CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Cơ sở khoa học của đề tài Ông cha ta có câu: “tốt giống tốt má, tốt mạ tốt lúa” hay “nhất nước nhì phân tam cần tứ giống”. Trong sản xuất nông nghiệp, giống là tư liệu để duy trì và phát triển sản xuất. Giống có vai trò hết sức quan trọng trong việc nâng cao năng suất và sản lượng cây trồng.
Muốn có những giống ngô mới năng suất, chất lượng cao, khả năng chống chịu tốt với điều kiện ngoại cảnh cần nghiên cứu lai tạo và chọn lọc một cách kỹ lưỡng, xác định vùng thích nghi của các giống mới trước khi đưa vào sản xuất trên diện rộng. Vì thế các giống mới cần được khảo nghiệm trước khi đưa ra sản xuất, để đánh giá đầy đủ, khách quan khả năng thích nghi của giống với vùng sinh thái cũng như khả năng sinh trưởng phát triển, khả năng chống chịu với những điều kiện bất lợi khác. Dựa vào kết quả của quá trình khảo nghiệm giống sẽ là cơ sở khoa học để lựa chọn những giống tốt thích nghi với điều kiện của từng vùng, từng miền, phù hợp với từng mùa vụ và các chế độ canh tác khác nhau. Ngày nay sản xuất ngô muốn phát triển theo hướng hàng hoá với sản lượng cao, quy mô lớn nhằm phục vụ nhu cầu thị trường, cần phải có các biện pháp hữu hiệu như thay thế các giống ngô cũ năng suất thấp bằng các giống ngô mới năng suất cao, chống chịu tốt.
Trong quá trình so sánh giống sẽ loại được các giống có những yếu điểm về các đặc tính nông sinh học như: thời gian sinh trưởng quá dài, cây quá cao, chống đổ kém và dễ nhiễm sâu bệnh,… chọn lọc được những giống khắc phục được những yếu điểm trên để giới thiệu vào sản xuất đại trà góp phần phát triển kinh tế, ổn định và nâng cao đời sống cho người dân đặc biệt là người dân ở khu vực miền núi – nơi điều kiện kinh tế xã hội còn có nhiều khó khăn. Tình hình sản xuất, tiêu thụ và nghiên cứu ngô trên thế giới 1. Tình hình sản xuất ngô trên thế giới Ngô là cây trồng có lịch sử gieo trồng từ lâu đời, các nghiên cứu của Vavilov (1926) đã cho rằng Mexico và Peru là những trung tâm phát sinh và đa dạng di truyền của cây ngô. Năm 1492, Columbus tìm ra châu Mĩ và từ đó n 5 theo thời gian ngô đã được đem gieo trồng phổ biến ở khắp nơi trên thế giới.
Hiện nay ngô là cây trồng có địa bàn phân bố vào loại rộng rãi nhất thế giới, trải rộng hơn 90 vĩ tuyến: từ 40 vĩ độ nam (lục địa châu Úc, nam châu Phi, Chile, Niudilan …) lên gần 55 vĩ độ bắc (bờ biển Ban Tích, trung lưu sông Vônga…); từ độ cao 1-2m lên đến gần 4000m so với mực nước biển (Peru, Goatemala…) [7]. Như vậy cây ngô đã có sự phát triển lan rộng trên toàn thế giới góp phần quan trọng vào việc bảo đảm an ninh lương thực toàn cầu trong bối cảnh gia tăng dân số, biến đổi khí hậu, thu hẹp diện tích đất trồng trọt. Trên thế giới ngô được xếp ở vị trí thứ 3 sau lúa mì và lúa gạo với tổng diện tích gieo trồng khoảng 177,4 triệu ha, năng suất đạt 49,2 tạ /ha, tống sản lượng khoảng 872,1 triệu tấn vào năm 2012 (Bảng 1. Tình hình sản xuất ngô của các châu lục và thế giới giai đoạn 2010-2012 Sản lượng (triệu Diện tích (triệu ha) Năng suất (tạ /ha) Khu vực tấn) 2010 2011 2012 2010 2011 2012 2010 2011 2012 Châu Á 55,2 56,5 57,6 46,1 48,1 50,2 259,3 271,8 288,8 Châu Âu 13,93 16,60 18,32 60,9 66,6 51,7 84.9 110,5 94,7 Châu Mĩ 62,9 64,1 67,7 70,8 68,4 61,8 445,2 438,5 418,2 Châu Phi 32,2 34,7 33,7 20,6 19,2 20,7 66,2 66,7 51,7 Châu Đại 0,81 0,86 0,94 65,4 68,1 71,9 0,53 0,58 0,68 Dương Thế giới 164,3 172 177,4 51,8 57,6 49,2 851,2 888 872,1 (Nguồn: FAOSTAT, 2014) [15].
Diện tích, năng suất và sản lượng ngô có sự chênh lệch tương đối lớn giữa các châu lục trên thế giới do sự khác nhau về điều kiện tự nhiên, tập quán canh tác, cũng như trình độ kĩ thuật. Châu Mĩ –quê hương của cây ngô là châu lục có diện tích trồng ngô lớn nhất với diện tích 67,7 triệu ha chiếm 38,2% tổng diện tích trồng ngô của thế giới (năm 2012). Đây cũng là châu lục có năng suất ngô tương đối lớn đạt 71,8 tạ /ha (năm 2009) và 61,8 tạ /ha (năm 2012). Trong khi đó châu Phi là châu lục có năng suất ngô rất thấp và có tốc n 6 độ tăng năng suất chậm, năng suất chỉ đạt 20,7 tạ/ha (năm 2012) nên mặc dù châu Phi có diện tích trồng ngô lớn thứ 3 sau châu Mĩ và châu Á nhưng sản lượng thu được còn ít chỉ đạt 51,7 triệu tấn vào năm 2012.
Sở dĩ châu Phi có năng suất ngô thấp nhất thế giới là do điều kiện tự nhiên khắc nghiệt, trình độ thâm canh thấp, chưa có điều kiện để áp dụng các tiến bộ kĩ thuật vào sản xuất. Châu Á có diện tích và sản lượng tương đối lớn, đứng thứ 2 sau châu Mĩ với diện tích 57,6 triệu ha đạt sản lượng 288,8 triệu tấn (năm 2012). Châu Âu và châu Đại Dương có diện tích trồng ngô nhỏ nhưng đây là nơi tập trung nhiều nước có trình độ phát triển cao nên có năng suất ngô tương đối cao, mặc dù đây là những khu vực có điều kiện tự nhiên không thuận lợi cho sự sinh trưởng và phát triển của cây ngô, năm 2012 năng suất ngô của châu Đại Dương đạt 71,9 tạ/ha cao nhất thế giới. Không những có sự chênh lệch lớn về diện tích, năng suất và sản lượng giữa các châu lục mà giữa các quốc gia khác nhau cũng có sự chênh lệch rất lớn (Bảng 1.
Tình hình sản xuất ngô của một số nước tiêu biểu trên thế giới năm 2012 Diện tích Năng suất Sản lượng Nước (triệu ha) (tạ/ha) (triệu tấn) Mĩ 35,4 77,4 273,8 Trung Quốc 34,96 59,6 208,2 Brazin 14,2 50,1 71,1 Isarel 0,033 256 0,85 Đức 0,51 97,9 4,99 (Nguồn: FAOSTAT, năm 2014) [15] Mĩ là nước có diện tích và sản lượng ngô lớn nhất thế giới với diện tích 35,4 triệu ha, sản lượng đạt 273,8 triệu tấn chiếm 31,4% sản lượng ngô thế giới. Trung Quốc là nước có diện tích trồng ngô lớn thứ 2 trên thế giới với 34,96 triệu ha đạt sản lượng 208,2 triệu tấn chiếm 23,9% tổng sản lượng ngô của thế giới. Mặc dù có điều kiện tự nhiên khắc nghiệt, diện tích trồng ngô nhỏ (0,033 triệu ha) nhưng với trình độ khoa học cao, đầu tư lớn nên Isarel có n 7 năng suất ngô cao nhất thế giới đạt 256 tạ /ha cao hơn gấp 5,2 lần so với bình quân năng suất ngô thế giới (năm 2012). Tình hình tiêu thụ ngô trên thế giới Với sự phát triển của các ngành công nghiệp chế biến hiện nay từ ngô con người đã tạo ra hơn 670 loại mặt hàng khác nhau.
Nhu cầu về nhiên liệu sinh học như ethanol ngày càng tăng tại các nền kinh tế phát triển, đặc biệt là ở Bắc Mỹ. Theo số liệu mới nhất của Liên minh nhiên liệu tái tạo toàn cầu (GRFA), sản lượng ethanol thế giới năm 2010 tăng 17%, dự kiến sẽ tăng thêm 15% trong năm 2011. Theo ước tính của USDA, 36% lượng ngô của Mỹ trong niên vụ 2010/11 sẽ được dùng để sản xuất ethanol. Cục Bảo vệ môi trường Mỹ (EPA) cho biết doanh số bán hàng của ethanol tại Mỹ năm 2011 dự kiến sẽ tăng đến 14 tỷ gallon (tương đương 54,3 tỷ lít) so với mức 13 tỷ gallon năm 2010 [4].
Sản lượng ngô xuất khẩu đang có xu hướng giảm tại Mỹ, Brazin, Achentina,… một số nước như Trung Quốc không xuất khẩu ngô vì trong những năm gần đây khi thế giới cảnh báo nguồn dầu mỏ đang cạn kiệt, thì ngô đã và đang được chế biến ethanol thay thế một phần nhiên liệu xăng, dầu chạy ô tô tại Mỹ, Braxin, Trung Quốc,… Năm 2002 – 2003 Mỹ đã dùng 25,2 triệu tấn ngô để chế biến ethanol, năm 2005 – 2006 dùng 40,6 triệu tấn và dự kiến năm 2012 dùng 190,5 triệu tấn ngô (Viện Nghiên cứu ngô, 2008) [14]. Ngoài ra trước sức ép của sự gia tăng dân số để đảm bảo cung cấp đủ thực phẩm cho con người nhiều nước đã tích cực phát triển ngành chăn nuôi kéo theo đó là nhu cầu sử dụng ngô để chế biến thức ăn gia súc - gia cầm ngày một tăng. Tất cả những dẫn chứng trên cho ta thấy triển vọng của thị trường tiêu thụ ngô trên thế giới ở hiện tại cũng như trong tương lai đồng thời cũng cho ta thấy được nhu cầu cần thiết phải phát triển sản xuất ngô một cách bền vững, trong đó cần đến vai trò quan trọng của các nhà khoa học, các nhà chọn tạo giống cần chọn lọc, lai tạo ra các giống ngô mới có năng suất và chất lượng phù hợp với yêu cầu của cuộc sống hiện nay. Tình hình nghiên cứu ngô trên thế giới Năm 1492, Columbus tìm ra châu Mĩ, khi phát hiện ra châu Mĩ thì ngô đã được trồng rộng rãi tại đây.
Năm 1494, trong chuyến thám hiểm thứ hai ở châu n 8 Mĩ của Columbus, cây ngô lần đầu tiên được đưa về trồng ở Tây Ban Nha, và đã góp phần mang lại nền văn minh cho châu Âu [7]. Tuy nhiên, phải rất lâu sau các nhà khoa học mới có sự nghiên cứu sâu về loại cây trồng này. Năm 1716, Cottin Matther là người đầu tiên thực hiện thí nghiệm về giới tính của ngô. Ông đã quan sát thấy sự thụ phấn chéo ở cây ngô tại Massachusettes.
Tám năm sau Matther, Paul Dudly đã đưa ra nhận xét về giới tính của ngô và cho rằng gió đã giúp ngô thực hiện quá trình thụ phấn. Năm 1876, Charles Darwin tiến hành thí nghiệm với hàng loạt cá thể giao phối và tự thụ phấn ở nhiều loài khác nhau như đậu đỗ, ngô, ông đã quan sát thấy sự hơn hẳn của các cây giao phấn với các cây tự thụ phấn về chiều cao, tốc độ nảy mầm của hạt, số bắp trên cây và cả sức chống chịu với điều kiện bất thuận và năng suất hạt. Trong quá trình nghiên cứu về ngô, hiện tượng ưu thế lai ở cây ngô được các nhà khoa học quan tâm từ rất sớm. Nhà nghiên cứu người Mỹ Bill tiến hành nghiên cứu từ năm 1876, ông đã thu được con lai có năng suất cao hơn bố mẹ từ 10-15%.
Năm 1909, Shull đã đưa ra ý kiến sản xuất hạt giống ngô lai F1 bằng lai đơn nhằm tạo ra sự đồng đều cao nhất, các dòng bố mẹ càng thuần chủng, tạo ưu thế lai càng mạnh.