Luận Văn Thạc Sĩ: Nghiên Cứu Khả Năng Sinh Trưởng Và Phát Triển Của Các Giống Cao Lương Ngọt Tại Tỉnh Tuyên Quang

• Tác giả: Nguyễn Thị Thu Thảo
• Người hướng dẫn: TS. Hoàng Thị Bích Thảo
• Trường học: Đại học Nông Lâm - Đại học Thái Nguyên
• Chuyên ngành: Khoa học cây trồng
• Đề tài: Nghiên cứu khả năng sinh trưởng phát triển của một số giống cao lương ngọt tại tỉnh Tuyên Quang
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sỹ khoa học nông nghiệp
• Năm xuất bản: 2013
• Địa điểm: Thái Nguyên

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 1.1. Cơ sở khoa học của đề tài
• 1.2. Nguồn gốc, phân bố và yêu cầu ngoại cảnh
• 1.3. Đặc điểm thực vật học
• 1.4. Thời gian sinh trưởng
• 1.5. Tình hình sản xuất và nghiên cứu cao lương trên Thế giới và Việt Nam
• 1.5.1. Tình hình nghiên cứu và sản xuất trên thế giới
• 1.5.2. Tình hình nghiên cứu cao lương trên thế giới
• MỞ ĐẦU
• 0.1. Mục đích, yêu cầu và đối tượng nghiên cứu
• 0.1.1. Mục đích nghiên cứu
• 0.1.2. Yêu cầu của đề tài
• 0.1.3. Ý nghĩa của đề tài
• 0.1.3.1. Ý nghĩa khoa học
• 0.1.3.2. Ý nghĩa thực tiễn
• 2. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Đối tượng nghiên cứu
• 2.2. Địa điểm và thời gian nghiên cứu
• 2.2.1. Địa điểm nghiên cứu
• 2.2.2. Thời gian nghiên cứu
• 2.3. Nội dung nghiên cứu
• 2.4. Phương pháp nghiên cứu
• 2.4.1. Phương pháp bố trí thí nghiệm
• 2.4.2. Quy trình kỹ thuật
• 2.4.3. Phương pháp theo dõi các chỉ tiêu
• 2.4.4. Đặc điểm hình thái
• 2.4.5. Đặc điểm sinh trưởng phát triển
• 2.4.6. Khả năng chống chịu
• 2.4.7. Phương pháp tổng hợp, phân tích, đánh giá và xử lý số liệu
• 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Đặc điểm hình thái
• 3.2. Các giai đoạn sinh trưởng của các giống cao lương ngọt thí nghiệm
• 3.2.1. Khả năng nảy mầm
• 3.2.2. Giai đoạn từ gieo đến trỗ bông
• 3.2.3. Giai đoạn từ gieo đến chín sữa
• 3.2.4. Giai đoạn từ gieo đến chín sáp
• 3.2.5. Giai đoạn từ gieo đến chín hoàn toàn
• 3.3. Động thái tăng trưởng của các giống cao lương ngọt thí nghiệm
• 3.3.1. Động thái tăng trưởng chiều cao cây
• 3.3.2. Động thái ra lá
• 3.3.3. Động thái đẻ nhánh
• 3.4. Khả năng chống chịu điều kiện ngoại cảnh của các giống cao lương ngọt tham gia thí nghiệm tại Tuyên Quang
• 3.4.1. Khả năng chống chịu sâu bệnh
• 3.4.2. Sâu đục thân (ostrinia nubilalis hubner)
• 3.4.3. Bệnh thối thân
• 3.5. Khả năng chống đổ và phục hồi sau đổ của các giống cao lương ngọt tham gia thí nghiệm tại Tuyên Quang
• 3.6. Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các giống cao lương ngọt tham gia thí nghiệm tại Tuyên Quang
• 3.7. Hàm lượng đường Brix và dịch ép của các giống cao lương ngọt tham gia thí nghiệm tại Tuyên Quang
• KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Giới thiệu về giống cao lương ngọt

Giống cao lương ngọt (sweet sorghum) là một loại cây trồng quan trọng trong nông nghiệp, đặc biệt trong bối cảnh hiện nay khi nhu cầu năng lượng ngày càng tăng. Cây có khả năng sinh trưởng tốt trong điều kiện khí hậu Việt Nam, đặc biệt là tại tỉnh Tuyên Quang. Việc nghiên cứu khả năng sinh trưởng của giống này không chỉ giúp nâng cao năng suất mà còn góp phần vào việc phát triển nguồn nguyên liệu cho sản xuất nhiên liệu sinh học. Theo nghiên cứu, khả năng sinh trưởng của giống cao lương ngọt phụ thuộc vào nhiều yếu tố như điều kiện đất đai, khí hậu và kỹ thuật trồng trọt. Đặc biệt, giống này có khả năng chịu hạn tốt, phù hợp với điều kiện khí hậu miền núi phía Bắc Việt Nam.

1.1. Đặc điểm sinh học của giống cao lương ngọt

Cao lương ngọt có chiều cao từ 0,6 đến 5m, với đường kính thân từ 5 đến 30mm. Cây có khả năng quang hợp theo chu trình C4, giúp tối ưu hóa quá trình tổng hợp chất hữu cơ trong điều kiện nhiệt độ cao. Đặc điểm này giúp cây phát triển mạnh mẽ và cho năng suất cao. Thời gian sinh trưởng của giống cao lương ngọt thường từ 90 đến 125 ngày, tùy thuộc vào điều kiện thời tiết và kỹ thuật canh tác. Việc hiểu rõ về đặc điểm sinh học của giống này là rất quan trọng để áp dụng các biện pháp chăm sóc và quản lý cây trồng hiệu quả.

II. Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu được thực hiện tại Tuyên Quang với mục tiêu đánh giá khả năng sinh trưởng và năng suất của các giống cao lương ngọt khác nhau. Phương pháp nghiên cứu bao gồm bố trí thí nghiệm ngẫu nhiên hoàn toàn, theo dõi các chỉ tiêu sinh trưởng như chiều cao cây, số lá, và khả năng chống chịu sâu bệnh. Các giống được chọn lựa dựa trên tiêu chí năng suất và chất lượng, nhằm tìm ra giống phù hợp nhất với điều kiện địa phương. Kết quả nghiên cứu sẽ cung cấp thông tin quý giá cho việc phát triển giống cây trồng này trong tương lai.

2.1. Địa điểm và thời gian nghiên cứu

Địa điểm nghiên cứu được chọn là các khu vực có điều kiện sinh thái điển hình của tỉnh Tuyên Quang. Thời gian nghiên cứu diễn ra trong hai vụ: vụ xuân và vụ hè, nhằm đánh giá sự khác biệt trong khả năng sinh trưởng của các giống cao lương ngọt trong các điều kiện thời tiết khác nhau. Việc lựa chọn thời gian và địa điểm nghiên cứu là rất quan trọng để đảm bảo tính chính xác và độ tin cậy của kết quả.

III. Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Kết quả nghiên cứu cho thấy các giống cao lương ngọt có sự khác biệt rõ rệt về khả năng sinh trưởng và năng suất. Một số giống cho thấy khả năng chống chịu tốt với điều kiện ngoại cảnh khắc nghiệt, trong khi một số giống khác lại có năng suất cao hơn. Đặc biệt, giống có hàm lượng đường cao sẽ có giá trị kinh tế lớn trong sản xuất ethanol sinh học. Việc phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến năng suất như độ ẩm đất, phân bón và kỹ thuật chăm sóc là rất cần thiết để tối ưu hóa quy trình sản xuất.

3.1. Đánh giá khả năng chống chịu

Khả năng chống chịu của các giống cao lương ngọt được đánh giá thông qua việc theo dõi sự phát triển của cây trong điều kiện sâu bệnh và thời tiết bất lợi. Kết quả cho thấy một số giống có khả năng chống chịu sâu bệnh tốt hơn, giúp giảm thiểu thiệt hại trong sản xuất. Điều này cho thấy tầm quan trọng của việc lựa chọn giống trong sản xuất nông nghiệp, đặc biệt là trong bối cảnh biến đổi khí hậu hiện nay.

IV. Kết luận và đề nghị

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng giống cao lương ngọt có tiềm năng lớn trong việc phát triển nông nghiệp tại Tuyên Quang. Kết quả nghiên cứu không chỉ có giá trị khoa học mà còn có ý nghĩa thực tiễn trong việc lựa chọn giống cây trồng phù hợp với điều kiện địa phương. Đề nghị cần tiếp tục nghiên cứu sâu hơn về các giống khác nhau và áp dụng các kỹ thuật canh tác tiên tiến để nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm.

4.1. Đề xuất hướng nghiên cứu tiếp theo

Cần mở rộng nghiên cứu về các giống cao lương ngọt khác và áp dụng các biện pháp canh tác hiện đại để tối ưu hóa năng suất. Đồng thời, việc nghiên cứu về khả năng thích ứng của giống với các điều kiện khí hậu khác nhau cũng rất cần thiết để phát triển bền vững nguồn nguyên liệu cho sản xuất năng lượng sinh học.

Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh nguồn năng lượng hóa thạch ngày càng cạn kiệt và giá cả biến động, việc tìm kiếm nguồn năng lượng thay thế bền vững trở thành yêu cầu cấp thiết. Việt Nam, với điều kiện khí hậu nhiệt đới ẩm, có tiềm năng lớn trong phát triển nhiên liệu sinh học từ cây trồng nông nghiệp, trong đó cao lương ngọt được xem là nguồn nguyên liệu đầy triển vọng. Theo ước tính, cứ 16 tấn cao lương ngọt có thể sản xuất được 1 tấn ethanol, đồng thời phần bã còn lại có thể chiết xuất 500 kg dầu diesel sinh học, hiệu quả hơn nhiều so với ngô hay sắn. Tỉnh Tuyên Quang, với điều kiện sinh thái phù hợp và gần nhà máy sản xuất ethanol sinh học Phú Thọ, là vùng nghiên cứu lý tưởng để khảo nghiệm các giống cao lương ngọt.

Mục tiêu nghiên cứu là đánh giá khả năng sinh trưởng, phát triển, năng suất, chất lượng và khả năng chống chịu sâu bệnh của sáu giống cao lương ngọt nhập nội trong điều kiện vụ xuân và vụ hè tại Tuyên Quang. Thời gian nghiên cứu kéo dài từ tháng 6/2012 đến tháng 9/2013, tập trung tại khu đất bãi ven sông xã An Khang, thành phố Tuyên Quang. Kết quả nghiên cứu không chỉ góp phần lựa chọn giống phù hợp cho vùng trung du miền núi phía Bắc mà còn hỗ trợ phát triển vùng nguyên liệu ethanol sinh học, góp phần giảm áp lực lên nguồn năng lượng hóa thạch và bảo vệ môi trường.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết về sinh trưởng cây trồng, đặc biệt là mô hình sinh trưởng và phát triển của cây cao lương ngọt theo chu trình quang hợp C4, giúp cây thích nghi với điều kiện nhiệt độ cao và hạn hán. Các khái niệm chính bao gồm:

• Khả năng nảy mầm: Tỷ lệ hạt nảy mầm phản ánh sức sống và khả năng thích nghi của giống.
• Giai đoạn sinh trưởng: Bao gồm các mốc thời gian từ gieo đến trỗ bông, chín sữa, chín sáp và chín hoàn toàn, ảnh hưởng đến năng suất và chất lượng.
• Động thái tăng trưởng: Chiều cao cây, số lá, số nhánh là các chỉ tiêu phản ánh quá trình sinh trưởng.
• Khả năng chống chịu: Đánh giá mức độ kháng sâu đục thân, rệp muội, bệnh thối thân và khả năng chống đổ.
• Năng suất và chất lượng: Đường kính thân, khối lượng thân lá, hàm lượng dịch ép, độ Brix là các chỉ tiêu quan trọng cho sản xuất ethanol.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu được tiến hành theo thiết kế khối ngẫu nhiên hoàn chỉnh (RCBD) với 6 giống cao lương ngọt nhập nội, mỗi giống được lặp lại 3 lần, tổng cộng 18 ô thí nghiệm. Diện tích mỗi ô là 45,5 m², tổng diện tích thí nghiệm 819 m². Thí nghiệm được thực hiện tại xã An Khang, Tuyên Quang trong hai vụ: vụ hè (gieo tháng 6/2012) và vụ xuân (gieo tháng 3/2013).

Quy trình kỹ thuật bao gồm làm đất kỹ, gieo hạt trực tiếp với mật độ 65 cm hàng cách hàng và 15 cm cây cách cây, bón phân hữu cơ và vô cơ theo tỷ lệ chuẩn, phòng trừ sâu bệnh khi cần thiết. Các chỉ tiêu theo dõi gồm khả năng nảy mầm, các giai đoạn sinh trưởng, chiều cao cây, số lá, số nhánh, năng suất sinh khối, năng suất thân, hàm lượng đường và dịch ép, cùng khả năng chống chịu sâu bệnh và chống đổ.

Số liệu thu thập được xử lý bằng phần mềm SAS và Excel, sử dụng phân tích phương sai để đánh giá sự khác biệt giữa các giống với mức ý nghĩa 95%.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Khả năng nảy mầm: Giống KCS105 có tỷ lệ nảy mầm cao nhất, đạt 85,6% vụ hè và 84,4% vụ xuân, trong khi giống EN6 thấp nhất với khoảng 75%. Tỷ lệ nảy mầm vụ hè cao hơn vụ xuân khoảng 2-5%, do nhiệt độ vụ hè thuận lợi hơn (khoảng 29°C so với 24°C vụ xuân).

2. Giai đoạn sinh trưởng: Thời gian từ gieo đến trỗ bông dao động từ 84 đến 126 ngày vụ hè, trong đó EN6 có thời gian dài nhất (126 ngày), phản ứng mạnh với ánh sáng ngày ngắn. Vụ xuân thời gian này ngắn hơn, từ 85 đến 90 ngày. Thời gian từ gieo đến chín sữa và chín sáp cũng có sự khác biệt rõ rệt giữa các giống và vụ, với nhóm giống ngắn ngày (NL3, EN8, KCS105, FS902, Sugar Grase) có thời gian sinh trưởng 120-126 ngày, nhóm dài ngày nhất là EN6 với 164 ngày.

3. Động thái tăng trưởng: Giống FS902 có chiều cao cây và số lá lớn nhất ở cả hai vụ, chiều cao cây đạt tới 521 cm vụ hè và 520 cm vụ xuân, vượt trội so với các giống khác. Tốc độ tăng trưởng chiều cao mạnh nhất trong giai đoạn 30-60 ngày sau gieo. Số lá cuối cùng của FS902 cũng cao nhất, khoảng 23 lá, trong khi Sugar Grase thấp nhất với khoảng 20 lá.

4. Khả năng chống chịu sâu bệnh: Giống KCS105, EN8 và NL3 có khả năng chống chịu sâu đục thân và bệnh thối thân tốt nhất, với tỷ lệ cây bị sâu đục thân dưới 20% và bệnh thối thân dưới 15%. Ngược lại, FS902 và EN6 có tỷ lệ cây bị sâu đục thân và bệnh thối thân cao nhất, lên tới gần 50% sâu đục thân và trên 30% bệnh thối nõn vụ hè. Khả năng chống đổ của các giống đều ở mức khá, với tỷ lệ cây đổ dưới 15%, tuy nhiên FS902 có khả năng chống đổ kém hơn một chút.

5. Năng suất và chất lượng: Năng suất sinh khối thực thu của các giống dao động từ 100,4 đến 118,4 tấn/ha vụ hè, trong đó KCS105 đạt cao nhất (118,4 tấn/ha), tương đương FS902 và NL3. Năng suất thân thực thu dao động từ 75,3 đến 89,8 tấn/ha, KCS105 cũng dẫn đầu. Đường kính thân lớn nhất thuộc về EN6 và FS902 (2,7 cm). Hàm lượng dịch ép và độ Brix cao nhất thuộc về các giống có năng suất sinh khối cao, phù hợp cho sản xuất ethanol.

Thảo luận kết quả

Sự khác biệt về khả năng nảy mầm và thời gian sinh trưởng giữa các giống phản ánh ảnh hưởng của đặc tính di truyền và điều kiện ngoại cảnh, đặc biệt là nhiệt độ và ánh sáng. Giống EN6 có thời gian sinh trưởng dài và phản ứng mạnh với ánh sáng ngày ngắn, phù hợp với vụ hè hơn vụ xuân. Giống FS902 nổi bật về chiều cao và số lá, tạo điều kiện sinh khối lớn nhưng lại có khả năng chống chịu sâu bệnh kém, làm giảm hiệu quả sản xuất nếu không có biện pháp phòng trừ thích hợp.

Khả năng chống chịu sâu bệnh của KCS105, EN8 và NL3 giúp giảm thiểu tổn thất năng suất và chi phí thuốc bảo vệ thực vật, đồng thời bảo vệ môi trường. Năng suất sinh khối và thân cao của KCS105 và FS902 cho thấy tiềm năng lớn trong sản xuất ethanol, tuy nhiên cần cân nhắc yếu tố chống chịu để lựa chọn giống phù hợp.

Kết quả nghiên cứu tương đồng với các báo cáo quốc tế về ưu thế của cao lương ngọt trong sản xuất nhiên liệu sinh học, đồng thời bổ sung dữ liệu thực nghiệm cụ thể cho điều kiện sinh thái miền núi phía Bắc Việt Nam. Biểu đồ so sánh chiều cao cây, số lá và năng suất sinh khối giữa các giống có thể minh họa rõ nét sự khác biệt và hỗ trợ lựa chọn giống.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Lựa chọn giống ưu tiên: Khuyến nghị sử dụng giống KCS105 và NL3 cho vùng Tuyên Quang do có năng suất sinh khối cao, hàm lượng đường tốt và khả năng chống chịu sâu bệnh ổn định. Thời gian thực hiện: ngay trong các vụ tiếp theo.

2. Tăng cường quản lý sâu bệnh: Áp dụng biện pháp phòng trừ tổng hợp, bao gồm luân canh, vệ sinh đồng ruộng, sử dụng thuốc bảo vệ thực vật hợp lý để kiểm soát sâu đục thân và bệnh thối thân, đặc biệt với giống FS902 và EN6. Thời gian: liên tục trong mùa vụ.

3. Nâng cao kỹ thuật canh tác: Đề xuất áp dụng quy trình bón phân cân đối, mật độ gieo hợp lý (65 cm x 15 cm), kết hợp theo dõi sinh trưởng để điều chỉnh kỹ thuật nhằm tối ưu hóa năng suất và chất lượng. Chủ thể thực hiện: nông dân, cán bộ kỹ thuật. Thời gian: áp dụng từ vụ xuân 2024.

4. Phát triển vùng nguyên liệu ethanol: Khuyến khích mở rộng diện tích trồng cao lương ngọt tại các vùng có điều kiện tương tự Tuyên Quang, kết hợp với nhà máy sản xuất ethanol sinh học để tạo chuỗi liên kết sản xuất bền vững. Chủ thể thực hiện: chính quyền địa phương, doanh nghiệp. Thời gian: kế hoạch 3-5 năm.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Nhà nghiên cứu và cán bộ khoa học nông nghiệp: Sử dụng kết quả để phát triển giống cao lương ngọt phù hợp với điều kiện sinh thái miền núi phía Bắc, nâng cao hiệu quả nghiên cứu chọn tạo giống.

2. Doanh nghiệp sản xuất nhiên liệu sinh học: Áp dụng thông tin về năng suất và chất lượng các giống cao lương ngọt để lựa chọn nguyên liệu đầu vào tối ưu, giảm chi phí và tăng hiệu quả sản xuất ethanol.

3. Chính quyền địa phương và cơ quan quản lý nông nghiệp: Dùng làm cơ sở xây dựng chính sách phát triển vùng nguyên liệu sinh học, hỗ trợ nông dân và doanh nghiệp trong việc phát triển cây trồng năng lượng.

4. Nông dân và hợp tác xã trồng cao lương: Tham khảo quy trình kỹ thuật, lựa chọn giống phù hợp để nâng cao năng suất, chất lượng và khả năng chống chịu sâu bệnh, từ đó tăng thu nhập và ổn định sản xuất.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao cao lương ngọt được ưu tiên làm nguyên liệu sản xuất ethanol?
   Cao lương ngọt có hàm lượng đường trong thân cao (8-23%), năng suất sinh khối lớn (trên 100 tấn/ha trong điều kiện thí nghiệm), khả năng chịu hạn tốt và chi phí sản xuất thấp hơn so với ngô hay sắn. Ngoài ra, quá trình sản xuất ethanol từ cao lương ngọt tiêu tốn ít điện năng hơn, thân cây sau ép còn dùng làm chất đốt.

2. Các giống cao lương ngọt nào phù hợp nhất với điều kiện Tuyên Quang?
   KCS105 và NL3 được đánh giá có năng suất sinh khối cao, hàm lượng đường tốt và khả năng chống chịu sâu bệnh ổn định, phù hợp với điều kiện sinh thái của Tuyên Quang.

3. Khả năng chống chịu sâu bệnh của các giống cao lương ngọt như thế nào?
   Giống KCS105, EN8 và NL3 có khả năng chống chịu sâu đục thân và bệnh thối thân tốt với tỷ lệ cây bị hại dưới 20%. Giống FS902 và EN6 có tỷ lệ cây bị sâu bệnh cao hơn, cần biện pháp phòng trừ hiệu quả.

4. Thời gian sinh trưởng của các giống cao lương ngọt có ảnh hưởng gì đến sản xuất?
   Thời gian sinh trưởng ảnh hưởng đến bố trí mùa vụ và năng suất. Giống ngắn ngày (120-126 ngày) phù hợp với các vụ gieo trồng ngắn, trong khi giống dài ngày như EN6 (164 ngày) cần điều kiện ánh sáng ngày ngắn và phù hợp với vụ hè.

5. Làm thế nào để tối ưu hóa năng suất cao lương ngọt trong sản xuất ethanol?
   Cần lựa chọn giống phù hợp, áp dụng quy trình kỹ thuật chuẩn về làm đất, bón phân, mật độ gieo, phòng trừ sâu bệnh và thu hoạch đúng thời điểm (giai đoạn chín sữa đến chín sáp) để đạt hàm lượng đường và năng suất cao nhất.

Kết luận

• Đã xác định được sáu giống cao lương ngọt nhập nội phù hợp khảo nghiệm tại Tuyên Quang với các đặc điểm sinh trưởng, năng suất và khả năng chống chịu khác nhau.
• Giống KCS105 và NL3 nổi bật với năng suất sinh khối thực thu trên 110 tấn/ha và khả năng chống chịu sâu bệnh tốt.
• Giống FS902 có chiều cao và số lá lớn nhất nhưng khả năng chống chịu sâu bệnh kém, cần biện pháp quản lý sâu bệnh hiệu quả.
• Thời gian sinh trưởng của các giống dao động từ 120 đến 164 ngày, ảnh hưởng đến bố trí mùa vụ và hiệu quả sản xuất.
• Kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học để lựa chọn giống cao lương ngọt phù hợp phát triển vùng nguyên liệu ethanol sinh học tại miền núi phía Bắc Việt Nam.

Hành động tiếp theo: Áp dụng giống ưu tiên và quy trình kỹ thuật đề xuất trong các vụ tiếp theo, đồng thời mở rộng nghiên cứu về quản lý sâu bệnh và phát triển vùng nguyên liệu ethanol bền vững. Các nhà nghiên cứu, doanh nghiệp và chính quyền địa phương được khuyến khích phối hợp triển khai để thúc đẩy sản xuất nhiên liệu sinh học tại Việt Nam.