Mở đầu về sử dụng giống ngô lai trong chọn tạo giống ngô lai được nhà nghiên cứu Wiliam, Jeannes Beal người Mỹ bắt đầu nghiên cứu từ năm 1876, ông thu được những cặp lai hơn hẳn bố mẹ về năng suất từ 10 - 15%. Năm 1904, nhà khoa học người G.Shull tiến hành tự phối cưỡng bức ngô để thu được những dòng thuần và tạo ra những giống ngô lai từ dòng thuần. Ông là người đầu tiên công bố về năng suất cao hơn hẳn của giống ngô lai đơn so với các giống ngô khác thời bấy giờ. Những công trình nghiên cứu ngô lai mà Shull nghiên cứu công bố vào Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.vn 7 năm 1908, 1909 đã đánh dấu bước đầu của công tác chọn tạo giống.
Ngô lai đơn đã đem lại năng suất cao cho người trồng ngô tuy nhiên giá thành rất cao và khả năng thích ứng hẹp cho nên diện tích trồng ngô còn hạn chế, các nhà nghiên cứu đã tìm cách cải tiến và tìm ra quy trình cải tiến hạt giống mới và giá thành hạ. Công tác nghiên cứu lai tạo giống ngô hiện nay đang có những bước chuyển biến mới, đó là ứng dụng công nghệ sinh học trong chọn tạo dòng thuần. Những năm gần đây việc nghiên cứu chọn ra những dòng đơn bội kép (Double hapoid) bằng nuôi cấy in vitro đã giúp cho công tác chọn tạo dòng thuần một cách nhanh chóng tiết kiệm được hơn nửa thời gian so việc tạo dòng thuần bằng phương pháp thông thường. Tạo dòng thuần bằng in vitro có thể dựa vào kỹ thuật nuôi cấy một trong ba bộ phận sinh sản của ngô bao phấn, hạt phấn, tách noãn chưa thụ tinh.
Gần đây người ta nghiên cứu thành công trong nghiên cứu tạo mới dòng thuần bằng dùng kich tạo đơn bội (Lê Huy Hàm và cs, 2009) [7]. Tình hình nghiên cứu mật độ trồng ngô trên thế giới Tạo giống ngô mật độ cao là một trong những mục tiêu của nhà chọn tạo giống, bằng nhiều phương pháp người ta đã không ngừng cải thiện được mật độ trồng ngô trên thế giới. Các giống ngô lai mới hiện nay có khả năng chịu được mật độ cao gấp 2 - 3 lần các giống ngô được tạo ra cách đây 50 năm và tiềm năng năng suất cao hơn hẳn ( Trần Đức Lương và cs 2000)[12]. Năng suất của Mỹ hơn 40 năm qua tăng 58% do lai đơn, 21% do mật độ và 5% là nhờ khoảng cách hàng.
Mật độ trồng và lượng phân bón được nghiên cứu nhiều nhất trong các biện pháp canh tác cây ngô. Rất nhiều thí nghiệm liên quan đến mật độ và phân bón ở nước Mỹ và nhiều khu vực khác trên thế giới, trước năm 1988 đã đánh giá khá hệ thống trong cuốn sách do nhà khoa học nổi tiếng thế giới biên soạn: Sprague. Dudley cùng Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.vn 8 cộng sự ( Trần Đức Lương và cs 2000)[12]. Người ta đã nghiên cứu khoảng cách hàng 20cm đến 200cm và mật độ từ 0,5 đến 24 vạn cây/ha.
Giai đoạn trước năm 1940 khoảng cách hàng phụ thuộc vào kích thước của ngô và khoảng cách thuận lợi là 100 - 112cm. Cùng với việc mở rộng các giống ngô lai và cơ giới hóa, khoảng cách hàng hẹp và cách đều và trở nên phổ biến hơn. Sticker ở Skanas đã kết luận rằng: Với cùng mật độ khoảng cách 51cm cho năng suất tăng 5% so với khoảng cách 102 cm ở điều kiện khô hạn và 6% ở điều kiện tưới (Nguyễn văn Bào, 1996)[2]. Roman và Cook đã thu được năng suất tăng 14% ở khoảng cách 46cm so với 91cm ở Michangan.
Coviller qua 9 thí nghiệm ở Nebraska cho thấy năng suất tăng 14% ở khoảng cách hàng 51cm so với 102cm (Trần Đức Lương và cs, 2000)[12]. Trong thí nghiệm ở Dinianna cho thấy năng suất tăng 7% ở khoảng cách 51cm và 4% ở khoảng cách 76 cm so với khoảng cách 102cm (Trương Đích, Phạm Hồng Quảng, Phạm thị Tài, 2002)[6]. Ở Argentina đã công bố kết quả thí nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng của khoảng cách gieo 35cm và 70cm cùng mật độ 7,6 vạn cây/ha ở 2 giống ngô lai DK636 và DK39 trong hai năm 1996 và 1997 cho thấy trong điều kiện gieo hàng hẹp (35cm) năng suất hơn hẳn so với khoảng cách truyền thống (Barbiera và cs, 2000)[28]. Widdicombe và Kurt.Thelen đã làm thí nghiệmvới bốn giống khác nhau về thời gian sinh trưởng, chiều cao cây và khả năng đóng bắp, góc lá ở vành đai nước Mỹ.
Vào năm 1998 - 1999, với mật độ từ 59.000 cây/ha và khoảng cách là 38 cm, 56 cm và 76 cm đã rút ra kết luận: Ở mật độ 38 cm với 90.000 cây/ha đạt năng suất là cao nhất. Kết quả nghiên cứu của Senner và cộng sự ở trường đại học Nebraska (Hoa Kỳ) cho thấy: Năng suất cao nhất đạt 14 tấn/ha thu được ở mật độ 9 - 10 vạn cây với khoàng cách 40 – 50 cm. Hiện nay các vùng ngô lớn của Mỹ mật độ trồng phổ biến 8 - 8,5 vạn Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.vn 9 cây/ha với khoảng cách hàng 15, 20, 30 icnh (40, 50, 75cm) nhiều diện tích trồng hàng kép 7 - 8 inch (Trần Đức Lương và cs, 2000)[12]. Các nghiên cứu ở Liên Xô và Bungari cho thấy năng suất tăng khi tăng mật độ đến 10 nghìn cây với điều kiện đủ ẩm và đủ dinh dưỡng.
Trường hợp đủ ẩm không bón phân tăng mật độ năng suất càng giảm và mật độ tối ưu không vượt quá 4,5 vạn cây/ha. Trường hợp bón phân nhưng không đủ ẩm thì tăng mật độ lên 8 - 9 vạn cây/ha vẫn cho năng suất cao hơn trường hợp đủ ẩm nhưng thiếu dinh dưỡng. Các trường hợp không đủ ẩm và thiếu dinh dưỡng thì cho năng suất thấp nhất trong mọi mật độ. Tại Thái Lan trong năm 1994, 1995 đã có những thí nghiệm với giống ngô lai DK888 và giống thụ phấn tự do trên đất hai vụ lúa 53.000 cây/ha đã cho năng suất cao nhất ở mật độ 80.000 cây/ha và mật độ thấp nhất 53.
Việc tăng năng suất ở hàng rộng so với hàng hẹp được giải thích là do tiếp nhận năng lượng tốt hơn, giảm bốc hơi nước và hạn chế cỏ dại do sớm che phủ đất. Denmead đã tính toán rằng với cùng mật độ thì năng lượng cho quang hợp sẽ lớn hơn 15 - 20% khi giảm khoảng cách từ 102 cm xuống 60 cm. Yao và Shaw thấy rằng tỉ số bức xạ thật ở dưới mặt đất so với trên cây giảm khi khoảng cách hàng tăng và hiệu xuất sử dụng nước tăng khi diện tích khoảng cách hàng giảm (Trần Đức Lương và cs, 2000)[12]. Tình hình nghiên cứu phân bón cho ngô trên thế giới Cây ngô là một cây ngũ cốc quang hợp theo chu trình C4, có tiềm năng năng suất lớn.
Trong các biện pháp thâm canh tăng năng suất ngô, phân bón giữ vai trò quan trọng nhất (Trần Trung Kiên, 2009)[11]. Theo Berzeni và Gyorff (1985) [29] thì phân bón ảnh hưởng tới 30,7% năng suất ngô còn các yếu tố khác như mật độ, phòng trừ cỏ dại, đất trồng có ảnh hưởng ít hơn. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.vn 10 Xayo cho rằng cây ngô hút hầu hết các chất dinh dưỡng trong lớp canh tác của vỏ trái đất và nguồn dinh dưỡng chủ yếu của cây ngô là từ đất trồng. Hàng trục tấn nông sản được tạo ra hàng năm, cây ngô đã lấy khỏi đất một lượng lớn về đạm, lân, kali trên 1ha đất canh tác.
Vì vậy để thu được năng suất ngô cao, ổn định hàng năm cần bổ sung một lượng lớn chất dinh dưỡng thông qua việc bón phân từ đất. Sự hút các chất dinh dưỡng thay đổi theo các giai đoạn sinh trưởng, phát triển của ngô. Dựa vào biến đổi hình thái của cây để xác định nhu cầu dinh dưỡng từng thời kỳ cho ngô. Viện Kỹ thuật Cây ngũ cốc và Thức ăn gia súc (Pháp) chia quá trình sinh trưởng phát triển của cây ngô ra làm 4 giai đoạn: - Giai đoạn tăng trưởng chậm: Từ khi mọc đến khi 7 – 8 lá: Đây là giai đoạn hình thành và phát triển bộ rễ.
Đây cũng là giai đoạn phân hoá tạo bông cờ. Giai đoạn này lượng dinh dưỡng cây hút không lớn chỉ bằng 1 – 4% tổng lượng dinh dưỡng so với cả vòng đời cây hút. Sự hút chất dinh dưỡng ở thời kỳ đầu tuy chậm nhưng rất quan trọng cho ngô, bao gồm các dạng dễ hấp thu của các hợp chất chứa NPK so với tổng lượng dinh dưỡng và tổng chất khô đã tích luỹ được. Sau mọc 20 – 30 ngày ngô tích luỹ được 4% chất khô, 9% lân, 10% đạm, 14% kali; sau 60 ngày: 45% chất khô, 57% lân, 66% đạm, 92% kali.
- Giai đoạn tăng trưởng nhanh: Từ 7 – 8 lá đến sau trỗ 15 ngày: Ở giai đoạn này các bộ phận trên mặt đất (thân lá) và dưới mặt đất đều tăng trưởng rất nhanh. Các cơ quan sinh trưởng phát triển mạnh, lượng tinh bột và chất khô trong bắp tăng nhanh. Đây là giai đoạn cây hấp thu tối đa dinh dưỡng bằng 75 – 95% tổng lượng dinh dưỡng so với cả vòng đời cây hút. Thiếu chất dinh dưỡng ở thời kỳ 8 – 11 lá sẽ cản trở sinh trưởng của lá và giảm từ 10 – 20% năng suất, đặc biệt ở thời kỳ trỗ cờ phun râu cây đòi hỏi Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.vn 11 dinh dưỡng rất gay gắt, nếu thời kỳ này một nửa số lá héo khô lúc này sẽ làm giảm 25 – 30% năng suất.
- Thời kỳ nở hoa, ngô đã hút gần như toàn bộ số kali cần thiết và lượng lớn đạm và lân. - Giai đoạn chín: Quá trình tích luỹ chất khô đã hoàn thành, ngô bắt đầu mất nước nhanh, các bộ phận sinh trưởng sinh dưỡng chuyển sang màu vàng. Hầu hết các giống đều cần khoảng 60 ngày để hoàn thành hạt; trong đó các giống ngắn ngày cần ít hơn, khoảng 35 – 40 ngày trong thời gian hình thành hạt, mỗi ngày bình quân tạo thành 2,5 – 3% trọng lượng hạt khi chín hoàn toàn. Trong giai đoạn chín cây ngô thực hiện các chức năng phân phối lại lượng dinh dưỡng đã hấp thụ.
Lượng dinh dưỡng cây hấp thụ được không chỉ tích luỹ ở hạt mà còn một lượng lớn ở thân lá. Để đạt năng suất cao và ổn định, ngô cần được bón phân cân đối, đặc biệt là giữa các yếu tố NPK.