Số hóa bởi trung tâm học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM PHẠM HOÀNG SƠN Tên đề tài: “NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG SINH TRƢỞNG PHÁT TRIỂN CỦA MỘT SỐ GIỐNG CAO LƢƠNG NGỌT TẠI THÁI NGUYÊN” Chuyên ngành: Khoa học cây trồng Mã số: 606210 LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: 1. TS. Trần Văn Điền 2. TS. Hoàng Thị Bích Thảo Thái Nguyên - 2013 i Số hóa bởi trung tâm học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu và kết quả nghiên cứu nêu trong luận văn là trung thực. Nếu sai tôi hoàn toàn chịu trách nhiệm. Thái Nguyên, tháng 10 năm 2013 Học viên Phạm Hoàng Sơn ii Số hóa bởi trung tâm học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ LỜI CẢM ƠN Đƣợc sự nhất trí của Ban giám hiệu trƣờng Đại học Nông Lâm Thái Nguyên và ban chủ nhiệm khoa Nông Học, tôi đã tiến hành thực hiện đề tài: “Nghiên cứu khả năng sinh trưởng phát triển của một số giống cao lương ngọt tại Thái Nguyên”. Tƣớc hết tôi, xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu nhà trƣờng, Ban chủ nhiệm khoa cùng các thầy giáo, cô giáo đã giảng dạy trong chƣơng trình Thạc sĩ Khoa học nông nghiệp, những ngƣời đã truyền đạt cho tôi những kiến thức quý báu trong suốt thời gian học tập tại nhà trƣờng. Tôi xin chân thành cảm ơn thầy giáo, TS. Trần Văn Điền và cô giáo, TS. Hoàng Thị Bích Thảo đã tận tình hƣớng dẫn cho tôi trong thời gian thực hiện đề tài và viết luận văn tốt nghiệp. Do thời gian có hạn và kinh nghiệm nghiên cứu khoa học chƣa nhiều nên luận văn không tránh khỏi thiếu sót, tôi rất mong đƣợc sự tham gia đóng góp ý kiến của các thầy cô và các bạn để chuyên đề của tôi đƣợc hoàn thiện hơn. Tôi xin chân thành cảm ơn! Thái Nguyên, ngày 20 tháng 10 năm 2013 Học viên Phạm Hoàng Sơn iii Số hóa bởi trung tâm học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 1. ĐẶT VẤN ĐỀ 1 2. MỤC TIÊU, YÊU CẦU VÀ ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU 3 2.1. Mục tiêu nghiên cứu 3 2.2. Yêu cầu của đề tài 3 3. Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI 3 3.1. Ý nghĩa khoa học 3 3.2. Ý nghĩa thực tiễn 3 Chƣơng 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 4 1.1. CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI 4 1.2. ĐẶC ĐIỂM THỰC VẬT HỌC 5 1.3. NGUỒN GỐC, PHÂN BỐ VÀ YÊU CẦU NGOẠI CẢNH 8 1.4. TÌNH HÌNH SẢN XUẤT VÀ NGHIÊN CỨU CAO LƢƠNG TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM 9 1.4.1. Tình hình sản xuất và nghiên cứu trên thế giới 9 1.4.1.1. Tình hình sản xuất cao lƣơng trên thế giới 9 1.4.1.2. Tình hình nghiên cứu cao lƣơng trên thế giới 16 1.4.2. Tình hình sản xuất và nghiên cứu cao lƣơng tại Việt Nam 25 1.4.2.1. Tình hình sản xuất cao lƣơng tại Việt Nam 25 1.4.2.2. Tình hình nghiên cứu cao lƣơng tại Việt Nam 28 1.4.2.3. Những khó khăn hiện nay của Việt Nam trong việc phát triển cao lương ngọt 30 Chƣơng 2. NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 32 2.1. ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU 32 2.2. ĐỊA ĐIỂM VÀ THỜI GIAN NGHIÊN CỨU 32 2.2.1. Địa điểm nghiên cứu 32 2.2.2. Thời gian nghiên cứu 32 2.3. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 33 2.4. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 33 iv Số hóa bởi trung tâm học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 2.4.1. Bố trí thí nghiệm 33 2.4.2. Sơ đồ thí nghiệm 33 2.4.3. Quy trình kỹ thuật 34 2.4.4. Phƣơng pháp theo dõi các chỉ tiêu 35 2.4.4.1. Đặc điểm hình thái 35 2.4.4.2. Đặc điểm sinh trƣởng phát triển 35 2.4.4.3. Năng suất 36 2.4.4.4. Chất lƣợng 37 2.4.4.5. Khả năng chống chịu 37 2.4.5. Quy trình áp dụng trong nghiên cứu 38 2.4.6. Phƣơng pháp tổng hợp, phân tích, đánh giá và xử lý số liệu 39 Chƣơng 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 40 3.1. DIỄN BIẾN THỜI TIẾT KHÍ HẬU 40 3.2. ĐẶC ĐIỂM HÌNH THÁI 41 3.3. ĐẶC ĐIỂM SINH TRƢỞNG PHÁT TRIỂN 42 3.3.1. Khả năng nảy mầm 42 3.3.2. Thời gian sinh trƣởng 44 3.3.3. Động thái tăng trƣởng 45 3.3.3.1. Động thái tăng trƣởng chiều cao cây 45 3.3.3.2. Động thái ra lá 47 3.3.3.3. Động thái đẻ nhánh 49 3.4. NĂNG SUẤT 50 3.5. CHẤT LƢỢNG 53 3.6. DIỄN BIẾN SÂU BỆNH HẠI VÀ KHẢ NĂNG CHỐNG ĐỔ 56 KẾT LUẬN 59 1. KẾT LUẬN 59 2. ĐỀ NGHỊ 60 TÀI LIỆU THAM KHẢO 61 v Số hóa bởi trung tâm học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TĂT FAO : Food and Agriculture Organization of the United Nations – Tổ chức Lƣơng thực và Nông nghiệp Liên Hiệp Quốc. ICRISAT : International Crops Research Institute for the Semi – Arid Tropics Viện nghiên cứu quốc tế về cây trồng cho các vùng đất nhiệt đới bán khô hạn. NLSH : Nhiên liệu sinh học SAS : Statistical Analysis System – Phần mềm thống và xử lý số liệu SAS vi Số hóa bởi trung tâm học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ DANH MỤC CÁC BẢNG, BIỂU Bảng 1.1: Phân loại giống căn cứ theo thời gian từ gieo đến khi hạt chín sinh lý 7 Bảng 1.2. Tình hình sản xuất cao lƣơng trên thế giới từ 1990 – 2010 10 Bảng 1.3. Tình hình sản xuất cao lƣơng của các châu lục trên thế giới 11 Bảng 3.1. Diễn biến thời tiết khí hậu tại Thái Nguyên trong thời gian thực hiện thí nghiệm 40 Bảng 3.2. Đặc điểm hình thái của các giống cao lƣơng ngọt thí nghiệm 42 Bảng 3.3. Khả năng nảy mầm của các giống cao lƣơng ngọt thí nghiệm 43 Bảng 3.4. Các giai đoạn sinh trƣởng phát triển của các giống cao lƣơng ngọt thí nghiệm 44 Bảng 3.5. Động thái tăng trƣởng chiều cao cây của các giống cao lƣơng ngọt thí nghiệm 46 Bảng 3.6. Động thái ra lá của các giống cao lƣơng ngọt thí nghiệm 48 Bảng 3.7. Động thái đẻ nhánh của các giống cao lƣơng ngọt thí nghiệm 49 Bảng 3.8. Một số chỉ tiêu năng suất tại thời điểm thu hoạch của các giống cao lƣơng ngọt thí nghiệm trong Vụ hè năm 2012 51 Bảng 3.9. Một số chỉ tiêu năng suất tại thời điểm thu hoạch của các giống cao lƣơng ngọt thí nghiệm trong Vụ xuân năm 2013 52 Bảng 3.10. Biến động Brix và dịch ép các giống cao lƣơng ngọt thí nghiệm 54 Bảng 3.11. Mức độ nhiễm sâu bệnh của các giống cao lƣơng ngọt thí nghiệm 57 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1: Biểu đồ so sánh tình hình sản xuất cao lƣơng trên thế giới trong những năm gần đây 10 1 Số hóa bởi trung tâm học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ MỞ ĐẦU 1. ĐẶT VẤN ĐỀ Trong giai đoạn hiện nay, con ngƣời đã và đang khai thác cạn kiệt nguồn tài nguyên thiên nhiên, đặc biệt là các nguồn năng lƣợng hóa thạch nhƣ dầu mỏ, than đá… để phục vụ sự phát triển của mình. Hiện nay nguồn năng lƣợng hóa thạch đang ngày càng cạn kiệt và vấn đề môi trƣờng đang ngày càng trở nên nghiêm trọng do việc thải ra các chất ô nhiễm nhƣ chì, benzen, lƣu 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 hƣởng đến sức khỏe con ngƣời, gây ra nhiều căn bệnh hiểm nghèo. Vì vậy, loài ngƣời đang tích cực tìm kiếm các nguồn năng lƣợng thay thế. Năng lƣợng thay thế hay còn gọi là năng lƣợng tái tạo nhƣ: 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). Phần lớn các nƣớc phát triển đều đã sử dụng nhiên liệu sinh học từ nhiều năm nay. Riêng tại Brazil, nhiên liệu sinh học đã chiếm tỷ lệ khoảng 40% nhu cầu về nhiên liệu. Tại Mỹ, 97% xăng tiêu thụ đƣợc pha trộn Ethanol vào. Nhiên liệu sinh học vừa góp phần giảm phát thải CO 2 - khí gây hiệu ứng nhà kính làm biến đổi khí hậu, giảm khí thải độc hại từ ô tô, xe máy ra môi trƣờng sống, góp phần đảm bảo an ninh năng lƣợng Quốc gia và có giá thành sản xuất phù hợp, là hƣớng phát triển tất yếu trong giai đoạn hiện nay và tƣơng lai. Ðiều kiện ở Việt Nam rất phù hợp cho sản xuất nhiên liệu sinh học từ nguồn năng lƣợng sinh khối. Nhiên liệu cồn sinh học có thể đƣợc sản xuất từ lúa, ngô, sắn, khoai lang và mía đƣờng, dầu sinh học đƣợc chế biến từ những loại cây lấy dầu nhƣ lạc, đậu tƣơng, vừng, cây hƣớng dƣơng, dừa và bông. Ƣớc tính Việt Nam có thể sản xuất 5 triệu lít cồn sinh học mỗi năm nếu nhƣ có sự điều chỉnh về sản lƣợng và diện tích cây trồng. Vào năm 2050, dự đoán khoảng 50% lƣợng tiêu thụ dầu mỏ sẽ đƣợc thay thế bằng nguyên liệu sinh khối. Hiện nay, Việt Nam đang thực hiện nhiều chƣơng trình nghiên cứu, dự 2 Số hóa bởi trung tâm học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ án hợp tác giữa các tổ chức, công ty trong và ngoài nƣớc nhằm xác định cây năng lƣợng thích hợp nhất trong điều kiện Việt Nam. Ethanol nhiên liệu đƣợc 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 hƣớng để giải quyết khủng hoảng năng lƣợng của thế giới. Nguyên liệu để sản xuất ethanol là các cây cho tinh bột, đƣờng cao nhƣ sắn, ngô, cao lƣơng, mía … Trong số các cây nguyên liệu đó, cây cao lƣơng có ƣu thế là loại cây dễ trồng, thích ứng rộng, chịu hạn, có thể thâm canh cao. Thân cao lƣơng có thể chứa 75% dịch, trong đó hàm lƣợng đƣờng từ 8-23% nên rất có triển vọng để phát triển sản xuất làm nguyên liệu sản xuất ethanol nhiên liệu. Cao lƣơng ngọt có hàm lƣợng đƣờng khá cao, cứ 16 tấn cây cao lƣơng ngọt có thể sản xuất đƣợc 1 tấn ethanol, phần bã còn lại có thể chiết xuất đƣợc 500 kg dầu diesel sinh học, tƣơng đƣơng với mía và gần gấp 4 lần so với ngô mà không có phế phẩm. Thân cây sau khi đƣợc ép lấy nƣớc có thể phơi khô dùng làm chất đốt để sản xuất điện. Và cũng nhƣ các loại nhiên liệu sinh học khác, ethanol điều chế từ lúa miến ngọt không phát thải CO 2 nhƣ nhiên liệu hóa thạch. Phát triển và chế biến cao lƣơng 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 đƣợc các dòng, giống cao lƣơng ngọt có năng suất thân và hàm lƣợng đƣờng 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 lƣơng ngọt đồng thời là một trong những tỉnh gần nhà máy sản xuất ethanol sinh học Phú Thọ vì vậy rất thuận lợi để phát triển vùng nguyên liệu phục vụ cho nhà máy. Xuất phát từ thực tiễn trên chúng tôi đã tiến hành đề tài: “Nghiên cứu khả năng sinh trưởng phát triển của một số giống cao lương ngọt tại Thái Nguyên” . 3 Số hóa bởi trung tâm học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 2. MỤC TIÊU, YÊU CẦU VÀ ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU 2.1. Mục tiêu nghiên cứu Lựa chọn đƣợc các giống cao lƣơng ngọt có năng suất, chất lƣợng cao và khả năng chống chịu tốt, phù hợp với điều kiện sinh thái tỉnh Thái Nguyên. 2.2. Yêu cầu của đề tài Đánh giá đƣợc khả năng sinh trƣởng, phát triển, năng suất, chất lƣợng và khả năng chống chịu của sáu giống cao lƣơng ngọt tham gia thí nghiệm trong điều kiện Vụ xuân, Vụ hè tại tỉnh Thái Nguyên. 3. Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI 3.1. Ý nghĩa khoa học Đề tài giúp cho các nhà khoa học đánh giá đƣợc đặc điểm nông sinh học, khả năng sinh trƣởng, năng suất và chất lƣợng của các giống cao lƣơng ngọt nhập nội trong điều kiện Việt Nam. 3.2. Ý nghĩa thực tiễn Kết quả nghiên cứu là cơ sở để lựa chọn các giống cao lƣơng ngọt có năng suất, chất lƣợng cao, khả năng chống chịu tốt để đƣa vào sản xuất đại trà trong điều kiện tỉnh Thái Nguyên. [...]... quả của sự tác động giữa kiểu gen và môi trƣờng sống Sự sinh trƣởng, phát triển và khả năng cho năng suất của cây trồng chịu sự tác động của môi trƣờng và điều kiện trồng trọt, song mức độ ảnh hƣởng của môi trƣờng lên các giống khác nhau là không giống nhau Trong cùng một điều kiện trồng trọt một số giống sinh trƣởng phát triển tốt hơn và cho năng suất cao hơn trong khi đó một số giống khác lại sinh. .. đƣờng 5 giống cao lƣơng ngọt (Keller, SSV-84, BJ-248, Wrey và NSSH-104) giống Keller đƣợc đánh giá là giống có hàm lƣợng đƣờng cao nhất, rất thích hợp phục vụ sản xuất ethanol Nghiên cứu khả năng chịu hạn của cây cao lƣơng 1.4.2 Tình hình sản xuất và nghiên cứu cao lƣơng tại Việt Nam 1.4.2.1 Tình hình sản xuất cao lương tại Việt Nam Cây trồng cây cung cấp nguyên liệu, sản xuất và sử dụng nhiên liệu sinh. .. bình thƣờng hoặc 4.500 ha nếu giống tốt Nhƣ vậy, để đạt chỉ tiêu 5.000 tấn ethanol sinh học vào năm 2010 thì chúng ta phải trồng khoảng 1.900 – 2.900 ha miến ngọt vào đầu năm 2010 Một số đơn vị nghiên cứu đã tiến hành nghiên cứu cao lƣơng ngọt làm nhiên liệu sinh học trong đó điển hình là đề tài cấp nhà nƣớc "Nghiên cứu tuyển chọn một số giống cao lƣơng ngọt có năng suất cao, chất lƣợng tốt cho vào sản... HỌC CỦA ĐỀ TÀI Giống mới có vai trò hết sức quan trọng trong việc nâng cao năng suất và sản lƣợng 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 lƣợng cao, có khả năng. .. nhiên liệu sinh học 1.4.2.2 Tình hình nghiên cứu cao lương tại Việt Nam Thời gian gần đây chính phủ Việt Nam đã cho phép các công ty, tổ chức nƣớc ngoài hợp tác với các viện, trƣờng đại học nghiên cứu phát triển cây cao lƣơng ngọt làm nguyên liệu sản xuất xăng sinh học Hãng Runsni Distilleries (Ấn Độ) cho biết để chạy một nhà máy ethanol sinh học công suất 40 tấn/ngày cần 6.800 ha miến ngọt giống bình... chủ nhiệm [2] Nguồn vật liệu của đề tài gồm 66 giống cao lƣơng của ngân hàng gen trong nƣớc và 12 giống cao lƣơng nhập nội từ Viện nghiên cứu cây trồng bán khô hạn (ICRISAT) Đề tài đã tuyển chọn đƣợc 2 giống triển vọng nhất đặt tên là C4 và C7 Tuy nhiên năng suất của hai giống này còn rất thấp Giống C4 (là giống cao lƣơng thuần) có thời gian sinh trƣởng 150 ngày nhƣng năng suất chỉ đạt 50 tấn/ha với... Ngay tại Lào cũng đang xây dựng nhà máy sản xuất diesel sinh học ở ngoại ô thủ đô Viêng Chăn Một số nƣớc châu Phi nhƣ Gana, Tanjania cũng đang tiếp cận đến năng lƣợng sinh học * Một số giống cao lương ngọt đang trồng phổ biến hiện nay Mặc dù hiện nay có rất nhiều giống cao lƣơng ngọt đƣợc trồng phục vụ cho sản xuất đƣờng hay rỉ đƣờng tuy nhiên xuất phát từ mục đích chiết suất mà ngƣời ta chọn những giống. .. cho thấy: Chiều cao cây dao động từ 100 – 350 cm, đƣờng kính thân từ 1,47 cm – 2,29 cm (giống Brandes) Diện tích lá/cây phụ thuộc vào từng thời kỳ sinh trƣởng Ở thời kỳ trỗ cờ chỉ số diện tích lá cao nhất là 38,48 dm2/cây (giống SSV 811) thấp là giống SSV 2525 (27,58 dm2/cây) [13] * Một số kết quả nghiên cứu giống cao lương ngọt trong sản xuất ethanol Cao lƣơng đã đƣợc sử dụng là nguồn nguyên liệu phục... Ninh, Hà Tĩnh Tuy nhiên khó khăn lớn hiện nay của Công ty Secoin vẫn là làm sao nghiên cứu chọn lọc hoặc lai đƣợc giống cao lƣơng ngọt có sản lƣợng thân ngọt cao, sản lƣợng hạt hợp lý phù hợp với điều kiện thổ nhƣỡng, khí hậu của từng vùng sinh thái của Việt Nam [3] T.S Phạm Văn Cƣờng, Đại học Nông nghiệp Hà Nội, đã thu thập và nhập nội một số giống cao lƣơng ngọt, đang tiến hành phối hợp với các nhà khoa... để cây trồng cho năng suất cao Tại Trung Quốc, Viện Đại học nông nghiệp Thẩm Dƣơng đã nghiên cứu 58 dòng lúa miến ngọt và lọc ra một số giống tốt, thích hợp với vùng đông bắc [12] Trong năm 2004, 21 giống cao lƣơng ngọt (A 63, 51 Volzhskoye, Kamyshinskoye 7, Kinelskoye 3, và các giống khác) đã đƣợc công nhận trồng ở các vùng khác nhau của Liên bang Nga Trong số 90 dòng thử nghiệm tại Israel đã tìm . phát triển vùng nguyên liệu phục vụ cho nhà máy. Xuất phát từ thực tiễn trên chúng tôi đã tiến hành đề tài: Nghiên cứu khả năng sinh trưởng phát triển của một số giống cao lương ngọt tại Thái. nhiệm khoa Nông Học, tôi đã tiến hành thực hiện đề tài: Nghiên cứu khả năng sinh trưởng phát triển của một số giống cao lương ngọt tại Thái Nguyên . Tƣớc hết tôi, xin chân thành cảm ơn Ban giám. hình thái của các giống cao lƣơng ngọt thí nghiệm 42 Bảng 3.3. Khả năng nảy mầm của các giống cao lƣơng ngọt thí nghiệm 43 Bảng 3.4. Các giai đoạn sinh trƣởng phát triển của các giống cao lƣơng