MỞ ĐẦU 1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI An ninh lƣơng thực và an ninh năng lƣợng là hai thách thức chính hiện nay. Nếu chúng ta chỉ quan tâm an ninh lƣơng thực mà quên đi an ninh năng lƣợng thay vào đó chỉ sử dụng hóa thạch thì hậu quả sẽ khôn lƣờng. Theo dự báo của các nhà khoa học trên thế giới, nguồn năng lƣợng từ các sản phẩm hóa thạch dầu mỏ sẽ bị cạn kiệt.
Để ổn định và đảm bảo an ninh năng lƣợng đáp ứng cho nhu cầu con ngƣời cũng nhƣ các ngành công nghiệp, các nhà khoa học đang tập trung nghiên cứu để tìm ra những nguồn nhiên liệu mới, trong đó có nghiên cứu phát triển nhiên liệu sinh học có nguồn gốc từ thực vật đang đƣợc quan tâm. Giảm ô nhiễm môi trƣờng và đáp ứng nhu cầu năng lƣợng là hai vấn đề sống còn hiện nay. Năng lƣợng không chỉ cần trong quá khứ mà nhu cầu về năng lƣơng 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 các chất ô nhiễm nhƣ chì, benzen, lƣu huỳnh dioxit, oxit nito và carbon monoxide. Các chất khí này đóng góp đến 64% không khí ô nhiễm ở các thành phố lớn và các vùng ngoại ô lân cận do đó ảnh hƣởng đến sức khỏe gây ra nhiều căn bệnh hiểm nghèo nhƣ: Bệnh ung thƣ, nhiễm trùng phế quản, viêm phổi. Việc đảm bảo nguồn năng lƣợng dài hạn thay thế năng lƣợng hóa thạch ngày càng trở nên cấp thiết, nhất là khi dầu mỏ đang cạn dần và trở đắt đỏ.
n 2 Sử dụng nhiên liệu sinh học mang lại các lợi ích nhƣ giảm thiểu ô nhiễm môi trƣờng vì nhiên liệu sử dụng để sản xuất ra nhiên liệu sinh học là cồn và dầu mỡ động thực vật, không chứa các hợp chất thơm, hàm lƣợng lƣu huỳnh thấp, không chứa chất độc hại, mặt khác nhiên liệu sinh học khí thải vào đất có tốc độ phân hủy sinh học cao nhanh gấp 4 lần so với nhiên liệu dầu mỏ và do đó giảm đƣợc rất nhiều tình trạng ô nhiễm nƣớc ngầm. Nhiên liệu sinh học đƣợc sản xuất từ các nguyên liệu có nguồn gốc sinh học nhƣ ngũ cốc, cây công nghiệp: Mía, cây cọc rào (jatropha)…, chất béo của động vật: Mỡ cá basa…Loại nhiên liệu này có nhiều ƣu điểm nổi bật so với các loại nhiên liệu hóa thạch nhƣ có thể tái tạo, có tính thân thiện với môi trƣờng, khí thải của chúng ít độc hại hơn. Ðiều kiện tự nhiên 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. Cao lƣơng ngọt là cây có khả năng thích ứng rộng, chịu hạn tốt. Hạt cao lƣơng có thể làm thực phẩm cho ngƣời, thức ăn cho gia súc, thân lá có thể làm nguyên liệu điều chế nhiên liệu sinh học.
Quá trình sản xuất ethanol từ cây cao lƣơng ngọt ít hao tốn điện hơn so với khi dùng sắn, ngô hoặc mía. 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. Cứ 16 tấn cây cao lƣơng ngọt có thể sản xuất n 3 đƣợc 1 tấn ethanol, phần bã còn lại còn có thể chiết xuất đƣợc 500kg dầu diesel sinh học.
Thân cây sau khi đƣợc ép lấy nƣớc có thể phơi khô dùng làm chất đốt để sản xuất điện. Ngƣời ta chỉ chế biến nhiên liệu từ thân cây, phần hạt cao lƣơng ngọt vẫn để dùng làm thực phẩm cho chăn nuôi gia súc, gia cầm [32]. 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. Trong khuôn khổ hợp tác quốc tế giữa Trƣờng Đại học Nông lâm và đối tác Nhật Bản, chiều ngày 8/3/2011 đại diện công ty nghiên cứu nhiệt đới EarthNote, Công ty TNHH Daiwa Nhật Bản và đại diện lãnh đạo của Nhà trƣờng đã cùng nhau kí kết dự án “Hợp tác nghiên cứu cây cao lƣơng ngọt làm nguyên liệu cho sản xuất cồn sinh học tại Việt Nam”.
Phát triển cao lƣơng là một vấn đề mới, chƣa đƣợc nghiên cứu nhiều, ngoài các nghiên cứu rất giá trị của viện ICRISAT (Ấn Độ). Khó khăn hiện nay là nghiên cứu lựa chọn biện pháp kỹ thuật để cao lƣơng ngọt có sản lƣợng thân lá cao với điều kiện Việt Nam là vấn đề rất cần thiết. Xuất phát từ thực tiễn trên tôi đã tiến hành đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng của một số biện pháp kỹ thuật đến sinh trưởng, phát triển của giống cao lương ngọt EN6 nhập nội từ Nhật Bản”. MỤC ĐÍCH VÀ YÊU CẦU CỦA ĐỀ TÀI 1.
Mục đích Nhằm xác định đƣợc thời vụ, mật độ và lƣợng phân bón thích hợp cho giống cao lƣơng ngọt EN6 sinh trƣởng, phát triển tốt, cho năng suất sinh khối cao, chất lƣợng tốt. Yêu cầu -Xác định đƣợc liều lƣợng phân bón thích hợp đến sinh trƣởng, phát triển và năng suất của giống cao lƣơng ngọt EN6. n 4 - Xác định đƣợc mật độ thích hợp đến sinh trƣởng, phát triển và năng suất của giống cao lƣơng ngọt EN6. - Xác định đƣợc thời vụ thích hợp đến sinh trƣởng, phát triển và năng suất của giống cao lƣơng ngọt EN6 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 là cơ sở để xác định lƣợng phân bón, thời vụ và mật độ hợp lý cho giống cao lƣơng ngọt EN6 sinh trƣởng, phát triển tốt, có năng suất, hàm lƣợng đƣờng cao trong điều kiện sinh thái tỉnh Thái Nguyên. n 5 PHẦN 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2. CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI Giống cây trồng là một tƣ liệu sản xuất vô cùng quan trọng của sản xuất nông nghiệp. Mỗi một giống khác nhau thì có phản ứng với điều kiện sinh thái ở mỗi vùng khác nhau.
Vì vậy để phát huy hiệu quả của giống cần phải có các kỹ thuật phù hợp. Để có những kỹ thuật mới để cao lƣơng có năng suất phẩm chất tốt và có khả năng chống chịu tốt với điều kiện ngoại cảnh bất lợi một cách nhanh nhất, hiệu quả nhất chỉ có thể nghiên cứu ảnh hƣởng của các biện pháp kỹ thuật đến khả năng sinh trƣởng và năng suất của cao lƣơng ngọt, chọn lọc một cách kỹ lƣỡng và trƣớc khi đƣa ra sản xuất trên diện rộng thì nhất thiết phải đƣợc khảo nghiệm.Nguồn gốc, phân bố và điều kiện ngoại cảnh Trung tâm khởi nguyên chính của cao lƣơng là ở châu Phi, vùng đất khô hạn lƣợng mƣa hàng năm rất thấp. Có thể cao lƣơng đƣợc trồng đầu tiên ở Ethiopia sau đó lan rộng ra nhiều nƣớc ở Châu Phi (Martin, 1970) [21]. 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 đƣợc trồng chủ yếu ở những vùng nhiệt đới bán khô hạn của thế giới, nơi mà sản xuất nông nghiệp bị hạn chế rất nhiều bởi đất đai nghèo kiệt, lƣợng mƣa thấp, và đầu tƣ sản xuất thấp. Cao lƣơng thích nghi rất tốt với vùng đất bán khô hạn và là một trong những cây trồng chuyển CO 2 thành đƣờng hiệu quả nhất trên những vùng đất khô hạn (Schaffert và Gourley, 1982) [25]. 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 n 6 và các yếu tố khác quyết định mùa vụ và thời gian sinh trƣởng của cao lƣơng nhƣng cao lƣơng vẫn có thể trồng và phát triển ở những nơi có điều kiện khắc nghiệt và trình độ thâm canh hạn chế. Cao lƣơng rất thích nghi với vùng đất nóng, khô hạn và bán khô hạn và là cây trồng chính ở Châu Phi, Châu Á, Nam Mỹ và Châu Đại Dƣơng. Ngƣỡng nhiệt độ phù hợp cho cao lƣơng phát triển là 15 - 370C với nhiệt nhiệt độ tối thích là 270C (Wilson và cs, 1955) [27]. Ngày nay cao lƣơng đƣợc phân bốn rộng rãi khắp các vùng nhiệt đới, cận nhiệt đới và các khu vực ôn đới ấm của thế giới.
Cao lƣơng có thể đƣợc trồng trải dài trên vĩ độ từ 40o vĩ Bắc đến 40o vĩ Nam, ở độ cao từ 0 - 1500 m so với mặt biển (Rao và cs, 2009) [24]. Cao lƣơng có thể chịu đựng đƣợc trong diều kiện pH đất từ 5 - 8,5 và khả năng chịu mặn hơn ngô. Cây cao lƣơng xuất xứ từ vùng nhiệt đới nên điều kiện khí hậu nóng ẩm là điều kiện thuận lợi cho cây phát triển. Đa số các giống cao lƣơng hiện nay không phản ứng với ánh sáng tuy nhiên cao lƣơng là cây trồng ngày ngắn.2 Đặc điểm thực vật học Cây cao lƣơng (Sorghum Bicolor L.Moench) thuộc chi lúa miến hay chi cao lƣơng (chisorghum) là một trong 30 loài thực vật thuộc họ hòa thảo (họ Poaceae).
Là một loại cây có chiều cao từ 0,6 - 5 m, đƣờng kính thân 5 - 30 mm tùy thuộc vào giống, điều kiện canh tác và môi trƣờng. Đặc điểm thực vật học cũng nhƣ thời gian sinh trƣởng của cây cao lƣơng tƣơng tự nhƣ cây ngô và các cây ngũ cốc khác.