Nghiên cứu chọn tạo giống ngô lai có năng suất, chất lượng phù hợp với sản xuất ở sơn la

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài - Ý nghĩa khoa học của đề tài: + Xây dựng được một một số các hướng nghiên cứu chọn tạo giống ngô có năng suất cao, chất lượng tốt: chịu hạn đặ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

LUẬN ÁN TIẾN SỸ NÔNG NGHIỆP

Người hướng dẫn khoa học

1 TS Vương Huy Minh

2 TS Nguyễn Quang Tin

HÀ NỘI, 2023

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

Đỗ Việt Tiệp

LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình thực hiện luận án tiến sỹ của mình, 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 Vương Huy Minh và

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

và hoàn thành luận án

Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới Ban lãnh đạo Viện Nghiên cứu Ngô, 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 luận án

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

và quan tâm giúp đỡ tôi trong quá trình học tập của mình

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

Hà Nội, ngày …… tháng … năm 2023

Tác giả

Đỗ Việt Tiệp

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT vi

DANH MỤC BẢNG vii

DANH MỤC HÌNH x

MỞ ĐẦU 1

1 Tính cấp thiết 1

2 Mục tiêu của đề tài 2

3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 3

4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài 3

5 Những đóng góp mới của đề tài 4

CHƯƠNG I TỔNG QUAN TÀI LIỆU VÀ CƠ SỞ KHOA HỌC 5

1.1 Tình hình sản xuất ngô trên thế giới và Việt Nam 5

1.1.1 Tình hình sản xuất ngô trên thế giới 5

1.1.2 Tình hình sản xuất ngô tại Việt Nam 6

1.2 Điều kiện tự nhiên, xã hội và tình hình sản xuất ngô tại Sơn La 9

1.2.1 Điều kiện tự nhiên, xã hội tại Sơn La 9

1.2.2 Tình hình sản xuất ngô tại Sơn La 11

1.3 Một số kết quả nghiên cứu chọn tạo giống ngô tại Việt Nam 14

1.4 Một số khó khăn trong sản xuất và yêu cầu về giống ngô tại Sơn La 19

1.4.1 Một số nghiên cứu chọn tạo giống ngô cho các vùng khó khăn 21

1.4.2 Một số nghiên cứu giống ngô chịu sâu bệnh 32

1.5 Phương pháp đánh giá dòng thuần 38

1.5.1 Đánh giá các đặc tính nông sinh học của dòng thuần 38

1.5.2 Đánh giá khả năng kết hợp của dòng thuần 38

1.6 Đánh giá ổn định của giống 42

1.7 Một số nhận xét rút ra từ tổng quan 44

CHƯƠNG II VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 47

2.1 Vật liệu nghiên cứu 47

2.2 Nội dung nghiên cứu 49

2.2.1 Đánh giá đặc điểm nông sinh học và khả năng chống chịu của tập đoàn dòng 49

2.2.2 Đánh giá khả năng kết hợp của các dòng 50

2.2.3 Đánh giá tính thích ứng của các tổ hợp lai triển vọng 50

2.2.4 Thử nghiệm tính thích ứng của tổ hợp lai triển vọng 50

2.3 Địa điểm và thời gian nghiên cứu 50

2.4 Phương pháp nghiên cứu 52

2.4.1 Phương pháp nghiên cứu đồng ruộng 52

2.4.2 Phương pháp thí nghiệm trong nhà lưới 55

2.5 Xử lý và phân tích thống kê 58

CHƯƠNG III KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 59

3.1 Đánh giá đặc điểm nông sinh học và khả năng chống chịu của tập đoàn dòng 59

3.1.1 Đánh giá đặc điểm nông sinh học của các dòng trong vụ Xuân 2015 59

3.1.2 Đánh giá khả năng chịu bệnh mốc hồng của các dòng trong vụ Xuân 2015 82

3.1.3 Đánh giá khả năng chịu hạn ở giai đoạn cây con của các dòng trong vụ Xuân 2015 88

3.2 Kết quả đánh giá khả năng kết hợp của các dòng 93

3.2.1 Đánh giá khả năng kết hợp chung của các dòng bằng phương pháp lai đỉnh trong vụ Thu 2015 93

3.2.2 Đánh giá khả năng kết hợp riêng của các dòng bằng phương pháp lai luân phiên trong vụ Xuân 2016 103

3.3 Đánh giá tính thích ứng và ổn định của các tổ hợp lai triển vọng 107

3.3.1 Đánh giá đặc điểm nông sinh học các tổ hợp lai triển vọng 108

3.3.2 Đánh giá tính ổn định về năng suất của các tổ hợp lai 120

3.4 Kết quả thử nghiệm giống ngô lai VN116 trong sản xuất 128

3.4.1 Kết quả thử nghiệm giống ngô lai VN116 trong sản xuất tại Sơn La 128

3.4.2 Giới thiệu kỹ thuật canh tác giống ngô lai VN116 131

3.4.3 Kết quả đánh giá chất lượng các tổ hợp lai triển vọng 132

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 134

1 Kết luận 135

2 Đề nghị 136

DANH MỤC CÔNG TRÌNH, BÀI BÁO ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN 137

TÀI LIỆU THAM KHẢO 138

PHẦN PHỤ LỤC 151

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

ASI Anthesis Silking Interval - Khoảng cách tung phấn và phun râu ABA Abscisic Acid

CIMMYT Centro Internacional de Mejoramiento de Maiz y Trigo – Trung

tâm cải tiến ngô và lúa mì quốc tế

CV (%) Coefficients of variation – Hệ số biến động (%)

DH Double haploid – Đơn bội kép

Đ/C Đối chứng

GCA General combining ability – Khả năng kết hợp chung

IRRISTAT International Rice Research Institute statistical research tool –

Phần mềm quản lý nghiên cứu thống kê KNKH Khả năng kết hợp

LSD Least Signification Difference – Sai khác nhỏ nhất có ý nghĩa P1000 Khối lượng 1.000 hạt

SCA Specific Combining Ability – Khả năng kết hợp riêng

TB Giá trị trung bình

TGST Thời gian sinh trưởng (ngày)

THL Tổ hợp lai

DANH MỤC BẢNG

1.1 Diện tích, năng suất, sản lượng ngô trên thế giới giai đoạn từ 1961 – 2021 5

1.2 Diện tích, năng suất và sản lượng ngô Việt Nam từ năm 1990-2021 7

1.3 Diện tích trồng ngô tại các vùng trên cả nước từ năm 2015-2021 7

1.4 Năng suất ngô tại các vùng trên cả nước từ năm 2015-2021 8

1.5 Diện tích, năng suất và sản lượng ngô Sơn La từ năm 2000-2021 12

1.6 Lượng mưa các tháng tại Sơn La từ năm 2015 - 2022 20

2.1 Danh sách các dòng ngô tham gia thí nghiệm 47

2.2 Nội dung, địa điểm và thời gian nghiên cứu 50

3.1 Thời gian sinh trưởng, đặc điểm hình thái của các dòng thí nghiệm trong vụ Xuân 2015 tại Hà Nội và Sơn La 60

3.2 Một số đặc điểm hình thái khác của các dòng thí nghiệm trong vụ Xuân 2015 tại Hà Nội và Sơn La 63

3.3 Mức độ chống chịu sâu bệnh của các dòng thí nghiệm trong vụ Xuân 2015 tại Hà Nội và Sơn La 66

3.4 Mức độ chống chịu điều kiện bất thuận của các dòng thí nghiệm trong vụ Xuân 2015 tại Hà Nội và Sơn La 69

3.5 Đặc điểm hình thái bắp của các dòng thí nghiệm trong vụ Xuân 2015 tại Hà Nội và Sơn La 72

3.6 Số hàng hạt/bắp và số hạt/hàng của các dòng thí nghiệm trong vụ Xuân 2015 tại Hà Nội và Sơn La 75

3.7 Khối lượng 1.000 hạt và năng suất của các dòng thí nghiệm trong vụ Xuân 2015 tại Hà Nội và Sơn La 77

3.8 Kết quả theo dõi mức độ nhiễm bệnh mốc hồng của các dòng trong vụ Xuân 2015 83

3.9 Một số chỉ tiêu hình thái đánh giá khả năng chịu hạn của các dòng ngô ở giai đoạn cây con trong vụ Xuân 2015 89

3.10 Một số chỉ tiêu hình thái khác đánh giá khả năng chịu hạn của các dòng

ngô ở giai đoạn cây con trong vụ Xuân 2015 90 3.11 Năng suất của các THL lai tại Hà Nội và Sơn La trong vụ Thu 2015 94 3.12 Năng suất trung bình của các THL lai đỉnh có các dòng tham gia tại Hà Nội

và Sơn La trong vụ Thu 2015 95 3.13 Phân tích phương sai khả năng kết hợp chung của các dòng trong vụ Thu

2015 tại cả 3 điểm thí nghiệm Hà Nội và Sơn La 96 3.14 Phân tích phương sai khả năng kết hợp chung của thí nghiệm lai đỉnh tại

Hà Nội và Sơn La trong vụ Thu 2015 96 3.15 Các thành phần phương sai của thí nghiệm lai đỉnh ở cả 3 điểm thí nghiệm

Hà Nội và Sơn La trong vụ Thu 2015 97 3.16 Giá trị khả năng kết hợp chung (GCA) về năng suất của các dòng và cây

thử tham gia thí nghiệm lai đỉnh tại Hà Nội và Sơn La trong vụ Thu 2015 98 3.17 Giá trị khả năng kết hợp riêng (SCA) về năng suất của các dòng và cây thử

tham gia thí nghiệm lai đỉnh tại Hà Nội và Sơn La trong vụ Thu 2015 100 3.18 Phân tích phương sai khả năng kết hợp về năng suất hạt của các dòng ngô

lai tham gia thí nghiệm luân phiên vụ Xuân 2016 103 3.19 Giá trị khả năng kết hợp chung về năng suất hạt của các dòng tham gia thí

nghiệm lai luân phiên tại 3 điểm thí nghiệm trong vụ Xuân 2016 104 3.20 Giá trị khả năng kết hợp riêng (SCA) về năng suất của các THL giữa các

dòng ngô tham giá thí nghiệm lai luân phiên trong vụ Xuân 2016 106 3.21 Danh sách các tổ hợp lai triển vọng 108 3.22 Thời gian sinh trưởng của các THL trong năm 2017, 2018 tại Hà Nội và

Sơn La 108 3.23 Chiều cao cây của các THL năm 2017, 2018 tại Hà Nội và Sơn La 109 3.24 Mức độ chống chịu sâu đục thân của các THL năm 2017, 2018 tại Hà Nội

và Sơn La 111 3.25 Mức độ nhiễm bệnh đốm lá nhỏ của các tổ hợp lai thí nghiệm năm 2017,

2018 tại Hà Nội và Sơn La 112

3.26 Mức độ nhiễm bệnh mốc hồng của các tổ hợp lai năm 2017, 2018 tại Hà

Nội và Sơn La 113 3.27 Khả năng chịu hạn của các tổ hợp lai năm 2017, 2018 tại Hà Nội và Sơn

La 114 3.28 Khả năng chống đổ của các tổ hợp lai năm 2017, 2018 tại Hà Nội và Sơn

La 115 3.29 Chiều dài bắp của các tổ hợp lai năm 2017, 2018 tại Hà Nội và Sơn La 115 3.30 Đường kính bắp của các tổ hợp lai năm 2017, 2018 tại Hà Nội và Sơn La 116 3.31 Số hàng hạt/bắp và phần bắp không kết hạt của các THL năm 2017, 2018

tại Hà Nội và Sơn La 117 3.32 Khối lượng 1000 hạt của các tổ hợp lai năm 2017, 2018 tại Hà Nội và Sơn

La 118 3.33 Năng suất thực thu của các THL năm 2017, 2018 tại Hà Nội và Sơn La 119 3.34 Năng suất của các THL tham gia 4 điểm thí nghiệm qua phân tích độ ổn

định 121 3.35 Kết quả phân tích ổn định của các giống tại 4 địa điểm thí nghiệm 122 3.36 Một số đặc điểm hình thái, mức chống chịu và năng suất của giống VN116

thử nghiệm tại Sơn La trong vụ Thu Đông 2018 và Xuân 2019 128 3.37 Năng suất của VN116 khảo nghiệm tại các tỉnh Trung du và Miền Núi phía

Bắc trong năm 2016-2019 129 3.38 Hiệu quả kinh tế của giống VN116 trong mô hình 130 3.39 Hàm lượng protein và tinh bột trong hạt của các THL triển vọng 132

DANH MỤC HÌNH

3.1 Một số hình ảnh cây và bắp của các dòng triển vọng vụ Xuân 2015 80

3.2 Một số hình ảnh cây và bắp của các dòng triển vọng vụ Xuân 2015 81

3.3 Một số dòng ở giai đoạn 14 ngày sau lây nhiễm bệnh mốc hồng nhân tạo trong vụ Xuân 2015 86

3.4 Một số hình ảnh bắp mẫu thí nghiệm nhiễm bệnh mốc hồng nhân tạo trong vụ Xuân 2015 86

3.5 Một số hình ảnh của dòng nhiễm bệnh mốc hồng vụ Xuân 2015 87

3.6 Một số dòng ngô triển vọng ở giai đoạn gây hạn 14 ngày, sau phục hồi 7 ngày và thu mẫu 92

3.7 KNKH chung về năng suất của 15 dòng tại Hà Nội và Sơn La trong vụ Xuân 2015 101

3.8 KNKH chung về năng suất của các dòng tại Hà Nội và Sơn La trong vụ Xuân 2015 102

3.9 KNKH riêng về năng suất của các dòng tại Hà Nội và Sơn La trong vụ Xuân 2015 102

3.10 KNKH riêng về năng suất của các dòng tại Hà Nội và Sơn La trong vụ Xuân 2015 103

3.11 Đồ thị GGEbiplot thể hiện năng suất và độ biến động của các THL trong vụ Xuân 2017 tại các điểm thí nghiệm 124

3.12 Đồ thị GGEbiplot thể hiện năng suất và độ biến động của các THL trong vụ Thu 2017 tại các điểm thí nghiệm 125

3.13 Đồ thị GGEbiplot thể hiện năng suất và độ biến động của các THL vụ Xuân 2018 tại các điểm thí nghiệm 126

3.14 Các tổ hợp lai triển vọng tại Mai Sơn – Sơn La vụ Xuân năm 2018 127

3.15 Giống ngô lai VN116 trong thử nghiệm vụ Xuân 2019 tại Mai Sơn 133

3.16 Dòng ngô bố, mẹ và tổ hợp lai VN116 (H665 x H60) 134

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết

Ngô có vai trò rất quan trọng trong việc đảm bảo an ninh lương thực toàn cầu Ngô cùng với lúa mỳ, lúa gạo là các cây lương thực chính cung cấp tinh bột cho con người Hiện nay, ngô vẫn luôn là cây trồng có vị trí quan trọng trong nền nông nghiệp của nhiều nước trên thế giới Không chỉ đóng vai trò cung cấp lương thực, thực phẩm, ngô còn là guyên liệu quan trọng để sản xuất thức ăn chăn nuôi, sản xuất nhiên liệu sinh học, hàng hóa nông sản xuất khẩu

Tại Việt Nam, cây ngô được đánh giá là cây lương thực có vị trí hết sức quan trọng trong cơ cấu cây trồng, tổng diện tích gieo trồng lớn thứ 2 sau cây lúa Năm

2021 diện tích trồng ngô của cả nước đạt 900,8 nghìn ha, với năng suất 49,4 tạ/ha và sản lượng là 4.446,4 nghìn tấn Nhờ sự áp dụng tiến bộ khoa học kỹ thuật, sự phát triển mạnh mẽ của các giống ngô lai đã giúp cho năng suất ngô nước ta tăng lên rõ rệt Ngô được trồng trên khắp cả nước, một số vùng trồng ngô lớn như Tây Bắc, Tây Nguyên, Bắc Trung Bộ, trong đó Sơn La là một trong những tỉnh có diện tích ngô lớn nhất cả nước

Sơn La là tỉnh vùng cao của Tây Bắc, nơi mà phần lớn dân cư là các đồng bào dân tộc ít người, điều kiện tự nhiên và kinh tế xã hội còn vô cùng khó khăn Cây ngô không chỉ đơn thuần có vai trò cung cấp lương thực mà hơn thế nó còn đóng vai trò quan trọng trong cơ cấu cây trồng, là một sản phẩm hàng hóa góp phần xóa đói giảm nghèo, nâng cao kinh tế cho người dân Với đặc điểm trồng trọt chủ yếu nhờ nước trời, tại Sơn La cây ngô trở thành loại cây trồng chủ lực được người dân tại đây ưa chuộng bởi khả năng chịu hạn tốt và đem lại sản lượng cao Trong số các tỉnh vùng Tây Bắc, Sơn La khá thuận lợi cho hoạt động sản xuất ngô với đất đai canh tác có độ màu mỡ cao, diện tích lớn, đây vùng sản xuất ngô hàng hóa trọng điểm của cả nước Mặc dù có diện tích gieo trồng lớn nhưng do có độ dốc cao nên rất khó khăn trong việc áp dụng các biện pháp cơ giới và kỹ thuật canh tác mới, đất bị rửa trôi, suy thoái dinh dưỡng ngày càng nhanh qua nhiều năm canh tác ngô Phần lớn diện tích trồng ngô tại Sơn La tập trung chủ yếu trong vụ Hè – Thu (từ tháng 4 đến tháng 8, 9 hàng

năm – nằm trọn trong mùa mưa) và một diện tích nhỏ trong vụ Thu – Đông Vụ Hè Thu là vụ gieo trồng chính nhưng ngô thường bị ảnh hưởng lớn bởi hạn đầu vụ, mưa lớn gây đổ gãy ngô, lượng mưa nhiều tạo điều kiện cho các loại sâu, bệnh hại phát triển, nhất là các bệnh về thân, lá, bắp (đốm lá, mốc hồng ) Chính các nguyên nhân

đó đã làm ảnh hưởng không nhỏ đến năng suất, chất lượng ngô được sản xuất tại đây Vào cuối vụ (thời điểm thu hoạch) lượng mưa cao, nhưng việc thu hoạch ngô không được diễn ra tập trung và đồng loạt, dẫn đến thất thoát sau thu hoạch rất lớn do nấm mốc, sâu bệnh,

Trong những năm qua, công tác nghiên cứu và chọn tạo giống ngô Việt Nam đã đạt được những thành công đáng ghi nhận, nhiều giống ngô lai có năng suất và chất lượng tốt phục vụ sản xuất cả nước như LVN10, LVN4, LVN111, LVN17, VN8960, LVN99, LVN885, LVN102, VN5885, đã góp phần quan trọng vào thành công của sản xuất ngô Việt Nam Tuy nhiên, hầu hết các giống ngô trên đều phục vụ cho vùng thâm canh hoặc có điều kiện sản xuất thuận lợi, rất ít giống phù hợp cho vùng đất dốc, khó khăn Bên cạnh đó, nhiều giống đã được sử dụng từ rất lâu, nên hiện không còn thích hợp và chưa đáp ứng được nhu cầu của người dân Do vậy, mặc dù hầu hết các công ty cung ứng giống trong và ngoài nước đều có mặt tại Sơn La nhưng năng suất ngô tại đây vẫn thấp hơn nhiều so với năng suất trung bình của cả nước

Với những thuận lợi và khó khăn nêu trên thì việc chọn tạo ra các giống ngô lai

có năng suất cao, chất lượng tốt như: chịu hạn (đặc biệt chịu hạn giai đoạn cây con), chống đổ tốt, lõi cứng, hạt cứng (dạng hạt bán đá hoặc bán răng ngựa), lá bi bao kín bắp, bộ lá xanh bền, kháng sâu, bệnh tốt (đốm lá, mốc hồng ) là rất cần thiết cho sản xuất tại Sơn La

Đề tài khoa học:“ Nghiên cứu chọn tạo giống ngô lai có năng suất, chất lượng phù hợp với sản xuất ở Sơn La” được thực hiện để góp phần giải quyết thực trạng

nêu trên

2 Mục tiêu của đề tài

- Lựa chọn được nguồn vật liệu phù hợp có đặc điểm nông sinh học tốt, năng suất cao, chất lượng tốt, chống chịu với các điều kiện bất thuận (hạn, bệnh đốm lá,

bệnh mốc hồng) và có khả năng kết hợp cao phù hợp với chương trình chọn giống ngô lai tại Sơn La

- Xác định được 1 - 2 tổ hợp ngô lai triển vọng cho vùng Sơn La

3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

- Ý nghĩa khoa học của đề tài:

+ Xây dựng được một một số các hướng nghiên cứu chọn tạo giống ngô có năng suất cao, chất lượng tốt: chịu hạn (đặc biệt chịu hạn giai đoạn cây con), kháng sâu, bệnh tốt (đốm lá, mốc hồng) cho vùng nhờ nước trời, đặc biệt vùng Tây Bắc Việt Nam

+ Xác định được mối tương quan giữa khả năng chịu hạn, chống chịu sâu bệnh (đốm lá, mốc hồng) và một số đặc điểm nông học với tính ổn định, phù hợp về năng

suất, chất lượng của các giống ngô trong điều kiện nhờ nước trời tại Sơn La

+ Kết quả nghiên cứu của đề tài có thể làm tài liệu tham khảo trong nghiên cứu chọn tạo giống ngô cho vùng nhờ nước trời tại Việt Nam

+ Cung cấp thông tin, dẫn liệu khoa học về thực trạng thuận lợi, khó khăn và giải pháp góp phần tăng năng suất, sản lượng ngô tại Sơn La

- Ý nghĩa thực tiễn của đề tài:

+ Đề tài đã chọn được 3 dòng H665, H411, H245 sinh trưởng phát triển tốt, năng suất cao, chất lượng tốt, có khả năng chống đổ, chịu hạn tốt, ít nhiễm sâu bệnh (Bệnh mốc hồng, đốm lá) và có khả năng kết hợp cao phục vụ chương trình tạo giống ngô lai cho vùng nhờ nước trời

+ Đề tài đã chọn tạo được 01 giống ngô lai mới năng suất cao, chất lượng phù hợp với điều kiện sản xuất tại Sơn La là VN116 Giống đã được công nhận lưu hành cho các tỉnh phía Bắc theo quyết định số: 331/QĐ-TT-CLT, ngày 02/11/2022 của Cục trưởng Cục Trồng trọt - Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn

4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài

Đối tượng nghiên cứu của đề tài là 50 dòng ngô thuần được chọn tạo ra bằng phương pháp truyền thống (tự phối kết hợp fullsib) từ các vật liệu tự tạo của Viện Nghiên cứu Ngô; 30 tổ hợp lai đỉnh (Topcross) của 15 dòng với 2 cây thử (H1, H2)

và 36 tổ hợp lai luân phiên của 9 dòng

Các nghiên cứu được thực hiện đánh giá các đặc tính sinh trưởng phát triển, khả năng kết hợp của các dòng, khả năng sinh trưởng, phát triển và tính ổn định năng suất của một số tổ hợp lai từ các dòng trên trong điều kiện tưới đủ và điều kiện nhờ nước trời (tại Sơn La)

5 Những đóng góp mới của đề tài

- Thông qua đánh giá khả năng chịu hạn, chịu bệnh mốc hồng, các đặc tính chống chịu khác và khả năng kết hợp của các dòng ngô thuần Luận án đã cung cấp

cơ sở lý luận để lựa chọn các dòng ngô bố mẹ trong chọn tạo giống ngô phục vụ sản xuất tại Sơn La: Các vật liệu (dòng, giống) phải có tính chịu hạn tốt, đặc biệt ở giai đoạn cây con, ít nhiễm sâu bệnh (bệnh đốm lá, bệnh mốc hồng, ), thân cây cứng, cây cao vừa phải, bộ lá nhỏ, thưa thoáng, lá bi bao kín bắp, lõi cứng, bắp ít hàng hạt, hạt dạng bán đá hoặc bán răng ngựa, năng suất khá và ổn định trong nhiều thời vụ cũng như nhiều vùng

- Xác định được 9 dòng có năng suất cao, chất lượng tốt và KNKH cao về năng suất là: H665, H245, H411, H71, H70, H386, H20, H35 và H60 bổ sung vào nguồn vật liệu ưu tú phục vụ công tác chọn tạo giống ngô lai cho vùng khó khăn

- Đã xác định được giống ngô lai VN116 (H665 x H60) có nhiều đặc điểm tốt phù hợp với điều kiện sản xuất tại Sơn La VN116 đã được khẳng định qua khảo nghiệm ở nhiều vùng sinh thái, đặc biệt là ở các tỉnh vùng miền núi phía Bắc

CHƯƠNG I

TỔNG QUAN TÀI LIỆU VÀ CƠ SỞ KHOA HỌC 1.1 Tình hình sản xuất ngô trên thế giới và Việt Nam

1.1.1 Tình hình sản xuất ngô trên thế giới

Trong số các cây lương thực quan trọng trên thế giới, so với lúa mì và lúa nước, cây ngô hiện đang đứng đầu về năng suất và sản lượng, đứng thứ 2 về diện tích sản xuất Hiện nay ngô được sử dụng rộng rãi trong đời sống với nhiều mục đích như chế biến thực phẩm, chăn nuôi, năng lượng sinh học, và sản xuất các sản phẩm công nghiệp khác Các nghiên cứu về ngô đang ngày được đầu tư, tiến hành trên khắp thế giới với nhiều mục đích khác nhau Trong các cây lương thực chính: lúa gạo, lúa mỳ, ngô thì trong hơn 50 năm qua, ngô là cây trồng có tốc độ tăng trưởng cao nhất về cả năng suất và sản lượng

Bảng 1.1 Diện tích, năng suất, sản lượng ngô trên thế giới

giai đoạn từ 1961 – 2021

Diện tích trồng ngô tăng liên tục qua các năm Từ năm 1990 đến năm 2021 diện tích đã tăng 157,2% Bên cạnh đó nhờ sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật, áp dụng các giống ngô lai và các biện pháp canh tác tiên tiến đã giúp cho năng suất ngô không ngừng được nâng cao Năm 1990 năng suất trung bình chỉ đạt 36,9 tạ/ha nhưng đã tăng lên mạnh mẽ, đạt 58,8 tạ/ha vào năm 2021 Chính nhờ sự tăng về diện tích và năng suất đã giúp sản lượng ngô trên thế giới có sự gia tăng nhảy vọt, sản lượng năm

2021 là 1.210,2 triệu tấn, tăng 2,5 lần so với năm 1990

Một số nước trồng nhiều ngô trên thế giới Trung Quốc: 41,26 triệu ha, Mỹ: 29,28 triệu ha, Brazil: 18,25 triệu ha Năng suất ngô trên thế giới cũng có sự chênh lệch đáng kể giữa các quốc gia và các nước trong cùng khu vực Trong đó nước có năng suất cao nhất là: Jordan 29,65 tấn/ha, Saint Vincent và Grenadines: 29,24 tấn/ha, Các Tiểu Vương Quốc Ả Rập Thống Nhất: 26,02 tấn/ha, Israel: 19,22 tấn/ha, Quốc gia có năng suất ngô thấp nhất là Mũi Verde: 0,02 tấn/ha, Ma-rốc: 0,42 tấn/ha, Vanuatu: 0,62 tấn/ha [121]

1.1.2 Tình hình sản xuất ngô tại Việt Nam

Do Việt Nam vốn là quốc gia với truyền thống sản xuất lúa nước nên trước những năm 1990 cây ngô chưa được chú trọng phát triển Khi các giống ngô cải tiến được đưa vào sản xuất, với những thành công trong công tác lai tạo, ứng dụng giống ngô lai, đồng thời cải thiện các biện pháp kỹ thuật canh tác ngành sản xuất ngô trong nước đã thực sự có những bước tiến nhảy vọt từ đầu những năm 1990 đến nay

Kể từ khi giống ngô lai được đưa vào gieo trồng và áp dụng nhiều hơn các tiến

bộ khoa học kỹ thuật trong canh tác đã giúp cho năng suất ngô tại nước ta tăng lên

rõ rệt Năm 1990 năng suất chỉ đạt 15,5 tạ/ha nhưng đến 2011 đạt 43,1 tạ/ha tăng gần 200% Năm 2021 năng suất đạt 49,6 tạ/ha, tăng thêm 6,5 tạ/ha so với năm 2011 Tuy năng suất ngô tại Việt Nam mới chỉ bằng khoảng 84% so với năng suất bình quân trên thế giới, nhưng đây cũng là một sự cố gắng rất đáng ghi nhận trong việc quan tâm, đầu tư của nhà nước và công sức nghiên cứu, phát triển ngô của các nhà khoa học

Bảng 1.2 Diện tích, năng suất và sản lượng ngô Việt Nam từ năm 1990-2021

(nghìn ha)

Năng suất (tạ/ha)

Sản lượng (nghìn tấn)

Bảng 1.3 Diện tích trồng ngô tại các vùng trên cả nước từ năm 2015-2021

Đơn vị tính: nghìn ha

Năm 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021

Cả nước 1.178,9 1.152,7 1.099,5 1.032,9 986,7 942,5 902,8 Đồng bằng Sông Hồng 91,3 89,8 87,5 78,1 70,1 64,4 60,5 Trung du và Miền núi phía

Bắc Trung bộ và Duyên hải

miền Trung 210,4 207,6 200,2 184,0 182,4 173,1 175,9 Tây Nguyên 241,3 235,3 216,4 212,9 204,9 192,8 172,9

Đồng bằng sông Cửu Long 38,2 34,8 35,1 33,3 30,9 27,5 24,4

(Nguồn: Niên giám thống kê, 2021)[27]

Ngô ở nước ta được trồng trên khắp cả nước, nhưng sự phân bố giữa các vùng

là không đồng đều Theo số liệu năm 2021: So với diện tích trồng ngô trên cả nước, vùng Trung du và miền núi phía Bắc có diện tích lớn nhất với 414,4 nghìn ha, bằng 46,0% diện tích trên cả nước (900,8 nghìn ha); Bắc Trung Bộ và Duyên Hải miền Trung đứng thứ 2 với 175,9 ngàn ha, tương đương 19,5%; tiếp đến Tây Nguyên chiếm 19,2 % Các vùng khác, diện tích trồng ngô ít hơn: Đồng bằng Sông Hồng chiếm 6,7%; Đông Nam Bộ chiếm 6,05% và Đồng bằng Sông Cửu Long chỉ chiếm 2,7%

Ngoài việc diện tích giảm, phân bố không đồng đều, thì việc năng suất của các vùng trồng ngô cũng có sự chênh lệch khá lớn Vùng có diện tích trồng ngô lớn nhưng năng suất rất thấp hoặc không được cao so với năng suất trung bình của cả nước Điều đó được thể hiện qua bảng số liệu 1.4

Bảng 1.4 Năng suất ngô tại các vùng trên cả nước từ năm 2015-2021

Đơn vị tính: tạ/ha

Cả nước 44,8 45,5 46,5 47,2 48,0 48,4 49,3 Đồng bằng Sông Hồng 48,1 48,1 49,2 49,7 50,7 51,0 51,9 Trung du và Miền núi phía

Bắc 36,9 38,1 38,8 39,5 39,5 40,3 40,9 Bắc Trung bộ và Duyên hải

miền Trung 44,2 45,3 45,7 46,0 47,1 48,3 48,7 Tây Nguyên 53,7 53,5 56,5 56,7 58,7 57,1 59,9 Đông Nam bộ 62,4 63,6 63,1 64,2 65,7 69,6 71,4 Đồng bằng sông Cửu Long 57,5 55,6 57,0 57,4 57,8 61,9 62,8

(Nguồn: Niên giám thống kê, 2021)[27]

Theo số liệu năm 2021: Năng suất bình quân của ngô trồng vùng Đông Nam

Bộ là cao nhất, đạt 71,4 tạ/ha Thứ hai là vùng Đồng bằng Sông Cửu Long đạt 62,8 tạ/ha Tiếp đó là vùng Tây Nguyên, năng suất đạt 59,9 tạ/ha và vùng Đồng bằng Sông Hồng đạt 51,9 tạ/ha Năng suất ngô thấp nhất là vùng Trung du và miền núi phía Bắc chỉ đạt 40,9 tạ/ha và vùng Bắc Trung Bộ và Duyên Hải miền Trung đạt 48,7 tạ/ha

Tuy là nước phát triển về nông nghiệp nhưng hàng năm Việt Nam vẫn phải nhập khẩu một lượng ngô lớn từ Brazil, Achentina, Phần lớn ngô nhập khẩu được sử dụng trong chăn nuôi, còn lại dùng trong chế biến thực phẩm và một số ít được dùng cho công nghiệp Theo thống kê sơ bộ của Tổng cục Hải quan, nhập khẩu ngô các loại trong năm 2022 đạt trên 9,57 triệu tấn, trị giá gần 3,33 tỷ USD, giá trung bình 347,8 USD/tấn, giảm 4,5% về lượng, nhưng tăng 15,6% kim ngạch và tăng 21% về giá so với năm 2021 Nhu cầu sử dụng ngô của Việt Nam rất lớn và giá ngô hạt qua các năm đều tăng [124] Đây cũng là thách thức và cơ hội cho ngành nông nghiệp nói chung, ngành sản xuất ngô nói riêng tại Việt Nam

1.2 Điều kiện tự nhiên, xã hội và tình hình sản xuất ngô tại Sơn La

1.2.1 Điều kiện tự nhiên, xã hội tại Sơn La

Tỉnh Sơn La nằm ở trung tâm vùng Tây Bắc gồm 1 thành phố và 11 huyện, thị với diện tích tự nhiên là 1.410.983 ha, tỉnh có diện tích lớn thứ 3 của cả nước chiếm 39% diện tích vùng Tây Bắc và bằng 4,15% tổng diện tích tự nhiên toàn quốc [27] Sơn La có địa hình đa dạng với nhiều đồi, các dãy núi, thung lũng sâu, hệ thống sông suối đa dạng Sơn La có vị thế quan trọng trong chiến lược phát triển kinh tế của cả vùng Tây Bắc

Địa hình Sơn La chiếm trên 85% diện tích là đồi núi, với thung lũng, các vùng bồn trũng giữa núi chiếm khoảng 15% diện tích Chính các điều đó làm cho đại bộ phân đồng ruộng của tỉnh rất nhỏ hẹp, manh mún, chủ yếu là ruộng bậc thang, đất và dinh dưỡng trong đất bị rửa trôi, sự xói mòn diễn ra rất mạnh Nhìn chung đất đai trên địa bàn tỉnh Sơn La còn khá tốt, tầng đất dày, thành phần cơ giới từ trung bình đến nặng, tỷ lệ mùn và chất dinh dưỡng khá, độ chua không cao lắm, nghèo bazơ trao đổi phù hợp với nhiều loài cây trồng như cây công nghiệp, cây ăn quả, cây lâm nghiệp tạo cho tỉnh có lợi thế về cây trồng phong phú Tuy nhiên do địa hình dốc, trong khi độ che phủ của thảm thực vật thấp nên đất bị xói mòn rửa trôi, việc canh tác trên đất dốc cũng như việc lạm dụng các loại phân bón hoá học làm cho đất bị chai cứng dẫn đến làm giảm độ phì đất Tầng đất khá dày, thấm nước tốt, tỷ lệ các chất dinh dưỡng, đạm và lân trong đất cao là các đặc điểm chung của thổ nhưỡng Sơn La

Tây Bắc nói chung và tỉnh Sơn La nói riêng có chế độ mưa mùa hạ của vùng nhiệt đới gió mùa Chế độ mưa có sự tương phản rõ rệt: mùa mưa (là thời kỳ hoạt động của gió mùa tây nam) kéo dài 6 tháng, từ tháng 4 đến tháng 9; mùa khô (là thời

kỳ hoạt động của gió mùa đông bắc) kéo dài khoảng 5-6 tháng, từ tháng 10 hoặc 11 của năm trước đến hết tháng 3 của năm sau Lượng mưa phân bổ không đều theo thời gian, mưa lớn tập trung vào tháng 6, 7, 8, và lượng mưa cũng không đều giữa các khu vực của tỉnh Sơn La nằm trong khu vực ít chịu ảnh hưởng của gió bão hơn các vùng khác nhưng thường hay xảy ra các cơn dông lốc, gió lớn Do ảnh hưởng của các dãy núi cao trung bình chạy dọc biên giới Việt - Lào nên trong thời gian tháng 3, 4, Sơn

La chịu ảnh hưởng của hiệu ứng phơn nên có gió tây nam (gió Lào) khô, nóng, thời tiết tương đối khắc nghiệt Qua đó có thể nhận thấy, ngoài các lợi thế về thổ nhưỡng, khí hậu thì Sơn La gặp khó khăn rất lớn khi việc trồng ngô hoàn toàn phụ thuộc vào nước trời, đầu vụ có thể gặp hạn hán giai đoạn cây con, đến giai đoạn thu hoạch có thể gặp mưa kéo dài, gây ảnh hưởng rất lớn đến năng suất, chất lượng ngô hạt Theo báo cáo tình hình kinh tế xã hội năm 2022 của Cục thống kê Sơn La, dân

số trung bình của tỉnh ước tính 1.300,125 nghìn người người, tăng 12,4 nghìn người, tương đương tăng 0,96% so với năm 2021 Trong tổng dân số, dân số thành thị 181,801 nghìn người, chiếm 13,98%; dân số nông thôn 1.198,324 nghìn người, chiếm 86,02%; nam 659,785 nghìn người, chiếm 50,75%; nữ 640,340 nghìn người, chiếm 49,25% Tỷ số giới tính của dân số là 103,03 nam/100 nữ Lực lượng lao động từ 15 tuổi trở lên ước tính 626,964 nghìn người, tăng 13,99% so với năm 2021 Trong đó: Nam 323,188 nghìn người, nữ 303,776 nghìn người Lao động từ 15 tuổi đang làm việc hàng năm ước tính 582,477 nghìn người, bằng 92,90% tổng số lao động từ 15 tuổi trở lên Tỷ trọng lao động làm việc trong ngành nông, lâm nghiệp và thủy sản có

xu hướng giảm mạnh, trong khi tỷ trọng lao động làm việc trong các ngành công nghiệp xây dựng, ngành dịch vụ có xu hướng tăng Trong mức tăng trưởng chung của tỉnh, khu vực nông, lâm nghiệp và thủy sản tăng 2,23% (giảm 4,81% so với tốc độ tăng năm 2021); khu vực công nghiệp và xây dựng tăng 17,42% (tăng 20,95% so với

tốc độ tăng năm 2021); khu vực dịch vụ tăng 7,91% (tăng 2,02% so với tốc độ tăng năm 2021) [15]

Hiện nay, tỉnh Sơn La có diện tích cây ăn quả lớn nhất miền Bắc và đứng thứ

2 cả nước, cây ăn quả được phát triển ở tất cả các huyện của tỉnh Năm 2019, diện tích cây ăn quả toàn tỉnh đạt 70,33 nghìn ha (tăng 2,98 lần so với năm 2015), bình quân mỗi năm tăng 36,5% Diện tích cây ăn quả toàn tỉnh năm 2020 là 78,85 nghìn

ha tăng 12% so với 2019 Mục tiêu đến năm 2025 diện tích trồng cây ăn quả đạt 104,82 nghìn ha [17] Trước sự đầu tư, phát triển mạnh của cây ăn quả, ngô Sơn La đang dần mất đi vị thế số một Tuy vậy ngô vẫn là một trong những cây trồng chủ lực

ở Sơn La, canh tác ngô trên đất dốc vẫn là một trong những nguồn sinh kế chính của nông dân địa phương Tỉnh đã lập kế hoạch, áp dụng, đẩy mạnh ứng dụng tiến bộ khoa học công nghệ để tăng sản lượng, sản xuất ngô bền vững và hiệu quả Tỉnh sẽ duy trì diện tích ngô ổn định đến năm 2025 ở mức 70 nghìn ha, năng suất đạt 315 nghìn tấn, định hướng năm 2030 diện tích ở mức 65 nghìn ha, năng suất đạt 320 nghìn tấn [16]

1.2.2 Tình hình sản xuất ngô tại Sơn La

Tại Sơn La, cây ngô là cây lương thực quan trọng, cây trồng chủ lực của người dân, góp phần xóa đói, giảm nghèo Cùng với xu thế phát triển chung của đất nước, sản xuất nông nghiệp ở các tỉnh miền núi phía Bắc cũng đang có sự chuyển biến, tuy

có sự thay đổi tăng, giảm về diện tích nhưng ngô được coi là cây trồng chủ lực ổn định lương thực và cung cấp thức ăn cho chăn nuôi của vùng Sơn La là 1 trong 4 tỉnh phía Tây Bắc, không chỉ là vùng trồng ngô lớn nhất phía Bắc mà còn là vùng trồng ngô trọng điểm của cả nước với diện tích và sản lượng luôn cùng Đak Lak dẫn đầu

cả nước Ngô Sơn La được trồng chủ yếu trong vụ Xuân Hè – Hè Thu trên các đồi, núi, một phần được trồng vào vụ Thu Đông tại các vùng đất bãi ven sông, suối Do

là vùng trồng ngô hàng hoá, nên giống ngô được sử dụng ở đây chủ yếu là giống lai

và rất đa dạng về chủng loại như: LVN10, CP888, NK67, NK66, NK4300, LVN99, DK9901, DK9955, Tại đây, hầu hết giống ngô của các tập đoàn hạt giống lớn nhất thế giới đều đang có mặt và phục vụ sản xuất tại Sơn La (Bayer, Pioneer, CP, Bioseed,

Sygenta, Cty CP Giống Cây trồng miền Nam, Cty CP giống Cây trồng TW, và Viện Nghiên cứu Ngô

Cây ngô từ lâu đã khá phù hợp với điều kiện đất đai, khí hậu của Sơn La, dễ gieo trồng, dễ chăm sóc, cho thu nhập khá nên cây ngô là cây lương thực quan trọng của tỉnh trong nhiều chục năm qua Trong khoảng gần 30 năm trở lại đây, ngô tại Sơn

La đã có sự tiến bộ, tăng cả về diện tích, năng suất và sản lượng Có được sự thay đổi

đó là nhờ việc đưa tiến bộ khoa học kỹ thuật, thay thế việc trồng các giống ngô thụ phấn tự do bằng các giống ngô lai có tiềm năng năng suất cao Điều đó được thể hiện

Sản lượng (nghìn tấn)

(Nguồn: Niên giám thống kê 2014-2021)[26, 27]

Năm 1995, diện tích trồng ngô của Sơn La là 25,2 nghìn ha, năng suất chỉ đạt 18,1 tạ/ha và sản lượng là 45,6 nghìn tấn Tuy nhiên năm 2000, diện tích đã tăng lên gấp đôi (51,6 nghìn ha), năm 2010 diện tích tăng hơn 5 lần (đạt 132,7 nghìn ha), sản lượng tăng gần 10 lần (đạt 417,4 nghìn tấn) có được bước nhảy vọt này cũng nhờ sự cải thiện rất lớn về mặt năng suất, tăng gần 2 lần (đạt 31,5 tạ/ha) Nhờ tiến bộ khoa học kỹ thuật, năng suất ngô đã từng bước được cải thiện, bên cạnh đó việc mở rộng

diện tích gieo trồng, đã giúp cho sản lượng ngô Sơn La có những bước tiến vượt bậc, đạt cao nhất tại các năm 2012 (667,3 nghìn tấn), 2013 (654,7 nghìn tấn) và 2014 (657,7 nghìn tấn) Tuy nhiên, trong vài năm trở lại đây, mặc dù vẫn có sự bổ sung, thay thế nhiều bộ giống ngô mới cho vùng, có sự cải thiện về năng suất, nhưng sự sụt giảm mạnh về diện tích gieo trồng đã làm cho sản lượng ngô Sơn La giảm mạnh Theo số liệu ước tính của Tổng cục thống kê năm 2022, diện tích ngô Sơn La năm

2021 đạt 78,2 nghìn ha giảm 53,64% so với năm 2012, kéo theo sự suy giảm về sản lượng, chỉ đạt 339,2 nghìn tấn giảm 49,16% Sở dĩ có nguyên nhân này là do sự thay đổi cơ cấu cây trồng, thực hiện chủ trương giảm diện tích cây lương thực trên đất dốc, dành diện tích đất cho phát triển cây ăn quả, các loại cây có hiệu quả kinh tế cao hơn Tuy nhiên, trong cơ cấu sản phẩm nông nghiệp thì cây ngô vẫn chiếm thị phần quan trọng trong kinh tế của Sơn La

Trong những năm gần đây, trước sự phát triển mạnh mẽ của ngành chăn nuôi, nhu cầu thức ăn chăn nuôi tăng cao, dẫn đến ngành sản xuất thức ăn chăn nuôi và các cây làm nguyên liệu cho ngành này cũng không ngừng tăng trưởng Ngô hạt và thức

ăn chăn nuôi có mối liên quan chặt chẽ với nhau, ngô hạt chiếm vị trí rất quan trọng trong ngành công nghiệp này Ngô hạt của tỉnh Sơn La cung cấp một lượng lớn nguyên liệu thô cho các nhà máy chế biến thức ăn chăn nuôi phía Bắc Từ việc sản xuất ngô với mục đích chính để sử dụng cho nhu cầu làm thực phẩm, chăn nuôi ở các

hộ gia đình, đến nay ngô đã trở thành 1 loại nông sản mang tính hàng hóa cao Theo nghiên cứu của Nguyễn Đăng Học (2017), ngô Sơn La có tính hàng hóa cao với tỷ lệ ngô tiêu thụ của các nhóm hộ trồng ngô từ 83,9 – 96,2% tổng sản lượng ngô của hộ, chỉ 1 phần nhỏ được giữ lại phục vụ nhu cầu làm thực phẩm và chăn nuôi Trong đó, ngô của các hộ có quy mô lớn hơn 3 ha có tính hàng hóa cao nhất so với quy mô từ 1-3 ha và nhỏ hơn 1 ha Ngô Sơn La được tiêu thụ qua 4 kênh phân phối thông qua các mối liên kết đó là: hộ trồng ngô - người thu gom thương lái, hộ trồng ngô - người bán buôn đại lý, hộ trồng ngô - cơ sở sơ chế địa phương và hộ trồng ngô - người tiêu dùng (chủ yếu là các hộ chăn nuôi trên địa bàn có nhu cầu sử dụng ngô làm thức ăn chăn nuôi) [12]

1.3 Một số kết quả nghiên cứu chọn tạo giống ngô tại Việt Nam

Nghiên cứu ngô lai ở Việt Nam đã bắt đầu từ những năm 1970 và đã thực sự có những chuyển biến hiệu quả từ năm 1990 Đây là một thành công lớn trong lĩnh vực nghiên cứu nông nghiệp của Việt Nam Ngô là cây sinh trưởng phát triển mạnh, thích hợp cho nhiều vùng sinh thái khác nhau Tuy nhiên, tại mỗi vùng sinh thái sẽ có những yêu cầu khác nhau về giống nhằm phát huy hết tiềm năng ở môi trường đất đai, khí hậu phù hợp và biện pháp canh tác hợp lý Trong những năm qua, nhiều giống ngô lai đã được nghiên cứu chọn tạo thành công có năng năng suất cao, thích hợp với điều kiện canh tác (có những đặc điểm thích hợp cho vùng đó như: giống chín sớm, chống chịu tốt với các điều kiện ngoại cảnh bất thuận như nắng nóng, hạn, chống đổ,

ít bị nhiễm sâu bệnh, có khả năng trồng mật độ cao…)

Vũ Ngọc Quý (2014), đánh giá khả năng kết hợp của 63 dòng thuần được tạo ra bằng phương pháp tự phối từ các nguồn vật liệu khác nhau đã chọn tạo được hai giống ngô lai LVN68 và DP113 có thời gian sinh trưởng thuộc nhóm trung ngày, lõi cứng, kháng bệnh, chịu hạn, năng suất cao thích nghi với điều kiện sinh thái của vùng Đông Nam Bộ và Tây Nguyên [20]

Phạm Văn Ngọc và cộng sự (2018), thực hiện nghiên cứu chọn tạo giống ngô lai cho các vùng trồng ngô chính cả nước được thực hiện từ năm 2009 - 2017 đã xác định giống ngô lai đơn MAX7379 cho năng suất cao và có khả năng thích nghi tốt với nhiều vùng sinh thái khác nhau Giống ngô lai MAX7379 có thời gian sinh trưởng trung bình 100 - 105 ngày ở Đông Nam bộ và Đồng bằng sông Cửu Long, 114 - 120 ngày ở TâyNguyên và 103 - 120 ngày ở các tỉnh phía Bắc; chiều cao cây từ 180 - 245

cm, nhiễm nhẹ bệnh khô vằn, rỉ sắt và cháy lá; khả năng chịu hạn và chịu rét tốt, tỷ

lệ hạt 78 - 80%, hạt dạng đá màu vàng cam Giống có tiềm năng năng suất cao từ 6 -

11 tấn/ha Giống MAX7379 đã được Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn công nhận cho sản xuất thử theo Quyết định số 30/QĐ-TT-CLT, ngày 12 tháng 02 năm

2018 và được cho mở rộng sản xuất thử tại các vùng Tây Nguyên, Đồng bằng sông Hồng, Trung du miền núi phía Bắc và Bắc Trung bộ theo Công văn số 255/TT-CLT ngày19/03/2018 [19]

Giống ngô lai VN667 được chọn tạo bằng phương pháp truyền thống, các dòng

bố mẹ được tạo ra bằng phương pháp tự phối, trong đó dòng mẹ TC67 tạo dòng từ giống ngô NK67, dòng bố PC665 tạo dòng từ giống P4097 Giống ngô lai VN667 là giống chín trung bình sớm: 96 - 106 ngày vụ Thu Đông, 110 ngày vụ Đông Xuân ở vùng Đông Nam Bộ và Tây Nguyên ngắn hơn đối chứng CP888 từ 4 - 5 ngày VN667

có khả năng chống chịu tốt đối với rệp cờ, thối thân, đốm lá nhỏ (điểm 1), chịu hạn, chịu rét tốt (điểm 1), nhiễm nhẹ bệnh khô vằn, sâu đục thân, đục bắp, chống đổ khá Kết quả khảo nghiệm cơ bản ở vùng Đông Nam Bộ năng suất của VN667 đạt 73,3 tạ/ha cao hơn đối chứng CP888 là 10,1%, vùng Tây Nguyên đạt 85,0 tạ/ha cao hơn đối chứng CP888 là 13,6% Trong khảo nghiệm sản xuất ở vùng Đông Nam bộ và Tây Nguyên năng suất trung bình của VN667 đạt 75,2 - 85,4 tạ/ha cao hơn đối chứng CP888 từ 12,4 - 13,6% Giống ngô lai VN667 là giống có triển vọng, phù hợp phát triển ở các vùng trồng ngô Đông Nam Bộ và Tây Nguyên và đã được Bộ Nông nghiệp

và PTNT công nhận cho sản xuất thử từ năm 2016 theo Quyết định số CLT ngày 2 tháng 11 năm 2016 [4]

462/QĐ-TT-Giống ngô lai đơn VN665 được Viện Nghiên cứu Ngô chọn tạo theo hướng chín sớm, chịu hạn phù hợp cho mục đích chuyển đổi cơ cấu cây trồng, tăng vụ Giống ngô VN665 có các dòng bố mẹ được tạo ra bằng phương pháp tự phối từ nguồn vật liệu là các giống ngô thương mại, trong đó, dòng mẹ G46 được tạo ra từ giống C919

và dòng bố B67a được tạo ra từ giống NK67 VN665 có thời gian sinh trưởng thuộc nhóm chín sớm: 105 ngày vụ Đông, 115 ngày vụ Xuân ở các tỉnh phía Bắc, 90-95 ngày vụ Hè Thu ở các tỉnh phía Nam, năng suất khá cao và ổn định, tính thích ứng rộng Kết quả khảo nghiệm cơ bản ở các tỉnh phía Bắc, VN665 có năng suất đạt 69,1 đến 71,9 tạ/ha cao hơn giống đối chứng DK9901 là 10,13%; Ở vùng Nam bộ VN665

có năng suất trung bình đạt 75,0 tạ/ha cao hơn giống đối chứng CP888 là 11,9% VN665 là giống có triển vọng phát triển trên phạm vi các tỉnh phía Bắc, Tây Nguyên, Đông Nam bộ và Đồng bằng sông Cửu Long [5]

Lê Thị Kim Cúc (2017), đã tuyển chọn được giống ngô lai mới AIQ1268 có thời gian sinh trưởng trung ngày, ít nhiễm sâu bệnh, khả năng chống chịu tốt, thích

nghi rộng, năng suất cao và ổn định Giống AIQ1268 được đánh giá có triển vọng cho sản xuất tại tỉnh Quảng Ngãi và các tỉnh Duyên hải Nam Trung bộ, đã được Bộ Nông nghiệp và PTNT công nhận cho phép sản xuất thử tại Quyết định số 460/QĐ-TT-CLT, ngày 22/10/2015 củaCục Trồng trọt, Bộ Nông nghiệp và PTNT [2] Từ năm 2015-2016, Trịnh Đức Toàn và cộng sự (2017), đã tiến hành nghiên cứu đánh giá 22 giống ngô lai trên vùng đất dốc tại huyện Anh Sơn - tỉnh Nghệ An Kết quả đã tuyển chọn được giống ngô lai VS71 cho năng suất cao nhất qua các năm (63,46 - 64,69 tạ/ha), chịu hạn tốt và chống chịu khá với một số sâu bệnh hại chính như sâu đục thân, bệnh khô vằn Kết quả xây dựng mô hình trình diễn giống ngô VS71 trong vụ Xuân

2017 cho năng suất đạt 67,25 tạ/ha, cao hơn 10,44 tạ/ha so với giống đối chứng DK6919 (56,81 tạ/ha), hiệu quả kinh tế tăng thêm 7,7 triệu đồng/ha [25]

Đào Ngọc Ánh (2015), đã nghiên cứu chọn tạo giống ngô lai cho vùng Tây Bắc Việt Nam được 02 giống ngô lai LVN255 và LVN26 có khả năng chống chịu tốt với các điều kiện thời tiết bất thuận, chống đổ, chịu hạn, ít nhiễm sâu bệnh, bắp chắc, kín

lá bi, năng suất cao và ổn định ở nhiều vùng [1] Nguyễn Tiến Trường (2017), đã nghiên cứu chọn tạo thành công đã 2 giống ngô lai triển vọng ngắn ngày, năng suất cao, thích hợp với điều kiện trồng tăng vụ tại vùng núi Đông Bắc Việt Nam là LVN111 và LVN883 Trong đó LVN111 đã được Bộ Nông nghiệp và PTNT công nhận giống chính thức theo quyết định số 227/QĐ-TT-CLT ngày 09/6/2015 [35] Bùi Văn Hiệu (2023), đã xác định được một số tổ hợp lai ưu tú thử nghiệm cho sản xuất, trong đó tổ hợp lai VN636 (H29 x H24) được khảo nghiệm ở nhiều vùng sinh thái, đặc biệt là ở điều kiện hạn và phục vụ chuyển đổi cơ cấu cây trồng cho một số tỉnh miền núi phía Bắc, được Hội đồng khoa học Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn công nhận cho sản xuất thử với tên là GL-797 theo Quyết định số 460/QĐ-TT-CLT ngày 31/12/2019 [11]

Nghiên cứu về khả năng chịu hạn của ngô ở Việt Nam từ 1990 đã đạt được nhiều kết quả quan trọng, từ đánh giá kiểu hình, sinh lý, sinh hóa Sự phát triển mạnh

mẽ của công nghệ sinh học đã góp phần hiệu quả trong nghiên cứu nâng cao khả năng chịu hạn những vật liệu ưu tú để phục vụ chọn tạo giống ngô Bên cạnh đó nhiều

giống ngô lai năng suất cao, chịu hạn đã được Viện nghiên cứu Ngô nghiên cứu thành công và ứng dụng trong thực tiễn sản suất trong những năm gần đây như: Giống ngô lai đơn MK399 có thời gian sinh trưởng trung bình, sinh trưởng phát triển khỏe, chống

đổ tốt, chịu hạn, chịu rét, nhiễm nhẹ các loại sâu bệnh hại, năng suất trung bình giống dao động trong khoảng từ 70,0 - 90,0 tạ/ha Giống MK399 được tạo ra từ tổ hợp lai giữa hai dòng ngô đơn bội kép THD9/THC17; trong đó: dòng mẹ THD9 được tạo ra

từ giống ngô lai đơn CP333 và dòng bố THC17 được tạo từ giống ngô lai đơn 30Y87 bằng phương pháp kích tạo đơn bội [29]

Nguyễn Đức Thành và cộng sự (2020), đã nghiên cứu từ dòng ngô mẹ THA1 (được tạo ra từ giống ngô lai kép NK4300xNK67) và bố THB12 (được tạo từ giống ngô lai DK8868 bằng phương pháp kích tạo đơn bội) đã tạo ra giống ngô lai đơn Thịnh Vượng 9999 có thời gian sinh trưởng trung bình, chống đổ tốt, chịu hạn, chịu rét, nhiễm nhẹ các loại sâu bệnh hại Năng suất trung bình giống Thịnh Vượng 9999 trong khảo nghiệm cơ bản, sản xuất và sản xuất thử đạt từ 71,5 - 79,1 tạ/ha [28] Giống ngô lai chịu hạn AVA559 do Viện Nghiên cứu Ngô lai tạo từ dòng mẹ D30 được rút dòng từ giống lai PA33 theo phương pháp tự thụ kết hợp với fullsib; dòng bố D37 được rút dòng từ tổ hợp lai CP999 theo phương pháp tự thụ truyền thống AVA559 là giống ngô lai có khả năng chịu hạn khá, khả năng kết hạt tốt, chống chịu tốt với một số loại sâu bệnh hại chính (khô vằn điểm 2,0 - 3,0; rỉ sắt điểm 2,0 - 2,5), khả năng thích ứng rộng và cho năng suất cao ổn định (52,95 - 99,42 tạ/ha trong

vụ Xuân và Xuân Hè; 53,20 - 82,21 tạ/ha trong vụ Đông) [36]

Bên cạnh các nghiên cứu chọn tạo thành công các giống ngô mới, nhiều nghiên cứu đánh giá và tuyển chọn các giống ngô lai thích hợp cho các vùng phía Bắc cũng được thực hiện như: Vũ Văn Dũng và cộng sự (2019) đã đánh giá khả năng chịu hạn của 6 giống ngô lai: LVN146; LVN092; LVN152; VS71; LVN17; HT119 và giống đối chứng NK4300 tại huyện Văn Chấn và huyện Trạm Tấu, tỉnh Yên Bái trong hai

vụ Xuân và Hè Thu năm 2017 cho thấy: Các giống sinh trưởng phát triển tốt, chịu hạn khá, kháng sâu đục thân và nhiễm bệnh khô vằn nhẹ và cho năng suất cao Năng suất trung bình ở hai điểm thí nghiệm của đa số các giống đều cao hơn đối chứng NK4300 Tại huyện Văn Chấn, năng suất trung bình của các giống cao, giống

LVN092 đạt 7,16 tấn/ha cao hơn giống đối chứng 7,6 tạ/ha đối chứng ở mức tin cậy 95% (NK4300 đạt 6,4 tấn/ha) Tại huyện Trạm Tấu các giống tham gia thí nghiệm đều cho năng suất cao tuy nhiên chỉ có giống LVN17 đạt năng suất 7,22 tấn/ha cao hơn giống đối chứng (NK4300 đạt 6,4 tấn/ha) 8,2 tạ/ha vượt giống đối chứng ở mức sai khác có ý nghĩa [7]

Nguyễn Ngọc Diệp và cộng sự (2020) đã khảo sát, đánh giá đặc điểm nông học

và năng suất của 23 tổ hợp ngô lai triển vọng trong vụ Thu năm 2019 tại Hà Nội (vùng Đồng bằng sông Hồng) và Hòa Bình (vùng Trung du miền núi phía Bắc) Kết quả thu được là tương đồng giữa 2 địa điểm thí nghiệm, các tổ hợp lai có thời gian sinh trưởng thuộc nhóm trung ngày (108 - 112 ngày), có khả năng chống chịu tốt với sâu bệnh và điều kiện bất thuận của môi trường Xác định được 7 tổ hợp lai

ưu tú là THL3, THL9, THI15, THL16, THL19, THL21, THL22 có năng suất đạt trên 85 tạ/ha tại Hòa Bình và trên 90 tạ/ha tại Hà Nội và tương đương đối chứng, đặc biệt là 2 tổ hợp lai THL9 và THL15 có năng suất cao nhất ở cả 2 điểm thí nghiệm Các tổ hợp lai ưu tú này tiếp tục được khảo nghiệm và đánh giá tại các vùng sinh thái trong các vụ tiếp theo để phục vụ cho công tác chọn tạo giống ngô năng suất cao và chống chịu tốt

Trong những năm gần đây, nhiều nghiên cứu đánh giá, chọn tạo giống ngô lai cho vùng Trung du và miền núi phía Bắc được thực hiện và thu được kết quả khả quan, nhiều giống mới đã được công nhận Sơn La là vùng sản xuất ngô hàng hóa trọng điểm của cả nước, mang đặc điểm của tiểu vùng khí hậu, vụ Hè Thu là vụ gieo trồng chính cây ngô thường gặp hạn ở giai đoạn cây con, quá trình sinh trưởng

bị ảnh hưởng của mưa, dông gây đổ gãy, nhiễm sâu bệnh (đặc biệt bệnh đốm lá, bệnh mốc hồng) làm ảnh hưởng lớn đến năng suất, sản lượng Hiện nay, các nghiên cứu về giống ngô lai cho Sơn La mới chỉ dừng ở các đánh giá, khảo sát hoặc sử dụng các giống chung cho vùng miền núi, vùng khó khăn, chưa có các nghiên cứu, chọn tạo giống ngô lai có năng suất, chất lượng phù hợp phục vụ cho sản xuất tại Sơn La

1.4 Một số khó khăn trong sản xuất và yêu cầu về giống ngô tại Sơn La

Nếu so sánh với nhiều năm trước, dễ nhận thấy: nhờ việc đưa cây ngô lai vào sản xuất mà nông dân vùng cao Tây Bắc nói chung và Sơn La nói riêng đã xóa đói, giảm nghèo, nhiều hộ gia đình đã cải thiện rất lớn về đời sống, kinh tế nông hộ đã thay đổi, phát triển Tuy vậy, với đặc thù là vùng núi mang nhiều ưu đãi, lợi thế về đất đai, tài nguyên, khí hậu, nhưng Sơn La là vùng tập trung nhiều đồng bào dân tộc, trình độ dân trí chưa cao, việc canh tác vẫn lạc hậu, bên cạnh đó cũng chịu ảnh hưởng nhiều của thời tiết, khí hậu, địa hình đồi núi dốc Nên việc canh tác vẫn gặp nhiều khó khăn, và chưa phát triển tương xứng với những tiềm năng của vùng [9]

Do phần lớn đất canh tác trên địa hình dốc, nên trồng ngô trên nương rẫy phụ

thuộc nhiều vào “nước trời”, khi gặp thời tiết không thuận lợi hạn hán, gió bão, mưa

lũ thì nguy cơ mất mùa rất lớn Với việc dân số ngày càng gia tăng, nên nhu cầu nâng cao hiệu quả sản xuất để đáp ứng yêu cầu lương thực tại chỗ ở miền núi trở nên cấp thiết, thêm vào đó là tập tục di canh di cư, là những nguyên nhân chính dẫn đến việc đốt, phá rừng làm nương rẫy để trồng cây lương thực ngắn ngày Những hành động

đó đã gây nhiều tác động tiêu cực đến môi trường (giảm độ che phủ rừng, giảm khả năng giữ nước, gây xói mòn và thoái hóa, giảm độ phì nhiêu, dinh dưỡng đất ) Tài nguyên đất, nước bị suy thoái Hạn hán, lũ lụt, nhất là lũ quét xảy ra thường xuyên hơn, dẫn đến những thiệt hại to lớn về người và kinh tế, gây nhiều trở ngại cho phát triển Mặc dù đất tại Sơn La nhiều vùng vẫn có độ mùn và đạm cao, nhưng với diện tích đất dốc gần 100.000 ha là một trong những khó khăn lớn của sản xuất ngô tại Sơn La

Phần lớn diện tích trồng ngô tại Sơn La tập trung chủ yếu trong vụ Hè – Thu (từ tháng 4 đến tháng 8, 9 hàng năm – nằm trọn trong mùa mưa), một số vùng do nền đất không quá dốc, độ ẩm tốt hơn nên gieo trồng sớm vào khoảng tháng 2, tháng 3 và một diện tích nhỏ trong vụ Thu – Đông Đặc điểm canh tác tại Sơn La là hoàn toàn phụ thuộc vào nước trời, vụ gieo trồng chính bắt đầu vào đầu mùa mưa, tuy nhiên vào giai đoạn này lượng mưa không đều, thường bị ngắt quãng (tháng 4, tháng 5) nên giai đoạn ngô mọc có thể diễn ra thuận lợi, nhưng ở giai đoạn cây con (từ 3 đến 7 lá) có

thể gặp hạn, gây ảnh hưởng lớn đến sinh trưởng phát triển, mất mật độ gieo trồng, thậm chí mất mùa Bên cạnh đó từ tháng 6 đến tháng 8 là thời điểm chính của mùa mưa, nên lượng mưa lớn, kèm dông dễ gây đổ gãy ngô, sâu bệnh phát triển mạnh, quá trình thu hoạch ngô gặp nhiều khó khăn, gây ảnh hưởng lớn đến năng suất, thất thoát sau thu hoạch làm giảm sản lượng ngô Số liệu lượng mưa tại Sơn La từ năm

2015 - 2022 được trình bày tại bảng 1.6:

Bảng 1.6 Lượng mưa các tháng tại Sơn La từ năm 2015 - 2022

(Nguồn: Tổng cục thống kê năm 2015 -2022) [123]

Do đó để cải thiện năng suất, chất lượng ngô, ngoài việc có biện pháp canh tác trên đất dốc theo hướng bền vững nhằm tăng năng suất ngô, bảo vệ và nâng cao độ phì đất, rất cần thiết phải có giống ngô thích ứng với điều kiện sinh thái của vùng, ngoài yếu tố năng suất còn cần có nhiều đặc điểm tốt như chịu hạn tốt, ít nhiễm sâu bệnh (đặc biệt bệnh đốm lá trong mùa mưa), chống đổ tốt, hạt có nội nhũ cứng, ít bị mọt, nấm bệnh (bệnh mốc hồng)… Vì canh tác trên đất dốc, điều kiện địa hình không thuận lợi gây rất nhiều khó khăn cho việc gieo trồng, chăm sóc, đặc biệt giai đoạn thu hoạch Thời điểm gieo trồng ngô của người dân có thể diễn ra rất nhanh và đồng loạt, nhưng quá trình thu hoạch mất rất nhiều thời gian, do thiếu hụt về lao động và gặp khó khăn với địa hình, thời điểm thu hoạch vẫn đang trong mùa mưa Người dân thu hoạch từng phần một trên nương, dẫn đến việc cây ngô khi đã chín nhưng phải để trên nương rẫy rất lâu Khi cây ngô chín, bắp gục xuống (treo đèn) vẫn chưa được thu

hoạch là tình trạng diễn ra phổ biến trên khắp các nương ngô của vùng núi Trong những tháng thu hoạch ngô vẫn đang là mùa mưa của vùng núi phía Bắc, nên gây ảnh hưởng rất lớn đến năng suất chất lượng của hạt, nấm bệnh phát triển, cây ngô bị đổ gẫy, bắp bị thối hỏng rất nhiều Chính vì vậy để có một giống ngô thích hợp cho vùng núi phía Bắc nói chung, Sơn La nói riêng cần có một số tiêu chí như: cứng cây, lõi nhỏ, khả năng tích nước ở lõi thấp giúp cây đứng vững khi chín, hạn chế thối bắp, hạt ngô dạng đá, bán đá, bắp ngô có lá bi che kín, xoắn chặt đầu bắp giúp hạn chế ảnh hưởng của nước mưa làm thối bắp, chống chịu được sâu bệnh như sâu đục thân, bệnh đốm lá, bệnh mốc hồng… gây ảnh hưởng đến năng suất và chất lượng hạt ngô Tóm lại, để trồng ngô hiệu quả tại Sơn La, cần phải có sự tiến hành đồng bộ nhiều giải pháp như: có bộ giống phù hợp (có tiềm năng năng suất cao, thích hợp với mức độ thâm canh thấp, chịu hạn, chống đổ tốt, ít nhiễm bệnh lá, bệnh mốc hồng, lõi cứng, hạt dạng đá, ), đào tạo tập huấn nâng cao trình độ kỹ thuật cho người dân, giúp

áp dụng hiệu quả các tiến bộ khoa học kỹ thuật trong canh tác ngô trên đất dốc Bên cạnh đó cần đầu tư, khuyến khích phát triển hệ thống bảo quản ngô ở khu vực Tây Bắc, đầu tư nâng cấp cơ sở hạ tầng, đặc biệt hệ thống giao thông nhằm tạo điều kiện thuận lợi trong việc phát triển sản xuất và giao thương hàng hóa giữa các vùng

1.4.1 Một số nghiên cứu chọn tạo giống ngô cho các vùng khó khăn (không chủ động tưới, nhờ nước trời )

Hạn là một yếu tố phi sinh học quan trọng, gây ảnh hưởng đến sự tăng trưởng

và năng suất của ngô, gây ra mối đe dọa liên tục đối với an ninh lương thực Hạn gần như xảy ra ở mọi nơi trên thế giới Hạn trong nông nghiệp là thời kỳ thiếu nước kéo dài gây ảnh hưởng trực tiếp đến sự phát triển của cây trồng, nhẹ thì giảm năng suất, nặng thì có thể dẫn đến tình trạng huỷ hoại cây, mùa màng Mức độ tổn thương của cây trồng do khô hạn gây ra có nhiều mức khác nhau: chết cây, chậm phát triển hay phát triển bình thường Hạn có thể làm giảm tới 65 - 87% năng suất cây trồng tùy theo loại cây, mức độ hạn của nó (phụ thuộc vào thời gian kéo dài và cường độ của hạn) Những cây trồng phát triển bình thường trong điều kiện khô hạn gọi là “cây

chịu hạn” và khả năng có thể giảm thiểu mức độ tổn thương do thiếu hụt nước gây ra

gọi là “tính chịu hạn”

Hạn không khí và hạn đất là hai dạng hạn được quan tâm nhất trong sản xuất nông nghiệp Trong thực tế ở các thời kỳ sinh trưởng khác nhau của cây đều có thể xuất hiện cùng lúc hạn không khí và hạn đất [14]

1) Hạn không khí thường có đặc trưng là nhiệt độ cao (39 - 420C) và độ ẩm thấp (< 65%) Hiện tượng này thường gặp ở những tỉnh miền Trung nước ta vào những đợt gió Lào và ở vùng Bắc bộ vào cuối thu, đầu đông Hạn không khí ảnh hưởng trực tiếp lên các bộ phận của cây như hoa, lá, chồi non nhất là ảnh hưởng đến quá trình tung phấn của cây Đối với thực vật nói chung và cây ngô nói riêng thì hạn không khí thường gây ra hiện tượng héo tạm thời vì nhiệt độ cao, độ ẩm thấp, làm cho mức độ thoát hơi nước nhanh vượt qua mức độ bình thường, lúc đó rễ hút nước không đủ để

bù lại lượng nước mất, cây lâm vào tình trạng mất cân bằng về nước Nước cũng là sản phẩm khởi đầu, trung gian và cuối cùng của các quá trình chuyển hoá hoá sinh,

là môi trường để các phản ứng trao đổi chất xảy ra

2) Mức độ khô hạn của đất tuỳ thuộc vào sự bốc hơi nước trên bề mặt và khả năng giữ nước của đất Hạn đất sẽ làm cho áp suất thẩm thấu của đất tăng cao đến mức cây không cạnh tranh được nước của đất và làm cho cây không thể lấy nước vào

tế bào qua rễ, vì thế hạn đất có thể gây ra cho cây héo lâu dài Hạn đất tác động trực tiếp đến bộ phận rễ của cây làm ảnh hưởng rất lớn đến quá trình sinh trưởng và phát triển của chúng Đối với các loại cây trồng cạn, hạn đất cũng ảnh hưởng nghiêm trọng đến giai đoạn gieo hạt và nảy mầm Lượng nước trong đất không đủ sẽ làm cho mầm héo, nếu thiếu nước nặng sẽ gây thui chột mầm và chết

Nhiều nhà khoa học cũng đã nghiên cứu và quan tâm rất nhiều tới sự liên quan giữa tính chịu hạn với các đặc điểm về nông học ở ngô và đã đưa ra những đặc điểm được sử dụng để nghiên cứu tính chịu hạn ở ngô là:

- Mức độ héo lá giai đoạn cây con đến trước trỗ giúp cây tránh bớt được bức xạ mặt trời lên lá, giảm sử dụng nước và tăng nhiệt độ bề mặt lá Tuy nhiên, chỉ tiêu này chỉ xác định những cây có thế nước thấp hoặc những cây có phản ứng khác nhau với

thế nước nào đó [42] Chỉ tiêu này có biến động lớn giữa các vật liệu và độ di truyền cao, được áp dụng nhiều để nhận biết vật liệu chịu hạn trước trỗ

- Bộ rễ: Các vật liệu có hệ rễ phát triển, ăn rộng và sâu thì có khả năng hút nước tốt hơn Đánh giá tốc độ tăng trưởng bộ rễ cũng như tổng lượng chất khô, chiều dài và chiều rộng bộ rễ trong điều kiện hạn được coi là chỉ tiêu chọn lọc vật liệu chịu hạn vào giai đoạn sinh trưởng sinh dưỡng Chọn lọc vật liệu ngô có khối lượng rễ lớn là một chỉ tiêu hữu ích dẫn đến tăng năng suất trong điều kiện hạn vừa [42]

- Tỷ lệ bắp/cây: Các vật liệu có tỷ lệ cây 2 bắp cao thường có khả năng chịu hạn tốt hơn Tính trạng tỷ lệ bắp/cây tỷ lệ thuận với lượng nước được cung cấp, nhưng tỷ

lệ nghịch với điều kiện hạn, bởi khi đó tỷ lệ bắp vô hiệu sẽ tăng, đồng thời kích thước bắp giảm Số bắp trên cây có tính di truyền, nhưng biến động cao giữa các vật liệu và

có thể dùng để chọn lọc giống chịu hạn [42]

- Thời gian tung phấn và phun râu: Các vật liệu có thời gian tung phấn – phun

râu (ASI) cùng thời điểm, có khả năng chịu hạn tốt hơn Các nhà khoa học thế giới

và CIMMYT đều quan tâm đặc biệt đến tính trạng chênh lệch thời gian tung phấn – phun râu, bởi một vật liệu chịu hạn tốt thì chênh lệch thời gian tung phấn – phun râu nhỏ [47]

- Tuổi thọ của lá có tương quan chặt với khả năng tích lũy chất khô ở giai đoạn đẫy hạt Diện tích lá ngô còn xanh sau trỗ 20 – 25 ngày có tương quan với độ lớn của bắp Độ di truyền và triển vọng đối với đặc tính này trong chọn giống ở mức vừa phải

và được chọn lọc khi hạn xảy ra vào giai đoạn đẫy hạt [42]

- Tỷ lệ hạt/bắp giảm mạnh nếu hạn xảy đúng vào giai đoạn trỗ cờ và kết hạt Đặc điểm này có tương quan chặt với năng suất trong điều kiện hạn Đây là chỉ tiêu được ứng dụng nhiều trong chọn giống ngô chịu hạn vì đơn giản, dễ tiến hành, độ biến động cao giữa các vật liệu, độ di truyền vừa phải, nhưng vẫn bị tương tác với môi trường [42]

- Chiều dài bắp hữu hiệu là phần mang hạt của bắp, chỉ tiêu này cho biết khả năng chống chịu và năng suất dòng [47]

Ngoài ra, theo Banziger và cộng sự (2000) còn một số chỉ tiêu khác được dùng

là nhiệt độ bề mặt lá giảm khi gặp hạn, tính kháng lại sự đóng khí khổng khi hạn, hay hàm lượng ABA trong lá ngô tăng khi gặp hạn Những chỉ tiêu này đang được dùng

để phân tích tương quan, hồi quy các locut gen (QTL) trong nghiên cứu di truyền phân tử về tính chịu hạn ở cây trồng nói chung và cây ngô nói riêng [42]

Hạn làm giảm mạnh nhất đến sinh trưởng của lá, tiếp đến là râu, thân, rễ, cuối cùng là kích thước hạt Hạn trước trỗ lá bị già hóa, giảm mức độ che phủ đất, giảm diện tích bộ phận hấp thu ánh sáng mặt trời Hạn dẫn đến tình trạng đóng khí khổng, giảm quang hợp dẫn đến tế bào ở đỉnh sinh trưởng không phân hóa, hoặc ảnh hưởng nặng tới quá trình phân hóa bắp và cờ dẫn tới giảm năng suất [42]

Những kết quả nghiên cứu đã được công bố cho thấy việc cải thiện khả năng chịu hạn của ngô là khá phức tạp, với những đánh giá lặp lại các nguồn vật liệu, tốn nhiều nhân lực, vật lực cũng như chi phí quản lý cho thí nghiệm Trong hơn 38 năm qua, CIMMYT đã tiến hành lựa chọn và cải thiện khả năng chịu hạn ở cây ngô nhiệt đới đã có kết luận về vấn đề di truyền của những đặc điểm hình thái (bộ rễ, độ bền của lá, chênh lệch thời gian tung phấn - phun râu, tốc độ già hóa của bộ lá ) và các quá trình sinh lý, sinh hóa khác bị ảnh hưởng bởi hạn là tương đối đầy đủ Khả năng chịu hạn là một đặc điểm phức tạp, là sự tương tác giữa kiểu gen × môi trường [59] Cây trồng có thể chịu ảnh hưởng của hạn ngày từ đầu vụ, hạn sẽ làm chậm quá trình nảy mầm và làm giảm tỷ lệ nảy mầm, giảm mật độ gieo trồng [83] Theo Zaidi

và cộng sự (2005) tỷ lệ rễ, thân, lá có xu hướng tăng nếu cây gặp điều kiện hạn nhẹ, nhưng sinh trưởng bộ rễ cũng bị giảm làm sự hấp thu dinh dưỡng trong đất bị giảm nhanh khi gặp hạn nặng hơn [118] Đặc biệt ở các khu vực nhiệt đới, hạn ở giai đoạn cây con và giai đoạn sinh trưởng sinh dưỡng sẽ ảnh hưởng đến mật độ cây trồng, phát triển của thân, lá và có thể làm giảm sự phát triển của cơ quan sinh sản [110] Giai đoạn mẫn cảm với nước nhất đối với cây ngô là giai đoạn trước và sau trỗ 2 tuần Ở các thí nghiệm gây hạn cho ngô trước trỗ, trong thời gian trỗ và sau thụ phấn đã kết luận hạn làm giảm năng suất tương ứng từ 25%, 50% và 21% [95] Thậm chí năng suất có thể thiệt hại tới 90% và 77% số bắp hữu hiệu [80]

Tính chênh lệch thời gian giữa tung phấn – phun râu (ASI) trong điều kiện hạn

có liên quan chặt với năng suất dòng cũng như giống lai đã được nhiều tác giả đều khẳng định Giữa ASI và số bắp, số hạt trên cây có mối quan hệ rất chặt chẽ, nếu ASI tăng thêm 01 ngày thì lượng hạt trên cây sẽ bị ảnh hưởng trực tiếp và không có kết quả mong đợi nếu khả năng sản xuất hạt phấn giảm 80% và khoảng cách tung phấn phun râu lớn hơn 08 ngày [42] Một số tác giả cho rằng khi gặp hạn ASI tăng, năng suất giảm là do hạt phấn bị thiếu, không đủ để thụ tinh cho nhụy của hoa cái hoặc do hạt phấn bị chết ở nhiệt độ cao [66] Năng suất ngô bị giảm ở giai đoạn chín sữa nếu

gặp hạn là do thời gian chín của hạt bị rút ngắn, tốc độ già hoá bộ lá tăng, giảm tổng

lượng chất của sự đồng hoá, giảm tích luỹ chất khô về hạt [42] Hạn ở giai đoạn này

sẽ làm ngô bị chín ép, cây đổ non, hạt lép

Nghiên cứu “Tạo giống ngô chịu hạn trong điều kiện khí hậu thay đổi” của Cairns và cộng sự (2013) tập trung vào việc phát triển các giống ngô chịu hạn có thể hoạt động tốt khi đối mặt với biến đổi khí hậu Các nhà nghiên cứu đã xem xét những tiến bộ đạt được trong việc lai tạo giống chịu hạn và xác định các lĩnh vực tiềm năng cho nghiên cứu trong tương lai Nghiên cứu cho thấy rằng việc lai tạo giống ngô có khả năng chịu hạn là một quá trình phức tạp liên quan đến nhiều tính trạng, bao gồm

hệ thống rễ ăn sâu và hiệu quả, tăng hiệu quả sử dụng nước và cải thiện các đặc tính giữ lá xanh tốt Các nhà nghiên cứu nhấn mạnh tầm quan trọng của việc lựa chọn những đặc điểm này trong các điều kiện môi trường khác nhau, cũng như hỗ trợ bằng chỉ thị phân tử để đẩy nhanh quá trình chọn tạo giống Nghiên cứu cũng nhấn mạnh

sự cần thiết của sự hợp tác giữa các nhà chọn tạo giống, các nhà sinh lý học và các nhà sinh học phân tử để nâng cao hiệu quả chọn tạo giống ngô chịu hạn [50]

Djemel và các cộng sự (2018) đã đánh giá 51 quần thể ngô thụ phấn tự do từ các vùng ôn đới khác nhau dưới mức độ gây hạn ngày càng tăng ở giai đoạn nảy mầm, cây con và giai đoạn trước trỗ cờ Kết quả cho thấy có sự biến đổi di truyền về khả năng chịu hạn giữa các quần thể ở tất cả các giai đoạn đánh giá Một số quần thể

có khả năng cao để duy trì sự phát triển của rễ và cho thấy hiệu suất khác biệt tùy thuộc vào giai đoạn phát triển và các kiểu hình được đánh giá Nhìn chung, quần thể

BS17 cho tỷ lệ nảy mầm cao, cây con sinh trưởng nhanh và có khả năng sinh trưởng điều kiện hạn Tốc độ quang hợp, độ dẫn của khí khổng và sự thoát hơi nước của quần thể Enano Levantino/Hembrilla (ELH) và BS17 không bị ảnh hưởng bởi hạn hán Hiệu quả sử dụng nước của BS17, ELH, Northwestern Dent (NWD) và Viana không bị ảnh hưởng bởi hán Những quần thể này là những nguồn vật liệu chịu hạn tiềm năng phục vụ cho công tác chọn tạo giống chịu hạn [55]

Djemel và cộng sự (2019) đã đánh giá 18 quần thể ngô từ các ốc đảo ở sa mạc Sahara của Algeria trong điều kiện khô hạn mô phỏng bằng cách sử dụng Polyethylene glycol 6000 và trên đồng ruộng Kết quả đánh giá cho thấy sự nảy mầm, trọng lượng chồi/rễ, trọng lượng khô của rễ ở giai đoạn cây con và khối lượng khô của rễ phụ là những đặc điểm quan trọng nhất liên quan đến sự phát triển của cây con ảnh hưởng đến hiệu quả sử dụng nước tích cực và năng suất khi bị hạn [56]

Liu và cộng sự (2020), đã tiến hành thí nghiệm xử lý gây hạn đối với hai giống lai ND476 (giống chịu hạn) và ZX978 (giống nhạy cảm với hạn) trong 12 ngày ở giai đoạn cây ngô được 12 lá và thực hiện giải trình tự RNA quy mô lớn (RNA-seq ) phân tích phiên mã của các mô lá Kết quả phân tích so sánh các bản phiên mã của

lá và các thông số sinh lý của hai kiểu gen đã cho thấy các gen biểu hiện khác biệt chính (DEG) và các quá trình trao đổi chất phản ứng với hạn theo cách thức riêng của mỗi kiểu gen Tổng số 3.114 DEG đã được xác định có 21 DEG được biểu hiện

cụ thể ở kiểu gen ND476 chống chịu để đối phó với điều kiện hạn Trong số này, các gen liên quan đến sinh tổng hợp chất chuyển hóa thứ cấp, điều hòa yếu tố phiên

mã, giải độc và chống lại hạn được biểu hiện cao trong ND476 Kết quả phân tích sinh lý đã chứng minh dữ liệu RNA-seq với ND476 thể hiện khả năng giữ nước trong tế bào tốt hơn, hàm lượng protein hòa tan cao hơn và hoạt tính peroxidase guaiacol, cùng với mức độ peroxy hóa lipid thấp hơn so với giống ZX978 nhạy cảm trong điều kiện khô hạn [78]

Yao và cộng sự (2019) đã đánh giá khả năng của phytohormone S-axit abscisic (S-ABA) để bảo vệ cây ngô được trồng dưới áp lực hạn và khả năng chịu hạn tăng chúng Các giống ngô lai Zhengdan 958 (ZD958; chịu hạn) và Xundan 20 (XD20; mẫn cảm với hạn) được xử lý bằng các dung dịch dinh dưỡng có nồng độ khác nhau

(1, 2, 4, 8 và 10 mg/kg) S- ABA dưới polyetylen glycol (PEG, 15% w/v, MW 6000)

mô phỏng hạn Các chất thẩm thấu, hoạt động của enzyme chống oxy hóa và Asr1

biểu hiện gen trong cây con đã được nghiên cứu Kết quả chỉ ra rằng, trong điều kiện hạn hán, xử lý S-ABA đã cải thiện đáng kể tỷ lệ nảy mầm của hạt ngô, xử lý S-ABA làm tăng hàm lượng ABA nội sinh, gây ra sự gia tăng hoạt động của enzyme chống oxy hóa và mức độ biểu hiện gen Asr1, giảm thiệt hại oxy hóa do hạn gây ra cho lá ngô và cải thiện khả năng thích ứng của cây ngô để chống chọi với hạn Hiệu quả thúc đẩy của S-ABA đối với giống chịu hạn ZD 958 rõ ràng hơn Những kết quả này đóng vai trò là tài liệu tham khảo cho việc sử dụng S-ABA trong việc giảm thiểu ảnh hưởng của hạn đối với cây ngô [116]

Longmei và cộng sự (2021) đã sử dụng 662 dòng đơn bội kép để đánh giá về

các tính trạng liên quan đến năng suất trong điều kiện bình thường và stress nhiệt Các

nghiên cứu liên kết trên toàn bộ bộ gen (GWAS) được thực hiện bằng cách sử dụng 187.000 SNPs (chỉ thị đa hình các nucleotide đơn) và 130 SNPs có liên quan đáng kể đến năng suất hạt (GY), số ngày tung phấn được 50% (AD), số ngày phun râu được 50% (SD), chênh lệch thời gian tung phấn – phun râu (ASI), chiều cao cây (PH), chiều cao đóng bắp (EH) được xác định trong điều kiện bình thường Tổng cộng có

46 SNPs liên quan chặt chẽ với GY, ASI, EH và EPO đã được phát hiện trong điều kiện căng thẳng nhiệt Mười lăm trong số SNPs được phát hiện có mối liên hệ chung với nhiều hơn một đặc điểm, chẳng hạn như hai SNPs (S10_1.905.273 và S10_1.905.274) hiển thị đồng bộ hóa với GY, PH và EH trong khi S10_7.132.845 SNP được liên kết với GY, AD và SD trong điều kiện bình thường Không quan sát thấy sự tập trung hóa như vậy của các dấu hiệu SNP với nhiều đặc điểm trong điều

kiện stress nhiệt [79]

Năm 2013, Edmeades đã tổng kết trong quá trình tạo giống chịu hạn từ năm

2008, khi so sánh một số phương pháp chọn tạo giống với năng suất thí nghiệm khởi điểm là 3 tấn/ha cho thấy: Năng suất ngô được cải thiện 50kg/ha/năm (ứng 1,4%/năm) nếu theo phương pháp truyền thống và cải thiện thêm 20kg/ha/năm (ứng 0,6%) nếu

chọn giống có sự hỗ trợ chọn lọc chỉ thị phân tử (MAS), phương pháp chuyển gen chịu hạn cải thiện thêm 30kg/ha/năm (tương ứng 0,7%/năm) [59]

Kết quả nghiên cứu của Bankole và cộng sự (2017) cho thấy hiệu quả của chỉ thị trong việc cải thiện khả năng chịu hạn và năng suất hạt (GY) trong điều kiện hạn hán (DS) Mục tiêu của chọn lọc lặp lại có sự hỗ trợ của chỉ thị (MARS) là tăng tần

số của các alen chỉ thị thuận lợi trong quần thể trước khi tách dòng cận huyết Cách tiếp cận này đã được sử dụng để cải thiện khả năng chịu hạn và năng suất hạt (GY) trong phép lai lưỡng cực của hai dòng chịu hạn ưu tú Nghiên cứu cho thấy rằng quần thể MARS có năng suất cao hơn và các đặc điểm liên quan đến năng suất được cải thiện so với quần thể không có MARS trong cả điều kiện hạn hán (DS) và tưới nước tốt (WW) Các nhà nghiên cứu cũng phát hiện ra rằng lợi ích di truyền đối với năng suất và các tính trạng liên quan đến năng suất trong quần thể MARS cao hơn so với quần thể không có MARS [41] Trong nghiên cứu của Sun và cộng sự (2022) đã đánh giá tác dụng bảo vệ của ba loại brassinolide (chất điều hòa sinh trưởng) khác nhau, 24-epibrassinolide, 28-homobrassinolide và 28-epihombrassinolide đối với cơ chế sinh lý, sinh hóa và khả năng chịu hạn của cây ngô dưới hai điều kiện hạn Kết quả cho thấy ba loại brassinolide có thể nâng cao hiệu suất quang hợp của ngô, làm tăng hoạt động của enzyme chống oxy hóa và hàm lượng proline, đồng thời làm giảm hàm lượng MDA; biểu hiện quá mức của gen chịu hạn ZmMYB48 đã được gây ra Trong

số đó, 28-homobrassinolide ở mức 0,03 mg·kg−1 có hoạt tính điều chỉnh tốt nhất Ứng dụng đồng ruộng của brassinolide có thể làm tăng năng suất ngô trong quá trình thu hoạch So với đối chứng, năng suất của các lô bị hạn nặng tăng lần lượt là 27,67%, 42,26% và 34,22% sau khi xử lý 24-epibrassinolide, 28-homobrassinolide và 28-epihombrassinolide [104]

Các nhà nghiên cứu đã sử dụng các chỉ thị phân tử để xác định và chọn lọc các gen liên quan đến khả năng chịu hạn, sau đó sử dụng thông tin này để phát triển các giống ngô lai mới Nghiên cứu cho thấy rằng việc sử dụng các chỉ thị phân tử đã cải thiện đáng kể hiệu quả chọn giống ngô chịu hạn, vì nó cho phép các nhà lai tạo chọn lọc các gen cụ thể liên quan đến tính trạng