Đánh giá khả năng chịu hạn của một số giống ngô vụ xuân trên đất cát nội đồng tại trại thực nghiệm nông học, trường đại học vinh, nghệ an

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH
--------------------------------------

TÊN ĐỀ TÀI:

ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG CHỊU HẠN CỦA MỘT SỐ GIỐNG
NGÔ VỤ XUÂN TRÊN ĐẤT CÁT NỘI ĐỒNG TẠI TRẠI THỰC
NGHIỆM NÔNG HỌC, TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH, NGHỆ AN

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THẠC SỸ
CHUYÊN NGÀNG TRỒNG TRỌT
MÃ SỐ:
Người thực hiện: Lê Văn Huy
Người hướng dẫn khoa học: PGS. TS. Nguyễn Quang Phổ

VINH, 2012

1


LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành bản luận văn này trong suốt q trình học tập và thực
hiện đề tài tơi đã nhận được sư chỉ bảo, giúp đỡ, động viên của thầy cô, bạn
bè và người thân. Qua bản luận văn tơi xin bày tỏ lịng biết ơn chân thành
đến:
- PGS.TS Nguyễn Quang phổ là Người đã trực tiếp hướng dẫn tơi một
cách tận tình và chu đáo trong suốt thời gian thực hiện đề tài và hoàn chỉnh
luận văn.
- Các Thầy Cô trong khoa Nông – Lâm – Ngư trường Đại học Vinh đã
đóng góp những ý kiến hết sức qúy báu cho tơi để hồn thành luận văn.

Tơi cũng xin chân thành cảm ơn Khoa Sau đại học trường Đại học Vinh,
gia đình, người thân, bản bè đã tạo điều kiện cho tôi trong suốt thời gian học
tập và nghiên cứu.
Nghệ An, tháng 10 năm 2012
Tác giả

Lê Văn Huy

2


LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đay là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi.
Các kết quả, số liệu trong luận văn là trung thực và chưa được ai công
bố trong bất kỳ cơng trình nghiên cứu nào khác.

Nghệ An, ngày 15 tháng 10 năm 2012
Tác giả

Lê Văn Huy

3


PHẦN MỞ ĐẦU
1.1. Tính cấp thiết của đề tài
Cây ngơ (Zea mays L.) là cây lương thực được phát hiện cách đây 7000
năm tại Mêxicơ và Pêru. Từ đó đến nay, cây ngô đã nuôi dưỡng 1/3 dân số thế
giới và được coi là nguồn lương thực chủ yếu của nhiều dân tộc như Mêxicô,
Ấn Độ, Philippin và một số nước Châu Phi khác. Có tới 90% sản lượng ngơ

của Ấn Độ và 66% ở Philippin được dùng làm lương thực cho con người.
Ngay như ở nước ta nhiều vùng như Tây Bắc, Việt Bắc và Tây Nguyên người
dân đã dùng ngơ làm lương thực chính. Ngồi việc cung cấp lương thực ni
sống con người, cây ngơ cịn là thức ăn cho gia súc, hiện nay ngô là nguồn
thức ăn chủ lực để chăn nuôi cung cấp thịt, trứng, sữa...
Những năm gần đây ngơ cịn là cây có giá trị thực phẩm cao như, ngô
nếp, ngô đường, ngô rau và là nguồn nguyên liệu lớn cho ngành công nghiệp
chế biến. Từ ngơ có thể chế biến thành nhiều sản phẩm khác nhau: Rượu, cồn,
nước hoa... Giá trị sản lượng ngô rất lớn đã tạo ra 670 mặt hàng khác nhau
của ngành lương thực thực phẩm, công nghiệp nhẹ và dược.
Theo Đại học tổng hợp Iowa (IFPRI 2006 - 2007) [36], để hạn chế khai
thác dầu mỏ - nguồn tài nguyên không tái tạo được đang cạn dần, ngô được
dùng làm nguyên liệu chế biến ethanol, thay thế một phần nhiên liệu xăng dầu
chạy ô tô tại Mỹ, Braxin, Trung Quốc... Riêng ở Mỹ.
Ngơ cịn là mặt hàng xuất khẩu có giá trị kinh tế cao, luôn đứng đầu
trong danh sách những mặt hàng có khối lượng hàng hố ngày càng tăng, thị
trường tiêu thụ rộng. Trong đầu thập kỷ 90, lượng ngô buôn bán trên thế giới
chiếm khoảng 75- 85 triệu tấn. Trên thế giới, ngô xếp thứ ba sau lúa mì và lúa
nước về diện tích, đứng thứ hai về sản lượng và đứng đầu về năng suất do
những thành tựu ứng dụng về ưu thế lai ở ngô.
4


Đối với điều kiện khô hạn ở vùng Bắc Trung Bộ nói chung và Nghệ An
nói riêng, nhất là cuối vụ Xuân thời tiết rất khắc nghiệt, thời tiết nắng nóng,
gió Lào, thiếu nước đặc biệt những vùng cát vì vậy cần chọn những giống ngô
chịu hạn tốt để giãn thời vụ gieo trồng đảm bảo cho cơ cấu cây trồng hàng
năm để khắc phục điều kiện khô hạn như nhỡ thời vụ, sống chung với hạn
hán... Vì vậy tơi chọn đề tài: “Đánh giá khả năng chịu hạn của một số
giống ngô vụ Xuân trên đất cát nội đồng tại trại thực nghiệm nông học,

trường đaị học Vinh, Nghệ An”.
1.2. Mục tiêu của đề tài
- Góp phần vào sự đánh giá bằng các cơ sở khoa học để chọn ra những
giống ngơ có khả năng chịu hạn tốt nhất đảm bảo cho sự sinh trưởng, phát
triển an toàn hơn của cây trồng trong điều kiện khô hạn bất thuờng xảy ra, đặc
biệt là vào giai đoạn thời tiết cuối vụ xuân đầu vụ hè.
- Đảm bảo an toàn kế hoạch sản xuất ngô hàng năm trong điều kiện khô
hạn bất thường và kéo dài diễn ra.
1.3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
1.3.1. Ý nghĩa khoa học
Kết quả nghiên cứu bổ sung các vật liệu có khả năng chịu hạn cho việc
lai tạo giống ngô chịu hạn trồng ở Nghệ An trên vùng đất cát nội đồng.
Kết quả nghiên cứu là cơ sở để bố trí thời vụ của giống thích hợp tránh
tác hại điều kiện khơ hạn bất thường xảy ra hàng năm.
1.3.2. Ý nghĩa thực tiễn
Đánh giá khả năng chịu hạn của cây Ngô ở các giai đoạn khác nhau trong
suốt quá trình sinh trưởng, phát triển, giúp địa phương chọn được các giống
Ngơ có khả năng chịu hạn tốt, năng suất cao trong điều kiện sinh thái khô
hàng năm.
1.4. Phạm vi nghiên cứu
- Tập trung nghiên cứu khả năng chịu hạn của một số giống ngô có triển
vọng ở Nghệ An.
5


- Địa điểm nghiên cứu: Trại thực nghiệm cây trồng, khoa Nông Lâm
Ngư, Trường Đại Học Vinh, Nghệ An.
- Thời gian nghiên cứu: Vụ Xuân năm 2012.
- Đặc điểm đất trồng: Đất cát nội đồng ven biển.
- Quy trình kỹ thuật: Áp dụng quy trình kỹ thuật trồng ngơ chung (của

Bộ Nông nghiệp).

6


Chương 1
TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Nguồn gốc và phân loại ngô
1.1.1. Nguồn gốc cây ngô
Ngô đã được con người thuần hóa và trồng hàng nghìn năm. Nguồn gốc
ngô được rất nhiều nhà nghiên cứu quan tâm và tìm hiểu. Trong đó có những
nghiên cứu của Vavilov cho rằng Mehico và Peru là những trung tâm phát
sinh và đa dạng di truyền của ngô. Mehico là trung tâm thứ nhất (trung tâm
phát sinh) Vùng Andet (Peru) là trung tâm thứ hai, nơi mà cây ngô đã trải qua
quá trình tiến hóa nhanh chóng.
Theo Wilkes (1988) ngơ bắt nguồn từ cây hoang dại ở Miền trung
Mehico trên độ cao 1500m của vùng bán hạn có mưa mùa hè khoảng 350mm.
Người ta tìm thấy mẫu phấn ngơ khi khai quật ở Bellas Artes Thành phố
Mehico. Mẫu phấn ngơ được tìm thấy ở độ sâu 70m và xác định vào niên đại
sơng băng ít nhất cách đây 6000 năm. Những khai quật ở hang động Bat của
New Mehico đã tìm thấy cùi ngô 2 - 3cm và xác định tuổi vào khoảng 3600
năm trước Công Nguyên. Những bằng chứng trên chứng tỏ Mehico là trung
tâm phát sinh ngô [13].
Ở Việt Nam ngô đưa vào trồng ở nước ta khoảng 300 năm trước đây,
trong gần 10 năm lại đây sản xuất ngô ở nước ta khơng ngừng tăng lên cả về
diện tích và năng suất [11].
1.1.2. Phân loại cây ngơ
Ngơ có tên khoa học Zea mays L. do nhà thực vật học Thủy Điển
Linnaeus đặt theo hệ thống tên kép Hy Lap – La Tinh. Ngơ thuộc chi
Maydeae, họ hịa thảo (Granmineae). Từ loài Zea mays L. dựa vào cấu trúc

nội nhũ của hạt phân thành các loài phụ, những loài phụ chính gồm:
7


Ngơ Đá (Zea mays L. Subsp. indurata.sturt) có dạng hạt khá tròn đỉnh
hạt tròn và nhẵn màu hạt rất đa dạng từ trắng đến đen những vạc màu khác
nhau mày có màu trắng hoặc tím đỏ.
Ngơ răng ngựa (Zea mays L. Subsp.indentata surt) có dạng hạt khá
dàidẹt, đỉnh hạt lõm, nhăn tạo hình răng ngựa. Cũng như ngơ đá ngơ răng
ngựa có màu hạt và màu mày rất đa dạng tạo nên các thứ khác nhau.
Ngô nếp (Zea mays L. subspVar. subroceratina) với màu hạt tím, mày
trắng hoặc tím. Ngơ nếp có tính dẽo và thơm tiềm năng năng suất thấp.
Ngơ đường (Zea mays L. Subsp saccharata sturt) có dạng hạt dẹt nhăn
đỉnh hạt lõm có màu hạt đa dạng từ trắng đến tím, màu mày trắng và tím đỏ.
Ngơ nổ (Zea mays L. Subsp.everta sturt) Có dạng hạt nhỏ trịn hoặc nhọn
đầu, có màu hạt trắng, vàng , tím, đỏ và màu mày trắng.
Ngô bột (Zea mays L. Subsp amilacea sturt).Có dạng hạt to, dẹt, màu
trắng đục, vàng nhạt có mày trắng. Ngơ bột được gieo trồng chủ yếu ở vùng
nhiệt đới Trung Mỹ. Hiện tại khơng có ngơ bột ở Việt nam.
Ngô Bọc (Zea mays L. Subsp tunecata Sturt) Có hạt bọc bởi mày phát
triển như lá bi. Ngơ bọc khơng có ý nghĩa về mặt kinh tế chỉ có ý nghĩa về
mặt tiến hóa và di truyền.[5]
1.2. Tình hình sản xuất ngơ trên Thế Giới và ở Việt Nam
1.2.1. Tình hình sản xuất ngơ trên Thế Giới
Cây ngô được coi là một trong ba cây lương thực quan trọng nhất Thế
giới. Về mặt diện tích trồng và tổng sản lượng ngơ đứng vị trí thứ ba sau lúa
mỳ và lúa nước. Cây ngô được trồng thành công ở các vùng nhiệt đới và tại
hầu hết các quốc gia trên Thế Giới. Trong những năm gần đây, diện tích trồng
ngơ khơng tăng mạnh như những năm trước đây, vì diện tích đất canh tác thu
hẹp để sủ dụng cho cơng nghiệp và các mục đích khác. Tuy nhiên, sản lượng

ngô vẩn tăng là do năng suất ngô ngày càng cao nhờ sử dụng các giống ngô
lai [9].
8


Mức tăng trưởng bình qn hàng năm của cây ngơ trên Thế Giới về diện
tích là 0,7%, năng suất là 2,4% và sản lượng 3,1% [6].
Sản lượng ngô trên Thế Giới năm 2007 tăng gấp đôi so với 30 năm trước
đây. Năm 2005 - 2007 sản lượng ngô trên Thế Giới trung bình hàng năm
696,2 – 723,3 triệu tấn.
Bảng 1.1. Tình hình sản xuất ngơ trên Thế Giới giai đoạn 2000 - 2007
Nước hoặc khu vực
Thế Giới
Châu á
Đông Nam á

Diện tích
(ha)
142.520.000
43.915.000
8.823.000

Năng suất
(tạ/ha)
45,34
38,53
24,40

Sản lượng
(tấn)

647.038.000
169.500.000
25.077.000

Các nước phát triển

48.410.000

74,02

358.895.000

Các nước đang phát triển
Mỹ
Trung Quốc
Brazil
Mexico

94.103.000
29.023.000
24.640.000
12.088.000
7.545.000

30,59
89,49
48,86
32,24
26,47

288.187.000
260.204.000
120.584.000
39.127.000
19.977.000

Sản lượng ngô xuất khẩu trên Thế Giới hàng năm từ 82,6 - 86,7 triệu tấn
trong khi đó Mỹ xuất khẩu 64,41% tổng sản lượng và các nước khác chiếm
35,5%. Sản lượng ngô năm 2008 của Trung Quốc dự báo đạt kỷ lục 153 triệu
tấn điều chỉnh tăng 3 triệu tấn (2%) so với dự báo tháng 5-2010 tăng 1,2 triệu
tấn so với sản lượng năm 2009 – 2010 [25].

9


Bảng 1.2: Sản lượng ngô sản xuất trên Thế Giới 2009 - 2010
(ĐVT: Triệu tấn)
TT
1
2
3
-

Sản lượng

2005 - 2006
Sản xuất
296,2
Mỹ
282,3

Các nước khác
413,9
Tiêu thụ nội địa
702,5
Mỹ
232,1
Các nước khác
470,5
Xuất khẩu
82,6
Mỹ
56,1
Các nước khác
26,5

Năm
2006 - 2007
702,2
267,6
434,6
722,8
235,6
487,2
84,7
53,0
31,7

2007 - 2008
771,5
331,6

439,5
768,8
267,7
501,1
86,7
54,5
32,2

Trung bình
723,3
293,8
429,5
731,4
245,1
486,3
84,7
54,5
30,1

(Nguồn:sonongnghiep.hatinh.gov.vn)
Nhu cầu tiên thụ nội địa ngơ trên Thế Giới là rất lớn trung bình hàng năm
từ 702,5 - 768,8 triệu tấn trong đó Mỹ tiêu thụ 33,52% tổng sản lượng ngô
tiêu thụ và các nước khác chiếm 66,4%. Nhờ có lịch sử phát triển kỹ thuật
trồng ngô, công nghệ chọn tạo giống cao, khả năng thương mại lớn nên Mỹ là
nước đạt kỷ lục về năng suất, sản lượng, diện tích cũng như mức tiêu thụ nội
địa và xuất khẩu ngơ trên tồn Thế Giới.
Sản xuất ngơ ln giữ vai trị chủ đạo trong nền nơng nghiệp Thế Giới.
Hàng năm sản xuất ngô cung cấp khối lượng lớn về lương thực, thức ăn chăn
nuôi,…đáp ứng nhu cầu cần thiết cho con người.
1.2.2. Tình hình sản xuất ngô ở Việt Nam

Việt Nam là nước sản xuất nông nghiệp là chủ đạo vì vậy cây ngơ cũng
góp phần quan trọng trong đời sống sản xuất của người dân. Nước ta có 8
vùng trồng ngơ lớn đó là: miền núi phía Bắc, miền núi Tây Bắc, đồng bằng
Sơng Hồng, miền núi Trung Bộ, Duyên Hải Miền Trung, Cao Nguyên Trung
Bộ và Đồng Bằng sơng Cửu Long. Diện tích trồng ngô nước ta chiếm khoảng

10


10% tổng diện tích canh tác của cả nước và chiếm chưa đến 0.3% diện tích
trồng ngơ trên Thế Giới [8].
Diện tích trồng ngơ ở nước ta năm 1999 là 500 ha, năm 1993: 100.000
ha, nhưng đến năm 2006: 700.000 ha, năm 2008:1.033.000 ha.
Bảng 1.3: Tình hình sản xuất ngơ ở Việt Nam 2000 - 2008.

Năm
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007

Diện tích

Năng suất

Sản lượng

(Nghìn/ha)
714,0
729,5
816,4
912,7
990,4
995,5
1.033,0

(tấn/ha)
2,70
2,96
3,08
3,44
3,49
3,52
3,69

(Nghìn tấn)
1.929,5
2.161,7
2.511,2
3.136,3
3.453,6
3.500,0
3.810,0

(Nguồn: Niên giám thống kê 2008)
Từ bảng trên cho thấy diện tích, năng suất, sản lượng ngơ ở nước ta tăng
lên hàng năm nhờ chuyển từ giống ngô địa phương, giống thụ phấn tự do cải

tiến sang trống ngô lai. Tiềm năng diện tích, năng suất và sản lượng ngơ ở
nước ta rất lớn. Mục tiêu phấn đấu năm 2010 là 1,2 triệu tấn ngơ hạt/năm. Để
đạt được mục tiêu đó nước ta cần phấn đấu áp dụng những tiến bộ khoa học
kỹ thuật thâm canh, mở rộng diện tích gieo trồng các giống ngô lai.
Trong giai đoạn 2000 - 2008 tốc độ tăng trưởng sản xuất ngô của nước
ta về diện tích là 6,4%, năng suất 4,5%, và sản lượng 12,2%. Sản xuất ngơ
ln giữ vị trí chủ đạo trong nền nơng nghiệp Việt Nam, góp phần giữ vững
an ninh lương thực cung cấp nguyên liệu cho ngành chăn nuôi và công nghiệp
chế biến [26].

11


1.2.3. Tình hình sản xuất ngơ ở Nghệ An
Nghệ An nói riêng và cả nước nói chung, ngơ là cây lương thực quan
trọng đứng thứ hai sau lúa. Ngô chiếm vị trí quan trọng trong đời sống sản
xuất của người dân ở đây, chính vì vậy trong nhưng năm gầm đây ngơ ngày
càng được mở rộng diện tích và năng suất tăng khá cao.
Diện tích ngơ Nghệ An có khoảng 60 – 70 nghìn ha. Trong đó diện tích
ngơ vụ Đơng chiếm ưu thế cả về diện tích lẫn năng suất. Hằng năm bình qn
diện tích ngơ Đơng khoảng 35 – 40 nghìn ha, chiếm tỷ lệ gần 20% diện tích
ngơ Đơng của cả nước.
Kết quả sản xuất ngơ từ 2000 – 2007 cho thấy diện tích gieo trồng ngơ
hằng năm tăng, diện tích ngơ năm 2000 là 37,473ha, đến năm 2007 đã lên tới
59 868,5ha (tăng 159,76 %).
Sản xuất ngơ ở Nghệ An được bố trí thành 3 vụ chính trong năm đó là:
Ngơ Xn, Hè Thu và Ngơ Đông. Sản xuất ngô 3 vụ trong giai đoạn này cơ
bản đều tăng qua các năm, trong đó diện tích ngô vụ Đông tăng mạnh nhất
(do được mở rộng trên diện tích đất hai lúa).
Năng suất ngơ qua các năm đã được nâng lên đáng kể. Năng suất ngô

năm 2000 đạt trên 20,99 tạ/ha, đến năm 2007 đạt 34,73 tạ/ha (tăng 165,46%).
Nhờ diện tích và năng suất ngơ khơng ngừng nâng lên qua các năm nên sản
lượng ngô trong giai đoạn này tăng mạnh. Cụ thể năm 2000 sản lượng mới
đạt 78,672 tấn, đến năm 2007 đã đạt tới 206,960 tấn (tăng 263,1%).
Hiện nay Nghệ An sản xuất ngô tăng cơ bản về diện tích. Năng suất ngơ
hàng năm có tăng nhưng hiện còn rất thấp so với tiềm năng vì vậy trong giai
đoạn này Nghệ An cần phấn đấu đẩy mạnh áp dụng tiến bộ khoa học kỹ thuật
vào sản xuất ngô để năng suất ngô xứng đáng với tiềm năng. Ngô vụ Xuân và
vụ Hè Thu hiện nay chủ yếu được bố trí sản xuất trên chân đất bãi ven sông.
Đây là yếu tố rất thuận lợi cho việc áp dụng cơ giới hoá vào sản xuất. Năng

12


suất ngơ Hè Thu ở Nghệ An cịn rất thấp do thời tiết khơ hạn thường xun
xãy ra vì vậy năng suất năng suất ngô hiện tại chỉ đạt 26 tạ/ha và thấp thua với
ngô Xuân gần 20 tạ/ha (năm 2007). Nguyên nhân dẫn đến tình trạng này là do
Nghệ An chưa có đầu tư cơng trình thuỷ lợi cho vùng này. Đây là một việc
cần phải giải quyết xác định để thực hiện trong định hướng phát triển ngành
nông nghiệp của tỉnh [20].
1.3. Tính chịu hạn ở thực vật
1.3.1. Khái niệm về tính chịu hạn
Nước là yếu tố cần thiết duy trì hoạt động sống của thực vật, tuy nhiên
nhu cầu nước của thực vật thay đổi tuỳ thuộc vào từng loài cây và từng giai
đoạn sinh trưởng. Lượng nước cung cấp cho nhu cầu của cây tuỳ thuộc vào
điều kiện môi trường, khi môi trường không cung cấp đủ nhu cầu nước cho
cây sẽ gây nên hiện tượng hạn. Trong trường hợp lượng nước có giới hạn mà
cây vẫn duy trì sự phát triển và cho năng suất ổn định thì gọi là cây chịu hạn.
Khả năng chịu hạn của thực vật là phản ứng của cây chống lại khô hạn bằng
cách giữ không để mất nước hoặc nhanh chóng bù lại sự thiếu nước thơng qua

những biến đổi hình thái, duy trì áp suất thẩm thấu nội bào có tác dụng bảo vệ
hoặc duy trì sức sống của tế bào chất ngay cả khi bị mất nước cực đoan (Lê
Trần Bình, Lê Thị Muội, 1998) [1].
1.3.2. Các loại hạn
1.3.2.1.Hạn đất
Do lượng nước trong đất giảm làm hệ rễ cây không thể lấy nước từ đất
vào tế bào làm cây bị héo. Hạn đất làm cho cây có triệu chứng héo từ gốc đến
ngọn, nếu cung cấp đủ nước cây có thể phục hồi trở lại (Trần Kim Đồng,
Nguyễn Quang Phổ và Đinh Thị Hoa) [7]. Theo Rubin (1978) [46], hạn đất
ảnh hưởng trực tiếp đến sự phát triển và khả năng hút nước của hệ rễ. Hạn đất
ở giai đoạn cây con ở mức cao làm hạt không thể nẩy mầm.

13


1.3.2.2. Hạn khơng khí
Xẩy ra khi nhiệt độ khơng khí cao làm cho lượng nước trong khơng khí
giảm nhiều và đột ngột. Hạn khơng khí gây mất cân bằng nước trong cây dẫn
đến héo tạm thời từ lá ngọn đến gốc (Trần Kim Đồng, Nguyễn Quang Phổ và
Đinh Thị Hoa) [7].
Trong thực tế hạn đất và hạn khơng khí có thể phát sinh ở các thời kỳ
sinh trưởng khác nhau của cây nhưng cũng có khi xuất hiện cùng 1 lúc, nếu
hạn đất và hạn khơng khí cùng xẩy ra, khi đó tác hại càng mạnh có thể dẫn
đến héo vĩnh viễn, cây khơng có khả năng phục hồi.
1.3.3. Cơ chế chống chịu hạn ở thực vật
Cơ chế chống chịu hạn ở thực vật rất phức tạp. Hiện nay có nhiều quan
điểm khác nhau về vấn đề này. Một số tác giả cho rằng do yếu tố di truyền chi
phối trong khi một số trường phái khác thiên về đặc tính sinh lý... Theo
Paroda thì khả năng chịu hạn ở thực vật liên quan đến một số đặc trưng về
hình thái như chín sớm, mầu lá, diện tích lá, khả năng phát triển của hệ rễ, số

lượng lông hút, mầu sắc thân, độ phủ lơng trên thân lá... Ngồi ra, khả năng
chịu hạn còn liên quan đến một số yếu tố sinh lý như khả năng đóng mở của
khí khổng, q trình quang hợp, hơ hấp, điều chỉnh áp suất thẩm thấu, nhiệt
độ tán cây...
Cơ chế chống chịu hạn của thực vật có mối quan hệ mật thiết với những
biến đổi về thành phần sinh hoá các chất trong tế bào như giảm tổng hợp
prôtein và các acid amin, giảm cố định CO 2, tăng nồng độ các chất hoà tan,
tăng hàm lượng proline...
Khi gặp hạn, axit absisic (ABA) được sinh ra chủ yếu ở phần rễ rồi
chuyển hoá lên lá, gây hiện tượng héo lá, đóng khí khổng và đẩy nhanh tốc độ
già hoá bộ lá. Khi hàm lượng ABA được chuyển hoá tới hạt, làm hạt bị lép
trong quá trình đẫy hạt.
14


Trong điều kiện hạn nặng, tế bào không phân chia, khơng phát triển,
thậm chí sau đó được tưới nước trở lại, các bộ phận vẫn bị ảnh hưởng, dẫn
đến bộ lá khơng phát triển được, sau đó râu ngơ ngừng sinh trưởng, không
phun và khi mức độ hạn trở nên nghiêm trọng bộ rễ không phát triển được.
Sự điều chỉnh áp suất thẩm thấu khi hạn biểu hiện rất rõ ở cao lương, lúa
mì, lúa nước (tăng từ - 1 lên - 1,7 MPa) nhưng ở ngơ thì tăng ít hơn từ - 0,3
lên - 0,5 MPa (Bolanos and Edmeades, 1991) [22].
Tăng tích luỹ Prolin, quan sát được trong điều kiện hạn nặng, Prolin như
một chất điều hoà áp suất thẩm thấu và như một protein bảo vệ cấu trúc khi
sức trương của cây bị giảm mạnh.
Quang oxy hoá khử diệp lục xẩy ra, trong điều kiện hạn, hệ thống quang
photphorit hoá thứ hai hoạt động mạnh dẫn đến thừa electron tự do không
liên kết, năng lượng cao năng trong lá, đẩy nhanh q trình ơxy hố khử diệp
lục và làm mất khả năng quang hợp của lá, rõ nhất là khi hạn nặng và nắng to
làm phiến lá bị cháy.

Hoạt động của hệ enzim thường bị giảm trong điều kiện hạn. Quá trình
biến đổi đường saccroza thành tinh bột của hạt bị giảm vì hoạt hố của enzim
biến đổi saccaroza thành đường hexoza bị trở ngại (Zinselmeier, Westgate,
1995) [51]. (Signh N.N and K.R Sarkar, 1991) [48]. Chia cơ chế chịu hạn ở
thực vật làm 3 loại:
- Tránh hạn: là khả năng của cây có thể hồn thành chu kỳ sống của nó
trước khi sự thiếu hụt nước xuất hiện.
- Chịu hạn: là khả năng của cây có thể sống, phát triển và cho năng suất
trong điều kiện cung cấp nước hạn chế hoặc thụ động trải qua các giai đoạn
thiếu nước và tiếp tục phát triển khi điều kiện trở lại bình thường.
- Chống hạn: là khả năng của cây trồng chống lại sự thiếu hụt nước bằng
cách duy trì nước trong mơ tế bào cao.
15


1.4. Tình hình nghiên cứu vê ngơ chịu hạn trên thế giới và ở Việt Nam
1.4.1. Ảnh hưởng của hạn đến sinh trưởng, phát triển và năng suất của cây
ngô
1.4.1.1. Nhu cầu nước của cây ngô
Ngô là cây trồng cạn quang hợp theo chu trình C 4, có bộ rễ phát triển rất
mạnh nên có khả năng hút nước tốt và sử dụng nước hiệu quả hơn nhiều loại
cây trồng quang hợp theo chu trình C 3. Cây ngơ cần 350 - 500 lít nước để tạo
ra 1 kg hạt (tuỳ thuộc vào khí hậu và tình trạng dinh dưỡng đất) trong khi cây
C3 như hoa hướng dương cần 700 - 800 lít nước để cho 1 kg hạt (Ruaan,
2003) [45]. Tiềm năng năng suất của ngơ rất lớn, có thể đạt 12 - 15 tấn/ha
trong điều kiện có tưới, trong khi đó hoa hướng dương chỉ có thể đạt 3 - 3,5
tấn/ ha (Ruaan, 2003) [45]. Tuy nhiên, do sinh trưởng nhanh và tạo sinh khối
lớn nên ngô cần một khối lượng nước lớn. Trong chu kỳ sống, mỗi cây ngơ
cần trung bình khoảng 200 - 220 lít nước (Nguyễn Đức Lương, Dương Văn
Sơn, Lương Văn Hinh, 2000) [11] và với mỗi giai đoạn phát triển thì nhu cầu

nước của ngô cũng thay đổi. Thời kỳ đầu cây phát triển chậm, tích luỹ ít chất
xanh và cũng khơng cần nhiều nước, hạt ngô cần hút một lượng nước bằng 40
- 44% trọng lượng hạt ban đầu và ngô mọc nhanh nhất khi có độ ẩm đất bằng
80% sức chứa ẩm tối đa đồng ruộng. Thời kỳ 7 - 13 lá, ngô cần 28 - 35m3 nước/
ha/ngày (Nguyễn Đức Lương, Dương Văn Sơn, Lương Văn Hinh, 2000) [11].
Như vậy nhu cầu nước của ngô tăng dần và đạt cực đại ở thời kỳ trỗ cờ, sau
trỗ cờ, kết hạt nhu cầu nước giảm dần đến khi chín sinh lý. Nghĩa là vào giai
đoạn trước và sau trỗ 2 tuần, lá ngô không được héo và thời gian này được gọi
là giai đoạn khủng hoảng nước.
Theo công bố của công ty Monsanto (Monsanto, 2001) [39]. Nhu cầu
nước của cây ngô được tính tốn dựa theo từng loại đất và khả năng giữ nước
của đất. Đất nhẹ nên tưới kịp thời khi độ ẩm đất ở 70% trong suốt thời kỳ sinh
16


trưởng phát triển của cây ngô. Trên đất thịt nặng cần tưới khi độ ẩm xuống
đến 30% vào thời kỳ sinh trưởng dinh dưỡng và 70% vào thời kỳ sinh thực và
kết hạt thì đạt được năng suất cực đại. Để ngơ phát huy tiềm năng năng suất
thì cần 6 - 10 lượt tưới trong cả vụ ngô trên những diện tích thiếu ẩm. Trong
30 ngày đầu, cây ngơ cần tưới nhẹ nếu đất thiếu ẩm. Khi cây cao khoảng đầu
gối đến khi chín sáp, ngơ cần lượng nước tối ưu. Tần suất tưới phụ thuộc loại
đất, thời vụ gieo trồng và độ ẩm hiện tại. Khi tưới chú ý không để ngô bị úng,
đặc biệt giai đoạn 30 ngày đầu.
1.4.1.2. Sinh trưởng của ngơ khi thiếu nước
Khí hậu nóng lên toàn cầu đang làm tăng tần suất hạn hán ở nhiều khu
vực trồng ngô trên thế giới và năng suất ngô sẽ bị ảnh hưởng bởi nồng độ
CO2 tăng gấp đơi (Crosson and Anderson, 1992) [26]. Thời tiết nóng hơn có
thể dẫn đến ngơ vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới trở nên bất dục đực (Schoper,
1987) [46]. Một nghiên cứu dựa trên mơ hình mơ phỏng của 18 nước
(Rosenzweig C và Allen L. H., Harper, 1995) [44]. Đã kết luận, sản lượng cây

trồng ở vùng nhiệt đới có thể bị giảm 9 - 10% so với tiềm năng do khí hậu
thay đổi trong khi ở vùng ơn đới lại có xu hướng tăng lên. Một ngày bất thuận
hạn với cây ngô là ngày mà cây héo vào sáng sớm và không thể hồi phục
được từ việc thiếu nước hôm trước.
Nhiệt độ tăng lên sẽ tác động đến sinh trưởng, phát triển của cây trồng
nói chung và cây ngơ nói riêng theo các chiều hướng:
- Thay đổi hiệu quả sử dụng nước: Do nhiệt độ khí quyển tăng lên, độ ẩm
tương đối (RH) sẽ giảm. Nồng độ CO2 cao có thể gây đóng khí khổng từng
phần, giảm tính dẫn nước của thành khí khổng. Điều này có thể có ích trong
việc tíết kiệm nước và tăng hiệu quả sử dụng nước của cây. Tuy nhiên, tốc độ
thoát hơi nước chậm sẽ ảnh hưởng không tốt đến việc làm mát bề mặt lá và
đẩy nhanh q trình già hố của lá. Dựa trên kết quả thí nghiệm Allen đã
17


chứng minh khi sự tăng thêm nồng độ CO 2 lên đến 800 ppm, nhiệt độ bề mặt
lá tăng thêm 40C và hiệu quả sử dụng nước của cây C 4 như ngô bị giảm
(Allen, 1990) [19].
- Tăng tốc độ sinh trưởng và phát triển: Nhiệt độ khí quyển tăng sẽ đẩy
nhanh quá trình sinh trưởng phát triển của cây, làm giảm thời gian sinh trưởng
và dẫn đến làm giảm năng suất.
- Giảm tốc độ hô hấp: Do nồng độ CO 2 tăng lên, tốc độ hô hấp sẽ giảm
nhưng tốc độ quang hợp sẽ tăng. Tuy nhiên, với mô hình mơ phỏng khi điều
kiện nồng độ CO2 tăng lên gấp đôi từ 300 lên 600 ppm sẽ giúp tăng 25 - 40%
năng suất của cây C3 như lúa mì, lúa nước (Rosenzweig C. and Allen L.H.,
Harper, 1995) [44]. Nhưng chỉ tăng 7% đối với cây C4 như ngơ. Có thể do
cây C4 đã sẵn có cơ chế quang hợp đối với nồng độ CO 2 cao trong khi đó
đối với cây C3 thì chưa có cơ chế đó trong hệ lục lạp. Sự tăng năng suất theo
mơ hình này là do tăng diện tích lá và số hạt/cây chứ không phải tăng khối
lượng hạt hay sự thay đổi phân bố chất đồng hố.

1.4.1.3. Hạn ảnh hưởng đến tồn cây ngơ
Trong q trình sản xuất ngơ, khả năng xẩy ra hạn thường cao hơn ở thời
kỳ đầu vụ và cuối vụ dẫn đến ngô mọc kém đồng đều hoặc hạt không nẩy mầm
được làm giảm mật độ. Hạn ảnh hưởng đến năng suất hạt của ngô thông qua tất
cả các q trình sinh trưởng của cây ngơ, nhưng thời kỳ mẫn cảm nhất là thời
kỳ ra hoa và hình thành hạt. Trong thời kỳ ra hoa nếu hạn xẩy ra nghiêm trọng
ngơ có thể khơng cho thu hoạch (Denmead and Shaw, 1960) [27].
Hạn làm giảm mạnh nhất đến quá trình sinh trưởng của lá, thân, râu, rễ,
kích thước hạt. Khi hạn lá bị già hoá, giảm mức độ che phủ đất, giảm diện
tích bộ phận hấp thu ánh sáng mặt trời.

18


Hạn gây đóng khí khổng, giảm quang hợp dẫn đến tế bào ở đỉnh sinh
trưởng khơng phân hố, hoặc ảnh hưởng nặng tới q trình phân hố bắp và
cờ dẫn tới năng suất giảm.
Hạn nặng khi thụ phấn - kết hạt làm giảm sự vận chuyển các chất đồng
hoá về các cơ quan sinh trưởng, giảm sự sinh trưởng của râu, làm chậm hoặc
không phun râu được, tăng sự chênh lệch giữa tung phấn - phun râu. Nặng
hơn là xẩy ra tình trạng cây khơng có bắp hoặc bắp ít hạt. Cấu trúc sinh sản
hoa cái bị ảnh hưởng nhiều hơn là bông cờ. Nhưng khi nhiệt độ vượt quá
380C xẩy ra hiện tượng cháy bông cờ. Trong giai đoạn trỗ cờ phun râu nếu
gặp hạn, nhiệt độ khơng khí > 350C, độ ẩm khơng khí < 70% thì hạt phấn bị
chết dẫn đến ngô không hạt (Nguyễn Đức Lương, Dương Văn Sơn, Lương
Văn Hinh, 2000) [11]. Khả năng và tốc độ kéo dài của vòi nhuỵ rất nhậy cảm
với sự thiếu nước, tế bào non của vòi nhuỵ là bộ phận dễ thoát hơi nước hơn
tất cả các bộ phận khác, vì vậy sẽ bị héo nhanh nhất khi hạn khơng khí và hạn
đất diễn ra (Herrero and Johnson 1981) [35].
Ngồi ra năng suất ngơ giảm cịn có thể do hạt phấn bị chết khi gặp hạn

và nhiệt độ cao, hạn hán ảnh hưởng đến quá trình quang hợp của cây dẫn đến
quá trình phun râu bị đình trệ và điều này có thể xác định dễ ràng thơng qua
việc theo dõi khoảng cách tung phấn phun râu.
Một lượng lớn năng suất giảm là do ngô gặp hạn trong giai đoạn ra hoa,
sự giảm năng suất này liên quan đến số bắp trên cây, số hạt trên bắp. Hạn đã
gây ra sự phát triển thiếu đồng bộ của hoa, làm mất sức sống của hạt phấn,
khả năng nhận hạt phấn của hoa cái kém... Hạn làm tăng số hạt lép trên bắp.
Sự phát triển của bắp và hạt phụ thuộc rất lớn vào dịng vật chất của sự đồng
hố, nếu gặp hạn quá trình quang hợp bị ức chế, sức chứa của bắp giảm, thì
dịng vật chất này bị hạn chế rất nhiều (Westgate and Boyer, 1986) [50]. Tuy
nhiên những nghiên cứu gần đây cho thấy, hơn 75% sự biến động về năng
19


suất hạt trong điều kiện hạn hán là do biến động về số bắp/cây và số hạt trên
bắp. Các phân tích tương quan đã chỉ ra rằng số bắp trên cây và số hạt trên
bắp là yếu tố quyết định năng suất hạt trong điều kiện hạn hơn là khối lượng
hạt. Số bắp trên cây quyết định 24% sự biến động về năng suất trong điều
kiện tưới nước đầy đủ và 59% trong điều kiện hạn (Bolanos and Eđmeades,
1996) [23].
Tóm lại, hạn có thể ảnh hưởng đến mật độ cây nếu xẩy ra ở giai đoạn cây
con, giảm diện tích lá và tốc độ quang hợp ở thời kỳ trước trỗ, giảm độ lớn
của bắp và khả năng kết hạt nếu xẩy ra trước và sau trỗ 2 tuần và giảm quang
hợp tăng tốc độ già hoá bộ lá trong khi tích luỹ chất khơ về hạt (Banzinger
M., 2000) [20].
1.4.1.4. Hạn ảnh hưởng đến năng suất ngô ở các giai đoạn sinh trưởng khác
nhau
Giống như các loại cây ngũ cốc khác, hạn gây ảnh hưởng nặng nhất vào
thời kỳ ra hoa. Năm 1960, Denmead và Shaw tiến hành thí nghiệm rút bớt
lượng nước tưới ở các giai đoạn trước trỗ, trong khi trỗ và sau khi thụ phấn đã

kết luận: hạn làm giảm năng suất tương ứng từ 25%, 50% và 21%. Tiếp theo
lại quan sát thấy ảnh hưởng của hạn đến mức héo trước phun râu, khi phun
râu và 3 tuần sau thụ phấn đã gây thiệt hại năng suất tương ứng là 15%, 53%
và 30%. Thời kỳ cây ngô mẫn cảm nhất đối với hạn được Grant (1989) chỉ ra
là từ 2 - 22 ngày sau phun râu, đỉnh cao là ngày thứ 7 khi đó lượng hạt bị
giảm tới 45% so với đối chứng đầy đủ và có thể hồn tồn khơng có hạt nếu
cây ngơ gặp hạn trong khoảng thời gian từ lúc râu bắt đầu nhú đến giai đoạn
bắt đầu hình thành hạt. Ngơ mẫn cảm hơn các cây trồng cạn khác ở thời kỳ ra
hoa vì các hoa cái của ngơ phát triển đồng thời trên cùng 1 bắp, cùng 1 cây và
khoảng cách giữa hoa đực và hoa cái rất xa. Một điều đặc biệt quan trọng là
quá trình phát triển của hoa ngô cũng như số lượng hạt phụ thuộc trực tiếp
20