Nghiên cứu ảnh hưởng đạm, lân, kali đến năng suất, chất lượng ngô protein cao

Luận án phân tích ảnh hưởng của liều lượng đạm lân kali đến năng suất, chất lượng giống ngô protein cao. Khám phá kỹ thuật bón phân hiệu quả.

• Tác giả: Trần Trung Kiên
• Người hướng dẫn: Phan Xuân Hào, Phó Viện Trưởng Viện Nghiên Cứu Ngô
• Trường học: Đại học Thái Nguyên
• Chuyên ngành: Trồng trọt
• Đề tài: Nghiên cứu ảnh hưởng của liều lượng đạm, lân, kali đến sinh trưởng, phát triển, năng suất và chất lượng của giống ngô chất lượng protein cao có triển vọng tại Thái Nguyên
• Loại tài liệu: Luận án Tiến sĩ Nông nghiệp
• Năm xuất bản: 2009
• Địa điểm: Thái Nguyên

Tóm tắt

I. Vai trò của đạm lân kali trong sản xuất ngô protein cao

Đạm, lân, kali là ba yếu tố dinh dưỡng thiết yếu quyết định năng suất ngô protein cao. Các nghiên cứu khoa học chứng minh rằng liều lượng phân bón hợp lý tăng đáng kể độ cao cây, số lượng cobs và trọng lượng hạt. Đạm là thành phần chính của protein, lân hỗ trợ phát triển rễ và hệ mạch, kali cải thiện sức đề kháng bệnh tật. Sự kết hợp hợp lý giữa ba yếu tố dinh dưỡng chính tạo điều kiện tối ưu cho cây ngô phát triển toàn diện. Nghiên cứu tại Thái Nguyên cho thấy cây ngô chất lượng protein cao phản ứng tích cực với việc bổ sung các chất này.

1.1. Chức năng của nitơ đạm trong quá trình sinh trưởng

Nitơ là thành phần cơ bản của protein và chlorophyll, ảnh hưởng trực tiếp đến năng suất ngô. Cây ngô cần lượng đạm lớn trong giai đoạn 4-8 lá để hình thành cơ quan quang hợp hiệu quả. Thiếu đạm gây chậm phát triển, lá vàng, giảm số hạt. Bổ sung đạm hợp lý tăng hàm lượng protein và nâng cao chất lượng dinh dưỡng sản phẩm.

1.2. Tác động của phosphor lân đến hệ rễ và kết quả

Phosphor (lân) kích thích phát triển hệ rễ mạnh mẽ, giúp cây hấp thụ nước và chất dinh dưỡng hiệu quả hơn. Lân tăng khả năng chuyển hóa carbohydrate, tăng số lượng hạt và trọng lượng hạt. Bổ sung lân trong giai đoạn ra tại cải thiện năng suất ngô protein cao từ 15-20%.

1.3. Kali giúp cải thiện sức đề kháng và chất lượng

Kali điều chỉnh áp suất turgid của tế bào, tăng sức đề kháng với sâu bệnh và điều kiện bất lợi. Kali cải thiện chất lượng hạt ngô, tăng hàm lượng carbohydrate và các chất dinh dưỡng khác. Cây ngô được bổ sung kali có năng suất cao hơn và khả năng chống chịu tốt hơn.

II. Ảnh hưởng của liều lượng phân bón đến năng suất ngô

Kết quả nghiên cứu tại Đại học Thái Nguyên chỉ ra rằng liều lượng đạm, lân, kali tối ưu là yếu tố quyết định năng suất ngô protein cao. Không phải liều lượng càng cao càng tốt, mà cần cân bằng hợp lý giữa ba chất này. Thí nghiệm phân bón cho thấy cây ngô đạt năng suất cao nhất khi được cung cấp đủ ba yếu tố dinh dưỡng chính. Vượt quá liều lượng cần thiết không chỉ lãng phí mà còn gây ô nhiễm môi trường. Việc xác định đúng liều lượng phân bón là chìa khóa để tăng năng suất ngô bền vững.

2.1. Liều lượng đạm tối ưu cho ngô protein cao

Nghiên cứu tại Thái Nguyên xác định liều lượng đạm tối ưu từ 80-120 kg/ha cho ngô chất lượng protein cao. Liều này giúp cây phát triển bình thường, tạo đủ lá để quang hợp. Bổ sung đạm chia thành 2-3 lần trong mùa vụ tăng hiệu quả hấp thụ và nâng cao năng suất ngô lên 15-25%.

2.2. Liều lượng phosphor phù hợp với điều kiện đất Thái Nguyên

Đất ở Thái Nguyên thường thiếu phosphor tự do, nên cần bổ sung từ 30-50 kg P₂O₅/ha. Liều lượng phosphor tối ưu giúp cây tăng năng suất 10-15% và cải thiện chất lượng hạt. Phosphor nên bón lúc chuẩn bị đất để tạo điều kiện cho rễ phát triển từ sớm.

2.3. Yêu cầu kali cho cây ngô vụ Xuân và Thu Đông

Ngô protein cao cần kali từ 30-60 kg K₂O/ha tùy vụ và điều kiện đất. Vụ Thu Đông tại Thái Nguyên yêu cầu liều lượng kali cao hơn vì thời tiết khô ráo. Bổ sung kali tăng năng suất và cải thiện chất lượng ngô, đặc biệt là hàm lượng protein.

III. Kết quả thí nghiệm phân bón tại các vùng khác nhau

Nghiên cứu được thực hiện tại các huyện Yên Minh (Hà Giang), Hàm Yên (Tuyên Quang) và Phổ Yên (Thái Nguyên) cho thấy ảnh hưởng của phân bón đạm, lân, kali đến năng suất ngô protein cao khác nhau. Tại Yên Minh, cây ngô đạt năng suất cao nhất với liều lượng phân bón cân bằng. Ở Hàm Yên và Phổ Yên, năng suất ngô tăng 20-30% khi được bổ sung đủ ba yếu tố dinh dưỡng. Kết quả chứng minh rằng liều lượng phân bón tối ưu cần điều chỉnh phù hợp với điều kiện đất và khí hậu của từng vùng.

3.1. Hiệu quả phân bón tại Yên Minh Hà Giang

Tại Yên Minh, ngô chất lượng protein cao phản ứng tích cực với liều lượng đạm 100 kg/ha, phosphor 40 kg/ha, kali 40 kg/ha. Cây đạt chiều cao 180-200 cm, năng suất khoảng 7-8 tấn/ha. Kết quả cho thấy đất ở Yên Minh có khả năng giữ chất dinh dưỡng tốt, không cần bón quá nhiều.

3.2. Phản ứng của ngô protein cao tại Hàm Yên Tuyên Quang

Ở Hàm Yên, liều lượng phân bón cao hơn (120 kg đạm, 50 kg phosphor, 50 kg kali/ha) cho năng suất tối ưu 8-9 tấn/ha. Điều kiện đất ở đây thiếu dinh dưỡng hơn, nên cần bổ sung nhiều hơn để tăng năng suất ngô protein cao.

3.3. Kết quả thí nghiệm vụ Xuân và Thu Đông tại Phổ Yên

Tại Phổ Yên, vụ Xuân yêu cầu liều lượng phân bón 90 kg đạm, 35 kg phosphor, 35 kg kali/ha cho năng suất 6-7 tấn/ha. Vụ Thu Đông cần liều lượng cao hơn do thời tiết khô, đạt năng suất 7-8 tấn/ha. Kết quả xác định liều lượng phân bón tối ưu cho mỗi vụ.

IV. Khuyến cáo ứng dụng phân bón cho sản xuất ngô protein cao

Dựa trên kết quả nghiên cứu, để tăng năng suất ngô chất lượng protein cao, nông dân cần áp dụng liều lượng phân bón hợp lý theo điều kiện cụ thể. Phân bón đạm, lân, kali nên được phối trộn sao cho cân bằng, không quá thừa cũng không thiếu. Bón phân bón chia thành nhiều lần trong mùa vụ để tăng hiệu quả hấp thụ. Kiểm tra độ肥của đất trước khi gieo giống để xác định liều lượng phân bón tối ưu. Kết hợp phân bón hóa học với phân hữu cơ để cải thiện độ ph肥đất lâu dài. Ứng dụng kết quả nghiên cứu giúp tăng năng suất ngô protein cao bền vững.

4.1. Hướng dẫn bón phân bón cân bằng cho ngô protein cao

Công thức phân bón tối ưu: 100 kg đạm + 40 kg phosphor + 40 kg kali trên 1 hecta cho vùng Thái Nguyên. Bón phân bón chia 3 lần: lần 1 lúc chuẩn bị đất (phosphor + kali), lần 2 lúc 4 lá (đạm), lần 3 lúc 8 lá (đạm). Cách làm này tăng hiệu quả hấp thụ và nâng cao năng suất ngô tối đa.

4.2. Điều chỉnh liều lượng phân bón theo độ ph肥của đất

Trước khi gieo, kiểm tra độ ph肥đất bằng cách lấy mẫu phân tích. Đất phì nhiêu cao giảm liều lượng đạm 20%, đất phì nhiêu thấp tăng 20%. Phối hợp với phân hữu cơ (5-10 tấn/ha) để cải thiện chất lượng đất và tăng hiệu quả phân bón.

4.3. Tiêu chuẩn chọn giống ngô protein cao phù hợp

Chọn giống ngô chất lượng protein cao có năng lực tạo năng suất cao, chống chịu bệnh tật tốt. Các giống đã thử nghiệm thành công ở Thái Nguyên phải phản ứng tích cực với phân bón đạm, lân, kali. Sử dụng giống chính thống từ những cơ sở uy tín để đảm bảo chất lượng và tăng năng suất ngô protein cao.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Cây ngô (Zea mays L.) là một trong ba cây cốc quan trọng cung cấp lương thực cho con người và thức ăn cho vật nuôi. Ngô còn là nguồn nguyên liệu cho ngành công nghiệp lương thực - thực phẩm - dược phẩm và công nghiệp nhẹ. Hiện nay, ngô đang được quan tâm đặc biệt với vai trò là nguồn nguyên liệu để sản xuất nhiên liệu sinh học.

Với ý nghĩa quan trọng trong nền kinh tế, cùng với tính thích ứng rộng và tiềm năng năng suất cao, cây ngô được hầu hết các quốc gia trên thế giới gieo trồng (166 nước) và diện tích ngày càng mở rộng. Năm 2007, sản xuất ngô thế giới đạt kỷ lục cả 3 chỉ tiêu: Diện tích 158,0 triệu ha (chỉ sau lúa mì - 214,2 triệu ha, vượt qua lúa nước - 155,8 triệu ha), năng suất 50,1 tạ/ha (lúa nước 42,3 tạ/ha, lúa mì 28,3 tạ/ha) và sản lượng 791,8 triệu tấn - chiếm gần 40% trong tổng sản lượng 3 cây lương thực hàng đầu trên thế giới (lúa nước: 659,6 triệu tấn, lúa mì: 606 triệu tấn) (FAOSTAT, 2009) [67]. Hạn chế về mặt dinh dưỡng của ngô là một số axit amin không thay thế như lysine, triptophan, methionine có hàm lượng thấp. Cải thiện chất lượng protein ở ngô là một trong những hướng được đầu tư nghiên cứu nhiều của các nhà chọn tạo giống trên thế giới.

Với sự nỗ lực của các nhà khoa học ở Trung tâm Cải lương Ngô và Lúa mì quốc tế (CIMMYT), các giống ngô chất lượng protein cao (QPM - Quality Protein Maize) với nội nhũ cứng có năng suất và các đặc tính nông sinh học tương đương nhưng hàm lượng các axit amin không thay thế cao gấp đôi ngô thường đã được tạo ra và đang trở thành một xu hướng chính trong chọn tạo giống ngô của thế giới hiện nay. Ở Việt Nam, ngô tuy chỉ chiếm 12,9% diện tích cây lương thực có hạt, nhưng có ý nghĩa quan trọng thứ hai sau cây lúa. Gần 30 năm qua, nhất là từ Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.vn 2 những năm sau 1990, sản xuất ngô nước ta đã đạt được những thành tựu đáng ghi nhận. Năm 2008 là năm đạt diện tích (1125,9 nghìn ha), năng suất (40,2 tạ/ha) và sản lượng (4531,2 nghìn tấn) cao nhất từ trước đến nay.

So với năm 1990, diện tích và năng suất tăng 2,6 lần, còn sản lượng tăng 7 lần (Tổng cục Thống kê, 2009) [45]. Đạt được những kết quả trên là nhờ sự định hướng đúng đắn và đầu tư cao độ của Nhà nước đối với ngành ngô, cũng như sự nỗ lực vượt bậc của những người làm công tác nghiên cứu và khuyến nông đối với cây ngô. Đó cũng là kết quả từ sự giúp đỡ có hiệu quả của các tổ chức quốc tế, trong đó có CIMMYT. Chương trình phát triển ngô QPM đã được CIMMYT tạo mọi điều kiện để Việt Nam tiếp nhận được những kết quả mới nhất.

Viện Nghiên cứu Ngô đã nghiên cứu lai tạo, thử nghiệm một số giống ngô lai QPM và thành công bước đầu tạo ra được giống ngô lai HQ2000. Giống HQ2000 là sản phẩm khởi đầu của chương trình tạo giống ngô QPM ở nước ta. Để đáp ứng nhu cầu đa dạng của sản xuất ở các vùng miền khác nhau trong cả nước, cần thiết phải chọn tạo ra được nhiều giống ngô QPM mới, trong đó có giống ngô QPM thụ phấn tự do (TPTD) cho vùng Trung du và miền núi phía Bắc. Mặc dầu đã đạt được những thành tựu quan trọng, nhưng sản lượng ngô nước ta vẫn chưa đáp ứng đủ nhu cầu tiêu dùng trong nước ngày một tăng nhanh.

Hiện nay, nước ta phải nhập khoảng 600.000 tấn/năm để làm nguyên liệu chế biến thức ăn chăn nuôi. Để đáp ứng nhu cầu về ngô, có thể giải quyết bằng hai hướng: Một là mở rộng diện tích và đầu tư thâm canh các giống ngô lai có năng suất cao; hai là tăng diện tích các giống ngô có hàm lượng và chất lượng protein cao (QPM). Thái Nguyên là một tỉnh đại diện cho vùng Trung du và miền núi phía Bắc có điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội còn nhiều khó khăn. Nhiều vùng sản xuất ngô đã trồng bằng các giống ngô lai, nhưng do điều kiện đất đai, Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.vn 3 nước tưới, khả năng đầu tư, trình độ của người dân chưa đáp ứng được yêu cầu thâm canh nên hiệu quả của các giống ngô lai không cao.

Trong những điều kiện như vậy, các giống ngô TPTD cải tiến sẽ phù hợp hơn. Đặc biệt là các giống ngô QPM TPTD sẽ rất có ý nghĩa khi mà một bộ phận đáng kể đồng bào dân tộc thiểu số đang sử dụng ngô làm lương thực chính. Tuy nhiên, cho đến nay các giống ngô QPM TPTD thích hợp cho vùng miền núi phía Bắc là chưa có. Điều kiện môi trường và các biện pháp kỹ thuật canh tác khác nhau ảnh hưởng đến năng suất ngô nhưng có làm thay đổi hàm lượng và chất lượng protein (các axit amin không thay thế) của giống ngô QPM hay không.

Yếu tố phân bón có góp phần cải thiện chất lượng protein của giống ngô QPM và ngô thường hay không. Đây là những vấn đề chưa được nghiên cứu sâu trên thế giới cũng như ở Việt Nam. Đã có nhiều nghiên cứu về phân bón trên ngô thường ở nước ta và trên ngô QPM cũng mới chỉ bắt đầu. Cho đến nay, nghiên cứu xác định ảnh hưởng của các liều lượng đạm, lân, kali qua các mùa vụ khác nhau đến năng suất hạt, hàm lượng và chất lượng protein của giống ngô QPM TPTD so sánh với ngô lai thường chưa có kết quả được công bố trên thế giới và ở Việt Nam.

Xuất phát từ những cơ sở khoa học và thực tiễn trên, chúng tôi tiến hành nghiên cứu đề tài: "Nghiên cứu ảnh hưởng của liều lượng đạm, lân, kali đến sinh trưởng, phát triển, năng suất và chất lượng của giống ngô chất lượng protein cao có triển vọng tại Thái Nguyên". Mục tiêu của đề tài - Xác định được giống ngô QPM TPTD triển vọng cho tỉnh Thái Nguyên cũng như các tỉnh miền núi phía Bắc. - Xác định lượng phân đạm, lân và kali tối ưu cho giống ngô QPM TPTD triển vọng. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.vn 4 - Xác định được ảnh hưởng của các liều lượng đạm, lân, kali đến năng suất, hàm lượng và chất lượng protein đối với giống ngô QPM TPTD so sánh với giống ngô lai thường.

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 3. Ý nghĩa khoa học - Đề tài đã bổ sung thêm dữ liệu khoa học về các giống ngô QPM TPTD ở điều kiện miền núi phía Bắc. - Đề tài đã xác định được ảnh hưởng của các liều lượng đạm, lân, kali đến sinh trưởng, phát triển và năng suất ngô QPM TPTD so sánh với giống ngô lai thường. - Đề tài đã xác định được ảnh hưởng của các liều lượng đạm, lân, kali đến hàm lượng và chất lượng protein của giống ngô QPM TPTD so sánh với giống ngô lai thường.

Ý nghĩa thực tiễn - Đề tài đã chọn được một giống ngô QPM TPTD có khả năng sinh trưởng, phát triển tốt, cho năng suất cao và ổn định, có hàm lượng và chất lượng protein cao, thích nghi với điều kiện Thái Nguyên và miền núi phía Bắc. - Đề tài đã xác định được công thức phân bón thích hợp cho giống ngô QPM TPTD QP4 và giống ngô lai thường LVN10 trồng tại Thái Nguyên và miền núi phía Bắc. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.vn 5 Chƣơng 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Cơ sở khoa học của đề tài Với vai trò làm lương thực cho người (17%), thức ăn cho chăn nuôi (gần 70%) và làm nguyên liệu cho các ngành công nghiệp thực phẩm, dược phẩm và công nghiệp nhẹ khác (khoảng 10%) (Ngô Hữu Tình, 2009) [42], ngô đã được hầu hết các quốc gia và vùng lãnh thổ trên thế giới gieo trồng và liên tục mở rộng sản xuất.

Tất cả các nước trồng ngô nói chung đều ăn ngô với các mức độ khác nhau. Toàn thế giới (giai đoạn 1995 - 1997) sử dụng 17% sản lượng ngô làm lương thực cho người, trong đó ở các nước đang phát triển là 30%, các nước phát triển khoảng 4%. Các nước ở Trung Mỹ, Nam Á và châu Phi sử dụng ngô làm lương thực chính. Các nước Đông Nam Phi sử dụng 72% sản lượng ngô làm lương thực cho người, Tây Trung Phi 66%, Bắc Phi 45%, Tây Á 23%, Nam Á 75%, Đông Nam Á và Thái Bình Dương 43%, Đông Á 12%, Trung Mỹ và vùng Caribe 56%, Nam Mỹ 9%, Đông Âu và Liên Xô cũ 7%, Tây Âu, Bắc Mỹ và các nước phát triển khác 4% (Ngô Hữu Tình, 2009) [42].

Vì vậy, ngô là một cây trồng rất quan trọng đảm bảo an ninh lương thực trên phạm vi toàn thế giới. Việt Nam là quốc gia có truyền thống lúa nước lâu đời, lương thực chính là gạo, song người dân cũng rất thích ăn ngô dưới dạng ngô luộc, ngô nướng, ngô rang, bỏng ngô. Trước kia còn nghèo đói và do mất mùa, nông dân vẫn thường ăn ngô dưới dạng độn với cơm hoặc ngô bung. Hiện nay, đồng bào một số dân tộc thiểu số vùng cao như H'mông, Dao.

vẫn ăn ngô như nguồn lương thực chính theo truyền thống và vì điều kiện kinh tế còn nghèo dưới dạng mèn mén. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.vn 6 Do chất lượng protein ở ngô không cao vì hàm lượng một số axit amin không thay thế như lysine, triptophan, methionine thấp nên việc sử dụng ngô nhiều có ảnh hưởng đến dinh dưỡng cho người và vật nuôi. Trước thực tế đó, các nhà khoa học trên thế giới đã nghiên cứu chọn tạo ra các giống ngô QPM với hàm lượng protein cao hơn và đặc biệt có hàm lượng lysine, triptophan, methionine gấp đôi ngô thường. Hiện nay có nhiều giống ngô lai QPM đã được đưa vào sản xuất, còn giống TPTD QPM ít hơn.

Giống lai QPM có năng suất cao chủ yếu phù hợp cho các vùng trồng ngô thâm canh, còn đối với các vùng đồi núi còn nhiều hạn chế về cơ sở hạ tầng, kỹ thuật canh tác, giống ngô TPTD QPM khả thi hơn. Miền núi phía Bắc nước ta là vùng khó khăn về điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội. Người dân vùng này còn rất nghèo, thiếu vốn đầu tư cho sản xuất nông nghiệp. Ở một số vùng khó khăn những người dân nghèo đói vẫn phải sử dụng ngô làm lương thực và một số đồng bào dân tộc có tập quán sử dụng ngô làm lương thực chính từ lâu đời.