Nghiên cứu khả năng sinh trưởng, phát triển và mối tương quan giữa đặc điểm nông sinh học với năng suất của một số tổ hợp ngô lai tại thái nguyên

BÙI HUY PHƯƠNG NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG SINH TRƯỞNG, PHÁT TRIỂN VÀ MỐI TƯƠNG QUAN GIỮA ĐẶC ĐIỂM NÔNG HỌC VỚI NĂNG SUẤT CỦA MỘT SỐ TỔ HỢP NGÔ LAI TẠI THÁI NGUYÊN LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC C

BÙI HUY PHƯƠNG

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG SINH TRƯỞNG,

PHÁT TRIỂN VÀ MỐI TƯƠNG QUAN GIỮA ĐẶC ĐIỂM NÔNG HỌC VỚI NĂNG SUẤT CỦA MỘT SỐ TỔ HỢP

NGÔ LAI TẠI THÁI NGUYÊN

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC CÂY TRỒNG

THÁI NGUYÊN - 2015

BÙI HUY PHƯƠNG

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG SINH TRƯỞNG,

PHÁT TRIỂN VÀ MỐI TƯƠNG QUAN GIỮA ĐẶC ĐIỂM NÔNG HỌC VỚI NĂNG SUẤT CỦA MỘT SỐ TỔ HỢP

NGÔ LAI TẠI THÁI NGUYÊN Chuyên ngành: KHOA HỌC CÂY TRỒNG

Mã số: 60 62 01 10

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC CÂY TRỒNG

Người hướng dẫn khoa học: TS PHAN THỊ VÂN

THÁI NGUYÊN - 2015

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan các số liệu và kết quả công bố trong luận văn hoàn toàn trung thực và chưa được sử dụng bảo vệ một học vị nào

Các thông tin trích dẫn trong luận văn được ghi rõ nguồn gốc

Thái Nguyên, tháng 10 năm 2015

Tác giả luận văn

Bùi Huy Phương

LỜI CẢM ƠN

Trong suốt quá trình thực hiện đề tài và hoàn thành luận văn, tôi luôn nhận được sự quan tâm giúp đỡ của cô giáo hướng dẫn, các tổ chức và cá nhân Nhân dịp này tôi xin trân thành bày tỏ sự biết ơn sâu sắc tới:

Cô giáo hướng dẫn: TS Phan Thị Vân - Khoa Nông học, Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên, đã tận tình giúp tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài và hoàn thành luận văn

Tôi xin chân thành cảm ơn sự quan tâm của Ban giám hiệu Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên, Phòng quản lý Đào tạo Sau đại học, Khoa nông học - Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong quá trình học tập

Trân trọng cảm ơn Huyện Ủy, HĐND, UBND và các cơ quan đoàn thể huyện Tân Uyên Cảm ơn các em sinh viên K42, K43 Khoa Nông học- Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên đã hợp tác cùng tôi thu thập các số liệu của đề tài

Tôi xin trân trọng cảm ơn sự động viên, giúp đỡ của bạn bè và

đồng nghiệp

Cảm ơn gia đình đã là điểm tựa về tinh thần và vật chất cho tôi trong suốt thời gian học tập và nghiên cứu

Xin chân thành cảm ơn!

Thái Nguyên, tháng 10 năm 2015

Tác giả luận văn

Bùi Huy Phương

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT v

DANH MỤC CÁC BẢNG vi

DANH MỤC CÁC HÌNH viii

MỞ ĐẦU 1

1 Tính cấp thiết của đề tài 1

2 Mục đích, yêu cầu của đề tài 3

Chương 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 4

1.1 Cơ sở khoa học của đề tài 4

1.2 Tình hình sản xuất và tiêu thụ ngô trên thế giới 5

1.2.1 Tình hình sản xuất ngô trên thế giới 5

1.2.2 Tình hình tiêu thụ ngô trên thế giới 9

1.3 Tình hình sản xuất và tiêu thụ ngô ở Việt Nam 11

1.3.1 Tình hình sản xuất ngô ở Việt Nam 11

1.3.2 Tình hình tiêu thụ ngô ở Việt Nam 14

1.4 Tình hình sản xuất ngô ở Thái Nguyên 16

1.5 Tình hình nghiên cứu chọn tạo giống ngô trên thế giới và Việt Nam 19

1.5.1 Tình hình nghiên cứu chọn tạo giống ngô trên thế giới 19

1.5.2 Nghiên cứu chọn tạo giống ngô ở Việt Nam 23

1.6 Kết quả nghiên cứu mối tương quan giữa các đặc điểm nông học với năng suất ngô 27

Chương 2: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 32

2.1 Vật liệu nghiên cứu 32

2.2 Địa điểm và thời gian nghiên cứu 32

2.3 Quy trình trồng trọt áp dụng trong thí nghiệm 39

2.4 Nội dung nghiên cứu 32

2.5 Phương pháp nghiên cứu 33

2.5.1 Phương pháp bố trí thí nghiệm 33

2.5.2 Các chỉ tiêu nghiên cứu và phương pháp theo dõi 33

2.5.3 Xác định tương quan giữa các chỉ tiêu nông học với năng suất 39

2.6 Phương pháp xử lý số liệu 40

Chương 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 41

3.1 Nghiên cứu khả năng sinh trưởng, phát triển của các tổ hợp ngô lai thí nghiệm vụ Xuân và Thu đông 2014 41

3.1.1 Thời gian sinh trưởng và các giai đoạn phát dục của các tổ hợp lai thí nghiệm 41

3.1.2 Đặc điểm phát triển thân của các tổ hợp lai thí nghiệm 45

3.1.3 Đặc điểm phát triển lá của các tổ hợp lai thí nghiệm 52

3.1.4 Trạng thái cây, trạng thái bắp và độ bao bắp của các giống thí nghiệm 57

3.1.5 Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các tổ hợp lai thí nghiệm 60

3.2 Khả năng chống chịu của các tổ hợp ngô lai thí nghiệm 67

3.2.1 Khả năng chống đổ của các tổ hợp ngô lai thí nghiệm 67

3.2.2 Khả năng chống chịu sâu bệnh của các tổ hợp ngô lai thí nghiệm 71

3.3 Mối tương quan giữa các đặc điểm nông học với năng suất 73

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 77

1 Kết luận 77

2 Đề nghị 77

TÀI LIỆU THAM KHẢO 78

PHẦN PHỤ LỤC 83

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

CD bắp : Chiều dài bắp

CIMMYT : Trung tâm cải tạo ngô và lúa mỳ thế giới

(International Maize and Wheat Improvement Center)

CSDTL : Chỉ số diện tích lá

CV % : Hệ số biến động

Đ/c : Đối chứng

ĐK bắp : Đường kính bắp

(Food and Agriculture Organization) H/B : Hàng trên bắp

H/H : Hạt trên hàng

THL : Tổ hợp lai

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1: Tình hình sản xuất ngô trên thế giới năm 2005 - 2013 5

Bảng 1.2: Tình hình sản xuất ngô của một số châu lục trên thế giới năm 2013 6

Bảng 1.3: Các nước sản xuất ngô lớn nhất thế giới năm 2013 7

Bảng 1.4: Dự báo cung cầu ngô thế giới năm 2015 10

Bảng 1.5: Tình hình sản xuất ngô ở Việt Nam năm 1990 - 2013 12

Bảng 1.6: Tình hình sản xuất ngô của các vùng sinh thái Việt Nam năm 2013 13

Bảng 1.7: Diện tích ngô của Thái Nguyên phân theo các huyện 17

Bảng 1.8: Năng suất ngô của Thái Nguyên phân theo các huyện 17

Bảng 1.9: Sản lượng ngô của Thái Nguyên phân theo các huyện 18

Bảng 1.10: Cơ cấu giống ngô của tỉnh Thái Nguyên năm 2014 19

Bảng 2.1: Nguồn gốc của các vật liệu tham gia thí nghiệm 32

Bảng 3.1: Các giai đoạn sinh trưởng, phát triển của các tổ hợp lai thí nghiệm vụ Xuân và Thu đông 2014 tại Thái Nguyên 42

Bảng 3.2: Tốc độ tăng trưởng chiều cao cây của các tổ hợp lai thí nghiệm vụ Xuân 2014 tại Thái Nguyên 47

Bảng 3.3: Tốc độ tăng trưởng chiều cao cây của các tổ hợp lai thí nghiệm vụ Thu đông 2014 tại Thái Nguyên 48

Bảng 3.4: Chiều cao cây, chiều cao đóng bắp của các THL thí nghiệm vụ Xuân và Thu đông 2104 tại Thái Nguyên 49

Bảng 3.5: Tốc độ ra lá của các tổ hợp lai thí nghiệm vụ Xuân 2014 tại Thái Nguyên 52

Bảng 3.6: Tốc độ ra lá của các tổ hợp lai thí nghiệm vụ Thu đông 2014 tại Thái Nguyên 53

Bảng 3.7: Số lá/cây, chỉ số diện tích lá của các tổ hợp lai thí nghiệm vụ

Xuân và Thu đông 2014 tại Thái Nguyên 55 Bảng 3.8: Trạng thái cây, trạng thái bắp, độ bao bắp của các THL thí

nghiệm vụ Xuân và Thu đông 2014 tại Thái Nguyên 58 Bảng 3.9: Yếu tố cấu thành năng suất của các tổ hợp lai thí nghiệm vụ

Xuân 2014 tại Thái Nguyên 61 Bảng 3.10: Các yếu tố cấu thành năng suất của các tổ hợp lai thí nghiệm

vụ Thu đông 2014 tại Thái Nguyên 61 Bảng 3.11: Năng suất lý thuyết và năng suất thực thu của các tổ hợp lai

thí nghiệm vụ Xuân và Thu đông 2014 tại Thái Nguyên 64 Bảng 3.12: Các đặc điểm hình thái liên quan đến khả năng chống đổ của

các tổ hợp lai thí nghiệm 68 Bảng 3.13: Khả năng chống đổ của các tổ hợp lai thí nghiệm vụ Xuân và

Thu đông 2014 tại Thái Nguyên 70 Bảng 3.14: Mức độ nhiễm sâu bệnh của các THL thí nghiệm 71 Bảng 3.15: Tương quan giữa thời gian sinh trưởng và các đặc điểm hình

thái với năng suất của các tổ hợp lai thí nghiệm 74 Bảng 3.16: Tương quan giữa các yếu tố cấu thành năng suất với năng

suất của các tổ hợp lai thí nghiệm vụ Xuân và Thu đông 2014 74

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1: Lượng ngô nhập khẩu của Việt Nam 2011-2015 14 Hình 1.2: Diễn biến giá ngô năm 2013-2015 16 Hình 3.1: Chiều cao cây của các THL thí nghiệmvụ Xuân và Thu đông

2014 50 Hình 3.2: Chiều cao đóng bắp của các THL thí nghiệmvụ Xuân và Thu

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Cây ngô (Zea mays L.) là một trong những cây lương thực chính của

nhiều nước trên thế giới Không chỉ cung cấp lương thực cho con người, ngô còn là thành phần quan trọng trong thức ăn hỗn hợp cho gia súc Hiện nay, 66% sản lượng ngô của thế giới được dùng làm thức ăn cho chăn nuôi, trong

đó các nước phát triển là 76% và các nước đang phát triển là 57% (Bùi Mạnh

Cường, 2007)[15]

Ngô còn là nguyên liệu cho rất nhiều ngành công nghiệp chế biến Những năm gần đây, ngô được sử dụng sản xuất Ethanol Sáng chế này được công nhận là một giải pháp khoa học công nghệ làm giảm ô nhiễm môi trường

và giảm thiếu hụt năng lượng trong tương lai vì sử dụng Ethanol có lượng khí thải CO2 thấp hơn một nửa so với sử dụng xăng nên thân thiện với môi trường Ở Mỹ, trên 90% ethanol được sản xuất từ ngô (Ngô Sơn, 2007)[26]

Do có nhiều vai trò quan trọng đối với cuộc sống nên sản xuất ngô thế giới phát triển rất mạnh, năm 2013 diện tích trồng ngô thế giới đạt 184,2 triệu

ha, năng suất 55,2 tạ/ha và sản lượng đạt 1.016,7 triệu tấn (FAO, 2015)[53]

Ở nước ta những năm gần đây phát triển sản xuất ngô được coi là chiến

lược quan trọng vì cơ cấu nông nghiệp đã chuyển dịch theo hướng giảm dần

tỷ trọng ngành trồng trọt và tăng tỷ trọng ngành chăn nuôi nên nhu cầu về ngô

để cung cấp nguồn thức ăn cho gia súc, gia cầm rất lớn So với năm 2000,

năm 2013, diện tích trồng ngô của nước ta đã tăng 60,3%, năng suất tăng 76,9% và sản lượng tăng 158,5% (FAO, 2015)[53]

Mặc dù sản xuất ngô đã có sự phát triển khá tích cực nhưng do nhu cầu

sử dụng ngô ở nước ta rất lớn, nên đang mất cân đối giữa cung và cầu Năm

2014, lượng ngô nhập khẩu của Việt Nam là 4,79 triệu tấn, tổng giá trị nhập

khẩu là 1,22 tỉ USD, tăng 82,09% so với năm 2013 (Tổng cục Hải quan, 2015)[38] Theo dự báo của Tập đoàn Bunge (Mỹ), hàng năm nhu cầu nhập

khẩu ngô của Việt Nam đã tăng lên khoảng 3,5 - 4 triệu tấn Nhập khẩu ngô ngày càng tăng đang là một thách thức rất lớn đối với chiến lược phát triển chăn nuôi đến năm 2020 của Việt Nam

Chính vì vậy, để đáp ứng nhu cầu thức ăn cho chăn nuôi phải có giải pháp phát triển sản xuất ngô, trong đó giống được coi là hướng đột phá có ý nghĩa quyết định để nâng cao sản lượng và chất lượng nông sản Giống tốt sẽ cho sản lượng ngô cao hơn giống bình thường từ 20 - 25% (Ngô Hữu Tình, 2003)[34] Ở nước ta cơ cấu giống ngô khá phong phú được cung cấp bởi các công ty trong và ngoài nước Mặc dù đã có nhiều giống ngô lai nhập nội được

sử dụng trong sản xuất, nhưng các giống nhập nội có khả năng chống chịu kém hơn giống chọn tạo trong nước, giá giống đắt và không chủ động được giống Đặc biệt trong giai đoạn hiện nay khí hậu đã biến đổi bất thường ảnh hưởng không nhỏ đến sản xuất ngô càng đòi hỏi các giống có khả năng thích nghi với điều kiện bất thuận của thời tiết như: Ngập úng vào mùa mưa, hạn hán vào mùa khô

Do đó, chọn tạo và phát triển các giống ngô lai mới luôn là nhiệm vụ hàng đầu của các nhà khoa học Việt Nam Trong chọn tạo giống, đánh giá các

tổ hợp lai là giai đoạn rất quan trọng sẽ loại bỏ được các tổ hợp lai sinh trưởng, phát triển kém, chống chịu kém trước khi phát triển ra sản xuất

Trong chọn tạo giống năng suất hạt là chỉ tiêu quan trọng được quan

tâm nhiều nhất Năng suất có mối quan hệ nhất định với các đặc điểm nông

học Vì vậy thông qua việc xác định mối quan hệ giữa các đặc điểm nông học với năng suất có thể xác định được đặc điểm tương quan chặt với năng suất để làm cơ sở cho quá trình chọn tạo giống

Xuất phát từ yêu cầu trên chúng tôi đã tiến hành nghiên cứu đề tài:

“Nghiên cứu khả năng sinh trưởng, phát triển và mối tương quan giữa đặc điểm nông học với năng suất của một số tổ hợp ngô lai tại Thái Nguyên”

2 Mục đích, yêu cầu của đề tài

2.1 Mục đích của đề tài

Xác định được tổ hợp ngô lai mới phù hợp với điều kiện sinh thái của tỉnh Thái Nguyên và các chỉ tiêu nông học tương quan có ý nghĩa với năng suất làm cơ sở khoa học cho quá trình chọn tạo giống

2.2 Yêu cầu của đề tài

- Theo dõi các giai đoạn sinh trưởng, phát triển của các tổ hợp ngô lai trong thí nghiệm

- Nghiên cứu các đặc điểm hình thái và sinh lý của các tổ hợp lai thí nghiệm

- Nghiên cứu khả năng chống chịu của các tổ hợp ngô lai thí nghiệm (chống chịu sâu bệnh, chống đổ gãy…)

- Xác định các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các tổ hợp ngô lai tham gia thí nghiệm

- Xác định được mối tương quan giữa các đặc điểm nông học chính như: chiều cao cây, chiều cao đóng bắp, số lá trên cây và các yếu tố cấu thành năng suất với năng suất của các tổ hợp lai thí nghiệm

Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 Cơ sở khoa học của đề tài

Sau gần 30 năm đổi mới và phát triển, nông nghiệp Việt Nam đang ngày càng khẳng định vị thế là một ngành kinh tế cung cấp sinh kế cho 9,53 triệu hộ dân nông thôn và 68,2% dân số (60 triệu người), đóng góp 18%-22% GDP cho nền kinh tế (Trần Trang, 2015)[40] Mặc dù vậy phát triển sản xuất nông nghiệp để đảm bảo an ninh lương thực vẫn đang là vấn đề quan trọng hàng đầu ở nước ta Để giải quyết vấn đề này ngoài biện pháp phát triển kỹ thuật canh tác bền vững, đòi hỏi các nhà khoa học phải nhanh chóng tạo ra những giống mới có năng suất cao, chống chịu tốt đáp ứng được yêu cầu của một nền nông nghiệp hiện đại

Các nhà khoa học ước tính khoảng 30 đến 50% mức tăng năng suất hạt của các cây lương thực trên thế giới là nhờ việc đưa vào sản xuất những giống tốt Vì vậy giống đóng vai trò rất quan trọng trong việc cải thiện năng suất

Trong những năm gần đây, các giống ngô lai Việt Nam đã khẳng định

được vị thế trong sản xuất ngô, tuy nhiên để tồn tại và phát triển phải có các

thế hệ mới ưu thế hơn các thế hệ cũ Do đó nghiên cứu phát triển giống ngô mới là nhiệm vụ thường xuyên của các nhà khoa học

Để có một giống ngô tốt phục vụ cho sản xuất, phải tuân thủ chặt chẽ

nguyên tắc của chọn tạo giống Từ quá trình đánh giá tổ hợp lai, các nhà khoa học chọn được các dòng thuần ưu tú làm vật liệu tạo giống và các tổ hợp lai tốt phát triển giống để phục vụ sản xuất

Tổ hợp lai có triển vọng được chọn thông qua các đặc điểm hình thái, các yếu tố cấu thành năng suất và khả năng chống chịu với yếu tố bất thuận của ngoại cảnh Những tính trạng có tương quan chặt với năng suất là cơ sở quan trọng để chọn giống có tiềm năng năng suất cao

Chính vì vậy, chúng tôi tiến hành đánh giá các tổ hợp lai mới và xác

định tính trạng tương quan chặt với năng suất để làm cơ sở cho quá trình chọn

tạo giống ngô có năng suất cao, chống chịu tốt phù hợp với điều kiện sinh thái của tỉnh cũng như các vùng có khí hậu tương đồng với Thái Nguyên

1.2 Tình hình sản xuất và tiêu thụ ngô trên thế giới

1.2.1 Tình hình sản xuất ngô trên thế giới

Trên thế giới ngô là cây lương thực góp phần quan trọng đảm bảo an ninh lương thực toàn cầu Chính vì vậy, sản xuất ngô luôn được quan tâm phát triển So với năm 2005, năm 2013 diện tích ngô tăng 1,27 lần, năng suất tăng 1,15 lần và sản lượng tăng 1,46 lần

Bảng 1.1: Tình hình sản xuất ngô trên thế giới năm 2005 - 2013 Chỉ tiêu

Năm

Diện tích (triệu ha)

Năng suất (tạ/ha)

Sản lượng (triệu tấn)

Thế giới có khoảng 164 nước trồng ngô với tổng diện tích 184,2 triệu

ha, năng suất 55,2 tạ/ha và sản lượng đạt 1016,7 triệu tấn (FAOSTAT, 2015)[53] Theo báo cáo số 29 của ISAAA, 2/3 diện tích trồng ngô tập trung

ở các nước đang phát triển, tuy nhiên 2/3 sản lượng ngô trên thế giới lại tập

trung ở các nước phát triển [2]

Do điều kiện tự nhiên khí hậu, điều kiện thâm canh và trình độ khoa học khác nhau nên giữa các vùng các châu lục trên thế giới sản xuất ngô có sự khác biệt rất lớn

Bảng 1.2: Tình hình sản xuất ngô của một số châu lục

trên thế giới năm 2013

(triệu ha)

Năng suất (tạ/ha)

Sản lượng (triệu tấn)

là nơi sản xuất ngô phát triển mạnh nhất Sản lượng ngô của Châu Mỹ chiếm 51,4% tổng sản lượng ngô toàn thế giới và năng suất cao hơn 33,9% so với năng suất trung bình của thế giới

Châu Mỹ, châu Đại Dương và châu Âu đạt năng suất ngô cao nhất (61,9-73,9 tạ/ha), trong khi đó ở châu Phi năng suất ngô chỉ đạt 20,5 tạ/ha, bằng 33,1% năng suất ngô của châu Âu và 27,7% năng suất của châu Mỹ

Trên thế giới, bốn nước sản xuất ngô chính gồm Mỹ, Trung Quốc, Braxin và Argentina chiếm 67,3% tổng sản lượng ngô toàn thế giới

Bảng 1.3: Các nước sản xuất ngô lớn nhất thế giới năm 2013

(triệu ha)

Năng suất (tạ/ha)

Sản lượng (triệu tấn)

Mỹ là nước có sản lượng ngô lớn nhất thế giới, chiếm 34,8% tổng sản lượng ngô toàn thế giới Do áp dụng trình độ khoa học hiện đại vào sản xuất nên năng suất ngô của Mỹ đạt 99,7 tạ/ha Năm 1933, Mỹ là nước đầu tiên trên thế giới đã thử nghiệm các giống ngô lai trong sản xuất Đến năm 1965, 100% diện tích ngô ở vùng vành đai và 95% diện tích ngô của toàn nước Mỹ đã trồng các giống ngô lai (Ngô Hữu Tình, 2009) [37]

Ngày nay, do ảnh hưởng của biến đổi khí hậu, sản xuất ngô ở hầu hết các nước trên thế giới đều chịu sự tác động của thời tiết cực đoạn Để giảm thiểu những tác hại do thời tiết gây ra, các giống ngô công nghệ sinh học đang

là công cụ cho những nông dân nghèo nguồn lực, đang phải đối mặt với nguồn cung cấp nước giảm và áp lực gia tăng về cỏ dại, sâu bệnh Tại vùng trồng ngô Corn Belt, Hoa Kỳ - vùng bị ảnh hưởng nghiêm trọng của hạn hán, 50.000 ha ngô công nghệ sinh học có khả năng chịu hạn đã phát huy được ưu thế ở đây (ISAAA, 2014)[54]

Trung Quốc, quốc gia sản xuất ngô lớn thứ hai thế giới, có diện tích tương đương với Mỹ nhưng do năng suất thấp hơn (năng suất thấp hơn Mỹ 37,9 tạ/ha) nên sản lượng ngô của Trung Quốc năm 2013 chỉ bằng 61,5% sản

lượng ngô của Mỹ Trước bối cảnh nhu cầu đối với các loại ngũ cốc chăn nuôi ngày càng tăng cho nên dự báo sản lượng ngô của Trung Quốc sẽ tiếp tục tăng

do mở rộng diện tích gieo trồng

Brazil là nước đứng thứ ba trên thế giới về sản xuất ngô với diện tích gieo trồng năm 2013 đạt 15,3 triệu ha, sản lượng hơn 80,5 triệu tấn Sản phẩm ngô của Brazil chủ yếu đáp ứng nhu cầu thị trường nội địa, được chế biến làm thực ăn cho chăn nuôi Ở Brazil ngô được gieo trồng ở cả bốn vùng Trung, Tây, Đông và Nam với hai vụ ngô trong năm: Vụ ngô hè gieo trồng trong tháng 9-11, thu hoạch từ tháng 2-5 năm sau và vụ ngô đông gieo trồng trong tháng 2- 3, thu hoạch trong tháng 6-7

Dự báo vào năm 2019/2020, Brazil sẽ vươn lên trở thành nước xuất khẩu ngô hàng đầu trên thế giới Trong những năm tới, diện tích trồng ngô sẽ tăng 0,73%/năm, sản lượng tăng 2,67%/năm

Các nước có năng suất ngô cao nhất trên thế giới năm 2013 là Saint Vincent and the Grenadines (246,8 tạ/ha), Israel đạt 225,6 tạ/ha, Jordan (201,0 tạ/ha), Kuwait (200,0 tạ/ha), Ả Rập (200,0 tạ/ha) Mặc dù năng suất ngô cao nhưng sản lượng ngô của các nước này thấp do diện tích trồng ngô không

đáng kể

Tại EU, tình hình gieo trồng ngô được dự báo sẽ giảm nhẹ, đặc biệt là tại Pháp, Ba Lan, ước tính sản lượng ngô tại khu vực này sẽ đạt 66,8 triệu tấn năm 2014 Ở Nam bán cầu, vụ ngô chính năm 2014 đã gần như hoàn thành hoặc đang bước vào giai đọan cuối Tại Nam Mỹ, sản lượng ngô năm 2014

ước tính đạt 111 triệu tấn, giảm 10% so với năm 2013 nhưng cao hơn 14% so

với mức trung bình của 5 năm qua Sự sụt giảm về sản lượng phản ánh tình trạng năng suất thấp ở Agentina do điều kiện thời tiết không thuận lợi và việc thu hẹp quy mô vụ lúa thứ hai trong năm tại Brazil Tại Trung Mỹ, sản lượng ngô năm 2014 của Mexico, quốc gia sản xuất ngô lớn nhất trong khu vực

được dự báo đạt mức trung bình 21 triệu tấn, thấp hơn gần 7% so với năm

2013 Nguyên nhân của sự suy giảm này là do việc thu hẹp quy mô gieo trồng trước áp lực của giá ngô giảm (Bộ Công thương, 2015)[3]

Tại Nam Phi, việc thu hoạch ngô năm 2014 đang diễn ra rất thuận lợi

Ước tính ban đầu cho thấy sản lượng đạt gần 25 triệu tấn, tăng khoảng 10%

so với năm 2013 Nam Phi hiện là quốc gia sản xuất và xuất khẩu ngô chính của khu vực châu Phi Tổ chức FAO dự báo tổng sản lượng ngô tại nước này

là 13,6 triệu tấn, tăng gần 10% so với năm 2013 (FAO, 2015)[53]

1.2.2 Tình hình tiêu thụ ngô trên thế giới

Trong những năm gần đây thị trường ngô thế giới có nhiều biến động Yếu tố tác động rất lớn tới tiêu thụ ngô là do nhu cầu về thức ăn chăn nuôi tại các nền kinh tế mới nổi tăng mạnh Hãng nghiên cứu Euromonitor dự báo tăng trưởng của thị trường thực phẩm tươi sống trực tuyến của Trung Quốc sẽ vượt các thị trường khác, với khối lượng tiêu thụ tăng trưởng khoảng 8% mỗi năm tới năm 2017 (An Huy, 2013) [22]

Ngoài ra nhu cầu về nhiên liệu sinh học như ethanol ngày càng tăng tại các nền kinh tế phát triển, đặc biệt là ở Bắc Mỹ Theo ước tính của USDA, 36% lượng ngô của Mỹ sẽ được dùng để sản xuất ethanol (USDA, 2013)[55]

Mỹ, Trung Quốc, Brazil, EU cũng là những nước tiêu thụ lớn nhất Mỹ tiêu thụ 266,7 triệu tấn, tương đương 30,9% tổng tiêu thụ ngô toàn cầu Nhu cầu ngô cho ngành chăn nuôi và sản xuất nhiên liệu sinh học của Trung Quốc vẫn tăng mạnh, niên vụ 2012/13 vừa qua nước này tiêu thụ 207 triệu tấn ngô, tăng 10,1% so với cùng kỳ Tiêu thụ ngô của EU đạt 69 triệu tấn, vượt quá khả năng sản xuất của khu vực này, trong khi Brazil chỉ tiêu thụ 53 triệu tấn

và vẫn là một trong những nước xuất khẩu ngô hàng đầu thế giới (USDA, 2013)[55]

Tiêu thụ ngũ cốc thô dành cho chăn nuôi mùa vụ 2014 ước tính đạt 735

triệu tấn Giá cả thấp và sản lượng ngô phục hồi (đặc biệt là tại Hoa Kỳ) đã

đẩy tổng sản lượng ngũ cốc thô dành cho chăn nuôi trên thế giới tăng 9%

trong năm 2013 Tuy nhiên, đến năm 2014, con số này chỉ còn 2,7% Tổng lượng ngũ cốc thô dùng cho thức ăn chăn nuôi của nhóm nước này được dự báo tăng 4,2%, đạt 381 triệu tấn; trong đó tăng mạnh nhất ở Trung Quốc (tăng

12 triệu tấn tương đương 8%) và Brazil (tăng 1,5 triệu tấn tương đương 3%) Tại các nước phát triển, con số này được dự báo là 354 triệu tấn, tăng khoảng 1,2% so với năm 2012; trong đó Bắc Mỹ là khu vực tăng trưởng nhiều nhất Ở khu vực châu Âu, tổng sản lượng ngũ cốc thô dành cho chăn nuôi có khả năng giảm nhẹ do việc tiêu thụ lúa mạch bị sụt giảm bởi xu hướng không được ưa chuộng như lúa mỳ

Bảng 1.4: Dự báo cung cầu ngô thế giới năm 2015

Sản lượng

Nhập khẩu

Ngành

CN

Nội địa

Xuất khẩu

Giá ngô trên thị trường thế giới tháng 12/2014 tăng lên 182,52 USD/tấn, tăng 2,2% so với tháng trước đó nhưng giảm mạnh 7,6% so với cùng tháng năm 2013 Nguyên nhân là do Bộ nông nghiệp Mỹ dự báo sản lượng ngô thế giới niên vụ 2014-2015 tăng 12,56 triệu tấn so với cùng kỳ niên

vụ trước, do điều kiện thời tiết thuận lợi ở khu vực vành đai trồng ngô của nước sản xuất và xuất khẩu ngô hàng đầu thế giới này (Cục xúc tiến thương mại, 2014, 2015)[8],[9]

Các nước có lượng ngô xuất khẩu lớn nhất trên thế giới là Mỹ, Brazil, Argentina, Ukraine Dự báo năm 2015 Mỹ xuất khẩu 44,5 triệu tấn; Brazil 19,5 triệu tấn; Argentina 12,5 triệu tấn và Ukraine 16,5 triệu tấn

Ngược với xu hướng của các quốc gia trên, Nhật Bản là quốc gia có lượng thiếu hụt ngô lớn nhất thế giới với lượng ngô nhập khẩu năm 2015 dự báo là 15,4 triệu tấn, Mexico với 10,9 triệu tấn, Hàn Quốc với 9,6 triệu tấn, các quốc gia Đông Nam Á với 9,2 triệu tấn (USDA, 2015)[56]

1.3 Tình hình sản xuất và tiêu thụ ngô ở Việt Nam

1.3.1 Tình hình sản xuất ngô ở Việt Nam

Ngô là cây trồng được du nhập vào Việt Nam từ thế kỷ thứ 17, nhưng do đất nước có chiến tranh nên suốt thời gian dài cây ngô chưa được chú trọng phát triển Sau ngày thống nhất đất nước, nông nghiệp được

Đảng và Chính phủ coi là mặt trận hàng đầu và đã có nhiều quyết sách thúc đẩy sản xuất phát triển Việc gia tăng cả về diện tích, năng suất, sản lượng

ngô là bằng chứng cho sự chuyển biến trong sản xuất, đặc biệt từ những năm 1990 đến nay

Sản xuất ngô ở Việt Nam đã có sự phát triển khá bền vững, năm 1990, năng suất ngô ở Việt Nam chỉ đạt 15,5 tạ/ha, với diện tích 432.000 ha nhưng

đến năm 2013 đã đạt 1.170,3 nghìn ha với năng suất 44,4 tạ/ha

Năng suất ngô nước ta tăng nhanh liên tục với tốc độ cao hơn trung bình thế giới trong suốt hơn 20 năm qua Năm 1990, năng suất ngô Việt nam

chỉ bằng 42% so với năng suất trung bình của thế giới, năm 2000 bằng 58,1%, năm 2013 đã bằng 80,4% năng suất trung bình của thế giới Năng suất ngô ở Việt Nam được cải thiện đáng kể nhờ những thành công trong nghiên cứu và phát triển các giống ngô lai trong sản xuất

Bảng 1.5: Tình hình sản xuất ngô ở Việt Nam năm 1990 - 2013

Để đáp ứng được nhu cầu tiêu dùng ngô hiện nay, sản lượng ngô phải đạt hơn 7 triệu tấn vào năm 2015 Muốn tăng sản lượng, sản xuất ngô ở nước

ta cần có những giống ngô lai năng suất cao từ 12 - 13 tấn/ha cho những vùng trồng ngô thuận lợi và 6 - 7 tấn/ha cho những vùng trồng ngô khó khăn, ổn

định năng suất ở các vùng sinh thái Do đó, việc nghiên cứu chọn tạo các

giống ngô lai thích nghi với các vùng sinh thái là rất cần thiết

Trong giai đoạn hiện nay, sản xuất ngô đang gặp những yếu tố bất lợi của điều kiện ngoại cảnh như rét, hạn hán, lũ lụt chính vì vậy các tổ chức nghiên cứu phát triển ngô ở Việt Nam đang nỗ lực tìm kiếm những giải pháp mới trong nghiên cứu chọn tạo giống Một trong những giải pháp đang được quan tâm trong giai đoạn hiện nay là ứng dụng công nghệ sinh học trong chọn tạo giống, đây là vấn đề đang được cả hệ thống xã hội quan tâm

Do có khả năng thích ứng rộng nên cây ngô được trồng ở tất cả các vùng sinh thái của Việt Nam, nhưng giữa các vùng có điều kiện đất đai, thời tiết khí hậu khác nhau nên năng suất có sự khác biệt rõ rệt

Bảng 1.6: Tình hình sản xuất ngô của các vùng sinh thái Việt Nam

Nguồn: Tổng cục thống kê, năm 2015[39]

Số liệu bảng 1.6 cho thấy diện tích ngô của Việt Nam tập trung chủ yếu

ở vùng Trung du và miền núi phía bắc (chiếm 43,2% diện tích trồng ngô của

cả nước) Tây Nguyên (21,6%), Bắc Trung bộ và Duyên hải miền trung (17,6%) Trong đó hai vùng là Trung du và miền núi phía Bắc, Bắc Trung bộ

và Duyên hải miền trung có điều kiện tự nhiên khí hậu khá khắc nghiệt, vì vậy mặc dù diện tích gieo trồng lớn nhưng năng suất lại thấp nhất chỉ đạt 37,6

và 43,2 tạ/ha Tây Nguyên, Đông nam bộ và đồng bằng Sông Cửu Long là những vùng đất đầy tiềm năng cho phát triển sản xuất ngô vì khí hậu ôn hòa hơn cũng như đất đai màu mỡ hơn

1.3.2 Tình hình tiêu thụ ngô ở Việt Nam

Ở Việt Nam cơ cấu nông nghiệp đang chuyển dịch theo hướng giảm

dần tỷ trọng ngành trồng trọt và tăng tỷ trọng ngành chăn nuôi Ngành chăn nuôi phát triển, ngô là cây trồng chủ lực cung cấp nguồn thức ăn cho nên nhu cầu về ngô rất lớn Hiện nay tổng sản lượng ngô chưa đủ cho cho nhu cầu trong nước, hàng năm nước ta vẫn phải nhập một lượng lớn để đáp ứng nhu

cầu làm thức ăn cho chăn nuôi Năm 2014, nước ta đã nhập 4,79 triệu tấn,

tổng giá trị nhập khẩu là 1,22 tỉ USD Thống kê của Tổng cục Hải quan cho thấy, trong sáu tháng đầu năm 2015, nhập khẩu ngô của Việt Nam ước đạt 3,2 triệu tấn, tăng tới gần 800.000 tấn (tương đương tăng 33%) so với cùng kỳ năm trước (Tổng cục Hải quan, 2015)[38]

Hình 1.1: Lượng ngô nhập khẩu của Việt Nam 2011-2015 (nghìn tấn)

Nguồn: AgroMonitor (2015)[1]

Đối với nguồn cung nội địa, hàng năm ngô được thu hoạch từ cuối

tháng 7 tại một số khu vực của Hòa Bình sau đó từ cuối tháng 8 sẽ thu hoạch

tại Sơn La, Lai Châu, Gia Lai và Đắk Lắk Tuy nhiên, những năm thời tiết khô hạn ít mưa thời gian thu hoạch ở các vùng sẽ chậm hơn

Dự báo năm 2015, nguồn cung ngô nội địa có thể sẽ suy giảm khá mạnh do diện tích gieo trồng bị thu hẹp và năng suất giảm do hạn hán Thống

kê của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn cho biết, tính đến hết ngày 15/6/2015, diện tích gieo trồng ngô của cả nước đạt 771.500 ha, giảm 5,3% so với cùng kỳ năm trước

Trong ba tháng đầu năm 2015, theo đánh giá của thương nhân, mỗi tháng có khoảng trên dưới 150.000 tấn ngô được xuất khẩu qua các cửa khẩu của tỉnh Lào Cai, Lai Châu, Lạng Sơn và Cao Bằng Tuy nhiên, từ tháng 4 cho đến giữa tháng 6, ngô hầu như không đi được qua các cửa khẩu biên giới phía Bắc do cấm biên cả ở phía Việt Nam lẫn Trung Quốc Việc cấm biên kéo dài hơn hai tháng tại các cửa khẩu khiến cho lượng ngô còn tồn

đọng tại khu vực Lào Cai, Lai Châu đến cuối tháng 5 được ước tính còn

khoảng 40.000 - 50.000 tấn

Từ giữa tháng 6 năm 2014, ngô lưu thông tại một số cửa khẩu nhỏ như Mường Khương (Lào Cai) hoặc Ma Lù Thàng (Lai Châu) hoặc Chi Ma (Lạng Sơn), với lượng được ước tính khoảng 1.000 - 1.500 tấn/ngày/cửa khẩu góp phần giải phóng lượng hàng tồn kho trước đó Nhìn chung từ giữa tháng 6 cho

đến đầu tháng 8 năm 2014, lượng ngô lưu thông vẫn không có nhiều đột biến,

do những bất ổn liên quan đến vấn đề biển Đông và nhu cầu tiêu thụ của Trung Quốc giai đoạn này là khá chậm

Giá ngô tại thị trường nội địa Việt Nam biến động theo sự biến động của giá ngô trên thị trường thế giới So với năm 2013, giá ngô đang có xu hướng giảm dần, do sản xuất ngô ở Mỹ (nước ảnh hưởng lớn nhất đến sản xuất ngô thế giới) mùa vụ 2014 thuận lợi, nên giá giá ngô thị trường thế giới giảm Giá ngô tại Việt Nam đang ổn định ở mức 5.000-5.200 đồng/kg

Hình 1.2: Diễn biến giá ngô năm 2013-2015 (đồng/kg)

Nguồn: AgroMonitor, 2015[1]

Nhận định của AgroMonitor, giá ngô tại thị trường nội địa sẽ tiếp tục

được điều chỉnh tăng theo đà tăng của giá kỳ hạn trên thị trường thế giới, do

sự chậm trễ từ vụ thu hoạch ngô nội địa cũng như sự thiếu hụt về nguồn cung nhập khẩu của các đơn vị thương mại Tuy nhiên, giá ngô sẽ khó tăng mạnh

do thị trường thế giới có thể sẽ có nguồn cung từ Argentina (Trần Ngọc Yến, 2015)[48]

1.4 Tình hình sản xuất ngô ở Thái Nguyên

Thái nguyên là một tỉnh miền núi Trung du Bắc Bộ, có diện tích tự nhiên 356.282 km2, dân số hiện nay khoảng 1.046.000 người, chiếm 1,13% diện tích

và 1,41% dân số so với cả nước Thời tiết, khí hậu của Thái Nguyên diễn biến khá phức tạp, mùa mưa tập trung từ tháng 4 đến tháng 10, mùa khô bắt đầu từ tháng 11 đến tháng 3 năm sau Với địa hình đồi núi phức tạp, diện tích canh tác nhỏ hẹp, đất bạc màu, điều kiện tưới tiêu còn nhiều khó khăn, diện tích trồng ngô chủ yếu trên đất hai lúa ở vụ Đông và trên đất đồi dốc ở vụ Xuân hè Chính

vì vậy, sản xuất ngô thường gặp hạn và rét đầu vụ Xuân, cuối vụ Đông, đây là một trong những yếu tố ảnh hưởng không nhỏ đến năng suất

Bảng 1.7: Diện tích ngô của Thái Nguyên phân theo các huyện

Đơn vị tính: Nghìn ha

Năm Tỉnh, huyện 2010 2011 2012 2013 2014

Nguồn: Cục thống kê Thái Nguyên, 2015 [10]

Bảng 1.8: Năng suất ngô của Thái Nguyên phân theo các huyện

Đơn vị tính: tạ/ha

Năm Tỉnh, huyện 2010 2011 2012 2013 2014

Bảng 1.9: Sản lượng ngô của Thái Nguyên phân theo các huyện

Đơn vị tính: nghìn tấn

Năm Tỉnh, huyện 2010 2011 2012 2013 2014

Nguồn: Cục thống kê Thái Nguyên, 2015 [10]

Số liệu bảng 1.7, 1.8 và 1.9 cho thấy ngô là cây lương thực có vị trí rất quan trọng trong sản xuất lương thực của tỉnh Năm 2014, diện tích trồng ngô của Thái Nguyên là 19,5 nghìn ha với năng suất 40,5 tạ/ha và sản lượng đạt 79,2 nghìn tấn So với năm 2013, diện tích trồng ngô được mở rộng đạt 0,5 nghìn ha, nhưng năng suất giảm 2,5 tạ/ha, do năm 2014 điều kiện khí hậu biến

đổi khá phức tạp Ở Thái Nguyên, huyện có diện tích trồng ngô lớn nhất là Võ

Nhai, đây là huyện miền núi vì vậy khi gặp điều kiện bất thuận năng suất giảm rất lớn vì vậy ảnh hưởng đến năng suất trung bình của cả tỉnh Năm

2014, năng suất ngô của huyện Võ Nhai giảm 3,3 tạ/ha so với năm 2013

Ở Thái Nguyên cơ cấu giống ngô sử dụng trong sản xuất khá phong phú

nhưng chủ yếu vẫn là của các công ty nước ngoài Giống được trồng với diện tích lớn nhất là của công ty Syngenta chiếm 30,4% tổng diện tích trồng ngô của cả tỉnh, trong đó NK4300 được sử dụng nhiều nhất (15,7%), các giống

còn lại của Syngenta chiếm 14,7% (Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn

tỉnh Thái Nguyên, 2015[27]

Bảng 1.10: Cơ cấu giống ngô của tỉnh Thái Nguyên năm 2014

TT Cơ quan phân phối giống Diện tích (ha) Tỷ lệ (%)

Nguồn: Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn tỉnh Thái Nguyên, 2015[27]

Các giống ngô Việt Nam đang trồng ở Thái Nguyên chiếm 29,2% diện tích, trong đó nhóm giống ngô lai chiếm 16,2% còn lại là các giống ngô nếp Các giống ngô lai đang trồng tại tỉnh Thái Nguyên chỉ có LVN4, LVN99 và LVN61, tổng diện tích trồng của 3 giống này là 3.151 ha chỉ tương đương với diện tích trồng giống NK4300

Nhìn chung, cơ cấu giống ngô của Thái Nguyên chủ yếu là do các công ty nước ngoài cung ứng Các giống ngô Việt Nam năng suất cao, có khả năng chống chịu tốt vẫn còn rất hạn chế ở Thái Nguyên Do đó chọn tạo phát triển các giống ngô lai mới là nhiệm vụ quan trọng để cải thiện năng suất ngô của tỉnh

1.5 Tình hình nghiên cứu chọn tạo giống ngô trên thế giới và Việt Nam

1.5.1 Tình hình nghiên cứu chọn tạo giống ngô trên thế giới

Ngô là cây trồng đã xây dựng nên nền văn minh của thổ dân ở châu lục mới Từ khi Columbus phát hiện ra châu Mỹ cây ngô mới được lan truyền và

phát triển ở các châu lục khác trên thế giới Tuy nhiên đến tận thế kỷ 18 mới

có những phát hiện khoa học quan trọng trong nghiên cứu về cây ngô

Cottin Matther là người đầu tiên nghiên cứu thí nghiệm về giới tính của ngô vào năm 1716 Ông đã quan sát thấy sự thụ phấn chéo ở cây ngô tại Massachusettes Tám năm sau Matther, nghiên cứu của Paul Dudly về giới tính của ngô là những khởi đầu quan trọng cho công tác nghiên cứu chọn tạo giống

Người đầu tiên quan sát thấy hiện tượng ưu thế lai ở ngô là Charles Darwin vào năm 1871 Ông nhận thấy những cây giao phối phát triển cao hơn các cây tự phối 20% Năm 1876, Darwin đã công bố những kết quả nghiên cứu về cây ngô trong tác phẩm “Những tác động của giao phối và tự phối trong thế giới thực vật” (Trích theo Ngô Hữu Tình, 1997) [32]

Các công trình cải tạo ngô của Wiliam Janes Beal, tại Đại học Michigan

ở cuối thế kỷ thứ 19 đã mang tính chất khoa học Năm 1877, lần đầu tiên Ông

đã tiến hành lai có kiểm soát giữa các giống ngô với mục đích là tăng năng suất

bởi ưu thế lai Trong nghiên cứu của Beal, các con lai có năng suất cao hơn giống bố mẹ trung bình là 25% (Trích theo Ngô Hữu Tình, 2009) [37]

Kết quả nghiên cứu của Beal đã chỉ ra hướng ứng dụng thực tế của ưu thế lai mở ra tiếp cận mới trong cải tạo giống ngô

Với mục đích chứng minh định luật di truyền của Mendel, nhưng những kết quả nghiên cứu của Shull (1904) đã đưa đến một thành tựu nông nghiệp có ý nghĩa rất lớn của thế kỷ 20- đó là phát triển ngô lai

Những nghiên cứu của Shull từ những năm 1904-1912 đã khẳng định

được tác động của tự phối và giao phối Ông cho rằng tự phối ở ngô là để phân

lập các dòng thuần Tự phối dẫn đến sự suy giảm kích thước cây, giảm sức sống

và năng suất Tuy nhiên con lai của hai dòng thuần lại biểu hiện sự khôi phục sức sống và năng suất, trong nhiều trường hợp còn vượt cả những giống gốc dùng để rút dòng Chính vì vậy Shull là người chỉ ra được khái niệm ưu thế lai

và tự phối như một kỹ thuật cải tạo giống ngô Nhưng nhà khoa học ảnh hưởng rất lớn đến các nhà chọn tạo giống ngô sau này là Edward Murray East, người áp dụng thực tế ưu thế lai trong chọn tạo giống ngô hiện đại East cũng như Shull nhận thấy rằng tự phối làm suy giảm nhanh chóng sức sống và giao phối thì khôi phục lại Kết quả nghiên cứu của East khẳng định ý nghĩa to lớn của phương pháp lai giữa các dòng thuần và thúc đẩy các nhà sản xuất giống sản xuất hạt lai F1 (Trích theo Ngô Hữu Tình, 2009) [37]

Phương pháp lai giữa hai dòng thuần có thể tạo ra con lai rất tốt, năng suất cao nhưng các dòng lại rất yếu, khó sản xuất hạt giống Chính vì vậy, năm

1917 Jones đã nghiên cứu phát minh ra kỹ thuật lai kép, đây là kết quả quan trọng để áp dụng ưu thế lai ở cây ngô vào thực tế sản xuất Kết quả này được

áp dụng rất nhanh ở Mỹ, Canada và châu Âu (Ngô Hữu Tình, 1997) [32]

Để đáp ứng được yêu cầu của sản xuất, vào những năm 1960 của thế kỷ

20, các nhà khoa học đã nghiên cứu phát triển được nhiều dòng thuần khỏe và năng suất cao, tạo điều kiện cho sự phát triển các giống lai đơn thay thế cho lai kép vì lai đơn đồng đều hơn và cho năng suất cao hơn Chỉ trong vòng 10 năm các giống lai kép đã bị thay thế gần như hoàn toàn bằng giống lai đơn

Tiến bộ khoa học về ngô lai được phát triển nhanh chóng ở Mỹ sau đó

mở rộng sang các nước khác, công lao này thuộc về Wallace Wallace bắt đầu tạo dòng thuần và giống lai từ năm 1913, giống ngô lai đầu tiên trong chương trình chọn giống của Ông là Copper Cross

Kế tục và sáng tạo những thành quả của thế hệ đi trước, Hallauer đã nghiên cứu chọn tạo và chuyển giao cho sản xuất 30 dòng thuần, Hallauer

có ảnh hưởng rất lớn đến các nhà chọn tạo giống trên thế giới trong đó có Việt Nam

Cùng với sự phát triển của các giống ngô lai, vật liệu trong chọn tạo dòng cũng có sự thay đổi một cách cơ bản Trước những năm 60 vật liệu chính để tạo dòng là giống địa phương thì giai đoạn 1960-1980 vật liệu tạo

dòng là các quần thể tự do cải tiến Thập niên 80 và đầu thập niên 90 vật liệu tạo dòng là quần thể giống thụ phấn tự do cải tiến, giống tổng hợp và lai kép Nhưng từ cuối thập niên 90 đến nay vật liệu dùng trong tạo dòng chủ yếu là giống tổng hợp, lai kép và lai đơn (Trích theo Bùi Mạnh Cường, 2007) [15]

Khi các vật liệu di truyền được thay đổi, các kỹ thuật cải tiến di truyền cũng được phát triển Cải tiến di truyền của các vật liệu bằng cách sử dụng kỹ thuật sinh học phân tử trong phân tích đánh giá mức độ đa dạng di truyền của các vật liệu để phân nhóm ưu thế lai, lập bản đồ di truyền trên cơ sở đó tiến hành phân loại vật liệu và chọn lọc sớm một số tính trạng mong muốn

Ngoài ra kỹ thuật di truyền còn sử dụng trong công tác đánh giá khả năng chống chịu sâu bệnh, hạn, đổ đồng thời tăng cường khả năng chống chịu của vật liệu thông qua chuyển gen kháng sâu, bệnh Những kỹ thuật mới này tập trung vào hai lĩnh vực nuôi cấy mô tế bào và tái tổ hợp ADN Hai

kỹ thuật này đã mở ra tiềm năng ứng dụng rộng lớn trong cải tạo giống cây trồng Nhờ công nghệ sinh học, thập kỷ 80 và 90 của thế kỷ 20, các nhà khoa học nghiên cứu ngô đã tạo ra được nhiều giống có những đặc điểm ưu việt hơn so với phương pháp chọn lọc truyền thống

Năm 1997, ngô chuyển gen kháng sâu đục thân và thuốc trừ cỏ bắt đầu

được trồng ở Mỹ và Canada Hiện nay, đã có 28 quốc gia trên thế giới trồng

cây CNSH và tổng diện tích tăng lên hơn 100 lần, từ 1,7 triệu ha năm 1996 lên 181,5 triệu ha năm 2014 Năm 2014, các giống ngô CNSH mới được đưa vào canh tác là ngô trắng ở Nam Phi, ngô non ở Hoa Kỳ và Canada (CNSH (Clive James, 2015) [50]

Ở Hoa Kỳ, giống ngô chuyển gen chịu hạn DroughtGardTM, đã được

trồng 275.000 ha (năm 2014) Ngoài ra Hoa Kỳ còn dự định phân phối giống ngô chịu hạn (DT), kháng sâu và côn trùng (Bt) cho các quốc gia ở khu vực Châu Phi vào năm 2017 thông qua dự án “Sử dụng nước hiệu quả tại Châu Phi (WEMA)” (Clive James, 2015) [50]

Hàng trăm năm qua các nhà khoa học nghiên cứu về ngô trên thế giới

đã luôn tìm kiếm các phương pháp để cải tiến cây trồng với mục tiêu tăng

năng suất cũng như chất lượng Mặc dù các phương pháp chọn tạo truyền thống đã mang lại nhiều thành tựu trong công tác phát triển sản xuất ngô nhưng dường như vẫn chưa thỏa mãn những yêu cầu của thực tế Công nghệ gen ra đời được ví như “chìa khóa đa năng” để mở những nút thắt vốn gây rất nhiều khó khăn cho các nhà chọn tạo giống truyền thống nhằm tạo ra các giống ngô “hoàn hảo” hơn khi chúng được kết hợp với nhau Ngô biến đổi gen mang lại những hiệu quả rõ rệt như tăng năng suất, cải thiện chất lượng, giảm ô nhiễm môi trường, nâng cao thu nhập cho người dân… đang chiếm một diện tích đáng kể trên toàn cầu và hứa hẹn còn tiếp tục phát triển trong những năm tới

1.5.2 Nghiên cứu chọn tạo giống ngô ở Việt Nam

Công tác nghiên cứu chọn tạo giống ngô ở Việt Nam đã được các nhà khoa học quan tâm từ những năm 60 của thế kỷ 20 Nhưng Việt Nam không phải là nơi hình thành và phát triển của cây ngô nên nguồn gen rất hạn chế

Do không có vật liệu khởi đầu phù hợp nên các kết quả nghiên cứu chọn tạo giống ngô lai chưa đạt được như mong muốn

Đầu những năm 70 công tác chọn tạo giống ngô chủ yếu tập trung vào

chọn lọc dòng thuần và tạo giống ngô lai cũng như khảo sát các giống ngô lai nhập nội từ các nước Đông Âu và Ấn Độ Giai đoạn này đã xác định được một số giống ngô tốt đưa ra sản xuất như: Ganga 5 của Ấn Độ, NL2 của Viện Cây lương thực thực phẩm

Những năm 1980 nhờ chương trình hợp tác với CIMMYT chúng ta đã tạo ra các giống như Đan Phượng 8749, Hà Nội 8749, Đan Phượng 8936, Đan Phượng 9128, Đức Trọng 8845 Những giống này đã tham gia vào mạng lưới quốc tế, thử nghiệm ở nhiều nước thuộc châu Á, châu Phi và Mỹ la tinh (Ngô Hữu Tình, 2009)[37]

Việt Nam còn tham gia mạng lưới khảo nghiệm giống ngô châu Á (TAMNET) và mạng lưới công nghệ sinh học ngô châu Á (AMBIONET) giúp các nhà khoa học tiếp cận và cập nhật các tiến bộ mới trên thế giới phục

vụ cho công tác chọn tạo giống ngô trong nước

Trong chọn tạo giống ngô lai, dòng thuần là nguyên liệu quan trọng, nhưng không phải bất cứ dòng tự phối nào cũng cho một cặp lai tốt, vì vậy

đánh giá khả năng kết hợp của các dòng thuần qua các con lai luôn được các

nhà tạo giống quan tâm

Phương pháp chủ yếu tạo dòng thuần ở nước ta là tự thụ phấn cưỡng bức vì nhanh chóng tách được kiểu gen và định vị chúng Nhưng phương pháp này dòng thường yếu và năng suất thấp Chính vì vậy Ngô Hữu Tình (2008) [36], đã đề xuất phương pháp “thuần hóa tích hợp” trong chọn tạo dòng, đây là phương pháp kết hợp được các gen điều khiển tính trạng ở các locus khác nhau và tích lũy được các gen quản lý tính trạng trong locus, kết quả này giúp các nhà tạo giống chọn được các dòng thuần mong muốn và cải tạo được những tính trạng quan tâm

Để có được các giống ngô lai tốt cải tạo dòng thuần luôn được các nhà

tạo giống quan tâm Bằng phương pháp lai trở lại trên cơ sở chọn lọc tính trạng chiều dài bắp, số hàng hạt, tỷ lệ cây hai bắp các nhà khoa học đã cải tiến

được năng suất dòng, chọn được dòng chín sớm, khả năng kết hợp chung,

riêng cao hơn dòng bố mẹ (Ngô Minh Tâm và cs, 2009)[29]

Lương Văn Vàng và cs (2002)[42], từ 5 dòng tự phối S4 là L1, L2, L3, L4, L5 bằng phương pháp lai đỉnh với 2 cây thử là LVN10 và DF1 đã xác

định được 2 dòng ưu tú là L4, L5 làm vật liệu tạo giống ngô lai

Từ các giống ngô lai nhập nội có khả năng chịu hạn, bằng phương pháp

tự phối, Ngô Hữu Tình và Phan Thị Vân (2004)[35], đã tạo được 8 dòng ngô thuần và chọn được 2 dòng T6 và T8 có khả năng kết hợp chung tốt là vật liệu

tạo giống LVN99 có khả năng chịu hạn phục vụ sản xuất cho các tỉnh miền núi phía Bắc

Cùng với phương pháp chọn tạo giống truyền thống, việc ứng dụng công nghệ sinh học để tạo ra các giống có khả năng chống chịu với điều kiện bất thuận sinh học và phi sinh học đã đạt được những kết quả quan trọng

Bùi Mạnh Cường và cs (1998)[12], bằng kỹ thuật nuôi cấy bao phấn đã nghiên cứu tạo cây ngô đơn bội kép thành công, giúp các nhà tạo giống rút ngắn

được một nửa thời gian tạo dòng thuần so với phương pháp truyền thống

Cũng sử dụng phương pháp nuôi cấy bao phấn, từ 32 nguồn vật liệu ưu

tú Khuất Hữu Trung và cs (2006) [41], đã xây dựng được tập đoàn dòng ngô thuần mang nhiều đặc điểm nông sinh học tốt, phục vụ cho công tác tạo giống ngô lai

Bằng phương pháp nuôi cấy bao phấn các nhà khoa học nghiên cứu về ngô của Việt Nam còn thành công trong việc chuyển đổi dòng ngô thường thành dòng ngô QPM Theo phương pháp backcross việc chuyển hệ thống gen

O2O2 từ dòng QPM sang ngô thường phải mất 4-5 năm, nhưng ứng dụng công nghệ sinh học thời gian này được rút ngắn đáng kể chỉ còn 2-3 năm (Bùi Mạnh Cường và cs, 2006) [14]

Ngoài phương pháp nuôi cấy bao phấn, các nhà khoa học còn sử dụng một số marker di truyền trong việc đánh giá chọn lọc trực tiếp nguồn nguyên liệu chịu hạn hoặc gián tiếp qua marker chỉ thị khả năng tổng hợp, tích lũy hàm lượng axit abscisic (ABA) ở lá thông qua phương pháp RFLP Hiện nay phương pháp RFLP, RAPD, SSR được sử dụng để đánh giá ưu thế lai, xây dựng bản đồ di truyền, chọn lọc sớm các cặp lai tốt , giúp đẩy nhanh quá trình chọn tạo giống (Bùi Mạnh Cường, Ngô Hữu Tình, 2001)[13]

Sau khi tạo ra dòng thuần để chọn được dòng ưu tú phải thông qua quá trình đánh giá các tổ hợp lai Khảo sát các tổ hợp lai để chọn dòng làm vật liệu tạo giống và chọn được các tổ hợp lai tốt phát triển thành giống phục vụ

sản xuất Do đó việc đánh giá các tổ hợp lai mới là nhiệm vụ thường xuyên của các nhà khoa học nghiên cứu ngô Việt Nam

Để có được các giống ngô lai phù hợp với các vùng sinh thái, mạng

lưới khảo nghiệm đánh giá giống được thiết lập ở rất nhiều vùng, trong đó Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên là một điểm quan trọng đại diện cho vùng núi phía Bắc Từ kết quả này nhiều giống lai kép, lai ba, lai đơn đã được tạo ra phục vụ sản xuất ngô trên phạm vi cả nước

Với mục đích mở rộng diện tích ngô trên đất tăng vụ ở miền núi, từ 10

tổ hợp lai qua khảo sát ở Hà Nội và Hòa Bình, Bùi Mạnh Cường và cs (2009) [16] đã chọn được giống LNN885 có thời gian sinh trưởng ngắn (105-110 ngày), năng suất ổn định 50-70 tạ/ha, chống chịu khá, thích ứng rộng, đáp ứng

được yêu cầu mở rộng diện tích ngô trên đất tăng vụ

Từ năm 2006-2009, Ngô Minh Tâm và cs (2010) [30] đã tiến hành khảo nghiệm các tổ hợp lai và chọn được giống LVN146 chịu thâm canh, chịu hạn khá, năng suất 60-110 tạ/ha, thích ứng rộng

Với mục tiêu chọn giống ngô lai thích hợp với điều kiện sinh thái của tỉnh Thái Nguyên, từ các nguồn vật liệu của Viện nghiên cứu ngô Phan Thị Vân và Phạm Thị Thu Hiền (2010) [44] đã chọn được giống H08-9 có năng suất đạt 77,02-77,78 tạ/ha

Hiện nay điều kiện khí hậu biến đổi rất phức tạp ảnh hưởng không nhỏ

đến sản xuất ngô vì vậy đòi hỏi phải có những giống ngô có khả năng chống

chịu tốt Từ yêu cầu của sản xuất Viện nghiên cứu ngô đã chọn được giống lai

đơn LVN885 LVN885 là giống ngô chín sớm, khả năng chống đổ tốt, chịu

bệnh khô vằn và đốm lá khá, chịu hạn, rét tốt, tiềm năng năng suất 80-100 tạ/ha

và được công nhận giống mới năm 2010 (Viện nghiên cứu ngô, 2012) [47]

Với định hướng chọn tạo giống ngô có khả năng thích nghi rộng chịu hạn, chịu nắng nóng, từ tổ hợp lai C502N x C152N Viện Nghiên cứu ngô đã

tạo được giống LVN092 có năng suất cao và khả năng chống chịu với điều kiện bất thuận tốt (Viện nghiên cứu ngô , 2012) [46]

Kết quả nghiên cứu của Trần Thị Phương Hạnh (2009-2013)[20] đã chọn được giống ngô VN5885 có khả năng chống chịu tốt, đặc biệt là bệnh gỉ sắt phù hợp với vùng ngô Tây Nguyên Giống ngô VN5885 đã được Bộ Nông nghiệp và phát triển nông thôn công nhận sản xuất thử năm 2013 (Quyết định

Ứng dụng công nghệ này, vụ Thu đông 2014 Viện Công nghệ môi trường đã

trồng ngô bằng hạt giống xử lý nano kim loại tại Duy Tiên, kết quả năng suất ngô tăng hơn 30% (Viện Công nghệ môi trường, 2015)[45]

Năm 2015, đánh dấu sự kiện ngô chuyển gen chính thức được phép thương mại hóa đưa vào sản xuất đại trà tại Việt Nam Ba giống ngô biến đổi gen là giống NK66 Bt, NK 66 GT và NK66 BT/GT đã được Bộ Nông nghiệp

và Phát triển Nông thôn ký Quyết định số 69/QĐ-CT-CLT chính thức được

áp dụng cho các vùng trồng ngô trên cả nước (Bộ Nông nghiệp và Phátn triển nông thôn, 2015) [6]

1.6 Kết quả nghiên cứu mối tương quan giữa các đặc điểm nông học với năng suất ngô

Năng suất hạt là sản phẩm của nhiều hoạt động sinh lý, sinh hóa trong cây được điều khiển bằng kiểu gen và tác động của các yếu tố môi trường Chính vì vậy các đặc điểm nông sinh học là những chỉ tiêu trực tiếp hoặc gián tiếp dùng để đánh giá chọn lọc giống Để có cơ sở khoa học cho quá trình chọn tạo giống, các nhà khoa học đã nghiên cứu mối tương quan giữa các đặc

điểm nông sinh học với năng suất

Qua rất nhiều thí nghiệm nghiên cứu Roahenco (1968) đã thấy rằng: Thời gian sinh trưởng ở cây ngô tương quan với chiều cao cây, chiều cao

đóng bắp và thời gian từ mọc đến ra hoa Các tính trạng này biến động tuỳ

thuộc vào điều kiện khí hậu và thời tiết (Phạm Thị Tài, 1993) [28]

Kết quả nghiên cứu của Nguyễn Thị Lưu, (1999) [24], cho thấy tương quan giữa cao cây với năng suất là rất chặt như: r = 0,799 (giống ngắn ngày,

vụ Đông 1995), r = 0,740 (giống dài ngày, vụ Đông 1995) Kiều Xuân Đàm (2002) [17] cũng nhận định tương quan giữa cao cây với năng suất là tương quan thuận, khá chặt

Nghiên cứu của Vi Hữu Cầu và Phan Thị Vân (2010)[7] ở vụ Đông 2012

và Xuân 2013 cho thấy: Chiều cao cây là chỉ tiêu tương quan thuận với năng suất (r = 0,44) ở cả hai vụ nghiên cứu Ở cây ngô, nếu chiều cao cây vượt quá ngưỡng giới hạn nhất định thì mối tương quan với năng suất sẽ bị thay đổi

Sự sắp xếp bộ lá ở ngô và khả năng tiếp nhận ánh sáng có liên quan chặt chẽ với LAI, đặc điểm bộ lá đóng vai trò lớn trong quá trình tạo năng suất hạt Bùi Mạnh Cường, 1994) [11] cho biết có sự tương quan giữa LAI với năng suất kinh tế của các giống ngô lai (r=0,58)

Tương quan giữa năng suất hạt với số bắp trên cây, thời gian phun râu và chín biểu hiện khác nhau ở các điều kiện trồng trọt Trong điều kiện khô hạn năng suất hạt có tương quan thuận và chặt chẽ với tỷ lệ bắp trên cây, khối lượng bắp, số ngày từ nảy mầm đến phun râu và chín sinh lý (Phạm Thị Tài, 1993) [28]

Kết quả nghiên cứu từ năm 1991-1993 của Bùi Mạnh Cường [11] cho thấy: Năng suất kinh tế của quần thể ngô lai hỗn hợp tương quan chặt với năng suất sinh vật học và thời gian diện tích lá, tương quan ở mức trung bình với chỉ số diện tích lá và hiệu suất quang hợp Chính vì vậy, muốn nâng cao năng suất kinh tế của quần thể ngô lai hỗn hợp cần tác động theo hướng tăng thời gian diện tích lá và năng suất sinh vật học

Khác với giống ngô thụ phấn tự do, các giống ngô lai giữa các dòng thuần có năng suất kinh tế phụ thuộc vào năng suất sinh học, LAI và hiệu suất quang hợp (Bùi Mạnh Cường, 1994) [11] Tác giả cũng cho biết có sự tương quan giữa LAI với năng suất kinh tế của các giống ngô lai (r=0,58)

Từ kết quả nghiên cứu phân tích tương quan giữa chỉ số diện tích lá và góc lá của một số dòng tham gia tạo giống ngô lai lá đứng Kiều Xuân Đàm (2002) [17] đã cho thấy: Mối quan hệ giữa góc lá và các chỉ tiêu sinh lý, hình thái, các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất là vấn đề rất cần thiết trong công tác chọn tạo giống ngô

Nghiên cứu mối tương quan giữa các đặc điểm nông học với năng suất

ở 600 tổ hợp lai đơn, Bùi Mạnh Cường (2007)[15] cho thấy: Năng suất giống

lai ít phụ thuộc vào thời gian sinh trưởng (r=0,311), chiều cao cây (r = 0,317) Năng suất giống lai tương quan với hiệu suất quang hợp sau trỗ (r = 0,686)

Chỉ số diện tích lá là chỉ tiêu ảnh hưởng rất lớn đến hiệu suất quang hợp, vì vậy có mối quan hệ rất lớn với năng suất Kết quả nghiên cứu của Nguyễn Thị Phương Hạnh (2009) [19] cho thấy chỉ số diện tích lá với năng suất suất tương quan thuận r = 0,52 (Thu Đông 2007)

Tìm hiểu mối quan hệ giữa bộ lá với năng suất ở hai vụ Đông 2012 và Xuân 2013, Vi Hữu Cầu và Phan Thị Vân (2010) [7] đã thấy năng suất tương quan không chặt với số lá r = 0,38 (vụ Đông) và r = 0,13 (vụ Xuân), vì vậy để tăng năng suất có thể cải thiện một số đặc tính khác của lá như tăng kích thước, kéo dài tuổi thọ không nhất thiết phải tăng số lá Nhưng chỉ số diện tích lá với năng suất có tương quan thuận r = 0,62 (vụ Đông) và r = 0,43 (vụ Xuân)

Domasnhew P.P (1968) là người đầu tiên xác định chiều dài bắp, số hạt/hàng, khối lượng bắp có tương quan chặt với năng suất Nghiên cứu của Trần Văn Minh (1993) [25] cũng cho thấy chiều dài bắp, số hạt/hàng tương quan thuận chặt với năng suất (r=0,88 và 0,73)

Trong quá trình nghiên cứu chọn lọc tính chống hạn của cây ngô nhiệt

đới thông qua năng suất và một số đặc tính phù hợp Edmeades và ctv (1997)

tìm thấy mối tương quan rất chặt giữa năng suất trong điều kiện hạn với số số hạt/bắp (R2 = 0,71) Từ đó các tác giả cho rằng để cải tạo năng suất và tính ổn

định năng suất trong điều kiện khô hạn thì chọn lọc năng suất kết hợp với số

hạt trên hàng sẽ cho kết quả tốt hơn và nhanh hơn Nhận định này cũng được các nhà khoa học khác đồng tình (Vasal và ctv, 1997), (Banziger và Lafitte, 1997) (Trích theo Nguyễn Thị Lưu, 1999) [24]

Nghiên cứu các yếu tố cấu thành năng suất của các kiểu gen khác nhau Otequi và cs (1995) đã cho thấy số lượng chồi bắp có mối tương quan chắc chắn với số hạt cuối cùng (r2 = 0,52, n = 32) và năng suất hạt (r2 = 0,55) (Nguyễn Thị Lưu, 1999) [24]

Bùi Mạnh Cường (2007)[15] cho rằng năng suất hạt có mối tương quan với rất nhiều các yếu tố cấu thành năng suất, tương quan với chiều dài bắp (r

= 0,559), đường kính bắp (r = 0,627), số hạt/hàng (r = 0,559) và khối lượng

1000 hạt (0,44)

Mối tương quan giữa năng suất hạt với các yếu tố cấu thành năng suất khá phức tạp, mức độ thay đổi tùy thuộc vào điều kiện sống Từ các kết quả nghiên cứu trên các giống thí nghiệm Vụ Đông 2012 và Xuân 2013, Vi Hữu Cầu và Phan Thị Vân (2010) [7] cho thấy đường kính bắp tương quan thuận rất chặt với năng suất ở vụ Đông r = 0,87, số hạt/hàng ở vụ Xuân (r =0,67), khối lượng 1000 hạt vụ Đông (r = 0,62), nhưng các chỉ tiêu này ở vụ còn lại chỉ thế hiện tương quan thuận nhưng không chặt

Với mục đích chọn giống ngô chịu hạn cho vùng núi phía Bắc Việt Nam, Phan Thị Vân và cs (2005)[43] đã chứng minh được sự hình thành, phát triển của mầm, rễ đặc điểm hình thái của lá ngô tương quan với năng suất Tương quan giữa năng suất với chiều dài mầm là 0,41; chiều dài rễ là 0,60

Đặc biệt trong điều kiện hạn năng suất hạt tương quan thuận chặt với khoảng