Số hóa bởi trung tâm học liệu

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM
NGUYỄN THỊ THU THẢO NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG
SINH TRƢỞNG PHÁT TRIỂN CỦA MỘT SỐ GIỐNG
CAO LƢƠNG NGỌT TẠI TỈNH TUYÊN QUANG

Chuyên ngành: Khoa học cây trồng
Mã số: 60.62.01.10

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP
Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS. Hoàng Thị Bích Thảo Số hóa bởi trung tâm học liệu

ii

Đặc biệt tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất tới 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 An Khang , thành phố Tuyên Quang 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.
Do còn hạn chế về thời gian, về trình độ và kinh nghiệm thực tế của bản thân
nên không tránh khỏi thiếu sót, tôi rất mong được sự tham gia đóng góp ý kiến của các
thầy cô và các bạn để đề tài của tôi được hoàn thiện hơn.
Tôi xin chân thành cảm ơn!
Thái Nguyên, ngày tháng năm 2013
Tác giả luận văn Nguyễn Thị Thu Thảo

.

Số hóa bởi trung tâm học liệu

iii
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN i
LỜI CẢM ƠN ii
MỤC LỤC iii
DANH MỤC VIẾT TẮT vi
DANH MỤC BẢNG vii
DANH MỤC HÌNH viii
MỞ ĐẦU 1
1. Đặt vấn đề 1
2. Mục đích, yêu cầu và đối tượng nghiên cứu 2

2.4.2. Quy trình kỹ thuật 19
2.4.3. Phương pháp theo dõi các chỉ tiêu 20
2.4.3.1. Đặc điểm hình thái 20
2.4.3.2. Đặc điểm sinh trưởng phát triển 20
2.4.3.3. Năng suất 21
2.4.3.4. Chất lượng 22
2.4.3.5. Khả năng chống chịu 23
2.4.4. Phương pháp tổng hợp, phân tích, đánh giá và xử lý số liệu 24
CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 25
3.1. Đặc điểm hình thái 25
3.2. Các giai đoạn sinh trưởng của các giống cao lương ngọt thí nghiệm 25
3.2.1. Khả năng nảy mầm 25
3.2.2. Các giai đoạn sinh trưởng của các giống cao lương ngọt thí nghiệm 27
3.2.2.1. Giai đoạn từ gieo đến trỗ bông 28
3.2.2.2. Giai đoạn từ gieo đến chín sữa 28
3.2.2.3. Giai đoạn từ gieo đến chín sáp. 29
3.2.2.4. Giai đoạn từ gieo đến chín hoàn toàn 29
3.3. Động thái tăng trưởng của các giống cao lương ngọt thí nghiệm 30
3.3.1. Động thái tăng trưởng chiều cao cây 30
3.3.2. Động thái ra lá 31
3.3.3. Động thái đẻ nhánh 34
3.4. Khả năng chống chịu điều kiện ngoại cảnh của các giống cao lương ngọt tham
gia thí nghiệm tại Tuyên Quang 35
3.4.1. Khả năng chống chịu sâu bệnh 35

Số hóa bởi trung tâm học liệu

v
3.4.1.1. Sâu đục thân (ostrinia nubilalis hubner) 37
3.4.1.2. Rệp muội (Aphis medicaginis koch) 37

Bảng 1.1. Tình hình sản xuất cao lương trên thế giới trong những năm gần đây 10
Bảng 1.2. Tình hình sản xuất cao lương ở một số châu lục giai đoạn 1990-2011 11
Bảng 3.1. Đặc điểm hình thái của các giống cao lương ngọt thí nghiệm 25
Bảng 3.2. Khả năng nảy mầm của các giống cao lương ngọt thí nghiệm 26
Bảng 3.3. Các giai đoạn sinh trưởng và phát triển của các giống cao lương ngọt 27
Bảng 3.4. Động thái tăng trưởng chiều cao cây của các giống cao lương ngọt thí
nghiệm tại Tuyên Quang 30
Bảng 3.5. Động thái ra lá và số lá cuối cùng của các giống cao lương thí nghiệm tại
Tuyên Quang 32
Bảng 3.6. Động thái đẻ nhánh và số nhánh cuối cùng của các giống cao lương thí
nghiệm tại Tuyên Quang 34
Bảng 3.7. Khả năng chống chịu sâu bệnh của các giống cao lương ngọt thí nghiệm
tại Tuyên Quang 36
Bảng 3.8. Khả năng chống đổ và phục hồi sau đổ của các giống cao lương ngọt thí
nghiệm tại Tuyên Quang 39
Bảng 3.9. Một số chỉ tiêu năng suất tại thời điểm thu hoạch của các giống cao lương
ngọt thí nghiệm trong vụ hè năm 2012 41
Bảng 3.10. Một số chỉ tiêu năng suất tại thời điểm thu hoạch của các giống cao
lương ngọt thí nghiệm trong vụ xuân năm 2013 43
Bảng 3.11. Hàm lượng đường và dịch ép của các giống cao lương ngọt thí nghiệm
tại Tuyên Quang 45

Số hóa bởi trung tâm học liệu

viii
DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Biểu đồ so sánh tình hình sản xuất cao lương trên thế giới trong những

lạc, đậu tương, vừng, cây hướng dương, dừa và bông. Ước tính Việt Nam có thể sản
xuất 5 triệu lít cồn sinh học mỗi năm nếu như có sự điều chỉnh về sản lượng và diện
tích cây trồng. Vào năm 2050, dự đoán khoảng 50% lượng tiêu thụ dầu mỏ sẽ được
thay thế bằng nguyên liệu sinh khối. Trong giai đoạn hiện nay Việt Nam đang thực
hiện nhiều chương trình nghiên cứu, dự án hợp tác giữa các tổ chức, công ty trong
và 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. Ethanol nhiên liệu là một
loại alcohol thường thấy trong đồ uống có cồn. Ethanol nhiên liệu được sử dụng để
chạy động cơ bằng cách trộn 5-10% với xăng tạo ra một hỗn hợp cháy hoàn toàn,

Số hóa bởi trung tâm học liệu

2
dùng cho ô tô, xe máy.
Dùng ethanol nhiên liệu đang là một hướng để giải quyết khủng hoảng năng
lượng của thế giới. Nguyên liệu để sản xuất ethanol là các cây cho tinh bột, đường
cao như sắn, ngô, cao lương, mía … Trong số các cây nguyên liệu đó, cây cao
lương có ưu thế là loại cây dễ trồng, thích ứng rộng, chịu hạn, có thể thâm canh cao.
Thân cao lương chứa 75% dịch, trong đó hàm lượng đường từ 8-23% nên rất có
triển vọng để phát triển sản xuất làm nguyên liệu sản xuất ethanol nhiên liệu.
Quá trình sản xuất ethanol từ cây cao lương ngọt ít hao tốn điện hơn so với
khi dùng sắn, ngô hoặc mía. Đó là chưa nói cao lương ngọt có hàm lượng năng
lượng khá cao, 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, tương đương
với mía và gần gấp 4 lần so với ngô mà không có phế phẩm như sắn. Thân cây sau
khi được ép lấy nước có thể phơi khô dùng làm chất đốt để sản xuất điện. Và cũng
như các loại nhiên liệu sinh học khác, ethanol điều chế từ cao lương ngọt không
phát thải CO
2
như nhiên liệu hóa thạch.

Số hóa bởi trung tâm học liệu

4
CHƢƠNG 1
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. 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 đua 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

Hoa Kỳ vào năm 1850. Hiện nay cao lương được phân bố rộng khắp các vùng nhiệt
đới, cận nhiệt đới và các khu vực ôn đới ấm của thế giới.
Cao lương là loại cây trồng nhiệt đới và bán nhiệt đới; cao lương thích nghi
với khoảng điều kiện khí hậu rộng lớn từ những vùng có lượng mưa hàng năm cao
đến những nơi khô hạn. Mặc dù lượng mưa và các yếu tố khác quyết định mùa vụ
và thời gian sinh trưởng của cao lương nhưng cao lương vẫn có thể trồng và phát

Số hóa bởi trung tâm học liệu

6
triển ở những nơi có điều kiện khắc nghiệt và trình độ thâm canh hạn chế (Rohman
và cs, 2004). 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 (Wilson và
Myer, 1954). Đa số các giống cao lương hiện nay không phản ứng với ánh sáng, tuy
nhiên cao lương là cây trồng ngày ngắn.
1.1.2. 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
(Leonard và cs, 1963) [29]. Lá ngắn và rộng hơn lá ngô. Mỗi lá được sinh ra từ một

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
Chín rất sớm ≤ 90 ngày
Chín sớm 91 - 100 ngày
Chín sớm trung bình 101 - 108 ngày
Chín trung bình 109 - 114 ngày
Chín muộn trung bình 115 - 120 ngày
Chín muộn 121 - 124 ngày
Chín rất muộn ≥125 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 (Vinall, 1936).
1.2. Tình hình sản xuất và nghiên cứu cao lƣơng trên Thế giới và Việt Nam
1.2.1. Tình hình nghiên cứu và sản xuất trên thế giới
1.2.1.1. Tình hình nghiên cứu cao lương trên thế giới

Số hóa bởi trung tâm học liệu

8
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 năng 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

khi hàm lượng đường, đường khử, đường kết tinh, tỷ lệ dịch ép của giống Brandes,
Rio và Wray tương đương nhau (Broadhead, 1981).
Chiu và Hu (1984) 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 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 (Bapat, 1987).
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 nghuồn nguyên liệu phục vụ cho sản xuất xiro
ở Mỹ cách đây rất lâu nhờ thân mọng nước và hàm lượng đường cao.
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%( Bapat và cs, 1987)
Sau khi ép thân để lấy nước sản xuất ethanol, giống Rio cho sản lượng cao
nhất 3,418 lít/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.
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: Khả năng sản xuất ethanol liên
quan tới hàm lượng đường tổng số, tỉ lệ đường sucrose, tỉ lệ nước ép, năng suất thân
và chu vi thân. Trong số các cặp bố mẹ, giống SSV84 cho 14,2 ml ethanol/ cây,
trong khi các dòng lai giữa giống SSV84 và HES4 có năng suất cao nhất (32,1 ml
ethanol/cây) (Ganesh, 1995)
Một số kết quả nghiên cứu giống cao lương ngọt trong sản xuất ethanol
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

Số hóa bởi trung tâm học liệu

10
có thời gian sinh trưởng 115 - 120 ngày, pH trong nước ép từ 4,5 - 5,3. Dòng SSV-


Năm
Diện tích
(triệu ha)
Năng suất
(Tạ/ha)
Sản lƣợng
(triệu tấn)
1990
41,59
13,66
56,81
2000
40,93
13,61
55,69
2008
45,27
14,64
66,26
2009
40,69
13,89
56,56
2010
41,01
14,18
58,16
2011
35,48

21,26
27,70
24,74
24,93
19,56
NS hạt (tạ/ha)
7,28
8,66
9,25
8,95
9,46
10,62
SL (triệu tấn)
11,98
18,41
25,61
22,14
23,60
20,78
Châu Mỹ

DT (triệu ha)
7,28
7,08
7,00
5,90
5,92
5,93
NS hạt (tạ/ha)
33,84

12
SL (triệu tấn)
18,57
11,15
10,92
10,08
9.81
10,59
Châu Âu
DT (triệu ha)
0,27
0,23
0,28
0,15
0,15
0,26
NS hạt (tạ/ha)
24,82
33,39
30,15
44,52
44,59
35,94
SL (triệu tấn)
0,67
0,76
0,83
0,67
0,71
0,92

cao lương lại có xu hướng tăng qua các năm ở châu lục này tuy còn khá thấp so với
thế giới dao động từ 7,28-10,62 tạ/ha, đạt cao nhất vào năm 2011. Việc nâng cao
năng suất cao lương đang ngày được quan tâm nghiên cứu, có nhiều chương trình,
dự án cải tiến kỹ thuật canh tác, lai tạo giống cao lương mới đang được tiến hành.
Châu Mỹ, là châu lục đứng thứ 3 về diện tích trồng cao lương, nhưng lại là
châu lục có năng suất cao lương cao nhất. Diện tích cao lương giảm dần từ năm
1990-2011 từ 7,28 triệu ha xuống còn 5,93 triệu ha, trái lại với diện tích giảm thì
năng suất cao lương lại tăng từ 32,81tạ/ha(2000) lên 37,92 tạ/ha (2010). Sản lượng
đứng thứ 2 thế giới, tập trung chủ yếu ở Mỹ, Mexico, Braxin, Argentina. Mỹ là
quốc gia sản xuất cao lương lớn thứ hai thế giới sau Nigeria năm 2009 Mỹ sản xuất
trên 9,73 triệu tấn hạt trong đó chủ yếu chế biến thức ăn chăn nuôi, 12% sản lượng
cao lương phục vụ ngành công nghiệp chế biến ethanol, đồng thời Mỹ cũng là quốc
gia xuất khẩu cao lương lớn nhất thế giới, chiếm 80% sản lượng cao lương xuất
khẩu của thế giới. Sản lượng cao lương xuất khẩu của Mỹ tăng liên tục trong vòng
35 năm qua, năm 2010 lượng cao lương xuất khẩu của Mỹ tăng 15% so với năm
2009. Trồng cao lương để sản xuất ethanol sẽ là hướng đi mà quốc gia lựa chọn

Số hóa bởi trung tâm học liệu

13
trong thời kỳ khủng hoảng năng lượng như hiện nay, ở Mỹ cao lương được trồng
chủ yếu ở Kansas, Nebraska và Texas (NASS, 2007).
Châu Á cũng là châu lục trồng nhiều cao lương, chỉ sau châu Phi về diện
tích, tuy nhiên năng suất còn thấp chỉ cao hơn Châu Phi. Trung Quốc là quốc gia có
diện tích, năng suất, sản lượng cao nhất trong các nước trong khu vực.
1.2.2. 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

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 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 Đại học Nông Lâm Thái Nguyên đã ký kết bản ghi nhớ

Số hóa bởi trung tâm học liệu

15
hợp tác nghiên cứu và bản thỏa thuận 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 thỏa 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 Đại
học Nông Lâm Thái Nguyên và một số tỉnh miền núi phía Bắc Việt Nam.