Luận văn ThS Nông nghiệp: Sinh trưởng, phát triển, năng suất ngô lai tại Quảng Nam

Nghiên cứu sinh trưởng, phát triển và năng suất của các giống ngô lai trung ngày tại Quảng Nam, giúp nông dân lựa chọn giống tối ưu, nâng cao hiệu quả canh tác.

• Tác giả: Nguyễn Thị Thu Tuyết
• Người hướng dẫn: PGS. Phan Thị Phương Nhi
• Trường học: Đại học Nông Lâm Huế
• Chuyên ngành: Khoa học cây trồng
• Đề tài: Nghiên cứu sinh trưởng, phát triển và năng suất của một số giống ngô lai trung ngày tại tỉnh Quảng Nam
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ nông nghiệp
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Huế

Tóm tắt

I. Tổng quan nghiên cứu ngô lai trung ngày tại Quảng Nam

Ngô là cây lương thực quan trọng thứ ba trên thế giới sau lúa mì và lúa gạo. Tại Việt Nam, cây ngô đóng vai trò thiết yếu trong ngành chăn nuôi và công nghiệp chế biến. Quảng Nam nằm trong vùng duyên hải Nam Trung Bộ, có điều kiện khí hậu và đất đai phù hợp để phát triển sản xuất ngô. Nghiên cứu sinh trưởng, phát triển và năng suất ngô lai trung ngày tại tỉnh Quảng Nam nhằm đánh giá khả năng thích nghi của các giống ngô mới với điều kiện địa phương. Vụ Xuân 2018 được chọn làm thời điểm tiến hành thí nghiệm tại Trại giống cây trồng Nam Phước, huyện Duy Xuyên. Mục tiêu chính là so sánh sự khác biệt giữa các giống ngô lai về các chỉ tiêu sinh trưởng, phát triển và năng suất hạt. Kết quả nghiên cứu sẽ cung cấp cơ sở khoa học để lựa chọn giống ngô phù hợp cho vùng đất Quảng Nam.

1.1. Tình hình sản xuất ngô tại Việt Nam

Ngành sản xuất ngô ở Việt Nam trải qua quá trình chuyển đổi từ ngô địa phương sang ngô lai. Từ năm 1990, diện tích trồng ngô lai tăng mạnh, đạt 730.200 ha vào năm 2000. Năng suất bình quân tăng từ 1,56 tấn/ha năm 1991 lên 4,09 tấn/ha năm 2010. Sự phát triển này nhờ áp dụng giống mới và tiến bộ khoa học kỹ thuật trong canh tác. Tuy nhiên, Việt Nam vẫn phải nhập khẩu khoảng 1,785 triệu tấn ngô hạt mỗi năm để đáp ứng nhu cầu chăn nuôi. Điều này cho thấy tiềm năng mở rộng sản xuất ngô vẫn còn rất lớn.

1.2. Đặc điểm sinh trưởng ngô lai trung ngày

Ngô lai trung ngày có chu kỳ sinh trưởng từ 100 đến 120 ngày. Giống ngô này phù hợp với điều kiện canh tác tại vùng duyên hải miền Trung. Ngô lai trung ngày có khả năng chống chịu tốt với điều kiện thời tiết khắc nghiệt. Giai đoạn sinh trưởng chính bao gồm nảy mầm, sinh trưởng thân lá, trỗ cờ tung phấn và chín hạt. Quản lý nước và dinh dưỡng đúng giai đoạn giúp tối ưu hóa năng suất. Đây là nhóm giống được nghiên cứu và khuyến cáo trồng rộng rãi tại Quảng Nam.

II. Phân tích điều kiện sinh trưởng ngô tại Quảng Nam

Điều kiện khí hậu tại Quảng Nam có ảnh hưởng trực tiếp đến sinh trưởng và phát triển cây ngô. Lượng mưa phân bố không đều qua các tháng trong vụ Xuân 2018 tạo ra thách thức lớn cho người trồng ngô. Tháng 2 ghi nhận tổng lượng mưa chỉ 21 mm, ảnh hưởng nghiêm trọng đến giai đoạn nảy mầm và sinh trưởng cây con. Tháng 3 lượng mưa đạt 31 mm, vẫn ở mức thấp so với nhu cầu của cây ngô. Người trồng phải bổ sung nước tưới từ 3 đến 5 ngày một lần để đảm bảo cây phát triển bình thường. Tháng 4 lượng mưa tăng lên 141 mm, thuận lợi cho quá trình trỗ cờ, tung phấn và tích lũy vật chất khô. Số giờ nắng dao động từ 133 đến 254 giờ mỗi tháng, đáp ứng tốt nhu cầu quang hợp của cây ngô thuộc nhóm C4.

2.1. Yếu tố thời tiết và lượng mưa

Thời tiết vụ Xuân 2018 tại Quảng Nam diễn biến phức tạp, ảnh hưởng lớn đến sản xuất ngô. Giai đoạn đầu vụ thiếu nước trầm trọng do lượng mưa thấp. Giai đoạn trỗ cờ tung phấn là thời điểm nhạy cảm nhất, thiếu nước dẫn đến giảm tỷ lệ hạt trên bắp. Ngược lại, mưa quá nhiều cũng ảnh hưởng xấu đến quá trình thụ phấn. Tổng lượng mưa cả vụ phân bố không đều, đòi hỏi chủ động tưới tiêu. Số giờ nắng phù hợp giúp cây ngô quang hợp hiệu quả, đặc biệt trong giai đoạn tích lũy vật chất khô.

2.2. Đất đai và điều kiện canh tác

Thí nghiệm tiến hành trên đất thịt nhẹ với độ phì trung bình tại huyện Duy Xuyên. Loại đất này có khả năng thoát nước tốt nhưng cần bổ sung dinh dưỡng đầy đủ. Mật độ trồng, bón phân và chăm sóc ảnh hưởng trực tiếp đến sinh trưởng ngô. Việc tuân thủ quy trình canh tác đúng kỹ thuật giúp cây phát triển đồng đều. Địa hình bằng phẳng của trại giống thuận lợi cho cơ giới hóa trong sản xuất ngô. Kết quả đánh giá đất giúp xác định biện pháp cải tạo phù hợp.

III. Phương pháp khảo nghiệm giống ngô lai tại Quảng Nam

Thí nghiệm được bố trí theo khối ngẫu nhiên hoàn chỉnh RCBD với 3 lần nhắc lại để đảm bảo độ tin cậy thống kê. Các giống ngô lai trung ngày được trồng cạnh tranh trên cùng một diện tích đất đồng nhất. Mỗi ô thí nghiệm có kích thước chuẩn để đánh giá chính xác các chỉ tiêu sinh trưởng. Các chỉ tiêu đo lường bao gồm chiều cao cây, đường kính thân, số lá, thời gian trỗ cờ và tung phấn. Năng suất được tính dựa trên trọng lượng hạt khô thu được từ mỗi ô thí nghiệm. Phương pháp thống kê ANOVA được sử dụng để phân tích sự khác biệt giữa các giống. Thiết kế thí nghiệm tuân thủ nghiêm ngặt nguyên tắc khoa học để đảm bảo tính chính xác và khả năng tái lặp.

3.1. Thiết kế thí nghiệm RCBD

Mô hình RCBD giúp loại bỏ ảnh hưởng của sai khác đất đai giữa các khối. Mỗi giống ngô xuất hiện một lần trong mỗi khối, đảm bảo tính khách quan. Số lần nhắc lại là 3 lần, đủ để đánh giá biến động tự nhiên. Diện tích ô thí nghiệm được tính toán phù hợp với quy mô khảo nghiệm. Bố trí thí nghiệm tuân thủ nguyên tắc ngẫu nhiên hóa trong thống kê. Dữ liệu thu thập được xử lý bằng phần mềm thống kê chuyên dụng để phân tích phương差.

3.2. Các chỉ tiêu đánh giá sinh trưởng và năng suất

Các chỉ tiêu sinh trưởng được ghi nhận định kỳ trong suốt vụ thí nghiệm. Chiều cao cây đo từ gốc đến đỉnh, đường kính thân đo ở vị trí cố định. Số lá xanh trên cây phản ánh khả năng quang hợp. Thời gian trỗ cờ và tung phấn ghi nhận chính xác đến ngày. Năng suất bắp và năng suất hạt là chỉ tiêu cuối cùng quan trọng nhất. Hệ số biến thiên CV% được sử dụng để đánh giá độ tin cậy của kết quả.

IV. Kết quả và ứng dụng nghiên cứu trong thực tiễn sản xuất

Kết quả nghiên cứu cho thấy sự khác biệt rõ rệt giữa các giống ngô lai về sinh trưởng và năng suất. Một số giống thể hiện khả năng thích nghi tốt với điều kiện khí hậu Quảng Nam. Năng suất hạt thu được dao động tùy thuộc vào đặc tính di truyền của từng giống. Giống ngô có thời gian sinh trưởng phù hợp với vụ Xuân đạt năng suất cao hơn. Khả năng chống chịu hạn giai đoạn đầu vụ là yếu tố quyết định sự thành công. Kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học để khuyến cáo nông dân chọn giống phù hợp. Ứng dụng thực tiễn giúp tăng hiệu quả kinh tế trên đơn vị diện tích đất canh tác tại Quảng Nam.

4.1. Năng suất các giống ngô lai trung ngày

Năng suất hạt là chỉ tiêu phản ánh tổng hợp chất lượng giống ngô. Các giống ngô lai trung ngày cho thấy tiềm năng năng suất vượt trội so với ngô địa phương. Biến động năng suất giữa các lần nhắc lại ở mức chấp nhận được. Một số giống đạt năng suất cao ổn định qua các khối thí nghiệm. Kết quả này khẳng định giá trị của công tác khảo nghiệm giống trước khi đưa vào sản xuất đại trà. Năng suất trung bình các giống thí nghiệm đạt mức khả quan trong điều kiện vụ Xuân 2018.

4.2. Khuyến nghị cho nông dân Quảng Nam

Nông dân Quảng Nam nên ưu tiên trồng các giống ngô lai trung ngày đã qua khảo nghiệm. Thời vụ gieo trồng cần căn chỉnh để tránh giai đoạn thiếu nước nghiêm trọng. Chủ động nguồn nước tưới trong giai đoạn cây con và trỗ cờ rất quan trọng. Bón phân cân đối theo nhu cầu dinh dưỡng của cây ngô qua các giai đoạn. Tham khảo kết quả nghiên cứu để lựa chọn giống phù hợp với điều kiện đất đai địa phương. Áp dụng tiến bộ khoa học kỹ thuật sẽ nâng cao hiệu quả sản xuất ngô.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1. TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Vấn đề sử dụng ưu thế lai và tạo giống ngô lai Ưu thế lai (Heterossis) là thuật ngữ do nhà chọn giống ngô G.Shull (Mỹ) đưa ra năm 1941 để chỉ hiệu quả biểu hiện vượt trội về sức sinh trưởng, sinh sản và chống chịu của con lai ở thế hệ thứ nhất so với dạng bố mẹ của chúng.

Hiện tượng này rất rõ khi con lai thu được từ các dòng tự phối [10], [13]. Lí thuyết và cơ sở di truyền của ưu thế lai được chú ý và nghiên cứu bởi nhiều nhà khoa học trên thế giới. Để giải thích cơ sở di truyền này trên thế giới tồn tại nhiều thuyết khác nhau như thuyết siêu trội (East, 1912; Hull, 1945), thuyết tính trội (Bruce, 1910; Collins, 1921; Jone, 1917), thuyết cân bằng di truyền (Mazer, Turbin, 1961), thuyết sinh lí hoá sinh (Robinson Emerson), thuyết tính dị hợp về cấu trúc, thuyết đồng tế bào chất. song thuyết siêu trội và thuyết tính trội được nhiều người chấp nhận nhất [10].

Thuyết siêu trội cho rằng bản thân tính dị hợp là nguyên nhân gây nên ưu thế lai, các gen trội và lặn thuộc cùng một locus giữ những chức năng khác nhau trong quá trình sống của sinh vật, nó sản sinh ra các vật chất khác nhau, tất cả các vật chất này bổ sung lẫn nhau ảnh hưởng đến sức sống vượt xa bất cứ tác dụng nào của một alen đồng hợp thể [10], [13]. a1a1 < a1a2 > a2a2 hoặc AA < Aa > aa Thuyết tính trội cho rằng ở trạng thái dị hợp tử tác hại của gen bị tác động của gen trội cùng locus lấn át tạo nên hiệu ứng trội: A > a; B > b (hiệu ứng trội); Hoặc do tác động liên kết của các gen trội khác nhau khi sự phát triển của một tính trạng nào đó chịu sự kiểm tra của hai hay nhiều gen trội khác nhau liên kết với nhau tạo nên hiệu ứng liên kết: A + B + C +. Ngô ưu thế lai bắt đầu được nghiên cứu từ năm 1090 do tiến sỹ G. Shull nhà khoa học của viện Carnegie, Washington là người đầu tiên đưa ra nguyên lý tạo dòng thuần và tạo giống ưu thế lai ở ngô, mặc dù vậy những dòng thuần lúc đó tạo ra năng suất hạt lai đơn rất thấp và lai đơn không thể thương mại được.

Jones đề xuất lai kép đã hỗ trợ thúc đẩy sản xuất hạt lai F 1, hạt lai sinh ra từ lai đơn do vậy có năng suất cao và hạt giống ưu thế lai đi vào thương mại từ những năm 1930 [36]. Từ những thành công về giống ngô ưu thế lai nên năng suất ngô của Mỹ không ngừng tăng hàng năm. PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.com to remove the waterm 5 Có hai loại giống ngô ưu thế lai là lai quy ước (trên cơ sở các dòng thuần) và lai không quy ước (ít nhất một bố mẹ không phải là dòng thuần) (Vasal, 1988). Giống ngô lai quy ước gồm các loại: lai đơn, lai ba và lai kép.

Lai đơn là lai giữa hai bố mẹ là dòng thuần; lai ba là lai giữa một lai đơn và một dòng thuần, lai kép là lai giữa hai lai đơn. Lai đơn thường được phát triển nhiều trên thế giới vì nó cho năng suất cao và đồng đều nhưng nó rất khó nhân dòng bố mẹ và sản xuất hạt lai do đó giá thành hạt giống cao. Hiện nay các giống ngô lai ba đang được sử dụng phổ biến ở các nước đang phát triển [33]. Ưu thế lai không phải là một kết quả bất biến khi lai giữa hai dòng tự phối bởi vì các dòng tự phối có thể giống nhau về di truyền, giá trị dòng tự phối được đánh giá trên cơ sở mức độ ưu thế lai nhận được khi kết hợp với một dòng khác.

Năm 1927, Davis đã đề xuất thử khả năng phối hợp chung là dùng một tester chung để thử với các dòng tự phối. Tester có thể là một giống, một giống lai nhưng phải có nhiều tính trạng tốt và cơ sở di truyền rộng [31]. Hạt bố mẹ tự phối là nền tảng để sản xuất hạt giống ngô lai quy ước và một số dạng giống ngô lai không quy ước. Phát triển các dòng tự phối tốt là rất quan trọng nhưng là một quá trình khó và tốn kém.

Theo Hallauer và Miranda 1997, có khoảng 10.000 dòng S2 hoặc S3 test cuối cùng chỉ có 1 dòng được sử dụng trong giống lai thương mại. Có rất nhiều nguyên nhân dẫn đến những khó khăn và chi phí cao gồm trong việc sản xuất các dòng tự phối tốt như: - Hiện tượng giảm sức sống trong quá trình tự phối và những biểu hiện tính trạng có hại làm các dòng tự phối không thể sử dụng được. - Công việc đánh giá khả năng phối hợp chi phí cao, khối lượng công việc lớn khi thử khả năng kết hợp. - Khó khăn trong quá trình nhân dòng và sản xuất hạt lai.

Thực chất các dòng tự phối ngoài khả năng tổ hợp có năng suất cao còn phải có nhiều tính trạng khác đặc biệt trong sản xuất hạt lai đơn [34] Dodd (1998) đã thảo luận về “Điểm nổi bật của xu hướng lai cùng giống” trong sản xuất hạt giống ngô ưu thế lai qua 10 năm và đã liên kết vấn đề này với sự thiếu phấn của các dòng bố. Ông chỉ ra rằng sự thiếu phấn là một xu huớng không tránh khỏi khi chúng ta đẩy năng suất hạt lên cao, sẽ có cạnh tranh giữa hạt và phấn. Mặc dù vậy gợi ý của ông cho rằng ngoài chú ý đến sản xuất dòng mẹ cũng rất cần quan tâm đến sản xuất dòng bố, các dòng bố có phấn tốt cho phép tăng số hàng mẹ và thường ít gặp khó khăn trong trỗ trùng khớp [37]. Hầu hết các giống ngô lai không quy ước trên cơ sở hai tổ hợp, giống lai không quy ước thực chất là lai giữa các giống trên cơ sở lai giữa hai giống, hai quần thể.

Lai PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.com to remove the waterm 6 giữa các gia đình là lai giữa hai gia đình full - sib hay half- sib tạo ra từ các quần thể giống nhau hoặc khác nhau. Ưu thế lai đỉnh kép gồm một lai đơn với một giống, một quần thể hoặc một gia đình. Lai không quy ước mức độ đồng đều và năng suất thấp hơn lai quy ước [33], [34]. Năng suất ngô cao hay thấp được quyết định bởi nguồn (cơ quan hấp thu dinh dưỡng và tổng hợp các chất hữu cơ), sức chứa (cơ quan tích lũy các chất hữu cơ) và quá trình vận chuyển và tích tụ các chất vào hạt.

Đối với năng suất kinh tế, sức chứa của quần thể có ý nghĩa quyết định so với sức chứa của từng hạt, từng cây. Để có năng suất cao, cần áp dụng nhiều biện pháp để nâng sức chứa của toàn bộ quần thể cây ngô trong ruộng. Công thức tính năng suất hạt của ngô khi dựa vào các yếu tố cấu thành năng suất: NS hạt = 10.000 x số bắp/m2 x số hàng hạt/ bắp x số hạt/hàng x P1000 hạt. Số bắp/m2 do mật độ cây và số bắp/trên cây qui định.

Nếu mỗi cây một bắp, khi đó năng suất từng cây và mật độ cây là hai yếu tố quyết định năng suất. Nếu số cây trên một đơn vị diện tích tăng vượt khỏi một giới hạn nhất định thì khối lượng bắp sẽ giảm. Vì thế cần xác định giới hạn này một cách hợp lý thì năng suất sẽ tăng. Số hạt trên bắp được quyết định ngay từ quá trình thụ phấn.

Vì vậy, cần tác động nhiều biện pháp để nâng cao mức độ thụ phấn, thụ tinh được thật nhiều, để có được thật nhiều hạt trên mỗi bắp. Sức mẩy của hạt chịu ảnh hưởng của quá trình vận chuyển và tích tụ các chất vào hạt. Quá trình này lại chịu ảnh hưởng của khối lượng của các chất được vận chuyển, tốc độ vận chuyển và thời gian kéo dài của quá trình vận chuyển. Các chất tích tụ vào hạt được tiến hành ở thời kỳ hình thành hạt 30 - 35%, và thời kỳ đẫy hạt 65 - 70% [10].

Công thức tính năng suất như trên cho thấy khối lượng bắp và số bắp là yếu tố quan trọng tạo thành năng suất hạt. Giữa các yếu tố cấu thành năng suất và giữa chúng với năng suất có sự tương quan, nếu cải tiến thành phần này dễ dẫn đến sự thay đổi thành phần khác. Nếu số lượng bắp tăng lên thì số hạt và khối lượng hạt sẽ giảm xuống. Nếu số hạt trên bắp tăng lên thì khối lượng 1000 hạt giảm xuống.

Chiều dài bắp và số hạt trên hàng tương quan chặt chẽ với nhau và đều tương quan thuận với năng suất. PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.com to remove the waterm 7 Bảng 1. Tương quan giữa yếu tố cấu thành năng suất với năng suất ngô Các chỉ tiêu tương quan với năng suất Hệ số tương q Chiều dài bắp 0,88 Đường kính bắp 0,52 Số hàng trên bắp 0,12 Số hạt trên hàng 0,73 Khối lượng 1000 hạt 0,39 (Nguồn: Trần Văn Minh, 1993)[13] Giữa các yếu tố số bắp, số hạt, khối lượng 1000 hạt có biểu hiện chiều hướng bù trừ lẫn nhau. Sự bù trừ đó có thể do mâu thuẫn giữa nguồn và sức chứa gây ra.

Sức chứa và nguồn quan hệ chặt chẽ và tác động qua lại trong quá trình tạo năng suất. Các giai đoạn đầu, sức chứa là yếu tố hạn chế, sau đó sức chứa tăng lên song song cho đến lúc nguồn trở thành yếu tố hạn chế. Do vậy, muốn tăng năng suất ngô trong công tác tạo giống cần chú ý các hướng sau đây: - Tác động để có số bắp đạt đến giới hạn cao thích hợp nhất (giống, mật độ gieo trồng), với giới hạn đó khối lượng bắp không bị giảm. - Tác động để bắp dài, to ngang cân đối, có khối lượng bắp cao (bón phân, tưới nước, chăm sóc ….

- Tác động để nâng cao độ đồng đều của các chỉ tiêu nói trên ở cả ruộng ngô (giống, kỹ thuật chăm sóc…) Kết hợp phương pháp truyền thống với công nghệ sinh học trong chọn tạo giống, kể cả chuyển gen phổ biến như chịu thuốc trừ cỏ, kháng sâu đục thân, một số bệnh virus và chịu được các yếu tố phi sinh học như hạn, chua phèn, mặn…Thu thập nguồn nguyên liệu theo định hướng con lai cho năng suất cao ổn định, chống đổ, chịu hạn, ít nhiễm sâu bệnh, ngắn ngày, thích ứng rộng. Mở rộng mạng lưới khảo nghiệm giống ở nhiều điều kiện sinh thái nhằm xác định đúng và phát triển nhanh các giống mới phù hợp. PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.com to remove the waterm 8 1.