BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI ---***--- ª NGUYỄN Ý LAN ðÁNH GIÁ KHẢ NĂNG NẢY MẦM VÀ SINH TRƯỞNG CÂY LƯƠNG NGỌT VÀ NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA VẬT LIỆU CHE PHỦ
Trang 1BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
-*** -
ª
NGUYỄN Ý LAN
ðÁNH GIÁ KHẢ NĂNG NẢY MẦM VÀ SINH TRƯỞNG CÂY
LƯƠNG NGỌT VÀ NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA VẬT LIỆU CHE PHỦ ðẾN SINH TRƯỞNG PHÁT TRIỂN, NĂNG SUẤT CÂY CAO LƯƠNG TẠI QUẾ VÕ - BẮC NINH
LUẬN VĂN THẠC SĨ NÔNG NGHIỆP
Trang 2LỜI CAM ðOAN
Tôi xin cam ñoan ñây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng ñược sử dụng ñể bảo vệ một học vị nào
Tôi xin cam ñoan rằng, mọi sự giúp ñỡ cho việc thực hiện luận văn này
ñã ñược cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn ñều ñã ñược ghi rõ nguồn gốc
Hà Nội, ngày… tháng… năm 2012
Tác giả
Nguyễn Ý Lan
Trang 3Tôi xin cảm ơn gia ñình và bạn bè ñã giúp ñỡ, ñộng viên tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn thạc sỹ này
Hà Nội, ngày… tháng… năm 2012
Tác giả
Nguyễn Ý Lan
Trang 54 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 35
4.2.2 Ảnh hưởng của các vật liệu che phủ khác nhau tới thời gian sinh
4.2.3 Ảnh hưởng của các vật liệu che phủ ñến ñộng thái tăng trưởng chiều
4.2.4 Ảnh hưởng của các vật liệu che phủ ñến ñộng thái ra lá và số lá cuối
4.3.2 Ảnh hưởng của các vật liệu che phủ ñến diện tích lá và chỉ số diện
Trang 64.5 Ảnh hưởng của các vật liệu che phủ ñến tình hình sâu bệnh hại
Trang 7DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
CT : Công thức ð/c : ðối chứng FAO : Tổ chức lương thực thế giới NSLT : Năng suất lý thuyết
NSTT : Năng suất thực thu NXB : Nhà xuất bản P1000 : Trọng lượng 1000 hạt
TB : Trung bình TGST : Thời gian sinh trưởng NDT : Nhân dân tệ
S : Giống
Trang 8DANH MỤC BẢNG
Trang 94.13 Tình hình sâu bệnh của cao lương ở các công thức che phủ
4.14 Ảnh hưởng của vật liệu che phủ ñến tình hình cỏ dại của các
Trang 10
1 MỞ ðẦU
1.1 Tính cấp thiết của ñề tài
Hiện nay, việc tìm kiếm nguồn nhiên liệu thay thế dầu mỏ ñang là vấn
ñề nóng của Việt Nam nói riêng và thế giới nói chung Nhằm ñáp ứng nhu cầu quan trọng về năng lượng của ñất nước, ngày 20/11/2007, Thủ tướng Chính phủ ñã ký quyết ñịnh số 177/2007/Qð-TTg về việc phê duyệt “ðề án phát triển nhiên liệu sinh học ñến năm 2015, tầm nhìn ñến năm 2025” Quyết ñịnh này ñã tạo hành lang pháp lý, chính sách và các kế hoạch ñầu tư phát triển nhiên liệu sinh học
Chính phủ Việt Nam ñã khuyến khích những nghiên cứu về phát triển nhiên liệu sinh học mới trong ñó ñặc biệt chú ý ñến những nghiên cứu về các giống cây mới và hoàn thiện quy trình canh tác ñể sản xuất nguyên liệu có chất lượng tốt, ñáp ứng yêu cầu phát triển bền vững ngành công nghiệp sản xuất nhiên liệu sinh học của nước ta
Nhiều nhà khoa học ñã khẳng ñịnh rất khó thực hiện qui ñịnh chung về bảo ñảm an ninh lương thực nếu không có nguyên liệu thay thế thích hợp cho những cây nguyên liệu ñang ñược sử dụng phổ biến như cây ngô, cây sắn…
và cây trồng lý tưởng nhất chính là cao lương ngọt Tuy nhiên, sau gần 2 năm thực hiện ñề án vấn ñề nhiên liệu sinh học vẫn gặp không ít khó khăn
Về tình trạng ô nhiễm môi trường luôn ở mức báo ñộng, chất thải công nghiệp gây ra hiệu ứng nhà kính và sự nóng lên của trái ñất là mối lo của toàn nhân loại, yêu cầu phải tìm ra nguồn nhiên liệu sạch, an toàn thay thế cho nhiên liệu hóa thạch trở nên cấp thiết, ñặc biệt là nguồn nhiên liệu lấy từ nông nghiệp - một hướng ñi triển vọng nhất
Cao lương ngọt (Sorghum bicolor L Moench), là cây thuộc nhóm cây
C4, có khả năng cho năng suất sinh vật học cao và khả năng chịu hạn tốt Tuy
Trang 11nhiên, theo ựịnh hướng phát triển thì cây cao lương ngọt sẽ tập trung phát triển ở vùng miền núi, ựất xấu và khô hạn Phát triển và chế biến cao lương ngọt làm nguyên liệu chế biến ethanol sinh học là một hướng mới hiện nay tại Việt Nam
để có thể phát triển ựược những giống cao lương ngọt chất lượng tốt thắch hợp với ựiều kiện thổ nhưỡng và khắ hậu của Việt Nam trong ựó có vùng ựất ựồi núi chưa sử dụng như tại Quế Võ - Bắc Ninh là ựiều cần ựược quan tâm nghiên cứu, ựể có thể ựưa cây cao lương về trồng tại nơi này cần nghiên cứu, lựa chọn ựể có bộ giống cao lương thắch hợp cho năng suất cao
và chất lượng tốt ựể làm nguyên liệu chế biến ethanol sinh học
Vì vậy, ựể có cơ sở việc ựề xuất các giống cao lương có khả năng sinh trưởng phát triển tốt và chịu ựược ựiều kiện hạn là vấn ựề cần ựặt ra nghiên cứu Xuất phát từ tình hình trên, với khuôn khổ của ựề tài, chúng tôi nghiên
cứu khả năng nảy mầm và sinh trưởng cây con trong dung dịch KCLO 3 ựây là một trong những cơ sở bước ựầu ựể ựánh giá khả năng chịu hạn của cây trồng
và nghiên cứu một số vật liệu che phủ nhằm làm tăng khả năng chịu hạn của cây cao lương Với tên ựề tài:
Ộ đánh giá khả năng nảy mầm và sinh trưởng cây con trong dung
của vật liệu che phủ ựến sinh trưởng phát triển, năng suất cây cao lương tại Quế Võ - Bắc NinhỢ
1.2 Mục ựắch và yêu cầu
1.2.1 Mục ựắch
- đánh giá khả năng nảy mầm và sinh trưởng cây con của một số giống
cao lương ngọt trong dung dịch KCLO 3 , liên quan ựến tắnh chống chịu hạn
Từ ựó, xác ựịnh các giống có khả năng nảy mầm và sinh trưởng phát triển cây
con tốt trong KCLO 3, ựây là cơ sở ban ựầu ựể xác ựịnh khả năng chịu hạn của
Trang 12cao lương, ñể có thể trồng tại các vùng thường xuyên bị hạn
- ðề xuất loại vật liệu che phủ tốt cho cây cao lương ngọt trong ñiều kiện vụ Xuân – Hè tại Quế Võ - Bắc Ninh
1.3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của ñề tài
Trang 132 TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1 Giới thiệu chung về cây cao lương
2.1.1 Nguồn gốc
Các loài trong chi này ựược gieo trồng trong các khu vực có khắ hậu ấm
áp khắp thế giới.Chúng có nguồn gốc từ khu vực nhiệt ựới và cận nhiệt ựới trên mọi châu lục cũng như ở châu đại Dương và khu vực Australasia
Theo Murdock (1959) thì người Mande ở thượng nguồn sông Niger (Tây Phi) ựã thuần hóa cây cao lương ựầu tiên Dogget (1965) cho rằng cây cao lương ựược thuần hóa ở Ethiopia và giới thiệu vào Ai Cập khoảng 3000 năm trước công nguyên
Snowden (1936) ựã ựưa ra giả thuyết về sự lan truyền của cây cao lương trên phạm vi toàn thế giới Khởi ựầu nòi Durra ựược lan truyền từ Ethiopia dọc theo sông Nile ựến cận ựông, qua Ấn độ và Ả Rập khoảng thời kỳ ựầu của ựế chế Sabian (1000 ựến 800 năm trước công nguyên) Từ ựây cây cao lương ựược giới thiệu ựến Italia (khoảng 60 ựến 70 năm trước công nguyên), ựến Trung Quốc vào khoảng thế kỷ thứ 3 công nguyên
Theo Dogget (1965) cây cao lương ựược ựưa vào Mỹ năm 1857, vào ựầu thế kỷ 20 ựược sử dụng rộng rãi ựể chế một loại xirô Hiện nay, nó ựã trở thành một cây ăn hạt quan trọng ở một vài bang miền Tây Ở Trung và Nam
Mỹ, cây cao lương ựược ựón nhận muộn hơn, mãi ựến năm 1950 nó mới trở thành một cây trồng có ý nghĩa ở khu vực này Hiện tại cao lương là cây lương thực chủ yếu của vùng bán khô hạn (SAT) của thế giới [8]
Thế kỷ 16, nhiều tác giả ựã có các ghi chép và mô tả về cây cao lương với nhiều tên gọi khác nhau.Ruel (1537) ựã ghi chép về cây cao lương với tên
gọi Milium saracenaceum Porta (1592) goi là Milium indicum Matthioli (1598) gọi là Milium indicum Pliny đáng chú ý Micheli lần ựầu tiên ựã dùng
Trang 14tên chi Sorghum cho cây cao lương
Hiện nay, các khái niệm về chi , loài của Sorghum là thống nhất với cách
sắp xếp của Moech và cây cao lương chính thức có tên khoa học là Sorghum bicolor (L) Moench
Chi: Cao lương (Sorghum)
Loài: Cao lương bicolor (S Bicolor)
Tên theo phân loại thực vật (Biomial name): Sorghum bicolor.L.Moech
Cao lương trồng phân ra làm 5 nòi chủ yếu:
- Race (nòi) Bicolor (B)
- Race (nòi) Guinea (G)
- Race (nòi) Cendatum (C)
- Race (nòi) Kaifir (K)
- Race (nòi) Durra (D)
(Võ Văn Quang, 2010) [10]
2.1.3 Giá trị sử dụng của cây cao lương
Theo hướng sử dụng, cao lương ñược chia thành 4 nhóm: Cao lương hạt, cao lương ngọt, cao lương chổi và cao lương cỏ
Cao lương là cây lương thực ñứng thứ 5 thế giới sau lúa, ngô, lúa mì, lúa mạch Cao lương hạt và cao lương ngọt chủ yếu cho lương thực, thực phẩm
và ethanol sinh học, ngoài ra còn cho thức ăn gia súc, gia cầm (người ta gọi cao lương là cây trồng thần diệu, một loại cây trồng ña mục tiêu) [34]
Trang 15Cao lương chổi chủ yếu cho thức ăn gia súc, ngoài ra còn dùng làm vật liệu xây dựng Cao lương chổi chủ yếu cho vật liệu làm chổi và cùng với thân lá của các cao lương khác ựược tái chế làm vật liệu xây dựng như ván dăm, ván gỗ sinh thái có giá trị thương mại cao (ván Kirei, ựang ựược bán tại Mỹ với giá 75 USD/m2) đặc ựiểm chung quan trọng của các loài cao lương là cây trồng có mùa vụ ngắn ngày, ựòi hỏi ắt nước và có thể phát triển ở các vùng ựất nhiệt ựới bán khô cằn, nơi thường có nhiều người nghèo sinh sống [28]
Trên thế giới cao lương ựược sử dụng ựa dạng mục ựắch từ ựể nguyên liệu và nấu như gạo hoặc xay hạt thành dạng bột ựể làm các loại bánh, cũng
có thể lên men trước khi ăn ựến dùng ựể nấu rượu (Nigieria), bia kiffir (Watt and Breyer- Brandwijk, 1962) đôi khi có thể dùng thân nấu lên ăn vì trong
ựó có chứa tới 10% là ựường sacaroza, cũng có thể sử dụng hạt rang cháy ựể thay thế hoặc pha trộn thêm với cà phê (Morton, 1981)
Hiện nay có hàng triệu người Ấn độ, Châu Phi, Châu Mỹ La Tinh dùng hạt cao lương như một loại luơng thực ăn chắnh trong bữa ăn hàng ngày Hạt cao lương ựược nghiền thành bột rồi từ ựó chế biến thành các món bánh hoặc cháo rất ựặc trưng (Chapati hoặc Roti ở Ấn độ, châu Phi và châu Mỹ, hạt cao lương chiết tách lấy tinh dầu dùng làm nguyện liệu sản xuất bia, cồn, nước giải khát, công nghiệp hoá học Hạt cao lương sử dụng máy chà một lần ựược tỷ lệ gạo ựạt 90 Ờ 92%, chà 2 lần tỷ lệ ựạt 85 Ờ 87% Hạt cao lương không qua chà sát bà con nông dân thường dùng ựể chăn nuôi gà, vịt, nấu cháo cho lợn, gà, nuôi tôm rất tốt [24]
Ngoài ra, cao lương còn ựược trồng với mục ựắch lấy thân làm thức ăn gia súc Cao lương thường trồng thành thảm cỏ ựể thu cắt cho gia súc ăn tươi hoặc chế biến dự trữ trong mùa khô hoặc làm ựồng cỏ chăn thả đây là một loại cây gia súc rất thắch ăn Năng suất thân của một số giống làm thức ăn gia súc có thể ựạt tới 54,3 tấn/ha (Start), 48 tấn/ha (Honey), 42 tấn/ha (Atlas), 43,4 Ờ 71,4 tấn/ha ựối với cao lương lai (Reed, 1976) Năng suất chất khô tại
Trang 16Brazil là 13 – 15 tấn/ha, trong khi tại Mỹ là 14 – 17 tấn/ha, tại Irac là 24 – 28 tấn/ha (Gill et al, 1977), 2,5 – 25 tấn ở Oklahoma (Denman, 1975), 12 tấn/ha
ở CuBa (Menendez and Martinez, 1980), 6 – 8 tấn ở Ấn ðộ (Itnal et al, 1980),
14 – 33 tấn/ha ở Louisiana (Ricaud et al, 1981) Trong khi ñó năng suất chất khô của cây cao lương có thể ñạt 20 tấn/ha (cây lâu năm) hoặc 30 tấn/ha (cây hàng năm) Như vậy, năng suất chất khô của cây cao lương thay ñổi rất lớn tùy thuộc vào ñiều kiện ñất ñai, khí hậu, kỹ thuật chăm sóc, thu hái và giống ðiều này ñã ảnh hưởng tới chất lượng và sản lượng thức ăn khi sử dụng cho mục ñích làm thức ăn gia súc
Theo Boardman (1980), cao lương sử dụng làm thức ăn gia súc ở 120 ngày sau trồng tại California có tốc ñộ sinh trưởng trung bình ñạt 23g/m3/ngày sẽ cho năng suất ñạt 27,6 tấn/ha, tại Australia cao lương 83 ngày sau trồng có tốc ñộ sinh trưởng trung bình ñạt 17g/m3/ngày sẽ cho năng suất 14,1 tấn/ha
Ngoài mục ñích sử dụng làm thức ăn gia súc, thân cao lương còn ñược
sử dụng ñể sản xuất mật cao lương, ñường, ñồ uống chứa cồn (Dan và Woody, 2001)
Các bộ phận của cây là nguồn nguyên liệu cho nấu nướng Chất nhuộm màu ñược chiết ở cao lương hạt ñược sử dụng ở phía ñông châu Phi Ở Mỹ, tinh bột của cao lương ñược chế biến bằng qui trình nghiền ướt làm thành ñường dextro, các giống cao lương hạt sáp sử dụng làm keo dán giấy và vải Ở Trung Quốc người ta ñã ước tính giá thành sản xuất cồn từ cây cao lương chỉ có 3.500NDT/tấn Cứ 16 tấn cây cao lương có thể sản xuất ñược 1 tấn cồn, phần bã còn lại có thể chiết xuất ñược 500kg dầu diesel sinh học Người ta chỉ chế biến nhiên liệu từ thân cây, phần hạt cao lương vẫn ñể dùng làm thực phẩm [35]
Ở Việt Nam, cao lương cũng ñược dùng làm lương thực, nấu cháo Hạt cao lương dùng ñể làm rượu cao lương của người Dao ở xứ Bát Xát (Lào Cai) Tại Hoà Bình thân cao lương còn ñược cộng ñồng các dân tộc ở ñây sử
Trang 17dụng như ñối với cây mía Thân cây ñược trồng giải khát với ñồng bào dân tộc miền núi khi ñi làm nương xa, hoặc làm thức ăn gia súc Hạt cao lương ñể nhuộm vải, ñể chữa bệnh như bệnh thận, thuốc lợi tiểu, thuốc giảm sốt hoặc ñược rang lên ñãi khách, nấu như gạo hoặc lên men làm cơm rượu Cao lương là loại cây có vị ngọt ấm, có tác dụng rất tốt trong ñiều trị các bệnh về dạ dày [6] Tuy nhiên ở Việt Nam, cao lương chưa nhận ñược nhiều sự quan tâm hay nghiên cứu về lĩnh vực này
2.1.4 Giá trị dinh dưỡng của cây cao lương
Hạt cao lương là hạt quan trọng thứ 6 trong việc cung cấp calo/khẩu phần ăn trên thế giới sau gạo, lúa mì, ñường (mía, củ cải ñường), ngô, khoai tây Hạt ngũ cốc xếp thứ 5 trên thế giới cung cấp thức ăn chính cho những người sống ở vùng ñất cằn cỗi như châu Á, châu Phi và ñược sử dụng rộng rãi trên khắp thế giới như là thức ăn cho gia súc và hiện nay ñang ñược phát triển theo hướng tạo nguyên liệu sinh học [32]
Qua các phân tích hóa học cho thấy hạt cao lương có hàm lượng tanin và HCN ít hơn so với thân lá; chúng có protein thô 11 – 12%, dầu 3 – 3,1%, xơ 3,1 – 3,2%, dẫn xuất không ñạm 70 – 80%, năng lượng trao ñổi 3000 Kcal/kg chất thô Thành phần dinh dưỡng của hạt cao lương so với ngô như trong bảng 2.1 (NRI, 1988)
Bảng 2.1 Thành phần dinh dưỡng của hạt cao lương và ngô làm thức ăn
chăn nuôi
Loại cây ME cho gia súc
nhai lại (MJ/kg)
ME cho gia cầm
(MJ/kg)
Protein thô
Trang 18Có một phân tích chuyên sâu về thành phần dinh dưỡng trong hạt cao lương cho thấy: cám của hạt cao lương rất ít protein và khoáng nhưng giàu chất xơ Phôi cao lương giàu khoáng, protein, vitamin B – Complex và dầu nhưng ít tinh bột, trên 68% chất khoáng và 75% chất dầu của hạt nằm trong phôi Nội nhũ là phần lớn nhất của hạt, nó nghèo dầu và khoáng nhưng lại có nhiều protein (80%), tinh bột (94%), vitamin B - Complex (50 – 75%) (Hubbard và CS, 1950)
Với thành phần dinh dưỡng như trên, ñể tăng tính ngon miệng cho gia súc và tăng hiệu quả sử dụng của thức ăn, NRI (1988) ñã khuyến cáo tỉ lệ sử dụng hạt cao lương và ngô
2.1.5 Các giai ñoạn sinh trưởng phát triển của cây cao lương
Cao lương là cây lương thực dễ trồng, không kén ñất Song, muốn ñạt năng suất cao cần nắm vững các giai ñoạn sinh trưởng phát triển ñể tác ñộng một cách hợp lý nhất vào các biện pháp kỹ thuật [4]
Thời gian hoàn thành mỗi giai ñoạn phụ thuộc vào giống và môi trường Cùng một giống nhưng thời vụ trồng khác nhau thì thời gian qua mỗi giai ñoạn cũng thay ñổi
- Giai ñoạn 0
Nảy mầm ( từ 3 – 10 ngày sau khi gieo).Thân mầm tăng trưởng nhô lên khỏi mặt ñất nhờ chất dinh dưỡng trong phôi nhũ Thời kỳ này phụ thuộc rõ vào phẩm chất hạt giống, nhiệt ñộ, ñộ ẩm ñất và chiều sâu khi lấp hạt [15] Trồng ñúng thời vụ ñể hạt nảy mầm tốt, cây con mọc khỏe, vụ xuân trồng sớm quá nhiệt ñộ thấp hạt náy mầm chậm, kéo dài thời gian sinh trưởng giống trước khi gieo phải phơi lại nắng nhẹ, xử lý bằng thuốc falizan, ruộng gieo hạt phải làm ñất kỹ trừ hết cỏ dại [15]
- Giai ñoạn 1
Cây có 3 lá lúc này cây nhỏ, tăng trưởng chậm, nếu ñể cỏ dại hoặc bị
Trang 19úng cây dễ chết hoặc ảnh hưởng lớn ñến năng suất Thời kỳ này gặp mưa gió lớn cây dễ bị yếu ớt, sinh trưởng kém vì ñiểm sinh trưởng còn nằm dưới mặt ñất [15]
- Giai ñoạn 2
Cây có 5 lá, cao 45-50cm Giai ñoạn này bộ rễ phát triển nhanh, cây sinh trưởng tốt nhất, lượng chất khô ñược tích lũy ñều, ổn ñịnh cho ñến lúc trổ bông, kết hạt nếu các ñiều kiện ngoại cảnh thích hợp Ở giai ñoạn 1 và 2, sự sinh trưởng của cây có tác ñộng quyết ñịnh ñến năng suất, do ñó các biện pháp kỹ thuật phải ñược tiến hành ñúng lúc, ñầy ñủ [15]
- Giai ñoạn 3:
Khoảng 30 ngày sau khi hạt nảy mầm, ñiểm sinh trưởng phát triển cây chuyển từ giai ñoạn sinh trưởng dinh dưỡng sang sinh trưởng sinh thực, số lá ñạt 2/3 tổng số Thân tăng trưởng nhanh cả chiều cao và chiều ngang, sự hấp thu chất mạnh nhất, khả năng chống cỏ dại tăng [15]
Trang 20phía dưới bắt ñầu chết, cây còn từ 8 - 12 lá (giống ngắn ngày) [15]
2.1.6 Yêu cầu về ñiều kiện sinh thái của cây cao lương
Ánh sáng: Là cây ưa sáng, trong suốt chu kỳ sinh trưởng cần có ñủ ánh
sáng, thời kỳ phát dục ñầu có ñủ ánh sáng sẽ giúp cây con phát triển khỏe.Thời kỳ cuối cần có ñủ ánh sáng ñể cây quang hợp và tích luỹ chất khô thuận lợi, quá trình thụ tinh dễ dàng, giảm tỷ lệ lép, phẩm chất tăng [15]
Nước: Bộ rễ cao lương rất phát triển, phân bố rộng và sâu, có sức hút
rất mạnh Cao lương có khả năng chịu hạn cao, nhưng trong các thời kỳ sinh trưởng cũng yêu cầu cung cấp một lượng nước nhất ñịnh cần tối thiểu là 300 lít nước/cây và tối hảo là 1000 lít nước/cây trong suốt thời kỳ sinh trưởng Thời kỳ cây con bị úng cao lương phát triển chậm, cây có hiện tượng chân chì như ngô [15]
Nhiệt ñộ: Cao lương có nguồn gốc ở vùng nhiệt ñới, có yêu cầu về
nhiệt ñộ gần giống như ngô: hạt cao lương không mọc ở 0oc, mọc rất chậm ở
10oc Nhiệt ñộ thích hợp lúc nảy mầm là 20 – 30oc, từ giai ñoạn nảy mầm ñến giai ñoạn làm ñốt là 20 – 30oc, từ giai ñoạn làm ñốt ñến giai ñoạn trổ bông là
25 – 30oc, khi ra hoa yêu cầu nhiệt ñộ thấp hơn , ñiều này rất thuận lợi cho quá trình tích trữ ñường trong thân và dinh dưỡng trong hạt Hiện nay người
ta ñã chọn lọc ñược những giống cao lương trồng ở vùng rất lạnh, yêu cầu
Trang 21nhiệt ñộ thấp hơn [15]
- ðất ñai: Cao lương không kén ñất Trên các loại ñất pha cát, ñất ñồi
dốc, ñất phù sa, ñất hơi mặn và hơi kiềm, ñất cát ven biển ñều có thể trồng ñược cao lương (Nguyễn Văn Trung, 2009).Tuy nhiên, giống như hầu hết các loại cây trồng, nó sinh trưởng và phát triển tốt nhất trên ñất màu mỡ với phạm
vi pH từ 5,0 – 8,5 [15]
2.1.7 ðặc ñiểm thực vật học
Rễ: Cao lương có bộ rễ phát triển rộng, số lượng rễ con gấp 2 lần so với
ngô Mầm rễ sơ cấp xuất hiện ngay sau khi hạt nảy mầm, có một số rễ sơ cấp phát triển và thường không phân nhánh Rễ thứ cấp phát triển từ mắt thân ñầu tiên Chính những rễ này phát triển thành bộ rễ của cây sau này Rễ sơ cấp sau
ñó chết ñi sễ có nhiều rễ con xuất hiện ở các ñốt thân dưới thấp khi cây không thích nghi với môi trường, những rễ này không có tác dụng hút nước và dinh dưỡng [5]
Thân: Cây cao lương có thân mảnh mai, ñường kính thân ở phần gốc
thay ñổi từ 0,5 ñến 5cm và thu nhỏ ở phần ngọn, chiều dài thân từ 0,5 ñến 4m Thân cây ñặc với một lớp vỏ cứng hoặc một lớp vỏ với phần ruột mềm Bó mạch phân tán khắp tiết diện thân nhưng tập trung nhiều nhất ở vòng ngoài, tạo nên một lớp vỏ cứng giúp cây ñứng thẳng vững chãi Các bó mạch ở phần lõi thân thường to hơn so với các bó bên ngoài [5]
Phần ruột thân có thể có vị ngọt hoặc không, ẩm hoặc khô Ở các thân cây già phần ruột thường rạn vỡ, ñặc biệt là thân cây khô
Tại mỗi mắt thân xuất hiện một lá và một chồi (trừ lá ñòng là không có kèm chồi), trên thân có thể phát triển một vài chồi nách
Lá: Sự phân bố của lá trên thân rất ña dạng, lá có dáng thẳng ñứng hoặc
gần như nằm ngang, phiến lá thẳng hoặc lòng mo Các lá có chiều dài khác nhau, thường ngắn và nhỏ hơn ở phần ngọn Thông thường lá có chiều dài
Trang 22khoảng 1m và bề rộng 10 ñến 15cm Số lá trên thân có thể thay ñổi từ 15 ñến
30 lá tùy theo loài và ñiều kiện môi trường tại phần gốc lá nối với bẹ, có một thìa lìa dạng màng nho nhỏ [5]
Hoa: Hoa cao lương kết lại thành bông dài từ 4 ñến 25cm và rộng 2 ñến
20cm Trục chính của bông có thể hoàn toàn bị che khuất bởi các nhánh Hình dạng và kích thước của bông rất khác nhau, bông mọc thẳng ñứng so với thân hoặc hơi cong Từ trục chính của bông phân ra các nhánh cấp 2 và cấp 3, trên
ñó ñính các chét hoa Tại thời ñiểm ra hoa có màu xanh, khi chín chuyển màu kem, vàng, ñỏ, tím…[5]
Hạt: Hạt cao lương cũng có nhiều màu sắc khác nhau, chúng có thể có
màu ñỏ, nâu vàng, trắng hoặc kem Vỏ hạt thường có màu sẫm hoặc nâu ñậm Nội nhũ có màu trắng hoặc vàng, màu vàng của nội nhũ là màu của sắc tố caroten, có liên quan ñến hàm lượng vitamin A trong hạt Trọng lượng 1000 hạt
có phạm vi phân bố rộng trong các giá trị 3 – 80 g, nhưng ña số là 25 – 30 g [5] Quá trình chín của hạt có thể chia ra 3 giai ñoạn: chín sữa, chín sáp và chín hoàn toàn
+ Giai ñoạn chín sữa: Sau khi hoàn tất thụ phấn, một phần các chất dinh dưỡng ñược lưu trữ trong thân của cây cao lương ngọt, phần còn lại ñược chuyển lên nuôi hạt Vì vậy khối lượng chất khô ñược liên tục tích lũy trong hạt giống, trọng lượng nghìn hạt ngày càng tăng lên Tại giai ñoạn chín sữa thì phôi trong hạt là toàn bộ nội nhũ Lúc này khi ấn móng tay vào hạt giống
sẽ thấy có chất lỏng màu trắng sữa nổi lên [37]
+ Giai ñoạn chín sáp: Giai ñoạn này ñộ ẩm của hạt giảm ñi nhanh chóng và hạt bắt ñầu cứng lại, lúc này khi ấn tay vào hạt thì không thấy chất lỏng chảy ra nữa [37]
+ Giai ñoạn chín hoàn toàn: Lúc này hạt giống trở nên khô cứng, sự tích lũy chất khô ñạt tối ña Hạt có màu sắc và chất lượng của từng giống Thời gian từ nở ñến chín khoảng 30 ngày và thay ñổi tùy theo giống [37]
Trang 232.2 Tình hình sản xuất cao lương trên thế giới và Việt Nam
2.2.1.Tình hình sản xuất cao lương trên thế giới
Từ ựầu những năm 90, Trung Quốc ựã bắt ựầu nghiên cứu phát triển nguồn nhiên liệu và công nghệ chuyển ựổi nhiên liệu sinh học, dùng kỹ thuật truyền thống ựể sản xuất các sản phẩm dạng dầu và cồn từ cây cao lương ngọt, nhưng các sản phẩm này lúc ựó chỉ phục vụ trong ngành thực phẩm và công nghiệp nhẹ Năm 2001, Trung Quốc thực hiện quyết ựịnh pha thêm cồn (Ethyl ancohol) vào trong xăng và ựầu tư hơn 5 tỷ Nhân dân tệ ựể xây dựng 4 doanh nghiệp chuyên sử dụng nhiên liệu cồn trên toàn quốc, tổng năng suất trên 1 triệu tấn Từ tháng 10/2004, các tỉnh thành Hắc Long Giang, Hà Nam,
An Huy, Cát Lâm, Liêu Ninh và một số khu vực thuộc các tỉnh Hồ Bắc, Sơn đông, Hà Bắc và Giang Tô ựã bắt buộc sử dụng xăng cồn; đến năm 2005, ở những nơi trên ngoài quân ựội và dự trữ quốc gia, các loại xe ựều phải dùng nhiên liệu này thay thế các loại xăng dầu khác [35]
để tiếp tục phát triển cao lương ngọt ở Trung Quốc, Tổ chức Nông Lương của Liên Hiệp Quốc ựã cung cấp vốn cho các dự án phát triển của cây cao lương cho hạt và cho ựường, cung cấp nguyên liệu sợi và gia tăng giá trị sản phẩm trong khu vực ựất khô hạn, muối kiềm Dự án này ựược thiết kế ựể cung cấp cây chịu hạn thay thế cho những cây trồng truyền thống mùa hè như ngô, bôngẦ ở vùng đông Bắc và Tây Bắc Trung Quốc Ờ Nơi mà khô cằn, ựộ
mặn cao và ựộ kiềm lớn [35]
Theo FAO (2010) cao lương trên thế giới ựược thống kê từ năm 2000 ựến năm 2010 thì diện tắch trồng cây cao lương thay ựổi không ựáng kể, tuy nhiên diện tắch ựạt cao nhất vào năm 2007 - 2008( 44374 - 45019) Do ựó sản lượng hạt của cao lương cũng ựạt cao nhất vào những năm 2007 - 2008 Nhưng năng suất hạt lại tăng và ựạt cao nhất ở năm 2004 Ờ 2005 (1,53 Ờ 1,49 tấn/ha), có lẽ vào những năm 2004 - 2005 thời tiết ựã rất thuận lợi nên cao
Trang 24lương cũng ñược mùa [34]
Tình hình chung về diện tích, năng suất, sản lượng cao lương thể hiện qua bảng 2.2
Bảng 2.2 Tình hình sản xuất cao lương trên thế giới
Nguồn: FAOSTAT\ FAO Statistics Division 2010\ 12 July 2010
Hiện nay cao lương ngọt ñã ñược trồng với diện tích trên 40 triệu ha tại hơn 100 nước, nhiều nhất ở Ấn ðộ 7.67 triệu ha, Sudan 5.61 triệu ha, Nigeria 4.73 triệu ha, 3 nước trên diện tích trồng cao lương có xu hướng giảm ñi tuy nhiên không nhiều lắm ðứng thứ 4 là Burkina Faso 1.98 triệu ha, sau ñến Mỹ 1.94 triệu ha, Mexico 1.76 triệu ha, Ethiopia 1.61…các nước này diện tích trồng cao lương tăng lên những năm gần ñây [34]
Ngoài mục ñích lấy hạt, việc trồng cao lương lấy thân lá làm thức ăn cho gia súc cũng rất quan trọng Phần lớn các giống cao lương có khả năng chịu khô hạn và chịu nóng cao nên chúng ñóng vai trò quan trọng trong ngành chăn nuôi ở các khu vực có khí hậu khô cằn Chúng tạo thành một phần quan trọng của các bãi chăn thả gia súc tại nhiều khu vực nhiệt ñới Thông thường, cây cao lương ñược sử dụng làm thức ăn gia súc vì loại cây này có ưu ñiểm là
Trang 25có thể chịu ñựng ñược ñiều kiện khô hạn tự nhiên [1]
Nhìn chung, sản lượng cao lương của các nước trên thế giới luôn giữ ổn ñịnh Có một số năm sản lượng giảm bởi diện tích trồng cao lương bị thu hẹp tuy là không ñáng kể, nguyên nhân chính của sự giảm sản lượng có thể do mất mùa, thiên tai…Từ ñó có thể thấy tầm quan trọng của cây cao lương trong sản xuất nông nghiệp của các nước trên thế giới [37]
Bảng 2.3 Các quốc gia ñứng ñầu thế giới về sản xuất cao lương năm 2010
ăn gia súc và sẽ ñược thu lại sau ñó Sau khi nước ñược ép, nó ñược lên men
Trang 26ựể chuyển hóa thành ethanol thô Ethanol này sau ựó ựược chưng cất và dehydrat hóa giống như sản xuất ethanol từ hạt Tại Mỹ bã ép thường ựược sử dụng ựể làm chất ựốt ựể sản xuất ựiện năng do ựó nó ựược bán cho nhà máy nhiệt ựiện, hoặc bã thải cũng có thể ựược sử dụng làm phân bón [33]
đây cũng là một bước tiến khởi ựầu cho các nước như Nhật, MỹẦ nghiên cứu và ứng dụng sản xuất cao lương ngọt theo hướng nhiên liệu sinh học [33]
Bảng 2.3 cho thấy Ấn độ là nước ựứng ựầu về diện tắch trồng cao lương năm 2008, tuy nhiên sản lượng lại chỉ ựứng thứ 3 trên thế giới Mỹ ựứng thứ 5
về diện tắch trồng nhưng lại có sản lượng cao nhất, chiếm ựến 18,3% sản lượng cao lương của thế giới điều ựó cho thấy, sản lượng của cao lương phụ thuộc nhiều vào giống, ựiều kiện khắ hậu và biện pháp canh tác ở các quốc gia [34]
2.2.2 Tình hình sản xuất cao lương ở Việt Nam
Theo ựánh giá của Ngân hàng Phát triển đông Á, cao lương ngọt sẽ là cây trồng năng lượng phù hợp nhất ở Việt Nam nếu như có những cải tạo phù hợp về giống Cao lương ngọt là một trong những cây trồng sử dụng nước và dinh dưỡng hiệu quả nhất So với ngô và mắa ựường (nguyên liệu sản xuất ethanol hiện nay), cao lương ngọt chỉ cần 1/2 lượng nước và 1/2 lượng phân bón do vậy có thể ựược trồng hiệu quả trên những vùng ựất khô cằn, thậm chắ gần hoang hóa, nơi không thể trồng lúa gạo Diện tắch ựất loại này nước ta còn nhiều (khoảng 9,3 triệu hecta ựất hoang hóa, 4,3 triệu hecta ựất ựồi núi chưa sử dụng, chưa kể 8,1 triệu hecta ựất lâm nghiệp ựược giao phân tán, cần chắnh sách thắch hợp tắch tụ lại [18]
Cây cao lương ựược trồng ắt, chưa tập trung, năng suất trung bình nhỏ hơn 1 tấn/1ha Cao lương ựược trồng phổ biến ở các khu vực núi cao như Hà Giang, Cao Bằng, Lào Cai, Sơn La, điện Biên hoặc khu vực Tây Nguyên Cao lương ựã ựược ựồng bào dân tộc vùng núi dùng làm thức ăn chăn nuôi từ
Trang 27lâu ñời nay (vi.wikipedia.org/wiki/Chi_L)[36]
ðầu 2009, Viện Môi trường Nông nghiệp ñã tiến hành ñề tài cấp nhà nước “Nghiên cứu, tuyển chọn và sản xuất một số giống cao lương ngọt làm
nhiên liệu sản xuất Ethanol” Tập thể các nhà nghiên cứu thu thập và tuyển
chọn một số giống cao lương ngọt có năng suất cao và thích ứng với nhiều vùng miền ở Việt Nam
Trong ngân hàng gen hạt giống của Trung tâm Tài nguyên Thực vật - Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam hiện ñã bảo tồn ñược 54 nguồn gen cao lương có nguồn gốc ñịa phương và nhập nội Gần ñây, Viện môi trường
ñã nhập nội ñược 12 nguồn gen cao lương thân ngọt từ ICRISAT (Viện nghiên cứu cây trồng bán khô hạn quốc tế) Một số giống ñịa phương mà viện thu thập ñược: Păng săn sa long từ ðiện Biên, cao lương trắng, cao lương ñỏ
có nguồn gốc từ Sơn La ñược bảo tồn năm 2005 ðến năm 2007, thu thập ñược thêm một số giống: Má Manh, Nông Dưa, Mia Xoa, Mia Sa Sa, Khẩu Phăng, Ma Phăng, Trua…có nguồn gốc từ ðiện Biên và Sơn La Từ năm
2008 ñến nay, Trung Tâm Tài Nguyên Thực Vật có thêm các giống: Oi dươi, Kchua plết, Quan dua, Rua, Ôi lanh, Cà me lang chia, Mà tách…có nguồn gốc từ Sơn La, Lai Châu, Yên Bái [14]
Gần ñây, Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội ñã tiến hành thu thập
và ñánh giá một số giống cao lương ở các ñịa phương trong nước như Bản Phổ (Bắc Hà- Lào Cai), Vũ Nông (Hà Quảng - Cao Bằng), Lũng Nặm (Hà Quảng - Cao Bằng), Kéo Yên (Hà Quảng- Cao Bằng) Một số giống cao lương cũng ñã ñược nhập nội từ Nhật Bản: Idian Sorghum, Hayakawa, Kazetachi, Gold… (Phạm Văn Cường 2006) ñã tiến hành mô tả các ñặc tính thực vật học của các giống cao lương ñồng thời ñánh giá ñặc tính nông - sinh học qua các vụ trồng khác nhau tại trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội [3]
Bước ñầu tác giả cũng ñã ñánh giá năng suất và ñặc tính sinh lý liên
Trang 28quan đến khả năng chịu hạn của một số giống cao lương trồng trong mùa đơng tại Gia Lâm - Hà Nội và cho thấy cĩ rất nhiều triển vọng [16]
Năm 2006, các cán bộ nghiên cứu đã tiến hành mơ tả các đặc tính thực vật học của các giống cao lương đồng thời đánh giá đặc tính nơng sinh học qua các vụ trồng khác nhau tại ðại học Nơng Nghiệp Hà Nội, bước đầu đánh giá năng suất và các đặc tính sinh lý liên quan đến khả năng chịu hạn của cây cao lương
Trường ðại học Nơng Lâm đã hợp tác với Nhật Bản về nghiên cứu và phát triển cao lương ngọt tại vùng trung du miền núi phía Bắc, đến nay đã thu thập được 49 mẫu giống từ: Cơng ty EarthNote, ðại học Kyusu Nhật Bản; từ
Úc, từ Viện Di truyền thực vật, Trung tâm tài nguyên thực vật và các giống đang được trồng tại một số địa phương Thơng qua đánh giá tập đồn tại Trường đã xác định được một số giống triển vọng cĩ năng suất và hàm lượng đường cao, cĩ thể phát triển tốt tại trung du miền núi phía Bắc [18]
Nĩi chung, cao lương ở Việt Nam vẫn thiếu sự quan tâm cần thiết và ít được chú ý nghiên cứu đưa vào sản xuất phổ biến ða số, cao lương chỉ là thức ăn bổ sung cho gia súc và được trồng ở những vùng miền núi khĩ khăn khơng thể trồng các loại cây trồng khác Một ứng dụng rất tiềm năng của cao lương trong sản suất nhiên liệu sinh học ở Việt Nam đang bị bỏ ngỏ
Theo GS.TSKH Trần Duy Quý, Viện Khoa học Nơng nghiệp Việt Nam, cây cao lương ngọt là loại cây ra bơng lấy hạt cĩ thể sử dụng làm lương thực, thức ăn gia súc Vấn đề khĩ khăn nhất trong việc phát triển cây nhiên liệu sinh học là giống và cơ chế chính sách Nhà nước cần đầu tư nhiều hơn nữa kinh phí cho các viện nghiên cứu để chọn tạo ra những giống cĩ chất lượng tốt Ngồi ra, cần cĩ những chính sách hỗ trợ cụ thể cho doanh nghiệp dám mạnh dạn đầu tư nghiên cứu và sản xuất nhiên liệu sinh học [2]
Trang 292.3 Giá trị kinh tế của cao lương
Nhiên liệu sinh học là loại nhiên liệu sạch, tái tạo ñược, có thể bị phân hủy bởi tác nhân sinh học và không gây hại môi trường Xăng sinh học (Ethanol) ñược sản xuất bằng cách thủy phân chất xanh (xenlulo) sau ñó ñược lên men và chưng cất Sử dụng xăng sinh học giúp giảm lượng dầu nhập khẩu, tiết kiệm ngoại tệ và giúp ổn ñịnh an ninh năng lượng Hơn nữa, xăng sinh học
là nguồn nguyên liệu rẻ tiền giúp giảm chi tiêu cho người tiêu dùng Sản xuất
và sử dụng xăng sinh học tạo công ăn việc làm cho nông dân, người trồng và cung cấp nguyên liệu thô cho ngành công nghiệp sản xuất xăng sinh học
Mặt khác, do công nghiệp hóa phát triển, các nguồn nhiên liệu từ thiên nhiên ñang dần cạn kiệt thì nhu cầu sử dụng Ethanol làm nhiên liệu tăng nhanh Năm 2000 cả thế giới sản xuất ñược 4.519 triệu gallons ethanol, năm
2005 tăng lên 2 lần 8.276 triệu gallons ethanol so với năm 2000, nhưng ñến năm 2009 ñã tăng gấp 2.5 lần 19.227 triệu gallons ethanol so với năm 2005 Ethanol là mặt hàng xuất khẩu tiềm năng Braxin, Trung Quốc, Ấn ðộ là những nước xuất khẩu mạnh ethanol Ngoài ra, còn có một số nước vùng Nam Mỹ và Thái Lan cũng tham gia xuất khẩu mặt hàng này
Có rất nhiều loại cây trồng có thể ñược sử dụng trong sản xuất ethanol nhiên liệu: ngô, sắn, mía, dầu mè…song nếu ñưa những cây ñó và sản xuất thì
sẽ ảnh hưởng không nhỏ tới an ninh lương thực thế giới Cao lương ngọt là một thay thế tốt nhất ñể chế biến ethanol hiện nay mà không ảnh hưởng ñến sản xuất lương thực Hơn nữa, cao lương lại có thể trồng ở những vùng ñất bạc màu, cằn cỗi mà không loại cây trồng nào có thể sinh trưởng phát triển tốt ñược Các quốc gia trên thế giới ñã có nhiều nghiên cứu về cao lương ngọt chế biến ethanol và xây dựng nhiều nhà máy ñiều chế với công suất lớn Ethanol sinh học sản xuất từ cao lương ngọt có giá thành cạnh tranh rất cao tại Ấn ðộ, giá thành sản xuất 1 lít ethanol từ cao lương ngọt là 0,46 USD
Trang 30so với 0,58 USD nếu làm từ mắa và 0,56 USD làm từ ngô.Tập ựoàn Tata ở Ấn
độ ựã xây dựng cơ sở chưng cất Ethanol từ cao lương ngọt với công suất 40.000l/ngày.Giữa sự phụ thuộc vào dầu ngoại nhập và ý thức về sự ô nhiễm môi trường của nhiên liệu hóa thạch, nước Mỹ ựã tập trung vào sản phẩm nông nghiệp trong nước ựể thay thế năng lượng hóa thạch, với dự kiến 73 triệu ha, nhiều nhất trên thế giới
đường ở trong thân tạo ra tới 80% lượng cồn và nó chiếm tới 15% trong thân tươi Ở bang Louisiana (Hoa Kỳ), năng suất cồn có thể ựạt từ 1.070 ựến 1.635 gallon/ha (4.050 - 6.190 lắt/ha), tương ựương với 25 - 40 thùng Ethanol/ha Ở Trung Quốc, chỉ với 4,5 kg hạt giống người nông dân có thể gieo cho 1ha và thu về từ 45 - 60 tấn thân tươi ựể sản xuất tới 7.000 lắt Ethanol Do ựó, bộ Nông nghiệp và bộ Khoa học Công nghệ Trung Quốc ựã thực hiện chương trình trồng nửa triệu ha cao lương từ 2003 - 2005 ở khu vực phắa Tây với mục ựắch sản xuất nhiên liệu sinh học
Theo ICRISAT, sản xuất Ethanol từ lúa miến ngọt mang lại hiệu quả kinh tế hơn so với các loại cây nguyên liệu khác Ấn độ, nơi vừa ựưa vào vận hành nhà máy chưng cất thanol từ lúa miến ngọt ựầu tiên trên thế giới, chi phắ nguyên liệu sản xuất 1 gallon (3,78 lắt) ethanol từ lúa miến ngọt tắnh ra là 1,74 USD so với mức 2,19 USD ựối với cây mắa ựường và 2,12 USD ựối với bắp (Diệp Mai, 2008)[9]
Một chuyên gia IRISAT cho rằng Ấn độ có thể ựáp ứng toàn bộ nhu cầu nhiên liệu sinh học của mình nếu có 100 nhà máy ethanol sinh học như nhà máy ở bang Andhra Pradesh, hiện mỗi ngày sản xuất 40 ngàn lắt ethanol từ nguồn lúa miến ngọt do nông dân ựịa phương cung ứng [22]
Quá trình sản xuất ethanol từ lúa miến ngọt ắt hao tốn ựiện hơn so với khi dùng bắp hoặc mắa đó là chưa nói lúa miến có hàm lượng năng lượng khá cao, tương ựương với mắa và gần gấp 4 lần so với bắp mà không có phế
Trang 31phẩm Thân cây sau khi ñược ép lấy nước có thể phơi khô dùng làm chất ñốt
ñể sản xuất ñiện, cũng như các loại nhiên liệu sinh học khác, ethanol ñiều chế
từ lúa miến ngọt không phát thải CO2 như nhiên liệu hóa thạch
Các dự án sản xuất ethanol từ nguyên liệu bao tiêu như ở Ấn ðộ hiện cũng ñang ñược triển khai tại Philippines, Mexico, Mozambique, Nigeria, Kenya…dưới sự hỗ trợ về mặt kỹ thuật của ICRISAT Không chỉ các nước ñang phát triển ở châu Á, Phi và Mỹ La - tinh, Mỹ và Liên minh châu Âu cũng rất quan tâm ñến công nghệ sản xuất nhiên liệu sinh học từ lúa miến ngọt
Ở Việt Nam, nhiên liệu sinh học cũng là vấn ñề mới ñược ñưa ra và ñang phát triển Một số nhà máy sản xuất nhiên liệu sinh học ñã ñược ñầu tư xây dựng và vận hành Song, nguyên liệu ñể sản xuất hiện nay của các nhà máy
ñó là mía và sắn Cao lương chưa ñược ñưa vào sản xuất mặc dù nó có những
ưu ñiểm hơn hẳn so với sắn và mía ñang trồng Nguyên nhân chính là do người nông dân chưa quen với cây trồng mới, chưa phổ biến và chưa có nhiều nghiên cứu về cao lương trong lĩnh vực này
"ðề án phát triển nhiên liệu sinh học ñến năm 2015 và tầm nhìn ñến năm 2025” của thủ tướng chính phủ thì ñến năm 2015 Việt Nam phải sản xuất ñược 250.000 tấn ethanol và biodiesel, năm 2025 là 1,8 triệu tấn ethanol và biodiesel Do nhu cầu cấp bách này, việc phát triển cây nông nghiệp cho sản xuất nhiên liệu sinh học ở Việt Nam là không thể chậm trễ ðặc biệt là mở rộng nghiên cứu về cao lương, loại cây lý tưởng mà cả thế giới ñang sử dụng rộng rãi
2.4 Các kết quả về sử dụng vật liệu che phủ trong nông nghiệp ở Việt Nam
Tình hình thiếu nước ñang xảy ra gây hậu quả nghiêm trọng, ñặc biệt là với nền nông nghiệp nước ta Các nghiên cứu về chọn tạo giống cây chịu hạn
Trang 32là một hướng ựi tắch cực Bên cạnh ựó người ta có thể áp dụng các biện pháp che phủ ựơn giản nhưng lại giữ ẩm ựất cho cây trồng, góp phần vào tăng sinh trưởng phát triển và năng suất cây trồng, ựặc biệt là với nông dân ở những vùng núi dốc, ựất ựai khô hạn
Nhóm các nhà khoa học thuộc Viện khoa học kỹ thuật nông lâm nghiệp miền núi phắa Bắc ựã nghiên cứu sử dụng các loại vật liệu che phủ ựất ựể sản xuất ngô trên ựất dốc có hiệu quả tại huyện Văn Chấn (tỉnh Yên Bái) Các nhà khoa học sử dụng các loại vật liệu che phủ như thân lá ngô, rơm rạ, thân lá các loại cỏ tự nhiên và bón các loại phân ựơn, thuốc bảo vệ thực vật thông thường Thực nghiệm cho thấy, che phủ ựất bằng xác thực vật có tác dụng tắch cực ựối với quá trình sinh trưởng, phát triển của ngô, cải thiện tắnh chất hóa học của ựất: tăng lượng mùn, các chất dinh dưỡng, giảm chua và hạn chế nhóm gây ựộc cho cây trồng và năng suất tăng từ 8,9 ựến 54,41% Trong trường hợp không có sẵn vật liệu khác nhau như thân ngô, xác cỏ dại hoặc vật liệu hỗn hợp ựể che phủ, tăng thu nhập cho người dân từ 728.000 ựồng ựến 1,2 triệu ựồng/ha Tắnh ưu việt của việc che phủ ựất và vật liệu che phủ hữu
cơ ựã ựược người nông dân chấp nhận và áp dụng rộng rãi, ựiển hình là huyện Mai Sơn, Sông Mã (tỉnh Sơn La), điện Biên đông, Tủa Chùa (tỉnh điện Biên), mang lại hiệu quả kinh tế thiết thực
Ngoài che phủ bằng xác thực vật, ựể tăng năng suất cho lạc, người ta còn dùng nilon trắng phủ lên bề mặt luống điều này còn làm tăng nhiệt ựộ ựất, hạn chế bốc hơi nước, chống xói mòn ựất, rửa trôi phân bón, hạn chế cỏ dại, cây sinh trưởng và phát triển tốt hơn là không che phủ
Với cao lương, ở Việt Nam chưa ựược trổng rộng rãi nên cũng chưa có một nghiên cứu nào về chọn giống cao lương chịu hạn Loại cây này thường ựược trồng ở những vùng ựất khô cằn và hạn hán, ựộ ẩm thấp Tuy nhiên vào giai ựoạn ựầu của cao lương rất cần ựất ẩm ựể caayc ó thể nảy mầm tốt, dẫn
Trang 33ựến sinh trưởng và phát triển tốt sau này Do vậy nghiên cứu khả năng chịu hạn và các biện pháp làm tăng tắnh chịu hạn của cao lương bằng biện pháp che phủ là một hướng ựi cần thiết nhất là khi cao lương ựang ựược triển khai nghiên cứu cho nhiên liệu sinh học trong nước
2.5 Bản chất của những thực vật thắch nghi và chống chịu khô hạn
Tránh hạn: Những thực vật này thường sống ở những sa mạc khô hạn có thời gian mưa rất ngắn trong năm đây là những thực vật có thời gian sinh trưởng rất ngắn gọi là các cây ựoản sinh Hạt của chúng nảy mầm ngay khi bắt ựầu có mưa, ựất còn ẩm Sau ựó, chúng sinh trưởng và phát triển nhanh chóng, hình thành hạt rồi chết trước khi mùa khô ựến Hạt của chúng chịu hạn rất tốt vì có thời gian ngủ nghỉ rất dài suốt mùa khô, ựợi ựến mùa mưa năm sau lại nảy mầm
Giảm khả năng mất nước: với cây trồng, giảm khả năng mất nước cũng
là ựặc trưng thắch ứng với khô hạn Có nhiều cách mà thực vật chịu hạn có ựược là:
đóng khắ khổng ựể giảm thoát hơi nước khi gặp hạn Khắ khổng của những thực vật chịu hạn này thường rất nhạy cảm với thiếu nước, các thực vật này thường sống ở sa mạc và thường là thực vật CAM nên có xu hướng mở khắ khổng vào ban ựêm ựể nhận CO2 Các cây xương rồng ở sa mạc có thể ựóng khắ khổng liên tục trong thời gian rất dài nếu sức hút của ựất quá lớn Các thực vật chống chịu hạn thường có tầng cutin dày hơn ựể giảm lượng nước bay hơi qua cutin
Giảm sự hấp thụ năng lượng ánh sáng mặt trời bằng cách vận ựộng lá theo hướng song song với tia sáng tới ựể nhận năng lượng ắt nhất, nhất là vào ban trưa hoặc có thể cuộn lá lại hay cụp lá xuống
Giảm diện tắch lá ựể giảm bề mặt thoát hơi nước Nhiều thực vật có lá biền thành gai sương rồng Lá của chúng thường sinh trưởng rất chậm khi
Trang 34thiếu nước Lá rất nhạy cảm với thiếu nước nên mốt số lá bị rụng ñi hay khô chết ñi ñể giảm bề mặt thoát hơi nước
Duy trì khả năng hấp thu nước: Có hệ rễ phát triển rất mạnh và phân bố sâu xuống mạch nước ngầm ñể lấy nước Số lượng và mật ñộ rẽ cũng rát cao
và tỷ lệ rễ/thân, lá cao hơn nhiều khi gặp hạn
Tăng áp suất thẩm thấu và sức hút nước của mô bằng khả năng ñiều chỉnh thẩm thấu của những thực vật này Các chất ñiều chỉnh thẩm thấu có thể là muối kali, axit hữu cơ, ñường…tùy theo loại cây trồng Chính nhờ các ñặc ñiểm trên mà giúp cây lấy ñược nước có hiệu quả nhất trong ñiều kiện cung cấp nước rất khó khăn
Duy trì tính nguyên vẹn về cấu trúc và chức năng sinh lý của tế bào:
ðặc ñiểm chung nhất của thực vật chống chịu hạn là trong ñiều kiện thiếu nước, chất nguyên sinh của tế bào vẫn giữ ñược nguyên vẹn mà không bị thương tổn nên không rò rỉ các chất ra ngoài, các bào quan vẫn duy trì cấu trúc và chức năng của chúng
ðộ nhớt và tính ñàn hồi duy trì ở mức cao Các protein và enzym bền vững, không bị biến tính và không bị phân hủy lúc thiếu nước
Các hoạt ñộng trao ñổi chất và sinh lý vẫn duy trì ñược mà không bị ñảo lộn khi gặp hạn Quá trình sinh trưởng và phát triển cũng như việc hình thành năng suất ñược tiến hành ở mức ñộ khác nhau tùy theo khả năng chống chịu hạn của chúng Năng suất của các cây trồng giảm nhiều hay ít tùy theo mức
ñộ hạn và khả năng chống chịu hạn của chúng
Nghiên cứu của Vũ Văn Liết và Vũ Thị Bích Hạnh trên 66 mẫu giống lúa ñịa phương ñã sử dụng phương pháp xử lý KCLO3 3% ngâm hạt giống lúa 48h sau ñó chuyển ra ñĩa petri cho nảy mầm ñể ñánh giá khả năng chịu hạn [7] Nghiên cứu còn sử dụng phương pháp xử lý rễ mạ khi mạ ñược 3 lá với dung dịch KCLO3 trong vòng 8h, dựa trên tỉ lệ rễ mạ héo ñể ñánh giá khả
Trang 35năng chịu hạn Kết quả nghiên cứu ñã chọn ra ñược 20 giống lúa có khả năng chịu hạn tốt ñể tiếp tục nghiên cứu trong chậu và ngoài ñổng ruộng [7]
Theo Vũ Văn Liết thì sử dụng phương pháp ñánh giá hạn gián tiếp thông qua 2 phương pháp trên có ñộ chính xác cao, dễ làm, rút ngắn thời gian và góp phần tiết kiệm chi phí [7]
2.6 Những nghiên cứu về tính chống chịu hạn của cây cao lương
Tập thể các nhà khoa học quốc tế ñã báo cáo công trình nghiên cứu giãi
mã bộ gen cây cao lương do Dr.Andrew Paterson, ðại học Georgia (Mỹ) và Dr.C Tom Hash, chuyen gia chọn giống của ICRISAT cùng thực hiện Cao lương là cây lương thực C4 ñầu tiên ñược giải mã bộ gen Cây lương thực ñầu tiên có bộ gen ñược giải là cây lúa Mía ñường, bắp và kê ngọc cũng là cây hòa bản C4 có thể ñược hưởng từ công trình này Cây có chu trình quang hợp
C4 biểu hiện nhiều lợi ñiểm hơn cây C3 trong lộ trình cố ñịnh carbon, ñặc biệt trong ñiều kiện khô hạn và nhiệt ñộ cao
Theo Dr Willam Dar, Tổng Giám ñốc ICRISAT, sự giải mã trình tự ñầy
ñủ bộ gen cây cao lương, cây ñầu tiên chống chịu khô hạn giỏi trong ñiều kiện nông nghiệp ñất khô mở ra triển vọng lớn về giống cây trồng chịu hạn "Trình
tự bộ gen cao lương cho chúng ta những kiến thức về những gen chống chịu hạn tốt hơn khi so sanh vơi các loài cốc" ICRISAT sẽ kết hợp kiến thức mới này với ứng dụng chỉ thị phân tử trong chọn giống, ñể chọn tạo ñược giống cao lương cải tiến và giống lai F1 có những tính trạng mong muốn, cải tiến tính chống chịu hạn, tính kháng bệnh
Những gen ứng cử viên ñược phân lập liên quan ñến tinh chống chịu khô hạn hoặc kháng sâu hại có thể ñược áp dụng ñể hiểu rõ hơn những biến dị tự nhiên trong ngân hàng gen cao lương của ICRISAT, với khoảng 36.000 mẫu giống ñược sưu tập cho ñến nay Cao lương, cây chiến lược và là cây mang tính chất chuyên môn của ICRISAT, ñứng vị trí quan trọng thứ 5 trong các
Trang 36loại cốc chống chịu hạn, là cây lương thực chủ lực của hơn 500 triệu người trên thế giới, ở 30 quốc gia thuộc vùng nhiệt ñới bán sa mạc Nó ñược trồng trên diện tích 42 triệu ha tại 98 quốc gia của châu Phi, châu Á, châu ðại Dương và châu Mỹ
Trang 373 đỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP
NGHIÊN CỨU
3.1 đối tượng nghiên cứu
đề tài tiến hành nghiên cứu trên 8 giống cao lương ngọt: S12, S27, S35, S36, S37, S41, S46, S55
đây là các giống cao lương doViện Môi Trường Nông Nghiệp cung cấp, ựược ựánh giá có năng suất cao và thắch ứng với nhiều vùng miền tại Việt Nam
3.2 địa ựiểm nghiên cứu
+ Thắ nghiệm trong phòng: Thực hiện trong phòng thắ nghiệm tại Trung tâm Thông tin và Ứng dụng Tiến bộ KHCN - Sở Khoa học & Công nghệ Bắc Ninh
+ Thắ nghiệm ngoài ựồng thực hiện tại ựất ựồi Châu Phong - Quế Võ - Bắc Ninh
3.3 Thời gian nghiên cứu: Vụ Xuân - Hè năm 2012
3.4.Vật liệu nghiên cứu
- Rơm rạ khô: Rơm khô và gốc rạ khô lấy tự vụ lúa trước ựể lại
- Cỏ khô: Cỏ sau khi ựược làm ở ruộng hoặc các cỏ dại sẵn có ở xung quanh ruộng thắ nghiệm rồi phơi khô (Cỏ gà, cổ gấu, cỏ tranhẦ)
- Nilon trắng chuyên dụng cho nông nghiệp
- Nilon ựen chuyên dụng cho nông nghiệp
- Hóa chất: KCLO 3 sản xuất từ Trung Quốc
3.5 Nội dung nghiên cứu
đề tài tiến hành với 2 nội dung sau:
- đánh giá khả năng nảy mầm của hạt và sinh trưởng của cây con trong
ựiều kiện hạn nhân tạo bằng KCLO 3
Trang 38- Ảnh hưởng của vật liệu che phủ ựến sinh trưởng phát triển và năng suất cây cao lương giống S37, S41
3.6 Phương pháp nghiên cứu
3.6.1 Bố trắ thắ nghiệm
- Thắ nghiệm 1: đánh giá khả năng nảy mầm của các giống cao lương ngọt trong ựiều kiện hạn nhân tạo bằng dung dịch KCLO 3 ở các nồng ựộ khác nhau theo các công thức:
Gieo 30 hạt vào các ựĩa Petri với các nồng ựộ KCLO 3 khác nhau như trên Xác ựịnh tỷ lệ nảy mầm của các giống ở các nồng ựộ
- Thắ nghiệm 2: Khả năng sinh trưởng phát triển ở giai ựoạn cây con của một số giống cao lương trong dung dịch KCLO 3 ở các nồng ựộ khác nhau
Trang 39Chọn cây nảy mầm có trạng thái sinh trưởng ñồng ñều sau ñó trồng
trong ống nghiệm có dung dịch KCLO 3 Theo dõi chiều cao cây và chiều dài
dễ sau 7 ngày
Thí nghiệm bố trí ngẫu nhiên hoàn toàn 3 lần lặp lại, mỗi lần 10 cây
- Thí nghiệm 3: Ảnh hưởng của vật liệu che phủ ñến ñến khả năng
sinh trưởng phát triển và năng suất cao lương ngọt giống S41 và giống S37 trên ñất ñồi tại Quế Võ - Bắc Ninh
Thí nghiệm ñược bố trí theo kiểu khối ngẫu nhiên ñầy ñủ RCB với 5 công thức và 3 lần nhắc lại
Mỗi ô thí nghiệm có diện tích 5m2, khoảng cách các luống 30cm Mật
ñộ 8 cây/m2, hàng x hàng 70cm, cây x cây 20cm
vệ
Trang 403.6.2 Các biện pháp kỹ thuật
* Làm ñất
ðất trước khi trồng ñược làm sạch cỏ, bừa kỹ, san phẳng ñể tạo ñộ ñồng ñều về ñộ cao trên toàn ruộng, tránh hiện tượng ứ ñọng nước sau mưa Luống sau khi lên tiến hành rạch hàng 8 – 10cm ñể bón lót phân, sau ñó che phủ trên
bề mặt luống
Với rơm rạ khô và cỏ khô che phủ dày 5cm Với nilon thì căng phẳng một lớp lên bề mặt luống rồi dùng ñất cố ñịnh nilon xung quanh luống, dùng ống bơ ñể ñục lỗ trên bề mặt nilon
Sau một tuần, lớp phủ thực vật ñã xẹp bớt thì tiến hành gieo hạt Mỗi hốc gieo 2 – 3 hạt, lấp ñất khoảng 3 – 5cm, tưới ẩm ñể hạt nảy mầm tốt
ðợt 3: Trước khi trỗ 10 – 15 ngày, bón 20% N + 30% K2Ocòn lại
Sử dụng ñạm Ure (46%N), Super Lân (18%P2O5) và Kali clorua (60% K2O)
* Chăm sóc và phòng trừ sâu bệnh
Cao lương là cây chịu hạn tốt, tuy nhiên giai ñoạn ñầu ñất trồng cần ñủ
ẩm hạt mới nảy mầm tốt nên sau trồng cần thường xuyên tưới ẩm cho ñến khi cây 5 – 6 lá
Khi cây 3 – 4 lá tiến hành tỉa cây và trồng rặm ñể lại mỗi hốc 1 cây Thường xuyên quan sát và phòng trừ sâu bệnh kịp thời Thời vụ này, cao lương bị sâu xám ăn khi cây còn nhỏ Phòng và trừ sâu xám bằng thuốc Vifuran 3G hoặc Vibasu 10H Giai ñoạn sau cây bị rệp phá hoại và sâu ñục
