Xác định thời vụ trồng và giá trị dinh dưỡng của thức ăn ủ chua hai dòng cao lương OPV86 và OPV88 chọn tạo tại học viện nông nghiệp việt nam

Quá trình sinh trưởng của thân lá có thể chia làm 3 giai đoạn: - Giai đoạn sinh trưởng chậm; - Giai đoạn sinh trưởng nhanh; - Giai đoạn sinh trưởng chậm; Sau khi nảy mầm trọng lượng vật

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

- -

NGUYỄN THỊ MIÊN

XÁC ĐỊNH THỜI VỤ TRỒNG VÀ GIÁ TRỊ DINH DƯỠNG CỦA THỨC ĂN Ủ CHUA HAI DÒNG CAO LƯƠNG OPV86 VÀ OPV88 CHỌN TẠO TẠI HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan các số liệu, kết quả trình bày trong khóa luận là trung thực và được thực hiện nghiêm túc, khách quan Các phân tích thành phần hoá học của cây cao lương được tiến hành tại phòng thí nghiệm trung tâm của Khoa Chăn nuôi và Nuôi trồng thủy sản và phòng phân tích thức ăn của Bộ môn Dinh dưỡng – thức ăn

Tôi xin cam đoan, mọi sự giúp đỡ cho luận văn này đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn đều đã được chỉ rõ nguồn gốc

Học viên

Nguyễn Thị Miên

LỜI CẢM ƠN

Trong suốt quá trình học tập và làm luận văn tốt nghiệp tại Học viện Nông nghiệp Việt Nam ngoài sự cố gắng của bản thân tôi còn nhận được sự giúp đỡ quý báu của của nhiều cá nhân và tập thể

Lời đầu tiên tôi xin được cảm ơn Ban giám đốc Học viện Nông nghiệp Việt Nam, Ban chủ nhiệm Khoa Chăn nuôi và Nuôi trồng thủy sản, cùng toàn thể các thầy

cô giáo đã trang bị cho tôi những kiến thức chuyên sâu về chuyên môn nghề nghiệp và

tư cách đạo đức làm nền tảng cho tôi trong cuộc sống và công việc sau này

Tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất tới thầy giáo PGS.TS Bùi Quang Tuấn

đã dành nhiều thời gian, tâm huyết tận tình hướng dẫn tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài

Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè và tất cả mọi người đã luôn dành cho tôi sự quan tâm và giúp đỡ

Hà Nội, ngày 6 tháng 10 năm 2014

Học viên

Nguyễn Thị Miên

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC BẢNG vi

DANH MỤC ĐỒ THỊ, HÌNH viii

DANH MỤC VIẾT TẮT ix

MỞ ĐẦU 1

1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1

2 MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI 2

3 Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI 2

3.1 Ý nghĩa khoa học 2

3.2 Ý nghĩa thực tiễn 2

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3

1.1 ĐẶC ĐIỂM SINH TRƯỞNG CỦA CÂY THỨC ĂN 3

1.1.1 Động thái sinh trưởng của thân lá 3

1.1.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sinh trưởng của thân lá 4

1.1.3 Động thái tái sinh trưởng của thân lá 12

1.1.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến tái sinh trưởng của thân lá 12

1.2 Ủ CHUA THỨC ĂN THÔ XANH 13

1.2.1 Các quá trình hóa sinh và vi sinh vật diễn ra trong ủ chua thức ăn thô xanh 13

1.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng thức ăn ủ chua 17

1.3 CÂY CAO LƯƠNG 20

1.3.1 Nguồn gốc và phân bố của cây cao lương 20

1.3.2 Đặc tính thực vật và khả năng chống chịu của cây cao lương 21

1.3.3 Khả năng tái sinh 24

1.3.4 Các yếu tố ảnh hưởng tới sự sinh trưởng và phát triển của cây cao lương 24

1.4 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ SỬ DỤNG CÂY CAO LƯƠNG 26

CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG – NỘI DUNG PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 34

2.1 ĐỐI TƯỢNG, ĐỊA ĐIỂM VÀ THỜI GIAN NGHIÊN CỨU 34

2.2 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 34

2.2.1 Đánh giá khả năng sinh trưởng của cây cao lương 34

2.2.2 Thành phần hóa học và giá trị dinh dưỡng của thân lá cao lương 34

2.2.3 Chi phí cho sản xuất thức ăn xanh 34

2.2.4 Chất lượng cây cao lương ủ chua làm thức ăn cho gia súc nhai lại 34

2.3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 34

2.3.1 Bố trí thí nghiệm 34

2.3.2 Các biện pháp kỹ thuật 35

2.4 PHƯƠNG PHÁP THEO DÕI CÁC CHỈ TIÊU NGHIÊN CỨU 36

2.4.1 Điều kiện của địa điểm nghiên cứu 36

2.4.2 Các chỉ tiêu về đất 36

2.4.3 Các chỉ tiêu nông sinh học 36

2.4.4 Các chỉ tiêu năng suất 37

2.4.5 Phân tích thành phần hóa học 37

2.4.6 Đánh giá chất lượng cây cao lương ủ chua 38

2.5 XỬ LÝ SỐ LIỆU 40

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 41

3.1 ĐIỀU KIỆN KHÍ HẬU, ĐẤT ĐAI CỦA ĐỊA ĐIỂM NGHIÊN CỨU 41

3.1.1 Điều kiện khí hậu 41

3.1.2 Điều kiện đất đai 42

3.2 KHẢ NĂNG SINH TRƯỞNG CỦA CÁC DÒNG CAO LƯƠNG 43

3.2.1 Tỉ lệ nảy mầm 43

3.2.2 Chiều cao khi thu hoạch 44

3.2.3 Tốc độ sinh trưởng 46

3.2.4 Năng suất chất xanh của các dòng cao lương 49

3.2.5 Năng suất chất khô của các dòng cao lương 51

3.2.6 Năng suất protein của các dòng cao lương 54

3.2.7 Năng lượng trao đổi của hai dòng cao lương OPV86 và OPV88 56

3.3 THÀNH PHẦN HÓA HỌC VÀ GIÁ TRỊ DINH DƯỠNG CỦA HAI

DÒNG CAO LƯƠNG OPV86, OPV88 58

3.4 KẾT QUẢ Ủ CHUA CÂY CAO LƯƠNG 61

3.5 CHI PHÍ CHO SẢN XUẤT CHẤT XANH CỦA CÂY CAO LƯƠNG Ở CÁC THỜI VỤ TRỒNG KHÁC NHAU 65

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 67

1 KẾT LUẬN 67

2 ĐỀ NGHỊ 67

TÀI LIỆU THAM KHẢO 68 PHỤ LỤC

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Tình hình sản xuất cao lương trên thế giới 27

Bảng 3.1 Điều kiện thời tiết khí hậu 41

Bảng 3.2 Điều kiện dinh dưỡng đất thí nghiệm 42

Bảng 3.3 Tỉ lệ nảy mầm của hạt cao lương (%, n=3) 43

Bảng 3.4 Chiều cao của hai dòng cao lương OPV86 và OPV88 khi thu cắt (cm, n=3) 44

Bảng 3.5a Tốc độ sinh trưởng của dòng cao lương OPV86 (cm/ngày đêm, n=3) 47

Bảng 3.5b Tốc độ sinh trưởng của dòng cao lương OPV88 (cm/ngày đêm, n=3) 48

Bảng 3.6 Năng suất chất xanh của hai dòng cao lương OPV86 và OPV88 (tấn/ha, n=3) 49

Bảng 3.7 Năng suất chất khô của hai dòng cao lương OPV86 và OPV88 (tấn/ha, n=3) 52

Bảng 3.8 Năng suất protein của hai dòng cao lương OPV86 và OPV88 (tấn/ha, n=3) 54

Bảng 3.9 Năng lượng trao đổi của hai dòng cao lương OPV86 và OPV88 (Mcal/ha, n=3) 56

Bảng 3.10a Thành phần hóa học và giá trị dinh dưỡng của cây cao lương OPV86 59

Bảng 3.10b Thành phần hóa học và giá trị dinh dưỡng của cây cao lương OPV88 60

Bảng 3.11 Màu sắc, mùi của cao lương ủ chua 62

Bảng 3.12a Đánh giá chất lượng của cây cao lương ủ chua (sau 30 ngày bảo quản) 63

Bảng 3.12b Đánh giá chất lượng của cây cao lương ủ chua (sau 60

ngày bảo quản) 63Bảng 3.12c Đánh giá chất lượng của cây cao lương ủ chua (sau 90

ngày bảo quản) 64Bảng 3.13 Chi phí cho sản xuất 1kg chất xanh của cây cao lương 66

DANH MỤC ĐỒ THỊ, HÌNH

Đồ thị 1.1 Đồ thị đặc trưng của sinh trưởng 3

Hình 3.1 Chiều cao của dòng cao lương OPV86 và OPV88 khi thu cắt 46

Hình 3.2 Năng suất chất xanh của hai dòng cao lương OPV86 và OPV88 51

Hình 3.3 Năng suất chất khô của hai dòng cao lương OPV86 và OPV88 53

Hình 3.4 Năng suất protein của hai dòng cao lương OPV86 và OPV88 56

Hình 3.5 Năng lượng trao đổi của hai dòng cao lương OPV86 và OPV88 57

MỞ ĐẦU

1 ĐẶT VẤN ĐỀ

Trong những năm gần đây, ngành chăn nuôi gia súc nhai lại đang phải đối mặt với nhiều khó khăn, trong đó đặc biệt là khả năng đáp ứng nhu cầu thức ăn thô xanh cho gia súc và đó là một trong những nguyên nhân làm cho ngành chăn nuôi phát triển chưa tương xứng với tiềm năng Vấn đề thức ăn thô xanh trong vụ đông-xuân cho gia súc nhai lại đang được các nhà nghiên cứu và người chăn nuôi quan tâm Hiện nay, chúng ta vẫn chưa có giải pháp hữu hiệu nào để đảm bảo nguồn thức

ăn thường xuyên và ổn định cho đàn gia súc nhai lại

Dựa trên tình hình thức tế, ở nước ta các nhà khoa học đã nghiên cứu và đưa

ra một số giải pháp như trồng cây ngô đông, sử dụng nước tưới, phát triển cây cỏ có nguồn gốc từ vùng ôn đới như yến mạch…(Bùi Quang Tuấn, 2006); sử dụng ngọn

lá mía cho gia súc nhai lại (Nguyễn Xuân Trạch, 2007) Tuy nhiên, các giải pháp trên đều có những hạn chế nhất định: Cây ngô đông chỉ cho thu cắt 1 lần mà đầu tư cho gieo trồng khá lớn; Tưới nước cho đồng cỏ dẫn đến giá thành sản xuất thức ăn thô xanh cao; Còn ngọn mía lại mang tính mùa vụ, việc bảo quản lâu dài gặp nhiều khó khăn và không cân bằng về dinh dưỡng

Cây cao lương (Sorghum bicolor L Moench) thuộc chi cao lương (chi Sorghum) là một trong 30 loài thực vật thuộc họ hòa thảo Đây là một trong năm loại cây ngũ cốc quan trọng trên thế giới sau lúa gạo, ngô, lúa mì và lúa mạch Cao lương là loại cây có thể chịu được hạn và lạnh, năng suất thân lá cao, cho nhiều lứa cắt Vì vậy cây cao lương là một lựa chọn đầy tiềm năng làm phong phú thêm nguồn cung cấp thức ăn cho chăn nuôi

Học viện Nông nghiệp Việt Nam kết hợp với Viện Chăn nuôi tuyển chọn được bộ giống cao lương cho năng suất và chất lượng cao trong vụ đông-xuân Trên

cơ sở bộ giống tuyển chọn, nhóm nghiên cứu thực hiện đề tài của Học viện đã lai tạo ra một số dòng cao lương có năng suất và chất lượng tương đương so với giống cao lương nhập nội Cây cao lương có thể cho năng suất cao trong 2-3 lứa cắt đầu, các lứa sau năng suất giảm rất nhanh tùy thuộc vào thời vụ gieo trồng Việc xác

định thời vụ trồng cao lương để thu được năng suất chất xanh cao nhất, thu hoạch vào đúng thời điểm trước đông để ủ chua dự trữ rất có ý nghĩa trong sản xuất chăn

nuôi Xuất phát từ thực tiến trên chúng tôi tiến hành nghiên cứu đề tài “Xác định thời vụ trồng và giá trị dinh dưỡng của thức ăn ủ chua hai dòng cao lương OPV86

và OPV88 chọn tạo tại Học viện Nông nghiệp Việt Nam ”

2 MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI

Xác định được thời vụ trồng hai dòng cao lương OPV86 và OPV88 thích hợp tại vùng đồng bằng Sông Hồng để đạt năng suất chất xanh cao, giúp hạ giá thành thức ăn thô xanh trong chăn nuôi gia súc nhai lại

3 Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI

3.1 Ý nghĩa khoa học

Số liệu thu được của đề tài là tài liệu tham khảo cho việc xây dựng quy trình trồng

và chăm sóc cây cao lương làm thức ăn cho gia súc nhai lại

3.2 Ý nghĩa thực tiễn

Trồng cao lương đúng thời vụ sẽ cho thu cắt được nhiều lứa, cho năng suất chất xanh cao, giảm chi phí cho sản xuất thức ăn thô xanh

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 ĐẶC ĐIỂM SINH TRƯỞNG CỦA CÂY THỨC ĂN

1.1.1 Động thái sinh trưởng của thân lá

Sinh trưởng là sự tạo mới các yếu tố cấu trúc một cách không thuận nghịch của tế bào, mô và toàn cây, kết quả dẫn đến sự tăng về số lượng, kích thước, thể tích, sinh khối của chúng Ví dụ phân chia và già của tế bào, sự tăng kích thước của

lá, hoa, quả, sự đẻ nhánh

Trong lĩnh vực cây thức ăn chăn nuôi thì phần thân lá được các nhà chăn nuôi đặc biệt quan tâm, vì đây là phần chính sử dụng làm thức ăn cho gia súc Quá trình sinh trưởng của thân lá có thể chia làm 3 giai đoạn:

- Giai đoạn sinh trưởng chậm;

- Giai đoạn sinh trưởng nhanh;

- Giai đoạn sinh trưởng chậm;

Sau khi nảy mầm trọng lượng vật chất khô của cây sẽ giảm do chất dự trữ ở hạt được sử dụng trong quá trình nảy mầm Cây sinh trưởng chủ yếu dựa vào dinh dưỡng dự trữ trong hạt nên sinh trưởng của cây lúc này chậm Cho tới khi những lá xanh đầu tiên xuất hiện, cây non bắt đầu hoạt động quang hợp, sự sinh trưởng tăng dần đến khi bộ rễ và bộ lá của cây phát triển tương đối hoàn thiện, khả năng hút dinh dưỡng trong đất và khả năng quang hợp của cây sinh trưởng rất nhanh Đến gần giai đoạn trưởng thành thì sinh trưởng giảm dần và ngừng hẳn, cũng có khi ở giai đoạn này trọng lượng vật chất khô của cây bị giảm đi

Đồ thị 1.1 Đồ thị đặc trưng của sinh trưởng

VCK

Thời gian

Mặc dù đồ thị sinh trưởng của thân lá cây thức ăn chăn nuôi có dạng hình chữ S, tuy nhiên độ dài của các giai đoạn sinh trưởng chậm, nhanh, chậm sẽ khác nhau Dựa vào sự nghiên cứu đồ thị sinh trưởng để người chăn nuôi quyết định: + Thời điểm bón thúc cho cây thức ăn

+ Thời điểm thu hoạch thích hợp để được năng suất và chất lượng thức ăn cao + Chọn cỏ để trồng kết hợp, hạn chế được sự che bóng của nhau

1.1.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sinh trưởng của thân lá

Thực tiễn cho thấy không loài thực vật nào có thể sống và cho năng suất cao, chất lượng tốt trong mọi đều kiện tự nhiên khác nhau Nghiên cứu sự thích nghi của các giống cây thức ăn khác nhau dưới tác động của các yếu tố có ý nghĩa vô cùng quan trọng trong việc lựa chọn các giống cây thức ăn tốt để phát triển trong sản

xuất Các yếu tố ảnh hưởng đến sinh trưởng của cây gồm:

- Khí hậu

+ Ánh sáng

Ánh sáng là nhân tố quan trọng, mối quan hệ giữa ánh sáng và sinh trưởng của cây rất phức tạp Ánh sáng là nguồn cung cấp năng lượng cho cây tiến hành quang hợp, thoát hơi nước, hình thành chất diệp lục mà lục lạp chứa diệp lục là nơi duy nhất tích lũy năng lượng mặt trời dưới dạng các chất hữu cơ Có ánh sáng cây mới sinh thân, cành lá và ra hoa kết quả bình thường

Ánh sáng ảnh hưởng tới sinh trưởng dưới hai hình thức khác nhau là cường

độ sáng và quang chu kì, nhưng khó có thể dùng thực nghiệm để tách riêng những ảnh hưởng khác nhau giữa chúng Ở những cường độ ánh sáng yếu (500-1000 lux) thì cường độ quang hợp tăng nhanh cùng cường độ sáng nhưng những cường độ ánh sáng mạnh thì mức tăng giảm bất ngờ Đối với nhiều loài cỏ nhiệt đới cường độ quang hợp tiếp tục tăng, tuy không theo đường thẳng, cho đến khi năng lượng nhận được bằng 60.000 lux hay cao hơn Cường độ sáng thích hợp cho quá trình quang hợp ở cỏ nhiệt đới là 50.000-60.000 lux, ở cỏ ôn đới là 15.000-20.000 lux

Tăng quang chu kì làm kìm hãm tốc độ đẻ nhánh tuy không ảnh hưởng tới việc ra lá của cỏ Trong những ngày hè dài, lá và thân sinh trưởng thẳng hơn,

giảm sự hình thành của mầm nách Còn trong những ngày ngắn và mát của cuối mùa hè và mùa thu thì sinh trưởng rộng hơn và chồi hình thành nhiều hơn

Hầu hết các loài cây thức ăn đều có thể sinh trưởng tốt dưới những vùng đất

bị che bóng nhẹ như Brachiaria humidicola, Arachis pintoi… Không có giống cây

thức ăn gia súc nào sinh trưởng, phát triển tốt trong điều kiện bị che bóng nặng, chỉ

có một số loài có thể thích hợp tồn tại dưới mật độ tán cây che phủ trung bình như

Centrosema macrocarpum, Paspalum atratum… Những loài này có thể trồng che phủ mặt đất và hạn chế cỏ dại ở dưới các tán cây, nhưng trong trường hợp này năng suất chất khô thu được không được cao

Tùy thuộc vào con đường đồng hóa CO2 trong quang hợp khác nhau mà người ta chia thế giới thực vật thành 3 nhóm:

Nhóm thực vật C3 bao gồm các thực vật mà con đường quang hợp là C3 (chu trình Calvin) Hầu hết cây trồng của chúng ta thuộc nhóm thực vật C3 như lúa, đậu

đỗ, khoai, sắn…

Nhóm thực vật C4 gồm các thực vật mà con đường quang hợp của chúng là

sự liên hợp giữa 2 chu trình quang hợp là chu trình C3 và chu trình C4 Một số cây trồng thuộc nhóm này như mía, ngô, kê, cao lương Đặc điểm của nhóm thực vật này là ở chúng đã có sự phân công trách nhiệm rõ ràng trong việc thực hiện chức năng quang hợp Một loại lục lạp chuyên trách cố định CO2 một cách hiệu quả nhất còn một loại lục lạp chuyên khử CO2 thành các chất hữu cơ cho cây Do vậy mà hoạt động quang hợp của cây C4 mạnh hơn và hiệu quả hơn các thực vật khác Kết quả là năng suất sinh vật (tổng lượng chất khô mà cây tích lũy được trên một đơn vị diện tích trồng trọt trong một thời gian nhất định) của cây C4 thường cao

Xét về mặt tiến hóa thì các cây C4 có con đường quang hợp hoàn thiện hơn, tiến hóa hơn thực vật C3 và thực vật CAM

Nhóm thực vật CAM (Crassulacean Acid Metabolism) bao gồm thực vật mọng nước như các loại xương rồng, dứa, hành, tỏi… Chúng thực hiện con đường quang hợp thích nghi với điều kiện khô hạn, bắt buộc phải đóng khí khổng vào ban ngày và chỉ mở khí khổng vào ban đêm

+ Nhiệt độ

Nhiệt độ ảnh hưởng trực tiếp đến qua trình sinh trưởng và phát triển của thực vật Nhìn chung tất cả các tiến trình sinh lí, hóa học và sinh học trong thực vật đều chịu ảnh hưởng của nhiệt độ Thực vật nói chung đều có thay đổi đáp ứng của nhiệt

độ rất rộng, nhưng cũng có một số loài lại sinh trưởng và phát triển trong một giới hạn nhiệt độ xác định

Nhiệt độ có ảnh hưởng của đến quá trình sống của thực vật Trong những giai đoạn phát triển cá thể khác nhau, nhu cầu nhiệt độ cũng khác nhau Chẳng hạn như ở giai đoạn nảy mầm, hạt cần nhiệt độ thấp hơn thời kì nở hoa, vào thời kì quả chín đòi hỏi nhiệt độ cao hơn cả Mỗi loài thực vật đều có một nhiệt độ thích hợp để nảy mầm tạo cây con Nhiệt độ thấp nhất để cỏ nhiệt đới nảy mầm là 15-

200C và tối ưu là 25-350C Nhiệt độ tối ưu cho quang hợp ở cỏ ôn đới là 15-200C và

ở cỏ nhiệt đới là 30-350C Phần lớn các loài cỏ ôn đới nhiệt độ thích hợp nhất để sinh trưởng nằm trong khoảng 20-250C thì những loài cỏ hòa thảo nhiệt đới và cận nhiệt đới có nhiệt độ sinh trưởng thích hợp cao hơn Ở nhiệt độ thấp dưới 100C cây

cỏ nhiệt đới có hiện tượng úa vàng, sau đó chết do chất diệp lục bị phá hủy Nhưng nhìn chung tất cả các loài thực vật có hạt (thực vật hạt kín và thực vật hạt trần) thì nhiệt độ tối thích để hạt nảy mầm là trong khoảng nhiệt độ từ 23-330C

Sự chênh lệch nhiệt độ giữa ngày và đêm có ảnh hưởng rất lớn tới sinh trưởng của cây Các loài cỏ khác nhau có phản ứng với độ dài ngày khác nhau, một

số giống đáp ứng với độ dài ngày ngắn, một số khác ra hoa trong điều kiện dài ngày hơn, chính điều này làm cho nhiều loài cỏ ra hoa ở địa phương này mà không ra hoa

ở địa phương khác, cho nên việc sản xuất hạt giống cỏ chỉ có ở những vùng có điều kiện nhất định Do biên độ nhiệt độ của cây thức ăn nhiệt đới nhỏ hơn biên độ nhiệt của cây thức ăn ôn đới nên vùng ôn đới khó có thể nhập, trồng cây nhiệt đới

+ Độ ẩm

Ẩm độ là một nhân tố cần thiết cho sự sinh trưởng của cây Cây sinh trưởng mạnh nhất khi tế bào bão hòa nước Giảm mức độ bão hòa khi sinh trưởng chậm lại Đối với các tế bào rễ vì không có mô che chở như các bộ phận trên mặt đất nên phải

khí cao, cây mất ít nước và chất nguyên sinh được bão hòa nên sinh trưởng mạnh, còn mùa đông do độ ẩm không khí thấp, cây mất nước nhiều chất nguyên sinh không bão hòa nên cây sinh trưởng chậm lại

Ẩm độ là yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng tới sản lượng cỏ Lượng mưa tổng số cũng như phân bố của nó quyết định sự thích nghi của một số giống cây thức ăn gia súc đối với môi trường nhất định nào đó Sự thay đổi theo mùa của sinh trưởng do nhiều yếu tố gây ra, nhưng hạn chế nhất cho sinh trưởng trong mùa đông vẫn là nhiệt độ và ẩm độ mà trong đó nhiều nhà nghiên cứu cho nhận định rằng ẩm

độ là nhân tố hạn chế nhất Cho nên tưới nước cho đồng bãi cỏ là một hình thức nhằm tăng năng suất cỏ và đáp ứng được nhu cầu cho chăn nuôi thâm canh ở nhiều nước chăn nuôi phát triển, lí do là vì nhờ nước mà cây có thể hút được chất dinh dưỡng

Ẩm độ không khí có ảnh hưởng trực tiếp tới sinh trưởng của cỏ vì ẩm độ giảm thì cường độ thoát hơi nước tăng và ngược lại Nước trong đất cần thiết cho cây trong toàn bộ thời kì dinh dưỡng vì nhờ nước mà cây có thể hút chất dinh dưỡng, đất thiếu nước cây không thể hoạt động mạnh mẽ được, và nếu thừa nước thì cây có thể bị úng thối vì thiếu ôxi Vì vậy chế độ tưới nước và tiêu nước cũng là nhân tố quan trọng ảnh hưởng tới sinh trưởng của cỏ

Cây thức ăn cần nước để sinh trưởng, giữ thân nhiệt và vận chuyển dinh dưỡng từ đất lên Không có cây thức ăn nào có thể sinh trưởng tốt trong khi mùa khô kéo dài, chỉ có một vài loài có thể chịu được môi trường khô hạn hơn những

loài khác mà thôi Một số loài đậu thân gỗ, như keo dậu (Leucaena leucocephala),

có hệ thống rễ ăn sâu có thể giúp cây lấy nước từ tầng đất sâu hơn Điều này cho phép cây sinh trưởng được và giữ màu xanh của lá trong mùa khô hơn những cây

thức ăn khác Một vài loại cây hòa thảo và đậu thân bụi như Andropgon gayanus và đậu Stylo (Stylosanthes hamate) … cũng có khả năng duy trì được màu xanh của lá

trong mùa khô

Nhu cầu nước cho tạo chất khô của cây thức ăn lâu năm gấp 1,5-2 lần so với cây lúa Do vậy việc tưới nước cho đồng bãi trồng cỏ thâm canh sẽ nâng cao năng suất cây thức ăn lên 2-4 lần Nhiệm vụ của việc tưới là bù đắp phần nước thiếu so

với nhu cầu của cây Trong lĩnh vực đồng cỏ hiện nay tồn tại 3 hình thức tưới: tưới tràn bề mặt, tưới ngầm và tưới phun mưa Mỗi biện pháp tưới đều có những mặt ưu

và nhược điểm riêng, việc lựa chọn phương pháp tưới sẽ phụ thuộc vào điều kiện địa hình, thủy văn, điều kiện kinh tế…

Phương pháp tưới tràn bề mặt là phương pháp cổ điển nhất, đơn giản nhưng hiệu quả kém, tốn nhiều nước Phương pháp tưới ngầm dưới mặt đất (30-60 cm) bằng hệ thống ống dẫn nước đặc biệt sẽ tiết kiệm nước và cho hiệu quả kinh tế cao hơn Nhưng phương pháp này đòi hỏi đầu tư ban đầu cao Phương pháp tưới nước cho hiệu quả cao nhất là tưới phun mưa Phương pháp tưới phun mưa cho phép tiết kiệm nước, điều hòa được lượng nước tưới, điều hòa được độ ẩm và nhiệt độ không những của đất mà còn của lớp không khí gần mặt đất Phương pháp này càng có hiệu quả cao khi kết hợp tưới nước với bón phân vi lượng

Hầu hết các cây thức ăn đều tồn tại khi bị ngập úng một vài ngày, nhưng rất

ít cây có thể sinh trưởng ở vùng đất bị ngập úng trong thời gian dài Một số loài thức ăn có thể chịu đựng được ngập úng tốt hơn những loài khác như cỏ lông para

(Brachiaria mutica), Brachiaria humidicola, Macroptilium gracile… Có hai hệ

thống tiêu nước cho đồng cỏ: hệ thống hở và hệ thống kín Hệ thống tiêu nước hở là mạng lưới rãnh thoát nước, kênh gom, hồ chứa nước Mức độ tiêu nước được điều chỉnh thông qua mật độ của các rãnh thoát nước Hệ thống tiêu nước kín cũng bao gồm mạng lưới các rãnh thoát nước, kênh gom nước và hồ chứa nước Các hệ thống rãnh và kênh được làm bằng các vật liệu khác nhau, đặt ngầm dưới đất Trên thực tế thường kết hợp cả hai hệ thống tiêu nước trên đồng cỏ

- Dinh dưỡng trong đất

Điều kiện thổ nhưỡng có ảnh hưởng trực tiếp tới sinh trưởng của cây thức ăn trong đó các chất dinh dưỡng trong đất đóng vai trò quan trọng kể cả các nguyên tố đại và vi lượng Phân bón và cách bón phân có ảnh hưởng rõ rệt đến năng suất chất khô và thành phần hóa học của thức ăn Các loài có năng suất cao như cỏ voi

(Pennisetum purpureum), cỏ ghi nê (Panicum maximum), cỏ lông para (Brachiaria mutica)… phản ứng rất mạnh với phân chuồng và phân đạm Phân bón lót P - K rải

bón phân Ngược lại sự tăng năng suất do tác dụng của N chỉ xảy ra ngay khi trước

đó người ta bón phân, cũng chính vì vậy mà người ta có thể sử dụng đạm một cách hợp lý nhằm cân bằng năng suất cỏ trong cả năm để khắc phục trạng mùa do điều kiện thời tiết gây nên

Độ pH trong đất quyết định trạng thái dễ tiêu hay không tiêu của các nguyên

tố Nói chung, hòa thảo ưa đất trung tính còn các cây đậu ưa đất hơi kiềm vì chúng cần nhiều Ca hơn Đó cũng là nguyên nhân vì sao ở đồng cỏ nhiệt đới ít cây đậu

Tất cả cây thức ăn đều sinh trưởng tốt trên đất có độ màu mỡ cao đến trung

bình Một vài cây có tiềm năng năng suất cao như cỏ Pennisetum purpureum, Panicum maximum… chỉ sinh trưởng tốt trên đất màu mỡ Nhiều cây thức ăn có thể sinh trưởng

trên đất nghèo dinh dưỡng và một số như Brachiaria humidicola, Stylosanthes guianensis còn sinh trưởng tốt trên đất chua Mặc dù vậy, không có loài nào cho năng suất cao trên đất nghèo dinh dưỡng nếu không được bón phân đầy đủ Trên đất nghèo dinh dưỡng cây thức ăn có thể không chứa đầy đủ các chất dinh dưỡng cần thiết cho nhu cầu sinh trưởng và sản xuất của gia súc

Hầu hết cây thức ăn đều có thể sinh trưởng trên đất kiềm Đặc biệt có một

vài loài thích hợp với loại đất có độ pH cao Những loài đó là Leucaena leucocephala, Desmanthus virgatus và Brachiaria humidicola Loài không sinh

trưởng tốt trên đất kiềm là Stylosanthes guianensis

Cùng với việc thu hoạch (cắt hay chăn thả gia súc) đất đồng cỏ bị lấy đi lượng lớn các chất dinh dưỡng Một phần các chất dinh dưỡng được trả lại đồng cỏ

do phân và nước tiểu gia súc bài tiết ra khi chăn thả Ngoài ra các chất dinh dưỡng trong đất đồng cỏ còn bị mất đi do rửa trôi, bay hơi, thấm xuống tầng đất sâu… Đồng cỏ càng bị khai thác triệt để bao nhiêu thì các chất dinh dưỡng trong đất càng

bị cạn kiệt bấy nhiêu Do vậy để giữ được năng suất đồng cỏ cao và ổn định cần thiết phải bón phân cho đồng cỏ

Khi bón phân cho đồng cỏ cần chú ý rằng nhu cầu các chất dinh dưỡng của đồng cỏ cao hơn nhiều lượng các chất dinh dưỡng đã hoặc sẽ thu hoạch Nhiều chất dinh dưỡng bị vi sinh vật trong đất sử dụng, bị chuyển thành mùn, giữ lại trong các phần còn lại của thực vật… Ngoài ra cũng còn phải tính đến hiệu quả sử dụng các

chất dinh dưỡng của phân Hiệu quả sử dụng các chất dinh dưỡng của phân phụ thuộc vào độ phì nhiêu của đất, điều kiện tưới tiêu, chế độ nhiệt, dạng đồng cỏ, thành phần thực vật của đồng cỏ, phương thức sử dụng đồng cỏ, thành phần của phân bón, mức bón, thời gian và cách bón phân

Theo nghiên cứu của Viện nghiên cứu thức ăn Liên bang Nga (Liên Xô cũ) thì hiệu quả sử dụng phân nitơ trung bình của đồng cỏ tự nhiên ở Liên Xô đạt từ 34-92%, phân photpho từ 17-20% và phân kali từ 33-97% Trong điều kiện nhiệt đới

và cận nhiệt đới, các chỉ tiêu này tương ứng là 9,5-100% đối với phân nitơ, 20% đối với phân photpho và 75% đối với phân kali

Chất khoáng trong đất ở dạng khó sử dụng càng nhiều thì phân khoáng bón cho đồng cỏ càng có hiệu quả cao và ảnh hưởng của phân bón đến năng suất càng mạnh Thực tế cũng chứng minh rằng phân bón có hiệu quả cao hơn ở đồng cỏ trồng thu cắt so với đồng cỏ tự nhiên chăn thả Bởi vậy ở các nước nhiệt đới bón phân thường được áp dụng cho đồng cỏ trồng và là biện pháp quan trọng duy trì năng suất cao của đồng cỏ

Bùi Quang Tuấn (2005) đã tiến hành nghiên cứu ảnh hưởng của các mức bón phân urê khác nhau đến năng suất, thành phần hoá học cũng như hiệu quả của đầu

tư phân bón đối với cỏ voi, cỏ ghi nê Kết quả cho thấy mức bón phân urê thích hợp đối với cỏ voi là 100kg, cỏ ghi nê là 50kg N/ha/lứa cắt

Điểm rất nổi bật là bón phân urê đã cải thiện được tỉ lệ protein thô trong cây thức ăn Tuy nhiên ảnh hưởng của mức bón phân urê đến chất lượng của thức ăn không rõ như ảnh hưởng đến năng suất của cây thức ăn

Bón nhiều phân nitơ dẫn đến thực vật sinh trưởng nhanh (nhiều thân cành, lá ít) sẽ dẫn đến xơ thô trong thức ăn tăng

- Sức nảy mầm của giống

Sự sinh trưởng của cây thức ăn phụ thuộc trực tiếp vào sức nảy mầm của hạt, nếu hạt có sức nảy mầm cao sẽ tạo điều kiện cho sinh trưởng mạnh sau này Nhiều loài cỏ có sức nảy mầm cao như cỏ Mộc Châu, nhưng một số khác sức nảy mầm kém và cần được xử lí bằng các phương pháp như xát vỏ, xử lí quang học, xử lí hoá

Cũng có loài mà hạt hoàn toàn mất sức nảy mầm như hạt cỏ pangola (Digitaria decumbens), phải tìm cách nhân giống khác Phẩm chất của hạt thể hiện qua độ thuần và tỉ lệ nảy mầm

Sức nảy mầm của giống không những phụ thuộc vào bản thân hạt mà còn

vào sự chuẩn bị giống, điều kiện đất và khí hậu Cỏ gà (Cynodon dactylon) có thể

để sau 1 tuần kể từ khi cắt mà vẫn giữ được tỉ lệ nảy mầm cao còn cỏ pangola

(Digitaria decumbens) chỉ sang ngày thứ 2 sau khi cắt tỉ lệ này đã giảm rõ rệt

Những đoạn hom đầu có tỉ lệ nảy mầm cao nhất và khi tăng số đốt của hom sẽ tăng

tỉ lệ nảy mầm, tuy từ đốt thứ 3 trở đi độ tăng giảm xuống đột ngột

- Chăm sóc, quản lý

Sản xuất cây thức ăn gia súc không chỉ phụ thuộc vào các điều kiện khí hậu, đất đai và phẩm giống mà còn phụ thuộc rất lớn vào sự tác động của con người Trong tất cả các giới hạn này thì ảnh hưởng của người nông dân là rất đáng kể tới số lượng và chất lượng cây thức ăn gia súc thu hoạch được Ở nhiều khu vực người ta không quan tâm đến việc bón phân, tưới tiêu nước cho cây thức ăn gia súc, điều này

sẽ làm cho cây thiếu chất dinh dưỡng, trở nên cằn cỗi hoặc chết do ngập úng, khô hạn kéo dài Việc thu cắt hay chăn thả gia súc cần tính toán hợp lí để thuận lợi cho

sự sinh trưởng phát triển cũng như tái sinh ở cây thức ăn gia súc

- Điều kiện kinh tế-xã hội

+ Điều kiện kinh tế của người nông dân Có thể họ nhận biết tầm quan trọng của việc trồng cây thức ăn nhưng do thiếu vốn nên không thể tiến hành được;

+ Mức độ trao đổi mua bán các giống cây thức ăn hoặc các sản phẩm của gia súc; + Động cơ của người nông dân và thái độ của họ đối với việc trồng cỏ;

+ Kiến thức về văn hóa, kĩ thuật;

+ Lượng đất đai có sẵn dành cho việc trồng cây thức ăn gia súc;

+ Hiệu quả giữa trồng cây thức ăn gia súc với trồng cây hoa màu khác

Trong tất cả các yếu tố giới hạn như khí hậu, giống, dinh dưỡng đất, điều kiện kinh tế xã hội,… thì khí hậu là yếu tố tác động mạnh mẽ lên quá trình sinh trưởng của cây trồng nhưng cũng là yếu tố khó khắc phục nhất Con người chỉ có thể tác động đến các vùng tiểu khí hậu bằng cách tưới tiêu vùng hạn hán, trồng cỏ dưới tán cây với những bức xạ nhiệt lớn…

1.1.3 Động thái tái sinh trưởng của thân lá

Cỏ mọc lại sau khi thu cắt gọi là cỏ tái sinh Quá trình tái sinh trưởng của thân lá cũng được chia thành 3 giai đoạn: Giai đoạn sinh trưởng chậm; Giai đoạn sinh trưởng nhanh; Giai đoạn sinh trưởng chậm

Giai đoạn sinh trưởng chậm của cỏ tái sinh thường ngắn vì sau khi thu hoạch cây cỏ vẫn còn nguyên bộ rễ đã phát triển hoàn thiện, và cùng với nó là các chất dinh dưỡng dự trữ Thu hoạch cách mặt đất 5-7 cm (đối với cây hòa thảo) và 7-10

cm (đối với cây đậu thân bò) nên cây cỏ vẫn còn khả năng quang hợp nhất định Do vậy, việc cung cấp các chất dinh dưỡng cho cây nhanh chóng hồi phục, đảm bảo cho quá trình tái sinh trưởng nhanh sau đó

1.1.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến tái sinh trưởng của thân lá

Các nhân tố ảnh hưởng tới sinh trưởng như trên đã xét cũng có ảnh hưởng rất sâu sắc tới tái sinh trưởng Cây cỏ đã được thu hoạch bằng dạng này hay dạng khác chỉ có khả năng tái sinh khi trong rễ và phần thân còn lại có chứa đầy đủ chất dinh dưỡng cần thiết cho quá trình tái sinh và vì vậy ngoài các nhân tố trên, các nhân tố sau đây: tuổi thiết lập, tuổi thu hoạch và độ cao thu hoạch cũng rất quan trọng, ảnh hưởng tới tái sinh, vì nó quyết định lượng dinh dưỡng dự trữ để tái sinh

+ Tuổi thiết lập

Tuổi thiết lập là tuổi kể từ khi gieo trồng đến khi thu hoạch lứa đầu Lứa tuổi này rất quan trọng vì nó tạo điều kiện cho các bộ phận dưới đất (rễ, thân ngầm…) phát triển làm cơ sở cho việc dự trữ dinh dưỡng sau này Chỉ khi các bộ phận này đã phát triển và dự trữ đầy đủ chất dinh dưỡng mới cho phép quá trình tái sinh mạnh Nếu cây thức ăn vừa mới mọc mà ta đã chăn thả gia súc hoặc thu cắt thì chúng bị tàn phá ngay Hay thu hoạch khi cây thức ăn đã quá già phần còn lại có khả năng tái sinh kém Nhưng ở giữa hai thời điểm này có một giai đoạn mà ở đó người ta có thể chăn thả gia súc hoặc thu cắt, và sau đó cây vẫn cho tái sinh mạnh

Do vậy trong quá trình sinh trưởng của cây có một thời điểm mà chất dự trữ là nhiều nhất và vì vậy điều kiện tái sinh là tối ưu

+ Tuổi thu hoạch

Kể từ lứa cắt thứ nhất trở đi, thời gian giữa các lần thu hoạch gọi là tuổi thu hoạch Dĩ nhiên lứa tuổi này sẽ nhỏ hơn tuổi thiết lập vì lúc này các bộ phận ngầm dưới đất đã được phát triển, chỉ chờ cho chúng dự trữ đủ dinh dưỡng là có thể thu hoạch Nếu một cây cỏ bị cắt trước khi rễ và những phần còn lại của lứa cắt trước

dự trữ đủ dinh dưỡng thì sự tái sinh sẽ gặp khó khăn và có thể không xảy ra

Tuổi thu hoạch biến động phụ thuộc vào mùa, giống, điều kiện chăm sóc… Tuổi thu hoạch của các cây hòa thảo khoảng 30-40 ngày, của cây đậu khoảng 40-50 ngày trong mùa mưa, còn trong mùa khô tuổi thu hoạch sẽ dài hơn, có những vùng quá khô hạn thì trong suốt mùa khô không cho thu cắt lứa nào Trong điều kiện thâm canh cao (bón phân đầy đủ, có nước tưới) cây thức ăn sinh trưởng nhanh hơn thì tuổi sinh trưởng cũng ngắn hơn Bởi vậy cần phải tiến hành xác định cụ thể thời điểm thu hoạch để cỏ có năng suất và giá trị dinh dưỡng cao nhất Cũng cần nói thêm rằng giá trị dinh dưỡng của cây thức ăn giảm dần theo giai đoạn sinh trưởng,

có nghĩa là cây thức ăn càng già thì giá trị dinh dưỡng càng kém

+ Độ cao thu hoạch

Độ cao thu hoạch cũng quyết định lượng dự trữ của cỏ trong quá trình tái sinh Đối với mỗi loại cỏ khác nhau độ cao thu hoạch thích hợp cũng khác nhau Cỏ voi do có cơ quan thân ngầm ở dưới đất nên khi thu hoạch sát đất không ảnh hưởng đến khả năng tái sinh Ngược lại, cỏ guatema lại cần thu hoạch ở độ cao 25-30cm mới kích thích cỏ đẻ nhánh và tái sinh nhanh Đối với cây cỏ bộ đậu điều này phải càng chú ý

1.2 Ủ CHUA THỨC ĂN THÔ XANH

1.2.1 Các quá trình hóa sinh và vi sinh vật diễn ra trong ủ chua thức ăn thô xanh

Ủ chua là một biện pháp sinh vật học để bảo quản thức ăn nhiều nước Bản chất của việc ủ chua là trong điều kiện yếm khí, khi nén chặt sinh khối thức ăn trong tháp hoặc hố ủ sẽ xảy ra mạnh mẽ các quá trình sinh hóa và vi sinh vật học để lên men đường hình thành axit hữu cơ cấp thấp (axit lactic, axit butyric, …) để giảm độ

pH tới mức có tác dụng ức chế mọi hoạt động của vi sinh vật thối rữa Do vậy, giá

trị dinh dưỡng của thức ăn được bảo tồn và bảo quản được trong thời gian dài Người ta phân biệt 3 tác động chính trong quá trình ủ chua:

- Tác động của hô hấp hiếu khí:

Sau khi cắt cỏ tế bào thực vật vẫn sống và thực hiện hô hấp hiếu khí Thông thường đường hexose sẽ bị ôxi hoá cho ra CO2, H2O và nhiệt Ở từng cây thức ăn riêng rẽ thì nhiệt này nhanh chóng toả vào không khí, nhưng trong thiết bị ủ (túi, bể, hào, hố ủ …) nhiệt toả ra sẽ làm tăng nhiệt độ của khối ủ Nhiệt độ cao càng làm tăng hô hấp hiếu khí Chỉ vài giờ sau khi ủ nhiệt độ của khối ủ lên tới 60-700C Các sản phẩm của hô hấp hiếu khí không có ích cho ủ chua thức ăn Ngược lại, trong điều kiện nhiệt độ cao nước bốc hơi rồi sau đó nhỏ xuống lớp trên khối ủ, là một trong những nguyên nhân làm cho lớp thức ăn này bị mốc

Hơn nữa, ở nhiệt độ khối ủ cao hơn 400C thì protein và các axit amin sẽ phản ứng với đường tạo thành các phức hợp bền vững (melanoid) mà gia súc không thể tiêu hóa được Trong trường hợp này thức ăn ủ chua có mùi thơm của táo, mùi mật hay mùi bánh mì đen và có màu nâu thẫm Thức ăn ủ chua loại này gia súc rất thích

ăn, nhưng có tỉ lệ tiêu hoá rất thấp Ví dụ, tiêu hoá protein thô của thức ăn loại này chỉ khoảng 10-15%, trong khi đó của thức ăn ủ chua bình thường là 62-68% (Menkin, 2004)

Hô hấp hiếu khí càng mạnh, càng kéo dài thì chất lượng thức ăn ủ chua càng kém Hô hấp hiếu khí tiêu hao đường hoà tan dự trữ trong cây cỏ mà đường hoà tan này rất cần thiết cho quá trình ủ chua, tạo các axit hữu cơ, giúp hạ pH của khối ủ

Hô hấp hiếu khí kéo dài đến chừng nào còn ôxi và đường hoà tan trong khối ủ

+ Lượng ôxi trong khối ủ:

Lượng ôxi trong khối ủ càng nhiều thì hô hấp hiếu khí càng kéo dài Ủ nhanh, nén chặt, bịt kín túi, hào, hố, bể ủ sẽ hạn chế được hô hấp hiếu khí

+ Ẩm độ của nguyên liệu ủ:

Tỉ lệ nước trong nguyên liệu ủ càng cao thì hô hấp hiếu khí càng mạnh Nhược điểm này hạn chế bằng cách phơi héo thức ăn sau khi băm chặt hoặc trộn thêm thức ăn thô khô như cỏ khô, rơm khô để hút bớt nước của khối ủ

- Tác động của hô hấp yếm khí:

Tế bào thực vật không chết ngay sau khi đã sử dụng hết ôxi Nhờ quá trình hô hấp đặc biệt này nên tế bào vẫn có thể sống thêm được một thời gian nhất định, trong thời gian này lượng chất tích lũy trong thức ăn vẫn tiếp tục bị phân giải cho ra rượu

và các axit hữu cơ Nhưng sản phẩm này tích lũy dần trong tế bào cuối cùng làm cho

tế bào bị chết Lượng đường và lượng nước trong thức ăn càng nhiều thì quá trình hô hấp yếm khí trong tế bào càng lâu, nhưng số lượng axit hữu cơ sản sinh ra trong quá trình hô hấp này còn ít và chưa rõ ràng trong việc bảo quản giá trị thức ăn

- Tác động của vi sinh vật:

Song song với các tác động trên còn có tác động mạnh mẽ của các vi sinh vật có trong sinh khối ủ, chủ yếu là các loại vi khuẩn lên men lactic, axetic, butyric, các vi khuẩn gây thối, các nấm, mốc Các vi sinh vật này có sẵn trên bề mặt nguyên liệu ủ Nấm và vi khuẩn hiếu khí chiếm ưu thế trong thức ăn xanh, nhưng khi môi trường yếm khí được thiết lập chúng nhanh chóng bị thay thế bởi nhóm vi sinh vật

có khả năng sống trong điều kiện không có ôxi Nhóm này bao gồm: vi khuẩn lên men lactic, clostridia và enterobacteria

+ Vi khuẩn lên men lactic:

Vi khuẩn lên men lactic là nhóm vi khuẩn yếm khí không bắt buộc (có khả năng sinh trưởng trong điều kiện có hoặc không có ôxi), thông thường có sẵn trên cây thức ăn với số lượng nhỏ, nhưng sẽ tăng rất nhanh sau khi thu cắt, đặc biệt cây được băm chặt nhỏ hoặc làm dập nát Nhóm vi khuẩn lên men lactic

được chia thành 2 nhóm nhỏ: homofermentative (Lactobacillus plantarum, Pediococcus pentosaceus và Enterococcus faecalis) và heterofermentative

(Lactobacillus brevis và Leuconostoc mesenteroides) Khi ủ thức ăn xanh, vi

khuẩn lên men lactic lên men đường hoà tan hình thành các axit hữu cơ, mà chủ yếu là axit lactic, nhanh chóng hạ pH của khối ủ Lên men đường để tạo ra axit lactic bởi nhóm vi khuẩn homofermentative sẽ hiệu quả hơn nhóm vi khuẩn heterofermentative Trong quá trình ủ chua hemicellulose cũng bị thuỷ phân giải phóng đường pentose và đường này sẽ được lên men tiếp bởi nhóm vi khuẩn lên men lactic tạo ra axit lactic và axit axetic

Theo một số tác giả, lên men đường bằng nhóm vi khuẩn lên men lactic có hiệu quả nhất Tổn thất năng lượng cho lên men bởi nhóm vi khuẩn này chỉ khoảng 1,5-4%, còn lên men bởi nấm men tổn thất này khoảng 3-9% Lên men butyric gây tổn thất năng lượng rất lớn do các vi khuẩn này sử dụng đường, axit lactic và một số axit amin Sự có mặt của axit butyric chứng tỏ điều kiện ủ chua không được đảm bảo, protein bị phân giải, sự hình thành một số sản phẩm độc cho sức khoẻ gia súc

Sự phát triển của nhóm vi khuẩn lên men butyric sẽ bị hạn chế bằng cách hạ nhanh

pH của khối thức ăn xuống 4,2

+ Clostridia:

Clostridia luôn có sẵn trong khối thức ăn xanh nhưng nguồn chính trong khối thức ăn ủ chua là dây nhiễm từ đất Chúng tồn tại ở dạng nha bào và chỉ phát triển trong điều kiện yếm khí hoàn toàn Nhóm vi khuẩn clostridia được chia thành 2 nhóm nhỏ: saccharolytic clostridia và proteolytic clostridia Saccharolytic clostridia

(Clostridium butyricum và Clostridium tyrobutyricum) lên men axit lactic và đường

hoà tan tạo thành axit butyric, làm tăng pH của khối ủ Proteolytic clostridia

(Clostridium bifermentans và Clostridium sporogenes) lên men các axit amin tạo ra

axit axetic, axit butyric, amines và amoniac

Clostridia phát triển tốt nhất khi pH từ 7,0-7,4 Chúng không chịu được môi trường axit, pH hạ xuống 4,2 sẽ ức chế hoàn toàn sự phát triển của nhóm này Clostridia cũng rất nhạy cảm với độ ẩm của nguyên liệu thức ăn đem ủ, chúng phát triển rất mạnh trong điều kiện ẩm độ cao Với những thức ăn có hàm lượng chất khô thấp (dưới 15%) thì mặc dù pH có hạ xuống 4,0 cũng không ức chế được sự phát

triển của nhóm clostridia Hàm lượng chất khô của thức ăn đem ủ cao (30-40%) sẽ hạn chế rõ rệt sự phát triển của nhóm clostridia

Ngoài ảnh hưởng xấu đến chất lượng thức ăn ủ chua, vi khuẩn clostridia dây nhiễm trong thức ăn ủ chua còn gây hại cho sức khoẻ gia súc Đã có nhiều thông báo về bệnh ngộ độc thức ăn ở ngựa và bò khi ăn phải thức ăn ủ chua có nhiễm

Clostridium botulinum

+ Enterobacteria:

Enterobacteria, còn gọi là vi khuẩn lên men axetic hay E coli, có không nhiều

trong thức ăn xanh Không giống như clostridia, chúng là vi khuẩn yếm khí không bắt buộc, cạnh tranh rất mạnh với vi khuẩn lên men lactic về nguồn đường hoà tan Enterobacteria lên men đường tạo ra hỗn hợp sản phẩm bao gồm axit axetic, ethanol

và H2 Giống như clostridia, chúng có khả năng khử carboxyl và khử amin các axit amin để tạo ra amoniac pH thích hợp cho sự phát triển của nhóm vi khuẩn này là 7,0 do vậy chúng chỉ hoạt động ở giai đoạn đầu của ủ chua khi mà pH của khối ủ chưa hạ thấp Các loài thuộc nhóm này thường thấy trong thức ăn ủ chua là

Escherichia coli và Erwinia herbicola

+ Vi khuẩn nhóm Bacillus:

Nhóm vi khuẩn này rất phổ biến trong thức ăn xanh, nhưng sẽ bị ức chế khi axit lactic hình thành Tuy nhiên, nhóm vi khuẩn này có nhiều trong thức ăn ủ chua không kín khí Nhiều trường hợp sảy thai ở bò khi ăn phải thức ăn ủ chua nhiễm

Bacillus lichiniformis

+ Nấm mốc:

Nấm mốc có sẵn trong đất trồng và trên cây thức ăn, phát triển dưới dạng đơn bào (nấm men) hoặc sợi đa bào (nấm mốc) Các loài nấm men trong thức ăn ủ chua

là Candida, Saccharomyces và Torulopsis Chúng gây hỏng thức ăn ủ chua khi

không khí lọt được vào khối ủ

1.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng thức ăn ủ chua

Có 2 nhóm yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng thức ăn ủ chua: (1) chất lượng nguyên liệu ủ và (2) chất lượng lên men thức ăn

- Chất lượng nguyên liệu ủ:

Chất lượng nguyên liệu ban đầu sẽ quyết định chất lượng thức ăn ủ chua Giá trị dinh dưỡng của cỏ khi còn non sẽ cao và giảm nhanh chóng theo giai đoạn sinh trưởng Tuy nhiên hàm lượng chất khô của cỏ sẽ tăng khi cỏ già Do vậy thời điểm thu hoạch cỏ cho ủ chua phải được tính toán sao cho hài hoà giữa năng suất chất khô và giá trị dinh dưỡng của cỏ

Việc sử dụng thêm chất bổ sung khi ủ chua một số loại phụ phẩm nông nghiệp hoặc chế biến nông sản có thành phần các chất dinh dưỡng tương đối đơn điệu (không cân đối) sẽ giúp nâng cao chất lượng thức ăn ủ chua

- Chất lượng lên men:

Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng lên men bao gồm: hàm lượng đường hoà tan, nhiệt độ ủ, vi sinh vật, điều kiện yếm khí, độ ẩm của nguyên liệu ủ

+ Hàm lượng đường hoà tan:

Thành công của việc ủ chua tùy thuộc vào hàm lượng đường trong nguyên liệu, chất này sẽ cung cấp cơ chất cho vi khuẩn lactic lên men thành axit lactic mà nồng độ tích lũy của nó sẽ hạ pH của khối thức ăn xuống mức cần thiết (4,2) Người

ta đưa ra khái niệm “hàm lượng đường tối thiểu” khi ủ chua như sau: Hàm lượng đường tối thiểu là hàm lượng đường cần thiết để hình thành nên axit hữu cơ trong quá trình lên men thức ăn, mà axit hữu cơ này đủ để hạ pH của khối thức ăn xuống 4,2 Hàm lượng đường tối thiểu sẽ khác nhau ở các nguyên liệu thức ăn khác nhau (do có hệ đệm khác nhau)

+ Nhiệt độ ủ:

Chất lượng thức ăn ủ chua ở nhiệt độ thấp sẽ cao hơn so với ủ chua ở nhiệt độ cao Muốn cho nhiệt độ khối ủ không tăng cao phải đảm bảo tốt các điều kiện ủ chua: băm chặt nhỏ thức ăn, đầm nén chặt, tốc độ ủ nhanh, đảm bảo điều kiện yếm khí, giảm độ ẩm để hạn chế hô hấp hiếu khí, tránh ánh nắng mặt trời Nhiệt độ thích hợp trong hố ủ là 20-600C

+ Vi sinh vật:

Trong tất cả các nhóm vi sinh vật tồn tại trong nguyên liệu ủ thì nhóm vi

axit lactic Do vậy muốn thức ăn ủ chua có chất lượng tốt phải tạo điều kiện cho nhóm vi khuẩn này phát triển Cho đến nay cũng đã có nhiều công trình nghiên cứu sản xuất chế phẩm vi khuẩn lactic để bổ sung vào thức ăn ủ chua

+ Điều kiện yếm khí:

Đối với việc ủ chua thức ăn thì điều kiện yếm khí của khối ủ rất quan trọng Tạo môi trường yếm khí tốt sẽ loại bỏ được hầu hết các nhóm vi sinh vật không mong muốn Muốn đảm bảo điều kiện yếm khí tốt thức ăn phải được băm chặt nhỏ, nén liên tục, tốc độ ủ nhanh, bịt kín hào, hố, túi ủ

+ Độ ẩm của nguyên liệu ủ:

Nguyên liệu ủ có độ ẩm cao thì hô hấp hiếu khí kéo dài và vi khuẩn lên men butyric phát triển mạnh Hô hấp hiếu khí mạnh dẫn đến tiêu hao đường hoà tan và làm cho nhiệt độ khối ủ tăng cao Vi khuẩn lên men butyric phát triển mạnh sẽ tăng phân giải protein, gây hỏng, thối thức ăn Độ ẩm cao còn làm tăng tổn thất dinh dưỡng do rửa trôi

Độ ẩm của nguyên liệu ủ thích hợp khoảng 65-75% Đối với thức ăn ủ chua

có độ ẩm thấp (65%) mặc dù pH = 4,5 nhưng chất lượng thức ăn ủ chua vẫn tốt Giảm độ ẩm của nguyên liệu ủ bằng phơi tái dưới ánh nắng hoặc trộn với thức ăn thô khô Tỉ lệ trộn thức ăn khô được xác định như sau:

a: Tỉ lệ nước của thức ăn ban đầu

b: Tỉ lệ nước dự kiến của hỗn hợp nguyên liệu ủ

c: Tỉ lệ nước của nguyên liệu bổ sung

1.3 CÂY CAO LƯƠNG

1.3.1 Nguồn gốc và phân bố của cây cao lương

Cây cao lương (Sorghum bicolor) thuộc chi Lúa miến hay chi Cao lương là một chi trong họ Hòa thảo (Poaceae), nó là một trong năm loại ngũ cốc quan trọng trên thế giới, một số loài được gieo trồng để lấy hạt và phần nhiều để làm thức ăn thô cho gia súc dưới dạng cỏ khô hoặc cỏ tươi trên các bãi chăn thả

Cây cao lương có nguồn gốc từ vùng bắc Châu Phi, do đó không thể trồng ở điều kiện lạnh giá, cao lương thích nghi với khoảng điều kiện khí hậu rộng lớn từ những vùng có lượng mưa hàng năm cao đến những nơi khô hạn Mặc dù lượng mưa và các yếu tố khác quyết định mùa vụ và thời gian sinh trưởng của cao lương nhưng cao lương vẫn có thể trồng và phát triển ở những nơi có điều kiện khác nghiệt và trình độ thâm canh hạn chế Theo trích dẫn của Bantilan et al (2004), cây cao lương có lẽ được thuần hóa đầu tiên ở Savanna giữa tây Ethiopia và phía đông Chad cách nay 5000-7000 năm (Doggett and Prasada Rao, 1995) Các dòng hoang dại của sorghum bicolor ssp verticilliflorum được cho là tổ tiên của cây cao lương trồng ngày nay Harlan and De Wet (1972) Từ điểm phát sinh cây cao lương được đưa đến các vùng khác (chủ yếu là thông qua tàu buôn): đến Ấn Độ, Trung Quốc, Nam Á, Trung Đông, châu Mĩ, Tây, Bắc và Nam Phi

Ở châu Phi, cây cao lương được biết đến với nhiều tên gọi khác nhau

như guinea-corn, dawa hay sorgho ở Tây Phi, durra ở Sudan, mshelida ở Ethiopia

và eritrea, mtama ở Đông Phi, kafffircorn ở Nam Phi, mabele hay amabele ở các quốc gia Nam Phi Ở Ấn Độ, nó được biết đến với tên gọi như jowar (Hindi), jonna (Andhra Pradesh), cholam (Tamil Nadu) vàjola (Karnataka)

Năm chủng cao lương canh tác cơ bản - Bicolor, Kafir, Guinea, Caudatum và Durra - đã được công nhận (Harlan and De Wet, 1972) Chủng Bicolor được miêu tả là khoảng trống và chiều dài cụm hoa, mày hoa thường xuyên kèm theo hạt khi chín Kafir được tìm thấy nam xích đạo châu Phi, biểu hiện cân đối và sát góc cầu hạt với mày ngắn hơn hạt Guinea chiếm ưu thế ở Tây Phi và

dễ nhận ra bởi chiều dài và sự không cân xứng, mày mở ra nhìn thấy khi hạt chín

Phi và là gần nơi phát sinh Dura biểu hiện hạt dạng trứng ngược và có dạng hình V

tại đáy (Bantilan et al., 2004) Có 5 loại khác nhau của cây cao lương:

1 Cây cao lương được trồng để lấy hạt

2 Cây cao lương dùng làm thức ăn gia súc, cỏ khô và thức ăn ủ chua

3 Cây cao lương là cỏ hoang dã như cỏ Sudan

4 Hạt cao lương được sử dụng để làm chổi

5 Cao lương sáp có nội nhũ sáp và được sử dụng để sản xuất tinh bột Theo Bantilan et al (2004), ngày nay, cây cao lương được phân bố từ mực nước biển đến độ cao 2200m so với mực nước biển và từ 500N ở Nga đến 400S ở Argentina Trong khi cải thiện giống chiếm ưu thế ở châu Mĩ, Trung Quốc và Australia, các phương pháp chọn lọc truyền thống ở châu Phi và một số quốc gia ở châu Á Năm 2004, khoảng 75% vùng trồng cao lương ở Ấn Độ là các giống lai so với 1% ở năm 1960

Hiện nay, chúng được trồng ở nhiều nơi trên thế giới, đặc biệt là ở những vùng khô hạn thuộc khu vực nhiệt đới, cận nhiệt đới và một số vùng có khí hậu ấm khác thuộc Bắc Phi, Trung Phi, Đông Phi Còn Trung và Nam Mĩ cây cao lương được trồng ở các khu vực khô hạn của Mexico, El Salvador, Guatemala, Nicaragua, khu vực khô của miền Bắc Colombia, Venezuela, Brazil và Uruguay Tại Bắc Mĩ, cây cao lương được trồng ở khu vực phía nam của Mĩ, nơi lượng mưa thấp và biến động Ở châu Á, cây cao lương được trồng nhiều ở Trung Quốc, Ấn Độ, Pakistan… Còn ở châu Âu chúng được trồng ở một vài khu vực của Pháp, Ý, Tây Ban Nha

1.3.2 Đặc tính thực vật và khả năng chống chịu của cây cao lương

Cây cao lương có 2 loại là: cây cao lương thân ngọt trong thân cây đầy nước

và cây cao lương hạt thường có thân ruột bấc Chiều cao của cây cao lương thay đổi

từ 0,5-5m, cũng có thể lên đến 6m tùy thuộc từng giống và điều kiện sinh trưởng Thân cây cứng, thông thường thuộc dạng thân đứng, giữa thân có thể rỗng hoặc không, thân có thể khô hay chứa nhiều nước Đường kính thân dao động từ 0,5-5cm

và thu nhỏ ở phần ngọn Đa số cao lương là cây hàng năm nhưng cũng có một số giống cây lâu năm, vậy nên thời gian sinh trưởng của cây cao lương cũng rất khác nhau và tùy thuộc tổng tích ôn của từng giống trong điều kiện cụ thể

Lá cao lương rộng, nhẵn, rất giống với lá ngô nhưng ngắn hơn, có phần bẹ

ôm sát vào thân cây làm tăng độ cứng cho cây Số lá trên thân chính thay đổi từ

7-24 lá tùy thuộc từng giống Phiến lá dài từ 30-135cm và rộng từ 1,5-5cm, lá phát triển đối diện nhau ở hai bên thân và được bao phủ bởi một mỏng lớp sáp để bảo vệ chúng khỏi mất nước Trên phiến lá hoặc bẹ lá của cao lương có một lớp sáp màu trắng nhạt bao phủ để bảo vệ chúng khỏi mất nước dưới điều kiện nóng, khô, làm giảm sự mất nước Chùm hoa là một cụm, dài khoảng 60cm với 6000 bông con Chùm mang hai loại hoa, một loại không có cuống và có cả phần đực lẫn phần cái, loại còn lại có cuống thông thường là hoa đực

Cây cao lương xuất xứ từ vùng nhiệt đới nên điều kiện khí hậu nóng ẩm là điều kiện thuận lợi cho phát triển Cao lương có ngưỡng nhiệt phát triển 15-370C, tuy nhiệt nhiệt độ tối thích là 270C Mặc dù, cao lương là cây trồng ngày ngắn, tuy nhiên đa số các giống cao lương hiện nay không phản ứng với ánh sáng Thân gồm các lóng và đốt, lá mọc ra từ đốt, chồi mọc có thể mọc ra từ các đốt thân Cây cao lương có thể đẻ nhiều nhánh và đẻ khỏe Thời gian đẻ nhánh sớm hay muộn tùy thuộc vào giống, thời vụ và kĩ thuật canh tác, sau khi thu hoạch có thể cắt bỏ điều kiện cho cây đẻ nhánh vào vụ sau mà không cần phải trồng lại (Wilson et al., 1995) Tất cả các giống cao lương đều có thân mọng nước cho đến khi trưởng thành thường không vượt quá 20% sau đó giảm dần Những giống có hàm lượng nước trong thân cao thường có thân màu xanh xám, gân lá màu tối Lá cao lương có phần

bẹ ôm sát thân cây làm tăng độ cứng của cây Phiến lá dài từ 30-135 cm và rộng từ 1,5-5cm

Rễ cao lương là cây rễ chùm với rất nhiều rễ bên có khả năng hút nước hiệu quả, rễ đâm rộng nhờ đặc điểm này cao lương có thể sống ở những nơi khô hạn hơn ngô (Wilson et al., 1955) Rễ chính đâm sâu với nhiều rễ phụ và rễ bên, rễ chủ yếu xuất hiện ở tầng đất mặt, rễ chính có thể đâm sâu tới 1,5m, nhưng thông thường ở

độ sâu 0,9m

Cây cao lương là cây tự thụ phấn với 2n=20 Cây cao lương được báo cáo

nhận lên tới 40% (Barnaud et al., 2008) Hạt cao lương có dạng tròn hoặc ô van và

có kích thước 4-8mm, thường hạt được bao phủ bởi lớp mày Hình dạng, kích thước, màu sắc hạt thay đổi tùy thuộc từng giống (ICRISAT, 1996) Bộ rễ của cao lương có thể ăn sâu tới 1,5m dưới mặt đất nhưng thông thường tập trung ở độ sâu 0,9m Theo Đào Duy Đông (1978), cao lương có rễ chùm, gồm rễ con và rễ thứ cấp mọc nhiều và sâu hơn so với rễ bắp

Cây cao lương là thực vật C4 nên sử dụng hiệu quả bức xạ mặt trời, có thể sinh trưởng phát triển trên đất nghèo dinh dưỡng, pH từ 5-8,5, nhu cầu nước thấp,

có khả năng chịu hạn, úng, đất mặn hoặc kiềm Cao lương cũng có thể kháng điều kiện ẩm ướt, ngập nước, phát triển được trong những vùng có lượng mưa lớn 250-

1250 mm Cao lương thuộc cây C4 có khả năng sử dụng ánh sáng cao hơn các loại cây khác, dưới điều kiện ánh sáng cao và nhiệt độ nóng chúng có thể quang tổng hợp mạnh hơn (nhiều nghiên cứu cho thấy hơn 90% chất khô tích lũy được là do quang hợp) và sản xuất nhiều sinh khối, nó có khả năng thích nghi và tiến hóa trong những vùng bị hạn chu kì (Trần Văn Hòa, 2003) Cao lương trồng thích hợp trên đất nghèo dinh dưỡng và có thể sản xuất hạt trên những loại đất mà nhiều cây trồng khác không thành công Khác với ngô, năng suất cao lương không thay đổi dưới điều kiện trồng khác nhau Vì vậy trên những vùng có điều kiện dinh dưỡng nghèo thì cao lương trồng có thể cho năng suất cao hơn bắp

Cây cao lương có bản lĩnh chống hạn ngoan cường, do vậy mọi người gọi

nó là “Lạc đà của giới thực vật” Do có khả năng hấp thu được nhiều nước, hao tổn nhỏ, có thể giữ cân bằng lượng nước trong cơ thể trong mùa hạn Rễ của cây rất phát triển, phân bố rộng, cắm sâu trong lòng đất Diện tích mặt lá tương đối nhỏ, bóng, số mắt lỗ khí ít, bề mặt thân và lá được bao bọc bởi lớp bột sáp Đặc điểm này giúp cây có thể giảm sự mất nước Trong mùa khô hạn có thể tạm thời chuyển về trạng thái ngủ, dừng sinh trưởng, đợi đến khi hút được nước, lại phục hồi sinh trưởng Đây chính là cách cây cao lương tăng cường sức chống hạn Theo FAO (2011) cây cao lương phát triển tốt hơn so với ngô trên điều kiện khô hạn và do đó chiếm các vùng lãnh thổ của ngô còn lại trong khu vực bán khô

hạn Theo ICRISAT (1996) thì cây cao lương sinh trưởng được từ độ cao 2300m so với mực nước biển

0-Cây cao lương cho thấy khả năng chịu hạn, úng, nóng, lạnh và mặn hơn hẳn những cây trồng khác Sự kết hợp của tính chịu hạn và chịu mặn làm cho cây cao lương là một nguồn thức ăn gia súc rất thú vị trong điều kiện khô hạn và bán khô hạn trong vùng đất mặn (Khanum et al., 2010) Đây là ưu điểm lớn để cho phép canh tác cây cao lương ở những vùng đất khó khăn, đặc biệt là trong tình trạng khô hạn Ngoài ra, sau khi thu cắt, cày rạ xuống có thể cải thiện tình trạng hữu cơ của

đất, hạn chế xói mòn (UC SAREP, 2006; NRC,1996)

1.3.3 Khả năng tái sinh

Cây cao lương cũng có khả năng đẻ nhiều nhánh, đẻ khỏe, nhánh được sinh

ra từ các đốt trên thân và các đốt sát mặt đất, nếu vì lí do nào đó mà thân chính bị chết đi thì nhánh con sẽ mọc ra và thay thế Cây cao lương có sức tái sinh rất mạnh, trồng một vụ có thể tái sinh 2-3 lần, có khi tới 4 lần tùy thuộc mức độ thâm canh (Nguyễn Danh Đạt, 1977) Mỗi mắt trên thân cao lương có những chồi mầm, khi đã thu hoạch, thân được chặt đi, những phần ở gốc sẽ tiếp tục phát triển cho ra những cây mới của vụ sau, nên thu hoạch vụ chính đúng lúc, khi hạt vừa cứng Nếu thu hoạch trễ, các chồi mầm sẽ già, yếu đi Cao lương có thể thu hoạch được vào 90-

125 ngày sau khi trồng tùy thuộc vào điều kiện thời tiết, mùa vụ, vụ cắt lần 2 sẽ thu hoạch vào 60-75 ngày sau đó Để có tái sinh mọc lại nhanh, chừa lại phần gốc ít nhất 10-18cm sau khi thu hoạch

1.3.4 Các yếu tố ảnh hưởng tới sự sinh trưởng và phát triển của cây cao lương

Các yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến sự sinh trưởng của cây như: sức nảy mầm của giống, nhiệt độ, ánh sáng, độ ẩm…

- Sức nảy mầm của giống

Sự sinh trưởng của cây cao lương phụ thuộc trực tiếp vào sức nảy mầm của hạt Các giống khác nhau thì sức nảy mầm cũng khác nhau, nếu hạt có sức nảy mầm cao sẽ tạo điều kiện cho cao lương sinh trưởng mạnh sau này Phẩm chất của hạt thể hiện qua độ thuần và tỉ lệ nảy mầm Tuy nhiên sức nảy mầm của giống không chỉ

phụ thuộc vào bản thân hạt mà còn phụ thuộc vào sự chuẩn bị giống, điều kiện khí hậu, đất đai

- Nhiệt độ

Nhiệt độ cao hay thấp đều có ảnh hưởng trực tiếp tới sinh trưởng của cây, nhiệt độ tăng thì sinh trưởng tăng, nhiệt độ giảm thì sinh trưởng giảm Cây cao lương không sinh trưởng hoặc sinh trưởng rất chậm trong khoảng nhiệt độ 10-150C

và ở nhiệt độ 30-350C thì tốc độ sinh trưởng đạt mức cao nhất Ở nhiệt độ dưới

100C cây có hiện tượng úa vàng, sau đó chết do chất diệp lục bị phá hủy Theo Duke (1983) khoảng nhiệt độ cây cao lương có thể thích ứng được là 2,0-410C, nhiệt độ trung bình hàng năm có thể từ 7,8-27,80C, thông thường khoảng 21,10C

- Ánh sáng

Ánh sáng là nhân tố quan trọng, là nguồn cung cấp năng lượng cho cây tiến hành quang hợp, thoát hơi nước, hình thành chất diệp lục Có ánh sáng cây mới sinh thân, cành lá và ra hoa kết quả bình thường Ánh sáng ảnh hưởng tới sinh trưởng dưới hai hình thức khác nhau là cường độ sáng và quang chu kì Cường độ sáng thích hợp cho quá trình quang hợp ở cỏ nhiệt đới là 50.000-60.000 lux Cây cao lương là thực vật C4 nên dưới điều kiện ánh sáng cao và nhiệt độ nóng chúng có thể quang tổng hợp nhanh hơn và sản xuất nhiều sinh khối hơn cây C3 (Trần Văn Hòa, 2003) Ở chúng đã có sự phân công trách nhiệm rõ ràng trong việc thực hiện chức năng quang hợp Một loại lục lạp chuyên trách cố định CO2 một cách hiệu quả nhất còn một loại lục lạp chuyên khử CO2 thành các chất hữu cơ cho cây Do vậy mà hoạt động quang hợp của cây cao lương mạnh hơn và có hiệu quả hơn các cây khác

- Độ ẩm

Độ ẩm là một yếu tố quan trọng ảnh hưởng tới sản lượng của cây cao lương

Độ ẩm không khí có ảnh hưởng trực tiếp tới sinh trưởng của cây vì ẩm độ giảm thì cường độ thoát hơi nước tăng và ngược lại Cây thức ăn cần nước để sinh trưởng, giữ thân nhiệt và vận chuyển dinh dưỡng từ đất lên Cây cao lương có thể phát triển

ở những vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới với lượng mưa hàng năm chỉ 400-600mm, quá khô không trồng ngô được Không chỉ có khả năng sinh trưởng trong vùng hạn

mà cây cao lương cũng có khả năng phát triển được cả với điều kiện thường xuyên ngập nước, do đó cây cao lương cũng có thể trồng ở những vùng có lượng mưa lớn

- Dinh dưỡng đất

Cây cao lương là cây trồng chống chịu được với các loại đất từ chua đến kiềm, đất ngập nước hay khô hạn, nồng độ nấm cao, các loại nấm bệnh cũng như cỏ dại Cây cao lương phát triển trên đất tưới mặn và nó khôi phục độ xốp của đất (NRC, 1996) Khoảng pH đất mà cây cao lương có thể sinh trưởng được rất rộng 5,0-8,5 (ICRISAT, 1996), nhưng theo Duke (1983) thì cây cao lương cũng có thể trồng được ở những đất có pH xuống tới 4,3 hoặc lên tới 8,7 Cây cao lương có thể chịu được nồng độ muối lên đến 300 mol NaCl/m3 Theo Sunseri (2006) thì cây cao lương cũng có thể chịu được độ mặn của đất lên đến 4,04 dS/m Và ở một số vùng cây cao lương đã được mô tả là một trong những loài cỏ chịu mặn nhất (Fahmy et al., 2006)

1.4 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ SỬ DỤNG CÂY CAO LƯƠNG

1.4.1 Tình hình nghiên cứu và sử dụng cây cao lương trên thế giới

Cao lương là một trong những loại cây ngũ cốc hàng đầu thế giới, cung cấp thực phẩm, thức ăn, chất xơ, nhiên liệu, sợi, cung cấp lương thực cho 750 triệu người trên hành tinh đặc biệt là ở những vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới của Châu Phi, Châu Á và châu Mĩ La Tinh (Borrell, 2000) Hiện nay có hơn 50 quốc gia trồng cao lương phân bố ở cả 6 Châu lục, tập trung chủ yếu ở Châu Phi Và Châu Mĩ Cây cao lương được ví như một cây trồng đa tác dụng, sản phẩm của nó phục vụ cho nhiều ngành khác nhau tùy vào mục đích sử dụng: hạt là thực phẩm cho người và gia súc, thân lá được sử dụng làm chất đốt hoặc trong ngành công nghiệp sản xuất ethanol

Châu Phi là Châu có diện tích trồng cao lương lớn nhất thế giới tăng liên tục qua các năm 16,46 triệu ha năm 1990 lên 27,79 triệu ha năm 2009 chiếm 64% diện tích cao lương thế giới Mặc dù năng suất cao lương khá thấp, năm 2009 đạt 9,77 tạ/ha thấp hơn so với bình quân năng suất thế giới (14,20 tạ/ha) nhưng do diện tích lớn nên châu phi có sản lượng cao nhất thế giới khoảng 44% sản lượng cao lương thế giới Trong đó Sudan (4,12 triệu tấn), Ethiopia (2,80 triệu tấn) là hai quốc gia có

lương được quan tâm và chú trọng, rất nhiều chương trình, dự án cải tiến kỹ thuật canh tác, lai tạo các giống cao lương mới đang tiến hành

Châu Mĩ là châu lục có năng suất cao lương cao nhất thế giới, sản lượng cao lương lớn thứ hai thế giới tập trung chủ yếu ở Mĩ, Mexico, Braxin và Argentina Mĩ

là quốc gia sản xuất cao lương lớn thứ hai thế giới sau Nigeria Năm 2009 Mĩ sản xuất trên 9,73 triệu tấn hạt trong đó chủ yếu chế biến thức ăn chăn nuôi, 12% sản lượng cao lương phục vụ ngành công nghiệp chế biến ethanol Đồng thời Mĩ cũng là quốc gia xuất khẩu cao lương lớn nhất thế giới chiếm 80% sản lượng cao lương xuất khẩu của thế giới Sản lượng cao lương xuất khẩu của Mĩ tăng liên tục trong vòng 35 năm năm qua Năm 2010 lượng cao lương xuất khẩu của Mĩ tăng 15% so với năm 2009 Ở Mĩ cao lương được trồng chủ yếu ở Kansas, Nebraska và Texas

Châu Á cũng là châu lục trồng nhiều cao lương nhưng trong số 10 nước có sản lượng cao nhất thế giới chỉ có Trung quốc là đại diện của châu Á Năm 2009 sản lượng cao lương của Trung Quốc là 2,3 triệu tấn, năng suất 39,65 tạ/ha cao hơn

so với trung bình thế giới

Bảng 1.1 Tình hình sản xuất cao lương trên thế giới

(1000ha)

Năng suất (tấn/ha)

Sản lượng (1000 tấn)

Sản lượng hạt (1000 tấn)

Theo FAO (2009) cao lương trên thế giới được thống kê từ năm 1961 đến năm 2008 thì diện tích trồng thay đổi không đáng kể (khoảng 44 triệu ha) Năng suất hạt tăng cũng không nhiều và đạt cao nhất ở năm 2005 là 95 triệu tấn/ha, nhưng sản lượng lại không cao Mục đích sử dụng cũng dần thay đổi, trong những năm 1970-2000 cây cao lương chủ yếu được sử dụng để làm thức ăn cho gia súc, trong khi đó trước 1970 thì hạt cây cao lương lại được dùng làm lương thực cho con người Mĩ, Mexico và Nhật Bản là những nước tiêu thụ chính, tiếp theo là Argentina, Liên Xô cũ và Venezuela Các nước này chiếm hơn 80% của thế giới về sử dụng cây cao lương làm thức ăn cho gia súc Trồng cao lương để sản xuất Ethanol sẽ là hướng đi mà quốc gia lựa chọn trong thời kì khủng hoảng năng lượng như hiện nay

Nhận thức được vai trò quan trọng của cao lương cũng như nhu cầu tiêu thụ cao lương của con người không ngừng tăng lên Nhiều nước đã đầu tư cho việc tăng năng suất và diện tích trồng cao lương Vấn đề đặt ra là chúng ta phải tăng năng suất cao lương bằng cách sử dụng các giống có tiềm năng năng suất cao và áp dụng các biện pháp kỹ thuật tiên tiến vào sản xuất Ở Châu Phi dự án nghiên cứu cao lương cấp nhà nước được phê duyệt năm 1984, bắt đầu hoạt động từ năm 1986 đến 1991 dưới nguồn vốn tài trợ của chính phủ Mĩ Công tác nghiên cứu cao lương trên thế giới đang ngày càng được mở rộng với nhiều chương trình nghiên cứu bởi các tổ chức như: ICRISAT: Trung tâm nghiên cứu cây trồng vùng bán khô hạn NRCS: Trung tâm nghiên cứu cao lương quốc gia, Ấn Độ INTSORMIL-CRSP: Chương trình hỗ trợ nghiên cứu hợp tác quốc tế về cây cao lương và cây kê INRAN: viện nghiên cứu nông nghiệp Niger SAFGRAD: Tổ chức nghiên cứu và phát triển cây ngũ cốc vùng bán khô hạn CGIAR: trung tâm tư vấn nghiên cứu nông nghiệp quốc tế

Cao lương hay bất cứ một cây trồng nào, tính trạng năng suất được quy định bởi rất nhiều gen khác nhau Môi trường là nhân tố quy định giới hạn của kiểu gen

Do dó các nhà khoa học phải tìm ra những gen và điều kiện môi trường thích hợp nhất để cây trồng cho năng suất cao Tại Trung Quốc, Viện Đại học nông nghiệp Thẩm Dương đã nghiên cứu 58 dòng lúa miến ngọt (cao lương ngọt) và chọn lọc

tại Isaren đã tìm thấy 9 dòng phù hợp cho quá trình tổng hợp đường Theo Blum et

al (1977), sau khi khảo nghiệm 1 số giống cao lương ngọt có nguồn gốc từ Mĩ đã phát hiện được 3 giống có hàm lượng đường trong thân lá cao, 3.500-5.000 kg đường/ha trong cùng điều kiện canh tác như các giống khác Ở Italia, năng suất mía cao nhất đạt 3,4-4,5 tấn/ha khi được trồng trên đất tốt, đủ nước; trong khi đó, cao lương chỉ được trồng ở nơi nơi khô hạn, khắc nghiệt hơn vẫn cho năng suất tương

tự Giống cao lương ngọt Keller thu hoạch được 43 tấn thân lá/ mẫu tương đương

633 lít ethanol (Hills et al., 1981) Sau khi khảo nghiệm 5 giống (Rio, Dale,

RM-57-1 và J-set-3) đưa ra kết luận rằng: giống Rio có số lá/ thân nhiều hơn các giống khác (8,02 lá) chiều cao cây trung bình 307 cm; trong khi đó giống RM-57-1 và Dale cho năng suất sinh vật học cao nhất đạt 51,8 tấn và 50,6 tấn /ha trong cùng điều kiện canh tác Sau khi tiến hành đánh giá các dòng cao lương khác nhau tại Rahuri, cho thấy chiều cao của các dòng cao lương dao động từ 180cm (dòng IS-660) đến

350 cm (dòng IS-306) (Bapat et al., 1983) Sau khi tiến hành khảo nghiệm 87 dòng, giống cao lương ngọt ở Kharif đã tìm ra 12 dòng triển vọng Trong đó giống SSV-

2525 có chiều cao cây cao nhất (344cm) và năng suất thân lá đạt (57,6 tấn/ha) sau

đó là giống SSV-74 và SSV-7073 năng suất thân lá đạt 52,2 tấn/ha và 51,7 tấn/ha Giống SSV-108 được đánh giá là giống phù hợp nhất trong điều kiện trồng vừa lấy hạt vừa lấy thân (4,1 tấn hạt/ha, 41,1 tấn thân lá/ha)

Cây cao lương còn được trồng với mục đích rất quan trọng là lấy thân lá làm thức ăn gia súc Cây cao lương thường trồng thành thảm cỏ để thu cắt cho gia súc

ăn tươi hoặc chế biến dự trữ trong mùa khô hoặc làm đồng cỏ chăn thả Sử dụng thân lá cao lương làm thức ăn gia súc thì có thể thu hoạch từ 2-5 lần/vụ trồng Khi thu hoạch năng suất thân của một số giống làm thức ăn có thể đạt tới 32 tấn thân lá/ha và 43,4 -71,4 tấn/ha/lứa đối với giống cao lương lai (Reed, 1976)

Hiện nay cao lương làm thức ăn thô xanh cho gia súc có thể được lấy từ nhóm cây cao lương lấy hạt nhưng năng suất chất khô nhóm này thấp Nhóm giống cao lương chuyên dùng để làm thức ăn gia súc có năng suất chất xanh cao và tỉ lệ lợi dụng thường 80-90% Năng suất chất khô của cao lương thay đổi rất lớn tùy thuộc vào điều kiện đất đai, khí hậu, kĩ thuật chăm sóc, thu hái và đặc biệt là giống

Điều này đã làm ảnh hưởng tới chất lượng và sản lượng thức ăn khi sử dụng cho mục đích làm thức ăn gia súc (Dan U and Woody L., 2001) Theo Boardman (1980), cao lương sử dụng làm thức ăn gia súc ở 120 ngày sau trồng tại California

có tốc độ sinh trưởng trung bình đạt 23gam/m2/ngày sẽ cho năng suất 27,6 tấn/ha; tại Australia cao lương 83 ngày sau trồng có tốc độ sinh trưởng trung bình đạt 17 gam/m2/ngày sẽ cho năng suất 14,1 tấn/ha

Ngoài mục đích sử dụng làm thức ăn gia súc, hạt cây cao lương còn được sử dụng trong ẩm thực và làm đồ uống Ở Mĩ, tinh bột của hạt cây cao lương được chế biến bằng quy trình nghiền ướt làm thành đường dextro, các giống cao lương hạt sáp sử dụng làm keo dán giấy và vải Một loại bánh mì không men được làm từ cao lương là nguồn thức ăn chính của nhiều người ở Ấn Độ Trong ẩm thực của Ả Rập, hạt cao lương chưa xay xát thường được nấu chín để làm cháo, súp, bánh ngọt và nhiều người nghèo sử dụng nó, cùng với các loại bột hoặc tinh bột, để làm bánh mì Thân cao lương cũng có thể còn được sử dụng làm ván ốp tường tuyệt vời cho xây dựng nhà ở, hàng rào cũng như vật liệu bao bì phân hủy sinh học và dung môi, nhiên liệu nấu ăn Nó không tích lũy tĩnh điện, vì vậy nó cũng được sử dụng trong vật liệu đóng gói cho các thiết bị điện tử nhạy cảm

Ngoài ra, Viện nghiên cứu cây trồng quốc tế cho cùng nhiệt đới bán khô hạn (ICRISAT) đang phát triển giống cao lương đặc biệt cho sản xuất ethanol (2007) Sản xuất ethanol từ cây cao lương phần lớn vẫn còn trong giai đoạn thử nghiệm ở Bắc Mĩ nhưng được thực hiện rộng rãi ở Trung Quốc và Ấn Độ 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 để sản xuất tới 7.000 lít ethanol Do đó, Bộ Nông nghiệp và Bộ Khoa học công nghệ Trung Quốc đã thực hiện chương trình trồng nửa triệu ha cây cao lương

từ năm 2003-2005 ở khu vực phía Tây phục vụ mục đích sản xuất nhiên liệu sinh học Tại Ấn Độ cũng vậy, 1ha trồng cao lương sau 4 tháng thu hoạch được 2 tấn hạt

và 35 tấn thân lá tươi, sản xuất được 3.160 lít ethanol

1.4.2 Tình hình nghiên cứu và sử dụng cây cao lương ở Việt Nam

Ở nước ta, tùy theo vùng cây cao lương được gọi theo một số tên khác nhau