Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Cây ngô (Zea mays L.) là một trong năm loại cây lương thực chính trên thế giới cùng với lúa, lúa mì, sắn và khoai tây. Ngô chiếm khoảng 17% tổng sản lượng lương thực toàn cầu và cung cấp lương thực cho khoảng 1/3 dân số thế giới, đồng thời đóng vai trò chủ lực trong ngành chăn nuôi khi chiếm tới 70% lượng thức ăn tinh tổng hợp. Tại Việt Nam, việc đưa các giống ngô lai vào sản xuất kết hợp cải tiến biện pháp canh tác đã thúc đẩy đáng kể năng suất và sản lượng. Tuy nhiên, năng suất ngô giữa các vùng sinh thái vẫn thiếu ổn định, năng suất bình quân còn thấp hơn so với khu vực và giá thành sản xuất còn tương đối cao.

Tại tỉnh Thái Nguyên – một địa bàn miền núi Trung du Bắc Bộ với địa hình đồi núi phức tạp, diện tích canh tác manh mún, đất đai bạc màu và khó khăn về nguồn nước tưới – ngô chủ yếu được gieo trồng trên đất 2 vụ lúa trong vụ Đông hoặc trên đất dốc trong vụ Xuân Hè. Mặc dù tỷ lệ sử dụng ngô lai đã đạt trên 90%, việc tiếp tục khảo nghiệm, đánh giá các tổ hợp ngô lai mới nhằm chọn lọc những giống có năng suất cao, khả năng chống chịu sâu bệnh và thích ứng tốt với tập quán canh tác địa phương là yêu cầu thực tiễn cấp thiết.

Mục đích nghiên cứu: Chọn được tổ hợp ngô lai có khả năng sinh trưởng, phát triển tốt, cho năng suất cao và phù hợp với điều kiện tự nhiên, tập quán canh tác của tỉnh Thái Nguyên.

Yêu cầu và nhiệm vụ nghiên cứu:

  1. Theo dõi các giai đoạn sinh trưởng, phát triển của các tổ hợp ngô lai tham gia thí nghiệm.
  2. Nghiên cứu các đặc điểm hình thái và sinh lý (chiều cao cây, chiều cao đóng bắp, số lá/cây, chỉ số diện tích lá, động thái tăng trưởng chiều cao và tốc độ ra lá) của các tổ hợp lai.
  3. Theo dõi khả năng chống chịu sâu bệnh hại (sâu đục thân) và khả năng chống đổ gãy (đường kính gốc, số rễ chân kiềng) của các tổ hợp lai.
  4. Đánh giá các yếu tố cấu thành năng suất, xác định năng suất lý thuyết và năng suất thực thu của từng tổ hợp lai.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: 06 tổ hợp ngô lai mới do Viện Nghiên cứu Ngô chọn tạo (ký hiệu: B37, B39, B40, B41, B42, B43) và 01 giống ngô lai đối chứng đang phổ biến trong sản xuất là ĐK 9901 (do Công ty Monsanto Thái Lan tại Việt Nam sản xuất).
  • Phạm vi không gian: Điểm thí nghiệm tại thành phố Thái Nguyên, tỉnh Thái Nguyên (trên chân đất cát pha, loại cây trồng vụ trước là cây ngô).
  • Phạm vi thời gian: Vụ Xuân năm 2015 (gieo hạt ngày 28/02/2015, thu hoạch ngày 23/06/2015).

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khung lý thuyết và quy chuẩn áp dụng

Nghiên cứu dựa trên cơ sở khoa học về hiện tượng ưu thế lai (Heterosis) ở cây ngô do Charles Darwin đặt nền móng lý thuyết và các nghiên cứu chọn tạo giống ngô lai hiện đại của Viện Nghiên cứu Ngô và Trung tâm Cải tiến Ngô và Lúa mỳ Quốc tế (CIMMYT). Phân loại giống ngô được chia thành hai nhóm chính: nhóm thụ phấn tự do (OPV) và nhóm ngô lai (bao gồm giống lai không quy ước và giống lai quy ước).

Các chỉ tiêu theo dõi và đánh giá nông sinh học được thực hiện dựa trên:

  • Hướng dẫn đánh giá và thu thập số liệu trong thí nghiệm so sánh giống ngô của CIMMYT (1985).
  • Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về Khảo nghiệm giá trị canh tác và sử dụng của giống ngô (QCVN 01-56:2011/BNNPTNT) ban hành bởi Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn.

Phương pháp bố trí thí nghiệm và kỹ thuật canh tác

  • Bố trí thí nghiệm: Thí nghiệm được thiết kế theo khối ngẫu nhiên hoàn chỉnh (RCBD - Randomized Complete Block Design) gồm 7 công thức (6 tổ hợp lai mới và 1 đối chứng), nhắc lại 3 lần. Diện tích mỗi ô thí nghiệm là 7 m² (chiều dài 5 m, chiều rộng 1,4 m), xung quanh có dải cây bảo vệ.
  • Mật độ trồng: 5,7 vạn cây/ha, khoảng cách hàng cách hàng 70 cm, cây cách cây 25 cm (mỗi hốc giữ 1 cây).
  • Quy trình phân bón:
    • Phân hữu cơ (vi sinh): 10 tấn/ha.
    • Phân vô cơ: 150 kg N : 90 kg P₂O₅ : 90 kg K₂O/ha, tương đương với 326,09 kg Đạm urê/ha; 562,50 kg Supe lân/ha; 150,00 kg Kaliclorua/ha.
    • Phương pháp bón: Bón lót 100% phân hữu cơ và 100% Supe lân lúc rạch hàng; bón thúc đợt 1 (1/2 N + 1/2 K₂O) ở giai đoạn 3–5 lá kết hợp làm cỏ, xới xáo; bón thúc đợt 2 (toàn bộ phân còn lại) ở giai đoạn 7–9 lá kết hợp vun gốc cao.

Phương pháp theo dõi và xử lý số liệu

  • Chỉ tiêu sinh trưởng, phát triển: Xác định số ngày gieo - trỗ cờ (khi >50% số cây xuất hiện nhánh cuối bông cờ), gieo - tung phấn (>50% số cây nở hoa 1/3 trục chính), gieo - phun râu (>50% số cây có râu dài 2–3 cm) và ngày chín sinh lý (>75% số hạt có chấm đen ở chân hạt).
  • Chỉ tiêu hình thái và sinh lý: Đo chiều cao cây (từ mặt đất đến điểm phân nhánh bông cờ đầu tiên), chiều cao đóng bắp (từ mặt đất đến đốt mang bắp trên cùng), đếm tổng số lá, xác định chỉ số diện tích lá (LAI) theo công thức: $$\text{Diện tích lá} = \text{Chiều dài} \times \text{Chiều rộng} \times 0{,}75$$ $$\text{LAI} (\text{m}^2\text{ lá/m}^2\text{ đất}) = \frac{\text{Diện tích lá/cây} \times \text{Số cây/m}^2}{1}$$ Đo động thái tăng trưởng chiều cao và tốc độ ra lá sau trồng định kỳ 10 ngày/lần (từ ngày thứ 20 đến ngày thứ 60).
  • Chỉ tiêu chống chịu: Đánh giá sâu đục thân (Chilo partellus) theo thang điểm từ cấp 1 đến cấp 5; theo dõi khả năng chống đổ qua đường kính gốc và số lượng rễ chân kiềng.
  • Chỉ tiêu cấu thành năng suất và năng suất: Đo chiều dài bắp, đường kính bắp, số bắp hữu hiệu/cây, số hàng hạt/bắp, số hạt/hàng, khối lượng 1000 hạt (quy về độ ẩm bảo quản tiêu chuẩn 14%). Độ ẩm hạt khi thu hoạch ($A_0$) được xác định bằng máy đo điện tử Kett 400 (Nhật Bản). Năng suất lý thuyết (NSLT) và năng suất thực thu (NSTT) được tính toán theo quy chuẩn ngành.
  • Xử lý số liệu: Tính toán thống kê, phân tích phương sai (ANOVA), kiểm định sai khác nhỏ nhất có ý nghĩa ($LSD_{0.05}$) và hệ số biến động ($CV%$) bằng phần mềm chuyên dụng IRRISTAT và Microsoft Excel.

Nội dung chính theo từng chương

Phần 1: Mở đầu

Trình bày vị trí chiến lược của cây ngô trong cơ cấu cây lương thực thế giới và Việt Nam; phân tích thực trạng ngành trồng trọt ngô tại Thái Nguyên; xác định mục đích, các yêu cầu kỹ thuật cụ thể và ý nghĩa khoa học - thực tiễn của đề tài trong việc tuyển chọn bộ giống ngô lai mới có năng suất và khả năng thích ứng cao.

Phần 2: Tổng quan tài liệu

  • Cơ sở khoa học: Phân tích vai trò của giống trong sản xuất nông nghiệp (đóng góp 30–50% vào mức tăng năng suất hạt), lịch sử phát triển lý thuyết ưu thế lai từ Charles Darwin (1871, 1877), Cotton Mather (1716), Jone (1918) và sự thành lập của Trung tâm CIMMYT (1966).
  • Sản xuất và nghiên cứu ngô trên thế giới: Cung cấp số liệu thống kê FAOSTAT giai đoạn 2011–2013 và 2014; tổng hợp dự báo của IRRI (2003) về nhu cầu ngô toàn cầu đến năm 2020 đạt 852 triệu tấn (trong đó 69% làm thức ăn chăn nuôi).
  • Sản xuất và nghiên cứu ngô tại Việt Nam: Phân tích bước nhảy vọt về năng suất từ 11,0 tạ/ha (năm 1980) lên 43,0 tạ/ha (năm 2012); so sánh diện tích và năng suất giữa các vùng sinh thái năm 2013 (vùng Trung du và miền núi phía Bắc có diện tích lớn nhất với 505,8 nghìn ha nhưng năng suất thấp nhất, đạt 37,6 tạ/ha). Đánh giá tình hình phát triển giống lai nội địa chiếm 65% diện tích vào năm 2009 và ứng dụng công nghệ sinh học (nuôi cấy bao phấn tạo dòng thuần).
  • Thực trạng tại Thái Nguyên: Đánh giá diện tích, năng suất ngô tỉnh Thái Nguyên giai đoạn 2007–2013 (năm 2013 đạt năng suất 44,3 tạ/ha). Phân loại hai nhóm giống: ngô thụ phấn tự do (OPV) và ngô lai (quy ước, không quy ước).

Phần 3: Vật liệu và nội dung nghiên cứu

Mô tả chi tiết 06 tổ hợp lai (B37, B39, B40, B41, B42, B43) và giống đối chứng ĐK 9901; vị trí địa lý, điều kiện thổ nhưỡng đất cát pha tại TP. Thái Nguyên; lịch thời vụ vụ Xuân 2015; thiết kế sơ đồ ô thí nghiệm RCBD 3 lần nhắc lại; quy trình phân bón, làm đất, chăm sóc, làm cỏ và tưới tiêu; các công thức tính toán chỉ số hình thái, sinh lý, các cấp độ đánh giá sâu bệnh hại theo chuẩn CIMMYT và QCVN 01-56:2011/BNNPTNT.

Phần 4: Kết quả và thảo luận

  • Thời gian sinh trưởng: Thời gian từ gieo đến trỗ cờ dao động 63–65 ngày; gieo đến tung phấn dao động 64–66 ngày; gieo đến phun râu dao động 63–66 ngày. Tổ hợp B41 và B42 có thời gian phun râu ngắn hơn đối chứng chắc chắn ở mức ý nghĩa $P < 0{,}05$.
  • Đặc điểm hình thái và sinh lý: Chiều cao cây dao động từ 222,17 cm (B42) đến 254,43 cm (B39); chiều cao đóng bắp từ 97,77 cm (B42) đến 134,20 cm (B39); số lá/cây dao động từ 16,80 lá (B40) đến 19,10 lá (B37), đều thấp hơn đối chứng ĐK 9901 (20,43 lá). Chỉ số LAI dao động từ 3,26 đến 3,98 m² lá/m² đất.
  • Động thái tăng trưởng và tốc độ ra lá: Tốc độ tăng trưởng chiều cao tăng mạnh nhất trong giai đoạn sau trồng 40 ngày (đạt 6,36–8,04 cm/ngày, cao nhất ở B43 với 8,04 cm/ngày) và giai đoạn 60 ngày (đạt 6,04–7,50 cm/ngày). Tốc độ ra lá tăng nhanh nhất ở giai đoạn 40–50 ngày sau trồng (đạt 0,28–0,37 lá/ngày).
  • Khả năng chống chịu: Tổ hợp B40 có mức độ nhiễm sâu đục thân thấp nhất (điểm 2), tiếp đến là B41 (điểm 3); các tổ hợp B37, B39, B42, B43 và giống đối chứng ĐK 9901 bị hại nặng ở điểm 5. Số rễ chân kiềng dao động từ 11,07 rễ (B40) đến 15,23 rễ (B37), đảm bảo độ cứng vững và chống đổ tốt.
  • Yếu tố cấu thành năng suất và năng suất: Số bắp/cây đạt 0,87–0,97 bắp; số hàng hạt/bắp đạt 12,73–13,47 hàng; số hạt/hàng đạt 32,70–36,80 hạt; khối lượng 1000 hạt biến động từ 323,00 g (B40) đến 482,33 g (B43). Năng suất thực thu đạt từ 51,90 tạ/ha (B40) đến 84,40 tạ/ha (B39), giống đối chứng đạt 92,02 tạ/ha.

Phần 5: Kết luận và đề nghị

Đưa ra kết luận tổng hợp về đặc điểm nông sinh học của từng tổ hợp lai và kiến nghị tiếp tục khảo nghiệm các tổ hợp triển vọng B39, B43, B41 trong các vụ tiếp theo.


Kết quả và đóng góp

Dữ liệu thực nghiệm tổng hợp

Tổ hợp lai / Giống Chiều cao cây (cm) Chiều cao đóng bắp (cm) Tỷ lệ đóng bắp (%) Số lá (lá/cây) Chỉ số LAI (m² lá/m² đất) Sâu đục thân (Điểm) Số rễ chân kiềng (rễ) KL 1000 hạt (gam) Năng suất lý thuyết (tạ/ha) Năng suất thực thu (tạ/ha)
B37 245,10 127,13 51,87 19,10 3,46 5 15,23 339,67 85,44 77,95
B39 254,43 134,20 52,75 18,30 3,87 5 13,87 398,00 103,97 84,40
B40 226,73 112,60 49,66 16,80 3,63 2 11,07 323,00 76,37 51,90
B41 236,63 113,03 47,77 18,17 3,26 3 13,00 400,33 103,04 79,92
B42 222,17 97,77 44,01 17,97 3,98 5 12,87 338,67 84,26 70,43
B43 238,20 113,80 47,77 18,40 3,81 5 14,13 482,33 119,14 82,29
ĐK 9901 (đ/c) 243,77 126,83 52,03 20,43 4,10 5 13,93 395,33 135,70 92,02
LSD₀.₀₅ 13,30 12,76 - 0,32 0,31 - 0,98 29,23 22,27 3,07
CV (%) 3,1 6,1 - 1,0 4,7 - 4,1 4,3 12,4 2,2

Kết quả chính

  • Nhóm tổ hợp lai có triển vọng năng suất cao: Trong các tổ hợp mới tham gia thí nghiệm, tổ hợp B39 đạt năng suất thực thu cao nhất (84,40 tạ/ha, NSLT đạt 103,97 tạ/ha), tiếp theo là B43 (82,29 tạ/ha, NSLT đạt 119,14 tạ/ha) và B41 (79,92 tạ/ha, NSLT đạt 103,04 tạ/ha). Cả ba tổ hợp này đều có năng suất vượt trội so với các tổ hợp còn lại trong tập đoàn lai thử nghiệm.
  • Đặc tính hình thái và cấu thành năng suất nổi bật:
    • Tổ hợp B43 có bắp dài nhất (19,51 cm), khối lượng 1000 hạt cao nhất trong toàn bộ thí nghiệm (482,33 g, vượt giống đối chứng ĐK 9901 ở mức 395,33 g có ý nghĩa thống kê).
    • Tổ hợp B42 có chiều cao cây thấp nhất (222,17 cm) và chiều cao đóng bắp thấp nhất (97,77 cm), tỷ lệ vị trí đóng bắp đạt 44,01% chiều cao cây, tạo ưu thế chống đổ gãy tốt.
    • Tổ hợp B40 thể hiện khả năng kháng sâu đục thân vượt trội (điểm 2) so với đối chứng và các tổ hợp khác (điểm 5), tuy nhiên năng suất thực thu đạt thấp nhất (51,90 tạ/ha) do khối lượng hạt và kích thước bắp nhỏ.

Đóng góp của đề tài

  • Cung cấp cơ sở dữ liệu thực nghiệm toàn diện về thời gian sinh trưởng, chỉ số sinh lý quang hợp và các chỉ tiêu cấu thành năng suất của 06 tổ hợp ngô lai mới do Viện Nghiên cứu Ngô tạo lập trong điều kiện vụ Xuân tại Thái Nguyên.
  • Xác định được hai tổ hợp ngô lai có giá trị ứng dụng nổi trội: B39 (ưu thế về năng suất tổng thể) và B43 (ưu thế về kích thước bắp và trọng lượng hạt lớn), phục vụ định hướng tuyển chọn giống cho sản xuất nông nghiệp địa phương.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế: Thí nghiệm mới được tiến hành trong phạm vi 01 vụ gieo trồng (vụ Xuân năm 2015) trên một dạng lập địa đơn nhất (đất cát pha tại thành phố Thái Nguyên), do đó chưa đánh giá đầy đủ được tính ổn định năng suất qua nhiều mùa vụ cũng như phản ứng tương tác giữa kiểu gen và các điều kiện thời tiết cực đoan (như khô hạn vụ Đông hoặc ngập úng mùa mưa).
  • Hướng nghiên cứu tiếp:
    • Tiếp tục bố trí khảo nghiệm các tổ hợp triển vọng (B39, B43, B41) trên các vụ mùa khác nhau (vụ Hè Thu, vụ Thu Đông) và mở rộng phạm vi khảo nghiệm ra nhiều tiểu vùng sinh thái, các loại đất dốc đặc trưng tại các huyện miền núi thuộc tỉnh Thái Nguyên.
    • Nghiên cứu sâu hơn về mật độ gieo trồng tối ưu và quy trình bón phân chuyên biệt nhằm phát huy tối đa tiềm năng năng suất của từng tổ hợp lai.

Giá trị tham khảo

  • Đối tượng sử dụng: Giảng viên, sinh viên và học viên cao học chuyên ngành Nông học, Trồng trọt, Bảo vệ thực vật và Chọn giống cây trồng; cán bộ kỹ thuật tại các Trung tâm Khuyến nông và trạm khảo nghiệm giống cây trồng.
  • Giá trị tài liệu:
    • Cung cấp mô hình phương pháp luận hoàn chỉnh về bố trí thí nghiệm so sánh giống ngô theo khối ngẫu nhiên hoàn chỉnh (RCBD) đúng quy chuẩn QCVN 01-56:2011/BNNPTNT.
    • Đưa ra quy trình chi tiết về việc đo đếm các chỉ số diện tích lá (LAI), tính toán động thái sinh trưởng, đánh giá mức độ hại của sâu đục thân (Chilo partellus) và kỹ thuật quy đổi năng suất hạt ngô về độ ẩm chuẩn 14%.

Câu hỏi thường gặp

1. Nguồn gốc của 06 tổ hợp ngô lai và giống đối chứng trong thí nghiệm là từ đâu?

06 tổ hợp ngô lai tham gia thí nghiệm (B37, B39, B40, B41, B42, B43) do Viện Nghiên cứu Ngô chọn tạo. Giống đối chứng ĐK 9901 là giống ngô lai do Công ty Monsanto Thái Lan tại Việt Nam lai tạo và phân phối.

2. Tổ hợp lai mới nào đạt năng suất thực thu cao nhất và yếu tố nào tạo nên ưu thế đó?

Tổ hợp lai B39 đạt năng suất thực thu cao nhất trong số 6 tổ hợp mới với 84,40 tạ/ha. Ưu thế này được tạo nên từ sự cân đối đồng đều giữa các yếu tố: chiều cao cây tốt (254,43 cm), chỉ số diện tích lá cao (3,87 m² lá/m² đất), số bắp hữu hiệu cao (0,96 bắp/cây), số hàng hạt/bắp đạt 13,47 hàng và khối lượng 1000 hạt đạt 398,00 g.

3. Tổ hợp nào có khả năng chống chịu sâu đục thân tốt nhất nhưng hạn chế của nó là gì?

Tổ hợp B40 có khả năng chống sâu đục thân tốt nhất (được đánh giá ở điểm 2, trong khi các tổ hợp khác và giống đối chứng ở điểm 5). Tuy nhiên, hạn chế lớn nhất của B40 là các chỉ tiêu cấu thành năng suất đều thấp (chiều dài bắp ngắn nhất đạt 15,85 cm, đường kính bắp nhỏ nhất đạt 3,50 cm, khối lượng 1000 hạt thấp nhất đạt 323,00 g), dẫn đến năng suất thực thu thấp nhất trong thí nghiệm (51,90 tạ/ha).

4. Công thức bón phân vô cơ và mật độ khoảng cách trồng trong thí nghiệm được thiết lập như thế nào?

Mật độ trồng là 5,7 vạn cây/ha (khoảng cách 70 cm x 25 cm x 1 cây/hốc). Công thức bón phân vô cơ áp dụng là $150\text{N} : 90\text{P}_2\text{O}_5 : 90\text{K}_2\text{O}$ kg/ha, quy đổi tương đương thành 326,09 kg Đạm urê, 562,50 kg Supe lân và 150,00 kg Kaliclorua trên một hecta, kết hợp với 10 tấn phân vi sinh/ha.


Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Lý Quang Dự đã hoàn thành việc khảo nghiệm, đánh giá các đặc điểm nông sinh học, khả năng chống chịu và năng suất của 06 tổ hợp ngô lai mới vụ Xuân 2015 tại Thái Nguyên theo phương pháp RCBD chuẩn mực. Kết quả thực nghiệm xác định tổ hợp B39 và B43 là hai tổ hợp lai triển vọng nhất với năng suất thực thu lần lượt đạt 84,40 tạ/ha và 82,29 tạ/ha, sở hữu các yếu tố cấu thành năng suất và khả năng sinh trưởng phù hợp với điều kiện địa phương. Đề tài cung cấp cơ sở khoa học và dữ liệu thực tế giá trị phục vụ công tác chọn lọc, bổ sung bộ giống ngô lai năng suất cao cho cơ cấu cây trồng nông nghiệp tại tỉnh Thái Nguyên.