ĐẶT VẤN ĐỀ Hiện nay xã hội ngày càng phát triển, sức ép dân số tăng nhanh dẫn đến nhu cầu về năng lƣợng tăng liên tục do sự phát triển của công nghệ tiên tiến và gia tăng dân số. Trong cuộc sống hiện nay con ngƣời đã và đang khai thác cạn kiệt nguồn tài nguyên thiên nhiên. Các nguồn năng lƣợng hóa thạch nhƣ dầu mỏ, than đá là những nguồn năng lƣợng không tái tạo đƣợc, chúng đang dần cạn kiệt. Sự phát triển của các quốc gia phụ thuộc rất lớn vào nguồn xăng hoặc diesel không chỉ làm tăng gánh nặng tài chính mà còn tác động đến môi trƣờng do việc thải ra các chất ô nhiễm nhƣ chì, benzen, lƣu huỳnh dioxit, oxit nitơ và carbon monoxide…gây ra nhiều căn bệnh hiểm nghèo.
Việc đảm bảo nguồn năng lƣợng dài hạn thay thế năng lƣợng hoá thạch ngày càng trở nên cấp thiết, nhất là khi dầu mỏ đang cạn dần và trở nên đắt đỏ. Ðiều kiện ở Việt Nam rất phù hợp cho sản xuất nhiên liệu sinh học từ nguồn năng lƣợng sinh khối. Nhiên liệu cồn sinh học có thể đƣợc sản xuất từ lúa, ngô, sắn, khoai lang và mía đƣờng, dầu sinh học đƣợc chế biến từ những loại cây lấy dầu nhƣ lạc, đậu tƣơng, vừng, cây hƣớng dƣơng, dừa và bông. Ƣớc tính Việt Nam có thể sản xuất 5 triệu lít cồn sinh học mỗi năm nếu nhƣ có sự điều chỉnh về sản lƣợng và diện tích cây trồng.
Vào năm 2050, dự đoán khoảng 50% lƣợng tiêu thụ dầu mỏ sẽ đƣợc thay thế bằng nguyên liệu sinh khối. Trong giai đoạn hiện nay Việt Nam đang thực hiện nhiều chƣơng trình nghiên cứu, dự án hợp tác giữa các tổ chức, công ty trong và ngoài nƣớc nhằm đƣa ra cây trồng thích hợp nhất cho việc sản xuất nguồn nguyên liệu tái sinh phục vụ sản xuất ethanol sinh học. Ethanol nhiên liệu là một loại alcohol thƣờng thấy trong đồ uống có cồn. Ethanol nhiên liệu đƣợc sử dụng để chạy động cơ bằng cách trộn 5-10% với xăng tạo ra một hỗn hợp cháy hoàn toàn, 2 dùng cho ô tô, xe máy.Dùng ethanol nhiên liệu đang là một hƣớng để giải quyết khủng hoảng năng lƣợng của thế giới.
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.
Ngoài ra sắn là cây trồng gây thoái hóa đất nghiêm trọng. 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 3 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. Ngƣời ta chỉ chế biến nhiên liệu từ thân cây, phần hạt cao lƣơng ngọt vẫn để dùng làm thực phẩm.com/news/870/sorghum-has-potential-to-meet- ethanol-needs [ 23]. 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 KCS đang đƣợc đánh giá là một trong những giống có triển vọng nhất. Tuy nhiên cho đến nay vẫn chƣa có những 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 hưởng của kỹ thuật cắt ngọn đến năng suất, chất lượng và khả năng chống chịu của giống cao lương ngọt KCS tại Tuyên Quang”. MỤC ĐÍCH VÀ YÊU CẦU CỦA ĐỀ TÀI 1.
Mục đích Xác định đƣợc phƣơng thức cắt ngọn tốt nhất cho giống cao lƣơng ngọt KCS 1. Yêu cầu - Nghiên cứu kỹ thuật cắt ngọn tốt nhất cho giống cao lƣơng ngọt KCS - 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 hàm lƣợng đƣờng của giống 1. Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI 1. Ý nghĩa trong học tập - Giúp sinh viên trau dồi kiến thức, nắm vững kiến thức lý thuyết và vận dụng hiệu quả vào thực tiễn.
- Giúp sinh viên tiếp cận với những phƣơng pháp nghiên cứu khoa học, nâng cao trình độ chuyên môn, tác phong làm việc và có những kinh nghiệm quý báu. - Biết cách triển khai và thực hiện một báo cáo khoa học. Ý nghĩa thực tiễn Kết quả nghiên cứu của đề tài là căn cứ để 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 Cao lƣơng ngọt [ Sorghum bicolor (L) Moench] là cây C4 có khả năng trồng và cho sinh khối lớn và hàm lƣợng đƣờng cao ở tất cả các vùng nhiệt đới và á nhiệt đới. Cao lƣơng ngọt là một cây nguyên liệu sinh học tiềm năng,cao lƣơng ngọt có khả năng tạo sinh khối lớn với 70-80 % sinh khối là dịch đƣờng với độ brix cao ( Anonymous,2002) [4] [5]. Vì vậy ngày nay,cao lƣơng ngọt đang đƣợc các nƣớc đặc biệt quan tâm nghiên cứu và sản xuất làm cây nhiên liệu sinh học thay thế (Rooney và cs., 2007 và Vermerris và cs. Giống nhƣ cây trồng khác,trong quá trình sinh trƣởng phát triển cây cao lƣơng phải trải qua 2 giai đoạn đó là sinh trƣởng sinh dƣỡng và sinh trƣởng sinh thực.
Giai đoạn sinh trƣởng sinh dƣỡng cây tăng trƣởng nhanh về sinh khối, đây là giai đoạn quyết định đến năng suất sinh vật học của cây. Giai đoạn sinh trƣởng sinh thực bắt đầu từ khi phân hóa mầm hoa, đây là giai đoạn cây bắt đầu tích lũy đƣờng và quyết định đến chất lƣợng của cây. Cao lƣơng ngọt thƣờng bắt đầu tích lũy đƣờng ở giai đoạn ra hoa và đạt cao nhất ở giai đoạn chín sinh lý ( Ratnavati, 2010) [20]. Năng suất và hàm lƣợng đƣờng bị ảnh hƣởng trực tiếp bởi sự hình thành và phát triển thân lá, nếu thân lá sinh trƣởng quá mạnh năng suất và hàm lƣợng đƣờng không cao, dinh dƣỡng sẽ tập trung nuôi thân lá.
Khi cây ra hoa các chất dinh dƣỡng dự trữ trong thân lá đƣợc vận chuyển lên nuôi hạt nên sẽ làm ảnh hƣởng đến sinh khối cũng nhƣ chất lƣợng cây.Cắt ngọn cao lƣơng ngọt nhằm điều tiết sinh trƣởng, thúc đẩy nhanh phát triển để sớm có diện tích lá thích hợp và quang hợp có hiệu quả cao. Vì vậy 6 để cây cao lƣơng đƣa ra sản suất đạt năng suất chất lƣợng cao và phát huy tối đa tiềm năng năng suất của giống cần có nghiên cứu để đƣa ra đƣợc phƣơng thức cắt ngọn tốt nhất. Xuất phát từ cơ sở khoa học trên chúng tôi tiến hành nghiên cứu đề tài này.Nguồn gốc, phân bố và điều kiện ngoại cảnh Cây cao lƣơng ( Sorghum bicolor L. Moench ) thuộc chi lúa miến hay chi cao lƣơng ( Sorghum ) là một trong 30 loài thực vật thuộc họ hòa thảo (họ Poaceae).
Trung tâm khởi nguyên chính của cao lƣơng là châu Phi, vùng đất khô hạn lƣợng mƣa hàng năm thấp. Có thể cao lƣơng đƣợc trồng đầu tiên ở Ethiopia sau đó lan rộngra nhiều nƣớc ở Châu Phi (Martin, 1970)[16]. Cao lƣơng đƣợc trồng ở Hoa Kỳ vào năm 1850. Hiện nay cao lƣơng đƣợc phân bố rộng khắp các vùng nhiệt đới, cận nhiệt đới và các khu vực ôn đới ấm của thế giới.
Cao lƣơng là loại cây trồng nhiệt đới và bán nhiệt đới do đó không thể trồng đƣợc ở điều kiện lạnh giá. Cao lƣơng thích nghi với khoảng điều kiện khí hậu rộng lớn từ những vùng có lƣợng mƣa hàng năm cao đến những nơi khô hạn. Mặc dù lƣợng mƣa và các yếu tố khác quyết định mùa vụ thời gian sinh trƣởng của cao lƣơng nhƣng cao lƣơng vẫn có thể trồng nơi có điều kiện khắc nghiệt và trình độ thâm canh hạn chế (Rolma, và cs, 2004) (sách chọn giống).