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 Mĩ La Tinh (Borrell, 2000). Hiện nay có hơn 50 quốc gia trồng cao lương phân bốở cả 6 Châu lục, tập trung chủ yếu ở Châu Phi Và Châu Mĩ. Cây cao lương được ví 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 là thực phẩm cho người và gia súc, thân lá được sử dụng làm chất đốt hoặc trong ngành công nghiệp sản xuất ethanol.
Châu Phi là Châu có diện tích trồng cao lương lớn nhất thế giới tăng liên tục qua các năm 16,46 triệu ha năm 1990 lên 27,79 triệu ha năm 2009 chiếm 64% diện tích cao lương thế giới. Mặc dù năng suất cao lương khá thấp, năm 2009 đạt 9,77 tạ/ha thấp hơn so với bình quân năng suất thế giới (14,20 tạ/ha) nhưng do diện tích lớn nên châu phi có sản lượng cao nhất thế giới khoảng 44% sản lượng cao lương thế giới. Trong đó Sudan (4,12 triệu tấn), Ethiopia (2,80 triệu tấn) là hai quốc gia có diện tích cũng như sản lượng cao lương lớn nhất. Việc nâng cao năng suất cao
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 27 lương được quan tâm và chú trọng, rất nhiều chương trình, dự án cải tiến kỹ thuật canh tác, lai tạo các giống cao lương mới đang tiến hành.
Châu Mĩ là châu lục có năng suất cao lương cao nhất thế giới, sản lượng cao lương lớn thứ hai thế giới tập trung chủ yếu ở Mĩ, Mexico, Braxin và Argentina. Mĩ
là quốc gia sản xuất cao lương lớn thứ hai thế giới sau Nigeria. Năm 2009 Mĩ sản xuất trên 9,73 triệu tấn hạt trong đó chủ yếu chế biến thức ăn chăn nuôi, 12% sản lượng cao lương phục vụ ngành công nghiệp chế biến ethanol. Đồng thời Mĩ cũng là quốc gia xuất khẩu cao lương lớn nhất thế giới chiếm 80% sản lượng cao lương xuất khẩu của thế giới. Sản lượng cao lương xuất khẩu của Mĩ tăng liên tục trong vòng 35 năm năm qua. Năm 2010 lượng cao lương xuất khẩu của Mĩ tăng 15% so với năm 2009. Ở Mĩ cao lương được trồng chủ yếu ở Kansas, Nebraska và Texas.
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 2009 sản lượng cao lương của Trung Quốc là 2,3 triệu tấn, năng suất 39,65 tạ/ha cao hơn so với trung bình thế giới.
Bảng 1.1. Tình hình sản xuất cao lương trên thế giới Năm Diện tích (1000ha) Năng suất (tấn/ha) Sản lượng (1000 tấn) Sản lượng hạt (1000 tấn) 1961 4600,9146 0,8896 4093,1625 90,6510 1965 4739,3461 0,9889 4686,8971 89,8962 1970 4941,2265 1,1287 5577,3304 97,2562 1980 4402,9503 1,2999 5723,8185 86,5737 1990 4159,0462 1,3659 5680,9420 90,6397 2000 4093,1199 1,3605 5569,0027 87,5240 2004 4066,9229 1,4274 5805,3559 95,6036 2005 4654,5626 1,2833 5973,4069 90,3278 2006 4307,1425 1,3277 5718,6680 92,5748 2007 4452,8642 1,4033 6248,7149 92,4665 2008 4491,1877 1,4591 6553,4273 92,3857 Nguồn FAO, 2009.
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 28 Theo FAO (2009) cao lương trên thế giới được thống kê từ năm 1961 đến năm 2008 thì diện tích trồng thay đổi không đáng kể (khoảng 44 triệu ha). Năng suất hạt tăng cũng không nhiều và đạt cao nhất ở năm 2005 là 95 triệu tấn/ha, nhưng sản lượng lại không cao. Mục đích sử dụng cũng dần thay đổi, trong những năm 1970-2000 cây cao lương chủ yếu được sử dụng để làm thức ăn cho gia súc, trong khi đó trước 1970 thì hạt cây cao lương lại được dùng làm lương thực cho con người. Mĩ, Mexico và Nhật Bản là những nước tiêu thụ chính, tiếp theo là Argentina, Liên Xô cũ và Venezuela. Các nước này chiếm hơn 80% của thế giới về sử dụng cây cao lương làm thức ăn cho gia súc. Trồng cao lương để
sản xuất Ethanol sẽ là hướng đi mà quốc gia lựa chọn trong thời kì khủng hoảng năng lượng như hiện nay.
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 tăng năng suất và diện tích trồng cao lương. Vấn đềđặt ra là chúng ta 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 Mĩ. Công tác nghiên cứu cao lương trên thế giới đang ngày càng được mở
rộng với nhiều chương trình nghiên cứu bởi các tổ chức như: ICRISAT: Trung tâm nghiên cứu cây trồng vùng bán khô hạn. NRCS: Trung tâm nghiên cứu cao lương quốc gia, Ấn Độ. INTSORMIL-CRSP: Chương trình hỗ trợ nghiên cứu hợp tác quốc tế về cây cao lương và cây kê. 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 tư vấn nghiên cứu nông nghiệp quốc tế.
Cao lương hay bất cứ 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 dó các nhà khoa học phải tìm ra những gen và điều kiện môi trường thích hợp nhất để cây trồng cho năng suất cao. Tại Trung Quốc, Viện Đại học nông nghiệp Thẩm Dương đã nghiên cứu 58 dòng lúa miến ngọt (cao lương ngọt) và chọn lọc
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 29 tại Isaren đã tìm thấy 9 dòng phù hợp cho quá trình tổng hợp đường. Theo Blum et al. (1977), sau khi khảo nghiệm 1 số giống cao lương ngọt có nguồn gốc từ Mĩ đã phát hiện được 3 giống có hàm lượng đường trong thân lá cao, 3.500-5.000 kg
đường/ha trong cùng điều kiện canh tác như các giống khác. Ở Italia, năng suất mía cao nhất đạt 3,4-4,5 tấn/ha khi được trồng trên đất tốt, đủ nước; trong khi đó, cao lương chỉ được trồng ở nơi nơi khô hạn, khắc nghiệt hơn vẫn cho năng suất tương tự. Giống cao lương ngọt Keller thu hoạch được 43 tấn thân lá/ mẫu tương đương 633 lít ethanol (Hills et al., 1981). 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 tấn 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 dòng cao lương dao động từ 180cm (dòng IS-660) đến 350 cm (dòng IS-306) (Bapat et al., 1983). Sau khi tiến hành khảo nghiệm 87 dòng, giống cao lương ngọt ở Kharif đã tìm ra 12 dòng triển vọng. Trong đó giống SSV- 2525 có chiều cao cây cao nhất (344cm) và năng suất thân lá đạt (57,6 tấn/ha) sau
đó là giống SSV-74 và SSV-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 (4,1 tấn hạt/ha, 41,1 tấn thân lá/ha).
Cây cao lương còn được trồng với mục đích rất quan trọng là lấy thân lá làm thức ăn gia súc. Cây cao lương thường trồng thành thảm cỏđể thu cắt cho gia súc
ăn tươi hoặc chế biến dự trữ trong mùa khô hoặc làm đồng cỏ chăn thả. Sử dụng thân lá cao lương làm thức ăn gia súc thì có thể thu hoạch từ 2-5 lần/vụ trồng. Khi thu hoạch năng suất thân của một số giống làm thức ăn có thể đạt tới 32 tấn thân lá/ha và 43,4 -71,4 tấn/ha/lứa đối với giống cao lương lai (Reed, 1976).
Hiện nay cao lương làm thức ăn thô xanh cho gia súc có thể được lấy từ
nhóm cây cao lương lấy hạt 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 tỉ lệ
lợi dụng thường 80-90%. Năng suất chất khô của cao lương thay đổi rất lớn tùy thuộc vào điều kiện đất đai, khí hậu, kĩ thuật chăm sóc, thu hái và đặc biệt là giống.
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 30 Điều này đã làm ảnh hưởng tới chất lượng và sản lượng thức ăn khi sử dụng cho mục đích làm thức ăn gia súc (Dan U and Woody L., 2001). 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 23gam/m2/ngày sẽ cho năng suất 27,6 tấn/ha; tại Australia cao lương 83 ngày sau trồng có tốc độ sinh trưởng trung bình đạt 17 gam/m2/ngày sẽ cho năng suất 14,1 tấn/ha.
Ngoài mục đích sử dụng làm thức ăn gia súc, hạt cây cao lương còn được sử
dụng trong ẩm thực và làm đồ uống. Ở Mĩ, tinh bột của hạt cây 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. Một loại bánh mì không men được làm từ cao lương là nguồn thức ăn chính của nhiều người ởẤn Độ. Trong ẩm thực của Ả Rập, hạt cao lương chưa xay xát thường được nấu chín để làm cháo, súp, bánh ngọt và nhiều người nghèo sử dụng nó, cùng với các loại bột hoặc tinh bột, để làm bánh mì. Thân cao lương cũng có thể còn được sử dụng làm ván ốp tường tuyệt vời cho xây dựng nhà ở, hàng rào cũng như vật liệu bao bì phân hủy sinh học và dung môi, nhiên liệu nấu ăn. Nó không tích lũy tĩnh điện, vì vậy nó cũng được sử dụng trong vật liệu đóng gói cho các thiết bịđiện tử nhạy cảm.
Ngoài ra, Viện nghiên cứu cây trồng quốc tế cho cùng nhiệt đới bán khô hạn (ICRISAT) đang phát triển giống cao lương đặc biệt cho sản xuất ethanol (2007). Sản xuất ethanol từ cây cao lương phần lớn vẫn còn trong giai đoạn thử nghiệm ở
Bắc Mĩ nhưng được thực hiện rộng rãi ở Trung Quốc và Ấn Độ. Ở Trung Quốc, chỉ
với 4,5 kg hạt giống, người nông dân có thể gieo cho 1ha và thu về từ 45-60 tấn thân tươi để sản xuất tới 7.000 lít ethanol. Do đó, Bộ Nông nghiệp và Bộ Khoa học công nghệ Trung Quốc đã thực hiện chương trình trồng nửa triệu ha cây cao lương từ năm 2003-2005 ở khu vực phía Tây phục vụ mục đích sản xuất nhiên liệu sinh học. Tại Ấn Độ cũng vậy, 1ha trồng cao lương sau 4 tháng thu hoạch được 2 tấn hạt và 35 tấn thân lá tươi, sản xuất được 3.160 lít ethanol.