MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Ngô (Zea mays L.) là cây lƣơng thực quan trọng thứ ba trên thế giới sau lúa mì và lúa nƣớc, đồng thời là một trong những cây trồng có giá trị kinh tế cao và đƣợc trồng phổ biến ở hầu hết các nƣớc thuộc vùng nhiệt đới, cận nhiệt đới và ôn đới. Ở góc độ toàn cầu, ngô đứng đầu cả về năng suất và sản lƣợng trong số những cây lƣơng thực chính. Theo thống kê của USDA, trong năm 2015 năng suất ngô thế giới đạt 54,1 tạ/ha và sản lƣợng 959,7 triệu tấn, năng suất của lúa là 44,2 tạ/ha, sản lƣợng 702,3 triệu tấn và lúa mỳ có năng suất là 32,7 tạ/ha và sản lƣợng 734,8 triệu tấn.
Ở Việt Nam, cây ngô giữ một vị trí quan trọng trong hệ thống cơ cấu cây trồng nông nghiệp. Sản xuất ngô nƣớc ta không ngừng tăng từ những năm đầu thập kỷ 1990 đến nay, theo Tổng cục Thống kê năm 2015 diện tích ngô cả nƣớc là 1,178 triệu ha, năng suất 44,8 tạ/ha và sản lƣợng đạt 5,281 triệu tấn, so với năm 1990 thì sản lƣợng tăng 7,4 lần, diện tích tăng 2,6 lần và năng suất tăng gần 3 lần. Ngô chủ yếu đƣợc dùng làm nguyên liệu trong ngành công nghiệp chế biến, đặc biệt là chế biến thức ăn chăn nuôi với nhu cầu lớn. Hàng năm, ngoài sản lƣợng ngô đƣợc sản xuất trong nƣớc, Việt Nam vẫn phải phải nhập thêm hàng triệu tấn.
Theo Cục xúc tiến thƣơng mại, năm 2015 Việt Nam đã nhập khoảng 7,6 triệu tấn ngô hạt, tăng 1,9 triệu tấn so với năm 2014, và trong năm 2016 lƣợng nhập khẩu đƣợc dự tính tƣơng đƣơng năm 2015. Thúc đẩy sản xuất nhằm giảm lƣợng ngô nhập khẩu là vấn đề thời sự cần đƣợc thực hiện dựa trên hai phƣơng diện là tăng diện tích sản xuất và tăng năng suất cây trồng. Tuy nhiên, với ảnh hƣởng của biến đổi khí hậu hiện nay thì diện tích đất canh tác thuận lợi ngày một giảm, diện tích đất khô hạn, sa mạc hóa, nhiễm mặn tăng lên, do đó việc thúc đẩy sản xuất ngô để tăng sản lƣợng ngày càng trở nên khó khăn. Luận án Tiến sĩ Nông nghiệp 2 Trên thế giới có khoảng hơn 800 triệu ha đất bị ảnh hƣởng muối, trong đó 397 triệu ha đất mặn và 434 triệu ha đất kiềm liên quan tới mặn (FAO 2005).
Sự tích tụ muối trong đất, do cả hai yếu tố con ngƣời và xâm nhập mặn tự nhiên, đã làm giảm năng suất trên một phần ba của đất canh tác toàn cầu. Tại Việt Nam, đất mặn khá phổ biến ở các vùng đất bằng phẳng ven biển, đặc biệt là ở đồng bằng sông Cửu Long. Cả nƣớc có khoảng trên 1 triệu ha đất mặn, phân bố chủ yếu ở các tỉnh đồng bằng sông Cửu Long nhƣ: Bạc Liêu, Cà Mau, Kiên Giang, Trà Vinh, Bến Tre., và các tỉnh vùng đồng bằng sông Hồng nhƣ: Quảng Ninh, Hải Phòng, Thái Bình, Nam Định, Ninh Bình và Thanh Hoá., ngoài ra còn có một số phân bố ở Ninh Thuận và Bình Định, gọi là đất mặn kiềm (Viện Thổ nhƣỡng Nông hoá, 2010). Đất mặn Việt Nam đƣợc phân thành bốn nhóm chính là: đất mặn sú, vẹt, đƣớc có diện tích khoảng 180.000 ha, tập trung chủ yếu ở Cà Mau, Bến Tre và thƣờng có độ mặn rất cao; đất mặn nhiều có diện tích khoảng 300.000 ha, tập trung chủ yếu tại các tỉnh Tiền Giang, Trà Vinh, Bạc Liêu, Thái Bình, Nam Định, Ninh Bình và thƣờng có độ mặn EC > 4 dS/m ở 25 0C; đất mặn trung bình và ít có diện tích khoảng 700.000 ha, tập trung chủ yếu tại các tỉnh đồng bằng sông Cửu Long, phân bố phía trong vùng đất mặn nhiều và thƣờng có độ mặn EC < 4 dS/m ở 25 0C; đất mặn kiềm có diện tích khoảng 400 ha, tập trung ở Ninh Thuận, Bình Định, Bình Thuận, loại đất mặn này thƣờng đi kèm với độ pH cao (pH > 8).
Kết quả nghiên cứu và chọn tạo giống ngô ở Việt nam những năm qua đã góp phần đƣa sản xuất ngô trong nƣớc phát triển vƣợt bậc qua các giai đoạn khác nhau. Tuy nhiên, những giống ngô mới chủ yếu đƣợc tạo ra để phục vụ cho các vùng thâm canh hoặc có điều kiện canh tác chủ động. Các giống ngô có khả năng chống chịu với điều kiện bất thuận ( hạn, mặn, úng,.) Luận án Tiến sĩ Nông nghiệp 3 đã đƣợc chú trọng chọn tạo nhƣng còn hạn chế, chƣa đủ đáp ứng yêu cầu sản xuất, nhất là các giống ngô chịu hạn, mặn. Với sự biến đổi khí hậu toàn cầu mà Việt Nam không nằm ngoài ảnh hƣởng, cùng sự phát triển công nghiệp và đô thị hoá, các vùng đất tốt, có điều kiện sản xuất thuận lợi đang ngày càng ít đi, bên cạnh đó diện tích đất nhiễm mặn ngày một gia tăng do sự xâm nhập của nƣớc biển, dẫn đến sản xuất nông nghiệp ngày càng trở lên khó khăn.
Để đảm bảo lƣơng thực, thực phẩm cho nhu cầu của con ngƣời thì việc nghiên cứu, chọn tạo ra các giống cây trồng nói chung, cây ngô nói riêng, có khả năng chống chịu tốt với môi trƣờng bất thuận, đáp ứng với biến đổi khí hậu, nhằm khai thác các vùng đất có điều kiện canh tác khó khăn là rất cần thiết. Trong nghiên cứu chọn tạo giống ngô, định hƣớng nguồn vật liệu đóng vai trò quan trọng, quyết định sự thành công đối với nhà chọn tạo giống. Nguồn vật liệu khởi đầu có thể là các dòng, giống thụ phấn tự do (TPTD), quần thể và các loại giống lai. Sàng lọc, đánh giá, thử nghiệm và phát triển nguồn vật liệu đối với nghiên cứu chọn tạo giống ngô chống chịu với điều kiện bất thuận trong thời điểm hiện tại (chịu hạn, chịu mặn, chịu úng…,) là bƣớc không thể thiếu, giúp nhanh chóng lai tạo thành công các giống ngô lai nhƣ mong muốn phục vụ sản xuất.
Với những cơ sở và lý do trên, đề tài “Nghiên cứu xác định nguồn vật liệu chịu mặn phục vụ công tác chọn tạo giống ngô cho vùng Duyên hải Nam Trung Bộ và đồng bằng sông Cửu Long” đƣợc tiến hành nghiên cứu. Mục tiêu của đề tài Xác định đƣợc nguồn vật liệu (dòng thuần) chịu mặn phục vụ cho công tác chọn tạo giống ngô lai; Luận án Tiến sĩ Nông nghiệp 4 Tạo giống ngô lai chịu mặn cho vùng Duyên hải Nam Trung Bộ và đồng bằng sông Cửu Long. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn a. Ý nghĩa khoa học của đề tài Bổ sung lý thuyết về cơ sở chọn tạo giống ngô cho vùng khó khăn ở Việt Nam; Xác định đƣợc mức độ ảnh hƣởng của các độ mặn khác nhau đến sinh trƣởng, phát triển và năng suất của ngô; Xác định đƣợc một số vật liệu ngô (dòng thuần) có khả năng ứng dụng trong tạo giống ngô lai chịu mặn phục vụ sản xuất cho những vùng khó khăn.
Ý nghĩa thực tiễn của đề tài Xác định đƣợc 4 dòng có khả năng chịu mặn tốt cho chƣơng trình chọn tạo giống ngô chịu mặn là STL2, STL6, STL28, STL30; Chọn tạo thành công giống ngô lai VS71 có khả năng chịu mặn, năng suất cao phục vụ sản xuất, đặc biệt là cho vùng Duyên hải Nam Trung Bộ và đồng bằng sông Cửu Long; 4. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu a. Đối tƣợng nghiên cứu 32 dòng thuần ngô ƣu tú, đã đƣợc chọn lọc thuộc tập đoàn dòng công tác của Viện Nghiên cứu Ngô; Các tổ hợp lai (THL) đƣợc tạo ra từ các dòng đƣợc đánh giá có khả năng chịu mặn; Các giống ngô lai thƣơng mại đang đƣợc trồng phổ biến tại vùng Duyên hải Nam Trung Bộ và đồng bằng sông Cửu Long. Luận án Tiến sĩ Nông nghiệp 5 b.
Phạm vi nghiên cứu Nghiên cứu các đặc điểm nông sinh học, khả năng chịu mặn, khả năng kết hợp của các dòng ngô thuần; nghiên cứu các đặc điểm nông sinh học, khả năng chịu mặn của các tổ hợp ngô lai; Nghiên cứu đƣợc thực hiện tại Viện Nghiên cứu Ngô, Đan Phƣợng, Hà Nội và vùng Duyên hải Nam Trung Bộ và đồng bằng sông Cửu Long từ năm 2010 – 2015; 5. Những đóng góp mới của đề tài luận án Đây là công trình đầu tiên ở Việt nam nghiên cứu một cách hệ thống sử dụng phƣơng pháp đánh giá tính chịu mặn ở ngô bằng dung dịch dƣỡng mặn, trồng trong chậu để chọn lọc dòng thuần và lai tạo thành công giống ngô chịu mặn phục vụ sản xuất; Các thông tin khoa học trên cơ sở kết quả của các bƣớc tiến hành đánh giá vật liệu chịu mặn (dòng thuần), lai tạo và thử nghiệm giống ngô lai chịu mặn đã cung cấp cơ sở lý luận và thực tiễn vận dụng cho công tác chọn tạo giống ngô cho vùng khó khăn hiện nay. Luận án Tiến sĩ Nông nghiệp 6 CHƢƠNG I TỔNG QUAN TÀI LIỆU VÀ CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI 1. Tình hình sản xuất ngô trên thế giới và ở Việt Nam 1.
Tình hình sản xuất ngô trên thế giới Ngô (Zea mays L.) là cây lƣơng thực quan trọng thứ ba trong nền kinh tế thế giới, đóng vai trò thiết yếu đáp ứng nhu cầu làm thực phẩm cho con ngƣời, thức ăn cho gia súc và là nguồn cung cấp dồi dào tinh bột, protein, chất béo, dầu và đƣờng cho công nghiệp chế biến. Ngành sản xuất ngô thế giới tăng liên tục từ đầu thế kỷ XX, nhất là từ những đầu thập kỷ 70 đến nay. Ngô là cây trồng có tốc độ tăng trƣởng cao nhất trong các cây lƣơng thực chính về cả ba chỉ tiêu diện tích, năng suất và sản lƣợng. Năm 1970, diện tích ngô thế giới 113,1 triệu ha, năng suất trung bình 23,5 tạ/ha và sản lƣợng 256,8 triệu tấn, trong khi lúa nƣớc có diện tích 132,8 triệu ha, năng suất 23,8 tạ/ha, sản lƣợng 316,3 triệu tấn và lúa mỳ là 207,9 ha, 14,9 tạ/ha, 310,7 triệu tấn.
Năm 2015, sản xuất ngô thế giới tăng vƣợt bậc so với lúa mỳ và lúa nƣớc với diện tích 177,4 triệu ha, năng suất 54,1 tạ/ha và sản lƣợng 959,7 triệu tấn; lúa nƣớc, diện tích là 158,9 triệu ha, năng suất 44,2 tạ/ha và sản lƣợng là 702,3 triệu tấn; và lúa mỳ diện tích 224,7 triệu ha, năng suất 32,7 tạ/ha, sản lƣợng 734,8 triệu tấn (Bảng 1. Nhƣ vậy, từ năm 1970 đến nay, sản lƣợng ngô thế giới tăng 3,83 lần, trong khi lúa nƣớc tăng 2,35 lần và lúa mỳ tăng 2,3 lần (FAOSTAT, USDA, 2015). Theo thống kê của USDA, năm 2015 quốc gia sản xuất nhiều ngô nhất trên thế giới là Trung Quốc với diện tích 38,1 triệu ha, sản lƣợng 224,6 triệu tấn, tiếp theo là Mỹ 32,7 triệu ha, 345,5 triệu tấn, Brazil đứng thứ 3 với diện tích 16,0 triệu ha và sản lƣợng 68,5 triệu tấn.