Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Cơ sở khoa học của đề tài Biện pháp kỹ thuật trong canh tác cây trồng là yếu tố không thể thiếu để giúp cây trồng sinh trưởng, phát triển tốt, chống chịu sâu bệnh hại và điều kiện ngoại cảnh bất thuận và cho năng suất cao. Sự sinh trưởng và phát triển của bất cứ cây trồng nào cũng không thể tách rời các điều kiện bên ngoài như nhiệt độ, nước, ánh sáng … Song cây trồng khác nhau thì tính thích ứng với điều kiện ngoại cảnh cũng khác nhau. Vì vậy, thời vụ trồng thích hợp với từng vùng sinh thái, với từng loại cây trồng giúp cây có tỷ lệ nảy mầm cao, khả năng sống sót, sinh trưởng và phát triển tốt, tăng khả năng chống chịu sâu bệnh hoặc tránh được thời điểm dễ phát sinh sâu bệnh hại trong điều kiện khí hậu vùng đó.
Mật độ trồng ảnh hưởng tới khoảng không gian mà cây trồng có thể sinh trưởng và phát triển; Với mỗi loại cây trồng khác nhau thì mật độ khác nhau. Mật độ trồng hợp lý thì cây có thể tận dụng tốt ánh sáng, dinh dưỡng để phát triển, chống chịu sâu bệnh mà vẫn đảm bảo cho năng suất cao. Bón phân cho cây là biện pháp cung cấp dinh dưỡng cho cây để cây phát triển, vì dinh dưỡng trong đất vốn có thường không đủ cho cây. Bón đủ dinh dưỡng giúp cây phát triển cân đối và khỏe mạnh, bón thừa hoặc thiếu có thể làm cây phát triển kém hoặc quá tốt nhưng lại ảnh hưởng đến khả năng chống chịu và năng suất của cây.
Vì vậy, xác định lượng phân bón phù hợp rất quan trọng. Cây trồng nói chung và cây cao lương nói riêng sâu bệnh có thể phá hại tới tất cả các bộ phận của cây trong suốt quá trình sinh trưởng và phát triển, làm giảm năng suất, phẩm chất, thậm chí không cho thu hoạch. Việt Nam là nước nằm trong khu vực nhiệt đới gió mùa ẩm với kiểu khí hậu đặc trưng là nóng ẩm, mưa nhiều tạo điều kiện thuận lợi cho sâu, bệnh hại phát sinh phát triển; Do đó công tác nghiên cứu sâu, bệnh hại càng phải được chú trọng. Sâu bệnh làm giảm đáng kể năng suất chất lượng của cây trồng.
Do đó, nghiên cứu về sâu bệnh hại trên cây trồng nói chung trên cây cao lương nói riêng là vấn đề đang được rất nhiều nhà khoa học quan tâm nghiên cứu và tìm hiểu. Tình hình nghiên cứu và sản xuất năng lượng sinh học 1. Tình hình nghiên cứu và sản xuất năng lượng sinh học trên thế giới NLSH được hình thành từ các hợp chất có nguồn gốc động thực vật (sinh học) như nhiên liệu chế xuất từ chất béo của động thực vật (mỡ động vật, dầu dừa,.), ngũ cốc (lúa mỳ, ngô, đậu tương.), chất thải trong nông nghiệp (rơm, rạ, phân,.); sản phẩm thải trong công nghiệp (mùn cưa, sản phẩm gỗ thải. Loại nhiên liệu này có nhiều ưu điểm nổi bật so với các loại nhiên liệu truyền thống (dầu khí, than đá.): (1) Thân thiện với môi trường: NLSH ít sản sinh ra khí gây hiệu ứng nhà kính và ít gây ô nhiễm môi trường hơn các loại nhiên liệu truyền thống; (2) nguyên liệu để sản xuất NLSH rất phong phú và có thể tái tạo được, có khả năng sản xuất và cung cấp với số lượng lớn để thay thế khi giá xăng dầu khoáng ngày càng tăng.
(3) Sử dụng NLSH thuận tiện và đơn giản bên cạnh các dạng nhiên liệu khác, có thể sử dụng xăng pha ethanol và xăng khoáng lẫn nhau, thay thế cho nhau được mà không cần thay đổi các động cơ và mạng lưới phân phối hiện có; (4) Công nghệ sản xuất Ethanol, dầu mỡ động thực vật và pha chế NLSH không phức tạp như công nghệ lọc hoá dầu và việc đầu tư sản xuất cũng thấp hơn nhiều, có thể sản xuất với các quy mô khác nhau. Năng lượng sinh học (NLSH) đang là xu thế phát triển tất yếu trong số các nguồn năng lượng thay thế dầu mỏ đang sử dụng hiện nay (năng lượng gió, năng lượng mặt trời, năng lượng hạt nhân…); NLSH đang được các quốc gia định hướng sử dụng rộng rãi, nhất là ở các nước nông nghiệp và nhập khẩu nhiên liệu. Hiện nay có khoảng 50 nước ở khắp các châu lục khai thác và sử dụng NLSH ở các mức độ khác nhau. Sản xuất ethanol sinh học làm nhiên liệu sinh học toàn cầu đã tăng mạnh trong giai đoạn 10 năm gần đây, từ dưới 20 triệu tấn năm 2003 đến đạt hơn 65 triệu tấn vào năm 2013 (Bảng 1.
Năm 2013, khu vực Bắc Mỹ đứng đầu thế giới về sản xuất năng lượng sinh học (30 triệu tấn) chiếm 50% tổng sản lượng của toàn thế giới, trong đó sản lượng Ethanol chiếm đa số (gần 25 triệu tấn), còn lại là biodiesel chiếm khoảng hơn 9 triệu tấn. Tương tự như vậy, khu vực Nam và Trung Mỹ sản xuất khoảng 20 triệu tấn năng lượng sinh học trong năm 2013, riêng Ethanol chiếm 15 triệu tấn. Khu vực Châu Âu cho sản lượng NLSH đạt trên 10 triệu tấn song tỉ lệ Biodiesel lớn hơn, chiếm hơn 70% tổng sản lượng NLSH toàn khu vực. Tình hình sản xuất năng lượng sinh học ở một số quốc gia trên thế giới giai đoạn 2003 – 2013 NLSH theo Sản lượng NLSH (triệu tấn) Thay đổi năm 2013/2012 2003 2005 2007 2009 2012 2013 (%) Khu vực Mỹ 5,226 7,478 13,456 21,697 27,27 28,44 4,6 Canada 113 133 461 721 998 1,011 1,6 KV Bắc Mỹ 5,339 7,612 13,922 22,422 28,282 29,505 4,6 Argentina 9 9 272 1,048 2,283 1,884 -17,3 Brazil 7,068 7,835 11,323 13,962 13,547 15,783 16,8 KV Nam và Trung 7,227 8,093 12,347 15,911 16,904 18,757 11,3 Mỹ Pháp 368 439 1,121 2,312 2,071 1,936 -6,2 Đức 613 1,525 3,181 2,728 2,888 2,615 -9,2 Hà Lan - 3 80 241 1,255 1,182 -5,6 KV Châu Âu 1,619 3,157 6,826 10,280 11,133 10,988 -1,0 Trung Quốc 396 622 901 1124 1729 1680 1,8 Indonexia - 9 216 464 1,388 1,608 16,2 Thái Lan - 52 138 618 994 1,251 26,2 KV Châu Á 491 834 1,732 3,320 5,406 6,071 12,6 Thế giới 14,682 19,701 34,832 51,949 61,752 65,348 6,1 (Nguồn: USDA)[54] Sản lượng năng lượng sinh học của các nước trên thế giới đã tăng đáng kể trong giai đoạn 10 năm từ 2003-2013 với 14,682 triệu tấn (2003) lên 65,348 triệu tấn (2013); tăng 4,2 lần so với thời điểm năm 2003.
Khu vực Bắc Mỹ có tổng sản lượng NLSH cao nhất đạt 29,505 triệu tấn, cao gấp 2,5 lần khu vực châu Âu (10,988 triệu tấn). Khu vực Nam và Trung Mỹ có sản lượng 18,757 triệu tấn cao gấp 3 lần khu vực châu Á (6,071 triệu tấn). Trong năm 2013, hầu hết các quốc gia đều có sản lượng cao hơn so với năm 2012 nhưng Pháp, Đức và Ai-len đều giảm 7 sản lượng so với năm 2012 dẫn tới tổng sản lượng của toàn châu Âu giảm 1% so với năm 2012. Ở khu vực châu Mỹ, Argentina cũng giảm sản lượng 17,3% so với năm 2013 (Bảng 1.
Nước sản xuất xăng sinh học lớn nhất là Mỹ với 28,440 triệu tấn, tiếp theo là Brazil với 15,783 triệu tấn. Sản lượng của hai nước này chiếm 67% tổng sản lượng xăng sinh học trên thế giới. Mỹ hiện là quốc gia sản xuất ethanol lớn nhất thế giới và để khuyến khích sử dụng nhiêu liệu sạch, chính phủ đã thực hiện việc giảm thuế 0,50 USD/gallon ethanol và 1 USD/gallon diesel sinh học, hỗ trợ các doanh nghiệp nhỏ sản xuất NLSH. Người đứng đầu Nhà trắng đã tuyên bố sẽ đưa nước Mỹ thoát khỏi sự phụ thuộc dầu mỏ từ nước ngoài, bằng cách đầu tư lớn cho R&D để tạo công nghệ mới sản xuất năng lượng sạch và NLSH.
Brazil là quốc gia đầu tiên sử dụng ethanol làm nhiên liệu ở quy mô công nghiệp từ năm 1970. Tất cả các loại xăng ở quốc gia này đều pha khoảng 25% ethanol (E25), mỗi năm tiết kiệm được trên 2 tỷ USD do không phải nhập dầu mỏ. Hiện tại, ở nước này có 3 triệu ôtô sử dụng hoàn toàn ethanol và trên 17 triệu ôtô sử dụng E25. Thành công này bắt nguồn từ chương trình Proalcool của Chính phủ được thực thi từ năm 1975, chương trình này đã trở thành mẫu hình cho nhiều quốc gia khác tham khảo.
Ở Nhật Bản, chính phủ đã ban hành chiến lược năng lượng sinh khối (Nippon Biomas Strategy) từ năm 2003 và hiện nay đang tích cực thực hiện Dự án phát triển các đô thị sinh khối (biomass town) và đã có 208 đô thị đạt danh hiệu này, mục tiêu đến 2010 sẽ đạt 300 thành phố/đô thị. Mặc dù là một nước luôn đi đầu trong công nghệ nhưng Nhật Bản lại không có nhiều tiềm năng để sản xuất ethanol trong nước do quỹ đất hạn hẹp và chi phí lao động đắt đỏ. Vì vậy hợp tác với các nước khác để sản xuất xăng sinh học đang được xem là một trong những hướng đi hiệu quả của Nhật. Ấn Độ hiện tiêu thụ khoảng 2 triệu thùng dầu mỏ/ngày nhưng có tới 70% phải nhập khẩu.
Chính phủ đã có kế hoạch đầu tư 4 tỷ USD cho phát triển nhiên liệu tái tạo, mỗi năm sản xuất khoảng 3 tỷ lít ethanol. Từ tháng 1/2003, 9 bang và 4 tiểu vùng đã sử dụng xăng E5, thời gian tới sẽ sử dụng ở các bang còn lại, sau đó sử dụng trong cả nước. 8 Từ năm 1985, Thái Lan đã huy động hàng chục cơ quan khoa học đầu ngành để thực thi dự án Hoàng gia phát triển công nghệ hiệu quả sản xuất ethanol và diesel sinh học từ dầu cọ. Năm 2001, nước này đã thành lập ủy ban ethanol nhiên liệu quốc gia (NEC) do Bộ trưởng công nghiệp phụ trách để điều hành chương trình phát triển NLSH.
Năm 2003, đã có hàng chục trạm phân phối xăng E10 ở Băng Cốc và vùng phụ cận. Chính phủ khẳng định E10 và B10 sẽ được sử dụng trong cả nước vào đầu thập kỷ tới. Năm 2013 Thái Lan đã sản xuất 1,251 triệu tấn năng lượng sinh học, đứng đầu trong khu vực Châu Á- Thái Bình Dương. Inđônêxia phấn đấu đến năm 2015 sẽ sử dụng B5 đại trà trong cả nước.
Ngoài dầu cọ, sẽ đầu tư trồng 10 triệu ha cây J.Curcas lấy dầu làm diesel sinh học. Mêhicô có chiến lược phát triển cây dầu cọ và J.Curcas để cung cấp diesel sinh học dùng cho vận tải công cộng ở thủ đô và vùng nông thôn. Côlômbia đã ban hành đạo luật bắt buộc các đô thị trên 500 ngàn dân phải sử dụng E10. Achentina đã phê duyệt Luật NLSH (tháng 4.2006) quy định năm 2010 các nhà máy lọc dầu pha 5% ethanol và 5% diesel sinh học trong xăng dầu để bán trên thị trường.
Costa Rica, Philipin. đều có lộ trình sử dụng diesel sinh học từ dầu cọ, dầu dừa.