đánh giá khả năng sinh trưởng,phát triển của một số tổ hợp ngô lai và biện pháp kỹ thuật cho tổ hợp lai triển vọng phục vụ sản xuất ngô vùng đông bắc

Nghiên cứu ảnh hưởng của thời vụ trồng đến sinh trưởng - phát triển và năng suất của giống ngô lai NL36 trong điều kiện sinh thái vùng Đông Bắc .... Thí nghiệm 3: Nghiên cứu ảnh hưởng củ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP

Người hướng dẫn khoa học: 1 PGS.TS Luân Thị Đẹp

2 TS Mai Xuân Triệu

THÁI NGUYÊN - 2011

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi Các số liệu, kết quả nêu trong luận án là trung thực và chưa có ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác Mọi trích dẫn trong luận án đều đã được chỉ rõ nguồn gốc

Tác giả

Dương Thị Nguyên

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành luận án tôi luôn nhận được sự giúp đỡ nhiệt tình của nhiều cá

nhân và cơ quan nghiên cứu trong nước Trước hết tôi xin chân thành cám ơn

PGS.TS Luân Thị Đẹp, TS Mai Xuân Triệu, với cương vị là người hướng dẫn

khoa học, đã có nhiều đóng góp trong nghiên cứu và hoàn thành luận án

Tôi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu Trường Đại học Nông lâm Thái Nguyên,

Khoa sau Đại học, Khoa Nông học, Trung tâm Thực hành Thực nghiệm đã tạo điều

kiện giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện luận án

Tôi xin cảm ơn sự giúp đỡ quý báu của các thầy cô giáo khoa Nông học, Bộ

môn Sinh lý sinh hóa - Giống Di truyền và các em sinh viên các khóa 37, 38, 39

Khoa Nông học Trường Đại học Nông lâm Thái Nguyên

Tôi xin cảm ơn Phòng Nông nghiệp các huyện Võ Nhai, tỉnh Thái Nguyên;

huyện Sơn Dương, tỉnh Tuyên Quang; huyện Chợ Mới, tỉnh Bắc Kạn; huyện Lâm Thao,

tỉnh Phú Thọ đã giúp đỡ tôi địa bàn tốt để tiến hành các thí nghiệm nghiên cứu

Thái Nguyên, ngày 8/12/2011

Nghiên cứu sinh

Dương Thị Nguyên

MỤC LỤC

Lời cam đoan i

Lời cảm ơn ii

Mục lục iii

Tài liệu tham khảo vii

Phụ lục vii

Danh mục các chữ viết tắt viii

Danh mục các bảng ix

MỞ ĐẦU 1

1 Tính cấp thiết của đề tài 1

2 Mục tiêu của đề tài 3

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

3.1 Ý nghĩa khoa học của đề tài 3

3.2 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài 3

4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 4

Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 5

1.1 Cơ sở khoa học của đề tài 5

1.2 Tình hình sản xuất ngô trên thế giới và Việt Nam 6

1.2.1 Tình hình sản xuất ngô trên thế giới 6

1.2.2 Tình hình sản xuất ngô ở Việt Nam 8

1.2.3 Tình hình sản xuất ngô vùng Đông Bắc 9

1.3 Ưu thế lai và giống ngô lai 11

1.3.1 Khái niệm ưu thế lai 11

1.3.2 Phân loại giống ngô lai 12

1.3.2.1 Giống lai không qui ước (Non- conventional hybrid) 12

1.3.2.2 Giống ngô lai qui ước (Conventional hybrid) 13

1.3.3 Khái niệm và phương pháp đánh giá khả năng kết hợp 14

1.3.3.1 Khái niệm dòng tự phối 14

1.3.3.2 Khái niệm dòng thuần 14

1.3.3.3 Khái niệm về khả năng kết hợp 15

1.3.3.4 Các phương pháp đánh giá khả năng kết hợp 16

1.3.4 Những tiến bộ trong chọn tạo giống ngô ở Việt Nam 19

1.4 Tình hình nghiên cứu về mật độ và khoảng cách trồng ngô trên thế giới và Việt Nam 21

1.4.1 Tình hình nghiên cứu về mật độ và khoảng cách trồng ngô trên thế giới 21

1.4.2 Tình hình nghiên cứu về mật độ và khoảng cách trồng ngô ở Việt Nam 23

1.5 Tình hình nghiên cứu về thời vụ gieo trồng ngô trên thế giới và Việt Nam 25

1.5.1 Tình hình nghiên cứu về thời vụ gieo trồng ngô trên thế giới 25

1.5.2 Tình hình nghiên cứu về thời vụ gieo trồng ngô ở Việt Nam 32

Chương 2 VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 36

2.1 Vật liệu nghiên cứu 36

2.2 Nội dung nghiên cứu 36

2.2.1 Nghiên cứu một số đặc điểm nông sinh học của các THL tạo ra bằng phương pháp luân giao trong điều kiện sinh thái vùng Đông Bắc 36

2.2.2 Nghiên cứu ảnh hưởng của mật độ khoảng cách đến sinh trưởng - phát triển và năng suất của giống ngô lai NL36 (tên gọi mới của THL IL3 x IL6) trong điều kiện sinh thái vùng Đông Bắc 37

2.2.3 Nghiên cứu ảnh hưởng của thời vụ trồng đến sinh trưởng - phát triển và năng suất của giống ngô lai NL36 trong điều kiện sinh thái vùng Đông Bắc 37

2.2.4 Xây dựng mô hình trình diễn cho giống ngô lai NL36 tại vùng Đông Bắc 37

2.3 Phương pháp nghiên cứu 37

2.3.1 Thí nghiệm 1: Nghiên cứu một số đặc điểm nông sinh học của 15 THL tạo ra bằng phương pháp luân giao tại trường Đại học Nông lâm Thái Nguyên và huyện Lâm Thao, tỉnh Phú Thọ 37

2.3.2 Thí nghiệm 2: Nghiên cứu ảnh hưởng của mật độ khoảng cách đến sinh trưởng, phát triển và năng suất của giống ngô lai NL36 tại một số tỉnh vùng Đông Bắc 39

2.3.3 Thí nghiệm 3: Nghiên cứu ảnh hưởng của thời vụ trồng đến sinh trưởng, phát triển và năng suất của giống ngô lai NL36 tại một số

tỉnh vùng Đông Bắc 40

2.3.4 Các chỉ tiêu nghiên cứu và phương pháp theo dõi 40

2.3.5 Xây dựng mô hình trình diễn giống ngô lai NL36 tại vùng Đông Bắc 44

2.4 Phương pháp xử lý số liệu 44

Chương 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 45

3.1 Kết quả nghiên cứu đặc điểm nông sinh học của các tổ hợp lai (THL) tạo ra bằng phương pháp luân giao tại một số tỉnh vùng Đông Bắc 45

3.1.1 Các giai đoạn sinh trưởng và phát dục chính của các THL luân giao vụ Xuân 2009 và vụ Thu 2008, 2009 tại một số tỉnh vùng Đông Bắc 45

3.1.1.1 Thời gian từ gieo đến trỗ cờ của các THL luân giao 45

3.1.1.2 Thời gian từ gieo đến tung phấn của các THL luân giao 47

3.1.1.3 Thời gian từ gieo đến phun râu của các THL luân giao 48

3.1.1.4 Thời gian sinh trưởng (TGST) của các THL luân giao 49

3.1.2 Một số đặc điểm hình thái của các THL luân giao vụ Xuân 2009 và vụ Thu 2008, 2009 tại một số tỉnh vùng Đông Bắc 50

3.1.2.1 Chiều cao cây của các THL luân giao 50

3.1.2.2 Chiều cao đóng bắp của các THL luân giao 53

3.1.2.3 Số lá/cây của các THL luân giao 53

3.1.2.4 Chỉ số diện tích lá (CSDTL) của các THL luân giao 54

3.1.3 Khả năng chống chịu của các THL luân giao vụ Xuân 2009 và Thu 2008, 2009 tại một số tỉnh vùng Đông Bắc 54

3.1.3.1 Khả năng chống chịu sâu bệnh của các THL luân giao 57

3.1.3.2 Khả năng chống đổ rễ, gãy thân của các THL luân giao 58

3.1.4 Trạng thái cây, trạng thái bắp và độ bao bắp của các THL luân giao vụ Xuân 2009 và vụ Thu 2008, 2009 tại một số tỉnh vùng Đông Bắc 59

3.1.5 Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các THL luân giao vụ Xuân 2009 và vụ Thu 2008, 2009 tại một số tỉnh vùng Đông Bắc 61

3.1.5.1 Chiều dài bắp 61

3.1.5.2 Đường kính bắp 62

3.1.5.3 Số hàng hạt/bắp 62

3.1.5.4 Số hạt/hàng 63

3.1.5.5 Khối lượng 1000 hạt 63

3.1.5.6 Năng suất thực thu của các THL luân giao 66

3.1.6 Kết quả đánh giá khả năng kết hợp (KNKH) tính trạng năng suất của các dòng tại một số tỉnh vùng Đông Bắc 68

3.2 Kết quả nghiên cứu về mật độ khoảng cách trồng cho giống NL36 tại một số tỉnh vùng Đông Bắc 71

3.2.1 Ảnh hưởng của mật độ khoảng cách gieo trồng đến các giai đoạn sinh trưởng chính của giống ngô lai NL36 72

3.2.2 Một số đặc điểm hình thái của giống NL36 73

3.2.3 Khả năng chống chịu của giống NL36 75

3.2.4 Các yếu tố cấu thành năng suất của giống NL36 78

3.2.5 Năng suất thực thu của giống NL36 vụ Xuân và vụ Thu năm 2010 tại một số tỉnh vùng Đông Bắc 81

3.3 Kết quả nghiên cứu về thời vụ gieo trồng cho giống NL36 vụ Xuân và vụ Thu năm 2010 tại một số tỉnh vùng Đông Bắc 84

3.3.1 Ảnh hưởng của thời vụ gieo trồng đến các thời kỳ sinh trưởng và phát dục chính của giống NL36 vụ Xuân và vụ Thu năm 2010 tại một số tỉnh vùng Đông Bắc 84

3.3.2 Ảnh hưởng của thời vụ gieo trồng đến đặc điểm hình thái của giống ngô lai NL36 vụ Xuân và vụ Thu năm 2010 tại một số tỉnh vùng Đông Bắc 86

3.3.3 Ảnh hưởng của thời vụ gieo trồng đến tỷ lệ nhiễm sâu bệnh và đổ gãy của giống ngô lai NL36 89

3.3.4 Ảnh hưởng của thời vụ gieo trồng đến các yếu tố cấu thành năng suất của giống ngô lai NL36 92

3.3.5 Ảnh hưởng của thời vụ trồng đến năng suất thực thu của giống ngô

lai NL36 trong vụ Xuân và vụ Thu năm 2010 tại một số tỉnh

vùng Đông Bắc 94

3.4 Kết quả xây dựng mô hình tại một số tỉnh vùng Đông Bắc 96

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 101

1 Kết luận 101

2 Đề nghị 101

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI ĐÃ ĐƯỢC CÔNG BỐ

TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Chữ được viết tắt

(Trung tâm Cải tạo Ngô và Lúa mỳ Quốc tế)

(Khối ngẫu nhiên hoàn chỉnh)

(Khả năng kết hợp riêng)

(Bộ Nông nghiệp Mỹ)

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1. Diện tích, năng suất, sản lượng ngô, lúa mì, lúa nước củathế giới

giai đoạn 1961 - 2010 6

Bảng 1.2. Tình hình sản xuất ngô ở Việt Nam giai đoạn 1975 - 2010 9

Bảng 1.3 Diện tích, năng suất, sản lượng ngô vùng Đông Bắc từ 2008 - 2010 10

Bảng 2.1 Các THL được tạo ra bằng phương pháp lai luân giao 36

Bảng 3.1 Các giai đoạn sinh trưởng của các THL luân giao tại trường Đại học Nông lâm Thái Nguyên 46

Bảng 3.2 Các giai đoạn sinh trưởng của các THL luân giao tại huyện Lâm Thao, tỉnh Phú Thọ 47

Bảng 3.3 Đặc điểm hình thái của các THL luân giao tại trường Đại học Nông lâm Thái Nguyên 51

Bảng 3.4 Đặc điểm hình thái của các THL luân giao tại huyện Lâm Thao, tỉnh Phú Thọ 52

Bảng 3.5. Tỷ lệ nhiễm sâu bệnh và đổ gãy của các THL luân giao tại Đại học Nông lâm Thái Nguyên 55

Bảng 3.6. Tỷ lệ nhiễm sâu bệnh và đổ gãy của các THL luân giao tại huyện Lâm Thao, tỉnh Phú Thọ 56

Bảng 3.7 Trạng thái cây, trạng thái bắp và độ bao bắp của các THLluân giao tại trường Đại học Nông lâm Thái Nguyên 60

Bảng 3.8 Trạng thái cây, trạng thái bắp và độ bao bắp của các THLluân giao tại huyện Lâm Thao, tỉnh Phú Thọ 61

Bảng 3.9 Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất thực thu của các THL luân giaotại trường Đại học Nông lâm Thái Nguyên 64

Bảng 3.10 Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất thực thu của các THL luân giaotại huyện Lâm Thao, tỉnh Phú Thọ 65

Bảng 3.11 Giá trị khả năng kết hợp chung (ĝi), riêng (ŝij) và phương sai KNKH riêng (σ
2sij ) về tính trạng năng suất tại trường Đại học Nông lâm Thái Nguyên 69

Bảng 3.12 Giá trị khả năng kết hợp chung (ĝi), riêng (ŝij) và phương sai KNKH riêng (σ
2sij) về tính trạng năng suất tại huyện Lâm Thao, tỉnh Phú Thọ 70

Bảng 3.13 Ảnh hưởng của mật độ khoảng cách trồng đến các giai đoạnsinh

trưởng của giống NL36 năm 2010 tại một số tỉnh vùng Đông Bắc 72

Bảng 3.14 Đặc điểm hình thái của giống NL36 với mật độ khoảng cách khác

nhau năm 2010tại một số tỉnh vùng Đông Bắc 74

Bảng 3.15 Tỷ lệ nhiễm sâu bệnh và đổ gãy của giống NL36 với mật độ

khoảng cách khác nhaunăm 2010 tại một số tỉnh vùng Đông Bắc 77

Bảng 3.16 Các yếu tố cấu thành năng suất của giống NL36 với mật độ

khoảng cách khác nhaunăm 2010 tại một số tỉnh vùng Đông Bắc 80

Bảng 3.17. Năng suất thực thu của giống NL36 với mật độ khoảng cáchkhác

nhau năm 2010 tại một số tỉnh vùng Đông Bắc 83

Bảng 3.18 Ảnh hưởng của thời vụ gieo trồng đến các giai đoạn sinh trưởng

của giống NL36 trong vụ Xuân và vụ Thu năm 2010 tại một số tỉnh vùng Đông Bắc 85

Bảng 3.19 Ảnh hưởng của thời vụ gieo trồng đến đặc điểm hình thái của

giống ngô lai NL36 trong vụ Xuân và vụ Thu năm 2010 tại một số tỉnh Đông Bắc 87

Bảng 3.20. Ảnh hưởng của thời vụ trồng đến tỷ lệ nhiễm sâu bệnh và đổ gãy

của giống NL36 90

Bảng 3.21 Ảnh hưởng của thời vụ gieo trồng đến các yếu tố cấu thành năng

suất của giống ngô lai NL36 trong vụ Xuân và vụ Thu năm 2010 tại một số tỉnh vùng Đông Bắc 93

Bảng 3.22. Ảnh hưởng của thời vụ gieo trồng đến năng suất thực thu của giống

ngô lai NL36 trong vụ Xuân và vụ Thu năm 2010 tại một số tỉnh vùng Đông Bắc 94

Bảng 3.23 Đặc điểm hình thái, các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất

của giống NL36 tại huyện Võ Nhai, tỉnh Thái Nguyên 97

Bảng 3.24. Đặc điểm hình thái, các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất

của giống lai NL36 tại huyện Sơn Dương, tỉnh Tuyên Quang 98

Bảng 3.25 Đặc điểm hình thái, các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất

của giống lai NL36 tại huyện Chợ Mới, tỉnh Bắc Kạn 99

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Cây ngô (Zea may L.) là một trong những cây cốc quan trọng nhất cung cấp

lương thực cho loài người và thức ăn cho gia súc Ngô là nguyên liệu cho các nhà máy chế biến lương thực - thực phẩm - dược phẩm và là nguyên liệu lý tưởng để tạo

ra năng lượng sinh học Ngô là mặt hàng nông sản xuất khẩu thu về ngoại tệ cho nhiều quốc gia và vùng lãnh thổ

Với giá trị kinh tế cao và khả năng thích ứng rộng, cây ngô đã được trồng ở hầu hết các vùng trên trái đất Năm 2010, diện tích trồng ngô trên thế giới đạt 162,32 triệu ha, năng suất trung bình đạt 5,06 tấn/ha, tổng sản lượng đạt 820,62 triệu tấn Trong đó, Mỹ là nước có diện tích lớn nhất với 32,45 triệu ha, năng suất đạt 9,59 tấn/ha, sản lượng đạt 316,17 triệu tấn, đứng thứ hai là Trung Quốc với diện tích 32,45 triệu ha, năng suất 5,33 tấn/ha và sản lượng 173,0 triệu tấn (USDA, 2011) [112]

Nhu cầu ngô của thế giới được dự báo là sẽ là 852 triệu tấn vào năm 2020 (IFPRI, 2003) [76], tăng 45% so với năm 1997, riêng Đông Nam Á nhu cầu tăng 70% so với năm 1997 (CIMMYT, 2008) [62] và sẽ là 1 tỷ tấn vào năm 2020 Hơn 80% nhu cầu ngô của thế giới tăng tập trung ở các nước đang phát triển và chỉ khoảng 10% từ các nước công nghiệp (FAOSTAT, 2007) [107] Các nước đang phát triển sẽ phải tự đáp ứng nhu cầu của mình trên diện tích ngô hầu như không tăng (James, 2010) [77]

Ở Việt Nam, ngô là cây lương thực quan trọng thứ 2 sau lúa Tại một số tỉnh miền núi phía bắc như Sơn La, Hà Giang, Cao Bằng và Lào Cai ngô là cây lương thực số 1 (Năm 2010 Sơn La có diện tích trồng lúa là 42.400 ha và ngô là 132.700 ha;

Hà Giang diện tích trồng lúa là 36.500 ha và ngô là 47.600 ha; Cao Bằng diện tích trồng lúa là 30.400 ha, ngô là 38.400 ha; Lào Cai diện tích trồng lúa là 29.900 ha, ngô

là 31.100 ha) (Tổng cục thống kê, 2011) [34] Do ưu thế của các giống ngô lai về năng suất và hiệu quả kinh tế cao nên từ năm 1990 Việt Nam bắt đầu trồng các giống ngô lai và phát triển liên tục cho đến ngày nay Năm 2010 diện tích ngô lai đã chiếm

hơn 90% diện tích trồng ngô cả nước Đây là một tốc độ phát triển nhanh so với các nước có nghề trồng ngô trên thế giới

Những năm gần đây, sản xuất ngô ở nước ta đã có nhiều thay đổi Việc sử dụng các giống ngô lai trong sản xuất, đồng thời áp dụng các biện pháp kỹ thuật canh tác tiên tiến đã góp phần đưa năng suất và sản lượng ngô tăng cao Tuy nhiên năng suất ngô trung bình ở nước ta vẫn còn thấp so với trung bình trên thế giới và trong khu vực Năm 2010 năng suất ngô của Việt Nam đạt 40,9 tạ/ha (Tổng cục thống kê, 2011) [34] chỉ bằng 81,3% năng suất ngô của Trung Quốc, 42,6% của Mỹ

và 80,8% năng suất trung bình của thế giới (FAOSTAT, 2011) [109] Theo chiến lược của Bộ Nông nghiệp & PTNT đến năm 2020 sản lượng ngô của Việt Nam cần đạt 8 - 9 triệu tấn/năm để đảm bảo cung cấp đầy đủ cho nhu cầu sử dụng trong nước

và từng bước tham gia xuất khẩu

Trong các vùng sinh thái nông nghiệp của Việt Nam, Đông Bắc là vùng có diện tích trồng ngô lớn nhất Việt Nam (năm 2010 là 196.200 ha chiếm 17,41% diện tích trồng ngô cả nước) nhưng năng suất bình quân vùng này đạt thấp (34,23 tạ/ha) bằng 83,7% năng suất bình quân chung của cả nước (Tổng cục thống kê, 2011) [34] Sản xuất ngô vùng Đông Bắc gặp khá nhiều khó khăn, vì phần lớn diện tích ngô được trồng trên đất dốc, phụ thuộc chủ yếu vào nước trời, đầu tư thâm canh thấp, một số tỉnh sử dụng giống địa phương và giống thụ phấn tự do còn cao (35 - 55%) đây là nguyên nhân làm cho năng suất ngô thấp hơn một số vùng sinh thái khác (Sở NN & PTNT Hà Giang, 2011; Sở NN & PTNT Cao Bằng, 2011) [19], [20] Những nghiên cứu về các yếu tố sinh học, sinh thái, biện pháp kỹ thuật canh tác cho việc phát triển ngô ở vùng Đông Bắc đến nay còn ít và rất tản mạn, không

có hệ thống, ít được ứng dụng vào thực tiễn sản suất Công tác khuyến nông, chuyển giao tiến bộ kỹ thuật về giống mới và các biện pháp canh tác thiếu đồng bộ, chưa thật phù hợp với điều kiện sinh thái và kinh tế của vùng, dẫn đến hiệu quả chưa cao

Để đáp ứng nhu cầu về ngô ngày càng tăng của vùng và các vùng khác trong

cả nước và tiến tới cho xuất khẩu, cần thiết phải đưa thêm vào sản xuất các giống

ngô lai mới có năng suất cao, có thời gian sinh trưởng trung bình sớm để phù hợp với điều kiện sinh thái và cơ cấu mùa vụ của vùng Đông Bắc Đồng thời cần nghiên cứu và áp dụng những biện pháp kỹ thuật canh tác tiên tiến như thời vụ, mật độ gieo trồng, phân bón và phòng trừ sâu bệnh… Trong đó việc xác định thời vụ gieo trồng thích hợp, tránh được hạn đầu vụ Xuân, rét và hạn cuối vụ Thu; xác định được mật

độ và khoảng cách gieo trồng phù hợp là vấn đề cần thiết, ít chi phí đầu tư, dễ được người dân chấp nhận và có tính khả thi cao Xuất phát từ tình hình thực tiễn trên tôi

tiến hành đề tài “Đánh giá khả năng sinh trưởng, phát triển của một số tổ hợp ngô lai và biện pháp kỹ thuật cho tổ hợp lai triển vọng phục vụ sản xuất ngô vùng Đông Bắc” là có tính cấp thiết và thời sự, có ý nghĩa khoa học và thực tiễn

nhằm đưa giống ngô lai mới của Việt Nam kết hợp với một số biện pháp kỹ thuật canh tác phù hợp có tính khả thi vào sản xuất, góp phần nâng cao năng suất và hiệu quả sản xuất ngô vùng Đông Bắc

2 Mục tiêu của đề tài

1 Xác định được THL ưu tú có thời gian sinh trưởng trung bình sớm, cho năng suất cao và ổn định, thích nghi với điều kiện sinh thái vùng Đông Bắc

2 Xác định được một số biện pháp kỹ thuật canh tác như: Mật độ khoảng cách

và thời vụ gieo trồng cho THL được lựa chọn ở một số tỉnh vùng Đông Bắc

3 Xây dựng mô hình trình diễn THL ưu tú với biện pháp kỹ thuật phù hợp, nhằm giới thiệu cho người trồng ngô, nâng cao hiệu quả kinh tế sản xuất ngô

3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

3.1 Ý nghĩa khoa học của đề tài

- Kết quả nghiên cứu là cơ sở cho công tác chọn tạo giống ngô lai đạt hiệu

quả cao hơn

- Bổ sung thêm dữ liệu khoa học về các giống ngô lai và một số biện pháp kỹ thuật canh tác phù hợp với điều kiện sinh thái vùng Đông Bắc

3.2 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài

- Xác định được 2 dòng ngô thuần là IL3 và IL6 có khả năng kết hợp chung

và phương sai khả năng kết hợp riêng cao làm vật liệu tạo giống ngô lai cho vùng Đông Bắc

- Xác định được THL IL3 x IL6, bước đầu đặt tên là Nông Lâm 36 (NL36)

có thời gian sinh trưởng trung bình sớm; có khả năng sinh trưởng, phát triển tốt; khả năng chống chịu với một số loại sâu bệnh hại ngô chính khá; chống đổ gãy tốt; cho năng suất cao và ổn định; thích nghi với điều kiện sinh thái vùng Đông Bắc

- Xác định được mật độ 7 vạn cây/ha với khoảng cách 50 x 28 cm và thời vụ gieo trồng trong vụ Xuân là từ đầu đến cuối tháng 2 dương lịch; vụ Thu từ đầu đến trung tuần tháng 8 dương lịch phù hợp cho giống NL36 ở các tỉnh vùng núi Đông Bắc

- Góp phần bổ sung thêm vào tập đoàn giống ngô lai, chuyển đổi cơ cấu cây trồng cho các tỉnh vùng Đông Bắc

4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Nghiên cứu, đánh giá khả năng sinh trưởng, phát triển và năng suất của 15

THL được tạo ra từ 6 dòng thuần theo phương pháp luân giao tại trường Đại học Nông lâm Thái Nguyên, huyện Lâm Thao tỉnh Phú Thọ

- Nghiên cứu một số biện pháp kỹ thuật canh tác cho giống NL36 thực hiện tại trường Đại học Nông lâm Thái Nguyên; huyện Chợ Mới, tỉnh Bắc Kạn; huyện Sơn Dương, tỉnh Tuyên Quang

- Xây dựng mô hình trình diễn giống NL36 được thực hiện tại huyện Võ Nhai tỉnh Thái Nguyên; huyện Chợ Mới, tỉnh Bắc Kạn; huyện Sơn Dương, tỉnh Tuyên Quang

- Thời gian nghiên cứu: Từ vụ Thu 2008 đến vụ Xuân 2011

Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Cơ sở khoa học của đề tài

Cây ngô có những đóng góp to lớn cho con người, bởi cây ngô cũng được con người chọn làm đối tượng và đầu tư nghiên cứu toàn diện, đặc biệt về di truyền, chọn tạo giống và các biện pháp thâm canh Đầu thế kỷ 20 đánh dấu một bước ngoặt lịch sử trong nghề trồng ngô với sự xuất hiện của ngô lai - một tiến bộ kỹ thuật thành công nhất trong việc ứng dụng thuyết ưu thế lai vào sản xuất Các nhà khoa học đã thành công trong việc lai tạo ra những giống ngô lai mới có năng suất cao, chất lượng tốt Đặc biệt là những giống ngô lai mới có khả năng chống chịu tốt với điều kiện ngoại cảnh bất thuận như hạn, rét, mật độ dày, thiếu đạm, sâu bệnh… Tuy nhiên việc tăng cường khả năng chống chịu với điều kiện ngoại cảnh bất thuận thông qua quá trình lai tạo là một vấn đề không dễ dàng vì phải thay đổi đặc điểm sinh lý, sinh hóa cũng như đặc điểm hình thái liên quan đến khả năng chống chịu của cây Ở Việt Nam cũng như các nước đang phát triển đánh giá khả năng cho năng suất, khả năng chống chịu của các vật liệu tạo giống và các giống mới chủ yếu theo phương pháp truyền thống, phương pháp này tuy tốn nhiều thời gian nhưng không đòi hỏi chi phí lớn mà vẫn mang lại hiệu quả kinh tế cao

Đông Bắc là vùng có diện tích trồng ngô lớn nhất Việt Nam nhưng năng suất bình quân lại đạt thấp hơn năng suất bình quân chung của cả nước Hiện nay, một số tỉnh sử dụng giống địa phương và giống thụ phấn tự do còn cao Các giống ngô lai được trồng nhiều ở vùng này lại chủ yếu là các giống ngô lai của các công ty giống nước ngoài như Monsanto, Syngenta, Bioseed được nhập nội hoặc sản xuất tại Việt Nam và không phải tất cả các giống nhập nội đều có khả năng thích ứng tốt với điều kiện sinh thái của Việt Nam Tuy nhiên, các giống ngô lai được tạo ra trong nước chiếm diện tích không đáng kể (< 10%) Vì vậy, việc lai tạo và khảo sát tổ hợp lai ngay tại một số tỉnh vùng Đông Bắc nhằm chọn ra những giống ngô lai có năng suất cao và thích ứng với điều kiện sinh thái của vùng là yêu cầu thiết thực và cấp bách nhằm phát triển sản xuất ngô vùng Đông Bắc Đồng thời cần nghiên cứu các

biện pháp kỹ thuật tiên tiến, đặc biệt là cần nghiên cứu xác định thời vụ và mật độ khoảng cách gieo trồng phù hợp với điều kiện đất đai và truyền thống canh tác của vùng là vấn đề cần thiết có tính khả thi cao vì hai biện này đơn giản dễ thực hiện, chi phí thấp phù hợp với điều kiện kinh tế của bà con nông dân miền núi mà vẫn cho năng suất cao nên dễ dàng được họ chấp nhận

1.2 Tình hình sản xuất ngô trên thế giới và Việt Nam

1.2.1 Tình hình sản xuất ngô trên thế giới

Ngô là cây cốc lâu đời và phổ biến nhất trên thế giới, không cây nào có thể sánh kịp với cây ngô về tiềm năng năng suất hạt, về quy mô, hiệu quả ưu thế lai (Ngô Hữu Tình và cs, 1997) [32]

Ngô còn là cây điển hình được ứng dụng nhiều thành tựu khoa học về các lĩnh vực di truyền học, chọn giống, công nghệ sinh học, cơ giới hoá, điện khí hoá và tin học vào công tác nghiên cứu và sản xuất (Ngô Hữu Tình, 1997) [31] Do vậy diện tích, năng suất ngô liên tục tăng trong những năm gần đây

Bảng 1.1 Diện tích, năng suất, sản lượng ngô, lúa mì, lúa nước của

thế giới giai đoạn 1961 - 2010

Sản lượng (triệu tấn)

D.tích (triệu ha)

N.suất (tấn/ha)

Sản lượng (triệu tấn)

D.tích (triệu ha)

N.suất (tấn/ha)

Sản lượng (triệu tấn)

Ngành sản xuất ngô trên thế giới tăng liên tục từ đầu thế kỷ 20 đến nay Năm

2010, diện tích ngô đã vượt qua lúa nước, với 162,3 triệu ha, năng suất 5,06 tấn/ha và sản lượng đạt kỷ lục 820,6 triệu tấn Trong hơn 40 năm qua, ngô là cây trồng có tốc

độ tăng trưởng về năng suất cao nhất trong các cây lương thực chủ yếu So với năm

1961, năm 2010, năng suất ngô trung bình của thế giới tăng thêm 31,6 tạ/ha (từ hơn 19,0 tạ/ha lên 50,6 tạ/ha), lúa nước tăng 24 tạ/ha (từ 19,0 lên 43 tạ/ha), còn lúa mỳ thêm 19 tạ/ha (từ 10,9 lên 29,1 tạ/ha) (FAOSTAT, 2010; USDA, 2011) [108], [112]

Có được kết quả trên, trước hết là nhờ ứng dụng rộng rãi lý thuyết ưu thế lai trong chọn tạo giống, đồng thời không ngừng cải thiện các biện pháp kỹ thuật canh tác Đặc biệt, từ năm 1996 đến nay, cùng với những thành tựu mới trong chọn tạo giống ngô lai nhờ kết hợp phương pháp truyền thống với công nghệ sinh học thì việc ứng dụng công nghệ cao trong canh tác cây ngô đã góp phần đưa sản lượng ngô thế giới vượt lên trên lúa mì và lúa nước

Trong những năm gần đây cây trồng biến đổi gen đặc biệt là cây ngô đã mang lại những lợi ích ổn định và bền vững về kinh tế, môi trường, làm tăng sản lượng nông nghiệp, cải thiện đời sống người nông dân cho nên ngày càng được nhiều quốc gia ủng hộ và phát triển Diện tích trồng cây biến đổi gen trên toàn cầu năm 2009 đạt 134 triệu ha trên tổng số 25 quốc gia, trong đó diện tích trồng ngô biến đổi gen đạt 42,0 triệu ha trên tổng số 16 quốc gia Từ năm 1996 đến năm 2009, diện tích trồng ngô biến đổi gen trên toàn thế giới liên tục gia tăng và đạt 26,4% trong năm

2009 (James, 2010) [77]

Năm 2009 đánh dấu sự chuyển đổi từ thế hệ cây trồng biến đổi gen thế hệ thứ nhất sang thế hệ thứ 2, lần đầu tiên nâng cao năng suất thu hoạch một cách thực chất trong đó đậu tương RReady2 YieldTM là một trong những giống cây trồng biến đổi gen thế hệ mới đầu tiên Ngô SmartStax ở Mỹ và Canada có chứa 8 gen qui định

3 tính trạng, dự đoán sẽ đạt 1,0 - 1,5 triệu ha trong năm 2010 (James, 2010) [77] Năm 2009, Trung Quốc đã cấp giấy an toàn sinh học cho giống ngô phytase được phát triển trong nước Ngô phytase giúp cho lợn hấp thu được nhiều photpho hơn, giúp chúng lớn nhanh đồng thời giảm lượng photpho còn tồn tại trong chất thải

của động vật Ngô phytase có tiềm năng đem lại lợi ích trực tiếp cho 100 triệu hộ nông dân trồng ngô ở Trung Quốc Với 92,8% diện tích trồng các giống được tạo ra bằng công nghệ sinh học, năng suất ngô nước Mỹ năm 2009 đạt hơn 10,34 tấn/ha

trên diện tích 32,21 triệu ha (USDA, 2009) [111]

1.2.2 Tình hình sản xuất ngô ở Việt Nam

Năng suất ngô Việt Nam những năm 1960 - 1970 đạt 0,8 - 1,0 tấn/ha, với diện tích chưa đến 300 nghìn ha; đến đầu những năm 1980 năng suất cũng chỉ đạt khoảng 1,1 tấn/ha và sản lượng hơn 400.000 tấn, do vẫn trồng các giống ngô địa phương năng suất thấp với kỹ thuật canh tác lạc hậu Từ năm 1980, nhờ hợp tác với Trung tâm Cải tạo Ngô và Lúa mỳ Quốc tế (CIMMYT), nhiều giống ngô cải tiến đã được đưa vào trồng ở nước ta, góp phần nâng năng suất lên gần 1,55 tấn/ha vào năm 1990 Ngành sản xuất ngô nước ta thực sự có những bước tiến nhảy vọt là từ đầu những năm 1990 đến nay do không ngừng mở rộng diện tích trồng giống ngô lai trong sản xuất, đồng thời cải thiện các biện pháp kỹ thuật canh tác đáp ứng theo nhu cầu của giống mới Năm

1991, diện tích trồng giống ngô lai chỉ chiếm chưa đến 1% trong 430 nghìn ha ngô thì năm 2005, giống ngô lai đã chiếm khoảng 90% diện tích trong hơn 1 triệu ha ngô của

cả nước, trong đó giống được cung cấp do các cơ quan nghiên cứu trong nước chọn tạo

và sản xuất chiếm khoảng 50 - 55%, còn lại là của các công ty hạt giống ngô lai hàng đầu thế giới Một số giống ngô lai được dùng chủ yếu ở vùng núi hiện nay như LVN99, LVN4, LVN61, DK888, DK999, B9698, NK54, NK4300, NK66, NK67, VN8960 Năm 2010 diện tích, năng suất và sản lượng ngô của Việt Nam đạt khá cao: Diện tích trồng ngô là 1.126.900 ha, năng suất 40,9 tạ/ha, sản lượng 4.606.800 tấn (Tổng cục thống kê, 2011) [34] Mặc dù thế Việt Nam vẫn phải nhập khẩu ngô do nhu cầu dùng ngô để chế biến thức ăn chăn nuôi tăng mạnh trong những năm gần đây

Các giống ngô lai có tiềm năng năng suất cao đã và đang được phát triển ở những vùng ngô trọng điểm, vùng thâm canh, tưới tiêu chủ động, những vùng đất phì nhiêu như: Đồng bằng sông Hồng, Đông Nam Bộ, Tây Nguyên, Đồng bằng sông Cửu Long

Ở Việt Nam, những năm gần đây cây ngô chuyển gen cũng đã được quan tâm

và nghiên cứu, chủ yếu tập trung vào gen kháng sâu đục thân và kháng thuốc trừ cỏ

Năm 2010, Việt Nam đã chính thức cho phép công ty TNHH Syngenta Việt Nam và công ty Monsanto Thái Lan được khảo nghiệm hạn chế, đánh giá rủi ro đối với đa dạng sinh học và môi trường của cây ngô chuyển gen (Bộ Nông nghiệp & PTNT, 2010) [2]

Bảng 1.2 Tình hình sản xuất ngô ở Việt Nam giai đoạn 1975 - 2010

Năm (nghìn ha) Diện tích Năng suất (tạ/ha) (nghìn tấn) Sản lượng

1.2.3 Tình hình sản xuất ngô vùng Đông Bắc

Vùng Đông Bắc bao gồm 9 tỉnh (Hà Giang, Cao Bằng, Bắc Kạn, Tuyên Quang, Thái Nguyên, Lạng Sơn, Quảng Ninh, Bắc Giang và Phú Thọ), là vùng trồng ngô có diện tích lớn nhất Việt Nam Diện tích trồng ngô năm 2010 của vùng Đông Bắc là 196.200 ha, tuy diện tích lớn nhưng phân bố rải rác, đất trồng ngô có địa hình phức tạp, chủ yếu là đất phiêng bãi, thung lũng, thềm sông suối, độ cao so với mặt nước biển thay đổi từ vài trăm mét (Lạng Sơn) đến hơn nghìn mét (cao nguyên Đồng Văn

- Hà Giang) Khí hậu của vùng Đông Bắc thường khắc nghiệt, hạn và rét kéo dài, lượng mưa không phân bố đều trong năm, đã ảnh hưởng không nhỏ đến sản xuất ngô của vùng

Mặc dù sản lượng ngô của vùng Đông Bắc chiếm tới 15,3% sản lượng ngô

cả nước nhưng mới chỉ cung cấp được cho nhu cầu ngô của vùng, sản xuất ngô

hàng hóa chưa nhiều Phần lớn diện tích trồng ngô của vùng là trồng trên đất dốc và nhờ nước trời, đầu tư thâm canh thấp, một số tỉnh tỷ lệ giống địa phương và giống thụ phấn tự do chiếm 35 - 55%, là nguyên nhân làm cho năng suất ngô đạt thấp hơn các vùng khác Các giống ngô địa phương và giống thụ phấn tự do tuy năng suất thấp nhưng lại có chất lượng và khả năng chống chịu tốt Mặt khác đồng bào miền núi vẫn canh tác theo tập quán cũ không thu hoạch ngô khi chín mà để “treo đèn” ngoài đồng, nên các giống ngô lai tuy có năng suất cao nhưng lại không thích hợp với tập quán canh tác này do dễ bị sâu bệnh sau thu hoạch tấn công, gây hại Tình

hình sản xuất ngô của các tỉnh vùng Đông Bắc được trình bày ở bảng 1.3

Bảng 1.3 Diện tích, năng suất, sản lượng ngô vùng Đông Bắc từ 2008 - 2010

Diện tích (1.000 ha)

Năng suất (tạ/ha)

Sản lượng (nghìn tấn)

Nguồn: Số liệu 2008 - 2009 của Tổng cục Thống kê, 2011[34]; số liệu 2010 của Sở Nông nghiệp & PTNT các tỉnh miền núi Đông Bắc [19], [20], [21], [22],

[23], [24], [25], [26], [27]

Hà Giang và Cao Bằng là hai tỉnh có diện tích và sản lượng ngô lớn nhất của vùng Đông Bắc, với diện tích trồng ngô năm 2010 tương ứng là 47.600 ha và 38.400 ha, sản lượng đạt 133.300 và 113.700 tấn Năng suất ngô của Hà Giang và

Cao Bằng vẫn còn thấp, do diện tích trồng các giống ngô thụ phấn tự do còn chiếm

tỷ lệ lớn trong sản xuất Diện tích trồng ngô lai của hai tỉnh này chỉ đạt 44,26 và 65,8% (Sở NN & PTNT Hà Giang, 2011; Sở NN & PTNT Cao Bằng, 2011) [19], [20] Tại vùng Đông Bắc các tỉnh đạt năng suất ngô cao là những tỉnh có diện tích trồng ngô lai trên 95% như Tuyên Quang, Thái Nguyên, Lạng Sơn, Phú Thọ (Sở

NN & PTNT Tuyên Quang, 2011, Sở NN & PTNT Thái Nguyên, 2011 Sở NN & PTNT Lạng Sơn, 2011, Sở NN & PTNT Phú Thọ, 2011) [22], [23], [24], [27] Tuy nhiên các tỉnh này lại ít có khả năng mở rộng diện tích, do đó sản xuất ngô của vùng Đông Bắc đã và đang phát triển chậm hơn so với các vùng ngô khác

1.3 Ưu thế lai và giống ngô lai

1.3.1 Khái niệm ưu thế lai

Charles Darwin trong tác phẩm “Tác động của giao phối và tự phối trong thế giới thực vật” lần đầu tiên (1876) đã đưa ra lý thuyết về ưu thế lai Qua nghiên cứu những cá thể giao phối và tự phối ở các loài khác nhau như ngô và đậu đỗ, ông nhận thấy sự hơn hẳn của cây giao phối so với cây tự phối về chiều cao cây, tốc độ nảy mầm của hạt, số quả, sức chịu đựng và năng suất Qua kiểm chứng các nhà khoa học đều nhất quán rằng ưu thế lai là hiện tượng con lai có sức sống mạnh hơn bố

mẹ, sinh trưởng và phát triển nhanh hơn, cho năng suất và phẩm chất cao hơn bố mẹ chúng (Taktajan, 1977) [28]

Nhà khoa học đi tiên phong trong lĩnh vực chọn tạo giống ngô lai qui ước là G.H Shull Năm 1904 Shull tiến hành tự phối cưỡng bức ở ngô để thu được các dòng thuần và đã tạo ra những giống ngô lai đơn từ những dòng thuần này Ông là người đầu tiên công bố về năng suất cao hơn hẳn của các giống ngô lai đơn so với các giống ngô khác thời bấy giờ Những công trình nghiên cứu về ngô lai Shull công bố vào năm 1908 và 1909 đã đánh dấu sự bắt đầu thực sự của chương trình chọn tạo giống ngô lai Thuật ngữ “heterosis” để chỉ ưu thế lai được Shull sử dụng lần đầu tiên vào năm 1914 trong các tài liệu khoa học (Sprague, 1953) [100] Ngày nay ưu thế lai được nghiên cứu khá chi tiết từ khái niệm, đến giả thuyết giải thích hiện tượng, đánh giá và duy trì ưu thế lai cũng như việc áp dụng ưu thế lai trong sản xuất

1.3.2 Phân loại giống ngô lai

Giống ngô lai là kết quả việc ứng dụng ưu thế lai trong tạo giống ngô Ngô lai có một số đặc điểm chính như sau: Hiệu ứng trội và siêu trội được sử dụng trong quá trình tạo giống, giống có nền di truyền hẹp, thường thích ứng hẹp, đòi hỏi thâm canh cao, độ đồng đều tốt, năng suất cao Để có hạt giống ngô lai F1 chất lượng cao phải có hệ thống sản xuất và chế biến hạt giống hoàn thiện, hạt giống chỉ sử dụng được một đời F1, giá giống đắt

Có nhiều dạng giống lai có thể tạo ra được ở ngô Dòng tự phối cũng như các nguồn không phải là dòng tự phối có thể được dùng để tạo giống lai Tuy nhiên, giống lai được tạo ra từ dòng tự phối chiếm ưu thế hơn trong tạo giống ngô lai Năm

1981, qua đánh giá tiềm năng năng suất và việc sản xuất dễ dàng nên CIMMYT đã đưa các nguồn không phải dòng thuần vào tạo giống lai cho các nước có chương trình tạo giống lai kém phát triển và giới thiệu thuật ngữ về giống lai không qui ước (Vasal và Srinivasan, 1992) [104]

1.3.2.1 Giống lai không qui ước (Non- conventional hybrid)

Là giống lai có ít nhất một thành phần bố mẹ không phải là dòng thuần (Vasal và Srinivasan, 1992) [104] Ưu thế lớn của thể loại giống này là việc sử dụng

bố mẹ không thuần nên dễ dàng cho sản xuất F1 với giá rẻ, giảm được nhiều bước sản xuất giống bố mẹ, phù hợp với điều kiện của phần lớn các nước đang phát triển Theo Viện Nghiên Cứu Ngô (1992), Viện Nghiên cứu Ngô (1996) [40], [41], giống lai không qui ước được tạo bởi:

- Giống x Giống: Giống lai giữa giống

- Dòng x Giống (lai đỉnh)

- Gia đình x Gia đình

- Lai đơn x Giống (lai đỉnh kép)

Giống lai giữa giống được tạo bởi việc lai giữa hai giống, để hiệu quả hơn có thể áp dụng một số cải tiến như sử dụng chu kỳ chọn lọc cuối cùng của giống để tạo cặp lai, hoặc sử dụng các giống thí nghiệm, các giống tổng hợp cho mục đích này

Giống lai đỉnh hay giống lai giữa dòng thuần và giống: Thể loại này có ưu điểm là có thể phát hiện ngay cặp lai tốt trong quá trình đánh giá khả năng kết hợp (KNKH) của các dòng thuần Kiểu lai này có nhiều cải tiến để nâng cao hiệu quả và năng suất giống lai Như thành phần giống trong sơ đồ lai có thể thay bằng một nguồn có nền di truyền hẹp hơn như giống thí nghiệm, giống tổng hợp hoặc một gia đình Từ đó giống lai đỉnh có thể là giữa dòng thuần x giống; dòng thuần x giống thí nghiệm; dòng thuần x giống tổng hợp; dòng thuần x gia đình

Giống lai giữa các gia đình: Đây là bước chuyển tiếp từ việc gieo trồng giống ngô thụ phấn tự do sang giống lai qui ước Ưu điểm chính của giống này là sử dụng

bố mẹ không thuần nên dễ sản xuất và giảm giá thành hạt giống Giống lai không qui ước có độ dị hợp tử cao hơn nên có thể thích ứng hơn, ít bị tổn hại do sâu bệnh Một số nước đang phát triển như Ấn Độ, Trung Quốc, Braxin, Mêhicô và Việt Nam,

đã sử dụng có hiệu quả loại giống lai này (Trần Hồng Uy, 1985) [38] Trong tương lai khi đã có đủ điều kiện kinh tế kỹ thuật có lẽ vai trò giống lai không qui ước sẽ bị thu hẹp và được thay thế bằng giống lai qui ước

1.3.2.2 Giống ngô lai qui ước (Conventional hybrid)

Là giống lai giữa các dòng thuần, loại giống lai phụ thuộc vào số dòng thuần

tham gia Theo Allard (1960), Hallauer (1981), CIMMYT (1990) [48], [71], [61] đã

chia giống lai qui ước thành các loại:

lai đơn thiếu sự ổn định ở cá thể (Allard, 1960) [48] Nhược điểm chính của lai đơn

là dòng thuần bố mẹ có sức sống yếu và năng suất thấp Một khi trở ngại này vượt

qua được thì giống lai đơn đương nhiên sẽ được chọn là mục tiêu mà các chương

trình tạo giống mong muốn đạt tới

1.3.3 Khái niệm và phương pháp đánh giá khả năng kết hợp

Khả năng kết hợp là một đặc điểm sinh học được truyền cho thế hệ sau qua

tự phối và qua lai, đối với ngô khả năng kết hợp biểu hiện mạnh ở các dòng tự phối hay dòng thuần

1.3.3.1 Khái niệm dòng tự phối

Dòng tự phối là khái niệm tương đối để chỉ những dòng ngô được tạo ra bằng phương pháp tự phối Phương pháp tạo dòng tự phối do Shull đề xuất 1908 -

1909 Vì ngô là cây thụ phấn chéo có kiểu gen dị hợp tử nên dòng thuần được tạo ra bằng cách tự phối cưỡng bức liên tục qua nhiều đời (Bauman, 1981) [57] Khái niệm này dùng để phân biệt dòng tự phối và dòng được tạo ra bằng phương pháp fullsib (nội phối theo từng cặp) hoặc phân biệt với dòng được tạo bằng phương pháp đơn bội (phương pháp nuôi cấy bao phấn hoặc noãn chưa thụ tinh)

1.3.3.2 Khái niệm dòng thuần

Dòng thuần là khái niệm tương đối để chỉ các dòng tự phối đã đạt đến độ đồng hợp tử cao và ổn định ở nhiều tính trạng Đối với ngô, thường sau 7 - 9 đời tự phối, dòng đạt đến độ đồng đều cao ở các tính trạng như chiều cao cây, chiều cao đóng bắp, năng suất, màu và dạng hạt và được gọi là dòng thuần Như vậy, dòng thuần

có kiểu gen đồng hợp tử với tỷ lệ cao ở nhiều đặc trưng di truyền Dòng thuần chỉ

có giá trị khi có khả năng kết hợp cao, dễ nhân dòng và sản xuất hạt lai (Shull,

1952; Good và cs, 1997; Han và cs, 1991) [98], [68], [73]

* Phương pháp tạo dòng thuần:

Phát triển dòng thuần có tiềm năng sử dụng làm bố mẹ tạo các giống lai có năng suất cao, ổn định là mục tiêu cơ bản của chương trình cải tạo cây ngô và là một công việc thường xuyên, liên tục

Vật liệu tạo dòng thuần từ nhiều nguồn khác nhau như: Giống địa phương, giống tổng hợp, giống hỗn hợp, giống lai Có khá nhiều phương pháp tạo dòng nhưng phương pháp chuẩn là tự phối Phương pháp này được Shull áp dụng lần đầu tiên và công bố vào các năm 1909 - 1910 Cho tới nay phương pháp tự phối, phương pháp truyền thống vẫn là phương pháp chủ yếu trong tạo dòng thuần ở ngô,

vì tự phối tạo ra cường độ phân ly mạnh nên nhanh đạt kết quả kiểu gen đồng hợp

tử với tỷ lệ cao ở nhiều tính trạng và cho những dòng thuần có khả năng kết hợp cao Stringield (1974) đưa ra phương pháp thụ phấn chị em thay cho tự thụ để tạo dòng rộng Ông cho rằng tự phối quá mạnh, các allen được định vị trong điều kiện đồng hợp tử quá nhanh khiến quá trình chọn lọc bằng mắt kém hiệu quả Cận huyết chị em có cường độ đồng huyết thấp hơn sẽ giữ được độ biến động lớn hơn, tạo cơ hội lớn hơn cho chọn lọc giữa và trong các thế hệ con cháu Bằng phương pháp cận huyết đồng máu (fullsib) hoặc nửa máu (halfsib) có thể tạo ra những dòng có năng suất

và sức sống tốt hơn dòng tự phối nhưng thời gian đạt đến đồng hợp tử dài hơn và không tạo ra những dòng có khả năng kết hợp đột suất cao hơn, kéo dài thời gian chọn lọc dòng (Ngô Hữu Tình, 2003) [33] Trong những năm gần đây, một số phương pháp tạo dòng mới đã được phát triển như tạo dòng đơn bội kép bằng nuôi cấy bao phấn hoặc noãn chưa thụ tinh Cho đến nay phương pháp tự phối vẫn là chủ yếu, vì

tự phối tạo ra cường độ phân ly mạnh nên nhanh đạt tới kiểu gen đồng hợp tử ở nhiều tính trạng và cho dòng thuần có khả năng kết hợp cao

1.3.3.3 Khái niệm về khả năng kết hợp

Khả năng kết hợp (KNKH) là một thuộc tính được chế định di truyền, truyền lại thế hệ sau qua tự phối và qua lai KNKH được biểu thị trung bình của ưu thế lai, quan sát ở tất cả các cặp lai và độ lệch so với giá trị trung bình đó Giá trị trung bình biểu thị khả năng kết hợp chung (GCA- General Combining Ability) còn độ lệch biểu thị khả năng kết hợp riêng (SCA- Specific Combining Ability) Khả năng kết hợp phụ thuộc vào kiểu gen và tương tác giữa chúng (Griffing, 1956a; Griffing 1956b; Prasad và cs, 1988) [69], [70], [91]

Quan hệ giữa KNKH chung và KNKH riêng thông qua tác động trội và ức chế được xác định bằng việc tính toán các phương sai di truyền cộng, di truyền trội và

ức chế trội (Allard, 1960; Darrad, Hallauer, 1972; Trần Đình Long và cs, 1990) [48], [65], [11]

Sprague và Tatum (Sprague, Tatum, 1942) [99] đã chứng minh rằng, ảnh hưởng của KNKH chung lớn hơn và quan trọng hơn đối với những dòng không được chọn lọc và ảnh hưởng của KNKH riêng quan trọng hơn ở tổ hợp lai giữa các dòng mà đã được thử trước Những dòng không được thử trước, sự khác nhau về KNKH chung lớn hơn sự khác nhau về KNKH riêng

Kết quả đánh giá KNKH của các dòng tự phối thông qua các tính trạng ở tổ hợp lai của chúng giúp chúng ta có quyết định chính xác về việc giữ lại những dòng

có KNKH cao, loại bỏ những dòng có KNKH thấp không có tác dụng khi lai cũng như sử dụng các dòng có KNKH chung và riêng cao vào các mục đích tạo giống khác (Mai Xuân Triệu, 1998) [36]

Xác định KNKH bằng lai thử là công việc đòi hỏi nhiều thời gian, tiền của và sức lực của các nhà tạo giống (Hallauer và cs, 1981; Sprague và cs, 1955) [68], [98] Trần Hồng Uy cho rằng trong công tác tạo dòng tự phối, việc xác định KNKH của dòng là giai đoạn quan trọng nhất (Trần Hồng Uy, 1972) [37]

Cho đến nay để xác định KNKH của dòng tự phối, phương pháp lai thử vẫn là con đường duy nhất và chắc chắn nhất Đánh giá KNKH thực chất là xác định tác động gen Tác động gen liên quan đến KNKH chung được xác định bởi yếu tố di truyền cộng, còn KNKH riêng được xác định bởi yếu tố trội, siêu trội, ức chế và điều kiện môi trường

1.3.3.4 Các phương pháp đánh giá khả năng kết hợp

* Đánh giá khả năng kết hợp bằng phương pháp lai đỉnh

Lai đỉnh (Topcross) là phương pháp lai thử để xác định KNKH của vật liệu lai tạo giống được Davis đề xuất năm 1927, Jenkin và Bruce phát triển năm 1932 Phương pháp này rất có ý nghĩa ở giai đoạn đầu của quá trình chọn lọc khi khối lượng dòng quá lớn không thể đánh giá bằng phương pháp lai luân giao Trong lai đỉnh, các dòng cần xác định KNKH được lai với cùng một dạng chung gọi là cây

thử (tester) để tạo ra các tổ hợp lai thử Qua đánh giá thành tích của tổ hợp lai thử sẽ xác định được KNKH của dòng

Phương pháp lai đỉnh đã trở thành kỹ thuật được sử dụng rộng rãi để đánh giá KNKH chung của vật liệu tạo giống ngô, qua lai đỉnh các nhà khoa học sẽ lựa chọn được dòng tốt loại bỏ các dòng xấu nhằm tiết kiệm thời gian, nhân lực và phương tiện thí nghiệm

Qua đánh giá KNKH bằng lai đỉnh thấy rằng, chọn dạng khởi thuỷ có KNKH chung cao để tạo dòng tự phối có ý nghĩa rất lớn đối với quá trình tạo giống ngô (Trương Đích, 1980) [5]

Trong lai đỉnh, chọn đúng cây thử là yếu tố quyết định sự thành công, cây thử

có thể có nền di truyền rộng (giống tổng hợp, giống lai kép, ) hoặc có nền di truyền hẹp (dòng thuần, lai đơn) Để tăng độ chính xác người ta thường dùng hai hay nhiều cây thử

Theo Phan Xuân Hào và cs (1997) [8] nên chọn cây thử theo nguyên tắc: Mỗi nhóm ưu thế lai hiện có chọn ít nhất một cây thử, và tuỳ vào giai đoạn của chương trình mà chọn các cây thử có nền di truyền rộng (giống tổng hợp, giống hỗn hợp, giống lai kép) hay hẹp (dòng thuần, lai đơn) Trong điều kiện nước ta nên kết hợp

sử dụng hai loại cây thử: Một là cây thử có nền di truyền rộng (một quần thể cải tiến hay một giống thụ phấn tự do), một là cây thử có nền di truyền hẹp (một dòng thuần) để vừa xác định KNKH của dòng nghiên cứu, vừa tìm ra một giống lai ưu tú phục vụ sản xuất (Mai Xuân Triệu, 1998) [36]

* Đánh giá khả năng kết hợp bằng phương pháp luân giao

Luân giao (Diallel Cross) là phương pháp đánh giá KNKH được đề xuất bởi Sprague và cs, 1942 [99] Năm 1947, East đã sử dụng hệ thống luân giao để xác định KNKH của các kiểu gen trong thí nghiệm chọn giống ngô lai Sau East, một số tác giả như Hayman, 1954; Griffing, 1956a [75], [69] đã sử dụng và phát triển thêm

lý thuyết luân giao

Luân giao là hệ thống lai thử mà các dòng hoặc giống được lai với nhau theo tất cả các tổ hợp lai có thể, các dòng này giữ vai trò vừa là dòng đem thử vừa là cây thử Phân tích các tổ hợp luân giao được gọi là phân tích luân giao Phân tích luân

giao cho thông tin về bản chất và giá trị thực của các tham số di truyền, khả năng kết hợp chung và riêng của các bố mẹ biểu hiện ở các con lai Trong phân tích luân giao có 2 phương pháp là phương pháp Hayman và phương pháp Griffing

+ Phương pháp Hayman: Phương pháp phân tích này giúp xác định các tham số

di truyền của vật liệu bố mẹ cũng như ước đoán giá trị các tham số này ở các tổ hợp lai Tuy nhiên việc xác định các tham số di truyền nêu trên khó đạt được kết quả chính xác, vì bố mẹ không hoàn toàn thoả mãn 6 điều kiện mà Hayman nêu ra

+ Phương pháp Griffing: Phương pháp phân tích của Griffing cho biết thành phần biến động do KNKH chung, KNKH riêng được qui đổi sang thành phần biến động do hiệu quả cộng tính, hiệu quả trội và siêu trội của các gen (Griffing, 1956a) [69] Griffing đã nêu ra các sơ đồ lai hoàn thiện về lai luân giao và các phân tích thống kê tương ứng để đánh giá KNKH của các vật liệu

- Sơ đồ 1: Số tổ hợp lai N = n2 (n là dòng đem thử) Tất cả các dòng định thử được lai Diallel với nhau theo cả hướng lai thuận, lai nghịch và tự phối Các dòng này vừa là cây đem thử vừa là cây thử Sơ đồ này thường áp dụng cho các loại cây

tự thụ Ví dụ n = 10 ta có số THL = 100

- Sơ đồ 2: Số tổ hợp lai N = n(n +1)/2 Các dòng định thử được lai với nhau ở mọi

tổ hợp theo chiều thuận và tự phối Trong các dòng đem thử có dòng tiêu chuẩn được

sử dụng làm đối chứng để so sánh giống sau này Ví dụ: n = 10 ta có số THL = 55

- Sơ đồ 3: Số tổ hợp lai N = n(n-1) Các dòng đem thử được lai với nhau ở các

tổ hợp lai theo chiều thuận và nghịch Trường hợp này được áp dụng khi số dòng tương đối ít, cho phép đánh giá chính xác hơn các dòng bố mẹ tham gia trong các cặp lai Ví dụ: n = 6 ta có số THL = 30

- Sơ đồ 4: Số tổ hợp lai N = n(n-1)/2 Các dòng định thử lai với nhau theo chiều thuận và không tự phối Ví dụ: n = 10 ta có số THL = 45

Trong nghiên cứu căn cứ vào mục đích và điều kiện cụ thể để chọn sơ đồ lai cho phù hợp nhằm đạt hiệu quả cao Với mục đích xác định KNKH của các dòng, người ta thường chọn sơ đồ 4 vì khối lượng công việc là ít nhất Để nghiên cứu ảnh hưởng của các dòng mẹ đối với tổ hợp lai thì sử dụng sơ đồ 3 Muốn so sánh tổ hợp lai với bố mẹ thì dùng sơ đồ 2 Để nghiên cứu toàn diện thì dùng sơ đồ 1

Kết quả đánh giá KNKH bằng phương pháp luân giao giúp các nhà nghiên cứu

có được những số liệu ở các dòng nghiên cứu, phân nhóm ưu thế lai và sử dụng chúng trong tạo giống, chọn ra những tổ hợp lai tốt phục vụ cho sản xuất, làm cơ sở

để chuẩn đoán một số tính trạng lai đơn, lai kép ở các bước tiếp theo

1.3.4 Những tiến bộ trong chọn tạo giống ngô ở Việt Nam

Cây ngô được đưa vào Việt Nam từ cuối thế kỷ 17 (Ngô Hữu Tình và cs, 1997) [32] và đã trở thành cây lương thực quan trọng thứ hai sau lúa nước Song, với nền canh tác quảng canh và chủ yếu dùng giống ngô đá và ngô nếp địa phương, năng suất thấp, nên đến đầu những năm 1980 vẫn chỉ đạt khoảng 1 tấn/ha Thông qua sự hợp tác với CIMMYT, Việt Nam đã chọn tạo và đưa ra sản xuất một loạt các giống thụ phấn tự do như VM1, HSB1, TH2A, TSB1, TSB2, MSB49, Q2, CV1,

đã đưa năng suất trung bình của nước ta lên 1,5 tấn/ha vào đầu những năm 1990 Nghề trồng ngô ở nước ta thực sự có bước đột phá khi chương trình phát triển giống ngô lai thành công

- Giai đoạn đầu (1991-1995): Nghiên cứu lai tạo, chọn lọc bộ giống ngô mới

có thời gian sinh trưởng khác nhau, thích hợp với cơ cấu mùa vụ, các vùng sinh thái trong nước, chống chịu các điều kiện bất thuận, có năng suất cao phẩm chất tốt Giai đoạn này chủ yếu là các giống lai không qui ước: LS3, LS5, LS6, LS7, LS8,…

Bộ giống lai này gồm những giống chín sớm, chín trung bình và chín muộn, cho năng suất từ 3 - 7 tấn/ha và đã được mở rộng trên phạm vi toàn quốc Mỗi năm diện tích gieo trồng ngô lai tăng trên 8000 ha, làm tăng năng suất trên 1 tấn/ha so với giống thụ phấn tự do (Viện Nghiên cứu Ngô, 1997) [42]

- Giai đoạn 1996 - 2002: Nhờ chính sách đổi mới, được sự quan tâm đầu tư

đúng mức của nhà nước và sự phát huy nội lực cao độ của những người làm công tác chọn tạo giống ngô, họ đã chú trọng đến việc tạo dòng thuần để tạo ra giống lai quy ước Vì vậy chương trình phát triển giống ngô lai ở Việt Nam đã thu được những kết quả quan trọng, một số giống ngô lai có năng suất cao và thời gian sinh trưởng khác nhau đã được áp dụng vào sản xuất ở tất cả các vùng sinh thái trong cả nước như LVN4, LVN17, LVN20, LVN25, V98 - 1, T9… Cùng với việc chọn tạo

giống mới thì công nghệ sản xuất hạt giống lai cũng ngày càng được hoàn thiện, đã tạo cho giống lai của Việt Nam có chất lượng không thua kém các công ty nước ngoài nhưng giá rẻ hơn

- Giai đoạn 2003 đến nay

Thông qua dự án “Phát triển giống ngô chịu hạn nhằm cải thiện thu nhập

cho Nông dân vùng Đông Nam Châu Á” (AMNET), chúng ta đã thu thập được một

số nguồn nguyên liệu mới từ CIMMYT và các nước trong khu vực phục vụ cho công tác tạo giống ngô lai và một loạt giống lai có thời gian sinh trưởng khác nhau được chọn tạo bằng phương pháp truyền thống và công nghệ sinh học đã được áp dụng vào sản xuất ở tất cả các vùng sinh thái trong cả nước Nhờ nguồn nguyên liệu tạo dòng khá phong phú và được thử nghiệm trong nhiều điều kiện sinh thái mùa vụ khác nhau nên các giống ngô lai mới tạo ra đã tỏ ra có nhiều ưu thế hơn như: Chịu hạn, chống đổ, ít nhiễm sâu bệnh, chất lượng tốt, mẫu mã đẹp hơn Điển hình là các giống LVN98, LVN145 có tỷ lệ 2 bắp/cây cao, màu hạt đẹp, TGST ngắn; một số giống cho năng suất cao, chịu hạn tốt, chống chịu sâu bệnh khá, thích nghi với nhiều vùng sinh thái khác nhau như VN8960, LCH9, LVN14, LVN99, LVN61, LVN66, LVN146 (công nhận tạm thời), LVN154,

Việc nghiên cứu ứng dụng công nghệ sinh học tuy chỉ mới bắt đầu khoảng

10 năm trở lại đây nhưng đã thu được kết quả bước đầu đáng khích lệ Viện Nghiên cứu Ngô đang hoàn thiện kỹ thuật nuôi cấy bao phấn và đã tạo được một số dòng có triển vọng như C156N, C7N, V27, V152, V164, C152N,… Việc dùng chỉ thị phân

tử trong phân tích đa dạng di truyền trong tập đoàn dòng và một số quần thể đã được Viện triển khai trong thời gian qua Phần lớn các dòng thuần ở Viện đã được phân nhóm ưu thế lai, giúp định hướng chọn tạo giống lai có hiệu quả nhanh

Như vậy, việc kết hợp giữa phương pháp chọn tạo giống truyền thống và công nghệ sinh học bước đầu đã thu được một số kết quả có ý nghĩa và đây là một trong những điều kiện góp phần đưa năng suất ngô nước ta lên trung bình 5,5 đến 6,0 tấn/ha vào năm 2020

1.4 Tình hình nghiên cứu về mật độ và khoảng cách trồng ngô trên thế giới và Việt Nam

1.4.1 Tình hình nghiên cứu về mật độ và khoảng cách trồng ngô trên thế giới

Tạo giống chịu mật độ cao là một trong những mục tiêu quan trọng của các nhà tạo giống ngô Bằng nhiều phương pháp người ta đã không ngừng cải thiện được mật độ trồng ngô trên thế giới Theo Hallauer (1991), Banzinger và cs (2000) [72], [52] và nhiều tác giả khác, các giống ngô lai mới tạo ra hiện nay có khả năng chịu được mật độ cao gấp 2 - 3 lần so với các giống lai tạo ra cách đây 50 năm và

có tiềm năng năng suất cao hơn hẳn

Năng suất ngô của Mỹ trong hơn 40 năm qua tăng thêm 58% là nhờ đóng góp của giống lai đơn, 21% là nhờ tăng mật độ và 5% nhờ thu hẹp khoảng cách hàng (Minh Tang Chang và cs, 2005) [80]

Mật độ trồng và khoảng cách giữa các hàng ngô là những vấn đề được nghiên cứu nhiều và sâu nhất trong các biện pháp canh tác cây ngô Rất nhiều thí nghiệm liên quan đến mật độ và khoảng cách ở vành đai ngô nước Mỹ và nhiều khu vực trên thế giới Trước năm 1988, mật độ và khoảng cách trồng ngô đã được đánh giá khá hệ

thống trong cuốn sách do các nhà khoa học nổi tiếng thế giới biên tập “Corn and

Corn Improvement” (Sprague, Dudley, 1988) [102] Người ta đã nghiên cứu với khoảng cách giữa các hàng từ hơn 30 cm đến hơn 200 cm và mật độ từ 0,5 đến 24 vạn cây/ha Giai đoạn trước 1940, khoảng cách giữa các hàng chủ yếu phụ thuộc vào kích thước của ngựa (vốn được dùng chủ yếu trong canh tác ngô ở Mỹ thời đó), và khoảng cách thuận lợi cho việc canh tác là 100 - 112 cm

Theo Barbieri và cs (2000) [53] ở Argentina đã công bố kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của khoảng cách hàng gieo 35 cm và 70 cm với cùng mật độ 7,6 vạn cây/ha ở 2 giống ngô lai DK636 và DK639 trong 2 năm 1996 và 1997 cho thấy: Trong điều kiện gieo hàng hẹp (35 cm) năng suất cao hơn hẳn so với khoảng cách truyền thống William và cs (2002) [105], đã làm thí nghiệm với 4 giống ngô khác nhau về thời gian sinh trưởng, chiều cao cây, kiểu bắp và góc lá tại 6 địa điểm ở vành đai ngô nước Mỹ, vào năm 1998 - 1999, với 5 mật độ từ 56.000 - 90.000

cây/ha và khoảng cách hàng là 38 cm, 56 cm và 76 cm đã rút ra các kết luận: Năng suất đạt cao nhất ở khoảng cách hàng 38 cm và mật độ 90.000 cây/ha Kết quả nghiên cứu của Sener ở Đại học Nebraska (Sener và cs, 2004) [95] cho thấy: Năng suất cao nhất (14 tấn/ha) thu được ở khoảng cách hàng 45 - 50 cm và mật độ 9 - 10 vạn cây/ha

Babu và cs (1999) [50] thí nghiệm 2 giống ngô với 3 mật độ: 33.333, 66.666, 99.999 cây/ha, thu được năng suất tương ứng là 35,8; 46,3; 52,2 tạ/ha Các yếu tố cấu thành năng suất: Chiều dài bắp, hạt/hàng, số hạt/bắp, đạt cao nhất ở mật độ 33.333 cây/ha và khi mật độ tăng thì các chỉ tiêu trên giảm

Thí nghiệm ở Rawalpina với lượng phân bón 90N + 40P2O5/ha; 46N + 30P2O5/ha

và mật độ trồng 55.000 cây/ha và 110.000 cây/ha với giống ngô Faisal và giống ngô địa phương Giống Faisal cho số hạt/bắp, trọng lượng 1000 hạt và năng suất cao ở tất cả các thí nghiệm (Chaudhry và cs, 2003) [60]

Neradic và cs, 1999) [86], đã thí nghiệm trên giống ngô lai ZPSP 704 với mật độ 40.016 - 90.416 cây/ha và được bón 100 - 125 N/ha Kết quả cho thấy năng suất ngô tăng khi mật độ tăng, và đã đạt năng suất cao nhất 12,2 tấn/ha ở mật độ 80.256 cây/ha Việc năng suất tăng ở khoảng cách hàng hẹp so với hàng rộng, đặc biệt ở mật độ cao, được giải thích là do tiếp nhận năng lượng mặt trời tốt hơn, giảm bốc hơi nước

và hạn chế cỏ dại phát triển do sớm che phủ mặt đất Prasad và cs cũng cho rằng tăng mật độ làm cho năng suất hạt tăng, nguyên nhân do diện tích lá cao hơn đặc biệt lá ở tầng trên, những lá dưới mọc thẳng hơn và không ảnh hưởng tới lá trên (Prasad & Krishnamarthy, 1990) [92]

Mật độ gieo trồng có quan hệ mật thiết với năng suất ngô Tại vùng Simnic, Rumani trong 2 năm 2009 và 2010 các nghiên cứu về mật độ gieo trồng đã được tiến hành với các giống ngô lai Fundulea 475, Kamelias, Danubian, KWS 2376, Rapsodia và Kitty Trong cả hai năm ngô được gieo vào ngày 15/4 với 3 mật độ thí nghiệm: 40.000 cây/ha, 50.000 cây/ha và 60.000 cây/ha Kết quả cho thấy mật độ gieo trồng 60.000 cây/ha cho năng suất cao nhất 8190 kg/ha, tiếp theo là mật độ

50.000 cây/ha năng suất đạt 7570 kg/ha và cuối cùng là mật độ 40.000 cây/ha năng suất đạt 7430 kg/ha (Borleanu Ioana Claudia, 2010) [59]

1.4.2 Tình hình nghiên cứu về mật độ và khoảng cách trồng ngô ở Việt Nam

Các nghiên cứu về mật độ và khoảng cách gieo trồng ngô ở nước ta đã được nghiên cứu cách đây khá lâu Chúng ta luôn có quan niệm: Mật độ trồng gắn liền với đặc điểm của giống, điều kiện sinh thái và mùa vụ, khả năng đầu tư của nông dân ở từng vùng cụ thể Những năm 1984-1986, Trung tâm Nghiên cứu Ngô Sông Bôi đã trồng giống ngô MSB49 ở các mật độ 9,52 vạn cây/ha (70 x 15 cm), 7,14 vạn cây/ha (70 x 20 cm) và 5,7 vạn cây/ha (70 x 25 cm), với 3 mức phân bón khác nhau Kết quả cho thấy ở mật độ 9,52 vạn cây/ha với mức phân bón 120 N: 80

P205: 40 K20 kg/ha cho năng suất cao nhất (55,30 tạ/ha) và ở mật độ 5,7 vạn

cây/ha cho năng suất thấp nhất Tuy nhiên, sự sai khác về năng suất giữa các công thức không đáng kể (Ngô Hữu Tình, 1987) [29] Đến năm 2005, Bộ Nông nghiệp

đã ban hành Hướng dẫn quy trình kỹ thuật thâm canh ngô lai đạt năng suất trên 7

tấn/ha ở các tỉnh miền Bắc (Cục Trồng trọt, 2006) [3] Trong đó khuyến cáo, với các giống dài ngày nên trồng với mật độ từ 5,5 - 5,7 vạn cây/ha, các giống ngắn và trung ngày trồng 6,0 - 7,0 vạn cây/ha với khoảng cách giữa các hàng là 60 - 70 cm Tuy vậy, nhiều nơi bà con nông dân chưa trồng đạt mật độ khuyến cáo, có nơi chỉ đạt khoảng 3 vạn cây/ha (một sào Bắc Bộ chỉ đạt 1.200 - 1.300 cây) Đây là nguyên nhân chính dẫn đến năng suất ngô trong sản xuất của nước ta chỉ mới đạt

30 - 40% so với tiềm năng trong thí nghiệm (trong điều kiện thí nghiệm nhiều giống đã đạt năng suất 12 - 13 tấn/ha) (Phan Xuân Hào, 2007) [9]

Kết quả của các thí nghiệm trong dự án Quản lý dinh dưỡng cho ngô theo vùng đặc thù mà Viện dinh dưỡng cây trồng quốc tế, Viện Thổ nhưỡng Nông hoá Việt Nam, Viện Lúa đồng bằng sông Cửu Long, Trường Đại học Cần Thơ và một

số Viện khác thực hiện từ năm 2005 Tức là cùng một mật độ 6,7 vạn cây/ha nhưng ở khoảng cách 50 x 30 cm cho năng suất cao hơn ở khoảng cách 75 x 20

cm.Tại Hội thảo quốc tế thuộc dự án “Quản lý dinh dưỡng theo vùng đặc thù cho

ngô ở Việt Nam” do Viện Kali Quốc tế (IPI), Viện Lân Kali Quốc tế (PPI), Viện

Lân Kali Canada (PPIC), Viện Nghiên cứu Lúa Quốc tế (IRRI) và Thổ nhưỡng Nông hoá Việt Nam (SFRI) tổ chức ngày 7 - 9/8/2006 tại Hà Nội, các báo cáo của Phạm Sỹ Tân, Trịnh Quang Khuông (Viện Lúa Đồng bằng sông Cửu Long); Nguyễn Mỹ Hoa, Đặng Duy Minh (Trường Đại học Cần Thơ) đã đưa ra kết luận, trong vụ Đông Xuân 2005 - 2006, tại An Giang và Trà Vinh khi tăng mật độ từ 6,7 vạn cây/ha (75 x 20 cm) lên 7,4 vạn cây/ha (75 x 18 cm) thì năng suất ngô tăng lên khoảng 0,4 tấn/ha; cùng mật độ 6,7 vạn cây/ha nhưng ở khoảng cách 50 x 30 cm

cho năng suất cao hơn rõ rệt so với khoảng cách 75 x 20 cm (Pham Sy Tan và cs,

2006) [103]

Theo kết quả nghiên cứu của Viện Nghiên cứu Ngô từ 2006 - 2008 đã xác định được mật độ cho năng suất cao nhất đối với phần lớn các giống thí nghiệm là 8 vạn cây/ha và giống LVN10 là 7 vạn cây/ha, với khoảng cách hàng là 50 cm (hoặc

40 cm) Ở mật độ và khoảng cách này, năng suất các giống cao hơn so với mật độ và khoảng cách đã được khuyến cáo lâu nay (5,7 vạn cây/ha, khoảng cách hàng 70 cm) trung bình trên 30% Đề tài đã xác định được ưu thế của việc thu hẹp khoảng cách hàng, ở mật độ tương đối cao thì ưu thế về tăng năng suất càng rõ; ở mật độ 5 vạn cây/ha, năng suất ở khoảng cách hàng 50 cm vượt khoảng cách hàng 70 cm và 90

cm tương ứng là 6,0 và 11,9%, còn ở 8 vạn cây/ha là 17,8 và 25,4% (Viện Nghiên

cứu Ngô, 2009) [43] Ở vùng Đông Nam Bộ, kết quả trong 3 năm (2007 - 2009) đối

với 3 giống ngô LVN61, VN8960 và C919 cho thấy tất cả các giống ở mật độ 7,1 vạn cây/ha và khoảng cách hàng 50 cm cho năng suất cao nhất (Viện Nghiên cứu Ngô, 2010) [44]

Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của mật độ và khoảng cách hàng gieo đến năng suất của giống ngô lai LVN66 tại vùng Đông Nam Bộ cho thấy ở mật độ 7,1 vạn cây/ha với khoảng cách 50 cm x 28 cm, vượt năng suất so với mật độ 5,7 vạn cây/ha với khoảng cách 70 cm x 25 cm từ 46,1 - 57,6% Với cùng khoảng cách hàng (50

cm hoặc 70 cm) năng suất giống LVN66 đạt cao nhất ở mật độ 7,1 vạn cây/ha Khi thu hẹp khoảng cách hàng từ 70 cm xuống 50 cm, năng suất giống LVN66 tăng từ 9,3 - 18,6% (Lê Văn Hải, 2011) [7]

Kết quả nghiên cứu vụ Xuân và Thu năm 2010 trên THL IL3 x IL6 tại Đại học Nông lâm Thái Nguyên, Sơn Dương - Tuyên Quang, Chợ Mới - Bắc Kạn cho thấy mật độ 7,1 vạn cây/ha với khoảng cách hàng 50 cm và cây cách cây 28 cm thích hợp cho THL IL3 x IL6 Với mật độ khoảng cách này tạo cho quần thể ngô đạt đến mức độ tối ưu trong tiếp nhận ánh sáng mặt trời và nhiệt độ, tạo điều kiện cho cây ngô sinh trưởng phát triển tốt Thời gian sinh trưởng trung bình trong vụ Xuân là

111 ngày, vụ Thu là 98 ngày; khả năng chống chịu tốt với bệnh khô vằn; chống chịu khá với sâu đục thân và bệnh đốm lá; năng suất thực thu đạt cao nhất (dao động từ 82,34 - 86,23 tạ/ha), vượt đối chứng từ 16,8 - 18,9% (Dương Thị Nguyên và cs, 2011) [17]

1.5 Tình hình nghiên cứu về thời vụ gieo trồng ngô trên thế giới và Việt Nam

1.5.1 Tình hình nghiên cứu về thời vụ gieo trồng ngô trên thế giới

Trước kia thời gian từ gieo đến thu hoạch được dùng để xác định độ chín của các giống ngô lai Nhưng trong những năm gần đây độ chín của các giống ngô lai thương phẩm thường được quyết định bởi tổng mức độ sinh trưởng hàng ngày - (GDD) hay tổng tích nhiệt hoạt động (đơn vị nhiệt Hu) GDD thường được tính bằng hiệu số của của nhiệt độ bình quân hàng ngày với nhiệt độ yêu cầu tối thiểu của cây trồng Ngô có thể nảy mầm và sinh trưởng chậm khi nhiệt độ là 10oC nhưng

sẽ sinh trưởng thuận lợi khi nhiệt độ tăng lên 13oC Tại vùng Corn Belt - Hoa Kỳ thời gian sinh trưởng từ gieo đến thu hoạch hay tổng tích nhiệt hoạt động của ngô thường được chia thành 3 nhóm sau: (1) nhóm ngắn ngày thời gian sinh trưởng 85 -

100 ngày, GDD yêu cầu từ 2100 - 2400; (2) nhóm trung ngày thời gian sinh trưởng

101 - 130 ngày, GDD yêu cầu từ 2400 - 2800; (3) nhóm dài ngày thời gian sinh

trưởng 131 - 145 ngày, GDD yêu cầu từ 2900 - 3200 (Neild và cs, 2007) [85]

Tại miền Nam Wisconsin với giống ngô lai có yêu cầu tổng tích nhiệt hoạt động là 2200 GDD nếu gieo vào ngày 1 tháng 5 thời gian sinh trưởng của ngô là

123 ngày, gieo vào ngày 15 tháng 5 và 29 tháng 5 thời gian sinh trưởng rút ngắn còn 116 và 113 ngày nhưng nếu gieo vào 12 tháng 6 thời gian sinh trưởng kéo dài lên tới 125 ngày (Neild và cs, 2007) [85]

Nhiệt độ ban ngày từ 25 - 32oC và nhiệt độ ban đêm vào khoảng 16,7 - 23,3OC

là thích hợp nhất để cho ngô phát triển Tại khoảng nhiệt độ này quá trình quang hợp sẽ lớn hơn quá trình hô hấp, điều này sẽ làm cho sinh trưởng của ngô tăng nhanh Sự sinh trưởng của ngô sẽ bị bất lợi khi nhiệt độ giảm xuống còn 5oC hay tăng cao hơn 32oC (Akba và cs, 2008) [46] Nếu nhiệt độ tăng trên 30OC thời gian phun râu của ngô sẽ nhanh hơn và không đồng bộ với sự trỗ cờ, mặt khác khả năng sống của hạt phấn và khả năng tiếp nhận hạt phấn của râu ngô cũng giảm làm cho hạt hình thành kém và năng suất của ngô sẽ giảm (Samuel và cs, 1986) [93]

Hạt ngô có thể nảy mầm ở 10oC, thời vụ gieo ngô đầu tiên ở Hoa kỳ thường bắt đầu khi nhiệt độ trong không khí đạt mức 13oC và lúc này nhiệt độ đất cũng thích hợp cho hạt nảy mầm Nếu gieo ngô quá sớm ngô sẽ nảy mầm kém Vấn đề

mà ngô hay gặp trong thời kỳ này nhất là nhiệt độ đất quá lạnh Đỉnh sinh trưởng của mầm ngô vẫn nằm dưới mặt đất và dễ bị tổn thương sau khi nảy mầm Trong thời kỳ ngô hình thành bắp và phát triển hạt nếu gặp phải là nhiệt độ cao, năng suất ngô sẽ bị giảm (Neild và cs, 2007) [85]

Nắm vững đặc điểm của các giống ngô cũng như hiểu rõ điều kiện của môi trường trồng trọt là cần thiết để đảm bảo sản xuất ngô thành công Lựa chọn đúng các

giống, quyết định đúng thời gian gieo và mật độ gieo sẽ giúp ngô phát huy được đầy

đủ tiềm năng năng suất cũng như bảo đảm sự ổn định của năng suất (Eckert, 1995; Norwood, 2001) [106], [87]

Các biện pháp kỹ thuật được áp dụng trong sản xuất ngô như lựa chọn giống, phân bón, thời gian gieo và mật độ gieo thì thời gian gieo là một yếu tố có sự khác biệt lớn giữa các vùng có điều kiện khí hậu khác nhau và các mùa khác nhau (Otegui và cs, 1995) [88] Sự thay đổi cơ cấu cây trồng cũng như sự gây hại của sâu bệnh trong vùng sẽ rất khó để chỉ ra một thời gian gieo thích hợp nhất cho ngô (Otkem, 2000) [90] Sau hàng loạt các thí nghiệm trên đồng ruộng người ta đã xác định được thời gian gieo để ngô có năng suất cao nhất và dự kiến được cả sự thiệt

hại năng suất khi gieo muộn hơn (Lauer và cs, 1999) [78] Tuy nhiên thời gian gieo

thích hợp nhất còn phụ thuộc vào các giống khác nhau và sự hiểu biết về quy luật phát sinh và gây hại của sâu bệnh trên đồng ruộng (Otkem, 2000) [90]

Tại Hoa kỳ các thời vụ gieo ngô đều được xác định sao cho thời gian chín sinh

lý của ngô hoàn thành trước khi có sương rơi, bởi vậy các thông tin về thời gian gieo hạt, đặc tính của các dòng lai, khả năng tưới tiêu ở các vùng trồng ngô là một điều cần thiết Thời gian gieo ngô ở các miền Tây Kansas, Tây Colorado, Tây Nebraska thường kéo dài từ 20 tháng 4 đến mồng 7 tháng 6, ở vùng Corn Belt thường kéo dài từ 20 tháng 4 đến mồng 7 tháng 5 (Neild, 1981; Benson, 1990; Shoyer và cs, 1996; Bauder và cs, 2003 [84], [58], [97], [56]

Ở Nam Phi do khô hạn thường xuất hiện vào giữa mùa hè (từ giữa tháng 12 đến giữa tháng giêng) nên thời gian gieo hạt đóng một vai trò rất lớn đến sinh trưởng và năng suất của ngô Để tránh thời gian mẫn cảm nhất của ngô với nắng nóng và khô hạn thì thời gian gieo trồng của ngô có thể thay đổi theo các vùng có khí hậu khác nhau Vùng trồng ngô phía Đông gieo từ đầu tháng 10 đến đầu tháng

11, vùng miền Trung gieo từ tuần cuối tháng 10 cho đến giữa tháng 11, vùng khô hạn

miền Tây gieo từ giữa tháng 10 đến giữa tháng 11 (ARC-GCI, 2002; Dutoi và cs,

2002) [49], [67] Sản xuất ngô ở Nigeria được chia làm 2 vụ sớm và muộn Trong

vụ sớm thời gian gieo hạt thay đổi ở các vùng khác nhau của Nigeria: (1) Ở vùng rừng thời gian gieo hạt bắt đầu từ 15 tháng 3 tới 1 tháng 4 và có thể gieo hạt ngay khi bắt đầu mưa, (2) Ở vùng Derived Savanah có thể gieo ngô từ 1 tháng 4 đến 30 tháng 4, (3) Ở vùng Nam Guine Savanah gieo từ cuối tháng 5 đến tháng 6 tùy thuộc vào mưa Vụ muộn chỉ được tiến hành ở vùng nhiệt đới thời gian gieo từ 1 đến 15 tháng 8 (www.ics-nigeria.org) [110]

- Ảnh hưởng của thời vụ gieo trồng đến các chỉ tiêu sinh trưởng của ngô

Thời vụ gieo có tương quan chặt chẽ với thời gian phun râu, và thời gian chín của ngô Tại Pakistan nếu gieo muộn sẽ rút ngắn thời gian có 50% số cây phun râu của ngô Thời vụ gieo 6 tháng 6 và 13 tháng 6, sau 71 và 77 ngày có 50% số cây đã phun râu trong khi đó tại thời vụ gieo ngày ngày 2 tháng 5 và 9 tháng 5 số ngày để 50% cây phun râu là 91 và 94 ngày Thời gian chín của ngô cũng có kết quả tương

tự thời vụ gieo 13 tháng 6 thời gian chín của ngô là 105 ngày, trong khi đó ở thời vụ

gieo ngày 2 tháng 5 thời gian chín của ngô là 134 ngày (Nadan Khan và cs, 2002)

[81] Vụ ngô gieo tháng 4 tại Cukurova thời gian từ gieo đến thụ phấn là 80 ngày, từ thụ phấn đến chín sinh lý là 48 tương ứng vụ ngô gieo tháng 6 là 54 và 42 ngày

(Barutcula và cs, 2005) [54]

Thời vụ gieo đã ảnh hưởng đến chiều cao của cây ngô Tại Vùng miền Bắc Sudan vụ ngô gieo trong tháng 10 và tháng 11 có chiều cao cây tương tự nhau và cao hơn vụ ngô gieo trong tháng 12 (Abded Rahman và cs, 2001) [45]

Thay đổi thời gian gieo hạt sẽ kéo theo sự thay đổi về hấp thụ bức xạ và hấp thụ nhiệt của ngô trong quá trình sinh trưởng Nhiệt độ có ảnh hưởng tới sự xuất hiện và trải rộng của lá Nhiệt độ cao trong thời kỳ đầu sinh trưởng của ngô sẽ thúc đẩy diện tích lá phát triển nhanh chóng Thời gian gieo hạt có mối tương quan chặt chẽ với chỉ số diện tích lá (LAI) Ngô được gieo trồng trong các mùa vụ thích hợp

sẽ có LAI tốt nhất Tại miền Đông Nam Iran vụ ngô gieo vào ngày 5 tháng tám có

chỉ số diện tích lá tốt nhất cho tất cả các giống ngô (Dahmardeh và cs, 2010) [64]

Tại Cukurova - Thổ Nhĩ Kỳ vào thời kỳ cây trải lá vụ ngô sớm (gieo tháng 4) có LAI là 6,1 m2 lá/m2 đất, vụ muộn (gieo tháng 6) LAI là 7,1 m2 lá/ m2 đất nhưng tới sau khi thụ phấn vụ sớm LAI đạt 5,1 m2 lá/m2 đất và vụ muộn LAI là 6,5 m2 lá/m2đất (Barutcula và cs, 2005) [54]

Các nghiên cứu ảnh hưởng của thời vụ tới sinh trưởng của ngô đã được tiến hành ở vùng Bethlehem - Nam Phi với 3 thời vụ: Vụ sớm (gieo 26/10/ 2004), chính

vụ (gieo 23/11/2004) và vụ muộn (gieo 5/1/2005) Chỉ số diện tích lá (LAI) có mối tương quan chặt với ngày gieo, vụ sớm LAI đạt là 2,5 m2 lá/m2 đất, tiếp theo vụ muộn LAI là 2,1 m2 lá/m2 đất và chính vụ là 1,7 m2 lá/m2 đất Tương ứng với LAI, năng suất hạt khô của vụ sớm đạt 6.426,4 kg/hatiếp theo là vụ muộn đạt 4.387,6 kg/ha và cuối cùng là chính vụ chỉ đạt 3.944,2 kg/ha Chiều cao cây đạt cao nhất trong vụ sớm 178,4 cm, tiếp theo là chính vụ 151,1 cm và cuối cùng là vụ muộn 146,1 cm Thời gian 50% số cây phun râu của vụ sớm là 70 ngày, chính vụ là 73 ngày và vụ muộn là 77 ngày, thời gian 50% số cây chín sinh lý của vụ sớm là 183,4 ngày, chính

vụ là 189,4 ngày và vụ muộn là 181 ngày (Hans Kgasago, 2006) [74]

- Ảnh hưởng của thời vụ gieo trồng đến tình hình nhiễm sâu hại

Ở các thời vụ gieo khác nhau và ở các giống có thời gian sinh trưởng khác nhau

sự gây hại rễ ngô của bọ hung cũng khác nhau (Diabrotica virgifera Le Conte)

Theo dõi trên các giống ngô có độ chín theo FAO là 400, 500 và 600 tại vụ sớm bọ hung hại rễ tương ứng là 44,2%, 77,6%, và 76,7% trong khi đó ở vụ muộn tỷ lệ tương ứng là 4,7%, 14,9%, và 7,9% Vụ sớm hấp dẫn sâu non của bọ hung tới phá hại gấp 10 lần vụ muộn nhưng vụ muộn lại hấp dẫn trưởng thành hơn vụ sớm (Bacca và cs, 2003) [51] Tại Mindanao - Phillipin, ngô thường bị các loại sâu đục

thân Ostrinia furnacalis Guenee, mọt đục hạt Atherigona oryzae Malloch, bọ trĩ

Thrips palmi Karny, Megalurothrips usitatus Bagnall, rày hại lá Cicadulina

bimaculata Evans, sâu đục bắp Helicoverpa armigera Hubner và rệp muội

Rhopalosiphum maidis Fitch Vụ ngô thứ nhất gieo trong tháng 4 có thể tránh được

sự gây hại của sâu đục thân, mọt đục hạt và bọ trĩ, vụ ngô thứ 2 gieo từ tháng 8 đến tháng 9 có thể tránh được sự gây hại của sâu đục thân (Litsinger và cs, 2007) [79]

- Ảnh hưởng của thời vụ gieo trồng đến chiều dài bắp và đường kính bắp

Tại vùng Sudan Savana của Nigeria, 3 thời vụ gieo ngô khác nhau (gieo cuối tháng sáu, giữa tháng bảy và cuối tháng bảy) đã được khảo nghiệm trong 2 năm

2000 và 2001 Kết quả thu được trong 2 năm đã chỉ ra rằng thời vụ gieo vào cuối tháng sáu có chiều dài bắp, đường kính bắp và trọng lượng bắp đạt lớn nhất, và càng gieo muộn thì các thông số trên càng giảm, chiều dài bắp, đường kính bắp và khối lượng bắp nhỏ nhất là thời vụ gieo vào cuối tháng bảy (Namakka và cs, 2008) [83] Cũng có kết quả tương tự tại miền Bắc Sudan số lượng bắp/m2 thí nghiệm ở

các thời vụ gieo đạt cao nhất vào vụ gieo trong tháng 10 và giảm trong các thời vụ gieo

tháng 11 và tháng 12 với mức giảm tương ứng 10 và 20% (Abded Rahman và cs, 2001) [45]

- Ảnh hưởng của thời vụ gieo trồng đến số hàng/bắp và số hạt/hàng

Mặc dù thời gian gieo hạt không tương quan với số lượng hàng hạt/bắp mà phụ thuộc vào giới hạn của kiểu gen nhưng trong thí nghiệm thời vụ tại Pakistan thời vụ sớm gieo vào mồng 2 tháng 5 có số hàng trên bắp là lớn nhất và số lượng