Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Cơ sở khoa học của đề tài Giống cây trồng nói chung, giống ngô nói riêng đóng vai trò rất quan trọng trong nâng cao năng suất và sản lượng cây trồng. Năng suất ngô của một vùng có thể tăng lên một cách đáng kể nếu chọn được giống có năng suất cao và ổn định, đồng thời áp dụng các biện pháp kỹ thuật phù hợp với điều kiện sinh thái của từng vùng. Khả năng thích ứng của giống với các điều kiện sinh thái rất khác nhau.
Vì vậy, muốn phát huy hiệu quả của giống, cần tiến hành các nghiên cứu đánh giá khả năng thích ứng của giống mới trước khi đưa ra sản xuất đại trà nhằm tìm ra những giống thích hợp nhất với từng vùng sinh thái. Lai Châu là tỉnh có nhiều tiềm năng để phát triển sản xuất ngô, tuy nhiên năng suất bình quân lại đạt thấp hơn so với năng suất trung bình của cả nước. Hiện nay một số nơi trong tỉnh còn sử dụng giống địa phương và giống thụ phấn tự do. Các giống ngô lai được trồng chủ yếu trong tỉnh có nguồn gốc từ các công ty nước ngoài như Mosanto, Syngenta, Bioseed,… nên khả năng thích ứng của các giống ở mỗi vùng sinh thái còn nhiều hạn chế.
Vì vậy để phát huy được các đặc tính tốt của giống mới và tránh những rủi ro do giống không thích ứng với điều kiện sinh thái tại cơ sở sản xuất, trước khi đưa các giống ngô lai mới vào sản xuất đại trà tại một vùng nào đó, nhất thiết phải tiến hành đánh giá quá trình sinh trưởng, phát triển, khả năng chống chịu và tính thích ứng với điều kiện sinh thái của vùng đó. Vì vậy, khảo nghiệm là một trong những khâu rất quan trọng trong công tác chọn giống. Phân loại giống ngô lai Giống ngô lai là kết quả việc ứng dụng ưu thế lai trong tạo giống ngô. Ngô lai có một số đặc điểm chính như sau: Hiệu ứng trội và siêu trội được sử e 5 dụng trong quá trình tạo giống, giống có nền di truyền hẹp, thường thích ứng hẹp, đòi hỏi thâm canh cao, độ đồng đều tốt, năng suất cao.
Để có hạt giống ngô lai F1 chất lượng cao phải có hệ thống sản xuất và chế biến hạt giống hoàn thiện, hạt giống chỉ sử dụng được một đời F1, giá giống đắt. Có nhiều dạng giống lai có thể tạo ra được ở ngô. Dòng tự phối cũng như các nguồn không phải là dòng tự phối có thể được dùng để tạo giống lai. Tuy nhiên, giống lai được tạo ra từ dòng tự phối chiếm ưu thế hơn trong tạo giống ngô lai.
Năm 1981, qua đánh giá tiềm năng năng suất và việc sản xuất dễ dàng nên CIMMYT đã đưa các nguồn không phải dòng thuần vào tạo giống lai cho các nước có chương trình tạo giống lai kém phát triển và giới thiệu thuật ngữ về giống lai không quy ước (Vasal và cs. Giống lai không quy ước (Non - conventional hybrid) Là giống lai có ít nhất một thành phần bố mẹ không phải là dòng thuần (Vasal và Srinivasan, 1992) [28]. Ưu thế lai của thể loại giống này là việc sử dụng bố mẹ không thuần nên dễ dàng cho sản xuất F1 với giá rẻ, giảm được nhiều bước sản xuất giống bố mẹ, phù hợp với điều kiện của phần lớn các nước đang phát triển. Theo Viện nghiên cứu Ngô (1992) [16], Viện nghiên cứu Ngô (1996) [17], giống lai không quy ước được tạo bởi: - Giống x Giống: Giống lai giữa giống - Dòng x Giống (Lai đỉnh) - Gia đình x Gia đình - Lai đơn x Giống (Lai đỉnh kép) Giống lai giữa giống được tạo bởi việc lai giữa hai giống, để hiệu quả hơn có thể áp dụng một số cải tiến như sử dụng chu kỳ chọn lọc cuối cùng của giống để tạo cặp lai, hoặc sử dụng các giống thí nghiệm, các giống tổng hợp cho mục đích này.
e 6 Giống lai đỉnh hay giống lai giữa dòng thuần và giống: Thể loại này có ưu điểm là có thể phát hiện ngay cặp lai tốt trong quá trình đánh giá khả năng kết hợp (KNKH) của các dòng thuần. Kiểu lai này có nhiều cải tiến để nâng cao hiệu quả và năng suất giống lai. Như thành phần giống trong sơ đồ lai có thể thay bằng một nguồn có nền di truyền hẹp hơn như giống thí nghiệm, giống tổng hợp hoặc một gia đình. Từ giống lai đỉnh có thể là giữa dòng thuần x giống; dòng thuần x giống thí nghiệm; dòng thuần x giống tổng hợp; dòng thuần x gia đình.
Giống lai giữa các gia đình: Đây là bước chuyển tiếp từ việc gieo trồng giống ngô thụ phấn tự do sang giống lai quy ước. Ưu điểm chính của giống này là sử dụng bố mẹ không thuần nên dễ sản xuất và giảm giá thành hạt giống. Giống lai không quy ước có độ dị hợp từ cao hơn nên có thể thích ứng hơn, ít bị tổn hại do sâu bệnh. Một số nước đang phát triển như Ấn Độ, Trung Quốc, Braxin, Mexico và Việt Nam… đã sử dụng có hiệu quả loại giống lai này (Trần Hồng Uy, 1985).
Trong tương lai khi đã có đủ điều kiện kinh tế kỹ thuật có lẽ vai trò giống lai không quy ước sẽ bị thu hẹp và được thay thế bằng giống lai quy ước. Giống ngô lai quy ước (Conventional hybrid) Là giống lai giữa các dòng thuần, loại giống lai phụ thuộc vào số dòng thuần tham gia. Hallauer (1981) [24], CIMMYT (1990) [20] đã chia giống lai quy ước thành các loại: - Lai đơn (A x B) - Lai ba ((A x B) x C) - Lai kép ((A x B) x (C x D)) Trong đó A, B, C, D là những dòng tự phối. Những chương trình tạo giống tiên tiến đều phát triển theo trình tự từ lai kép, lai ba, lai cải tiến rồi lai đơn.
Lai đơn là giống lai có nhiều đặc tính e 7 tốt hơn và có năng suất cao nhất trong các loại giống lai. Chỉ có lai đơn có kiểu gen F1 là đồng nhất trong khi tất cả các giống lai khác có thế hệ F1 là không đồng nhất. Tính không đồng nhất tăng lên khi số lượng dòng tham gia vào thành phần bố mẹ tăng lên. Vì thế giống lai đơn hấp dẫn nhất về kiểu hình và hình dạng hạt đồng đều.
Tuy nhiên, lai đơn thiếu sự ổn định ở cá thể (Allard, 1960). Nhược điểm chính của lai đơn là dòng thuần bố mẹ có sức sống yếu và năng suất thấp. Một khi trở ngại này vượt qua được thì giống lai đơn đương nhiên sẽ được chọn là mục tiêu mà các chương trình tạo giống mong muốn đạt tới (Nguyễn Thế Hùng và cs., 1997) [7], (Nguyễn Đức Lương và cs. Tình hình sản xuất ngô trên thế giới và trong nước 1.
Tình hình sản xuất ngô trên thế giới Ngô là cây lương thực quan trọng trong nền kinh tế toàn cầu, mặc dù chỉ đứng thứ hai về diện tích sau lúa nước và lúa mì nhưng ngô lại dẫn đầu về năng suất và sản lượng, là cây có tốc độ tăng trưởng về năng suất cao nhất trong các cây lương thực. Năm 2013, diện tích trồng ngô đạt 184,19 triệu ha với năng suất 55,2 tạ/ha cao nhất trong 5 năm gần đây (Faostat, 2015) [22]. Trong những năm gần đây nhờ vào sự phát triển của khoa học kỹ thuật việc áp dụng những công nghệ mới vào sản xuất đã làm tăng năng suất và sản lượng ngô lên đáng kể. Tình hình sản xuất ngô 5 năm gần đây được thể hiện ở bảng 1.1: Tình hình sản xuất ngô trên thế giới giai đoạn 2009 - 2013 Diện tích Năng suất Sản lượng Năm (triệu ha) (tạ/ha) (triệu tấn) 2009 158,74 51,67 820,20 2010 164,03 51,90 851,27 2011 172,26 51,54 887,85 2012 178,55 48,88 872,79 2013 184,19 55,20 1.016,74 (Nguồn: FAOSTAT, 2015) [22] e 8 Số liệu bảng 1.1 cho thấy sản xuất ngô của thế giới trong những năm gần đây tăng cả về diện tích, năng suất và sản lượng.
Diện tích trồng ngô từ 158,74 triệu ha (năm 2009) đến 184,19 triệu ha (năm 2013), nhưng năng suất tăng không đáng kể từ 51,67 tạ/ha (năm 2009) đến 55,2 tạ/ha (2013). Do diện tích tăng cho nên sản lượng vẫn có xu hướng tăng qua các năm. Có được kết quả này, 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 năm 1996 đến nay, cùng với những thành tựu mới trong chọn tạo giống ngô lai nhờ kết hợp phương pháp truyền thống với công nghệ sinh học thì việc ứng dụng công nghệ cao trong canh tác cây ngô đã góp phần đưa sản lượng ngô thế giới vượt lên trên lúa mì và lúa nước.
Tuy nhiên, do sự khác nhau về điều kiện tự nhiên, tập quán canh tác và trình độ khoa học kỹ thuật nên có sự chênh lệch về diện tích, năng suất ngô ở các châu lục. Tình hình sản xuất ngô ở một số châu lục được trình bày ở bảng 1.2: Tình hình sản xuất ngô ở một số châu lục năm 2013 Diện tích Năng suất Sản lượng Khu vực (triệu ha) (tạ/ha) (triệu tấn) Châu Mỹ 70,84 73,82 522,9 Châu Á 59,40 51,23 304,32 Châu Âu 18,97 61,92 117,48 Châu Phi 34,93 20,33 71,01 (Nguồn: FAOSTAT, 2015) [22] Số liệu bảng 1.2 cho thấy châu Mỹ là khu vực có diện tích, năng suất và sản lượng ngô lớn nhất thế giới. Năm 2013, năng suất ngô châu lục này đạt 73,82 tạ/ha, cao hơn năng suất trung bình của thế giới (55,2 tạ/ha) là 18,62 tạ/ha. Sản lượng đạt 522,9 triệu tấn chiếm hơn 51% sản lượng ngô toàn thế giới.
Châu Á là châu lục có diện tích trồng ngô lớn thứ hai với 59,4 triệu ha e 9 nhưng năng suất ngô châu Á chỉ đứng thứ 3 (51,23 tạ/ha). Châu Âu có diện tích trồng ngô ít nhất trong 4 châu lục (18,97 triệu ha) nhưng năng suất ngô cao thứ hai trên thế giới (61,92 tạ/ha) và châu Phi là khu vực có năng suất thấp nhất (20,33 tạ/ha). Trên thế giới, sản xuất ngô giữa các nước có sự chênh lệch rất lớn về năng suất và sản lượng. Tình hình sản xuất ngô của một số nước tiêu biểu được trình bày ở bảng 1.3: Tình hình sản xuất ngô của một số nước tiêu biểu năm 2013 Diện tích Năng suất Sản lượng Nước (triệu ha) (tạ/ha) (triệu tấn) Mỹ 35,5 99,7 353,7 Trung Quốc 35,3 61,8 217,7 Brazin 15,3 52,6 80,5 Israel 0,04 225,6 0,11 Đức 0,49 88,3 4,4 (Nguồn: FAOSTAT, 2015) [22] Số liệu bảng 1.