ĐẶT VẤN ĐỀ Việt Nam là một đất nƣớc nông nghiệp và hàng năm phải nhập khẩu xăng dầu với sản lƣợng rất lớn để phục vụ nhu cầu trong nƣớc. Trong giai đoạn hiện nay, con ngƣời đã và đang khai thác cạn kiệt nguồn tài nguyên thiên nhiên để phục vụ sự phát triển của mình, trong khi đó những nguồn tài nguyên thiên nhiên lại không phải vô tận. Cuộc khủng hoảng nhiên liệu đang xảy ra trên thế giới do sự suy giảm nhanh chóng nhiên liệu hóa thạch dự trữ nhƣ xăng, diesel, dầu hỏa, than, v. Nguồn nhiên liệu hóa thạch đang ngày càng cạn kiệt, giá nhiên liệu liên tục tăng nhƣ hiện nay thì việc nghiên cứu tìm ra nguồn năng lƣợng mới, năng lƣợng tái tạo (NLTT) thay thế năng lƣợng truyền thống là một giải pháp hết sức cấp bách.
Năng lƣợng sinh học nói chung, là một loại NLTT, đƣợc coi là một trong những nhiên liệu thân thiện với môi trƣờng và hiện nay đang đƣợc phát triển mạnh mẽ trên thế giới. Nghiên cứu phát triển nguồn năng lƣợng sinh học có ý nghĩa hết sức to lớn đối với vấn đề đảm bảo an ninh năng lƣợng quốc gia đồng thời góp phần thúc đẩy phát triển bền vững kinh tế nông thôn theo hƣớng hàng hóa và công nghiệp hóa. Xuất phát từ xu hƣớng đó, ngày 20/11/2007, Thủ tƣớng Chính phủ đã ký quyết định số 177/2007/QĐ-TTg về việc phê duyệt "Đề án phát triển nhiên liệu sinh học đến năm 2015, tầm nhìn đến 2025”. Quyết định này đã tạo hành lang pháp lý, chính sách và các kế hoạch đầu tƣ cho phát triển nhiên liệu sinh học ở nƣớc ta.
Để đạt đƣợc những mục tiêu đề ra trong đề án này, Chính phủ Việt Nam đã khuyến khích những nghiên cứu về phát triển nhiên liệu sinh học mới trong đó đặc biệt chú ý đến những nghiên cứu về các giống cây mới và hoàn thiện quy trình canh tác để sản xuất nguyên liệu có chất lƣợng tốt, đáp ứng yêu cầu phát triển bền vững ngành công nghiệp sản xuất nhiên liệu sinh học của nƣớc ta. Năm 2006 toàn thế giới đã sản xuất khoảng 50 tỷ lít ethanol (75% dùng làm nhiên liệu) so với năm 2003 là 38 tỷ lít. Năm 2005 sản xuất 4 triệu tấn diesel sinh học (B100) và đến 2010 tăng lên 20 triệu tấn. 2 Việt Nam đã và đang xây dựng 4 nhà máy sản xuất ethanol sinh học trong đó một nhà máy đã đi vào hoạt động từ năm 2010 và ba nhà máy đi vào hoạt động trong năm 2011 và 2012.
Mỗi nhà máy có công suất là 100 triệu lít/năm và nhƣ vậy khi cả 4 nhà máy đi vào hoạt động sẽ cho công suất 400 triệu lít/năm. Con số này mới chỉ đáp ứng ½ nhu cầu xăng sinh học theo ƣớc tính đến năm 2025 (600.000 tấn, tƣơng ứng với 760 triệu lít). Hiện nay nguyên liệu chính để sản xuất xăng sinh học là sắn lát khô, tuy nhiên năng suất sắn thấp nên đòi hỏi diện tích vùng nguyên liệu rất lớn, ảnh hƣởng đến quỹ đất cho sản xuất nông nghiệp. Bộ Nông Nghiệp và PTNT đã yêu cầu các địa phƣơng hạn chế mở rộng diện tích trồng sắn.
Vì vậy, để đáp ứng đƣợc nhu cầu xăng sinh học, Việt Nam cần phải phát triển thêm những cây trồng mới có khả năng thâm canh cho năng suất cao làm nguyên liệu sản xuất xăng sinh học. Trên thế giới, cao lƣơng ngọt (cây trồng có năng suất sinh khối rất cao có thể đạt tới 200 tấn/ha), hiện nay là cây trồng lý tƣởng để sản xuất nhiên liệu sinh học. Theo đánh giá của Ngân hàng phát triển Đông Á, cao lƣơng ngọt sẽ là cây trồng năng lƣợng phù hợp nhất ở Việt Nam nếu nhƣ có những cải tạo phù hợp về giống. Một đặc điểm ƣu việt của cây cao lƣơng ngọt trong việc sản xuất nhiên liệu sinh học là không gây ảnh hƣởng đến an toàn lƣơng thực nhƣ sắn, mía, ngô,…Ngoài ra cao lƣơng ngọt cũng là một trong những cây trồng sử dụng nƣớc và dinh dƣỡng hiệu quả nhất, do vậy có thể trồng hiệu quả trên những vùng đất khô hạn, bạc màu của nƣớc ta.
Cao lƣơng ngọt có thân chứa mọng nƣớc, đƣợc sử dụng cho thức ăn thô xanh và thức ăn ủ chua hoặc để sản xuất xi-rô. Hạt cao lƣơng ngọt có thành phần hóa học nhƣ ngô gồm sucrose, fructose và glucose, có thể lên men trực tiếp thành ethanol bằng nấm men. Khả năng tổng hợp chất hữu cơ cao hơn ngô 23%, nhu cầu nitơ và nƣớc thấp hơn ngô là 37% và 17%, có khả năng sinh trƣởng và phát triển ở những vùng đất có thể trồng ngô. Cứ 16 tấn cây cao lƣơng ngọt có thể sản xuất đƣợc 1 tấn ethanol, phần bã còn lại còn có thể chiết xuất đƣợc 500kg dầu diesel sinh học.
3 Ngƣời ta chỉ chế biến nhiên liệu từ thân cây, phần hạt cao lƣơng ngọt vẫn để dùng làm thực phẩm [36]. Phát triển và chế biến cao lƣơng là một vấn đề còn rất mới ở Việt Nam, hiểu biết về cây trồng này, về nguồn gen và về vật liệu chọn tạo giống, về trang thiết bị phân tích chiết tách gen còn nhiều hạn chế. Nhiều nghiên cứu khoa học trên thế giới đã chỉ ra rằng kỹ thuật cắt ngọn có ảnh hƣởng đến năng suất, chất lƣợng và khả năng chống chịu của cây cao lƣơng ngọt. Từ năm 2011 đến nay, Trƣờng Đại học Nông Lâm Thái Nguyên đã tham gia nghiên cứu tuyển chọn các giống cao lƣơng ngọt cao sản với sự hợp tác của Nhật Bản và bƣớc đầu tuyển chọn đƣợc một số giống có triển vọng với năng suất thân trên 100 tấn/ha, trong đó giống NL3 đang đƣợc đánh giá là một trong những giống có triển vọng nhất.
Tuy nhiên cho đến nay có rất ít nghiên cứu chuyên sâu về các biện pháp kỹ thuật đối với giống này đặc biệt là sự ảnh hƣởng của kỹ thuật cắt ngọn đến năng suất, chất lƣợng và khả năng chống chịu của giống này. Xuất phát từ những yêu cầu của thực tiễn nêu trên chúng tôi đã tiến hành đề tài: “Nghiên cứu ảnh hƣởng của kỹ thuật cắt ngọn đến năng suất, chất lƣợng và khả năng chống chịu của giống cao lƣơng ngọt NL3 tại Tuyên Quang”. MỤC ĐÍCH VÀ YÊU CẦU CỦA ĐỀ TÀI 1. Mục đích Xác định đƣợc kỹ thuật cắt ngọn tốt nhất cho giống NL3.
Yêu cầu - Nghiên cứu, đánh giá ảnh hƣởng của kỹ thuật cắt ngọn đến năng suất và các chỉ tiêu năng suất của giống. - Nghiên cứu, đánh giá ảnh hƣởng của kỹ thuật cắt ngọn đến chất lƣợng của giống. - Nghiên cứu, đánh giá ảnh hƣởng của kỹ thuật cắt ngọn đến khả năng chống chịu của giống. Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI 1.
Ý nghĩa trong nghiên cứu khoa học - Tạo điều kiện cho sinh viên trau dồi kiến thức, kĩ năng nghiên cứu khoa học trong lĩnh vực khoa học cây trồng. - Tạo cơ hội cho sinh viên áp dụng lý thuyết chuyên môn vào thực tế nâng cao trình độ chuyên môn. Ý nghĩa trong thực tiễn sản xuất Kết quả nghiên cứu của đề tài là căn cứ áp dụng biện pháp kỹ thuật cắt ngọn nhằm tăng năng suất, chất lƣợng, khả năng chống chịu của cây trong sản xuất cao lƣơng ngọt làm nguyên liệu sản xuất Ethanol sinh học. 5 Phần 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.
CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI Với sự phát triển của nền kinh tế kéo theo sự phát triển về nhu cầu năng lƣợng, trong khi những nguồn năng lƣợng đang sử dụng dần cạn kiệt và không có khả năng tái tạo, đòi hỏi có những giải pháp tìm ra nguồn năng lƣợng thay thế, có khả năng tái tạo và một vấn đề quan trọng là bảo vệ môi trƣờng. Nhiều nƣớc đang phát triển, trong đó có Việt Nam có lợi thế về nông nghiệp nhƣng chƣa đƣợc phát huy tối đa, nông thôn, nông nghiệp có "mỏ dầu" năng lƣợng sinh học từ lâu nhƣng tiềm năng chƣa đƣợc khai thác. Việt Nam là một nƣớc nằm trong khu vực Châu Á, thuộc khu vực nhiệt đới nóng ẩm mƣa nhiều nhƣng lƣợng mƣa lại không phân bố đều trong năm nên có thể nói hạn là một trong những yếu tố chủ yếu ảnh hƣởng đến sinh trƣởng phát triển và năng suất của hầu hết các loại cây trồng. Hàng năm diện tích lúa nƣớc bị hạn cục bộ khoảng 0,4 triệu ha.
Cao lƣơng là cây trồng có khả năng chịu hạn cao thích hợp với điều kiện khí hậu Việt Nam. Cao lƣơng đang đƣợc nghiên cứu nhằm thay thế các cây trồng khác nhƣ mía, ngô, sắn… trong việc sản xuất năng lƣợng sinh học, cao lƣơng có hàm lƣợng đƣờng cao hơn trong thân mía 9% (Karve và cs, 1970) [22]. Đó là chƣa nói cao lƣơng có hàm lƣợng năng lƣợng khá cao, tƣơng đƣơng với mía và gần gấp 4 lần so với bắp mà không có phế phẩm. Tuy nhiên, cao lƣơng ngọt là cây trồng mới ở Việt Nam, có rất ít nghiên cứu về biện pháp kỹ thuật nâng cao năng suất, chất lƣợng của loại cây này.
Cùng với điều kiện quỹ đất nông nghiệp ngày càng hạn hẹp do sự phát triển của Công nghiệp hóa – Đô thị hóa thì việc tìm ra các biện pháp kỹ thuật để nâng cao năng suất, chất lƣợng cây trồng là vấn đề cần đƣợc quan tâm nhiều hơn. Trong khi đó, nhiều nghiên cứu khoa học trên thế giới đã chỉ ra rằng kỹ thuật cắt ngọn có ảnh hƣởng đến năng suất, chất lƣợng và khả năng chống chịu của cây cao lƣơng ngọt. Xuất phát từ những cơ sở trên chúng tôi đã tiến hành đề tài này. Nguồn gốc, phân bố và yêu cầu ngoại cảnh Cây cao lƣơng [Sorghum bicolor (L) Moench] thuộc chi lúa miến hay chi Cao lƣơng (Chi sorghum) là một trong 30 loài thực vật thuộc họ hòa thảo (họ Poaceae).
Theo Evelyn (1951)[18], cao lƣơng có nguồn gốc từ miền Trung Phi cách đây 5-7 nghìn năm. Có thể đầu tiên cao lƣơng đƣợc trồng ở Ethiopia sau đó lan rộng ra nhiều nƣớc Châu Phi (Martin, 1970) [24]. Sau đó cao lƣơng đƣợc phát triển ở Ấn Độ, Trung Quốc và đƣợc du nhập vào Hoa Kỳ năm 1850 để làm thức ăn gia súc. Cao lƣơng có khả năng chống chịu với những điều kiện ngoại cảnh bất thuận đặc biệt là hạn và ngập úng, chúng đóng vai trò quan trọng hơn trong các khu vự có khí hậu khô cằn.
Hiện tại cao lƣơng là cây lƣơng thực chủ yếu của vùng bán khô hạn của thế giới. Cao lƣơng thƣờng đƣợc trồng luân canh với lúa mỳ, ngo và là một thành phần quan trọng trên các bãi chăn thả gia sucscuar nhiều khu vực nhiệt đới. Các loài lúa miến là cây lƣơng thực quan trọng ở châu Phi, Trung Mỹ và Nam Á, là cây lƣơng thực đứng hàng thứ năm trên thế giới.