ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM
BẾ THỊ LOAN Tên đề tài:
Khoá học : 2010 - 2014

Thái Nguyên, 2014 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN


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


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


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

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


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

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

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

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

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

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

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

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.