1.5.1.1. Nhu cầu nước của cây ngô
Ngô là cây trồng cạn quang hợp bằng chu trình C4, có bộ rễ phát triển rất mạnh nên có khả năng hút nước tốt vì sử dụng nước hiệu quả hơn nhiều
Học viện Nông nghiệp Việt Nam Ờ Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 18 loại cây trồng quang hợp theo chu trình C3. Cây ngô cần 350 - 500 lắt nước ựể tạo ra 1 kg hạt (tuỳ thuộc vào khắ hậu và tình trạng dinh dưỡng ựất) trong khi cây C3 như hoa hướng dương cần 700 - 800 lắt nước ựể cho 01 kg hạt (Ruaan, 2003) [76]. Tiềm năng năng suất của ngô rất lớn, có thể ựạt 12 - 15 tấn/ha trong ựiều kiện có tưới, trong khi ựó hoa hướng dương chỉ có thể ựạt 3 - 3,5 tấn/ ha (Ruaan, 2003) [76]. Tuy nhiên do sinh trưởng nhanh và tạo sinh khối lớn nên ngô cần một khối lượng nước lớn. Trong chu kỳ sống, mỗi cây ngô cần trung bình khoảng 200 - 220 lắt nước (Nguyễn đức Lương, Dương Văn Sơn, Lương Văn Hinh, 2000) [19] và với mỗi giai ựoạn phát triển thu nhu cầu nước của ngô cũng thay ựổị Thời kỳ ựầu cây phát triển chậm, tắch luỹ ắt chất xanh và cũng không cần nhiều nước, hạt ngô cần hút một lượng nước bằng 40 - 44% trọng lượng hạt ban ựầu và ngô mọc nhanh nhất khi có ựộ ẩm ựất bằng 80% sức chứa ẩm tối ựa ựồng ruộng. Thời kỳ 7 - 13 lá, ngô cần 28 Ờ 35 m3 nước/ha/ngày (Nguyễn đức Lương, Dương Văn Sơn, Lương Văn Hinh, 2000) [19]. Như vậy nhu cầu nước của ngô tăng dần và ựạt cực ựại ở thời kỳ trỗ cờ, sau trỗ cờ, kết hạt nhu cầu nước giảm dần ựến khi chắn sinh lý, nghĩa là vào giai ựoạn trước và sau trỗ 2 tuần là ngô không ựược héo vì thời gian này ựược gọi là giai ựoạn khủng hoảng nước.
Theo công bố của công ty Monsanto (Monsanto, 2001) [66], nhu cầu nước của cây ngô ựược tắnh toán dựa trên từng loại ựất và khả năng giữ nước của ựất. đất nhẹ nên tưới kịp thời khi ựộ ẩm 70%. Trên ựất thịt nặng cần tưới khi ựộ ẩm xuống ựến 30% vào thời kỳ sinh trưởng dinh dưỡng và 70% vào thời kỳ sinh thực và kết hạt thu ựạt ựược năng suất cực ựạị để ngô phát huy tiềm năng năng suất thì cần 6 - 10 lượt tưới trong cả vụ ngô trên những diện tắch thiếu ẩm. Trong 30 ngày ựầu, cây ngô cần tưới nhẹ nếu ựất thiếu ẩm. Khi cây cao khoảng ựầu gối ựến khi chắn sáp, ngô cần lượng nước tối ưụ Tần suất tưới phụ thuộc loại ựất, thời vụ gieo trồng và ựộ ẩm hiện tạị Khi tưới chú ý không ựể ngô bị úng, ựặc biệt giai ựoạn 30 ngày ựầụ
Học viện Nông nghiệp Việt Nam Ờ Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 19
1.5.1.2. Sinh trưởng của ngô khi thiếu nước
Khắ hậu nóng lên toàn cầu ựang làm tăng tần suất hạn hán ở nhiều khu vực trồng ngô trên thế giới và năng suất ngô sẽ bị ảnh hưởng bởi nồng ựộ CO2 tăng gấp ựôi (Crosson and Anderson, 1992) [47]. Thời tiết nóng hơn có thể dẫn ựến ngô vùng nhiệt ựới và cận nhiệt ựới trở nên bất dục ựực (Schoper, 1987) [78]. Một nghiên cứu dựa trên mô hình mô phỏng của 18 nước (Rosenzweig C và Allen L. H., Harper, 1995) [75]. đã kết luận: sản lượng cây trồng ở vùng nhiệt ựới có thể bị giảm 9 - 10% so với tiềm năng do khắ hậu thay ựổi trong khi ở vùng ôn ựới lại có xu hướng tăng lên. Một ngày bất thuận hạn với cây ngô là ngày mà cây héo vào sáng sớm và không thể hồi phục ựược từ việc thiếu nước hôm trước.
Nhiệt ựộ tăng lên sẽ tác ựộng ựến sinh trưởng, phát triển của cây trồng nói chung và cây ngô nói riêng theo các chiều hướng:
- Thay ựổi hiệu quả sử dụng nước: Do nhiệt ựộ khắ quyển tăng lên, ựộ ẩm tương ựối (RH) sẽ giảm. Nồng ựộ CO2 cao có thể gây ựóng khắ khổng từng phần, giảm tắnh dẫn nước của thành khắ khổng. điều này có thể có ắch trong việc tiết kiệm nước và tăng hiệu quả sử dụng nước của câỵ Tuy nhiên, tốc ựộ thoát hơi nước chậm sẽ ảnh hưởng không tốt ựến việc làm mát bề mặt lá và ựẩy nhanh quá trình già hoá của lá. Dựa trên kết quả thắ nghiệm Allen ựã chứng minh sự tăng thêm nồng ựộ CO2 lên ựến 800 ppm, nhiệt ựộ bề mặt làm tăng thêm 400 C và hiệu quả sử dụng nước của cây C4 như ngô bị giảm (Allen, 1990) [37].
- Tăng tốc ựộ sinh trưởng và phát triển: Nhiệt ựộ khắ quyển tăng sẽ ựẩy nhanh quá trình sinh trưởng phát triển của cây, làm giảm thời gian sinh trưởng và dẫn ựến làm giảm năng suất.
- Giảm tốc ựộ hô hấp: Do nồng ựộ CO2 tăng lên, tốc ựộ hô hấp sẽ giảm nhưng tốc ựộ quang hợp sẽ tăng. Tuy nhiên, với mô hình phỏng khi ựiều kiện nồng ựộ CO2 tăng lên gấp ựôi từ 300 lên 600 ppm sẽ giúp tăng 25 - 40% năng
Học viện Nông nghiệp Việt Nam Ờ Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 20 suất của cây C3 như lúa mì, lúa nước (Rosenzweig C. and Allen L.H., Harper, 1995) [75]. Nhưng chỉ tăng 7% ựối với cây C4 như ngô. Có thể do cây C4 ựã sẵn có cơ chế quang hợp ựối với nồng ựộ CO2 cao trong khi ựó ựối với cây C3 thì chưa có cơ chế ựó trong hệ lục lạp. Sự tăng năng suất theo mô hình này là do tăng diện tắch lá và số hạt/cây chứ không phải tăng khối lượng hạt hay sự thay ựổi phân bố chất ựồng hoá.
1.5.1.3. Hạn ảnh hưởng ựến tới cây ngô
Trong quá trình sản xuất ngô, khả năng xảy ra hạn thường cao hơn ở thời kỳ ựầu vụ và cuối vụ dẫn ựến ngô mọc không ựồng ựều hoặc hạt không nẩy mầm ựược làm giảm mật ựộ. Hạn ảnh hưởng ựến năng suất hạt của ngô thông qua tất cả các quá trình sinh trưởng của cây ngô, nhưng thời kỳ mẫn cảm nhất là thời kỳ ra hoa và hình thành hạt. Trong thời kỳ ra hoa nếu hạn xẩy ra nghiêm trọng ngô có thể không cho thu hoạch (Denmead and Shaw, 1960) [48].
Hạn làm giảm mạnh nhất ựến quá trình sinh trưởng của lá, thân, râu, rễ, kắch thước hạt. Khi hạn lá bị già hoá, giảm mức ựộ che phủ ựất, giảm diện tắch bộ phận hấp thu ánh sáng mặt trờị
Hạn gây ựóng khắ khổng, giảm quang hợp dẫn ựến tế bào ở ựỉnh sinh trưởng không phân hoá, hoặc ảnh hưởng nặng tới quá trình phân hoá bắp và cờ dẫn tới năng suất giảm.
Hạn nặng khi thụ phấn - kết hạt làm giảm sự vận chuyển các chất ựồng hoá về các cơ quan sinh trưởng, giảm sự sinh trưởng của râu, làm chậm hoặc không phun râu ựược, tăng sự chênh lệch giữa tung phấn - phun râụ Nặng hơn là xảy ra tình trạng cây không có bắp hoặc bắp ắt hạt.
Cấu trúc sinh sản hoa cái bị ảnh hưởng nhiều hơn là bông cờ. Nhưng khi nhiệt ựộ vượt quá 380 C xẩy ra hiện tượng cháy bông cờ. Trong giai ựoạn trỗ cờ phun râu nếu gặp hạn, nhiệt ựộ không khắ > 350 C, ựộ ẩm không khắ <
Học viện Nông nghiệp Việt Nam Ờ Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 21 70% thì hạt phấn bị chết dẫn ựến ngô không hạt (Nguyễn đức Lương, Dương Văn Sơn, Lương Văn Hinh, 2000) [19]. Khả năng và tốc ựộ kéo dài của vòi nhuỵ rất nhậy cảm với sự thiếu nước, tế bào non của vòi nhuỵ là bộ phận dễ thoát hơi nước hơn tất cả các bộ phận khác, vì vậy sẽ bị héo nhanh nhất khi hạn không khắ và hạn ựất diễn ra (Herrero and Johnson, 1981) [62]. Ngoài ra năng suất ngô giảm còn có thể do hạt phấn bị chết khi gặp hạn và nhiệt ựộ cao, hạn hán ảnh hưởng ựến quá trình quang hợp của cây dẫn ựến quá trình phun râu bị ựình trệ và ựiều này có thể xác ựịnh dễ ràng thông qua việc theo dõi khoảng cách tung phấn phun râụ Khoảng cách giữa tung phấn và phun râu trong ựiều kiện ựầy ựủ nước có thể là 2 - 4 ngày nhưng khi gặp hạn khoảng cách này có thể kéo dài 13 ngàỵ Một số tác giả cho rằng khi gặp hạn ASI tăng, năng suất giảm là do hạt phấn bị thiếu, không ựủ ựể thụ tinh cho nhụy của hoa cái hoặc do hạt phấn bị chết ở nhiệt ựộ cao (Hall và Cộng sự, 1982) [60]. Giữa ASI và số bắp, số hạt trên cây có mối quan hệ rất chặt chẽ, nếu ASI tăng thêm 01 ngày thì lượng hạt trên cây sẽ bị ảnh hưởng trực tiếp và không có kết quả mong ựợi nếu khả năng sản xuất hạt phấn giảm 80% và khoảng cách tung phấn phun râu lớn hơn 08 ngày (Banzinger, 2000) [38].
Một lượng lớn năng suất giảm là do ngô gặp hạn trong giai ựoạn ra hoa, sự giảm năng suất này liên quan ựến số bắp trên cây, số hạt trên bắp. Hạn ựã gây ra sự phát triển thiếu ựồng bộ của hoa, làm mất sức sống của hạt phấn, khả năng nhận hạt phấn của hoa cái kém. Hạn làm tăng số hạt lép trên bắp. Sự phát triển của bắp và hạt phụ thuộc rất lớn vào dòng vật chất của sự ựồng hoá, nếu gặp hạn quá trình quang hợp bị ức chế, sức chứa của bắp giảm, thì dòng vật chất này bị hạn chế rất nhiều (Westgate and Boyer, 1986) [94]. Tuy nhiên những nghiên cứu gần ựây cho thấy, hơn 75% sự biến ựộng về năng suất hạt trong ựiều kiện hạn hán là do biến ựộng về số bắp/cây và số hạt trên bắp. Các phân tắch tương quan ựã chỉ ra rằng số bắp trên cây và số hạt trên bắp là yếu
Học viện Nông nghiệp Việt Nam Ờ Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 22 tố quyết ựịnh năng suất hạt trong ựiều kiện hạn hơn là khối lượng hạt. Số bắp trên cây quyết ựịnh 24% sự biến ựộng về năng suất trong ựiều kiện tưới nước ựầy ựủ và 59% trong ựiều kiện hạn (Bolanos and Edmeades, 1996) [41].
1.5.1.4. Hạn ảnh hưởng ựến năng suất ngô ở các giai ựoạn sinh trưởng khác nhau
Giống như các loại cây ngũ cốc khác, hạn gây ảnh hưởng nặng nhất vào thời kỳ ra hoạ Năm 1960, Denmead và Shaw tiến hành thắ nghiệm rút bớt lượng nước tưới ở các giai ựoạn trước trỗ, trong khi trỗ và sau khi thụ phấn ựã kết luận: hạn làm giảm năng suất tương ứng từ 25%, 50% và 21%. Tiếp theo lại quan sát thấy ảnh hưởng của hạn ựến mức héo trước phun râu, khi phun râu và 3 tuần sau thụ phấn ựã gây thiệt hại năng suất tương ứng là 15%, 53% và 30%.
Thời kỳ cây ngô mẫn cảm nhất ựối với hạn ựược Grant (1989) chỉ ra là từ 02 - 22 ngày sau phun râu, ựỉnh cao là ngày thứ 7 khi ựó lượng hạt bị giảm tới 45% so với ựối chứng ựầy ựủ và có thể hoàn toàn không có hạt nếu cây ngô gặp hạn trong khoảng thời gian từ lúc râu bắt ựầu nhú ựến giai ựoạn bắt ựầu hình thành hạt. Ngô mẫn cảm hơn các cây trồng cạn khác ở thời kỳ ra hoa vì các hoa cái của ngô phát triển ựồng thời trên cùng 1 bắp, cùng 1 cây và khoảng cách giữa hoa ựực và hoa cái rất xạ Một ựiều ựặc biệt quan trọng là quá trình phát triển của hoa ngô cũng như số lượng hạt phụ thuộc trực tiếp vào dòng vật chất, sản phẩm của quá trình quang hợp trong khoảng thời gian 3 tuần cực kỳ mẫn cảm của thời kỳ ra hoa Zinselmeier và các cộng sự (1995) [96], còn cho rằng hạn ở thời kỳ ra hoa cũng ảnh hưởng ựến quá trình trao ựổi Hidratcacbon của hạt mới ựược thụ phấn và làm giảm dòng sacaro vào những hạt ựang hình thành (Banzinger, 2000) [38]; (Lafitte, 1994) [65], các triệu chứng có thể nhận thấy khi cây ngô bị hạn ựược tổng kết như sau:
- Trước trỗ cờ các lá của cây bị cuộn lại hoặc bị héo sau trỗ cờ. Lá có mầu xám xịt, không còn là mầu xanh sáng. Các phần lá xuất hiện trắng chuội và vàng hoặc cờ bị cháy khô.
Học viện Nông nghiệp Việt Nam Ờ Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 23 - Những lóng phắa trên bắp ngắn hơn nhiều so với những lóng ngay dưới bắp vì cây bị hạn vào giai ựoạn cuối sinh trưởng sinh dưỡng
- Trong giai ựoạn ựẫy hạt nếu gặp hạn những lá dưới bắp khô nhanh sự già hoá do hạn hơi khác với sự già hoá thông thường. Nếu già hoá thông thường mầu vàng có xu hướng theo hình chữ ỘVỢ bắt ựầu từ ựầụ Khi lá chết do hạn, mầu vàng di chuyển dọc mép lá hoặc theo một ựường khá thẳng trên lá và các lá biến thành mầu nâu rồi chết nhanh chóng.
Cây ngô cần nhiều nước song rất nhạy cảm với ựộ ẩm cao, ựặc biệt ở giai ựoạn 1 - 3 lá, lúc mà ựỉnh sinh trưởng còn nằm dưới mặt ựất nếu ngô bị ngập nước 1 - 2 ngày cây có thể bị chết. Khi chắn nếu cây bị úng thì cũng nhanh chóng bị chết.