Đánh giá khả năng chịu hạn của một số giống ngô vụ xuân trên đất cát nội đồng tại trại thực nghiệm nông học, trường đại học vinh, nghệ an

Mục tiêu của đề tài - Góp phần vào sự đánh giá bằng các cơ sở khoa học để chọn ra nhữnggiống ngô có khả năng chịu hạn tốt nhất đảm bảo cho sự sinh trưởng, pháttriển an toàn hơn của cây t

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH -

TÊN ĐỀ TÀI:

ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG CHỊU HẠN CỦA MỘT SỐ GIỐNG NGÔ VỤ XUÂN TRÊN ĐẤT CÁT NỘI ĐỒNG TẠI TRẠI THỰC NGHIỆM NÔNG HỌC, TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH, NGHỆ AN

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THẠC SỸ CHUYÊN NGÀNG TRỒNG TRỌT

MÃ SỐ:

Người thực hiện: Lê Văn Huy

Người hướng dẫn khoa học: PGS TS Nguyễn Quang Phổ

VINH, 2012

- Các Thầy Cô trong khoa Nông – Lâm – Ngư trường Đại học Vinh đãđóng góp những ý kiến hết sức qúy báu cho tôi để hoàn thành luận văn

Tôi cũng xin chân thành cảm ơn Khoa Sau đại học trường Đại học Vinh,gia đình, người thân, bản bè đã tạo điều kiện cho tôi trong suốt thời gian họctập và nghiên cứu

Nghệ An, tháng 10 năm 2012

Tác giả

Lê Văn Huy

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đay là công trình nghiên cứu của riêng tôi

Các kết quả, số liệu trong luận văn là trung thực và chưa được ai công

bố trong bất kỳ công trình nghiên cứu nào khác

PHẦN MỞ ĐẦU

1.1 Tính cấp thiết của đề tài

Cây ngô (Zea mays L.) là cây lương thực được phát hiện cách đây 7000

năm tại Mêxicô và Pêru Từ đó đến nay, cây ngô đã nuôi dưỡng 1/3 dân số thếgiới và được coi là nguồn lương thực chủ yếu của nhiều dân tộc như Mêxicô,

Ấn Độ, Philippin và một số nước Châu Phi khác Có tới 90% sản lượng ngôcủa Ấn Độ và 66% ở Philippin được dùng làm lương thực cho con người.Ngay như ở nước ta nhiều vùng như Tây Bắc, Việt Bắc và Tây Nguyên ngườidân đã dùng ngô làm lương thực chính Ngoài việc cung cấp lương thực nuôisống con người, cây ngô còn là thức ăn cho gia súc, hiện nay ngô là nguồnthức ăn chủ lực để chăn nuôi cung cấp thịt, trứng, sữa

Những năm gần đây ngô còn là cây có giá trị thực phẩm cao như, ngônếp, ngô đường, ngô rau và là nguồn nguyên liệu lớn cho ngành công nghiệpchế biến Từ ngô có thể chế biến thành nhiều sản phẩm khác nhau: Rượu, cồn,nước hoa Giá trị sản lượng ngô rất lớn đã tạo ra 670 mặt hàng khác nhaucủa ngành lương thực thực phẩm, công nghiệp nhẹ và dược

Theo Đại học tổng hợp Iowa (IFPRI 2006 - 2007) [36], để hạn chế khaithác dầu mỏ - nguồn tài nguyên không tái tạo được đang cạn dần, ngô đượcdùng làm nguyên liệu chế biến ethanol, thay thế một phần nhiên liệu xăng dầuchạy ô tô tại Mỹ, Braxin, Trung Quốc Riêng ở Mỹ

Ngô còn là mặt hàng xuất khẩu có giá trị kinh tế cao, luôn đứng đầutrong danh sách những mặt hàng có khối lượng hàng hoá ngày càng tăng, thịtrường tiêu thụ rộng Trong đầu thập kỷ 90, lượng ngô buôn bán trên thế giớichiếm khoảng 75- 85 triệu tấn Trên thế giới, ngô xếp thứ ba sau lúa mì và lúanước về diện tích, đứng thứ hai về sản lượng và đứng đầu về năng suất donhững thành tựu ứng dụng về ưu thế lai ở ngô

Đối với điều kiện khô hạn ở vùng Bắc Trung Bộ nói chung và Nghệ Annói riêng, nhất là cuối vụ Xuân thời tiết rất khắc nghiệt, thời tiết nắng nóng,gió Lào, thiếu nước đặc biệt những vùng cát vì vậy cần chọn những giống ngôchịu hạn tốt để giãn thời vụ gieo trồng đảm bảo cho cơ cấu cây trồng hàngnăm để khắc phục điều kiện khô hạn như nhỡ thời vụ, sống chung với hạn

hán Vì vậy tôi chọn đề tài: “Đánh giá khả năng chịu hạn của một số

giống ngô vụ Xuân trên đất cát nội đồng tại trại thực nghiệm nông học, trường đaị học Vinh, Nghệ An”

1.2 Mục tiêu của đề tài

- Góp phần vào sự đánh giá bằng các cơ sở khoa học để chọn ra nhữnggiống ngô có khả năng chịu hạn tốt nhất đảm bảo cho sự sinh trưởng, pháttriển an toàn hơn của cây trồng trong điều kiện khô hạn bất thuờng xảy ra, đặcbiệt là vào giai đoạn thời tiết cuối vụ xuân đầu vụ hè

- Đảm bảo an toàn kế hoạch sản xuất ngô hàng năm trong điều kiện khôhạn bất thường và kéo dài diễn ra

1.3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

1.4 Phạm vi nghiên cứu

- Tập trung nghiên cứu khả năng chịu hạn của một số giống ngô có triểnvọng ở Nghệ An

- Địa điểm nghiên cứu: Trại thực nghiệm cây trồng, khoa Nông LâmNgư, Trường Đại Học Vinh, Nghệ An.

- Thời gian nghiên cứu: Vụ Xuân năm 2012

- Đặc điểm đất trồng: Đất cát nội đồng ven biển

- Quy trình kỹ thuật: Áp dụng quy trình kỹ thuật trồng ngô chung (của

Bộ Nông nghiệp)

Chương 1 TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1 Nguồn gốc và phân loại ngô

1.1.1 Nguồn gốc cây ngô

Ngô đã được con người thuần hóa và trồng hàng nghìn năm Nguồn gốcngô được rất nhiều nhà nghiên cứu quan tâm và tìm hiểu Trong đó có nhữngnghiên cứu của Vavilov cho rằng Mehico và Peru là những trung tâm phátsinh và đa dạng di truyền của ngô Mehico là trung tâm thứ nhất (trung tâmphát sinh) Vùng Andet (Peru) là trung tâm thứ hai, nơi mà cây ngô đã trải quaquá trình tiến hóa nhanh chóng

Theo Wilkes (1988) ngô bắt nguồn từ cây hoang dại ở Miền trungMehico trên độ cao 1500m của vùng bán hạn có mưa mùa hè khoảng 350mm.Người ta tìm thấy mẫu phấn ngô khi khai quật ở Bellas Artes Thành phốMehico Mẫu phấn ngô được tìm thấy ở độ sâu 70m và xác định vào niên đạisông băng ít nhất cách đây 6000 năm Những khai quật ở hang động Bat củaNew Mehico đã tìm thấy cùi ngô 2 - 3cm và xác định tuổi vào khoảng 3600năm trước Công Nguyên Những bằng chứng trên chứng tỏ Mehico là trungtâm phát sinh ngô [13]

Ở Việt Nam ngô đưa vào trồng ở nước ta khoảng 300 năm trước đây,trong gần 10 năm lại đây sản xuất ngô ở nước ta không ngừng tăng lên cả vềdiện tích và năng suất [11]

1.1.2 Phân loại cây ngô

Ngô có tên khoa học Zea mays L do nhà thực vật học Thủy Điển

Linnaeus đặt theo hệ thống tên kép Hy Lap – La Tinh Ngô thuộc chi

Maydeae, họ hòa thảo (Granmineae) Từ loài Zea mays L dựa vào cấu trúc

nội nhũ của hạt phân thành các loài phụ, những loài phụ chính gồm:

Ngô Đá (Zea mays L Subsp indurata.sturt) có dạng hạt khá tròn đỉnh

hạt tròn và nhẵn màu hạt rất đa dạng từ trắng đến đen những vạc màu khácnhau mày có màu trắng hoặc tím đỏ

Ngô răng ngựa (Zea mays L Subsp.indentata surt) có dạng hạt khá

dàidẹt, đỉnh hạt lõm, nhăn tạo hình răng ngựa Cũng như ngô đá ngô răngngựa có màu hạt và màu mày rất đa dạng tạo nên các thứ khác nhau

Ngô nếp (Zea mays L subspVar subroceratina) với màu hạt tím, mày

trắng hoặc tím Ngô nếp có tính dẽo và thơm tiềm năng năng suất thấp

Ngô đường (Zea mays L Subsp saccharata sturt) có dạng hạt dẹt nhăn

đỉnh hạt lõm có màu hạt đa dạng từ trắng đến tím, màu mày trắng và tím đỏ

Ngô nổ (Zea mays L Subsp.everta sturt) Có dạng hạt nhỏ tròn hoặc nhọn

đầu, có màu hạt trắng, vàng , tím, đỏ và màu mày trắng

Ngô bột (Zea mays L Subsp amilacea sturt).Có dạng hạt to, dẹt, màu

trắng đục, vàng nhạt có mày trắng Ngô bột được gieo trồng chủ yếu ở vùngnhiệt đới Trung Mỹ Hiện tại không có ngô bột ở Việt nam

Ngô Bọc (Zea mays L Subsp tunecata Sturt) Có hạt bọc bởi mày phát

triển như lá bi Ngô bọc không có ý nghĩa về mặt kinh tế chỉ có ý nghĩa vềmặt tiến hóa và di truyền.[5]

1.2 Tình hình sản xuất ngô trên Thế Giới và ở Việt Nam

1.2.1 Tình hình sản xuất ngô trên Thế Giới

Cây ngô được coi là một trong ba cây lương thực quan trọng nhất Thếgiới Về mặt diện tích trồng và tổng sản lượng ngô đứng vị trí thứ ba sau lúa

mỳ và lúa nước Cây ngô được trồng thành công ở các vùng nhiệt đới và tạihầu hết các quốc gia trên Thế Giới Trong những năm gần đây, diện tích trồngngô không tăng mạnh như những năm trước đây, vì diện tích đất canh tác thuhẹp để sủ dụng cho công nghiệp và các mục đích khác Tuy nhiên, sản lượngngô vẩn tăng là do năng suất ngô ngày càng cao nhờ sử dụng các giống ngôlai [9]

Mức tăng trưởng bình quân hàng năm của cây ngô trên Thế Giới về diệntích là 0,7%, năng suất là 2,4% và sản lượng 3,1% [6].

Sản lượng ngô trên Thế Giới năm 2007 tăng gấp đôi so với 30 năm trướcđây Năm 2005 - 2007 sản lượng ngô trên Thế Giới trung bình hàng năm696,2 – 723,3 triệu tấn

Bảng 1.1 Tình hình sản xuất ngô trên Thế Giới giai đoạn 2000 - 2007

Nước hoặc khu vực Diện tích(ha) Năng suất(tạ/ha) Sản lượng(tấn)

Bảng 1.2: Sản lượng ngô sản xuất trên Thế Giới 2009 - 2010

Nhu cầu tiên thụ nội địa ngô trên Thế Giới là rất lớn trung bình hàng năm

từ 702,5 - 768,8 triệu tấn trong đó Mỹ tiêu thụ 33,52% tổng sản lượng ngôtiêu thụ và các nước khác chiếm 66,4% Nhờ có lịch sử phát triển kỹ thuậttrồng ngô, công nghệ chọn tạo giống cao, khả năng thương mại lớn nên Mỹ lànước đạt kỷ lục về năng suất, sản lượng, diện tích cũng như mức tiêu thụ nộiđịa và xuất khẩu ngô trên toàn Thế Giới

Sản xuất ngô luôn giữ vai trò chủ đạo trong nền nông nghiệp Thế Giới.Hàng năm sản xuất ngô cung cấp khối lượng lớn về lương thực, thức ăn chănnuôi,…đáp ứng nhu cầu cần thiết cho con người

1.2.2 Tình hình sản xuất ngô ở Việt Nam

Việt Nam là nước sản xuất nông nghiệp là chủ đạo vì vậy cây ngô cũnggóp phần quan trọng trong đời sống sản xuất của người dân Nước ta có 8vùng trồng ngô lớn đó là: miền núi phía Bắc, miền núi Tây Bắc, đồng bằngSông Hồng, miền núi Trung Bộ, Duyên Hải Miền Trung, Cao Nguyên Trung

Bộ và Đồng Bằng sông Cửu Long Diện tích trồng ngô nước ta chiếm khoảng

10% tổng diện tích canh tác của cả nước và chiếm chưa đến 0.3% diện tíchtrồng ngô trên Thế Giới [8].

Diện tích trồng ngô ở nước ta năm 1999 là 500 ha, năm 1993: 100.000

ha, nhưng đến năm 2006: 700.000 ha, năm 2008:1.033.000 ha

Bảng 1.3: Tình hình sản xuất ngô ở Việt Nam 2000 - 2008.

(Nghìn/ha)

Năng suất(tấn/ha)

Sản lượng (Nghìn tấn)

(Nguồn: Niên giám thống kê 2008)

Từ bảng trên cho thấy diện tích, năng suất, sản lượng ngô ở nước ta tănglên hàng năm nhờ chuyển từ giống ngô địa phương, giống thụ phấn tự do cảitiến sang trống ngô lai Tiềm năng diện tích, năng suất và sản lượng ngô ởnước ta rất lớn Mục tiêu phấn đấu năm 2010 là 1,2 triệu tấn ngô hạt/năm Đểđạt được mục tiêu đó nước ta cần phấn đấu áp dụng những tiến bộ khoa học

kỹ thuật thâm canh, mở rộng diện tích gieo trồng các giống ngô lai.

Trong giai đoạn 2000 - 2008 tốc độ tăng trưởng sản xuất ngô của nước

ta về diện tích là 6,4%, năng suất 4,5%, và sản lượng 12,2% Sản xuất ngôluôn giữ vị trí chủ đạo trong nền nông nghiệp Việt Nam, góp phần giữ vững

an ninh lương thực cung cấp nguyên liệu cho ngành chăn nuôi và công nghiệpchế biến [26]

1.2.3 Tình hình sản xuất ngô ở Nghệ An

Nghệ An nói riêng và cả nước nói chung, ngô là cây lương thực quantrọng đứng thứ hai sau lúa Ngô chiếm vị trí quan trọng trong đời sống sảnxuất của người dân ở đây, chính vì vậy trong nhưng năm gầm đây ngô ngàycàng được mở rộng diện tích và năng suất tăng khá cao

Diện tích ngô Nghệ An có khoảng 60 – 70 nghìn ha Trong đó diện tíchngô vụ Đông chiếm ưu thế cả về diện tích lẫn năng suất Hằng năm bình quândiện tích ngô Đông khoảng 35 – 40 nghìn ha, chiếm tỷ lệ gần 20% diện tíchngô Đông của cả nước

Kết quả sản xuất ngô từ 2000 – 2007 cho thấy diện tích gieo trồng ngôhằng năm tăng, diện tích ngô năm 2000 là 37,473ha, đến năm 2007 đã lên tới

59 868,5ha (tăng 159,76 %)

Sản xuất ngô ở Nghệ An được bố trí thành 3 vụ chính trong năm đó là:Ngô Xuân, Hè Thu và Ngô Đông Sản xuất ngô 3 vụ trong giai đoạn này cơbản đều tăng qua các năm, trong đó diện tích ngô vụ Đông tăng mạnh nhất(do được mở rộng trên diện tích đất hai lúa)

Năng suất ngô qua các năm đã được nâng lên đáng kể Năng suất ngônăm 2000 đạt trên 20,99 tạ/ha, đến năm 2007 đạt 34,73 tạ/ha (tăng 165,46%).Nhờ diện tích và năng suất ngô không ngừng nâng lên qua các năm nên sảnlượng ngô trong giai đoạn này tăng mạnh Cụ thể năm 2000 sản lượng mớiđạt 78,672 tấn, đến năm 2007 đã đạt tới 206,960 tấn (tăng 263,1%)

Hiện nay Nghệ An sản xuất ngô tăng cơ bản về diện tích Năng suất ngôhàng năm có tăng nhưng hiện còn rất thấp so với tiềm năng vì vậy trong giaiđoạn này Nghệ An cần phấn đấu đẩy mạnh áp dụng tiến bộ khoa học kỹ thuậtvào sản xuất ngô để năng suất ngô xứng đáng với tiềm năng Ngô vụ Xuân và

vụ Hè Thu hiện nay chủ yếu được bố trí sản xuất trên chân đất bãi ven sông.Đây là yếu tố rất thuận lợi cho việc áp dụng cơ giới hoá vào sản xuất Năng

suất ngô Hè Thu ở Nghệ An còn rất thấp do thời tiết khô hạn thường xuyênxãy ra vì vậy năng suất năng suất ngô hiện tại chỉ đạt 26 tạ/ha và thấp thua vớingô Xuân gần 20 tạ/ha (năm 2007) Nguyên nhân dẫn đến tình trạng này là doNghệ An chưa có đầu tư công trình thuỷ lợi cho vùng này Đây là một việccần phải giải quyết xác định để thực hiện trong định hướng phát triển ngànhnông nghiệp của tỉnh [20].

1.3 Tính chịu hạn ở thực vật

1.3.1 Khái niệm về tính chịu hạn

Nước là yếu tố cần thiết duy trì hoạt động sống của thực vật, tuy nhiênnhu cầu nước của thực vật thay đổi tuỳ thuộc vào từng loài cây và từng giaiđoạn sinh trưởng Lượng nước cung cấp cho nhu cầu của cây tuỳ thuộc vàođiều kiện môi trường, khi môi trường không cung cấp đủ nhu cầu nước chocây sẽ gây nên hiện tượng hạn Trong trường hợp lượng nước có giới hạn màcây vẫn duy trì sự phát triển và cho năng suất ổn định thì gọi là cây chịu hạn.Khả năng chịu hạn của thực vật là phản ứng của cây chống lại khô hạn bằngcách giữ không để mất nước hoặc nhanh chóng bù lại sự thiếu nước thông quanhững biến đổi hình thái, duy trì áp suất thẩm thấu nội bào có tác dụng bảo vệhoặc duy trì sức sống của tế bào chất ngay cả khi bị mất nước cực đoan (LêTrần Bình, Lê Thị Muội, 1998) [1]

1.3.2 Các loại hạn

1.3.2.1.Hạn đất

Do lượng nước trong đất giảm làm hệ rễ cây không thể lấy nước từ đấtvào tế bào làm cây bị héo Hạn đất làm cho cây có triệu chứng héo từ gốc đếnngọn, nếu cung cấp đủ nước cây có thể phục hồi trở lại (Trần Kim Đồng,Nguyễn Quang Phổ và Đinh Thị Hoa) [7] Theo Rubin (1978) [46], hạn đấtảnh hưởng trực tiếp đến sự phát triển và khả năng hút nước của hệ rễ Hạn đất

ở giai đoạn cây con ở mức cao làm hạt không thể nẩy mầm

1.3.2.2 Hạn không khí

Xẩy ra khi nhiệt độ không khí cao làm cho lượng nước trong không khígiảm nhiều và đột ngột Hạn không khí gây mất cân bằng nước trong cây dẫnđến héo tạm thời từ lá ngọn đến gốc (Trần Kim Đồng, Nguyễn Quang Phổ vàĐinh Thị Hoa) [7]

Trong thực tế hạn đất và hạn không khí có thể phát sinh ở các thời kỳsinh trưởng khác nhau của cây nhưng cũng có khi xuất hiện cùng 1 lúc, nếuhạn đất và hạn không khí cùng xẩy ra, khi đó tác hại càng mạnh có thể dẫnđến héo vĩnh viễn, cây không có khả năng phục hồi

1.3.3 Cơ chế chống chịu hạn ở thực vật

Cơ chế chống chịu hạn ở thực vật rất phức tạp Hiện nay có nhiều quanđiểm khác nhau về vấn đề này Một số tác giả cho rằng do yếu tố di truyền chiphối trong khi một số trường phái khác thiên về đặc tính sinh lý TheoParoda thì khả năng chịu hạn ở thực vật liên quan đến một số đặc trưng vềhình thái như chín sớm, mầu lá, diện tích lá, khả năng phát triển của hệ rễ, sốlượng lông hút, mầu sắc thân, độ phủ lông trên thân lá Ngoài ra, khả năngchịu hạn còn liên quan đến một số yếu tố sinh lý như khả năng đóng mở củakhí khổng, quá trình quang hợp, hô hấp, điều chỉnh áp suất thẩm thấu, nhiệt

độ tán cây

Cơ chế chống chịu hạn của thực vật có mối quan hệ mật thiết với nhữngbiến đổi về thành phần sinh hoá các chất trong tế bào như giảm tổng hợpprôtein và các acid amin, giảm cố định CO2, tăng nồng độ các chất hoà tan,tăng hàm lượng proline

Khi gặp hạn, axit absisic (ABA) được sinh ra chủ yếu ở phần rễ rồichuyển hoá lên lá, gây hiện tượng héo lá, đóng khí khổng và đẩy nhanh tốc độgià hoá bộ lá Khi hàm lượng ABA được chuyển hoá tới hạt, làm hạt bị léptrong quá trình đẫy hạt

Trong điều kiện hạn nặng, tế bào không phân chia, không phát triển,thậm chí sau đó được tưới nước trở lại, các bộ phận vẫn bị ảnh hưởng, dẫnđến bộ lá không phát triển được, sau đó râu ngô ngừng sinh trưởng, khôngphun và khi mức độ hạn trở nên nghiêm trọng bộ rễ không phát triển được.

Sự điều chỉnh áp suất thẩm thấu khi hạn biểu hiện rất rõ ở cao lương, lúa

mì, lúa nước (tăng từ - 1 lên - 1,7 MPa) nhưng ở ngô thì tăng ít hơn từ - 0,3lên - 0,5 MPa (Bolanos and Edmeades, 1991) [22]

Tăng tích luỹ Prolin, quan sát được trong điều kiện hạn nặng, Prolin nhưmột chất điều hoà áp suất thẩm thấu và như một protein bảo vệ cấu trúc khisức trương của cây bị giảm mạnh

Quang oxy hoá khử diệp lục xẩy ra, trong điều kiện hạn, hệ thống quangphotphorit hoá thứ hai hoạt động mạnh dẫn đến thừa electron tự do khôngliên kết, năng lượng cao năng trong lá, đẩy nhanh quá trình ôxy hoá khử diệplục và làm mất khả năng quang hợp của lá, rõ nhất là khi hạn nặng và nắng tolàm phiến lá bị cháy

Hoạt động của hệ enzim thường bị giảm trong điều kiện hạn Quá trìnhbiến đổi đường saccroza thành tinh bột của hạt bị giảm vì hoạt hoá của enzimbiến đổi saccaroza thành đường hexoza bị trở ngại (Zinselmeier, Westgate,1995) [51] (Signh N.N and K.R Sarkar, 1991) [48] Chia cơ chế chịu hạn ởthực vật làm 3 loại:

- Tránh hạn: là khả năng của cây có thể hoàn thành chu kỳ sống của nótrước khi sự thiếu hụt nước xuất hiện

- Chịu hạn: là khả năng của cây có thể sống, phát triển và cho năng suấttrong điều kiện cung cấp nước hạn chế hoặc thụ động trải qua các giai đoạnthiếu nước và tiếp tục phát triển khi điều kiện trở lại bình thường

- Chống hạn: là khả năng của cây trồng chống lại sự thiếu hụt nước bằngcách duy trì nước trong mô tế bào cao

1.4 Tình hình nghiên cứu vê ngô chịu hạn trên thế giới và ở Việt Nam

1.4.1 Ảnh hưởng của hạn đến sinh trưởng, phát triển và năng suất của cây ngô

1.4.1.1 Nhu cầu nước của cây ngô

Ngô là cây trồng cạn quang hợp theo chu trình C4, có bộ rễ phát triển rấtmạnh nên có khả năng hút nước tốt và sử dụng nước hiệu quả hơn nhiều loạicây trồng quang hợp theo chu trình C3 Cây ngô cần 350 - 500 lít nước để tạo

ra 1 kg hạt (tuỳ thuộc vào khí hậu và tình trạng dinh dưỡng đất) trong khi câyC3 như hoa hướng dương cần 700 - 800 lít nước để cho 1 kg hạt (Ruaan,2003) [45] Tiềm năng năng suất của ngô rất lớn, có thể đạt 12 - 15 tấn/hatrong điều kiện có tưới, trong khi đó hoa hướng dương chỉ có thể đạt 3 - 3,5tấn/ ha (Ruaan, 2003) [45] Tuy nhiên, do sinh trưởng nhanh và tạo sinh khốilớn nên ngô cần một khối lượng nước lớn Trong chu kỳ sống, mỗi cây ngôcần trung bình khoảng 200 - 220 lít nước (Nguyễn Đức Lương, Dương VănSơn, Lương Văn Hinh, 2000) [11] và với mỗi giai đoạn phát triển thì nhu cầunước của ngô cũng thay đổi Thời kỳ đầu cây phát triển chậm, tích luỹ ít chấtxanh và cũng không cần nhiều nước, hạt ngô cần hút một lượng nước bằng 40

- 44% trọng lượng hạt ban đầu và ngô mọc nhanh nhất khi có độ ẩm đất bằng80% sức chứa ẩm tối đa đồng ruộng Thời kỳ 7 - 13 lá, ngô cần 28 - 35m3 nước/ha/ngày (Nguyễn Đức Lương, Dương Văn Sơn, Lương Văn Hinh, 2000) [11].Như vậy nhu cầu nước của ngô tăng dần và đạt cực đại ở thời kỳ trỗ cờ, sautrỗ cờ, kết hạt nhu cầu nước giảm dần đến khi chín sinh lý Nghĩa là vào giaiđoạn trước và sau trỗ 2 tuần, lá ngô không được héo và thời gian này được gọi

là giai đoạn khủng hoảng nước

Theo công bố của công ty Monsanto (Monsanto, 2001) [39] Nhu cầunước của cây ngô được tính toán dựa theo từng loại đất và khả năng giữ nướccủa đất Đất nhẹ nên tưới kịp thời khi độ ẩm đất ở 70% trong suốt thời kỳ sinh

trưởng phát triển của cây ngô Trên đất thịt nặng cần tưới khi độ ẩm xuốngđến 30% vào thời kỳ sinh trưởng dinh dưỡng và 70% vào thời kỳ sinh thực vàkết hạt thì đạt được năng suất cực đại Để ngô phát huy tiềm năng năng suấtthì cần 6 - 10 lượt tưới trong cả vụ ngô trên những diện tích thiếu ẩm Trong

30 ngày đầu, cây ngô cần tưới nhẹ nếu đất thiếu ẩm Khi cây cao khoảng đầugối đến khi chín sáp, ngô cần lượng nước tối ưu Tần suất tưới phụ thuộc loạiđất, thời vụ gieo trồng và độ ẩm hiện tại Khi tưới chú ý không để ngô bị úng,đặc biệt giai đoạn 30 ngày đầu

1.4.1.2 Sinh trưởng của ngô khi thiếu nước

Khí hậu nóng lên toàn cầu đang làm tăng tần suất hạn hán ở nhiều khuvực trồng ngô trên thế giới và năng suất ngô sẽ bị ảnh hưởng bởi nồng độCO2 tăng gấp đôi (Crosson and Anderson, 1992) [26] Thời tiết nóng hơn cóthể dẫn đến ngô vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới trở nên bất dục đực (Schoper,1987) [46] Một nghiên cứu dựa trên mô hình mô phỏng của 18 nước(Rosenzweig C và Allen L H., Harper, 1995) [44] Đã kết luận, sản lượng câytrồng ở vùng nhiệt đới có thể bị giảm 9 - 10% so với tiềm năng do khí hậuthay đổi trong khi ở vùng ôn đới lại có xu hướng tăng lên Một ngày bất thuậnhạn với cây ngô là ngày mà cây héo vào sáng sớm và không thể hồi phụcđược từ việc thiếu nước hôm trước

Nhiệt độ tăng lên sẽ tác động đến sinh trưởng, phát triển của cây trồngnói chung và cây ngô nói riêng theo các chiều hướng:

- Thay đổi hiệu quả sử dụng nước: Do nhiệt độ khí quyển tăng lên, độ ẩmtương đối (RH) sẽ giảm Nồng độ CO2 cao có thể gây đóng khí khổng từngphần, giảm tính dẫn nước của thành khí khổng Điều này có thể có ích trongviệc tíết kiệm nước và tăng hiệu quả sử dụng nước của cây Tuy nhiên, tốc độthoát hơi nước chậm sẽ ảnh hưởng không tốt đến việc làm mát bề mặt lá vàđẩy nhanh quá trình già hoá của lá Dựa trên kết quả thí nghiệm Allen đã

chứng minh khi sự tăng thêm nồng độ CO2 lên đến 800 ppm, nhiệt độ bề mặt

lá tăng thêm 40C và hiệu quả sử dụng nước của cây C4 như ngô bị giảm(Allen, 1990) [19]

- Tăng tốc độ sinh trưởng và phát triển: Nhiệt độ khí quyển tăng sẽ đẩynhanh quá trình sinh trưởng phát triển của cây, làm giảm thời gian sinh trưởng

và dẫn đến làm giảm năng suất

- Giảm tốc độ hô hấp: Do nồng độ CO2 tăng lên, tốc độ hô hấp sẽ giảmnhưng tốc độ quang hợp sẽ tăng Tuy nhiên, với mô hình mô phỏng khi điềukiện nồng độ CO2 tăng lên gấp đôi từ 300 lên 600 ppm sẽ giúp tăng 25 - 40%năng suất của cây C3 như lúa mì, lúa nước (Rosenzweig C and Allen L.H.,Harper, 1995) [44] Nhưng chỉ tăng 7% đối với cây C4 như ngô Có thể docây C4 đã sẵn có cơ chế quang hợp đối với nồng độ CO2 cao trong khi đóđối với cây C3 thì chưa có cơ chế đó trong hệ lục lạp Sự tăng năng suất theo

mô hình này là do tăng diện tích lá và số hạt/cây chứ không phải tăng khốilượng hạt hay sự thay đổi phân bố chất đồng hoá

1.4.1.3 Hạn ảnh hưởng đến toàn cây ngô

Trong quá trình sản xuất ngô, khả năng xẩy ra hạn thường cao hơn ở thời

kỳ đầu vụ và cuối vụ dẫn đến ngô mọc kém đồng đều hoặc hạt không nẩy mầmđược làm giảm mật độ Hạn ảnh hưởng đến năng suất hạt của ngô thông qua tất

cả các quá trình sinh trưởng của cây ngô, nhưng thời kỳ mẫn cảm nhất là thời

kỳ ra hoa và hình thành hạt Trong thời kỳ ra hoa nếu hạn xẩy ra nghiêm trọngngô có thể không cho thu hoạch (Denmead and Shaw, 1960) [27]

Hạn làm giảm mạnh nhất đến quá trình sinh trưởng của lá, thân, râu, rễ,kích thước hạt Khi hạn lá bị già hoá, giảm mức độ che phủ đất, giảm diệntích bộ phận hấp thu ánh sáng mặt trời

Hạn gây đóng khí khổng, giảm quang hợp dẫn đến tế bào ở đỉnh sinhtrưởng không phân hoá, hoặc ảnh hưởng nặng tới quá trình phân hoá bắp và

cờ dẫn tới năng suất giảm

Hạn nặng khi thụ phấn - kết hạt làm giảm sự vận chuyển các chất đồnghoá về các cơ quan sinh trưởng, giảm sự sinh trưởng của râu, làm chậm hoặckhông phun râu được, tăng sự chênh lệch giữa tung phấn - phun râu Nặnghơn là xẩy ra tình trạng cây không có bắp hoặc bắp ít hạt Cấu trúc sinh sảnhoa cái bị ảnh hưởng nhiều hơn là bông cờ Nhưng khi nhiệt độ vượt quá

380C xẩy ra hiện tượng cháy bông cờ Trong giai đoạn trỗ cờ phun râu nếugặp hạn, nhiệt độ không khí > 350C, độ ẩm không khí < 70% thì hạt phấn bịchết dẫn đến ngô không hạt (Nguyễn Đức Lương, Dương Văn Sơn, LươngVăn Hinh, 2000) [11] Khả năng và tốc độ kéo dài của vòi nhuỵ rất nhậy cảmvới sự thiếu nước, tế bào non của vòi nhuỵ là bộ phận dễ thoát hơi nước hơntất cả các bộ phận khác, vì vậy sẽ bị héo nhanh nhất khi hạn không khí và hạnđất diễn ra (Herrero and Johnson 1981) [35]

Ngoài ra năng suất ngô giảm còn có thể do hạt phấn bị chết khi gặp hạn

và nhiệt độ cao, hạn hán ảnh hưởng đến quá trình quang hợp của cây dẫn đếnquá trình phun râu bị đình trệ và điều này có thể xác định dễ ràng thông quaviệc theo dõi khoảng cách tung phấn phun râu

Một lượng lớn năng suất giảm là do ngô gặp hạn trong giai đoạn ra hoa,

sự giảm năng suất này liên quan đến số bắp trên cây, số hạt trên bắp Hạn đãgây ra sự phát triển thiếu đồng bộ của hoa, làm mất sức sống của hạt phấn,khả năng nhận hạt phấn của hoa cái kém Hạn làm tăng số hạt lép trên bắp

Sự phát triển của bắp và hạt phụ thuộc rất lớn vào dòng vật chất của sự đồnghoá, nếu gặp hạn quá trình quang hợp bị ức chế, sức chứa của bắp giảm, thìdòng vật chất này bị hạn chế rất nhiều (Westgate and Boyer, 1986) [50] Tuynhiên những nghiên cứu gần đây cho thấy, hơn 75% sự biến động về năng

suất hạt trong điều kiện hạn hán là do biến động về số bắp/cây và số hạt trênbắp Các phân tích tương quan đã chỉ ra rằng số bắp trên cây và số hạt trênbắp là yếu tố quyết định năng suất hạt trong điều kiện hạn hơn là khối lượnghạt Số bắp trên cây quyết định 24% sự biến động về năng suất trong điềukiện tưới nước đầy đủ và 59% trong điều kiện hạn (Bolanos and Eđmeades,1996) [23].

Tóm lại, hạn có thể ảnh hưởng đến mật độ cây nếu xẩy ra ở giai đoạn câycon, giảm diện tích lá và tốc độ quang hợp ở thời kỳ trước trỗ, giảm độ lớncủa bắp và khả năng kết hạt nếu xẩy ra trước và sau trỗ 2 tuần và giảm quanghợp tăng tốc độ già hoá bộ lá trong khi tích luỹ chất khô về hạt (BanzingerM., 2000) [20]

1.4.1.4 Hạn ảnh hưởng đến năng suất ngô ở các giai đoạn sinh trưởng khác nhau

Giống như các loại cây ngũ cốc khác, hạn gây ảnh hưởng nặng nhất vàothời kỳ ra hoa Năm 1960, Denmead và Shaw tiến hành thí nghiệm rút bớtlượng nước tưới ở các giai đoạn trước trỗ, trong khi trỗ và sau khi thụ phấn đãkết luận: hạn làm giảm năng suất tương ứng từ 25%, 50% và 21% Tiếp theolại quan sát thấy ảnh hưởng của hạn đến mức héo trước phun râu, khi phunrâu và 3 tuần sau thụ phấn đã gây thiệt hại năng suất tương ứng là 15%, 53%

và 30% Thời kỳ cây ngô mẫn cảm nhất đối với hạn được Grant (1989) chỉ ra

là từ 2 - 22 ngày sau phun râu, đỉnh cao là ngày thứ 7 khi đó lượng hạt bịgiảm tới 45% so với đối chứng đầy đủ và có thể hoàn toàn không có hạt nếucây ngô gặp hạn trong khoảng thời gian từ lúc râu bắt đầu nhú đến giai đoạnbắt đầu hình thành hạt Ngô mẫn cảm hơn các cây trồng cạn khác ở thời kỳ rahoa vì các hoa cái của ngô phát triển đồng thời trên cùng 1 bắp, cùng 1 cây vàkhoảng cách giữa hoa đực và hoa cái rất xa Một điều đặc biệt quan trọng làquá trình phát triển của hoa ngô cũng như số lượng hạt phụ thuộc trực tiếp

vào dòng vật chất, sản phẩm của quá trình quang hợp trong khoảng thời gian

3 tuần cực kỳ mẫn cảm của thời kỳ ra hoa Zinselmeier và các cộng sự (1995)[51] Còn cho rằng hạn ở thời kỳ ra hoa cũng ảnh hưởng đến quá trình traođổi Hidratcacbon của hạt mới được thụ phấn và làm giảm dòng sacaro vàonhững hạt đang hình thành (trích theo Banzinger, 2000) [20] (Lafitte, 1994)[38], các triệu chứng có thể thấy khi cây ngô bị hạn được đúc kết như sau:

- Trước trỗ cờ các lá của cây bị cuộn lại hoặc bị héo sau trỗ cờ Lá cómầu xám xịt, không còn là mầu xanh sáng Các phần lá xuất hiện trắng chuội

và vàng hoặc cờ bị cháy khô

- Những lóng phía trên bắp ngắn hơn nhiều so với những lóng ngay dướibắp vì cây bị hạn vào giai đoạn cuối sinh trưởng sinh dưỡng

Trong giai đoạn đẫy hạt nếu gặp hạn những lá dưới bắp khô nhanh sự giàhoá do hạn hơi khác với sự già hoá thông thường Nếu già hoá thông thườngmầu vàng có xu hướng theo hình chữ “V” bắt đầu từ đầu Khi lá chết do hạn,mầu vàng di chuyển dọc mép lá hoặc theo một đường khá thẳng trên lá và các

lá biến thành mầu nâu rồi chết nhanh chóng

1.4.2 Một số kết quả nghiên cứu về khả năng chịu hạn của cây ngô

Nhìn chung các nhà chọn giống ngô của CIMMYT và thế giới đều chorằng chọn giống ngô chịu hạn cần chọn các giống có số ngày trổ cờ đến phunrâu ngắn trong điều kiện hạn và mật độ cao Đặc biệt là những giống ngô laitính chịu hạn, những giống này nếu chịu được nhiệt độ cao cũng sẽ chịu hạntốt hơn (Dow và các cộng sự, 1984) [28] Ở cây ngô, phấn hoa và nhuỵ hoacủa cùng 1 cây có thể cách nhau xa nhất đến 1m và quá trình thụ phấn đượcthực hiện bởi điều kiện khí hậu mát mẻ và không mưa Chính đặc điểm nàynói lên rằng để hình thành hạt cần thời gian trỗ cờ tung phấn phun râu của câyngô trùng nhau là lý tưởng nhất

Sự sinh trưởng phát triển của bộ rễ cũng liên quan đến khả năng chịu hạn

của cây ngô Tìm hiểu về vùng rễ và khối lượng rễ trên 40 vật liệu ngô(Fischer và cộng sự, 1985) [33], nhận thấy giữa chúng có sự khác nhau rõ rệt.Kết quả đánh giá các giống thí nghiệm ở điều kiện hạn trên đồng ruộng đã chỉ

ra rằng chọn lọc khối lượng rễ lớn có thể tăng năng suất hạt ở điều kiện khôhạn Các đặc tính về thẩm thấu rễ, tính mềm dẻo của cây đều liên quan đếnkhả năng chịu hạn

Dựa vào đây các nhà chọn tạo giống đã chọn và tạo ra các giống ngôchịu hạn theo các hướng:

- Chọn lọc giống ngô chịu hạn:

+ Theo Falconer, nhà chọn giống đạt được những tiến bộ chọn lọc khi cóphương sai di truyền lớn giữa các vật liệu chọn lọc Chọn lọc ở cường độ caonghĩa là chỉ một tỷ lệ ít các dạng gen được chọn lọc và tính trạng chọn lọc chomôi trường nào đó phải có độ di truyền cao và dễ phát hiện cũng như có thểtruyền lại cho các thế hệ sau (Falconer D S., 1989) [29]

+ Kinh nghiệm của một số nhà khoa học CIMMYT việc tạo giống ngônăng suất cao thích hợp cho cả môi trường thuận lợi và bất thuận thông quaviệc áp dụng thanh lọc tập đoàn nguyên liệu từ giai đoạn đầu trong điều kịênbất thuận phi sinh học Trong môi trường đó sẽ có nhiều cơ hội chọn đượcđúng dạng kiểu gen mong muốn Ngược lại nếu các dạng gen được chọn lọctrong điều kiện thuận lợi, các biến động di truyền đối với các điều kiện bấtthuận dễ bị mất Khi tính trạng đã mất rồi không thể tìm lại ở các chu kỳ đánhgiá sau thông qua thử nghiệm ở nhiều địa điểm còn rất ít dạng gen được thửnghiệm

- Các phương pháp chọn tạo giống tránh hạn, chống chịu hạn hoặc bằngcác giải pháp quản lý cây trồng hay chế độ tưới tiêu tốt hơn:

+ Giống chín sớm để tránh hạn: Đối với những vùng có lượng mưatương đối khá nhưng mùa mưa kết thúc sớm, có thể sử dụng giống chín sớm

là giải pháp thích hợp Giống chín sớm cho phép có thể né tránh hạn cuối vụ.

Nó có thể tránh được sự trùng hợp giữa ra hoa và khô hạn giữa vụ, hiện tượngthường thấy ở sản xuất ngô nhiệt đới

Giới hạn lượng mưa thấp nhất để có một vụ ngô thành công (> 1tấn/ha) ởvùng nhiệt đới thấp là 400 - 500mm, ở vùng trung du là 350 - 450mm và đốivới ở vùng cao là 300 - 400mm Khoảng thời gian từ gieo đến trỗ hoa hoặcchín sinh lý là đặc tính được di truyền cao, vì thế chọn lọc đối với đặc tínhchín sớm là một hướng khả thi Chỉ tiêu này được tiến hành theo dõi thời gian

từ gieo - trỗ, từ gieo đến chín sinh lý (chân hạt có mầu đen), từ gieo đến thờigian lá bi có mầu vàng (Banziger M., Edmeades, 2000) [20]

+ Giống chịu hạn được chọn tạo ra để gieo trồng trên những nơi có lượngmưa biến động lớn và khó dự đoán trước Đây là giống có năng suất hạt tăngtrong điều kiện hạn

+ Chọn giống chống hạn: Là giống có tiềm năng năng suất cao là tínhtrạng cơ bản thường cho năng suất vượt trội các giống có tiềm năng năng suấtthấp trong điều kiện hạn vừa (nghĩa là hạn làm giảm năng suất < 50%).Nhưng khi xẩy ra hạn nặng năng suất không giảm quá 50% Nhà chọn giống

có thể xác định phạm vi thích ứng của giống từ vùng này đối với vùng khácthông qua xác định tương quan di truyền về năng suất của cùng một giống ở 2môi trường bất thuận và thuận lợi Nếu giống có giá trị tương quan di truyềndương giữa môi trường bất thuận và thuận lợi thì giống có khả năng thích ứngvới cả hai môi trường Nếu giống có giá trị dương nhỏ hoặc bằng 0 hoặc cógiá trị âm thì việc chọn lọc như vậy không có ý nghĩa với môi trường bị hạn

- Một số chỉ tiêu gián tiếp đánh giá giống ngô chịu hạn:

Tốc độ sinh trưởng của bộ rễ tăng: tổng khối lượng chất khô, chiều dài

và rộng bộ rễ được coi là chỉ tiêu chọn lọc giống chịu hạn vào giai đoạn sinhtrưởng dinh dưỡng Tính trạng bộ rễ ăn sâu và rộng giúp cây tận dụng nước

dưới sâu hay sử dụng nước triệt để theo chiều ngang Chỉ tiêu này được xácđịnh bằng cách đo đếm bộ rễ theo chiều sâu, chiều rộng, thế nước vào buổichiều tối, nhiệt độ bề mặt lá, lực nhổ rễ (Banziger M., 2000) [20].

Các vật liệu ngô khác nhau phản ứng khác nhau với điều kiện hạn trong thời kỳ cây con được kết luận như sau:

Khả năng hấp thụ nước ở vùng đất khô hạn phụ thuộc vào kích thướcphân bố bộ rễ, các loại rễ khác nhau có phản ứng khác nhau với mức độ thiếuhụt nước (Muthukuda, Robert Arachchi,2001) [41] Ví dụ rễ đốt có thể xuyênsâu vào lớp đất cứng nên ít mẫn cảm với hạn hơn các loại rễ khác (Westgateand Boyer, 1986) [50] Các giống khác nhau có kiểu rễ khác nhau Một sốsinh nhiều rễ đốt, số khác lại sinh nhiều rễ thứ cấp Chọn lọc ngô có khốilượng rễ lớn là một chỉ tiêu hữu ích dẫn đến tăng năng suất trong điều kiệnhạn vừa Chiều dài rễ đốt sai khác nhau có ý nghĩa giữa các vật liệu ngô trongđiều kiện hạn khẳng định rằng nhiều giống ngô nhiệt đới có nhiều rễ đốt hơn,giúp cây hút ẩm ở tầng đất mặt tốt hơn thông qua cơ chế điều chỉnh áp suấtthẩm thấu khi gặp hạn tốt hơn với rễ thứ cấp (Muthukuda, Robert.Arachchi,2001) [41]

Tốc độ dài lá có xu hướng mẫn cảm nhiều hơn dài rễ Tốc độ dài lá tăngtrong khi gặp hạn được sử dụng rộng rãi để tạo giống chịu hạn cả ở giai đoạntrỗ lẫn giai đoạn sinh trưởng dinh dưỡng vì nó có tương quan chặt với tốc độtích luỹ vật chất khô (Bolanos j., Edmeades, 1993) [24] Góc lá nhỏ giúp giảmcường độ bức xạ trên bề mặt lá, tăng cường ánh sáng xuống phía dưới giúpduy trì trạng thái thoát hơi nước bề mặt lá ở mức độ tối thiểu Đánh giá chỉtiêu này dựa theo thang điểm 1 - 5 (từ 1 là góc lá nhỏ đến 5 là góc lá lớn) Độ

di truyền của tính trạng này vào loại cao ở ngô và có nhiều triển vọng trongchọn tạo giống ngô

+ Chịu hạn ở hai thời kỳ (Thời kỳ trỗ cờ - làm hạt) được nghiên cứu khá

cụ thể và có nhiều kết quả đang được ứng dụng trong thực tiễn (Banziger M.,Edmeades, 2000) [20] Tuy nhiên sự liên quan giữa một số tính trạng chịu hạn

ở giai đoạn cây con và cùng tính trạng đó ở giai đoạn trỗ cờ trong điều kiệnhạn thì chưa được nghiên cứu chi tiết để kết luận rõ ràng (Lê Quý Kha, 2005)[10] Dưới đây là một số chỉ tiêu được tổng kết chắc chắn về chịu hạn tronggiai đoạn trỗ cờ - làm hạt:

Tính trùng khớp giữa trỗ cờ tung phấn là một trong các chỉ tiêu có độ ditruyền trung bình, tương quan chặt với năng suất trong điều kiện hạn, đangđược dùng để chọn lọc giống ngô chịu hạn giai đoạn trỗ cờ (Bolanos j.,Edmeades, 1993) [24]

Số bắp trên cây tăng cũng chứng tỏ đặc tính sinh lý có tính di truyền, có

độ biến động cao giữa các vật liệu và có thể dùng để chọn lọc giống chịu hạnhay chịu mật độ (Banzinger, 2000) [20]

Kích thước cờ giảm đã được xác định là có tương quan và có độ ditruyền tương đối cao với chống chịu hạn trong thời kỳ trỗ (Bolanos j.,Edmeades, 1993) [24] Ví dụ sau 8 chu kỳ chọn lọc quần thể Tuxpeno Sequia

về tính chịu hạn, số nhánh cờ giảm 2,6% chu kỳ Vậy các vật liệu có kíchthước cờ giảm nên được chọn Chỉ tiêu này có thể đếm được trong điều kiệnthuận lợi nhưng được dùng làm chỉ tiêu chịu hạn

Tuổi thọ của lá: cũng được dùng làm chỉ tiêu chọn lọc giống chịu hạn vì

nó có tương quan chặt với khả năng tích luỹ chất khô ở giai đoạn đẫy hạt đốivới cao lương và ngô Vì vậy cây ngô không thể phục hồi diện tích lá khi bịmất và lá ngô có tương quan với độ lớn của bắp

Mức độ héo lá: giúp cây tránh bớt được bức xạ mặt trời lên lá, giảm sửdụng nước và tăng nhiệt độ bề mặt lá Tăng nhiệt độ, giảm thoát hơi nước bềmặt bức xạ nhiều dẫn đến quang oxy hoá khử và mất diệp lục (Banzinger,2000) [20]

Diện tích lá bắp tăng và chiều cao cây giảm cũng có thể được dùng làmchỉ tiêu chọn lọc giống ngô chịu hạn Diện tích lá bắp có tương quan chặt vớitích luỹ chất khô vào giai đoạn đẫy hạt, còn chiều cao cây lại có tương quan

âm với tích luỹ vật chất khô trong điều kiện hạn (Fischer R.A., Johnson,1983) [32]

Sự thay đổi phân bố chất khô: nhìn chung trong điều kiện hạn nặng tốc

độ sinh trưởng bắp ngô bị giảm (Banzinger, 2000) [20] Vì vậy, rất cần cácvật liệu ngô có khả năng cho bắp bình thường, tỷ lệ kết hạt cao, bắp sinhtrưởng nhanh Nghĩa là cây có thể điều chỉnh sự phân bố chất khô về hạt trongđiều kiện hạn

Tỷ lệ hạt/bắp và số hạt trên bắp giảm mạnh nếu hạn xảy ra đúng vào thời

là 2,5 tấn/ha và giống ngô lai có thể cho năng suất vượt 70%

- CIMMYT đã chọn tạo ra nguồn nguyên liệu ngô Tuxpeno chịu hạn tốt

và hiện nay diện tích loại ngô này có đến hàng triệu ha ở các nước đang pháttriển Đồng thời CIMMYT đã chọn ra được nguyên liệu ngô có thể mọc tốtkhi gieo trên đất hạn, tức là rễ mầm có thể hút ẩm dưới sâu trong lòng đất tới0,4m Năm 2004 xác định được thêm một số chỉ thị liên quan đến tính chịuhạn của ngô

- Việt Nam cũng đã xác định được một số chỉ thị SSR liên kết với các

gen chịu hạn và một số chỉ thị liên quan đặc tính chịu hạn ở ngô (Bùi Mạnh

Cường, 2007) [3].

- Theo báo cáo của Viện nghiên cứu ngô ở Việt Nam từ những năm 1987các nhà chọn tạo giống ngô cũng đã chọn tạo ra được nhiều giống ngô chịuhạn tốt như: MSB49, TSB2, Q2 Những năm gần đây, nhiều giống ngô laichịu hạn đã được tạo ra và đưa vào sản xuất như: LVN10, C919, Chươngtrình hợp tác nghiên cứu giữa Việt Nam và CIMMYT (Trung tâm cải lươngngô và lúa mỳ quốc tế) về chọn tạo và phát triển các giống ngô chịu hạntrong những năm qua đã thu nhập nhiều nguồn nguyên liệu có khả năng chịuhạn và bước đầu đã tạo ra nhiều tổ hợp lai mới có khả năng chịu hạn

Chương 2 ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN

CỨU

2.1 Đối tượng nghiên cứu

- Các giống ngô gồm: C919, NK430, 3Q và LVN10 Giống được thuthập từ các Trung tâm giống trong tỉnh và Viện Khoa học kỹ thuật Bắc TrungBộ

2.2 Nội dung nghiên cứu

- Nghiên cứu các chỉ tiêu về sinh trưởng, phát triển của các giống ngô:C919, NK430, 3Q và LVN10

- Các chỉ tiêu đánh giá khả năng chịu hạn của các giống ngô: C919,NK430, 3Q và LVN10

- Các chỉ tiêu về cấu thành năng suất, năng suất của các giống ngô:C919, NK430, 3Q và LVN10

2.3 Phương pháp nghiên cứu

2.3.1 Phương pháp bố trí ruộng thí nghiệm

* Thí nghiệm đồng ruộng: Thí nghiệm được bố trí theo khối ngẫu nhiên

hoàn toàn 4 công thức x 3 lần nhắc lại

* Thí nghiệm trong chậu: 4 công thức x 3 lần nhắc lại x 1 cây/chậu.

2.3.2 Quy mô thí nghiệm đồng ruộng

- Số ô thí nghiệm: 12 ô

- Diện tích ô thí nghiệm 18 m2

- Tổng diện tích thí nghiệm 216 m2 không tính diện tích bảo vệ

S ơ đồ bố trí thí nghiệm đồ bố trí thí nghiệm ố trí thí nghiệm b trí thí nghi mệm

Bảo vệ Bảo vệ

C919 (đ/c) LVN10 3Q NK430

Bảo vệ

3Q C919 (đ/c) NK430 LVN10 NK430 3Q LVN10 C919 (đ/c)

Bảo vệ

2.4 Các biện pháp kỹ thuật

- Gieo hạt: (Ngày gieo 12/03/2012)

Khoảng cách gieo: Hàng cách hàng 70cm; cây cách cây 20cm Gieo 2hạt/hốc, khi cây 3 – 4 lá tỉa để lại 1 cây/hốc, độ sâu hốc 5 – 7 cm

- Phân bón cho 1 ha:

Lượng phân bón: 10 – 15 tấn phân chuồng + 147 kg N + 108 kg P2O5 +

90 kg K2O + 500 kg vôi

Bón lót: Toàn bộ phân chuồng + Lân + 500kg vôi + 10% đạm

Bón thúc lần 1: Khi cây ngô 3 - 4 lá: 30% đạm + 1/2 Kali

Bón thúc lần 2: Khi cây ngô 7 - 9 lá: 30% đạm + 1/2 Kali

Bón thúc lần 3: Khi cây ngô 15 lá: 30% đạm

- Chăm sóc cây ngô kết hợp với xới xáo, bón phân, vun gốc, diệt cỏkhi cây ngô 3 - 4 lá và 7 - 9 lá

- Khi 80 % số bắp trên cây chín hoàn toàn thì thu hoạch

2.5 Các chỉ tiêu và phương pháp theo dõi

2.5.1 Các chỉ tiêu sinh trưởng

• Thời gian sinh trưởng (ngày)

- Từ khi gieo hạt đến giai đoạn xoắn ngọn

- Từ khi gieo đến giai đoạn trổ cờ

- Từ khi gieo đến phun râu

- Từ khi gieo đến thu hoạch

• Chiều cao thân chính các giai đoạn

Dùng thước đo từ gốc sát mặt đất đến điểm bắt đầu phân nhánh của bông

cờ khi ngô chín sữa - chín sáp để lấy chiều cao cây cuối cùng Đo từ gốc đếnmút lá cao nhất chiều cao của từng gia đoạn Mỗi lần nhắc lại đo 10 cây rồitính giá trị trung bình

Số lá trên cây (lá/cây)

Đếm số lá tại các thời kỳ theo dõi Dùng sơn đánh dấu lá thứ 5 và lá thứ

10 để đếm số lá chính xác Mỗi lần nhắc lại đếm ngẫu nhiên 10 cây rồi tínhgiá trị trung bình

2.5.2 Các chỉ tiêu sinh lý

- Đo ở 3 thời kỳ: Cây xoắn ngọn, trổ cờ - phun râu và chín sữa - chín sáp

Diện tích lá (dm2lá/cây) và chỉ số diện tích lá (m2 lá/m2 đất):

- Xác định diện tích lá của cây (Yoshid S IRRI, 1976)

S = D x R x K (m2)

Trong đó: S: Diện tích lá

D: Chiều dài lá (m)R: Chiều rộng lá (m)

K = 0,75

- Xác định chỉ số diện tích lá (LAI) (m2 lá/m2 đất)

Chỉ số diện tích lá = Diện tích lá bình quân/1 cây x số cây/1m2 đất

• Sự tích lũy chất khô (g/cây)

Muốn xác định khả năng tích lũy chất khô của cây ở một thời kỳ nào đóthì chúng ta tiến hành nhổ cây ở thời kỳ ấy để theo dõi Sau đó rửa sạch rễ vàcân trọng lượng tươi rồi đem sấy khô để xác định trọng lượng khô tuyệt đốibình quân của một cây, đó là khả năng tích lũy chất khô của cây ở thời kỳ đó

2.5.3 Một số chỉ tiêu về hạn và khả năng chịu hạn của các giống ngô

2.5.3.1 Tìm hiểu diễn biến của các yếu tố khí hậu thời tiết trong các tháng thí nghiệm

Bảng 2.1 Diễn biến của các yếu tố khí hậu thời tiết

trong các tháng thí nghiệm

Tháng

Nhiệt độ không khí ( o C)

Độ ẩm không khí

Tổng số giờ nắng

Tổng lượng mưa

(Nguồn: Trung tâm khí tượng thủy văn Nghệ An)

Từ bảng này tìm ra các tháng có điều kiện khô hạn để thấy được mức độchịu hạn của các giống ngô thí nghiệm

2.5.3.2 Các chỉ tiêu về khả năng chịu hạn của cây

TT chịu hạn Chỉ tiêu Đơn vị tính Phương pháp làm

1 Độ ẩm đất cây héo

(hệ số héo %)

Bố trí thí nghiệm trong nhà lưới.Xác định độ ẩm đất cây héo vào 3 thời kỳ: Xoắn ngọn, tung phấn – phun râu, chín sũa - chín sáp.(1)

2 Cường độ thoát g nước/ m2 lá Xác định vào 3 thời điểm như trên (1)

nhổ cây trên ruộng TN

hơi nước, hàm

lượng nước trong

than lá (%)

Kết hợp xác định diện tích lá, chất khô, hiệu suất quang hợp

4 Trọng lượng bộ rễ g/ cây Xác định cùng thời điểm như trên (1)

5 Mô tả hình thái chịu

hạn của cây

Kích thước lá to, nhỏ, thân cao thấp, đốt ngắn dài, nhiều lông, lá bắp…

2.5.4 Chỉ tiêu về các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất cây ngô

- Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất

+ Số cây có bắp hữu hiệu trên ô TN

+ Số bắp hữu hiệu trên cây (đếm toàn bộ số cây có trên ô)

+ Số hàng trên bắp (đếm các bắp của các cây theo dõi)

+ Khối lượng 1000 hạt (g)

+ N ng su t lý thuy t c a t ng gi ng (t /ha) ăng suất lý thuyết của từng giống (tạ/ha) ất lý thuyết của từng giống (tạ/ha) ết của từng giống (tạ/ha) ủa từng giống (tạ/ha) ừng giống (tạ/ha) ố trí thí nghiệm ạ/ha)

NSLT = Số cây/m2 X số bắp hữu hiệu X số hàng/bắp X số hạt/hàng X P1000hạt

Chương 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN

3.1 Diễn biến của các yếu tố khí hậu thời tiết trong các tháng thí nghiệm Bảng 3.1 Diễn biến của các yếu tố khí hậu thời tiết trong các tháng thí nghiệm

Tháng

Nhiệt độ không khí ( o C)

Độ ẩm không khí

Tổng số giờ nắng

Tổng lượng mưa

(Nguồn: Trung tâm khí tượng thủy văn Nghệ An)

Tháng 4, tháng 5, tháng 6 là 3 tháng rất quan trọng ảnh hưởng trực tiếpđến năng suất của ngô bởi các thời kỳ xoắn ngọn, trổ cờ - pun râu, chín sữa -chín sáp Qua bảng 2.1 ta thấy tháng 5 là tháng có tổng số giờ nắng lớn nhấtvới tổng số giờ nắng lên tới 197,5 giờ; tổng lượng mưa trong tháng này cũnglớn nhất với 288,8 mm tuy nhiên lượng mưa phân bổ không đều, lượng mưatrong tháng này chủ yếu tập trung vào 10 ngày cuối tháng Tháng tư có tổng

số giờ nắng là 167,7 giờ nhưng tổng lượng mưa trong tháng chỉ là 18,7 mmnên rất dễ gây hạn cho cây ngô nếu chúng ta không cung cấp đầy đủ nước chocây Đây là thời điểm cây bắt đầu vào giai đoạn xoắn ngọn và trổ cờ - phun

râu nên nếu gặp hạn trong thời điểm này sẽ làm cho khả năng đậu hạt thấp.Tháng 6 có tổng số giờ nắng là 143,9 giờ, và tổng lượng mưa trong tháng là125,1 mm tuy nhiên độ ẩm không khí trong tháng này chỉ là 68,9% và nhiệt độtrung bình là 30,70C do vậy cây ngô rất dễ gặp hạn, nếu gặp hạn trong thời giannày sẽ làm cho khối lượng 1000 hạt bị giảm sút làm giảm năng suất của ngô.

3.2 Thời gian sinh trưởng và các thời kỳ phát dục của các giống ngô

Trỗ cờ, tung phấn và phun râu ở ngô là một quá trình quan trọng, ảnhhưởng rất lớn đến số hạt/bắp Quá trình này diễn ra đồng thời hay không phụthuộc vào giống và điều kiện môi trường Thời gian trỗ cờ, tung phấn và phunrâu chênh lệch quá xa kèm theo điều kiện bất thuận của môi trường (nhiệt độ,

độ ẩm quá cao, quá thấp) sẽ làm cho bắp kết hạt kém

Bảng 3.2 Thời gian các giai đoạn sinh trưởng của các giống ngô

thí nghiệm vụ Xuân 2012

n v tính: ng y

Đơ đồ bố trí thí nghiệm ị tính: ngày ày

Giống Gieo - Xoắn

ngọn Gieo - Trổ cờ

Gieo phun râu TGST

Qua bảng trên ta thấy thời gian sinh trưởng của các giống biến động từ

105 ngày (giống C919) đến 114 ngày (giống NK430), giống 3Q và LVN10 cóthời gian sinh trưởng dài hơn C919 (đ/c)

Qua bảng trên ta cũng thấy thời gian xoắn ngọn, trổ cờ, phun râu vàocuối tháng tư và đầu tháng năm (ngày gieo 12/03/2012) đây là giai đoạn trùngvào thời gian bị hạn tháng 4, 5, 6 (bảng 3.1) nên ảnh hưởng trực tiếp đến năng

3.3 Một số đặc điểm hình thái của các giống Ngô

Đặc điểm hình thái tập hợp những kiểu hình bên ngoài do kiểu gen quiđịnh Nó là chỉ tiêu chủ yếu dùng để phân biệt các giống Việc phân biệt cácgiống có ý nghĩa quan trọng trong công tác nghiên cứu, chọn lọc và sản xuấtnhằm đảm bảo độ thuần đồng ruộng

Tùy theo mục đích nghiên cứu mà người ta có thể chọn ra một số chỉ tiêuhình thái để phục vụ cho công tác nghiên cứu chịu hạn như (lá, thân ) Đặcđiểm hình thái phụ thuộc nhiều vào yếu tố di truyền, ngoài ra nó còn phụthuộc vào các yếu tố ngoại cảnh (nhiệt độ, ẩm độ, cường độ ánh sáng ), kỹthuật chăm sóc, chất đất, dinh dưỡng, Từ những đặc điểm hình thái có thểđánh giá sơ bộ đặc tính di truyền của các dòng, giống với các tính trạng có hệ

số di truyền cao

Để đánh giá chính xác các đặc trưng hình thái, chúng tôi tiến hành theodõi, đánh giá ở thời kỳ trổ cờ đến thu hoạch vì ở giai đoạn này các đặc trưnghình thái đã ổn định và rất ít biến động

Đặc điểm hình thái của các giống ngô thí nghiệm được chúng tôi đánhgiá cụ thể thông qua bảng sau:

Bảng 3.3 Một số đặc điểm hình thái của các giống ngô vụ Xuân 2012 Chỉ tiêu

Giống

Dạng cây

Dạng lá (lông /thân lá) Dạng hạt Màu hạt

- Dạng cây: đặc trưng này là cơ sở quan trọng cho việc bố trí mật độ Cả

5 giống ngô nghiên cứu đều có dạng cây đứng

- Dạng lá: chủ yếu đem so sánh giữa các giống với nhau bằng mắtthường để tìm ra được mức độ lông ít, nhiều, trung bình để so sánh các giống.Đây là một trong những chỉ tiêu để phân biệt giống chịu hạn thể hiện qua mức

độ lông/thân lá Lá có nhiều lông sẽ chịu hạn cao hơn Giống LVN10 cónhiều lông trên thân lá, nên thể hiện giống có khả năng chịu hạn tốt còn 2giống 3Q và NK430 có số lông trên thân lá ở mức trung bình nên đây là 2giống có khả năng chịu hạn trung bình Giống C919 (đ/c) có ít lông nên cókhả năng chịu hạn kém

- Dạng hạt: Các giống có dạng hạt bán răng ngựa

- Màu hạt: Màu sắc hạt do đặc tính di truyền của giống qui định Quan

sát các giống ngô chúng tôi thấy hầu hết các giống đều có hạt màu vàng.Giống C919, LVN10 có màu vàng cam Màu sắc hạt là đặc điểm quan trọngquyết định mẫu mã và giá trị buôn của hạt ngô

3.4 Chiều cao cây cuối cùng và số lá/cây của các giống ngô

Chiều cao cây là một đặc trưng của giống do bản chất di truyền củagiống quyết định, có tương quan nghịch với khả năng mẫn cảm hạn Chiều

cao cây càng thấp thì nhiễm hạn tăng và ngược lại Tuy nhiên hướng chọn lọclai tạo hiện nay trong chọn giống chống chịu hạn là chọn những giống ngô cóchiều cao trung bình (từ 170 – 190 cm) Chiều cao cây phản ánh sự tích lũydinh dưỡng trong suốt quá trình sinh trưởng phát triển để vận chuyển vật chất

từ thân lá về hạt, góp phần tăng năng suất ngô Chiều cao cây phụ thuộc vàođiều kiện ngoại cảnh, kỹ thuật canh tác và là một chỉ tiêu quan trọng để đánhgiá tình hình sinh trưởng của cây ngô Các giống khác nhau thì tốc độ tăngtrưởng chiều cao cây cũng khác nhau

Số lá/cây phản ánh khả năng sinh trưởng của cây trồng Cùng với tăngtrưởng chiều cao cây là sự gia tăng số lá/cây Khi chiều cao cây ngừng tăngtrưởng thì số lá cũng ngừng tăng trưởng theo Như vậy, với chức năng quanghợp số lá/cây có mối liên quan chặt chẽ đến chiều cao cây và đều ảnh hưởngđến sự tích luỹ chất khô và liên quan trực tiếp đến năng suất ngô

Bảng 3.4 Chiều cao cây cuối cùng và số lá/cây của các giống ngô

Vụ Xuân 2012

cùng (cm)

Số lá/cây (lá)

Ghi chú: Các giá trị trong cột có cùng chữ cái không sai khác ở mức ý nghĩa 0,05

Chiều cao cây cuối cùng của các giống dao động từ 170,9 – 191,2 cm.Giống LVN10 có chiều cao cây cao nhất Giống C919 (đ/c) có chiều cao câythấp nhất

Số lá/cây ở các giống dao động từ 17,2 – 18,6 lá Hai giống 3Q vàLVN10 có số lá nhiều nhất Giống C919 (đ/c) có số lá/cây đạt thấp nhất