Tổng quan nghiên cứu

Ngô (Zea mays L.) là một trong ba cây ngũ cốc quan trọng nhất thế giới, với diện tích trồng năm 2013 đạt khoảng 183,19 triệu ha, năng suất trung bình 55,2 tạ/ha và sản lượng 1.016,74 triệu tấn. Mỹ, Trung Quốc và Brazil là những quốc gia dẫn đầu về diện tích và sản lượng ngô toàn cầu. Ở Việt Nam, diện tích trồng ngô tăng từ 1.089,2 nghìn ha năm 2009 lên 1.170,3 nghìn ha năm 2013, năng suất trung bình cũng tăng từ 40,14 tạ/ha lên 44,35 tạ/ha trong cùng giai đoạn. Tuy nhiên, năng suất ngô của Việt Nam vẫn chỉ đạt khoảng 80,34% so với mức trung bình thế giới, chưa đáp ứng đủ nhu cầu nội địa, dẫn đến nhập khẩu ngô nguyên liệu tăng cao, năm 2014 đạt 4,79 triệu tấn với giá trị 1,22 tỉ USD.

Tỉnh Sơn La, thuộc vùng núi Tây Bắc, có điều kiện đất đai và khí hậu phù hợp cho cây ngô, với diện tích trồng hàng năm trên 162 nghìn ha. Tuy nhiên, do địa hình đồi núi dốc, hiện tượng xói mòn đất và trình độ canh tác còn hạn chế, năng suất ngô tại đây chỉ đạt khoảng 40 tạ/ha năm 2013, thấp hơn mức trung bình cả nước. Biến đổi khí hậu và hạn hán kéo dài làm giảm năng suất và chất lượng ngô, đòi hỏi cần có giống ngô lai mới có khả năng chịu hạn và năng suất cao phù hợp với điều kiện địa phương.

Mục tiêu nghiên cứu là đánh giá đặc điểm nông sinh học của một số giống ngô lai mới có khả năng chịu hạn và năng suất cao tại Sơn La, nhằm lựa chọn 1-2 giống phù hợp để giới thiệu sản xuất. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào vụ Hè Thu năm 2015 tại hai điểm thí nghiệm Chiềng Xôm (Thành phố Sơn La) và Mường Bon (huyện Mai Sơn), với các chỉ tiêu về khả năng chịu hạn, sinh trưởng phát triển, sâu bệnh và năng suất. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa khoa học trong việc chọn tạo giống ngô lai thích ứng với điều kiện sinh thái vùng núi, đồng thời hỗ trợ khuyến nông và phát triển sản xuất bền vững tại Sơn La.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình về sinh trưởng phát triển cây ngô, khả năng chịu hạn và chọn tạo giống lai. Hai lý thuyết chính được áp dụng gồm:

  • Lý thuyết ưu thế lai (heterosis): Giải thích sự vượt trội về năng suất và sức sống của giống ngô lai so với giống thuần, dựa trên công trình của Charles Darwin và Shull. Ưu thế lai giúp tạo ra giống ngô có khả năng sinh trưởng tốt, chống chịu hạn và sâu bệnh.

  • Mô hình đánh giá khả năng chịu hạn: Sử dụng chỉ số chịu hạn tương đối (Sn) dựa trên tỷ lệ cây không héo, tỷ lệ cây phục hồi và tỷ lệ vật chất khô trong điều kiện hạn nhân tạo. Khoảng cách giữa tung phấn và phun râu (Anthesis Silking Interval - ASI) được xem là chỉ tiêu quan trọng phản ánh khả năng chịu hạn của cây ngô.

Các khái niệm chính bao gồm: thời gian sinh trưởng (TGST), chỉ số diện tích lá (CSDTL), khả năng phục hồi sau hạn, mức độ nhiễm sâu bệnh, và các yếu tố cấu thành năng suất như số bắp/cây, số hạt/hàng, khối lượng 1000 hạt.

Phương pháp nghiên cứu

  • Nguồn dữ liệu: Nghiên cứu sử dụng 8 giống ngô lai đơn, gồm các giống trong nước và nhập khẩu, được trồng thử nghiệm tại hai điểm Chiềng Xôm (độ dốc 5%, đất nghèo dinh dưỡng) và Mường Bon (độ dốc 1%, đất bãi tương đối giàu dinh dưỡng) thuộc tỉnh Sơn La. Thời gian thực hiện từ tháng 6 đến tháng 9 năm 2015.

  • Phương pháp phân tích:

    • Thí nghiệm trong phòng: Đánh giá khả năng chịu hạn thời kỳ cây con bằng phương pháp gây hạn nhân tạo trên cát vàng, theo dõi tỷ lệ cây không héo, tỷ lệ phục hồi và tỷ lệ vật chất khô sau 1, 3, 5, 7 ngày gây hạn và tưới nước trở lại.
    • Thí nghiệm ngoài đồng ruộng: Thiết kế khối ngẫu nhiên hoàn chỉnh (RCBD) với 3 lần lặp lại, diện tích mỗi ô 14 m², mật độ gieo 70cm x 25cm, áp dụng quy trình kỹ thuật chuẩn theo QCVN01-56:2011/BNNPTNT.
    • Theo dõi các chỉ tiêu sinh trưởng (ngày mọc, trỗ cờ, tung phấn, phun râu, chín sinh lý), hình thái (chiều cao cây, chiều cao đóng bắp, số lá, chỉ số diện tích lá), mức độ nhiễm sâu bệnh, khả năng chống đổ, và năng suất (số bắp/cây, số hạt/hàng, khối lượng 1000 hạt, năng suất thực thu).
    • Xử lý số liệu bằng phần mềm IRRISTAT, phân tích thống kê để so sánh các giống.

  • Cỡ mẫu và chọn mẫu: Mỗi giống gieo 30 hạt trong thí nghiệm phòng, 80 cây/ô trong thí nghiệm đồng ruộng, đảm bảo độ tin cậy và đại diện cho đặc điểm sinh trưởng của từng giống.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Khả năng chịu hạn thời kỳ cây con:

    • Tỷ lệ cây không héo sau 3 ngày gây hạn dao động từ 42,22% (DK9901) đến 81,11% (CPA88). Sau 7 ngày, CPA88 vẫn giữ tỷ lệ không héo cao nhất (52,22%), tiếp theo là NK7328 (42,22%).
    • Tỷ lệ cây phục hồi sau tưới nước trở lại sau 7 ngày đạt cao nhất ở CPA88 (78,89%) và NK7328 (67,78%).
    • Chỉ số chịu hạn tương đối (Sn) cao nhất thuộc về CPA88 (11.853,53), kế đến là DK9955 và NK7328 (8.565,72), thấp nhất là DK9901.
    • Tỷ lệ vật chất khô tăng rõ rệt sau gây hạn, CPA88 và NK7328 duy trì tỷ lệ vật chất khô cao nhất (trên 83% sau 7 ngày gây hạn).

  2. Thời gian sinh trưởng và các giai đoạn phát triển:

    • Thời gian từ gieo đến trỗ cờ dao động từ 54 đến 59 ngày, từ gieo đến tung phấn và phun râu từ 62 đến 69 ngày, thuộc nhóm giống chín trung bình.
    • Khoảng cách giữa tung phấn và phun râu (ASI) ngắn, từ 0 đến 2 ngày, thuận lợi cho thụ phấn và thụ tinh, đặc biệt các giống DK9955, CPA88 và LVN8960 có ASI bằng 0 ngày.
    • Thời gian sinh trưởng tổng thể từ 110 đến 113 ngày, phù hợp với điều kiện sinh thái Sơn La.

  3. Đặc điểm hình thái và sinh lý:

    • Chiều cao cây dao động từ 231 cm đến 275,67 cm, chiều cao đóng bắp từ 94 cm đến 122,67 cm, không có sự khác biệt đáng kể giữa các giống và hai điểm thí nghiệm.
    • Số lá và chỉ số diện tích lá tương đối đồng đều, phản ánh khả năng quang hợp và tích lũy chất khô tốt.

  4. Mức độ nhiễm sâu bệnh và khả năng chống đổ:

    • Các giống có mức độ nhiễm sâu đục thân, sâu đục bắp, rệp cờ và bệnh khô vằn ở mức thấp đến trung bình, phù hợp với điều kiện sản xuất tại Sơn La.
    • Khả năng chống đổ của các giống được đánh giá từ khá đến tốt, đảm bảo ổn định năng suất.

  5. Năng suất và hiệu quả kinh tế:

    • Năng suất thực thu của các giống dao động từ khoảng 40 đến trên 60 tạ/ha, trong đó CPA88 và NK7328 có năng suất cao hơn các giống còn lại.
    • Hiệu quả kinh tế của các giống chịu hạn tốt cao hơn, góp phần tăng thu nhập cho người nông dân.

Thảo luận kết quả

Khả năng chịu hạn của giống CPA88 và NK7328 vượt trội nhờ tỷ lệ cây không héo và phục hồi cao, cùng chỉ số chịu hạn tương đối lớn, phù hợp với điều kiện khô hạn phổ biến tại Sơn La. Khoảng cách ASI ngắn giúp tăng khả năng thụ phấn, giảm thiểu tổn thất năng suất do hạn hán trong giai đoạn sinh trưởng sinh thực. Kết quả này tương đồng với các nghiên cứu quốc tế và trong nước về vai trò của ASI và chỉ số chịu hạn trong chọn giống ngô chịu hạn.

Thời gian sinh trưởng trung bình và đặc điểm hình thái ổn định cho thấy các giống này thích ứng tốt với điều kiện khí hậu và đất đai của vùng núi Tây Bắc. Mức độ nhiễm sâu bệnh thấp và khả năng chống đổ tốt góp phần duy trì năng suất ổn định, giảm thiểu rủi ro sản xuất.

So với các giống đối chứng, các giống nghiên cứu có tiềm năng năng suất cao hơn, đồng thời khả năng chịu hạn tốt giúp giảm thiểu thiệt hại do biến đổi khí hậu. Kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học vững chắc cho việc lựa chọn và phát triển giống ngô lai phù hợp với điều kiện sinh thái Sơn La, góp phần nâng cao hiệu quả sản xuất và an ninh lương thực địa phương.

Dữ liệu có thể được trình bày qua các biểu đồ so sánh tỷ lệ cây không héo, tỷ lệ phục hồi, chỉ số chịu hạn tương đối và năng suất giữa các giống, cũng như bảng tổng hợp các chỉ tiêu sinh trưởng và mức độ nhiễm sâu bệnh để minh họa rõ nét sự khác biệt và ưu thế của các giống.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Giới thiệu và nhân rộng giống ngô lai CPA88 và NK7328:

    • Động từ hành động: Triển khai, nhân giống, phổ biến.
    • Target metric: Tăng diện tích trồng ngô chịu hạn lên ít nhất 30% diện tích ngô Sơn La trong 3 năm tới.
    • Timeline: Bắt đầu từ vụ Hè Thu năm 2024, mở rộng đến năm 2026.
    • Chủ thể thực hiện: Trung tâm giống cây trồng tỉnh Sơn La phối hợp với các công ty hạt giống và khuyến nông địa phương.

  2. Tăng cường đào tạo kỹ thuật canh tác và quản lý nước:

    • Động từ hành động: Tổ chức tập huấn, hướng dẫn kỹ thuật.
    • Target metric: Nâng cao tỷ lệ áp dụng kỹ thuật tưới tiết kiệm và bón phân hợp lý lên 70% nông dân trong vùng.
    • Timeline: Triển khai liên tục hàng năm, tập trung trước vụ gieo trồng.
    • Chủ thể thực hiện: Sở Nông nghiệp, Trung tâm Khuyến nông Sơn La, các tổ chức nông dân.

  3. Xây dựng mô hình sản xuất ngô bền vững trên đất dốc:

    • Động từ hành động: Thiết kế, thử nghiệm, nhân rộng mô hình.
    • Target metric: Giảm thiểu xói mòn đất và tăng năng suất ngô trung bình lên 45 tạ/ha trong 5 năm.
    • Timeline: Năm 2024-2028.
    • Chủ thể thực hiện: Viện nghiên cứu nông nghiệp, các trường đại học, chính quyền địa phương.

  4. Phát triển hệ thống giám sát sâu bệnh và áp dụng biện pháp phòng trừ sinh học:

    • Động từ hành động: Giám sát, cảnh báo, áp dụng biện pháp sinh học.
    • Target metric: Giảm tỷ lệ nhiễm sâu bệnh trên ngô xuống dưới 10% diện tích trồng.
    • Timeline: Thực hiện từ năm 2024, duy trì liên tục.
    • Chủ thể thực hiện: Trung tâm bảo vệ thực vật, các tổ chức nông dân.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Nhà nghiên cứu và cán bộ chọn tạo giống:

    • Lợi ích: Cung cấp dữ liệu khoa học về đặc điểm nông sinh học và khả năng chịu hạn của các giống ngô lai mới, hỗ trợ công tác chọn tạo giống phù hợp với điều kiện sinh thái vùng núi.
    • Use case: Phát triển chương trình nhân giống ngô lai chịu hạn, cải tiến giống hiện có.

  2. Cán bộ khuyến nông và quản lý nông nghiệp địa phương:

    • Lợi ích: Tham khảo các giải pháp kỹ thuật và giống ngô phù hợp để tư vấn, hướng dẫn nông dân nâng cao năng suất và hiệu quả sản xuất.
    • Use case: Xây dựng kế hoạch chuyển giao công nghệ và nhân rộng mô hình sản xuất ngô bền vững.

  3. Nông dân và doanh nghiệp sản xuất hạt giống:

    • Lợi ích: Hiểu rõ đặc điểm sinh trưởng, khả năng chịu hạn và năng suất của các giống ngô lai mới để lựa chọn giống phù hợp, tối ưu hóa sản xuất.
    • Use case: Lựa chọn giống ngô lai phù hợp với điều kiện đất đai và khí hậu địa phương, nâng cao thu nhập.

  4. Sinh viên và giảng viên ngành khoa học cây trồng, nông học:

    • Lợi ích: Tài liệu tham khảo thực tiễn về nghiên cứu chọn tạo giống, phương pháp đánh giá khả năng chịu hạn và sinh trưởng phát triển cây ngô.
    • Use case: Học tập, nghiên cứu và phát triển đề tài liên quan đến cây ngô và cây trồng chịu hạn.

Câu hỏi thường gặp

  1. Tại sao chọn giống ngô lai có khả năng chịu hạn lại quan trọng đối với Sơn La?
    Sơn La có địa hình đồi núi dốc, đất nghèo dinh dưỡng và khí hậu biến đổi bất thường, đặc biệt là hạn hán kéo dài. Giống ngô lai chịu hạn giúp cây sinh trưởng tốt, duy trì năng suất ổn định, giảm thiểu thiệt hại do thiếu nước, phù hợp với điều kiện sản xuất tại địa phương.

  2. Chỉ số chịu hạn tương đối (Sn) được tính như thế nào và ý nghĩa ra sao?
    Chỉ số Sn tổng hợp tỷ lệ cây không héo, tỷ lệ cây phục hồi và tỷ lệ vật chất khô sau các ngày gây hạn, phản ánh khả năng chịu hạn của giống. Sn càng cao chứng tỏ giống càng có khả năng chịu hạn tốt, giúp lựa chọn giống phù hợp cho vùng khô hạn.

  3. Khoảng cách giữa tung phấn và phun râu (ASI) ảnh hưởng thế nào đến năng suất ngô?
    ASI ngắn giúp quá trình thụ phấn và thụ tinh diễn ra hiệu quả, tăng số hạt trên bắp và năng suất. ASI dài do hạn hán làm giảm khả năng thụ phấn, dẫn đến giảm năng suất đáng kể. Do đó, giống có ASI ngắn được ưu tiên chọn tạo và sử dụng.

  4. Các giống ngô nghiên cứu có khả năng chống sâu bệnh như thế nào?
    Các giống như CPA88, NK7328 có mức độ nhiễm sâu đục thân, sâu đục bắp, rệp cờ và bệnh khô vằn ở mức thấp đến trung bình, đồng thời có khả năng chống đổ tốt, giúp duy trì năng suất ổn định trong điều kiện sản xuất thực tế.

  5. Làm thế nào để nhân rộng giống ngô lai chịu hạn tại Sơn La?
    Cần phối hợp giữa các trung tâm giống, công ty hạt giống và khuyến nông để sản xuất, cung ứng hạt giống chất lượng; tổ chức tập huấn kỹ thuật canh tác cho nông dân; xây dựng mô hình trình diễn và nhân rộng trên diện rộng, đồng thời hỗ trợ chính sách về giống và kỹ thuật.

Kết luận

  • Đã đánh giá và xác định được giống ngô lai CPA88 và NK7328 có khả năng chịu hạn tốt, tỷ lệ cây không héo và phục hồi cao, chỉ số chịu hạn tương đối lớn, phù hợp với điều kiện sinh thái Sơn La.
  • Các giống nghiên cứu có thời gian sinh trưởng trung bình (110-113 ngày), ASI ngắn (0-2 ngày), thuận lợi cho quá trình thụ phấn và thụ tinh, góp phần nâng cao năng suất.
  • Đặc điểm hình thái, mức độ nhiễm sâu bệnh và khả năng chống đổ của các giống đảm bảo ổn định năng suất và chất lượng sản phẩm.
  • Năng suất thực thu của các giống chịu hạn tốt đạt trên 60 tạ/ha, cao hơn mức trung bình hiện tại của tỉnh, góp phần nâng cao hiệu quả kinh tế cho người dân.
  • Đề xuất nhân rộng các giống này kết hợp với đào tạo kỹ thuật canh tác và quản lý sâu bệnh để phát triển sản xuất ngô bền vững tại Sơn La trong giai đoạn 2024-2028.

Hành động tiếp theo: Triển khai mô hình nhân giống và chuyển giao kỹ thuật, đồng thời tiếp tục nghiên cứu cải tiến giống và biện pháp canh tác phù hợp với biến đổi khí hậu. Các nhà quản lý, nhà khoa học và nông dân cần phối hợp chặt chẽ để phát huy tối đa tiềm năng giống ngô lai chịu hạn tại địa phương.