Chương 1 TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 1. Cơ sở khoa học của đề tài 1. Đặc điểm một số giống cây Cao Lương hiện nay Cao lương ngọt (sweet sorghum) là một loại cây thuộc họ hòa thảo đứng thứ 4 trên thế giới về sản lượng và đứng thứ 5 về diện tích (Rao và cs, 2009) [37] chiều cao từ 0,6 - 5m, đường kính thân 5 - 30mm tùy thuộc vào giống, điều kiện canh tác và môi trường. Đặc điểm thực vật học cũng như thời gian sinh trưởng của cây cao lương tương tự như cây ngô và các cây ngũ cốc khác.
Số lượng lá trên cây tương quan với thời gian sinh trưởng, thông thường trên thân có từ 7 - 18 lá hoặc hơn. Lá ngắn và rộng hơn lá ngô. Mỗi lá được sinh ra từ một đốt, số lá ở thời kỳ trưởng thành tương đương với số đốt trên thân. Thân gồm các lóng và đốt, lá mọc ra từ đốt, chồi có thể mọc ra từ các đốt thân.
Thời gian đẻ nhánh sớm hay muộn tùy thuộc vào giống, thời vụ và kỹ thuật canh tác, sau khi thu hoạch có thể cắt bỏ các nhánh tạo điều kiện cho cây đẻ nhánh vào vụ sau mà không cần phải trồng lại. Những giống có hàm lượng nước trong thân cao thường có thân màu xanh xám, gân lá màu tối. Hoa mọc thành chùm, chùm hoa có cả hoa đực và hoa cái, mỗi chùm gồm khoảng 6. Hạt cao lương nhỏ hơn hạt ngô và có một lớp vỏ ngoài.
Một kg hạt giống chứa 25. Hạt có nhiều màu sắc khác nhau từ màu vàng nhạt, màu nâu đỏ nhạt đến màu nâu sẫm tùy thuộc vào từng giống cây. Hạt càng sậm màu càng chứa nhiều tananh làm cho hạt có vị đắng. Là một loại cây trồng nhiệt đới, cao lương cùng họ với lúa.
Nhưng cao lương quang hợp theo chu trình C4 đây chính là một ưu điểm lớn của cao lương. Nhờ quang hợp theo đường hướng này mà cao lương ngọt có thể tổng hợp chất hữu cơ ở điều kiện nhiệt độ cao và không xảy ra hiện tượng quang hô hấp. Ngược lại, lúa là đại diện của các loại cỏ ôn đới, sử dụng chu trình C3. Cao lương ngọt là sự kết hợp các ưu điểm giữa lúa và cây trồng nhiệt đới với bộ gen lớn hơn nhiều và sự bổ xung các gen có lợi khác từ mía, đây là 5 một trong những cây trồng hiệu quả nhất trên thế giới trong việc sản xuất sinh khối cây trồng hiện nay.
Theo (James và cs, 2012) [35]: báo cáo từ các khu vực, đây là cây trồng chống chịu được với các loại đất từ chua đến kiềm, đất ngập nước hay khô hạn, nồng độ muối cao, các loại nấm bệnh cũng như cỏ dại. Cao lương có các đặc điểm về hình thái và sinh lý cho phép nó có thể sinh trưởng và tồn tại trong điều kiện hạn như bộ rễ ăn sâu và lan rộng, lớp phấn muội dày bao phủ thân, bề mặt lá và khả năng tự dừng sinh trưởng trong điều kiện hạn, phục hồi bình thường trở lại khi thuận lợi. Do vậy, nó có thể phát triển ở những vùng nhiệt đới và á nhiệt đới với lượng mưa hàng năm chỉ 400 - 600 mm, quá khô không trồng ngô được. Không chỉ có khả năng sinh trưởng trong vùng hạn, mà nó cũng có khả năng phát triển được cả với điều kiện thường xuyên ngập nước, do đó nó cũng có thể trồng ở những vùng có lượng nước lớn.
Cao lương sinh trưởng được từ cao độ 0 - 2300 m so với mực nước biển (ICRISAT, 1996) [trích theo 10]. Khoảng pH đất mà cao lương có thể sinh trưởng được rất rộng (5,0 - 8,5) (ICRISAT, 1996), nhưng theo James và cs, 2012 [35] thì cao lương cũng có thể trồng được ở những đất có pH xuống tới 4,3 hoặc lên tới 8,7. Khoảng nhiệt độ cao lương có thể thích ứng được là từ 2,0 - 410 C. Nhiệt độ hàng năm trung bình có thể từ 7,8 - 27,8 0C, thông thường khoảng 21 0C (James và cs, 2012) [35].
Như vậy cây cao lương có thể thích ứng tốt trong các điều kiện nóng và lạnh của các vùng thuộc khu vực nhiệt đới và á nhiệt đới. Theo Akinfemi và cs (2010) [24] thì cao lương cũng có thể chịu đựng được độ mặn của đất lên đến 4,04 dS/m. Như vậy cao lương cho thấy khả năng chịu hạn, úng, nóng, lạnh và mặn hơn hẳn những cấy trồng khác. Đấy là ưu điểm lớn cho phép canh tác cao lương ở những vùng khó khăn, đặc biệt là trong điều kiện khô hạn.
Những nghiên cứu về giá trị dinh dưỡng của cây cao lương Ấn Độ, châu Phi, châu Mỹ La tinh… là các quốc gia dùng cao lương như 1 loại lương thực chính trong bữa ăn hàng ngày, tuy nhiên chủ yếu được dùng 6 làm thức ăn cho gia súc dưới dạng lương thực hoặc làm si rô lúa miến hoặc còn gọi là “mật cao lương” (làm từ các giống có hàm lượng đường cao như ở mía), cỏ khô, cũng như để sản xuất một vài loại đồ uống có cồn Cao lương là một trong 5 loại hạt cốc (ngũ cốc) hàng đầu thế giới. Hạt cao lương có hàm lượng protein cao hơn ngô, song các thành phần dinh dưỡng khác thấp hơn ngô cụ thể như vitamin A (Mubi và cs, 2008) [33]. Cao lương có thể làm thức ăn gia súc dưới dạng hạt hay dạng thức ăn thô xanh (thân lá)… Qua phân tích hóa học cho thấy hạt cao lương có hàm lượng tannin và HCN ít hơn so với thân và lá; chúng có protein thô 11 - 12%, dầu 3,0 - 3,1%, xơ 3,1 - 3,2%, dẫn xuất không đạm 70 - 80%, năng lượng trao đổi 3000 Kcal/kg chất thô. Thành phần dinh dưỡng của hạt cao lương so với ngô như trong bảng 1.
Thành phần dinh dưỡng của hạt cao lương và ngô làm thức ăn chăn nuôi ME cho gia ME cho Protein Lysin dễ Lysin súc nhai lại gia cầm Thô tiêu Loại cây (%) (MJ/kg) (MJ/kg) (%) (%) Cao lương 12,4 13,7 11,0 0,27 0,19 Ngô 12,1 14,2 9,0 0,27 0,22 Một số tác giả phân tích chuyên sâu khác về thành phần dinh dưỡng trong hạt cao lương cho thấy: Cám của hạt cao lương rất ít protein và khoáng nhưng giàu chất xơ. Phôi cao lương giàu khoáng, protein, vitamin B - Complex và dầu nhưng ít tinh bột, trên 68% chất khoáng và 75% chất dầu của hạt nằm trong phôi. Nội nhũ là phần lớn nhất của hạt, nó nghèo dầu và khoáng nhưng lại có nhiều protein (80%), tinh bột (94%), vitamin B - Complex (50 - 75%) (Gran và cs, 1995) [29]. 7 Theo NRI (1988) đã khuyến cáo: Với thành phần dinh dưỡng như trên, để tăng tính ngon miệng cho gia súc và tăng hiệu quả sử dụng của thức ăn, giới hạn sử dụng hạt cao lương và ngô trong khẩu phần ăn được cân đối như sau: Cao lương (%) Ngô (%) Gia cầm 30 70 Lợn 30 30 Bò sữa 50 70 Bò thịt 70 70 1.
Những nghiên cứu về kỹ thuật canh tác cao lương * Mùa vụ: - Ở Mehico đa số cao lương được trồng từ tháng 7 đến tháng 8, sinh trưởng tăng ở điều kiện ngày dài và ẩm, nhiệt sộ thích hợp là từ 25 - 300C. - Ở bang Minesota của Mỹ, cao lương được trồng từ giữa tháng 5 đến đầu tháng 6 khi nhiệt độ của đất đạt 15,6 - 18,30C. Nếu trồng muộn hơn thì năng suất cao lương sẽ giảm (Mubi và cs, 2008) [33]. * Mật độ: Thông thường có khoảng 16.000 hạt giống cao lương/0,454 kg.
Phần lớn hạt cao lương lai có tỷ lệ nảy mầm trung bình là 75%. Nếu đất tốt và độ ẩm thích hợp thì gieo hàng cách hàng là 0,76 - 1,02 m, khoảng cách hạt trung bình là 1,5 cm, và gieo hạt ở độ sâu 50 - 70 mm. Như vậy thì có khoảng 247. Nếu đất kém màu mỡ và khô cứng thì tỷ lệ hạt giống được gieo thấp hơn.
Mật độ trồng cao lương phụ thuộc vào giống, cụ thể là kích thước và trọng lượng của hạt giống. Kích thước hàng: Đối với cao lương lấy hạt trong điều kiện có phân bón và nước tưới, gieo từ 8 - 12 kg/ha (Mubi và cs, 2008) [33]. Theo Mortvedt và cs (1996) ở phía Đông Mehico năng suất cao lương cao khi trồng với mật độ 7,8 kg/ha, khoảng cách hàng hẹp (15,2 - 50,8 cm). Kích thước hàng phụ thuộc vào các thiết bị chuyên dùng để thực hiện việc gieo hạt.
Trong nhiều năm gần đây việc trồng cây theo luống hàng để tăng năng suất được chú trọng đặc biệt. 8 Khi đó khoảng cách giữa các cây trên luống phải được bố trí sao cho phù hợp với số lượng cây trên ha. Ưu điểm của phương pháp này là tận dụng được độ ẩm, sự màu mỡ của đất cũng như ánh sáng mặt trời. Kết quả nghiên cứu từ minesota cho thấy luống có độ rộng 0,25 m cho năng suất cao hơn từ 10 - 15% so với luống có độ rộng 1,02 m.
Tuy nhiên phương pháp này có nhược điểm là khó chăm sóc và việc kiểm soát cỏ dại phụ thuộc hoàn toàn vào thuốc diệt cỏ. *Phân bón: Nhu cầu dinh dưỡng của cây cao lương rất giống với cây ngô nhưng cao lương cần một lượng lớn đạm, một lượng vừa phải phốt pho và kali. Trong điều kiện khô hạn bón 80 - 100 kg N/ha trước khi trồng. Với điều kiện có tưới bón 100 kg N/ha trước khi trồng + 50 kg N/ha sau mỗi lần cắt (Mubi và cs, 2008) [33].
Lượng đạm yêu cầu phụ thuộc vào năng suất mong muốn và giống. Lượng đạm khoảng 224,2 kg N/ha với điều kiện có tưới và 16,8 kg N/ha trong điều kiện khô hạn bởi vì ở điều kiện này mật độ và năng suất sẽ thấp hơn. Lượng đạm cần bón có liên quan đến cây trồng trước, ví dụ cây họ đậu, lượng phân chuồng là những yếu tố cần tính đến để áp dụng mức phân cần bón. Nếu bón đạm ở mức nhiều cần chia ra nhiều lần bón đều nhau.
Cao lương làm thức ăn gia súc sẽ lấy một lượng lớn đạm trong đất do đó người trồng cần phải kiểm tra hàm lượng đạm trong đất thường xuyên để đáp ứng yêu cầu của cây. Theo Mubi và cs (2008) [33], đất trồng cây cao lương thích hợp nhất là đất thoát nước tốt, pH từ 6 - 7. Lượng phân bón phụ thuộc vào kết quả kiểm tra mẫu đất trong khu ruộng cụ thể và cây trồng tiếp theo là gì. Trong trường hợp không làm thí nghiệm kiểm tra mẫu đất, nói chung bón lân 33,6 kg/ha và 89,6 kg Kali/ha.
Tuy nhiên ảnh hưởng của phân lân và kali tồn dư trong đất từ vụ trước ở mức trung bình hoặc cao.