2. Tổng quan các vấn đề nghiên cứu
2.4. ảnh h−ởng của các yếu tố ngoại cảnh đến sinh tr−ởng phát triển cây ngô
- Nhiệt độ
Ngô là cây trồng có nhu cầu về nhiệt độ rất cao, để hoàn thành chu kì sống từ gieo đến khi chín cây ngô cần l−ợng nhiệt cao hơn nhiều cây trồng khác. Theo Velican (1956), cây ngô cần tổng nhiệt độ từ 1700 - 37000C tuỳ thuộc vào giống. Còn theo L−u Trọng Nguyên (1965) nghiên cứu các giống ngô ở Trung Quốc cho rằng tổng tích nhiệt hoạt động đối với các giống chín sớm là 2000 - 22000C, giống trung ngày là 2300 - 26000C và giống chín muộn từ 2500 - 28000C. Theo các chuyên gia CIMMYT ngô phát triển tốt trong khoảng 24 - 300C. Nhiệt độ trên 380C ảnh h−ởng không tốt tới sinh tr−ởng và phát triển của cây ngô, ở 450C hạt phấn và râu ngô có thể chết. Còn nhiệt độ thấp cũng ảnh h−ởng đến quá trình sống của cây, đặc biệt vào giai đoạn nảy mầm và ra hoa. Theo Iakusakin V.I (1953) và Kulesov N.N (1955) thì nhiệt độ tối thấp sinh vật học ở giai đoạn mọc mầm của hạt ngô là 8 - 100C. Một số tác giả khác cho rằng để hạt ngô mọc bình th−ờng, nhiệt độ tối thiểu phải từ 12 - 140C. Nhiệt độ 150C bắt đầu ảnh h−ởng xấu tới quá trình tung phấn phun râu và thụ tinh. Theo Wallace và Bressman cho rằng nhiệt độ trung bình tối −u để trồng ngô ở miền Trung bang Iowa (vành đai ngô của n−ớc Mỹ) là 15,50C vào tháng 5; 210C vào tháng 6; 230C vào tháng 7; 220C vào tháng 8 và 17,50C vào tháng 9 [16].
Còn ở n−ớc ta, nhiều tác giả nh− Luyện Hữu Chi, Trần Hồng Uy, Tr−ơng Đích, Cao Đắc Điểm, Trần Hữu Miện, Võ Đình Long, Đỗ H−u Quốc thống nhất quan điểm của các nhà khoa học thế giới cho rằng các giống ngô có thời gian sinh tr−ởng khác nhau có tổng tích nhiệt khác nhau để hoàn thành chu kỳ sống của mình.
Năm 1995, Văn Tất Tuyên nghiên cứu mối quan hệ giữa một số yếu tố khí hậu đến số ngày phát dục của cây ngô và đM thấy rằng: Tổng nhiệt độ hoạt động có hệ số t−ơng quan thuận với số ngày các giai đoạn sinh tr−ởng, còn nhiệt độ trung bình ngày lại có mối t−ơng quan nghịch với số ngày phát dục của các giai đoạn sinh tr−ởng nh−: giai đoạn gieo - mọc, mọc đến 9- 10 lá, 9- 10 lá đến trổ cờ, trổ cờ - chín sáp, chín sáp đến chín hoàn toàn. Và ông cũng cho rằng quan hệ giữa nhiệt độ trung bình ngày và một số chỉ tiêu sinh tr−ởng của cây ngô là thuận (Bảng 2.9) [16], [17].
Bảng 2.9. Quan hệ giữa nhiệt độ trung bình ngày với một số chỉ tiêu sinh tr−ởng của cây ngô
Chỉ tiêu sinh tr−ởng Giai đoạn Hệ số t−ơng quan (r)
Chiều cao cây (cm/ngày) Mọc đến 9 - 10 lá 9 - 10 lá đến trổ cờ 0,63 0,64 Tích lũy chất khô (kg/ha/ngày) Mọc đến 9 - 10 lá 9 - 10 lá đến trổ cờ Trổ cờ - chín hoàn toàn 0,46 0,69 0,06 Diện tích lá 9 - 10 lá đến trổ cờ 0,52
Yêu cầu nhiệt độ của cây ngô ở các thời kỳ sinh tr−ởng rất khác nhau. Ngô có thể nảy mầm ở nhiệt độ 10 - 120C, nh−ng ở nhiệt độ này cây con phát triển rất chậm. Khi nhiệt độ cao hơn 120C cây mới sinh tr−ởng phát triển, nhiệt độ càng tăng cây ngô càng phát triển mạnh. Cây ngô sinh tr−ởng, phát triển thích hợp nhất ở nhiệt độ 25 - 300C [12].
- N−ớc và độ ẩm
N−ớc là yếu tố hết sức quan trọng đối với đời sống cây ngô. N−ớc là nguyên liệu cho quang hợp, là môi tr−ờng cho các phản ứng sinh hóa, là chất vận chuyển các nguyên tố dinh d−ỡng nuôi cây.
Ngô là cây trồng có nhu cầu n−ớc lớn. ở những vùng có khí hậu nóng, nơi có sự bốc hơi và thoát hơi n−ớc cao, nhu cầu n−ớc của cây ngô lại càng cao. Theo Wallace và Bressman ở bang Nebrasca, một cây ngô phát triển, bốc hơi và thoát n−ớc trong một ngày nóng từ 2 - 4 lít n−ớc. Trong quá trình sinh tr−ởng phát triển của ngô, cây đM hút và thoát hàng ngày 18 tấn/ha hay cả quá trình là khoảng 1800 tấn/ha, t−ơng đ−ơng l−ợng m−a 175 mm. Và theo tác giả này, l−ợng n−ớc tiêu tốn còn phụ thuộc vào sản l−ợng nó sinh ra, để đạt 3800 kg/ha cần l−ợng m−a là 287,5 mm; để đạt 6300 kg/ha cần l−ợng m−a 486 đến 616 mm. Tuy nhiên, so với một số cây trồng khác, nhu cầu n−ớc để cây ngô tạo chất khô không lớn (bảng 2.10) [16].
Bảng 2.10. Nhu cầu n−ớc để đạt đ−ợc 1 kg chất khô ở một số cây trồng
Cây trồng L−ợng n−ớc sử dụng tạo 1 kg chất khô Cỏ 3 lá Đậu t−ơng Khoai tây Lúa mì Ngô Cao l−ơng 844 646 575 545 349 305
Nguồn: Aldrich S. R.; Scontt w. O.; Hoegft R.G. (1986)
Độ ẩm đất quyết định đến sinh tr−ởng, phát triển và năng suất ngô. Thiếu n−ớc rễ ngô phải ăn sâu xuống tầng d−ới để tìm n−ớc, dẫn đến ít có rễ to phát triển ngang nên ngô không đủ điều kiện để huy động chất dinh d−ỡng ở tầng đất mặt làm ảnh h−ởng đến toàn bộ quá trình sinh tr−ởng, phát triển và năng suất ngô.
Theo các nhà sinh lý thực vật tại CIMMYT (2000) gợi ý ở những vùng nhiệt đới thấp, trong điều kiện trồng ngô nhờ n−ớc trời, tối thiểu một vụ ngô cần l−ợng m−a 400 - 500 mm để đạt năng suất lớn hơn 1 tấn/ha và l−ợng m−a 500 - 700 mm phân bố đều qua các tháng trong vụ mới đạt năng suất cao. Đặc biệt vào khoảng 30 ngày trong thời gian ngô trổ cờ - kết hạt, nếu vùng nào có l−ợng m−a từ 100 - 200 mm đ−ợc coi là vùng thiếu n−ớc đối với sản xuất ngô, nếu l−ợng m−a nhỏ hơn 100 mm đ−ợc coi là vùng không phù hợp, còn lớn hơn 200 mm đ−ợc coi là phù hợp với hầu hết các giống ngô (Chapmuan, 2000). Trong quá trình sinh tr−ởng, vào thời kỳ đầu vụ, cây ngô tiêu thụ trung bình là 2,5 mm n−ớc/ngày và sau khi phun râu đạt cực đại vào khoảng 10 mm n−ớc/ngày. Còn trong những ngày nắng nóng, l−ợng n−ớc tiêu thụ cho ngô có thể gấp 2 lần những ngày mát, có mây (Shaw, 1963) [24].
Ngô là cây sinh tr−ởng phát triển mạnh, tạo ra khối l−ợng chất xanh lớn, nên ngô cần một l−ợng n−ớc trong suốt thời gian sinh tr−ởng lớn hơn nhiều các loại cây trồng khác. Trung bình một cây ngô từ khi gieo đến khi chín hoàn toàn cần 100 lít n−ớc và trên 1 ha ngô cần khoảng 3000 - 4000 tấn n−ớc, trong khi đó khoai tây chỉ cần 2870 tấn n−ớc [12].
Nhu cầu n−ớc của cây ngô cũng thay đổi theo giai đoạn phát triển của cây. Ngô cần ít n−ớc ở giai đoạn đầu, từ nảy mầm đến 3 - 4 lá ngô có khả năng chịu hạn hơn úng, độ ẩm đất lúc này 60 - 65% làm cho bộ rễ phát triển tốt và ăn sâu. Các giai đoạn tiếp theo nhu cầu độ ẩm tăng dần, ở thời kỳ 10 - 18 lá l−ợng n−ớc cần mỗi ngày cho 1 hecta ngô là 35 - 40 m3, độ ẩm tối thích giai đoạn này là 70 - 75%. Thời kỳ ngô cần n−ớc nhất là tr−ớc trổ cờ 10 - 15 ngày đến chín sữa, độ ẩm đất thích hợp từ 75 - 80%. Nhu cầu n−ớc giai đoạn này phù hợp với kết quả nghiên cứu của Lêbêđép và Trần Hữu Miện (1968, 1969, 1970); theo Sinletap gọi đây là thời kỳ “khủng hoảng” về n−ớc. Nếu thiếu n−ớc vào tr−ớc trổ cờ 10 - 15 ngày năng suất có thể giảm 20 - 50%. Còn giai đoạn chín sáp đến chín hoàn toàn nhu cầu n−ớc của cây ngô giảm dần, độ ẩm đất thích hợp 60 -70%.
Theo nghiên cứu của Lêbêđép và Trần Hữu Miện (1968 - 1970), thời kỳ cây ngô cần nhiều n−ớc nhất là từ tr−ớc trổ cờ 10 - 15 ngày đến chín sữa, đây gọi là thời kỳ “khủng hoảng” về n−ớc. Nếu thiếu n−ớc tr−ớc khi trổ cờ 15 - 20 ngày, lá héo 2 - 3 ngày làm cho năng suất ngô giảm tới 50%, mặc dù sau đó đ−ợc t−ới bổ sung đủ n−ớc. Thời kỳ 3 - 4 lá, cây ngô chịu hạn khá nhất. Trong điều kiện sản xuất ngô ở n−ớc ta nếu chỉ t−ới 1 lần/vụ nên t−ới vào thời kỳ ngô xoắn ngọn, năng suất tăng từ 16,3 tạ/ha lên 20,5 tạ/ha. Nếu t−ới n−ớc 2 lần/vụ, nên t−ới n−ớc lúc ngô 8 - 10 lá và xoắn ngọn, t−ới 3 lần thì nên t−ới lúc ngô 8 - 10 lá, xoắn ngọn và chín sữa [12].
Trần Hữu Miện (1987) cho rằng để hoàn thành chu kỳ sống mỗi cây ngô cần khoảng 200 - 220 lít n−ớc. ở thời kỳ đầu cây phát triển chậm nên không cần n−ớc nhiều. Giai đoạn 7 - 13 lá, ngô cần 28 - 35 m3 n−ớc/ha/ngày. Còn giai đoạn xoắn nõn, trổ cờ, phun râu ngô cần 65 - 70 m3 n−ớc/ha/ngày. Ngô là cây trồng cạn cần nhiều n−ớc song cũng rất nhạy cảm với độ ẩm đất cao, nhất là ở giai đoạn cây còn nhỏ khi điểm sinh tr−ởng còn nằm d−ới mặt đất, giai đoạn này nếu cây nằm d−ới n−ớc 1 - 2 ngày cũng có thể bị chết. Nếu độ ẩm đất quá cao, nhất là bị úng, rễ ngô không phát triển đ−ợc và cây bị vàng.
Vào năm 1995, Văn Tất Tuyên đM nghiên cứu mối t−ơng quan giữa độ ẩm đất và độ ẩm không khí đến số ngày phát dục của các giai đoạn sinh tr−ởng phát triển cây ngô, thấy rằng hệ số t−ơng quan giữa % độ ẩm đất với số ngày từ gieo đến mọc là 0,45; mọc đến 9-10 lá là 0,78; từ 9 - 10 lá đến trỗ là 0,89. Độ ẩm không khí từ trỗ cờ đến chín sáp
là 0,88; từ chín sáp đến chín hoàn toàn là 0,79. Đến năm 1997, khi nghiên cứu t−ới n−ớc cho ngô ở đồng bằng sông Hồng, tác giả cho rằng: chỉ nên trồng ngô lai trên đất có t−ới tiêu chủ động. ở thời kỳ đầu ngô ch−a cần nhiều n−ớc, thời kỳ 7 - 13 lá, ngô cần 28 - 35 m3 n−ớc/ha/ngày, thời kỳ xoắn ngọn, trổ cờ, phun râu cần 65 - 75 m3 n−ớc/ha/ngày [12], [16].
Còn ởduyên hải Trung bộ, theo Lê Quý T−ờng và Trần Văn Minh (2003) các thời kỳ t−ới n−ớc thích hợp cho ngô lai trong vụ Đông Xuân t−ới 4 lần vào các thời kỳ nh−: 10 lá, xoắn ngọn, trổ cờ phun râu, chín sửa; còn vụ Hè Thu t−ới n−ớc vào các thời kỳ 5 lá, 10 lá, xoắn ngọn, trổ cờ - phun râu, chín sữa - chín sáp [12].
Theo Lê Quý Kha, Trần Hồng Uy đM tìm hiểu diễn biến l−ợng m−a (từ 1988 đến 1998) trong thời kỳ ngô trổ cờ - kết hạt và đối với cả vụ nhờ n−ớc trời ở Việt Nam, đM có một số kết quả nh− sau: Trong vụ ngô thứ nhất (vụ ngô Xuân, Hè Thu), vào thời kỳ trổ cờ - kết hạt, chỉ có ở vùng Tây Bắc, Tây Nguyên, Đông Nam bộ và Nam bộ là những nơi có thời vụ gieo trồng vào tháng 4 hoặc tháng 5 thì ngô có đủ hoặc thừa l−ợng m−a cần thiết. Ng−ợc lại tần suất số năm có l−ợng m−a không phù hợp, thiếu m−a và số năm đủ m−a t−ơng ứng ở Hà Giang (Đông Bắc) lần l−ợt là 0,55; 0,27 và 0,18; tại Hà Nội (đồng bằng Sông Hồng) là 0,55; 0,36 và 0,09; tại Nam Trung bộ là 0,75; 0,25 và 0,0; tai Bắc Trung bộ là 0,91; 0,09 và 0,0. Đối với cả vụ ngô, ở vùng Tây Bắc, Tây Nguyên, Đông Nam bộ và Nam bộ là những nơi có tần suất số năm có l−ợng m−a lớn hơn 500 mm là 1,00. Tần suất số năm có l−ợng m−a không phù hợp, thiếu m−a và số năm đủ m−a t−ơng ứng ở Hà Giang lần l−ợt là 0,27; 0,18 và 0,55; tại Hà Nội (đồng bằng Sông Hồng) là 0,55; 0,18 và 0,27; tại Quảng NgMi (Nam Trung bộ) là 0,50; 0,13 và 0,88; tại Vinh (Bắc Trung bộ) là 0,64; 0,18 và 0,18.
Còn ở vụ ngô thứ hai (vụ ngô Thu, Thu Đông, Đông hay Đông Xuân) vào thời kỳ ngô trổ cờ - kết hạt, tần suất số năm có m−a lớn hơn 100 mm đạt cao nhất là 0,88 ở Đồng Nai (Đông Nam bộ) và tiếp đến là Hà Giang (Đông Bắc) đạt 0,45; ở Vinh là 0,27; ở Quảng NgMi là 0,13 và ở Hà Nội là 0,09 và 0,00 ở Sơn La. Còn l−ợng m−a cả vụ chỉ đạt trên 500 mm với tần suất số năm là 1,00 ở vùng Đồng Nai (Đông Nam bộ) và Hà Giang (Đông Bắc); 0,88 số năm ở Quảng NgMi; ở Sơn La có số năm là 0,27. L−ợng m−a từ 400 đến 500 mm chỉ đạt tần suất 0,18 số năm ở Hà Nội và ở Vinh. Vùng Cần Thơ và
Kon Tum không có năm nào m−a cả vụ đạt trên 300 mm. Nh− vậy, ở các vùng ngô nhờ n−ớc trời, tuy l−ợng m−a cả năm, bình quân năm đạt 1411 mm (Sơn La) hoặc 2140 mm (Vinh) nh−ng do phân bố không đều nên vẫn xẩy ra thiếu n−ớc trong giai đoạn ngô cần n−ớc, thậm chí cho ngô cả vụ ngô vẫn thiếu n−ớc. ở những vùng nh− Đông Nam Bộ, Tây Nguyên, Tây Bắc sản xuất ngô chủ yếu nhờ n−ớc trời, nhiều năm bị hạn đầu vụ, khi trồng xong gặp hạn và ngô có thể chết phải trồng lại. Tại những vùng ngô lớn - vùng ngô hàng hóa, có những năm ngô bị hạn vào thời kỳ 7 - 8 lá và giai đoạn trổ cờ làm giảm năng suất nghiêm trọng; còn các vụ khác m−a có xu h−ớng không ổn định qua các năm. Nh− vùng trồng ngô lớn ở các tỉnh miền núi Đông Bắc ngô th−ờng bị hạn vào đầu vụ lúc gieo trồng (cuối tháng 2 - đầu tháng 3) và vào tr−ớc lúc trỗ cờ (tháng 5).
Nh− vậy, trong thập kỷ gần đây quy luật về m−a có xu h−ớng không ổn định và có nhiều diễn biết bất th−ờng, có khi hạn nặng (2 đến 3 năm xảy ra 1 lần, mang tính cục bộ từng vùng), có khi bị m−a lớn tập trung trong 2 - 3 ngày với l−ợng m−a 300 - 700 mm nh− ở Thái Bình (tháng 9 năm 2003), hay ở các tỉnh Duyên Hai miền Trung vào năm 1999. Kết quả điều tra l−ợng m−a năm 2004 cho thấy, cả n−ớc có khoảng 192,5 nghìn ha ngô th−ờng gặp hạn nặng, 131 nghì ha ngô th−ờng gặp hạn vừa và hơn 669 nghìn ha th−ờng đủ m−a; trong đó vùng Bắc Trung Bộ có khoảng 96,6 nghìn ha ngô th−ờng gặp hạn nặng, 19 nghìn ha ngô th−ờng gặp hạn vừa và khoảng 25,4 ha ngô th−ờng đủ m−a. Đây là một trong những nguyên nhân làm cho năng suất ngô bình quân của Việt Nam (32 tạ/ha, năm 2003) vẫn ở mức thấp so với bình quân chung của toàn thế giới (44,7 tạ/ha) [24].
Còn ở các n−ớc đang phát triển thì vấn đề hạn hán đM làm giảm năng suất ngô nghiêm trọng. Theo CIMMYT, trên thế giới mỗi năm hạn gây tổn thất khoảng 8,8 triệu tấn ngô hạt ở vùng nhiệt đới thấp; 7,7 triệu tấn ở vùng cận nhiệt đới và 3,9 triệu tấn ở vùng núi cao. Nh− thế, hàng năm toàn thế giới bị tổn thất khoảng 20,4 triệu tấn ngô do hạn ở các vùng khó khăn, chiếm 17% tổng sản l−ợng. Vì thế CIMMYT đM −u tiên vào chọn tạo và phát triển giống ngô có khả năng chống chịu đ−ợc với điều kiện bất thuận nh− hạn, đất nghèo đạm, đất chua. Vấn đề nghiên cứu về giống ngô chịu hạn là đề tài không chỉ khó đối với điều kiện ở Việt Nam mà ở cả nhiều n−ớc đang phát triển trên thế giới (Lafitte, 1995; Edmeades et al., 1997), hơn nữa do hạn
chế về cơ sở vật chất và thiếu nguồn nhân lực nên kết quả nghiên cứu và thành tựu về giống ngô chịu hạn ở n−ớc ta còn ở mức khiêm tốn. Một số kết quả nghiên cứu trong những năm 1990 tập trung vào một số khía cạnh của các vật liệu giống thụ phấn tự do (Đào Việt Bắc, 1996; D−ơng Văn Sơn, 1996 và Nguyễn Đức L−ơng, 1996). Qua những nghiên cứu này đM có một số kết luận nh− sau: Có sự biến động về tính chịu hạn giữa các vật liệu giống thụ phấn tự do. Một số kết quả khác đM tạo ra đ−ợc giống ngô chịu hạn tốt nh− MSB-49, TSB-2, Q-2 (Trần Hồng Uy, 2001) và hiện nay giống Q-2 vẫn đ−ợc ng−ời dân vùng cao sử dụng trồng hàng chục ngàn hecta mỗi năm [10].
Qua những nghiên cứu về tình hình hạn hán cho thấy những vấn đề cấp thiết