nghiên cứu ảnh hưởng của mật độ phân và bón đến sinh trưởng, phát triển của giống cao lương ngọt nl3 tại trường đại học nông lâm thái nguyên

Số hóa bởi trung tâm học liệu


ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM




DƢƠNG THỊ CẨM LINH




“NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA MẬT ĐỘ VÀ
PHÂN BÓN ĐẾN SINH TRƢỞNG, PHÁT TRIỂN
CỦA GIỐNG CAO LƢƠNG NGỌT NL3 TẠI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM
THÁI NGUYÊN”





LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP

Thái Nguyên, 2013
Số hóa bởi trung tâm học liệu

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM



DƢƠNG THỊ CẨM LINH




“NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA MẬT ĐỘ VÀ
PHÂN BÓN ĐẾN SINH TRƢỞNG, PHÁT TRIỂN
CỦA GIỐNG CAO LƢƠNG NGỌT NL3 TẠI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM
THÁI NGUYÊN”
Chuyên ngành: Khoa học cây trồng
Mã số: 60.62.01.10




LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP


Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS. Hoàng Thị Bích Thảo

Thái Nguyên, 2013
i

Số hóa bởi trung tâm học liệu
LỜI CAM ĐOAN



Tôi xin cam đoan:
(i) Luận văn này là sản phẩm nghiên cứu của tôi,
(ii) Số liệu trong luận văn được đo đếm trung thực,
(iii) Tôi xin chịu trách nhiệm về nghiên cứu của mình.

Học viên




Dƣơng Thị Cẩm Linh

ii

Số hóa bởi trung tâm học liệu
LỜI CẢM ƠN

Được sự nhất trí của Ban giám hiệu trường Đại học Nông Lâm Thái
Nguyên, Ban chủ nhiệm khoa Nông học và phòng Quản lý đào tạo sau Đại
học, tôi đã thực hiện đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng của mật độ và phân
bón đến sinh trưởng, phát triển của giống cao lương ngọt NL3 tại trường
Đại học Nông Lâm Thái Nguyên”.
Tước hết tôi, xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu nhà trường, Ban
chủ nhiệm khoa cùng các thầy, cô giáo đã giảng dạy trong chương trình Thạc
sĩ Khoa học cây trồng, những người đã truyền đạt cho tôi những kiến thức
quý báu trong suốt thời gian học tập tại trường.
Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến cô giáo TS. Hoàng Thị Bích Thảo
– người đã tận tình hướng dẫn tôi trong thời gian thực hiện đề tài và viết luận

văn tốt nghiệp.
Do thời gian có hạn và kinh nghiệm nghiên cứu khoa học chưa nhiều nên
luận văn không tránh khỏi thiếu sót, tôi rất mong được sự tham gia đóng góp ý
kiến của các thầy cô và các bạn để chuyên đề của tôi được hoàn thiện hơn.
Tôi xin chân thành cảm ơn!
Thái Nguyên, ngày 20 tháng 10 năm 2013
Học viên




Dương Thị Cẩm Linh




iii

Số hóa bởi trung tâm học liệu
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN i
LỜI CẢM ƠN ii
MỤC LỤC iii
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT vi
DANH MỤC BẢNG vii
DANH MỤC HÌNH viii
MỞ ĐẦU 1
1. Đặt vấn đề 1
2. Mục tiêu nghiên cứu 3
3. Ý nghĩa của đề tài 3

Chƣơng 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 4
1.1. Nguồn gốc, phân bố và điều kiện ngoại cảnh của cây cao lương 4
1.1.1. Đặc tính thực vật học và khả năng chống chịu của cây cao lương 5
1.1.2. Thời gian sinh trưởng 9
1.2. Tình hình sản xuất và nghiên cứu cao lương trên thế giới và trong nước 10
1.2.1. Tình hình sản xuất và nghiên cứu cao lương trên thế giới 10
1.2.1.1. Tình hình sản xuất cao lương trên thế giới 10
1.2.1.2. Tình hình nghiên cứu cao lương trên thế giới 14
1.2.2. Tình hình sản xuất và nghiên cứu cao lương ở Việt Nam 25
1.3. Cao lương ngọt - Nguồn nguyên liệu sinh học 29
1.3.1. Tình hình sản xuất nghiên cứu và phát triển nguồn nguyên liệu phục
vụ sản xuất ethanol trên thế giới 29
1.3.2. Lợi thế của cao lương ngọt trong sản xuất nguyên liệu sinh học (so
sánh với mía, ngô, sắn) 31
1.3.3. Tình hình sản xuất nghiên cứu và phát triển nguồn nguyên liệu phục
vụ sản xuất ethanol tại Việt Nam 32
Phần 2: ĐỐI TƢỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP
NGHIÊN CỨU 35
iv

Số hóa bởi trung tâm học liệu
2.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 35
2.1.1. Đối tượng nghiên cứu 35
2.1.2. Phạm vi nghiên cứu 35
2.1.3. Thời gian và địa điểm nghiên cứu 35
2.2. Nội dung nghiên cứu 35
2.3. Phương pháp nghiên cứu 36
2.3.1. Phương pháp bố trí thí nghiệm 36
2.3.2. Quy trình kỹ thuật 37
2.3.3. Các chỉ tiêu và phương pháp theo dõi 38

2.3.3.1. Các chỉ tiêu về sinh trưởng và phát triển 38
2.3.3.2. Năng suất 39
2.3.3.3. Chất lượng 40
2.3.3.4. Các chỉ tiêu về khả năng chống chịu 40
2.4. Quy trình áp dụng trong nghiên cứu 42
2.5. Phương pháp xử lý số liệu 42
Phần 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 43
3.1. Ảnh hưởng của mật độ và phân bón đến sinh trưởng, phát triển của giống
cao lương ngọt NL3 43
3.1.1. Ảnh hưởng của mật độ và phân bón đến tỷ lệ nảy mầm của giống
cao lương ngọt NL3 43
3.1.2. Ảnh hưởng của mật độ và phân bón đến thời gian sinh trưởng của
giống cao lương ngọt NL3 44
3.1.2.1. Giai đoạn từ gieo đến trỗ cờ 46
3.1.2.2. Giai đoạn từ gieo đến chín sữa 47
3.1.2.3. Giai đoạn từ gieo đến chín sáp 47
3.1.2.4. Giai đoạn từ gieo đến chín hoàn toàn 47
3.1.3. Ảnh hưởng của mật độ và phân bón đến động thái tăng trưởng của
giống cao lương ngọt NL3 49
3.1.3.1. Động thái tăng trưởng chiều cao cây 49
v

Số hóa bởi trung tâm học liệu
3.1.3.2. Động thái ra lá của giống cao lượng ngọt NL3 53
3.1.4. Ảnh hưởng của mật độ và phân bón đến một số chỉ tiêu năng suất
của giống cao lương ngọt NL3 55
3.1.4.1. Chiều cao cây cuối cùng 57
3.1.4.2. Đường kính thân 57
3.1.4.3. Số lá 58
3.1.4.4. Khối lượng thân lá tươi 58

3.1.4.5. Khối lượng thân tươi 59
3.1.4.6. Năng suất thân và năng suất sinh khối 60
3.1.5 Ảnh hưởng của mật độ và phân bón đến chất lượng của giống cao
lương ngọt NL3 62
3.1.5.1. Hàm lượng đường Brix 62
3.1.5.2. Hàm lượng dịch ép 65
3.2. Ảnh hưởng của mật độ và phân bón đến khả năng chống chịu của giống
cao lương NL3 tham gia thí nghiệm 66
3.2.1. Khả năng chống chịu sâu bệnh 66
3.2.1.1. Sâu đục thân (Ostrinia nubinanis) 68
3.2.1.2. Bệnh thối do vi khuẩn 69
3.2.2. Khả năng chống đổ 70
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 71
1. Kết luận 71
2. Đề nghị 71
TÀI LIỆU THAM KHẢO 72
A. Tài liệu tiếng Việt 72
B. Tài liệu tiếng Anh 73
PHỤ LỤC 75

vi

Số hóa bởi trung tâm học liệu
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

FAO

KLT
KLTL
NLTT

NLSH
NSTLT
NSTTT
NSSKLT
NSSKTT
ICRISAT

SAS
Food and Agriculture Organization of the United Nations - Tổ
chức Lương thực và Nông nghiệp Liên Hiệp Quốc.
Khối lượng thân tươi
Khối lượng thân lá tươi
Năng lượng tái tạo
Năng lượng sinh học
Năng suất thân lý thuyết
Năng suất thân thực thu
Năng suất sinh khối lý thuyết
Năng suất sinh khối thực thu
Viện nghiên cứu cây trồng vùng khô hạn và bán khô hạn quốc tế
Statistical Analysis System - Phần mềm thống kê và xử lý số liệu
SAS

vii

Số hóa bởi trung tâm học liệu
DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1. Bảng phân loại giống căn cứ theo thời gian từ gieo 9
đến hạt chín sinh lý 9
Bảng 1.2. Tình hình sản xuất cao lương trên thế giới trong những năm
gần đây 12
Bảng 1.3. Tình hình sản xuất cao lương ở các châu lục 14
Bảng 3.1. Tỷ lệ nảy mầm của giống NL3 tham gia thí nghiệm 43
Bảng 3.2. Ảnh hưởng của mật độ và phân bón đến các giai đoạn sinh
trưởng của giống NL3 tham gia thí nghiệm 45
Bảng 3.3. Ảnh hưởng của mật độ và phân bón đến tăng trưởng chiều cao
của giống cao lượng ngọt NL3 50
Bảng 3.4. Ảnh hưởng của mật độ và phân bón đến số lá của giống cao
lượng ngọt NL3 54
Bảng 3.5. Ảnh hưởng của mật độ và phân bón đến một số chỉ tiêu năng
suất tại thời điểm thu hoạch của giống cao lương ngọt thí
nghiệm 56
Bảng 3.6. Ảnh hưởng của mật độ và phân bón đến hàm lượng đường của
giống cao lượng ngọt NL3 thí nghiệm 63
Bảng 3.7. Ảnh hưởng của mật độ và phân bón đến sâu, bệnh hại trên
giống cao lương ngọt thí nghiệm 67

viii

Số hóa bởi trung tâm học liệu
DANH MỤC HÌNH

Hình 2.1. Một số hình ảnh về bông của cây cao lương 7
Hình 3.1. Ảnh hưởng của mật độ và phân bón đến tăng trưởng chiều cao
giống cao lương ngọt NL3 51
Hình 3.2. Năng suất sinh khối thực thu và năng suất thân thực thu của giống
cao lương ngọt NL3 trong vụ Xuân hè 2013 62








1

Số hóa bởi trung tâm học liệu
MỞ ĐẦU

1. Đặt vấn đề
Việt Nam là một đất nước hàng năm phải nhập khẩu xăng dầu với
lượng rất lớn. Trong bối cảnh nhiên liệu hóa thạch ngày càng cạn kiệt, giá

nhiên liệu liên tục tăng như hiện nay cùng với biến đổi khí hậu và yêu cầu cắt
giảm khí thải CO
2
thì việc nghiên cứu tìm ra nguồn năng lượng sạch, năng
lượng tái tạo (NLTT) thay thế năng lượng truyền thống là một giải pháp hết
sức cấp bách.
Năng lượng sinh học (NLSH) nói chung được coi là một trong những
nhiên liệu thân thiện với môi trường. Năng lượng thay thế hiện nay đã và
đang được phát triển mạnh mẽ trên thế giới. Nghiên cứu phát triển nguồn
năng lượng sinh học có ý nghĩa hết sức to lớn đối với vấn đề an ninh năng
lượng quốc gia, thực hiện công ước Quốc tế về cắt giảm khí thải CO
2
, đồng
thời góp phần thúc đẩy phát triển bền vững kinh tế nông thôn theo hướng
hàng hóa và công nghiệp hóa. Xuất phát từ xu hướng đó, ngày 20/11/2007,
Thủ tướng Chính phủ đã ký Quyết định số 177/2007/QĐ-TTg về việc phê
duyệt “Đề án phát triển nhiên liệu sinh học đến năm 2015, tầm nhìn đến năm
2025”. Quyết định này đã tạo hành lang pháp lý, chính sách và các kế hoạch
đầu tư phát triển nhiên liệu sinh học.
Để thực hiện chủ trương này của Chính phủ, Việt Nam hiện nay đã và
đang xây dựng 4 nhà máy sản xuất xăng (ethanol) sinh học với tổng công suất
gần 300.000 tấn/năm (gần 400 triệu lít/năm). Con số này mới chỉ đáp ứng
được 1/2 nhu cầu xăng sinh học theo ước tính đến năm 2025 (600 triệu tấn,
tương ứng với 760 triệu lít). Hiện nay, nguyên liệu chính để sản xuất NLSH là
sắn lát khô. Tuy nhiên việc sản xuất xăng sinh học từ sắn khiến các nhà máy
sản xuất xăng sinh học phải cạnh tranh nguồn nguyên liệu sắn khốc liệt với
các doanh nghiệp chế biến khác trong nước và gần đây là cả Trung Quốc.
2

Số hóa bởi trung tâm học liệu

Chính vì vậy mà các nhà máy sản xuất xăng sinh học của Việt Nam đang phải
đối mặt với vô vàn khó khăn để có đủ nguồn nguyên liệu từ sắn. Do vậy việc
tính đến cây trồng nhiên liệu khác có khả năng thâm canh cho năng suất cao ít
cạnh tranh là vô cùng cần thiết đối với nền công nghiệp năng lượng sinh học
ở Việt Nam.
Cao lương ngọt là cây C4 có thời gian sinh trưởng ngắn (4 - 5 tháng) có
khả năng sinh trưởng rất mạnh và cho sinh khối lớn tại những vùng nhiệt đới
và á nhiệt đới như ở Việt Nam. Cao lương ngọt còn là cây chịu hạn tốt, không
kén đất, có thể trồng được trên những vùng đất khô cằn, thậm chí gần hoang
hóa, nơi không thể trồng lúa gạo. Venturi (2003) đã tiến hành so sánh tính khả
thi trong việc sử dụng lúa mỳ, lúa mạch, ngô, cao lương hạt, củ cải đường và
cao lương ngọt làm nguyên liệu sản xuất chất đốt ở châu Âu. Công trình này
đánh giá trên 34 quốc gia và kết quả cho thấy cây cao lương ngọt là cây trồng
có tiềm năng nhất do có hiệu suất quang hợp cao và khả năng thích nghi rộng.
Hiện nay trên thế giới cao lương ngọt đang được coi là cây trồng tiềm năng
nhất để sản xuất xăng sinh học. Theo đánh giá của Viện nghiên cứu cây trồng
vùng khô hạn và bán khô hạn quốc tế (ICRISAT) 50% diện tích trồng cao
lương lấy hạt của châu Á và châu Phi sẽ được thay thế bằng cây cao lương
ngọt, trong đó châu Á khoảng 11,7 triệu ha và châu phi 23,4 triệu ha). Sự phát
triển nhanh chóng của cao lương ngọt là nhờ có những ưu thế nổi trội:
- Thời gian sinh trưởng ngắn (100 - 110 ngày), do vậy một lần trồng có
thể thu hoạch hai ba lần nhờ kỹ thuật cắt, để gốc như để gốc mía.
- Cây cao lương có khả năng chịu hạn rất tốt, nhu cầu nước
(4000m
3
/vụ) chỉ bằng một phần tám nhu cầu nước của cây mía (36000m
3
).
- Cây cao lương có thể trồng trọt có hiệu quả trên các vùng đất khô hạn,
đất nghèo dinh dưỡng và bị nhiễm mặn ở hầu hết tất cả các vùng của nước ta.

Hiện nay Việt Nam đã và đang tiến hành một số đề tài lớn về nghiên
cứu và phát triển cao lương ngọt (01 đề tài cấp nhà nước do Viện Môi trường
3

Số hóa bởi trung tâm học liệu
chủ trì thực hiện giai đoạn 2009- 2011; 01 đề tài nghị định thư do trường Đại
học Nông Lâm Thái Nguyên chủ trì thực hiện giai đoạn 2012 - 2014). Trước
đó, trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên cũng đã hợp tác với Nhật Bản
thực hiện nghiên cứu tính khả thi của phát triển cao lương ngọt làm nguyên
liệu sản xuất xăng sinh học tại Việt Nam (kết thúc tháng 12/2011). Những kết
quả bước đầu cho thấy cao lương ngọt sinh trưởng rất tốt tại Việt Nam và có
thể cho năng suất trên 100 tấn/ha/vụ 5 tháng. Trong số những giống đã thử
nghiệm thì giống NL3 đang được đánh giá là một trong những giống triển
vọng nhất. Tuy nhiên cho đến nay vẫn chưa có những nghiên cứu chuyên sâu
về các biện pháp kỹ thuật đối với giống này đặc biệt là là sự ảnh hưởng của
mật độ và phân bón đến năng suất, chất lượng và khả năng chống chịu ngoại
cảnh và sâu bệnh của giống này.
Xuất phát từ thực tiễn trên chúng tôi đã tiến hành thực hiện đề tài:
“Nghiên cứu ảnh hưởng của mật độ và phân bón đến sinh trưởng, phát triển
của giống cao lương ngọt NL3 tại trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên”.
2. Mục tiêu nghiên cứu
- Xác định được mật độ và mức phân bón thích hợp cho giống cao
lương ngọt NL3 trong điều kiện sinh thái tại tỉnh Thái Nguyên.
- Lựa chọn được mật độ và liều lượng phân bón thích hợp làm cơ sở
khuyến cáo quy trình canh tác.
3. Ý nghĩa của đề tài
Kết quả của đề tài là cơ sở xác định liều lượng phân bón hợp lý cho
từng mật độ trồng và xác định được tổ hợp phân bón và mật độ tốt nhất đảm
bảo cho giống cao lương ngọt NL3 sinh trưởng, phát triển tốt, có năng suất,
hàm lượng đường cao trong điều kiện sinh thái tại tỉnh Thái Nguyên.

4

Số hóa bởi trung tâm học liệu
Chƣơng 1
TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1. Nguồn gốc, phân bố và điều kiện ngoại cảnh của cây cao lƣơng
Cây cao lương (Sorghum bicolor L. Moench) thuộc chi lúa miến hay
chi Cao lương (chi Sorghum) một trong 30 loài thực vật họ hòa thảo (họ
Poaceae). Theo Evelyn (1951) [18], cao lương có nguồn gốc từ miền Trung
Phi cách đây 5 - 7 nghìn năm, sau đó được phát triển ở Ấn Độ, Trung Quốc và
được du nhập vào Mỹ năm 1890 để làm thức ăn gia súc. Hiện nay có hàng
triệu người ở châu Phi, châu Mỹ La Tinh… dùng cao lương như một loại
lương thực chính trong bữa ăn hàng ngày.
Cao lương có khả năng chống chịu với những điều kiện ngoại cảnh bất
thuận đặc biệt là hạn và ngập úng, chúng đóng vai trò quan trọng hơn trong
các khu vực có khí hậu khô cằn. Hiện tại cao lương là cây lương thực chủ yếu
của vùng bán khô hạn của thế giới. Cao lương thường được trồng luân canh
với lúa mỳ, ngô và là một thành phần quan trọng trên các bãi chăn thả gia súc
của nhiều khu vực nhiệt đới. Các loài lúa miến là cây lương thực quan trọng ở
châu Phi, Trung Mỹ và Nam Á, là “cây lương thực đứng hàng thứ năm trên
thế giới”.
Trung tâm khởi nguyên chính của cao lương là ở châu Phi, vùng đất
khô hạn, 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) [23]. 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 do đó không thể
trồng ở điều kiện lạnh giá; 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
5

Số hóa bởi trung tâm học liệu
trưởng của cao lương nhưng cao lương vẫn có thể trồng và phát triển ở những
nơi có điều kiện khắc nghiệt và trình độ thâm canh hạn chế. Cao lương rất
thích nghi với vùng đất nóng, khô hạn và bán khô hạn và là cây trồng chính ở
châu Phi, châu Á, Nam Mỹ và châu Đại Dương, những nơi quá nóng và khô
không phù hợp sản xuất ngô. Đây cũng là cây trồng lấy hạt chính ở những
vùng khô hạn và bán khô hạn. Cây cao lương có xuất xứ từ vùng nhiệt đới
nên điều kiện khí hậu nóng ẩm là điều kiện thuận lợi cho phát triển. Cao
lương có ngưỡng nhiệt phát triển 15 - 37
0
C, nhiệt độ tối thích là 27
0
C (Wilson
và Myer, 1954) [32]. Đa số các giống cao lương hiện nay không phản ứng với
ánh sáng, tuy nhiên cao lương là cây trồng ngày ngắn.
1.1.1. Đặc tính thực vật học và khả năng chống chịu của cây cao lương
Cao lương ngọt (Sweet sorghum) là một cây thuộc họ hòa thảo, chiều
cao trung bình từ 0,6 - 5m 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 cây ngô và các cây ngũ cốc khác.
Cao lương là cây thân thẳng, chứa nhiều nước. Tùy từng giống và điều
kiện sinh trưởng mà chiều cao cây thay đổi từ 0,5 - 5m, cũng có giống cao tới
6m. Đa số là cây hàng năm nhưng có các giống cây lâu năm tùy thuộc vào
tổng tích ôn của từng giống trong điều kiện trồng cụ thể, do vậy mà thời gian
sinh trưởng của chúng cũng khác nhau.
Thân cao lương 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. Cao lương có khả năng đẻ nhánh, nhánh được
sinh ra từ các đốt trên thân, các đốt sát mặt đất ra nhánh trước, nếu thân chính
bị chết đi thì các nhánh con sẽ mọc ra thay thế thân chính. Cao lương có sức
tái sinh rất mạnh, trồng một vụ có thể thu hoạch liên tiếp 2 - 3 lần, có khi tới 4
lần tùy vào mức độ thâm canh. Nếu chăm sóc tốt, năng suất vụ gốc không
kém vụ tơ, thậm chí cao hơn. Mỗi mắt trên thân cao lương có những chồi
6

Số hóa bởi trung tâm học liệu
mầm, khi đã thu hoạch thân được chặt đi, những mầm ở phần gốc sẽ tiếp tục
phát triển cho ra những cây mới ở vụ sau. Nên thu hoạch vụ tơ đúng lúc khi
hạt vừa cứng, nếu thu hoạch trễ các chồi mầm sẽ già yếu đi.
Bộ rễ cao lương phát triển rộng, 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
dưới mặt đất nhưng thông thường tập trung ở độ sâu 0,9m hoặc có thể tăng
lên gấp 2 lần chiều sâu đó. Rễ cao lương là rễ chùm với rất nhiều rễ bên có
khả năng hút nước hiệu quả, rễ đâm rộng. Nhờ đặc điểm này mà cao lương có
thể sống ở những nơi khô hạn hơn ngô. (Wilson, 1995) [31]
Thân cây cứng, thông thường thuộc dạng thân đứng, thân có thể khô
hoặc chứa nhiều nước, giữa thân có thể rỗng hoặc không, có đốt giống cỏ,
nằm trong họ hòa thảo. Đường kính thân dao động từ 0,5 - 5cm và thu nhỏ ở
phần ngọn. Tại mỗi mắt thân xuất hiện một lá và một chồi. Trên thân phát
triển một vài chồi nách làm cho cây cao lương đẻ nhánh nhiều và khỏe.
Lá cao lương rộng và dài, phân bố trên thân rất đa dạng, chúng có thể
tập trung phần gốc hoặc phân bố đồng đều trên thân ít hoặc nhiều. Số lá trên
thân chính có thể thay đổi từ 7 - 24 lá tùy thuộc từng giống. Lá cây trông rất
giống lá ngô, đôi khi cuộn tròn lại. Lá cao lương cũng có phần bẹ ôm sát vào
thân cây làm tăng độ cứng cho cây, bẹ lá thông thường có chiều dài khoảng
15 - 35cm và cuộn chặt lấy thân. Phiến lá thẳng hoặc lòng mo, dài từ 30 -
135cm và rộng từ 1,5 - 13cm với mép lá thẳng hoặc gợn sóng, mặt lá thường

phủ một lớp phấn sáp. Gân giữa lá có thể có màu trắng, vàng đối với giống có
thân rỗng và khô hoặc màu xanh đối với giống thân có dịch.
Hoa cao lương kết lại thành bông dài 4 - 25cm, rộng 2 - 20cm, có thể
mọc thẳng đứng hoặc cong xuống như cổ ngỗng. Hoa cao lương mọc thành
chùm, chùm hoa có cả hoa đực và hoa cái, mỗi chùm gồm khoảng 6000 bông
con. Chùm hoa có một cuống trung tâm, với những nhánh cấp 1, cấp 2, đôi
khi có cấp 3, từ các nhánh này sinh ra các chùm hoa nhỏ. Chiều dài và khoảng
7

Số hóa bởi trung tâm học liệu
cách của những nhánh hoa quyết định hình dạng của chùm, từ hình nón hoặc
hình ô van kín.

Hình 2.1. Một số hình ảnh về bông của cây cao lƣơng
(Nguồn: FAOSTAT, 2007) [35]
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) [14].
Hạt cao lương có dạng tròn hoặc ô van có kích thước từ 4 - 8mm, có
nhiều màu sắc, hình dạng khác nhau tùy từng giống. Thường hạt được bao
phủ bởi lớp mày. Vỏ hạt cao lương cứng, có màu sẫm hoặc màu nâu đậm, có
tính kháng bệnh và các tác động gây hại nhưng làm gia súc khó tiêu hóa hơn
(Icrisat, 1996) [34]. Một kg hạt giống chứa 25.000 đến 61.740 hạt. Hạt cao
lương có nhiều màu sắc khác nhau từ màu vàng nhạt, màu nâu đỏ nhạt đến
màu nâu sẫm tùy thuộc vào từng nhiều tanin làm cho hạt có vị đắng.
Hạt cao lương khá nhỏ, đường kính khoảng 3 - 4mm, màu sắc hạt thay
đổi từ vàng nhạt đến nâu đỏ và nâu sẫm tùy thuộc vào giống. Giống NL3 có
8

Số hóa bởi trung tâm học liệu
hạt màu nâu sẫm. Chùm hoa cao lương nhỏ, các hoa trên bông không đồng

đều nở hoa. Các loài cao lương hoang dại phân biệt bởi vòng đặc trưng với
lông dài tại những mấu. Chúng dễ nở hoa và nở trên nhiều nhánh, nhánh hoa
có hình xoắn ốc. Đầu hoa mang hai loại hoa, một loại không có cuống và có
cả hoa đực lẫn hoa cái, loại còn lại có cuống và thông thường là hoa đực
(Ramph, 2005) [28].
Cũng như ngô, cao lương là cây C4 có khả năng sử dụng ánh sáng cao
hơn các loại cây khác, dưới điều kiện ánh sáng cao và nhiệt độ nóng, chúng
có thể quang tổng hợp mạnh hơn (nhiều nghiên cứu cho thấy hơn 90% chất
khô tích lũy được là do quang hợp) và sản xuất nhiều sinh khoáng, có khả
năng thích nghi và tiến hóa trong những vùng bị hạn chu kỳ (Trần Văn Hòa,
2003) [3]. Phần lớn các loài cây cao lương có khả năng chịu khô hạn và chịu
nóng cao, đóng vai trò quan trọng trong các khu vực có khí hậu khô cằn.
Chúng tạo thành một phần quan trọng của các bãi chăn thả gia súc tại nhiều
khu vực nhiệt đới.
Theo báo cáo từ các khu vực Trung Quốc, Nhật Bản, Ấn Độ, Tây Á,
Địa Trung Hải… thì cây cao lương là cây trồng chống chịu được với các loại
đất từ chua đến kiềm, đất ngập nước hay khô hạn, nồng độ muối cao, các loại
nấm bệnh cũng như cỏ dại (Duke, 1983) [17]. Cao lương có các đặc điểm về
hình thái và sinh lý cho phép nó có thể sinh trưởng và tồn tại trong điều kiện
hạn như: bộ rễ ăn sâu và lan rộng, bộ rễ phụ nhiều gấp 2 lần so với ngô, trên
phiến lá hoặc bẹ lá có một lớp sáp màu trắng nhạt bao phủ để bảo vệ chúng
khỏi sự mất nước dưới điều kiện khô nóng và làm giảm sự mất nước, khả
năng tái sinh mạnh mẽ và tự dừng sinh trưởng trong điều kiện hạn, phục hồi
bình thường trở lại khi điều kiện thuận lợi. Do vậy, cao lương có thể phát
triển ở vùng nhiệt đới và á nhiệt đới với lượng mưa hàng năm chỉ khoảng 400
- 600mm, nơi quá khô ngô không trồng được. Không chỉ có khả năng sinh
trưởng trong vùng hạn mà nó còn có khả năng phát triển được ở điều kiện
9

Số hóa bởi trung tâm học liệu

thường xuyên ngập nước, do đó nó cũng có thể trồng ở những vùng có lượng
mưa lớn.
Cao lương sinh trưởng được ở độ cao 0 - 2300m so với mực nước biển,
khoảng pH đất mà cao lương có thể sinh trưởng được rất rộng từ 5,0 - 8,5
(Icrisat,1996) [34]. Nhưng theo Duke (1983) thì cao lương cũng có thể trồng
được ở những vùng đất có pH xuống tới 4,3 hoặc lên tới 8,7; khoảng nhiệt độ
cao lương có thể thích ứng được là từ 2 - 41
o
C, nhiệt độ hàng năm trung bình
có thể từ 7,8 - 27,8
0
C, thông thường khoảng 20,1
0
C [17]. Cao lương có thể
thích ứng tốt trong các điều kiện nóng và lạnh của các vùng thuộc khu vực
nhiệt đới và cận nhiệt đới.
Như vậy cao lương cho thấy khả năng chịu hạn, úng, nóng, lạnh và mặn
hơn hẳn những cây trồng khác. Đây là ưu điểm mới để cho phép canh tác cao
lương ở những vùng đất khó khăn, đặc biệt là trong điều kiện khô hạn.
1.1.2. 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.
Bảng 1.1. Bảng phân loại giống căn cứ theo thời gian từ gieo
đến hạt chín sinh lý
Nhóm giống
Thời gian sinh trƣởng
Nhóm chín sớm

90 - 119 ngày
Nhóm chín trung bình
120 - 139 ngày
Chín muộn
140 - 179 ngày
Chín rất muộn
180 ngày
10

Số hóa bởi trung tâm học liệu
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.
1.2. Tình hình sản xuất và nghiên cứu cao lƣơng trên thế giới và trong nƣớc
1.2.1. Tình hình sản xuất và nghiên cứu cao lương trên thế giới
1.2.1.1. 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) [12].
Hiện nay có hơn 50 quốc gia trồng cao lương phân bổ ở cả 6 châu lục,
tập trung chủ yếu ở châu Phi và châu Mỹ. Cây cao lương được ví dụ 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 làm thực phẩm cho người và gia súc, thân lá
dùng làm thức ăn cho gia súc, làm chất đốt hoặc trong ngành công nghiệp sản
xuất ethanol.
Mục đích sử dụng cũng dần thay đổi, trong những năm 1970 - 2000 cao
lương chủ yếu được sử dụng làm thức ăn cho gia súc, từ những năm 1990 cao
lương được nghiên cứu để sản xuất ethanol, trong khi đó trước năm 1970 thì
hạt lại được dùng làm lương thực cho con người.

Ngoài ra, cao lương còn được trồng với mục đích rất quan trọng là lấy
thân lá làm thức ăn gia súc. Cao lương thường trồng thành thảm cỏ để thu cắt
cho gia súc ăn tươi hoặc chế biến dự trữ trong mùa khô hoặc làm đồng cỏ chăn
thả. Phần lớn các giống cao lương có khả năng chịu khô hạn, chịu nóng và chịu
lạnh cao nên chúng đóng vai trò quan trọng trong ngành chăn nuôi ở các khu vực
11

Số hóa bởi trung tâm học liệu
khô cằn, khắc nghiệt. Cây cao lương được sử dụng làm thức ăn gia súc vì loại
cây này có ưu điểm là có thể chịu đựng điều kiện khô hạn tự nhiên.
Sử dụng thân lá cao lương làm thức ăn gia súc thì có thể thu hoạch từ 2
- 5 lần/vụ trồng. Cao lương trồng có giống hàng năm và giống lưu năm để làm
thức ăn xanh cho gia súc. Đây là loại cây gia súc rất thích ăn. Khi thu hoạch
năng suất thân của một số giống làm thức ăn có thể đạt tới 54,3 tấn/ha và 43,4
- 71,4 tấn/ha/lứa đối với cao lương lai (Reed, 1976) [29]. Năng suất chất khô
ở một số nước cũng thay đổi, tại Brazil là 13 - 15 tấn/ha, tại Mỹ là 14 - 17
tấn/ha, tại Irac 24 - 28 tấn/ha; 2,5 - 25 tấn/ha ở Oklahoma; 12 tấn/ha ở CuBa
(Menedez and Martinez, 1980) [25]; 6 - 8 tấn/ha ở Ấn Độ (Itral và cs, 1980)
[21] 14 - 33 tấn/ha ở Louisiana (Ricaud và cs, 1981) [30]. Trong khi đó năng
suất chất khô của cây cao lương có thể đạt tới 20 tấn/ha (cây lâu năm) hoặc 30
tấn/ha (cây hàng năm). Như vậy, năng suất chất khô của cây cao lương thay
đổi rất lớn tùy thuộc vào điều kiện đất đai khí hậu, kỹ thuật chăm sóc, thu
hái và giống. Điều này đã ảnh hưởng tới chất lượng và sản lượng thức ăn
khi sử dụng cho mục đích làm thức ăn gia súc. Theo Boardman (1980), cao
lương sử dụng làm thức ăn gia súc ở 120 ngày sau trồng tại California có
tốc độ sinh trưởng trung bình đạt 23g/m
3
/ngày sẽ cho năng suất đạt 27,6
tấn/ha; tại Australia cao lương 83 ngày sau trồng có tốc độ sinh trưởng
trung bình đạt 17g/m

3
/ngày sẽ cho năng suất 14,1 tấn/ha [11].
Hiện nay, cao lương làm thức ăn thô xanh cho gia súc có thể được lấy
từ nhóm cây cao lương lấy hạt (thường gọi là milo) nhưng năng suất chất khô
nhóm này thấp. Nhóm giống cao lương chuyên dùng để làm thức ăn gia súc
có năng suất chất xanh cao và tỷ lệ sử dụng thường 80 - 90%.
12

Số hóa bởi trung tâm học liệu
Bảng 1.2. Tình hình sản xuất cao lƣơng trên thế giới trong những năm
gần đây
Năm
Diện tích
(triệu ha)
Năng suất
(tấn/ha)
Sản lƣợng
(1000 tấn)
Sản lƣợng hạt
(1000 tấn)
1980
44,03
1,2999
5723,8185
86,5737
1990
41,59
1,3659
5680,9420
90,6397

2000
40,93
1,3605
5569,0027
87,5240
2004
40,66
1,4274
5805,3559
95,6036
2005
46,54
1,2833
5973,4069
90,3278
2006
43,07
1,3277
5718,6680
92,5748
2007
44,62
1,4022
6256,4879
89,9459
2008
45,27
1,4635
6626,0541
80,4454

2009
40,69
1,3898
5655,8577
84,7023
2010
41,01
1,4182
5816,2609
85,9624
2011
35,48
1,5274
5419,8010
76,2697

(Nguồn FAO.2013) [35]

Ngoài mục đích sử dụng làm thức ăn gia súc, thân cao lương còn được
sử dụng để sản xuất mật cao lương, đường, đồ uống chứa cồn, ethanol Các
bộ phận của cây là nguồn nguyên liệu cho nấu nướng. Chất nhuộm màu được
chiết ở cao lương hạt được sử dụng ở phía đông châu Phi. Ở Mỹ, tinh bột của
cao lương được chế biến bằng quy trình nghiền ướt làm thành đường dextro,
các giống cao lương hạt sáp sử dụng làm keo dán giấy và vải. Ở Trung Quốc
người ta đã ước tính giá thành sản xuất cồn từ cây cao lương chỉ có 3.500
NDT/tấn. Cứ 16 tấn cây cao lương có thể sản xuất được một tấn cồn, phần bã
còn lại có thể chiết suất được 500kg dầu diesel sinh học, người ta chỉ chế biến
nhiên liệu từ thân cây, phấn hạt cao lương vẫn để dùng làm thực phẩm.
13

Số hóa bởi trung tâm học liệu
Diện tích cao lương không có nhiều thay đổi, duy trì trên mức 40 triệu
ha, cao lương được trồng nhiều nhất năm 2005 (46,54 triệu ha). Do sức ép của
dân số và nhu cầu sử dụng đất cho công nghiệp nên diện tích cao lương thế
giới duy trì ở mức 35 - 46 triệu ha.
Từ năm 2005 - 2011, diện tích trồng cao lương trên thế giới có xu
hướng giảm từ 46,53 triệu ha xuống còn 35,48 triệu ha. Tuy nhiên tổng sản
lượng hạt cao lương giảm không nhiều do việc sử dụng những giống mới phù
hợp với từng vùng sinh thái và mùa vụ. Tổng sản lượng hạt cao lương thế giới
từ năm 1990 - 2011 luôn duy trì ở mức 54 - 60 triệu tấn. Năng suất hạt cao
lương qua các năm dao động trong khoảng 1,285 - 1,527 tấn/ha. Năng suất hạt
cao lương của thế giới đạt cao nhất năm 2011 (1,527 tấn/ha).
Châu Phi có diện tích trồng cao lương lớn nhất thế giới. Diện tích tăng
liên tục từ năm 1990 đến năm 2005 (năm 1990 là 16,46 triệu ha; năm 2005 là
28,76 triệu ha). Từ năm 2005 diện tích trồng cao lương giảm còn 19,56 triệu
ha năm 2011 nhưng vẫn chiếm đến 55,13% diện tích cao lương trên thế giới.
Mặc dù năng suất hạt cao lương khá thấp, năm 2011 đạt 10,62 tạ/ha, thấp hơn
so với bình quân năng suất thế giới (15,27 tạ/ha) nhưng do diện tích lớn nên
châu Phi có sản lượng cao nhất thế giới chiếm 38,34% sản lượng của thế giới.
Việc nâng cao năng suất hạt cao lương được quan tâm và chú trọng, rất nhiều
chương trình, dự án cải tiến kỹ thuật canh tác, lai tạo giống cao lương mới
đang tiến hành.
Châu Á cũng là châu lục trồng nhiều cao lương nhưng trong số 10 nước
có sản lượng cao nhất thế giới chỉ có Trung Quốc là đại diện của châu Á.
Năm 2011 sản lượng hạt đạt 2,05 triệu tấn, năng suất hạt 40,98 tạ/ha, cao hơn
so với trung bình thế giới (15,27 tạ/ha)
14

Số hóa bởi trung tâm học liệu
Bảng 1.3. Tình hình sản xuất cao lƣơng ở các châu lục

giai đoạn 1990 - 2011
Năm
Châu lục
1990
1995
2000
2005
2010
2011
Châu Phi
DT (triệu ha)
16,46
21,62
21,26
28,76
29,43
19,56
NS hạt (tạ/ha)
7,28
8,24
8,66
8,79
9,46
10,62
SL hạt (triệu tấn)
11,98
17,81
18,41
25,27
23,59

2,78
Châu Mỹ
DT (triệu ha)
7,28
6,27
7,08
5,97
5,92
5,93
NS hạt (tạ/ha)
33,84
31,23
32,81
35,73
37,93
33,66
SL hạt (triệu tấn)
34,64
19,60
23,24
21,32
22,45
19,96
Châu Á
DT (triệu ha)
17,20
13,77
11,99
10,90
9,49

9,10
NS hạt (tạ/ha)
10,80
11,14
9,41
9,99
10,35
11,64
SL hạt (triệu tấn)
18,57
15,34
11,31
10,89
9,81
10,59
Châu Âu
DT (triệu ha)
0,27
0,13
0,23
0,14
0,16
0,26
NS hạt (tạ/ha)
24,82
43,17
33,39
41,43
44,74
35,94

SL hạt (triệu tấn)
0,67
0,55
0,76
0,58
0,71
0,92
Châu Đại
Dƣơng
DT (triệu ha)
0,38
0,69
0,62
0,76
0,52
0,63
NS hạt (tạ/ha)
24,89
18,56
33,99
26,65
30,99
30,58
SL hạt (triệu tấn)
0,95
1,28
2,12
2,02
1,60
1,94

(Nguồn: FAOSTAT, 2013) [35]

1.2.1.2. Tình hình nghiên cứu cao lương trên thế giới
Trải qua hàng ngàn năm thì cây cao lương được trồng và nghiên cứu
khắp nơi trên thế giới, từ những vùng đất màu mỡ đến những vùng đất khô
cằn tưởng như không thể sinh sống được. Đầu tiên là từ thượng nguồn sông
Nile sau đó đã lan rộng ra hầu hết các châu lục, cho đến nay thì đã rất quen
thuộc với nhiều người.
Tháng 12/2002 tại cuộc họp của những nhà khoa học nghiên cứu về
lương thực thế giới, Grisse đã nói: “Chúng tôi thiết lập kế hoạch tập huấn
15

Số hóa bởi trung tâm học liệu
khoảng 100 nhà kỹ thuật nông nghiệp trong sản xuất và sử dụng lúa miến
ngọt ở hai vùng đất khô cằn và có muối kiềm với diện tích 10 ha trong hai
năm, từ đó thiết lập biện pháp canh tác, chế biến cho vật nuôi sau đó chuyển
giao kỹ thuật thành công cho 200 hộ nông dân”.
Tổ chức FAO đã thông qua một chương trình kỹ thuật giúp đỡ Bộ
Nông nghiệp Trung Quốc canh tác cây cao lương ở Slandong và Shaanxi để
cho gia súc ăn, sản xuất ethanol trên những vùng đất khô cằn có độ mặn, kiềm
cao. Đối tác của dự án là Viện giống Trung Hoa, có thể gây giống để bảo tồn
trong nhiều năm. Từ đó Bộ Nông nghiệp Trung Quốc, Bộ Khoa học và kỹ
thuật xem xét việc giới thiệu một kế hoạch đẩy mạnh trồng cây cao lương
ngọt trong năm 2003 - 2005 lên 1 triệu ha.
Tháng 12/2006 khu vực trước hồ Bewery của Milwankee, Wisconsin
đã mở màn trồng gọi là: “giống lúa mạch mới”, cây để chiết tách lấy “gluten”
để dùng trong công nghiệp nước giải khát và công nghiệp hóa học.
Các ngành khoa học dự án ICRISAT đã có rất nhiều nghiên cứu về
các giống cao lương trên nhiều vùng khác nhau. Từ đó đưa ra những giống
có thời gian sinh trưởng ngắn, trung, dài phù hợp với mục đích gieo trồng ở

mỗi nơi.
Nhận thức được vai trò quan trọng của cao lương cũng như nhu cầu
tiêu thụ cao lương của con người không ngừng tăng lên, nhiều nước đã đầu tư
cho việc nghiên cứu để tăng năng suất và diện tích trồng cao lương. Hướng đi
được đặt ra cho chúng ta là phải tăng năng suất cao lương bằng cách sử dụng
các giống có tiềm năng năng suất cao và áp dụng các biện pháp kỹ thuật tiên
tiến vào sản xuất.
Ở châu Phi, dự án nghiên cứu cao lương cấp nhà nước được phê duyệt
năm 1984, bắt đầu hoạt động từ năm 1986 đến 1991 dưới nguồn vốn tài trợ
của chính phủ Mỹ.