Nghiên Cứu Khả Năng Sinh Trưởng, Phát Triển Của Một Số Giống Ngô Lai Có Triển Vọng Trong Vụ Xuân Và Vụ Thu Đông 2009 Tại Thái Nguyên

Trong quá trình nghiên cứu và chọn giống ngô phù hợp với từng vùng sinh thái, việc đánh giá khả năng sinh trưởng, phát triển và năng suất của các giống ngô trước khi đưa ra sản xuất đại

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM -

PHẠM THU HIỀN

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG SINH TRƯỞNG, PHÁT TRIỂN CỦA MỘT SỐ GIỐNG NGÔ LAI CÓ TRIỂN VỌNG TRONG VỤ XUÂN VÀ VỤ THU ĐÔNG 2009

TẠI THÁI NGUYÊN

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP

THÁI NGUYÊN, 2010

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM -

PHẠM THU HIỀN

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG SINH TRƯỞNG, PHÁT TRIỂN CỦA MỘT SỐ GIỐNG NGÔ LAI CÓ TRIỂN VỌNG TRONG VỤ XUÂN VÀ VỤ THU ĐÔNG 2009

TẠI THÁI NGUYÊN Chuyên ngành: Trồng Trọt

Mã số: 60.62.01

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

1 PGS.TS LUÂN THỊ ĐẸP

2 TS PHAN THỊ VÂN

THÁI NGUYÊN, 2010

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 tận tình của của tập thể các thầy cô hướng dẫn Nhân dịp này tôi xin chân thành bày tỏ sự biết ơn sâu sắc tới các cô:

PGS.TS Luân Thị Đẹp, TS Phan Thị Vân - Khoa Nông học trường Đại học Nông lâm Thái Nguyên, tuy luôn bận dộn với công việc và gia đình song vẫn dành cho tôi sự quan tâm trong quá trình tôi thực hiện đề tài

Tôi xin trân thành cảm ơn sự quan tâm của Ban giám hiệu trường Đại học Nông Lâm, tập thể thầy cô giáo Khoa nông học, Khoa Sau đại học- Trường đaị học Nông lâm Thái Nguyên đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và thực hiện đề tài

Tôi xin cảm ơn các em: Nguyễn Thị Thu Trang và Nguyễn Văn Hồ Sinh viên khóa 37, khoa Nông học- Trường đại học Nông lâm Thái Nguyên đã cùng với tôi tham gia và thực hiện đề tài này

-Tôi xin chân trọng cảm ơn sự động viên, giúp đỡ của tất cả bạn bè và đồng nghiệp

Cảm ơn bố, mẹ, các em và người tôi yêu thương đã luôn quan tâm là điểm tựa về tinh thần và vật chất cho tôi mỗi khi tôi gặp khó khăn

Xin chân thành cảm ơn

TÁC GIẢ LUẬN VĂN

Phạm Thu Hiền

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là hoàn toàn trung thực và chưa được sử dụng cho bảo vệ một học

vị nào, mọi sự giúp đỡ cho việc hoàn thành luận văn này đều được cảm ơn, các thông tin trích dẫn trong luận văn đều đã được ghi rõ nguồn gốc

Ngày 15 tháng 10 năm 2010

TÁC GIẢ LUẬN VĂN

Phạm Thu Hiền

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU

1 Đặt vấn đề 1

2 Mục tiêu nghiên cứu 2

3 Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài 2

3.1 Ý nghĩa khoa học 2

3.2 Ý nghĩa thực tiến 2

Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Cơ sở khoa học 3

1.2 Tình hình sản xuất và nghiên cứu ngô trên thế giới và Việt Nam 4

1.2.1.Tình hình sản xuất ngô trên thế giới 4

1.2.2.Tình hình sản xuất ngô ở Việt Nam 8

1.2.3 Tình hình sản xuất ngô ở Thái Nguyên 14

1.3 Ưu thế lai 15

1.3.1 Khái niệm ưu thế lai 15

1.3.2 Các loại ưu thế lai .16

1.3.3 Cơ sở di truyền của hiện tượng ưu thế lai 17

1.3.4 Phương pháp đánh giá ưu thế lai 18

1.3.5 Các loại giống ngô .19

1.3.6 Các bước chọn tạo giống ngô lai 22

1.4 Kết quả nghiên cứu chọn tạo giống ngô 22

1.4.1 Kết quả nghiên cứu chọn tạo giống ngô trên thế giới 22

1.4.2 Kết quả nghiên cứu chọn tạo giống ngô ở Việt Nam 26

1.4.3 Một số kết quả nghiên cứu về đặc điểm sinh trưởng, phát triển và năng suất của cây ngô 32

Chương 2

VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁPNGHIÊN CỨU

2.1 Vật liệu nghiên cứu 35

2.2 Địa điểm, thời gian nghiên cứu 35

2.3 Nội dung nghiên cứu 35

2.4 Phương pháp nghiên cứu 35

2.4.1 Phương pháp bố trí thí nghiệm 35

2.4.2 Xác định cây theo dõi 37

2.4.3 Chỉ tiêu nghiên cứu 37

2.4.4 Thu thập số liệu mô hình trình diễn 41

2.5 Quy trình kỹ thuật áp dụng trong nghiên cứu 41

2.6 Thu thập số liệu khí tượng 43

2.7 Phương pháp xử lý số liệu 43

Chương 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Khả năng sinh trưởng, phát triển của các giống ngô thí nghiệm vụ Xuân và Thu Đông 2009 44

3.1.1 Các giai đoạn sinh trưởng, phát triển của các giống ngô thí nghiệm vụ Xuân và Thu Đông 2009 44

3.1.1.1 Giai đoạn từ gieo đến trỗ cờ 46

3.1.1.2 Giai đoạn tung phấn, phun râu 46

3.1.1.3 Giai đoạn chín sinh lý 48

3.1.2 Tốc độ tăng trưởng chiều cao cây của các giống ngô thí nghiệm vụ Xuân và Thu Đông 2009 50

3.1.3 Động thái ra lá của các giống ngô thí nghiệm vụ Xuân và Thu Đông 2009 53

3.2 Đặc điểm hình thái của các giống ngô thí nghiệm vụ Xuân và Thu

Đông 2009 55

3.2.1 Số lá trên cây và chỉ số diện tích lá 56

3.2.1.1 Số lá trên cây 57

3.2.1.2 Chỉ số diện tích lá 58

3.2.2 Chiều cao cây, chiều cao đóng bắp 59

3.2.2.1 Chiều cao cây 60

3.2.2.2 Chiều cao đóng bắp 62

3.2.2.3 Tỷ lệ chiều cao đóng bắp/chiều cao cây 63

3.3 Khả năng chống chịu của các giống ngô thí nghiệm vụ Xuân và Thu Đông 2009 .64

3.3.1 Khả năng chống đổ 64

3.3.2 Khả năng chống chịu sâu bệnh 68

3.3.2.1 Sâu đục thân ngô (Ostrinia nubilalis Hiibner) 70

3.3.2.2 Sâu cắn râu 71

3.3.2.3 Bệnh khô vằn (Rhizoctonia solani Kuhn) 72

3.4 Trạng thái cây, trạng thái bắp, độ bao bắp của các giống ngô thí nghiệm vụ Xuân và Thu Đông 2009 73

3.4.1 Trạng thái cây 74

3.4.2 Trạng thái bắp 75

3.4.3 Độ bao bắp 76

3.5 Các yếu tố cấu thàh năng suất và năng suất của các giống ngô thí nghiệm vụ Xuân và Thu Đông 2009 76

3.5.1 Số bắp/cây 79

3.5.2 Chiều dài bắp 79

3.5.3 Đường kính bắp 80

3.5.4 Số hàng/bắp 81

3.5.5 Số hạt/hàng 81

3.5.6 Khối lượng 1000 hạt 82

3.5.7 Năng suất lý thuyết 82

3.5.8 Năng suất thực thu 83

3.6 Kết quả mô hình trình diễn giống ngô ưu tú 86

3.6.1 Giống, địa điểm và quy mô trình diễn 87

3.6.2 Một số chỉ tiêu hình thái và năng suất của giống H08-9 và LVN99 trong vụ Xuân 2010 tại Phổ Yên- Thái Nguyên 88

3.6.3 Đánh giá và xếp hạng của người dân về giống H08-9 và LVN99 trong vụ Xuân 2010 tại Phổ Yên- Thái Nguyên 89

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 91

1 Kết luận 91

2 Đề nghị 92

TÀI LIỆU THAM KHẢO 93 PHỤ LỤC

NSLT : Năng suất lý thuyết

NSTT : Năng suất thực thu

TĐ.09 : Vụ Thu Đông năm 2009

FAO : Tổ chức Lương thực Nông nghiệp liên hiệp quốc

DANH MỤC ĐỒ THỊ VÀ BẢNG BIỂU

Bảng 1.1 Tình hình sản xuất ngô thế giới từ năm 1961 - 2009

Bảng 1.2 Tình hình sản xuất ngô của một số nước trên thế giới năm 2009 Bảng 1.3 Dự báo nhu cầu ngô thế giới đến năm 2020

Bảng 1.4 Tình hình sản xuất ngô trong nước từ năm 1961 đến 2009

Bảng 1.5 Tình hình sản xuất ngô tại Thái Nguyên

Bảng 1.6 Tương quan giữa các yếu tố cấu thành năng suất với năng suất ngô Bảng 3.1 Các giai đoạn sinh trưởng của các giống ngô lai trong vụ Xuân và

Thu Đông năm 2009 tại Thái Nguyên Bảng 3.2 Tốc độ tăng trưởng của các giống ngô tham gia thí nghiệm trong vụ

Xuân 2009 và Thu Đông 2009 tại Thái Nguyên Bảng 3.3 Tốc độ ra lá của các giống ngô tham gia thí nghiệm trong vụ Xuân 2009

và Thu Đông 2009 tại Thái Nguyên Bảng 3.4 Số lá và chỉ số diện tích lá của các giống ngô thí nghiệm vụ Xuân

2009 và Thu Đông 2009 tại Thái Nguyên Bảng 3.5 Chiều cao cây, chiều cao đóng bắp của các giống ngô tham gia thí

nghiệm trong vụ Xuân và Thu Đông 2009 tại Thái Nguyên Bảng 3.6 Tỷ lệ chiều cao đóng bắp/chiều cao cây của các giống ngô tham gia

thí nghiệm trong vụ Xuân và Thu Đông 2009 tại Thái Nguyên Bảng 3.7 Khả năng chống đổ các giống ngô thí nghiệm ở vụ Xuân 2009 và

vụ Thu Đông 2009 tại Thái Nguyên Bảng 3.8 Tỷ lệ nhiễm sâu bệnh của các giống ngô thí nghiệm ở vụ Xuân

2009 và vụ Thu Đông 2009 tại Thái Nguyên Bảng 3.9 Trạng thái cây, trạng thái bắp, độ bao bắp của các giống ngô tham gia

thí nghiệm trong vụ Xuân 2009 và Thu Đông 2009 tại Thái Nguyên Bảng 3.10 Các yếu tố cấu thành năng suất của các giống ngô tham gia thí

nghiệm trong vụ Xuân 2009 tại Thái Nguyên

Bảng 3.11 Các yếu tố cấu thành năng suất của các giống ngô tham gia thí

nghiệm trong vụ Thu Đông 2009 tại Thái Nguyên Bảng 3.12: Năng suất thực thu của các giống ngô tham gia thí nghiệm vụ

Xuân và vụ Thu Đông 2009 tại Thái Nguyên Bảng 3.13 Một số chỉ tiêu hình thái và năng suất của giống H08-9 và LVN99

trong vụ Xuân 2010 tại Phổ Yên- Thái Nguyên Bảng 3.14 Kết quả đánh giá của nông dân đối với giống ngô H08-9 và

LVN99 trong vụ Xuân 2010 tại Phổ Yên- Thái Nguyên Biểu đồ 1.1 Cơ cấu thị phần giống ngô lai ở Việt Nam

Biểu đồ 3.1 Thời gian sinh trưởng của các giống ngô lai tham gia thí nghiệm

vụ Xuân và vụ Thu Đông 2009 tại Thái Nguyên Biểu đồ 3.2: Năng suất thực thu của các giống ngô tham gia thí nghiệm vụ

Xuân và vụ Thu Đông năm 2009

MỞ ĐẦU

1 ĐẶT VẤN ĐỀ

Cây ngô (Zea mays L) là một trong 3 cây lương thực quan trọng trong

nền kinh tế toàn thế giới Ở các nước thuộc Trung Mỹ, Nam Á và Châu Phi, người ta sử dụng ngô làm lượng thực chính Không chỉ cung cấp lượng thực cho con người, ngô còn là nguồn thức ăn cung cấp cho chăn nuôi, là nguyên liệu cho ngành công nghiệp chế biến trên toàn thế giới 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% Tuy chỉ có 21% sản lượng ngô được dùng làm lượng thực cho con người nhưng nhiều nước vẫn coi ngô là cây lương thực chính, như: Mexico, Ấn Độ, Philipin Ở Ấn Độ

có tới 90% sản lượng ngô, ở Philipin có 66% sản lượng ngô được dùng làm lương thực cho con người (Dương Văn Sơn và ctv, 1997) [13]

Nhờ những vai trò quan trọng của cây ngô trong nền kinh tế thế giới nên hơn 40 năm gần đây, ngành sản xuất ngô thế giới phát triển mạnh và giữ vị trí hàng đầu về năng suất, sản lượng trong những cây lương thực chủ yếu Mặc dù diện tích trồng ngô đứng thứ 3 sau lúa mỳ và lúa nước, nhưng sản lượng ngô chiếm 1/3 sản lượng ngũ cốc trên thế giới và nuôi sống 1/3 dân số toàn cầu Năm 1961 diện tích trồng ngô chỉ đạt 105,48 triệu ha với tổng sản lượng là 205,00 triệu tấn, nhưng đến năm 2009 diện tích trồng ngô đã đạt 159,53 triệu

ha với sản lượng 817,11 triệu tấn (theo thống kê của FAO, 2010) [34]

Hiện nay do nhu cầu sử dụng ngô không ngừng tăng, để đáp ứng đủ nhu cầu ngô cho tiêu dùng trong nước, Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn đã xây dựng chiến lược phát triển sản xuất ngô đến năm 2010 và tầm nhìn đến năm 2020 là phải đạt 5- 6 triệu tấn vào năm 2010 và năm 2020 là 9-

10 triệu tấn Để đạt được mục tiêu này, hai giải pháp chính được đưa ra là mở rộng diện tích và tăng năng suất Tuy nhiên việc mở rộng diện tích trồng ngô

rất khó khăn do diện tích sản xuất nông nghiệp còn hạn chế và phải cạnh tranh với nhiều loại cây trồng khác nên tăng năng suất là giải pháp chủ yếu Trong giải pháp tăng năng suất thì giống được coi là hướng đột phá bởi nó có ý nghĩa quyết định để nâng cao năng suất và chất lượng ngô Một giống ngô lai tốt sẽ cho sản lượng cao hơn giống bình thường từ 20 – 25% Trong quá trình nghiên cứu và chọn giống ngô phù hợp với từng vùng sinh thái, việc đánh giá khả năng sinh trưởng, phát triển và năng suất của các giống ngô trước khi đưa ra sản xuất đại trà là công việc cần phải được tiến hành

Xuất phát từ lợi ích và nhu cầu thực tế hiện nay, chúng tôi đã tiến

hành thực hiện đề tài: “Nghiên cứu khả năng sinh trưởng, phát triển của một số giống ngô lai có triển vọng trong vụ Xuân và vụ Thu Đông

2009 tại Thái Nguyên

2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU

Xác định một số giống ngô lai có triển vọng để giới thiệu cho sản xuất đại trà tại Thái Nguyên, làm cơ sở cho quá trình chọn tạo giống ở các tỉnh trung du và miền núi phía Bắc

3 Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ Ý NGHĨA THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 3.1 Ý nghĩa khoa học

- Đề tài đánh giá được những đặc điểm nông sinh học chính và năng suất của các giống tham gia thí nghiệm

- Kết quả nghiên cứu của đề tài là cơ sở khoa học để xác định được tập đoàn giống ngô phù hợp với những điều kiện sinh thái của từng vùng

đó đã góp phần rất quan trọng vào sự ổn định kinh tế - xã hội, tạo tiền đề đầy nhanh công nghiệp hóa - hiện đại hóa đất nước

Đóng góp một phần không nhỏ đối với sự phát triển đó là hệ thống các cây lương thực, trong đó có cây ngô Tuy hiện nay cây lúa vẫn đang giữ

vị trí đứng đầu về sản lượng cũng như tầm quan trọng nhưng với khả năng phát triển trong tương lai, cây ngô đã từng bước tự chứng tỏ được mình

Ngô là cây trồng quang hợp theo chu trình C4, có tiềm năng năng suất cao mà không một cây cốc có thể so sánh kịp Để nâng cao hiệu quả trong sản xuất nông nghiệp nói chung và khai thác triệt để vị trí, vai trò của cây ngô nói riêng, công tác lai tạo những giống ngô mới có năng suất cao, phẩm chất tốt, thích ứng rộng là một yêu cầu cấp thiết Trong đó yếu tố giống có vai trò hết sức quan trọng đối với việc nâng cao năng suất và sản lượng ngô

Tuy nhiên một giống chỉ được coi là thực sự phát huy hiệu quả khi giống có tiềm năng năng suất cao và thích nghi với điều kiện sinh thái cụ thể

Do đó muốn phát huy hiệu quả của giống cần tiến hành nghiên cứu và khảo

nghiệm giống ở các vùng sinh thái khác nhau dựa trên một số đặc điểm nông sinh học và năng suất

Để xác định được những giống ngô lai có triển vọng đưa vào sản xuất đại trà, góp phần làm tăng năng suất và sản lượng ngô của tỉnh Thái Nguyên, chúng tôi đã tiến hành nghiên cứu khả năng sinh trưởng, phát triển của một số giống ngô lai thí nghiệm trong điều kiện sinh thái của tỉnh

1.2 TÌNH HÌNH SẢN XUẤT VÀ NGHIÊN CỨU NGÔ TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM

1.2.1.Tình hình sản xuất ngô trên thế giới

Ngô là cây lương thực quan trọng trong nền kinh tế toàn cầu Do có nền

di truyền rộng và thích ứng với nhiều vùng sinh thái khác nhau nên cây ngô được trồng ở hầu hết các nước trên thế giới Hiện nay trên thế giới có khoảng

140 nước trồng ngô, trong đó có 38 nước là các nước phát triển còn lại là các nước đang phát triển (Báo cáo tổng kết 29 của ISAAA) [1] Tổng diện tích trồng năm 2009 lên đến 159,53 triệu ha, năng suất 5,12 tấn/ha và sản lượng 817,11 triệu tấn một năm (FAOSTAT, 2010) [34]

Ngô được sử dụng trong rất nhiều lĩnh vực như: làm lương thực, thực phẩm, thức ăn cho gia súc, nguyên liệu cho các ngành công nghiệp chế biến

Hiện nay ngô còn là nguồn nguyên liệu quan trọng trong sản xuất năng lượng sinh học (ethanol), đây được coi là giải pháp cho sự thiếu hụt năng lượng trong tương lai Ở Mỹ, trên 90% ethanol được sản xuất từ ngô với hơn

2680 nhà máy Trung Quốc cũng đang tập trung đầu tư xây dựng nhiều cở sở nghiên cứu về nguồn năng lượng sinh học này với mục tiêu ethanol nhiên liệu

sẽ tăng lên 2 tỷ lít vào năm 2010 và 10 tỷ lít vào năm 2020 (Ngô Sơn, 2007) [12] Để cung cấp nguyên liệu cho sản xuất ethanol, các nhà khoa học thuộc Đại học bang Michigan (Mỹ) đã tạo ra một số giống ngô mới chuyên sản xuất

ethanol, giống ngô mới này cho phép tạo ra sản phẩm ethanol hiệu quả hơn và mang lại nhiều lợi nhuận hơn

Nhờ những tiến bộ trong nghiên cứu và sản xuất mà năng suất, sản lượng và diện tích ngô trên thế giới tăng lên liên tục từ đầu thế kỷ 20 đến nay Kết quả được thể hiện qua bảng 1.1

Bảng 1.1 Tình hình sản xuất ngô thế giới từ năm 1961 - 2009

Qua bảng 1.1 cho thấy, sản xuất ngô trên thế giới tăng lên không ngừng

cả về diện tích và năng suất Năm 1961 năng suất ngô trung bình thế giới mới chỉ đạt 1,92 tấn/ha, diện tích 105,55 triệu ha Nhưng đến năm 2009 năng suất ngô đạt 5,12 tấn/ha, gấp 3 lần và sản lượng đạt 817,11 triệu tấn, gấp 4 lần so với năm 1961, trong khi diện tích ngô tăng không nhiều (1,5 lần)

Trong công tác cải tạo giống cây trồng trên cơ sở ưu thế lai, ngô lai là một thành công kỳ diệu của nhân loại Nhờ sử dụng giống ngô lai và kỹ thuật trồng trọt tiên tiến mà năng suất ngô trên thế giới đã tăng 1,83 lần trong vòng

30 năm (1960-1990), nhất là các nước có điều kiện thâm canh như Mỹ, Trung Quốc, Brazil Tình hình sản xuất ngô của một số nước trên thế giới được trình bày ở bảng 1.2

Bảng 1.2 Tình hình sản xuất ngô của một số nước trên thế giới năm 2009

Mỹ là một nước phát triển có năng suất ngô tăng từ 2-3 lần trong thời

kỳ trên Hiện nay Mỹ là nước sản xuất ngô lớn nhất thế giới, chiếm hơn 40%

tổng sản lượng ngô thế giới Theo Rinke.E (1979) [35] việc sử dụng các giống ngô lai ở Mỹ bắt đầu từ năm 1930 Hiện nay 100% diện tích ngô của Mỹ là trồng các giống ngô lai trong đó hơn 90% là giống ngô lai đơn (Ngô Hữu Tình và cộng sự, 2009) [20] Nhiều thí nghiệm ở Mỹ về các giống ngô lai đơn

đã cho năng suất đạt 25 tấn/ha/vụ Người ta đã tính được mức độ tăng năng suất ngô ở Mỹ trong giai đoạn 1930-1986 là 103 kg/ha/năm, trong đó sự đóng góp do cải tiến nền di truyền là 63 kg/ha/năm vào cuối thế kỷ 19, Mỹ đã có

770 giống ngô cải lượng (Duvick D.N, 1990) [30]

Trong thời gian gần đây, nếu như phần lớn các nước phát triển năng suất ngô tăng không đáng kể, thì năng suất ngô ở Mỹ lại có sự tăng đột biến Kết quả đó có được là nhờ ứng dụng công nghệ sinh học trong sản xuất Theo

Ming Tang Chang và cộng sự (Minh Tang Chang et al, 2005) [33] cho biết: Ở

Mỹ chỉ còn 48% giống ngô được sử dụng được chọn tạo theo công nghệ truyền thống, 52% là bằng công nghệ sinh học Năng suất ngô ở Mỹ đã tăng

từ 1,5 tấn/ha vào năm 1930 đến 7 tấn/ha vào những năm 1990 (SK.Vasal et al, 1990) [36] Năm 2009 tổng sản lượng ngô của Mỹ là 307,38 triệu tấn/ha, trên diện tích 31,83 triệu ha

Trung Quốc là nước đứng thứ 2 trên thế giới về diện tích trồng ngô, Theo dự báo, sản lượng ngô năm 2010-2011 của Trung Quốc sẽ tăng 7,1% so với năm 2009, và vượt kỷ lục 163,12 triệu tấn năm 2009, tuy nhiên diện tích ngô tăng không nhiều (tăng 1%) Do có trình độ khoa học kỹ thuật và thâm canh cao nên Israel là nước đứng đầu về năng suất với 16,23 tấn/ha, năng suất ngô thấp nhất là Ấn Độ (2,06 tấn/ha)

Trong sản xuất hiện nay có sự khác biệt rõ ràng về năng suất giữa các nước phát triển và các nước đang phát triển Năng suất ngô trung bình của các nước phát triển là 7,8 tấn/ha, các nước đang phát triển là 2,7 tấn/ha Hai nguyên nhân chính dẫn đến sự chênh lệch này là:

- Tỷ lệ sử dụng giống ngô lai khác nhau trong sản xuất Ở các nước phát triển 90-100% diện tích ngô được trồng bằng các giống lai có ưu thế lai cao, trong khi đó các nước đang phát triển diện tích trồng giống ngô lai rất thấp (37% diện tích) chủ yếu là trồng các giống thụ phấn tự do (63% diện tích) (CIMMYT, 1991-1992) [29]

- Khả năng đầu tư và trình độ thâm canh của người sản xuất

Theo dự báo của Viện nghiên cứu chương trình Lương thực thế giới (IPRI, 2003) [32], vào năm 2020 tổng nhu cầu ngô thế giới là 852 triệu tấn, trong đó 15% dùng làm lương thực, 69% dùng làm thức ăn chăn nuôi, 16% dùng làm nguyên liệu cho công nghiệp Ở các nước phát triển chỉ dùng

5% ngô làm lương thực nhưng ở các nước đang phát triển tỷ lệ này là 22%,

dự báo nhu cầu ngô trên thế giới năm 2020 được trình bày ở bảng 1.3

Bảng 1.3 Dự báo nhu cầu ngô thế giới đến năm 2020

1.2.2.Tình hình sản xuất ngô ở Việt Nam

Cây ngô được đưa vào Việt Nam cách đây khoảng 300 năm (Ngô Hữu Tình, 1997) [18] Ngô là một trong những cây màu chính, thích ứng rộng, chịu thâm canh, năng suất cao, vì vậy cây ngô được trồng ở hầu hết các vùng trong cả nước và có sự tăng trưởng nhanh cả về diện tích, năng suất và sản lượng Trong đó ngô lai đóng vai trò quan trọng trong sản xuất và là thành tựu nổi bật không thể phủ nhận Trước đây năng suất ngô của nước ta rất thấp so với năng suất ngô thế giới, do sử dụng giống địa phương và áp dụng khoa học kỹ thuật vào sản xuất còn hạn chế Tuy nhiên chỉ trong 10 năm áp dụng sản xuất

ngô lai tại Việt Nam diện tích ngô lai đã tăng từ 0% năm 1990 lên 60% năm

2000 với tốc độ tăng kỷ lục 6%/năm, đến năm 2009 tỷ lệ giống ngô lai trong sản xuất là 95% Tình hình sản xuất ngô trong nước giai đoạn từ năm 1961

đến 2009 được trình bày qua bảng 1.4

Bảng 1.4 Tình hình sản xuất ngô trong nước từ năm 1961 đến 2009

(Nguồn: Tổng cục thống kê, Bộ NN & PTNT 2010) [21]

Sản xuất ngô ở Việt Nam trải qua nhiều bước thăng trầm, đến nay đã đạt được những thành tựu to lớn, được chia làm 3 giai đoạn chính:

Giai đoạn 1: Trước năm 1975 do điều kiện còn khó khăn nên cây ngô chưa được chú trọng, vì vậy diện tích ngô chỉ đạt 229 ngìn ha, năng suất 1,14 tấn/ha, với sản lượng bình quân 260,1 nghìn tấn/năm

Giai đoạn 2: Từ năm 1975-1994 diện tích trồng ngô tăng chậm từ 229,2 nghìn ha (năm 1975) lên 534,6 nghìn ha (năm 1994) Đầu những năm 1990 ngành sản xuất ngô Việt Nam thực sự có một bước tiến nhảy vọt, gắn liền với việc sử dụng giống ngô lai ra sản xuất, đây là bước chuyển tiếp quan trọng

trong chương trình phát triển ngô lai ở Việt Nam - từ giống thụ phấn tự do sang giống ngô lai quy ước Hàng loạt các giống ngô lai đã được mở rộng ra sản xuất: LVN10, LVN4, LVN5, LVN9, LVN12, LVN17 Do được chọn tạo trong nước nên các giống ngô được tạo ra có khả năng thích ứng với điều kiện sinh thái và tập quán canh tác của người dân, giá thành giống chỉ bằng 50-70% so với các giống nước ngoài cùng loại

Giai đoạn 3: Từ năm 1994 đến nay, diện tích trồng ngô tăng nhanh, đồng thời với việc tăng không ngừng về năng suất Năm 2008 và 2009 năng suất và sản lượng ngô cao nhất từ trước đến nay, năng suất đạt từ 4,01- 4,03 tấn/ha, sản lượng 4.381,8 – 4.573,1 nghìn tấn trên diện tích 1.086,8- 1.140,2 nghìn ha So với năm 1990, khi chưa sử dụng giống ngô lai trong sản xuất thì diện tích tăng trên 2,5 lần, còn sản lượng tăng trên 6,5 lần

Trong thời gian gần đây, việc tiêu thụ ngô hàng hoá trong nước chủ yếu

do các công ty chế biến thức ăn chăn nuôi, thông qua các đại lý hoặc các tư thương thu mua gom lại, sấy khô rồi cung ứng cho các nhà máy Hiện nay, tại một số tỉnh như Sơn La, Hà Tây, Hòa Bình đã hình thành các cụm sấy ngô hạt do các tư nhân tự đầu tư và thu mua ngô của dân, rồi cung cấp cho các cơ

sở chế biến thức ăn chăn nuôi

Theo báo cáo của Viện Quy hoạch và Thống kê nông nghiệp, dự kiến đến năm 2010, tổng nhu cầu sử dụng ngô trong cả nước là 4,8 triệu tấn và năm 2010 là 6 triệu tấn Trong đó sử dụng cho chế biến thức ăn chăn nuôi là 2,3 triệu tấn (2005) và 3,5 triệu tấn (2010) Dự đoán trong thời gian tới diện tích ngô lai sẽ tiếp tục tăng cao do nhu cầu trong chăn nuôi tăng

* Cơ hội và thách thức đối với sản xuất ngô ở Việt Nam

- Cơ hội trong sản xuất ngô ở Việt Nam

+ Điều kiện tự nhiên, kinh tế, xã hội của nước ta thuận lợi cho phép mở rộng diện tích gieo trồng Đặc biệt từ năm 1993 trở lại đây, cây ngô được

phát triển mạnh ở vùng Bắc Trung Bộ, Tây Nguyên và Đông Nam Bộ, đã và đang hình thành các vùng sản xuất ngô thương phẩm Khả năng tăng diện tích gieo trồng ở nước ta còn lớn, hiện nay trong số 140 nghìn ha diện tích đất

1 vụ ở miền núi mới chỉ khai thác được khoảng 15 - 20% để trồng ngô, đậu, lạc Trong 180 nghìn ha ngô ở các tỉnh miền núi và cao nguyên thì mới có khoảng 37% diện tích ngô được trồng 2 vụ Diện tích ngô vụ đông trên đất 2

vụ lúa ở Đồng bằng và Trung du phía Bắc có thể trồng ngô lên tới 300 nghìn ha

+ Sản xuất ngô trong nước đã nhận được sự quan tâm sâu sắc của các

cơ quan hữu quan

+ Nước ta đã có nhiều thành công trong việc ứng dụng các tiến bộ kỹ thuật về công nghệ sản xuất các loại hạt giống lai và các giống thụ phấn tự

do, nhiều giống ngô lai có năng suất cao đã và đang được áp dụng phổ biến trong sản xuất Chương trình phát triển ngô lai của Việt Nam từ năm 1991 tới nay phát triển nhanh, có tới gần 60% diện tích ngô lai được trồng bằng các giống trong nước, số còn lại là các giống của một số công ty nước ngoài

+ Thu hồi vốn nhanh: Trồng ngô, nhất là ngô lai có thời gian gieo trồng

ngắn, vốn đầu tư không nhiều, dễ làm nên mang lại hiệu quả kinh tế cao

+ Công tác khuyến nông và hệ thống thông tin phát triển đã giúp cho người dân tiếp thu nhanh về giống mới và kỹ thuật tiên tiến trong sản xuất

ngô đại trà

+ Phần lớn các tỉnh đều có chính sách trợ giá về giống và bảo hiểm giá

ngô thương phẩm cho người sản xuất ngô lai

+ Hiện nay nhu cầu về ngô sản xuất thức ăn chăn nuôi trong nước lớn

hơn khả năng cung cấp nên ít khi có tình trạng dư thừa

- Thách thức trong sản xuất ngô ở Việt Nam

Mặc dù đã đạt được những kết quả đáng ghi nhận, nhưng sản xuất ngô

nước ta vẫn còn nhiều vấn đề đặt ra:

+ Năng suất có sự tăng trưởng đáng kể nhưng so với thế giới năng suất ngô của Việt Nam vẫn còn thấp, năm 2009 năng suất ngô trong nước bằng 78,71% so với trung bình thế giới, 41,72% so với năng suất trung bình của

Mỹ (FAOSTAT, 2010) [34]

+ Giá thành ngô cao, do giá giống và vật tư cao Trừ 3 vùng ngô hàng hóa lớn là Sơn La, Tây Nguyên và Đông Nam Bộ có giá thành ngô tương đối thấp, các vùng còn lại có giá thành tương đối cao Điều đó làm cho giá ngô trong nước luôn cao hơn so với giá ngô thế giới từ 30-40%

+ Mặc dù sản xuất ngô trong nước phát triển mạnh song do nhu cầu nguyên liệu để chế biến thức ăn gia súc ngày càng tăng nên hàng năm nước ta vẫn phải nhập một khối lượng đáng kể ngô làm nguyên liệu cho các nhà máy chế biến thức ăn gia súc Trong những năm gần đây nước ta phải nhập 500-

700 nghìn tấn ngô hạt để làm thức ăn chăn nuôi

+ Sản phẩm từ ngô còn đơn điệu

+ Công nghệ sau thu hoạch chưa được quan tâm đúng mức Tuy nhiên nếu nhập thiết bị phục vụ cho công tác này rất tốn kém

+ Năng suất và hiệu quả kinh tế trong sản xuất ngô còn có sự chênh lệch khá lớn giữa các vùng

+ Bộ giống ngắn ngày, chịu hạn, ít sâu bệnh, năng suất cao chất lượng tốt vẫn còn thiếu, đặc biệt là ở các tỉnh phía Nam

+ Ngô ở Việt Nam chưa chuyển sang sản xuất hàng hóa, với việc tăng đầu gia súc thì nhu cầu về ngô có thể vượt quá khả năng cung ứng Nhu cầu đối với giống ngô ngọt, ngô nếp và ngô rau tăng nhưng hiện nay chỉ có 10% diện tích trồng những giống ngô này

+ Một số biện pháp kỹ thuật canh tác vẫn chưa được nghiên cứu một cách hệ thống Quy trình canh tác giống mới vẫn còn chưa cụ thể cho từng giống, từng vùng, từng thời vụ

+ Nhiều vấn đề đặt ra cho ngành sản xuất ngô thế giới nói chung và nước ta nói riêng: Khí hậu toàn cầu đang biến đổi phức tạp, đặc biệt là hạn hán, lũ lụt ngày càng nặng nề hơn, nhiều sâu bệnh hại mới xuất hiện Sản xuất ngô ở nhiều nơi đang rơi vào tình trạng xói mòn, rửa trôi đất, cạnh tranh giữa ngô và các cây trồng khác

+ Hiện nay khi gia nhập WTO, nước ta sẽ phải nới lỏng việc hạn chế nhập khẩu dẫn đến sự cạnh tranh về giá thành ngô trong nước với các nước khác và có thể dẫn đến sự sụt giảm về diện tích trồng ngô trong tương lai

+ Việc mở rộng diện tích và khai thác không bền vững ở một số địa phương có thể dẫn đến làm cạn kiệt nguồn tài nguyên đất, nước và môi trường sinh sống

Những thách thức trên đặt ra cho các nhà lãnh đạo và nghiên cứu, phát triển ngô phải tìm ra hướng đi cụ thể nhằm phát triển cây ngô ở Việt Nam, cụ thể trên các mặt:

- Thứ nhất phải nhanh chóng tạo ra được những giống ngô lai có năng suất cao, chất lượng tốt và quan trọng là phù hợp với điều kiện sinh thái Việt Nam Đây là vấn đề khó, đòi hỏi đầu tư nhiều công sức, tiền của, thời gian và muốn thành công phải áp dụng những yếu tố công nghệ cao

- Thứ hai là phải có được hệ thống sản xuất hạt giống chất lượng tốt

- Thứ ba là cần có hệ thống làm khô, chế biến, đóng gói công nghiệp để đảm bảo chất lượng ngang tầm hạt giống của các công ty nước ngoài

- Bốn là phải có chiến lược để giành lại thị trường dựa vào tiêu chí về chất lượng cao, giá thành hạ

* Mục tiêu cụ thể từ năm 2006 - 2010 và các giải pháp phát triển sản xuất ngô trong nước

Nghị quyết 09/2000/NĐ-CP ngày 15/6/2000 xác định ngô là loại cây trồng quan trọng trong hệ thống cây lương thực và có định hướng:

- Phát triển sản xuất theo hướng sản xuất hàng hoá lớn tại những vùng tập trung thâm canh nhằm đảm bảo cung cấp đủ nguyên liệu cho công nghiệp sản xuất thức ăn chăn nuôi, đưa ngành chăn nuôi phát triển lên trình độ cao hơn Đồng thời phục vụ nhu cầu làm lương thực tại các vùng sử dụng ngô theo tập quán

- Chuyển đổi cơ cấu cây trồng, phá thế độc canh Đây là một mục tiêu quan trọng đối với công tác xoá đói giảm nghèo, tạo việc làm cho người dân

- Giảm giá thành sản xuất để từng bước cạnh tranh với các sản phẩm của các nước trong khu vực và trên thế giới

- Tăng tỷ lệ cơ giới hoá trong sản xuất ngô

Những mục tiêu trên nhằm đáp ứng đủ cho nhu cầu sử dụng ngô trong nước, giảm nhập khẩu và tiến tới xuất khẩu thu ngoại tệ Tuy nhiên, để đạt được mục tiêu đó cần đưa ra các giải pháp lớn mang tính đột phá của các cấp quản lý Nhà nước

1.2.3 Tình hình sản xuất ngô ở Thái Nguyên

Tỉnh thái nguyên là tỉnh thuộc vùng Đông Bắc của Việt Nam, là cửa ngõ giao lưu kinh tế xã hội giữa vùng trung du miền núi với vùng đồng bằng Bắc bộ Tỉnh có 354.110 ha diện tích đất tự nhiên, trong đó diện tích đất nông nghiệp là 94.563 ha Để đảm bảo an ninh lương thực và phát triển chăn nuôi, cây ngô được coi là một trong những cây trồng chính trong sản xuất nông nghiệp của tỉnh

Cây ngô được trồng 3 vụ trong năm trên tất cả các loại đất: đất rẫy, gò đồi, đất phù sa ven sông Những năm gần đây Thái Nguyên đã chuyển đổi

cơ cấu giống, sử dụng các giống ngô lai năng suất cao như: LVN10, LVN11, LVN12 và một số giống ngô nhập nội như: Bioseed, 9607, DK999, NK4300 vào sản xuất Các thành tựu khoa học kỹ thuật mới được nông dân ứng dụng mạnh mẽ vào sản xuất ngô nên diện tích, năng suất và sản lượng ngô ở Thái

Nguyên tăng nhanh trong những năm gần đây Tình hình sản xuất ngô tại Thái Nguyên được trình bày qua bảng 1.5

Bảng 1.5 Tình hình sản xuất ngô tại Thái Nguyên

(Nguồn: Tổng cục thống kê, Bộ NN&PTNT, 2010) [22]

Tình hình sản xuất ngô ở Thái Nguyên đã có sự thay đổi rất lớn trong thời gian qua Năm 2002 diện tích trồng ngô của Thái Nguyên là 11,6 nghìn

ha với năng suất 3,28 tấn/ha và sản lượng đạt 38 nghìn tấn Đến năm 2008 diện tích trồng ngô của Thái Nguyên được mở rộng và tăng lên đến 20,6 nghìn ha, với năng suất 4,11 tấn/ha và sản lượng đạt 84,6 nghìn tấn Năm

2009 do ảnh hưởng của thiên tai nên diện tích, năng suất và sản lượng giảm, tương đương với năm 2007 Điều đó chứng tỏ điều kiện tự nhiên chi phối lớn đến sản xuất nông nghiệp Mặc dù vậy, tỉnh Thái Nguyên luôn quan tâm chú trọng đẩy mạnh sản xuất ngô

1.3 ƯU THẾ LAI

1.3.1 Khái niệm ưu thế lai

Ưu thế lai là hiện tượng cây lai có sức sống khỏe hơn, tính chống chịu cao hơn, năng suất cao và phẩm chất tốt hơn so với bố mẹ

Hiện tượng cây lai có những đặc điểm tốt hơn bố mẹ qua quá trình nghiên cứu được nhiều tác giả ghi nhận và gọi bằng nhiều tên như:

"Heterozygosis - tính dị hợp tử" (East và Haye, 1912); "Stimutation due

to hybridily - kích thích do tính chất lai"; "Luxurisance - sự phát triển mạnh các tính trạng ở cây lai" (Dobzhansky, 1950) Thuật ngữ được dùng thông

dụng nhất là "Heterosis - ưu thế lai" (Shull, 1910) (Ngô Hữu Tình, 2003) [19]

1.3.2 Các loại ưu thế lai

Ngô lai là một trong những thành tựu khoa học nông nghiệp nổi bật của thế

kỷ XX Ngô lai là kết quả tác động của gen trội và hiệu ứng siêu trội Biểu hiện ưu thế lai ở hầu hết các tính trạng, cụ thể như sau:

- Ưu thế lai về hình thái: Biểu hiện tốc độ phát triển trong thời gian sinh trưởng và phát triển như chiều cao cây, số lá…

- Ưu thế lai về năng suất: Đây là biểu hiện quan trọng nhất của giống ngô lai đối với sản xuất đại trà

- Ưu thế lai thích ứng: Biểu hiện thông qua khả năng chống chịu với điều kiện bất thuận như hạn, rét, sâu bệnh…

- Ưu thế lai về tính chín sớm: Biểu hiện tổ hợp lai chín sớm hơn so với trung bình bố mẹ Nguyên nhân là do sự tăng cường hoạt động của quá trình sinh lý, sinh hóa, trao đổi chất của tổ hợp lai mạnh hơn bố mẹ

- Ưu thế lai về sinh lý, sinh hóa: Là sự tăng cường biểu hiện quá trình trao đổi chất (Nguyễn Văn Cương, 1995) [3]

Sự tăng năng suất ở thế hệ lai F1 của tất cả các cây trồng trung bình là

15 - 30%, ở ngô là 20 - 30% Hiện tượng ưu thế lai không nhất thiết phải biểu hiện ra đồng thời ở tất cả các tính trạng của cây lai Có thể ở tính trạng này ưu thế lai biểu hiện mạnh còn ở một số tính trạng khác ưu thế lai biểu hiện yếu hoặc không có Ưu thế lai ở ngô thể hiện rất rõ khi lai giữa các giống và khi lai giữa các dòng tự phối Kết quả nghiên cứu ở nhiều nước cho thấy trong

điều kiện tương tự, ngô lai ở các giống tăng 10-20%, giống lai giữa các dòng thuần tăng 20-30% và hơn nữa so với các giống địa phương tốt nhất

1.3.3 Cơ sở di truyền của hiện tượng ưu thế lai

Lý thuyết và cơ sở di truyền của hiện tượng ưu thế lai được chú ý và nghiên cứu bởi nhiều nhà khoa học trên thế giới Tuy nhiên các nhà khoa học chưa đưa ra được một thuyết duy nhất để giải thích hiện tượng này Để giải thích cơ sở di truyền của ưu thế lai ngày nay trên thế giới đang tồn tại nhiều thuyết khác nhau như thuyết siêu trội (East, 1912; Hull, 1945), thuyết tính trội (Bruce, 1910; Collins, 1921; Jones, 1917), thuyết cân bằng di truyền (Mazer, Turbin, 1961), thuyết sinh lý hóa sinh (Robinson, Emerson), thuyết tính dị hợp về cấu trúc, thuyết đồng tế bào chất v.v Sau đây là 2 thuyết quan trọng được nhiều người chấp nhận

* Thuyết siêu trội

Thuyết siêu trội do East (1912) và Hull (1945) đưa ra Thuyết này cho rằng bản thân tính dị hợp là nguyên nhân gây nên ưu thế lai, vì thế có người gọi thuyết này là thuyết dị hợp Cơ sở lý luận của thuyết siêu trội là các gen trội và lặn thuộc cùng một locus giữ những chức năng khác nhau trong quá trình sống của sinh vật, nó sản sinh ra các vật chất khác nhau, tất cả tác dụng của các vật chất này bổ sung lẫn nhau có ảnh hưởng đến sức sống vượt xa bất

cứ tác dụng của một loại alen đồng hợp thể nào

* Thuyết tính trội

Thuyết tính trội do Bruce (1910), Collins (1921), Jones (1917),

Keeble và Pellew (1910) đưa ra và được giải thích bằng hiệu ứng sau đây:

- Hiệu ứng trội: Bruce (1910), Collins (1921) cho rằng các gen trội nói chung tốt hơn các gen lặn, các gen trội quyết định các tính trạng có lợi, còn đồng vị của các gen lặn quyết đinh các tính trạng không có lợi làm giảm sức

sống Ở trạng thái dị hợp tử các gen lặn bị tác động của gen trội cùng locus lấn át tạo nên một hiệu ứng gọi là hiệu ứng trội (A > a; B > b)

- Hiệu ứng liên kết: Jones (1917) cho rằng, do tác động liên kết của các gen trội khác nhau khi sự phát triển của một tính trạng nào đó chịu sự kiểm tra của 2 hoặc nhiều gen trội khác nhau liên kết với nhau tạo nên hiệu ứng liên kết (A + B + C+ )

- Hiệu ứng cộng: Keeble và Pellew (1910) cho rằng hai alen trội không cùng vị trí ở trong bộ nhiễm sắc thể có tác động hỗ trợ lẫn nhau cho sự phát triển của một tính trạng nào đó tốt hơn khi chỉ có một gen trội hoặc hình thành nên một tính trạng mới Sự hỗ trợ tác động của hai gen trội không cùng vị trí tạo nên hiệu ứng gọi là hiệu ứng cộng Hiệu ứng cộng là cơ sở của việc sử dụng ưu thế lai khi lai các giống với nhau (A x B)

1.3.4 Phương pháp đánh giá ưu thế lai

Ưu thế lai ở cây trồng được biểu hiện thông qua các tính trạng Để đánh giá mức độ ưu thế lai các nhà khoa học đã đưa ra các công thức để tính ưu thế lai, bao gồm:

- Ưu thế lai trung bình (heterosis) còn gọi là ưu thế lai giả định: Là sự hơn hẳn của con lai so với giá trị trung bình của bố mẹ

100 2

2

2 1

2 1 1

× +

+

−

P P F

H m

Hm: Ưu thế lai trung bình

F1: Giá trị trung bình của tính trạng ở cây lai F1

- Ưu thế lai thực (heterobetiosis): Là sự hơn hẳn của con lai so với bố hoặc mẹ tốt nhất một tính trạng nào đó

P

P F

H (HB: Ưu thế lai thực)

- Ưu thế lai chuẩn (standar heterosis): Biểu thị tính ưu việt của con lai

về một hay một số tính trạng nào đó so với giống thường dùng tốt nhất ở một vùng nhất định

Hs: Ưu thế lai chuẩn

F1: Chỉ giá trị tính trạng cần quan tâm của con lai F1

P1, P2: Chỉ giá trị tính trạng tương ứng của bố mẹ đem lai

PB: Chỉ giá trị tương ứng của bố hoặc mẹ tốt nhất

S: Chỉ giá trị tính trạng của giống chuẩn tốt nhất của vùng

- Ưu thế lai có thể có giá trị dương (F1 tốt hơn bố hoặc mẹ, giống chuẩn)

- Ưu thế lai có thể có giá trị âm (F1 thấp hơn bố hoặc mẹ hoặc giống chuẩn về chiều cao cây, thời gian sinh trưởng )

Đối với cây giao phấn, ưu thế lai được tạo ra qua các tổ hợp lai từ các dòng thuần cho nên khi đánh giá ưu thế lai của chúng chỉ cần dựa vào công thức tính của ưu thế lai chuẩn (Trần Văn Minh, 2004) [7]

1.3.5 Các loại giống ngô

Giống ngô đóng vai trò rất quan trọng trong sản xuất, nhờ những thành tựu trong công tác giống mà năng suất và sản lượng ngô thế giới cũng tăng lên liên tục trong những năm qua Giống ngô được chia làm 2 nhóm chính là nhóm ngô thụ phấn tự do và nhóm ngô lai

* Giống ngô thụ phấn tự do (Maize open pollinated variety - OPV)

Là danh từ chung để chỉ loại giống mà trong quá trình sản xuất hạt giống con người không cần can thiệp vào quá trình thụ phấn Đây là khái niệm tương đối để phân biệt với loại giống lai Giống thụ phấn tự do được chia làm 2 loại:

- Giống địa phương (local variety): Là những giống ngô đã được trồng

lâu đời ở vùng, được chọn lọc qua quá trình sản xuất Giống địa phương là vật

liệu quan trọng trong quá trình sản xuất Phần lớn các giống ngô được tạo ra

từ vật liệu địa phương có tính thích nghi, cấu trúc bắp tốt, chống chịu sâu đục thân khá

- Giống thụ phấn tự do cải tiến (improved variety): Giống thụ phấn tự

do cải tiến có một số đặc điểm chính như hiệu ứng gen cộng được khai thác trong chọn tạo, có nền di truyền rộng nên thích ứng rộng, có tiềm năng năng suất cao hơn các giống địa phương, độ đồng đều chấp nhận được, dễ sản xuất, giá rẻ, giống sử dụng được 2-3 đời (Mai Xuân Triệu, 1998) [23]

- Giống tổng hợp (Synthetic variety): Là giống lai nhiều dòng qua con

đường đánh giá khả năng kết hợp chung của các dòng, thường là trên 6 dòng như TH2A,TSB1, TSB2,VN1, MSB49, Q2, VN2, CV1 Giống tổng hợp được

sử dụng đầu tiên trong sản xuất nhờ đề suất của Hayse và Garber năm 1919 (Ngô Hữu Tình, 1997) [18] Các tác giả này cho rằng sản xuất hạt giống ngô cải tiến bằng cách tái hợp nhiều dòng tự phối có ưu điểm hơn so với lai đơn, lai kép vì nông dân có thể giữ được giống từ 2-3 vụ

Giống tổng hợp ngoài việc sử dụng trực tiếp vào sản xuất còn là nguồn nguyên liệu tốt cho công tác rút dòng để tạo giống lai và được coi là giống ngô ưu tú của thời kì quá độ trước khi sử dụng giống lai (Ngô Hữu Tình, 1997) [18] Ở nước ta đã có một số giống ngô tổng hợp nổi tiếng như giống ngô TH2A, TH nếp trắng, HSB1

- Giống hỗn hợp (compsite variety): Là thế hệ tiến triển của tổ hợp các

nguồn vật liệu ưu tú có nền di truyền khác nhau Nguồn vật liệu này bao gồm các giống thụ phấn tự do, giống tổng hợp, giống lai kép được chọn theo một số chỉ tiêu như năng suất hạt, thời gian sinh trưởng, dạng và màu hạt, tính chống chịu với điều kiện ngoại cảnh Những giống ngô thụ phấn tự do cải tiến đầu tiên ra đời vào những năm 70 của thế kỉ 19, khi các nhà chọn

giống tiến hành lai giữa các quần thể với nhau và áp dụng phương pháp chọn lọc đối với quần thể mới

Tuy nhiên sử dụng giống hỗn hợp vẫn có một vài nhược điểm, theo Mai Xuân Triệu (1998) [22] giống hỗn hợp có nền di truyền rộng và không thể kiểm soát được chặt chẽ khả năng kết hợp của các vật liệu tạo giống

* Giống ngô lai (Hybrid maize)

Ngô lai là kết quả của ứng dụng ưu thế lai trong tạo giống ngô Giống

ngô lai được chia làm hai nhóm: Giống ngô không quy ước (Nonconventional

- Các giống ngô lai quy ước: Là giống ngô tạo ra bằng cách lai các

dòng thuần với nhau, loại giống lai phụ thuộc số dòng thuần tham gia Đây là phương thức sử dụng có hiệu quả nhất hiện tượng ưu thế lai do lợi dụng được hiệu ứng trội và hiệu ứng siêu trội khi lai các dòng tự phối đời cao với nhau, hiện nay giống ngô lai quy ước được sử dụng rộng rãi ở hầu hết các nước trên thế giới đặc biệt ở Mỹ và Châu Âu Dựa vào số dòng thuần tham gia, giống ngô lai quy ước có các loại chính là: Lai đơn, lai đơn cải tiến, lai ba, lai ba cải tiến, lai kép

- Giống ngô lai không quy ước: Giống lai không quy ước là giống lai,

trong đó ít nhất có bố hoặc mẹ không phải là dòng thuần Giống ngô lai không quy ước có năng suất và các đặc điểm nông sinh học cao hơn giống TPTD, song có giá thành thấp hơn giống ngô lai quy ước Các giống lai không quy ước có thể là:

+ Giống x giống: Là lai giữa hai giống TPTD

+ Dòng x giống hoặc dòng x giống(lai đỉnh): Là giống lai giữa một dòng thuần và một giống Các tổ hợp lai đỉnh cho năng suất cao hơn 25 - 30%

so với giống thụ phấn tự do có cùng thời gian sinh trưởng

+ Lai đơn x giống (lai đỉnh kép): Là giống lai giữa một lai đơn và một giống Lai đỉnh kép cho năng suất cao hơn 20 -30% so với giống thụ phấn tự

do có cùng thời gian sinh trưởng,

+ Gia đình x gia đình

Hai loại giống lai không quy ước được sử dụng nhiều nhất là giống lai đỉnh và lai đỉnh kép, vì sản xuất hạt giống dễ dàng và có tiềm năng năng suất cao hơn Một số giống ngô lai không quy ước phổ biến như: LS4, LS5, LS6…

1.3.6 Các bước chọn tạo giống ngô lai

Chọn tạo giống ngô lai gồm 3 bước cơ bản sau:

- Phát triển dòng thuần

- Thử khả năng kết hợp của các dòng thuần bằng phương pháp lai đỉnh

và lai luân giao

- Kết hợp các dòng thuần ưu tú trong con lai ưu thế cao

1.4 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CHỌN TẠO GIỐNG NGÔ

1.4.1 Kết quả nghiên cứu chọn tạo giống ngô trên thế giới

Thành công về tăng năng suất và sản lượng ngô trên thế giới trong những năm qua là kết quả của những công trình nghiên cứu trong nhiều năm của các nhà khoa học Trước tiên phải kể đến những nghiên cứu về nguồn gốc cây ngô Năm 1493, cây ngô được đưa về Tây Ban Nha và bắt đầu mang lại nền văn minh cho châu Âu Năm 1926, Vavilov đã phát hiện Mexico và Peru

là hai trung tâm phát sinh và đa dạng di truyền của cây ngô Mexico là trung tâm thứ nhất còn Andet (Peru) là trung tâm thứ hai

Năm 1716, Cotton Matther là người đầu tiên nghiên cứu thí nghiệm về giới tính của ngô, ông đã quan sát thấy sự thụ phấn chéo ở cây ngô Tám năm sau Cotton Matther, Paul Dudley đã đưa ra nhận xét về giới tính của ngô và cho rằng gió đã giúp ngô thực hiện quá trình thụ phấn

Việc phát minh, nghiên cứu, chọn tạo ra các giống ngô lai là một trong những thành tựu cực kỳ quan trọng trong nền kinh tế thế giới Nhiều giống ngô lai được tạo ra đã ngay lập tức chiếm được vị trí quan trọng và thay thế dần các giống ngô địa phương có năng suất thấp Ngô lai đã tạo ra bước nhảy vọt về sản lượng trước lúa mỳ nhiều thập kỷ

Hiện tượng ưu thế lai ở cây ngô được các nhà khoa học quan tâm từ rất sớm Thực hành tạp giao đầu tiên ở ngô với mục đích nâng cao năng suất hạt được thực hiện bởi John Lorain, năm 1812 ông đã nhận thấy rằng việc trộn lẫn các loài ngô khác nhau như người da đỏ đã làm sẽ cho năng suất ngô cao Tuy nhiên người đầu tiên đưa ra lý thuyết về hiện tượng ưu thế lai là Charles Darwin vào năm 1871 Bằng cách nghiên cứu các cá thể giao phối và tự phối

ở nhiều loài khác nhau như đậu đỗ, ngô, ông nhận thấy sự hơn hẳn của các cây giao phấn với các cây tự thụ phấn về chiều cao, tốc độ nẩy mầm của hạt,

số quả trên cây, khả năng chống chịu với điều kiện bất thuận và năng suất hạt

Sử dụng ưu thế lai trong chọn tạo giống ngô được Wiliam Janes Beal người

Mỹ bắt đầu nghiên cứu từ năm 1877, kết quả cho thấy những cặp lai thu được hơn hẳn so với bố mẹ về năng suất bình quân 25%

George Harrison Shull là nhà khoa học dẫn chứng và nêu khái niệm về

ưu thế lai hoàn chỉnh trên ngô, năm 1904 ông đã tiến hành thí nghiệm tự thụ cưỡng bức trên cây ngô để tạo dòng thuần và sử dụng dòng thuần để lai tạo các giống ngô lai mới Năm 1913, nhà khoa học này đã chính thức đưa ra

thuật ngữ “Heterosis” để chỉ ưu thế lai, những công trình nghiên cứu về ngô

lai của Shull đã đánh dấu cho chương trình chọn tạo giống ngô trên thế giới (Hallauer, 1988) [31] Song ảnh hưởng lớn nhất đến các nhà chọn tạo giống ngô sau này phải kể đến Edward Marray East, ông là nhà khoa học đã sử dụng thành công ưu thế lai trong chọn tạo giống ngô và đưa ra phương pháp lai kép vào năm 1917

Năm 1917, Jones đã đề xuất sử dụng giống ngô lai kép trong sản xuất

để hạ giá thành hạt giống, thành công của sử dụng hạt giống ngô lai kép đã tạo điều kiện cho cây ngô lai phát triển mạnh mẽ ở Mỹ và một số nước phát triển trên thế giới Năm 1966, Trung tâm Cải tiến ngô và lúa mì Quốc tế (CIMMYT) được thành lập tại Mexico, đây là nơi nghiên cứu về ngô, lúa mì tại các nước đang phát triển Hơn 30 năm hoạt động Trung tâm đã góp phần đáng kể vào việc xây dựng, phát triển và cải tiến hàng loạt vốn gen, quần thể

và giống ngô trên 80 quốc gia trên thế giới

Dòng thuần là nguyên liệu được sử dụng trong chọn tạo giống ngô lai cũng được chú trọng Theo điều tra của Bauman năm 1981 [28], ở Mỹ các nhà tạo giống đã sử dụng 15% quần thể có nguồn di truyền rộng, 16% quần thể có nền di truyền hẹp, 14% quần thể của các dòng ưu tú, 39% tổ hợp lai của các dòng ưu tú và 17% quần thể hồi giao để tạo dòng

Nghiên cứu chọn tạo giống ngô lai là vấn đề quan trọng trong chiến lược phát triển nông nghiệp của mỗi quốc gia Sản phẩm ngô lai không những phục vụ cho nhu cầu trong nước mà còn được xem là sản phẩm hàng hóa

Một sự kiện đáng lưu ý trong sản xuất ngô thế giới trong 10 năm qua là việc nghiên cứu và sử dụng ngô chuyển gen trong sản xuất Với việc ứng dụng công nghệ gen người ta có thể chuyển các gen có lợi sang cây ngô để tạo ra giống ngô như mong muốn như gen chống sâu bệnh, chịu hạn, chịu lạnh, chịu mặn Năm 1997 ngô được chuyển gen kháng sâu đục thân và thuốc trừ cỏ bắt đầu được trồng ở Mỹ và Canada, đến năm 2007 toàn thế giới

đã có 114,3 triệu ha cây trồng chuyển gen được trồng ở 23 nước, trong đó ngô chuyển gen chiếm 25% diện tích

Hiện nay nghiên cứu chọn tạo giống ngô mới bằng kỹ thuật cao đang phát triển và có nhiều triển vọng trong tương lai như ứng dụng kỹ thuật nuôi cấy bao phấn invitro vào công tác chọn tạo dòng thuần, thụ tinh trong ống

nghiệm đã để khôi phục nguồn gen trong tự nhiên, sử dụng súng bắn gen và

chuyển gen thông qua vi khuẩn A tumefaciens, ứng dụng các kỹ thuật RAPD,

SSP để phân tích đa dạng di truyền và phân nhóm ưu thế lai của giống (Trần Thị Thêm, 2006) [16]

Các giống ngô có thời gian sinh trưởng ngắn cũng được nghiên cứu và chọn tạo bằng nhiều phương thức khác nhau vì rút ngắn thời vụ và hạ giá thành sản xuất, trong đó nổi bật là việc chiếu xạ gamma

Bên cạnh việc chọn tạo giống ngô có năng suất cao, phù hợp với điều kiện sản xuất, các chuyên gia còn chú trọng đến nghiên cứu phát triển các giống ngô chất lượng cao Vào những thập niên 80, 90 của thế kỷ 20 do có sự cải tiến hệ thống gen opaque-2 đã nâng cao tỷ lệ lyzin và tryptophan cao gấp

2 lần ngô thường đã mở ra triển vọng phát triển giống ngô chất lượng protein cao (QPM) Các nhà nghiên cứu đã và đang sử dụng phương pháp đánh dấu AND giúp việc chuyển gen chất lượng protein cao vào giống ngô thường ưu tú tại địa phương Cuộc cách mạng về ngô QPM được CIMMYT

và một số nước nghiên cứu Bước đầu tạo thành công ở Mỹ, Nam Phi và Brazil Ngô QPM được đưa vào sản xuất sẽ đem lại hiệu quả vô cùng to lớn khi dùng làm thức ăn chăn nuôi và làm lương thực cho con người Ở Châu Á, có ba nước đang có chương trình phát triển ngô QPM là Trung Quốc, Ấn Độ, Việt

Nam (Trần Hồng Uy và cộng sự, 2002) [25]

Tóm lại: Các nước sản xuất ngô lớn trên thế giới đã đạt được những

thành công lớn trong nghiên cứu tạo giống mới, tăng năng suất, chất lượng ngô Có được kết quả do:

- Quy mô sản xuất lớn, trong đó thế mạnh là sự tập trung hóa và chuyên môn hóa trong sản xuất

- Công tác đầu tư được chú trọng

- Cơ giới hoá mạnh trong sản xuất

- Nghiên cứu, chọn tạo giống mới được chú trọng, cán bộ khoa học được đào tạo chuyên môn cao

Đây những nguyên nhân chủ yếu dẫn đến thành công của các nước sản xuất ngô lớn trên thế giới, và cũng là những mặt còn hạn chế đối với quá trình sản xuất nông nghiệp ở nước ta nói chung và sản xuất ngô nói riêng Vì vậy trong tương lai các mặt trên cần được chú trọng hơn nữa, khi mà Việt Nam bước vào sản xuất ngô thương phẩm năng suất cao với mục tiêu thay thế hàng nhập khẩu và hướng ra thị trường quốc tế

1.4.2 Kết quả nghiên cứu chọn tạo giống ngô ở Việt Nam

Trong nhiều năm gần đây sản xuất ngô tại Việt Nam đã có sự tăng trưởng mạnh về cả diện tích, năng suất và sản lượng nhưng do nhu cầu tiêu dùng và xuất khẩu ngày càng tăng nên nghiên cứu, phát triển sản xuất ngô t trở lên cấp thiết hơn

Việt Nam tiếp cận với ngô lai không phải là muộn, ngay từ những năm

60 chúng ta đã sử dụng ngô lai vào sản xuất Nhưng do điều kiện chiến tranh kéo dài nên nghiên cứu về cây ngô bắt đầu muộn hơn so với các nước trong khu vực, năm 1973 nước ta mới có những định hướng phát triển ngô ở Việt Nam (Trần Hồng Uy, 2001) [24] Mặt khác do vật liệu khởi đầu của chúng ta còn nghèo nàn và không phù hợp, vì vậy ngô lai đã không phát huy được vai trò của nó Phải đến những năm đầu của thập kỷ 90 công tác chọn tạo giống ngô lai được các nhà khoa học coi là nhiệm vụ chiến lược chủ yếu, góp phần đưa cây ngô nước ta đứng vào hàng ngũ những nước phát triển ở Châu Á

Trong 20 năm qua công tác chọn tạo giống ngô ở Việt Nam đã được

triển khai theo các nội dung sau đây:

- Thu thập, bảo tồn các giống ngô địa phương

- Thu thập nghiên cứu các giống ngô nhập nội

- Nghiên cứu phục tráng các giống ngô địa phương tốt

- Nghiên cứu chọn tạo các giống ngô thụ phấn tự do (TPTD)

- Nghiên cứu chọn tạo giống ngô lai

- Ứng dụng những tiến bộ kỹ thuật công nghệ sinh học trong tạo giống ngô Kết quả nghiên cứu chọn tạo giống ngô mới phục vụ sản xuất đạt được luôn gắn liền với chương trình nghiên cứu khoa học công nghệ của Đảng

và Chỉnh phủ, thể hiện qua những đề tài nghiên cứu phù hợp với từng giai đoạn phát triển

- Giai đoạn 1986 - 1990: Nghiên cứu chọn tạo các giống ngô có năng suất cao, phẩm chất tốt, chống chịu các điều kiện bất thuận của môi trường, phục vụ cho sản xuất ngô ở các vùng sinh thái của Việt Nam nhằm tập chung chủ yếu chọn tạo các giống ngô TPTD

- Giai đoạn 1991 - 1995: Nghiên cứu lai tạo, chọn lọc bộ giống ngô mới có thời gian sinh trưởng khác nhau, thích hợp với cơ cấu mùa vụ, các vùng sinh thái trong nước, chống chịu những điều kiện bất thuận, có năng suất cao phẩm chất tốt, đề tài đã tiếp tục cải thiện các giống TPTD, bước đầu

- Giai đoạn 1996 - 2000: Nghiên cứu chọn tạo giống cây màu, ngô rau

có năng suất cao, chất lượng tốt

- Giai đoạn 2001 - 2005: Nghiên cứu chọn tạo giống ngô lai thích hợp cho các vùng sinh thái; giống ngô TPTD đáp ứng nhu cầu sản xuất

Ở Việt Nam ngô là cây trồng nhập nội do đó nguồn gen phục vụ cho công tác chọn tạo giống còn hạn chế Hiện nay nước ta đã điều tra thu thập, bảo tồn và phân loại 584 nguồn nguyên liệu ngô, làm mới hạt hàng năm 180 nguồn Duy trì nghiên cứu khoảng 6000 dòng/năm từ 580 nguồn dòng hiện có (Trần Văn Minh, 2004) [7]

Từ năm 1990 đến nay công tác chọn tạo giống ngô ở Việt Nam đã thu được những thành tưu to lớn, đó là:

* Chọn tạo giống ngô thụ phấn tự do (TPTD)

- Giai đoạn năm 1991-1995 chọn tạo được 2 giống TPTD là Q2 và VN1

- Ba giống ngô TPTD khác được phép khu vực hóa là CV-1, MSB-49B

- Giống dài ngày: LVN10, HQ2000 (2004), LVN98 (2002)…

- Giống trung ngày: LVN4 công nhận năm 1999, LVN17 (1999), LVN12 (1995), T9 (2004), VN 8960 (2004), LCH9 (2004)…

- Giống ngắn ngày: LVN20 công nhận năm 1998, LVN25 (2000), LVN99 (2004), V981 (2004), LVN24 (2004), LVN25 (2004)…

* Chọn tạo được hàng loạt các giống ngô lai mới có chất lượng cao

Nghiên cứu chọn tạo các dòng ưu tú sử dụng trong chọn tạo giống ngô lai có hàm lượng protein cao (PQM) thông qua kỹ thuật nuôi cấy bao phấn như: C126, C130, C136, C138, C147, C155… (Bùi Mạnh Cường và cs, 2006) [4]

Thông qua việc áp dụng công nghệ sinh học trong chọn tạo giống ngô

đã xác định được 62 nguồn vật liệu có tỷ lệ tạo phôi trên 15% và tái sinh trên 12% cho công tác chọn tạo dòng bằng nuôi cấy bao phấn và đã tạo ra được 114 dòng bằng phương pháp này, một số dòng đã tham gia vào chương trình lai thử

Trong vòng 7-8 năm chúng ta đã đuổi kịp các nước trong khu vực về trình độ nghiên cứu tạo giống ngô lai và đang ở giai đoạn đầu ứng dụng công nghệ cao trong chọn tạo giống ngô (công nghệ gen, nuôi cấy bao phấn, noãn)

Trong giai đoạn từ 1996 đến 2002 các nhà chọn tạo giống ngô Việt Nam đã chú trọng đến việc tạo dòng thuần để tạo giống ngô lai Kết quả đã đưa ra được nhiều giống ngô lai có năng suất cao và đã đưa ra khảo nghiệm ở các vùng sinh thái khác nhau như: LVN4, LVN10, LVN17, LVN20, LVN25 Viện Khoa học Kỹ thuật nông nghiệp miền Nam trong giai đoạn này cũng nghiên cứu và lai tạo ra giống ngô lai đơn V98 - 1, đây là giống ngô lai đơn ngắn ngày có tiềm năng năng suất cao chống chịu đổ gẫy, nhiễm khô vằn nhẹ (ở mức độ điểm 1 - 2), trồng được nhiều vụ trong năm, thích hợp với điều kiện sinh thái ở miền Nam Việt Nam (Phạm Thị Rịnh và cs), [11]

Bên cạnh việc tạo ra các giống ngô lai có năng suất chất lượng cao thì công tác lai tạo các giống ngô thích hợp với nhiều vùng sinh thái khác nhau với nhiều đặc tính nông học quý được các nhà nghiên cứu rất quan tâm Trong giai đoạn từ năm 1995 - 2002 nhóm nghiên cứu ngô thuộc Trung tâm Khảo nghiệm giống cây trồng Trung ương đã lai tạo giống ngô lai đơn T9 và giống ngô lai ba T7 có triển vọng sản xuất tại các tỉnh Duyên Hải Nam Trung Bộ, trong đó giống T9 đã được Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn công nhận là giống khu vực hoá tại Miền Trung tháng 9 - 2002 Năm

2000, Viện nghiên cứu ngô tiếp tục đưa ra thử nghiệm giống ngô lai HQ2000, hàm lượng Protein cao hơn hẳn ngô thông thường, đặc biệt là hai loại axit amin thường thiếu ở ngô là Lyzin và Triptophan, nhờ vậy có thể nâng cao được giá trị dinh dưỡng của ngô Năm 2005, Lưu Văn Quỳnh và cs [10] nghiên cứu tạo giống ngô lai cho vùng sinh thái đồng bằng sông Cửu Long, bước đầu tạo ra 9 tổ hợp lai có triển vọng trong sản xuất