Nghiên cứu khả năng sinh trưởng, năng suất và chất lượng của một số giống cao lương ngọt triển vọng trong điều kiện vụ xuân năm 2013 tại tỉnh Vĩnh Phúc.

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM















BẾ THỊ LOAN








Tên đề tài:

T
NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG SINH TRƯỞNG, NĂNG SUẤT
VÀ CHẤT LƯỢNG CỦA MỘT SỐ GIỐNG CAO LƯƠNG
NGỌT TRIỂN VỌNG TRONG ĐIỀU KIỆN VỤ XUÂN
NĂM 2013 TẠI TỈNH VĨNH PHÚC


KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC



















Hệ đào tạo : Chính quy
Chuyên ngành : Khoa học cây trồng
Khoa : Nông học

Khoá học : 2010 - 2014

























Thái Nguyên, 2014


ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM








BẾ THỊ LOAN








Tên đề tài:


T
NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG SINH TRƯỞNG, NĂNG SUẤT
VÀ CHẤT LƯỢNG CỦA MỘT SỐ GIỐNG CAO LƯƠNG
NGỌT TRIỂN VỌNG TRONG ĐIỀU KIỆN VỤ XUÂN
NĂM 2013 TẠI TỈNH VĨNH PHÚC


KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Hệ đào tạo : Chính quy
Chuyên ngành : Khoa học cây trồng
Khoa : Nông học
Lớp : 42 - Trồng trọt
Khoá học : 2010 - 2014
Giảng viên hướng dẫn : 1. PGS.TS. Luân Thị Đẹp
2. TS. Hoàng Thị Bích Thảo



Thái Nguyên, 2014

LỜI CẢM ƠN

Được sự nhất trí của Ban giám hiệu Trường Đại học Nông Lâm Thái
Nguyên và ban chủ nhiệm khoa Nông Học, tôi tiến hành thực tập tốt nghiệp
với đề tài: “Nghiên cứu khả năng sinh trưởng, năng suất và chất lượng của
một số giống cao lương ngọt triển vọng trong điều kiện vụ xuân năm 2013
tại tỉnh Vĩnh Phúc”.
Hoàn thành đề tài này, trước hết tôi xin chân thành cảm ơn Ban giám
hiệu nhà trường, Ban chủ nhiệm khoa cùng các thầy giáo, cô giáo trong
trường đã truyền đạt lại cho tôi những kiến thức quý báu trong suốt thời gian
học tập và rèn luyện tại nhà trường.
Đặc biệt tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất tới cô giáo:
PGS.TS. Luân Thị Đẹp, cô giáo TS. Hoàng Thị Bích Thảo người đã
trực tiếp hướng dẫn chỉ bảo tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài này, xin
gửi lời cảm ơn đến các gia đình tại xã Đồng Quế - Sông Lô - Vĩnh Phúc nơi
thực hiện đề tài, xin được gửi lời cảm ơn gia đình, bạn bè của tôi đã luôn cổ
vũ, động viên và đồng hành cùng tôi trong suốt thời gian thực tập, hoàn
thành đề tài tốt nghiệp.
Đây là dịp đầu tiên tôi được tiếp xúc với việc nghiên cứu thực tế, do còn hạn
chế về thời gian, về trình độ và kinh nghiệm thực tế của bản thân nên không thể
tránh khỏi những sai sót. Tôi rất mong được sự chỉ bảo, góp ý bổ sung của các thầy
giáo, cô giáo và các bạn để đề tài của tôi được hoàn chỉnh hơn.
Tôi xin chân thành cảm ơn!
Thái Nguyên, ngày 07 tháng 06 năm 2014

Sinh viên

Bế Thị Loan

DANH MỤC CÁC BẢNG
Trang
Bảng 4.1: Các giai đoạn sinh trưởng và phát triển của các giống cao lương
thí nghiệm vụ Xuân năm 2013 25
Bảng 4.2. Khả năng nảy mầm của các giống cao lương ngọt thí nghiệm 29
Bảng 4.3: Động thái tăng trưởng chiều cao cây của các giống cao lương ngọt
thí nghiệm vụ Xuân năm 2013 ở Vĩnh Phúc 30
Bảng 4.4: Động thái ra lá của các giống cao lương ngọt thí nghiệm vụ Xuân
năm 2013 ở Vĩnh Phúc 32
Bảng 4.5: Một số đặc điểm hình thái tại thời điểm thu hoạch 34
Bảng 4.6. Khả năng chống chịu sâu bệnh của các giống cao lương ngọt thí
nghiệm vụ Xuân 2013 36
Bảng 4.7. Một số chỉ tiêu năng suất tại thời điểm thu hoạch của các giống
cao lương ngọt thí nghiệm vụ Xuân năm 2013 39
Bảng 4.8. Hàm lượng đường, hàm lượng dịch ép của các giống cao lương 40






DANH MỤC VIẾT TẮT


CV: Hệ số biến động

ĐH: Đại Học
FAO: Tổ chức lương thực và Nông nghiệp liên hợp quốc
Giống số 3: Giống NL3

Giống số 8: Giống EN8
Giống số 13: Giống KCS105
Giống số 14: Giống FS902
Giống số 15: Giống Sugar grase
ICRISAT: Trung tâm nghiên cứu cây trồng vùng bán khô hạn
IRRISTAT:Bộ chương trình xử lý số liệu thống kê của viện nghiên cứu lúa
quốc tế (IRRI).
LSD: Sai khác nhỏ nhất có ý nghĩa
TNHH: Trách nhiệm hữu hạn
















MỤC LỤC
Trang
PHẦN 1 MỞ ĐẦU 1

1.1 Đặt vấn đề 1

1.2. Mục đích và yêu cầu của đề tài 3

1.2.1. Mục đích 3

1.2.2. Yêu cầu 3

1.3. Ý nghĩa của đề tài 4

1.3.1. Ý nghĩa trong học tập 4

1.3.2. Ý nghĩa thực tiễn 4

PHẦN 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 5

2.1. Cơ sở khoa học của đề tài 5

2.1.1. Nguồn gốc, phân bố và yêu cầu ngoại cảnh 6

2.1.2. Đặc điểm thực vật học 7

2.1.3. Thời gian sinh trưởng 8

2.2. Tình hình sản xuất và nghiên cứu cao lương trên Thế giới và Việt Nam 9

2.2.1. Tình hình nghiên cứu và sản xuất trên thế giới 9

2.2.2. Tình hình nghiên cứu và sản xuất cao lương ở Việt Nam 13

2.3. Cao lương ngọt - nguồn nguyên liệu sinh học 15

2.3.1. Lợi ích sử dụng nguyên liệu sinh học 15

2.3.2. Cao lương ngọt - nguồn nguyên liệu sinh học 16

PHẦN 3 ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP
NGHIÊN CỨU 18

3.1. Đối tượng, địa điểm và thời gian nghiên cứu 18

3.1.1. Đối tượng 18

3.1. 2. Địa điểm và thời gian nghiên cứu 18

3.2. Nội dung. 19


3.3. Phương pháp theo dõi 19

3.3.1. Phương pháp bố trí thí nghiệm 19

3.3.2. Quy trình kỹ thuật 20

3.3.3. Các chỉ tiêu theo dõi 20

3.3.4. Phương pháp xử lý số liệu 24

PHẦN 4 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 25

4.1. Một số giai đoạn sinh trưởng chính của các giống cao lương ngọt 25

4.1.1. Giai đoạn từ khi gieo đến nảy mầm 26

4.1.2. Giai đoạn từ gieo đến trỗ bông 26

4.1.3. Giai đoạn từ gieo đến chín sữa 27

4.1.4. Giai đoạn từ gieo đến chín sáp 27

4.1.5.Giai đoạn từ gieo đến chín hoàn toàn 28

4.2.1. Tỉ lệ nảy mầm 29

4.2.2. Động thái tăng trưởng chiều cao cây 30

4.2.3. Động thái ra lá của các giống tham gia thí nghiệm 31

4.3. Đặc điểm hình thái thời kỳ thu hoạch 33

4.3.1. Chiều cao cây 34

4.3.2. Số lá trên cây 34

4.3.3. Đường kính thân 35

4.4. Tình hình sâu bệnh hại các giống cao lương thí nghiệm 35

4.4.1. Sâu đục thân (ostrinia nubilalis hubner) 36

4.4.2. Bệnh thối thân do vi khuẩn 37

4.4.3. Bệnh thối thân do nấm 37

4.5. Một số chỉ tiêu năng suất và chất lượng 38

4.6. Năng suất và chất lượng của các giống cao lương tham gia thí nghiệm 40

4.7.1. Hàm lượng đường 41

4.7.2. Hàm lượng dịch ép 42


PHẦN 5 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 44

5.1. Kết luận 44

5.2. Đề nghị 45

TÀI LIỆU THAM KHẢO 46







1

PHẦN 1
MỞ ĐẦU

1.1 Đặt vấn đề
Năng lượng không chỉ cần trong quá khứ mà nhu cầu về năng lượng
tăng liên tục do sự phát triển của công nghệ tiên tiến và gia tăng dân số, trong
khi đó những nguồn tài nguyên thiên nhiên lại không phải vô tận. Cuộc khủng
hoảng nhiên liệu đang xảy ra trên thế giới do sự suy giảm nhanh chóng nhiên
liệu hóa thạch dự trữ như xăng, diesel, dầu hỏa, than.v.v. [19]. Ðể ổn định và
đảm bảo an ninh năng lượng đáp ứng nhu cầu con người cũng như các ngành
công nghiệp, các nhà khoa học đang tập trung nghiên cứu tìm ra những
nguồn nhiên liệu mới, trong đó nghiên cứu phát triển nhiên liệu sinh học có
nguồn gốc từ sinh khối động, thực vật là một hướng đi có thể tạo ra
nguồn nhiên liệu thay thế phần nào nguồn nhiên liệu hoá thạch đang cạn kiệt,
đảm bảo an ninh năng lượng cho từng quốc gia. 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 trở nên đắt đỏ.
Với những ưu điểm nổi trội thì năng lượng sinh học đang được xem là
giải pháp hữu hiệu thay thế một phần và hướng tới mục tiêu thay thế toàn bộ
nguồn nhiên liệu truyền thống. Nhiên liệu sinh học có nhiều ưu điểm hơn so
với nhiên liệu hóa thạch là có thể tái tạo và đặc biệt là thân thiện với môi
trường. Nhiên liệu sinh học được sản xuất từ các nguyên liệu có nguồn gốc
sinh học như ngũ cốc, cây công nghiệp. Ðiều kiện tự nhiên ở Việt Nam 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, ngô, 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 bông. Ước tính Việt Nam có thể sản
2
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 ngoài 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.
Cây cao lương (Sorghum bicolor L.Moench) thuộc chi lúa miến hay chi
Cao lương (chi sorghum) là một trong ba loài thực vật thuộc họ hòa thảo (họ
Poaceae). Theo Evelyn (1951) [13], 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 1850 để làm thức ăn gia súc. Hiện nay có
hàng triệu người ở Ấn Độ, châu Phi, châu Mỹ La Tinh,… dùng cao lương
như một loại lương thực chính trong bữa ăn hàng ngày, nhưng trên thế giới
cao lương chủ yếu được dùng làm thức ăn gia súc dưới dạng lương thực và
xiro lúa miến (làm từ những giống có hàm lượng đường cao như ở mía), cỏ
khô, cũng như để sản suất một vài loại đồ uống có cồn [12].
Cao lương ngọt có thân chứa mọng nước, được sử dụng cho thức ăn thô
xanh và thức ăn ủ chua hoặc để sản xuất xi-rô. Hạt cao lương ngọt có thành
phần hóa học như ngô gồm 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%, có khả năng
sinh trưởng và phát triển ở những vùng đất có thể trồng ngô. Cứ 16 tấn cây
cao lương ngọt có thể sản xuất được 1 tấn ethanol, phần bã còn lại còn có thể
chiết xuất được 500kg dầu diesel sinh học. Người ta chỉ chế biến nhiên liệu từ
thân cây, phần hạt cao lương ngọt vẫn để dùng làm thực phẩm.
3
/>meet-ethanol-needs. [26].
Phát triển và chế biến cao lương là một vấn đề mới, ít nghiên cứu lớn,
ngoài 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 dòng, giống cao lương
ngọt có năng suất thân và hàm lượng đường cao, phù hợp với điều kiện
Việt Nam. Bên cạnh đó, Vĩnh Phúc là một trong những tỉnh có nhiều diện
tích đất bãi phù hợp cho phát triển cao lương 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 “Khả năng
sinh trưởng, năng suất và chất lượng của một số giống cao lương ngọt
triển vọng trong vụ xuân năm 2013 tại tỉnh Vĩnh Phúc”.
1.2. Mục đích và yêu cầu của đề tài
1.2.1. Mục đích
Lựa chọn được được các dòng, giống cao lương ngọt có năng suất và hàm
lượng đường cao phù hợp với điều kiện sinh thái vụ xuân tại tỉnh Vĩnh Phúc.
1.2.2. Yêu cầu
- Nghiên cứu giai đoạn sinh trưởng của các giống cao lương thí nghiệm.
- Nghiên cứu xác định khả năng sinh trưởng của các giống cao lương
ngọt thí nghiệm trong điều kiện vụ xuân.
- Nghiên cứu đặc điểm hình thái thời điểm thu hoạch của các giống cao lương
ngọt trong thí nghiệm.
- Nghiên cứu tình hình sâu bệnh hại các giống cao lương ngọt thí nghiệm.
- Nghiên cứu năng suất và chất lượng của các giống cao lương ngọt thí
nghiệm.
4
1.3. Ý nghĩa của đề tài
1.3.1. Ý nghĩa trong học tập
- Giúp sinh viên trau dồi kiến thức, nắm vững kiến thức lý thuyết và vận
dụng hiệu quả vào thực tiễn.
- Giúp sinh viên tiếp cận với những phương pháp nghiên cứu khoa học, nâng
cao trình độ chuyên môn, tác phong làm việc và có những kinh nghiệm quý báu.
- Biết cách triển khai và thực hiện một báo cáo khoa học.
1.3.2. Ý nghĩa thực tiễn
Kết quả của đề tài là cơ sở xác định những dòng, giống cao lương có năng
suất, hàm lượng đường cao thích hợp với điều kiện sinh thái Vĩnh Phúc.
5
PHẦN 2

TỔNG QUAN TÀI LIỆU


2.1. Cơ sở khoa học của đề tài
Trong sản xuất nông nghiệp, giống có vai trò rất quan trọng trong việc
góp phần nâng cao năng suất và sản lượng cây trồng. Khả năng thích ứng của
giống với các điều kiện sinh thái là rất khác nhau. Vì vậy, muốn phát huy hiệu
quả tối đa của giống cần tiến hành nghiên cứu và đánh giá khả năng thích ứng
cũng như tiềm năng năng suất của các giống mới trước khi đưa ra sản xuất đại
trà, từ đó tìm ra những giống thích hợp nhất đối với từng vùng sinh thái.
Ngày nay với sự phát triển không ngừng của khoa học kĩ thuật có rất
nhiều phương pháp để chọn tạo giống cây trồng mới như nhân giống vô 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. Với trang thiết bị kỹ thuật của chúng ta hiện nay thì việc áp
dụng các phương pháp tạo giống trên còn gặp 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.
Với sự phát triển của nền kinh tế kéo theo sự phát triển về nhu cầu năng
lượng, trong khi những nguồn năng lượng đang sử dụng dần cạn kiệt và
không có khả năng tái tạo, đòi hỏi có những giải pháp tìm ra nguồn năng
lượng thay thế, có khả năng tái tạo và một vấn đề quan trọng là bảo vệ môi
trường. Nhiều nước đang phát triển, trong đó có Việt Nam có lợi thế về nông
nghiệp nhưng chưa được phát huy tối đa, nông thôn, nông nghiệp có "mỏ
dầu" năng lượng sinh học từ lâu nhưng tiềm năng chưa được khai thác.
6
Việt Nam là một nước nằm trong khu vực Châu Á, thuộc khu vực nhiệt
đới nóng ẩm mưa nhiều nhưng lượng mưa lại không phân bố đều trong năm

nên có thể nói hạn là một trong những yếu tố chủ yếu ảnh hưởng đến sinh
trưởng phát triển và năng suất của hầu hết các loại cây trồng. Hàng năm diện
tích lúa nước bị hạn cục bộ khoảng 0,4 triệu ha. Cao lương là cây trồng có khả
năng chịu hạn cao thích hợp với điều kiện khí hậu Việt Nam.
Cao lương đang được nghiên cứu nhằm thay thế các cây trồng khác như
mía, ngô, sắn… trong việc sản xuất năng lượng sinh học, cao lương có hàm
lượng đường cao hơn trong thân mía 9% [15]. Đó là chưa nói cao lương có
hàm lượng năng lượng khá cao, tương đương với mía và gần gấp 4 lần so với
bắp mà không có phế phẩm. Venturi (2003) đã tiến hành so sánh tính khả thi
trong việc sử 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. 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. Tuy nhiên,
cao lương ngọt chỉ thực sự khả thi nhất khi có bộ giống phù hợp với từng điều
kiện khí hậu, canh tác, thổ nhưỡng.
Do vậy 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. Xuất phát từ cơ sở trên
chúng tôi đã tiến hành đề tài này.
2.1.1. Nguồn gốc, phân bố và yêu cầu ngoại cảnh
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 [17]. 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.
7
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 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 nơi mà quá nóng và khô không phù hợp sản xuất ngô. Cao lương
là cây trồng lấy hạt chính là 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 cây phát triển. Cao lương ngưỡng nhiệt phát triển 15 - 37
0
C, tuy
nhiên nhiệt độ tối thích là 27
0
C [25]. Đa số các giống cao lương hiện nay
không phản ứng với ánh sáng, tuy nhiên cao lương là cây trồng ngày ngắn.
2.1.2. Đặc điểm thực vật học
Cao lương ngọt (sweet sorghum) là 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, thông thường trên thân có từ 7 - 18 lá
hoặc hơn [16]. Lá ngắn 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 [25]. Những giống có hàm lượng
nước trong thân cao thường có thân màu xanh xám, gân lá màu tối.
8
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 cao lương có thể sống ở những nơi khô

hạn hơn ngô [22]. 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% [11]. 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 ngô và có một lớp vỏ ngoài. Một 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 là 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 ra hiện tượng
quang hô hấp. Ngược lại, lúa là đại diện của các loại cỏ ôn 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 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.
2.1.3. 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
so với trồng muộn. Sau đây là bảng phân loại giống căn cứ theo thời gian từ
gieo đến hạt chín sinh lý.
9

Nhóm giống Thời gian sinh trưởng
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 trên dựa vào 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 [25].
2.2. Tình hình sản xuất và nghiên cứu cao lương trên Thế giới và Việt Nam
2.2.1. Tình hình nghiên cứu và sản xuất trên thế giới
2.2.1.1. Tình hình nghiên cứu cao lương trên thế giới
Theo trung tâm năng lượng ASEAN nhu cầu tiêu thụ năng lượng của
khu vực này năm 2002 là 280 triệu tấn và tăng lên 583 triệu tấn vào năm
2020. Indonesia là nước có nguồn năng lượng lớn nhất trong các nước
ASEAN, tuy nhiên hiện nay dầu mỏ dự trữ của họ chỉ còn trong 25 năm, khí
đốt 60 năm và than đá là 150 năm. Nhận thức được vai trò quan trọng của cao
lương trong việc đáp ứng nhu cầu năng lượng không ngừng tăng lên của con
người nhiều nước đã đầu tư cho việc nghiên cứu trong việc nâng cao năng
suất và diện tích trồng cao lương, bằng cách sử dụng giống có tiềm năng năng
suất cao và áp dụng các biện pháp kĩ thuật tiên tiến vào sản xuất.
Một số kết quả nghiên cứu về chọn giống
Có 5 chủng cao lương canh tác cơ bản Bicolor, Kafir, Guinea,
Caudatum và Durra đã được công nhận. Chủng Bicolor được miêu tả là
khoảng trống và chiều dài cụm hoa, mày hoa thường xuyên kèm theo hạt khi
10
chín. Kafir được tìm thấy ở nam xích đạo Châu Phi biểu hiện cân đối và sát
góc cầu hạt với mày ngắn hơn hạt. Guinea chiếm ưu thế ở Tây Phi và dễ nhận
ra bởi chiều dài và sự không cân xứng, mày mở ra nhìn thấy khi hạt chín. Hạt
của dòng Caudatum thì phồng lên không cân xứng, chủng này tìm thấy ở
Trung phi và là gần nơi phát sinh. Durra biểu hiện hạt dạng trứng ngược và có

dạng hình V tại đáy.
Tại Trung Quốc Đại học Nông nghiệp Thẩm Dương đã nghiên cứu 58
dòng Cao lương ngọt và lọc ra một số giống tốt, thích hợp với vùng Đông Bắc.
Trong năm 2004, 21 giống Cao lương ngọt (A63, 51 Volzhskoye,
Kamyshinskoye 7, Kinelskoye 3, và các giống khác) đã được công nhận trồng
ở các vùng khác nhau của Liên Bang Nga.
Người ta đã tìm thấy 9 dòng phù hợp trong số 90 dòng thử nghiệm tại
Isaren trong quá trình tổng hợp đường [6].
Khảo nghiệm một số giống cao lương ở Mỹ phát hiện 3 giống có hàm
lượng đường trong thân lá cao, 3.500 - 5000 kg đường/ha trong cùng điều
kiện canh tác như các giống khác [5].
Năng suất trung bình của các giống cao lương ngọt trên thế giới ở thập
niên 70 tăng nhanh chóng từ 35 - 48 tấn/ha lên 45 - 60 tấn/ha. Trong tương
lai, năng suất sinh khối sẽ tiếp tục tăng và có thể đạt 80 tấn sinh khối/ha, năng
suất hạt 1,5 - 5,5 tấn/ha, có thể thu hoạch sau 130 - 140 ngày.
Sau khi đánh giá năng suất và số lượng chồi/thân chính của một số
giống cao lương ngọt 4 giống: Brandes, Dale, Rio và Wray có số lượng
chồi/thân lần lượt: 1,2; 0,38; 0,86; 0,36. Năng suất sinh khối của chồi bằng
56% năng suất thân chính, trong khi hàm lượng đường, đường khử, đường kết
tinh, tỷ lệ dịch ép của giống Brandes, Rio và Wray tương đương nhau.
Chiu và Hu (1984) [9] chỉ ra rằng năng suất sinh khối trung bình liên
quan chặt chẽ với chiều cao thân, năng suất hạt và số lượng lá/cây, số
11
nhánh/khóm ở cây cao lương vụ thu, sau khi khảo nghiệm 87 dòng, giống cao
lương ngọt ở Kharif đã tìm ra 12 dòng triển vọng [4].
Một số kết quả nghiên cứu về hàm lượng đường trong thân lá của
một số giống cao lương:
Cao lương đã được sử dụng là nguồn nguyên liệu phục vụ cho sản xuất
xiro ở Mỹ cách đây rất lâu nhờ thân mọng nước và hàm lượng đường cao.
Hàm lượng đường cao hơn trong thân mía 9% và cho kết quả tốt như dùng

quả của cây thốt nốt [15].
Dòng cao lương khảo nghiệm ở Kharif (1985) có dòng SSV-7073 có
hàm lượng đường khá cao 22,24%, tinh bột là 15,9% [4].
Sau khi ép thân để lấy nước sản xuất ethanol, giống Rio cho sản lượng cao
nhất 3,418 lit/ha, đồng thời có hàm lượng nước ép cao 45,5 - 50,4%, có hàm
lượng đường dao động từ 19,6 - 21,0%, hàm lượng tinh bột 14,28 - 26,2%, đường
thô 1,75 - 3,37 tấn/ha.
Một số kết quả nghiên cứu giống cao lương ngọt trong sản xuất
ethanol
Cao lương đã được sử dụng là nguồn nguyên liệu phục vụ sản xuất xi-
ro ở Mỹ cách đây rất lâu nhờ thân mọng nước với hàm lượng đường cao,
dùng thân cây cao lương ngọt để chiết xuất đường cho kết quả tốt như dùng
quả cây thốt nốt, hàm lượng đường cao hơn trong thân mía 9% [15].
Đánh giá khả năng sản xuất ethanol của 42 dòng cao lương được lai tạo
từ 6 giống cao lương ngọt và 1 giống cao lương lấy hạt cho kết quả như sau:
khả năng sản xuất ethanol liên quan tới hàm lượng đường tổng số, tỷ lệ đường
sucrose, tỷ lệ nước ép, năng suất thân và chu vi thân. Trong số các cặp bố mẹ,
giống SSV8 cho 14,2 ml ethanol/cây trong khi dòng lai giữa giống SSV84 và
HES4 có năng suất cao nhất (32,1 ml ethanol/cây).
12
Sau khi khảo nghiệm 87 dòng, giống cao lương ngọt ở Khairf năm 1985
đã tìm được 12 dòng, giống có triển vọng phục vụ sản xuất đường. Những giống
này có thời gian sinh trưởng 115 - 120 ngày, pH trong nước ép từ 4,5 - 5,3. Dòng
SSV-7073 có hàm lượng đường cao nhất 22,24%, tinh bột 15,9% [4].
Sau khi ép thân lấy nước để sản xuất ethanol, giống Rio cho sản lượng
cao nhất 3.418 l/ha, thấp nhất là giống NSA-440 74,7 l/ha [16]. Đồng thời Rio
là giống có hàm lượng nước ép cao 45,5 - 50,4%, hàm lượng đường (19,6 -
21,0%), hàm lượng tinh bột (14,28 - 26,2%), đường thô (1,75 - 3,37 tấn/ha).
Theo Ratnavathi (2004) [21], sau khi khảo nghiệm hàm lượng nước và
chất lượng đường 5 giống cao lương ngọt (Keller, SSV-84, BJ-248, Wrey và

NSSH-104) giống Keller được đánh giá là giống có hàm lượng đường cao
nhất, rất thích hợp phục vụ sản xuất ethanol. NK 405, Keller và Tracy được
chọn để nghiên cứu hàm lượng đường trong thân và sự khác nhau giữa các
đốt thân, quá trình hình thành đường sucrose không liên quan chặt tới các giai
đoạn sinh trưởng của cây trồng, như đã được giả định cho đến nay, nhưng quá
trình này xảy ra ngay khi kết thúc quá trình kéo dài đốt.
2.2.1.2. Tình hình sản xuất cao lương trên thế giới
Cao lương là một trong năm cây ngũ cốc quan trọng trên thế giới và là
khẩu phần ăn chính của hơn 500 triệu người ở hơn 30 quốc gia, đặc biệt là ở
những vùng nhiệt đới bán khô hạn. Đây là loại cây trồng có nhiều công dụng
như làm bánh mì, bánh quy, tinh bột, đường, xiro, cồn, bia, sản xuất mạch nha
và là nguồn nguyên liệu tốt để sản xuất ethanol nhiên liệu.
Hiện nay có hơn 50 quốc gia trồng cao lương phân bố ở cả 6 châu lục
và tập trung chủ yếu ở Châu Phi và Châu Mỹ. Cây cao lương được ví như cây
trồng đa tác dụng, sản phẩm của nó phục vụ cho nhiều ngành khác nhau tùy
13
thuộc vào mục đích sử dụng: hạt là thực phẩm cho con người và gia súc, thân
lá được sử dụng làm chất đốt hoặc trong ngành công nghiệp sản xuất ethanol.
2.2.2. Tình hình nghiên cứu và sản xuất cao lương ở Việt Nam
Việc nghiên cứu cây trồng nguyên liệu phục vụ sản xuất và sử dụng
làm nhiên liệu sinh học là một vấn đề mới đối với Việt Nam. Vừa qua Bộ
Công nghiệp đã xây dựng đề án Phát triển nhiên liệu sinh học đến năm 2015,
tầm nhìn 2020, với mục tiêu sản xuất xăng E10 và dầu sinh học nhằm thay thế
một phần nhiên liệu truyền thống hiện nay. Theo đề án, trong giai đoạn 2006 -
2010, Việt Nam sẽ tiếp cận công nghệ sản xuất nhiên liệu sinh học, xây dựng
mạng lưới thí điểm phân phối nhiên liệu sinh học tại một số tỉnh, thành, quy
hoạch vùng trồng cây nguyên liệu cho năng suất cao, đào tạo cán bộ chuyên
sâu về kỹ thuật.
Giai đoạn 2011 - 2015, sẽ phát triển mạnh sản xuất và sử dụng nhiên
liệu sinh học thay thế một phần nhiên liệu truyền thống, mở rộng quy mô sản

xuất và mạng lưới phân phối phục vụ cho giao thông và các ngành sản xuất
công nghiệp khác, đa dạng hóa nguồn nguyên liệu. Đến năm 2020, công nghệ
sản xuất nhiên liệu sinh học ở Việt Nam sẽ đạt trình độ tiên tiến trên thế giới,
với sản lượng đạt khoảng 5 tỷ lít xăng E10 và 500 triệu lít dầu diesel sinh
học B10/năm. Theo các chuyên gia, xăng E10 là xăng pha cồn với hàm
lượng cồn tối đa là 10%, đáp ứng hoàn toàn mọi hoạt động bình thường của
ô tô, xe máy. Dầu diesel sinh học luôn được pha trộn vào dầu DO, với tỷ lệ
phổ biến 5 - 30%, để giảm bớt ô nhiễm môi trường.
Từ tháng 8/2007 một hệ thống sản xuất nhiên liệu sinh học từ dầu ăn
phế thải với công suất 2 tấn/ ngày sẽ được triển khai tại Công ty Phú Xương
thành phố Hồ Chí Minh. Dự án được triển khai với nguyên liệu đầu vào từ 4 -
5 tấn/ngày. Theo ước tính giá dầu là 7,500đ/lít thấp hơn giá giá bán diesel trên
thị trường khoảng 400đ/lít.
14
Bộ Công nghiệp đang triển khai công nghệ sản xuất các loại hoá chất,
phụ gia cần thiết để pha chế nhiên liệu sinh học với xăng. Các đơn vị thuộc
Bộ sẽ ứng dụng và làm chủ công nghệ sản xuất các chất phụ gia, chất xúc tác
để pha chế xăng với ethanol và diesel sinh học và diesel khoáng, triển khai
sản xuất các hoá chất, phụ gia cung cấp cho các cơ sở pha chế, dự kiến năm
2007 làm chủ công nghệ này và sản xuất với qui mô nhỏ và năm 2011 - 2015
mở rộng cơ sở sản xuất phụ gia và bảo đảm cho nhu cầu trộn xăng E5/E10,
dầu B5/B10.
Trong những năm gần đây một số tổ chức đã tiến hành nghiên cứu cao
lương ngọt làm nhiên liệu sinh học trong đó điển hình là đề tài cấp nhà nước “
Nghiên cứu tuyển chọn một số giống cao lương ngọt có năng suất cao, chất
lượng tốt cho sản xuất ethanol nhiên liệu” với mục tiêu tuyển chọn và xây
dựng quy trình thâm canh cao lương ngọt, tuy nhiên bộ giống sử dụng này là
những giống thuần nhập nội từ ICRISAT (Ấn Độ) năng suất chỉ đạt 30 - 35
(Tạ/ha) (Theo đăng kí của đề tài), ngoài ra, cũng đã có một vài nơi thử
nghiệm các giống khác nhau nhưng năng suất thấp, chưa đạt được hiệu quả

như mong muốn.
Từ những năm 1990 Trường đại học Nông Lâm Thái Nguyên cũng đã
bắt đầu tiến hành nghiên cứu cao lương lấy hạt trên quy mô nhỏ, những giống
này được nhập từ ICRISAT. Tuy nhiên chưa có quy trình nghiên cứu tổng thể
về điều kiện sinh thái trong quá trình chọn tạo giống, nên những giống nhập
nội này chưa thực sự phù hợp với điều kiện sinh thái vùng trung du vùng núi
phía Bắc nên năng suất của những giống nhập nội này rất thấp.
Hiện nay công ty Secoin đang thực hiện Dự án Sinh học thực vật ứng
dụng mới ở giai đoạn nghiên cứu định hướng được thực hiện trên 4 ha, gồm 2
phòng thí nghiệm và một số vườn ươm. Các kết quả thực nghiệm sẽ được áp
dụng trên 170 ha thực địa tại Quảng Ninh, Hà Tĩnh. Dự án này đã được sự
15
ủng hộ nhiệt tình của các địa phương, sự hợp tác hào hứng của các kĩ sư, nhà
khoa học ngoài công ty, đặc biệt sự tham gia của Công ty Hanhwa Resources
(Hàn Quốc) và tư vấn của các nhà khoa học Mỹ, Ốt-xtrây-li-a, Trung Quốc,
Ấn Độ
Năm 2011, trường ĐH Nông Lâm Thái Nguyên đã ký kết bản ghi nhớ
hợp tác nghiên cứu phát triển cây cao lương ngọt làm nguyên liệu sản xuất
xăng sinh học tại Việt Nam đã có buổi làm việc và thảo luận cơ hội hợp tác
nghiên cứu với đại diện công ty TNHH Earth Note Nhật Bản. Theo bản thảo
thuận nghiên cứu, phía công ty TNHH Earth Note Nhật Bản sẽ hỗ trợ giống,
kĩ thuật và một số kinh phí để tiến hành nghiên cứu thí nghiệm tại trường ĐH
Nông Lâm Thái Nguyên và một số tỉnh miền núi phía Bắc Việt Nam.
2.3. Cao lương ngọt - nguồn nguyên liệu sinh học
2.3.1. Lợi ích sử dụng nguyên liệu sinh học
Theo thông tin của EU tháng1/2007 tiêu thụ năng lượng toàn cầu đã tăng lên
gấp đôi từ 10 tỷ tấn qui ra dầu/năm tăng lên 22 tỷ tấn qui dầu/năm vào năm 2050.
Giáo sư Nghệ Duy Đấu, Viện sĩ công trình Đại học Thanh Hoa (Bắc
Kinh) cho biết theo Bộ Năng lượng Mỹ và Uỷ ban năng lượng thế giới dự báo
nguồn năng lượng hoá thạch không còn nhiều: dầu mỏ còn 39 năm, khí thiên

nhiên 60 năm, than đá 111 năm. Theo Bộ Năng lượng Mỹ nhu cầu dầu mỏ thế
giới ngày càng tăng
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 lượng hoá thạch
và khí đốt nên việc tìm kiếm các nguồn năng lượng thay thế là việc làm có
tính sống còn trong những thập kỷ tới, trong đó có năng lượng sinh học.
Năng lượng sinh học bao gồm các nguồn năng lượng được sản xuất từ
nhiều loại sản phẩm nông nghiệp khác nhau như thân, cành, vỏ, quả cây,
các sản phẩm dư thừa khi chế biến nông, lâm sản, gỗ củi, phân gia súc,
16
nước thải và bã phế thải hữu cơ công nghiệp, rác thải…. Vì vậy, năng
lượng sinh học là nguồn năng lượng thay thế có thể tồn tại, tái sinh và điều
chỉnh theo ý muốn của con người.
Sử dụng năng lượng sinh học so với xăng dầu khoáng giảm được 70%
khí CO2 và 30% khí độc hại do nhiên liệu sinh học có chứa một lượng cự nhỏ
lưu huỳnh, chứa 11% O2 nên cháy sạch hơn. Nhiên liệu sinh học phân hủy
sinh học nhanh, ít gây ô nhiễm môi trường đất và nước, vì vậy trên thế giới
nhiều nước đã tiến hành nghiên cứu trồng các loài cây nông, lâm nghiệp để
cung cấp nguyên liệu sinh học cho chế biến năng lượng sinh học.
Hiện nay giá nhiên liệu sinh học còn cao do sản xuất còn trên quy mô nhỏ,
giá nguyên liệu cao và công nghệ sản xuất còn chưa được đầu tư, khi sản xuất
với quy mô lớn cùng với công nghệ mới có thể giảm giá thành thấp hơn, khẳng
định được tầm quan trọng và lợi ích của nhiên liệu sinh học đối với sự phát triển
của thế giới.
2.3.2. Cao lương ngọt - nguồn nguyên liệu sinh học
Cao lương ngọt được công nhận là cây trồng cho sinh khối lớn, có khả
năng lên men để sản xuất methanol và ethanol. Cao lương ngọt là cây ngũ cốc
có khả năng thích ứng rộng và phù hợp để sản xuất ethanol.
Tất cả các sản phẩm từ cao lương đều được tận dụng tối đa, hạt cao
lương dùng để chế biến thức ăn cho con người, gia súc và sản xuất ethanol,

thân lá được ép lấy nước lên men sản xuất nhiên liệu sinh học, phần bã còn lại
sử dụng làm chất đốt, nguyên liệu sản xuất giấy. Cao lương là cây trồng cho
năng suất sinh khối lớn và có thể chế biến các sản phẩm có giá trị kinh tế, ở
Mỹ cao lương có thể cho 30 tấn thân lá khô/ha khi trồng trên đất nghèo với
lượng phân bón và nước ít, Mỹ chủ yếu sử dụng ngô để sản xuất ethanol, cây
cao lương chiếm vị trí thứ hai. Tuy nhiên việc sử dụng ngô làm nguyên liệu sinh
học đang đẩy giá ngô lên cao, ảnh hưởng tới an ninh lương thực của thế giới, vì
17
vậy người ta ngày càng quan tâm tới việc sử dụng rỉ mật cao lương để sản xuất
ethanol. Theo số liệu thống kê 2009 thì có tới 29% sản lượng cao lương phục vụ
cho sản xuất ethanol. Theo ước tính chi phí sản xuất 1 ha ngô là 370 USD với
năng xuất trung bình của ngô là 9 tấn/ha (ẩm độ 15%) sản xuất được 3.600 lít
ethanol, trong khi đó cao lương là 296 USD/ha, năng suất sinh khối là 80 tấn/ha
(ở điều kiện thí nghiệm) hiệu quả hơn so với trồng ngô [22].
Ở Ấn Độ thời gian từ gieo đến khi thu hoạch là 4 tháng: nhu cầu nước
trong 1 vụ 4000m
3
[23], ít hơn 4 lần so với mía, năng suất hạt trung bình 1,5 -
7,5 tấn/ha, năng suất sinh vật học từ 36 - 140 tấn/ha.
Monti và Venturi (2002) đã so sánh khả năng cung cấp năng lượng
phục vụ sản xuất ethanol của cao lương ngọt, cao lương lấy thân và lúa mỳ ở
Bogogna, Italia. Kết quả cho thấy, cao lương ngọt có khả năng cung cấp năng
lượng cao hơn cao lương cỏ 14%, lúa mỳ là 38%.
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, đánh giá trên 34 quốc gia. Kết quả
cho thấy cao lương ngọt là cây trồng có tiềm năng nhất do có hiệu suất quang
hợp cao và khả năng thích nghi rộng. Tuy nhiên, cao lương ngọt chỉ thực sự
khả thi nhất khi có bộ giống phù hợp với từng điều kiện khí hậu, canh tác, thổ
nhưỡng.