 30 ngày đo một lần

- Động thái tăng trưởng chiều cao cây: đo từ mặt đất đến mút lá khi câychưa trỗ bông Khi cây trỗ bông đo từ mắt đất lên mút bông

- Động thái tăng trưởng chiều cao cây sau trồng 30, 60, 90

- Động thái 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, phầntrăm cây bị hại

3.3.3.3 Các chỉ tiêu sau thu hoạch

- Đếm số cây thực tế thu hoạch/ô: Đếm số cây thực tế thu được trênmỗi ô trước khi thu hoạch Sau đó nhổ mỗi ô 5 cây liên tiếp ở 2 hàng giữa của

ô và theo dõi xác định các chỉ tiêu sau:

- Hàm lượng đường: sau khi loại bỏ lá, bông cờ ép thân lấy dịch ép sau

đó đo hàm hàm lượng đường bằng máy Brix

- Khối lượng tươi: khối lượng thân lá (đơn vị: g)