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

Trong những năm gần đây, việc chọn tạo và đưa vào thử nghiệm vào sản xuất những giống ngô lai mới có năng suất cao, ổn định và thích nghi với những vùng sinh thái khác nhau là vấn đề rất

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM

HÀ THỊ HỒNG NHUNG

"NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG SINH TRƯỞNG, PHÁT TRIỂN CỦA MỘT SỐ GIỐNG NGÔ LAI

CÓ TRIỂN VỌNG VỤ XUÂN VÀ THU ĐÔNG

NĂM 2009 TẠI THÁI NGUYÊN"

Chuyên ngành: Trồng trọt

Mã số : 60.62.01

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP

Người hướng dẫn khoa học: TS PHAN THỊ VÂN

THÁI NGUYÊN - 2010

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan những số liệu và kết quả nghiên cứu được trình bày trong luận văn này là hoàn toàn trung thực và chưa công bố trong bất kỳ công trình nghiên cứu khoa học nào

Các thông tin trích dẫn, tài liệu tham khảo sử dụng để hoàn thành luận văn được chỉ rõ nguồn gốc

Tác giả

Hà Thị Hồng Nhung

LỜI CẢM ƠN

Trong suốt thời gian thực tập tốt nghiệp đến khi hoàn thành luận văn thạc sỹ khoa học nông nghiệp, tôi luôn nhận được sự giúp đỡ, quan tâm và hướng dẫn tận tình về phương pháp nghiên cứu thí nghiệm cũng như hoàn thiện luận văn của cô giáo TS Phan Thị Vân; Sự hợp tác rất nhiệt tình và có trách nhiệm của các em sinh viên cũng như sự yêu thích học hỏi, ứng dụng những tiến bộ khoa học mới vào sản xuất của bà con nông dân tại xã Hồng Tiến, huyện Phổ Yên, tỉnh Thái Nguyên

Để luận văn này được hoàn thành, tôi xin trân trọng cảm ơn:

Tiến sỹ Phan Thị Vân, Trưởng Bộ môn cây Lương thực - cây Công nghiệp, trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên, người tận tâm theo dõi và chỉ bảo tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài

Tôi xin trân trọng cảm ơn các thầy cô giáo Khoa Sau Đại học; Khoa Nông học, Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên và các cán bộ Viện nghiên cứu ngô đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình học tập và nghiên cứu

Xin trân trọng cảm ơn bà con nông dân xã Hồng Tiến, huyện Phổ Yên, Thái Nguyên đã giúp đỡ nhiệt tình trong quá trình thực hiện và đánh giá hiệu quả mô hình trình diễn giống ngô mới có triển vọng

Và cuối cùng, xin chân thành cảm ơn tới gia đình, đồng nghiệp và bạn

bè, những người luôn quan tâm, sát cánh bên tôi trong suốt thời gian học tập

và nghiên cứu vừa qua

Xin trân trọng cảm ơn!

Tác giả

Hà Thị Hồng Nhung

1.3.1.2 Giống ngô thụ phấn tự do cải tiến 6

1.4 Tình hình sản xuất ngô trên Thế giới và Việt Nam 15 1.4.1 Tình hình sản xuất ngô trên thế giới 15

1.4.3 Tình hình sản xuất ngô tại Thái Nguyên 22 1.5 Tình hình nghiên cứu ngô trên Thế giới và Việt Nam 24 1.5.1 Tình hình nghiên cứu ngô trên thế giới 24 1.5.2 Tình hình nghiên cứu ngô ở Việt Nam 27 1.6 Những vấn đề đặt ra cho ngành sản xuất ngô Việt Nam 30 1.6.1 Thách thức đối với ngành sản xuất ngô Việt Nam 31 1.6.2 Cơ hội đối với ngành sản xuất ngô Việt Nam 31

2.2 Nội dung nghiên cứu 35

2.4.1 Đánh giá khả năng sinh trưởng phát triển của các giống ngô lai tham gia thí nghiệm

37

2.4.2 Thu thập số liệu mô hình trình diễn 43

Chương 3 - KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN

3.1 Khả năng sinh trưởng và phát triển của các giống ngô thí nghiệm vụ Xuân và Thu Đông năm 2009

45

3.1.1 Các giai đoạn sinh trưởng và phát triển của các giống

ngô thí nghiệm vụ Xuân và Thu Đông năm 2009 tại Thái Nguyên

45

3.1.1.1 Giai đoạn từ gieo đến trỗ cờ, tung phấn, phun râu 47 3.1.1.2 Giai đoạn từ gieo đến chín sinh lý 50 3.1.2 Tốc độ tăng trưởng của các giống ngô thí nghiệm vụ

Xuân và Thu Đông năm 2009 tại Thái Nguyên

51

3.1.3 Tốc độ ra lá của các giống ngô thí nghiệm vụ Xuân và Thu Đông thí nghiệm năm 2009

54

3.1.4 Đặc điểm hình thái của các giống ngô thí nghiệm vụ

Xuân và Thu Đông năm 2009

3.1.5 Khả năng chống chịu của các giống tham gia thí

nghiệm vụ Xuân và Thu Đông năm 2009

66 3.1.5.1 Khả năng chống chịu sâu bệnh của các giống ngô 67

thí nghiệm 3.1.5.2 Khả năng chống đổ của các giống tham gia thí

nghiệm

72

3.1.6 Trạng thái cây, trạng thái bắp và độ bao bắp của các

giống ngô tham gia thí nghiệm vụ Xuân và Thu Đông năm 2009

73

3.1.7 Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất 76

3.1.7.2 Năng suất của các giống ngô thí nghiệm 83 3.2 Kết quả trình diễn giống ngô có triển vọng 87

NSTK : Năng suất thống kê

NSLT : Năng suất lý thuyết

NSTT : Năng suất thực thu

OPV : Giống ngô thụ phấn tự do

TPTD : Thụ phấn tự do

ƯTL : Ưu thế lai

WTO : Tổ chức thương mại thế giới

DANH MỤC CÁC BẢNG VÀ ĐỒ THỊ

Bảng 1.1 Diện tích, năng suất, sản lượng ngô thế giới năm 1961 - 2009 15 Bảng 1.2 Tình hình sản xuất ngô của một số nước trên thế giới năm 2009 17 Bảng 1.3 Dự báo nhu cầu ngô thế giới đến năm 2020 18 Bảng 1.4 Sản xuất ngô Việt Nam giai đoạn 1961 - 2009 20 Bảng 1.5 Tình hình sản xuất ngô của Thái Nguyên 23 Bảng 3.1 Các giai đoạn sinh trưởng phát triển của các giống ngô thí

nghiệm vụ Xuân và Thu Đông năm 2009

46

Bảng 3.2 Tốc độ tăng trưởng của các giống ngô tham gia thí nghiệm

vụ Xuân và Thu Đông năm 2009 tại Thái Nguyên

52

Bảng 3.3 Tốc độ ra lá của các giống ngô thí nghiệm vụ Xuân và

Thu Đông năm 2009 tại Thái Nguyên

55

Bảng 3.4 Chiều cao cây và chiều cao đóng bắp của các giống thí nghiệm

vụ Xuân và Thu Đông năm 2009 tại Thái Nguyên

58

Bảng 3.5 Số lá trên cây và chỉ số diện tích lá của các giống ngô thí

nghiệm vụ Xuân và Thu Đông năm 2009

63

Bảng 3.6 Tỷ lệ nhiễm sâu bệnh của các giống ngô thí nghiệm vụ

Xuân và Thu Đông năm 2009

69

Bảng 3.7 Tỷ lệ gãy thân, đổ rễ của các giống ngô thí nghiệm vụ

Xuân và Thu Đông năm 2009

73

Bảng 3.8 Trạng thái cây, trạng thái bắp, độ bao bắp của các giống ngô

tham gia thí nghiệm vụ Xuân và Thu Đông năm 2009

74

Bảng 3.9 Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các

giống ngô thí nghiệm trong vụ Xuân 2009

77

Bảng 3.10 Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các giống

ngô tham gia thí nghiệm trong vụ Thu Đông 2009

78

Bảng 3.11 Năng suất thực thu của các giống ngô tham gia thí

nghiệm vụ Xuân và Thu Đông năm 2009

86

Bảng 3.13 Một số đặc điểm hình thái và năng suất của giống

KK09-1 tại mô hình trình diễn vụ Xuân năm 20KK09-10

Biểu đồ 3.1 Thời gian sinh trưởng của các giống ngô thí nghiệm vụ

Xuân và Thu Đông năm 2009

47

Biểu đồ 3.2 Chiều cao cây của các giống ngô thí nghiệm vụ Xuân và

Thu Đông năm 2009

59

Biểu đồ 3.3 Chiều cao đóng bắp của các giống ngô tham gia thí

nghiệm vụ Xuân và Thu Đông năm 2009

61

Biểu đồ 3.4 Chỉ số diện tích lá của các giống tham gia thí nghiệm vụ

Xuân và Thu Đông năm 2009

65

Biểu đồ 3.5 Năng suất lý thuyết của các giống ngô tham gia thí

nghiệm vụ Xuân và Thu Đông năm 2009

84

Biểu đồ 3.6 Năng suất thực thu của các giống tham gia thí nghiệm vụ

Xuân và Thu Đông năm 2009

87

MỞ ĐẦU

1 ĐẶT VẤN ĐỀ

Cây ngô (Zea mays L.) thuộc họ hòa thảo Poaceae hay Gramineae (A

Sosa, R de Ruiz, E.L Rosa 1997) [25] Ngô được trồng ở khắp nơi trên thế giới từ 380 Nam – 580 Bắc và là một trong những cây lương thực quan trọng trong nền kinh tế toàn thế giới Sản lượng ngô được sử dụng làm lương thực chiếm 17%, 66% được sử dụng làm thức ăn cho chăn nuôi, làm nguyên liệu cho ngành công nghiệp chiếm 5% và cho lĩnh vực xuất khẩu chiếm trên 10% (Ngô Hữu Tình, 2003)[14] Ở Việt Nam, ngô là một cây lương thực phổ biến khắp cả nước, nhiều nhất là ở miền núi Ngô là nguồn thực phẩm có giá trị dinh dưỡng cao Những bộ phận trên cây ngô có tác dụng rất lớn trong nhiều lĩnh vực Hạt ngô ăn trộn với gạo, dùng nấu rượu, làm tương; thân lá tươi làm thức ăn cho gia súc (Lê Trần Đức, 1997)[4]

Đối với nông dân vùng Trung du và miền núi phía Bắc, ngô là cây lương thực quan trọng thứ hai sau cây lúa Tuy nhiên sản xuất ngô ở vùng này còn gặp nhiều khó khăn vì điều kiện tự nhiên khí hậu khắc nghiệt và điều kiện kinh tế xã hội còn hạn chế Mặt khác nông nghiệp cạnh tranh thể hiện ngày một rõ nét trong nền kinh tế thị trường hội nhập nền kinh tế thế giới, chủ yếu trên cơ sở phát triển nông nghiệp sạch, nông nghiệp sinh thái, nông nghiệp đô thị, nông nghiệp công nghệ cao Trong nước, khi quá trình công nghiệp hóa

và đô thị hóa phát triển, giữa nông nghiệp, công nghiệp và dịch vụ cũng có sự cạnh tranh về diện tích đất, mặt nước và nhất là nhân lực Trong nông nghiệp,

sự cạnh tranh này cũng xảy ra ở nhiều mặt như giữa trồng trọt và chăn nuôi Người nông dân luôn chọn giải pháp công nghệ hợp lý trong điều kiện của mình, chọn những giống cây trồng phù hợp để sản xuất cho lợi nhuận cao

nhất Sự cạnh tranh trên được coi như "quan tòa" xử thắng cho người sản xuất nào có sản phẩm chất lượng cao nhất và giá thành hạ nhất Giống tốt được coi như một trong những trợ thủ đắc lực nhất giúp nông dân tăng nhanh hơn hàm lượng chất xám trong nông sản

Vì vậy, muốn đưa sản xuất ngô ở Việt Nam kịp với các nước khác trong khu vực và đạt năng suất bình quân của thế giới, cần mở rộng diện tích ngô lai một cách hợp lý, đồng thời tăng cường đầu tư thâm canh Do đó, cần phải chọn tạo được những giống ngô cho năng suất cao, có khả năng chống chịu tốt, phù hợp với điều kiện sinh thái của từng vùng Để tìm ra được những giống ngô ưu việt nhất đưa vào sản xuất đại trà, cần tiến hành quá trình nghiên cứu, đánh giá, loại bỏ những giống không phù hợp, giúp cho quá trình đánh giá và chọn tạo giống đạt hiệu quả cao nhất

Xuất phát từ nhu cầu thực tiễn nêu trên, chúng tôi tiến hành đề tài

“Nghiên cứu khả năng sinh trưởng, phát triển của một số giống ngô lai có triển vọng vụ Xuân và Thu Đông năm 2009 tại Thái Nguyên”

CHƯƠNG I TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI

Trong sản xuất nông nghiệp, giống có vai trò rất quan trọng góp phần nâng cao năng suất và sản lượng cây trồng Khả năng thích ứng của giống với các điều kiện sinh thái rất khác nhau Vì vậy, muốn phát huy hiệu quả tối đa của giống, cần tiến hành nghiên cứu và đánh giá khả năng thích ứng cũng như tiềm năng năng suất của các giống mới trước khi đưa ra sản xuất đại trà, từ đó tìm ra những giống thích hợp nhất đối với từng vùng sinh thái

Ngày nay sản xuất ngô muốn phát triển theo hướng hàng hoá với sản lượng cao, quy mô lớn nhằm phục vụ nhu cầu thị trường, cần phải có các biện pháp hữu hiệu như thay thế các giống cũ, năng suất thấp bằng các giống mới năng suất cao, chống chịu tốt Đặc biệt là ở các tỉnh Trung du và miền núi phía Bắc, sử dụng giống có khả năng chống chịu tốt, cho năng suất cao sẽ góp phần phát huy hiệu quả kinh tế của giống, đồng thời góp phần xoá đói giảm nghèo cho đồng bào các dân tộc thiểu số

Trong những năm gần đây, Việt Nam đã có những bước tiến đáng kể trong công tác chọn tạo các giống ngô lai Năng suất, chất lượng của các giống ngô lai không thua kém các giống ngô lai của các công ty nước ngoài Những giống ngô lai quy ước của Việt Nam đang có sức cạnh tranh, giá hạt rẻ bằng 70% giá giống nhập khẩu Trong công tác chọn tạo giống cây trồng nói chung và cây ngô nói riêng, việc tạo ra những dòng, giống có khả năng chống chịu với điều kiện ngoại cảnh bất thuận là cần thiết Sau khi chọn tạo ra bất kỳ một dòng, giống mới nào thì công việc khảo nghiệm và đánh giá các đặc tính nông sinh học của các giống mới đó được xem là một khâu quan trọng trước khi đưa vào sản xuất đại trà Việc đánh giá biểu hiện của một số giống thường

bắt đầu từ việc đánh giá các đặc tính sinh học, đánh giá sự sinh trưởng, phát triển, tiềm năng năng suất, khả năng chống chịu sâu bệnh và các điều kiện bất lợi, phân tích mối tương quan giữa một số chỉ tiêu đến năng suất cây trồng Trong những năm gần đây, việc chọn tạo và đưa vào thử nghiệm vào sản xuất những giống ngô lai mới có năng suất cao, ổn định và thích nghi với những vùng sinh thái khác nhau là vấn đề rất quan trọng góp phần đưa nhanh các giống ngô tốt vào sản xuất đại trà nhằm nâng cao năng suất, sản lượng ngô

Đề tài nghiên cứu một số giống ngô lai mới tại Thái Nguyên nhằm đánh giá một cách khách quan, kịp thời, có cơ sở khoa học về tính khác biệt,

độ đồng đều, tính ổn định, khả năng thích ứng, khả năng sinh trưởng phát triển, khả năng chống chịu sâu bệnh và điều kiện ngoại cảnh bất thuận cũng như tiềm năng cho năng suất của các giống ngô mới

1.2 GIÁ TRỊ KINH TẾ CỦA CÂY NGÔ

Cây ngô là một trong những cây trồng có giá trị dinh dưỡng và kinh tế cao Hiện nay, ngô là cây lương thực quan trọng ở đồng bằng, trung du và miền núi và là nguồn thức ăn chính cho chăn nuôi vì ngô có thành phần giá trị dinh dưỡng cao hơn gạo (Trần Hồng Uy, 1999)[20] Trong hạt ngô có chứa 7- 12% protein; 1,8-4,45% lysin và 0,4-1,0% tryptophan tùy theo loại hạt (S Krishnaveni, 1983)[37] Thân ngô ủ chứa 193-238g/kg cellulose, 8-29 g/kg lignin, protein và các loại amin acid như lysin, arginin, leucin, prolin, glutamic acid Đường trong hemicellulose nhiều nhất là xylose (0,77 g/g), ngoài ra còn có arabinose (0,17 g/g), galactose (0,06 g/g) và mannose (0,01 g/g) (R.H Philipps, A.B McAllan, 1984)[35] Bắp ngô còn chứa một số loại khoáng chất và kim loại như: Na, K, Mg, Ca, Fe, P, S và Cl (G Ajon, 1939[31]

Có thể nói, về phương diện dinh dưỡng, ngô là nguyên liệu lý tưởng để

trong thức ăn tổng hợp là từ ngô Ở các nước phát triển, phần lớn sản lượng ngô được dùng cho chăn nuôi, Mỹ 76%, Bồ Đào Nha 91%, ý 93%, Trung Quốc 76% (Ngô Hữu Tình, 2003)[14]

Mặt khác, trong đông y, ngô là cây trồng cũng có tác dụng rất lớn Mỗi

bộ phận trên cây ngô đều có tác dụng chữa các bệnh khác nhau Râu ngô và ruột cây ngô có vị ngọt, tính bình, có tác dụng lợi tiểu, tiêu thũng, thông mật, cầm máu Cây ngô còn được sử dụng chữa bệnh huyết áp cao bằng cách uống nước luộc bắp hằng ngày, mỗi ngày 2 - 3 lần, uống liền hai, ba tháng, Chữa đái đường theo cách uống mỗi ngày 20 – 30g bột mầm bắp ngô khô trong nước sắc đọt khoai lang đỏ, hay hằng ngày ăn chè bắp sữa nấu với củ mài, đồng thời ăn rau lang đỏ nấu canh, chữa phù thũng, viêm thận cấp, đái đỏ hay viêm gan tắc mật, đái vàng và da vàng theo tỷ lệ 40g râu bắp hay 150g ruột cây bắp sắc uống (Viện dược liệu, 1990)[23] Ngô còn dùng để chữa những bệnh về tim, đau thận, tê thấp, sỏi thận, viêm túi mật, viêm gan với hiện tượng trở ngại bài tiết mật, có thể dùng bắp dưới hình thức thuốc pha hoặc nấu sôi, hay chế thành cao lỏng, mỗi ngày uống 2-3 lần, mỗi lần 30-40 giọt trước bữa

ăn (Đỗ Tất Lợi, 1986)[5] Nhờ tính chức ức chế protease, bắp cũng như đậu, gạo có khả năng ngăn cản ung thư vú, da, ruột kết ở động vật, có tác dụng làm giảm hạ ung thư vú, tuyến tiền liệt, ruột kết trong cơ thể con người (W Troll,

R Wer, 1983)[38]

1.3 CÁC LOẠI GIỐNG NGÔ

Giống ngô được chia làm 2 nhóm chính: Nhóm ngô thụ phấn tự do và nhóm ngô lai (FAO/UNDF/VIE/80/004, 1998)[29]

1.3.1 Giống ngô thụ phấn tự do (TPTD - open pollinated variety)

Giống ngô TPTD là một danh từ chung để chỉ các loại giống mà trong quá trình sản xuất hạt giống con người không cần can thiệp vào quá trình thụ

phấn, chúng được tự do thụ phấn (thụ phấn mở) (Dương Văn Sơn, 1996)[18] Đây là những khái niệm tương đối nhằm phân biệt với giống ngô lai Các giống TPTD có đặc điểm sử dụng hiệu ứng gen cộng trong chọn tạo giống, có nền di truyền và khả năng thích ứng rộng, cho năng suất khá Độ đồng đều chấp nhận, dễ sản xuất và thay giống, giống sử dụng 2 đến 3 đời, giá giống rẻ Giống ngô TPTD bao gồm giống ngô địa phương (Local Variety), giống ngô tổng hợp (Improved Variety) và giống ngô hỗn hợp

1.3.1.1 Giống ngô địa phương (Local Variety)

Đây là những giống ngô được trồng từ lâu đời ở một vùng sản xuất với tác động chọn lọc của người địa phương Với các đặc điểm như thích ứng với điều kiện khí hậu, điều kiện canh tác và tập quán sản xuất địa phương; Phẩm chất phù hợp với thị hiếu và cách thức chế biến của dân địa phương; Chống chịu tốt, dễ bảo quản giống ngô địa phương đang được dùng làm nguồn vật liệu để lai với nguồn nhập nội nhằm tạo ra các giống lai có năng suất cao hơn

mà vẫn giữ được đặc tính tốt (Trần Như Luyện và Luyện Hữu Chỉ, 1982)[6]

1.3.1.2 Giống ngô thụ phấn tự do cải tiến (Improved Variety)

Giống ngô TPTD cải tiến là tập hợp các kiểu hình tương đối đồng đều, đại diện cho phần ưu tú nhất của một quần thể trong một chu kỳ cải tiến nào

đó, bao gồm các giống tổng hợp và giống hỗn hợp có đặc điểm chính như hiệu ứng gen cộng được khai thác trong chọn tạo giống, có nền di truyền rộng nên thích ứng rộng, có tiềm năng năng suất khá hơn các giống địa phương, độ đồng đều chấp nhận được, dễ sản xuất giống, giá giống rẻ, giống sử dụng được 2 – 3 đời (Mai Xuân Triệu, 1998)[15]

* Giống ngô tổng hợp (Synthetic variety): Là giống lai nhiều dòng qua

con đường đánh giá khả năng kết hợp chung của các dòng, thường trên 6 dòng

như TH2A, TSB1, TSB2, VN1, MSB49, Q2, Nù n1 (Sparague, 1977)[36]

Giống tổng hợp được sử dụng đầu tiên trong sản xuất do đề xuất của Hayse và Garber năm 1919 (Ngô Hữu Tình và cộng sự, 1997)[12] Hai 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 Muốn tạo giống tổng hợp cần tiến hành qua các bước sau:

Bước 1: Chọn tạo các dòng thuần

Bước 2: Xác định khả năng kết hợp chung của các dòng thuần

Bước 3: Lai giữa các dòng tốt và có khả năng kết hợp chung cao để tạo tổng hợp

Bước 4: Duy trì và cải thiện quần thể (tổng hợp) bằng các phương pháp lọc trong quần thể

Ngoài ra, một số nhà chọn tạo giống còn cho rằng nguồn vật liệu tạo giống tổng hợp có thể là giống hay quần thể nhưng phải thử khả năng kết hợp chung của chúng Giống tổng hợp còn được coi là nguồn vật liệu tốt để rút

dòng tạo giống ngô lai (Ngô Hữu Tình và cộng sự, 1997)[12]

* Giống ngô hỗn hợp (Composite 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, 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 XIX, 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

Quá trình tạo giống hỗn hợp bao gồm các bước sau:

- Bước 1: Chọn thành phần bố mẹ

- Bước 2: Lai thử, chọn các cặp lai cho năng suất cao ở F1 và ít suy giảm ở F2

- Bước 3: Tạo lập hỗn hợp bằng cách thụ phấn dây chuyền hoặc luân giao

- Bước 4: Duy trì và cải thiện giống bằng phương pháp chọn lọc quần thể

Giống hỗn hợp có vai trò đáng kể trong nghề trồng ngô các nước nhiệt đới đang phát triển trong những năm qua (Ngô Hữu Tình và cộng sự, 1997)[12] Ở nước ta đã có những giống ngô hỗn hợp nổi tiếng như: VM1, TSB2, MSB49, TSB1…

Giống hỗn hợp khác giống tổng hợp ở chỗ có nền di truyền rộng và nhà chọn giống không thể kiểm soát được chặt chẽ khả năng kết hợp của các vật liệu tạo giống (Mai Xuân Triệu, 1998)[15]

1.3.2 Giống ngô lai (Hybrid maize)

Ngô lai là kết quả của ứng dụng ưu thế lai trong tạo giống hay nói cách khác đây là kết quả của tác động gen trội (Ngô Hữu Tình và cộng sự, 1997)[12] Ngô lai là một thành tựu khoa học nông nghiệp cực kỳ quan trọng trong nền kinh tế thế giới, là cuộc “cách mạng xanh” của nửa thế kỷ XX Giống ngô lai sử dụng hiệu ứng trội và siêu trội trong quá trình chọn tạo giống; giống có nền di truyền hẹp, thích ứng hẹp; năng suất và độ đồng đều cao, hạt giống chỉ sử dụng được một đời F1, giá thành giống đắt

nhất, có sức sống và năng suất cao hơn hẳn bố mẹ Từ thế hệ thứ hai trở đi, tính ưu việt đó giảm đi nhanh chóng, mất dần ở các thế hệ tiếp theo

a Phân loại ưu thế lai

* Trong chọn giống người ta phân biệt ba loại ưu thế lai:

+ Ưu thế lai sinh sản: Ở cây lai, các cơ quan sinh sản phát triển tốt hơn,

độ hữu dục cao hơn dẫn đến năng suất hạt và quả tốt hơn bố mẹ

+ Ưu thế lai sinh dưỡng: Biểu hiện ở cây lai sự phát triển của các bộ phận sinh dưỡng mạnh hơn bố mẹ

+ Ưu thế lai thích ứng: Biểu hiện ở cây lai sức sống cao hơn, khả năng chống chịu cao hơn bố mẹ trong các điều kiện ngoại cảnh bất lợi

* Căn cứ về tính trạng, ưu thế lai được phân loại như sau:

- Ưu thế lai về hình thái: Biểu hiện qua sức mạnh phát triển trong thời gian sinh trưởng và phát triển như tầm vóc cây, số lá…

- Ưu thế lai về năng suất: Biểu hiện quan trọng nhất của giống ngô lai đối với sản xuất đại trà là ưu thế lai về năng suất như: tỷ lệ hạt/bắp, khối lượng hạt, chiều dài bắp, số bắp/cây… Theo Richey (1927) ưu thế lai về năng suất ở cây ngô với giống lai đơn giữa các dòng có thể đạt từ 193% - 263% so với trung bình bố mẹ (Trần Hồng Uy, 1985)[19]

- 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 sinh lý, sinh hóa: Là sự tăng cường biểu hiện quá trình trao đổi chất (Nguyễn Văn Cương, 1995) [1]

Khi lai hai vật liệu với nhau có thể thu được cây lai với 3 mức độ biểu hiện: tốt hơn hẳn so với bố mẹ, đạt mức trung bình giữa bố và mẹ, kém hơn

so với bố mẹ Theo Xôcôlôp (1995) chỉ có 37% số tổ hợp có năng suất cao

hơn bố mẹ, 46% số tổ hợp bằng mức trung gian của bố mẹ, 17% số tổ hợp thấp hơn bố mẹ (Trần Văn Minh, 2004)[9]

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 giữa các giống tăng năng suất 10-20%, giống lai giữa các dòng thuần tăng năng suất 20-30% so với các giống địa phương tốt nhất

b Các chỉ tiêu đánh giá ưu thế lai

Ưu thế lai có thể biểu thị bằng ba cách, tùy thuộc vào mục đích được sử dụng để so sánh năng suất của con lai: Ưu thế lai trung bình là so sánh con lai với năng suất trung bình của bố mẹ, ưu thế lai thực (so với bố mẹ tốt nhất) và

ưu thế lai chuẩn (so với giống tiêu chuẩn)

- 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 Ưu thế lai trung bình được tính bằng công thức sau:

100 2

2 (%)

2 1

2 1 1

x P P

P P F

Trong đó: 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

100 (%) 1

x P

P F H

B

B B

−

=

Trong đó: HB: Ưu thế lai thực

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

- 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

(%) 1 x 100

S

S F

Trong đó:

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 lại

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 hoặc 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 từ các tổ hợp lai của 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 (Nguyễn Đức Lương và cộng sự, 1999)[7]

c Cơ sở di truyền của ưu thế lai

Để sử dụng tối đa hiệu ứng ưu thế lai, cần hiểu rõ về cơ sở di truyền của

ưu thế lai Tuy nhiên, qua nhiều năm nghiên cứu và ứng dụng vẫn chưa có một cơ sở lý thuyết thống nhất và trọn vẹn về ưu thế lai Hiện tại vẫn tồn tại nhiều giả thuyết, mỗi giả thuyết chỉ giới hạn bởi những kết quả thực nghiệm nhất định Ưu thế lai có thể là kết quả của trội hoàn toàn và không hoàn toàn (siêu trội), tương tác giữa các gen (ức chế), tương tác giữa tế bào chất của mẹ

và nhân của bố hoặc có thể tổ hợp tất cả các yếu tố trên

Về bản chất, ưu thế lai là một biểu hiện phức tạp không thể giải thích được khi dựa vào một nguyên nhân đơn lẻ nào Hai giả thuyết quan trọng có ý nghĩa ứng dụng thực tế nhất là giả thuyết tính trội và siêu trội Để tạo ra giống lai có ưu thế lai cao, nguồn bố mẹ phải đa dạng, xa nhau về di truyền và thuộc các nhóm ưu thế lai khác nhau

* Giả thuyết tính trội: Theo giả thuyết tính trội, ưu thế lai là kết quả tác động và tương tác của alen trội có lợi Dị hợp tử không cần thiết chừng nào bố

mẹ của con lai có tối đa số alen trội kết hợp với nhau hay bổ sung tính trội (tác động tích lũy các gen trội có lợi)

Ví dụ: AAbbCCdd x aaBBccDD

AaBbCcDd (F1) Nếu a, b, c, d là các gen gây hại thì các alen trội A, B, C, D sẽ có tác dụng nâng cao sức sống

Do tác động cộng gộp của các gen trội không alen cùng quy định một tính trạng hoặc do tác động bổ sung của hai gen trội A-B- làm phát sinh tính trạng mới

Các gen xấu dù trội hay lặn nếu ở trạng thái đồng hợp tử làm xuất hiện tính trạng xấu, nếu ở trạng thái dị hợp tử sẽ khắc phục được hiện tượng này.Vấn đề quan trọng nhất mà giả thuyết này đề ra cho công tác chọn tạo giống là từ các dạng ưu thế lai việc tìm ra các cá thể có kiểu gen trội đồng hợp

tử rất khó khăn

* Giả thuyết siêu trội: Đối với giả thuyết siêu trội, dị hợp tử là cần thiết

để tạo nên ưu thế lai Trạng thái dị hợp tử vượt hiệu ứng của gen trội; kiểu hình của thể dị hợp tử ưu việt hơn kiểu hình thể đồng hợp tử

Thuyết này giải thích sự suy yếu của các dòng cận phối là do tích lũy các gen lặn cũng như gen trội ở trạng thái đồng hợp tử đều yếu hơn, kém ưu việt hơn kiểu gen ở trạng thái dị hợp tử Thuyết siêu trội giải thích ưu thế lai như tích lũy các gen ở trạng thái dị hợp tử làm tăng tính trội, ảnh hưởng đến sức sống vượt xa bất cứ tác dụng của một loại alen đồng hợp tử nào

1.3.2.2 Các loại giống ngô lai

Ngô lai được chia thành hai nhóm: Giống lai không quy ước (Nonconventional hybrid) và giống lai quy ước (Conventional hybrid) (Viện nghiên cứu ngô, 1996)[24]

* Giống ngô lai không quy ước (Nonconventional hybrid)

Giống ngô lai không quy ước là giống ngô được tạo ra khi có ít nhất bố hoặc mẹ không phải là dòng thuần

Các giống lai không quy ước có thể là:

+ Giống x Giống: Giống lai giữa các giống thường cho năng suất cao

15 – 18% so với giống thụ phấn tự do có cùng thời gian sinh trưởng

+ Dòng x Giống (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): Cho năng suất cao hơn 20 – 30% so với giống thụ phấn tự do có cùng thời gian sinh trưởng,

thay thế dần bằng các giống lai qui ước (Ngô Hữu Tình và cộng sự, 1997)[12]

Ngô lai không quy ước được sử dụng rộng rãi ở Việt Nam vào giai đoạn 1993 – 1997 vì chương trình ngô lai Việt Nam lúc đó mới bắt đầu Đó là những giống như LS-3, LS-4, LS-7, LS-8

* Giống ngô lai quy ước (Conventional hybrid)

Là giống ngô tạo ra bằng cách lai các dòng thuần với nhau, loại giống lai này phụ thuộc số dòng thuần tham gia Đây là phương thức sử dụng có hiệu quả nhất của hiện tượng ưu thế lai, do đó lợi dụng được hiệu ứng trội và hiệu ứng siêu trội khi lai các dòng tự phối đời cao với nhau Các giống lai quy ước có thể là lai đơn, lai đơn cải tiến, lai ba, lai ba cải tiến, lai kép

+ Lai đơn: Là giống tạo ra giữa 2 dòng thuần, (A x B) trong đó A, B là dòng thuần Một số giống ngô lai đơn có năng suất cao, phẩm chất tốt được sử dụng phổ biến trong sản xuất như LVN 10, LVN4, LVN20, LVN99

+ Lai đơn cải tiến: Lai đơn cải tiến (A x A’) x B hoặc (A x A’) x (B x B’), trong đó A, B là dòng thuần, A’, B’ là các dòng chị em với A, B

+ Lai ba: Lai giữa giống lai đơn và một dòng tự phối, [(A x B) x C] trong đó A, B, C là dòng thuần

+ Lai ba cải tiến: Là giống lai tạo ra giữa một giống lai đơn với một tổ hợp lai giữa các dòng chị em, [(A x B x (C x C’)] trong đó A, B, C, C’ là dòng thuần, C, C’ là dòng chị em

+ Lai kép: Lai giữa hai giống lai đơn, [(A x B) x (C x D)], trong đó A,

B, C, D là dòng thuần

Hiện nay nhiều giống ngô lai quy ước được sử dụng rất rộng rãi trong sản xuất như: LVN-10, DK-888, LVN-98, LVN-4, LVN-17, C-919, LVN-23 (ngô rau), LVN-24…

1.4 TÌNH HÌNH SẢN XUẤT NGÔ TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM

1.4.1 Tình hình sản xuất ngô trên thế giới

Ngô là cây ngũ cốc có vị trí quan trọng đứng thứ 3 sau lúa mỳ và lúa nước Giữa những năm 90 của thế kỷ XX, ngô còn xếp thứ 3 về diện tích và sản lượng, song hơn 50 năm gần đây, ngô vượt lên đứng đầu về diện tích, năng suất và sản lượng, là cây trồng có tốc độ tăng trưởng về năng suất cao nhất trong các cây lương thực chủ yếu

Bảng 1.1 Diện tích, năng suất, sản lượng ngô thế giới năm 1961 - 2009

Chỉ tiêu

Năm

Diện tích (triệu ha)

Năng suất (tạ/ha)

Sản lượng (triệu tấn)

Nguồn: Số liệu thống kê của FAO, năm 2010 [28]

Qua bảng số liệu trên cho thấy, năm 1961, năng suất ngô trung bình của thế giới chỉ chưa đến 20 tạ/ha nhưng đến năm 2004 năng suất ngô trên thế giới đã đạt 49,48 tạ/ha Năm 2009, diện tích trồng ngô gần bằng diện tích trồng lúa nước, với 159,53 triệu ha, năng suất đạt 51,22 tạ/ha, và sản lượng đạt 817,11 triệu tấn

Trong khí đó, diện tích trồng lúa nước năm 1961 là 115,26 triệu ha, năng suất 18,7 tạ /ha, sản lượng 215,27 triệu tấn Năm 2009, diện tích 161,42 triệu ha, năng suất đạt 42,04 tạ/ha, sản lượng đạt 678,69 triệu tấn

Diện tích trồng lúa mỳ năm 1961 đạt 200,88 triệu ha, năng suất đạt 10,9 tạ/ha, sản lượng thu được 219,22 triệu tấn Năm 2009, diện tích 225,44 triệu

ha, năng suất 30,25 tạ/ha, sản lượng đạt 681,92 triệu tấn (FAOSTAT, 2010)[28]

Như vậy, trong những năm qua, lúa nước, lúa mỳ và ngô vẫn là những cây trồng chủ lực trong sản xuất nông nghiệp thế giới, mặc dù diện tích trồng ngô của thế giới năm 2009 có thấp hơn so với lúa nước nhưng năng suất và sản lượng ngô vẫn đứng đầu trong những cây lương thực chủ yếu trên thế giới

Diện tích ngô của thế giới năm 2009 giảm 1,49 triệu ha so với năm

2008, xong năng suất và sản lượng ngô vẫn tăng, điều đó cho thấy ưu thế của các giống ngô lai mới có năng suất cao ngày càng phát huy được thế mạnh

Có thể nói thành tựu trong nghiên cứu, chọn tạo và sản xuất giống ngô lai đã đưa năng suất ngô đứng ở vị trí hàng đầu trong các cây lương thực chính

Kết quả trên có được trước hết là nhờ ứng dụng ưu thế lai trong chọn tạo giống đồng thời không ngừng cải thiện các biện pháp kỹ thuật canh tác Trong công tác cải tạo giống cây trồng dựa trên cơ sở ưu thế lai, cây ngô lai được ghi nhận 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)

Hiện nay, tình hình sản xuất ngô của một số nước trên thế giới cũng đã

có nhiều thay đổi, thể hiện cụ thể qua bảng 1.2

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

Nước Diện tích

(triệu ha)

Năng suất (tấn/ha)

Sản lượng (nghìn tấn)

Nguồn: Số liệu thống kê của FAO, năm 2010 [28]

Trong thời gian gần đây 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, 1993) [11] Phần lớn các nước phát triển năng suất ngô tăng không đáng kể nhưng năng suất ngô ở Mỹ lại tăng đột biến Kết quả đó có được là nhờ ứng dụng công nghệ sinh học trong sản xuất (Minh-Tang Chang and Peter, 2005) [34] cho biết, ở Mỹ chỉ còn sử dụng 48% giống ngô được chọn tạo theo công nghệ truyền thống, 52% bằng công nghệ sinh học Do vậy mà năng suất, sản lượng ngô của Mỹ đạt cao nhất, sau đó đến Trung Quốc, Brazil, Ấn Độ

Theo số liệu của tổ chức Nông nghiệp và lương thực Liên Hợp Quốc (FAO), việc sản xuất và tiêu thụ ngô trên thế giới đang có sự mất cân đối giữa

xuất khẩu ngô giảm dần từ nay đến những năm đầu thế kỷ XXI Xuất khẩu ngô đã đem lại nguồn lợi lớn cho các nước lớn sản xuất ngô như Mỹ, Trung Quốc, Argentina, Hungari… (Ngô Hữu Tình, 2003)[14]

Trung Quốc được xem là cường quốc đứng thứ hai trên thế giới, sau

Mỹ, và đứng thứ nhất trong khu vực Châu Á trong lĩnh vực sản xuất ngô lai với tốc độ tăng trưởng ngày càng tăng Hiện nay, Mỹ và Trung Quốc là hai quốc gia có diện tích trồng ngô lớn nhất và cao gấp nhiều lần so với các quốc gia khác trên thế giới Các nước khác như Italia, Đức, Hy Lạp, Israel mặc

dù năng suất ngô cao nhưng sản lượng vẫn còn thấp do diện tích trồng ngô chưa được mở rộng

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

(triệu tấn)

Năm 2020 (triệu tấn) % thay đổi

Nguồn: Số liệu thống kê của IPRI, năm 2003 [30]

Viện nghiên cứu chương trình lương thực thế giới (IPRI) dự báo tổng nhu cầu sử dụng ngô trên thế giới vào năm 2020 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 tỉ lệ này là 22% (IPRI, 2003) Điều này được biểu hiện cụ thể qua bảng 1.3

Trong thời kỳ hội nhập nền kinh tế thế giới hiện nay, ngô, lúa mỳ, lúa nước là những cây thực phẩm vẫn chiếm vị trí quan trọng nhất trong lĩnh vực cung cấp lương thực, thực phẩm nuôi sống toàn nhân loại Vì vậy, công tác chọn tạo những giống ngô lai có năng suất cao, khả năng chống chịu tốt với các điều kiện bất thuận đang ngày càng được quan tâm Hiện nay, năng suất

và sản lượng ngô tăng cũng là do những giống ngô lai mới đang được đưa vào sản xuất mở rộng, và đồng thời các biện pháp kỹ thuật canh tác cũng được cải thiện, đáp ứng yêu cầu của giống mới

Dự báo đến năm 2020, nhu cầu ngô thế giới tăng 45% so với nhu cầu năm 1997, chủ yếu tăng cao ở các nước đang phát triển (72%), trong đó các nước khu vực Đông Á được dự báo có nhu cầu tăng mạnh nhất vào năm 2020 (85%) Sở dĩ nhu cầu ngô tăng mạnh ở các nước này là do dân số tăng, thu nhập bình quân đầu người tăng, dẫn đến nhu cầu về lương thực, thực phẩm tăng mạnh, từ đó đòi hỏi khối lượng ngô rất lớn để phát triển chăn nuôi

1.4.2 Tình hình sản xuất ngô ở Việt Nam

Ở nước ta, ngô là cây trồng nhập nội được đưa vào Việt Nam khoảng

300 năm và đã nhanh chóng trở thành một trong những cây trồng quan trọng trong hệ thống cây lương thực quốc gia (Ngô Hữu Tình và cộng sự, 1997) [12] Cây ngô đã khẳng định vị trí trong sản xuất nông nghiệp và trở thành cây lương thực quan trọng đứng thứ hai sau cây lúa đồng thời là cây màu số một, góp phần đáng kể trong việc giải quyết lương thực tại chỗ cho người dân Việt Nam nhờ những đặc tính sinh học ưu việt như khả năng thích ứng rộng, chịu thâm canh, đứng đầu về năng suất, trồng được ở nhiều vùng sinh thái và

mở rộng ra khắp cả nước, đặc biệt là các vùng Trung du và miền núi phía Bắc

Trong hơn mười năm trở lại đây, những thành công trong công tác nghiên cứu và sử dụng các giống ngô lai được coi là cuộc cách mạng thực sự trong ngành sản xuất ngô ở Việt Nam Thành công này đã thay đổi một cách sâu sắc diện mạo nghề trồng ngô vốn tồn tại nhiều yếu kém trong nhiều năm ở nước ta

Năng suất ngô ở Việt Nam trong những năm 1960 chỉ đạt trên 1 tấn/ha, với diện tích trồng ngô là hơn 200 nghìn ha Đến đầu những năm 1980, năng suất chỉ đạt có 1,1 tấn/ha, sản lượng chỉ có hơn 400 nghìn tấn do nông dân vẫn trồng các giống ngô địa phương với trình độ canh tác lạc hậu Từ giữa những năm 1980, nhờ hợp tác với trung tâm cải tạo ngô và lúa mỳ quốc tế (CIMMYT), nhiều giống ngô cải tiến đã được đưa vào sản xuất góp phần nâng cao năng suất lên gần 1,5 tấn/ha vào đầu những năm 1990 Tuy nhiên, ngành sản xuất ngô ở nước ta thực sự có bước tiến nhảy vọt trong khoảng thời gian từ đầu những năm 1990 đến nay, do mở rộng diện tích trồng ngô lai, đồng thời cải thiện các biện pháp kỹ thuật canh tác, đáp ứng yêu cầu của giống mới

Bảng 1.4 Sản xuất ngô Việt Nam giai đoạn 1961 - 2009

Năm

Chỉ tiêu 1961 1980 1990 2000 2005 2007 2009 Diện tích

(nghìn ha) 229,2 389,6 432,0 730,2 1052,6 1072,8 1086,8 Năng suất

(tạ/ha) 11,4 11,0 15,5 25,1 36,0 39,6 40,3 Sản lượng

(nghìn tấn) 260,1 428,8 671,0 2005,9 3787,1 4250,9 4381,8

Năm 1991, diện tích trồng ngô lai ở nước ta chỉ đạt 1% tổng diện tích trồng ngô, nhưng đến năm 2007, giống ngô lai đã chiếm khoảng 95% trong tổng số hơn 1 triệu ha trồng ngô

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 1980, năng suất ngô nước ta chỉ bằng 34% so với trung bình thế giới, năm 1990 bằng 42%, năm 2000 bằng 59,8%, năm 2005 bằng 74,4% và năm 2009 đạt 78,5% Năm 1990, sản lượng ngô vượt ngưỡng 1 triệu tấn, năm 2000 vượt ngưỡng 2 triệu tấn, và đến năm

2009 Việt Nam đạt năng suất, diện tích, sản lượng ngô cao nhất từ trước cho đến nay (diện tích đạt 1.140 nghìn ha, năng suất đạt 39,7 tạ/ha và sản lượng 4,5 triệu tấn)

Có thể nói tốc độ phát triển ngô lai ở Việt Nam rất nhanh so với lịch sử phát triển ngô lai trên thế giới Đây là bước tiến vượt bậc so với một số nước trong vùng, kết quả này đã được CIMMYT và nhiều nước đánh giá cao Hiện nay nhiều tỉnh có diện tích trồng ngô lai đạt gần 100% như Đồng Nai, An Giang, Trà Vinh, Bà Rịa - Vũng Tàu, Sơn La, Hà Tây (Hà Nội mở rộng ngày nay), Vĩnh Phúc…

Sự phát triển ngô lai ở Việt Nam đã được Trung tâm cải tạo giống ngô

và lúa mỳ quốc tế (CIMMYT) và tổ chức Nông lương (FAO) của Liên Hợp Quốc cũng như các nước trong khu vực đánh giá cao Việt Nam đã đuổi kịp các nước trong khu vực về trình độ nghiên cứu tạo giống ngô lai và đang ở giai đoạn đầu đi vào công nghệ cao (công nghệ gen, nuôi cấy bao phấn và noãn) (Ngô Hữu Tình, 2003)[14]

Một thực trạng đặt ra hiện nay là mặc dù diện tích, năng suất và sản lượng ngô của nước ta đều tăng nhanh nhưng so với bình quân chung của thế giới năng suất ngô nước ta còn rất thấp, mặt khác nhu cầu sử dụng ngô của

thiết cho các cơ quan nghiên cứu chọn tạo giống là tạo ra các giống ngô có năng suất cao, chống chịu tốt đồng thời đáp ứng được cả yêu cầu về chất lượng

* Mục tiêu 2006 – 2010 và các giải pháp phát triển sản xuất ngô ở Việt Nam

Ngô là một trong những cây lương thực có giá trị kinh tế quan trọng,

vì vậy Đảng và Nhà nước ta đã xác định được tầm quan trọng của cây ngô

và đề ra phương hướng sản xuất ngô năm 2010 phải đạt 5 – 6 tấn trên diện tích 1,2 triệu ha (Trần Hồng Uy, 2001) [22]

- Định hướng tăng diện tích: Tăng diện tích vụ Xuân trên đất bỏ hoá ở

các tỉnh miền núi Phía Bắc Tăng diện tích vụ 2 (Thu – Đông) ở các tỉnh Tây Bắc, Tây Nguyên, Đông Nam Bộ Tăng diện tích vụ Đông ở các tỉnh ở Đồng Bằng Sông Hồng và Bắc Trung Bộ Chuyển một số diện tích cây trồng khác kém hiệu quả sang trồng ngô (lúa ở Đồng Bằng Sông Cửu Long, cà phê ở Tây Nguyên)

- Định hướng tăng năng suất: Tăng tỷ lệ giống lai từ 80% hiện nay lên

85-90% Tạo ra những giống lai mới ưu việt hơn (ngắn ngày, có khả năng chống chịu tốt, có năng suất cao và chất lượng tốt)

1.4.3 Tình hình sản xuất ngô tại Thái Nguyên

Thái Nguyên là một tỉnh thuộc khu vực Trung du miền núi phía Bắc, tình hình diễn biến khí hậu, thời tiết 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, vì vậy sản xuất ngô vụ Đông gặp nhiều khó khăn vì không đáp ứng đủ nhu cầu nước cho cây tại các giai đoạn cần thiết Nói chung, trong sản xuất nông nghiệp vẫn còn gặp nhiều khó khăn về điều kiện tự nhiên cũng như điều kiện kinh tế xã hội

Bảng 1.5 Tình hình sản xuất ngô của Thái Nguyên

Năm Diện tích

(Nghìn ha)

Năng suất (tạ/ha)

Sản lượng (Nghìn tấn)

Nguồn: Tổng cục thống kê, năm 2010 [17]

Cùng với sự phát triển của ngành sản xuất ngô trên khắp mọi miền tổ quốc, trong những năm qua, cơ chế thị trường tác động sâu sắc đến đời sống kinh tế của các hộ nông dân, người dân tự do lựa chọn cây trồng và làm giàu trên mảnh đất của mình Do nhận thức được vai trò quan trọng của cây ngô trong cơ cấu cây trồng, Đảng và Nhà nước ta đã có những chính sách khuyến khích phát triển cây ngô trên toàn quốc nói chung và tỉnh Thái Nguyên nói riêng Vì vậy, trong những năm qua, diện tích, năng suất và sản lượng ngô ở Thái Nguyên tăng nhanh, góp phần ổn định đời sống kinh tế xã hội

Từ năm 2001 cho đến năm 2008 năng suất, diện tích và sản lượng của ngô tăng không ngừng Diện tích năm 2001 mới chỉ đạt 9,7 nghìn ha, đến năm

2008 đã đạt 20,6 nghìn ha Năng suất và sản lượng ngô cũng có sự thay đổi rất lớn do người dân nhận thức được vai trò và tầm quan trọng của cây ngô,

sử dụng giống ngô lai có đặc tính nông sinh học tốt, áp dụng các biện pháp

khoa học kỹ thuật mới trong gieo trồng Năm 2008 năng suất ngô đạt 41,1 tạ/ha, sản lượng đạt 84,6 nghìn tấn Kết quả này cho thấy, sự quan tâm kịp thời của Đảng và Nhà nước trong việc phát triển và mở rộng ngành sản xuất ngô tại Thái Nguyên

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, LVN99, và một số giống ngô nhập nội như: Bioseed, 9607, DK999, NK4300, C919 vào sản xuất Theo dự kiến, tỉnh Thái Nguyên sẽ xây dựng vùng ngô hàng hóa quy

mô 7.000 ha đến năm 2010 (Báo cáo kế hoạch phát triển kinh tế - xã hội 2006

- 2010 tỉnh Thái Nguyên)

1.5 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU NGÔ TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM

1.5.1 Tình hình nghiên cứu ngô trên thế giới

Ngô là một loại ngũ cốc được chọn lựa, thí nghiệm, thay đổi các đặc tính di truyền nhiều nhất

Từ cuối thế kỷ 19, Alphonse de Candolle (Thụy Sĩ) đã làm bản kê khai những vùng nguyên gốc cây được trồng Đầu thế kỷ 20, Nicolai Ivanovitch Vavilov, người Nga, thu thập khắp thế giới những cây có ích trồng được Sau Vavilov, nhiều nhà sinh học Mỹ đưa giả thuyết bắp là từ giống hoang teosinte (từ tiếng Azteque teocentli ), tức Euclania mexicana, một cây rơm cỏ mọc ở Mexico và Guatemala (H.G Wilkes, 1967)[32]

Năm 1716, Cottin 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 tại Massachusettes Tám năm sau Matther, Paul Dudly đã đưa ra nhận xét về giới tính của ngô và cho rằng gió đã giúp ngô thực hiện quá trình thụ phấn Năm

1876, Charles Darwin tiến hành thí nghiệm với hàng loạt cá thể giao phối và

tự thụ phấn ở nhiều loài khác nhau như đậu đỗ, ngô Trong quá trình tiến hành

thí nghiệm, ông đã quan sát thấy sự hơn hẳn của các cây giao phấn với các cây tự thụ phấn về chiều cao, tốc độ nảy mầm của hạt, số quả trên cây và cả sức chống chịu với điều kiện bất thuận và năng suất hạt

Trong quá trình nghiên cứu về ngô, hiện tượng ưu thế lai ở cây ngô được các nhà khoa học quan tâm từ rất sớm Nhà nghiên cứu người Mỹ, Bill, tiến hành nghiên cứu từ năm 1876, ông đã thu được con lai có năng suất cao hơn bố mẹ từ 10-15% Shull là nhà khoa học dẫn chứng và nêu khái niệm về

ưu thế lai khá hoàn chỉnh ở ngô Năm 1904, ông đã tiến hành tự thụ cưỡng bức ở ngô để thu được các dòng thuần và tạo ra các giống lai từ các dòng thuần này Năm 1909, Shull đã đưa ra ý kiến sản xuất hạt giống ngô lai F1 bằng lai đơn nhằm tạo ra sự đồng đều cao nhất, các dòng bố mẹ càng thuần chủng, tạo ưu thế lai càng mạnh 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 bắt đầu thực sự của chương trình chọn tạo giống ngô (Hallauer, 1988)[33]

Các nhà khoa học người Mỹ như East, Heyes cũng đã tiến hành nghiên cứu ưu thế lai ở ngô Đầu năm 1917, Jones đã đề xuất sử dụng hạt lai kép trong sản xuất để giảm giá thành hạt giống, tạo điều kiện cho cây ngô phát triển mạnh ở Mỹ và các nước có kỹ thuật trồng ngô tiên tiến

Năm 1966, Trung tâm cải tiến ngô và lúa mỳ Quốc tế (CIMMYT) được thành lập tại Mêxicô Nhiệm vụ của Trung tâm là nghiên cứu và đào tạo về ngô, lúa mỳ tại các nước đang phát triển Trung tâm đã đưa ra giải pháp là tạo giống ngô thụ phấn tự do (OPV), làm bước chuyển tiếp ngô địa phương và ngô lai 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 tại 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, ở

Mỹ các nhà tạo giống đã sử dụng 15% quần thể có nguồn di truyền rộng, 16%

từ quần thể có nên di truyền hẹp, 14% từ quần thể của các dòng ưu tú, 39% từ

tổ hợp lai của các dòng ưu tú và 17% từ quần thể hồi giao để tạo dòng (Bauman, 1981)[26]

Hiện nay diện tích trồng ngô lai trên thế giới ngày càng tăng, trong đó các giống ngô lai đơn được sử dụng chiếm ưu thế cao nhất, nhưng giá thành của hạt giống cao, điều này ít nhiều cũng ảnh hưởng tới việc đẩy nhanh diện tích trồng ngô lai Để khắc phục tình trạng này, các nhà chọn tạo giống ngô đã tiến hành tạo ra các giống ngô lai ba, lai kép cho năng suất hạt giống cao, giá thành hạ, ưu thế lai cao

Nhờ ứng dụng rộng rãi lý thuyết ưu thế lai trong công tác chọn tạo giống, đồng thời không ngừng cải thiện các biện pháp kỹ thuật canh tác mà ngành sản xuất ngô trên thế giới có được những thành tựu đáng ghi nhận Đặc biệt, từ hơn 10 năm nay, cùng với những thành tựu mới trong chọn tạo giống lai, nhờ kết hợp phương pháp truyền thống với công nghệ sinh học, việc ứng dụng công nghệ cao trong canh tác cây ngô đã góp phần đưa sản lượng ngô thế giới vượt lên trên lúa mỳ và lúa nước Với 52% diện tích trồng bằng giống được tạo ra bằng công nghệ sinh học, năng suất ngô nước Mỹ năm 2005 đạt hơn 10 tấn/ha trên diện tích 30 triệu ha Năm 2007, diện tích trồng ngô chuyển gen trên thế giới đã đạt 35,2 triệu ha, riêng ở Mỹ đã lên đến 27,4 triệu

ha, chiếm 73% trong tổng số hơn 37,5 triệu ha ngô của nước này

(GMO.COMPASS)

Hiện nay kỹ thuật nuôi cấy bao phấn là một trong những hướng nghiên cứu tạo dòng thuần invitro có nhiều triển vọng (Trần Thị Thêm, 2006)[10] Việc ứng dụng công nghệ sinh học hiện đại vào công tác chọn tạo giống ngô của các nhà khoa học trên thế giới đã đạt được những thành công lớn đó là tạo

dòng thuần bằng phương pháp nuôi cấy bao phấn Thụ tinh trong ống nghiệm

đã thành công trong việc khôi phục nguồn gen tự nhiên

Với mục đích chống sâu bệnh, tăng năng suất, các nhà nghiên cứu chọn tạo giống đã thực hiện những cuộc chuyển đổi di truyền Ví dụ như loại ngô Novartis, mang thêm trong cây một gen lấy từ vi khuẩn Bacillus thuringiensis,

có khả năng sản sinh một độc tố Độc tố này là một chất sát trùng sinh hóa học, có tính chất tiêu diệt bướm ống (pyrale) là một loại sâu cánh phấn (lepidoptere) mà ấu trùng phá hại bắp Lợi ích loại bắp này là tự nó chống lại sâu bọ, không cần dùng thuốc hóa học

Trên thế giới ngày nay, với sản lượng hằng năm khoảng 600 triệu tấn, trị giá trên 50 tỷ USD/Euro, ngô là tài nguyên canh nông đứng hạng nhì sau lúa mì, trực tiếp hay gián tiếp nuôi 15-20% nhân loại, được trồng tại 80 nước, chiếm hơn 120 triệu ha, từ những nơi có độ cao thấp như quanh biển Caspienne đến những vùng đồi núi vượt quá 4000 m trong dãy núi Andes, từ những nơi bán khô (lượng mưa dưới 400 mm) như Trung Mỹ đến những vùng

ẩm ướt (lượng mưa trên 2 m) như Đông Nam Á

Có thể nói, ngô lai là một trong những thành tựu khoa học nông nghiệp cực kỳ quan trọng trong nền kinh tế thế giới, nó đã làm thay đổi không những bức tranh về ngô của quá khứ mà làm thay đổi cả quan niệm của các nhà hoạch định chiến lược, các nhà quản lý kinh tế và với từng người dân Ngô lai

là “một cuộc cách mạng xanh” của nửa thế kỷ 20, tạo ra bước nhảy vọt về sản lượng lương thực, sang thế kỷ 21 cây ngô sẽ là cây lương thực đầy triển vọng trong chiến lược sản xuất lương thực và thực phẩm

1.5.2 Tình hình nghiên cứu ngô ở Việt Nam

Công tác nghiên cứu về ngô của nước ta chậm hơn nhiều nước trên thế giới vài thập kỷ Giai đoạn 1955 - 1970 các nhà khoa học cũng đã bước đầu

điều tra về thành phần loài và giống địa phương Trên cơ sở đánh giá các giống địa phương, đã chọn ra những giống tốt và tiến hành chọn lọc phục vụ cho sản xuất (Cao Đắc Điểm, 1988)[3]

Ở Việt Nam, chương trình chọn lọc giống ngô lai đã được bắt đầu từ những năm đầu của thập kỷ 60 (Trần Hồng Uy, 1999)[20] Tuy nhiên, các nghiên cứu thử nghiệm đã không đạt kết quả mong muốn do nguồn vật liệu và các giống lai có nguồn gốc ôn đới ngày dài nên không thích hợp trong điều kiện nhiệt đới ẩm, ngày ngắn của Việt Nam Vì vậy, các chương trình phát triển ngô lai trong giai đoạn này được định ra rất rõ ràng Các nội dung chủ yếu bao gồm:

* Nhanh chóng xây dựng một quỹ gen về ngô lai của Việt Nam:

+ Thu thập, bảo tồn và phát triển nguồn nguyên liệu ngô trong nước, đặc biệt là những nguồn nguyên nhiên liệu quý về tính chống chịu, chín sớm, chất lượng cao làm lương thực

+ Nhập nội những nguồn nguyên liệu ngô nhiệt đới, quan tâm đến tính chống chịu của các giống này Các nguồn nguyên liệu chín sớm, ngô thực phẩm như ngô nếp, ngô đường, ngô rau, ngô có hàm lượng protein cao (Trần Hồng Uy, 1999)[21]

* Chương trình chọn tạo giống ngô được tiến hành song song với hai chương trình, đó là chương trình chọn tạo giống ngô thụ phấn tự do và chương trình tạo giống ngô lai

Thực hiện những kế hoạch cụ thể trên, đến nay trong công tác nghiên cứu, chọn tạo giống ngô mới đã có những kết quả khả quan

Chương trình xây dựng quỹ gen cây ngô Việt Nam đã thu thập được nhiều quần thể địa phương, song các nhà khoa học nghiên cứu ngô ở Việt Nam quan tâm chủ yếu đến việc nhập các vật liệu ngô từ các nước, các cơ

quan nghiên cứu quốc tế như CIMMYT dưới dạng vốn gen, quần thể, giống

và giống lai Trong tập đoàn giống của Viện nghiên cứu ngô đang bảo tồn hơn

3000 dòng tự phối từ đời F6 trở lên, 470 mẫu giống thụ phấn tự do, trong đó nguồn nhập nội là 293, nguồn địa phương là 150 và các quần thể tự tạo theo các chương trình chọn tạo giống, số lượng các quần thể tự tạo đang được khai thác là 27 (Ngô Hữu Tình, 1999)[13]

Cùng với những tiến bộ trong sản xuất nông nghiệp, những năm gần đây, nhu cầu sản xuất đòi hỏi giống ngô phải có năng suất và chất lượng tốt hơn giống thụ phấn tự do

Năm 1998, cây ngô ở Việt Nam thực sự phát triển khi các công ty nước ngoài xâm nhập thị trường hạt giống ngô Việt Nam, họ là đối tác để nông dân Việt Nam lựa chọn hướng hoạt động, nghiên cứu, sản xuất và mua bán hạt giống lai theo giá thị trường Dưới sức ép của kinh tế thị trường đòi hỏi các đơn vị nghiên cứu sản xuất, cung ứng giống Việt Nam muốn tồn tại phải nhanh chóng hòa nhập, thúc đẩy nhanh quá trình nghiên cứu và sản xuất của mình

Từ năm 1990 đến nay, các nghiên cứu phát triển giống ngô của Việt Nam diễn ra khá sôi động và đạt được nhiều kết quả khả quan Chương trình Ngô quốc gia mà chủ yếu là Viện nghiên cứu ngô, với sự chủ động trong việc chọn tạo dòng thuần và giống lai song song với giai đoạn chọn tạo giống thụ phấn tự do nên kịp thời có những giống tốt đưa vào sản xuất

Trình độ nghiên cứu lai tạo giống ngô của Việt Nam đã đuổi kịp các nước trong khu vực và một số nước phát triển trên thế giới Chúng ta đã tạo ra hàng loạt các giống ngô lai có năng suất cao, chống chịu tốt, phù hợp với điều kiện khí hậu của từng vùng sinh thái Bước đầu là sự thành công trong việc chọn tạo các giống lai không quy ước như: LS-3, LS-5, LS-6, LS-7, LS-8…,

phạm vi toàn quốc Tiếp đến là những thành công trong công tác nghiên cứu giống lai quy ước, trong một thời gian ngắn các nhà nghiên cứu ngô Việt nam

đã tạo ra hàng loạt các giống tốt cho năng suất cao từ 7 – 10 tấn/ha như: LVN-10, LVN-4, LVN-17, LVN-25, LVN-99, LVN-9, LVN-145, LVN-8960, LVN-14, LVN-61,…Các giống này không thua kém các giống ngô của các Công ty nước ngoài về cả năng suất và chất lượng, Theo ước tính, giống ngô lai do Việt Nam lai tạo hiện nay chiếm khoảng 60% thị phần giống của cả nước

Một thành công lớn khác trong chương trình phát triển giống ngô lai ở nước ta là việc xây dựng một quy trình sản xuất và chế biến hạt giống ngô lai khá hoàn chỉnh tại Viện nghiên cứu ngô và một số công ty cổ phần giống cây trồng Quy trình này khá linh hoạt, phù hợp với điều kiện cơ sở vật chất kỹ thuật của nước ta hiện nay Với thành tựu này chúng ta đã hoàn toàn chủ động với giá bán chỉ bằng 65 – 70% giá giống nước ngoài, tiết kiệm chi phí cho người trồng ngô

1.6 NHỮNG VẤN ĐỀ ĐẶT RA CHO NGÀNH SẢN XUẤT NGÔ VIỆT NAM

1.6.1 Thách thức đối với ngành sản xuất ngô Việt Nam

Mặc dù đã đạt được những thành tựu quan trọng, song ngành sản xuất ngô ở Việt Nam vẫn còn tồn tại nhiều vấn đề:

+ Năng suất thấp so với trung bình thế giới (khoảng 82%), và rất thấp

so với năng suất thí nghiệm

+ Giá thành sản xuất còn cao

+ Sản lượng chưa đáp ứng đủ nhu cầu trong nước đang tăng lên rất nhanh, những năm gần đây phải nhập 500 – 700 nghìn tấn ngô hạt để làm thức ăn chăn nuôi

+ Các sản phẩm chế biến từ ngô còn đơn điệu

+ Công nghệ sau thu hoạch chưa được chú ý đúng mức

Nhiều vấn đề đặt ra cho ngành sản xuất ngô thế giới nói chung và nước

ta nói riêng đó là khí hậu toàn cầu đang biến đổi ngày một phức tạp, đặc biệt hạn hán, lũ lụt ngày càng nặng nề hơn, nhiều sâu bệnh hại mới xuất hiện, sản xuất ngô ở nhiều nơi đang gây nên tình trạng xói mòn, rửa trôi đất, giá nhân công ngày càng cao, cạnh tranh gay gắt giữa ngô và các cây trồng khác

Với công tác chọn tạo giống, bộ giống ngô thực sự chịu hạn và các điều kiện bất thuận khác như đất xấu, chua phèn, kháng sâu bệnh, có thời gian sinh trưởng ngắn, đặc biệt là cho năng suất cao và ổn định nhằm nâng cao năng suất và hiệu quả cho người sản xuất vẫn chưa nhiều Đặc biệt các biện pháp

kỹ thuật canh tác, mặc dầu đã được cải thiện song vẫn chưa đáp ứng được yêu cầu của giống mới

1.6.2 Cơ hội đối với ngành sản xuất ngô Việt Nam

Hiện nay, ngành sản xuất ngô ở Việt Nam tuy còn gặp nhiều thách thức, song trước mắt, những cơ hội thuận lợi đang đến với ngành này

* Về đầu ra: Nhu cầu về ngô đang tăng nhanh ở quy mô toàn cầu, bởi

lý do ngô không chỉ được dùng làm thức ăn chăn nuôi và lương thực cho người, mà hiện nay lượng ngô đang được sử dụng làm nguyên liệu chế biến nhiên liệu sinh học (ethanol) ngày một tăng nhanh

Mậu dịch ngô thế giới tăng liên tục trong những năm gần đây Năm

1990, lượng ngô xuất nhập khẩu trên thế giới chỉ đạt 66 triệu tấn, đến năm

2000 đã tăng lên đến 90 triệu tấn và đạt trên 100 triệu tấn vào năm 2005 Giá ngô thế giới cũng tăng vọt so với mấy năm trước, giai đoạn 2002 – 2003, giá ngô vàng số 2 của Mỹ là 88 USD/tấn, thì hiện nay đã tăng gần gấp đôi là 150,6 USD/tấn, giá ngô ở nước ta đã xấp xỉ 300 USD/tấn