CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU VÀ CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI 1. Cơ sở lý luận của đề tài 1. Nghiên cứu về phân nhóm thời gian sinh trưởng và tính thích ứng của cây ngô 1. Phân nhóm thời gian sinh trưởng của cây ngô Cây ngô có nguồn gốc ở vùng nhiệt đới, nhưng qua quá trình trồng trọt, chọn lọc và thuần hóa đến ngày nay cây ngô có thể trồng ở nhiều vùng khí hậu khác nhau.
Các nhà khoa học đã tổng kết thời gian sinh trưởng (TGST) của cây ngô kéo dài khác nhau tùy theo từng giống, vĩ độ trồng. Căn cứ vào TGST các giống ngô được phân làm 3 nhóm chính: Nhóm chín sớm (ngắn ngày), nhóm chín trung bình (trung ngày) và nhóm chín muộn (dài ngày). Tuy nhiên, căn cứ để phân nhóm TGST của cây ngô thì có nhiều quan điểm khác nhau. Ở Châu Âu, phân nhóm TGST theo thang điểm của FAO được sử dụng rộng rãi.
FAO đã đưa ra thang điểm gồm 9 nhóm (bảng 1. Chỉ số đánh giá thời gian sinh trưởng theo thang điểm FAO Nhóm Khoảng chỉ số nhóm Thời gian sinh trưởng (ngày) Giống chuẩn 1 100 -199 < 81 Wisconsin 1600 2 200 - 299 82-86 Wisconsin 240 3 300 - 399 87-102 Wisconsin 355 4 400 - 499 103-107 Wisconsin 464 5 500 - 599 108-111 Ohio M15 6 600 - 699 112-116 Iowa 4416 7 700 - 799 117-122 Indiana 416 8 800 - 899 123-130 US 13 9 900 - 999 >130 US 523W Nguồn: Theo FAO 1988 Theo các nhà nghiên cứu CIMMYT, TGST của ngô được chia làm 4 nhóm: Nhóm chín cực sớm có chỉ số từ 100- 200 với TGST từ 80- 85 ngày. Nhóm trung bình sớm có chỉ số 201- 500 với TGST 86- 105 ngày. Nhóm chín trung bình có chỉ số 501- 700 với TGST 106- 115 ngày.
Nhóm chín muộn có chỉ số từ 701- 900 với TGST trên 135 ngày. ` 6 Ngô cũng được chia nhóm theo thời gian sinh trưởng thành các nhóm cực ngắn (rất sớm): < 90 ngày; ngắn ngày (sớm): 90- 95 ngày; trung bình: 105- 110 ngày; chín muộn (dài ngày): 115- 120 ngày và rất muộn: > 120 ngày. Theo Cao Đắc Điểm (1998), đã phân nhóm giống ngô theo lượng nhiệt ở từng vĩ độ trồng khác nhau (Bảng 1. Tổng lượng nhiệt của các nhóm giống ngô ở các vĩ độ khác nhau (0C) TT Nhóm giống Vĩ độ 400 450 500 550 1 Chín sớm (Ngắn ngày) 2.250 2 Chín trung bình (Trung ngày) 2.120 Lưu Trọng Nguyên (1965) khi nghiên cứu các giống ngô của Trung Quốc đã kết luận rằng: Đối với giống chín sớm tổng tích nhiệt hoạt động là 2000 - 22000C; giống chín trung bình là 2300 - 26000C và giống chín muộn 2500 - 28000C.
Theo Đinh Thế Lộc và cs (1997) đã phân nhóm TGST của ngô dựa trên các chỉ số về chiều cao cây, số đốt (lóng) và số lá (bảng 1. Phân nhóm giống dựa theo các bộ phận của cây ngô TT Bộ phận cây ĐVT Nhóm giống ngô Ngắn ngày Trung ngày Dài ngày 1 Chiều cao m 1,2 - 1,5 1,8 - 2,0 2,0 - 2,5 2 Số lóng (đốt) Lóng (đốt) 14 - 15 18 - 20 20 - 22 3 Số lá/cây Lá 15 - 16 18 - 20 > 20 Nguồn: Đinh Thế Lộc và cs (1997). Ở miền Bắc Việt Nam, tổng nhiệt độ bình quân ngày đêm cần cho sự phát dục bình thường của giống ngô chín sớm là 1.0000C; giống ngô chính vụ và muộn 2.6000C, trong vụ Đông Xuân ở miền Bắc tổng tích nhiệt lên tới 2. Dựa vào điều kiện đất đai, khí hậu, Việt Nam được chia thành 8 vùng trồng ngô chính (Ngô HữuTình 2016).
1 - Vùng Đông Bắc: độ cao 300 - 900 m so với mặt nước biển. Vụ chính là vụ Xuân, gieo vào tháng 02, tháng 3. 2 - Vùng Tây Bắc: độ cao 600 - 1.000 m so với mặt nước biển. Vụ chính ` 7 là vụHè Thu, gieo trong tháng 4, đầu tháng 5.
3 - Vùng Đồng bằng sông Hồng: độ cao 0 - 200 m so với mặt nước biển. Các vụ chính là vụ Xuân, gieo trong tháng 02, vụ Thu gieo trong tháng 8 và vụ Đông gieo cuối tháng 9 đầu tháng 10. 4 - Vùng Bắc Trung bộ: độ cao 0 - 200 m so với mặt nước biển. Các vụ chính là vụ Xuân, gieo trong tháng 01 và tháng 02, vụ Thu gieo trong tháng 8 và vụ Đông gieo tháng 10.
5 - Vùng Tây Nguyên: độ cao 400 - 900 m so với mặt nước biển. Vụ chính là vụ Hè Thu, gieo vào tháng 4, đầu tháng 5.Vùng Duyên hải Nam Trung bộ: độ cao 0 - 1.000 m so với mặt nước biển. Vụ chính là vụ Hè Thu, gieo vào tháng 4, vụ Đông Xuân gieo trong tháng 11, đầu tháng 12. 6 - Vùng Đông Nam bộ: độ cao 0 - 400 m so với mặt nước biển.
Vụ chính là vụ Hè Thu, gieo vào cuối tháng 4, vụ Đông Xuân gieo trong tháng 11, đầu tháng 12. 7 - Vùng Đồng bằng sông Cửu Long: độ cao 0 - 400 m so với mặt nước biển. Vụ chính là vụ Đông Xuân gieo trong tháng 11, tháng 12. Ngày nay, theo các nhà khoa học CIMMYT sinh thái cây ngô được phân thành 4 vùng : - Ôn đới.
- Cận nhiệt đới. - Nhiệt đới thấp (độ cao dưới 2.000 m so với mặt nước biển). - Nhiệt đới cao (độ cao trên 2.000 m so với mặt nước biển). Theo phân loại này, Việt Nam nằm trọn trong vùng sinh thái nhiệt đới thấp.
Điều này đã được minh chứng bởi kết quả hàng loạt các bộ giống thí nghiệm quốc tế, bao gồm cả các bộ giống cận nhiệt đới và nhiệt đới cao cho vùng núi và vụ Đông ở đồng bằng Bắc bộ thực hiện trong những năm 1980. Những giống ngô có nguồn gốc cận nhiệt đới và nhiệt đới cao đều tỏ ra kém thích nghi hơn các giống có nguồn gốc nhiệt đới thấp ngay cả ở vùng cao nguyên phía Bắc hoặc vụ Đông ở Đồng bằng Bắc bộ (Ngô Hữu Tình, 2016). Hiện nay, ở Việt Nam việc phân nhóm giống ngô dựa vào thời gian sinh trưởng và vùng sinh thái gieo trồng (Báo cáo định hướng và giải pháp phát triển cây ngô vụ đông và vụ xuân các tỉnh phía Bắc, 2011) (bảng 1. Phân nhóm giống ngô theo thời gian sinh trưởng Vùng Nhóm giống Duyên Hải miền Trung Phía Bắc (a) Tây Nguyên (b) và Nam Bộ (b) Chín sớm Dưới 105 ngày Dưới 95 ngày Dưới 90 ngày ( Ngắn ngày) Chín trung bình 105- 120 ngày 95- 110 ngày 90- 100 ngày (Trung ngày) Chín muộn Trên 120 ngày Trên 110 ngày Trên 100 ngày ( Dài ngày) Nguồn: Bộ Nông nghiệp và PTNT (2011b).
Từ kết quả nghiên cứu của Ngô Hữu Tình (1997) và các nhà nghiên cứu Việt Nam như: Phạm Đức Cường, Luyện Hữu Chỉ, Trần Hồng Uy, Trương Đích, Đỗ Hữu Quốc, Võ Đình Long, Cao Đắc Điểm, Trần Hữu Miện và một số tác giả khác đều đi đến kết luận: phân nhóm thời gian sinh trưởng của ngô dựa vào tổng tích nhiệt hữu hiệu là chính xác nhất. Bởi vì một giống sẽ có thời gian sinh trưởng khác nhau khi được gieo trồng ở các vĩ độ khác nhau do nhiệt độ trung bình/ngày rất khác nhau giữa các vùng sinh thái. Hơn nữa, hiện nay các giống ngô lai rất đa dạng về kiều hình nên việc phân nhóm thời gian sinh trưởng dựa trên các chỉ số về chiều cao cây, số đốt (lóng) cũng còn nhiều hạn chế. Vì vậy có thể phân nhóm thời gian sinh trưởng căn cứ vào tổng nhiệt hoặc tổng tích nhiệt hữu hiệu là chính xác nhất.
Tính thích ứng của ngô ở các vùng sinh thái Một giống ngô lai để phát huy hết tiềm năng của giống, ngoài các yếu tố năng suất cao, các đặc tính nông học tốt, giống ngô lai phải có tính ổn định, tính thích nghi cao với các điều kiện môi trường sinh thái để gia tăng độ tin cậy về giống. Khi được trồng ở nhiều địa điểm để đánh giá tính thích nghi, ổn định của chúng, một số đặc điểm nông học và năng suất của chúng có thể sẽ thay đổi. Nguyên nhân chính gây ra sự khác biệt về tính thích nghi, ổn định giữa các giống là do sự tương tác giữa kiểu gen và môi trường. Điều này gây ra khó khăn trong việc chứng minh tính ưu thế của một giống bất kỳ.
Kiểu hình của một cá thể được quy định thông qua sự kiểm soát của kiểu gen và môi ` 9 trường xung quanh nó. Những ảnh hưởng của kiểu gen và môi trường trên kiểu hình có thể không hoàn toàn độc lập. Sự thay đổi của kiểu hình trong môi trường không giống nhau ở tất cả các kiểu gen, kết quả của sự biến động kiểu hình phụ thuộc vào môi trường. Phản ứng của kiểu gen ngô sau khi tương tác với môi trường xung quanh sẽ cho một loại hình tương ứng.
Đó là kiểu gen hay loại hình sinh thái địa lý trong giới hạn một loài. Kiểu sinh thái là một dạng nhất định của loài ổn định tương đối về mặt di truyền, đặc trưng bởi điều kiện đất đai, khí hậu nhất định và thích nghi để tồn tại trong điều kiện bằng sựchọn lọc. Tương tác giữa kiểu gen và môi trường (G x E) là một chức năng của những biến đổi về môi trường của những tính trạng về sinh lý, kiểu hình, hình thái, kiểu gen của các giống. Việc xác định các yếu tố nguyên nhân của ảnh hưởng giữa gen và môi trường có một tầm quan trọng cho việc chọn lọc tính ổn định hoặc giới thiệu những giống cụ thể cho môi trường.
Tác giả Signor và Charcosset (2001), nghiên cứu với 132 tổ hợp ngô lai trên 229 môi trường trong 12 năm. Hiệp phương sai kiểu gen được dùng để phân tích về tổng của các ngày tăng trưởng cần thiết từ gieo đến nở hoa và từ nở hoa cho đến trưởng thành; nhiệt độ trung bình từ lúc gieo cho đến giai đọan 12 lá và nhiệt độ trung bình từ lúc 12 lá cho đến cuối giai đoạn làm đầy hạt; sự cân bằng nước xung quanh việc nở hoa và tổng bức xạ mặt trời xung quanh việc nở hoa. Kết quả cho thấy rằng 6 hiệp phương sai này đã giải thích khoảng 40% ảnh hưởng tương tác của toàn bộ phân tích, với sự đóng góp cân bằng của các biến đổi kiểu gen (20%) và các biến đổi môi trường (20%). Các kết quả này cũng xác định tầm quan trọng của việc kiểm tra các con lai ở các điều kiện môi trường đại diện để xá định các giống có năng suất cao và ổn định nhất (Ngô Hữu Tình, 2003).
Như vậy, tương tác giữa gen và môi trường đóng một vai trò quan trọng trong tiến trình chọn giống cây trồng nói chung và giống ngô nói riêng.
