nghiên cứu ảnh hưởng của mật độ phân và bón đến sinh trưởng, phát triển của giống cao lương ngọt nl3 tại trường đại học nông lâm thái nguyên

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM DƯƠNG THỊ CẨM LINH “NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MẬT ĐỘ VÀ PHÂN BÓN ĐẾN SINH TRƯỞNG, PHÁT TRIỂN CỦA GIỐNG CAO LƯƠNG NGỌT NL3 TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÁI NGUY

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM

DƯƠNG THỊ CẨM LINH

“NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MẬT ĐỘ VÀ PHÂN BÓN ĐẾN SINH TRƯỞNG, PHÁT TRIỂN CỦA GIỐNG CAO LƯƠNG NGỌT NL3 TẠI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM

THÁI NGUYÊN”

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP

Thái Nguyên, 2013

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM

DƯƠNG THỊ CẨM LINH

“NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MẬT ĐỘ VÀ PHÂN BÓN ĐẾN SINH TRƯỞNG, PHÁT TRIỂN CỦA GIỐNG CAO LƯƠNG NGỌT NL3 TẠI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM

THÁI NGUYÊN”

Chuyên ngành: Khoa học cây trồng

Mã số: 60.62.01.10

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP

Người hướng dẫn khoa học: TS Hoàng Thị Bích Thảo

Thái Nguyên, 2013

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan:

(i) Luận văn này là sản phẩm nghiên cứu của tôi,

(ii) Số liệu trong luận văn được đo đếm trung thực,

(iii) Tôi xin chịu trách nhiệm về nghiên cứu của mình

Học viên

Dương Thị Cẩm Linh

Tước hết tôi, xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu nhà trường, Ban chủ nhiệm khoa cùng các thầy, cô giáo đã giảng dạy trong chương trình Thạc

sĩ Khoa học cây trồng, những người đã truyền đạt cho tôi những kiến thức quý báu trong suốt thời gian học tập tại trường

Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến cô giáo TS Hoàng Thị Bích Thảo

– người đã tận tình hướng dẫn 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 chưa nhiều nên luận văn không tránh khỏi thiếu sót, tôi rất mong được sự tham gia đóng góp ý kiến của các thầy cô và các bạn để chuyên đề của tôi được hoàn thiện hơn

Tôi xin chân thành cảm ơn!

Thái Nguyên, ngày 20 tháng 10 năm 2013

Học viên

Dương Thị Cẩm Linh

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT vi

DANH MỤC BẢNG vii

DANH MỤC HÌNH viii

MỞ ĐẦU 1

1 Đặt vấn đề 1

2 Mục tiêu nghiên cứu 3

3 Ý nghĩa của đề tài 3

Chương 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 4

1.1 Nguồn gốc, phân bố và điều kiện ngoại cảnh của cây cao lương 4

1.1.1 Đặc tính thực vật học và khả năng chống chịu của cây cao lương 5

1.1.2 Thời gian sinh trưởng 9

1.2 Tình hình sản xuất và nghiên cứu cao lương trên thế giới và trong nước 10

1.2.1 Tình hình sản xuất và nghiên cứu cao lương trên thế giới 10

1.2.1.1 Tình hình sản xuất cao lương trên thế giới 10

1.2.1.2 Tình hình nghiên cứu cao lương trên thế giới 14

1.2.2 Tình hình sản xuất và nghiên cứu cao lương ở Việt Nam 25

1.3 Cao lương ngọt - Nguồn nguyên liệu sinh học 29

1.3.1 Tình hình sản xuất nghiên cứu và phát triển nguồn nguyên liệu phục vụ sản xuất ethanol trên thế giới 29

1.3.2 Lợi thế của cao lương ngọt trong sản xuất nguyên liệu sinh học (so sánh với mía, ngô, sắn) 31

1.3.3 Tình hình sản xuất nghiên cứu và phát triển nguồn nguyên liệu phục vụ sản xuất ethanol tại Việt Nam 32

Phần 2: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP

NGHIÊN CỨU 35

2.1 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 35

2.1.1 Đối tượng nghiên cứu 35

2.1.2 Phạm vi nghiên cứu 35

2.1.3 Thời gian và địa điểm nghiên cứu 35

2.2 Nội dung nghiên cứu 35

2.3 Phương pháp nghiên cứu 36

2.3.1 Phương pháp bố trí thí nghiệm 36

2.3.2 Quy trình kỹ thuật 37

2.3.3 Các chỉ tiêu và phương pháp theo dõi 38

2.3.3.1 Các chỉ tiêu về sinh trưởng và phát triển 38

2.3.3.2 Năng suất 39

2.3.3.3 Chất lượng 40

2.3.3.4 Các chỉ tiêu về khả năng chống chịu 40

2.4 Quy trình áp dụng trong nghiên cứu 42

2.5 Phương pháp xử lý số liệu 42

Phần 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 43

3.1 Ảnh hưởng của mật độ và phân bón đến sinh trưởng, phát triển của giống cao lương ngọt NL3 43

3.1.1 Ảnh hưởng của mật độ và phân bón đến tỷ lệ nảy mầm của giống cao lương ngọt NL3 43

3.1.2 Ảnh hưởng của mật độ và phân bón đến thời gian sinh trưởng của giống cao lương ngọt NL3 44

3.1.2.1 Giai đoạn từ gieo đến trỗ cờ 46

3.1.2.2 Giai đoạn từ gieo đến chín sữa 47

3.1.2.3 Giai đoạn từ gieo đến chín sáp 47

3.1.2.4 Giai đoạn từ gieo đến chín hoàn toàn 47

3.1.3 Ảnh hưởng của mật độ và phân bón đến động thái tăng trưởng của giống cao lương ngọt NL3 49

3.1.3.1 Động thái tăng trưởng chiều cao cây 49

3.1.3.2 Động thái ra lá của giống cao lượng ngọt NL3 53

3.1.4 Ảnh hưởng của mật độ và phân bón đến một số chỉ tiêu năng suất của giống cao lương ngọt NL3 55

3.1.4.1 Chiều cao cây cuối cùng 57

3.1.4.2 Đường kính thân 57

3.1.4.3 Số lá 58

3.1.4.4 Khối lượng thân lá tươi 58

3.1.4.5 Khối lượng thân tươi 59

3.1.4.6 Năng suất thân và năng suất sinh khối 60

3.1.5 Ảnh hưởng của mật độ và phân bón đến chất lượng của giống cao lương ngọt NL3 62

3.1.5.1 Hàm lượng đường Brix 62

3.1.5.2 Hàm lượng dịch ép 65

3.2 Ảnh hưởng của mật độ và phân bón đến khả năng chống chịu của giống cao lương NL3 tham gia thí nghiệm 66

3.2.1 Khả năng chống chịu sâu bệnh 66

3.2.1.1 Sâu đục thân (Ostrinia nubinanis) 68

3.2.1.2 Bệnh thối do vi khuẩn 69

3.2.2 Khả năng chống đổ 70

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 71

1 Kết luận 71

2 Đề nghị 71

TÀI LIỆU THAM KHẢO 72

A Tài liệu tiếng Việt 72

B Tài liệu tiếng Anh 73

PHỤ LỤC 75

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Bảng phân loại giống căn cứ theo thời gian từ gieo 9 đến hạt chín sinh lý 9 Bảng 1.2 Tình hình sản xuất cao lương trên thế giới trong những năm

gần đây 12 Bảng 1.3 Tình hình sản xuất cao lương ở các châu lục 14 Bảng 3.1 Tỷ lệ nảy mầm của giống NL3 tham gia thí nghiệm 43 Bảng 3.2 Ảnh hưởng của mật độ và phân bón đến các giai đoạn sinh

trưởng của giống NL3 tham gia thí nghiệm 45 Bảng 3.3 Ảnh hưởng của mật độ và phân bón đến tăng trưởng chiều cao

của giống cao lượng ngọt NL3 50 Bảng 3.4 Ảnh hưởng của mật độ và phân bón đến số lá của giống cao

lượng ngọt NL3 54 Bảng 3.5 Ảnh hưởng của mật độ và phân bón đến một số chỉ tiêu năng

suất tại thời điểm thu hoạch của giống cao lương ngọt thí nghiệm 56 Bảng 3.6 Ảnh hưởng của mật độ và phân bón đến hàm lượng đường của

giống cao lượng ngọt NL3 thí nghiệm 63 Bảng 3.7 Ảnh hưởng của mật độ và phân bón đến sâu, bệnh hại trên

giống cao lương ngọt thí nghiệm 67

MỞ ĐẦU

1 Đặt vấn đề

Việt Nam là một đất nước hàng năm phải nhập khẩu xăng dầu với lượng rất lớn Trong bối cảnh nhiên liệu hóa thạch ngày càng cạn kiệt, giá nhiên liệu liên tục tăng như hiện nay cùng với biến đổi khí hậu và yêu cầu cắt giảm khí thải CO2 thì việc nghiên cứu tìm ra nguồn năng lượng sạch, năng lượng tái tạo (NLTT) thay thế năng lượng truyền thống là một giải pháp hết sức cấp bách

Năng lượng sinh học (NLSH) nói chung được coi là một trong những nhiên liệu thân thiện với môi trường Năng lượng thay thế hiện nay đã và đang được phát triển mạnh mẽ trên thế giới Nghiên cứu phát triển nguồn năng lượng sinh học có ý nghĩa hết sức to lớn đối với vấn đề an ninh năng lượng quốc gia, thực hiện công ước Quốc tế về cắt giảm khí thải CO2, đồng thời góp phần thúc đẩy phát triển bền vững kinh tế nông thôn theo hướng hàng hóa và công nghiệp hóa Xuất phát từ xu hướng đó, ngày 20/11/2007, Thủ tướng Chính phủ đã ký Quyết định số 177/2007/QĐ-TTg về việc phê duyệt “Đề án phát triển nhiên liệu sinh học đến năm 2015, tầm nhìn đến năm 2025” Quyết định này đã tạo hành lang pháp lý, chính sách và các kế hoạch đầu tư phát triển nhiên liệu sinh học

Để thực hiện chủ trương này của Chính phủ, Việt Nam hiện nay đã và đang xây dựng 4 nhà máy sản xuất xăng (ethanol) sinh học với tổng công suất gần 300.000 tấn/năm (gần 400 triệu lít/năm) Con số này mới chỉ đáp ứng được 1/2 nhu cầu xăng sinh học theo ước tính đến năm 2025 (600 triệu tấn, tương ứng với 760 triệu lít) Hiện nay, nguyên liệu chính để sản xuất NLSH là sắn lát khô Tuy nhiên việc sản xuất xăng sinh học từ sắn khiến các nhà máy sản xuất xăng sinh học phải cạnh tranh nguồn nguyên liệu sắn khốc liệt với các doanh nghiệp chế biến khác trong nước và gần đây là cả Trung Quốc

Chính vì vậy mà các nhà máy sản xuất xăng sinh học của Việt Nam đang phải đối mặt với vô vàn khó khăn để có đủ nguồn nguyên liệu từ sắn Do vậy việc tính đến cây trồng nhiên liệu khác có khả năng thâm canh cho năng suất cao ít cạnh tranh là vô cùng cần thiết đối với nền công nghiệp năng lượng sinh học

có tiềm năng nhất do có hiệu suất quang hợp cao và khả năng thích nghi rộng Hiện nay trên thế giới cao lương ngọt đang được coi là cây trồng tiềm năng nhất để sản xuất xăng sinh học Theo đánh giá của Viện nghiên cứu cây trồng vùng khô hạn và bán khô hạn quốc tế (ICRISAT) 50% diện tích trồng cao lương lấy hạt của châu Á và châu Phi sẽ được thay thế bằng cây cao lương ngọt, trong đó châu Á khoảng 11,7 triệu ha và châu phi 23,4 triệu ha) Sự phát triển nhanh chóng của cao lương ngọt là nhờ có những ưu thế nổi trội:

- Thời gian sinh trưởng ngắn (100 - 110 ngày), do vậy một lần trồng có thể thu hoạch hai ba lần nhờ kỹ thuật cắt, để gốc như để gốc mía

- Cây cao lương có khả năng chịu hạn rất tốt, nhu cầu nước (4000m3/vụ) chỉ bằng một phần tám nhu cầu nước của cây mía (36000m3

chủ trì thực hiện giai đoạn 2009- 2011; 01 đề tài nghị định thư do trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên chủ trì thực hiện giai đoạn 2012 - 2014) Trước

đó, trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên cũng đã hợp tác với Nhật Bản thực hiện nghiên cứu tính khả thi của phát triển cao lương ngọt làm nguyên liệu sản xuất xăng sinh học tại Việt Nam (kết thúc tháng 12/2011) Những kết quả bước đầu cho thấy cao lương ngọt sinh trưởng rất tốt tại Việt Nam và có

thể cho năng suất trên 100 tấn/ha/vụ 5 tháng Trong số những giống đã thử

nghiệm thì giống NL3 đang được đánh giá là một trong những giống triển vọng nhất Tuy nhiên cho đến nay vẫn chưa có những nghiên cứu chuyên sâu

về các biện pháp kỹ thuật đối với giống này đặc biệt là là sự ảnh hưởng của mật độ và phân bón đến năng suất, chất lượng và khả năng chống chịu ngoại cảnh và sâu bệnh của giống này

Xuất phát từ thực tiễn trên chúng tôi đã tiến hành thực hiện đề tài:

“Nghiên cứu ảnh hưởng của mật độ và phân bón đến sinh trưởng, phát triển của giống cao lương ngọt NL3 tại trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên”

2 Mục tiêu nghiên cứu

- Xác định được mật độ và mức phân bón thích hợp cho giống cao lương ngọt NL3 trong điều kiện sinh thái tại tỉnh Thái Nguyên

- Lựa chọn được mật độ và liều lượng phân bón thích hợp làm cơ sở khuyến cáo quy trình canh tác

3 Ý nghĩa của đề tài

Kết quả của đề tài là cơ sở xác định liều lượng phân bón hợp lý cho từng mật độ trồng và xác định được tổ hợp phân bón và mật độ tốt nhất đảm bảo cho giống cao lương ngọt NL3 sinh trưởng, phát triển tốt, có năng suất, hàm lượng đường cao trong điều kiện sinh thái tại tỉnh Thái Nguyên

Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 Nguồn gốc, phân bố và điều kiện ngoại cảnh của cây cao lương

Cây cao lương (Sorghum bicolor L Moench) thuộc chi lúa miến hay

chi Cao lương (chi Sorghum) một trong 30 loài thực vật họ hòa thảo (họ Poaceae) Theo Evelyn (1951) [18], cao lương có nguồn gốc từ miền Trung Phi cách đây 5 - 7 nghìn năm, sau đó được phát triển ở Ấn Độ, Trung Quốc và được du nhập vào Mỹ năm 1890 để làm thức ăn gia súc Hiện nay có hàng triệu người ở châu Phi, châu Mỹ La Tinh… dùng cao lương như một loại lương thực chính trong bữa ăn hàng ngày

Cao lương có khả năng chống chịu với những điều kiện ngoại cảnh bất thuận đặc biệt là hạn và ngập úng, chúng đóng vai trò quan trọng hơn trong các khu vực có khí hậu khô cằn Hiện tại cao lương là cây lương thực chủ yếu của vùng bán khô hạn của thế giới Cao lương thường được trồng luân canh với lúa mỳ, ngô và là một thành phần quan trọng trên các bãi chăn thả gia súc của nhiều khu vực nhiệt đới Các loài lúa miến là cây lương thực quan trọng ở

châu Phi, Trung Mỹ và Nam Á, là “cây lương thực đứng hàng thứ năm trên

giới Cao lương là loại cây trồng nhiệt đới và bán nhiệt đới do đó không thể

trồng ở điều kiện lạnh giá; cao lương thích nghi với khoảng điều kiện khí hậu rộng lớn từ những vùng có lượng mưa hàng năm cao đến những nơi khô hạn Mặc dù lượng mưa và các yếu tố khác quyết định mùa vụ và thời gian sinh

trưởng của cao lương nhưng cao lương vẫn có thể trồng và phát triển ở những nơi có điều kiện khắc nghiệt và trình độ thâm canh hạn chế Cao lương rất thích nghi với vùng đất nóng, khô hạn và bán khô hạn và là cây trồng chính ở châu Phi, châu Á, Nam Mỹ và châu Đại Dương, những nơi quá nóng và khô không phù hợp sản xuất ngô Đây cũng là cây trồng lấy hạt chính ở những vùng khô hạn và bán khô hạn Cây cao lương có xuất xứ từ vùng nhiệt đới nên điều kiện khí hậu nóng ẩm là điều kiện thuận lợi cho phát triển Cao lương có ngưỡng nhiệt phát triển 15 - 370C, nhiệt độ tối thích là 270

C (Wilson

và Myer, 1954) [32] Đa số các giống cao lương hiện nay không phản ứng với

ánh sáng, tuy nhiên cao lương là cây trồng ngày ngắn

1.1.1 Đặc tính thực vật học và khả năng chống chịu của cây cao lương

Cao lương ngọt (Sweet sorghum) là một cây thuộc họ hòa thảo, chiều cao trung bình từ 0,6 - 5m 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 cây ngô và các cây ngũ cốc khác

Cao lương là cây thân thẳng, chứa nhiều nước Tùy từng giống và điều kiện sinh trưởng mà chiều cao cây thay đổi từ 0,5 - 5m, cũng có giống cao tới 6m Đa số là cây hàng năm nhưng có các giống cây lâu năm tùy thuộc vào tổng tích ôn của từng giống trong điều kiện trồng cụ thể, do vậy mà thời gian sinh trưởng của chúng cũng khác nhau

Thân cao lương 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 Cao lương có khả năng đẻ nhánh, nhánh được sinh ra từ các đốt trên thân, các đốt sát mặt đất ra nhánh trước, nếu thân chính

bị chết đi thì các nhánh con sẽ mọc ra thay thế thân chính Cao lương có sức tái sinh rất mạnh, trồng một vụ có thể thu hoạch liên tiếp 2 - 3 lần, có khi tới 4 lần tùy vào mức độ thâm canh Nếu chăm sóc tốt, năng suất vụ gốc không kém vụ tơ, thậm chí cao hơn Mỗi mắt trên thân cao lương có những chồi

mầm, khi đã thu hoạch thân được chặt đi, những mầm ở phần gốc sẽ tiếp tục phát triển cho ra những cây mới ở vụ sau Nên thu hoạch vụ tơ đúng lúc khi hạt vừa cứng, nếu thu hoạch trễ các chồi mầm sẽ già yếu đi

Bộ rễ cao lương phát triển rộng, rễ chính đâm sâu với nhiều rễ phụ và

rễ bên, rễ chủ yếu xuất hiện ở tầng đất mặt Rễ chính có thể đâm sâu tới 1,5m dưới mặt đất nhưng thông thường tập trung ở độ sâu 0,9m hoặc có thể tăng lên gấp 2 lần chiều sâu đó Rễ cao lương là rễ chùm với rất nhiều rễ bên có khả năng hút nước hiệu quả, rễ đâm rộng Nhờ đặc điểm này mà cao lương có thể sống ở những nơi khô hạn hơn ngô (Wilson, 1995) [31]

Thân cây cứng, thông thường thuộc dạng thân đứng, thân có thể khô hoặc chứa nhiều nước, giữa thân có thể rỗng hoặc không, có đốt giống cỏ, nằm trong họ hòa thảo Đường kính thân dao động từ 0,5 - 5cm và thu nhỏ ở phần ngọn Tại mỗi mắt thân xuất hiện một lá và một chồi Trên thân phát triển một vài chồi nách làm cho cây cao lương đẻ nhánh nhiều và khỏe

Lá cao lương rộng và dài, phân bố trên thân rất đa dạng, chúng có thể tập trung phần gốc hoặc phân bố đồng đều trên thân ít hoặc nhiều Số lá trên thân chính có thể thay đổi từ 7 - 24 lá tùy thuộc từng giống Lá cây trông rất giống lá ngô, đôi khi cuộn tròn lại Lá cao lương cũng có phần bẹ ôm sát vào thân cây làm tăng độ cứng cho cây, bẹ lá thông thường có chiều dài khoảng

15 - 35cm và cuộn chặt lấy thân Phiến lá thẳng hoặc lòng mo, dài từ 30 - 135cm và rộng từ 1,5 - 13cm với mép lá thẳng hoặc gợn sóng, mặt lá thường phủ một lớp phấn sáp Gân giữa lá có thể có màu trắng, vàng đối với giống có thân rỗng và khô hoặc màu xanh đối với giống thân có dịch

Hoa cao lương kết lại thành bông dài 4 - 25cm, rộng 2 - 20cm, có thể mọc thẳng đứng hoặc cong xuống như cổ ngỗng Hoa cao lương mọc thành chùm, chùm hoa có cả hoa đực và hoa cái, mỗi chùm gồm khoảng 6000 bông con Chùm hoa có một cuống trung tâm, với những nhánh cấp 1, cấp 2, đôi khi có cấp 3, từ các nhánh này sinh ra các chùm hoa nhỏ Chiều dài và khoảng

cách của những nhánh hoa quyết định hình dạng của chùm, từ hình nón hoặc hình ô van kín

Hình 2.1 Một số hình ảnh về bông của cây cao lương

(Nguồn: FAOSTAT, 2007) [35]

Cao lương là cây tự thụ phấn, đôi khi xảy ra hiện tượng giao phấn, tỷ

lệ giao phấn thường nhỏ hơn 6% (Conley, 2003) [14]

Hạt cao lương có dạng tròn hoặc ô van có kích thước từ 4 - 8mm, có nhiều màu sắc, hình dạng khác nhau tùy từng giống Thường hạt được bao phủ bởi lớp mày Vỏ hạt cao lương cứng, có màu sẫm hoặc màu nâu đậm, có tính kháng bệnh và các tác động gây hại nhưng làm gia súc khó tiêu hóa hơn (Icrisat, 1996) [34] Một kg hạt giống chứa 25.000 đến 61.740 hạt Hạt cao lương có nhiều màu sắc khác nhau từ màu vàng nhạt, màu nâu đỏ nhạt đến màu nâu sẫm tùy thuộc vào từng nhiều tanin làm cho hạt có vị đắng

Hạt cao lương khá nhỏ, đường kính khoảng 3 - 4mm, màu sắc hạt thay đổi từ vàng nhạt đến nâu đỏ và nâu sẫm tùy thuộc vào giống Giống NL3 có

hạt màu nâu sẫm Chùm hoa cao lương nhỏ, các hoa trên bông không đồng đều nở hoa Các loài cao lương hoang dại phân biệt bởi vòng đặc trưng với lông dài tại những mấu Chúng dễ nở hoa và nở trên nhiều nhánh, nhánh hoa

có hình xoắn ốc Đầu hoa mang hai loại hoa, một loại không có cuống và có

cả hoa đực lẫn hoa cái, loại còn lại có cuống và thông thường là hoa đực (Ramph, 2005) [28]

Cũng như ngô, cao lương là cây C4 có khả năng sử dụng ánh sáng cao hơn các loại cây khác, dưới điều kiện ánh sáng cao và nhiệt độ nóng, chúng

có thể quang tổng hợp mạnh hơn (nhiều nghiên cứu cho thấy hơn 90% chất khô tích lũy được là do quang hợp) và sản xuất nhiều sinh khoáng, có khả năng thích nghi và tiến hóa trong những vùng bị hạn chu kỳ (Trần Văn Hòa, 2003) [3] Phần lớn các loài cây cao lương có khả năng chịu khô hạn và chịu nóng cao, đóng vai trò quan trọng trong các khu vực có khí hậu khô cằn Chúng tạo thành một phần quan trọng của các bãi chăn thả gia súc tại nhiều khu vực nhiệt đới

Theo báo cáo từ các khu vực Trung Quốc, Nhật Bản, Ấn Độ, Tây Á, Địa Trung Hải… thì cây cao lương 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 (Duke, 1983) [17] 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, bộ rễ phụ nhiều gấp 2 lần so với ngô, trên phiến lá hoặc bẹ lá có một lớp sáp màu trắng nhạt bao phủ để bảo vệ chúng khỏi sự mất nước dưới điều kiện khô nóng và làm giảm sự mất nước, khả năng tái sinh mạnh mẽ và tự dừng sinh trưởng trong điều kiện hạn, phục hồi bình thường trở lại khi điều kiện thuận lợi Do vậy, cao lương có thể phát triển ở vùng nhiệt đới và á nhiệt đới với lượng mưa hàng năm chỉ khoảng 400

- 600mm, nơi quá khô ngô không trồng được Không chỉ có khả năng sinh trưởng trong vùng hạn mà nó còn có khả năng phát triển được ở điều kiện

thường xuyên ngập nước, do đó nó cũng có thể trồng ở những vùng có lượng mưa lớn

Cao lương sinh trưởng được ở độ cao 0 - 2300m so với mực nước biển, khoảng pH đất mà cao lương có thể sinh trưởng được rất rộng từ 5,0 - 8,5 (Icrisat,1996) [34] Nhưng theo Duke (1983) thì cao lương cũng có thể trồng được ở những vùng 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 - 41oC, nhiệt độ hàng năm trung bình

có thể từ 7,8 - 27,80C, thông thường khoảng 20,10C [17] Cao lương có thể thích ứng tốt trong các điều kiện nóng và lạnh của các vùng thuộc khu vực nhiệt đới và cận nhiệt đới

Như vậy cao lương cho thấy khả năng chịu hạn, úng, nóng, lạnh và mặn hơn hẳn những cây trồng khác Đây là ưu điểm mới để cho phép canh tác cao lương ở những vùng đất khó khăn, đặc biệt là trong điều kiện khô hạn

1.1.2 Thời gian sinh trưởng

Thời gian từ gieo đến thu hoạch hạt là một trong những yếu tố quan trọng để phân loại các giống cao lương, bố trí mùa vụ Thời gian sinh trưởng thường ít thay đổi tuy nhiên nó cũng phụ thuộc vào điều kiện thời tiết, mùa

vụ, cùng một giống nếu trồng sớm thường có thời gian sinh trưởng dài hơn nếu trồng muộn

Bảng 1.1 Bảng phân loại giống căn cứ theo thời gian từ gieo

đến hạt chín sinh lý Nhóm giống Thời gian sinh trưởng

Cách phân loại này dựa trên điều kiện thời tiết bình thường, dưới điều kiện thời tiết khắc nghiệt hoặc rất thuận lợi có thể kéo dài hoặc rút ngắn thời gian sinh trưởng đến 25 ngày so với cách phân loại trên

1.2 Tình hình sản xuất và nghiên cứu cao lương trên thế giới và trong nước

1.2.1 Tình hình sản xuất và nghiên cứu cao lương trên thế giới

1.2.1.1 Tình hình sản xuất cao lương trên thế giới

Cao lương là một trong những loại cây ngũ cốc hàng đầu thế giới, cung cấp thực phẩm, thức ăn, chất xơ, nhiên liệu, sợi Cung cấp lương thực cho

750 triệu người trên hành tinh, đặc biệt là ở những vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới của châu Phi, châu Á và châu Mỹ La Tinh (Borrell, 2000) [12]

Hiện nay có hơn 50 quốc gia trồng cao lương phân bổ ở cả 6 châu lục, tập trung chủ yếu ở châu Phi và châu Mỹ Cây cao lương được ví dụ như một cây trồng đa tác dụng, sản phẩm của nó phục vụ cho nhiều ngành khác nhau tùy vào mục đích sử dụng: hạt làm thực phẩm cho người và gia súc, thân lá dùng làm thức ăn cho gia súc, làm chất đốt hoặc trong ngành công nghiệp sản xuất ethanol

Mục đích sử dụng cũng dần thay đổi, trong những năm 1970 - 2000 cao lương chủ yếu được sử dụng làm thức ăn cho gia súc, từ những năm 1990 cao lương được nghiên cứu để sản xuất ethanol, trong khi đó trước năm 1970 thì hạt lại được dùng làm lương thực cho con người

Ngoài ra, cao lương còn được trồng với mục đích rất quan trọng là lấy thân lá làm thức ăn gia súc Cao lương thường trồng thành thảm cỏ để thu cắt cho gia súc ăn tươi hoặc chế biến dự trữ trong mùa khô hoặc làm đồng cỏ chăn thả Phần lớn các giống cao lương có khả năng chịu khô hạn, chịu nóng và chịu lạnh cao nên chúng đóng vai trò quan trọng trong ngành chăn nuôi ở các khu vực

khô cằn, khắc nghiệt Cây cao lương được sử dụng làm thức ăn gia súc vì loại cây này có ưu điểm là có thể chịu đựng điều kiện khô hạn tự nhiên

Sử dụng thân lá cao lương làm thức ăn gia súc thì có thể thu hoạch từ 2

- 5 lần/vụ trồng Cao lương trồng có giống hàng năm và giống lưu năm để làm thức ăn xanh cho gia súc Đây là loại cây gia súc rất thích ăn Khi thu hoạch năng suất thân của một số giống làm thức ăn có thể đạt tới 54,3 tấn/ha và 43,4

- 71,4 tấn/ha/lứa đối với cao lương lai (Reed, 1976) [29] Năng suất chất khô

ở một số nước cũng thay đổi, tại Brazil là 13 - 15 tấn/ha, tại Mỹ là 14 - 17 tấn/ha, tại Irac 24 - 28 tấn/ha; 2,5 - 25 tấn/ha ở Oklahoma; 12 tấn/ha ở CuBa (Menedez and Martinez, 1980) [25]; 6 - 8 tấn/ha ở Ấn Độ (Itral và cs, 1980) [21] 14 - 33 tấn/ha ở Louisiana (Ricaud và cs, 1981) [30] Trong khi đó năng suất chất khô của cây cao lương có thể đạt tới 20 tấn/ha (cây lâu năm) hoặc 30 tấn/ha (cây hàng năm) Như vậy, năng suất chất khô của cây cao lương thay đổi rất lớn tùy thuộc vào điều kiện đất đai khí hậu, kỹ thuật chăm sóc, thu hái và giống Điều này đã ảnh hưởng tới chất lượng và sản lượng thức ăn khi sử dụng cho mục đích làm thức ăn gia súc Theo Boardman (1980), cao lương sử dụng làm thức ăn gia súc ở 120 ngày sau trồng tại California có tốc độ sinh trưởng trung bình đạt 23g/m3/ngày sẽ cho năng suất đạt 27,6 tấn/ha; tại Australia cao lương 83 ngày sau trồng có tốc độ sinh trưởng trung bình đạt 17g/m3/ngày sẽ cho năng suất 14,1 tấn/ha [11]

Hiện nay, cao lương làm thức ăn thô xanh cho gia súc có thể được lấy

từ nhóm cây cao lương lấy hạt (thường gọi là milo) nhưng năng suất chất khô nhóm này thấp Nhóm giống cao lương chuyên dùng để làm thức ăn gia súc

có năng suất chất xanh cao và tỷ lệ sử dụng thường 80 - 90%

Bảng 1.2 Tình hình sản xuất cao lương trên thế giới trong những năm

gần đây

Năm Diện tích

(triệu ha)

Năng suất (tấn/ha)

Sản lượng (1000 tấn)

Sản lượng hạt (1000 tấn)

Ngoài mục đích sử dụng làm thức ăn gia súc, thân cao lương còn được

sử dụng để sản xuất mật cao lương, đường, đồ uống chứa cồn, ethanol Các

bộ phận của cây là nguồn nguyên liệu cho nấu nướng Chất nhuộm màu được chiết ở cao lương hạt được sử dụng ở phía đông châu Phi Ở Mỹ, tinh bột của cao lương được chế biến bằng quy trình nghiền ướt làm thành đường dextro, các giống cao lương hạt sáp sử dụng làm keo dán giấy và vải Ở Trung Quốc người ta đã ước tính giá thành sản xuất cồn từ cây cao lương chỉ có 3.500 NDT/tấn Cứ 16 tấn cây cao lương có thể sản xuất được một tấn cồn, phần bã còn lại có thể chiết suất được 500kg dầu diesel sinh học, người ta chỉ chế biến nhiên liệu từ thân cây, phấn hạt cao lương vẫn để dùng làm thực phẩm

Diện tích cao lương không có nhiều thay đổi, duy trì trên mức 40 triệu

ha, cao lương được trồng nhiều nhất năm 2005 (46,54 triệu ha) Do sức ép của dân số và nhu cầu sử dụng đất cho công nghiệp nên diện tích cao lương thế giới duy trì ở mức 35 - 46 triệu ha

Từ năm 2005 - 2011, diện tích trồng cao lương trên thế giới có xu hướng giảm từ 46,53 triệu ha xuống còn 35,48 triệu ha Tuy nhiên tổng sản lượng hạt cao lương giảm không nhiều do việc sử dụng những giống mới phù hợp với từng vùng sinh thái và mùa vụ Tổng sản lượng hạt cao lương thế giới

từ năm 1990 - 2011 luôn duy trì ở mức 54 - 60 triệu tấn Năng suất hạt cao lương qua các năm dao động trong khoảng 1,285 - 1,527 tấn/ha Năng suất hạt cao lương của thế giới đạt cao nhất năm 2011 (1,527 tấn/ha)

Châu Phi có diện tích trồng cao lương lớn nhất thế giới Diện tích tăng liên tục từ năm 1990 đến năm 2005 (năm 1990 là 16,46 triệu ha; năm 2005 là 28,76 triệu ha) Từ năm 2005 diện tích trồng cao lương giảm còn 19,56 triệu

ha năm 2011 nhưng vẫn chiếm đến 55,13% diện tích cao lương trên thế giới Mặc dù năng suất hạt cao lương khá thấp, năm 2011 đạt 10,62 tạ/ha, thấp hơn

so với bình quân năng suất thế giới (15,27 tạ/ha) nhưng do diện tích lớn nên châu Phi có sản lượng cao nhất thế giới chiếm 38,34% sản lượng của thế giới Việc nâng cao năng suất hạt cao lương được quan tâm và chú trọng, rất nhiều chương trình, dự án cải tiến kỹ thuật canh tác, lai tạo giống cao lương mới đang tiến hành

Châu Á cũng là châu lục trồng nhiều cao lương nhưng trong số 10 nước

có sản lượng cao nhất thế giới chỉ có Trung Quốc là đại diện của châu Á Năm 2011 sản lượng hạt đạt 2,05 triệu tấn, năng suất hạt 40,98 tạ/ha, cao hơn

so với trung bình thế giới (15,27 tạ/ha)

Bảng 1.3 Tình hình sản xuất cao lương ở các châu lục

1.2.1.2 Tình hình nghiên cứu cao lương trên thế giới

Trải qua hàng ngàn năm thì cây cao lương được trồng và nghiên cứu khắp nơi trên thế giới, từ những vùng đất màu mỡ đến những vùng đất khô cằn tưởng như không thể sinh sống được Đầu tiên là từ thượng nguồn sông Nile sau đó đã lan rộng ra hầu hết các châu lục, cho đến nay thì đã rất quen thuộc với nhiều người

Tháng 12/2002 tại cuộc họp của những nhà khoa học nghiên cứu về

lương thực thế giới, Grisse đã nói: “Chúng tôi thiết lập kế hoạch tập huấn

khoảng 100 nhà kỹ thuật nông nghiệp trong sản xuất và sử dụng lúa miến ngọt ở hai vùng đất khô cằn và có muối kiềm với diện tích 10 ha trong hai năm, từ đó thiết lập biện pháp canh tác, chế biến cho vật nuôi sau đó chuyển giao kỹ thuật thành công cho 200 hộ nông dân”

Tổ chức FAO đã thông qua một chương trình kỹ thuật giúp đỡ Bộ Nông nghiệp Trung Quốc canh tác cây cao lương ở Slandong và Shaanxi để cho gia súc ăn, sản xuất ethanol trên những vùng đất khô cằn có độ mặn, kiềm cao Đối tác của dự án là Viện giống Trung Hoa, có thể gây giống để bảo tồn trong nhiều năm Từ đó Bộ Nông nghiệp Trung Quốc, Bộ Khoa học và kỹ thuật xem xét việc giới thiệu một kế hoạch đẩy mạnh trồng cây cao lương ngọt trong năm 2003 - 2005 lên 1 triệu ha

Tháng 12/2006 khu vực trước hồ Bewery của Milwankee, Wisconsin

đã mở màn trồng gọi là: “giống lúa mạch mới”, cây để chiết tách lấy “gluten”

để dùng trong công nghiệp nước giải khát và công nghiệp hóa học

Các ngành khoa học dự án ICRISAT đã có rất nhiều nghiên cứu về các giống cao lương trên nhiều vùng khác nhau Từ đó đưa ra những giống

có thời gian sinh trưởng ngắn, trung, dài phù hợp với mục đích gieo trồng ở mỗi nơi

Nhận thức được vai trò quan trọng của cao lương cũng như nhu cầu tiêu thụ cao lương của con người không ngừng tăng lên, nhiều nước đã đầu tư cho việc nghiên cứu để tăng năng suất và diện tích trồng cao lương Hướng đi được đặt ra cho chúng ta là phải tăng năng suất cao lương bằng cách sử dụng các giống có tiềm năng năng suất cao và áp dụng các biện pháp kỹ thuật tiên tiến vào sản xuất

Ở châu Phi, dự án nghiên cứu cao lương cấp nhà nước được phê duyệt năm 1984, bắt đầu hoạt động từ năm 1986 đến 1991 dưới nguồn vốn tài trợ của chính phủ Mỹ

Công tác nghiên cứu cao lương trên thế giới đang ngày càng được mở rộng với các tổ chức và nhiều chương trình nghiên cứu như:

- ICRISAT: Viện nghiên cứu cây trồng Quốc tế vùng nhiệt đới bán khô hạn

- NRCS: Trung tâm nghiên cứu cao lương Quốc tế

- INRAN: Viện nghiên cứu nông nghiệp Niger

- SAFGRAD: Tổ chức nghiên cứu và phát triển cây ngũ cốc vùng bán khô hạn

- CGIAR: Trung tâm nghiên cứu tư vấn nông nghiệp Quốc tế

* Một số kết quả nghiên cứu về chọn giống cao lương trên thế giới

Mặc dù hiện nay có rất nhiều giống cao lương ngọt được trồng phục vụ cho sản xuất đường hay rỉ đường, tuy nhiên xuất phát từ mục đích chiết xuất

mà người ta chọn ra những giống có hàm lượng đường phù hợp Bộ Nông nghiệp Mỹ đã chọn lọc được nhiều giống cao lương ngọt có năng suất thân lá cao, những giống này có thời gian sinh trưởng, trọng lượng hạt, hàm lượng đường và các đặc tính sinh lý khác nhau

Cao lương hay bất kỳ một cây trồng nào, tính trạng năng suất được quy định bởi rất nhiều gen khác nhau Môi trường là nhân tố quy định giới hạn của kiểu gen Do đó, các nhà khoa học phải tìm ra những gen và điều kiện môi trường thích hợp nhất để cây trồng có năng suất cao

Tại Trung Quốc, Viện Đại học nông nghiệp Thẩm Dương đã nghiên cứu 58 dòng cao lương ngọt và lọc ra một số giống tốt, thích hợp với vùng Đông Bắc

Trong năm 2004, 21 giống cao lương ngọt (A63, 51 Volzhskoye, Kamyshinskoye 7, Kinelskoye 3 và các giống khác) đã được công nhận trồng

ở các vùng khác nhau của Liên bang Nga

Trong số 93 dòng thử nghiệm tại Israel đã tìm thấy 9 dòng phù hợp cho quá trình tổng hợp đường Hàm lượng đường trung bình 20,7%; 1,39% đường khử; 15,8% sucrose (Blum và cs, 1977) [10]

Sau khi khảo nghiệm một số giống cây cao lương ngọt có nguồn gốc từ

Mỹ, phát hiện được 3 giống (MN-9, MN-29 và Rio) có hàm lượng đường trong thân lá cao, 3.500 - 5.000kg đường/ha; 13,2% sucrose; 70 - 80% dịch mật trong cùng điều kiện canh tác như các giống khác (Blum và cs, 1977) [10]

Những giống cao lương ngọt có năng suất sinh khối và hàm lượng đường cao đang được phát triển tại Mỹ Những giống này có năng suất sinh khối cao hơn mía 30%, tuy nhiên tỷ lệ bã lại cao hơn mía

Các giống cao lương ngọt có năng suất hạt 8,8 tấn/ha, năng suất sinh khối 66,8 tấn/ha Giống Rio có chiều cao cây cao nhất Năng suất sinh khối trung bình của các giống cao lương ngọt trên thế giới ở thập niên 70 tăng nhanh chóng từ 35 - 48 tấn/ha lên 45 - 60 tấn/ha Trong tương lai, năng suất sinh khối sẽ tiếp tục tăng và có thể đạt 80 tấn sinh khối/ha, năng suất 1,5 - 5,5 tấn/ha, có thể thu hoạch sau 130 - 140 ngày

Sau khi đánh giá năng suất sinh khối và số lượng chồi/thân chính của một số giống cao lương ngọt, 4 giống: Brandes, Dale, Rio và Wray có số lượng chồi/thân lần lượt: 1,2; 0,38; 0,86; 0,36 Năng suất sinh khối của chồi bằng 56% năng suất thân chính, trong khi hàm lượng đường, đường khử, đường kết tinh, tỷ lệ dịch ép của giống Brandes, Rio và Wray tương đương nhau

Trong tám giống cao lương ngọt được trồng vào đầu tháng 6 và thu hoạch vào tháng 11, có 3 giống Keller, MN và 1500 và Ramada có năng suất sinh khối tương đương nhau (41 - 46 tấn/ha) và cao hơn các giống khác Giống Brandes, Roma có khối lượng vật chất khô cao nhất: 54,2g và 50,4g ở thời điểm 60 ngày sau gieo Tại thời điểm 90 ngày sau gieo, khối lượng vật chất khô của giống Rio (72,2g); Dale (70,2g) và Brandes (65,5g) tương đương nhau Giống RM-10-2 có khối lượng vật khô cao nhất (75,2g) Giống cao

lương ngọt Keller thu hoạch được 107 tấn thân lá/ha tương đương 5,997 lít ethanol (Hill và cs, 1981) [20]

Sau khi khảo nghiệm 5 giống (Rio, Dale, RM-57-1 và J-set-3) đưa ra kết luận rằng: giống Rio có số lá/thân nhiều hơn các giống khác (8,02 lá), chiều cao cây trung bình 307 cm; trong khi đó giống RM-57-1 và Dale cho năng suất sinh vật học cao nhất đạt 51,8 và 50,6 tấn/ha trong cùng điều kiện canh tác

Sau khi tiến hành đánh giá các dòng cao lương khác nhau tại Rahuri cho thấy chiều cao của các giống cao lương dao động từ 180cm (giống IS- 660) đến 350cn (giống IS-306) (Bapat và cs, 1987) [9]

Sau khi tiến hành khảo nghiệm 87 giống cao lương ngọt ở Kharif, đã tìm ra 12 giống triển vọng Trong đó giống SSV-2525 có chiều cao cây cao nhất (344cm) và năng suất thân lá đạt 57,6 tấn/ha và 51,7 tấn/ha Giống SSV-

74 và 7073 năng suất thân lá đạt 52,2 tấn/ha và 51,7 tấn/ha Giống

SSV-108 được đánh giá là giống phù hợp nhất trong điều kiện trồng vừa lấy hạt vừa lấy thân (41,1 tấn thân lá/ha) (Bapat, 1987) [9]

Thí nghiệm đánh giá 10 giống cao lương ngọt trồng trên nền đất xám ở Dharward cho thấy: Chiều cao cây dao động từ 100 - 350 cm, chu vi thân từ 1,47 - 2,29cm (giống Brandes) Diện tích lá/cây phụ thuộc vào từng thời kỳ sinh trưởng Ở thời kỳ trỗ bông chỉ số diện tích lá cao nhất đạt 38,48 dm2

/cây

/cây) (Choudhari, 1990) [15]

Trong 3 năm 1984, 1985, 1986 trường Đại học Nông nghiệp Dharward

đã khảo nghiệm các giống Roma, Rio, Thesis, Dale và Brandies với 2 giống địa phương (J-set-3, SB-1079) làm giống đối chứng Giống J-set-3 và Brandies có năng suất tương đương nhau Năng suất chồi cao nhất là giống Dale (4,07 tấn khô/ha) Tuy nhiên khi tính năng suất thân trung bình của vụ

chính và chồi thì J-set-3 và Brandies là hai giống có năng suất cao nhất 85,55 tấn/ha và 83,16 tấn/ha

* Một số kết quả nghiên cứu giống cao lương ngọt trong sản xuất ethanol

Cao lương được sử dụng là nguồn nguyên liệu sản xuất siro ở Mỹ cách đây rất lâu nhờ thân mọng nước với hàm lượng đường cao Dùng thân cây cao lương ngọt để chiết xuất đường cho kết quả tốt như dùng quả cây thốt nốt, hàm lượng đường cao hơn trong thân mía 9% (Karve và cs, 1970) [22]

Đánh giá khả năng sản xuất ethanol của 42 dòng cao lương được lai tạo

từ 6 giống cao lương ngọt và 1 giống cao lương lấy hạt cho kết quả như sau: khả năng sản xuất ethanol liên quan tới hàm lượng đường tổng số, tỷ lệ đường sucrose, tỷ lệ nước ép, năng suất thân và chu vi thân Trong số các cặp bố mẹ, giống SSV84 cho 14,2ml ethanol/cây trong khi dòng lai giữa giống SSV84 hà HES4 có năng suất cao nhất (32,1 ml ethanol/cây)

Sau khi khảo nghiệm 87 dòng, giống cao lương ngọt ở Khairf năm

1985 đã tìm được 12 dòng, giống có triển vọng phục vụ sản xuất đường Những giống này có thời gian sinh trưởng 115 - 120 ngày, pH trong nước ép

từ 4,5 - 5,3 Dòng SSV-7073 có hàm lượng đường cao nhất 22,24%, tinh bột 15,9% (Bapat và cs, 1987) [9]

Sau khi ép lấy thân nước để sản xuất ethanol, giống Rio cho sản lượng cao nhất 3.418 lít/ha, thấp nhất là giống NSA-440 cho 74,7 lít/ha Đồng thời Rio là giống có hàm lượng nước ép cao 45,5 - 50,4%, hàm lượng đường (19,6

- 21%), hàm lượng tinh bột (14,8 - 26,2%), đường thô (1,75 - 3,37 tấn/ha)

NK 405, Keller và Tracy được chọn để nghiên cứu hàm lượng đường trong thân và sự khác nhau giữa các đốt thân Quá trình hình thành đường sucrose không liên quan chặt tới các giai đoạn sinh trưởng của cây trồng, như

đã được giả định cho đến nay, nhưng quá trình này xảy ra ngay sau quá trình kéo dài đốt

* Một số kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của giống cao lương tới hàm lượng đường trong thân lá cây cao lương

Cao lương đã được sử dụng là nguồn nguyên liệu phục vụ sản xuất siro

ở Mỹ cách đây rất lâu nhờ thân chứa nhiều nước với hàm lượng đường cao Dùng thân cây cao lương ngọt để chiết suất đường cho kết quả tốt như dùng quả cây thốt nốt, hàm lượng đường cao hơn trong thân mía 9% (Karve và cs,

1970 ) [22]

Sau khi khảo nghiệm 87 dòng, giống cao lương ngọt ở Khairf năm

1985 đã tìm được 12 dòng, giống có triển vọng phục vụ sản xuất đường Những giống này có thời gian sinh trưởng 115 - 120 ngày, pH trong nước ép

từ 4,5 - 5,3 Dòng SSV - 7073 có hàm lượng đường cao nhất 22,24%, tinh bột 15,9% (Bapat và cs ,1987 ) [9]

Sau khi ép thân lấy nước để sản xuất ethanol, giống Rio cho sản lượng cao nhất 3.418 l/ha, thấp nhất là giống NSA - 440 74,7 l/ha (Mc Bee và cs,

1983 ) [24] Đồng thời Rio là giống có hàm lượng nước ép cao 45,5-50,4%, hàm lượng đường 19,6 - 21,0%, hàm lượng tinh bột 14,28 - 26,2%, đường thô 1,75 - 3,37 tấn/ha

* Một số nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian thu hoạch cao lương tới hàm lượng đường trong thân lá một số giống cao lương ngọt

Các giống cao lương ngọt khác nhau có thời gian sinh trưởng và phát triển khác nhau nên thời gian thu hoạch không giống nhau

Thời gian thu hoạch là yếu tố ảnh hưởng gián tiếp đến chất lượng vì sự khác biệt trong điều kiện khí hậu của thời gian trước và sau khi thu hoạch Samuels

và Landrau (1954) đã tìm thấy sự thay đổi của hàm lượng đường, độ tinh khiết, hàm lượng nước ép có trong thân cây do thời gian thu hoạch

Hàm lượng đường trong thân có thể tăng hoặc không thay đổi giữa các giai đoạn, phụ thuộc vào kiểu gen và thời gian chín (Broadhead, 1969; Freeman,

1973; Choudhari, 1988) [15] Hàm lượng đường của cây cao nhất vào cuối thời

kỳ chín sinh lý và hàm lượng nước ép cao hơn so với giai đoạn đầu

Xác định thời gian thu hoạch hợp lý là quan trọng vì nó ảnh hưởng đến năng suất sinh khối và hàm lượng đường trong thân cây

* Những nghiên cứu về kỹ thuật canh tác cao lương

- Mùa vụ

Ở bang Minnesota của Mỹ, cao lương được trồng từ giữa tháng 5 và đầu tháng 6 khi nhiệt độ của đất đạt 15,6 - 18,30C Nếu trồng muộn hơn thì năng suất cao lương sẽ giảm (Carter và cs, 1989) [13] Nhưng ở Mehico đa số cao lương được trồng từ tháng 7 đến tháng 8, sinh trưởng tăng ở điều kiện ngày dài và ấm, nhiệt độ thích hợp là từ 25 - 300

C (Fribourg và cs, 1995) [19]

- Mật độ

Mật độ trồng cao lương phụ thuộc vào giống, cụ thể là kích thước và trọng lượng của hạt giống Thông thường có khoảng 16000 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 - 1,02m, khoảng cách hạt trung bình là 1,5cm, và gieo hạt ở độ sâu 50 - 70mm Như vậy thì có khoảng 247.097 - 296.516 cây/ha Nếu đất kém màu mỡ và khô cứng thì tỷ lệ hạt giống được gieo thấp hơn

Kích thước hàng: 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 hẹp để tăng năng suất được chú trọng đặc biệt 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 Minnesota cho thấy luống có độ rộng 0,25m cho năng suất cao hơn từ 10 - 15% so với luống

có độ rộng 1,02m Tuy nhiên phương pháp này lại có nhược điểm là khó

chăm sóc và việc kiểm soát cỏ dại phụ thuộc hoàn toàn vào thuốc diệt cỏ Đối với cao lương lấy hạt trong điều kiện có phân bón và nước tưới, gieo từ 8 - 12kg/ha (Carter và cs, 1989) [13] Theo Mortvedt và cs (1996) [26] ở phía Đông Mehico năng suất cao lương cao khi trồng với mật độ 7,8kg/ha, khoảng cách hàng hẹp (15,2 - 50,8cm)

- Phân bón

Nhu cầu dinh dưỡng của cây cao lương rất giống với cây ngô nhưng cao lương cần một lượng đạm lớn, một lượng vừa phải photpho và kali Trong điều kiện khô hạn bón 80 - 100kg N/ha trước khi trồng Với điều kiện có tưới bón 100kg N/ha trước khi trồng + 50 kg N/ha sau mỗi lần cắt (Carter và cs, 1989) [13]

Theo Mortvedt và cộng sự (1996), đất trồng cao lương thích hợp nhất là đất thoát nước tốt, pH từ 6 đến 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 [26] Tuy nhiên ảnh hưởng của phân lân và kali sẽ không lớn nếu lượng lân và kali tồn

dư trong đất từ vụ trước ở mức trung bình hoặc cao

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 phải kiểm tra hàm lượng đạm trong đất thường xuyên để đáp ứng yêu cầu của cây

Khi nghiên cứu lượng đạm bón của cao lương làm thức ăn gia súc, cao lương lấy hạt và cây ngô thì Rahman và cộng sự (1992) khẳng định ở điều kiện cắt một lần hàm lượng 120 kg N/ha năng suất chất xanh tăng đáng kể,

nhưng không tăng nữa khi tăng tiếp tục lượng đạm Tuy nhiên tổng lượng đạm tồn dư trong sản phẩm thu hoạch của cả ba loại cây tăng đáng kể khi tăng lượng đạm bón vào, đạm tồn dư cao nhất ở công thức bón với tỷ lệ 240kgN/ha Năng suất chất xanh giảm đáng kể khi cắt nhiều lần, nhưng ảnh hưởng này không thấy ở công thức bón 240kgN/ha lúc gieo hạt hoặc chia ra bón với tỷ lệ 120: 60: 60 Kg N/ha Tổng lượng đạm tồn dư trong sản phẩm thu hoạch ở công thức cắt nhiều lần cao hơn ở công thức cắt 1 lần, đặc biệt là

ở các công thức bón nhiều đạm hơn

Một nghiên cứu ba năm được tiến hành tại các khu vực Sahelian ở Niger, miền Tây Phi để kiểm tra hiệu quả sử dụng đạm của ba giống cao lương: giống lai NAD-1, Sepan82 và IRAT 204 ở mức đạm khác nhau để xác định năng suất và đưa ra hệ thống quản lý phù hợp để nâng cao năng suất Tại mức đạm bón là 90 kg N/ha giống lai NAD-1 được hiệu quả hơn trong sản xuất sinh khối và năng suất hạt hơn hai dòng cải tiến là Sepan82 và IRAT

204 Tuy nhiên, sự khác biệt về đặc điểm nông học, khả năng phục hồi, hiệu quả sinh lý và hiệu quả sản xuất nhiên liệu sinh học không khác biệt đáng kể giữa các giống cây trồng Chỉ số thu hoạch và sự hấp thu đạm trong NAD-1 cao hơn so với Sepon82 hoặc IRAT 204 Điều này có thể nói tiềm năng của giống như một yếu tố khai thác để sử dụng lượng đạm tối ưu trong đất ở Sahelian của Tây Phi và sử dụng giống lai là cực kỳ quan trọng trong việc xác định năng suất tiềm năng

Như vậy đã có rất nhiều nghiên cứu về kỹ thuật canh tác cao lương trên thế giới và đã đem lại nhiều kết quả rất khả quan Hiện nay, các nhà khoa học

ở nước ta cũng đang triển khai gieo trồng cây này ở các vùng với các đề tài nghiên cứu về biện pháp kỹ thuật như: thời vụ, phân bón, sâu bệnh, mật độ, thu hoạch, chế biến Đặc biệt Viện lúa Đồng Bằng sông Cửu Long đã nghiên cứu biện pháp kỹ thuật sạ cao lương sau lúa trung mùa tại Bạc Liêu, Minh Hải cho kết quả thấy rằng giống IR42 có triển vọng trong việc làm tăng vụ sau thu

hoạch lúa trung Tính đến năm 1993 thì diện tích gieo trồng đã lên tới 70 ha, cũng từ đề tài này mà đã xây dựng quy trình kỹ thuật trồng cây cao lương ở Minh Hải và các tỉnh miền Tây Nam Bộ

* Nghiên cứu ảnh hưởng của tổ hợp NPK tới sự sinh trưởng, phát triển

và năng suất cây cao lương ngọt

Cân bằng dinh dưỡng đóng một vai trò quan trọng trong sản xuất cây trồng Việc sử dụng kết hợp các loại phân bón có kết quả cao hơn khi sử dụng riêng Tăng mức độ bón N làm tăng năng suất cây trồng chỉ lên một mức độ nhất định Tương tự như vậy, P và K có những hạn chế của mình khi áp dụng một mình Như vậy, để cho cây sinh trưởng tốt và năng suất cao cần có tỷ lệ dinh dưỡng thích hợp

- Nghiên cứu ảnh hưởng của Nitơ tới sự sinh trưởng, phát triển và năng suất cây cao lương ngọt:

Nitơ là một trong những chất dinh dưỡng quan trọng nhất ảnh hưởng đến sự sinh trưởng và năng suất của cây cao lương Hầu hết trên đất trồng cao lương ở Ấn Độ đang bị thiếu hụt Nitơ, dó đó bón Nitơ trở thành hạn chế đáng

Kali có vai trò chủ yếu tới sự sinh trưởng, phát triển và năng suất cây cao lương ngọt, nó có vai trò chủ yếu trong việc chuyển hóa năng lượng trong quá trình đồng hóa các chất dinh dưỡng của cây Kali làm tăng phẩm chất nông sản và góp phần làm tăng năng suất của cây Trên phương diện khối lượng, cây trồng cần nhiều K hơn N Nhưng vì trong đất có tương đối nhiều K hơn Nitơ và P nên người ta ít chú ý đến việc bón K cho cây

Thí dụ, ở Ấn Độ vì đất ở đây giàu K nên người ta thực hiện việc hạn chế bón K cho cây, chất này ít khi được sử dụng cùng với Nitơ và P Nói chung, cây cao lương có thể được coi là một cây cần hàm lượng K cao vì đòi hỏi số lượng K lớn hơn so với Nitơ và K Yêu cầu Nitơ cao gấp 2 lần P nhưng lại thấp hơn 2 lần so với K

Pawar và Nakhede (1980) quan sát thấy việc áp dụng kalicarbonat (75kg/ha) không có tác dụng có lợi cho sản lượng Tuy nhiên, áp dụng kali ở mức 50kg/ha năng suất cao hơn mức 25kg/ha

Theo Nagre (1981) kali là ứng dụng không có lợi trong việc tăng chất khô Tuy nhiên, bón 50kg K2O/ha có lợi cho việc tăng chất khô cho mỗi cây trồng và năng suất hạt Ứng dụng kalicarbonat không ảnh hưởng đến sản lượng ngũ cốc Sự phát triển chiều cao và số lá trên cây ở giai đoạn tăng trưởng cao nhất khi bón 120kg K2O/ha

1.2.2 Tình hình sản xuất và nghiên cứu cao lương ở Việt Nam

Ở nước ta, cao lương được trồng từ lâu đời Tùy theo từng vùng cây cao lương có nhiều tên gọi khác nhau như: lúa miến, củ làng, mì, bobo… Cao lương được trồng ở các khu vực núi cao như: Hà Giang, Cao Bằng, Lào Cai, Sơn La, Điện Biên… hoặc khu vực Tây Nguyên Cao lương đã được đồng bào dân tộc vùng núi dùng làm thức ăn chăn nuôi từ lâu đời Tuy nhiên, cây cao lương chỉ phát triển khi nước ta du nhập những giống mới từ năm 1962 Trong giai đoạn vừa qua nước ta đã nhập nội 210 mẫu giống cao lương từ ICRISTAT, Pacific Seed, Philippin, Nhật Bản bao gồm cả hai dòng lai và dòng

thuần, một số giống địa phương cũng được thu thập Mẫu giống được tiến hành đánh giá, thử nghiệm tại nhiều vùng và đã cho nhiều kết quả khả quan

Việc nghiên cứu sử dụng cây cao lương làm thức ăn xanh còn rất hạn chế, đặc biệt là thức ăn xanh trong vụ đông Một số nghiên cứu đã theo dõi trên ruộng thí nghiệm 36 giống cao lương nhập từ Liên Xô Kết quả cho thấy

có sự biến động lớn về tốc độ sinh trưởng, năng suất chất xanh và thành phần dinh dưỡng giữa các giống Có những giống cho năng suất chất xanh khá cao (30 - 33 tấn/ha/lứa) Kết quả trồng cao lương tại Nông trường Ba Vì cùng thời điểm cũng cho kết quả tương tự Có những giống có hàm lượng protein thô cao (12,61; 13,65 và 15,81%) Tuy nhiên, các nghiên cứu này còn hạn chế về quy mô và lượng mẫu phân tích Hơn nữa, nghiên cứu này không định hướng tuyển chọn giống cao lương làm thức ăn chăn nuôi (có năng suất và chất lượng cao) trong mùa đông khô hạn

Các thí nghiệm so sánh và khảo sát về các giống triển vọng ở các vùng sinh thái khác nhau gồm có các giống thời gian sinh trưởng ngắn, năng suất cao, chống chịu sâu bệnh Các nghiên cứu tiến hành ở Hà Nội, Bắc Thái, Hải Dương, Thừa Thiên Huế, Cần Thơ, Minh Hải đã thu được kết quả chung là giống có thời gian sinh trưởng trung bình là 115 - 125 ngày, thì khả năng chống bệnh đốm lá, mốc hồng nhạt, chống độc tố và năng suất cao như các giống: ICSV (5,8 tấn/ha), ICSR - 9075 (4,8 tấn/ha) Các giống được trồng tại

Hà Nội, Hải Dương và Cần Thơ là cho kết quả đáng chú ý hơn, có thể mở rộng diện tích trồng các loại cây này phổ biến trong các nông hộ

Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội đã tiến hành thu thập và đánh giá một số giống cao lương ở các địa phương như: Bản Phố (Bắc Hà - Lào Cai), Vũ Nông (Nguyên Bình - Cao Bằng), Thái Học (Hà Quảng - Cao Bằng), Lũng Nặm (Hà Quảng - Cao Bằng), Kéo Yên (Hà Quảng - Cao Bằng) Một số giống cao lương cũng đã được nhập nội từ Nhật Bản: Indian Sorghum, Hayakawa, Kazetachi, Gold Sorgo, Suzuko,…Và CS (2006) đã tiến hành mô tả các đặc

điểm sinh vật học của các giống cao lương đồng thời đánh giá đặc tính nông sinh học qua các vụ trồng khác nhau tại Đại học Nông nghiệp Hà Nội Bước đầu tác giả cũng đã đánh giá năng suất và đặc tính sinh lý liên quan đến khả năng chịu hạn của cao lương Bùi Quang Tuấn và cộng sự (2007) cũng đã đánh giá giá trị dinh dưỡng của một số giống cao lương trồng trong mùa đông tại Gia Lâm - Hà Nội và cho thấy có nhiều kết quả khả quan

Trong những năm gần đây, trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên đã tiến hành thu thập và đánh giá một số giống cao lương ở các địa phương như: Thái Nguyên, Vĩnh Phúc, Tuyên Quang Một số giống cao lương cũng đã được nhập nội từ Nhật Bản: EN 4, EN 6, EN 8, EN 16, EN 19… Bước đầu tác giả cũng đã đánh giá năng suất và đặc tính sinh lý liên quan đến khả năng chịu hạn của cao lương

Nhìn chung, những nghiên cứu về cây cao lương trên thế giới rất đa dạng Đối với nước ta, nghiên cứu về cây cao lương chỉ mới bắt đầu phát triển ở một

số khía cạnh nhưng chỉ là đánh giá sơ bộ chưa có nghiên cứu nào đi sâu Sự tác động của biến đổi khí hậu làm cho những nơi lượng mưa giảm đi và khả năng tưới không đáp ứng nhu cầu của các cây trồng truyền thống, dẫn tới đất bị bỏ hoang không thể canh tác được Cũng chịu ảnh hưởng của biến đổi khí hậu nhưng theo hướng ngược lại là do băng tan, nước biển dâng cao làm cho diện tích đất có thể trồng trọt kéo dài theo 3260 km bờ biển của nước ta bị nhiễm mặn Do vậy, tìm ra cây trồng mới tham gia cơ cấu cây trồng để đáp ứng được yêu cầu thực tiễn là hết sức cần thiết và quan trọng với Nông nghiệp Việt Nam

Theo Quyết định 177/2007/QĐ-TTg ngày 10/11/2007 của Thủ tướng chính phủ về việc phê duyệt Đề án phát triển nhiên liệu sinh học đến năm 2015, tầm nhìn 2020, với mục tiêu sản xuất xăng E10 (10% ethanol trong xăng) và dầu sinh học nhằm thay đổi một phần nhiên liệu truyền thống hiện nay Theo Đề án này, trong giai đoạn 2006 - 2010, Việt Nam sẽ tiếp cận công nghệ sản xuất nhiên

liệu sinh học từ sinh khối, xây dựng mô hình thí điểm phân phối nhiên liệu tại một số tỉnh, thành, quy hoạch vùng cây nhiên liệu cho năng suất cao, đào tạo cán

bộ chuyên sâu về kỹ thuật Giai đoạn 2010 - 2015 sẽ phát triển mạnh mẽ sản xuất và sử dụng nhiên liệu sinh học thay thế một phần nhiên liệu truyền thống

mở rộng quy mô sản xuất và mạng lưới phân phối phục vụ giao thông và các ngành công nghiệp khác, đa dạng hóa nguồn nguyên liệu

Trong những năm gần đây, một số tổ chức đã tiến hành nghiên cứu cao lương ngọt làm nhiên liệu sinh học, trong đó điển hình là đề tài cấp Nhà nước

“Nghiên cứu tuyển chọn một số giống cao lương ngọt có năng suất cao, chất lượng tốt cho sản xuất ethanol nhiên liệu” với mục tiêu tuyển chọn và xây dựng quy trình thâm canh cao lương ngọt Tuy nhiên bộ giống sử dụng là những giống thuần nhập nội từ ICRISAT (Ấn Độ) năng suất chỉ đạt 30 - 35 tấn/ha (Theo đăng ký của đề tài) Ngoài ra cũng có một vài nơi thử nghiệm các giống khác nhau nhưng năng suất thấp, chưa đặt được hiệu quả như mong muốn

Từ những năm 1990, trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên cũng đã tiến hành nghiên cứu cao lương lấy hạt trên quy mô nhỏ, những giống này được nhập từ ICRISAT Tuy nhiên chưa có quy trình nghiên cứu tổng thể về điều kiện sinh thái trong quá trình chọn tạo giống, quy trình kỹ thuật trồng nên những giống nhập nội này chưa thực sự phù hợp với điều kiện sinh thái vùng trung du miền núi phía Bắc, cho năng suất rất thấp

Hiện nay, công ty Sacoin đang thực hiện Dự án sinh học thực vật ứng dụng mới ở giai đoạn nghiên cứu định hướng được thực hiện trên 4ha, gồm 2 phòng thí nghiệm và một số vườn ươm Các kết quả thực nghiệm sẽ được áp dụng trên 170 ha thực địa tại Quảng Ninh, Hà Tĩnh Dự án này đã được sự ủng

hộ nhiệt tình của các địa phương, sự hợp tác hào hứng của các kỹ sư, nhà khoa học ngoài công ty, đặc biệt là sự tham gia của công ty Hanhwa Rerources (Hàn Quốc) và tư vấn của các nhà khoa học Mỹ, Australia, Trung Quốc, Ấn Độ

Năm 2011, trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên đã ký kết bản ghi nhớ hợp tác nghiên cứu và bản thỏa thuận nghiên cứu phát triển cây cao lương ngọt làm nguyên liệu sản xuất xăng sinh học tại Việt Nam Trường đã

có buổi làm việc và thảo luận cơ hội hợp tác nghiên cứu với đại diện Công ty TNHH Earth Note Nhật Bản Theo bản thỏa thuận nghiên cứu, phía công ty TNHH Earth Note sẽ hỗ trợ giống, kỹ thuật và một số kinh phí để tiến hành nghiên cứu thí nghiệm tại trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên và một số tỉnh miền núi phía Bắc Việt Nam [7]

1.3 Cao lương ngọt - Nguồn nguyên liệu sinh học

1.3.1 Tình hình sản xuất nghiên cứu và phát triển nguồn nguyên liệu phục

vụ sản xuất ethanol trên thế giới

Trên thế giới, gần hai tỷ người nghèo ở các nước đang phát triển chưa được tiếp cận với năng lượng hiện đại Tất cả những điều này chỉ có thể đạt được khi sử dụng năng lượng tái tạo Nhiều chuyên gia kinh tế - môi trường

có chung nhận xét: “Mẫu hình vận hành phát triển kinh tế - xã hội chủ yếu

dựa vào năng lượng hoá thạch là mẫu hình phát triển không bền vững” Do

vậy, nhiều quốc gia đã có chính sách kết hợp sử dụng tiết kiệm và hiệu quả các dạng năng lượng hiện có, với chính sách sử dụng năng lượng thân thiện môi trường Tại hội nghị quốc tế do APEC tổ chức tại Vancouver (Canada) ngày 27 - 29/4/2005, quyết định sử dụng nguyên liệu sinh học để thay thế xăng dầu khoáng trong ngành giao thông đã được nhiều hãng ô tô chấp nhận

Hiện nay có khoảng 50 nước ở khắp các châu lục khai thác và sử dụng NLSH ở các mức độ khác nhau Nguyên liệu sinh học được hiểu là nhiên liệu tái tạo (Renewable Fuel) được sản xuất từ nguyên liệu sinh học - sinh khối Nguyên liệu sinh học dùng làm nhiêu liệu cho ngành giao thông bao gồm: Dầu thực vật sạch, ethanol, diesel sinh học, dimetyl ether (DME), ethyl tertiary butyl ether (ETBE) và các sản phẩm từ chúng Năm 2006, toàn thế giới đã sản xuất khoảng 50 tỷ lít ethanol (75% dùng làm nhiên liệu) so với

năm 2003 là 38 tỷ lít, dự kiến năm 2012 là khoảng 80 tỷ lít; năm 2005 sản xuất 4 triệu tấn diesel sinh học (B100), năm 2010 sẽ tăng lên khoảng trên 20 triệu tấn Brasil là quốc gia đầu tiên sử dụng ethanol làm nhiên liệu ở quy mô công nghiệp từ năm 1970 Tất cả các loại xăng ở quốc gia này đều pha khoảng 25% ethanol (E25), mỗi năm tiết kiệm được trên 2 tỷ USD do không phải nhập dầu mỏ Hiện tại, ở nước này có 3 triệu ô tô sử dụng hoàn toàn ethanol và trên 17 triệu ôtô sử dụng E25 Thành công này bắt nguồn từ chương trình Proalcool của Chính phủ được thực thi từ năm 1975, chương trình này đã trở thành mẫu hình cho nhiều quốc gia khác tham khảo

Mỹ hiện là quốc gia sản xuất ethanol lớn nhất thế giới (năm 2006 đạt gần 19 tỷ lít, trong đó 15 tỷ lít dùng làm nhiên liệu - chiếm khoảng 3% thị trường xăng) Năm 2012 sẽ cung cấp trên 28 tỷ lít ethanol và diesel sinh học, chiếm 3,5% lượng xăng dầu sử dụng Để khuyến khích sử dụng nhiêu liệu sạch, Chính phủ đã thực hiện việc giảm thuế 0,50 USD/gallon ethanol và 1 USD/gallon diesel sinh học, hỗ trợ các doanh nghiệp nhỏ sản xuất nguyên liệu sinh học Người đứng đầu Nhà trắng đã tuyên bố sẽ đưa nước Mỹ thoát khỏi

sự phụ thuộc dầu mỏ từ nước ngoài, bằng cách đầu tư lớn cho R&D để tạo công nghệ mới sản xuất năng lượng sạch và nguyên liệu sinh học

Trung Quốc mỗi ngày sử dụng 2,4 - 2,5 triệu thùng dầu mỏ, trong số đó

có tới 50% phải nhập khẩu Để đối phó với sự thiếu hụt năng lượng, một mặt Trung Quốc đầu tư lớn ra ngoài lãnh thổ để khai thác dầu mỏ, mặt khác tập trung khai thác, sử dụng năng lượng tái tạo, đầu tư để nhiều cơ sở khoa học nghiên cứu về nguyên liệu sinh học Đầu năm 2003, xăng E10 (10% ethanol

và 90% xăng) đã chính thức được sử dụng ở 5 thành phố lớn và sắp tới sẽ mở rộng thêm tại 9 tỉnh đông dân cư khác Dự kiến, ethanol nhiêu liệu sẽ tăng trên 2 tỷ lít vào năm 2010, khoảng 10 tỷ lít vào năm 2020 (năm 2005 là 1,2 tỷ lít) Cuối năm 2005, nhà máy sản xuất ethanol nhiên liệu công suất 600.000 tấn /năm (lớn nhất thế giới) đã đi vào hoạt động tại Cát Lâm Tháng 6/2006,