Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Cơ sở khoa học của đề tài Cây ngô có những đóng góp to lớn cho con người, bởi cây ngô cũng được con người chọn làm đối tượng và đầu tư nghiên cứu toàn diện, đặc biệt về di truyền, chọn tạo giống và các biện pháp thâm canh. Đầu thế kỷ 20 đánh dấu một bước ngoặt lịch sử trong nghề trồng ngô với sự xuất hiện của ngô lai - một tiến bộ kỹ thuật thành công nhất trong việc ứng dụng thuyết ưu thế lai vào sản xuất. Các nhà khoa học đã thành công trong việc lai tạo ra những giống ngô lai mới có năng suất cao, chất lượng tốt.
Đặc biệt là những giống ngô lai mới có khả năng chống chịu tốt với điều kiện ngoại cảnh bất thuận như hạn, rét, mật độ dày, thiếu đạm, sâu bệnh… Tuy nhiên việc tăng cường khả năng chống chịu với điều kiện ngoại cảnh bất thuận thông qua quá trình lai tạo là một vấn đề không dễ dàng vì phải thay đổi đặc điểm sinh lý, sinh hóa cũng như đặc điểm hình thái liên quan đến khả năng chống chịu của cây. Ở Việt Nam cũng như các nước đang phát triển đánh giá khả năng cho năng suất, khả năng chống chịu của các vật liệu tạo giống và các giống mới chủ yếu theo phương pháp truyền thống, phương pháp này tuy tốn nhiều thời gian nhưng không đòi hỏi chi phí lớn mà vẫn mang lại hiệu quả kinh tế cao. Đông Bắc là vùng có diện tích trồng ngô lớn nhất Việt Nam nhưng năng suất bình quân lại đạt thấp hơn năng suất bình quân chung của cả nước. Hiện nay, một số tỉnh sử dụng giống địa phương và giống thụ phấn tự do còn cao.
Các giống ngô lai được trồng nhiều ở vùng này lại chủ yếu là các giống ngô lai của các công ty giống nước ngoài như Monsanto, Syngenta, Bioseed. được nhập nội hoặc sản xuất tại Việt Nam và không phải tất cả các giống nhập nội đều có khả năng thích ứng tốt với điều kiện sinh thái của Việt Nam. Tuy nhiên, các giống ngô lai được tạo ra trong nước chiếm diện tích không đáng kể (< 10%). Vì vậy, việc lai tạo và khảo sát tổ hợp lai ngay tại một số tỉnh vùng Đông Bắc nhằm chọn ra những giống ngô lai có năng suất cao và thích ứng với điều kiện sinh thái của vùng là yêu cầu thiết thực và cấp bách nhằm phát triển sản xuất ngô vùng Đông Bắc.
Đồng thời cần nghiên cứu các 6 biện pháp kỹ thuật tiên tiến, đặc biệt là cần nghiên cứu xác định thời vụ và mật độ khoảng cách gieo trồng phù hợp với điều kiện đất đai và truyền thống canh tác của vùng là vấn đề cần thiết có tính khả thi cao vì hai biện này đơn giản dễ thực hiện, chi phí thấp phù hợp với điều kiện kinh tế của bà con nông dân miền núi mà vẫn cho năng suất cao nên dễ dàng được họ chấp nhận. Tình hình sản xuất ngô trên thế giới và Việt Nam 1. Tình hình sản xuất ngô trên thế giới Ngô là cây cốc lâu đời và phổ biến nhất trên thế giới, không cây nào có thể sánh kịp với cây ngô về tiềm năng năng suất hạt, về quy mô, hiệu quả ưu thế lai (Ngô Hữu Tình và cs, 1997) [32]. 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 (Ngô Hữu Tình, 1997) [31]. Do vậy diện tích, năng suất ngô liên tục tăng trong những năm gần đây. Diện tích, năng suất, sản lượng ngô, lúa mì, lúa nước của thế giới giai đoạn 1961 - 2010 Ngô Lúa mì Lúa nước Sản Sản Sản D.suất lượng (triệu (triệu (triệu (tấn/ha) (triệu (tấn/ha) (triệu (tấn/ha) (triệu ha) ha) ha) tấn) tấn) tấn) 1961 104,8 1,9 204,2 200,9 1,1 219,2 115,3 1,9 215,3 2004 145,0 4,9 714,8 217,2 2,9 625,1 150,6 4,0 595,8 2005 145,6 4,8 696,3 218,5 2,8 621,5 152,6 4,1 622,1 2006 148,6 4,7 704,2 212,3 2,8 593,2 153,0 4,1 622,2 2007 159,9 4,95 791,6 217,9 2,8 609,7 154,7 4,2 646,7 2008 156,4 5,03 787,3 224,9 3,03 682,2 155,7 4,3 661,7 2009 155,7 5,19 809,0 225,6 3,01 679,9 155,1 4,3 659,1 2010 162,3 5,06 820,6 222,39 2,91 648,21 158,32 4,3 680,7 Nguồn: FAOSTAT, 2010; USDA, 2011 [108][112] 7 Ngành sản xuất ngô trên thế giới tăng liên tục từ đầu thế kỷ 20 đến nay. Năm 2010, diện tích ngô đã vượt qua lúa nước, với 162,3 triệu ha, năng suất 5,06 tấn/ha và sản lượng đạt kỷ lục 820,6 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 2010, năng suất ngô trung bình của thế giới tăng thêm 31,6 tạ/ha (từ hơn 19,0 tạ/ha lên 50,6 tạ/ha), lúa nước tăng 24 tạ/ha (từ 19,0 lên 43 tạ/ha), còn lúa mỳ thêm 19 tạ/ha (từ 10,9 lên 29,1 tạ/ha) (FAOSTAT, 2010; USDA, 2011) [108], [112]. Có được kết quả trên, 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.
Trong những năm gần đây cây trồng biến đổi gen đặc biệt là cây ngô đã mang lại những lợi ích ổn định và bền vững về kinh tế, môi trường, làm tăng sản lượng nông nghiệp, cải thiện đời sống người nông dân cho nên ngày càng được nhiều quốc gia ủng hộ và phát triển. Diện tích trồng cây biến đổi gen trên toàn cầu năm 2009 đạt 134 triệu ha trên tổng số 25 quốc gia, trong đó diện tích trồng ngô biến đổi gen đạt 42,0 triệu ha trên tổng số 16 quốc gia. Từ năm 1996 đến năm 2009, diện tích trồng ngô biến đổi gen trên toàn thế giới liên tục gia tăng và đạt 26,4% trong năm 2009 (James, 2010) [77]. Năm 2009 đánh dấu sự chuyển đổi từ thế hệ cây trồng biến đổi gen thế hệ thứ nhất sang thế hệ thứ 2, lần đầu tiên nâng cao năng suất thu hoạch một cách thực chất trong đó đậu tương RReady2 YieldTM là một trong những giống cây trồng biến đổi gen thế hệ mới đầu tiên.
Ngô SmartStax ở Mỹ và Canada có chứa 8 gen qui định 3 tính trạng, dự đoán sẽ đạt 1,0 - 1,5 triệu ha trong năm 2010 (James, 2010) [77]. Năm 2009, Trung Quốc đã cấp giấy an toàn sinh học cho giống ngô phytase được phát triển trong nước. Ngô phytase giúp cho lợn hấp thu được nhiều photpho hơn, giúp chúng lớn nhanh đồng thời giảm lượng photpho còn tồn tại trong chất thải 8 của động vật. Ngô phytase có tiềm năng đem lại lợi ích trực tiếp cho 100 triệu hộ nông dân trồng ngô ở Trung Quốc.
Với 92,8% diện tích trồng các giống được tạo ra bằng công nghệ sinh học, năng suất ngô nước Mỹ năm 2009 đạt hơn 10,34 tấn/ha trên diện tích 32,21 triệu ha (USDA, 2009) [111]. Tình hình sản xuất ngô ở Việt Nam Năng suất ngô Việt Nam những năm 1960 - 1970 đạt 0,8 - 1,0 tấn/ha, với diện tích chưa đến 300 nghìn ha; đến đầu những năm 1980 năng suất cũng chỉ đạt khoảng 1,1 tấn/ha và sản lượng hơn 400.000 tấn, do vẫn trồng các giống ngô địa phương năng suất thấp với kỹ thuật canh tác lạc hậu. Từ năm 1980, nhờ hợp tác với Trung tâm Cải tạo Ngô và Lúa mỳ Quốc tế (CIMMYT), nhiều giống ngô cải tiến đã được đưa vào trồng ở nước ta, góp phần nâng năng suất lên gần 1,55 tấn/ha vào năm 1990. Ngành sản xuất ngô nước ta thực sự có những bước tiến nhảy vọt là từ đầu những năm 1990 đến nay do không ngừng mở rộng diện tích trồng giống ngô lai trong sản xuất, đồng thời cải thiện các biện pháp kỹ thuật canh tác đáp ứng theo nhu cầu của giống mới.
Năm 1991, diện tích trồng giống ngô lai chỉ chiếm chưa đến 1% trong 430 nghìn ha ngô thì năm 2005, giống ngô lai đã chiếm khoảng 90% diện tích trong hơn 1 triệu ha ngô của cả nước, trong đó giống được cung cấp do các cơ quan nghiên cứu trong nước chọn tạo và sản xuất chiếm khoảng 50 - 55%, còn lại là của các công ty hạt giống ngô lai hàng đầu thế giới. Một số giống ngô lai được dùng chủ yếu ở vùng núi hiện nay như LVN99, LVN4, LVN61, DK888, DK999, B9698, NK54, NK4300, NK66, NK67, VN8960. Năm 2010 diện tích, năng suất và sản lượng ngô của Việt Nam đạt khá cao: Diện tích trồng ngô là 1.900 ha, năng suất 40,9 tạ/ha, sản lượng 4. Mặc dù thế Việt Nam vẫn phải nhập khẩu ngô do nhu cầu dùng ngô để chế biến thức ăn chăn nuôi tăng mạnh trong những năm gần đây.
Các giống ngô lai có tiềm năng năng suất cao đã và đang được phát triển ở những vùng ngô trọng điểm, vùng thâm canh, tưới tiêu chủ động, những vùng đất phì nhiêu như: Đồng bằng sông Hồng, Đông Nam Bộ, Tây Nguyên, Đồng bằng sông Cửu Long. Ở Việt Nam, những năm gần đây cây ngô chuyển gen cũng đã được quan tâm và nghiên cứu, chủ yếu tập trung vào gen kháng sâu đục thân và kháng thuốc trừ cỏ. 9 Năm 2010, Việt Nam đã chính thức cho phép công ty TNHH Syngenta Việt Nam và công ty Monsanto Thái Lan được khảo nghiệm hạn chế, đánh giá rủi ro đối với đa dạng sinh học và môi trường của cây ngô chuyển gen (Bộ Nông nghiệp & PTNT, 2010) [2]. Tình hình sản xuất ngô ở Việt Nam giai đoạn 1975 - 2010 Diện tích Năng suất Sản lượng Năm (nghìn ha) (tạ/ha) (nghìn tấn) 1975 267,6 10,42 278,4 1980 389,6 11,00 428,8 1985 392,2 14,90 584,9 1990 431,8 15,50 671,0 1995 556,8 21,30 1.606,8 Nguồn: Tổng cục thống kê, 2011 [34] 1.
Tình hình sản xuất ngô vùng Đông Bắc Vùng Đông Bắc bao gồm 9 tỉnh (Hà Giang, Cao Bằng, Bắc Kạn, Tuyên Quang, Thái Nguyên, Lạng Sơn, Quảng Ninh, Bắc Giang và Phú Thọ), là vùng trồng ngô có diện tích lớn nhất Việt Nam. Diện tích trồng ngô năm 2010 của vùng Đông Bắc là 196.200 ha, tuy diện tích lớn nhưng phân bố rải rác, đất trồng ngô có địa hình phức tạp, chủ yếu là đất phiêng bãi, thung lũng, thềm sông suối, độ cao so với mặt nước biển thay đổi từ vài trăm mét (Lạng Sơn) đến hơn nghìn mét (cao nguyên Đồng Văn - Hà Giang).