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.