ĐẶT VẤN ĐỀ Khi xã hội ngày càng phát trển thì nhu cầu về năng lượng ngày càng gia tăng, trong khi đó nguồn tài nguyên thiên nhiên lại không phải là vô tận. Hiện nay nguồn năng lượng hóa thạch đang ngày càng cạn kiệt và vấn đề môi trường đang ngày càng trở nên nghiêm trọng do việc thải ra các chất ô nhiễm như chì, benzen, lưu huỳnh dioxit, oxit nitơ và carbon monoxide. Các chất khí này chiếm đến 64% không khí ô nhiễm ở các thành phố lớn và các vùng ngoại ô lân cận, do đó ảnh hưởng đến sức khỏe con người, gây ra nhiều căn bệnh hiểm nghèo. Vì vậy, loài người đang tích cực tìm kiếm các nguồn năng lượng thay thế.
Năng lượng thay thế hay còn gọi là năng lượng tái tạo như: điện mặt trời, phong điện, thủy điện, đặc biệt là nhiên liệu sinh học. Nhiên liệu sinh học gồm có 2 loại chính là Ethanol (xăng sinh học) và Biodiezen (dầu diezen sinh học). Ethanol nhiên liệu được sử dụng để chạy động cơ bằng cách trộn 5- 10% với xăng tạo ra một hỗn hợp cháy hoàn toàn, dùng cho ô tô, xe máy. Dùng ethanol nhiên liệu đang là một hướng để giải quyết khủng hoảng năng lượng của thế giới.
Nguyên liệu để sản xuất ethanol là các cây cho tinh bột, đường cao như sắn, ngô, cao lương, mía … Trong số các cây nguyên liệu đó, cây cao lương có ưu thế là loại cây dễ trồng, thích ứng rộng, chịu hạn, có thể thâm canh cao. Thân cao lương có thể chứa 75% dịch, trong đó hàm lượng đường từ 8-23%. Cao lương ngọt có hàm lượng đường khá cao, cứ 16 tấn cây cao lương ngọt có thể sản xuất được 1 tấn ethanol, phần bã còn lại có thể chiết xuất được 500 kg dầu diesel sinh học, tương đương với mía và gần gấp 4 lần so với ngô mà không có phế phẩm. Thân cây sau khi được ép lấy nước có thể phơi khô dùng làm chất đốt để sản xuất điện.
Và cũng như các loại nhiên liệu sinh học khác, ethanol điều chế từ lúa miến ngọt không phát thải CO2 như nhiên liệu hóa thạch. Trồng cao lương ngọt không đòi hỏi nhiều nước nên hạn chế tối đa việc sử dụng hệ thống máy bơm tưới chạy bằng xăng dầu vốn giải phóng carbon dioxide (CO2) nên giảm thiểu đươc CO2. Theo Phó Giáo sư Trần Khắc Chương, Đại học Bách khoa thành phố Hồ Chí Minh chuyên nghiên cứu về ethanol. Ông cho biết, ethanol khi được đốt cháy sẽ sinh ra n CO2 và nước.
Việc sử dụng ethanol giảm ít nhất 60% lượng carbon thải ra so với nhiên liệu hóa thạch đây là loại khí thải gây hiệu ứng nhà kính hàng đầu góp phần dẫn đến biến đổi khí hậu. Thân cây sau khi được ép lấy nước có thể phơi khô dùng làm chất đốt để sản xuất điện. Do vậy cao lương giảm ô nhiễm môi trường một cách triệt để. Cao lương ngọt có thân chứa mọng nước, được sử dụng cho thức ăn thô xanh và thức ăn ủ chua hoặc để sản xuất xi-rô.
Hạt cao lương ngọt có thành phần hóa học như ngô gồm sucrose, fructose và glucose, có thể lên men trực tiếp thành ethanol bằng nấm men. Khả năng tổng hợp chất hữu cơ cao hơn ngô 23%, nhu cầu nitơ và nước thấp hơn ngô là 37% và 17%, có khả năng sinh trưởng và phát triển ở những vùng đất có thể trồng ngô. Cứ 16 tấn cây cao lương ngọt có thể sản xuất được 1 tấn ethanol, phần bã còn lại còn có thể chiết xuất được 500kg dầu diesel sinh học. Người ta chỉ chế biến nhiên liệu từ thân cây, phần hạt cao lương ngọt vẫn để dùng làm thực phẩm[19].
Cao lương nói chung và cao lương ngọt nói riêng là một cây trồng còn rất mới mẻ ở Việt Nam. Việt Nam hầu như chưa có nghiên cứu lớn nào về cao lương ngọt được công bố. Hiện nay, hai giống được sử dụng phổ biến là giống C4 và giống C7 do Viện Môi trường Nông nghiệp chọn tạo ra. Tuy nhiên năng suất thân của hai giống này còn rất thấp (30-50 tấn/ha), ở Nhật năng suất thân cao nhất đạt 324 tấn/ha, năng suất thân trung bình 150 tấn/ha.
Khó khăn lớn hiện nay là chưa nghiên cứu tuyển chọn được các dòng, giống cao lương ngọt có năng suất thân và hàm lượng đường cao phù hợp với điều kiện khí hậu của từng vùng sinh thái của Việt Nam. Phát triển và chế biến cao lương là một vấn đề mới, ít nghiên cứu lớn, ngoài các nghiên cứu giá trị của viện ICRISAT (Ấn Độ). Khó khăn lớn nhất hiện nay của Việt Nam là nghiên cứu tuyển chọn được các dòng, giống cao lương ngọt có năng suất thân và hàm lượng đường cao phù hợp với điều kiện Việt Nam. Thái Nguyên là một trong những tỉnh miền núi phía Bắc có nhiều diện tích đất phù hợp cho phát triển cây cao lương ngọt.
Xuất phát từ thực tiễn trên chúng tôi đã tiến hành thực hiện đề tài: “Nghiên cứu khả năng sinh trưởng, năng suất và chất lượng của một số giống cao lương ngọt triển vọng trong vụ xuân tại tỉnh Thái Nguyên”. Mục đích và yêu cầu của đề tài 1. Mục đích Lựa chọn được các giống cao lương ngọt có năng suất, hàm lượng đường cao và khả năng chống chịu tốt, phù hợp với điều kiện sinh thái tỉnh Thái Nguyên. Yêu cầu - Nghiên cứu đặc điểm hình thái của một số giống cao lương ngọt thí nghiệm - Nghiên cứu, đánh giá năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của một số giống cao lương ngọt trong thí nghiệm.
- Nghiên cứu, đánh giá hàm lượng đường của các giống cao lương ngọt trong thí nghiệm. - Nghiên cứu tình hình sâu bệnh và khả năng chống chịu điều kiện ngoại cảnh của một số giống cao lương ngọt. Ý nghĩa của đề tài 1. Ý nghĩa trong học tập - Giúp sinh viên trau dồi kiến thức, nắm vững kiến thức lý thuyết và vận dụng hiệu quả vào thực tiễn.
- Giúp sinh viên tiếp cận với những phương pháp nghiên cứu khoa học, nâng cao trình độ chuyên môn, tác phong làm việc và có những kinh nghiệm quý báu. - Biết cách triển khai và thực hiện một báo cáo khoa học. Ý nghĩa thực tiễn Kết quả nghiên cứu của đề tài là cơ sở để chọn ra các giống cao lương ngọt có năng suất, chất lượng cao thích hợp với điều kiện sinh thái tỉnh Thái Nguyên. n PHẦN 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Cơ sở khoa học của đề tài Giống mới có vai trò hết sức quan trọng trong việc nâng cao năng suất và sản lượng cây trồng.
Mỗi một giống khác nhau thì có phản ứng với điều kiện sinh thái ở mỗi vùng khác nhau. Vì vậy, để phát huy hiệu quả của giống thì cần phải sử dụng chúng hợp lý, phù hợp với điều kiện sinh thái, khí hậu, đất đai, kinh tế xã hội của từng vùng. Để có những giống có năng suất chất lượng cao, có khả năng chống chịu tốt với điều kiện ngoại cảnh bất lợi thì công tác chọn giống đóng một vai trò vô cùng quan trọng. Vavilop đã nói “Chọn giống có thể coi như một khoa học nhưng cũng là một nghệ thuật, như một lĩnh vực sản xuất của nền sản xuất nông nghiệp”.
Điều kiện ngoại cảnh có liên quan chặt chẽ tới cây trồng nói chung và cây cao lương nói riêng, nó ảnh hưởng tới quá trình sinh trưởng, phát triển và hoạt động sinh lý, sinh hóa của cây. Sự biểu hiện kiểu hình ra bên ngoài chính là kết quả của sự tác động giữa kiểu gen và môi trường sống. Sự sinh trưởng, phát triển và khả năng cho năng suất của cây trồng chịu sự tác động của môi trường và điều kiện trồng trọt, song mức độ ảnh hưởng của môi trường lên các giống khác nhau là không giống nhau. Trong cùng một điều kiện trồng trọt một số giống sinh trưởng phát triển tốt hơn và cho năng suất cao hơn trong khi đó một số giống khác lại sinh trưởng phát triển kém hơn và cho năng suất thấp hơn, thậm chí không tồn tại được hay không cho thu hoạch.
Sở dĩ như vậy vì chúng có những kiểu gen khác nhau. Kiểu gen khác nhau thường có phản ứng khác nhau trước điều kiện của ngoại cảnh. Đặc biệt, tính trạng số lượng thường do nhiều kiểu gen quy định nên sự tác động của điều kiện ngoại cảnh lên tính trạng số lượng càng lớn. Đối với cây trồng thì tính trạng năng suất cũng là một tính trạng số lượng do nhiều gen quy định nên chịu ảnh hưởng không nhỏ của môi trường sống.
Ngày nay với sự phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuật có rất nhiều phương pháp để chọn tạo giống cây trồng mới như nhân giống vô tính, gây đột biến, lai tạo. Các phương pháp này có thể rút ngắn được thời gian tạo n giống, tạo ra được giống tốt, có năng suất cao, ổn định, chống chịu tốt với điều kiện ngoại cảnh bất thuận. Nhưng với trang thiết bị kỹ thuật của chúng ta hiện nay thì việc áp dụng các phương pháp tạo giống trên còn nhiều hạn chế, do vậy nhập nội là phương pháp tạo giống mới nhanh nhất và hiệu quả nhất. Để chọn được giống nhập nội tốt, phù hợp với từng địa phương thì việc khảo nghiệm tìm hiểu khả năng sinh trưởng, khả năng chống chịu và năng suất, chất lượng của giống trong các vùng sinh thái khác nhau là rất quan trọng.
Nếu các giống mới chưa được khảo nghiệm kỹ lưỡng và chưa được công nhận là đạt tiêu chuẩn mà đã đưa ra sản xuất ở diện rộng thì sẽ gây hiện tượng rối loạn giống, gây khó khăn cho việc sản xuất, thâm canh tăng năng suất cây trồng. Như vậy khảo nghiệm là việc làm cần thiết quyết định sự thành công của giống nhập nội. Mặt khác Việt Nam là một nước nằm trong khu vực Châu Á, thuộc khu vực nhiệt đới nóng ẩm mưa nhiều nhưng lượng mưa lại không phân bố đều trong năm nên có thể nói hạn là một trong những yếu tố chủ yếu ảnh hưởng đến sinh trưởng phát triển và năng suất của hầu hết các loại cây trồng. Hàng năm diện tích lúa nước bị hạn cục bộ khoảng 0,4 triệu ha.
Cao lương là cây trồng có khả năng chịu hạn cao thích nghi với điều kiện khí hậu Việt Nam do đó ta có thể sử dụng cao lương để thay thế cho lúa ở các diện tích thường xuyên bị hạn hán đe dọa. Để mở rộng diện tích trồng cao lương trước tiên phải chọn được bộ giống phù hợp với từng vùng, miền của Việt Nam. Việc chọn ra các giống thích nghi với điều kiện khí hậu, có khả năng chống chịu bệnh đồng thời cho năng suất thân lá cao phục vụ sản xuất ethanol là vấn đề trước mắt hiện nay.