BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÁI NGUYÊN
---------------------------

ĐINH CÔNG PHƯƠNG

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG SINH TRƯỞNG, PHÁT
TRIỂN VÀ KHẢ NĂNG CHỊU HẠN CỦA MỘT SỐ
GIỐNG NGÔ LAI TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM
THÁI NGUYÊN
Chuyên ngành
Mã số

:
:

Trồng trọt
60 62 01

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP

Người hướng dẫn khoa học:

TS. Phan Thị Vân

Khoa Nông học - Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên

THÁI NGUYÊN - 2011



đồng nghiệp, những người luôn quan tâm giúp đỡ trong suốt thời gian tôi học
tập và nghiên cứu vừa qua.

Tác giả luận văn

Đinh Công Phương

ii


MỤC LỤC
PHẦN 1: Mở đầu…………………………………………………….…….1
1.1. Đặt vấn đề……………………………………………………………...1
1.2. Mục đích và yêu cầu của đề tài…………………………………….…..3
1.2.1. Mục đích...............................................................................................3
1.2.2. Yêu cầu.................................................................................................3
PHẦN 2: Tổng quan tài liệu........................................................................4
2.1. Cơ sở khoa học của đề tài........................................................................4
2.2.Tình hình nghiên cứu và sản xuất ngô trên thế giới.................................5
2.3. Tình hình nghiên cứu và sản xuất ngô ở Việt Nam.................................9
2.4. Tình hình sản xuất ngô tại Thái Nguyên................................................17
2.5. Tính chịu hạn ở thực vật........................................................................18
2.5.1. Khái niệm tính chịu hạn......................................................................18
2.5.2. Nguyên nhân gây hạn.........................................................................19
2.5.3. Cơ chế chịu hạn ở thực vật.................................................................19
2.6. Một số kết quả nghiên cứu về tính chống chịu hạn ở thực vật..............21
2.6.1. Ảnh hưởng của hạn đến sinh trưởng phát triển và năng suất
cây trồng..............................................................................21
2.6.2. Các tính trạng sinh lý được sử dụng để đánh giá khả năng chịu hạn của
cây trồng........................................................................................................21

ngô thí nghiệm trong điều kiện tưới nước và không tưới nước……………45
3.3.2.1. Địa điểm và thời gian nghiên cứu…………………………………45
3.3.2.2. Phương pháp tiến hành…………………………………………….45
3.3.2.3. Quy trình kỹ thuật trồng trọt áp dụng trong thí nghiệm…………...46
3.3.2.4. Các chỉ tiêu nghiên cứu và phương pháp theo dõi..........................47
3.3.3. Xây dựng mô hình trình diễn các giống ngô lai triển vọng……….....51
3.4. Phương pháp xử lý số liệu......................................................................................51
PHẦN 4: Kết quả nghiên cứu và thảo luận………………………….…..52
4.1. Diễn biến thời tiết khí hậu của Thái Nguyên năm 2009 – 2010……………....52
4.2. Kết quả nghiên cứu khả năng chịu hạn của các giống ngô trong
thí nghiệm....................................................................................................55
4.2.1. Đánh giá khả năng chịu hạn của các giống ngô thí nghiệm ở thời kỳ cây
con................................................................................................................55
iv


4.2.2. Đánh giá khả năng chịu hạn của các giống ngô lai trong thí nghiệm ở
thời kỳ cây trỗ cờ bằng phương pháp xác định khả năng giữ nước...............57
4.3. Kết quả nghiên cứu một số chỉ tiêu sinh trưởng, phát triển và năng suất
của các giống ngô thí nghiệm trong điều kiện tưới và không tưới…………59
4.3.1. Kết quả theo dõi các giai đoạn phát dục chính của các giống ngô trong
điều kiện tưới và không tưới……………………………………………….59
4.3.1.1. Giai đoạn trỗ cờ, tung phấn, phun râu................................................61
4.2.1.2. Giai đoạn chín sinh lý.......................................................................63
4.3.2.Tốc độ tăng trưởng chiều cao cây và ra lá của các giống ngô trong điều
kiện tưới và không tưới.................................................................................64
4.3.2.1. Tốc độ tăng trưởng chiều cao cây....................................................64
4.3.2.2. Tốc độ ra lá………………………………………………………..67
4.3.3. Kết quả theo dõi một số đặc điểm hình thái của các giống ngô trong
điều kiện tưới và không tưới……………………………………………….68

2.2

Nội dung
Tình hình sản xuất ngô trên thế giới giai đoạn 1961-2010
Tình hình sản xuất ngô ở một số vùng trên thế giới năm

Trang
5
6

2008-2009
2.3

Dự báo nhu cầu ngô thế giới đến năm 2020

8

2.4

Tình hình sản xuất ngô ở Việt Nam giai đoạn 1995 - 2009

10

2.5

Tình hình sản xuất ngô tại Thái Nguyên từ 1996 – 2009

17

3.1

58
60
65
67

tưới
4.7

Chiều cao cây và chiều cao đóng bắp của các giống ngô thí
nghiệm trong điều kiện tưới và không tưới

vii

69


4.8
4.9
4.10

Số lá trên cây và chỉ số diện tích lá của các giống ngô thí
nghiệm trong điều kiện tưới và không tưới
Tỷ lệ nhiễm sâu bệnh của các giống ngô thí nghiệm trong
điều kiện tưới và không tưới
Tỷ lệ gãy thân, đổ rễ của các giống ngô thí nghiệm trong điều

73
77
80




DANH MỤC BIỂU ĐỒ
Biểu đồ
4.1

4.2

4.3

4.4

4.5

4.6

Nội dung
Thời gian sinh trưởng của các giống ngô trong điều kiện
tưới và không tưới
Chiều cao cây của các giống ngô thí nghiệm trong điều
kiện tưới và không tưới
Chiều cao đóng bắp của các giống ngô thí nghiệm trong
điều kiện tưới và không tưới
Số lá trên cây của các giống ngô thí nghiệm trong điều
kiện tưới và không tưới
Năng suất lý thuyết của các giống ngô thí nghiệm trong
điều kiện tưới và không tưới
Năng suất thực thu của các giống ngô thí nghiệm trong
điều kiện tưới và không tưới



Chiều cao đóng bắp

CD

Chiều dài

:

CSDTL :

Chỉ số diện tích lá

CSHTĐ:

Chỉ số hạn tương đối

ĐK

:

Đường kính

FR

:

Phun râu

KOT


Tung phấn

TGST :

Thời gian sinh trưởng

ABA

:

Abscisic acid

ASI

:

Anthesis Silking Interval (khoảng cách tung phấn, phun râu

HI

:

Harvest index (hệ số thu hoạch)

IWC

:

Initial water content (lượng nước ban đầu)

MỞ ĐẦU
1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ
Cây ngô (Zea mays L.) là một trong ba cây ngũ cốc chính và quan trọng
của loài người, ngô là cây lương thực góp phần giải quyết lương thực cho
khoảng 6 tỷ người trên hành tinh chúng ta. Toàn thế giới sử dụng 21% sản
lượng ngô làm lương thực. Ở các nước thuộc Trung Mỹ, Nam Á và châu Phi
người ta sử dụng ngô làm lương thực chính cho con người với phương thức
rất đa dạng tuỳ theo từng vùng địa lý và tập quán từng nơi. Các nước Đông
Nam Phi sử dụng 85% sản lượng ngô làm lương thực, Tây Phi 80%, Bắc Phi
42%, Tây Á 27%, Nam Á 75%, Đông Nam Á và Thái Bình Dương 39%,
Đông Á 30%, Trung Mỹ và Caribe 61%... Ngô là nguồn dinh dưỡng chính
của loài người, đã giúp cho loài người giải quyết nạn đói thường xuyên đe
doạ, “là cây báo hiệu sự no ấm”.
Bên cạnh giá trị làm lương thực, ngô còn là cây thức ăn gia súc quan
trọng, 70% chất tinh trong thức ăn tổng hợp cho gia súc và gia cầm là từ ngô.
Ở các nước phát triển có nền chăn nuôi công nghiệp đã sử dụng 70 - 90% sản
lượng ngô cho chăn nuôi như Hungari 97%, Pháp 90%, Mỹ 89%, Rumani
69%....Cây ngô là thức ăn xanh và ủ chua rất tốt cho chăn nuôi gia súc lớn, đặc
biệt là bò sữa.
Những năm gần đây ngô còn là cây thực phẩm được ưa chuộng. Ngô rau
(ngô bao tử - baby corn) có giá trị kinh tế hàng hoá và giá trị dinh dưỡng rất cao
so với các loại rau cao cấp khác. Ngoài ra, ngô còn là nguyên liệu của công nghiệp
chế biến thực phẩm, công nghệ y dược và công nghiệp nhẹ. Hiện nay hoạt động
sản xuất Ethanol từ nguyên liệu ngô đang phát triển mạnh và Mỹ là nước đứng
đầu trong ngành này. Nhu cầu về lương thực nói chung và ngô nói riêng đang tăng
nhanh trên toàn cầu, mậu dịch ngô thế giới tăng liên tục trong mấy năm gần đây.

1





ra các giống ngô có khả năng duy trì năng suất trong điều kiện khô hạn
là hướng ưu tiên hàng đầu của các nhà nghiên cứu ngô hiện nay.
Xuất phát từ thực tiễn trên chúng tôi đã tiến hành đề tài:
“Nghiên cứu khả năng sinh trưởng, phát triển và khả năng chiụ hạn
của một số giống ngô lai tại trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên”
1.2. MỤC ĐÍCH VÀ YÊU CẦU CỦA ĐỀ TÀI
1.2.1. Mục đích
Chọn được giống có khả năng sinh trưởng, phát triển tốt và có khả
năng chịu hạn phù hợp với điều kiện sinh thái của tỉnh Thái Nguyên.
1.2.2. Yêu cầu
- Nghiên cứu phản ứng của một số chỉ tiêu hình thái liên quan đến tính
chịu hạn ở ngô.
- Nghiên cứu sự thay đổi một số chỉ tiêu hình thái và năng suất của các
giống thí nghiệm trong điều kiện không tưới so với điều kiện có tưới.
- Xác định các chỉ số hạn để đánh giá khả năng chịu hạn của các giống
ngô thí nghiệm.
- Theo dõi một số đặc điểm nông học của giống ưu tú trong mô hình
trình diễn.

3


PHẦN 2
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1. CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI
Theo số liệu điều tra của CIMMYT, trên thế giới hàng năm hạn gây tổn
thất khoảng 8,8 triệu tấn ngô hạt ở vùng nhiệt đới thấp, khoảng 7,7 triệu tấn ở
vùng cận nhiệt đới và khoảng 3,9 triệu tấn ở vùng núi cao. Như vậy thế giới bị

làm thức ăn cho chăn nuôi mà còn có vai trò quan trọng trong nền kinh tế. Bởi
vậy rất nhiều nước trên thế giới đã quan tâm và đẩy mạnh việc nghiên cứu và
phát triển sản xuất ngô. Trong những năm gần đây nhờ áp dụng những tiến bộ
khoa học kỹ thuật vào sản xuất nên cây ngô đã không ngừng được nâng cao
về diện tích, năng suất cũng như sản lượng. Trên thế giới hiện nay có khoảng
75 nước trồng ngô bao gồm cả các nước công nghiệp và các nước đang phát
triển, mỗi nước trồng ít nhất 100.000 ha ngô. Trong 25 nước sản xuất ngô
hàng đầu thế giới có 8 nước phát triển, 17 nước đang phát triển. Có khoảng
200 triệu nông dân trồng ngô trên toàn cầu, 98% là nông dân ở các nước đang
phát triển, 75% số người trồng ngô ở Châu Á, khoảng từ 15 - 20% ở Châu Phi
và 5% ở Châu Mỹ La tinh.
Bảng 2.1. Tình hình sản xuất ngô trên thế giới giai đoạn 1961 - 2010
Chỉ tiêu
Năm
1961
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010

Diện tích
(triệu ha)


148,6
47,5
706,3
158,6
49,7
788,1
161,0
51,1
822,7
159,5
51,2
817,1
162,3
50,6
820,6
Nguồn: FAOSTAT, 2011 [36], USDA, 2011[55]
5


Bảng 2.2. Tình hình sản xuất ngô ở một số vùng trên thế giới năm 2008-2009
Chỉ tiêu

Diện tích

Năng suất

Sản lượng

(triệu ha)



Châu Phi

29,2

30,3

18,2

18,7

53,2

56,7

Châu Mỹ

64,1

62,5

68,3

70,8

438,2

442,2

Châu Á


30,3

66,5

68,7

0,6

0,6

Vùng

Nguồn: FAOSTAT, 2011[36]
Trong các cây ngũ cốc thì ngô đứng thứ ba về diện tích, đứng đầu về sản
lượng và năng suất. Theo số liệu thống kê của FAO, năm 2004, năng suất ngô
trung bình của thế giới đạt 4,94 tấn/ha, sản lượng đạt 729,2 triệu tấn cao hơn so
với năng suất, sản lượng lúa mỳ và lúa nước. Năm 2007, diện tích ngô đạt 158,6
triệu ha, năng suất 4,97 tấn/ha và sản lượng là 788,1 triệu tấn, trong khi đó lúa
mỳ diện tích chỉ đạt 217,2 triệu ha, năng suất 2,8 tấn/ha và sản lượng 603,6 triệu
tấn; lúa nước diện tích thấp hơn chỉ đạt 153,7 triệu ha, năng suất 4,1 tấn/ha, sản
lượng 626,7 triệu tấn (FAOSTAT, 2011) [36]. Về mặt dinh dưỡng ngô là cây có
giá trị dinh dưỡng cao so với các cây ngũ cốc khác. Chính vì vậy ngô sớm trở
thành cây lương thực quan trọng của nhiều nước và khu vực trên thế giới.
Những năm qua, diện tích gieo trồng ngô trên toàn thế giới và các khu
vực thay đổi rất ít, do quỹ đất canh tác ngô hầu như đã được khai thác. Theo
thống kê của Bộ nông nghiệp Mỹ (2003), tỷ lệ tăng trưởng về diện tích gieo
trồng của thế giới trong 10 năm (1999 - 2000) là 0,7%, năng suất là 2,4% và
tổng sản lượng là 3,1%. Đặc biệt từ 10 năm nay, cùng với những thành tựu
6

dùng làm nguyên liệu cho công nghiệp. Ở các nước phát triển chỉ dùng 5%
ngô làm lương thực nhưng ở các nước đang phát triển tỉ lệ này là 22% (IPRI,
2003) [42]. Năm 2020, nhu cầu ngô thế giới tăng 45% so với năm 1997, chủ
7


yếu tăng cao ở các nước đang phát triển (72%), riêng Đông Nam Á nhu cầu
tăng 70% (bảng 2.3). Sở dĩ nhu cầu ngô tăng mạnh là do dân số thế giới tăng,
thu nhập bình quân đầu người tăng, nên nhu cầu thịt, cá, trứng, sữa tăng
mạnh, dẫn đến đòi hỏi lượng ngô dùng cho chăn nuôi tăng. Thách thức lớn
nhất là 80% nhu cầu ngô thế giới tăng (266 triệu tấn), lại tập trung ở các nước
đang phát triển, nhưng chỉ khoảng 10% sản lượng ngô từ các nước công
nghiệp có thể xuất sang các nước này. Vì vậy các nước đang phát triển phải tự
đáp ứng nhu cầu của mình (IPRI, 2003) [42].
Bảng 2.3. Dự báo nhu cầu ngô thế giới đến năm 2020
Năm 1997
Năm 2020
% thay đổi
(triệu tấn)
(triệu tấn)
Thế giới
586
852
45
Các nước đang phát triển
295
508
72
Đông Á
136

ngô đã tạo ra bước nhảy vọt về năng suất, đồng thời với việc sử dụng những
thành tựu của nhiều ngành khoa học về di truyền học, chọn giống, công nghệ
sinh học, cơ giới hoá đã được ứng dụng trong sản xuất…. Đặc biệt ngày nay
áp dụng khoa học công nghệ trong chọn tạo giống ngô đang phổ biến rộng rãi
và đã đạt được nhiều thành tựu to lớn như:
8


- Tạo dòng thuần bằng nuôi cấy Invitro, nuôi cấy bao phấn (Potolo,
Tone, Thomsi, 1998).
- Nuôi cấy hạt phấn tách rời noãn hoặc noãn chưa thụ tinh.
- Đa bội thể và tái sinh lưỡng bội (William, 1998).
Hiện tượng ưu thế lai đã được Koelreuter miêu tả đầu tiên vào năm
1776, khi tiến hành lai các cây trồng thuộc chi Nicotiana, Dianthus,
Verbascum, Mirabilis và Datura với nhau. Vào năm 1877, Charles Darwin
sau khi làm thí nghiệm so sánh hai dạng ngô tự thụ và giao phối đã đi tới kết
luận: “ Chiều cao cây ở dạng ngô giao phối cao hơn 19% và chín sớm hơn 9%
so với dạng ngô tự phối” (Hallauer, 1990) [39].
Không chỉ dừng lại ở việc tạo ra các giống ngô lai năng suất cao, các
nhà chọn tạo giống ngô lai tại CIMMYT đã nghiên cứu phát triển các giống
QPM bằng phương pháp đánh dấu ADN cho việc chuyển gen chất lượng
protein vào giống ngô thường ưu tú. Ngô chất lượng cao đã được đưa vào sản
xuất và đem lại hiệu quả to lớn khi sử dụng làm lương thực cho con người.
Châu Á có 3 nước đang phát triển chương trình nghiên cứu và sản xuất ngô
QPM là Trung Quốc, Ấn Độ và Việt Nam (Trần Hồng Uy, 2002) [18]. Trên thế
giới Mỹ là một trong những nước đưa ngô lai vào sản xuất sớm nhất và kết hợp
với các biện pháp thâm canh tiên tiến nên năng suất cũng như sản lượng ngô của
Mỹ luôn luôn vượt xa các nước khác trên thế giới. Ở Châu Á, Triều Tiên là nước
sử dụng 100% giống ngô lai trong sản xuất, Trung Quốc 90%.
Ngô là cây điển hình nhất về sự thành công trong ứng dụng ưu thế lai một thành tựu khoa học nông nghiệp cực kỳ quan trọng trong nền kinh tế thế


25,0

1536,7

1997

662,9

24,9

1650,6

1998

649,7

24,8

1612,0

1999

691,8

25,3

1753,1

2000


2004

991,1

34,6

3430,9

2005

1052,6

36,0

3787,1

2006

1033,1

37,3

3854,5

2007

1096,1

39,3

trong nông nghiệp do hiệu quả sản xuất ngô quá thấp chưa đáp ứng được nhu
cầu lương thực cho con người, thức ăn chăn nuôi, nguyên liệu cho công
nghiệp và hàng hoá xuất khẩu. Tuy nhiên khi bước vào thời kỳ mở cửa sản
10


xuất ngô đã có những nét khởi sắc. Năng suất ngô nước ta tăng nhanh liên tục
với tốc độ cao hơn trung bình thế giới trong suốt hơn 20 năm qua. Năm 2002,
diện tích ngô nước ta chỉ là 816,4 nghìn ha, năng suất 30,8 tạ/ha, sản lượng
2511,2 nghìn tấn.Từ năm 2006, năng suất và sản lượng ngô của Việt Nam đã
có những bước tiến nhảy vọt cao nhất từ trước đến nay.
Tốc độ tăng trưởng diện tích, năng suất và sản lượng ngô của Việt Nam
cao hơn nhiều lần của thế giới, lợi nhuận trồng ngô lai cao hơn hẳn các loại
cây trồng khác. Năm 2008, diện tích trồng ngô của cả nước (trong đó 90%
diện tích là ngô lai) đạt 1.125.900 ha, tổng sản lượng trên 4.531.200 tấn. Năm
2009, diện tích đạt 1.086.800 ha, tổng sản lượng lên tới trên 4.381.800 tấn.

Theo giáo sư - tiến sỹ khoa học Trần Hồng Uy – nguyên Viện trưởng
Viện nghiên cứu ngô thì các tổ chức quốc tế đánh giá chương trình nghiên
cứu phát triển ngô lai nước ta phát triển nhanh nhất thế giới. Trong vòng 12
năm qua tổng sản lượng ngô Việt Nam tăng 4 lần, năng suất bình quân tăng 2
lần, diện tích trồng ngô tăng gấp 2 lần.
11


Theo thống kê, năm 1975 khi chưa dùng giống ngô lai, diện tích trồng
ngô cả nước gần 267 nghìn ha, tổng sản lượng 280 nghìn tấn. Năm 2008, chỉ
tính riêng 16 tỉnh trong vùng Tây Bắc như Sơn La, Lai Châu, Điện Biên
…trên tổng diện tích hơn 1 triệu ha, đã thu hoạch tới hơn 3,7 triệu tấn ngô. Để
đạt được kết quả đó một phần do chính sách đầu tư đúng đắn của Nhà nước

cho năng suất cao, ổn định trong sản xuất với chất lượng tốt, quan trọng là giá
thành chỉ bằng 1/2 - 1/3 giống của các công ty nước ngoài. Như vậy sản xuất
ngô Việt Nam nói chung và công tác giống nói riêng đã đang được chiếm ưu
thế cạnh tranh trên thị trường.
Diện tích ngô lai năm 2007 chiếm khoảng 95% tổng diện tích trồng ngô
cả nước. Phương thức trồng ngô thâm canh đã thay thế dần trồng ngô quảng
canh. Chính yếu tố này đã tạo ra sự tăng trưởng có tính đột biến về sản lượng
ngô ở các vùng trọng điểm.
Mặc dù sản xuất ngô ở nước ta trong những năm gần đây được Nhà
nước quan tâm đầu tư song cây ngô ở Việt Nam vẫn chưa phát huy được hết
tiềm năng vốn có của nó. Sản lượng ngô hàng năm có tăng nhưng vẫn chưa
đáp ứng đủ nhu cầu sử dụng trong nước. Hàng năm nước ta vẫn phải nhập
khẩu ngô hạt cho chăn nuôi. Thực tế cho thấy mỗi năm nước ta vẫn phải bỏ ra
nửa tỷ đôla để nhập khẩu ngô hạt. Theo thống kê của Bộ Nông nghiệp và phát
triển nông thôn cho biết diện tích trồng ngô tại Việt Nam vào khoảng 1,1 triệu
ha, năng suất bình quân chưa đến 4 tấn/vụ/ha. Trong khi đó riêng nhu cầu sử
dụng cho ngành chăn nuôi đã lên đến 5,5 triệu tấn. Theo Tổng cục thống kê
năm 2008, giá trị nhập khẩu nguyên liệu thô (ngô, đậu tương) cho sản xuất
thức ăn chăn nuôi lên tới 1,3 tỷ USD. Nguyên nhân chính của tình trạng này
là do sản lượng không đảm bảo, giá của ngô nhập khẩu rẻ hơn giá ngô trong
nước trong khi đó theo đánh giá của các doanh nghiệp chế biến thức ăn gia
súc thì ngô ngoại nhập có chất lượng cao, giá thành hợp lý. Ngoài ra tình
trạng ngô không ra bắp hoặc ra bắp nhưng không ra hạt đã diễn ra trong 3
năm trở lại đây. Tình hình sâu bệnh trên đồng ruộng, nấm mốc, mối, mọt sau
thu hoạch vẫn là vấn đề nan giải chúng ta chưa giải quyết được triệt để.

13


Theo tổng cục Hải quan Việt Nam, trước 1996, Việt Nam là nước xuất