Tổng quan nghiên cứu

Cây ngô (Zea mays L.) là cây lương thực quan trọng thứ hai tại Việt Nam sau cây lúa và đóng vai trò là nguồn nguyên liệu chủ lực chiếm tới khoảng 80% tổng sản lượng cho ngành công nghiệp chế biến thức ăn chăn nuôi. Mặc dù diện tích canh tác liên tục mở rộng, năng suất ngô bình quân của Việt Nam năm 2016 chỉ đạt 45,3 tạ/ha, tương đương gần 80% so với năng suất trung bình thế giới (57,3 tạ/ha). Đáng chú ý, vùng Trung du và miền núi phía Bắc sở hữu diện tích trồng ngô lớn nhất cả nước với 509,5 nghìn ha nhưng năng suất lại đạt mức thấp nhất, chỉ 37,9 tạ/ha do địa hình dốc, nghèo dinh dưỡng và khí hậu khắc nghiệt.

Tại huyện Định Hóa, tỉnh Thái Nguyên, ngô là cây trồng chủ lực để xóa đói giảm nghèo nhưng năng suất năm 2016 chỉ đạt 41,7 tạ/ha trên tổng diện tích 1.230 ha, thấp hơn mức bình quân toàn tỉnh (42,9 tạ/ha) và cả nước. Cơ cấu giống ngô tại địa phương còn hạn hẹp, chưa khai thác hết tiềm năng đất đai, đặc biệt là trong vụ Đông với diện tích canh tác khoảng 200 - 300 ha thường xuyên chịu ảnh hưởng của rét hại kéo dài.

Xuất phát từ thực tiễn đó, nghiên cứu được triển khai nhằm đánh giá toàn diện các chỉ tiêu sinh trưởng, phát triển, độ thích ứng sinh thái và năng suất của một số tổ hợp ngô lai mới tại xã Tân Dương, huyện Định Hóa trong 2 vụ liên tiếp: vụ Đông 2016 và vụ Xuân Hè 2017. Nghiên cứu hướng đến mục tiêu tuyển chọn được 1 đến 2 tổ hợp ngô lai ưu tú, đạt năng suất thực thu cao vượt trội trên 65 - 75 tạ/ha, góp phần đa dạng hóa cơ cấu giống và nâng cao hiệu quả kinh tế cho nông hộ miền núi.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng trên nền tảng lý thuyết ưu thế lai (heterosis) trong di truyền học thực vật, khẳng định con lai F1 giữa các dòng thuần ưu tú có khả năng biểu hiện vượt trội về sinh trưởng sinh dưỡng, khả năng chống chịu sâu bệnh và năng suất hạt so với trung bình bố mẹ. Bên cạnh đó, mô hình sinh lý học cây trồng về mối quan hệ giữa diện tích tán lá, chỉ số diện tích lá (Leaf Area Index - LAI) theo công thức Montgomery và hiệu suất quang hợp tích lũy chất khô của Akba được áp dụng để phân tích tiềm năng tạo hạt.

Các khái niệm khoa học then chốt trong nghiên cứu bao gồm:

  • Ưu thế lai chuẩn: Tỷ lệ phần trăm vượt trội về năng suất và các tính trạng nông học của tổ hợp lai mới so với các giống ngô đối chứng thương mại phổ biến trên thị trường.
  • Khoảng cách tung phấn - phun râu: Khoảng thời gian từ khi cây trỗ cờ tung phấn đến khi nhú râu bắp, yếu tố sinh học quyết định trực tiếp đến độ thụ tinh và tỷ lệ kết hạt trên bắp ngô.
  • Chín sinh lý: Giai đoạn cây ngô hoàn thành quá trình tích lũy chất khô vào hạt, đạt độ ẩm hạt 30 - 35% và xuất hiện lớp tế bào chết màu đen ở chân hạt.
  • Năng suất lý thuyết và năng suất thực thu: Các chỉ số phản ánh tiềm năng di truyền tối đa của giống và sản lượng hạt thu được thực tế quy chuẩn về độ ẩm thương phẩm 14%.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn vật liệu nghiên cứu gồm 07 tổ hợp ngô lai đơn mới do Viện Nghiên cứu Ngô chọn tạo (TA16-1, TA16-2, TA16-3, TA16-4, TA16-5, TA16-6, TA16-7) cùng 02 giống đối chứng sản xuất chủ lực tại địa phương là NK4300 và LVN61. Thí nghiệm được bố trí theo phương pháp khối ngẫu nhiên hoàn chỉnh (RCBD) gồm 9 công thức với 4 lần nhắc lại. Quy mô mẫu nghiên cứu được thiết kế với diện tích mỗi ô thí nghiệm là 14 m² (5 m x 2,8 m), mật độ gieo 5,7 vạn cây/ha (khoảng cách 70 cm x 25 cm, gồm 4 hàng với 80 cây/ô). Việc lựa chọn mô hình RCBD 4 lần nhắc lại nhằm triệt tiêu tối đa các sai số ngẫu nhiên do sự không đồng đều của đất đai vùng núi dốc.

Toàn bộ quy trình theo dõi, thu thập chỉ tiêu tuân thủ theo Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về khảo nghiệm giá trị canh tác và sử dụng giống ngô (QCVN 01-56:2011/BNNPTNT). Dữ liệu thực nghiệm được thu thập từ 10 đến 30 cây mẫu ngẫu nhiên tại 2 hàng giữa của mỗi ô thí nghiệm trong cả 2 vụ: vụ Đông 2016 (gieo ngày 30/9/2016) và vụ Xuân Hè 2017 (gieo ngày 12/3/2017) với lượng phân bón đồng nhất là 10 tấn phân chuồng + 140 kg N + 70 kg P2O5 + 90 kg K2O/ha. Số liệu thu thập được tính toán sơ bộ bằng phần mềm Excel 2010 và xử lý thống kê phương sai ANOVA, kiểm định sai khác LSD ở mức ý nghĩa xác suất P < 0,05 bằng phần mềm chuyên ngành IRRISTAT 5.0.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Thứ nhất, về thời gian sinh trưởng, các tổ hợp ngô lai thí nghiệm thể hiện khả năng thích ứng linh hoạt theo mùa vụ. Trong vụ Đông 2016, thời gian từ gieo đến chín sinh lý dao động từ 116 đến 120 ngày; trong đó 5 tổ hợp lai gồm TA16-3, TA16-4, TA16-5, TA16-6 và TA16-7 chín sớm (116 - 118 ngày), ngắn hơn 1 - 3 ngày so với hai giống đối chứng NK4300 và LVN61 (119 ngày). Ở vụ Xuân Hè 2017, thời gian sinh trưởng rút ngắn xuống 104 - 108 ngày, trong đó 4 tổ hợp TA16-3, TA16-4, TA16-5 và TA16-7 đạt độ chín sinh lý từ 104 - 106 ngày, sớm hơn đối chứng 1 - 3 ngày.

Thứ hai, thời gian tung phấn - phun râu của các tổ hợp lai diễn ra tập trung và có độ trùng khớp cao. Khoảng cách giữa tung phấn và phun râu biến động từ 2 đến 3 ngày. Đáng chú ý, 4 tổ hợp TA16-1, TA16-3, TA16-4 và TA16-7 có khoảng cách chỉ 2 ngày trong vụ Đông 2016, ngắn hơn 1 ngày so với các giống đối chứng (3 ngày), giúp nâng cao tỷ lệ thụ phấn, hạn chế hiện tượng khuyết hạt đầu bắp.

Thứ ba, về đặc điểm hình thái thân lá, chiều cao cây của các tổ hợp ngô lai dao động từ 208,0 đến 243,5 cm ở vụ Đông 2016 và từ 224,7 đến 253,7 cm ở vụ Xuân Hè 2017. Tổ hợp TA16-1 có chiều cao cây lớn nhất ở cả 2 vụ (243,5 cm và 253,7 cm), cao hơn có ý nghĩa thống kê so với đối chứng NK4300 (222,0 cm và 236,5 cm) ở mức tin cậy 95%. Chiều cao đóng bắp của các tổ hợp dao động trong ngưỡng lý tưởng từ 100,6 đến 112,3 cm, sai khác không có ý nghĩa thống kê (P > 0,05), giúp cây giữ được trọng tâm thấp và tăng khả năng chống đổ gãy trước gió bão.

Thảo luận kết quả

Sự biến động về thời gian sinh trưởng giữa vụ Đông và vụ Xuân Hè phản ánh rõ nét quy luật tương tác giữa kiểu gen và môi trường nhiệt độ. Trong vụ Đông 2016, việc gieo trồng muộn vào ngày 30/9 khiến giai đoạn phát triển hạt gặp nền nhiệt độ thấp cuối năm, làm chậm tốc độ tích lũy chất khô so với vụ Xuân Hè vốn có nhiệt độ ban ngày thuận lợi từ 25 - 32°C. Điều này hoàn toàn phù hợp với các kết luận của Akba về nhiệt độ quang hợp tối ưu ở cây ngô.

Các số liệu hình thái và năng suất có thể được minh họa trực quan thông qua biểu đồ cột so sánh tương quan giữa chiều cao cây và chiều cao đóng bắp, cùng bảng ma trận hệ số tương quan giữa chỉ số diện tích lá (LAI), khối lượng nghìn hạt (P1000) với năng suất thực thu. Việc các tổ hợp TA16-3, TA16-5 và TA16-7 vừa có thời gian sinh trưởng ngắn vừa đạt tỷ lệ chiều cao đóng bắp trên chiều cao cây ở mức hợp lý (khoảng 45 - 48%) chứng minh nguồn vật liệu lai đơn từ Viện Nghiên cứu Ngô sở hữu nhiều đặc tính nông học ưu việt, có khả năng chống chịu điều kiện bất thuận tốt hơn các giống thương mại nhập nội.

Đề xuất và khuyến nghị

Nhằm chuyển giao nhanh chóng kết quả nghiên cứu vào thực tiễn và nâng cao năng suất trồng ngô tại huyện Định Hóa, các khuyến nghị sau cần được ưu tiên triển khai:

  • Tổ chức mở rộng diện tích khảo nghiệm sản xuất thử đối với các tổ hợp ngô lai có triển vọng cao như TA16-7, TA16-3 và TA16-1 với quy mô từ 5 đến 10 ha tại các vùng đất bãi và đất đồi dốc của huyện Định Hóa trong giai đoạn 2018 - 2020 để kiểm tra độ ổn định năng suất.
  • Ban hành quy trình kỹ thuật canh tác chuẩn cho vùng trung du miền núi, duy trì mật độ gieo trồng 5,7 vạn cây/ha (khoảng cách 70 cm x 25 cm) kết hợp bón phân cân đối 10 tấn phân chuồng + 140 kg N + 70 kg P2O5 + 90 kg K2O/ha, tập trung bón thúc vào giai đoạn 4 - 5 lá và 8 - 9 lá để gia tăng năng suất thực thu thêm 10 - 15%.
  • Điều chỉnh khung lịch thời vụ gieo trồng nghiêm ngặt: hoàn thành gieo vụ Xuân Hè từ 10/3 đến 20/3 và vụ Đông từ 20/9 đến 30/9 nhằm tránh giai đoạn trỗ cờ phun râu gặp rét hại hoặc hạn hán nặng, bảo đảm tỷ lệ thụ phấn đạt trên 90%.
  • Cơ quan khuyến nông huyện Định Hóa cần phối hợp chặt chẽ với Viện Nghiên cứu Ngô và các doanh nghiệp hạt giống tổ chức các lớp tập huấn kỹ thuật thâm canh, hỗ trợ trợ giá giống mới cho đồng bào dân tộc thiểu số nhằm thay thế dần các giống ngô thoái hóa.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nghiên cứu mang lại giá trị tham khảo chuyên sâu và tính ứng dụng cao cho 4 nhóm đối tượng chính:

  • Giảng viên, sinh viên và học viên cao học chuyên ngành Nông học, Khoa học cây trồng: Tiếp cận mô hình thực nghiệm chuẩn hóa theo khối RCBD, phương pháp tính toán chỉ số diện tích lá Montgomery và quy trình xử lý dữ liệu nông học bằng phần mềm IRRISTAT 5.0.
  • Các nhà khoa học tại các viện nghiên cứu chọn tạo giống cây trồng: Kế thừa dữ liệu đánh giá kiểu hình, khoảng cách tung phấn - phun râu và phản ứng sinh thái của dòng lai TA16 để tiếp tục lai tạo các bộ giống ngô chịu hạn, chịu lạnh thế hệ mới.
  • Cán bộ quản lý nông nghiệp và cán bộ khuyến nông vùng Đông Bắc: Có cơ sở dữ liệu thực chứng để xây dựng quy hoạch cơ cấu mùa vụ, lựa chọn các giống ngô lai chín sớm phù hợp với điều kiện thổ nhưỡng và tập quán canh tác địa phương.
  • Doanh nghiệp sản xuất hạt giống và các trang trại chăn nuôi gia súc: Nắm bắt thông tin về các dòng ngô lai năng suất cao, sinh khối tốt để ký kết hợp đồng nhận chuyển giao bản quyền, phát triển chuỗi cung ứng thức ăn chăn nuôi thương phẩm.

Câu hỏi thường gặp

  1. Mục tiêu cốt lõi của đề tài nghiên cứu ngô lai tại Định Hóa là gì? Mục tiêu chính là đánh giá khả năng sinh trưởng, phát triển, đặc tính chống chịu sâu bệnh và năng suất của 7 tổ hợp ngô lai mới do Viện Nghiên cứu Ngô lai tạo, từ đó tuyển chọn ra 1 - 2 tổ hợp lai ưu tú nhất có năng suất cao, thích ứng tốt với khí hậu và đất đai huyện Định Hóa để bổ sung vào cơ cấu giống sản xuất.

  2. Tại sao nghiên cứu lại áp dụng mô hình khối ngẫu nhiên hoàn chỉnh (RCBD)? Mô hình RCBD với 4 lần nhắc lại trên ô 14 m² giúp loại bỏ tối đa các sai số hệ thống phát sinh do độ dốc và sự biến thiên độ phì nhiêu của đất đai vùng núi, đảm bảo các kết luận so sánh về năng suất và chỉ tiêu hình thái đạt độ chính xác cao ở mức ý nghĩa P < 0,05.

  3. Thời gian sinh trưởng của các tổ hợp lai biến động ra sao giữa vụ Đông và vụ Xuân Hè? Thời gian sinh trưởng ở vụ Đông kéo dài từ 116 đến 120 ngày do nhiệt độ thấp cuối vụ làm chậm tích lũy sinh khối. Ngược lại, vụ Xuân Hè có nền nhiệt thuận lợi từ 25 - 32°C giúp rút ngắn thời gian sinh trưởng xuống chỉ còn 104 đến 108 ngày, tạo điều kiện thuận lợi cho việc luân canh tăng vụ.

  4. Mật độ gieo trồng và công thức bón phân tối ưu được áp dụng trong đề tài là gì? Thí nghiệm áp dụng mật độ chuẩn 5,7 vạn cây/ha (khoảng cách 70 cm x 25 cm) cùng công thức phân bón cho 1 ha gồm: 10 tấn phân chuồng + 140 kg N + 70 kg P2O5 + 90 kg K2O, bón lót toàn bộ phân chuồng, lân và bón thúc đạm, kali vào giai đoạn 4 - 5 lá và 8 - 9 lá.

  5. Luận văn đóng góp gì cho sự phát triển sản xuất ngô tại tỉnh Thái Nguyên? Nghiên cứu cung cấp luận cứ khoa học để huyện Định Hóa và tỉnh Thái Nguyên thay thế dần các giống ngô cũ, nâng cao năng suất từ mức 41,7 tạ/ha tiệm cận mức bình quân cả nước, đồng thời mở rộng diện tích ngô vụ Đông an toàn và hiệu quả trên đất dốc.

Kết luận

  • Luận văn đã đánh giá thành công 7 tổ hợp ngô lai mới và 2 giống đối chứng qua 2 vụ sản xuất liên tiếp tại huyện Định Hóa, tỉnh Thái Nguyên.
  • Xác định được các tổ hợp lai ưu tú TA16-3, TA16-5 và TA16-7 thuộc nhóm chín sớm (104 - 106 ngày ở vụ Xuân Hè và 116 - 118 ngày ở vụ Đông), ngắn hơn đối chứng 1 - 3 ngày.
  • Các tổ hợp lai có khoảng cách tung phấn - phun râu ngắn từ 2 - 3 ngày, hình thái thân lá gọn gàng với chiều cao đóng bắp cân đối (100,6 - 112,3 cm), thể hiện khả năng chống đổ gãy tốt.
  • Đề tài đóng góp nguồn dữ liệu thực nghiệm quan trọng cho công tác chọn tạo và khảo nghiệm giống ngô lai thích ứng vùng sinh thái Trung du và miền núi phía Bắc.
  • Trong thời gian tới, các cơ quan chuyên môn cần tiếp tục đưa các tổ hợp triển vọng vào mạng lưới khảo nghiệm quốc gia và tổ chức tập huấn chuyển giao đồng bộ quy trình canh tác cho bà con nông dân.