Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Cơ sở khoa học của đề tài Với vai trò làm lương thực cho người (17%), thức ăn cho chăn nuôi (gần 70%) và làm nguyên liệu cho các ngành công nghiệp thực phẩm, dược phẩm và công nghiệp nhẹ khác (khoảng 10%) (Ngô Hữu Tình, 2009) [42], ngô đã được hầu hết các quốc gia và vùng lãnh thổ trên thế giới gieo trồng và liên tục mở rộng sản xuất. Tất cả các nước trồng ngô nói chung đều ăn ngô với các mức độ khác nhau. Toàn thế giới (giai đoạn 1995 - 1997) sử dụng 17% sản lượng ngô làm lương thực cho người, trong đó ở các nước đang phát triển là 30%, các nước phát triển khoảng 4%.
Các nước ở Trung Mỹ, Nam Á và châu Phi sử dụng ngô làm lương thực chính. Các nước Đông Nam Phi sử dụng 72% sản lượng ngô làm lương thực cho người, Tây Trung Phi 66%, Bắc Phi 45%, Tây Á 23%, Nam Á 75%, Đông Nam Á và Thái Bình Dương 43%, Đông Á 12%, Trung Mỹ và vùng Caribe 56%, Nam Mỹ 9%, Đông Âu và Liên Xô cũ 7%, Tây Âu, Bắc Mỹ và các nước phát triển khác 4% (Ngô Hữu Tình, 2009) [42]. Vì vậy, ngô là một cây trồng rất quan trọng đảm bảo an ninh lương thực trên phạm vi toàn thế giới. Việt Nam là quốc gia có truyền thống lúa nước lâu đời, lương thực chính là gạo, song người dân cũng rất thích ăn ngô dưới dạng ngô luộc, ngô nướng, ngô rang, bỏng ngô.
Trước kia còn nghèo đói và do mất mùa, nông dân vẫn thường ăn ngô dưới dạng độn với cơm hoặc ngô bung. Hiện nay, đồng bào một số dân tộc thiểu số vùng cao như H'mông, Dao. vẫn ăn ngô như nguồn lương thực chính theo truyền thống và vì điều kiện kinh tế còn nghèo dưới dạng mèn mén. 6 Do chất lượng protein ở ngô không cao vì hàm lượng một số axit amin không thay thế như lysine, triptophan, methionine thấp nên việc sử dụng ngô nhiều có ảnh hưởng đến dinh dưỡng cho người và vật nuôi.
Trước thực tế đó, các nhà khoa học trên thế giới đã nghiên cứu chọn tạo ra các giống ngô QPM với hàm lượng protein cao hơn và đặc biệt có hàm lượng lysine, triptophan, methionine gấp đôi ngô thường. Hiện nay có nhiều giống ngô lai QPM đã được đưa vào sản xuất, còn giống TPTD QPM ít hơn. Giống lai QPM có năng suất cao chủ yếu phù hợp cho các vùng trồng ngô thâm canh, còn đối với các vùng đồi núi còn nhiều hạn chế về cơ sở hạ tầng, kỹ thuật canh tác, giống ngô TPTD QPM khả thi hơn. Miền núi phía Bắc nước ta là vùng khó khăn về điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội.
Người dân vùng này còn rất nghèo, thiếu vốn đầu tư cho sản xuất nông nghiệp. Ở một số vùng khó khăn những người dân nghèo đói vẫn phải sử dụng ngô làm lương thực và một số đồng bào dân tộc có tập quán sử dụng ngô làm lương thực chính từ lâu đời. Vì vậy, việc sử dụng giống ngô QPM là một nhu cầu thiết thực và cấp bách, góp phần giảm chi phí đầu tư cho sản xuất, đồng thời đạt được năng suất và chất lượng protein cao, đem lại hiệu quả kinh tế, đặc biệt có thể giảm tỷ lệ suy dinh dưỡng cho người dân miền núi, đảm bảo an ninh lương thực, nâng cao chất lượng dinh dưỡng trong thức ăn chăn nuôi, đẩy mạnh công cuộc xoá đói giảm nghèo, phát triển kinh tế - xã hội nông thôn miền núi. Đất canh tác ở vùng miền núi rất ít, vì vậy việc mở rộng diện tích trồng ngô là rất khó khăn đồng thời việc tăng năng suất ngô gặp trở ngại do dinh dưỡng đất ở vùng này nghèo kiệt và khả năng thâm canh đầu tư của người dân thấp.
Cho nên việc sử dụng giống ngô TPTD QPM vừa cho năng suất cao vừa đạt chất lượng protein cao là rất phù hợp và hiệu quả. 7 Hiện nay, việc nghiên cứu ảnh hưởng của điều kiện ngoại cảnh, môi trường canh tác đến chất lượng của ngô QPM trên thế giới còn rất ít. Ở Việt Nam, nghiên cứu về vấn đề này mới chỉ bắt đầu. Vấn đề được đặt ra là giống ngô QPM có chất lượng protein cao nhưng liệu nó có thay đổi chất lượng ở những điều kiện ngoại cảnh, môi trường canh tác khác nhau không.
Liệu trong cùng một điều kiện môi trường canh tác giống nhau, sự thay đổi về chất lượng protein của giống ngô QPM so với ngô thường có khác nhau không. Ở nước ta đến nay những nghiên cứu về phân bón ảnh hưởng đến năng suất thì nhiều nhưng chưa có nghiên cứu nào về ảnh hưởng của phân đạm, lân, kali đến năng suất và chất lượng protein của giống ngô TPTD QPM và so sánh với giống ngô lai thường. Xuất phát những cơ sở khoa học trên, chúng tôi đã tiến hành thực hiện đề tài này. Tình hình sản xuất ngô trên thế giới và ở Việt Nam 1.
Tình hình sản xuất ngô trên thế giới Ngô là cây ngũ cốc lâu đời và phổ biến trên thế giới, không cây nào sánh kịp với cây ngô về tiềm năng năng suất hạt, về quy mô, hiệu quả ưu thế lai. Ngô còn là cây điển hình được ứng dụng nhiều thành tựu khoa học về các lĩnh vực di truyền học, chọn giống, công nghệ sinh học, cơ giới hoá, điện khí hoá và tin học vào công tác nghiên cứu và sản xuất. Ngành sản xuất ngô thế giới tăng liên tục từ đầu thế kỷ 20 đến nay. Theo số liệu của Tổ chức Nông - Lương Liên Hợp Quốc (FAO), năm 2007 diện tích ngô đã vượt qua lúa nước, với 158,0 triệu ha, năng suất 50,1 tấn/ha và sản lượng đạt kỷ lục 791,8 triệu tấn.
Trong hơn 40 năm qua, ngô là cây trồng có tốc độ tăng trưởng về năng suất cao nhất trong các cây lương thực chủ yếu. So với năm 1961, năm 2007 năng suất ngô trung bình của thế giới tăng thêm hơn 31,1 tạ/ha (từ 19 lên 50,1 tạ/ha), lúa nước tăng hơn 23,3 tạ/ha (từ 19 lên 42,3 tạ/ha), còn lúa mì thêm 17,3 tạ/ha (từ 11 lên 28,3 tạ/ha) (FAOSTAT, 2009) [67]. Sản xuất ngô, lúa mì, lúa nước thế giới giai đoạn 1961-2007 Ngô Lúa mì Lúa nước Sản Sản Sản D. tích Năm NS lượng NS lượng NS lượng (triệu (triệu (triệu (tạ/ha) (triệu (tạ/ha) (triệu (tạ/ha) (triệu ha) ha) ha) tấn) tấn) tấn) 1961 104,8 19,0 204,2 200,9 11,0 219,2 115,3 19,0 215,3 2004 145,0 49,0 714,8 217,2 29,0 625,1 150,6 40,0 595,8 2005 145,6 48,0 696,3 218,5 28,0 621,5 152,6 41,0 622,1 2006 148,6 47,0 704,2 212,3 28,0 593,2 153,0 41,0 622,2 2007 158,0 50,1 791,8 214,2 28,3 606,0 155,8 42,3 659,6 Nguồn: FAOSTAT, 2009 [67] Kết quả trên có được, trước hết là nhờ ứng dụng rộng rãi lý thuyết ưu thế lai trong chọn tạo giống, đồng thời không ngừng cải thiện các biện pháp kỹ thuật canh tác.
Đặc biệt, từ 10 năm nay cùng với những thành tựu trong chọn tạo giống lai nhờ kết hợp phương pháp truyền thống và công nghệ sinh học thì việc ứng dụng công nghệ cao trong canh tác đã góp phần đưa sản lượng ngô thế giới vượt lên trên lúa mì và lúa nước. Những thành tựu mà ngành ngô thế giới đạt được trong những năm gần đây có thể nói là đã vượt ngoài mọi dự đoán lạc quan nhất. Năm 1995, sản lượng ngô thế giới là 517 triệu tấn, năm 1998 đã đạt 615 triệu tấn, năm 2000 do điều kiện khí hậu khó khăn giảm xuống còn 593 triệu tấn, vậy mà vào năm 2007 đã đạt tới 792 triệu tấn. Tức là chỉ sau có 12 năm, sản lượng ngô thế giới đã tăng thêm hơn 50%.
Riêng 7 năm gần đây đã tăng thêm gần 300 triệu tấn. Và giá ngô thế giới vẫn ở mức cao. Trong khi đó, vào năm 2003, Viện Nghiên cứu Chương trình lương thực thế giới (IFPRI) dự báo nhu cầu ngô trên thế giới vào năm 2020 chỉ lên đến 852 triệu tấn (dẫn theo Ngô Hữu Tình, 2009) [42]. 9 Dân số thế giới ngày càng tăng nhanh, trong khi đó diện tích đất canh tác ngày càng thu hẹp do sa mạc hóa và xu thế đô thị hóa.
Nền nông nghiệp thế giới ngày nay luôn phải trả lời làm thế nào để giải quyết đủ năng lượng cho 8 tỷ người vào năm 2021 và 16 tỷ người vào năm 2030. Để giải quyết được câu hỏi này, ngoài biện pháp phát triển nền nông nghiệp nói chung thì phải nhanh chóng chọn ra những giống cây trồng trong đó có các giống ngô năng suất cao, ổn định có khả năng chống chịu tốt với điều kiện khí hậu ngày càng biến đổi phức tạp. Một trong những thành tựu quan trọng trong chọn tạo giống sinh vật nói chung và cây ngô nói riêng là việc nghiên cứu thành công và phát triển nhanh giống biến đổi gen. Với cây ngô, chỉ sau 12 năm áp dụng, năm 2008, diện tích trồng ngô chuyển gen trên thế giới đã đạt 37,3 triệu ha, riêng ở Mỹ đã lên đến 30 triệu ha, chiếm 85% trong tổng số 35,2 triệu ha ngô của nước này (GMO-COMPASS, 2009) [68].
Nhờ chuyển gen kháng thuốc trừ cỏ và kháng sâu đục thân, việc sản xuất ngô được thuận tiện hơn, giảm thuốc bảo vệ thực vật từ đó giảm sự ô nhiễm môi trường và tăng hiệu quả kinh tế. Những nghiên cứu về chuyển gen chịu hạn, chịu rét, chịu chua, chịu mặn, chịu đất nghèo đạm và kháng một số bệnh do virut ở ngô cũng đã những kết quả bước đầu. Khi những nghiên cứu trên được ứng dụng vào thực tiễn sẽ góp phần khai thác tối đa tiềm năng năng suất ở ngô. Điều đó sẽ có một ý nghĩa vô cùng lớn đối với ngành sản xuất ngô thế giới, đặc biệt ở các nước đang phát triển việc sản xuất ngô phụ thuộc chủ yếu vào thiên nhiên, trong đó có Việt Nam.
Tình hình sản xuất ngô ở Việt Nam Ngô là cây lương thực quan trọng thứ 2 sau cây lúa ở nước ta. Ngô được đưa vào Việt Nam cách đây khoảng 300 năm (Ngô Hữu Tình, 2009) [42]. Do có vai trò quan trọng đối với kinh tế xã hội cộng với điều kiện khí hậu nhiệt đới gió mùa nên ngô đã nhanh chóng được mở rộng, trồng khắp các vùng miền cả nước. 10 Cùng với sự tiến bộ của toàn thế giới, việc phát triển sản xuất ngô ở Việt Nam trong vài thập kỷ cuối thế kỷ 20 cũng đã thu được những kết quả quan trọng.