Nghiên Cứu Khả Năng Sinh Trưởng, Phát Triển Của Một Số Giống Ngô Lai Có Triển Vọng Vụ Xuân Và Đông Năm 2010 Tại Thái Nguyên

Do có vai trò quan trọng trong nền kinh tế và có khả năng thích ứng rộng với các vùng sinh thái, khả năng chống chịu tốt với điều kiện ngoại cảnh bất thuận, sâu bệnh, có tiềm năng năng s

TRẦN MẠNH HÙNG

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

VỤ XUÂN VÀ ĐÔNG NĂM 2010 TẠI THÁI NGUYÊN

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP

THÁI NGUYÊN - 2011

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP

Người hướng dẫn khoa học : TS PHAN THỊ VÂN

THÁI NGUYÊN - 2011

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

Trần Mạnh Hùng

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, chỉ bảo và hướng dẫn tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài

Tôi xin trân trọng cảm ơn các thầy cô giáo Khoa đào tạo 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 tốt nhất trong quá tình 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

MỤC LỤC

Lời cam đoan i

Lời cảm ơn ii

Mục lục iii

Danh mục chữ viết tắt vii

Danh mục các bảng viii

Danh mục các hình ix

MỞ ĐẦU 1

1 Đặt vấn đề 1

2 Mục tiêu của đề tài 3

3 Yêu cầu của đề tài 3

4 Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn 3

4.1 Ý nghĩa khoa học 3

4.2 Ý nghĩa thực tiễn 3

Chương 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 4

1.1 Cơ sở khoa học của đề tài 4

1.2 Ưu thế lai và phương pháp đánh giá ưu thế lai ở ngô 5

1.2.1 Khái niệm ưu thế lai 5

1.2.2 Phân loại ưu thế lai 5

1.2.3 Cơ sở di truyền của hiện tượng ưu thế lai 6

1.2.4 Phương pháp đánh giá ưu thế lai 7

1.3 Các loại giống ngô 8

1.3.1 Giống ngô thụ phấn tự do 8

1.3.1.1 Giống địa phương 8

1.3.1.2 Giống tổng hợp 9

1.3.1.3 Giống hỗn hợp 9

1.3.2 Giống ngô lai 9

1.3.2.1 Giống ngô không quy ước 10

1.3.2.2 Giống lai quy ước 11

1.4 Mối quan hệ giữa giống với điều kiện sinh thái 12

1.4.1 Nhu cầu của cây ngô đối với điều kiện khí hậu 12

1.4.1.1 Nhu cầu về nhiệt độ của cây ngô 12

1.4.1.2 Nhu cầu nước của cây ngô 12

1.4.1.3 Ảnh hưởng của ánh sáng đến sinh trưởng, phát triển của cây ngô 14 1.4.2 Kết quả nghiên cứu mối quan hệ giữa giống với điều kiện sinh thái 15

1.5 Kết quả nghiên cứu chọn tạo giống ngô 17

1.5.1 Kết quả nghiên cứu chọn tạo giống ngô trên thế giới 17

1.5.2 Kết quả nghiên cứu chọn tạo giống ngô ở Việt Nam 22

1.6 Tình hình sản xuất ngô trên thế giới và Việt Nam 25

1.6.1 Tình hình sản xuất ngô trên thế giới 25

1.6.2.Tình hình sản xuất ngô ở Việt Nam 28

1.6.3 Tình hình sản xuất ngô ở Thái Nguyên 30

Chương 2: VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 32 2.1 Vật liệu nghiên cứu 32

2.2 Địa điểm và phạm vi nghiên cứu 32

2.3 Quy trình kỹ thuật áp dụng trong thí nghiệm 32

2.4 Nội dung nghiên cứu 33

2.5 Phương pháp nghiên cứu 34

2.5.1 Nghiên cứu khả năng sinh trưởng phát triển của các giống ngô lai thí nghiệm 34

2.5.1.1 Phương pháp bố trí thí nghiệm 34

2.5.1.2 Các chỉ tiêu và phương pháp nghiên cứu 34

2.5.2 Xây dựng mô hình trình diễn 39

2.6 Phương pháp xử lý số liệu 41

Chương 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 42

3.1 Nghiên cứu khả năng sinh trưởng, phát triển của các giống thí nghiệm 42

3.1.1 Các giai đoạn sinh trưởng, phát triển của các giống ngô thí nghiệm 42

3.1.1.1 Giai đoạn từ gieo đến trỗ cờ 44

3.1.1.2 Giai đoạn gieo đến tung phấn, phun râu 44

3.1.1.3 Giai đoạn chín sinh lý 46

3.1.2 Đặc điểm hình thái và sinh lý của các giống thí nghiệm 46

3.1.2.1 Chiều cao cây 49

3.1.2.2 Chiều cao đóng bắp 49

3.1.2.3 Số lá 50

3.1.2.4 Chỉ số diện tích lá 52

3.1.3 Tốc độ tăng trưởng chiều cao của các giống thí nghiệm 53

3.1.3.1 Giai đoạn 20 ngày sau trồng 54

3.1.3.2 Giai đoạn 30 ngày sau trồng 56

3.1.3.3.Giai đoạn 40 ngày sau trồng 56

3.1.3.4 Giai đoạn 50 ngày sau trồng 56

3.1.3.5 Giai đoạn 60 ngày sau trồng 57

3.1.4 Tốc độ ra lá của các giống ngô tham gia thí nghiệm 57

3.1.4.1 Giai đoạn sau trồng 20 ngày 57

3.1.4.2 Giai đoạn sau trồng 30 ngày 58

3.1.4.3 Giai đoạn 40 ngày sau trồng 58

3.1.4.4 Giai đoạn sau trồng 50 ngày 59

3.1.4.5 Giai đoạn sau trồng 60 ngày 59

3.1.5 Trạng thái cây, trạng thái bắp, độ bao bắp của các giống ngô thí nghiệm vụ Xuân và Đông năm 2010 59

3.1.5.1 Trạng thái cây 60

3.1.5.2 Trạng thái bắp 61

3.1.5.3 Độ bao bắp 61

3.1.6 Khả năng chống chịu của các giống ngô thí nghiệm 62

3.1.6.1 Sâu đục thân ngô 62

3.1.6.2 Sâu cắn râu 63

3.1.6.3 Bệnh khô vằn 64

3.1.7 Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của các giống ngô thí nghiệm vụ Xuân và Đông 2010 65

3.1.7.1 Số bắp/cây 67

3.1.7.2 Chiều dài bắp 68

3.1.7.3 Đường kính bắp 68

3.1.7.4 Số hàng/bắp 69

3.1.7.5 Số hạt/hàng 69

3.1.7.6 Khối lượng 1000 hạt 70

3.1.7.7 Năng suất lý thuyết 71

3.1.7.8 Năng suất thực thu 72

3.2 Kết quả xây dựng mô hình trình diễn giống ưu tú 74

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 77

1 Kết luận 77

2 Kiến nghị 77

TÀI LIỆU THAM KHẢO 78

IPRI : Viện nghiên cứu chương trình lương thực thế giới LSD5% : Sự sai khác nhỏ nhất có ý nghĩa ở mức 0,05

AMBIONET : Mạng lưới công nghệ sinh học cây ngô Châu Á

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Tình hình sản xuất ngô thế giới năm 1961 - 2009 26

Bảng 1.2 Tình hình sản xuất ngô của một số nước năm 2009 26

Bảng 1.3 Tình hình sản xuất ngô ở Việt Nam năm 1961 - 2010 29

Bảng 1.4 Tình hình sản xuất ngô ở Thái Nguyên 2001 - 2009 31

Bảng 3.1 Các giai đoạn sinh trưởng, phát triển của các giống thí nghiệm vụ Xuân và Đông năm 2010 43

Bảng 3.2 Chiều cao cây, chiều cao đóng bắp của các giống ngô thí nghiệm vụ Xuân 2010 và Đông 2010 47

Bảng 3.3 Số lá và chỉ số diện tích lá của các giống ngô tham gia thí nghiệm trong vụ Xuân 2010 và Đông 2010 51

Bảng 3.4 Tốc độ tăng trưởng chiều cao cây của các giống thí nghiệm vụ Xuân 2010 tại Thái Nguyên 54

Bảng 3.5 Tốc độ tăng trưởng chiều cao cây của các giống thí nghiệmvụ Đông 2010 tại Thái Nguyên 55

Bảng 3.6 Tốc độ ra lá của các giống thí nghiệm vụ Xuân và Đông 2010 58

Bảng 3.7 Trạng thái cây, trạng thái bắp, độ bao bắp của các giống ngô thí nghiệm vụ Xuân và Đông 2010 60

Bảng 3.8 Tỷ lệ nhiễm sâu bệnh của các giống thí nghiệmvụ xuân và Đông 2010 64

Bảng 3.9 Các yếu tố cấu thành năng suất của các giống ngô tham giathí nghiệm trong vụ Xuân 2010 66

Bảng 3.10 Các yếu tố cấu thành năng suất của các giống ngôthí nghiệm trong vụ Đông 2010 67

Bảng 3.11 Năng suất của các giống thí nghiệmvụ Xuân và Đông năm 2010 71

Bảng 3.12 Giống, địa điểm và quy mô trình diễn giống ưu tútại Phổ Yên, Thái Nguyên 75

Bảng 3.13 Một số chỉ tiêu hình thái và năng suất củagiống H09-1 và LVN99 trong vụ Xuân 2011 tại Phổ Yên- Thái Nguyên 75

Bảng 3.14 Kết quả đánh giá của nông dân đối với các giống trong mô hình trình diễn vụ Xuân 2011 tại Phổ Yên - Thái Nguyên 76

DANH MỤC CÁC HÌNH

Biểu đồ 3.1 Chiều cao cây của các giống thí nghiệm vụ Xuân và Đông 2010 48 Biểu đồ 3.2 Chiều cao đóng bắp của các giống thí nghiệm vụ Xuân và Đông 2010 48 Biểu đồ 3.3 Năng suất lý thuyết của các giống thí nghiệm vụ Xuân và Đông

năm 2010 73 Biểu đồ 3.4 Năng suất thực thu của các giống thí nghiệm vụ Xuân và Đông

năm 2010 74

MỞ ĐẦU

1 ĐẶT VẤN ĐỀ

Cây ngô (Zea mays L.) là một trong ba cây trồng đảm bảo an ninh lương

thực cho nhiều quốc gia trên thế giới Toàn thế giới sử dụng 17% tổng sản lượng ngô làm lương thực, các nước sử dụng ngô làm lương thực chính như: Mozambique (93% sản lượng), Kenya (91%), Congo (86%), Ethiopia (86%), Angola (84%), Indonesia(79%), Ấn Độ (77%) (Ngô Hữu Tình, 2003) [26] Không chỉ cung cấp lương thực cho con người, ngô còn là nguồn thức

ăn quan trọng cho chăn nuôi, 66% sản lượng ngô của thế giới được dùng làm

thức ăn cho chăn nuôi (Bùi Mạnh Cường, 2007)[5]

Ngoài ra ngô còn được sử dụng làm nguyên liệu cho các ngành công nghiệp thực phẩm (sản xuất rượu, cồn, tinh bột, bánh kẹo…) Có khoảng 670 mặt hàng được chế biến từ ngô Hàng năm ở Mỹ sử dụng 18% tổng lượng ngô

để sản xuất tinh bột, 37% sản xuất cồn, 5,8% sản xuất bánh kẹo (Nguyễn Thế

Hùng, 2006) [12]

Ngày nay với sự phát triển vượt bậc của khoa học công nghệ, ngô là nguồn nguyên liệu quan trọng để chế biến Ethanol một nguồn nhiên liệu sinh học thay thế các nguồn nhiên liệu tự nhiên như: Dầu mỏ, than đá đang dần bị cạn kiệt Sử dụng Ethanol làm giảm ô nhiễm môi trường vì có lượng khí thải CO2 thấp hơn

xe chạy xăng gần một nửa

Do có vai trò quan trọng trong nền kinh tế và có khả năng thích ứng rộng với các vùng sinh thái, khả năng chống chịu tốt với điều kiện ngoại cảnh bất thuận, sâu bệnh, có tiềm năng năng suất cao nên ngô đã được hầu hết các nước

và lãnh thổ trên thế giới gieo trồng và phát triển không ngừng Năm 1961 diện tích trồng ngô trên thế giới chỉ đạt 105,48 triệu ha với tổng sản lượng là 205,00 triệu tấn, nhưng đến năm 2009 diện tích đã đạt 159,53 triệu ha với sản lượng 817,11 triệu tấn (FAO, 2011) [35]

Ở Việt Nam, ngô là cây lương thực quan trọng thứ 2 sau cây lúa và là

nguồn thức ăn chính phục vụ cho chăn nuôi Trong những năm qua, cây ngô

đã được mở rộng diện tích, chuyển đổi cơ cấu giống, thâm canh và áp dụng

các tiến bộ kỹ thuật trong canh tác để cải thiện năng suất

Những tiến bộ về sản xuất ngô ở Việt Nam thể hiện rất rõ trong giai đoạn

20 năm thực hiện đường lối đổi mới của Đảng Trong suốt 20 năm qua 2009) diện tích, năng suất, sản lượng ngô tăng liên tục với tốc độ rất cao Tỷ

(1989-lệ tăng trưởng hàng năm trong giai đoạn 1989-2009 về diện tích là 5,7%/năm, năng suất 7,2%/năm và sản lượng là 21,1%/năm, trong đó mức độ tăng trưởng

về năng suất cao hơn diện tích là 1,5%/năm Diện tích trồng ngô tăng chậm là

do công nghiệp phát triển, dân số tăng nhanh và do biến động bất thường trong thiên nhiên như hạn hán, lũ lụt

Mặc dù năng suất ngô ở nước ta đã được cải thiện nhưng vẫn còn thấp hơn rất nhiều so với thế giới Theo thống kê của FAO (2011) [35], năm 2009 năng suất ngô của Việt Nam chỉ bằng 78,7% năng suất trung bình thế giới, 73,5% năng suất trung bình của Trung Quốc; 38,9% năng suất trung bình của Mỹ Hiện nay nhu cầu sử dụng ngô không ngừng tăng lên do ngành chăn nuôi phát triển, nhu cầu thức ăn chăn nuôi ở nước ta rất lớn khoảng 8 triệu tấn/năm Trong khi đó sản lượng ngô sản xuất trong nước mới chỉ đáp ứng một nửa nhu cầu làm thức ăn cho gia súc Năm 2009 nước ta phải nhập khẩu 900.000 tấn ngô hạt để làm thức ăn cho chăn nuôi (Cục Chăn nuôi, 2011) [3]

Vì vậy để đáp ứng đủ nhu cầu ngô tiêu dùng trong nước cần mở rộng diện tích và tăng năng suất ngô Tuy nhiên việc mở rộng diện tích trồng ngô rất khó khăn do diện tích sản xuất nông nghiệp 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 có ý nghĩa quyết

định để nâng cao sản lượng và chất lượng nông sản Giống tốt sẽ cho sản

lượng cao hơn giống bình thường từ 20 - 25% Do đó một yêu cầu lớn đặt ra cho ngành sản xuất ngô nước ta, đó là phải nghiên cứu và xác định đúng những giống ngô lai mới có năng suất cao, thích nghi tốt với điều kiện sinh thái của từng vùng

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

“Nghiên cứu khả năng sinh trưởng và phát triển của một số giống ngô lai

có triển vọng vụ Xuân và Đông tại Thái Nguyên”

2 MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI

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

3 YÊU CẦU CỦA ĐỀ TÀI

- Theo dõi các giai đoạn sinh trưởng, phát triển của các giống thí nghiệm

- Nghiên cứu đặc điểm hình thái và sinh lý của các giống thí nghiệm

- Theo dõi khả năng chống chịu (chống chịu sâu bệnh, chống đổ) của các giống thí nghiệm

- Nghiên cứu các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các giống thí nghiệm

- So sánh và sơ bộ kết luận về khả năng sinh trưởng, phát triển của các giống thí nghiệm, chọn giống ưu tú để khảo nghiệm sản xuất

- Theo dõi một số đặc điểm nông học của giống có triển vọng trong thí nghiệm khảo nghiệm sản xuất

4 Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ Ý NGHĨA THỰC TIỄN

4.1 Ý nghĩa khoa học

- Kết quả nghiên cứu của đề tài là cơ sở khoa học xác định được giống ngô phù hợp với điều kiện sinh thái của tỉnh Thái Nguyên và các tỉnh Trung

du và miền núi phía Bắc

- Kết quả nghiên cứu của đề tài là luận cứ quan trọng cho các nghiên cứu

về sinh trưởng, phát triển và khả năng chống chịu ở cây ngô

4.2 Ý nghĩa thực tiễn

Đề tài góp phần làm đa dạng tập đoàn giống ngô phù hợp với điều kiện

sinh thái tại Thái Nguyên

Chương 1

TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI

Trong sản xuất nông nghiệp giống là một nhân tố quyết định năng suất, chất lượng của sản phẩm, các biện pháp kỹ thuật canh tác chỉ có thể đạt được hiệu quả cao trên cơ sở các giống tốt Các nhà khoa học ước tính khoảng 30

đến 50% mức tăng năng suất hạt của các cây lương thực trên thế giới là nhờ

việc đưa vào sản xuất những giống tốt Ở nước ta, từ năm 1981 đến 1996 giống đã đóng góp cho sự tăng sản lượng cây trồng lên 43,68% trong khi đó yếu tố phân bón hóa học - thuốc bảo vệ thực vật và yếu tố thủy lợi đóng góp với các tỷ lệ tương ứng là 32,57% và 31,97%, thấp hơn khoảng 10% so với giống (Phan Huy Thông, 2007) [28] Sản xuất nông nghiệp thế giới ngày nay luôn luôn phải trả lời câu hỏi: Làm thế nào để cung cấp đủ năng lượng cho 8

tỷ người vào năm 2021 và 16 tỷ người vào năm 2030? Để giải quyết vấn đề này ngoài biện pháp phát triển kỹ thuật canh tác bền vững, đòi hỏi các nhà khoa học phải nhanh chóng tạo ra những giống mới có năng suất cao, ổn định

đáp ứng được yêu cầu của một nền nông nghiệp hiện đại

Chọn tạo các giống tốt, thích hợp với điều kiện tự nhiên và điều kiện canh tác là cơ sở đạt được năng suất cao, ổn định với mức chi phí sản xuất thấp nhất Giống mới đóng vai trò hết sức quan trọng trong việc nâng cao năng suất và sản lượng cây trồng, nhưng để giống phát huy hiệu quả phải sử dụng chúng hợp lý với điều kiện khí hậu, đất đai, kinh tế xã hội từng vùng Giống cao sản của vùng thâm canh sẽ không cho năng suất mong muốn nếu trồng ở vùng nông nghiệp quảng canh, thậm chí hiệu quả kinh tế còn thấp hơn

sử dụng giống địa phương Vì vậy, xác định bộ giống thích hợp với mỗi vùng sinh thái là rất cần thiết

Do điều kiện sinh thái và trình độ canh tác của các vùng khác nhau nên giống mới phải qua quá trình đánh giá khả năng sinh trưởng, phát triển, khả năng thích nghi, tính ổn định, độ đồng đều, trước khi mở rộng sản xuất

1.2 ƯU THẾ LAI VÀ PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ ƯU THẾ LAI Ở NGÔ 1.2.1 Khái niệm ưu thế lai

Ưu thế lai là sự tăng cường về sức sống, khả năng phát triển, khả năng thích ứng, khả năng sinh sản của con lai thế hệ thứ nhất so với bố mẹ

Khi lai các dòng tự thụ phấn hoặc cận phối với nhau (đặc biệt là các dòng đã đạt tới mức cận phối tối thiểu) con lai thế hệ thứ nhất luôn luôn đồng 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 và mất dần ở các thế hệ tiếp theo

1.2.2 Phân loại ưu thế lai

Ngô lai là kết quả tác động của hiệu ứng gen trội và siêu trội Ưu thế lai được biểu hiện ở hầu hết các tính trạng, cụ thể 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: Là biểu hiện quan trọng nhất của giống ngô lai

đối với sản xuất đại trà Ưu thế lai về năng suất được biểu hiện qua 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)[31]

- 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) [4]

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

Sự tăng năng suất ở thế hệ lai F1 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 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 Xôcôlốp (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) [17]

1.2.3 Cơ sở di truyền của hiện tượng 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)

* 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

1.2.4 Phương pháp đánh giá ưu thế lai

Ưu thế lai ở cây trồng được biểu hiện thông qua các tính trạng, tùy thuộc

vào mục đích được sử dụng để so sánh năng suất của con lai

- 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

x P P

P P F

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 ở một tính trạng nào đó

100

P

P F H

B

B B

−

= (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

100

S

S F

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), 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 chỉ cần dựa vào công thức tính của

ưu thế lai chuẩn (Trần Văn Minh, 2004) [17]

1.3 CÁC LOẠI GIỐNG NGÔ

Sản xuất ngô trên thế giới và Việt Nam những năm gần đây có sự thay

đổi đáng kể nhờ công tác nghiên cứu và chọn tạo giống Theo phương pháp

chọn tạo giống, giống ngô được chia làm 2 nhóm chính là nhóm ngô thụ phấn

tự do và nhóm ngô lai

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

Giống ngô thụ phấn tự do là những 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 (Ngô Hữu Tình, 2003) [26] Đây là khái niệm tương đối

để phân biệt với loại giống lai Giống thụ phấn tự do được chia làm 2 loại:

1.3.1.1 Giống địa phương (local variety)

Là những giống được trồng lâu đời ở một địa phương nhất định Ưu

điểm của giống địa phương là có khả năng thích nghi cao, có chất lượng

tốt nhưng năng suất thấp Ngoài việc sử dụng trong sản xuất, giống địa phương còn là vật liệu quan trọng trong quá trình tạo giống Phần lớn các giống ngô được tạo ra từ vật liệu địa phương có tính thích nghi cao, cấu trúc bắp tốt, chống chịu sâu đục thân khá

Hiện nay, ở một số vùng vẫn sử dụng giống ngô địa phương, đặc biệt ở các vùng xa xôi, hẻo lánh như miền núi phía Bắc, Tây Nguyên,…

1.3.1.2 Giống tổng hợp (Synthetic variety)

Là thế hệ tiên tiến của của giống lai nhiều dòng (thường là đòng đời thấp) bằng thụ phấn tự do Giống tổng hợp được sử dụng đầu tiên trong sản xuất nhờ đề xuất của Hayse và Garber năm 1919 (Ngô Hữu Tình, 1997) [25] Các tác giả này cho rằng sản xuất hạt giống ngô tổng hợp 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 được coi là giống ngô ưu tú của thời kì quá độ trước khi

sử dụng giống lai Ở nước ta đã có một số giống ngô tổng hợp nổi tiếng như giống ngô TH2A, TH nếp trắng, HSB1

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 (Ngô Hữu Tình, 1997) [25]

1.3.1.3 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 thông qua con đường tự do thụ phấn 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 (Ngô Hữu Tình, 1997) [25]

Mai Xuân Triệu (1998) [30] cho rằng sử dụng giống hỗn hợp vẫn có một vài nhược điểm vì giống hỗn hợp có nền di truyền rộng nên không thể kiểm soát được chặt chẽ khả năng kết hợp của các vật liệu tạo giống

1.3.2 Giống ngô lai (Hybrid maize)

Trước những năm1990, nước ta chỉ gieo trồng những giống ngô thụ phấn tự do, các giống ngô lai tuy đã được nghiên cứu nhưng diện tích trong sản xuất không đáng kể Những năm gần đây do hiệu quả kinh tế cao nên diện

tích trồng ngô lai của nước ta tăng lên rất nhanh, diện tích trồng ngô lai tăng

từ 0% (1990) lên 75% năm 2004 (Phạm Thị Tài, Trương Đích, 2005) [23] và

đạt 95% năm 2009

Ngô lai là thành tựu nông nghiệp quan trọng của loài người trong thế kỷ

XX, là kết quả của việc ứng dụng ưu thế lai trong chọn tạo giống Ngô lai

được chia làm 2 nhóm: Ngô lai không quy ước và ngô lai quy ước

1.3.2.1 Giống ngô không quy ước (Nonconventional hybrid)

Giống lai không quy ước là giống lai trong đó ít nhất có một bố hoặc mẹ

không phải là dòng thuần

Sử dụng giống ngô lai không quy ước là bước chuyển tiếp từ việc gieo trồng giống ngô thụ phấn tự do sang giống lai quy ước Giống lai không quy

ước có năng suất và các đặc điểm nông sinh học cao hơn giống thụ phấn tự do

nhưng thấp hơn giống lai quy ước, do đó phù hợp với điều kiện kinh tế, kỹ thuật ở những vùng có điều kiện thâm canh chưa cao

Các giống lai không quy ước có thể là:

+ Giống x giống: Là lai giữa hai giống TPTD

+ 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

Ở Việt Nam giai đoạn (1990 - 1995) giống lai không quy ước được sử

dụng nhiều và mang lại hiệu quả cao cho người sản xuất Đây là giai đoạn người nông dân bắt đầu tiếp cận với giống lai, tạo cơ sở cho việc phát triển ngô lai sau này Những giống lai không quy ước được sử dụng phổ biến trong

giai đoạn này là: LS5, LS6, LS8 thuộc thể loại lai đỉnh kép không những cho năng suất cao mà quá trình sản xuất hạt giống cũng dễ dàng, giá thành hạt giống rẻ

1.3.2.2 Giống lai quy ước (Conventional hybrid)

Là giống ngô tạo ra bằng cách lai các dòng thuần Đây là phương thức sử dụng có hiệu quả nhất hiện tượng ưu thế lai do lợi dụng được hiệu ứng trội và 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 Các giống ngô lai có đặc điểm là năng suất cao, độ đồng đều tốt Có nền di truyền hẹp nên khả năng thích ứng hẹp, yêu cầu thâm canh cao, cần trồng trên đất tốt và lượng phân bón cao hơn trồng ngô thường mới phát huy hết ưu thế về năng suất Khả năng chịu đựng khó khăn như hạn, úng, đất xấu, thiếu phân,… thường không bằng các giống thụ phấn tự do Hạt giống chỉ sản xuất 1 vụ, giá giống đắt (gấp 5 -10 lần giống TPTD) 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 lai đơn (A x B): Là giống lai giữa hai dòng thuần như: LVN 10,

LVN 20, LVN23, LVN25,…

Ưu điểm: Cho năng suất cao, có thể đạt 8 - 12 tấn/ha trong điều kiện Việt

Nam, độ đồng đều cao, cây sinh trưởng mạnh

- Giống lai ba (A x B) x C: Là giống tạo ra từ 3 dòng tự phối như:

LVN17, Pacific 60, Uniseed 38

- Giống lai kép (A x B) x (C x D): Là giống tạo ra từ 4 dòng tự phối như:

P60, Pacific 11, Bioseed 9670, Bioseed 9681, LVN12…

- Giống lai nhiều dòng (A x B) x (C x D) x E: Là giống lai 5 dòng

Trong các giống lai quy ước, lai đơn là giống lai ưu tú nhất, thể hiện ưu thế lai cao nhất, nhưng do giá thành sản xuất hạt giống cao nên giá giống đắt

Giống lai ba và lai kép chỉ là biện pháp làm giảm giá thành hạt giống nhằm phổ cập nhanh giống lai vào sản xuất, không có ý nghĩa lớn về mặt cải thiện tính di

truyền của giống (Ngô Hữu Tình, 2003) [26]

1.4 MỐI QUAN HỆ GIỮA GIỐNG VỚI ĐIỀU KIỆN SINH THÁI

1.4.1 Nhu cầu của cây ngô đối với điều kiện khí hậu

Ngô là cây trồng có nguồn gốc ở Châu Mỹ, chính vì vậy các yếu tố về

khí hậu như nhiệt độ, ánh sáng và lượng mưa ảnh hưởng rất lớn đến quá trình sinh trưởng, phát triển của cây trên đồng ruộng

1.4.1.1 Nhu cầu về nhiệt độ của cây ngô

Ngô là cây ưa nóng, nhu cầu về nhiệt độ được thể hiện bằng tổng nhiệt

độ cao hơn nhiều cây trồng khác để hoàn thành chu kì sống từ gieo đến chín

Các nhà khoa học CIMMYT cho rằng ngô phát triển tốt trong khoảng nhiệt

độ ngày từ 24 - 300

C; nhiệt độ lớn hơn 380C ảnh hưởng xấu đến quá trình sinh trưởng và phát triển của cây ngô Nhiệt độ quá thấp(<120C) cũng ảnh hưởng xấu đến quá trình sống của cây, đặc biệt là giai đoạn nảy mầm và ra hoa Trong các giai đoạn sinh trưởng, phát triển của cây ngô, giai đoạn ra hoa cây ngô mẫn cảm nhất với yếu tố nhiệt độ Thời kỳ này nếu gặp nhiệt độ thấp, khoảng cách tung phấn của cây ngô tăng làm giảm quá trình thụ phấn thụ tinh hình thành hạt, nếu nhiệt độ cao ( >350C) hạt phấn và râu ngô có thể bị chết (Ngô Hữu Tình, 2003) [26]

1.4.1.2 Nhu cầu nước của cây ngô

Nước là yếu tố môi trường quan trọng đối với đời sống cây ngô, vì vậy nhu cầu nước của cây ngô rất lớn Ở những vùng nóng, nơi có sự bốc hơi nước và thoát hơi nước cao, nhu cầu nước của cây ngô càng lớn Trong quá trình sinh trưởng và phát triển, lượng nước cây ngô cần tương đương với lượng mưa 175mm

Do sinh trưởng mạnh, tạo ra khối lượng chất xanh lớn nên cây ngô cần lượng nước lớn hơn nhiều so với các loại cây trồng khác Trung bình một ha ngô từ khi gieo đến khi chín cần khoảng 3000-4000 tấn nước (Trần Văn Minh, 2004)[17]

Kết quả nghiên cứu của Trần Hữu Miện (1987)[16] cho biết để hoàn thành một chu kỳ sống, mỗi cây ngô cần 200-220 lít nước, thời kỳ đầu cây phát triển chậm, tích lũy chất xanh ít nên không cần nhiều nước Thời kỳ 7-13

lá, ngô cần 28-35m3 nước/ha/ngày Thời kỳ xoáy nõn, trỗ cờ, phun râu cần 65-70 m3 nước/ha/ngày

Ngô là cây trồng cạn có bộ rễ phát triển mạnh nên có khả năng hút nước rất khỏe, cho nên lượng nước cần để tạo ra một đơn vị chất khô thấp Để hình thành một đơn vị chất khô cây ngô cần 260 đơn vị nước ở vùng ít mưa và 349

đơn vị nước ở vùng mưa nhiều (Trần Văn Minh, 2004)[17]

Ngô thuộc loài cây C4 nên sử dụng nước hiệu quả hơn nhiều loại cây C3

Để sản sinh ra một kg hạt cây ngô cần 350 - 500 lít nước (tuỳ thuộc vào khí hậu

và đất đai) Trong khi đó ở cây C3 (cây hướng dương) để có một kg hạt cần 700 -

800 lít nước (Ruaan, 2003) [42] Một số nghiên cứu khác cho thấy để sản xuất ra một kg lúa gạo cần 2300 lít nước, để làm ra một kg bột mì cần 1100 lít nước trong khi đó để có một kg ngô chỉ cần 900 lít nước (Hari Srinivas, 2005) [37] Nhu cầu nước của cây ngô thay đổi theo từng loại đất Để đạt năng suất cực đại, trên đất có thành phần cơ giới nhẹ nên tưới kịp thời khi độ ẩm đất ở 70%, ở đất thịt nặng thì cần tưới nước khi độ ẩm xuống 30% vào thời kỳ sinh dưỡng và 70% vào thời kỳ sinh thực (Monsanto, 2001)[40]

Cây ngô cần nước ở tất cả các giai đoạn sinh trưởng, giai đoạn cây con nếu thiếu nước cũng làm giảm năng suất Trong giai đoạn trỗ cờ - tung phấn nếu gặp hạn, nhiệt độ > 350C, độ ẩm không khí < 70% thì hạt phấn bị chết dẫn tới ngô không kết hạt

Denmead (1960) [33] tiến hành thí nghiệm gây hạn ở 3 thời kỳ: Trước trỗ

7 ngày, thời kỳ trỗ và sau thụ phấn 15 ngày đã kết luận: Hạn ở các thời kỳ trên

đã làm giảm năng suất tương ứng là 25; 50; và 21%

1.4.1.3 Ảnh hưởng của ánh sáng đến sinh trưởng, phát triển của cây ngô

Ánh sáng là một yếu tố quan trọng quyết định quá trình quang hợp, tổng hợp và tích lũy chất khô ở cây ngô

Cường độ và chất lượng ánh sáng là yếu tố quan trọng hơn độ dài chiếu sáng Khi nghiên cứu mối tương quan giữa năng suất ngô và bức xạ mặt trời Humlum nhận thấy rằng để có năng suất ngô cao các giờ chiếu sáng của mặt trời so với tổng lý thuyết là 55 - 64% vào tháng 5, 45 - 54% vào tháng 6 và 55-74% vào tháng 7, 8 và 9 Độ dài chiếu sáng dưới 55% vào các tháng 7 - 9

sẽ làm giảm năng suất ngô dưới mức trung bình (Ngô Hữu Tình, 2003) [26] Kết quả nghiên cứu quang hợp ở cây ngô của Blagovensenskoi (1984) cho biết: Cây ngô quang hợp theo chu trình c4, có cường độ quang hợp cao gấp ba lần cây quang hợp theo chu trình C3 Ở cây ngô quá trình cacbonxyl hoá mạnh, có điểm bão hoà ánh sáng cao, có khả năng quang hợp cao ở điều kiện nồng độ CO2 thấp, điều này làm cho cây ngô phát triển mạnh và cho năng suất cao Ở Việt Nam, theo Nacargaele (1986), hiệu suất tích luỹ chất khô (kg/ha/ngày) của cây ngô ở Hà Nội là 225 vào mùa mưa, 151 vào mùa khô, ở Dầu Tiếng vào mùa mưa là 227, mùa khô là 249 Việc khám phá ra chu trình quang hợp C4, đặc biệt ở cây ngô đã đánh thức tiềm năng năng suất cao của các vùng sinh thái nông nghiệp nhiệt đới mà từ trước đến nay chưa

được khai thác triệt để (Cao Đắc Điểm, 1988) [9]

Với điều kiện khí hậu của Việt Nam, vụ trồng ngô càng có nhiều bức xạ càng có lợi cho cây sinh trưởng và tạo năng suất Do tổng số giờ chiếu sáng trong ngày ngắn nên các vụ ngô ở Việt Nam thường nhận được tổng lượng bức xạ thấp hơn so với các vụ ngô ở vùng ôn đới Theo Đào Thế Tuấn một vụ

ngô ở miền Đông nước Nga nhận được tổng bức xạ là 6,8 tỷ Kcal/ha, trong khi vụ ngô Đông tại miền Bắc Việt Nam chỉ nhận được tổng lượng bức xạ là 3,9 tỷ kcal/ha Đây là một trong những nguyên nhân làm cho năng suất ngô ở Việt Nam thấp Do vậy cần lựa chọn thời vụ gieo trồng phù hợp để cây ngô có khả năng nhận được ánh sáng nhiều nhất (Ngô Hữu Tình, 2003) [26]

1.4.2 Kết quả nghiên cứu mối quan hệ giữa giống với điều kiện sinh thái

Điều kiện môi trường ảnh hưởng rất lớn đến quá trình sinh trưởng và

năng suất của cây trồng Kiểu hình là biểu hiện của kiểu gen trong môi trường sống Môi trường bao gồm đất đai, điều kiện khí hậu như nhiệt độ, ánh sáng

và lượng mưa…(Trần Đình Long, 1997) [14] Những hiểu biết về mối quan

hệ giữa giống với điều kiện sinh thái, giúp các nhà tạo giống thành công trong chọn tạo giống có khả năng chống chịu tốt

Môi trường sống của cây trồng thường xuyên biến đổi, những biến đổi của môi trường gồm biến đổi dự đoán được và không dự đoán được Biến đổi

dự đoán được như điều kiện tưới tiêu, phân bón, sâu bệnh, còn những biến đổi không dự đoán được là biến đổi do thời tiết Để đối phó với những biến đổi không dự đoán được phải tạo ra giống có tính ổn định cao bằng cách khảo nghiệm giống ở các vùng sinh thái và xem xét mối quan hệ giữa giống với các

điều kiện môi trường

Lưu Trọng Nguyên (1965) [18] khi nghiên cứu trên các giống ngô của Trung Quốc đã cho thấy: Nhu cầu nhiệt độ thay đổi tùy thuộc vào giống Đối với giống chín sớm tổng tích nhiệt hoạt động là 2000 - 22000C Giống chín trung bình là 2300 - 26000C và giống chín muộn 2500 - 28000C

Nhu cầu nhiệt độ của cây ngô còn phụ thuộc vào vĩ độ địa lý, cùng một

vĩ độ địa lý giống có thời gian sinh trưởng dài yêu cầu lượng tích nhiệt lớn hơn giống có thời gian sinh trưởng ngắn Ở vĩ độ địa lý lớn hơn cây ngô yêu cầu lượng tích nhiệt cao hơn để hoàn thành chu kỳ sống (Nguyễn Thế Hùng, 2006) [12]

Nhiều tác giả ở Việt Nam như Luyện Hữu Chỉ, Trần Hồng Uy, Trương

Đích, Cao Đắc Điểm, Võ Đình Long, Đỗ Hữu Quốc cũng thống nhất quan điểm với các nhà khoa học trên thế giới cho rằng các giống ngô có thời gian

sinh trưởng khác nhau có tổng tích nhiệt khác nhau để hoàn thành chu kỳ sống (Ngô Hữu Tình, 2003) [26]

Ở Miền Bắc Việt Nam, tổng tích nhiệt hữu hiệu cho giống chín sớm là

1800-2000 0C, giống ngô chín muộn là 2300-26000C (Nguyễn Thế Hùng, 2006) [12] Nhiệt độ còn ảnh hưởng đến thời gian sinh trưởng của giống Ở vùng núi phía Bắc Việt Nam nếu trồng ngô trong vụ Hè thu thời gian sinh trưởng của giống sẽ ngắn hơn so với vụ Đông vùng đồng bằng Bắc bộ (Nguyễn Thế Hùng, 2006) [12] Zubenko (1973) đã nghiên cứu nhu cầu nước của giống ngô VIR-42 và cho biết, giống VIR-42 cần lượng nước từ mọc đến chín là 310mm, từ gieo đến 10 lá cần 80mm, thời kỳ trỗ đến chín sáp cần 100mm (Ngô Hữu Tình, 2003) [26] Thí nghiệm của Iakuskin (1951) tại Uruguay tiến hành nghiên cứu trên

40 giống ngô cho thấy: một số giống không cho bắp ở điều kiện ngày dài Tuy nhiên, do tác động của quá trình cải thiện đã tạo ra một số giống ngô thích nghi cho những vùng phía Bắc với điều kiện ngày dài

Năm 1972, Viện cây trồng Leningrad đã nghiên cứu 61 thí nghiệm ở các vùng địa lý khác nhau và kết luận điều kiện ngày dài không phải là một yếu tố bất lợi cho cây ngô Phản ứng với độ dài chiếu sáng trong ngày còn phụ thuộc vào thời gian sinh trưởng của giống (Ngô Hữu Tình, 1997) [25]

Qua khảo sát một số chỉ tiêu chính về điều kiện khí hậu (tổng lượng mưa, tổng nhiệt độ, tổng số giờ nắng) với năng suất ngô vùng Đồng bằng Sông Hồng, Ngô Hữu Tình và cộng sự đã cho thấy mối tương quan giữa các yếu tố khí hậu ở vụ Thu với năng suất các giống ngô dài ngày là r = 0,77, giống trung ngày r = 0,86 Vụ Xuân giữa các yếu tố khí hậu tương quan chặt hơn với năng suất: đối với giống ngô dài ngày (r = 0,92), giống ngô trung ngày( r = 0,87) (Ngô Hữu Tình, 2003) [26]

Ngoài các yếu tố khí hậu chế độ dinh dưỡng cũng ảnh hưởng rất lớn

đến sinh trưởng, phát triển và năng suất ngô Yêu cầu dinh dưỡng của cây ngô

thay đổi tùy thuộc vào đất, giống Những giống tiềm năng năng suất cao đòi hỏi dinh dưỡng lớn hơn giống có năng suất thấp

Tạ Văn Sơn (1995) nghiên cứu nhu cầu dinh dưỡng của ngô ở vùng đồng bằng Sông Hồng đã khuyến cáo: với các giống thụ phấn tự do lượng phân bón là 80-100kg N + 40-60 kg P2O5 + 80 kg K2O, còn các giống ngô lai cần bón lượng cao hơn 160kg N + 100 kg P2O5 + 80 kg K2O (Ngô Hữu Tình 2003) [26]

Trên đất bạc màu ở vùng Đồng bằng và Trung du Bắc bộ, Bùi Thế Hùng (1997) khuyến cáo lượng phân bón để cho giống LVN10 đạt năng suất cao nhất là 120kg N + 120 kg P2O5 + 120 kg K2O, nhưng với giống HQ2000,

Lê Văn Hải (2002) lại cho rằng mức bón thích hợp nhất là 100kg N + 120 kg

P2O5 + 160 kg K2O (Ngô Hữu Tình 2003) [26]

Nhìn chung tương tác giữa kiểu gen với môi trường rất quan trọng đối với quá trình chọn tạo giống Để phát huy tiềm năng năng suất của giống đòi hỏi phải có môi trường thích hợp như cung cấp đủ nhiệt độ, ánh sáng, nước, dinh dưỡng, …Chính vì vậy cần chọn giống phù hợp với mỗi vùng sinh thái

và kết hợp chặt chẽ với kỹ thuật trồng trọt (Luyện Hữu Chỉ và cs, 1997) [7]

1.5 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CHỌN TẠO GIỐNG NGÔ

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

Cây ngô là cây giao phấn đã tồn tại ở châu Mỹ hàng chục ngàn năm nay, ngay khi Columbus mang ngô về châu Âu, giá trị lương thực của cây ngô

đã được khẳnng định Nhưng phải tới thế kỷ XVIII, tức sau khi Columbus

mang ngô về châu Âu hơn 2 thế kỷ, loài mới có những phát hiện quan trọng

về cây ngô

Năm 1716, Cotton Mather, là người đầu tiên tiến hành thí nghiệm về giới tính của cây ngô, đã quan sát thấy được sự thụ phấn chéo của cây ngô ở

Masachusettes Tám năm sau Mather, Paul Đaly đã đưa ra nhận xét về giới tính của cây ngô và cho rằng gió đã giúp ngô thực hiện quá trình thụ phấn (Ngô Hữu Tình và cộng sự, 1997) [25]

Năm 1766, Koeleviter lần đầu tiên miêu tả hiện tượng tăng sức sống

của con lai ở cây ngô, khi tiến hành lai các cây trồng thuộc chi Nicotiana,

Dianthus, Vurbascum, Mirabilic và Datura với nhau (Stuber, 1994) [43]

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 hơn Tuy nhiên người đầu tiên đưa ra lý thuyết về hiện tượng ưu thế lai là Charles Darwin vào năm 1871, ông nhận thấy sự hơn hẳn của các cây giao phấn so với các cây tự thụ phấn về chiều cao, tốc độ nẩy mầm của hạt, số quả trên cây, chống chịu với điều kiện bất thuận và năng suất hạt

Việc nghiên cứu, ứng dụng ưu thế lai trong chọn tạo giống được bắt đầu

từ năm 1876 bởi nhà nghiên cứu người Mỹ W J Beal Ông đã thu được các cặp con lai hơn hẳn các cặp bố mẹ về năng suất từ 10 - 15%

Năm 1877, Charles Darwin sau khi làm thí nghiệm so sánh hai dạng ngô tự thụ và giao phối đã kết luận: “Chiều cao cây ở dạng ngô giao phấn cao hơn 19%

và chín sớm hơn 9% so với dạng tự phối” (Hallauer and Miranda, 1986) [36] G.H.Shull (1904) đã tiến hành tự thụ cưỡng bức ở ngô để thu được các dòng thuần Năm 1909, Shull công bố các giống ngô lai đơn (single cross) cho năng suất cao hơn hẳn so với các giống ngô khác thời gian đó Năm 1914, Shull đã đưa vào tài liệu khoa học thuật ngữ Heterosis để chỉ ưu thế lai của các giống lai dị hợp tử (CIMMYT, 1990) Những công trình nghiên cứu về ngô lai của Shull đã đánh dấu điểm khởi đầu cho chương trình chọn tạo giống ngô trên thế giới Để giải thích cơ sở di truyền của ưu thế lai ngày nay trên thế

giới đang tồn tại nhiều thuyết khác nhau và chưa có thuyết nào giải thích được toàn diện các mặt biểu hiện của ưu thế lai, song các thuyết Trội (Bruce, 1910; Collins, 1921; Jone, 1917) và siêu trội (East, 1912; Hull, 1945) nhận được sự

ủng hộ của nhiều nhà khoa học (Ngô Hữu Tình, 1997) [25]

Các nhà khoa học đều cho rằng ưu thế lai là hiện tượng con lai có sức sống mạnh hơn bố mẹ, sinh trưởng và phát triển nhanh hơn, cho năng suất và phẩm chất cao hơn bố mẹ của chúng (Taktajan, 1977) [19]

Năm 1918, Jone đã đề xuất ứng dụng hạt lai kép trong sản xuất để giảm 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 (Ngô Hữu Tình, 1997) [25]

Năm 1966, Trung tâm cải tạo giống ngô và cải tạo lúa mỳ Quốc tế (CIMMYT) được thành lập tại Mêhicô Nhiệm vụ của Trung tâm này là nghiên cứu đưa ra giải pháp, tạo giống ngô thụ phấn tự do làm bước chuyển biến giữa giống 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 trên 80 quốc gia trên thế giới

Bên cạnh việc tạo ra những ngô lai cho năng suất cao, các nhà chọn tạo giống ngô tại CIMMYT đã nghiên cứu phát triển các giống ngô hàm lượng protein cao QPM (Quality Protein Maize) Giống ngô giàu đạm chất lượng cao (QPM) đã được chọn tạo thanh công sau khi khám phá ra đột biến gen lặn Opaque 2 và gen trội không hoàn toàn Floury 2 ở ngô Những gen này quy

định hàm lượng đạm, đặc biệt là hàm lượng Lizine và Tryptophan, đã giải

quyết đòi hỏi của thị trường ngô ngày càng cao theo hướng tăng diện tích ở mức độ nhất định đi đôi với tăng năng suất và chất lượng

Giai đoạn đầu nhiều chương trình quốc gia, tổ chức quốc tế, cá nhân tập trung nghiên cứu giống ngô giàu đạm nội nhũ mềm (nội nhũ xốp) Nhưng các

chương trình này đều thất bại vì không nâng cao được tỷ lệ và chất lượng đạm, sâu bệnh nhiều, bắp dễ bị thối, bảo quản trong kho dễ bị sâu mọt phá hại và dễ bị mất sức nảy mầm, lâu khô Cuộc cách mạng về ngô QPM, nội nhũ cứng chính thức bắt đầu cách đây 21 năm Các nhà khoa học ở Trung tâm cải tạo giống ngô

và lúa mì quốc tế (CIMMYT) và một số nhà tạo giống đã phải tìm ra những hướng đi khác Bằng những phương pháp tạo giống đặc biệt khắc phục những nhược điểm của ngô QPM nội nhũ mềm và xác định đột biến gen Opaque 2 sử dụng có hiệu quả nhất Các giống ngô QPM có ưu điểm đặc biệt là hàm lượng Triptophan (0,11%), Lysine (0,475%) và Protein (11%) cao hơn rất nhiều so với ngô thường (tỷ lệ này ở ngô thường là 0,05; 0,225 và 9,0%)

Cho đến nay nhiều nước trên thế giới đang tập trung nghiên cứu và ứng dụng các giống ngô QPM như Mêhicô, Trung Quốc, Việt Nam

Ngô lai là một thành tựu khoa học cực kỳ quan trọng trong nền kinh tế thế giới Ngô lai là “cuộc cách mạng xanh” của nửa đầu thế kỷ 20 đã làm tăng sản lượng ngũ cốc một cách rõ rệt Ngô lai đã tạo ra bước nhảy vọt về sản lượng trước lúa mỳ nhiệt đới hàng thập kỷ, song giai đoạn đầu nó chỉ phát huy hiệu quả ở Mỹ và các nước phát triển

Có thể nói ngô lai đã thành công rực rỡ ở Mỹ Các nhà di truyền, cải lương giống ngô của Mỹ đã sớm thành công trong việc chọn lọc và lai tạo giống loại cây trồng này Cuối thế kỷ 19, Mỹ đã có 770 giống ngô chọn lọc, cải lương Theo E.Rinke (1979) việc sử dụng giống ngô lai ở Mỹ đã được bắt

đầu từ năm 1930, giống lai ba và lai kép được sử dụng đến năm 1957, sau đó

giống lai đơn cải tiến và lai đơn, chiếm 80 - 85% tổng số giống lai (Trần Hồng Uy, 1985) [31]

Để tạo ra các giống ngô lai tốt, các nhà khoa học Mỹ luôn quan tâm đến

vật liệu khởi đầu trong tạo giống là dòng thuần Kết quả điều tra của Bauman năm (1981) [32] cho thấy các nhà tạo giống ở Mỹ 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

Các giống ngô lai này ngày càng được phát triển mạnh mẽ ở tất cả các quốc gia trồng ngô Trong đó các giống ngô lai đơn có ưu thế lai cao nhất nhưng do quá trình sản xuất hạt giống cho năng suất thấp nên giá thành hạt giống lai đơn rất cao Vì vậy người ta tiến hành lai tạo các giống ngô lai 3, lai kép cho năng suất hạt giống cao mà giá thành lại rẻ, ưu thế lai cao (Nguyễn Thế Hùng, Phùng Quốc Tuấn, 1997) [11]

Với sự phát triển của khoa học và công nghệ, công tác chọn tạo giống cây trồng ở thế kỷ 21 đã được trợ giúp bởi nhiều kỹ thuật mới, các phương pháp nghiên cứu sinh học hiện đại đã ra đời, nhanh chóng trở thành công cụ hữu hiệu để cải tạo năng suất cây trồng Những kỹ thuật mới này tập trung chủ yếu vào hai lĩnh vực: nuôi cấy mô tế bào và kỹ thuật tái tổ hợp ADN Hai

kỹ thuật trên đã mở ra tiềm năng ứng dụng rộng lớn trong cải tạo giống cây trồng, góp phần cùng nhân loại trả lời câu hỏi làm thế nào để giải quyết đủ lương thực cho loài người ở thế kỷ 21

Kỹ thuật nuôi cấy bao phấn invitro đã được ứng dụng vào công tác chọn tạo dòng thuần, thụ tinh trong ống nghiệm 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, 2007) [29]

Tiến bộ kỹ thuật công nghệ sinh học hiện đại được áp dụng vào công tác chọn tạo giống đã giúp các nhà khoa học tạo ra những giống ngô chuyển gen Ngô biến đổi gen được đưa vào canh tác đại trà từ năm 1996, mang lại lợi ích

ổn định, đã đóng góp một lượng ngô đáng kể làm nhiên liệu sinh học và thức

ăn gia súc ở Mỹ 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 (Phan Xuân Hào, 2008)

[10] Trong những năm gần đây ngô biến đổi gen có mức tăng đáng kể ở các thị trường truyền thống như: Mỹ, Canada, Achentina, Nam Phi, Tây Ban Nha, Philippin và Hondura Ngoài ra còn có các thị trường quan trọng khác mới quan tâm, phát triển các giống ngô chuyển gen như: Braxin, Mêhicô, Ai Cập, Kenia, Nigeria Trung quốc, Ấn Độ, Thái Lan

Ngô là cây trồng đầy triển vọng của loài người trong thế kỷ 21 Các nhà khoa học trên thế giới vẫn không ngừng nghiên cứu, chọn tạo ra những giống ngô mới ưu việt hơn đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của con người

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

Cây ngô được di cư vào Việt Nam từ thế kỷ thứ 17, song do chiến tranh kéo dài nên công tác nghiên cứu bắt đầu muộn hơn so với các quốc gia khác

trên thế giới

Những năm đầu sau khi hòa bình lập lại ở miền Bắc các nhà khoa học của học Viện Nông Lâm đã tiến hành điều tra các loài phụ và giống ngô địa phương, thu thập mẫu giống ở hầu hết các tỉnh Trên cơ sở những kết quả

đánh giá các giống ngô địa phương các nhà khoa học đã rút ra được các giống

tốt phục vụ sản xuất như: Gié Bắc Ninh, ngô Việt Trì, ngô Vạn Xuân (Ngô Hữu Tình, 2009) [27]

Việt Nam tiếp cận với ngô lai không phải là muộn, ngay từ những năm 60 Học Viện Nông Lâm đã bắt đầu công tác tạo dòng thuần cho chương trình ngô lai, nhưng do sự thay đổi tổ chức của hệ thống nghiên cứu nông nghiệp, đặc biệt do thiếu những vật liệu di truyền phù hợp nên chương trình bị gián đoạn

Đến năm 1973, Trạm nghiên cứu ngô Sông Bôi được thành lập, các nhà khoa học tiến hành duy trì, đánh giá vật liệu chọn tạo dòng thuần, đồng thời khảo nghiệm các giống nhập nội và đã xác định được giống lai đơn MVSC

660 cho năng suất cao, phù hợp với điều kiện gieo trồng ở miền Bắc (Ngô Hữu Tình, 2009) [27]

Sau ngày miền Nam hoàn toàn được giải phóng công tác nghiên cứu ngô không còn lẻ tẻ, tự phát mà được chỉ đạo tập trung thông qua các đề tài, dự án nhà nước Nhưng do điều kiện chiến tranh kéo dài, 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 mới phát triển, góp phần đưa cây ngô nước ta

đứng vào hàng ngũ những nước nghiên cứu ngô tiên tiến ở Châu Á

Từ năm 1990 đến nay công tác chọn tạo giống ngô ở Việt Nam đã thu

được những thành tựu 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-49, giống ngô

đường TSB-3, giống ngô nếp mới ngắn ngày chất lượng cao như VN-2

Hiện nay, Viện Nghiên cứu ngô đang bảo tồn 616 mẫu giống ngô thụ phấn tự do Trong đó nguồn địa phương 463 giống, nguồn nhập nội 127 giống, còn lại là các quần thể tự tạo theo chương trình chọn tạo giống

*Chọn tạo và được công nhận nhiều giống ngô lai có thời gian sinh trưởng khác nhau phục vụ cho các vùng và mùa vụ trong cả nước

Trong những năm 1992-1994, Viện nghiên cứu ngô đã lai tạo ra các giống ngô lai không quy ước là: LS-5, LS-6, LS-8, bộ giống ngô lai này gồm những giống chín sớm, chín trung bình và chín muộn, cho năng suất từ 3-7 tấn/ha, thích ứng với nhiều vùng trong cả nước, dễ sản xuất hạt giống, giá giống rẻ Đây là bước chuyển tiếp quan trọng từ giống thụ phấn tự do sang giống lai quy ước

Từ năm 1994 đến nay, Viện nghiên cứu ngô đã lai tạo được nhiều giống ngô lai có tiềm năng năng suất cao (10 - 12 tấn), có thời gian sinh trưởng khác nhau phục vụ cho các vùng và mùa vụ trong cả nước Trong đó lai tạo giống

có thời gian sinh trưởng ngắn là những kết quả có ý nghĩa lớn đối với cuộc cách mạng mùa vụ của nước ta

- Nhóm giống dài ngày: (LVN10 được công nhận quốc gia năm 1994), LVN98 (2002), HQ2000 (2004),…

+ Nhóm giống trung ngày: LVN12 công nhận năm 1995, LVN17 (1999), T9 (2004), VN8960( 2004), LCH 9(2004), LVN 145( 2007),…

+ Nhóm giống ngắn ngày: LVN20 công nhận năm 1998, LVN25 (2000), LVN99 (2004),V98 - 1 (2004), VN6 (2005),…

Phần lớn giống ngô mới đang được mở rộng nhanh ra sản xuất, đặc biệt

là các giống ngô LVN 99, LVN 9, VN 8960, LVN 145,

Hiện nay nhiều tổ hợp lai có triển vọng với tiềm năng năng suất hơn 10 tấn/ha đang được sản xuất và thử nghiệm trên phạm vi cả nước như: LVN14, LVN15, SC184, TB61, TB66, VN885, SX2017, SX2004, TT04B-1

Nhờ nỗ lực không ngừng trong nghiên cứu và chuyển giao tiến bộ kỹ thuật trong sản xuất, đến năm 2009 giống ngô lai do Việt Nam chọn tạo đã chiếm 65% diện tích trồng ngô của cả nước

Cùng với việc ứng dụng ưu thế lai trong quá trình chọn tạo giống, các nhà khoa học nghiên cứu ngô ở Việt Nam bước đầu đạt được một số kết quả trong công tác chọn giống bằng công nghệ sinh học: tạo dòng thuần từ nuôi cấy bao phấn; dùng chỉ thị phân tử phân tích đa dạng di truyền, phân nhóm ưu thế lai, lập bản đồ gen chịu hạn, tạo dòng kháng khô vằn, chọn các dòng ưu tú

sử dụng trong 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) [5]

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

Không chỉ chú trọng công tác chọn tạo giống mới mà các nhà khoa học còn quan tâm đến nghiên cứu cải thiện các biện pháp kỹ thuật canh tác cho phù hợp với yêu cầu của giống để tăng hiệu quả của quá trình sản xuất Trong vòng 20 năm qua các nhà khoa học đã nghiên cứu hoàn thiện và chuyển giao thành công quy trình kỹ thuật trồng ngô trên nền đất ướt Xây dựng qui trình công nghệ sản xuất hạt giống ngô lai cho năng suất và hiệu quả cao Xây dựng được một hệ thống sản xuất ngô lai trên qui mô lớn, phạm vi toàn quốc

Để có thể tiếp cận với nền khoa học hiện đại các nhà khoa học Việt Nam

còn hợp tác hiệu quả với các cơ quan nghiên cứu nông nghiệp quốc tế trong

và ngoài nước: Trung tâm cải tạo ngô và lúa mỳ Quốc tế (CIMMYT), mạng lưới khảo nghiệm ngô vùng Châu Á (TAMNET), mạng lưới Công nghệ sinh học cây ngô Châu Á (AMBIONET), tổ chức Lương thực và Nông nghiệp Liên Hợp Quốc (FAO), các chương trình ngô trong vùng, các Viện, Trường

Đại học và các cơ quan quản lý nông nghiệp trên phạm vi cả nước

Những thành quả mà công tác nghiên cứu chọn tạo giống ngô ở Việt Nam đạt được đã góp phần làm thay đổi những tập quán canh tác lạc hậu và

đưa nghề trồng ngô nước ta vươn lên hàng đầu trong hàng ngũ các nước tiên

tiến trong khu vực

1.6 TÌNH HÌNH SẢN XUẤT NGÔ TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM 1.6.1 Tình hình sản xuất ngô trên thế giới

Ngô là cây trồng có nền di truyền rộng nên có khả năng thích ứng với nhiều vùng sinh thái khác nhau từ 550 bắc bán cầu đến 420 nam bán cầu, chính vì vậy ngô được trồng ở 140 nước trên thế giới, 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]

Do nhận thức được vị trí và tầm quan trọng của cây ngô trong nền kinh

tế nên từ đầu thế kỷ 20 đến nay sản xuất ngô trên thế giới phát triển liên tục cả

về diện tích, năng suất và sản lượng

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

Chỉ tiêu

Năm

Diện tích (triệu ha)

Năng suất (tạ/ha)

Sản lượng (triệu tấn)

Số liệu thống kê của FAO (2011) cho thấy sản xuất ngô trên thế giới

giai đoạn 1961-2009 có sự tăng trưởng đáng kể Năm 1961 năng suất ngô trung bình thế giới mới chỉ đạt 19,2 tạ/ha, diện tích 105,55 triệu ha Nhưng

đến năm 2009 năng suất ngô đạt 51,2 tạ/ha, gấp 2,7 lần và sản lượng đạt

817,11 triệu tấn, gấp 4 lần so với năm 1961 Diện tích ngô năm 2009 đạt 159,5 triệu ha, tăng 1,5 lần so với năm 1961 So với năng suất diện tích tăng chậm hơn vì đất canh tác ngày càng thu hẹp do sự phát triển mạnh mẽ của

công nghiệp, sự gia tăng dân số và quá trình biến đổi của khí hậu

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

(triệu ha)

Năng suất (tạ/ha)

Sản lượng ( triệu tấn)

Mỹ được coi là cường quốc số một về ngô Năm 2009, Mỹ có diện tích trồng ngô là 32,21 triệu ha, năng suất bình quân đạt 103,39 tạ/ha và tổng sản lượng đạt 333,01 triệu tấn chiếm 40,75% sản lượng ngô toàn thế giới

Sản xuất ngô của Mỹ chiếm hơn 37,6% tổng sản lượng ngô thế giới Theo Rinke.E (1979) [41] 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) [27] Ở Mỹ trong thí nghiệm, các giống ngô lai đơn đã cho năng suất đạt 25 tấn/ha/vụ 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 (Duvick D.N, 1990) [34]

Những năm gần đây, năng suất ngô ở hầu hết các nước phát triển 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 Ming Tang Chang

và cộng sự (2005) [39] 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

Năm 2007, diện tích trồng ngô chuyển gen ở Mỹ đạt 27,4 triệu ha chiếm 73% diện tích trồng ngô (Phan Xuân Hào, 2008) [10]

Mỹ cũng là nước xuất khẩu ngô lớn nhất thế giới Năm 2009, lượng ngô xuất khẩu trên thị trường thế giới là 85 triệu tấn, trong đó Mỹ xuất khẩu 53,5 triệu tấn chiếm 62,9%

Trung Quốc là nước đứng thứ 2 trên thế giới về sản xuất ngô Năm 2009, diện tích trồng ngô của Trung Quốc là 30,48 triệu ha, chiếm 19,1% diện tích trồng ngô thế giới, sản lượng đạt 163,12 triệu tấn, chiếm 20,0% sản lượng ngô toàn thế giới Dự báo, sản lượng ngô năm 2010-2011 của Trung Quốc sẽ tăng 7,1% so với năm 2009, diện tích ngô sẽ tăng ít, chỉ tăng khoảng 1%

Sản xuất ngô trên thế giới có sự khác biệt rất lớn 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, cao hơn năng suất ngô trung bình của thế giới, còn các nước đang phát triển năng suất là 2,7 tấn/ha Nguyên nhân chính dẫn

đến sự chênh lệch này là do sự khác biệt về khoa học kỹ thuật 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 chủ yếu là trồng các giống thụ phấn

tự do, diện tích trồng giống ngô lai chỉ chiếm 37% diện tích Ngoài ra ở các nước đang phát triển do điều kiện kinh tế khó khăn, khả năng đầu tư thâm canh thấp nên không khai thác hết tiềm năng năng suất của giống

Theo dự báo của Viện nghiên cứu lương thực Thế giới (IPRI, 2003) [38], 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% So với năm

1997, năm 2020 nhu cầu ngô thế giới tăng 45%, nhu cầu ngô tăng chủ yếu ở các nước đang phát triển (72%), riêng Đông Á nhu cầu tăng 85%

1.6.2.Tình hình sản xuất ngô ở Việt Nam

Cây ngô được du nhập vào Việt Nam vào nửa cuối thế kỷ thứ 17 Do có nhiều đặc điểm quý như thích ứng rộng, chịu thâm canh, năng suất cao nên cây ngô sớm được người Việt chấp nhận và mở rộng sản xuất, đặc biệt trên những vùng đất cao, không chủ động nước Tình hình sản xuất ngô ở Việt Nam được trình bày qua bảng 1.3

Mặc dù được coi là cây lương thực quan trọng thứ hai sau cây lúa nhưng sản xuất ngô trong một thời gian dài chưa được quan tâm đúng mức, nên phát triển rất chậm Năm 1961, diện tích ngô của Việt Nam chỉ đạt 260,2 nghìn ha Do sử dụng các giống địa phương trong sản xuất nên năng suất rất thấp chỉ đạt trên 11,2 tạ/ha

Mãi đến đầu thế kỷ 20, cây ngô ở nước ta mới được chú ý phát triển Ngành sản xuất ngô nước ta thực sự có những bước tiến nhảy vọt từ đầu những năm 1990 đến nay, do mở rộng diện tích trồng ngô lai trong sản xuất, kết hợp áp dụng các biện pháp kỹ thuật canh tác theo nhu cầu của giống mới Sản xuất ngô nước ta trong những năm gần đây đã có sự tăng trưởng mạnh, năng suất ngô tăng liên tục suốt 20 năm qua, với tốc độ cao hơn tốc độ tăng năng suất của thế giới Năm 1980, năng suất ngô nước ta chỉ bằng 34,9% năng suất bình quân trên thế giới, năm 1990 bằng 42,2% nhưng đến năm 2009

đã bằng 78,8% năng suất bình quân trên thế giới

Bảng 1.3 Tình hình sản xuất ngô ở Việt Nam năm 1961 - 2010

Năm Diện tích

(nghìn ha)

Năng suất (tạ/ha)

Sản lượng (nghìn tấn)

Diện tích ngô lai (%)