BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO
TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG LÂM THÁI NGUYÊN
PHẠM THỊ THẢO TRANG
NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG SINH TRƯỞNG
PHÁT TRIỂN VÀ KHẢ NĂNG TÁI SINH CHỒI CỦA MỘT SỐ
GIỐNG CAO LƯƠNG NGỌT CAO SẢN
NĂM 2011 TẠI THÁI NGUYÊN
LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP
Thái Nguyên, năm 2012
Thái Nguyên, năm 2012
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
ii
LỜI CAM ðOAN Tôi xin cam ñoan ñây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số
liệu, kết quả trong luận văn là trung thực và chưa từng dược công bố trong bất
kỳ công trình nghiên cứu nào khác.
Các tài liệu tham khảo sử dụng trong luận văn này ñều ñã ñược nêu rõ
nguồn gốc. Tác giả luận văn
Phạm Thị Thảo Trang Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
iii
LỜI CẢM ƠN
ðể hoàn thành luận văn này, tôi ñã nhận ñược rất nhiều sự giúp ñỡ của
Danh mục các từ viết tắt vi
Danh mục các bảng vii
Danh mục các hình .viii
MỞ ðẦU 1
1. Tính cấp thiết của ñề tài 1
2. Mục tiêu của ñề tài 2
2.1. Mục tiêu chung 2
2.2. Mục tiêu cụ thể 3
CHƯƠNG I. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 4
1.1. Cơ sở khoa học của ñề tài 4
1.1.1. ðặc ñiểm thực vật học 5
1.1.2. Nguồn gốc, phân bố và ñiều kiện ngoại cảnh 6
1.1.3. Thời gian sinh trưởng 7
1.1.4. Một số giống cao lương trồng phổ biến hiện nay 7
1.2. Tình hình nghiên cứu và sản xuất cao lương trên thế giới 8
1.2.1. Tình hình sản xuất cao lương trên thế giới 8
1.2.3. Tình hình nghiên cứu cao lương trên thế giới 13
2.4.4. Phương pháp xử lý số liệu 35
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 36
3.1. Kết quả nghiên cứu các giống cao lương ngọt vụ chính 36
3.1.1. Khả năng sinh trưởng phát triển của các giống cao lương ngọt thí
nghiệm vụ chính 36
3.1.2. Tốc ñộ tăng trưởng chiều cao 39
3.1.3. Khả năng ñẻ nhánh của các giống cao lương thí nghiệm 43
3.1.4. ðặc ñiểm hình thái của các giống cao lương thí nghiệm tại thời ñiểm
thu hoạch vụ chính 44
3.1.5. Khả năng chống chịu sâu bệnh hại 47
3.1.6.Khả năng chống ñổ 49
3.1.7 Năng suất và hàm lượng ñường của các giống cao lương thí nghiệm 50
3.2. Kết quả nghiên cứu các giống cao lương ngọt vụ tái sinh chồi 52
3.2.1. Các giai ñoạn sinh trưởng và phát triển chồi của các giống cao lương thí
nghiệm vụ tái sinh chồi 53
3.2.3. ðặc ñiểm hình thái của các giống cao lương thí nghiệm tại thời ñiểm
thu hoạch vụ chính tái sinh chồi 56
INRAN
: Viện nghiên cứu nông nghiệp Niger
INTSORMIL
& CRSP
: Chương trình hỗ trợ nghiên cứu hợp tác quốc tế về cây cao
lương và cây kê
MPOB
: Ủy ban dầu cọ Malaysia
NLSH
: Nhiên liệu sinh học
NRCS
: Trung tâm nghiên cứu cao lương
NSSVH
: Năng suất sinh vật học
NSTT
: Năng suất thân
SAFGRAD
: Tổ chức nghiên cứu và phát triển cây ngũ cốc vùng bán
khô hạn
TC
: Trỗ cờ
TGST
: Thời gian sinh trưởng Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
vii
Bảng 3.9. Năng suất và hàm lượng ñường của các giống cao lương thí
nghiệm vụ chính năm 2011 51
Bảng 3.10. Các giai ñoạn sinh trưởng chồi của các giống cao lương thí
nghiệm vụ tái sinh chồi năm 2011 tại Thái Nguyên 53
Bảng 3.11. Tốc ñộ tăng trưởng chiều cao của các giống cao lương thí
nghiệm vụ tái sinh chồi năm 2011 tại Thái Nguyên 54
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
viii
Bảng 3.12. Một số ñặc ñiểm hình thái của các giống cao lương thí nghiệm
vụ tái sinh chồi năm 2011 tại Thái Nguyên 56
Bảng 3.13. Mức ñộ nhiễm sâu, bệnh hại các giống cao lương thí nghiệm
tái sinh chồi năm 2011 tại Thái Nguyên 57
Bảng 3.14. Khả năng chống ñổ của các giống cao lương thí nghiệm vụ tái
sinh chồi năm 2011 tại Thái Nguyên 59
Bảng 3.15. Năng suất và hàm lượng ñường của các giống cao lương thí
nghiệm vụ tái sinh chồi năm 2011 tại Thái Nguyên 60Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
ix
DANH MỤC CÁC HÌNH
Biểu ñồ 2.1: Tình hình sản xuất cao lương trên thế giới trong những
không khí ô nhiễm ở các thành phố lớn và các vùng ngoại ô lân cận, do ñó
ảnh hưởng ñến sức khỏe gây ra nhiều căn bệnh nguy hiểm như: bệnh ung thư,
nhiễm trùng phế quản, viêm phổi… (Das và cs, 2001) [18]. Việc ñảm bảo
nguồn năng lượng sạch dài hạn thay thế năng lượng hoá thạch ngày càng trở
nên cấp thiết, nhất là khi dầu mỏ ñang cạn dần và giá cả trở nên ñắt ñỏ.
Việt Nam có ñiều kiện khí hậu thổ nhưỡng rất phù hợp cho sản xuất
nhiên liệu sinh học từ nguồn năng lượng sinh khối. Nhiên liệu cồn sinh học có
thể ñược sản xuất từ lúa, ngô, sắn, khoai lang và mía ñường, dầu sinh học
ñược chế biến từ những loại cây lấy dầu như lạc, ñậu 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 ñiều chỉnh về sản lượng và diện tích cây trồng.
Vào năm 2050, dự ñoán khoảng 50% lượng tiêu thụ dầu mỏ sẽ ñược thay thế
bằng nguyên liệu sinh khối. Trong giai ñoạn hiện nay Việt Nam ñang thực
hiện nhiều chương trình nghiên cứu, dự án hợp tác giữa các tổ chức, công ty
trong và ngoài nước nhằm ñưa ra cây trồng thích hợp nhất cho việc sản xuất
nguồn nguyên liệu tái sinh phục vụ sản xuất ethanol sinh học. Một số ñề án
phát triển nhiên liệu sinh học ñã ñược thực hiện, trong ñó nghiên cứu và trồng
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
2
thử nghiệm gồm 3 loại cây: cây sắn, cây mía và cây cọc rào (hay còn gọi là
cây jatropha).
Theo ñánh giá của Ngân hàng Phát triển ðông Á, cao lương ngọt sẽ là
cây trồng năng lượng phù hợp nhất ở Việt Nam nếu như có những cải tạo phù
hợp về giống. Cao lương ngọt là một trong những cây trồng sử dụng nước và
dinh dưỡng hiệu quả nhất. So với ngô và mía ñường (nguyên liệu sản xuất
ethanol hiện nay), cao lương ngọt chỉ cần 1/2 lượng nước và 1/2 lượng phân
bón do vậy có thể ñược trồng hiệu quả trên những vùng ñất khô cằn, thậm chí
gần hoang hóa, nơi không thể trồng lúa gạo. Cây cao lương (Sorghum bicolor
L. Moench) hay còn gọi là cây lúa miến hiện ñang ñược phát triển ñể sản xuất
ngũ cốc và lấy thân. Cây cao lương có thể trồng trên mọi loại ñất: ñất ñồi, ñất
- So sánh và sơ bộ chọn lọc một số giống có triển vọng ñể tiếp tục khảo
sát trong các mùa vụ tiếp theo.
3. Ý nghĩa của ñề tài
3.1. Ý nghĩa trong học tập và nghiên cứu khoa học
- Giúp học viên củng cố và hệ thống lại toàn bộ kiến thức ñã học và áp
dụng vào thực tế sản xuất.
- Trên cơ sở học ñi ñôi với hành, lý thuyết gắn liền với thực tiễn, giúp
học viên nâng cao ñược chuyên môn, nắm vững phương pháp tổ chức tiến
hành nghiên cứu ứng dụng các tiến bộ khoa học kỹ thuật vào sản xuất.
3.2. Ý nghĩa trong thực tiễn sản xuất
Góp phần tìm ra giống cao lương ngọt năng suất cao phù hợp với ñiều
kiện tự nhiên tỉnh Thái Nguyên cũng như các tỉnh trung du miền núi phía Bắc.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
4
CHƯƠNG I
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Cơ sở khoa học của ñề tài
Giống mới có vai trò hết sức quan trọng trong việc nâng cao năng suất
và sản lượng cây trồng. Mỗi một giống khác nhau thì có phản ứng với ñiều
kiện sinh thái ở mỗi vùng khác nhau. Vì vậy ñể phát huy hiệu quả của giống
ðể mở rộng diện tích trồng cao lương trước tiên phải chọn ñược bộ
giống phù hợp với từng vùng miền của Việt Nam, thích nghi với ñiều kiện khí
hậu, có khả năng chống chịu bệnh ñồng thời cho năng suất thân lá cao phục
vụ sản xuất ethanol là vấn ñề trước mắt hiện nay.
1.1.1. ðặc ñiểm thực vật học
Cao lương ngọt một loại cây thuộc họ hòa thảo chiều cao từ 0,6 - 5m,
ñường kính thân 5-30mm tùy thuộc vào giống, ñiều kiện canh tác và môi
trường. ðặc ñiểm 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 dài và rộng hơn lá ngô. Mỗi lá
ñược sinh ra từ một ñốt, số lá ở thời kỳ trưởng thành tương ñương với số
ñốt trên thân.
Thân gồm các lóng và ñốt, lá mọc ra từ ñốt, chồi có thể mọc ra từ các
ñốt thân. Thời gian ñẻ 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 ñiều
kiện cho cây ñẻ nhánh vào vụ sau mà không cần phải trồng lại (Wilson,
1995) [49]. Những giống có hàm lượng nước trong thân cao thường có thân
màu xanh xám, gân lá màu tối.
Rễ cao lương là cây rễ chùm với rất nhiều rễ bên có khả năng hút
nước hiệu quả, rễ ñâm rộng nhờ ñặc ñiểm này cao lương có thể sống ở
những nơi khô hạn hơn ngô. Rễ chính ñâm sâu với nhiều rễ phụ và rễ bên,
rễ chủ yếu xuất hiện ở tầng ñất mặt, rễ chính có thể ñâm sâu tới 1,5m.
Cao lương là cây tự thụ phấn, ñôi khi xảy ra hiện tượng giao phấn,
tỷ lệ giao phấn thường nhỏ hơn 6% (Conley, 2003) [16]. Hoa mọc thành
chùm, chùm hoa có cả hoa ñực 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
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
6
kg hạt giống chứa 25.000 ñến 61.740 hạt. Hạt có nhiều màu sắc khác
Ngưỡng nhiệt phát triển 15 - 37
0
C, tuy nhiệt nhiệt ñộ tối thích là 27
0
C. ða
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
7
số các giống cao lương hiện nay không phản ứng với ánh sáng, tuy nhiên
cao lương là cây trồng ngày ngắn.
1.1.3. Thời gian sinh trưởng
Thời gian từ gieo ñến thu hoạch hạt là một trong những yếu tố quan
trọng ñể phân loại các giống cao lương, bố trí mùa vụ. Thời gian sinh
trưởng thường ít thay ñổi tuy nhiên nó cũng phụ thuộc vào ñiều kiện thời
tiết, mùa vụ, cùng một giống nếu trồng sớm thường có thời gian sinh
trưởng dài hơn nếu trồng muộn.
Cách phân loại này dựa trên ñiều kiện thời tiết bình thường, dưới ñiều
kiện thời tiết khắc nghiệt hoặc rất thuận lợi có thể kéo dài hoặc rút ngắn thời
gian sinh trưởng ñến 25 ngày so với cách phân loại trên (Vinall, 1936) [48].
Dưới ñây là cách phân loại giống các giống cao lương căn cứ theo thời
gian từ gieo ñến 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
1.1.4. Một số giống cao lương trồng phổ biến hiện nay
Mặc dù hiện nay có rất nhiều giống cao lương ngọt ñược trồng phục vụ
cho sản xuất ñường hay rỉ ñường tuy nhiên xuất phát từ mục ñích chiết xuất
cấp thực phẩm, thức ăn, chất xơ, nhiên liệu, sợi…. Cung cấp lương thực cho
750 triệu người trên hành tinh ñặc biệt là ở những vùng nhiệt ñới và cận nhiệt
ñới của châu Phi, châu Á và châu Mỹ La Tinh (Borrell, 2000) [11].
Hiện nay có hơn 50 quốc gia trồng cao lương phân bố ở cả 6 châu lục tập
trung chủ yếu ở châu Phi Và châu Mỹ. Cây cao lương ñược ví như một cây
trồng ña tác dụng sản phẩm của nó phục vụ cho nhiều ngành khác nhau tùy
vào mục ñích sử dụng: hạt là thực phẩm cho người và gia súc, thân lá ñược sử
dụng làm chất ñốt hoặc trong ngành công nghiệp sản xuất ethanol.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
9
Biểu ñồ 2.1: Tình hình sản xuất cao lương trên thế giới trong những năm
gần ñây
Nguồn: FAO, 2012
Diện tích trồng cao lương không có nhiều thay ñổi trong những năm gần
ñây, duy trì ở mức trên 40 triệu ha, cao lương ñược trồng nhiều nhất năm
60
70
1990 1995 2000 2005 2010
DT (triệu ha)
NS hạt (tạ/ha)
SL (triệu tấn)
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
10
Bảng 1.1. Sản lượng cao lương của một số Châu lục giai ñoạn 1990 – 2010
Năm
Châu lục
1990 1995 2000 2005 2009 2010
Châu
Phi
DT (triệu ha) 16,46 21,62 21,26 28,73 27,79 24,76
NS (tạ/ha) 7,28 8,24 8,66 8,69 9,77 8,46
SL (triệu tấn) 11,98 17,81 18,41 24,95 27,17 20,95
Châu
Mỹ
DT (triệu ha) 7,28 6,26 7,08 5,95 5,93 5,94
NS (tạ/ha) 33,84 31,3 32,81 35,82 35,67 37,93
SL (triệu tấn) 24,64 19,58 23,24 21,3 21,14 22,54
Châu Á
DT (triệu ha) 17,20 13,77 11,74 10,65 9,10 9,13
NS (tạ/ha) 10,08 11,14 9,50 10,03 11,46 10,80
SL (triệu tấn) 18,57 15,34 11,15 10,69 10,42 9,86
Châu
Âu
(khoảng 43 triệu ha). Tuy nhiên, năng suất hạt lại liên tục tăng và ñạt cao nhất
ở những năm 2004, 2005 (1,53 và 1,49 tấn/ha). Do ñó, sản lượng hạt của cao
lương cũng ñạt cao nhất vào những năm 2004, 2005. Tình hình chung về diện
tích, năng suất, sản lượng và sử dụng hạt cao lương ñược thể hiện ở bảng 2.2:
Bảng 1.2. Tình hình sản xuất và sử dụng cao lương trên thế giới
Năm
Diện
tích
(1000ha)
NS hạt
(tấn/ha)
Sản
lượng
(1000tấn)
Sử dụng làm
lương thực và
mục ñích
khác (1000
tấn)
Sử dụng
làm thức
ăn gia súc
(1000tấn)
Bình
quân
kg/người
/năm
Nguồn: FAO, 2012
Qua bảng 2.2 cho thấy, mục ñích sử dụng cao lương trong những năm
1970 - 2000 cao lương chủ yếu ñược sử dụng làm thức ăn cho gia súc, trong
khi ñó trước 1970 thì hạt lại ñược dùng làm lương thực cho con người.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
12
1.2.2. Tình hình sản xuất cao lương ở Mỹ
Ở Mỹ, cao lương là cây trồng quan trọng thứ 4 sau ngô, ñậu tương và lúa
mỳ, nhờ vào ñặc tính chống chịu với thời tiết khô hạn và nhiệt ñộ cao. Trong
những năm 50 của thế kỷ trước, cao lương lai tạo ñã ñược ñưa vào trồng ñại
trà cho năng suất cao hơn hẳn và trở thành cây trồng phổ biến ở Mỹ. Ban ñầu
cao lương có hạt màu ñỏ tía, màu sắc này không phù hợp với chế biến. ðể
khắc phục những hạn chế ñó, các nhà chọn giống ñã chọn tạo ra các giống cao
lương có hạt màu trắng thích hợp sản xuất thức ăn chăn nuôi và sản xuất rượu
sâm banh.
Bảng 1.3. Tình hình sản xuất cao lương của Mỹ trong những năm gần ñây
Năm
Diện tích
(triệu ha)
Năng suất
(tấn/ha)
Sản lượng
(triệu tấn)
Xuất khẩu
(triệu tấn)
1990
3,68
39,59
1998 3,13 42,26 13,21 5,00
1999 3,46 43,72 15,12 5,86
2000 3,13 38,23 11,95 6,58
2001 3,47 37,61 13,06 6,19
2002
2,88
31,78
9,16
5,56
2003
3,16
33,10
10,45
5,00
2004 2,64 43,69 11,52 4,59
2005 2,32 43,00 9,98 4,64
2006
2,00
chọn trong thời kỳ khủng hoảng năng lượng như hiện nay. Ở Mỹ cao lương
ñược trồng chủ yếu ở Kansas, Nebraska và Texas.
1.2.3. Tình hình nghiên cứu cao lương trên thế giới
Nhận thức ñược vai trò quan trọng của cao lương cũng như nhu cầu tiêu
thụ cao lương của con người không ngừng tăng lên. Nhiều nước ñã ñầu tư cho
việc tăng năng suất và diện tích trồng cao lương. Vấn ñề ñặt ra là chúng ta
phải tăng năng suất cao lương bằng cách sử dụng các giống có tiềm năng
năng suất cao và áp dụng các biện pháp kỹ thuật tiên tiến vào sản xuất.
Ở Châu Phi dự án nghiên cứu cao lương cấp nhà nước ñược phê duyệt
năm 1984, bắt ñầu hoạt ñộng từ năm 1986 ñến 1991 dưới nguồn vốn tài trợ
của chính phủ Mỹ.
Công tác nghiên cứu cao lương trên thế giới ñang ngày càng ñược mở
rộng với các tổ chức và nhiều chương trình nghiên cứu như:
ICRISAT: Trung tâm nghiên cứu cây trồng vùng bán khô hạn.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
14
NRCS: Trung tâm nghiên cứu cao lương
INTSORMIL - CRSP: Chương trình hỗ trợ nghiên cứu hợp tác quốc tế
về cây cao lương 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.
CGIAR: Trung tâm nghiên cứu tư vấn nông nghiệp quốc tế.
1.2.3.1. Một số kết quả nghiên cứu về chọn giống cao lương trên thế giới
Cao lương hay bất cứ một cây trồng nào, tính trạng năng suất ñược quy
ñịnh bởi rất nhiều gen khác nhau. Môi trường là nhân tố quy ñịnh giới hạn của
kiểu gen. Do dó các nhà khoa học phải tìm ra những gen và ñiều kiện môi
trường thích hợp nhất ñể cây trồng cho năng suất cao.
Tại Trung Quốc, Viện ðại học Nông nghiệp Thẩm Dương ñã nghiên cứu
58 dòng lúa miến ngọt và chọn lọc ra một số giống tốt, thích hợp với vùng
ñông bắc Trung Quốc.
Giống Brandes, Roma có khối lượng vật chất khô cao nhất: 54,2g và 50,4g ở
thời ñiểm 60 ngày sau gieo. Tại thời ñiểm 90 ngày sau gieo khối lượng vật
chất khô giống Rio (72,2g), Dale (70,2g) và Brandes (65,5g) tương ñương
nhau. Giống RM-10-2 có khối lượng vật chất khô cao nhất (75,2g) (Bryan và
cs, 1981) [9].
Giống cao lương ngọt Keller thu hoạch ñược 107 tấn thân lá/ha tương
ñương 5.997 lít ethanol (Hills và cs, 1981) [23].
Sau khi khảo nghiệm 5 giống (Rio, Dale, RM-57-1 và J-set-3) ñưa ra kết
luận rằng: giống Rio có số lá/ thân nhiều hơn các giống khác (8,02 lá) chiều
cao cây trung bình 307 cm; trong khi ñó giống RM-57-1 và Dale cho năng
suất sinh vật học cao nhất ñạt 51,8 tấn và 50,6 tấn /ha trong cùng ñiều kiện
canh tác (Muddemmanavar,1983).
Sau khi tiến hành ñánh giá các dòng cao lương khác nhau tại Rahuri, cho
thấy chiều cao của các dòng cao lương dao ñộng từ 180cm (dòng IS-660) ñến
350 cm (dòng IS-306) (Bapat và cs, 1983) [4].
Chiu và Hu (1984) [14] (Trung Quốc) chỉ ra rằng năng suất sinh khối
trung bình liên quan chặt chẽ với chiều cao thân cây, năng suất hạt và số
lượng lá/cây và số lượng nhánh/khóm ở cây cao lương vụ thu.
Sau khi tiến hành khảo nghiệm 87 dòng, giống cao lương ngọt ở Kharif
ñã tìm ra 12 dòng triển vọng. Trong ñó giống SSV-2525 có chiều cao cây cao
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
Copyright: Tài liệu đại học ©