Luận án Tiến sĩ Nông nghiệp: Chọn tạo giống ngô chịu hạn phục vụ chuyển đổi cơ cấu cây trồng cho một số tỉnh miền núi phía Bắc

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:230

Thêm vào BST

Báo xấu

18
lượt xem 7
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận án Tiến sĩ Nông nghiệp "Chọn tạo giống ngô chịu hạn phục vụ chuyển đổi cơ cấu cây trồng cho một số tỉnh miền núi phía Bắc" trình bày: Đánh giá, tuyển chọn được một số dòng ngô chịu hạn, có đặc điểm nông sinh học và khả năng kết hợp tốt phục vụ công tác chọn tạo giống ngô lai chịu hạn; Chọn tạo được 1 – 2 giống ngô lai triển vọng có khả năng chịu hạn, năng suất cao thích hợp với điều kiện sinh thái và một số cơ cấu cây trồng ở vùng miền núi phía Bắc.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận án Tiến sĩ Nông nghiệp: Chọn tạo giống ngô chịu hạn phục vụ chuyển đổi cơ cấu cây trồng cho một số tỉnh miền núi phía Bắc

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM ----- ----- ----- ----- BÙI VĂN HIỆU HÀ TẤN THỤ NGHIÊN CỨU CHỌN CHỌN TẠO GIỐNGTẠO NGÔGIỐNG CHỊUNGÔ HẠNLAI PHÙVỤ PHỤC HỢP VỚI CHUYỂN CHUYỂN ĐỔI ĐỔI CƠ CẤU CƠ CẤU CÂYCÂY TRỒNG TRỒNG CHOVÙNG MỘTĐÔNG BẮC SỐ TỈNH MIỀN NÚI PHÍA BẮC Chuyên ngành: Di truyền và Chọn giống Cây trồng Mã số: 9.62.01.11 LUẬN ÁN TIẾN SỸ NÔNG NGHIỆP LUẬN ÁN TIẾN SỸ NÔNG NGHIỆP Người hướng dẫn khoa học 1. PGS.TS. Trịnh Khắc Quang 2. TS. Bùi Mạnh Cường HÀHÀ NỘI, NỘI, 2020 2022
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM ----- ----- BÙI VĂN HIỆU CHỌN TẠO GIỐNG NGÔ CHỊU HẠN PHỤC VỤ CHUYỂN ĐỔI CƠ CẤU CÂY TRỒNG CHO MỘT SỐ TỈNH MIỀN NÚI PHÍA BẮC Chuyên ngành: Di truyền và Chọn giống Cây trồng Mã số: 9.62.01.11 LUẬN ÁN TIẾN SỸ NÔNG NGHIỆP Người hướng dẫn khoa học 1. TS. Mai Xuân Triệu 2. PGS.TS. Đặng Trọng Lương HÀ NỘI, 2022
i LỜI CẢM ƠN Trong quá trình thực hiện luận án tiến sỹ của mình, tôi luôn nhận được sự ủng hộ và giúp đỡ của các cơ quan, các thầy cô, bạn bè đồng nghiệp và gia đình. Trước tiên, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới TS. Mai Xuân Triệu và PGS.TS. Đặng Trọng Lương đã tận tình giúp đỡ, hướng dẫn tôi trong quá trình thực hiện và hoàn thành luận án. Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới Ban lãnh đạo Viện Nghiên cứu Ngô, tập thể cán bộ Bộ môn Chọn tạo giống ngô đã tạo mọi điều kiện thuận lợi và nhiệt tình giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện luận án. Tôi xin trân trọng cảm ơn Ban lãnh đạo và tập thể cán bộ Ban Đào tạo Sau đại học, Ban lãnh đạo Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam đã tạo điều kiện thuận lợi và quan tâm giúp đỡ tôi trong quá trình học tập của mình. Nhân dịp này tôi xin cảm ơn bạn bè, đồng nghiệp và đặc biệt là gia đình vợ con đã luôn động viên, khích lệ và tạo mọi điều kiện thuận lợi giúp tôi hoàn thành luận án. Hà Nội, ngày …… tháng ….. năm 2022 Tác giả Bùi Văn Hiệu
ii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận án này là công trình nghiên cứu của tôi dưới sự chỉ dẫn của các Thầy hướng dẫn và sự giúp đỡ của đồng nghiệp. Các số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận án là hoàn toàn trung thực, các thông tin trích dẫn đều được ghi rõ nguồn gốc. Tôi hoàn toàn chịu trách nhiệm về những số liệu đã công bố trong luận án. Tác giả Bùi Văn Hiệu
iii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN .............................................................................................. i LỜI CAM ĐOAN ....................................................................................... ii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ............................... vii DANH MỤC BẢNG ................................................................................ viii DANH MỤC HÌNH ................................................................................... xi 1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI ................................................................... 1 2. Mục tiêu của đề tài ............................................................................ 3 3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài ........................................... 3 4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài ..................................... 4 5. Những đóng góp mới của đề tài .............................................................. 4 CHƯƠNG I. TỔNG QUAN TÀI LIỆU VÀ CƠ SỞ KHOA HỌC ...................... 6 1.1. Tổng quan sản xuất ngô trên thế giới và ở Việt Nam ...................... 6 1.1.1. Tình hình sản xuất và sử dụng giống ngô trên thế giới .................... 6 1.1.2. Tình hình sản xuất và sử dụng giống ngô ở Việt Nam ...................... 8 1.2. Đặc điểm kinh tế, xã hội và tình hình sản xuất ngô ở các tỉnh miền núi phía Bắc ..................................................................................................... 12 1.2.1. Đặc điểm tự nhiên xã hội vùng miền núi phía Bắc ......................... 12 1.2.2. Tình hình sản xuất ngô ở các tỉnh miền núi phía Bắc..................... 17 1.2.3. Mục đích yêu cầu của chuyển đổi cơ cấu cây trồng có ngô ở các tỉnh Miền núi phía Bắc .............................................................................. 19 1.3. Tình hình nghiên cứu chọn tạo và sử dụng giống ngô lai chịu hạn. .. 21 1.3.1. Cơ sở sinh lý, di truyền của tính chịu hạn ở cây ngô...................... 21 1.3.2. Ảnh hưởng của hạn tới sinh trưởng phát triển và năng suất của cây ngô ............................................................................................................. 25 1.3.3. Một số quan điểm về chọn tạo giống ngô chịu hạn ........................ 28
iv 1.3.4. Nguồn vật liệu và phương pháp đánh giá lựa chọn ngô chịu hạn .. 31 1.3.5. Một số tính trạng hữu ích trong việc nghiên cứu giống ngô chịu hạn ...................................................................................................................33 1.3.6. Tình hình nghiên cứu, sử dụng giống ngô lai chịu hạn trên thế giới ...................................................................................................................35 1.3.7. Tình hình nghiên cứu, sử dụng giống ngô lai chịu hạn ở Việt Nam ... ...................................................................................................................37 1.4. Dòng thuần và một số phương pháp chọn tạo dòng thuần................. 39 1.4.1. Khái niệm dòng thuần ..................................................................... 39 1.4.2. Một số phương pháp chọn tạo dòng thuần ...................................... 40 1.5. Khả năng kết hợp và phương pháp đánh giá khả năng kết hợp ngô .. 42 1.5.1. Khả năng kết hợp ............................................................................ 42 1.5.2. Phương pháp đánh giá khả năng kết hợp ........................................ 43 1.6. Đa dạng di truyền và ứng dụng trong chọn tạo giống ngô ................ 46 CHƯƠNG 2. VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU . 49 2.1. Vật liệu nghiên cứu ............................................................................ 49 2.2. Nội dung nghiên cứu .......................................................................... 51 2.3. Thời gian và địa điểm nghiên cứu...................................................... 51 2.4. Phương pháp nghiên cứu .................................................................... 52 2.4.1. Phương pháp đánh giá khả năng chịu hạn của các dòng ở giai đoạn cây con trong điều kiện gây hạn nhân tạo. ................................................ 52 2.4.2. Phương pháp đánh giá đặc điểm nông học, năng suất và khả năng chịu hạn của các dòng trong thí nghiệm điều khiển tưới.......................... 54 2.4.3. Phương pháp đánh giá đa dạng di truyền của các dòng nghiên cứu bằng chỉ thị SSR ........................................................................................ 56
v 2.4.4. Phương pháp đánh giá ưu thế lai và khả năng kết hợp của các dòng ................................................................................................................. 57 2.4.5. Đánh giá khả năng chịu hạn của các tổ hợp lai luân phiên trong nhà lưới có mái che theo phương pháp Pervez H Zaidi năm 2002 . ........ 58 2.4.6. Phương pháp xây dựng mô hình giống ngô mới có khả năng chịu hạn tại một số vùng chuyển đổi cơ cấu cây trồng ở miền núi phía Bắc. .. 59 2.4.7. Xử lý số liệu. .................................................................................... 60 CHƯƠNG III. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ................ 61 3.1. Đánh giá khả năng chịu hạn của các dòng ở giai đoạn cây con trong điều kiện gây hạn nhân tạo ........................................................................ 61 3.1.1. Đánh giá khả năng giữ nước và khả năng phục hồi của các dòng. 61 3.1.2. Đánh giá một số chỉ tiêu liên quan đến khả năng chịu hạn trong chậu của các dòng ngô .............................................................................. 63 3.2. Đánh giá đặc điểm nông học, năng suất và khả năng chịu hạn của các dòng trong thí nghiệm điều khiển tưới. ..................................................... 67 3.2.1. Thời gian sinh trưởng qua các giai đoạn của các dòng ................. 68 3.2.2. Kết quả theo dõi một số đặc điểm nông học của các dòng ngô ...... 71 3.3. Đánh giá đa dạng di truyền của 30 dòng ngô bằng chỉ thị phân tử SSR ............................................................................................................ 86 3.4. Đánh giá khả năng kết hợp của các dòng ........................................... 91 3.4.1. Đánh giá KNKH chung của các dòng bằng phương pháp lai đỉnh 91 3.4.2. Đánh giá KNKH riêng của các dòng và ƯTL của các THL bằng phương pháp lai luân phiên .................................................................... 101 3.5. Đánh giá khả năng chịu hạn của các tổ hợp lai và đánh giá khả năng thích ứng, tính ổn định của tổ hợp lai triển vọng .................................... 115
vi 3.5.1. Đánh giá khả năng chịu hạn của các tổ hợp trong nhà lưới có mai che vụ xuân 2016 ..................................................................................... 115 3.5.2. Đánh giá khả năng thích ứng và tính ổn định của tổ hợp lai triển vọng ......................................................................................................... 126 3.6. Trình diễn tổ hợp lai chịu hạn trên đất chuyển đổi cơ cấu cây trồng ở một số vùng miền núi phía Bắc ............................................................... 130 3.6.1. Trình diễn tổ hợp lai chịu hạn trên đất ruộng bậc thang tại Nậm Lành - Văn Chấn - Yên Bái ..................................................................... 131 3.6.2. Trình diễn các tổ hợp lai chịu hạn trong trên đất gò đồi (tăng vụ ngô Thu Đông) tại Võ Nhai – Thái Nguyên ............................................ 135 3.6.3. Trình diễn các tổ hợp lai chịu hạn trên diện tích đất chuyển đổi lúa nương tại Chiềng Sàng, Yên Châu, Sơn La ............................................ 138 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ..................................................................... 141 1. Kết luận: .............................................................................................. 141 2. Kiến nghị ............................................................................................. 142 DANH MỤC CÔNG TRÌNH, BÀI BÁO ............................................... 143 ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN ..................................... 143 TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................... 144 TIẾNG VIỆT ........................................................................................... 144 TIẾNG ANH ........................................................................................... 147
vii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Viết tắt Viết đầy đủ và nghĩa tiếng Việt Asian Maize Biotechnology Network – Mạng lưới Công AMBIONET nghệ Sinh học cây ngô châu Á Anthesis Silking Interval - Khoảng cách tung phấn và ASI phun râu CIMMYT Centro Internacional de Mejoramiento de Maiz y Trigo – Trung tâm cải tiến ngô và lúa mì quốc tế CV Coefficients of variation – Hệ số biến động DH Double haploid – Đơn bội kép Đ Vụ Đông Đ/C Đối chứng GCA General combining ability – Khả năng kết hợp chung HMP Midparent heterosis – Ưu thế lai trung bình HBP Heterobeltiosis – Ưu thế lai thực HS Standard heterosis – Ưu thế lai chuẩn KNKHC Khả năng kết hợp chung KNKHR Khả năng kết hợp riêng LSD Least Signification Difference – Sai khác nhỏ nhất có ý nghĩa P1000 Khối lượng 1000 hạt IRRISTAT International Rice Research Institute statistical research tool – Phần mềm quản lý nghiên cứu thống kê QTLs Quanlititative Trait Loci- Locus tính trạng số lượng SCA Specific Combining Ability – Khả năng kết hợp riêng SSI Stress Susceptibility Index – Chỉ số mẫn cảm hạn STI Stress Tolerance Index – Chỉ số chịu bất thuận TB Giá trị trung bình THL Tổ hợp lai ƯTL Ưu thế lai X Vụ Xuân
viii DANH MỤC BẢNG TT Bảng Tên bảng Trang 1.1 Tình hình sản xuất ngô trên thế giới giai đoạn 2009-2020 ................ 6 1.2 Diện tích, năng suất và sản lượng ngô của Việt Nam giai đoạn 1990 -2020 ................................................................................................. 9 1.3 Diễn biến các yếu tố khí hậu của vùng Tây Bắc .............................. 15 1.4 Diễn biến các yếu tố khí hậu của vùng Đông Bắc ........................... 16 1.5 Sản xuất ngô ở các tỉnh miền núi phía Bắc giai đoạn 20015-2020 . 18 1.6 Giá trị các tính trạng gián tiếp dùng chọn lọc giống ngô chịu hạn trong thí nghiệm đồng ruộng........................................................... 24 2.1 Danh sách các dòng ngô tham gia thí nghiệm ................................. 49 2.2 Danh sách các mồi SSR sử dụng cho thí nghiệm phân tích đa dạng di truyền .......................................................................................... 50 2.3 Nội dung, địa điểm và thời gian nghiên cứu .................................... 51 3.1 Khả năng giữ nước và phục hồi của các dòng trong vụ Xuân 2014 62 3.2 Một số chỉ tiêu đánh giá khả năng chịu hạn của các dòng ngô vụ Xuân 2014 ....................................................................................... 66 3.3 Diễn biến độ ẩm đất tại xã Vân Nam, Đan Phượng, vụ Đông 2014 ......................................................................................................... 67 3.4 Diễn biến thời tiết tại Hà Nội năm 2014 ......................................... 68 3.5 Thời gian sinh trưởng của các dòng tại Đan Phượng trong vụ Đông 2014 ................................................................................................. 70 3.6 Chiều cao cây của các dòng tại Đan Phượng trong vụ Đông 2014 72 3.7 Đặc điểm hình thái của các dòng ngô vụ Đông 2014 ..................... 74 3.8 Độ cuốn lá, độ tàn lá của các dòng ngô tại Đan Phượng vụ Đông 2014 ................................................................................................. 76 3.9a Các yếu tố cấu thành năng suất của các dòng trong thí nghiệm tưới đủ tại Đan Phượng trong vụ Đông 2014 ......................................... 79
ix 3.9b Các yếu tố cấu thành năng suất của các dòng trong thí nghiệm không tưới tại Đan Phượng trong vụ Đông 2014 ........................... 80 3.10 Năng suất của các dòng trong thí nghiệm điều khiển tưới vụ Đông 2014 tại Đan Phương. ..................................................................... 83 3.11 Số allele thể hiện và hệ số PIC của 30 cặp mồi SSR ..................... 86 3.12 Tỷ lệ khuyết số liệu (M) và tỷ lệ dị hợp tử (H) của các dòng ......... 88 3.13 Thời gian sinh trưởng của các tổ hợp lai đỉnh tại Đan Phượng ...... 92 3.14 Đặc điểm hình thái của các tổ hợp lai đỉnh tại Đan Phượng .......... 94 3.15 Khả năng chống chịu của các tổ hợp lai đỉnh tại Đan Phượng ....... 96 3.16 Năng suất thực thu và ưu thế lai của các tổ hợp lai đỉnh tại Đan Phượng ............................................................................................ 98 3.17 Giá trị khả năng kết hợp chung, riêng ở tính trạng năng suất hạt của 14 dòng và 2 cây thử trong thí nghiệm lai đỉnh .............................. 99 3.18 Một số đặc điểm hình thái của các THL tại Đan Phượng ............. 102 3.19 Khả năng chống chịu của các THL tại Đan Phượng..................... 103 3.20 Hình thái bắp và các yếu tố cấu thành năng suất của các THL tại Đan Phượng................................................................................... 106 3.21 Một số yếu tố cấu thành năng suất của các THL tại Đan Phượng 107 3.22 Khả năng chịu hạn của các THL tại Đan Phượng năm 2016 ........ 109 3.23 Thời gian sinh trưởng của các THL tại Đan Phượng năm 2016 .... 111 3.24 Giá trị trung bình năng suất thực thu và ưu thế lai ở tính trạng năng suất hạt của các THL có dòng tham gia ........................................ 113 3.25 Giá trị KNKH chung (ĝi), KNKH riêng (ŝij) và phương sai KNKH riêng (2sij) ở tính trạng năng suất hạt của các dòng tham gia thí nghiệm lai luân phiên .................................................................... 114 3.26 Giai đoạn sinh trưởng của các THL trong thí nghiệm hạn nhân tạo vụ Xuân 2016 ................................................................................ 116
x 3.27 Độ cuốn lá, độ tàn lá của các THL trong thí nghiệm hạn nhân tạo vụ Xuân 2016 ..................................................................................... 118 3.28 Chiều dài bắp và đường kính bắp của các THL vụ Xuân 2016 .... 120 3.29 Số hàng hạt và số hạt/ hàng của các THL vụ Xuân 2016 .............. 121 3.30 Tỷ lệ hạt/ bắp và khối lượng 1000 hạt của các THL vụ Xuân 2016 ....................................................................................................... 122 3.31 Các chỉ số chịu hạn của các THL trong thí nghiệm vụ Xuân 2016 ....................................................................................................... 124 3.32 Đặc điểm nông sinh học và khả năng chống chịu của VN636 ..... 128 3.33 Năng suất của VN636 trong thí nghiệm khảo sát cơ sở................ 129 3.34 Năng suất của VN636 trong thí nghiệm VCU .............................. 130 3.35 Một số đặc điểm nông sinh học, khả năng chống chịu và năng suất của các tổ hợp lai tại Văn Chấn - Yên Bái.................................... 132 3.36 Hiệu quả kinh tế của VN636 trong mô hình Yên Bái ................... 134 3.37 Một số đặc điểm nông sinh học, khả năng chống chịu và năng suất của các tổ hợp lai tại Võ Nhai – Thái Nguyên ............................. 136 3.38 Hiệu quả kinh tế của VN636 trong mô hình Võ Nhai Thái Nguyên ....................................................................................................... 137 3.39 Một số đặc điểm nông sinh học, khả năng chống chịu và năng suất của các tổ hợp lai trong vụ Thu Đông năm 2018 tại Yên Châu, Sơn La................................................................................................... 138
1 PHẦN MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Ngô là cây lương thực có vị trí đặc biệt quan trọng trong cơ cấu sản xuất nông nghiệp toàn cầu và có tốc độ tăng trưởng cao nhất về năng suất cũng như sản lượng. Ở Việt Nam, ngô là cây lương thực có vị trí quan trọng thứ 2 sau cây lúa. Năm 1980, năng suất ngô nước ta chỉ bằng 34% so với trung bình thế giới, năm 1990 bằng 42%, năm 2000 bằng 59,8%, năm 2005 bằng 74,4% và năm 2010 đạt 80,8% [14]. Giai đoạn từ 2005 đến 2015, sản xuất ngô trong nước có xu hướng tăng và từng bước ổn định, hình thành ngành sản xuất lớn với những thành tựu vượt bậc trên cả 3 phương diện: diện tích, năng suất, sản lượng, đưa nước ta đứng vị trí thứ 59/166 về năng suất trong các nước trồng ngô. Năm 2020, nhập khẩu ngô của Việt Nam chính thức vượt qua mốc 12 triệu tấn, đã hoàn toàn vượt qua các mốc nhập khẩu rất quan trọng trong 2 năm về trước là mức 10 triệu tấn năm 2018 và 11 triệu tấn năm 2019. Như vậy, cũng như nhiều nước đang phát triển khác, Việt Nam đang phải nhập khẩu ngô, mặc dù năng suất ngô năm 2020 đã đạt 48,7 tạ/ha, song so với năng suất trung bình của thế giới (5,64 tấn/ha) thì năng suất ngô của Việt Nam còn rất thấp. Một trong những nguyên nhân chính làm giảm năng suất ngô ở Việt Nam là do ngô chủ yếu được trồng trên đất dốc (> 60% diện tích) tập trung ở vùng trung du miền núi phía Bắc. Sản xuất ở những vùng này phụ thuộc chủ yếu vào nước trời. Năm 2020, diện tích ngô của vùng Trung du miền núi phía Bắc là 426,4 nghìn ha, năng suất ngô của vùng chỉ đạt 40,3 tạ/ha, bằng 83,3% so với trung bình cả nước. Ở vùng này cây ngô thường bị hạn ở giai đoạn đầu vụ Hè Thu và giai đoạn trỗ cờ tung phấn của vụ Thu Đông. Do vậy, cần có một bộ
2 giống ngô lai chịu hạn, ngắn ngày, năng suất cao phục vụ sản xuất ngô của các tỉnh miền núi phía Bắc để giảm thiệt hại do hạn hán gây ra. Trong những năm gần đây các nhà khoa học đã nghiên cứu nhiều về giống có khả năng chịu hạn, những giống ngô lai chịu hạn trong nước hiện nay như LVN99, LVN885, AG59... tuy có khả năng chịu hạn, phù hợp cho việc chuyển đổi nhưng năng suất còn thấp, hiệu quả kinh tế chưa cao nên chưa hấp dẫn người nông dân chuyển đổi cơ cấu cây trồng sang trồng ngô. Một số giống cho năng suất cao, chịu hạn tốt như: VN8960, NK67, DK9901... nhưng lại có thời gian sinh trưởng quá dài, khó khăn cho cơ cấu tăng vụ do vậy khó áp dụng cho chuyển đổi cơ cấu cây trồng ở miền núi phía Bắc. Vì vậy, để chuyển đổi cơ cấu cây trồng có ngô kém hiệu quả sang cơ cấu cây trồng hiệu quả kinh tế cao hơn, cần có một bộ giống ngô lai chịu hạn năng suất cao, ngắn ngày phù hợp cho chuyển đổi cơ cấu cây trồng kém hiệu quả sang sản xuất ngô hiệu quả hơn, tăng diện tích và sản lượng ngô, giảm nhập khẩu, tiết kiệm chi phí ngoại tệ cho Nhà nước. Ở các tỉnh miền núi phía Bắc có một diện tích rất lớn đất có thể sử dụng giống ngô chịu hạn để chuyển đổi cơ cấu, tăng vụ như: Đất trồng một vụ ngô Hè Thu muộn bỏ hóa vụ Thu Đông, gieo vào nửa cuối tháng 4 đầu tháng 5 thu hoạch vào tháng 8 ở hầu hết các huyện Sơn La và một số huyện vùng cao của Thái Nguyên như Đại Từ, Định Hóa, Võ Nhai. Cơ cấu vùng này có diện tích lớn, nếu trồng thêm 1 vụ Thu Đông cần có giống ngô chịu hạn vì cuối vụ (cuối tháng 11 đầu tháng 12) gặp hạn và rét; Đất 2 vụ ngô muốn có năng suất cao nên sử dụng giống chịu hạn trồng vụ ngô Xuân Hè gieo đầu tháng 3 tránh hạn và rét đầu năm, thu hoạch vào đầu tháng 7 sau đó trồng ngô vụ Thu Đông gieo cuối tháng 7 đầu tháng 8 thu hoạch tháng 11, cơ cấu vùng này ở vùng núi thấp, trồng ở các bãi ven sông lớn như dọc sông Đà ở Sơn La và một số suối lớn ở Phù Yên, Mộc Châu, dọc sông Cầu,
3 sông Công ở Thái Nguyên; Đất ruộng bậc thang chỉ trồng được một vụ lúa Mùa (cấy lúa vào 10-20 tháng 6), bỏ hóa vụ Xuân do hạn hán đầu vụ. Nên có thể chuyển sang trồng 2 vụ ngô/năm bằng việc sử dụng giống chịu hạn để có hiệu quả kinh tế cao hơn; Ngoài ra, với những diện tích lúa hiệu quả thấp có thể chuyển đổi sang trồng ngô chịu hạn thay thế sẽ mang lại hiệu quả kinh tế cao hơn. Xuất phát từ những lý do trên chúng tôi tiến hành đề tài: “Chọn tạo giống ngô chịu hạn phục vụ chuyển đổi cơ cấu cây trồng cho một số tỉnh miền núi phía Bắc”. 2. Mục tiêu của đề tài - Đánh giá, tuyển chọn được một số dòng ngô chịu hạn, có đặc điểm nông sinh học và khả năng kết hợp tốt phục vụ công tác chọn tạo giống ngô lai chịu hạn. - Chọn tạo được 1 – 2 giống ngô lai triển vọng có khả năng chịu hạn, năng suất cao thích hợp với điều kiện sinh thái và một số cơ cấu cây trồng ở vùng miền núi phía Bắc. 3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài - Ý nghĩa khoa học của đề tài: + Cung cấp các dẫn liệu khoa học có giá trị về di truyền tính chịu hạn, khả năng kết hợp và mối tương quan giữa khả năng chịu hạn với đặc điểm nông sinh học trong chọn giống ngô lai chịu hạn; + Kết quả nghiên cứu của luận án cũng là tài liệu tham khảo trong việc nghiên cứu, giảng dạy có giá trị trong chọn tạo giống ngô lai chịu hạn và chuyển đổi cơ cấu cây trồng, mùa vụ trong tái cơ cấu ngành trồng trọt ở các tỉnh miền núi phía Bắc.
4 - Ý nghĩa thực tiễn của đề tài: - Kết quả nghiên cứu đã xác đinh được 7 dòng có khả năng chịu hạn tốt và KNKH cao về năng suất là H4, H11, H18, H21, H24, H27, H29, trong đó 3 dòng H4, H18 và H29 là những dòng có KNKH cao, rất có ý nghĩa và đặc biệt có giá trị khi sử dụng là cây thử trong chương trình chọn tạo giống ngô lai chịu hạn. - Chọn tạo được 1 giống ngô lai mới chịu hạn, năng suất cao, thích hợp với điều kiện sinh thái của vùng miền núi phía Bắc Việt Nam là VN636 (GL-797). Giống ngô lai VN636 (GL-797) đã phù hợp với cơ cấu cây trồng trên đất tăng vụ ngô và đủ điều kiện mở rộng qui mô. 4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài + Đề tài được tiến hành trên cơ sở nghiên cứu, đánh giá 30 dòng ngô tự phối được chọn tạo ra bằng phương pháp truyền thống (tự phối kết hợp fullsib) từ các quần thể tự tạo của Viện Nghiên cứu Ngô, một số giống ngô lai thương mại NK66, NK67, PA33, CP999, 30Y87 và B9698 được ký hiệu từ H1-H30. + Tổ hợp lai đỉnh (topcross) tạo ra từ các dòng thuần của đề tài và đối chứng là giống ngô chịu hạn VN8960, NK4300 đang được trồng phổ biến ở các tỉnh miền núi phía Bắc Việt Nam. 5. Những đóng góp mới của đề tài - Đưa ra những khuyến cáo về vật liệu phù hợp cho chương trình chọn tạo dòng, giống ngô chịu hạn, thích hợp cho điều kiện các tỉnh miền núi phía bắc Việt Nam, là cơ sở cho chọn tạo và cải tiến các vật liệu chọn tạo giống ngô cho các vùng chuyên biệt.
5 - Xác định được 7 dòng có khả năng chịu hạn và KNKH cao ở chỉ tiêu năng suất là: H4, H11, H18, H21, H24, H27, H29 bổ sung vào nguồn vật liệu ưu tú phục vụ công tác chọn tạo giống ngô lai chịu hạn. - Đã xác định được một số tổ hợp lai ưu tú thử nghiệm cho sản xuất, trong đó tổ hợp lai VN636 (H29 x H24) được khảo nghiệm ở nhiều vùng sinh thái, đặc biệt là ở các vùng miền núi phía Bắc có điều kiện hạn và đã có kết quả tốt, được Hội đồng khoa học Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn công nhận cho sản xuất thử với tên là GL-797 theo Quyết định số 460/QĐ-TT-CLT ngày 31/12/2019.
6 CHƯƠNG I. TỔNG QUAN TÀI LIỆU VÀ CƠ SỞ KHOA HỌC 1.1. Tổng quan sản xuất ngô trên thế giới và ở Việt Nam 1.1.1. Tình hình sản xuất và sử dụng giống ngô trên thế giới Sản xuất ngô trên thế giới luôn được quan tâm và ngày càng phát triển nhờ vị trí vai trò quan trọng trong nền kinh tế. Mặc dù trong những năm gần đây diện tích trồng ngô trên toàn cầu không tăng mạnh như cuối thế kỷ XX do diện tích canh tác có giới hạn nhưng sản lượng ngô trên thế giới vẫn liên tục tăng trưởng, nguyên nhân chính là do năng suất ngô ngày càng được cải thiện nhờ áp dụng các giống ngô lai và các biện pháp kỹ thuật canh tác tiên tiến vào sản xuất. Theo số liệu của Tổ chức Nông Lương Thế Giới (FAO), năm 2020 diện tích trồng ngô trên thế giới đạt 201,983 triệu ha và sản lượng đạt trên 1.162 triệu tấn, sản xuất ngô trở thành một trong những ngành hàng quan trọng của nền kinh tế thế giới với tổng lượng ngô xuất khẩu lên tới 192 triệu tấn năm 2020 [57]. Bảng 1.1. Tình hình sản xuất ngô trên thế giới giai đoạn 2009-2020 Năm Diện tích (triệu ha) Sản lượng (triệu tấn) 2009 159 821 2010 165 852 2011 172 887 2012 180 876 2013 187 1.017 2014 186 1.040 2015 191 1.053 2016 196 1.127 2017 198 1.139 2018 197 1.125 2019 197 1.148 2020 201 1.162 Nguồn: FAO, 2020 [57] Qua bảng 1.1 cho thấy rằng diện tích trồng ngô trên thế giới tăng nhanh qua các năm, trong năm 2009 diện tích trồng ngô là 159 triệu ha đến
7 năm 2020 là 201 triệu ha, sản lượng ngô tăng từ 821 triệu tấn năm 2009 lên 1.162 triệu tấn năm 2020. Tổ chức Nông Lương Thế Giới khuyến cáo, trong tương lai sản xuất lương thực sẽ cần phải tăng 75% mới có thể cung cấp đủ lương thực cho 9,7 tỷ người vào năm 2050. Áp lực trong sản xuất nông nghiệp của thế giới về nhu cầu lúa mì, lúa nước và ngô tăng mạnh, FAO dự kiến sản lượng ngũ cốc cần toàn cầu trong năm 2021 cần khoảng 2,8 tỷ tấn (trong đó nhu cầu về ngô sẽ tăng lên 50-60%). Nhu cầu ngô tăng do dân số phát triển nhanh, thu nhập bình quân đầu người được cải thiện nên việc tiêu thụ thịt, cá, trứng, sữa tăng mạnh, dẫn đến lượng ngô dùng cho chăn nuôi tăng. Thách thức đặt ra là gần 90% sự gia tăng sản lượng ngô hàng năm tập trung ở các nước đang phát triển chủ yếu để làm nguyên liệu sản xuất thức ăn chăn nuôi, trong khi đó chỉ khoảng 10% sản lượng ngô từ các nước công nghiệp có thể xuất sang các nước này, nhu cầu tăng từ 55% từ năm 2005 - 2007 lên đến 68% năm 2050 [56]. Từ năm 1981 đến 2008, sản lượng ngô hàng năm trên toàn thế giới tăng từ 1,7–1,8%, tuy nhiên có sự khác biệt đáng kể giữa các khu vực [69]. Năng suất ngô trung bình của thế giới là 5,7 tấn/ha và sản lượng 1.148 triệu tấn trong niên vụ 2019 và tốc độ tăng năng suất ngô trung bình chỉ đạt gần 1,5%, trong khi nhu cầu sử dụng ngô hạt của thế giới trong thời gian tới cần khoảng 1,65 đến 1,98 tỷ tấn [57]. Việc cải thiện năng suất ngô có tầm quan trọng lớn đối với an ninh lương thực thế giới, đặc biệt là trong điều kiện biến đổi khí hậu toàn cầu và hạn hán nghiêm trọng thường xuyên xảy ra [94]. Các nhà khoa học CIMMYT dự báo từ năm 2011 đến 2050, nhu cầu về ngô ở các nước đang phát triển sẽ tăng gấp đôi và khi đến năm 2025 ngô sẽ trở thành cây trồng có nhu cầu sản xuất lớn nhất trên toàn cầu và đặc biệt ở các nước đang phát triển [31]. Như vậy, cây ngô có một vai trò quan trọng trong sản xuất nông nghiệp trên thế giới, phục vụ nhu cầu chăn nuôi, công nghiệp, lương thực
8 và xuất khẩu ... Vì vậy, công tác chọn tạo giống ngô lai phục vụ sản xuất phải liên tục được cập nhật, cải tiến để nâng cao năng suất, tăng sản lượng. Vấn đề này đòi hỏi phải sử dụng hiệu quả hơn các nguồn gen, cùng với sự hiểu biết sâu sắc và đánh giá toàn diện hơn về cơ sở di truyền của ngô trong các môi trường, ở những vùng trồng ngô cụ thể. Từ đó phát triển những giống ngô phù hợp với từng vùng sinh thái là yếu tố quyết định cho sản xuất nông nghiệp trong giai đoạn tới. 1.1.2. Tình hình sản xuất và sử dụng giống ngô ở Việt Nam Cùng với sự phát triển ngô trên toàn thế giới, năng suất ngô tại Việt Nam cũng thay đổi liên tục với mức độ khác nhau trong những năm qua. Ở Việt Nam ngô đã được trồng khá lâu đời và nó trở thành cây lương thực quan trọng đứng thứ hai sau cây lúa và là cây màu số một về năng suất. Trong khoảng 20 năm từ 1961 – 1980, năng suất ngô Việt Nam gần như không tăng, năng suất năm 1961 đạt 11,2 tạ/ha với diện tích khoảng 260,2 nghìn ha và sản lượng là 292,2 nghìn tấn, tới năm 1980 năng suất chỉ đạt 11,0 tạ/ha trên tổng diện tích 389,6 nghìn ha và sản lượng là 428,8 nghìn tấn [57]. Năng suất trong giai đoạn này gần như là không tăng là do chúng ta vẫn sử dụng các ngô địa phương với kỹ thuật canh tác lạc hậu. Từ năm 1980 - 1990 diện tích ngô tăng chậm từ 389,6 - 431,8 nghìn ha, nhưng năng suất tăng đến 15,5 tạ/ha (năm 1990) nhờ có sự hợp tác cùng với Trung tâm Cải tạo Ngô và Lúa mì quốc tế (CIMMYT), nhiều giống ngô thụ phấn tự do được cải tiến đưa vào trồng ở nước ta góp phần đưa năng suất ngô Việt Nam tăng lên. Từ 1990 đến nay, sản xuất ngô Việt Nam có những bước tiến vượt bậc về diện tích, năng suất và sản lượng, nhờ việc nghiên cứu chọn tạo, sử dụng giống ngô lai cho sản xuất, cùng với đó là việc áp dụng các kỹ thuật canh tác hiện đại, phù hợp với yêu cầu của các giống mới.