(Luận văn thạc sĩ) nghiên cứu khả năng sinh trưởng, phát triển và khả năng tái sinh chồi của một số giống cao lương ngọt cao sản năm 2011 tại thái nguyên
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (634.81 KB, 92 trang )
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÁI NGUYÊN
---------------------------
PHẠM THỊ THẢO TRANG
NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG SINH TRƯỞNG
PHÁT TRIỂN VÀ KHẢ NĂNG TÁI SINH CHỒI CỦA MỘT SỐ
GIỐNG CAO LƯƠNG NGỌT CAO SẢN
NĂM 2011 TẠI THÁI NGUYÊN
LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP
Thái Nguyên, năm 2012
n
i
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÁI NGUYÊN
---------------------------
PHẠM THỊ THẢO TRANG
NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG SINH TRƯỞNG
PHÁT TRIỂN VÀ KHẢ NĂNG TÁI SINH CHỒI CỦA MỘT SỐ
GIỐNG CAO LƯƠNG NGỌT CAO SẢN
NĂM 2011 TẠI THÁI NGUYÊN
Chuyên ngành : Khoa học trồng trọt
Mã số : 60.62.01.10
LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP
Người hướng dẫn khoa học: 1. TS. Hồng Thị Bích Thảo
2. PGS.TS. Ln Thị Đẹp
Thái Ngun, năm 2012
n
ii
LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số
liệu, kết quả trong luận văn là trung thực và chưa từng dược công bố trong bất
kỳ cơng trình nghiên cứu nào khác.
Các tài liệu tham khảo sử dụng trong luận văn này đều đã được nêu rõ
nguồn gốc.
Tác giả luận văn
Phạm Thị Thảo Trang
n
iii
LỜI CẢM ƠN
Để hồn thành luận văn này, tơi đã nhận được rất nhiều sự giúp đỡ của
các cô giáo hướng dẫn, cơ quan chủ quản, các cá nhân.
Tôi đặc biệt cảm ơn: TS.HồngThị Bích Thảo; PGS.TS.Ln Thị Đẹp,
Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên là những người đã tận tình hướng
dẫn, chỉ dạy tơi trong suốt thời gian tơi thực hiện đề tài này.
Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cơ giáo trong Phịng Quản lý Đào
tạo Sau Đại học, khoa Nông học, trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên,
những người đã truyền thụ cho tôi những kiến thức và phương pháp nghiên
cứu quý báu trong suốt thời gian tôi học tập tại trường.
Tôi xin cảm ơn các em sinh viên ngành trồng trọt K39, K40 đã tham
gia thực hiện, nghiên cứu cùng với tôi trên đồng ruộng.
Và cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất tới gia đình, bạn bè và
đồng nghiệp, những người luôn quan tâm giúp đỡ trong suốt thời gian tôi học
tập và nghiên cứu vừa qua.
Tác giả luận văn
Phạm Thị Thảo Trang
n
iv
MỤC LỤC
Lời cam đoan.......................................................................................................... i
Lời cảm ơn ............................................................................................................. ii
Mục lục...................................................................................................................iii
Danh mục các từ viết tắt.........................................................................................vi
Danh mục các bảng ................................................................................................vii
Danh mục các hình.............................................................................................. .viii
MỞ ĐẦU..................................................................................................................1
1. Tính cấp thiết của đề tài .......................................................................................1
2. Mục tiêu của đề tài ...............................................................................................2
2.1. Mục tiêu chung..................................................................................................2
2.2. Mục tiêu cụ thể..................................................................................................3
CHƯƠNG I. TỔNG QUAN TÀI LIỆU...................................................................4
1.1. Cơ sở khoa học của đề tài .................................................................................4
1.1.1. Đặc điểm thực vật học....................................................................................5
1.1.2. Nguồn gốc, phân bố và điều kiện ngoại cảnh ................................................6
1.1.3. Thời gian sinh trưởng.....................................................................................7
1.1.4. Một số giống cao lương trồng phổ biến hiện nay ..........................................7
1.2. Tình hình nghiên cứu và sản xuất cao lương trên thế giới................................8
1.2.1. Tình hình sản xuất cao lương trên thế giới ....................................................8
1.2.3. Tình hình nghiên cứu cao lương trên thế giới..............................................13
1.3. Cao lương ngọt - nguồn nguyên liệu sinh học (NLSH)..................................21
1.3.1. Lợi ích khi sử dụng NLSH...........................................................................21
1.3.2. Lợi thế của cao lương ngọt trong sản xuất nguyên liệu sinh học ................22
1.4. Đôi nét tình hình nghiên cứu, sản xuất cao lương ngọt ở Việt Nam ..............27
CHƯƠNG 2. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU........................30
2.1. Vật liệu và phương pháp bố trí thí nghiệm .....................................................30
2.1.1. Vật liệu thí nghiệm.......................................................................................30
2.1.2. Phương pháp bố trí thí nghiệm.....................................................................30
2.2. Địa điểm và thời gian nghiên cứu ...................................................................31
2.2.1. Địa điểm nghiên cứu ....................................................................................31
n
v
2.2.2. Thời gian nghiên cứu ...................................................................................31
2.3. Nội dung và phương pháp nghiên cứu............................................................31
2.3.1. Nội dung nghiên cứu....................................................................................31
2.3.2. Quy trình kỹ thuật trồng trọt áp dụng trong thí nghiệm...............................31
2.3.3. Các chỉ tiêu và phương pháp theo dõi..........................................................32
2.4.4. Phương pháp xử lý số liệu............................................................................35
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN...........................36
3.1. Kết quả nghiên cứu các giống cao lương ngọt vụ chính.........................................36
3.1.1. Khả năng sinh trưởng phát triển của các giống cao lương ngọt thí
nghiệm vụ chính ....................................................................................................36
3.1.2. Tốc độ tăng trưởng chiều cao.......................................................................39
3.1.3. Khả năng đẻ nhánh của các giống cao lương thí nghiệm ............................43
3.1.4. Đặc điểm hình thái của các giống cao lương thí nghiệm tại thời điểm
thu hoạch vụ chính .................................................................................................44
3.1.5. Khả năng chống chịu sâu bệnh hại...............................................................47
3.1.6.Khả năng chống đổ........................................................................................49
3.1.7 Năng suất và hàm lượng đường của các giống cao lương thí nghiệm..........50
3.2. Kết quả nghiên cứu các giống cao lương ngọt vụ tái sinh chồi ...............................52
3.2.1. Các giai đoạn sinh trưởng và phát triển chồi của các giống cao lương thí
nghiệm vụ tái sinh chồi ..........................................................................................53
3.2.3. Đặc điểm hình thái của các giống cao lương thí nghiệm tại thời điểm
thu hoạch vụ chính tái sinh chồi.............................................................................56
3.2.4. Khả năng chống chịu sâu bệnh hại...............................................................57
3.2.5. Khả năng chống đổ.......................................................................................59
3.2.5. Năng suất và hàm lượng đường của các giống cao lương ngọt vụ tái
sinh chồi năm 2011 ................................................................................................59
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ....................................................................................62
1. Kết luận ..............................................................................................................62
2. Đề nghị ...............................................................................................................63
TÀI LIỆU THAM KHẢO......................................................................................64
n
vi
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Ao
: Ẩm độ
BVTV
: Bảo vệ thực vật
CCC
: Chiều cao cây
CGIAR
: Trung tâm nghiên cứu tư vấn Nơng nghiệp quốc tế
ĐKT
: Đường kính thân
ICRISAT
: Trung tâm nghiên cứu cây trồng vùng bán khô hạn
INRAN
: Viện nghiên cứu nơng nghiệp Niger
INTSORMIL : Chương trình hỗ trợ nghiên cứu hợp tác quốc tế về cây cao
& CRSP
lương và cây kê
MPOB
: Ủy ban dầu cọ Malaysia
NLSH
: Nhiên liệu sinh học
NRCS
: Trung tâm nghiên cứu cao lương
NSSVH
: Năng suất sinh vật học
NSTT
: Năng suất thân
SAFGRAD
: Tổ chức nghiên cứu và phát triển cây ngũ cốc vùng bán
khô hạn
TC
: Trỗ cờ
TGST
: Thời gian sinh trưởng
n
vii
DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1. Sản lượng cao lương của một số Châu lục giai đoạn 1990 –
2010........................................................................................................10
Bảng 1.2. Tình hình sản xuất và sử dụng cao lương trên thế giới .....................11
Bảng 1.3. Tình hình sản xuất cao lương của Mỹ trong những năm gần đây.........12
Bảng 3.1. Tỷ lệ mọc mầm của các giống cao lương ngọt tham gia thí
nghiệm năm 2011 tại Thái Nguyên........................................................36
Bảng 3.2. Các giai đoạn sinh trưởng và phát triển của các giống cao lương
ngọt thí nghiệm vụ chính 2011 tại Thái Nguyên ...................................37
Bảng 3.3. Tốc độ tăng trưởng chiều cao của các giống cao lương thí
nghiệm vụ chính năm 2011 tại Thái Nguyên.........................................40
Bảng 3.4. Khả năng đẻ nhánh của các giống cao lương ngọt tham gia thí
nghiệm vụ chính năm 2011 tại Thái Nguyên.........................................43
Bảng 3.6. Một số đặc điểm hình thái của các giống cao lương thí nghiệm
vụ chính năm 2011 tại Thái Nguyên......................................................45
Bảng 3.7. Mức độ nhiễm sâu, bệnh hại các giống cao lương thí nghiệm vụ
chính năm 2011 tại Thái Nguyên...........................................................48
Bảng 3.8. Khả năng chống đổ của các giống cao lương thí nghiệm vụ
chính năm 2011 tại Thái Nguyên...........................................................50
Bảng 3.9. Năng suất và hàm lượng đường của các giống cao lương thí
nghiệm vụ chính năm 2011....................................................................51
Bảng 3.10. Các giai đoạn sinh trưởng chồi của các giống cao lương thí
nghiệm vụ tái sinh chồi năm 2011 tại Thái Nguyên ..............................53
Bảng 3.11. Tốc độ tăng trưởng chiều cao của các giống cao lương thí
nghiệm vụ tái sinh chồi năm 2011 tại Thái Nguyên ..............................54
n
viii
Bảng 3.12. Một số đặc điểm hình thái của các giống cao lương thí nghiệm
vụ tái sinh chồi năm 2011 tại Thái Nguyên ...........................................56
Bảng 3.13. Mức độ nhiễm sâu, bệnh hại các giống cao lương thí nghiệm
tái sinh chồi năm 2011 tại Thái Nguyên ................................................57
Bảng 3.14. Khả năng chống đổ của các giống cao lương thí nghiệm vụ tái
sinh chồi năm 2011 tại Thái Nguyên .....................................................59
Bảng 3.15. Năng suất và hàm lượng đường của các giống cao lương thí
nghiệm vụ tái sinh chồi năm 2011 tại Thái Nguyên ..............................60
n
ix
DANH MỤC CÁC HÌNH
Biểu đồ 2.1: Tình hình sản xuất cao lương trên thế giới trong những
năm gần đây .................................................................................9
Biểu đồ 3.1. Tốc độ tăng trưởng chiều cao của các giống cao lương ngọt
thí nghiệm vụ chính năm 2011 tại Thái Nguyên .......................42
Biểu đồ 3.2. Khả năng đẻ nhánh của các giống cao lương ngọt tham gia
thí nghiệm vụ chính năm 2011 tại Thái Nguyên .......................44
Biểu đồ 3.2. Tốc độ tăng trưởng chiều cao của các giống cao lương ngọt
thí nghiệm vụ tái sinh chồi năm 2011 tại Thái Nguyên.............55
Biểu đồ 3.3. Biểu đồ so sánh năng suất thân của các giống cao lương thí
nghiệm năm 2011 tại Thái Nguyên .............................................61
n
1
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Đáp ứng nhu cầu năng lượng và giảm ô nhiễm môi trường là hai thách
thức chính hiện nay. Năng lượng khơng chỉ cần thiết mà nhu cầu sử dụng
năng lượng cũng không ngừng gia tăng, do sự phát triển của công nghệ tiên
tiến và gia tăng dân số. Cuộc khủng hoảng nhiên liệu đang xảy ra trên thế giới
do sự suy giảm nhanh chóng nhiên liệu hóa thạch dự trữ chẳng hạn như xăng,
diesel, dầu hỏa, than… (Ramanathan, 2000) [24]. Sự phát triển của các quốc
gia phụ thuộc rất lớn vào nguồn nhiên liệu hóa thạch như Việt Nam khơng chỉ
làm tăng gánh nặng tài chính mà cịn gây tác động nghiêm trọng tới môi
trường do việc thải ra các chất ô nhiễm như chì, benzen, lưu huỳnh dioxit,
oxit nitơ và carbon monoxide. Các chất khí thải này đóng góp đến 64 %
khơng khí ơ nhiễm ở các thành phố lớn và các vùng ngoại ơ lân cận, do đó
ảnh hưởng đến sức khỏe gây ra nhiều căn bệnh nguy hiểm như: bệnh ung thư,
nhiễm trùng phế quản, viêm phổi… (Das và cs, 2001) [18]. Việc đảm bảo
nguồn năng lượng sạch dài hạn thay thế năng lượng hoá thạch ngày càng trở
nên cấp thiết, nhất là khi dầu mỏ đang cạn dần và giá cả trở nên đắt đỏ.
Việt Nam có điều kiện khí hậu thổ nhưỡng rất phù hợp cho sản xuất
nhiên liệu sinh học từ nguồn năng lượng sinh khối. Nhiên liệu cồn sinh học có
thể được sản xuất từ lúa, ngơ, sắn, khoai lang và mía đường, dầu sinh học
được chế biến từ những loại cây lấy dầu như lạc, đậu tương, vừng, cây hướng
dương, dừa và bơng. Ước tính Việt Nam có thể sản xuất 5 triệu lít cồn sinh
học mỗi năm nếu như có sự điều chỉnh về sản lượng và diện tích cây trồng.
Vào năm 2050, dự đoán khoảng 50% lượng tiêu thụ dầu mỏ sẽ được thay thế
bằng nguyên liệu sinh khối. Trong giai đoạn hiện nay Việt Nam đang thực
hiện nhiều chương trình nghiên cứu, dự án hợp tác giữa các tổ chức, công ty
trong và ngồi nước nhằm đưa ra cây trồng thích hợp nhất cho việc sản xuất
nguồn nguyên liệu tái sinh phục vụ sản xuất ethanol sinh học. Một số đề án
phát triển nhiên liệu sinh học đã được thực hiện, trong đó nghiên cứu và trồng
n
2
thử nghiệm gồm 3 loại cây: cây sắn, cây mía và cây cọc rào (hay còn gọi là
cây jatropha).
Theo đánh giá của Ngân hàng Phát triển Đông Á, cao lương ngọt sẽ là
cây trồng năng lượng phù hợp nhất ở Việt Nam nếu như có những cải tạo phù
hợp về giống. Cao lương ngọt là một trong những cây trồng sử dụng nước và
dinh dưỡng hiệu quả nhất. So với ngơ và mía đường (ngun liệu sản xuất
ethanol hiện nay), cao lương ngọt chỉ cần 1/2 lượng nước và 1/2 lượng phân
bón do vậy có thể được trồng hiệu quả trên những vùng đất khơ cằn, thậm chí
gần hoang hóa, nơi không thể trồng lúa gạo. Cây cao lương (Sorghum bicolor
L. Moench) hay còn gọi là cây lúa miến hiện đang được phát triển để sản xuất
ngũ cốc và lấy thân. Cây cao lương có thể trồng trên mọi loại đất: đất đồi, đất
ruộng có thể chịu hạn tốt. Ngồi ra cây cao lương có thể trồng 3-4 vụ trong
năm, năng suất cao, thân cây được sử dụng làm thức ăn gia súc, thức ăn ủ và
được sản xuất làm siro. Hạt cao lương ngọt có thành phần hố học như:
sucrose, fructose và glucose có thể lên men trực tiếp thành ethanol bằng nấm
men. Khả năng tổng hợp chất hữu cơ cao hơn ngô 23%, nhu cầu nitơ và nước
thấp hơn ngô là 37% và 17%. Cứ 16 tấn cây cao lương ngọt có thể sản xuất
được 1 tấn ethanol, phần bã cịn lại có thể chiết xuất được 500kg dầu diesel
sinh học.
Phát triển và chế biến cao lương là một vấn đề mới, ít nghiên cứu lớn,
ngồi các nghiên cứu rất giá trị của viện ICRISAT (Ấn Độ). Khó khăn lớn
hiện nay là nghiên cứu tuyển chọn hoặc lai tạo được các dịng, giống cao
lương ngọt có sản lượng thân lá cao phù hợp với điều kiện Việt Nam
là vấn đề rất cần thiết. Xuất phát từ thực tiễn trên chúng tôi đã tiến hành đề
tài: “Nghiên cứu khả năng sinh trưởng, phát triển và khả năng tái sinh
chồi của một số giống cao lương ngọt cao sản năm 2011 tại Thái Nguyên”.
2. Mục tiêu của đề tài
2.1. Mục tiêu chung
Xác định được giống cao lương ngọt có khả năng sinh trưởng, phát triển
tốt, cho năng suất thân cao và chất lượng tốt phù hợp với điều kiện sinh thái
của tỉnh Thái Nguyên.
n
3
2.2. Mục tiêu cụ thể
- Theo dõi tình hình sinh trưởng, phát triển của một số giống cao
lương ngọt trong điều kiện vụ chính 2011 và vụ tái sinh chồi 2011 tại
Thái Nguyên.
- Theo dõi tình hình sâu bệnh hại và chống đổ của một số giống cao
lương ngọt.
- Đánh giá năng suất và hàm lượng đường của một số giống cao
lương ngọt.
- So sánh và sơ bộ chọn lọc một số giống có triển vọng để tiếp tục khảo
sát trong các mùa vụ tiếp theo.
3. Ý nghĩa của đề tài
3.1. Ý nghĩa trong học tập và nghiên cứu khoa học
- Giúp học viên củng cố và hệ thống lại toàn bộ kiến thức đã học và áp
dụng vào thực tế sản xuất.
- Trên cơ sở học đi đôi với hành, lý thuyết gắn liền với thực tiễn, giúp
học viên nâng cao được chuyên môn, nắm vững phương pháp tổ chức tiến
hành nghiên cứu ứng dụng các tiến bộ khoa học kỹ thuật vào sản xuất.
3.2. Ý nghĩa trong thực tiễn sản xuất
Góp phần tìm ra giống cao lương ngọt năng suất cao phù hợp với điều
kiện tự nhiên tỉnh Thái Nguyên cũng như các tỉnh trung du miền núi phía Bắc.
n
4
CHƯƠNG I
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Cơ sở khoa học của đề tài
Giống mới có vai trị hết sức quan trọng trong việc nâng cao năng suất
và sản lượng cây trồng. Mỗi một giống khác nhau thì có phản ứng với điều
kiện sinh thái ở mỗi vùng khác nhau. Vì vậy để phát huy hiệu quả của giống
cần phải sử dụng chúng hợp lý, phù hợp với điều kiện sinh thái, khí hậu đất
đai, kinh tế xã hội. Để có những giống có năng suất chất lượng cao, có khả
năng chống chịu tốt với điều kiện ngoại cảnh bất lợi thì cơng tác chọn giống
đóng một vai trị vơ cùng quan trọng. Vavilop đã nói “Chọn giống có thể coi
như một khoa học nhưng là một nghệ thuật như một lĩnh vực sản xuất của nền
sản xuất nông nghiệp”.
Ngày nay với sự phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuật có rất
nhiều phương pháp để chọn tạo giống cây trồng mới như nhân giống vơ tính,
gây đột biến, lai tạo. Có thể rút ngắn được thời gian tạo giống, tạo ra được
giống tốt, có năng suất cao ổn định, sức chống chịu tốt với điều kiện ngoại
cảnh bất thuận. Nhưng với trang thiết bị kỹ thuật của chúng ta hiện nay thì
việc áp dụng các phương pháp tạo giống trên còn nhiều hạn chế, do vậy nhập
nội là phương pháp tạo giống mới nhanh nhất và hiệu quả nhất. Để chọn được
giống nhập nội tốt, phù hợp với địa phương thì việc khảo nghiệm tìm hiểu khả
năng sinh trưởng, khả năng chống chịu và năng suất chất lượng của giống
trong vùng sinh thái khác nhau là rất quan trọng.
Nếu các giống mới chưa được khảo nghiệm kỹ lưỡng và chưa được công
nhận là đạt tiêu chuẩn mà đã đưa ra sản xuất ở diện rộng thì sẽ gây tình trạng
rối loạn giống, gây khó khăn cho việc sản xuất, thâm canh tăng năng suất cây
trồng. Như vậy khảo nghiệm là việc làm cần thiết quyết định sự thành công
của giống nhập nội.
Mặt khác Việt Nam là một nước nằm trong khu vực châu Á, thuộc khu
vực nhiệt đới nóng ẩm mưa nhiều, lượng mưa không phân bố đều giữa các
tháng trong năm nên có thể nói hạn là một trong những yếu tố chủ yếu ảnh
n
5
hưởng đến sinh trưởng phát triển và năng suất của hầu hết các loại cây trồng.
Hàng năm diện tích trồng lúa nước bị hạn cục bộ khoảng 0,4 triệu ha. Cao
lương là cây trồng có khả năng chịu hạn cao thích nghi với điều kiện khí hậu
Việt Nam.
Để mở rộng diện tích trồng cao lương trước tiên phải chọn được bộ
giống phù hợp với từng vùng miền của Việt Nam, thích nghi với điều kiện khí
hậu, có khả năng chống chịu bệnh đồng thời cho năng suất thân lá cao phục
vụ sản xuất ethanol là vấn đề trước mắt hiện nay.
1.1.1. Đặc điểm thực vật học
Cao lương ngọt một loại cây thuộc họ hòa thảo chiều cao từ 0,6 - 5m,
đường kính thân 5-30mm tùy thuộc vào giống, điều kiện canh tác và môi
trường. Đặc điểm thực vật học cũng như thời gian sinh trưởng của cây cao
lương tương tự như cây ngô và các cây ngũ cốc khác. Số lượng lá trên cây
tương quan với thời gian sinh trưởng, thơng thường trên thân có từ 7 – 18
lá hoặc hơn (Leonard và cs, 1963) [29]. Lá dài và rộng hơn lá ngô. Mỗi lá
được sinh ra từ một đốt, số lá ở thời kỳ trưởng thành tương đương với số
đốt trên thân.
Thân gồm các lóng và đốt, lá mọc ra từ đốt, chồi có thể mọc ra từ các
đốt thân. Thời gian đẻ nhánh sớm hay muộn tùy thuộc vào giống, thời vụ
và kỹ thuật canh tác, sau khi thu hoạch có thể cắt bỏ các nhánh tạo điều
kiện cho cây đẻ nhánh vào vụ sau mà không cần phải trồng lại (Wilson,
1995) [49]. Những giống có hàm lượng nước trong thân cao thường có thân
màu xanh xám, gân lá màu tối.
Rễ cao lương là cây rễ chùm với rất nhiều rễ bên có khả năng hút
nước hiệu quả, rễ đâm rộng nhờ đặc điểm này cao lương có thể sống ở
những nơi khơ hạn hơn ngơ. Rễ chính đâm sâu với nhiều rễ phụ và rễ bên,
rễ chủ yếu xuất hiện ở tầng đất mặt, rễ chính có thể đâm sâu tới 1,5m.
Cao lương là cây tự thụ phấn, đôi khi xảy ra hiện tượng giao phấn,
tỷ lệ giao phấn thường nhỏ hơn 6% (Conley, 2003) [16]. Hoa mọc thành
chùm, chùm hoa có cả hoa đực và hoa cái, mỗi chùm gồm khoảng 6.000
bông con. Hạt cao lương nhỏ hơn hạt ngơ và có một lớp vỏ ngồi. Một
n
6
kg hạt giống chứa 25.000 đến 61.740 hạt. Hạt có nhiều màu sắc khác
nhau từ màu vàng nhạt, màu nâu đỏ nhạt đến màu nâu sẫm tùy thuộc vào
từng giống cây. Hạt càng sậm màu càng chứa nhiều tananh làm cho hạt
có vị đắng.
Cao lương một loại cây trồng nhiệt đới, cao lương cùng họ với lúa.
Nhưng quang hợp theo chu trình C4 đây chính là một ưu điểm vượt trội của
cao lương. Nhờ quang hợp theo đường hướng này mà cao lương ngọt có
thể tổng hợp chất hữu cơ ở điều kiện nhiệt độ cao và không xảy hiện tượng
quang hô hấp. Ngược lại, lúa là đại diện của các loại cỏ ơn đới, sử dụng
chu trình C3. Cao lương ngọt là sự kết hợp tuyệt vời giữa lúa với cây trồng
nhiệt đới với bộ gen lớn hơn nhiều và sự bổ sung các gen có lợi khác từ
mía, và là một trong những cây trồng tạo sinh khối hiệu quả nhất trên thế
giới hiện nay.
1.1.2. Nguồn gốc, phân bố và điều kiện ngoại cảnh
Trung tâm khởi nguyên chính của cao lương là ở châu Phi, vùng đất
khô hạn có lượng mưa hàng năm rất thấp. Có thể cao lương được trồng đầu
tiên ở Ethiopia sau đó lan rộng ra nhiều nước ở châu Phi (Martin, 1970)
[31]. Cao lương được trồng ở Hoa Kỳ vào năm 1850. Hiện nay cao lương
được phân bố rộng khắp các vùng nhiệt đới, cận nhiệt đới, và các khu vực
ôn đới ấm của thế giới.
Cao lương là loại cây trồng nhiệt đới và bán nhiệt đới; cao lương thích
nghi với khoảng điều kiện khí hậu rộng lớn từ những vùng có lượng mưa
hàng năm cao đến những nơi khô hạn. Mặc dù lượng mưa và các yếu tố
khác quyết định mùa vụ và thời gian sinh trưởng của cao lương nhưng cao
lương vẫn có thể trồng và phát triển ở những nơi có điều kiện khác nghiệt
và trình độ thâm canh hạn chế (Rohman và cs, 2004) [40]. Cao lương rất
thích nghi với vùng đất nóng, khơ hạn và bán khơ hạn và là cây trồng chính
ở châu Phi, châu Á, Nam Mỹ và châu Đại Dương nơi mà q nóng và khơ
khơng phù hợp sản xuất ngô. Cao lương là cây trồng lấy hạt chủ lực ở
những vùng khô hạn và bán khô hạn. Cây cao lương xuất xứ từ vùng nhiệt
đới nên điều kiện khí hậu nóng ẩm là điều kiện thuận lợi cho phát triển.
Ngưỡng nhiệt phát triển 15 - 370C, tuy nhiệt nhiệt độ tối thích là 270C. Đa
n
7
số các giống cao lương hiện nay không phản ứng với ánh sáng, tuy nhiên
cao lương là cây trồng ngày ngắn.
1.1.3. Thời gian sinh trưởng
Thời gian từ gieo đến thu hoạch hạt là một trong những yếu tố quan
trọng để phân loại các giống cao lương, bố trí mùa vụ. Thời gian sinh
trưởng thường ít thay đổi tuy nhiên nó cũng phụ thuộc vào điều kiện thời
tiết, mùa vụ, cùng một giống nếu trồng sớm thường có thời gian sinh
trưởng dài hơn nếu trồng muộn.
Cách phân loại này dựa trên điều kiện thời tiết bình thường, dưới điều
kiện thời tiết khắc nghiệt hoặc rất thuận lợi có thể kéo dài hoặc rút ngắn thời
gian sinh trưởng đến 25 ngày so với cách phân loại trên (Vinall, 1936) [48].
Dưới đây là cách phân loại giống các giống cao lương căn cứ theo thời
gian từ gieo đến chín sinh lý.
Chín rất sớm
≤ 90 ngày
Chín sớm
91-100 ngày
Chín sớm trung bình
101-108 ngày
Chín trung bình
109-114 ngày
Chín muộn trung bình
115-120 ngày
Chín muộn
121-124 ngày
≥125 ngày
Chín rất muộn
1.1.4. Một số giống cao lương trồng phổ biến hiện nay
Mặc dù hiện nay có rất nhiều giống cao lương ngọt được trồng phục vụ
cho sản xuất đường hay rỉ đường tuy nhiên xuất phát từ mục đích chiết xuất
mà người ta chọn những giống có hàm lượng đường phù hợp. Bộ Nông
nghiệp Mỹ đã chọn lọc được nhiều giống cao lương ngọt có năng suất thân lá
cao. Những giống này có thời gian sinh trưởng, trọng lượng hạt, hàm lượng
đường và các đặc tính sinh lý khác nhau. Có thể chia thành 2 nhóm chính:
- Nhóm 1: thân chứa nhiều đường kết tinh (saccarozse) giống đại diện
Keller, Rio, Cowley…
n
8
- Nhóm 2: thân chứa nhiều đường khử (fructozo), các giống chính:
Theis, Tracy, M-81E. Tổ chức ICRISAT đang chọn tạo và phát triển các
giống cao lương ngọt phục vụ sản xuất ethanol.
Dale là giống chín trung bình được tạo ra bởi Trung tâm chọn giống cây
lấy đường (SCFS) ở Mississippi, Mỹ. Hạt nhỏ, màu nâu vàng, tỷ lệ nảy mầm
cao, có khả năng chống đổ tốt, kháng bệnh thán thư. Thân cây có kích thước
trung bình, có chất lượng đường tốt.
M8IE là giống chín trung bình muộn được SCFS tạo ra. Chiều cao và
khả năng chống đổ tương đương giống Dale. Có khả năng kháng bệnh thán
thư nhưng lại dễ mắc bệnh lùn khảm. Hàm lượng đường khử cao hơn giống
Dale, rỉ mật màu hổ phách chất lượng tốt.
Brandes được cơng nhận năm 1968 của SCFS, là giống chín muộn, bộ rễ
rất phát triển, cứng cây. Có khả năng kháng bệnh thán thư, chịu hán tốt. Chất
lượng đường tốt nhưng lượng đường giảm sau thu hoạch rất nhanh. Hạt nhỏ,
màu trắng, độ nảy mầm cao.
Giống Tracy được công nhận năm 1953, thân cao đến 3,5m, thân ngon
ngọt nhưng năng suất thấp. Trong điều kiện thuận lợi phát triển, giống này tạo
ra chất lượng rỉ mật rất tốt, nhưng dễ bị các bệnh như bệnh thán thư lá, đốm lá
và bệnh rỉ sắt.
1.2. Tình hình nghiên cứu và sản xuất cao lương trên thế giới
1.2.1. Tình hình sản xuất cao lương trên thế giới
Cao lương là một trong những loại cây ngũ cốc hàng đầu thế giới, cung
cấp thực phẩm, thức ăn, chất xơ, nhiên liệu, sợi…. Cung cấp lương thực cho
750 triệu người trên hành tinh đặc biệt là ở những vùng nhiệt đới và cận nhiệt
đới của châu Phi, châu Á và châu Mỹ La Tinh (Borrell, 2000) [11].
Hiện nay có hơn 50 quốc gia trồng cao lương phân bố ở cả 6 châu lục tập
trung chủ yếu ở châu Phi Và châu Mỹ. Cây cao lương được ví như một cây
trồng đa tác dụng sản phẩm của nó phục vụ cho nhiều ngành khác nhau tùy
vào mục đích sử dụng: hạt là thực phẩm cho người và gia súc, thân lá được sử
dụng làm chất đốt hoặc trong ngành công nghiệp sản xuất ethanol.
n
9
70
59.54
56.81
60
55.69
54.56
50
55.65
46.22
41.59
42.46
40.93
40.5
DT (triệu ha)
40
NS hạt (tạ/ha)
30
20
SL (triệu tấn)
13.66
12.85
13.61
12.88
13.73
1990
1995
2000
2005
2010
10
0
Biểu đồ 2.1: Tình hình sản xuất cao lương trên thế giới trong những năm
gần đây
Nguồn: FAO, 2012
Diện tích trồng cao lương khơng có nhiều thay đổi trong những năm gần
đây, duy trì ở mức trên 40 triệu ha, cao lương được trồng nhiều nhất năm
2005 (46,27 triệu ha). Do sức ép của dân số và nhu cầu sử dụng đất cho công
nghiệp nên diện tích diện cao lương thế giới sẽ duy trì ở mức 40 - 46 triệu ha.
Tuy nhiên sản lượng cao lương vẫn tăng liên tục do việc sử dụng những
giống mới phù hợp với từng vùng sinh thái và mùa vụ. Tổng lượng sản lượng
cao lương thế giới liên tục tăng qua các năm từ 41,59 triệu tấn (năm 1990) lên
55,65 triệu tấn (năm 2010) tăng xấp xỉ 1,5 lần trong vòng 20 năm.
Năng suất hạt cao lương ổn định qua các năm dao động trong
khoảng 13,6-13,7 tạ/ha, nhưng năng suất cao lương giữa các châu lục
không đều nhau.
n
10
Bảng 1.1. Sản lượng cao lương của một số Châu lục giai đoạn 1990 – 2010
Năm
1990
1995
2000
2005
2009
2010
DT (triệu ha)
16,46
21,62
21,26
28,73
27,79
24,76
NS (tạ/ha)
7,28
8,24
8,66
8,69
9,77
8,46
SL (triệu tấn)
11,98
17,81
18,41
24,95
27,17
20,95
DT (triệu ha)
7,28
6,26
7,08
5,95
5,93
5,94
NS (tạ/ha)
33,84
31,3
32,81
35,82
35,67
37,93
SL (triệu tấn)
24,64
19,58
23,24
21,3
21,14
22,54
DT (triệu ha)
17,20
13,77
11,74
10,65
9,10
9,13
NS (tạ/ha)
10,08
11,14
9,50
10,03
11,46
10,80
SL (triệu tấn)
18,57
15,34
11,15
10,69
10,42
9,86
DT (triệu ha)
0,27
0,13
0,23
0,14
0,15
0,16
NS (tạ/ha)
24,82
43,17
33,39
41,45
44,33
44,60
SL (triệu tấn)
0,67
0,55
0,76
0,58
0,67
0,7
DT (triệu ha)
0,38
0,69
0,62
0,76
0,77
0,52
NS (tạ/ha)
24,88
18,56
34,00
26,63
35,08
30,95
SL (triệu tấn)
0,95
1,28
2,12
2,01
2,70
1,60
Châu lục
Châu
Phi
Châu
Mỹ
Châu Á
Châu
Âu
Châu
Đại
Dương
Nguồn: FAO, 2012
Châu Phi có diện tích trồng cao lương lớn nhất thế giới tăng liên tục qua
các năm 16,46 triệu ha (năm 1990) lên 27,79 triệu ha (năm 2009), chiếm 64%
diện tích cao lương thế giới. Mặc dù năng suất cao lương của châu Phi khá
thấp chỉ đạt 9,77 tạ/ha (năm 2009), thấp hơn so với năng suất bình qn thế
giới (14,20 tạ/ha) nhưng do diện tích lớn nên châu Phi vẫn có sản lượng cao
nhất thế giới, chiếm khoảng 44% sản lượng cao lương thế giới. Trong đó,
Sudan (4,12 triệu tấn) và Ethiopia (2,80 triệu tấn) là hai quốc gia có diện tích
cũng như sản lượng cao lương lớn nhất. Việc nâng cao năng suất cao lương
được quan tâm và chú trọng, rất nhiều chương trình, dự án cải tiến kỹ thuật
canh tác, lai tạo các giống cao lương mới đang tiến hành.
n
