5. Những đóng góp mới của đề tài
1.4. Một số khó khăn trong sản xuất và yêu cầu về giống ngô tại Sơn La
Nếu so sánh với nhiều năm trước, dễ nhận thấy: nhờ việc đưa cây ngô lai vào sản xuất mà nông dân vùng cao Tây Bắc nói chung và Sơn La nói riêng đã xóa đói, giảm nghèo, nhiều hộ gia đình đã cải thiện rất lớn về đời sống, kinh tế nông hộ đã thay đổi, phát triển. Tuy vậy, với đặc thù là vùng núi mang nhiều ưu đãi, lợi thế về đất đai, tài nguyên, khí hậu, nhưng Sơn La là vùng tập trung nhiều đồng bào dân tộc, trình độ dân trí chưa cao, việc canh tác vẫn lạc hậu, bên cạnh đó cũng chịu ảnh hưởng nhiều của thời tiết, khí hậu, địa hình đồi núi dốc. Nên việc canh tác vẫn gặp nhiều khó khăn, và chưa phát triển tương xứng với những tiềm năng của vùng [9].
Do phần lớn đất canh tác trên địa hình dốc, nên trồng ngô trên nương rẫy phụ thuộc nhiều vào “nước trời”, khi gặp thời tiết không thuận lợi hạn hán, gió bão, mưa lũ thì nguy cơ mất mùa rất lớn. Với việc dân số ngày càng gia tăng, nên nhu cầu nâng cao hiệu quả sản xuất để đáp ứng yêu cầu lương thực tại chỗ ở miền núi trở nên cấp thiết, thêm vào đó là tập tục di canh di cư, là những nguyên nhân chính dẫn đến việc đốt, phá rừng làm nương rẫy để trồng cây lương thực ngắn ngày. Những hành động đó đã gây nhiều tác động tiêu cực đến môi trường (giảm độ che phủ rừng, giảm khả năng giữ nước, gây xói mòn và thoái hóa, giảm độ phì nhiêu, dinh dưỡng đất...). Tài nguyên đất, nước bị suy thoái. Hạn hán, lũ lụt, nhất là lũ quét xảy ra thường xuyên hơn, dẫn đến những thiệt hại to lớn về người và kinh tế, gây nhiều trở ngại cho phát triển. Mặc dù đất tại Sơn La nhiều vùng vẫn có độ mùn và đạm cao, nhưng với diện tích đất dốc gần 100.000 ha là một trong những khó khăn lớn của sản xuất ngô tại Sơn La.
Phần lớn diện tích trồng ngô tại Sơn La tập trung chủ yếu trong vụ Hè – Thu (từ tháng 4 đến tháng 8, 9 hàng năm – nằm trọn trong mùa mưa), một số vùng do nền đất không quá dốc, độ ẩm tốt hơn nên gieo trồng sớm vào khoảng tháng 2, tháng 3 và một diện tích nhỏ trong vụ Thu – Đông. Đặc điểm canh tác tại Sơn La là hoàn toàn phụ thuộc vào nước trời, vụ gieo trồng chính bắt đầu vào đầu mùa mưa, tuy nhiên vào giai đoạn này lượng mưa không đều, thường bị ngắt quãng (tháng 4, tháng 5) nên giai đoạn ngô mọc có thể diễn ra thuận lợi, nhưng ở giai đoạn cây con (từ 3 đến 7 lá) có
thể gặp hạn, gây ảnh hưởng lớn đến sinh trưởng phát triển, mất mật độ gieo trồng, thậm chí mất mùa. Bên cạnh đó từ tháng 6 đến tháng 8 là thời điểm chính của mùa mưa, nên lượng mưa lớn, kèm dông dễ gây đổ gãy ngô, sâu bệnh phát triển mạnh, quá trình thu hoạch ngô gặp nhiều khó khăn, gây ảnh hưởng lớn đến năng suất, thất thoát sau thu hoạch làm giảm sản lượng ngô. Số liệu lượng mưa tại Sơn La từ năm 2015 - 2022 được trình bày tại bảng 1.6:
Bảng 1.6. Lượng mưa các tháng tại Sơn La từ năm 2015 - 2022
Năm Tháng
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2015 76,3 1,6 61,3 75,1 52,6 359,8 429,5 285,9 266,2 86,0 44,9 101,2 2016 100,8 32,8 19,1 160,1 347,3 166,0 154,5 286,1 129,4 32,0 42,3 1,9 2017 150,8 19,5 83,9 112,2 81,1 136,2 227,5 319,5 105,4 76,4 10,2 59,3 2018 32,4 2,8 84,0 95,1 208,2 313,0 179,7 399,2 78,7 63,9 45,6 37,0 2019 58,7 10,2 22,6 66,5 128,5 231,2 254,2 141,6 24,5 60,3 3,3 13,7 2020 0,1 3,4 28,8 191,0 163,5 84,5 123,5 395,2 176,8 21,3 6,2 - 2021 6,6 65,1 9,5 74,9 104,7 163,8 193,2 225,9 85,3 64,0 23,4 - 2022 52,9 117,0 98,7 99,5 259,9 401,0 105,9 333,6 167,1 3,8 51,1 27,4
(Nguồn: Tổng cục thống kê năm 2015 -2022) [123]
Do đó để cải thiện năng suất, chất lượng ngô, ngoài việc có biện pháp canh tác trên đất dốc theo hướng bền vững nhằm tăng năng suất ngô, bảo vệ và nâng cao độ phì đất, rất cần thiết phải có giống ngô thích ứng với điều kiện sinh thái của vùng, ngoài yếu tố năng suất còn cần có nhiều đặc điểm tốt như chịu hạn tốt, ít nhiễm sâu bệnh (đặc biệt bệnh đốm lá trong mùa mưa), chống đổ tốt, hạt có nội nhũ cứng, ít bị mọt, nấm bệnh (bệnh mốc hồng)… Vì canh tác trên đất dốc, điều kiện địa hình không thuận lợi gây rất nhiều khó khăn cho việc gieo trồng, chăm sóc, đặc biệt giai đoạn thu hoạch. Thời điểm gieo trồng ngô của người dân có thể diễn ra rất nhanh và đồng loạt, nhưng quá trình thu hoạch mất rất nhiều thời gian, do thiếu hụt về lao động và gặp khó khăn với địa hình, thời điểm thu hoạch vẫn đang trong mùa mưa. Người dân thu hoạch từng phần một trên nương, dẫn đến việc cây ngô khi đã chín nhưng phải để trên nương rẫy rất lâu. Khi cây ngô chín, bắp gục xuống (treo đèn) vẫn chưa được thu
hoạch là tình trạng diễn ra phổ biến trên khắp các nương ngô của vùng núi. Trong những tháng thu hoạch ngô vẫn đang là mùa mưa của vùng núi phía Bắc, nên gây ảnh hưởng rất lớn đến năng suất chất lượng của hạt, nấm bệnh phát triển, cây ngô bị đổ gẫy, bắp bị thối hỏng rất nhiều. Chính vì vậy để có một giống ngô thích hợp cho vùng núi phía Bắc nói chung, Sơn La nói riêng cần có một số tiêu chí như: cứng cây, lõi nhỏ, khả năng tích nước ở lõi thấp giúp cây đứng vững khi chín, hạn chế thối bắp, hạt ngô dạng đá, bán đá, bắp ngô có lá bi che kín, xoắn chặt đầu bắp giúp hạn chế ảnh hưởng của nước mưa làm thối bắp, chống chịu được sâu bệnh như sâu đục thân, bệnh đốm lá, bệnh mốc hồng… gây ảnh hưởng đến năng suất và chất lượng hạt ngô.
Tóm lại, để trồng ngô hiệu quả tại Sơn La, cần phải có sự tiến hành đồng bộ nhiều giải pháp như: có bộ giống phù hợp (có tiềm năng năng suất cao, thích hợp với mức độ thâm canh thấp, chịu hạn, chống đổ tốt, ít nhiễm bệnh lá, bệnh mốc hồng, lõi cứng, hạt dạng đá,..), đào tạo tập huấn nâng cao trình độ kỹ thuật cho người dân, giúp áp dụng hiệu quả các tiến bộ khoa học kỹ thuật trong canh tác ngô trên đất dốc. Bên cạnh đó cần đầu tư, khuyến khích phát triển hệ thống bảo quản ngô ở khu vực Tây Bắc, đầu tư nâng cấp cơ sở hạ tầng, đặc biệt hệ thống giao thông nhằm tạo điều kiện thuận lợi trong việc phát triển sản xuất và giao thương hàng hóa giữa các vùng.
1.4.1. Một số nghiên cứu chọn tạo giống ngô cho các vùng khó khăn (không chủ động tưới, nhờ nước trời...)
Hạn là một yếu tố phi sinh học quan trọng, gây ảnh hưởng đến sự tăng trưởng và năng suất của ngô, gây ra mối đe dọa liên tục đối với an ninh lương thực. Hạn gần như xảy ra ở mọi nơi trên thế giới. Hạn trong nông nghiệp là thời kỳ thiếu nước kéo dài gây ảnh hưởng trực tiếp đến sự phát triển của cây trồng, nhẹ thì giảm năng suất, nặng thì có thể dẫn đến tình trạng huỷ hoại cây, mùa màng. Mức độ tổn thương của cây trồng do khô hạn gây ra có nhiều mức khác nhau: chết cây, chậm phát triển hay phát triển bình thường. Hạn có thể làm giảm tới 65 - 87% năng suất cây trồng tùy theo loại cây, mức độ hạn của nó (phụ thuộc vào thời gian kéo dài và cường độ của hạn). Những cây trồng phát triển bình thường trong điều kiện khô hạn gọi là “cây
chịu hạn” và khả năng có thể giảm thiểu mức độ tổn thương do thiếu hụt nước gây ra gọi là “tính chịu hạn”.
Hạn không khí và hạn đất là hai dạng hạn được quan tâm nhất trong sản xuất nông nghiệp. Trong thực tế ở các thời kỳ sinh trưởng khác nhau của cây đều có thể xuất hiện cùng lúc hạn không khí và hạn đất [14].
1) Hạn không khí thường có đặc trưng là nhiệt độ cao (39 - 420C) và độ ẩm thấp (< 65%). Hiện tượng này thường gặp ở những tỉnh miền Trung nước ta vào những đợt gió Lào và ở vùng Bắc bộ vào cuối thu, đầu đông. Hạn không khí ảnh hưởng trực tiếp lên các bộ phận của cây như hoa, lá, chồi non...nhất là ảnh hưởng đến quá trình tung phấn của cây. Đối với thực vật nói chung và cây ngô nói riêng thì hạn không khí thường gây ra hiện tượng héo tạm thời vì nhiệt độ cao, độ ẩm thấp, làm cho mức độ thoát hơi nước nhanh vượt qua mức độ bình thường, lúc đó rễ hút nước không đủ để bù lại lượng nước mất, cây lâm vào tình trạng mất cân bằng về nước. Nước cũng là sản phẩm khởi đầu, trung gian và cuối cùng của các quá trình chuyển hoá hoá sinh, là môi trường để các phản ứng trao đổi chất xảy ra.
2) Mức độ khô hạn của đất tuỳ thuộc vào sự bốc hơi nước trên bề mặt và khả năng giữ nước của đất. Hạn đất sẽ làm cho áp suất thẩm thấu của đất tăng cao đến mức cây không cạnh tranh được nước của đất và làm cho cây không thể lấy nước vào tế bào qua rễ, vì thế hạn đất có thể gây ra cho cây héo lâu dài. Hạn đất tác động trực tiếp đến bộ phận rễ của cây làm ảnh hưởng rất lớn đến quá trình sinh trưởng và phát triển của chúng. Đối với các loại cây trồng cạn, hạn đất cũng ảnh hưởng nghiêm trọng đến giai đoạn gieo hạt và nảy mầm. Lượng nước trong đất không đủ sẽ làm cho mầm héo, nếu thiếu nước nặng sẽ gây thui chột mầm và chết.
Nhiều nhà khoa học cũng đã nghiên cứu và quan tâm rất nhiều tới sự liên quan giữa tính chịu hạn với các đặc điểm về nông học ở ngô và đã đưa ra những đặc điểm được sử dụng để nghiên cứu tính chịu hạn ở ngô là:
- Mức độ héo lá giai đoạn cây con đến trước trỗ giúp cây tránh bớt được bức xạ mặt trời lên lá, giảm sử dụng nước và tăng nhiệt độ bề mặt lá. Tuy nhiên, chỉ tiêu này chỉ xác định những cây có thế nước thấp hoặc những cây có phản ứng khác nhau với
thế nước nào đó [42]. Chỉ tiêu này có biến động lớn giữa các vật liệu và độ di truyền cao, được áp dụng nhiều để nhận biết vật liệu chịu hạn trước trỗ.
- Bộ rễ: Các vật liệu có hệ rễ phát triển, ăn rộng và sâu thì có khả năng hút nước tốt hơn. Đánh giá tốc độ tăng trưởng bộ rễ cũng như tổng lượng chất khô, chiều dài và chiều rộng bộ rễ trong điều kiện hạn được coi là chỉ tiêu chọn lọc vật liệu chịu hạn vào giai đoạn sinh trưởng sinh dưỡng. Chọn lọc vật liệu ngô có khối lượng rễ lớn là một chỉ tiêu hữu ích dẫn đến tăng năng suất trong điều kiện hạn vừa [42].
- Tỷ lệ bắp/cây: Các vật liệu có tỷ lệ cây 2 bắp cao thường có khả năng chịu hạn tốt hơn. Tính trạng tỷ lệ bắp/cây tỷ lệ thuận với lượng nước được cung cấp, nhưng tỷ lệ nghịch với điều kiện hạn, bởi khi đó tỷ lệ bắp vô hiệu sẽ tăng, đồng thời kích thước bắp giảm. Số bắp trên cây có tính di truyền, nhưng biến động cao giữa các vật liệu và có thể dùng để chọn lọc giống chịu hạn [42].
- Thời gian tung phấn và phun râu: Các vật liệu có thời gian tung phấn – phun râu (ASI) cùng thời điểm, có khả năng chịu hạn tốt hơn. Các nhà khoa học thế giới và CIMMYT đều quan tâm đặc biệt đến tính trạng chênh lệch thời gian tung phấn – phun râu, bởi một vật liệu chịu hạn tốt thì chênh lệch thời gian tung phấn – phun râu nhỏ [47].
- Tuổi thọ của lá có tương quan chặt với khả năng tích lũy chất khô ở giai đoạn đẫy hạt. Diện tích lá ngô còn xanh sau trỗ 20 – 25 ngày có tương quan với độ lớn của bắp. Độ di truyền và triển vọng đối với đặc tính này trong chọn giống ở mức vừa phải và được chọn lọc khi hạn xảy ra vào giai đoạn đẫy hạt [42].
- Tỷ lệ hạt/bắp giảm mạnh nếu hạn xảy đúng vào giai đoạn trỗ cờ và kết hạt.
Đặc điểm này có tương quan chặt với năng suất trong điều kiện hạn. Đây là chỉ tiêu được ứng dụng nhiều trong chọn giống ngô chịu hạn vì đơn giản, dễ tiến hành, độ biến động cao giữa các vật liệu, độ di truyền vừa phải, nhưng vẫn bị tương tác với môi trường [42].
- Chiều dài bắp hữu hiệu là phần mang hạt của bắp, chỉ tiêu này cho biết khả năng chống chịu và năng suất dòng [47].
Ngoài ra, theo Banziger và cộng sự (2000) còn một số chỉ tiêu khác được dùng là nhiệt độ bề mặt lá giảm khi gặp hạn, tính kháng lại sự đóng khí khổng khi hạn, hay hàm lượng ABA trong lá ngô tăng khi gặp hạn. Những chỉ tiêu này đang được dùng để phân tích tương quan, hồi quy các locut gen (QTL) trong nghiên cứu di truyền phân tử về tính chịu hạn ở cây trồng nói chung và cây ngô nói riêng [42].
Hạn làm giảm mạnh nhất đến sinh trưởng của lá, tiếp đến là râu, thân, rễ, cuối cùng là kích thước hạt. Hạn trước trỗ lá bị già hóa, giảm mức độ che phủ đất, giảm diện tích bộ phận hấp thu ánh sáng mặt trời. Hạn dẫn đến tình trạng đóng khí khổng, giảm quang hợp dẫn đến tế bào ở đỉnh sinh trưởng không phân hóa, hoặc ảnh hưởng nặng tới quá trình phân hóa bắp và cờ dẫn tới giảm năng suất [42].
Những kết quả nghiên cứu đã được công bố cho thấy việc cải thiện khả năng chịu hạn của ngô là khá phức tạp, với những đánh giá lặp lại các nguồn vật liệu, tốn nhiều nhân lực, vật lực cũng như chi phí quản lý cho thí nghiệm. Trong hơn 38 năm qua, CIMMYT đã tiến hành lựa chọn và cải thiện khả năng chịu hạn ở cây ngô nhiệt đới đã có kết luận về vấn đề di truyền của những đặc điểm hình thái (bộ rễ, độ bền của lá, chênh lệch thời gian tung phấn - phun râu, tốc độ già hóa của bộ lá...) và các quá trình sinh lý, sinh hóa khác bị ảnh hưởng bởi hạn là tương đối đầy đủ. Khả năng chịu hạn là một đặc điểm phức tạp, là sự tương tác giữa kiểu gen × môi trường [59].
Cây trồng có thể chịu ảnh hưởng của hạn ngày từ đầu vụ, hạn sẽ làm chậm quá trình nảy mầm và làm giảm tỷ lệ nảy mầm, giảm mật độ gieo trồng [83]. Theo Zaidi và cộng sự (2005) tỷ lệ rễ, thân, lá có xu hướng tăng nếu cây gặp điều kiện hạn nhẹ, nhưng sinh trưởng bộ rễ cũng bị giảm làm sự hấp thu dinh dưỡng trong đất bị giảm nhanh khi gặp hạn nặng hơn [118]. Đặc biệt ở các khu vực nhiệt đới, hạn ở giai đoạn cây con và giai đoạn sinh trưởng sinh dưỡng sẽ ảnh hưởng đến mật độ cây trồng, phát triển của thân, lá và có thể làm giảm sự phát triển của cơ quan sinh sản [110]. Giai đoạn mẫn cảm với nước nhất đối với cây ngô là giai đoạn trước và sau trỗ 2 tuần. Ở các thí nghiệm gây hạn cho ngô trước trỗ, trong thời gian trỗ và sau thụ phấn đã kết luận hạn làm giảm năng suất tương ứng từ 25%, 50% và 21% [95]. Thậm chí năng suất có thể thiệt hại tới 90% và 77% số bắp hữu hiệu [80].
Tính chênh lệch thời gian giữa tung phấn – phun râu (ASI) trong điều kiện hạn có liên quan chặt với năng suất dòng cũng như giống lai đã được nhiều tác giả đều khẳng định. Giữa ASI và số bắp, số hạt trên cây có mối quan hệ rất chặt chẽ, nếu ASI tăng thêm 01 ngày thì lượng hạt trên cây sẽ bị ảnh hưởng trực tiếp và không có kết quả mong đợi nếu khả năng sản xuất hạt phấn giảm 80% và khoảng cách tung phấn phun râu lớn hơn 08 ngày [42]. Một số tác giả cho rằng khi gặp hạn ASI tăng, năng suất giảm là do hạt phấn bị thiếu, không đủ để thụ tinh cho nhụy của hoa cái hoặc do hạt phấn bị chết ở nhiệt độ cao [66]. Năng suất ngô bị giảm ở giai đoạn chín sữa nếu gặp hạn là do thời gian chín của hạt bị rút ngắn, tốc độ già hoá bộ lá tăng, giảm tổng lượng chất của sự đồng hoá, giảm tích luỹ chất khô về hạt [42]. Hạn ở giai đoạn này sẽ làm ngô bị chín ép, cây đổ non, hạt lép.
Nghiên cứu “Tạo giống ngô chịu hạn trong điều kiện khí hậu thay đổi” của Cairns và cộng sự (2013) tập trung vào việc phát triển các giống ngô chịu hạn có thể hoạt động tốt khi đối mặt với biến đổi khí hậu. Các nhà nghiên cứu đã xem xét những tiến bộ đạt được trong việc lai tạo giống chịu hạn và xác định các lĩnh vực tiềm năng cho nghiên cứu trong tương lai. Nghiên cứu cho thấy rằng việc lai tạo giống ngô có khả năng chịu hạn là một quá trình phức tạp liên quan đến nhiều tính trạng, bao gồm hệ thống rễ ăn sâu và hiệu quả, tăng hiệu quả sử dụng nước và cải thiện các đặc tính giữ lá xanh tốt. Các nhà nghiên cứu nhấn mạnh tầm quan trọng của việc lựa chọn những đặc điểm này trong các điều kiện môi trường khác nhau, cũng như hỗ trợ bằng chỉ thị phân tử để đẩy nhanh quá trình chọn tạo giống. Nghiên cứu cũng nhấn mạnh sự cần thiết của sự hợp tác giữa các nhà chọn tạo giống, các nhà sinh lý học và các nhà sinh học phân tử để nâng cao hiệu quả chọn tạo giống ngô chịu hạn [50].
Djemel và các cộng sự (2018) đã đánh giá 51 quần thể ngô thụ phấn tự do từ các vùng ôn đới khác nhau dưới mức độ gây hạn ngày càng tăng ở giai đoạn nảy mầm, cây con và giai đoạn trước trỗ cờ. Kết quả cho thấy có sự biến đổi di truyền về khả năng chịu hạn giữa các quần thể ở tất cả các giai đoạn đánh giá. Một số quần thể có khả năng cao để duy trì sự phát triển của rễ và cho thấy hiệu suất khác biệt tùy thuộc vào giai đoạn phát triển và các kiểu hình được đánh giá. Nhìn chung, quần thể