Luận án Tiến sĩ Nghiên cứu chọn tạo giống ngô lai ngắn ngày trồng trên đất tăng vụ tại miền núi Đông Bắc Việt Nam

Vùng miền núi Đông Bắc bao gồm 8 tỉnh, nơi ngô được coi là cây trồng chính thúc đẩy phát triển ngành chăn nuôi và là cây hàng hóa quan trọng đối với đồng bào các dân tộc thiểu số, với

NGUYỄN TIẾN TRƯỜNG

NGHIÊN CỨU CHỌN TẠO GIỐNG NGÔ LAI NGẮN NGÀY

TRỒNG TRÊN ĐẤT TĂNG VỤ TẠI MIỀN NÚI

ĐÔNG BẮC VIỆT NAM

LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP

HÀ NỘI – 2017

NGUYỄN TIẾN TRƯỜNG

NGHIÊN CỨU CHỌN TẠO GIỐNG NGÔ LAI NGẮN NGÀY

TRỒNG TRÊN ĐẤT TĂNG VỤ TẠI MIỀN NÚI

ĐÔNG BẮC VIỆT NAM

Chuyên ngành: Di truyền và chọn giống cây trồng

Mã số: 62.62.01.11

LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP

Người hướng dẫn khoa học:

1 TS Mai Xuân Triệu

2 TS Nguyễn Tất Khang

HÀ NỘI - 2017

LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình thực hiện đề tài tôi luôn nhận được sự ủng hộ và giúp đỡ của các cơ quan, các thầy cô, bạn bè đồng nghiệp và gia đình

Trước tiên, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới TS Mai Xuân Triệu,

TS Nguyễn Tất Khang đã tận tình giúp đỡ, hướng dẫn tôi trong quá trình thực hiện

đề tài và hoàn thành luận án

Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới Ban lãnh đạo Viện Nghiên cứu Ngô và tập thể cán bộ Bộ môn Chọn tạo giống ngô đã tạo mọi điều kiện thuận lợi và nhiệt tình giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài và hoàn thành luận án

Tôi xin trân trọng cảm ơn Ban lãnh đạo và tập thể cán bộ Ban Đào tạo Sau đại học, Ban lãnh đạo Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam đã tạo điều kiện thuận lợi

và quan tâm giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và hoàn thành luận án

Nhân dịp này tôi xin cảm ơn bạn bè, đồng nghiệp và gia đình đã luôn động viên, khích lệ và tạo mọi điều kiện thuận lợi giúp tôi hoàn thành luận án

Hà N ội, ngày tháng năm 2017

Tác giả

Nguyễn Tiến Trường

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan luận án này là công trình nghiên cứu của tôi dưới sự chỉ dẫn của các thầy hướng dẫn và sự giúp đỡ của đồng nghiệp Các số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận án là hoàn toàn trung thực, các thông tin trích dẫn đều được ghi rõ nguồn gốc

Tôi hoàn toàn chịu trách nhiệm về những số liệu đã công bố trong luận án

Tác giả

Nguyễn Tiến Trường

MỤC LỤC

Nội dung Trang

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT vi

DANH MỤC BẢNG vii

DANH MỤC CÁC HÌNH, ĐỒ THỊ xii

MỞ ĐẦU 1

MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI: 4

Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI: 4

ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU: 5

Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 6

1.1 TÌNH HÌNH SẢN XUẤT VÀ TIÊU THỤ NGÔ TRÊN THẾ GIỚI 6

1.1.1 Tình hình sản xuất ngô trên thế giới 6

1.1.2 Tình hình tiêu thụ ngô trên thế giới 8

1.2 TÌNH HÌNH SẢN XUẤT VÀ TIÊU THỤ NGÔ Ở VIỆT NAM 9

1.2.1 Tình hình sản xuất ngô ở Việt Nam 9

1.2.2 Tình hình tiêu thụ ngô ở Việt Nam 12

1.3 ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, XÃ HỘI VÀ SẢN XUẤT NGÔ CỦA CÁC TỈNH MIỀN NÚI ĐÔNG BẮC VIỆT NAM 13

1.3.1 Điều kiện tự nhiên và xã hội 13

1.3.3 Vai trò cây ngô trong sản xuất nông nghiệp của vùng miền núi Đông Bắc 19

1.3.4 Khả năng mở rộng diện tích trồng ngô vùng miền núi Đông Bắc theo hướng tăng vụ 20

1.4 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU, SỬ DỤNG GIỐNG NGÔ NGẮN NGÀY TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM 24

1.4.1 Nghiên cứu về phân nhóm thời gian sinh trưởng ở ngô 24

1.4.2 Tình hình nghiên cứu, sử dụng giống ngô lai ngắn ngày trên thế giới 27

1.4.3 Nghiên cứu chọn tạo giống ngô lai ngắn ngày ở Việt Nam 32

1.5 MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP CHỌN TẠO DÒNG THUẦN NGÔ 33

1.5.1 Phương pháp tự phối 33

1.5.2 Phương pháp câ ̣n phối 35

1.5.3 Phương pháp lai trở lại 37

1.5.4 Phương pháp tạo dòng đơn bội kép 37

1.6 ƯU THẾ LAI TRONG CHỌN TẠO GIỐNG NGÔ LAI 39

1.7 KHẢ NĂNG KẾT HỢP VÀ ỨNG DỤNG TRONG CHỌN TẠO GIỐNG NGÔ LAI 42

1.8 NGHIÊN CỨU ĐA DẠNG DI TRUYỀN VÀ ỨNG DỤNG TRONG CHỌN TẠO GIỐNG NGÔ LAI 46

1.8.1 Đa da ̣ng di truyền trong dự đoán ưu thế lai dựa vào nguồn gốc và phả hê ̣ 46

1.8.2 Đa da ̣ng di truyền trong dự đoán ưu thế lai dựa vào các chỉ thi ̣ di truyền 47

Chương 2 VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 51

2.1 Vật liệu 51

2.2 Nội dung nghiên cứu 51

2.3 Địa điểm và thời gian nghiên cứu 52

2.4 Phương pháp nghiên cứu 52

2.4.1 Phương pháp chọn tạo dòng thuần 52

2.4.2 Phương pháp đánh giá đa dạng di truyền của các dòng nghiên cứu 53

* Điện di sản phẩm PCR: 55

2.4.3 Phương pháp đánh giá dòng 57

2.4.4 Phương pháp nghiên cứu ngoài đồng ruộng 57

Chương 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 61

3.1 Kết quả chọn tạo và đánh giá dòng 61

3.1.2 Kết quả đánh giá đa dạng di truyền của các dòng nghiên cứu 64

3.1.3 Đặc điểm hình thái, khả năng chống chịu sâu bệnh hại chính và năng suất hạt

của các dòng 68

3.1.3.1 Th ời gian sinh trưởng, đặc điểm hình thái, khả năng chống chịu và năng suất h ạt của các dòng nhóm I 68

3.1.3.2 Th ời gian sinh trưởng, đặc điểm hình thái, khả năng chống chịu và năng suất h ạt của các dòng nhóm II 75

3.2 Kết quả đánh giá ưu thế lai và khả năng kết hợp của các dòng 82

3.2.1 K ết quả đánh giá KNKH chung của các dòng bằng phương pháp lai đỉnh 82

3.2.2 K ết quả đánh giá KNKH chung, KNKH riêng của các dòng và ƯTL của các THL b ằng phương pháp luân giao 96

3.2.3 Kết quả nghiên cứu mối tương quan giữa các tính trạng trong thí nghiệm luân giao 136

3.3 Kết quả khảo nghiệm sản xuất các tổ hợp lai triển vọng trong cơ cấu tăng vụ ở một số vùng miền núi Đông Bắc 139

3.3.1 Kết quả khảo nghiệm các tổ hợp lai triển vọng trong vụ Xuân Hè năm 2012 trước vụ lúa Mùa trên ruộng bậc thang (Đất 1 vụ lúa Mùa/năm bỏ hóa vụ Xuân) tại Phúc Sen – Quảng Uyên – Cao Bằng 139

3.3.2 Kết quả khảo nghiệm các tổ hợp lai triển vọng trong vụ Thu Đông năm 2012 trên đất gò đồi (tăng vụ ngô Thu Đông) tại Võ Nhai – Thái Nguyên 141

3.3.3 Kết quả xây dựng mô hình trình diễn giống ngô LVN111 và LVN883 trên đất tăng vụ tại Võ Nhai – Thái Nguyên và Quảng Uyên – Cao Bằng 143

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 147

1 Kết luận 147

2 Đề nghị 148

CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN 149

TÀI LIỆU THAM KHẢO 150

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

Viết tắt Viết đầy đủ và nghĩa tiếng Việt

CIMMYT Centro Internacional de Mejoramiento de Maiz y Trigo – Trung

tâm cải lương giống ngô và lúa mì quốc tế

CV Coefficients of variation – Hệ số biến động

DH Double haploid – Đơn bội kép

GCA General combining ability – Khả năng kết hợp chung

H MP Midparent heterosis – Ưu thế lai trung bình

H BP Heterobeltiosis – Ưu thế lai thực

H S Standard heterosis – Ưu thế lai chuẩn

KNKHC Khả năng kết hợp chung

KNKHR Khả năng kết hợp riêng

LSD Least Signification Difference – Sai khác nhỏ nhất có ý nghĩa

P1000 Khối lượng 1000 hạt

IRRISTAT International Rice Research Institute statistical research tool –

Phần mềm quản lý nghiên cứu thống kê

QTLs Quanlititative Trait Loci- Locus tính trạng số lượng

SCA Specific Combining Ability – Khả năng kết hợp riêng

TB Giá trị trung bình

DANH MỤC BẢNG

1.1 Tình hình sản xuất ngô của một số vùng ngô lớn năm 2014 7 1.2 Các nước xuất khẩu ngô lớn trên thế giới năm 2013 8

1.4 Tình hình sản xuất ngô tại một số vùng ngô chính Viê ̣t Nam 11 1.5 Thực trạng xuất nhập khẩu ngô của Việt Nam 12 1.6 Diễn biến thời tiết tại trạm khí tượng Thái Nguyên trong 5 năm qua 14 1.7 Tình hình sản xuất ngô ở các tỉnh miền núi Đông Bắc 18 1.8 Cơ cấu cây ngô trong sản xuất nông nghiê ̣p năm 2013 ta ̣i các tỉnh

miền núi Đông Bắc

19

1.9 Chỉ số đánh giá thời gian sinh trưởng theo thang điểm FAO 25 1.10 Phân nhóm giống dựa theo các bộ phận của cây ngô 25 1.11 Lượng nhiệt của một số nhóm ngô trên các vĩ độ khác nhau 26 1.12 Phân nhóm giống ngô theo thời gian sinh trưởng và vùng sinh thái 27 2.1 Nội dung, địa điểm và thời gian nghiên cứu 52

3.2 Thời gian sinh trưởng và một số đặc điểm hình thái của các dòng

nghiên cứu nhóm I tại Thái Nguyên năm 2010

68

3.3 Khả năng chống chịu của các dòng nghiên cứu nhóm I tại Thái

Nguyên năm 2010

70

3.4 Hình thái bắp, các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất thực thu

của các dòng nhóm I tại Thái Nguyên vụ Xuân năm 2010

73

3.5 Hình thái bắp, các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất thực thu

của các dòng nhóm I tại Thái Nguyên vụ Đông năm 2010

74

3.6 Thời gian sinh trưởng và một số đặc điểm hình thái của các dòng

nghiên cứu nhóm II tại Thái Nguyên năm 2010

76

3.7 Khả năng chống chịu của các dòng nghiên cứu nhóm II tại Thái

Nguyên năm 2010

78

3.8 Hình thái bắp, các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất thực thu

của các dòng nhóm II tại Thái Nguyên vụ Xuân năm 2010

79

3.9 Hình thái bắp, các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất thực thu

của các dòng nhóm II tại Thái Nguyên vụ Đông năm 2010

80

3.10 Thời gian sinh trưởng và ưu thế lai về tính chín sớm của các tổ hợp

lai đỉnh I tại Thái Nguyên năm 2010

83

3.11 Các giá trị trung bình về TGST và ưu thế lai tính chín sớm của các

THL có chung nguồn gốc vật liệu

84

3.12 Năng suất thực thu và ưu thế lai ở tính trạng năng suất hạt của các

tổ hợp lai đỉnh I tại Thái Nguyên năm 2010

86

3.13 Giá trị khả năng kết hợp chung, riêng (KNKHC, KNKHR) và

phương sai khả năng kết hợp riêng (σ2

si) ở tính trạng năng suất hạt của 14 dòng và 2 cây thử trong lai đỉnh I tại Thái Nguyên năm 2010

88

3.14 Thời gian sinh trưởng và ưu thế lai về tính chín sớm của các tổ hợp

lai đỉnh II tại Thái Nguyên năm 2010

91

3.15 Năng suất thực thu và ưu thế lai ở tính trạng năng suất hạt của các

tổ hợp lai đỉnh II tại Thái Nguyên năm 2010

92

3.16 Giá trị khả năng kết hợp chung, riêng (KNKHC, KNKHR) và

phương sai khả năng kết hợp riêng (σ2

si) ở tính trạng năng suất hạt của 14 dòng và 2 cây thử trong lai đỉnh II tại Thái Nguyên năm 2010

3.19 Hình thái bắp và các yếu tố cấu thành năng suất của các THL luân

nhóm I tại Thái Nguyên năm 2011

101

3.20 Các yếu tố cấu thành năng suất của các THL luân giao I tại Thái

Nguyên năm 2011

103

3.21 Thời gian sinh trưởng và ưu thế lai về tính chín sớm của các THL

luân giao I tại Thái Nguyên năm 2011

104

3.22 Các giá trị trung bình về TGST và ưu thế lai tính chín sớm của các

THL có chung nguồn gốc vật liệu

106

3.23 Năng suất thực thu và ưu thế lai ở tính trạng năng suất hạt của các

THL luân giao I tại Thái Nguyên năm 2011

107

3.24 Các giá trị trung bình về năng suất thực thu và ưu thế lai ở tính trạng

năng suất hạt của các THL có chung nguồn gốc vật liệu

108

3.25 Giá trị KNKH chung (ĝi), KNKH riêng (ŝij) và phương sai KNKH

riêng (2 s ij) ở tính trạng năng suất hạt của các dòng nhóm I tại Thái

Nguyên năm 2011

110

3.26 Giá trị KNKH chung (ĝi), KNKH riêng (ŝij) và phương sai KNKH

riêng (2 s ij) ở tính trạng TGST của các dòng nhóm I tại Thái Nguyên

năm 2011

112

3.27 Giá trị KNKH chung (ĝi) và phương sai KNKH riêng (2 s ij) ở tính

trạng TGST và năng suất hạt của các dòng nhóm I tại Thái Nguyên năm

3.30 Hình thái bắp và các yếu tố cấu thành năng suất của các THL luân

giao II tại Thái Nguyên năm 2011

121

3.31 Các yếu tố cấu thành năng suất của các THL luân giao II tại Thái

Nguyên năm 2011

122

3.32 Thời gian sinh trưởng và ưu thế lai về tính chín sớm của các THL

luân luân giao II tại Thái Nguyên năm 2011

125

3.33 Các giá trị trung bình về TGST và ưu thế lai tính chín sớm của các

THL có chung nguồn gốc vật liệu

126

3.34 Năng suất thực thu và ưu thế lai ở tính trạng năng suất hạt của các

THL luân giao II tại Thái Nguyên năm 2011

127

3.35 Các giá trị trung bình về năng suất thực thu và ưu thế lai ở tính trạng

năng suất hạt của các THL có chung nguồn gốc vật liệu

128

3.36 Giá trị KNKH chung (ĝi), KNKH riêng (ŝij) và phương sai KNKH

riêng (2 s ij) ở tính trạng năng suất hạt của các dòng nhóm II tại Thái

Nguyên năm 2011

130

3.37 Giá trị KNKH chung (ĝi), KNKH riêng (ŝij) và phương sai KNKH

riêng (2 s ij) ở tính trạng TGST của các dòng nhóm II tại Thái Nguyên

năm 2011

132

3.38 Giá trị KNKH chung (ĝi) và phương sai KNKH riêng (2 s ij) ở tính

trạng TGST và năng suất của các dòng nhóm II tại Thái Nguyên năm

2011

133

3.39 Hệ số tương quan giữa TGST với các tính trạng nông sinh học trong

thí nghiệm Luân giao I tại Thái Nguyên năm 2011

136

3.40 Hệ số tương quan giữa TGST với các tính trạng nông sinh học trong

thí nghiệm Luân giao II tại Thái Nguyên năm 2011

137

3.41 Thời gian sinh trưởng, một số đặc điểm nông sinh học, khả năng

chống chịu và năng suất của các tổ hợp lai

140

3.42 Thời gian sinh trưởng, một số đặc điểm nông sinh học, khả năng

chống chịu và năng suất của các tổ hợp lai

DANH MỤC CÁC HÌNH, ĐỒ THỊ

1.2 Biểu hiện ưu thế lai của giống ngô lai (giữa) tạo ra từ dòng B73 (trái)

3.1 Sơ đồ phả hệ của 58 dòng ngô tự phối dựa trên 30 mồi SSR theo

3.2 Giá trị KNKHC ở chỉ tiêu năng suất hạt của 14 dòng trong thí nghiệm

3.3 Giá trị KNKHC ở chỉ tiêu năng suất hạt của 14 dòng trong thí nghiệm

lai đỉnh II vụ Xuân và vụ Đông 2010

3.6 Giá trị KNKH chung (ĝi) và phương sai KNKH riêng (2 s ij) ở tính trạng

TGST của các dòng nhóm I tại Thái Nguyên năm 2011

113

3.7 Hình ảnh ưu thế lai, cây và bắp tổ hợp lai LVN883 (D17 x D27) vụ

Xuân 2011 tại Thái Nguyên

3.10 Giá trị KNKH chung (ĝi), KNKH riêng (ŝij) và phương sai KNKH riêng

(2 s ij) ở tính trạng TGST của các dòng nhóm II tại Thái Nguyên năm

2011

133

3.11 Ưu thế lai, cây và bắp giống ngô lai LVN111 (D30 x D37) vụ Xuân

2012 tại Thái Nguyên

135

MỞ ĐẦU

Ngô là một trong ba cây cốc quan trọng nhất cung cấp lương thực cho loài người và thức ăn chăn nuôi Đồng thời ngô còn là cây thực phẩm như bắp nếp, bắp đường cho ăn tươi, làm sữa ngô, các loa ̣i đồ uống, đồ hộp và bắp ngô bao tử làm rau cao cấp Bên ca ̣nh đó ngô còn cung cấp nguyên liê ̣u cho các nhà máy sản xuất các

mă ̣t hàng của ngành công nghiê ̣p lương thực – thực phẩm – dược phẩm và công nghiê ̣p nhe ̣, đă ̣c biê ̣t là nguyên liê ̣u lý tưởng cho năng lượng sinh học Ngô cũng là

mă ̣t hàng nông sản xuất khẩu có giá tri ̣, mang la ̣i ngoa ̣i tê ̣ cho nhiều quốc gia và vùng lãnh thổ

Với những vai trò hết sức quan trọng trong nền kinh tế như đã nêu trên, cùng với tính thích ứng rộng và khả năng cho năng suất cao, cây ngô đã được hầu hết các quốc gia và vùng lãnh thổ ở tất cả các châu lục gieo trồng và trở thành cây lương thực chính có tốc độ tăng trưởng cao nhất về năng suất cũng như sản lượng Năm 2014, diê ̣n tích trồng ngô trên toàn thế giới đa ̣t 183,3 triê ̣u ha với năng suất 56,6 ta ̣/ha và tổng sản lượng đa ̣t 1.038,2 triê ̣u tấn [59] Nhu cầu về ngô đến năm 2020 được dự báo

sẽ tăng 50 % trên toàn cầu so với năm 1995 [81]

Ở Việt Nam, cây ngô giữ một vị trí quan trọng trong hệ thống cây trồng nông nghiệp Những năm gần đây, sản xuất ngô có tốc độ tăng trưởng mạnh mẽ về diện tích, năng suất và sản lượng Giai đoạn 2000 - 2010, diện tích tăng trưởng 5,4%/năm, năng suất là 4,8%/năm và sản lượng là 12,9%/năm Đến năm 2015, với diện tích trồng ngô 1.179.300 ha, trong đó khoảng 90% diện tích là sử dụng các giống ngô lai đã góp phần quan trọng trong việc nâng năng suất ngô trung bình toàn quốc lên 4,48 tấn/ha (tăng khoảng 61 % so với năm 2000), đạt tổng sản lượng 5.281 nghìn tấn [30]

Năm 2013, Việt Nam nhập khẩu tổng cộng 2,26 triệu tấn ngô hạt với kim ngạch đạt 690 triệu USD, tăng 9,7% về lượng và 38% về giá trị so với năm 2012 Năm 2014, Việt Nam phải nhập khẩu 4,61 triệu tấn ngô hạt với giá trị đạt gần 1,2 tỷ USD, tăng gấp 2,11 lần về lượng và 1,78 lần về giá trị so với năm 2013 Năm 2015, Việt Nam nhập khẩu 7,63 triệu tấn ngô hạt với giá trị hơn 1,65 tỷ USD, tăng gấp 1,65

lần về lượng và 1,37 lần về giá trị so với năm 2014 Braxin, Ấn Độ và Achentina là các thị trường nhập khẩu chính, chiếm lần lượt 55,3%; 14,8% và 8,4% tổng kim ngạch nhập khẩu ngô

“Chiến lược phát triển nông nghiệp nông thôn giai đoạn 2011 - 2020” định hướng cho ngành trồng trọt đối với cây ngô là duy trì sản lượng tối đa hơn 6,5 triệu tấn ngô hạt năm 2015 và 7,2 triệu tấn năm 2020 [3] Để tăng sản lượng ngô thì phải tăng năng suất và diện tích Tuy nhiên, diện tích đất trồng ngô đang bị thu hẹp dần do diện tích một số cây trồng khác đang được mở rộng vào diện tích trồng ngô và bởi sự đô thị hoá, do vậy, để tăng diện tích trồng ngô thì giải pháp đang được ưu tiên là tăng

vụ

Diện tích sản xuất ngô ở các tỉnh Trung du miền núi phía Bắc có xu hướng gia tăng trong những năm gần đây, là vùng có khả năng mở rộng diện tích Tuy nhiên, trong nhiều năm qua, do sức ép của gia tăng dân số, đảm bảo an ninh lương thực tại chỗ của vùng đã trở thành vấn đề tất yếu, để giải quyết vấn đề này người dân đã tự đẩy mạnh việc phá rừng làm nương rẫy trồng cây lương thực ngắn ngày Việc làm này đã gây nhiều tác động tiêu cực đến môi trường, tài nguyên đất, nước bị suy thoái sau nhiều chu kỳ canh tác Môi trường bị suy thoái, thiên tai như hạn hán, lũ lụt, nhất

là lũ quét càng xảy ra thường xuyên hơn, dẫn đến những thiệt hại to lớn về người và của cho nhân dân và gây nhiều khó khăn cho phát triển sản xuất Chính vì vậy, để tăng diện tích sản xuất ngô và tránh được hiện tượng phá rừng làm nương rẫy ở các tỉnh trung du và miền núi phía Bắc thì giải pháp tăng vụ là rất cần thiết

Vùng miền núi Đông Bắc bao gồm 8 tỉnh, nơi ngô được coi là cây trồng chính thúc đẩy phát triển ngành chăn nuôi và là cây hàng hóa quan trọng đối với đồng bào các dân tộc thiểu số, với diện tích trồng ngô năm 2015 là 238.200 ha, chiếm 20,2% diện tích ngô toàn quốc và là vùng có diện tích sản xuất ngô lớn nhất của cả nước Tuy nhiên, đây cũng là vùng có năng suất thấp nhất, chỉ đạt 38,6 tạ/ha tương đương 86,2% năng suất trung bình cả nước [30]

Miền núi Đông Bắc có địa hình và tiểu khí hậu khác vùng Tây Bắc và đồng bằng sông Hồng ảnh hưởng lớn tới cơ cấu mùa vụ một số cây trồng chính, diện tích

ngô vụ Xuân gấp đôi so với vụ Hè Thu và vụ Đông Vụ Xuân thường trồng trên đất nương rẫy, đất soi bãi, đất 2 vụ trồng màu Do vậy việc lựa chọn giống cũng là khâu rất quan trọng, nếu lựa chọn được cơ cấu giống thích hợp sẽ thuận lợi cho việc luân canh cây trồng, không ảnh hưởng đến cơ cấu vụ sau và nâng cao hệ số sử dụng đất, nâng cao năng suất, hiệu quả trên đơn vị diện tích

Ở các tỉnh Trung du và miền núi nói chung và miền núi Đông Bắc nói riêng

có một diện tích rất lớn đất có thể sử dụng giống ngô ngắn ngày để tăng vụ như: Đất ruộng bậc thang chỉ trồng được một vụ lúa Mùa, bỏ hóa vụ Xuân do hạn hán đầu vụ

có thể sử dụng giống ngắn ngày trồng vụ Xuân Hè gieo cuối tháng 2 đầu tháng 3 tránh hạn và rét đầu năm thu hoạch vào cuối tháng 6 đầu tháng 7 sau đó trồng lúa Mùa; Đất đồi núi, ruộng một vụ, soi bãi dễ ngập úng khi mùa mưa đến sớm vào tháng 6, tháng

7 có thể sử dụng giống ngắn ngày nhằm thu hoạch trước khi mùa lũ đến cuối vụ Hè Thu và tránh hạn, tránh rét cuối vụ để tăng vụ ngô Thu Đông; Đất 2 vụ ngô muốn có năng suất cao nên sử dụng giống ngắn ngày trồng vụ ngô Xuân Hè gieo cuối tháng 2 đầu tháng 3, thu hoạch vào giữa tháng 6 đầu tháng 7 sau đó trồng ngô Thu Đông gieo giữa tháng 7 đầu tháng 8 thu hoạch vào giữa tháng 11; Ngô Xuân (trồng giống ngắn ngày) + Đậu tương + Ngô Hè Thu (trồng giống ngắn ngày); Đối với những vùng cao chỉ trồng 1 vụ ngô Hè Thu/năm có thể sử dụng giống ngắn ngày để tăng thành 2 vụ ngô/năm; Với những diện tích lúa hiệu quả thấp có thể sử dụng ngô thay thế sẽ mang lại hiệu quả kinh tế cao hơn, có thể sử dụng giống ngô ngắn ngày để thay 1 vụ lúa/năm thành 2 vụ ngô/năm…

Đến nay, đã có một số mô hình trồng ngô trên đất tăng vụ nhưng chưa thành công do thiếu giống ngắn ngày và một số biện pháp kỹ thuật canh tác chưa phù hợp nên năng suất thấp Vì vậy, việc nghiên cứu cho ̣n ta ̣o ra những giống ngô lai có thời gian sinh trưởng ngắn, năng suất cao, có thể trồng trên các chân đất tăng vụ ta ̣i vùng miền núi Đông Bắc là công việc rất cần thiết và cấp bách Xuất phát từ những lý do

trên, đề tài: “Nghiên cứu chọn tạo giống ngô lai ngắn ngày trồng trên đất tăng vụ

tại miền núi Đông Bắc Việt Nam” đã được thực hiện

M ỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI:

- Chọn tạo được một số dòng ngô ngắn ngày, năng suất cao, khả năng kết hợp tốt phục vụ công tác chọn tạo giống ngô lai ngắn ngày

- Chọn tạo được 1 – 2 giống ngô lai triển vọng có thời gian sinh trưởng ngắn (100-110 ngày trong vụ Xuân ở miền núi Đông Bắc), năng suất cao thích hợp với điều kiện sinh thái và một số cơ cấu tăng vụ ở vùng miền núi Đông Bắc Việt Nam (Năng suất đạt 50-60 tạ/ha trong điều kiện tăng vụ)

Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI:

Xác định được nguồn vật liệu khởi đầu phù hợp cho việc tạo dòng ngô thuần

có khả năng kết hợp chung cao về một số tính trạng như: thời gian sinh trưởng ngắn (nguồn giống Trung Quốc, giống địa phương) hoặc năng suất hạt cao (nguồn giống lai thương mại), góp phần nâng cao hiệu quả chọn tạo giống ngô lai ngắn ngày, năng suất cao thích hợp cho trồng tăng vụ tại vùng núi Đông Bắc Việt Nam

Các số liệu và kết quả nghiên cứu của đề tài luận án có thể là tài liệu tham khảo có giá trị cho công tác nghiên cứu khoa học về chọn tạo và phát triển giống ngô lai ngắn ngày, năng suất cao ở Việt Nam

Cung cấp thông tin, dẫn liệu khoa học về thực trạng khó khăn, thuận lợi và giải pháp mở rộng diện tích trồng ngô tăng vụ ở các tỉnh vùng núi Đông Bắc

Kết quả nghiên cứu của đề tài luận án có thể làm tài liệu tham khảo cho việc chuyển đổi cơ cấu cây trồng, mùa vụ trong tái cơ cấu ngành trồng trọt ở các tỉnh miền núi Đông Bắc

- Ý nghĩa thực tiễn của đề tài:

- Đề tài đã xác định được 2 giống ngô lai triển vọng ngắn ngày, năng suất cao, thích hợp với điều kiện sinh thái của vùng miền núi Đông Bắc Việt Nam là LVN111

và LVN883 Hai giống ngô lai LVN111 và LVN883 đã phù hợp với cơ cấu cây trồng trên đất tăng vụ ngô và đủ điều kiện mở rộng qui mô

- Đề tài đã xác định được 2 dòng ngô (D17 và D37) ngắn ngày, năng suất cao, chống chịu tốt, vừa có khả năng kết hợp chung cao về năng suất đồng thời cũng có

KNKH chung cao về tính chín sớm phục vụ công tác chọn tạo giống ngô lai ngắn ngày

- Những đóng góp mới của luận án về lý luận và thực tiễn:

- Bằng việc đánh giá kiểu hình kết hợp với đánh giá đa dạng di truyền bằng chỉ thị phân tử và khả năng kết hợp, đã cung cấp cơ sở lý luận để lựa chọn các dòng ngô bố mẹ phục vụ cho chọn tạo giống ngô lai ngắn ngày, năng suất cao ở Việt Nam

- Chọn tạo được một số dòng ngô thuần thích hợp cho việc chọn tạo giống ngô lai ngắn ngày (D17 và D37), năng suất cao (D27, D30, D46 và D49) và có thể sử dụng làm cây thử trong chương trình chọn tạo giống ngô lai ở nước ta

- Đã chọn tạo được 01 giống ngô lai mới được công nhận chính thức (LVN111 theo Quyết định số 227/QĐ-TT-CLT ngày 09/6/2015) và được chuyển nhượng quyền phân phối sản phẩm cho Công ty Cổ phần Bảo vệ Thực vật 1 Trung ương với tên thương mại là PSC-747, 01 giống ngô lai triển vọng (LVN883), ngắn ngày, năng suất cao, thích hợp với điều kiện trồng tăng vụ tại vùng núi Đông Bắc Việt Nam

ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU:

* Đối tượng nghiên cứu:

- Một số giống ngô địa phương của vùng núi Đông Bắc: Tẻ vàng Pá Làng (Thôn

Pá Làng xã Thanh Tương huyện Nà Hang tỉnh Tuyên Quang), Tẻ Vàng Đồng Văn (Hà Giang),

- Một số giống ngô lai Trung Quốc: GuiDan698, YAHANG505, GuiDan699 (Viện Nghiên cứu Ngô Quảng Tây – Trung Quốc),

- Một số giống ngô lai thương mại: C919, DK949 (Mosanto), NK4300, NK67,

NK66 (Syngenta), PA33, 30Y87 (Pioneer), CP999 (CP), B9698 (Bioseed),

- 56 dòng ngô được chọn tạo bằng các phương pháp khác nhau Dòng đối chứng

là T5 và T8 (Bố và Mẹ của giống ngô lai ngắn ngày LVN99), giống đối chứng là LVN99

* Phạm vi nghiên cứu:

Đề tài được nghiên cứu trong phạm vi Viện Nghiên cứu Ngô và 2 tỉnh miền núi Đông Bắc: Thái Nguyên và Cao Bằng trong thời gian từ 2006 – 2015

Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

Cây ngô có tên khoa học là Zea mays L thuộc chi Maydeae, họ hoà thảo

Poaceae, bộ nhiễm sắc thể 2n = 20 Ngô là cây hàng năm với hệ thống rễ chùm phát triển, là loài cây giao phấn có hoa đơn tính cùng gốc

1.1 TÌNH HÌNH S ẢN XUẤT VÀ TIÊU THỤ NGÔ TRÊN THẾ GIỚI

1.1.1 Tình hình s ản xuất ngô trên thế giới

Ngô là cây ngũ cốc có vai trò quan trọng trong nền kinh tế nên ngày càng được quan tâm và phát triển Trong hơn 50 năm qua, ngô là cây trồng có tốc độ tăng trưởng cao nhất trong ba cây lương thực chủ yếu (lúa mì, lúa nước, ngô), đặc biệt là năng suất Năm 1961, diê ̣n tích trồng ngô trên thế giới chỉ đa ̣t 105,5 triê ̣u ha, năng suất 19,4 ta ̣/ha và tổng sản lượng là 205,0 triê ̣u tấn Đến năm 2014, diê ̣n tích trồng ngô đã lên tới 183,3 triê ̣u ha với năng suất 56,64 ta ̣/ha và tổng sản lượng đa ̣t 1.038,28 triê ̣u tấn (Bảng 1.1) So với năm 1961, diê ̣n tích trồng ngô tăng 74,5%, năng suất tăng 184% và tổng sản lượng vượt 395% Mức tăng trưởng bình quân hàng năm trong sản xuất ngô trên toàn thế giới giai đoạn 1961 - 2013 về diện tích là 1,4%, năng suất là 3,5% và sản lượng là 7,4% Trong những năm gần đây diện tích trồng ngô trên toàn thế giới không tăng mạnh như những năm cuối thế kỷ XX do diện tích đất canh tác

có giới hạn, tuy nhiên sản lượng ngô vẫn có xu hướng tăng là do năng suất ngô ngày càng được cải thiện nhờ áp dụng các giống ngô lai vào sản xuất

Mỹ luôn là cường quốc số một về ngô: chiếm vị trí thứ hai về diện tích và đứng đầu về sản lượng ngô, đồng thời cũng là một trong những nước có năng suất ngô cao nhất Mỹ là nước sử dụng giống ngô lai vào sản xuất đại trà đầu tiên trên thế giới, nhờ

đó mà năng suất ngô bình quân từ 15 ta ̣/ha năm 1930 lên 39 ta ̣/ha năm 1961 và 95,9

ta ̣/ha vào năm 2010 Năm 2014, diện tích gieo trồng ngô ở Mỹ là 33.64 triệu ha, năng suất trung bình đạt 107,33 ta ̣/ha và sản lượng đạt 361,09 triệu tấn [59] Hiện nay 100% diện tích trồng ngô ở Mỹ được sử dụng giống ngô lai trong đó 90% là giống lai đơn

Bảng 1.1 Tình hình sản xuất ngô của mô ̣t số vùng ngô lớn năm 2014

Khu vực Diê ̣n tích

(ha)

Năng suất (ta ̣/ha)

Sản lượng (triê ̣u tấn)

Trung Quốc là nước đứng đầu về diện tích trồng ngô trên thế giới và có năng suất ngô trung bình cao hơn năng suất bình quân thế giới Năm 2014, diện tích trồng ngô ở Trung Quốc là 35.98 triệu ha với năng suất 59,98 ta ̣/ha và sản lượng là 215,81 triệu tấn Đứng thứ 3 về diện tích trồng ngô trên thế giới là Brazil đạt 15,43 triệu ha, tiếp theo là Ấn Độ (8,6 triệu ha)[59]

1.1.2 Tình hình tiêu th ụ ngô trên thế giới

Năm 2013, Brazin là nước xuất khẩu ngô lớn nhất thế giới, tuy nhiên nhiều năm liền trước đó Mỹ luôn đứng đầu thế giới về xuất khẩu ngô Tiếp theo là

Bảng 1.3 Các nước nhập khẩu ngô lớn trên thế giới năm 2013

1.2 TÌNH HÌNH S ẢN XUẤT VÀ TIÊU THỤ NGÔ Ở VIỆT NAM

1.2.1 Tình hình s ản xuất ngô ở Việt Nam

Ở nước ta cây ngô giữ vị trí là cây màu số một và là cây lương thực thứ hai sau cây lúa Viê ̣t Nam có điều kiện tự nhiên thuận lợi cho cây ngô sinh trưởng và phát triển Trên cả nước có 8 vùng trồng ngô chính, mỗi vùng với những đặc trưng riêng

về vị trí cây ngô trong hệ thống trồng trọt, thời vụ và hiệu quả kinh tế trong sản xuất ngô

Từ đầu thâ ̣p niên 90 của thế kỷ XX, khi các giống ngô lai được đưa vào sản xuất đã ta ̣o ra những bước tiến nổi bật trong sản xuất ngô ở nước ta Năm 1991, diện tích trồng ngô lai toàn quốc mới chỉ là 500 ha chiếm 0,1% tổng diện tích trồng ngô Năm 1996 diện tích ngô lai đã lên tới 230 ngàn ha chiếm 40% diện tích và 74% về sản lượng [1] Năm 2000, diện tích trồng ngô lai chiếm 65% góp phần đưa năng suất ngô bình quân cả nước đạt 2,75 tấn/ha So với các nước có nghề trồng ngô phát triển trên thế giới thì tốc độ sử dụng giống ngô lai ở nước ta được đánh giá là khá nhanh

và vững chắc Đến năm 2015, với diện tích trồng ngô 1.179.300 ha, trong đó khoảng 90% diện tích là sử dụng các giống ngô lai đã góp phần quan trọng trong việc nâng năng suất ngô trung bình toàn quốc lên 4,48 tấn/ha (tăng khoảng 61 % so với năm 2000), đạt tổng sản lượng 5.281,0 nghìn tấn [30]

Năm 2015, trong các vùng sản xuất ngô chính trên cả nước, Trung du và miền núi phía Bắc có diê ̣n tích trồng ngô lớn nhất với 519,3 nghìn ha, chiếm 44,0% cả nước Tiếp theo là Tây Nguyên (240,9 nghìn ha), Bắc Trung bộ và Duyên hải Miền Trung (210,4 nghìn ha), đồng bằng sông Hồng (91,3 nghìn ha), Đông Nam Bộ (79,3 nghìn ha), đồng bằng sông Cửu Long (38,1 nghìn ha) là những vùng có diê ̣n tích ngô ít hơn và có xu hướng giảm theo thời gian Các tỉnh có diê ̣n tích ngô lớn là Sơn La (159,9 nghìn ha), Đắk Lắk (117,8 nghìn ha), Nghê ̣ An (58,9 nghìn ha), Đắk Nông (51,3 nghìn ha), Gia Lai (51,6 nghìn ha), Hà Giang (54,8 nghìn ha), Đồng Nai (52,2 nghìn ha), Thanh Hóa (56,8 nghìn ha), Cao Bằng (39,9 nghìn ha)

Các tỉnh có năng suất ngô cao là Kiên Giang (130,0 tạ/ha), Đồng Tháp (76,7

ta ̣/ha), An Giang (75,1 ta ̣/ha), Ba ̣c Liêu (70,0 ta ̣/ha), Đồng Nai (70,3 ta ̣/ha), Đắk Nông (63,6 ta ̣/ha), Bình Thuận (62,6 tạ/ha) Các tỉnh có sản lượng ngô lớn gồm Đắk Lắk (650,4 nghìn tấn), Sơn La (588,7 nghìn tấn), Đồng Nai (366,9 nghìn tấn), Đắk Nông (326,4 nghìn tấn), Thanh Hóa (243,6 nghìn tấn), Nghê ̣ An (235,4 nghìn tấn), Gia Lai (219,3 nghìn tấn), Hà Giang (187,1 nghìn tấn), Hòa Bình (162,6 nghìn tấn) và Cao Bằng (133,0 nghìn tấn) [30]

Bảng 1.4 Tình hình sản xuất ngô ta ̣i mô ̣t số vùng ngô chính Viê ̣t Nam

Năm

Diê ̣n tích (1.000 ha)

Trung du và miền núi phía Bắc 211,3 282,5 371,5 460,6 519,3 Bắc Trung bô ̣ và Duyên hải Miền

Đồng bằng sông Cửu Long 20,2 19,0 34,9 37,7 38,1

Năng suất (tạ/ha)

Trung du và miền núi phía Bắc 15,8 22,7 28,1 33,3 36,8 Bắc Trung bô ̣ và Duyên hải Miền

Đồng bằng sông Cửu Long 41,6 27,3 54,4 53,2 59,1

Sản lượng (1.000 tấn)

Đồng bằng sông Hồng 255,4 292,5 356,4 441,0 438,1 Trung du và miền núi phía Bắc 333,5 640,4 1043,3 1535,4 1.909,7 Bắc Trung bô ̣ và Duyên hải Miền

Đồng bằng sông Cửu Long 84,0 51,8 189,7 200,4 225,2

Nguồn: Tổng cục thống kê 2016 [30]

1.2.2 Tình hình tiêu th ụ ngô ở Việt Nam

Năm 2015, Việt Nam nhập khẩu 7.629.674 tấn ngô hạt trị giá 1.652.307.123 USD, đứng thứ 3 trong số những nước nhập khẩu ngô nhiều nhất, tăng 60,15% về lượng và tăng 35,89% về trị giá so với cùng kỳ năm trước [5] Trong năm 2014, nhập khẩu ngô Việt Nam đạt 4.794.917 tấn, trị giá 1.224.143.991 USD, tăng 119,05% về lượng và tăng 81,4% về trị giá so với năm 2013 [37]

Bảng 1.5 Thực trạng xuất nhập khẩu ngô của Việt Nam

TT Năm

Xuất khẩu Nhập khẩu Nhập-Xuất

SL (tấn) (1000USD) Giá trị

SL (tấn) (1000USD) Giá trị

SL (tấn) (1000USD) Giá trị

Trong vòng 10 năm, kể từ năm 2006 lượng ngô nhập khẩu của Việt Nam tăng

17 lần về lượng và 23 lần về giá trị cho thấy nhu cầu ngô làm nguyên liệu cho chế biến thức ăn chăn nuôi tăng ngày càng mạnh đòi hỏi sản xuất ngô trong nước phải tăng diện tích, năng suất và tăng mùa vụ để đáp ứng nhu cầu phục vụ chế biến thức

ăn chăn nuôi

1.3 ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, XÃ HỘI VÀ SẢN XUẤT NGÔ CỦA CÁC TỈNH

MI ỀN NÚI ĐÔNG BẮC VIỆT NAM

Hình 1.1 Bản đồ vùng miền núi Đông Bắc Việt Nam [75]

1.3.1 Điều kiện tự nhiên và xã hội

Miền núi Đông Bắc Việt Nam nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới, gió mùa với hai mùa cơ bản: mùa Đông chịu ảnh hưởng của gió mùa Đông Bắc (thường kéo dài

từ tháng 11 năm trước đến hết tháng 4 năm sau) và mùa Hè chịu ảnh hưởng của gió mùa Đông Nam (thường kéo dài từ tháng 5 đến tháng 10) Nhiệt độ trung bình trong năm từ 20ºC đến 22ºC Do địa hình có nhiều núi cao và nhiều dãy núi uốn theo hình cánh cung tạo đường cho gió mùa Đông Bắc xâm nhập sâu vào vùng này, vì vậy, vùng núi cao của Đông Bắc có khí hậu á nhiệt đới, nhiệt độ trung bình hàng năm thấp, có nơi thấp từ 5ºC đến 10ºC Một số năm ở đây đã xuất hiện băng tuyết phủ trên những đỉnh núi như Mẫu Sơn, cao nguyên Đồng Văn và Sa Pa

Bảng 1.6 Diễn biến thời tiết tại Trạm khí tượng Thái Nguyên trong 5 năm qua

Miền núi Đông Bắc Việt Nam là vùng có nhiều sông, suối Nhìn chung, các dòng sông đều chảy theo hướng tây bắc -đông nam, rồi đổ ra biển Đông Tuy nhiên,

có hai dòng sông là sông Kỳ Cùng (Lạng Sơn) và sông Bằng Giang (Cao Bằng) chảy ngược lên phía Bắc sang Trung Quốc, đổ vào sông Tây Giang, rồi mới đổ ra biển Các dòng sông trong vùng có vị trí quan trọng đối với cuộc sống và sản xuất của đồng bào các dân tộc nơi đây

Vùng miền núi Đông Bắc thường có mưa nhiều vào mùa hè, lượng mưa trung bình trong năm từ 1.200 đến 1.800 mm Mùa mưa thường kèm theo giông bão Những trận mưa lớn kéo dài thường gây lũ, lụt làm ảnh hưởng lớn đến đời sống, sản xuất của nhân dân, gây ách tắc giao thông cục bộ trong vùng Vùng Đông Bắc

có hệ thống đường giao thông gồm: đường bộ, đường sắt, đường thuỷ khá thuận tiện Tuy nhiên, hệ thống đường giao thông phát triển không đồng đều giữa các vùng, giao thông ở vùng thấp phát triển hơn vùng cao Các tỉnh vùng cao biên giới

là khó khăn nhất, đặc biệt như: Hà Giang, Cao Bằng Do địa hình và điều kiện tự nhiên thường có mưa lớn kéo theo lũ vào mùa hè nên giao thông ở vùng cao vẫn gặp khó khăn vì bị sạt lở đường

Theo nghiên cứu của Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam [36], sản xuất ngô ở các tỉnh miền núi Đông Bắc được chia thành 2 vùng chính, mỗi vùng có những được điểm thời tiết, khí hậu, đất đai thổ nhưỡng khác nhau:

Vùng trồng ngô Việt Bắc bao gồm các tỉnh Cao Bằng, Lạng Sơn, Bắc Giang, Bắc Kạn và Thái Nguyên do vị trí địa hình nên chịu ảnh hưởng mạnh nhất của gió mùa Đông Bắc Mùa lạnh đến và nhiệt độ mùa Đông thấp hơn các nơi khác Thời

kỳ có nhiệt đô ̣ dưới 20oC ở độ cao 200 m là 140 ngày, 500 m là 165 ngày và 1000

m là 235 ngày và 320 ngày ở độ cao 1500 m Biên độ nhiệt độ năm là 13-14oC nhiệt

độ trung bình năm của vùng Cao Bằng, Lạng Sơn, từ 20-22oC, Bắc Kạn và Thái Nguyên 20-23oC, Bắc Giang 22-23oC Nhiệt độ tối cao tuyệt đối quan trắc được từ 36-40oC, tối thấp tuyệt đối đạt (-3, 4oC) tại Trùng Khánh (Cao Bằng), (-2, 8 oC) tại

Đình Lập (Lạng Sơn) Nhiệt độ trung bình tháng 1 tại Cao Bằng thường từ 14,2oC, và tháng 7 từ 26-27oC [36]

11,5-Vùng trồng ngô Đông Bắc giáp các tỉnh vùng núi Tây Bắc bao gồm các tỉnh Lào Cai, Yên Bái, Hà Giang và Tuyên Quang, khí hậu của vùng có đặc điểm quanh năm duy trì độ ẩm cao mưa nhiều với các tầm mưa lớn nhất nước ta Ở các vùng núi cao mùa đông lạnh có khả năng băng giá, sương muối, tuyết trong các tháng mùa ít mưa thường đạt 30-40 mm đến 60-70 mm/tháng Hiện tượng mưa phùn cuối mùa Đông cũng phát triển mạnh Số ngày mưa phùn lên đến 50 hoặc hơn Ở Yên Bái có đến 70 ngày mưa phùn Lượng mưa dao động mạnh qua nhiều năm Năm mưa lớn nhất có thể đạt 3000 mm, ở các tâm mưa lớn 1500 mm/tháng, những năm ít mưa lượng không vượt quá 1.500 mm/năm và tháng mưa lớn nhất chỉ đạt 100-200 mm Trong mùa Đông thường có từ 70-100 ngày nhiệt độ trung bình xuống dưới 15oC

và khoảng 50 ngày dưới 10oC Ở vùng núi cao từ tháng 3 đến tháng 11 nhiệt độ trung bình đều trên 20oC, tháng cao nhất cũng ít khi vượt 28oC song nhiệt độ tối thấp tuyệt đối có nơi xuống dưới 0oC Ở vùng núi lượng bốc hơi nước trên năm (PET) thay đổi từ 900-1000 mm/năm Nhiều nơi có 5 tháng liên tục mưa trên 200 mm/tháng Ở khu vực thấp và đồi, mùa sinh trưởng cây trồng còn dưới 8 tháng Lượng PET từ 1000-1100 mm/năm Nhiệt độ trung bình năm 22-23oC Nhiệt độ trung bình tháng 1 từ 15-16oC Từ tháng 4 đến tháng 11 nhiệt độ trung bình tháng đều vượt 20oC Số giờ nắng thay đổi theo khu vực khá rõ, chỉ từ 1400 đến 1600 giờ/năm Các tháng ít nắng nhất là tháng 1, 2 và 3 Từ tháng 4 trở đi số giờ nắng tăng nhanh và đạt cực đại vào tháng 7, bức xạ thường từ 58-68 kcal/cm2/năm Do điều kiện khí hậu rét đậm về mùa Đông, mát mẻ về mùa hè nên rất thích hợp với việc phát triển các loại cây ôn đới, cây lúa và cây ngô Tuy nhiên về mùa đông nhiều khi nhiệt độ xuống 5-7oC, có sương muối ở một số nơi, thậm chí có băng giá vì vậy gây khó khăn cho việc tăng vụ ngô trong năm [36] Từ những đặc điểm thời tiết, khí hậu nêu trên, các giống ngô phục vụ sản xuất cho vùng miền núi Đông Bắc cần có

một số đặc điểm: chịu rét, chịu hạn, ngắn ngày (nhằm tránh rét, tránh hạn và tăng vụ)

Miền núi Đông Bắc là vùng có nhiều dân tộc cùng cư trú lâu đời như: Tày, Nùng, Kinh, Mông, Dao, Sán Chay, Thái, Giáy, Bố Y, Pà Thẻn, Hà Nhì, Phù Lá,

Lô Lô, La Chí, Cờ Lao, Pu Péo, các dân tộc ở đây có đặc điểm riêng về ngôn ngữ,

về số lượng dân cư và về sự phân bố Đặc điểm về sự phân bố dân cư: Các dân tộc thiểu số ở đây cư trú theo hình thái xen cài, không phân khu thành lãnh thổ tộc người Một số tỉnh có trên 10 tộc người cư trú như: Hà Giang, Lạng Sơn Tuy nhiên, bên cạnh đó, trong phạm vi tỉnh, vẫn tồn tại một số vùng cư trú tập trung như vùng đồng bào Nùng ở Cao Bằng, Lạng Sơn; vùng đồng bào Mông ở các huyện vùng cao

Hà Giang; vùng đồng bào Cao Lan -Sán Chí ở các tỉnh: Quảng Ninh, Lạng Sơn Trong phạm vi huyện, xã, bản, xóm, sự quần cư theo tộc người vẫn nổi lên rõ nét

Số lượng các dân tộc ở các tỉnh trong vùng phân bố không đều, như Cao Bằng người dân tộc thiểu số là 477.994 người, chiếm 94,2% dân số toàn tỉnh, Hà Giang là 628.568 người, chiếm 86,8%, Quảng Ninh là 133.194 người, chiếm 11,6% Ngay trong một tỉnh, số lượng dân cư trong các dân tộc cũng không đều Cụ thể, Cao Bằng, người dân tộc Tày là 207.805 người, chiếm 40,9%, dân tộc Nùng là 157.607 người, chiếm 31% [23]

1.3.2 Tình hình sản xuất ngô ở các tỉnh miền núi Đông Bắc Viê ̣t Nam

Vùng miền núi Đông Bắc bao bồm 8 tỉnh, nơi ngô được coi là cây trồng chính thúc đẩy phát triển ngành chăn nuôi và là cây lương thực quan trọng đối với đồng bào các dân tộc thiểu số, với diện tích trồng ngô năm 2015 là 238.200 ha, chiếm 20,2% diện tích ngô toàn quốc và là vùng có diện tích sản xuất ngô lớn nhất của cả nước Tuy nhiên, đây cũng là vùng có năng suất thấp nhất, chỉ đạt 38,6 tạ/ha tương đương 86,2% năng suất trung bình cả nước [30]

Bảng 1.7 Tình hình sản xuất ngô ở các tỉnh miền núi Đông Bắc

Năng suất (tạ/ha)

1.3.3 Vai trò cây ngô trong s ản xuất nông nghiệp của vùng miền núi Đông Bắc

Từ lâu đời cây ngô đã gắn bó với cuộc sống của đồng bào các dân tộc miền núi phía Bắc và là cây lương thực truyền thống của họ, ngoài ra ngô còn dùng để chăn nuôi, nấu rượu…

Diê ̣n tích trồng ngô ở vùng miền núi Đông Bắc năm 2015 khoảng 238.200 ha, trong đó ba tỉnh có diê ̣n tích ngô lớn nhất là Hà Giang (54.800 ha), Cao Bằng (39.900 ha) và Lào Cai (37.200 ha) còn các tỉnh khác diê ̣n tích từ 16.400 đến 28.200 ha Vùng này chưa phải là vùng ngô hàng hóa lớn Nhìn chung đất trồng ngô vùng miền núi Đông Bắc xấu hơn vùng Tây Bắc Nếu như vùng Tây Bắc hầu như trồng ngô nhờ nước trời thì vùng miền núi Đông Bắc có diê ̣n tích đáng kể đất trồng ngô có tưới nước (ở các tỉnh vùng núi thấp), có thâm canh như Thái Nguyên, Yên Bái [30]

Bảng 1.8 Cơ cấu cây ngô trong sản xuất nông nghiê ̣p năm 2013 ta ̣i các tỉnh

miền núi Đông Bắc Loại

đất

Địa phương

Đất sản xuất nông nghiê ̣p (Nghìn ha)

Đất sản xuất ngô Đất sản xuất lúa Diện tích

(Nghìn ha) %

Diện tích (Nghìn

Nguồn: Niên giám thống kê 2016 [30]

Diê ̣n tích đất sản xuất ngô năm 2013 chiếm một tỷ lê ̣ khá cao trong đất sản xuất nông nghiê ̣p, đă ̣c biê ̣t ở một số tỉnh như Bắc Ka ̣n (44,7%), Cao Bằng (39,7%),

Lào Cai (41,5%) và Hà Giang (33,8%) Tính trung bình trên cả vùng miền núi Đông Bắc diê ̣n tích sản xuất ngô chiếm 28,9% trong đất sản xuất nông nghiê ̣p [30] Đặc biệt ở một số tỉnh có diện tích đất trồng ngô nhiều hơn đất trồng lúa như: Hà Giang (52,6 nghìn ha đất trồng ngô và 37,4 nghìn ha đất trồng lúa), Cao Bằng (38,8 nghìn

ha đất trồng ngô và 30,3 nghìn ha đất trồng lúa), Lào Cai (34,7 nghìn ha đất trồng ngô

và 30,5 nghìn ha đất trồng lúa) [30]

1.3.4 Kh ả năng mở rộng diện tích trồng ngô vùng miền núi Đông Bắc theo hướng tăng vụ

1.3.4.1 Cơ cấu cây trồng nông nghiệp hiện nay của vùng miền núi Đông Bắc:

+ Độc canh 1 vụ lúa Mùa/năm (Ruộng bậc thang)

+ Độc canh 1 vụ ngô Hè Thu/năm (Đất đồi núi, soi bãi)

+ Đất 2 vụ ngô/năm

+ Đất độc canh 1 vụ lúa nương/năm

Đất tăng vụ là đất trồng trọt tăng thêm vụ cây trồng trên diện tích đất trồng truyền thống nhờ áp dụng các tiến bộ kỹ thuật mới như: giống, kỹ thuật canh tác…

Ví dụ: Trồng ngô trên nền đất ướt sau 2 vụ lúa, trồng ngô trên đất ruộng bậc thang 1

vụ lúa Mùa bỏ hóa vụ Xuân, trồng ngô Thu Đông trên đất 1 vụ ngô Hè Thu hàng năm…

miền núi Đông Bắc:

Trồng ngô trên đất tăng vụ ở các tỉnh phía Bắc Việt Nam nói chung và vùng núi Đông Bắc Việt Nam nói riêng nhằm tăng thu nhập cho người dân các dân tộc thiểu số đã và đang được nhiều địa phương quan tâm nhưng chưa có được giải pháp

để vượt qua các khó khăn như:

+ Tập quán sản xuất chỉ gieo trồng vào mùa mưa

+ Chăn thả gia súc tự do

+ Thiếu giống ngắn ngày chịu hạn

+ Kỹ thuật làm đất để giữ ẩm chưa có

+ Thiếu vốn đầu tư phân bón, giống mới, thuê nhân công gieo trồng

+ Trình độ dân trí thấp, tiêu thụ nông sản khó do ít có cơ hội tiếp cận thị trường

mà phải qua khâu trung gian nên bị ép giá

+ Thiếu cơ sở vật chất cho việc thu hoạch, chế biến và bảo quản nông sản sau thu hoạch nên thất thoát sau thu hoạch là lớn [104]

+ Rét kéo dài đầu năm và cuối năm

+ Đa số diện tích sản xuất nông nghiệp phụ thuộc nước trời

+ Hạn kéo dài đầu năm và cuối năm

+ Với vùng đất bãi ven sông suối dễ bị ngập úng và lũ lụt khi mùa mưa đến vào cuối tháng 6 đầu tháng 7…

Để tăng vụ ngô, tăng năng suất và sản lượng ngô cần phải khắc phục những yếu tố hạn chế trên, tuy nhiên những yếu tố hạn chế trên đều rất khó khắc phục, do vậy giải pháp tối ưu là tránh những thời điểm rủi ro cho sản xuất Như vậy, thời gian còn lại thuận lợi cho sản xuất ngô tăng vụ ở các tỉnh miền núi Đông Bắc là rất ngắn,

do đó không thể sử dụng giống dài ngày mà cần có giống ngô ngắn ngày phục vụ sản xuất Nghiên cứu chọn tạo ra những giống ngô lai ngắn ngày phục vụ nhu cầu tăng

vụ ở các tỉnh miền núi Đông Bắc là rất cần thiết

Một số địa phương, viện nghiên cứu và một số cục, vụ của Bộ Nông nghiệp

và PTNT đã sớm quan tâm tới việc khai thác đất 1 vụ/năm để trồng tăng thêm 1 vụ cây lương thực, rau màu nhằm tăng thu nhập cho người dân vùng miền núi Đông Bắc Hơn nữa, giai đoạn 1991 - 1995 cũng đã có một số nghiên cứu về biện pháp kỹ thuật thâm canh tăng năng suất ngô trên đất ruộng 1 vụ ở các tỉnh miền núi Đông Bắc, tuy nhiên đối tượng nghiên cứu là trên các giống ngô thụ phấn tự do năng suất thấp, thời gian sinh trưởng dài [14]

1.3.4.4 Vai trò của giống ngắn ngày trong sản xuất và nhu cầu tăng vụ ở miền núi Đông Bắc:

Giống ngô lai ngắn ngày là giống có thời gian sinh trưởng từ mọc đến chín sinh lý nhỏ hơn 105 ngày trồng ở vụ Xuân ở các tỉnh phía Bắc và ít hơn 90 ngày khi trồng ở vụ Hè Thu vùng duyên hải Miền Trung và Nam Bộ Là giống có thời gian sinh trưởng 86 – 105 ngày theo phân nhóm của CIMMYT

Đối với vùng thấp với độ cao so với mặt biển dưới 500 m phải tranh thủ trời

ấm để gieo sớm cần lưu ý hạn đầu vụ nên không thể gieo trước tháng 3 Vụ Xuân gieo vào cuối tháng 3 hoặc đầu tháng 4 thu hoạch tháng 7, tháng 8 Tuy nhiên, vùng này dễ bị mưa ngập úng trong tháng 7, tháng 8, do vậy cần có giống ngắn ngày, thu hoạch sớm nhằm tránh lũ cuối vụ

Các vùng có độ cao trên 500 m thường có nhiệt độ thấp, mùa Đông đến sớm

từ tháng 11 và kéo dài đến giữa tháng 4 Nhiều khi nhiệt độ xuống thấp tới 5-7oC Vì vậy thời vụ chính của vùng này là vụ Hè Thu gieo vào hạ tuần tháng 3 đến đầu tháng

4, thu hoạch cuối tháng 7 đầu tháng 8 Để tăng thêm vụ ngô Thu Đông, cần có giống ngô ngắn ngày nhằm tránh rét và hạn cuối vụ

Ngoài ra, có thể trồng ngô Hè Thu trên đất cao dễ thoát nước gieo vào tháng

6, tháng 7 và ngô Thu Đông gieo vào cuối tháng 8 đến đầu tháng 9 trên đất bãi sông, suối, đất 1 vụ ngô Hè Thu và trên đất 2 vụ ngô đều cần giống ngắn ngày để tránh hạn

và rét vào những tháng cuối năm

Miền núi Đông Bắc có 62.000 ha ruộng cấy 1 vụ lúa Mùa bỏ hóa vụ Xuân và 38.000 ha trồng 1 vụ ngô Hè Thu trong năm Do thiếu giống ngắn ngày và kỹ thuật canh tác chưa phù hợp nên một số mô hình trồng ngô tăng vụ ở 2 loại đất trên chưa thành công [105]

1.3.4.5 Khả năng mở rộng diện tích ngô tăng vụ

Các tỉnh Trung du miền núi phía Bắc có khoảng 1.330 nghìn ha đất nông nghiệp là ruộng, bình quân đất nông nghiệp năm 2003 là 1.380 m2/khẩu, trong đó

khoảng 50% là đất ruộng bậc thang, nhiều tỉnh có tới 75 - 80% diện tích đất ruộng chỉ cấy được 1 vụ lúa [12] Nguyên nhân chủ yếu của tình trạng đó là thiếu nước tưới

và nền nhiệt độ thấp ở vụ Đông Xuân, số liệu theo dõi tại các trạm khí tưởng của các tỉnh cho thấy: nhiệt độ trung bình vụ Đông Xuân trong vùng từ 16-190C, ít mưa (lượng mưa trung bình 200-230 mm) Mặt khác, phần lớn người dân ở đây là đồng bào dân tộc thiểu số, khả năng và cơ hội tiếp cận với khoa học kỹ thuật còn hạn chế, đặc biệt

là trong lĩnh vực đa dạng hoá mô hình sản xuất, chuyển đổi cơ cấu cây trồng và tăng

hệ số sử dụng đất Chính vì vậy, phần lớn diện tích ruộng bậc thang ở miền núi vẫn trong tình trạng chỉ canh tác một vụ lúa Mùa, bỏ hoá vụ Xuân và vụ Đông, những huyện vùng cao như: Mù Cang Chải, Trạm Tấu - Yên Bái gần 80% diện tích ruộng bậc thang canh tác một vụ lúa mùa Ở Nà Hang - Tuyên Quang; Hoàng Su Phì - Hà Giang gần 50% diện tích đất ruộng chỉ cấy 1 vụ lúa [12] Đối với những diện tích này

có thể tăng thêm vụ ngô Xuân Hè trước vụ lúa Mùa, tuy nhiên, những diện tích này thường gặp hạn và rét đầu vụ vào tháng 2, tháng 3, chỉ có thể gieo ngô vào cuối tháng

3 đầu tháng 4, do vậy rất cần giống ngô chín sớm phục vụ sản xuất, thu hoạch sớm, không ảnh hưởng đến cơ cấu thời vụ của vụ lúa Mùa

Trong các vùng sinh thái của Việt Nam thì vùng Trung du và miền núi phía Bắc có tỷ lệ đất dốc lớn nhất (Tây Bắc có 94,41%, tiểu vùng Trung tâm là 87,15% và Đông Bắc là 81,88% diện tích của tiểu vùng), địa hình phức tạp bị chia cắt mạnh Đây là tiểu vùng núi và cao nguyên bị phân chia bởi các thung lũng, sông suối lớn chạy dài theo hướng các vết nứt gẫy do quá trình kiến tạo địa chất Đất canh tác nông nghiệp chủ yếu là đất dốc trên 250, đây là yếu tố bất lợi cho phát triển sản xuất nông nghiệp và đời sống dân cư trong vùng Ngoài ra vùng miền núi Đông Bắc còn một tỷ

lệ đất tương đối bằng phẳng, chủ yếu là các loại đất gò đồi, đất phù sa, đất ruộng một

vụ, soi bãi, đất thung lũng do sản phẩm dốc tụ, đất lầy, đất xám bạc màu…[12] dễ ngập úng khi mùa mưa đến sớm vào tháng 6, tháng 7 có thể sử dụng giống chín sớm nhằm thu hoạch trước khi mùa lũ đến cuối vụ Hè Thu và tránh hạn, tránh rét cuối vụ vào cuối năm để tăng vụ ngô Thu Đông

Qua điều tra khảo sát và kết quả nghiên cứu trước đây thì khung thời vụ đối với một số cây trồng trong cơ cấu luân canh tăng vụ cần đạt được như sau:

Các huyện miền núi vùng cao

+ 1 vụ ngô Xuân Hè/năm  Ngô Xuân Hè (gieo 20/3 đến 10/4; thu hoạch 25/6 đến 10/7) + ngô Thu Đông (Gieo 20/7 đến 5/8; thu hoạch 15-30/11): Đất gò đồi, lúa nương

+ 1 vụ lúa Mùa/năm  Ngô Xuân Hè (Gieo 20/3 đến 10/4; thu hoạch 25/6 đến 10/7) + lúa Mùa (Cấy 20/7 đến 10/8, nếu hiệu quả sản xuất lúa thấp có thể chuyển sang trồng 2 vụ ngô/năm: Đất ruộng bậc thang

+ Đậu tương, lạc Xuân Hè  Đậu tương, lạc Xuân Hè + Ngô Thu Đông (Gieo 20/7 đến 5/8; thu hoạch 15-30/11): Đất gò đồi

Các huyện miền núi vùng thấp

+ Lúa mùa chính vụ  Ngô Xuân (Gieo 20/2 đến 15/3; thu hoạch 10/6 đến 20/6) + Lúa mùa chính vụ (Cấy 1/7 đến 15/7): Đất ruộng bậc thang

+ 1 vụ ngô Xuân Hè/năm  Ngô Xuân Hè (Gieo 20/3 đến 10/4; thu hoạch 25/6 đến 10/7) + ngô Thu Đông (Gieo 10-20/9; thu hoạch 20-30/12): Đất soi bãi ven sông

Tăng vụ ngô ở các tỉnh miền núi phía Bắc nói chung và vùng Đông Bắc nói riêng đã sớm được quan tâm Nhiều mô hình trồng ngô trên đất ruộng 1 vụ lúa Mùa, ngô Thu Đông đã được xây dựng nhưng chưa có tính thuyết phục, nguyên nhân chính

là thiếu giống ngắn ngày, ngoài ra còn do kỹ thuật canh tác chưa phù hợp

1.4 TÌNH HÌNH NGHIÊN C ỨU, SỬ DỤNG GIỐNG NGÔ NGẮN NGÀY TRÊN TH Ế GIỚI VÀ VIỆT NAM

1.4.1 Nghiên c ứu về phân nhóm thời gian sinh trưởng ở ngô

Cây ngô có nguồn gốc ở vùng nhiệt đới, nhưng qua quá trình trồng trọt, chọn lọc và thuần hóa ngày nay ngô có thể trồng ở nhiều vùng khí hậu khác nhau Thời gian sinh trưởng của cây ngô rất khác nhau khi được trồng ở các vĩ độ khác nhau và

cũng khác nhau giữa các giống Căn cứ vào thời gian sinh trưởng các giống ngô được phân làm 3 nhóm chính: Nhóm chín sớm (ngắn ngày), nhóm chín trung bình (trung ngày) và nhóm chín muộn (dài ngày) Tuy nhiên, căn cứ để phân nhóm thời gian sinh trưởng của cây ngô thì có nhiều quan điểm khác nhau

Ở châu Âu, phân nhóm thời gian sinh trưởng theo thang điểm của FAO được

B ảng 1.10 Phân nhóm giống dựa theo các bộ phận của cây ngô [15]

Ngắn ngày Trung ngày Dài ngày

Theo các nhà nghiên cứu CIMMYT, thời gian sinh trưởng của ngô được chia làm 4 nhóm:

Nhóm chín cực sớm có chỉ số từ 100 - 200 với TGST từ 80 - 85 ngày

Nhóm trung bình sớm có chỉ số 201 - 500 với TGST 86 - 105 ngày

Nhóm chín trung bình có chỉ số 501 - 700 với TGST 106 - 115 ngày

Nhóm chín muộn có chỉ số từ 701 - 900 với TGST trên 135 ngày

Badu-Apraku và cộng sự đã phân ngô thành các nhóm cực ngắn (Rất sớm):

< 90 ngày; ngắn ngày (chín sớm): 90 - 95 ngày; trung bình: 105 - 110 ngày; chín muộn (dài ngày): 115 - 120 ngày và rất muộn: > 120 ngày [42]

Stepanop, 1948 đã phân nhóm giống theo lượng nhiệt ở từng vĩ độ trồng khác nhau (Bảng 1.11)

B ảng 1.11 Lượng nhiệt của một số nhóm ngô trên các vĩ độ khác nhau

2 Chín trung bình (Trung ngày) 2205 2300 2350 2400

Nguồn: Stepanop, 1948 dẫn theo Đinh Thế Lộc và cs [15]

Lưu Trọng Nguyên khi nghiên cứu các giống ngô của Trung Quốc đã kết luận rằng: Đối với giống chín sớm tổng tích nhiệt hoạt động là 2000 - 2200 0C; giống chín trung bình là 2300 - 26000C và giống chín muộn 2500 - 28000C [19]

Ở miền Bắc Việt Nam, tổng nhiệt độ bình quân ngày đêm cần cho sự phát dục bình thường của giống ngô chín sớm là 1800 - 2000 0C; giống ngô chính vụ và muộn

2300 - 2600 0C, trong vụ Đông Xuân ở miền Bắc tổng tích nhiệt lên tới 2000 - 3100

0C [19]

Hiện nay, ở Việt Nam việc phân nhóm giống ngô dựa vào thời gian sinh trưởng

và vùng sinh thái gieo trồng (Bảng 1.12)