Đánh giá khả năng thích ướng một số giống ngô lai mới có triển vọng ỏ đăk lăk

Luận văn

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP I

LỜI CAM ðOAN

Tôi xin cam ñoan số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là trung thực và chưa hề ñược sử dụng ñể bảo vệ một học vị nào

Tôi xin cam ñoan mọi sự giúp ñỡ cho việc thực hiện luận văn ñã ñược cám ơn và các thông tin trích dẫn ñã ñược chỉ rõ nguồn gốc

Tác giả luận văn

Trần Hữu Quảng

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS Vũ Văn Liết, người ñã tận tình giúp ñỡ, hướng dẫn tôi trong suốt thời gian thực hiện ñề tài, cũng như trong quá trình hoàn chỉnh luận văn tốt nghiệp

Tôi xin chân thành cám ơn các thầy cô giáo Khoa Sau ñại học; Khoa Nông học, ñặc biệt là các thầy cô trong Bộ môn Di truyền – Chọn giống cây trồng (Trường ðại học Nông nghiệp I); các bạn bè, ñồng nghiệp, gia ñình và người thân ñã nhiệt tình giúp ñỡ tôi trong thời gian thực hiện ñề tài và hoàn chỉnh luận văn tốt nghiệp

Tác giả luận văn

Trần Hữu Quảng

MỤC LỤC

Mục lục iii

Danh mục các chữ viết tắt vi

Danh mục bảng vii Danh mục hình ix 1 MỞ ðẦU 1 1.1 Tính cấp thiết của ñề tài 1

1.2 Mục ñích và yêu cầu của ñề tài 2

1.2.1 Mục ñích của ñề tài 2

1.2.2 Yêu cầu của ñề tài 2

1.3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của ñề tài 3

2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 4 2.1 Tình hình sản xuất ngô trên thế giới và trong nước 4

2.1.1 Tình hình sản xuất ngô trên thế giới 4

2.1.2 Tình hình sản xuất ngô ở Việt Nam 7

2.2 Những nghiên cứu cơ bản về cây ngô 9

2.3 Ảnh hưởng của các yếu tố sinh thái ñến sinh trưởng và phát triển của

cây ngô 15

2.4 Mối quan hệ giữa năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất ngô .20

2.5 Những nghiên cứu về kỹ thuật thâm canh ngô 23

2.6 Tương tác kiểu gen với môi trường và sự ổn ñịnh của giống 26

3 VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 30 3.1 Vật liệu thí nghiệm 30

3.1.1 ðịa ñiểm thí nghiệm 30

3.1.2 Thời gian thí nghiệm 30

3.2 Nội dung nghiên cứu 31

3.3 Phương pháp nghiên cứu 31

3.3.1 Bố trắ thắ nghiệm 31

3.3.2 điều kiện thắ nghiệm 32

3.3.3 Các chỉ tiêu theo dõi 33

3.4 Phương pháp thu thập và xử lý số liệu 38

4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 39 4.1 Một số chỉ tiêu ựiều kiện môi trường ở ba ựịa ựiểm nghiên cứu 39

4.2 Thời gian sinh trưởng và phát triển của các giống ngô thắ nghiệm 40

4.3 Chiều cao và tốc ựộ tăng trưởng chiều cao cây của các giống ngô 47

4.4 Số lá và tốc ựộ ra lá của các giống ngô thắ nghiệm 51

4.5 Các chỉ tiêu hình thái cây của các giống ngô thắ nghiệm 56

4.6 Một số ựặc ựiểm về bắp và hạt của các giống ngô thắ nghiệm 61

4.7 Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của các giống ngô 62

4.7.1 Các yếu tố cấu thành năng suất của các giống ngô thắ nghiệm 62

4.7.1.1 Các chỉ tiêu về bắp liên quan ựến năng suất của các giống ngô 62 4.7.1.2.Các chỉ tiêu về hạt liên quan ựến năng suất của các giống ngô 64 4.7.2 Năng suất của các giống ngô tại ba ựiểm thắ nghiệm 68

4.8 Khả năng chống chịu của các giống ngô tại ba ựiểm thắ nghiệm 73

4.8.1 Khả năng chống chịu sâu bệnh hại của các giống ngô thắ nghiệm 73

4.8.2 Khả năng chống chịu ựiều kiện ngoại cảnh của các giống ngô 75

4.9 đánh giá tắnh ổn ựịnh của các giống ngô thắ nghiệm qua ba tiểu vùng sinh thái 77

4.9.1 Tắnh ổn ựịnh về thời gian sinh trưởng của các giống thắ nghiệm qua ba tiểu vùng sinh thái 77

4.9.2.Tắnh ổn ựịnh về tắnh trạng số hạt trên hàng của các giống qua ba tiểu vùng sinh thái 78

4.9.3 Tính ổn ñịnh về tính trạng tỷ lệ hạt trên bắp của các giống qua ba tiểu

vùng sinh thái 80 4.9.4 Tính ổn ñịnh về tính trạng khối lượng 1000 hạt của các giống ngô qua

ba tiểu vùng sinh thái 81 4.9.5 Tính ổn ñịnh về tính trạng khối lượng bắp của các giống qua ba tiểu

vùng sinh thái 82 4.9.6 Tính ổn ñịnh về tính trạng năng suất của các giống ngô qua ba tiểu

vùng sinh thái 83

5.1 Kết luận 85 5.2 ðề nghị 85

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

BMT : Buôn Ma Thuột BRN : Bán răng ngựa

L : Số lá trên cây NXB : Nhà xuất bản

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1 Diện tích, năng suất và sản lượng ngô của một số nước trồng ngô

hàng ñầu trên thế giới năm 2003 4

Bảng 2.2 Sản lượng ngô sản xuất trên thế giới năm 2005 – 2007 6

Bảng 2.3 Diện tích, năng suất và sản lượng ngô ở Việt Nam trong những năm gần ñây 9

Bảng 4.1 Nhiệt ñộ, ñộ ẩm, lượng mưa, số giờ nắng trung bình các tháng tại ba ñiểm thí nghiệm của ðắk Lắk vụ Hè Thu năm 2007 39

Bảng 4.2 Thời gian sinh trưởng của các giống ngô từ khi gieo ñến khi cây có 7-9 lá tại các ñiểm thí nghiệm 41

Bảng 4.3 Thời gian sinh trưởng của các giống ngô từ khi gieo ñến khi bắp chín sinh lý tại các ñiểm thí nghiệm 44

Bảng 4.4 Chiều cao và tốc ñộ tăng trưởng chiều cao cây của các giống ngô 48

Bảng 4.5 Số lá và tốc ñộ ra lá của các giống ngô tại ba ñiểm thí nghiệm 52

Bảng 4.6 Một số chỉ tiêu về hình thái cây của các giống ngô tại ba ñiểm thí nghiệm 57

Bảng 4.7 Một số ñặc ñiểm về bắp và hạt của các giống ngô thí nghiệm 61

Bảng 4.8 Các chỉ tiêu về bắp liên quan ñến năng suất của các giống ngô 63

Bảng 4.9 Các chỉ tiêu về hạt liên quan ñến năng suất của các giống ngô 65

Bảng 4.10 Năng suất của các giống ngô tại ba ñiểm thí nghiệm 69

Bảng 4.11 Khả năng chống chịu một số loại sâu bệnh hại của các giống ngô 74

Bảng 4.12 Khả năng chống chịu ñiều kiện ngoại cảnh của các giống ngô 76

Bảng 4.13 Tính ổn ñịnh về thời gian sinh trưởng của các giống ngô qua ba tiểu vùng sinh thái 78

Bảng 4.14 Tính ổn ñịnh về tính trạng số hạt trên hàng của các giống ngô qua ba tiểu vùng sinh thái 79

Bảng 4.15 Tính ổn ñịnh về tính trạng tỷ lệ hạt trên bắp của các giống ngô qua

ba tiểu vùng sinh thái 80 Bảng 4.16 Tính ổn ñịnh về tính trạng khối lượng 1000 hạt của các giống ngô

qua ba tiểu vùng sinh thái 81 Bảng 4.17 Tính ổn ñịnh về tính trạng khối lượng bắp của các giống ngô thí

nghiệm qua ba tiểu vùng sinh thái 82 Bảng 4.18 Phân tích tính ổn ñịnh của tính trạng năng suất của các giống ngô

qua ba tiểu vùng sinh thái 83

DANH MỤC HÌNH

4.1 Chiều cao cây cuối cùng của các giống ngô tại ba ñiểm thí nghiệm 59 4.2 Năng suất của các giống ngô tại ba ñiểm thí nghiệm 73

1 MỞ ðẦU

1.1 Tính cấp thiết của ñề tài

Ngô (Zea mays L) là một trong những cây ngũ cốc chính, có nguồn

gốc ở vùng nhiệt ñới ðầu tiên ngô ñược trồng trong vườn như một loài cây quý hiếm, chẳng bao lâu ngô ñược xác ñịnh là một trong những loại cây lương thực có giá trị kinh tế ñối với ñời sống con người Ngày nay, cây ngô ñược trồng rộng rãi khắp nơi và ở nhiều vùng có ñiều kiện sinh thái khác nhau Ngô có tiềm năng năng suất cao, chất lượng dinh dưỡng tốt và hiệu quả kinh tế cao cho sản xuất nông nghiệp Cây ngô có vai trò quan trọng trong nền kinh tế của các quốc gia, nó không chỉ ñược sử dụng làm nguồn lương thực cho con người, làm thức ăn cho gia súc mà còn cung cấp nguyên liệu cho ngành công nghiệp chế biến Ngoài ra, ngô còn là nguồn hàng hóa xuất khẩu

có giá trị kinh tế cao, mang lại nguồn thu nhập cho người dân và nền kinh tế quốc dân

Ở nước ta, tổng diện tích trồng ngô hiện nay ñạt trên một triệu ha [23] Tuy nhiên, nhu cầu sử dụng sản phẩm ngô của nước ta ngày càng cao Hàng năm nước ta vẫn phải nhập khẩu gần một triệu tấn ngô Vì vậy, cây ngô là một trong những cây lương thực quan trọng trong nền nông nghiệp và ñang ñược phát triển trồng ở hầu hết các tỉnh thành trong cả nước

ðắk Lắk là một tỉnh miền núi thuộc Cao nguyên Nam trung bộ có ñiều kiện thời tiết khí hậu, ñất ñai màu mỡ, rất phù hợp cho sự sinh trưởng và phát triển của cây ngô Chính vì vậy, từ lâu cây ngô là một trong những cây trồng quen thuộc với những người dân tộc bản xứ, trong ñó chủ yếu là các giống ngô ñịa phương có phẩm chất tốt, nhưng năng suất không cao Cho ñến những năm 1995, cây ngô lai mới ñược ñưa vào trồng thử nghiệm tại ðắk Lắk và ñã trở thành là một trong những loại cây trồng chính trong ngành sản xuất nông nghiệp của ñịa phương Những năm gần ñây, do có sự chuyển ñổi cơ cấu cây

trồng ựể phù hợp với ựiều kiện khắ hậu thời tiết của từng ựịa phương trong tỉnh, do ựó diện tắch cây công nghiệp lâu năm kém hiệu quả ựược thay thế bằng diện tắch cây lương thực ngắn ngày, trong ựó cây ngô chiếm diện tắch ngày càng lớn Hiện nay diện tắch trồng ngô của toàn tỉnh một năm khoảng gần 120.000 ha [19], là một trong những tỉnh có diện tắch trồng ngô lớn nhất

cả nước Tuy nhiên, năng suất bình quân cũng như sản lượng ngô trong toàn tỉnh lại không cao, chưa phản ánh hết tiềm năng về khắ hậu thời tiết, ựất ựai của vùng Một trong những nguyên nhân làm năng suất và sản lượng ngô của đắk Lắk chưa cao là do yếu tố về giống chưa phù hợp với ựiều kiện sinh thái

cụ thể của từng tiểu vùng sinh thái trong tỉnh Người dân hầu như có rất ắt sự lựa chọn ngoài các giống ựã có từ rất lâu như: CP888; LVN10; C919 và một

số giống khác để xác ựịnh ra ựược các giống ngô lai mới có năng suất cao, khả năng thắch nghi tốt với từng ựiều kiện sinh thái của đắk Lắk, từ ựó làm phong phú thêm bộ giống sản xuất tại ựịa phương góp phần làm tăng năng suất cũng như sản lượng ngô trong tỉnh, chúng tôi tiến hành nghiên cứu ựề tài:

Ộđánh giá khả năng thắch ứng một số giống ngô lai mới có triển vọng tại

1.2.2 Yêu cầu của ựề tài

- Thu thập số liệu về ba tiểu vùng sinh thái tỉnh đắk Lắk

- Nghiên cứu các ựặc ựiểm sinh trưởng và phát triển của các giống ngô lai thắ nghiệm trong vụ Hè Thu năm 2007 tại đắk Lắk

- đánh giá một số chỉ tiêu nông sinh học của các giống ngô thắ nghiệm

- đánh giá khả năng chống chịu ựiều kiện bất thuận và sâu bệnh của các giống ngô thắ nghiệm trong ựiều kiện tỉnh đắk Lắk

- đánh giá năng suất và yếu tố cấu thành năng suất của các giống ngô thắ nghiệm

- Bước ựầu xác ựịnh khả năng thắch nghi và mức ựộ ổn ựịnh của giống ngô trong ựiều kiện sinh thái tỉnh đắk Lắk

1.3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của ựề tài

đề tài ựánh giá, so sánh ựặc ựiểm sinh trưởng và phát triển của các giống ngô thắ nghiệm trên ba tiểu vùng sinh thái ựể xác ựịnh ra ựược các giống ngô lai mới có năng suất cao, khả năng thắch nghi tốt với từng ựiều kiện sinh thái của đắk Lắk Từ ựó làm phong phú thêm bộ giống sản xuất tại ựịa phương, góp phần làm tăng năng suất cũng như sản lượng ngô trong tỉnh Thông qua thắ nghiệm tại 3 tiểu vùng sinh thái ựánh giá mức ổn ựịnh của năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của các giống ngô lai là những kết luận

có ý nghĩa khoa học và thực tiễn cao

2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

2.1 Tình hình sản xuất ngô trên thế giới và trong nước

2.1.1 Tình hình sản xuất ngô trên thế giới

Ngô là một loại ngũ cốc quan trọng trên thế giới, ñứng thứ ba sau lúa mì

và lúa gạo Cây ngô là cây có nền di truyền rộng, thích ứng với nhiều vùng sinh thái khác nhau, do vậy ngô ñược trồng ở hầu hết các nước trên thế giới Trên thế giới có xấp xỉ khoảng 75 nước trồng ngô bao gồm cả các nước công nghiệp và các nước ñang phát triển, mỗi nước trồng ít nhất 100.000 ha ngô Theo số liệu của FAO, năm 2003 tổng số diện tích ñất trồng ngô là 142.331.335 ha, ñem lại sản lượng 637.444.480 tấn ngô ngũ cốc một năm, trị giá trên 65 tỷ ñôla (dựa trên giá bán quốc tế năm 2003 là 108 ñôla/tấn) Trong

ñó các nước ñang phát triển chiếm hai phần ba diện tích trồng, các nước công nghiệp chiếm một phần ba [35], [54] (bảng 2.1)

Bảng 2.1 Diện tích, năng suất và sản lượng ngô của một số nước trồng

ngô hàng ñầu trên thế giới năm 2003

Tên nước Diện tích

(1000 ha)

Năng suất (tạ/ha)

Sản lượng (1000 tấn)

Qua bảng 2.1, chúng ta thấy năm nước sản xuất ngô hàng ñầu là Mỹ (256,9 triệu tấn), Trung Quốc (114,17 triệu tấn), Braxin (47,8 triệu tấn), Mêxicô (19,6 triệu tấn) và Argentina (15 triệu tấn) Trong ñó, hai nước có diện tích trồng ngô lớn nhất trên thế giới ñó là Mỹ và Trung Quốc chiếm 36,75% tổng diện tích và chiếm 58,21% tổng sản lượng ngô trên toàn thế giới

Về năng suất, năng suất ngô ở Mỹ là cao nhất, ñạt 89,2 tạ/ha, tiếp ñến là Canada ñạt 78,2 tạ/ha; Pháp ñạt 71,4 tạ/ha; Argentina ñạt 64,7 tạ/ha Trung Quốc là nước có diện tích và sản lượng ngô ñứng thứ hai trên thế giới (sau Mỹ) nhưng năng suất ngô Trung Quốc chỉ ñạt ở mức ñộ trung bình là 48,5 tạ/ha (năm 2003) Sản lượng ngô Trung Quốc năm 2007 dự báo ñạt 149 triệu tấn Xuất khẩu ngô của Trung Quốc niên vụ 2007/2008 sẽ ñạt 1,5 triệu tấn Năm 2006/2007, Trung Quốc vẫn là nước nhập khẩu ngô Tiêu thụ ngô ở nước này niên vụ 2006/2007 dự kiến ñạt 145 triệu tấn và năm 2007/2008 sẽ ñạt 147 triệu tấn, trong ñó tiêu thụ ngô trong ngành công nghiêp sẽ ñạt 37,5 triệu tấn, tăng 2 triệu tấn tương ñương 6% so với niên vụ trước [20] Sản lượng sản xuất ngô ở trên thế giới trung bình hàng năm từ 696,2 ñến 723,3 triệu tấn (năm 2005 – 2007) Trong ñó nước Mỹ sản xuất 40,62% tổng sản lượng ngô và 59,38% còn lại là do các nước khác sản xuất [20] (bảng 2.2)

Qua bảng 2.2 ta thấy nhu cầu tiêu thụ ngô nội ñịa là rất lớn, trung bình hàng năm từ 702,5 ñến 768,8 triệu tấn Trong ñó nước Mỹ tiêu thụ 33,52% tổng sản lượng ngô tiêu thụ trên toàn thế giới và các nước khác chiếm 66,48% Sản lượng ngô xuất khẩu trên thế giới trung bình hàng năm từ 82,6 ñến 86,7 triệu tấn Trong ñó, Mỹ xuất khẩu 64,41% tổng sản lượng và các nước khác chiếm 35,59% Sản lượng ngô trên thế giới năm 2007 tăng gấp ñôi

so với 30 năm trước ñây (năm 1977 sản lượng ngô trên thế giới vào khoảng

349 triệu tấn) [20]

Bảng 2.2 Sản lượng ngô sản xuất trên thế giới năm 2005 – 2007

( ðvt: triệu tấn)

Năm Stt Sản lượng

Theo thống kê của FAO diện tắch ngô của thế giới năm 1993 là 134.125 nghìn ha tăng lên 142.331 nghìn ha năm 2003 và tốc ựộ tăng diện tắch là 0,3% Các nước đông Nam Á từ 38.465 nghìn ha tăng lên 480.580 nghìn ha năm 2003 Về sản lượng, ngô thế giới từ 476.711,6 nghìn tấn tăng lên 637.444,48 nghìn tấn năm 2003 và tốc ựộ tăng bình quân hàng năm là 2,1% [35], [54] Những quốc gia đông Nam Á có tốc ựộ tăng sản lượng hàng năm cao nhất là Lào, Campuchia, Myanmar và Việt Nam, tốc ựộ tăng hàng năm trên 10% (Việt Nam là 11,1%) Năng suất ngô thế giới tăng từ 3,62 tấn/ha năm 1993 lên 4,47 tấn/ha năm 2003 và tốc ựộ tăng bình quân hàng năm là 1,7%, trong ựó năng suất ngô của Việt Nam tăng hàng năm khoảng 5,3% Ngô là một loại ngũ cốc ựa dạng cho tiêu dùng và chế biến Các sản phẩm chế biến ựược tạo ra từ nhiều loại như ngô trắng, ngô vàng và những loại ựặc biệt như ngô ựá và ngô nếp có hiệu quả khá cao Một vắ dụ, ở Mỹ hiện nay mới tập trung vào ngô thường ưu thế lai, ngô nếp ưu thế lai ựược trồng khoảng 700,000 acres chủ yếu cho nhu cầu tinh bột dạng amylopectin thay thế cho sản phẩm này ở sắn, xuất khẩu, làm thuốc, chế biến nước hoa Giá ngô nếp ở

Mỹ khoảng 10 ựến 25 ựô la/giạ (36 lắt) [42], [54]

Tuy nhiên, ngô nếp về năng suất cũng như sản lượng chưa tương xứng với tiềm năng của nó Diện tắch trồng ngô trắng và ngô nếp trên thế giới là 32 triệu ha và Châu Á là 6,9 triệu ha, năng suất trung bình mới chỉ ựạt 1,7 ha Phần trăm diện tắch trồng giống ngô ưu thế lai trong ựó có ngô nếp ở một số nước Mỹ là 100%, đông Phi 24%, còn lại là ở các quốc gia khác [42], [54]

2.1.2 Tình hình sản xuất ngô ở Việt Nam

Ở Việt Nam, ngô là cây trồng có từ lâu ựời Theo nhà bác học Lê Quý đôn, cây ngô ựược ựưa vào Việt Nam vào nửa cuối thế kỷ thứ 17 Nhờ những ựặc ựiểm quý, cây ngô sớm ựược người Việt chấp nhận và mở rộng sản xuất, coi là một trong những cây lương thực chắnh, ựặc biệt ựối với vùng ựất cao không có ựiều kiện tưới nước [10] Trước cách mạng tháng 8/1945 diện tắch

trồng ngô là rất ắt, năng suất rất thấp 11,8tạ/ha (Nguyễn Trần Trọng, 1977) (dẫn theo Ngô Hữu Tình, 1997) [12], [13] Sau khi ựất nước thống nhất diện tắch trồng ngô của nước ta tăng lên rất nhanh và ngô ựã trở thành một trong những cây lương thực quan trọng trong nền sản xuất nông nghiệp của nước ta [8], [9], [10], [12]

Sản xuất ngô ở nước ta những năm qua ựã ựạt ựược nhiều kết quả rất ựáng khắch lệ Diện tắch, năng suất và sản lượng tăng nhanh (bảng 2.3), tỷ lệ diện tắch

sử dụng các giống mới có năng suất cao và chất lượng tốt ngày càng tăng lên [6], [7], [25] Trong suốt 20 năm qua diện tắch, năng suất và sản lượng ngô Việt Nam tăng liên tục với tốc ựộ rất cao Tỷ lệ tăng trưởng bình quân hàng năm về diện tắch là 7,5%, về năng suất là 6,7% và sản lượng là 24,5%, cao hơn nhiều so với giai ựoạn 10 năm trước ựó 1975-1985 (4,2%, 3,9% và 10,0%, theo thứ tự) So với năm 1985, sản xuất ngô năm 2004 tăng trưởng 2,5 lần diện tắch; 2,3 lần năng suất và 5,9 lần sản lượng (Ngô Hữu Tình năm 2005) [14] Nguyên nhân chắnh là

do thay ựổi giống ngô lai và cải tiến kỹ thuật canh tác Nhóm giống có diện tắch gieo trồng trên 10.000 ha là: LVN10, CP888, CP999, C919, G49, P11, B9681, CP989 Nhóm có diện tắch 5000-10.000 ha: LVN4, B9797, P60, Nếp Nù, Tẻ ựịa phương Nhóm có diện tắch 1000-5000 ha: HQ2000, Ngô Nù xanh, VN4, TSB1, NK46, LVN17, Nếp Vàng, P848, LVN2, VN2 LS6, MX4, MX2, NK4300, B9999 Như vậy diện tắch trồng ngô nhóm chất lượng nói chung và ngô nếp nói riêng còn hạn chế ở nước ta [7], [14]

Hiện nay, cả nước ựã hình thành 8 vùng sản xuất ngô Trong ựó, năm vùng có diện tắch lớn nhất cả nước là Tây Nguyên chiếm 21,8%, đông Bắc 21,09%, Tây Bắc 15,35%, Bắc Trung Bộ 14,36% và đông Nam Bộ 12,11% Tổng diện tắch 5 vùng này chiếm 84,71% Còn lại là ựồng bằng sông Hồng 7,69%, Duyên Hải Nam Trung Bộ 4,14% và ựồng bằng sông Cửu Long 3,47% [23], [24]

Bảng 2.3 Diện tích, năng suất và sản lượng ngô ở Việt Nam

trong những năm gần ñây

Năm Diện tích

(1000 ha)

Năng suất (tạ/ha)

Sản lượng (1000 tấn)

(Ngu ồn: Bộ nông nghiệp& PTNT)

Hiện diện tích ngô của Việt Nam ñạt khoảng trên 1 triệu ha với năng suất bình quân 37 tạ/ha và tổng sản lượng ñạt khoảng 3,82 triệu tấn (năm 2006) Sản xuất ngô ở Việt Nam theo kế hoạch của Bộ Nông Nghiệp và Phát triển Nông thôn phấn ñấu ñến năm 2010 sản lượng ngô ñạt 6 – 7 triệu tấn/năm (Trần Hồng Uy và cộng sự, 2001) [16], [17], [18] ðể ñạt ñược mục tiêu, chúng ta cần phải vượt qua một số trở ngại khách quan như diện tích ñất canh tác ngày càng bị thu hẹp, khí hậu khắc nghiệt và sâu bệnh ngày càng trở nên trầm trọng

2.2 Những nghiên cứu cơ bản về cây ngô

Một số bằng chứng chỉ ra rằng ngô ñược thuần hóa từ loài cỏ mexican

hoang dại teosinte (Zea mays ssp Parviglumis hoặc ssp mexicana) Những

bằng chứng khảo cổ học chứng minh rằng thời gian thuần hóa ngô vào

khoảng 5000 ựến 10.000 năm trước ựây, mặc dù nguồn gốc gần ựây của ngô từ teosinte, những cây này khác biệt sâu sắc về hình thái Một ựiểm khác biệt chủ yếu là teosinte ựiển hình có nhánh cờ dài trên ựỉnh bông cờ trong khi ngô có nhánh ựỉnh cờ ngắn bằng bắp Phân tắch di truyền nhận

thấy rằng teosinte branched 1(tb1) như là một gen tương hợp rộng ựiều

khiển sự khác biệt này [48]

Trong các cây trồng lấy hạt chủ yếu trên trái ựất, ngô là cây có tiềm năng năng suất cao nhất Hiện nay, năng suất ngô ở Mỹ ựã ựạt 15 - 18 tấn/ha, năng suất thắ nghiệm ựạt 25 tấn/ha (Nguyễn Thế Hùng, 2003) [6] Ngô là cây trồng phổ biến, có diện tắch trồng rộng lớn trên thế giới Nó có thể trồng trong nhiều ựiều kiện môi trường khác nhau, sản phẩm ựược sử dụng làm lương thực cho người, thức ăn gia súc và cho công nghiệp [42]

Từ những năm 1940 Anderson và Cutler ựã nhận thấy mức ựộ quan trọng của ựa dạng di truyền ở ngô và xác ựịnh các loài bao gồm những cá thể

có những ựặc ựiểm chung coi như là một nhóm Các ựặc ựiểm hình thái phản ảnh mối quan hệ di truyền và ựược sử dụng ựể phân loại loài ngô ở Mexico, Trung và Nam Mỹ cũng như ở Hoa Kỳ Cơ sở này ựược chứng minh thêm bằng di truyền phân tử và hiện nay ựã phân loại ra ựược 42 loài Ở Mỹ có rất nhiều giống ngô thụ phấn tự do ưu thế ựược trồng trước khi có các giống ngô

ưu thế lai Chúng ựã cung cấp nguồn gen ựể tạo giống ngô ưu thế lai hiện nay

ở hầu hết các khu vực trên thế giới đáng tiếc là hầu hết các giống ngô thụ

phấn tự do vùng Bắc Mỹ ựã bị mất [32]

Tạo giống ở cây giao phấn bao gồm hai hướng chắnh là tạo giống thụ phấn tự do và tạo giống ưu thế lai Tạo giống thụ phấn tự do bằng các phương pháp chọn lọc cải tiến quần thể ựã ựược thực hiện từ rất sớm dựa trên cơ sở khoa học thay ựổi tần suất gen và kiểu gen qua các chu kỳ chọn lọc Theo Walter R Fehr 1983, chọn lọc trước thụ phấn hiệu quả thay ựổi tần xuất gen

và kiểu gen gấp 2 lần chọn lọc sau thụ phấn Ví dụ: tần suất gen của quần thể ban ñầu 0,40RR + 0,32 Rr + 0,64 rr tần xuất gen R = 0,2 va r = 0,8 nếu chọn lọc trước thụ phấn quần thể mới có tần suất kiểu gen là 0,31 RR + 0,50 Rr + 0,19rr và tần suất gen là R = 0,56 và r = 0,44 Nhưng chọn lọc sau thụ phấn quần thể mới có tần suất kiểu gen là 0,11 RR + 0,54Rr + 0,35 rr và tần suất gen là R = 0,38 và r = 0,62 ðây là nguyên lý rất quan trọng ứng dụng trong các phương pháp chọn lọc chu kỳ Chọn lọc sau thụ phấn ñược xem là chỉ chọn cây mẹ, chọn lọc trước thụ phấn là có thể chọn lọc ñược cả hai bố mẹ Chọn lọc ở cây giao phấn có thể phân chia thành các phương pháp khác nhau như chọn lọc hỗn hợp, hỗn hợp cải tiến, bắp trên hàng và chọn lọc chu kỳ Tuy nhiên phân chia như vậy chỉ là tương ñối vì tất cả các phương pháp ñều

có thể coi là chọn lọc chu kỳ [50], [52]

Phát triển chọn lọc cho tạo giống chống chịu bất thuận của chương trình tạo giống phụ thuộc vào hệ thống tạo giống sử dụng Một vài chiến lược ñược trình bày dưới ñây, mặc dù có rất nhiều chiến lược khác trong bất kỳ chương trình tạo giống nào, nhưng cần làm rõ một số khái niệm dưới ñây:

- Loại sản phẩm tạo ra: giống OPV, giống UTL hay lai ñỉnh…

- Những ñặc ñiểm quan trọng nhất của sản phẩm: chín, ñặc ñiểm hạt, chống chịu bất thuận cần thiết và chống chịu sâu bệnh

- Chiến lược phát trển và triển khai sản phẩm

Tất cả chương trình tạo giống sử dụng phương pháp chọn lọc các bước khôn ngoan ñể nhận biết các con cái và hạn chế của nguồn, trước hết một lượng lớn con cái ñược ñánh giá với một số ít lần lặp lại và tại một số ñiểm (screening) Sau ñó con cái tốt ñược ñánh gía ở nhiều ñiểm, nhiều lần lặp lại hơn (testing) [39], [45]

Ngô có nhiều phương pháp tạo giống Lựa chọn phương pháp ñể cải tiến quần thể (intra-population) hay cải tiến ñồng thời hai quần thể (inter- population)

Trong phương pháp cải tiến quần thể:

+ Chọn cá thể so sánh với gia ñình chọn lọc

+ Các gia ñình không tự phối so với với con cái tự thụ

+ Tự nó biểu hiện so với lai thử

Trong phương pháp cải tiến hai quần thể có thể lựa chọn là:

+ Lai thử các cá thể so với các gia ñình

+ Con cái lai thử Half-sib so với full-sib

ñó tạo ra năng suất hạt lai ñơn rất thấp và lai ñơn không thể thương mại ñược Năm 1922, D F Jones ñề xuất lai kép ñã hỗ trợ thúc ñẩy sản xuất hạt lai F1, hạt lai sinh ra từ lai ñơn do vậy có năng suất cao và hạt giống ưu thế lai ñi vào thương mại từ những năm 1930 [38] Từ những thành công về giống ngô ưu thế lai nên năng suất ngô của Mỹ không ngừng tăng hàng năm

Có hai loại giống ngô ưu thế lai là lai quy ước (trên cơ sở các dòng thuần) và lai không quy ước (ít nhất một bố mẹ không phải là dòng thuần) (Vasal, 1988) Giống ngô lai quy ước gồm các loại: lai ñơn, lai ba và lai kép Lai ñơn là lai giưa hai bố mẹ là dòng thuần; lai ba là lai giữa một lai ñơn và một dòng thuần, lai kép là lai giưa hai lai ñơn Lai ñơn thường ñược phát triển

nhiều trên thế giới vì nó cho năng suất cao và ñồng ñều nhưng nó rất khó nhân dòng bố mẹ và sản xuất hạt lai do ñó giá thành hạt giống cao Hiện nay các giống ngô lai ba ñang ñược sử dụng phổ biến ở các nước ñang phát triển [30]

Một số lượng lớn khi lai các dòng hoặc các giống khác nhau về di truyền ñã cho ưu thế lai về sức sống ở thế hệ con lai F1 Con lai F1 có sức sống và năng suất cao hơn bố mẹ của chúng Hiện tượng này ñã ñược khai thác ñể nhận ñược năng suất cao hơn trong sản xuất thương mại Ưu thế lai có thể coi là trạng thái dị hợp tối ña và nhận ñược dị hợp tối ña này khi lai giữa hai dòng tự phối khác nhau Phát triển và sử dụng ưu thế lai khá phức tạp và trải qua các giai ñoạn như sau:

1) Lựa chọn vật liệu cho dòng tự phối

2) Phát triển dòng tự phối

3) Thử khả năng phối hợp

4) Nghiên cứu nhân dòng tự phối và sản xuất hạt lai [30], [50]

Ưu thế lai không phải là một kết quả bất biến khi lai giữa hai dòng tự phối bởi vì các dòng tự phối có thể giống nhau về di truyền, giá trị dòng tự phối ñược ñánh giá trên cơ sở mức ñộ ưu thế lai nhận ñược khi kết hợp với một dòng khác [11] Năm 1927, Davis ñã ñề xuất thử khả năng phối hợp chung là dùng một tester chung ñể thử với các dòng tự phối Tester có thể là một giống, một giống lai nhưng phải có nhiều tính trạng tốt và cơ sở di truyền rộng [28], [30]

So với các giống ngô khác, dòng tự phối thấp hơn, sức sống kém, thân mảnh, râu và bắp nhỏ, năng suất thấp hơn Bên cạnh ñó chúng thường mẫn cảm hơn với ñiều kiện bất thuận cũng như với các loại sâu bệnh hại và nói chung chúng quá mẫn cảm với ñiều kiện bất thuận do ñó ñã tạo ra vấn ñề lớn trong sản xuất hạt lai [31]

Hạt bố mẹ tự phối là nên tảng ñể sản xuất hạt giống ngô lai quy ước và

một số dạng giống ngô lai không quy ước Phát triển các dòng tự phối tốt là rất quan trọng nhưng là một quá trình khó và tốn kém Theo Hallauer và Miranda 1997, có khoảng 10.000 dòng S2 hoặc S3 test cuối cùng chỉ có 1 dòng ựược sử dụng trong giống lai thương mại Có rất nhiều nguyên nhân dẫn ựến những khó khăn và chi phắ cao gồm trong việc sản xuất các dòng tự phối tốt như:

a) Hiện tượng giảm sức sống trong quá trình tự phối và những biểu hiện tắnh trạng có hại làm các dòng tự phối không thể sử dụng ựược

b) Công việc ựánh giá khả năng phối hợp chi phắ cao, khối lượng công việc lớn khi thử khả năng kết hợp

c) Khó khăn trong quá trình nhân dòng và sản xuất hạt lai Thực chất các dòng tự phối ngoài khả năng tổ hợp có năng suất cao còn phải có nhiều tắnh trạng khác ựặc biệt trong sản xuất hạt lai ựơn [31]

Dodd (1998) ựã thảo luận về Ộđiểm nổi bật của xu hướng lai cùng giốngỢ trong sản xuất hạt giống ngô ưu thế lai qua 10 năm và ựã liên kết vấn ựề này với

sự thiếu phấn của các dòng bố Ông chỉ ra rằng sự thiếu phấn là một xu huớng không tránh khỏi khi chúng ta ựẩy năng suất hạt lên cao, sẽ có cạnh tranh giữa hạt và phấn Mặc dù vậy gợi ý của ông cho rằng ngoài chú ý ựến sản xuất dòng

mẹ cũng rất cần quan tâm ựến sản xuất dòng bố, các dòng bố có phấn tốt cho phép tăng số hàng mẹ và thường ắt gặp khó khăn trong trỗ trùng khớp

Các phương pháp ựánh giá khả năng tạo phấn bao gồm:

a) Phương pháp của Wych, pers comm, 1998: lấy và cân 15 mẫu cờ trước khi tung phấn và sau khi tung phấn, sự khác nhau về khối lượng là một chỉ tiêu ựánh giá khả năng tạo phấn của dòng bố

b) Bao cách ly 10 bao cờ trên dòng bố và thu phấn hàng ngày (5 - 10 ngày) phấn thu ựược ựo trong ống ựong và kiểm tra sức sống bằng kắnh hiển vi

c) đánh dấu các cây khi bắt ựầu tung phấn, hàng ngày tiến hành rung

phấn của các cây bố ñó vào tờ giấy ñem so sánh với lượng phấn của một giống tiêu chuẩn Ngoài ra dòng bố còn phải có ñặc ñiểm là có chiều cao cây thích hợp và ổn ñịnh [41]

Lai không quy ước ñược phân làm 4 loại chính là:

Lai giữa các giống

Lai giữa các gia ñình

Lai ñỉnh

Lai ñỉnh kép (Vasal and Gonzalez, 1999 a)

Hầu hết các giống ngô lai không quy ước trên cơ sở hai tổ hợp, giống lai không quy ước thực chất là lai giữa các giống trên cơ sở lai giữa hai giống, hai quần thể Lai giữa các gia ñình là lai giữa hai gia ñình full – sib hay half- sib tạo ra từ các quần thể giống nhau hoặc khác nhau Ưu thế lai ñỉnh kép gồm một lai ñơn với một giống, một quần thể hoặc một gia ñình Lai không quy ước mức ñộ ñồng ñều và năng suất thấp hơn lai quy ước [30] [31]

2.3 Ảnh hưởng của các yếu tố sinh thái ñến sinh trưởng và phát triển của cây ngô

Ngô là cây có khả năng thích nghi rộng với ñiều kiện môi trường và ñược trồng ở nhiều ñiều kiện sinh thái Nhìn chung ngô phù hợp với nhiệt ñộ trung bình 68 ñến 72o F ( 20 – 270C) ðất tốt và thoát nước, lượng mưa từ 500 ñến

1100 mm trong giai ñoạn sinh trưởng phát triển của ngô Ngô có nhu cầu nước

và ñạm ở mức cao hơn so với các cây lấy hạt khác, nó mẫn cảm với môi trường

ở giai ñoạn trổ cờ tung phấn và phun râu Mặc dù có một số giống chịu hạn nhưng hầu hết các giống bị hạn thời kỳ trổ cờ phun râu sẽ giảm năng suất [43]

Những ñiều kiện bất thuận ñối với thực vật là những ñiều kiện ngoại cảnh có ảnh hưởng xấu ñến sinh trưởng, phát triển và năng suất thực vật học ðiều kiện bất thuận sinh học và phi sinh học có thể làm giảm tới 65 – 87% năng suất cây trồng tùy theo từng loài cây [28]

Môi trường không những ảnh hưởng ñến năng suất ngô mà ảnh hưởng

cả ñến khả năng kết hợp F J Betran và công sự năm 2002 ñã ñánh giá 17 dòng ngô trắng nhiệt ñới thuần có mặt trong lai diallel các dòng và con lai ñã ñược ñánh giá ở 12 môi trường bất thuận và không bất thuận Biểu hiện ưu thế lai ở môi trường hạn lớn hơn và nhỏ hơn ở ñiều kiện ñạm thấp Bộ marker DNA nhận biết 81 locus sử dụng làm chỉ thị 17 dòng ngô Mức ñộ ña dạng di truyền cao với 4,65 allel/locus và giá trị thông tin ña hình ở phạm vi 0,11 ñến 0,82 Vùng genome và các locus tính trạng số lượng (QTL) cho chịu hạn biểu hiện mức ñộ ña dạng di truyền thấp hơn Khoảng cách di truyền trên cơ sở số liệu marker RFLP xắp xếp các dòng thuần phù hợp với thế hệ phả hệ của chúng Tương quan ñược tìm thấy giữa khoảng các di truyền và khả năng kết hợp riêng, ưu thế lai trung bình (MPH) và ưu thế lai thực (HPH) khả năng phối hợp riêng tương quan chặt với khoảng cách di truyền và tương quan chặt hơn khi ñiều kiện bất thuận [36]

Do nhiệt ñộ không khí tăng là nguyên nhân cây trồng sinh trưởng phát triển nhanh và nhanh chín hơn, như thế sẽ rút ngắn bắt buộc thời gian sinh

trưởng là nguyên nhân bất lợi với năng suất (Muchow et al., 1990) Trong

trường hợp của ngô nó có thể chỉ bù ñắp bằng tăng tỷ lệ quang hợp kết quả trực tiếp từ nồng ñộ CO2 phải cao hơn (P Zaidi, 2003) [45]

Nhu cầu cây ngô về các ñiều kiện sinh thái như sau:

* Nhiệt ñộ:

Ngô là cây ưa nóng Nhu cầu về nhiệt ñược thể hiện bằng tổng nhiệt ñộ cao hơn nhiều cây trồng khác mà ngô cần ñể hoàn thành chu kỳ sống từ gieo ñến chín Theo Velican (1956), cây ngô cần tổng nhiệt ñộ từ 17000C ñến

37000C tuỳ thuộc vào giống (dẫn theo Ngô Hữu Tình, 1997) [12], [13] Còn Lưu Trọng Nguyên (1965) nghiên cứu các giống ngô ở Trung Quốc cho rằng tổng tích nhiệt hoạt ñộng ñối với các giống chín sớm là 2000 - 22000C, giống

chắn trung bình là 2300 - 26000C và giống chắn muộn là 2500 - 28000C Bên cạnh ựó nhu cầu về nhiệt của cây ngô ựược thể hiện bằng các giới hạn nhiệt

ựộ mà cây ựòi hỏi như nhiệt ựộ tối thấp, tối cao và tối ưu (dẫn theo Ngô Hữu Tình, 1997) [12], [13] Về phương diện này các nhà khoa học ựã ựịnh vùng trồng ngô lấy hạt là vùng ựược giới hạn bằng ựường ựồng nhiệt cao nhất là

180C (Necula Gh: 1957) Ngày nay, người ta quan tâm nhiều hơn ựến nhiệt ựộ trung bình tháng gieo hạt Theo Kulesov N.N (1955), Iakuskin V.I (1953) thì nhiệt ựộ tối thấp sinh vật học ở giai ựoạn mọc mầm của hạt ngô là 8 - 100C Một số tác giả khác cho rằng ựể hạt ngô mọc bình thường, nhiệt ựộ cần thiết tối thiểu phải từ 12 - 140C Wallace và Bressman cho rằng nhiệt ựộ trung bình tối ưu ựể trồng ngô ở miền Trung bang Iowa (vành ựai ngô nước Mỹ) là 15,50C vào tháng 5; 210C vào tháng 6; 230C vào tháng 7; 22,20C vào tháng 8

và 17,50C vào tháng 9 (dẫn theo Ngô Hữu Tình, 1997) [12], [13]

Ở Việt Nam, nhiều tác giả như Luyện Hữu Chi, Trần Hồng Uy, Trương đắch, Cao đắc điểm, Trần Hữu Miện, Võ đình Long, đỗ Hữu Quốc thống nhất quan ựiểm với các nhà khoa học thế giới cho rằng các giống ngô có thời gian sinh trưởng khác nhau có nhu cầu tổng tắch ôn rất khác nhau ựể hoàn thành chu kỳ sống của mình (dẫn theo Ngô Hữu Tình, 1997) [12], [13]

Trong nghiên cứu của mình về một số yếu tố khắ hậu với số ngày phát dục của cây ngô, Văn Tất Tuyên cho rằng: Tổng nhiệt ựộ hoạt ựộng có hệ số tương quan thuận dương với số ngày của các giai ựoạn sinh trưởng Trong khi

ựó nghiệt ựộ trung bình ngày lại có mối tương quan nghịch với số ngày phát dục của các giai ựoạn như: Gieo Ờ mọc; mọc Ờ 9, 10 lá; 9, 10 lá Ờ trỗ; trỗ - chắn sáp; chắn sáp - chắn hoàn toàn Cũng theo Văn Tất Tuyên thì quan hệ giữa nhiệt ựộ trung bình ngày với một số chỉ tiêu sinh trưởng của cây ngô là thuận (dẫn theo Ngô Hữu Tình, 1997) [12], [13]

* Nước:

Nước là yếu tố môi trường quan trọng ñối với ñời sống cây ngô Ở những vùng nóng, nơi có sự bốc hơi nước và thoát hơi nước cao, nhu cầu nước của cây ngô lại càng lớn Cây ngô thuộc loại cây C4, nó cần từ 350 ñến

500 lít nước ñể sản sinh ra 1 kg hạt (tuy theo khí hậu và tình trạng dinh dưỡng ñất), năng suất ngô có thể ñạt 12 – 15 tân/ha dễ dàng trong ñiều kiện có tưới [27] Khi có hạn xảy ra, cây ngô có sự phân bố lại chất dinh dưỡng trong thân Nếu hạn xảy ra trùng với thời kỳ tích lũy chất khô vào hạt dẫn ñến ngô bị chín

ép, hạt lép Hạn xảy ra thời kỳ cây con ảnh hưởng ñến mật ñộ, giảm diện tích

lá và tốc ñộ quang hợp [26]

Trong quá trình sinh trưởng và phát triển của ngô, nó ñã hút và thoát hơi nước hàng ngày là 18 tấn nước/ha, hay khoảng 1800 tấn nước/ha trong tất các giai ñoạn, tương ñương với lượng mưa 175mm Theo Wallace và Bressman, lượng nước tiêu tốn còn phụ thuộc vào sản lượng ngô sản sinh ra ðể ñạt ñược 3800kg/ha cần một lượng mưa là 287,5mm, ñể ñạt ñược 6300 kg/ha cần lượng mưa là 486-616mm (dẫn theo Ngô Hữu Tình 1997)[12], [13]

Nhu cầu về nước của cây ngô thay ñổi theo giai ñoạn phát triển của nó Theo Wolfe, 1972 (Shaw R.H., 1977) thì thời kỳ ñầu hạt ngô cần hút một lượng nước bằng 40-44% khối lượng hạt ban ñầu và hạt ngô mọc nhanh nhất khi ñộ ẩm ñất ñạt 80% sức chứa ẩm tối ña ñồng ruộng Hạt ngô không mọc ñược ở ñộ ẩm ñất bằng 10% sức chứa ẩm ñộ ñất tối ña ñồng ruộng, còn khi ñộ

no nước 100% hoặc cao, hơn sự nảy mầm cũng bị chậm lại do thiếu oxy (dẫn theo Ngô Hữu Tình, 1997) [12], [13]

Ngô là cây trồng cạn cần nhiều nước, nhưng cũng rất nhạy cảm với ñộ

ẩm ñất cao, ñặc biệt ở giai ñoạn cây con còn nhỏ khi ñiểm sinh trưởng còn nằm dưới mặt ñất Vào giai ñoạn này chỉ cần ngập nước 1 – 2 ngày cây ngô cũng có thể bị chết (dẫn theo Ngô Hữu Tình, 1997) [12], [13]

* Ánh sáng

Ánh sáng là yếu tố quan trọng cho sinh trưởng và phát triển của cây ngô, tạo ñiều kiện thuận lợi cho quá trình tích luỹ chất dinh dưỡng và ảnh hưởng ñến ñộ dài quá trình sinh trưởng Theo phản ứng ánh sáng, cây ngô thuộc nhóm cây trồng ngày ngắn Iakuskin V.I., 1951 cho rằng ngày ngắn thúc ñẩy quá trình phát triển cây ngô ðiều này ñược khẳng ñịnh bởi thí nghiệm tiến hành tại Uruguay với 40 giống ngô, qua ñó có một số loại không cho bắp ở ñiều kiện ngày dài Tuy nhiên, do tác ñộng trong quá trình cải thiện

ñã tạo ra một số giống ngô thích nghi cho những vùng phía Bắc với ñiều kiện ngày dài Từ kết quả của 61 thí nghiệm năm 1927 ở viện cây trồng Leningrad ñược tiến hành ở các vùng ñịa lý khác nhau, Baliura 1955 (Theo Necula, 1957) ñã kết luận ñiều kiện ngày dài không phải là một yếu tố bất lợi cho cây ngô Thực vậy, các giống ngô trồng ở châu Âu ñã thích nghi với việc hoàn thành chu kỳ sống của mình trong ñiều kiện ngày dài ñã làm yếu ñi nhu cầu ngày ngắn Kuperman F.I., 1977; Sain S.S., 1964 cho rằng trong ñiều kiện chiếu sáng nhân tạo 12 giờ một ngày xúc tiến quá trình trổ cờ và hình thành bắp (dẫn theo Ngô Hữu Tình, 1997) [12], [13]

Phản ứng với ñộ dài ngày còn phụ thuộc vào các giống ngô khác nhau, nhất là về thời gian sinh trưởng Một số nhà khoa học cho rằng các giống ngô chín sớm không có phản ứng với quang chu kỳ Chúng có khả năng phát triển

ở bất kỳ quang chu kỳ nào Các giống chín muộn không có khả năng ñó

Một yếu tố quan trọng hơn ñộ dài chiếu sáng ñó là cường ñộ ánh sáng

và chất lượng ánh sáng Cũng theo Sain S.S và Kuperman F.I., các tia sáng dài vào sáng sớm và chiều tối kìm hãm sự phát triển của thực vật; các tia sáng ngắn vào ngững giờ ban ngày lại xúc tiến quá trình phát triển của chúng Khi nghiên cứu mối tương quan giữa năng suất ngô và bức xạ mặt trời, Humlum J (Obrejanu, 1957) nhận thấy rằng ñể có năng suất ngô cao cần thiết 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 ðộ dài chiếu sáng dưới 55% vào các tháng 7-9 sẽ làm giảm năng suất ngô dưới mức bình thường (dẫn theo Ngô Hữu Tình, 1997) [12], [13]

2.4 Mối quan hệ giữa năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất

Năng suất hạt là sản phẩm của nhiều quá trình, hiện tượng kiểu hình, sinh lý, sinh hóa biểu hiện tổng hợp chu kỳ sống của cây trồng ñược ñiều khiển bằng kiểu gen và tác ñộng của các yếu tố môi trường Bên cạnh kiểu gen một số yếu tố chính quyết ñịnh ñến năng suất hạt có thể nhận biết qua

khung khái niệm ñã ñược phát triển

a) Bức xạ mặt trời (Solar radiation): Dưới ñiều kiện tối ưu nước và dinh

dưỡng, bức xã mặt trời ñược tán cây hấp thu là một yếu tố chính tạo thành năng suất hạt

GY = [RAD x %RI x GLD x RUE] x HI Trong ñó: GY = Năng suất hạt (grain yield)

+ RAD = Bức xạ tới/ngày (incident radiation per day (e.g.- 20 MJ/m2

or 2 x 105 MJ/ha)

+ %RI = Phần bức xạ tới ñược chắn bởi tán lá cây (e.g.-45% toàn bộ chu kỳ sống của cây)

+ GLD = Thời gian diện tích lá xanh (e.g.-100days)

+ RUE = Bức xạ sử dụng hiệu quả (e.g.- 2 g MJ-1, or 2 x 10-6 t/MJ) + HI = Hệ số thu hoạch (e.g.- 0.40)

Yếu tố trình bày trong ngoặc là năng suất sinh vật học là tổng năng suất vật chất khô trong toàn bộ chu kỳ sống của cây và hệ số thu hoặch HI là phần

hệ số hiệu quả với hạt ví dụ tính như sau:

Tổng vật chất khô = [2x105 x 0.45 x 100 x 2 x 10-6] = 18 tấn/ha Năng suất hạt = 18 x 0.40 = 7,2 tấn/ha

b) ðạm dễ tiêu (Nitrogen availability): ñạm dễ tiêu cũng là một quyết ñịnh

quan trọng ñến năng suất cây trồng, phân tích như trên ta có:

Năng suất hạt = 18 x 0.040 = 7,2 tấn/ha

c ) Nước hữu hiệu (Water availability): Phân tích tương tự như trên, trên cơ

sở lượng nước hữu hiệu với cây trồng

GY = [W x Ptrans x WUE] x HI

Trong ñó:

+ W = Tổng lượng nước hữu hiệu với cây trồng (e.g.- 750mm) + Ptrans = Nước bốc hơi do cây trồng (e.g.- 0.60)

+ WUE = Hiệu quả sử dụng nước (e.g.- 0.04 t dry matter/mm)

+ HI = Hệ số thu hoạch (e.g.- 0.40)

Tổng năng suất sinh vật học và năng suất hạt sẽ là:

+ Tổng năng suất sinh vật học = [750 x 0.60 x 0.040] = 18 tấn/ha + Năng suất hạt = 18 x 0.040 = 7.2 tấn/ha Lượng nước bốc hơi bởi cây trồng ảnh hưởng của ñộ sâu ñất, thành phần cơ giới, lượng mưa, lượng nước tưới, mất nước do cỏ dại, mất nước do bốc hơi bề mặt ñất etc Các nghiên cứu chỉ ra rằng năng suất sinh khối là ñường tuyến tính với hô hấp tích lũy (nước bốc hơi x WUE) Hiệu quả sử dụng nước là tỷ lệ nghịch với thiếu hụt áp suất hơi nước (VPD, i.e.- là khả

năng áp suất ñể hút nước) Nhiệt ñộ không khí cao hơn tăng hơi nước có thể hút của cây và như vậy VPD cao hơn Nhìn chung cây C4 sử dụng nước hiệu quả hơn cây C3, mặc dù vậy tại mức cây trồng sử dụng nước hiệu quả WUE xuất hiện với ñất khô và ñất tốt Một số biến ñộng của WUE có thể biến ñộng

tỷ lệ hô hấp duới những ñiều kiện bất thuận [27], [39]

d ) Yếu tố tạo thành năng suất (Yield components): Các yếu tố cây trồng

khác nhau quyết ñịnh năng suất cuối cùng của hạt:

WPG = Khối lượng hạt (e.g 334 mg or 334 x 10-9 ton)

HI = Hệ số thu hoạch (e.g.- 0.40) Tổng năng suất lý thuyết và năng suất hạt sẽ là:

Năng suất sinh vật học = [45.000 x 1.2 x 400 x 334 x10-9] = 18 tấn/ha Năng suất hạt = 18 x 0.040 = 7,2 tấn/ha

e) Nguồn và sức chứa (Source and sink) :

Hạn chế của nguồn hay sức chứa ñã có những cuộc tranh luận dài và phụ thuộc của nó lên môi trường, hai yếu tố này hạn chế năng suất ở rất nhiều mức khác nhau

Tổng cung cấp cho ñồng hóa của nguồn ñược xác ñịnh như sau:

+ Lượng hút của cây cho sinh trưởng như [RAD x %RI x GLD], [W x

Ptrans] và [NA x Nuptake]

+ Hiệu quả chuyển ñổi các yếu tố của cây thành carbohydrates, proteins và lipids – xây dựng các cơ quan (the building blocks of the plant (e.g., RUE, WUE, NUE)

+ Thời gian nhận ñược các yếu tố sinh trưởng

Hạn gây giảm diện tích lá (%RI), nếu hạn xảy ra trước ra hoa hay tại bất kỳ thời gian phát triển nào của cây hạn ñều làm giảm tỷ lệ quang hợp (RUE, WUE hoặc NUE) và với quá trình tổng ñồng hóa của cây Hạn sau ra hoa giảm tuổi thọ lá xanh, như thế dưới ñiều kiện hạn nó có thể là yếu tố hạn chế chủ yếu ñối với năng suất hạt Năng suất hạt cũng ñược quyết ñịnh bởi mức ñộ cấu trúc bắp hạt và tế bào nội nhũ là ñồng hóa và xây dựng sức chứa

Trong giai ñoạn trước trỗ ngô hình thành nhiều bắp và nhiều hoa hơn trong hai tuần nở hoa Số bắp, số hạt và tế bào nội nhũ ñược xác ñịnh, ngô rất mẫn cảm thời kỳ này

Giai ñoạn tích lũy vào hạt quyết ñịnh ñộ lớn bắp, hạt và tế bào nội nhũ

ñã hình thành trong giai ñoạn ra hoa Giai ñoạn này hạn chủ yếu ảnh hưởng ñến yếu tố sức chứa

Bởi vậy thời gian và cường ñộ hạn xác ñịnh yếu tố hạn chế thực sự ñến năng suất hạt

Nếu ñiều kiện sinh trưởng thuận lợi ở thời kỳ trước ra hoa và trong thời gian ra hoa, bởi vậy cây trồng thiết lập ñược diện tích lá lớn, là cơ sở ñể hình thành lên số hạt cũng như số bắp Hạn xảy ra sau ra hoa là nguyên nhân lá tàn sớm Nguồn cung cấp ñồng hoá cho hạt sẽ hạn chế, có nhiều hạt nhỏ vì hạn chế quá trình ñồng hóa từ nguồn năng lượng mặt trời (P Zaidi, 2003) [45]

2.5 Những nghiên cứu về kỹ thuật thâm canh ngô

Kỹ thuật canh tác cũng như thời gian và phương pháp gieo trồng, mật

ñộ trồng, làm ñất tối thiểu là có hiệu quả giảm mức ñộ hạn ðộ dài mùa vụ gieo trồng phụ thuộc vào thời gian mưa Gieo trồng sớm giảm rủi ro cho cây vào thời kỳ cuối là thời kỳ kết hạt Kết hợp ngày trồng phù hợp với hình thức phân bố mưa là phương pháp tránh hạn cho cây trồng vào những giai ñoạn

sinh trưởng phát triển cơ bản gọi là canh tác ñối phó “Response farming”, là

một tiếp cận tốt nhất Mặc dù vậy ñiều này cần những thông tin ñầy ñủ và dài hạn về phân bố mưa của những khu vực ñặc thù Kỹ thuật khác là giảm quần thể cây ngô ñể duy trì lượng nước hữu hiệu của cây trên mức tối thiểu Ví dụ

ở Nam Phi ngô chín muộn trồng ở ñiều kiện lượng mưa hàng năm là 500 – 600mm thường gieo trồng mật ñộ thấp khoảng 10.000 cây trên ha với hàng cách hàng là 2m Các giống ngô ñược chọn ñể trồng là những giống có khả năng ñẻ nhánh tốt như thế trong trường hợp lượng mưa tốt có thể khai thác ñầy ñủ diện tích và lượng nước (Magson, 1997) Quản lý ñộ ẩm thông qua việc làm giảm thoát hơi nước bề mặt ñất cho phép bảo tồn ñộ ẩm dài hơn cho cây Sau thu hoạch vào mùa ñông có thể làm ñất sớm ñể gieo trồng kịp thời tận dụng thời gian khi mừa mưa bắt ñầu (Waddingtons, 1995) [53]

Nghiên cứu kỹ thuật canh tác rất cần thiết ở các nước ñang phát triển ñể giảm chi phí, bảo tồn nguồn tài nguyên và nâng cao sản lượng ngô Quản lý ñất ñai, ñộ màu mỡ của ñất trên cơ sở nững hiểu biết ñể bảo tồn vật chất hữu cơ ở ñất Nhiệt ñới, ñồng thời nâng cao hiệu quả sử dụng phân bón là cần thiết [34]

Các thử nghiệm ñồng ruộng ñã ñược thực hiện trong 3 năm ñể xác ñịnh ảnh hưởng của loại phân, hàm lượng ñạm trong phân và phương pháp bón ñạm ñến năng suất và hàm lượng ñạm trong mô lá của ngô ở 02 ñiểm vùng Savanna của Nigeria Các loại phân urea và nitrat amon ñã ñược nghiên cứu ở các mức 0, 50, 100 và 150 kg N/ha, phương pháp bón có che phủ và không che phủ Kết quả chỉ ra rằng loại phân và phương pháp bón cho năng suất ngô sai khác không có ý nghĩa, nhưng tỷ lệ ñạm cho năng suất và hàm lượng ñạm trong mô lá ngô khác nhau có ý nghĩa ở cả 2 ñịa phương Như vậy sử dụng loại phân có tỷ lệ ñạm nguyên chất cao tốt hơn loại có hàm lượng thấp, mặc

dù bón lượng nguyên chất như nhau [51]

Nghiên cứu ñánh giá sinh trưởng của ngô và năng suất thân lá làm thức

ăn gia súc, khi phối hợp phân hữu cơ ở các mức: 1500, 3000 và 4500 kg/ha

với phân vơ cơ ở các mức: 0, 30, 60, 90, 120 và 150 kg/ha Kết quả cho thấy, tất cả các thơng số về cây ngơ đều cĩ tương quan cĩ ý nghĩa với sự phối hợp giữa phân chuồng và phân đạm Các đặc điểm như chiều cao cây, đường kính thân và năng suất thân lá cao nhất khi bĩn 120 kgN và 3000 kg phân hữu cơ Như vậy cĩ thể thấy khi bĩn phối hợp phân chuồng và phân vơ cơ đặc biệt là đạm ở một tỷ lệ nhất định làm tăng khả năng sinh trưởng phát triển thân lá của ngơ [33]

Sulfur bị thiếu hụt phổ biến ở đất Châu Phi, nĩ chỉ cĩ lượng rất nhỏ trong những loại đất màu mỡ Phân tích lưu chuyển lưu huỳnh cho thấy các giống ngơ cĩ năng suất cao hơn lưu huỳnh tăng hạn chế ðặc điểm của ngơ với dinh dưỡng lưu huỳnh trong điều kiện ruộng nơng dân ở 4 vùng của Malawi đã khẳng định năng suất ngơ tương quan với lưu huỳnh Nghiên cứu thực hiên ở 4 vùng cĩ 2 vùng đất thấp và 2 vùng đất cao đá vơi Các cây ngơ

ở 238 hộ nơng dân đã được lấy 8 – 10 lá ở giai đoạn phun râu để phân tích Thí nghiệm phân tích lặp lại 2 năm với tổng số 20 nơng dân để xác định năng suất của ngơ tương quan với lưu huỳnh khơng cĩ đạm và lân Sự khác nhau

cĩ ý nghĩa ở chuẩn đốn hàm lượng lưu huỳnh thơng qua chỉ số N:S ở các mẫu lá bao và lá ngơ Tỷ lệ N:S các lá bao đầu là 1.46 g/kg S; và chỉ số S 12.2; và tỷ lệ N:S là 11.5 ở các lá đầu là dự đốn năng suất ngơ tốt nhất Như vậy tương quan giữa lưu huỳnh và năng suất ngơ là rất ý nghĩa (R2 = 0.58) Năng suất ngơ đã biểu hiện tương tác N x S như thế sẽ khơng cĩ tương quan với lưu huỳnh nếu khơng bĩn đạm Nếu bĩn 80 kgN/ha tương quan năng suất ngơ và lưu huỳnh biểu hiện ở tất cả các điểm thí nghiệm ðường cong tương quan của S cho thấy cĩ ý nghĩa từ 5 đến 10 kg S/ha trung bình hệ số năng suất

từ 90 đến 142 kg hạt/kg S [47]

Vi khuẩn yếm khí trong phân động vật là một nguồn sinh học rất hữu ích tạo ra khí methane hỗ trợ hoạt động kinh doanh trang trại Hai thí nghiệm

trong nhà kính ñã xác ñịnh hiệu quả của vi khuẩn yếm khí trong phân gia súc

khi bón cho ngô (Zea mays L.) và liên kết với ñạm dễ tiêu trong ñất, một loại

ñất axít và một loại ñất kiềm Thí nghiêm 1 sử dụng phân chuồng hoai mục ở mức 0, 100, 200, và 300 N/g ñất khô (pH 5,2; ñất mùn thô, hỗn hợp, vi khuẩn Fragiudepts) và (pH 7,4; mùn mịn, hỗn hợp và vi khuẩn Glossoboric Hapludalfs) Ở thí nghiệm 2, tỷ lệ phân chuồng 200 N/g ñất khô bón cho ñất

và so sánh với phân chuồng tươi Các loại phân vô cơ Ca(NO3)2, NH4NO3, và (NH4)2SO4 bón ngang bằng tỷ lệ ñạm nguyên chất với phân chuồng Ở cả hai thí nghiệm tất cả chỉ tiêu về sinh trưởng của cây (khối lượng khô, ñạm tổng

số, chiều cao, ñường kính thân) sau khi bón phân chuồng ở loại ñất axit ñều ngang bằng hoặc cao hơn ở loại ñất kiềm ðạm tổng số và ñạm dễ tiêu ở công thức bón phân chuồng nhỏ hơn công thức bón phân vô cơ Năng suất ngô ở công thức bón phân chuồng không thể do toàn bộ ñạm dễ tiêu trong ñất tạo nên Vật chất hữu cơ trong phân chuồng và vi khuẩn yếm khí phân hủy chất hữu cơ (trong ñất chua) có thể cải thiện ñiều kiện của ñất giúp cho ngô sử dụng ñạm hiệu quả hơn [44]

2.6 Tương tác kiểu gen với môi trường và sự ổn ñịnh của giống

Tương tác kiểu gen G (genotype) và môi trường E (Environment) ký hiệu là GEI (Genotype x environment interactions) Là hiện tượng hai hay nhiều kiểu gen phản ứng khác nhau với sự thay ñổi của môi trường (Paolo,2002) QEI (Quantitative trait locus x environment interaction) là

tương tác giữa các tính trạng số lượng và môi trường [49] Khái niệm này trên

cơ sở của Eberhard và Rusell (1966), cũng như của Bernardo (2002) Tính ổn ñịnh có thể ñánh giá bằng một số phương pháp, một phương pháp thông dụng

là hồi quy của kết quả kiểu gen trên chỉ số môi trường Nhìn chung chỉ số môi trường là không vượt qua ñộ lệch trung bình kiểu hình tại môi trường j từ giá trị trung bình kiểu hình trên tất cả các môi trường Do ñó kiểu hình của mỗi

kiểu gen của cá thể trong mỗi môi trường là hồi quy trên chỉ số môi trường (Bernardo 2002 ký hiệu tj) tạo ra một dốc (giá trị bi) cho mỗi một kiểu gen hoặc giống ñược ñánh giá Mô hình phân tích tính ổn ñịnh của Eberhart và

Russell (1966) cũng như của Bemardo (2002) như sau:

Pij =µ+ gi + bitj +δij + eij

Trong ñó:

Pij là giá trị kiểu hình của kiểu gen hoặc giống i ở môi trường j

µ giá trị trung bình toàn bộ thí nghiệm

gi tác ñộng của kiểu gen i qua các môi trường

bi là ñường hồi quy của pij trên tj

tj là chỉ số môi trường (ảnh hưởng của môi trường j lên các kiểu gen)

δij ñộ lệch của pij từ gía trị hồi quy cho một tj

eij là sai số trong một môi trường

Sự ổn ñịnh (của nhiều loại) có thể ñược xác ñịnh trên cơ sở hồi quy này, tiếp cận này có một số hạn chế: sự ổn ñịnh nào phụ thuộc lên các ñịa phương (môi trường) và các kiểu gen nào gồm trong thí nghiệm một kiểu gen ñó ổn ñịnh trong một loạt môi trường nhưng có thể không ổn ñịnh với kiểu gen khác, tương tự một kiểu gen ổn ñịnh nếu ñánh giá với một loạt các kiểu gen khác nhau Như thế tính ổn ñinh của giống có thể ñánh giá theo một số phương pháp [29] Theo Lin và cộng sự (1986) ổn ñịnh của giống có thể phân làm 3 loại: Loại ổn ñịnh I : Một giống biểu hiện tốt ngang bằng nhau trong tất

cả các môi trường, trong các môi trường biến ñộng là rất nhỏ ñây là sự tương ñương ñược gọi là homeostasis, ñây là ñiều lý tưởng chúng ta mong muốn, chúng ta sẽ luôn luôn nhận ñược năng suất như nhau qua các năm ở tất cả các ñịa phương thích nghi ðiều này là không thực tế và nếu nó xảy ra thì nói chung liên quan ñến năng suất thấp Mặc dù vậy giá trị ổn ñịnh của loại này phụ thuộc vào toàn bộ phạm vi của môi trường ñã lấy mẫu, nếu phạm vi rộng

khi đĩ giá trị cĩ thể ít giá trị sử dụng Nhưng nếu giới hạn ở một mức nào đĩ

nĩ cĩ thể sử dụng được Loại ổn định II: Một giống phản ứng qua các mơi trường là như nhau (song song) với trung bình tất cả các kiểu gen trong thử nghiệm (hồi quy trung bình trên chỉ số mơi trường) Hồi quy trung bình sẽ cĩ một giá trị b =1, bởi vậy mọi kiểu gen cĩ giá trị = 1 sẽ coi như là ổn định, nếu

<1 phản ứng của kiểu gen thấp với mơi trường (tj thấp) nếu >1 phản ứng của kiểu gen tốt với mơi trường (tj cao) là tốt hơn trung bình Loại ổn định III: Một giống cĩ độ lệch trung bình nhỏ (giá trị của δij) của hồi quy chỉ số mơi trường Các độ lệch hồi quy cho rằng hồi quy tự nĩ là khơng dự đốn được biểu hiện kiểu gen trong mọi mơi trường vì thế kiểu gen là khơng ổn định [40]

Khái niệm của Singh, 1976: ổn định năng suất cao thường đề cập đến một khả năng của một kiểu gen (Genotype) thể hiện năng suất và cách chống chịu ổn định, dù ở mơi trường thuận lợi hay kém thuận lợi trên phạm vi lớn bao gồm nhiều vùng sinh thái Khi nghiên cứu phân tích tính thích nghi của các nhà chọn giống thực vật đã đề nghị chỉ nên tập trung vào tương tác kiểu gen và địa phương (Genotype x Location Interaction) chứ khơng nên bao gồm tất cả các loại trong tương tác Cĩ thể tương tác kiểu gen và mơi trường để chọn giống thích nghi hẹp nghĩa là ổn định qua các năm tại một địa điểm nào

đĩ ðể định rõ vùng thích nghi và ổn định năng suất cần dựa vào kết quả phân tích và quan trong nhất là phương sai GLI (Genotype x Location Interaction) [40] ðặc tính tốn học và di truyền của hệ số đa hình và đồng hình trong chọn tạo giống cây trồng và quản lý ngân hàng hạt nguồn tài nguyên di truyền thực vật Một sự lựa chọn phù hợp để xác định đa dạng là một vấn đề quan trọng trong khám phá mối quan hệ di truyền giữa các nguồn gen với số liệu marker phân tử Nghiên cứu của chúng tơi xác định 10 hệ số đa hình sử dụng rộng rãi đánh giá nguồn gen với tập trung áp dụng đặc biệt cho chọn tạo giống cây trồng và bảo tồn nguồn gen hạt Khám phá đặc tính tốn học và di truyền

của những hệ số này kiểm tra hiệu quả của nĩ khi áp dụng với các lĩnh vực khác nhau của chọn giống và bảo tồn nguồn gen hạt Xác định mối quan hệ giữa 10 hệ số này, các nguyên lý tốn học và di truyền của hệ số được mơ tả chi tiết Một phân tích giả thuyết đã được CIMMYT xuất bản 7 quần thể ngơ

cĩ mối quan hệ chặt chẽ [37]

Mức độ ưu thế lai phụ thuộc vào sự biểu hiện của các dịng thuần bố

mẹ, nhưng mơi trường cĩ ảnh huởng khác nhau đến ưu thế lai và các dịng bố

mẹ chính là sự thay đổi mối quan hệ giữa khoảng cách di truyền và ưu thế lai

Ở vùng hiệt đới hạn chế và thay đổi về khả năng cung cấp nước và dinh dưỡng tạo ra các mơi trường tương phản Ảnh hưởng của các điều kiện bất thuận phi sinh học đến khoảng cách di truyền để chuẩn đốn ưu thế lai cịn rất

ít [36]

3 VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1 Vật liệu thắ nghiệm

Giống ngô thắ nghiệm từ các nguồn là: Viện nghiên cứu ngô lai tạo; Viện Khoa học nông nghiệp Miền Nam và một số giống nhập nội của các công ty Dupont; Mosanto Việt Nam; Syngenta Việt Nam Giống ựối chứng là giống ựang ựược trồng rộng rãi tại ựịa phương (CP888 )

11 CP 888 (đối chứng) Cty CP Việt Nam

3.1.1 địa ựiểm thắ nghiệm

Thắ nghiệm ựược bố trắ tại ba ựịa ựiểm: xã Eatu Ờ TP Buôn Ma Thuột Ờ đắk Lắk; xã Phú Xuân Ờ huyện EaKar Ờ đắk Lắk và thị trấn Buôn đôn - huyện Buôn đôn Ờ đắk Lắk

3.1.2 Thời gian thắ nghiệm

Vụ Hè Thu: gieo tỉa vào tháng 5/2007 thu hoạch tháng 8/2007