ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM

LIÊU THANH HÙNG

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA THỜI ĐIỂM
CẮT NGỌN ĐẾN NĂNG SUẤT VÀ CHẤT LƯỢNG
CỦA CÁC GIỐNG CAO LƯƠNG NGỌT
TRIỂN VỌNG TẠI THÁI NGUYÊN

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC CÂY TRỒNG

Thái Nguyên - 2015


ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM

LIÊU THANH HÙNG

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA THỜI ĐIỂM
CẮT NGỌN ĐẾN NĂNG SUẤT VÀ CHẤT LƯỢNG
CỦA CÁC GIỐNG CAO LƯƠNG NGỌT
TRIỂN VỌNG TẠI THÁI NGUYÊN
Chuyên ngành: Khoa học cây trồng
Mã số : 60.62.01.10

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC CÂY TRỒNG

Người hướng dẫn khoa học: TS. Hoàng Thị Bích Thảo


quá trình học tập và thực hiện đề tài.
Tôi xin chân thành cám ơn !
Tác giả luận văn

Liêu Thanh Hùng


iii

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ............................................................................................. i
LỜI CẢM ƠN .................................................................................................. ii
MỤC LỤC ....................................................................................................... iii
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ................................................................ v
DANH MỤC CÁC BẢNG ............................................................................. vi
DANH MỤC CÁC HÌNH ............................................................................. vii
MỞ ĐẦU .......................................................................................................... 1
1. Đặt vấn đề ................................................................................................................... 1
2. Mục tiêu của đề tài ..................................................................................................... 2
3. Yêu cầu của đề tài ...................................................................................................... 2
4. Ý nghĩa của đề tài....................................................................................................... 2
Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU ............................................................. 3
1.1. Cơ sở khoa học của đề tài ...................................................................................... 3
1.2. Đặc điểm thực vật học của cây cao lương ngọt ................................................... 4
1.3. Nguồn gốc phân bố và yêu cầu ngoại cảnh của cây cao lương ngọt ................. 6
1.4. Tình hình sản xuất và nghiên cứu cao lương trên thế giới và Việt Nam ... 7
1.4.1. Tình hình sản xuất và nghiên cứu trên thế giới....................................... 7
Chương 2: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN
CỨU ................................................................................................................ 29
2.1. Đối tượng nghiên cứu ...........................................................................................29


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan rằng, số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn là
trung thực và chưa từng được công bố.
Tôi xin cam đoan rằng, mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này
đã được cảm ơn và thông tin trích dẫn trong luận văn này đã được chỉ rõ
nguồn gốc.
Tác giả luận văn

Liêu Thanh Hùng


vi

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 3.1. Khả năng tăng trưởng chiều cao cây của các giống cao lương
ngọt thí nghiệm ................................................................................ 35
Bảng 3.2. Khả năng ra lá của các giống cao lương ngọt thí nghiệm ............... 37
Bảng 3.3. Đường kính thân của các giống cao lương ngọt thí nghiệm ........... 38
Bảng 3.4. Mức độ nhiễm bệnh của các giống cao lương ngọt thí nghiệm ...... 39
Bảng 3.5. Ảnh hưởng của giống và công thức cắt ngọn đến khối lượng
thân lá của các giống cao lương ngọt thí nghiệm ............................ 42
Bảng 3.6. Ảnh hưởng của giống và công thức cắt ngọn đến khối lượng
thân của các giống cao lương ngọt thí nghiệm ................................ 46
Bảng 3.7. Ảnh hưởng của giống và công thức cắt ngọn đến năng suất
sinh khối và năng suất thân của cao lương ngọt .............................. 51
Bảng 3.8. Ảnh hưởng của giống và công thức cắt ngọn đến Brix của cao
lương ngọt ........................................................................................ 52
Bảng 3.9. Ảnh hưởng của giống và công thức cắt ngọn đến năng suất

cây nguyên liệu mới, đáp ứng yêu cầu phát triển bền vững ngành nông nghiệp
để sản xuất nhiên liệu sinh học. 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, trong đó có cây cao lương ngọt.
Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên đã tham gia nghiên cứu tuyển
chọn các giống cao lương ngọt cao sản với sự hợp tác của Nhật Bản từ năm
2011 và bước đầu tuyển chọn được một số giống có triển vọng với năng suất
thân trên 100 tấn/ha. Tuy nhiên, mục đích của việc trồng cao lương ngọt
nguyên liệu sản xuất xăng sinh học là lấy đường trong thân của cây nên việc
nghiên cứu về hàm lượng đường trong cây là rất quan trọng.
Nhiều nghiên cứu khoa học trên thế giới đã chỉ ra rằng kỹ thuật cắt
ngọn có ảnh hưởng đến năng suất, chất lượng và khả năng chống chịu của cây
cao lương ngọt. Từ năm 2011 đến nay, trường Đại học Nông Lâm Thái
Nguyên đã tiến hành nghiên cứu tuyển chọn giống cao lương ngọt cho khu
vực miền núi phía Bắc Việt Nam và bước đầu lựa chọn được ba giống triển
vọng là giống NL3, giống KCS105 và giống EN8. Tuy nhiên, cao lương ngọt


2

là cây trồng mới ở Việt Nam, có rất ít nghiên cứu về biện pháp kỹ thuật nâng
cao năng suất, chất lượng của loại cây này.
Xuất phát từ những yêu cầu của thực tiễn nêu trên chúng tôi đã tiến
hành đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng của thời điểm cắt ngọn đến năng suất
và chất lượng của các giống cao lương ngọt triển vọng tại Thái Nguyên”.
2. Mục tiêu của đề tài
Xác định được kỹ thuật cắt ngọn phù hợp cho ba giống cao lương
ngọt thí nghiệm.
3. Yêu cầu của đề tài

quá trình học tập và thực hiện đề tài.
Tôi xin chân thành cám ơn !
Tác giả luận văn

Liêu Thanh Hùng


4

1.2. Đặc điểm thực vật học của cây cao lương ngọt
Cao lương ngọt một loại cây thuộc họ hòa thảo chiều cao từ 0,6 – 5 m,
đường kính thân 5 – 30 mm 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.
Rễ cây cao lương là rễ chùm với rất nhiều rễ bên có khả năng hút nước
hiệu quả, rễ đâm rộng. Nhờ đặc điểm này mà cao lương có thể sống ở những
nơi khô hạn hơn ngô. 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 1,5 m, nhưng thông
thường tập trung ở độ sâu 0,9 m [6].
Thân cây đứng, 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. Tất cả các giống cao
lương đều có thân mọng nước. Hàm lượng nước trong thân khi trưởng thành
thường không vượt quá 20% sau đó giảm dần. Những giống có hàm lượng
nước trong thân cao thường có thân màu xanh xám, gân lá màu tối.
Lá cao lương cũng có phần bẹ ôm sát vào thân cây làm tăng độ cứng cho
cây, bẹ lá thông thường dài khoảng 15 – 35 cm và cuộn chặt lấy thân. Phiến lá
dài 30 – 135 cm, rộng từ 1,5 – 13 cm với mép lá thẳng hoặc gợn sóng, mặt lá
thường được phủ một lớp phấn muội. Lá cao lương ngắn và rộng hơn lá ngô,

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 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.


6

1.3. Nguồn gốc phân bố và yêu cầu ngoại cảnh của cây cao lương ngọt
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 [21].
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. Cao lương là loại cây trồng nhiệt đới và bán nhiệt đới do
đó không thể trồng ở điều kiện lạnh giá; 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. Cao lương 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
ở 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 có ngưỡng nhiệt phát triển 15-370C, tuy nhiên, nhiệt độ tối thích là

tập trung chủ yếu ở Châu Phi và Châu Mỹ. Cây cao lương được ví như một
cây trồng đa tác dụng sản phẩm của nó phục vụ cho nhiều ngành khác nhau
tùy vào mục đích sử dụng: hạt là thực phẩm cho người và gia súc, thân lá
được sử dụng làm chất đốt hoặc trong ngành công nghiệp sản xuất ethanol.
Năm 2013, khu vực Bắc Mỹ đứng đầu thế giới về sản xuất năng
lượng sinh học (30 triệu tấn) chiếm 50% tổng sản lượng của toàn thế giới,
trong đó sản lượng Ethanol chiếm đa số (gần 25 triệu tấn), còn lại là
biodiesel chiếm khoảng hơn 9 triệu tấn. Tương tự như vậy, khu vực Nam
và Trung Mỹ sản xuất khoảng 20 triệu tấn năng lượng sinh học trong năm


8

2013, riêng Ethanol chiếm 15 triệu tấn. Khu vực Châu Âu cho sản lượng
NLSH đạt trên 10 triệu tấn song tỉ lệ Biodiesel lớn hơn, chiếm hơn 70%
tổng sản lượng NLSH toàn khu vực.
Bảng 1.1. Tình hình sản xuất năng lượng sinh học ở một số quốc gia trên thế
giới giai đoạn 2003 – 2013
NLSH theo
năm

Sản lượng NLSH (triệu tấn)

Khu vực

2003

2005

2007


461

721

998

1,011

1,6

5,339

7,612

13,922

22,422

28,282

29,505

4,6

9

9

272

8,093

12,347

15,911

16,904

18,757

11,3

Pháp

368

439

1,121

2,312

2,071

1,936

-6,2

Đức


1,619

3,157

6,826

10,280

11,133

10,988

-1,0

Trung Quốc

396

622

901

1124

1729

1680

1,8


26,2

491

834

1,732

3,320

5,406

6,071

12,6

14,682

19,701

34,832

51,949

61,752

65,348

6,1


sử dụng những giống mới phù hợp với từng vùng sinh thái và mùa vụ. Tổng
sản lượng cao lương thế giới trong vòng 20 năm qua luôn duy trì trên mức 50
triệu tấn. Năng suất cao lương khá ổn định qua các năm, trước 2010 dao động
trong khoảng 12 – 13 tạ/ha, từ năm 2010 trở lại đây năng suất cao lương có
xu hướng tăng lên, đạt 15,34 tạ/ha (2012) nhưng năng suất không đều giữa
các châu lục, năng suất cao đạt được ở châu Âu, Châu Mỹ và châu Đại
Dương. Châu Phi có diện tích trồng cao lương lớn nhất thế giới tăng liên tục
qua các năm 16,46 triệu ha năm 1990 lên 24,76 triệu ha năm 2010 chiếm 61
% diện tích cao lương thế giới. Mặc dù năng suất cao lương khá thấp năm
2012 đạt 10,36 tạ/ha thấp hơn so với bình quân năng suất thế giới (4,98 tạ/ha)
nhưng do diện tích lớn nên Châu phi có sản lượng lớn thứ hai trên thế giới sau
Châu Mỹ chiếm 38% sản lượng cao lương thế giới. Việc nâng cao năng suất
cao lương được quan tâm và chú trọng, rất nhiều chương trình, dự án cải tiến
kỹ thuật canh tác, lai tạo các giống cao lương mới đang được tiến hành.


10

Châu Á cũng là châu lục trồng nhiều cao lương nhưng trong số 10 nước
có sản lượng cao nhất thế giới chỉ có Trung Quốc là đại diện của châu Á.
Năm 2011 sản lượng hạt đạt 2,05 triệu tấn, năng suất hạt 40,98 tạ/ha, cao hơn
so với trung bình thế giới (15,27 tạ/ha).
Châu Mỹ là châu lục có năng suất cao lương cao nhất thế giới, sản
lượng cao lương tập trung chủ yếu ở Mỹ, Mexico, Braxin và Argentina.
Brazil sản xuất ethanol từ mía đường nên hiệu năng năng lượng cao
hơn so với bắp gấp 6 lần, vì bắp cần thêm giai đoạn phân giải tinh bột thành
chất đường trước khi chế biến thành rượu ethanol. Chương trình này được
đánh giá thành công và lớn nhất thế giới, nay đã cung cấp được 30% nhu cầu
nhiên liệu vận chuyển trong nước. Trước đây, Brazil là một nước nhập khẩu
dầu rất lớn, nhưng nay đã tự túc hoàn toàn về năng lượng, nhờ sản xuất

Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU ............................................................. 3
1.1. Cơ sở khoa học của đề tài ...................................................................................... 3
1.2. Đặc điểm thực vật học của cây cao lương ngọt ................................................... 4
1.3. Nguồn gốc phân bố và yêu cầu ngoại cảnh của cây cao lương ngọt ................. 6
1.4. Tình hình sản xuất và nghiên cứu cao lương trên thế giới và Việt Nam ... 7
1.4.1. Tình hình sản xuất và nghiên cứu trên thế giới....................................... 7
Chương 2: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN
CỨU ................................................................................................................ 29
2.1. Đối tượng nghiên cứu ...........................................................................................29
2.2. Địa điểm và thời gian nghiên cứu .......................................................................29
2.2.1. Địa điểm nghiên cứu ............................................................................. 29
2.2.2. Thời gian nghiên cứu ............................................................................ 29
2.3. Nội dung nghiên cứu ............................................................................................29
2.4.2. Quy trình kỹ thuật ................................................................................. 31


12

Những nước dùng nhiều nhiên liệu ethanol sinh học trong Liên Minh
Châu Âu là Đức, Thụy Sĩ, Pháp và Tây Ban Nha. Trong 2006, lục địa này sản
xuất loại nhiên liệu sinh học tương đương đến 90% nhu cầu. Đức quốc sản
xuất gần 70% nhu cầu, Tây Ban Nha 60% và Thụy Sĩ 50%. Tại Đức quốc có
đến 792 trạm xăng có E85, Pháp 131 E85 và với 550 trạm khác đang được
xây cất (EUBIA, 2007). Liên Minh Châu Âu đã thông qua luật đòi hỏi các
nước hội viên phải sử dụng nhiên liệu không có khoáng chất tối thiểu 5,75%
tổng số thể tích nhiên liệu tiêu thụ trong năm 2010 và 10% trong 2020. Do đó,
họ có thể thay thế diesel hay xăng bằng bất cứ nguồn nhiên liệu sinh học nào.
Trung Quốc có chính sách khuyến khích sử dụng nhiên liệu sinh học tại
các vùng sản xuất dư thừa ngũ cốc để giảm bớt dùng xăng dầu. Đầu tiên,
nước này chọn năm thành phố thí điểm ở các vùng trung bộ và đông bắc,

dioxide (CO2), loại khí thải gây hiệu ứng nhà kính hàng đầu góp phần dẫn đến
biến đổi khí hậu. So với bắp và mía đường (nguyên liệu sản xuất ethanol hiện
nay), lúa miến ngọt chỉ “uống” ½ lượng nước và chỉ “ăn” ½ lượng phân bón.
Nông dân có thể thu hoạch lúa miến ngọt làm thực phẩm hoặc trồng lấy thân
để bán làm thức ăn cho gia súc hoặc cung cấp cho các nhà máy sản xuất
ethanol. Đó là lý do loại cây có thể phát triển đến chiều cao 2,6 – 4 m này
được khen ngợi là “cây thông minh” [15].
Để làm nguyên liệu chế biến ethanol (hoặc diesel sinh học), cây sẽ
được thu hoạch trước khi ra hạt, phần thân vốn giàu thành phần đường được
ép lấy nước sau đó lên men và chưng cất tạo ra ethanol. Quá trình sản xuất
ethanol từ lúa miến ngọt ít hao tốn điện hơn so với khi dùng bắp hoặc mía. Đó
là chưa nói lúa miến ngọt có hàm lượng năng lượng khá cao, tương đương với
mía và gần gấp 4 lần so với bắp mà không có phế phẩm. 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 lúa miến ngọt
không phát thải CO2 như nhiên liệu hóa thạch.


14

1.4.1.2. Tình hình nghiên cứu cao lương trên thế giới
Một thách thức lớn cho nhân loại trong thế kỷ 21 là giảm phát thải khí
nhà kính, yếu tố quyết định gây ra biến đổi khí hậu. Vấn đề chính được đặt ra
là tìm được một nguồn năng lượng sạch, rẻ, dồi dào để thay thế cho nguồn
nhiên liệu hóa thạch, được coi là bẩn và đang được dự báo là sẽ cạn kiệt trong
nay mai.
Theo thông tin của Liên minh châu Âu tháng 1/2007 tiêu thụ năng
lượng toàn cầu đã tăng lên gấp đôi, từ 10 tỷ tấn quy ra dầu/năm tăng lên 22 tỷ
tấn quy dầu/năm vào năm 2050. Giáo sư Nghê Duy Đấu, Viện sĩ công trình
Đại học Thanh Hoa (Bắc Kinh) cho biết theo Bộ Năng lượng Mỹ và Ủy ban

Năng lượng sinh học hiện đang là một hướng đi mà nhiều quốc gia đã
lựa chọn. Nhiều chuyên gia kinh tế – môi trường có chung nhận xét: Mẫu
hình vận hành phát triển kinh tế – xã hội chủ yếu dựa vào năng lượng hoá
thạch là mẫu hình phát triển không bền vững. Do vậy, nhiều quốc gia đã có
chính sách kết hợp sử dụng tiết kiệm và hiệu quả các dạng năng lượng hiện
có, với chính sách sử dụng năng lượng thân thiện môi trường. Tại hội nghị
quốc tế do APEC tổ chức tại Vancouver (Canada) ngày 27–29/4/2005, quyết
định sử dụng NLSH để thay thế xăng dầu khoáng trong ngành giao thông đã
được nhiều hãng ôtô chấp nhận.
Nhận thức được vai trò quan trọng của cao lương cũng như nhu cầu
tiêu thụ cao lương của con người không ngừng tăng lên. Nhiều nước đã đầu tư
cho việc tăng năng suất và diện tích trồng cao lương. Vấn đề đặt 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 đầu tiên được
phê duyệt năm 1984, bắt đầu hoạt động từ năm 1986 đến 1991 dưới nguồn
vốn tài trợ của chính phủ Mỹ.


iv

2.4.3. Các chỉ tiêu và phương pháp theo dõi................................................... 31
2.4.4. Phương pháp xử lý số liệu..................................................................... 34
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ................... 35
3.1. Các chỉ tiêu sinh trưởng .......................................................................................35
3.1.1. Khả năng tăng trưởng chiều cao cây ..................................................... 35
3.1.2. Động thái ra lá ....................................................................................... 37
3.1.3. Đường kính thân.................................................................................... 38
3.2. Khả năng nhiễm bệnh hại ....................................................................................38
3.3. Các yếu tố cấu thành năng suất, năng suất và chất lượng .................................40