nghiên cứu khả năng sinh trưởng phát triển của một số giống cao lương ngọt tại thái nguyên

Số hóa bởi trung tâm học liệu

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM





PHẠM HOÀNG SƠN


Tên đề tài:
“NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG SINH TRƢỞNG
PHÁT TRIỂN CỦA MỘT SỐ GIỐNG CAO
LƢƠNG NGỌT TẠI THÁI NGUYÊN”

Chuyên ngành: Khoa học cây trồng
Mã số: 606210



LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP



Ngƣời hƣớng dẫn khoa học:
1. TS. Trần Văn Điền
2. TS. Hoàng Thị Bích Thảo




Thái Nguyên - 2013






i

Số hóa bởi trung tâm học liệu

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số

liệu và kết quả nghiên cứu nêu trong luận văn là trung thực. Nếu sai tôi hoàn
toàn chịu trách nhiệm.
Thái Nguyên, tháng 10 năm 2013
Học viên


Phạm Hoàng Sơn

ii

Số hóa bởi trung tâm học liệu

LỜI CẢM ƠN

Đƣợc sự nhất trí của Ban giám hiệu trƣờng Đại học Nông Lâm Thái
Nguyên và ban chủ nhiệm khoa Nông Học, tôi đã tiến hành thực hiện đề tài:
“Nghiên cứu khả năng sinh trưởng phát triển của một số giống cao lương
ngọt tại Thái Nguyên”.
Tƣớc hết tôi, xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu nhà trƣờng, Ban
chủ nhiệm khoa cùng các thầy giáo, cô giáo đã giảng dạy trong chƣơng trình
Thạc sĩ Khoa học nông nghiệp, những ngƣời đã truyền đạt cho tôi những kiến
thức quý báu trong suốt thời gian học tập tại nhà trƣờng.
Tôi xin chân thành cảm ơn thầy giáo, TS. Trần Văn Điền và cô
giáo, TS. Hoàng Thị Bích Thảo đã tận tình hƣớng dẫn cho 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 chƣa nhiều nên
luận văn không tránh khỏi thiếu sót, tôi rất mong đƣợc sự tham gia đóng góp ý
kiến của các thầy cô và các bạn để chuyên đề của tôi đƣợc hoàn thiện hơn.
Tôi xin chân thành cảm ơn!
Thái Nguyên, ngày 20 tháng 10 năm 2013
Học viên



Phạm Hoàng Sơn

iii

Số hóa bởi trung tâm học liệu

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1
1. ĐẶT VẤN ĐỀ 1
2. MỤC TIÊU, YÊU CẦU VÀ ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU 3
2.1. Mục tiêu nghiên cứu 3
2.2. Yêu cầu của đề tài 3
3. Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI 3
3.1. Ý nghĩa khoa học 3
3.2. Ý nghĩa thực tiễn 3
Chƣơng 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 4
1.1. CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI 4
1.2. ĐẶC ĐIỂM THỰC VẬT HỌC 5
1.3. NGUỒN GỐC, PHÂN BỐ VÀ YÊU CẦU NGOẠI CẢNH 8
1.4. TÌNH HÌNH SẢN XUẤT VÀ NGHIÊN CỨU CAO LƢƠNG TRÊN
THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM 9
1.4.1. Tình hình sản xuất và nghiên cứu trên thế giới 9
1.4.1.1. Tình hình sản xuất cao lƣơng trên thế giới 9
1.4.1.2. Tình hình nghiên cứu cao lƣơng trên thế giới 16
1.4.2. Tình hình sản xuất và nghiên cứu cao lƣơng tại Việt Nam 25
1.4.2.1. Tình hình sản xuất cao lƣơng tại Việt Nam 25
1.4.2.2. Tình hình nghiên cứu cao lƣơng tại Việt Nam 28

1.4.2.3. Những khó khăn hiện nay của Việt Nam trong việc phát triển cao
lương ngọt 30
Chƣơng 2. NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 32
2.1. ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU 32
2.2. ĐỊA ĐIỂM VÀ THỜI GIAN NGHIÊN CỨU 32
2.2.1. Địa điểm nghiên cứu 32
2.2.2. Thời gian nghiên cứu 32
2.3. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 33
2.4. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 33
iv

Số hóa bởi trung tâm học liệu

2.4.1. Bố trí thí nghiệm 33
2.4.2. Sơ đồ thí nghiệm 33
2.4.3. Quy trình kỹ thuật 34
2.4.4. Phƣơng pháp theo dõi các chỉ tiêu 35
2.4.4.1. Đặc điểm hình thái 35
2.4.4.2. Đặc điểm sinh trƣởng phát triển 35
2.4.4.3. Năng suất 36
2.4.4.4. Chất lƣợng 37
2.4.4.5. Khả năng chống chịu 37
2.4.5. Quy trình áp dụng trong nghiên cứu 38
2.4.6. Phƣơng pháp tổng hợp, phân tích, đánh giá và xử lý số liệu 39
Chƣơng 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 40
3.1. DIỄN BIẾN THỜI TIẾT KHÍ HẬU 40
3.2. ĐẶC ĐIỂM HÌNH THÁI 41
3.3. ĐẶC ĐIỂM SINH TRƢỞNG PHÁT TRIỂN 42
3.3.1. Khả năng nảy mầm 42
3.3.2. Thời gian sinh trƣởng 44

3.3.3. Động thái tăng trƣởng 45
3.3.3.1. Động thái tăng trƣởng chiều cao cây 45
3.3.3.2. Động thái ra lá 47
3.3.3.3. Động thái đẻ nhánh 49
3.4. NĂNG SUẤT 50
3.5. CHẤT LƢỢNG 53
3.6. DIỄN BIẾN SÂU BỆNH HẠI VÀ KHẢ NĂNG CHỐNG ĐỔ 56
KẾT LUẬN 59
1. KẾT LUẬN 59
2. ĐỀ NGHỊ 60
TÀI LIỆU THAM KHẢO 61



v

Số hóa bởi trung tâm học liệu

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TĂT

FAO : Food and Agriculture Organization of the United Nations –
Tổ chức Lƣơng thực và Nông nghiệp Liên Hiệp Quốc.
ICRISAT : International Crops Research Institute for the Semi – Arid
Tropics Viện nghiên cứu quốc tế về cây trồng cho các vùng
đất nhiệt đới bán khô hạn.
NLSH : Nhiên liệu sinh học
SAS : Statistical Analysis System – Phần mềm thống và xử lý số
liệu SAS

vi

Số hóa bởi trung tâm học liệu

DANH MỤC CÁC BẢNG, BIỂU

Bảng 1.1: Phân loại giống căn cứ theo thời gian từ gieo đến khi hạt chín

sinh lý 7
Bảng 1.2. Tình hình sản xuất cao lƣơng trên thế giới từ 1990 – 2010 10
Bảng 1.3. Tình hình sản xuất cao lƣơng của các châu lục trên thế giới 11
Bảng 3.1. Diễn biến thời tiết khí hậu tại Thái Nguyên trong thời gian thực
hiện thí nghiệm 40
Bảng 3.2. Đặc điểm hình thái của các giống cao lƣơng ngọt thí nghiệm 42
Bảng 3.3. Khả năng nảy mầm của các giống cao lƣơng ngọt thí nghiệm 43
Bảng 3.4. Các giai đoạn sinh trƣởng phát triển của các giống cao lƣơng
ngọt thí nghiệm 44
Bảng 3.5. Động thái tăng trƣởng chiều cao cây của các giống cao lƣơng
ngọt thí nghiệm 46
Bảng 3.6. Động thái ra lá của các giống cao lƣơng ngọt thí nghiệm 48
Bảng 3.7. Động thái đẻ nhánh của các giống cao lƣơng ngọt thí nghiệm 49
Bảng 3.8. Một số chỉ tiêu năng suất tại thời điểm thu hoạch của các giống
cao lƣơng ngọt thí nghiệm trong Vụ hè năm 2012 51
Bảng 3.9. Một số chỉ tiêu năng suất tại thời điểm thu hoạch của các giống
cao lƣơng ngọt thí nghiệm trong Vụ xuân năm 2013 52
Bảng 3.10. Biến động Brix và dịch ép các giống cao lƣơng ngọt
thí nghiệm 54
Bảng 3.11. Mức độ nhiễm sâu bệnh của các giống cao lƣơng ngọt thí
nghiệm 57



DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1: Biểu đồ so sánh tình hình sản xuất cao lƣơng trên thế giới trong
những năm gần đây 10

1

Số hóa bởi trung tâm học liệu

MỞ ĐẦU

1. ĐẶT VẤN ĐỀ
Trong giai đoạn hiện nay, con ngƣời đã và đang khai thác cạn kiệt
nguồn tài nguyên thiên nhiên, đặc biệt là các nguồn năng lƣợng hóa thạch nhƣ
dầu mỏ, than đá… để phục vụ sự phát triển của mình. Hiện nay nguồn năng
lƣợng hóa thạch đang ngày càng cạn kiệt và vấn đề môi trƣờng đang ngày
càng trở nên nghiêm trọng do việc thải ra các chất ô nhiễm nhƣ chì, benzen,
lƣu huỳnh dioxit, oxit nitơ và carbon monoxide. Các chất khí này chiếm đến
64% không khí ô nhiễm ở các thành phố lớn và các vùng ngoại ô lân cận, do
đó ảnh hƣởng đến sức khỏe con ngƣời, gây ra nhiều căn bệnh hiểm nghèo. Vì
vậy, loài ngƣời đang tích cực tìm kiếm các nguồn năng lƣợng thay thế. Năng
lƣợng thay thế hay còn gọi là năng lƣợng tái tạo nhƣ: điện mặt trời, phong
điện, thủy điện, đặc biệt là nhiên liệu sinh học Nhiên liệu sinh học gồm có 2
loại chính là Ethanol (xăng sinh học) và Biodiezen (dầu diezen sinh học).
Phần lớn các nƣớc phát triển đều đã sử dụng nhiên liệu sinh học từ
nhiều năm nay. Riêng tại Brazil, nhiên liệu sinh học đã chiếm tỷ lệ khoảng
40% nhu cầu về nhiên liệu. Tại Mỹ, 97% xăng tiêu thụ đƣợc pha trộn Ethanol
vào. Nhiên liệu sinh học vừa góp phần giảm phát thải CO
2
- khí gây hiệu ứng
nhà kính làm biến đổi khí hậu, giảm khí thải độc hại từ ô tô, xe máy ra môi
trƣờng sống, góp phần đảm bảo an ninh năng lƣợng Quốc gia và có giá thành

sản xuất phù hợp, là hƣớng phát triển tất yếu trong giai đoạn hiện nay và
tƣơng lai.
Ðiều kiện ở Việt Nam rất phù hợp cho sản xuất nhiên liệu sinh học từ
nguồn năng lƣợng sinh khối. Nhiên liệu cồn sinh học có thể đƣợc sản xuất từ
lúa, ngô, sắn, khoai lang và mía đƣờng, dầu sinh học đƣợc chế biến từ những
loại cây lấy dầu nhƣ lạc, đậu tƣơng, vừng, cây hƣớng dƣơng, dừa và bông.
Ƣớc tính Việt Nam có thể sản xuất 5 triệu lít cồn sinh học mỗi năm nếu nhƣ
có sự điều chỉnh về sản lƣợng và diện tích cây trồng. Vào năm 2050, dự đoán
khoảng 50% lƣợng tiêu thụ dầu mỏ sẽ đƣợc thay thế bằng nguyên liệu sinh
khối. Hiện nay, Việt Nam đang thực hiện nhiều chƣơng trình nghiên cứu, dự
2

Số hóa bởi trung tâm học liệu

án hợp tác giữa các tổ chức, công ty trong và ngoài nƣớc nhằm xác định cây
năng lƣợng thích hợp nhất trong điều kiện Việt Nam.
Ethanol nhiên liệu đƣợc sử dụng để chạy động cơ bằng cách trộn 5-
10% với xăng tạo ra một hỗn hợp cháy hoàn toàn, dùng cho ô tô, xe máy.
Dùng ethanol nhiên liệu đang là một hƣớng để giải quyết khủng hoảng năng
lƣợng của thế giới. Nguyên liệu để sản xuất ethanol là các cây cho tinh bột,
đƣờng cao nhƣ sắn, ngô, cao lƣơng, mía … Trong số các cây nguyên liệu đó,
cây cao lƣơng có ƣu thế là loại cây dễ trồng, thích ứng rộng, chịu hạn, có thể
thâm canh cao. Thân cao lƣơng có thể chứa 75% dịch, trong đó hàm lƣợng
đƣờng từ 8-23% nên rất có triển vọng để phát triển sản xuất làm nguyên liệu
sản xuất ethanol nhiên liệu.
Cao lƣơng ngọt có hàm lƣợng đƣờng khá cao, cứ 16 tấn cây cao lƣơng
ngọt có thể sản xuất đƣợc 1 tấn ethanol, phần bã còn lại có thể chiết xuất đƣợc
500 kg dầu diesel sinh học, tƣơng đƣơng với mía và gần gấp 4 lần so với ngô
mà không có phế phẩm. Thân cây sau khi đƣợc ép lấy nƣớc có thể phơi khô
dùng làm chất đốt để sản xuất điện. Và cũng nhƣ các loại nhiên liệu sinh học

khác, ethanol điều chế từ lúa miến ngọt không phát thải CO
2
nhƣ nhiên liệu
hóa thạch.
Phát triển và chế biến cao lƣơng là một vấn đề mới, ít nghiên cứu lớn,
ngoài các nghiên cứu giá trị của viện ICRISAT (Ấn Độ). Khó khăn lớn nhất
hiện nay của Việt Nam là nghiên cứu tuyển chọn đƣợc các dòng, giống cao
lƣơng ngọt có năng suất thân và hàm lƣợng đƣờng cao phù hợp với điều kiện
Việt Nam. Thái Nguyên là một trong những tỉnh miền núi phía Bắc có nhiều
diện tích đất phù hợp cho phát triển cây cao lƣơng ngọt đồng thời là một trong
những tỉnh gần nhà máy sản xuất ethanol sinh học Phú Thọ vì vậy rất thuận
lợi để phát triển vùng nguyên liệu phục vụ cho nhà máy.
Xuất phát từ thực tiễn trên chúng tôi đã tiến hành đề tài: “Nghiên cứu
khả năng sinh trưởng phát triển của một số giống cao lương ngọt tại Thái
Nguyên” .
3

Số hóa bởi trung tâm học liệu

2. MỤC TIÊU, YÊU CẦU VÀ ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU
2.1. Mục tiêu nghiên cứu
Lựa chọn đƣợc các giống cao lƣơng ngọt có năng suất, chất lƣợng cao
và khả năng chống chịu tốt, phù hợp với điều kiện sinh thái tỉnh Thái Nguyên.
2.2. Yêu cầu của đề tài
Đánh giá đƣợc khả năng sinh trƣởng, phát triển, năng suất, chất
lƣợng và khả năng chống chịu của sáu giống cao lƣơng ngọt tham gia thí
nghiệm trong điều kiện Vụ xuân, Vụ hè tại tỉnh Thái Nguyên.
3. Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI
3.1. Ý nghĩa khoa học
Đề tài giúp cho các nhà khoa học đánh giá đƣợc đặc điểm nông sinh

học, khả năng sinh trƣởng, năng suất và chất lƣợng của các giống cao lƣơng
ngọt nhập nội trong điều kiện Việt Nam.
3.2. Ý nghĩa thực tiễn
Kết quả nghiên cứu là cơ sở để lựa chọn các giống cao lƣơng ngọt có
năng suất, chất lƣợng cao, khả năng chống chịu tốt để đƣa vào sản xuất đại trà
trong điều kiện tỉnh Thái Nguyên.








4

Số hóa bởi trung tâm học liệu

Chƣơng 1
TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1. CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI
Giống mới có vai trò hết sức quan trọng trong việc nâng cao năng suất
và sản lƣợng 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
thì cần phải sử dụng chúng hợp lý, phù hợp với điều kiện sinh thái, khí hậu, đất
đai, kinh tế xã hội của từng vùng. Để có những giống có năng suất chất lƣợng
cao, có khả năng chống chịu tốt với điều kiện ngoại cảnh bất lợi thì công tác
chọn giống đóng một vai trò vô cùng quan trọng. Vavilop đã nói “Chọn giống
có thể coi nhƣ một khoa học nhƣng cũng là một nghệ thuật, nhƣ một lĩnh vực

sản xuất của nền sản xuất nông nghiệp”.
Điều kiện ngoại cảnh có liên quan chặt chẽ tới cây trồng nói chung và
cây cao lƣơng nói riêng, nó ảnh hƣởng tới quá trình sinh trƣởng, phát triển và
hoạt động sinh lý, sinh hóa của cây. Sự biểu hiện kiểu hình ra bên ngoài chính
là kết quả của sự tác động giữa kiểu gen và môi trƣờng sống.
Sự sinh trƣởng, phát triển và khả năng cho năng suất của cây trồng chịu
sự tác động của môi trƣờng và điều kiện trồng trọt, song mức độ ảnh hƣởng của
môi trƣờng lên các giống khác nhau là không giống nhau. Trong cùng một điều
kiện trồng trọt một số giống sinh trƣởng phát triển tốt hơn và cho năng suất cao
hơn trong khi đó một số giống khác lại sinh trƣởng phát triển kém hơn và cho
năng suất thấp hơn, thậm chí không tồn tại đƣợc hay không cho thu hoạch. Sở
dĩ nhƣ vậy vì chúng có những kiểu gen khác nhau. Kiểu gen khác nhau thƣờng
có phản ứng khác nhau trƣớc điều kiện của ngoại cảnh. Đặc biệt, tính trạng số
lƣợng thƣờng do nhiều kiểu gen quy định nên sự tác động của điều kiện ngoại
cảnh lên tính trạng số lƣợng càng lớn. Đối với cây trồng thì tính trạng năng suất
cũng là một tính trạng số lƣợng do nhiều gen quy định nên chịu ảnh hƣởng
không nhỏ của môi trƣờng sống.
5

Số hóa bởi trung tâm học liệu

Ngày nay với sự phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuật có rất
nhiều phƣơng pháp để chọn tạo giống cây trồng mới nhƣ nhân giống vô tính,
gây đột biến, lai tạo. Các phƣơng pháp này có thể rút ngắn đƣợc thời gian tạo
giống, tạo ra đƣợc giống tốt, có năng suất cao, ổn định, chống chịu tốt với
điều kiện ngoại cảnh bất thuận. Nhƣng với trang thiết bị kỹ thuật của chúng ta
hiện nay thì việc áp dụng các phƣơng pháp tạo giống trên còn nhiều hạn chế,
do vậy nhập nội là phƣơng pháp tạo giống mới nhanh nhất và hiệu quả nhất.
Để chọn đƣợc giống nhập nội tốt, phù hợp với từng địa phƣơng thì việc khảo
nghiệm tìm hiểu khả năng sinh trƣởng, khả năng chống chịu và năng suất,

chất lƣợng của giống trong các vùng sinh thái khác nhau là rất quan trọng.
Nếu các giống mới chƣa đƣợc khảo nghiệm kỹ lƣỡng và chƣa đƣợc
công nhận là đạt tiêu chuẩn mà đã đƣa ra sản xuất ở diện rộng thì sẽ gây hiện
tƣợng rối loạn giống, gây khó khăn cho việc sản xuất, thâm canh tăng năng
suất cây trồng. Nhƣ vậy khảo nghiệm là việc làm cần thiết quyết định sự
thành công của giống nhập nội.
Mặt khác Việt Nam là một nƣớc nằm trong khu vực Châu Á, thuộc khu
vực nhiệt đới nóng ẩm mƣa nhiều nhƣng lƣợng mƣa lại không phân bố đều
trong năm nên có thể nói hạn là một trong những yếu tố chủ yếu ảnh hƣởng
đến sinh trƣởng phát triển và năng suất của hầu hết các loại cây trồng. Hàng
năm diện tích lúa nƣớc bị hạn cục bộ khoảng 0,4 triệu ha. Cao lƣơng 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 lƣơng trƣớc tiên phải chọn đƣợc bộ
giống phù hợp với từng vùng, miền của Việt Nam. Việc chọn ra các giống
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 trƣớc mắt hiện nay.
1.2. ĐẶC ĐIỂM THỰC VẬT HỌC
Cao lƣơng ngọt một loại cây thuộc họ hòa thảo chiều cao từ 0,6 – 5 m,
đƣờng kính thân 5 – 30 mm tùy thuộc vào giống, điều kiện canh tác và môi
6

Số hóa bởi trung tâm học liệu

trƣờng. Đặc điểm thực vật học cũng nhƣ thời gian sinh trƣởng của cây cao lƣơng
tƣơng tự nhƣ cây ngô và các cây ngũ cốc khác.
Rễ cây cao lƣơng là rễ chùm với rất nhiều rễ bên có khả năng hút nƣớc
hiệu quả, rễ đâm rộng. Nhờ đặc điểm này mà cao lƣơng có thể sống ở những
nơi khô hạn hơn ngô. 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 1,5 m, nhƣng thông
thƣờng tập trung ở độ sâu 0,9 m [6].

Thân cây đứng, 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. Tất cả các giống cao
lƣơng đều có thân mọng nƣớc. Hàm lƣợng nƣớc trong thân khi trƣởng thành
thƣờng không vƣợt quá 20% sau đó giảm dần. Những giống có hàm lƣợng
nƣớc trong thân cao thƣờng có thân màu xanh xám, gân lá màu tối.
Lá cao lƣơng cũng có phần bẹ ôm sát vào thân cây làm tăng độ cứng cho
cây, bẹ lá thông thƣờng dài khoảng 15 – 35 cm và cuộn chặt lấy thân. Phiến lá
dài 30 – 135 cm, rộng từ 1,5 – 13 cm với mép lá thẳng hoặc gợn sóng, mặt lá
thƣờng đƣợc phủ một lớp phấn muội. Lá cao lƣơng ngắn và rộng hơn lá ngô,
mỗi lá sinh ra từ một đốt, số lá ở thời kỳ trƣởng thành tƣơng đƣơng với số đốt
trên thân. Số lƣợng lá trên cây tƣơng quan với thời gian sinh trƣởng, thông
thƣờng trên thân có từ 7 – 18 lá hoặc hơn [19].
Hoa của cây cao lƣơng là một cụm thẳng đứng, hoa có một cuống trung
tâm, với những nhánh cấp 1, cấp 2, và đôi khi có đến cấp 3, từ các nhánh này đôi
khi sinh ra các chùm hoa nhỏ. Chiều dài và khoảng cách của những nhánh hoa
đôi khi quyết định hình dạng của chùm hoa, từ hình nón hoặc hình ô van kín.
Thông thƣờng hạt đƣợc bao phủ bởi một lớp mày.
Hạt hình tròn và có đầu nhọn có kích thƣớc từ 4 – 8 mm. Hình dạng, kích
thƣớc và màu sắc hạt thay đổi tùy thuộc vào từng giống.
7

Số hóa bởi trung tâm học liệu

Cao lƣơng là cây tự thụ phấn, đôi khi xảy ra hiện tƣợng giao phấn, tỷ lệ
giao phấn thƣờng nhỏ hơn 6% [13]. Hoa mọc thành chùm, chùm hoa có cả
hoa đực và hoa cái, một chùm gồm khoảng 6.000 bông con. Hạt cao lƣơng
nhỏ hơn hạt ngô và có một lớp vỏ ngoài. 1 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.
Thời gian từ gieo đến thu hoạch hạt là một trong những yếu tố quan trọng
để phân loại các giống cao lƣơng, bố trí mùa vụ. Thời gian sinh trƣởng ít thay
đổi tuy nhiên nó cũng phụ thuộc vào điều kiện thời tiết, mùa vụ, cùng một giống
nếu trồng sớm thƣờng có thời gian sinh trƣởng dài hơn nếu trồng muộn. Sau đây
là bảng phân loại giống căn cứ theo thời gian từ gieo đến hạt chín sinh lý.
Bảng 1.1: Phân loại giống căn cứ theo thời gian từ gieo
đến khi 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
Cách phân loại này dựa trên điều kiện thời tiết bình thƣờng, dƣới điều
kiện thời tiết khắc nghiệt hoặc rất thuận lợi có thể kéo dài hoặc rút ngắn thời
gian sinh trƣởng đến 25 ngày so với cách phân loại trên [27].
Cao lƣơng là một loại cây trồng nhiệt đới, cao lƣơng cùng họ với lúa.
nhƣng quang hợp theo chu trình C4 đây chính là một ƣu điểm vƣợt trội của
cao lƣơng. Nhờ quang hợp theo đƣờng hƣớng này mà cao lƣơng ngọt có thể
tổng hợp chất hữu cơ ở điều kiện nhiệt độ cao và không xảy hiện tƣợng quang
8

Số hóa bởi trung tâm học liệu

hô hấp. Ngƣợc lại, lúa là đại diện của các loại cỏ ôn đới, sử dụng chu trình
C3. Cao lƣơng ngọt là sự kết hợp tuyệt vời giữa lúa với cây trồng nhiệt đới
với bộ gen lớn hơn nhiều và sự bổ xung các gen có lợi khác từ mía, và là một
trong những cây trồng hiệu quả nhất trên thế giới trong việc sản xuất sinh
khối cây trồng hiện nay.

1.3. NGUỒN GỐC, PHÂN BỐ VÀ YÊU CẦU NGOẠI CẢNH
Trung tâm khởi nguyên chính của cao lƣơng là ở châu Phi, vùng đất khô
hạn, lƣợng mƣa hàng năm rất thấp. Có thể cao lƣơng đƣợc trồng đầu tiên ở
Ethiopia sau đó lan rộng ra nhiều nƣớc ở Châu Phi [21].
Cao lƣơng đƣợc trồng ở Hoa Kỳ vào năm 1850. Hiện nay cao lƣơng
đƣợc phân bố rộng khắp các vùng nhiệt đới, cận nhiệt đới, và các khu vực ôn
đới ấm của thế giới. Cao lƣơng là loại cây trồng nhiệt đới và bán nhiệt đới do
đó không thể trồng ở điều kiện lạnh giá; cao lƣơng thích nghi với khoảng điều
kiện khí hậu rộng lớn từ những vùng có lƣợng mƣa hàng năm cao đến những
nơi khô hạn.
Mặc dù lƣợng mƣa và các yếu tố khác quyết định mùa vụ và thời gian
sinh trƣởng của cao lƣơng nhƣng cao lƣơng vẫn có thể trồng và phát triển ở
những nơi có điều kiện khắc nghiệt và trình độ thâm canh hạn chế. Cao lƣơng
rất thích nghi với vùng đất nóng, khô hạn và bán khô hạn. Cao lƣơng là cây
trồng chính ở Châu Phi, Châu Á, Nam Mỹ và Châu Đại Dƣơng nơi mà quá
nóng và khô không phù hợp sản xuất ngô. Cao lƣơng là cây trồng lấy hạt chính
ở những vùng khô hạn và bán khô hạn. Cây cao lƣơng xuất xứ từ vùng nhiệt
đới nên điều kiện khí hậu nóng ẩm là điều kiện thuận lợi cho cây phát triển.
Cao lƣơng có ngƣỡng nhiệt phát triển 15-37
0
C, tuy nhiên, nhiệt độ tối thích là
27
0

C [27]. Đa số các giống cao lƣơng hiện nay không phản ứng với ánh sáng.
Theo báo cáo từ các khu vực nhƣ Trung Quốc, Nhật Bản, Ấn Độ thì
cây cao lƣơng là cây trồng chống chịu đƣợc các loại đất từ chua đến kiềm, đất
9

Số hóa bởi trung tâm học liệu

ngập nƣớc hay khô hạn, nồng độ muối cao, các loại nấm bệnh cũng nhƣ cỏ
dại. Cây cao lƣơng có đặc điểm hình thái và sinh lý cho phép nó có thể sinh
trƣởng và tồn tại trong điều kiện hạn nhƣ bộ rễ ăn sâu và lan rộng, lớp phấn
muội dày và bao phủ toàn thân, bề mặt lá và khả năng tự dừng sinh trƣởng
trong điều kiện hạn, phục hồi bình thƣờng trở lại khi thuận lợi. Do vậy nó có
thể phát triển ở những vùng nhiệt đới và á nhiệt đới với lƣợng mƣa hàng năm
chỉ 400 – 600 mm, quá khô không trồng đƣợc ngô, cây cao lƣơng không chỉ
có khả năng sinh trƣởng trong vùng hạn mà còn có khả năng phát triển đƣợc
với cả vùng ngập nƣớc, do đó cũng có thể trồng đƣợc ở những vùng có lƣợng
mƣa lớn. Cây cao lƣơng sinh trƣởng đƣợc từ độ cao 0 – 2300 mm so với mực
nƣớc biển. Khoảng pH đất mà cao lƣơng có thể sinh trƣởng đƣợc rất rộng từ
5,0 – 8,5 [10]. Khoảng nhiệt độ cao lƣơng có thể thích ứng đƣợc là từ
2,0 – 41
0
C , nhiệt độ hàng năm trung bình có thể từ 7,8 – 27,8
0
C. Nhƣ vậy,
cây cao lƣơng có thể thích ứng đƣợc tốt trong điều kiện nóng và lạnh của các
vùng thuộc khu vực nhiệt đới và á nhiệt đới.
1.4. TÌNH HÌNH SẢN XUẤT VÀ NGHIÊN CỨU CAO LƢƠNG TRÊN
THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM
1.4.1. Tình hình sản xuất và nghiên cứu trên thế giới
1.4.1.1. Tình hình sản xuất cao lương trên thế giới

Cao lƣơng 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 lƣơng thực
cho 750 triệu ngƣời 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 [5].
Hiện nay có hơn 50 quốc gia trồng cao lƣơng phân bố ở cả 6 châu lục
tập trung chủ yếu ở Châu Phi và Châu Mỹ. Cây cao lƣơng đƣợc ví nhƣ một
cây trồng đa tác dụng sản phẩm của nó phục vụ cho nhiều ngành khác nhau
10

Số hóa bởi trung tâm học liệu

tùy vào mục đích sử dụng: hạt là thực phẩm cho ngƣời và gia súc, thân lá
đƣợc sử dụng làm chất đốt hoặc trong ngành công nghiệp sản xuất ethanol.

Bảng 1.2. Tình hình sản xuất cao lƣơng trên thế giới từ 1990 – 2012
Năm
1990
1995
2000
2005
2010
2012
Diện tích
(triệu ha)
41,59
42,46
40,93
46,22
41,03
37,85

Năng suất hạt
(tạ/ha)
13,66
12,85
13,61
12,88
14,39
15,34
Sản lƣợng
(triệu tấn)
56,81
54,56
55,69
59,54
59,05
58,09
( Nguồn: FAOSTAT, 2013)



Hình 1.1: Biểu đồ so sánh tình hình sản xuất cao lƣơng trên thế giới
trong những năm gần đây
11

Số hóa bởi trung tâm học liệu

Bảng 1.3. Tình hình sản xuất cao lƣơng của các châu lục trên thế giới
Năm
Châu lục
1990

1995
2000
2005
2010
2012
Châu Phi
Diện tích
(triệu ha)
16,46
21,62
21,26
28,73
24,95
22,62
Năng suất
(tạ/ha)
7,28
8,24
8,66
8,69
9,46
10,36
Sản lƣợng
(triệu tấn)
11,98
17,81
18,41
24,95
23,61
23,44

Châu Mỹ
Diện tích
(triệu ha)
7,28
6,26
7,08
5,95
5,91
6,42
Năng suất
(tạ/ha)
33,84
31,30
32,81
35,82
37,99
34,49
Sản lƣợng
(triệu tấn)
24,64
19,58
23,24
21,30
22,45
22,14
Châu Á
Diện tích
(triệu ha)
17,20
13,77

11,74
10,65
9,49
7,92
Năng suất
(tạ/ha)
10,80
11,14
9,50
10,03
11,24
11,98
Sản lƣợng
(triệu tấn)
18,57
15,34
11,15
10,69
10,67
9,49
Châu Âu
Diện tích
(triệu ha)
0,27
0,13
0,23
0,14
0,16
0,22
Năng suất

(tạ/ha)
24,82
43,17
33,39
41,45
44,72
35,16
Sản lƣợng
(triệu tấn)
0,67
0,55
0,76
0,58
0,71
0,78
Châu Đại
Dƣơng
Diện tích
(triệu ha)
0,38
0,69
0,62
0,76
0,52
0,65
Năng suất
(tạ/ha)
24,88
18,56
34,00

26,63
30,99
34,46
Sản lƣợng
(triệu tấn)
0,95
1,28
2,12
2,01
1,60
2,24
( Nguồn: FAOSTAT, 2013)
12

Số hóa bởi trung tâm học liệu


Tình hình sản xuất cao lƣơng của các châu lục trên thế giới đƣợc trình
bày ở Bảng 1.3. Diện tích cao lƣơng không có nhiều thay đổi duy trì ở mức
trên 40 triệu ha, cao lƣơng đƣợc trồng nhiều nhất năm 2005 (46,22 triệu ha).
Do sức ép của dân số và nhu cầu sử dụng đất cho công nghiệp nên diện tích
cao lƣơng thế giới có xu hƣớng giảm dần. Năm 2012, diện tích cao lƣơng
ngọt thế giới chỉ còn 37,85 triệu ha. Tuy nhiên sản lƣợng cao lƣơng vẫn tăng
liên tục do việc sử dụng những giống mới phù hợp với từng vùng sinh thái và
mùa vụ. Tổng sản lƣợng cao lƣơng thế giới trong vòng 20 năm qua luôn duy
trì trên mức 50 triệu tấn. Năng suất cao lƣơng khá ổn định qua các năm, trƣớc
2010 dao động trong khoảng 12 – 13 tạ/ha, từ năm 2010 trở lại đây năng suất
cao lƣơng có xu hƣớng tăng lên, đạt 15,34 tạ/ha (2012) nhƣng năng suất
không đều giữa các châu lục, năng suất cao đạt đƣợc ở châu Âu, Châu Mỹ và
châu Đại Dƣơng. Châu Phi có diện tích trồng cao lƣơng lớn nhất thế giới tăng

liên tục qua các năm 16,46 triệu ha năm 1990 lên 24,76 triệu ha năm 2010
chiếm 61 % diện tích cao lƣơng thế giới. Mặc dù năng suất cao lƣơng khá
thấp năm 2012 đạt 10,36 tạ/ha thấp hơn so với bình quân năng suất thế giới
(4,98 tạ/ha) nhƣng do diện tích lớn nên Châu phi có sản lƣợng lớn thứ hai trên
thế giới sau Châu Mỹ chiếm 38% sản lƣợng cao lƣơng thế giới. Việc nâng cao
năng suất cao lƣơng đƣợc quan tâm và chú trọng, rất nhiều chƣơng trình, dự
án cải tiến kỹ thuật canh tác, lai tạo các giống cao lƣơng mới đang đƣợc tiến
hành.
Châu Á cũng là châu lục trồng nhiều cao lƣơng nhƣng trong số 10 nƣớc
có sản lƣợng cao nhất thế giới chỉ có Trung Quốc là đại diện của châu Á.
Năm 2011 sản lƣợng 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).
Châu Mỹ là châu lục có năng suất cao lƣơng cao nhất thế giới, sản
lƣợng cao lƣơng tập trung chủ yếu ở Mỹ, Mexico, Braxin và Argentina.
13

Số hóa bởi trung tâm học liệu

Brazil sản xuất ethanol từ mía đƣờng nên hiệu năng năng lƣợng cao
hơn so với bắp gấp 6 lần, vì bắp cần thêm giai đoạn phân giải tinh bột thành
chất đƣờng trƣớc khi chế biến thành rƣợu ethanol. Chƣơng trình này đƣợc
đánh giá thành công và lớn nhất thế giới, nay đã cung cấp đƣợc 30% nhu cầu
nhiên liệu vận chuyển trong nƣớc. Trƣớc đây, Brazil là một nƣớc nhập khẩu
dầu rất lớn, nhƣng nay đã tự túc hoàn toàn về năng lƣợng, nhờ sản xuất
ethanol và số dầu mỏ nội địa [20]. Trong năm 2004, nƣớc này sản xuất 16,4 tỉ
lít ethanol trên diện tích 2,7 triệu hecta đất đai tƣơng đƣơng 4,5% diện tích
canh tác của nƣớc này. Trong số này, độ 12,4 tỉ lít ethanol đƣợc dùng làm
nhiên liệu cho xe ô tô. Hiện nay, tất cả xe sản xuất bản xứ là loại xe dành cho
sử dụng xăng pha trộn với ethanol và thích ứng với loại ethanol có chứa nƣớc
đến 4,4% (ethanol 95,6%). Trong 2008, Chính phủ mở rộng chƣơng trình sản

xuất diesel sinh học phải chứa 2% diesel sinh học, và tăng lên 5% trong 2013.
Tuy nhiên, chƣơng trình sản xuất và tiêu thụ rƣợu ethanol đƣợc thực
hiện với bao cấp lớn của nhà nƣớc dƣới hình thức (American Council for an
Energy-Efficient Economy, 1999) [14]:
- Lãi suất thấp cho xây cất các nhà máy nấu rƣợu.
- Bảo đảm giá thu mua ethanol bởi các các công ty dầu quốc doanh với
giá hợp lý.
- Giá ethanol ngoài thị trƣờng có sức cạnh tranh cao, và chính phủ có
chính sách giảm thuế trong thập niên 80 để khuyến khích loại xe dùng
ethanol.
Các biện pháp hỗ trợ giá và bảo đảm nêu trên giảm bớt dần, đến nay đã
chấm dứt hoàn toàn và kết quả rất tích cực. Ở tiểu bang São Paulo đã thiết lập
thành công một trung tâm nghiên cứu và phát triển trồng mía và sản xuất rƣợu
ethanol hiệu quả cao.
Mỹ là quốc gia sản xuất cao lƣơng lớn thứ hai thế giới sau Nigeria.
Năm 2010, Mỹ sản xuất trên 8,77 triệu tấn hạt trong đó chủ yếu chế biến thức
14

Số hóa bởi trung tâm học liệu

ăn chăn nuôi, 12% sản lƣợng cao lƣơng phục vụ ngành công nghiệp chế biến
ethanol. Đồng thời Mỹ cũng là quốc gia xuất khẩu cao lƣơng lớn nhất thế giới
chiếm 80% sản lƣợng cao lƣơng xuất khẩu của thế giới. Sản lƣợng cao lƣơng
xuất khẩu của Mỹ tăng liên tục trong vòng 35 năm năm qua. Năm 2010 lƣợng
cao lƣơng xuất khẩu của Mỹ tăng 15% so với năm 2009. Trồng cao lƣơng để
sản xuất ethanol sẽ là hƣớng đi mà quốc gia lựa chọn trong thời kỳ khủng
hoảng năng lƣợng nhƣ hiện nay. Ở Mỹ cao lƣơng đƣợc trồng chủ yếu ở
Kansas, Nebraska và Texas [17]. Mỹ chủ yếu sử dụng ngô để sản xuất
ethanol, cây cao lƣơng chiếm vị trí thứ hai. Càng ngày ngƣời ta càng quan
tâm đến việc sử dụng rỉ mật cao lƣơng ngọt để sản xuất ethanol. Theo số liệu

thống kê năm 2009 thì 29% sản lƣợng cao lƣơng phục vụ cho sản xuất
ethanol. Ban đầu ngô đƣợc coi là nguyên liệu đƣợc lựa chọn cho sản xuất
ethanol. Tuy nhiên, ngô đƣợc sử dụng rất nhiều trong lĩnh vực thực phẩm và
chăn nuôi với số lƣợng lớn xuất khẩu. Nhu cầu về ngô ngày càng lớn làm giá
ngô tăng lên nhanh chóng. Hiệp hội những ngƣời trồng ngô ở hoa kỳ cho rằng
ngô đƣợc trồng để phục vụ nhu cầu của con ngƣời và gia súc không phải để
sản xuất ethanol và đổ lỗi rằng sản xuất ethanol đã đẩy giá ngô lên cao. Mặt
khác, năng suất trung bình của ngô là 9 tấn/ha (ẩm độ 15%) sản xuất đƣợc
3.600 lít ethanol trong khi đó năng suất sinh vật học của cao lƣơng là 80
tấn/ha (ở điều kiện thí nghiệm) vƣợt xa so với ngô. Cao lƣơng ngọt là cây
trồng rất có triển vọng ở Mỹ.
Những nƣớc dùng nhiều nhiên liệu ethanol sinh học trong Liên Minh
Châu Âu là Đức, Thụy Sĩ, Pháp và Tây Ban Nha. Trong 2006, lục địa này sản
xuất loại nhiên liệu sinh học tƣơng đƣơng đến 90% nhu cầu. Đức quốc sản
xuất gần 70% nhu cầu, Tây Ban Nha 60% và Thụy Sĩ 50%. Tại Đức quốc có
đến 792 trạm xăng có E85, Pháp 131 E85 và với 550 trạm khác đang đƣợc
xây cất (EUBIA, 2007). Liên Minh Châu Âu đã thông qua luật đòi hỏi các
nƣớc hội viên phải sử dụng nhiên liệu không có khoáng chất tối thiểu 5,75%
15

Số hóa bởi trung tâm học liệu

tổng số thể tích nhiên liệu tiêu thụ trong năm 2010 và 10% trong 2020. Do đó,
họ có thể thay thế diesel hay xăng bằng bất cứ nguồn nhiên liệu sinh học nào.
Trung Quốc có chính sách khuyến khích sử dụng nhiên liệu sinh học tại
các vùng sản xuất dƣ thừa ngũ cốc để giảm bớt dùng xăng dầu. Đầu tiên,
nƣớc này chọn năm thành phố thí điểm ở các vùng trung bộ và đông bắc, gồm
có Zhengzhou, Luoyang and Nanyang ở tỉnh trung bộ Henan và Harbin,
Zhaodong ở tỉnh Heilongjiang ở miền đông bắc. Trong chƣơng trình này, tỉnh
Henan đang cổ động sản xuất nhiên liệu sinh học E10 khắp nơi trong tỉnh, với

mục đích làm ổn định giá ngũ cốc, tăng lợi tức cho nông dân và giảm ô nhiễm
môi trƣờng do xăng dầu gây ra. Nƣớc này cũng dự tính dùng E15 trong năm
2010.
Ở Ấn Độ thời gian từ gieo đến thu hoạch cao lƣơng khoảng 4 tháng,
nhu cầu nƣớc trong một vụ 4.000 m
3
, ít hơn 4 lần so với mía (12-16 tháng và
36.000 m
3
/vụ). Chi phí trồng cao lƣơng/ha thấp hơn 3 lần so với trồng mía.
Năng suất hạt trung bình 1,5 – 7,5 tấn/ha, độ đƣờng 13-24%, saccarozo 7,2-
15,5%, năng suất thân 24 – 120 tấn/ha, năng suất sinh vật học 36 – 140
tấn/ha. Ấn Độ phát động chƣơng trình nhiên liệu sinh học với mía đƣờng trên
toàn quốc cho E5, và đặt chỉ tiêu tăng lên E10 và sau đó E20. Ấn Độ cũng mở
rộng các đồn điền trồng cây jatropha, một loại cây sản xuất dầu để sản xuất
diesel sinh học.
Thái Lan có một chƣơng trình tham vọng cao khuyến khích dùng xăng
trộn với nhiên liệu sinh học 10% ethanol từ 2007. Cũng vậy, kỹ nghệ dầu cọ
có kế hoạch sản xuất diesel sinh học ở Malaysia và Indonesia.
Nhật Bản đang nghiên cứu sử dụng rơm rạ để sản xuất nhiên liệu sinh học.
Theo Viện nghiên cứu cây trồng quốc tế cho các vùng nhiệt đới bán
khô hạn (ICRISAT) ở Ấn Độ, sở dĩ đƣợc gọi là cây trồng “lý tƣởng” là do lúa
miến ngọt có thể trồng trong điều kiện khô hạn, khí hậu nóng, chịu đƣợc mặn
và ngập úng. Do cây thân thiện với những vùng đất khô cằn, đất trống đồi trọc
16

Số hóa bởi trung tâm học liệu

ở các quốc gia nghèo nên nông dân không cần phải chặt phá rừng để lấy đất
trồng nhƣ đối với cây dầu cọ hay mía.

Trồng lúa miến ngọt không đòi hỏi nhiều nƣớc nên hạn chế tối đa việc
sử dụng hệ thống máy bơm tƣới chạy bằng xăng dầu vốn giải phóng carbon
dioxide (CO
2
), loại khí thải gây hiệu ứng nhà kính hàng đầu góp phần dẫn đến
biến đổi khí hậu. So với bắp và mía đƣờng (nguyên liệu sản xuất ethanol hiện
nay), lúa miến ngọt chỉ “uống” ½ lƣợng nƣớc và chỉ “ăn” ½ lƣợng phân bón.
Nông dân có thể thu hoạch lúa miến ngọt làm thực phẩm hoặc trồng lấy thân
để bán làm thức ăn cho gia súc hoặc cung cấp cho các nhà máy sản xuất
ethanol. Đó là lý do loại cây có thể phát triển đến chiều cao 2,6 – 4 m này
đƣợc khen ngợi là “cây thông minh” [15].
Để làm nguyên liệu chế biến ethanol (hoặc diesel sinh học), cây sẽ
đƣợc thu hoạch trƣớc khi ra hạt, phần thân vốn giàu thành phần đƣờng đƣợc
ép lấy nƣớc sau đó lên men và chƣng cất tạo ra ethanol. Quá trình sản xuất
ethanol từ lúa miến ngọt ít hao tốn điện hơn so với khi dùng bắp hoặc mía. Đó
là chƣa nói lúa miến ngọt có hàm lƣợng năng lƣợng khá cao, tƣơng đƣơng với
mía và gần gấp 4 lần so với bắp mà không có phế phẩm. Thân cây sau khi
đƣợc ép lấy nƣớc có thể phơi khô dùng làm chất đốt để sản xuất điện. Và
cũng nhƣ các loại nhiên liệu sinh học khác, ethanol điều chế từ lúa miến ngọt
không phát thải CO
2
nhƣ nhiên liệu hóa thạch.
1.4.1.2. Tình hình nghiên cứu cao lương trên thế giới
Một thách thức lớn cho nhân loại trong thế kỷ 21 là giảm phát thải khí
nhà kính, yếu tố quyết định gây ra biến đổi khí hậu. Vấn đề chính đƣợc đặt ra
là tìm đƣợc một nguồn năng lƣợng sạch, rẻ, dồi dào để thay thế cho nguồn
nhiên liệu hóa thạch, đƣợc coi là bẩn và đang đƣợc dự báo là sẽ cạn kiệt trong
nay mai.
Theo thông tin của Liên minh châu Âu tháng 1/2007 tiêu thụ năng
lƣợng toàn cầu đã tăng lên gấp đôi, từ 10 tỷ tấn quy ra dầu/năm tăng lên 22 tỷ

17

Số hóa bởi trung tâm học liệu

tấn quy dầu/năm vào năm 2050. Giáo sƣ Nghê Duy Đấu, Viện sĩ công trình
Đại học Thanh Hoa (Bắc Kinh) cho biết theo Bộ Năng lƣợng Mỹ và Ủy ban
Năng lƣợng thế giới dự báo nguồn năng lƣợng hóa thạch không còn nhiều:
dầu mỏ còn 39 năm, khí thiên nhiên 60 năm, than đá 111 năm.
Theo Trung tâm năng lƣợng ASEAN nhu cầu tiêu thụ năng lƣợng của
khu vực này năm 2002 là 280 triệu tấn và tăng lên 583 triệu tấn vào năm
2020. Indonesia là nƣớc có nguồn năng lƣợng hóa thạch lớn nhất trong các
nƣớc ASEAN, tuy nhiên hiện nay dầu mỏ dự trữ của họ chỉ còn trong 25 năm,
khí đốt 60 năm và than đá 150 năm.
Ngày nay do thế giới phụ thuộc quá nhiều vào dầu mỏ và giá dầu biến
động liên tục theo chiều tăng và sự cạn kiệt dần nguồn năng lƣợng hóa thạch
và khí đốt nên việc tìm kiếm các nguồn năng lƣợng thay thế là việc làm có
tính sống còn trong những thập kỷ tới, trong đó có năng lƣợng sinh học. Vậy
năng lƣợng sinh học là gì? Năng lƣợng sinh học bao gồm các nguồn năng
lƣợng đƣợc sản xuất từ nhiều loại sản phẩm nông nghiệp khác nhau nhƣ thân,
cành, vỏ, quả, cây, các sản phẩm dƣ thừa khi chế biến nông, lâm sản, gỗ củi,
phân gia súc, nƣớc thải và bã phế thải hữu cơ công nghiệp, rác thải Vì vậy,
năng lƣợng sinh học là nguồn năng lƣợng thay thế có thể tồn tại, tái sinh và
điều chỉnh theo ý muốn của con ngƣời.
Hiện có 2 dạng năng lƣợng sinh học chủ yếu là ethanol sinh học và
diesel sinh học. Với nguyên liệu là tinh bột và đƣờng nhờ quá trình phân giải
của vi sinh vật có thể sản xuất ra ethanol, sau đó tách nƣớc bổ sung các chất
phụ gia thành ethanol biến tính gọi là ethanol nhiên liệu biến tính hay cồn
nhiên liệu. Diesel sinh học nói riêng hay nhiên liệu sinh học nói chung là một
loại năng lƣợng tái tạo. Về phƣơng diện hóa học diesel sinh học là methyl este
của axit béo. Dầu diesel sinh học đƣợc chế biến từ dầu thực vật và mỡ động

vật. Vì vậy trên thế giới nhiều nƣớc đã tiến hành nghiên cứu trồng các loài
18

Số hóa bởi trung tâm học liệu

cây nông, lâm nghiệp để cung cấp nguyên liệu sinh học cho chế biến năng
lƣợng.
Năng lƣợng sinh học hiện đang là một hƣớng đi mà nhiều quốc gia đã
lựa chọn. Nhiều chuyên gia kinh tế – môi trƣờng có chung nhận xét: Mẫu
hình vận hành phát triển kinh tế – xã hội chủ yếu dựa vào năng lƣợng hoá
thạch là mẫu hình phát triển không bền vững. Do vậy, nhiều quốc gia đã có
chính sách kết hợp sử dụng tiết kiệm và hiệu quả các dạng năng lƣợng hiện
có, với chính sách sử dụng năng lƣợng thân thiện môi trƣờng. Tại hội nghị
quốc tế do APEC tổ chức tại Vancouver (Canada) ngày 27–29/4/2005, quyết
định sử dụng NLSH để thay thế xăng dầu khoáng trong ngành giao thông đã
đƣợc nhiều hãng ôtô chấp nhận.
Nhận thức đƣợc vai trò quan trọng của cao lƣơng cũng nhƣ nhu cầu
tiêu thụ cao lƣơng của con ngƣời không ngừng tăng lên. Nhiều nƣớc đã đầu tƣ
cho việc tăng năng suất và diện tích trồng cao lƣơng. Vấn đề đặt ra là chúng
ta phải tăng năng suất cao lƣơng 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 lƣơng cấp nhà nƣớc đầu tiên đƣợc
phê duyệt năm 1984, bắt đầu hoạt động từ năm 1986 đến 1991 dƣới nguồn
vốn tài trợ của chính phủ Mỹ.
Công tác nghiên cứu cao lƣơng trên thế giới đang ngày càng đƣợc mở
rộng với các tổ chức và nhiều chƣơng trình nghiên cứu nhƣ:
ICRISAT: Trung tâm nghiên cứu cây trồng vùng bán khô hạn.
NRCS: National Research Centre for Sorghum.
INTSORMIL-CRSP: Chƣơng trình hỗ trợ nghiên cứu hợp tác quốc tế
về cây cao lƣơng và cây kê.

INRAN: Viện nghiên cứu nông nghiệp Niger.
SAFGRAD: Tổ chức nghiên cứu và phát triển cây ngũ cốc vùng bán khô
hạn.