Luận văn Nghiên cứu ảnh hưởng biến động của một số yếu tố dinh dưỡng đất đến sinh trưởng và năng suất lúa tại tỉnh Thái Nguyên

96 trang yendo 4150

Download

Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Luận văn Nghiên cứu ảnh hưởng biến động của một số yếu tố dinh dưỡng đất đến sinh trưởng và năng suất lúa tại tỉnh Thái Nguyên", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

luan_van_nghien_cuu_anh_huong_bien_dong_cua_mot_so_yeu_to_di.pdf

Nội dung text: Luận văn Nghiên cứu ảnh hưởng biến động của một số yếu tố dinh dưỡng đất đến sinh trưởng và năng suất lúa tại tỉnh Thái Nguyên

1 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM NGUYỄN THỊ NGỌC THÚY NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG BIẾN ĐỘNG CỦA MỘT SỐ YẾU TỐ DINH DƢỠNG ĐẤT ĐẾN SINH TRƢỞNG VÀ NĂNG SUẤT LÚA TẠI TỈNH THÁI NGUYÊN LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP THÁI NGUYÊN - 2011 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
i ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM NGUYỄN THỊ NGỌC THÚY NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG BIẾN ĐỘNG CỦA MỘT SỐ YẾU TỐ DINH DƢỠNG ĐẤT ĐẾN SINH TRƢỞNG VÀ NĂNG SUẤT LÚA TẠI TỈNH THÁI NGUYÊN Chuyên ngành: Trồng trọt Mã số: 60.62.01 LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS.TS. NGUYỄN TUẤN ANH THÁI NGUYÊN - 2011 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
ii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan rằng những số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là hoàn toàn trung thực và chưa hề sử dụng để bảo vệ một học vị nào. Mọi sự giúp đỡ cho việc hoàn thành luận văn đều đã được cảm ơn. Các thông tin tài liệu trình bày trong luận văn này đều đã được ghi rõ nguồn gốc. NGƯỜI VIẾT CAM ĐOAN Nguyễn Thị Ngọc Thúy Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
iii LỜI CẢM ƠN Trong thời gian thực hiện đề tài này, tôi đã nhận được nhiều sự giúp đỡ tận tình của các thầy giáo, cô giáo cùng các tập thể và cá nhân. Nhân dịp luận văn hoàn thành, tôi xin chân thành cảm ơn mọi sự giúp đỡ quý báu của các thầy, cô giáo cùng các tập thể và cá nhân đã giúp đỡ tôi hoàn thành công trình này. Tôi xin chân thành cảm ơn Phó Giáo Sư, tiến sỹ Nguyễn Tuấn Anh- Trưởng P.QHQT - ĐHTN, người đã trực tiếp tận tình hướng dẫn để tôi hoàn thành tốt được đề tài này. Tôi xin chân thành cảm ơn chinh quyền địa phương và bà con nông dân xã Quyết Thắng, TPTN đã giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện các thí nghiệm và xây dựng mô hình thực nghiệm tại địa phương. Tác giả Nguyễn Thị Ngọc Thuý Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
iv MỤC LỤC Trang Trang phụ lục bìa i Lời cam đoan ii Lời cảm ơn iii Mục lục iv Danh mục các ký hiệu, các chữ cái viết tắt viii Danh mục các bảng iv Danh mục các hình vẽ, đồ thị xi MỞ ĐẦU 1.1. Đặt vấn đề 1 1.2. Mục tiêu nghiên cứu 2 1.3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 3 1.3.1. Ý nghĩa khoa học của đề tài 3 1.3.2. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài 3 Chƣơng 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Cơ sở khoa học của đề tài 4 1.2. Tình hình nghiên cứu về cây lúa trên thế giới 6 1.3. Tình hình nghiên cứu đạm, lân và kali cho cây lúa trên thế giới 8 1.3.1. Nghiên cứu về đạm cho cây lúa trên thế giới 9 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
v 1.3.2. Nghiên cứu về lân cho cây lúa trên thế giới 10 1.3.3. Nghiên cứu về kali cho cây lúa trên thế giới 13 1.4. Tình hình nghiên cứu về sử dụng phân đạm, lân, kali cho cây lúa 14 1.4.1. Những nghiên cứu về bón phân đạm cho cây lúa ở Việt Nam 15 1.4.2. Những nghiên cứu về phân lân ở Việt Nam 16 1.4.3. Những nghiên cứu về phân kali cho cây lúa ở Việt Nam 18 1.5. Hàm lượng các yếu tố đạm, lân, kali trong đất lúa ở Việt Nam 20 1.5.1. Đạm trong đât lúa nước ở Việt Nam 20 1.5.2. Lân trong đất lúa nước ở Việt Nam 22 1.5.3. Kali trong đất lúa nước ở Việt Nam 24 1.6. Một số kết quả nghiên cứu phân bón đối với lúa 25 1.6.1. Phân bón và cách bón phân cho lúa 25 1.6.2. Nhu cầu dinh dưỡng của cây lúa và vai trò của phân bón 26 1.7. Sự cần thiết phải bón phân cân đối và hợp lý cho lúa 37 1.7.1. Cân đối đạm – lân 38 1.7.2. Cân đối đạm – kali 39 Chƣơng 2: ĐỐI TƢỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Đối tượng, phạm vi, thời gian và địa điểm nghiên cứu 41 2.1.1. Đối tượng nghiên cứu 41 2.1.2. Thời gian nghiên cứu 41 2.2.3. Địa điểm nghiên cứu 41 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
vi 2.2. Nội dung nghiên cứu 41 2.3. Phương pháp nghiên cứu 41 2.3.1. Phương pháp bố trí thí nghiệm 41 2.3.2. Điều kiện thí nghiệm 41 2.3.3. Các chỉ tiêu và phương pháp theo dõi 42 2.3.3.1. Thời gian sinh trưởng 42 2.3.3.2. Chỉ tiêu về khả năng đẻ nhánh 42 2.3.3.3. Chiều cao cuối cùng 42 2.3.3.4. Trọng lượng khô của thân, lá và . 42 2.3.35. Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất lý thuyết 43 2.3.3.6. Năng suất thực thu 43 3.2.4. Phương pháp lấy mẫu đất 43 2.3. Xử lý số liệu 44 Chƣơng 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 3.1. Điều kiện tự nhiên tỉnh Thái Nguyên 45 3.1.1. Diễn biến thời tiết khí hậu vụ Mùa 2010 và vụ Xuân 2011 tại Thái Nguyên 45 3.1.2. Tài nguyên đất ở Thái Nguyên 47 3.2. Hiện trạng sử dụng đất nông nghiệp và hiện trạng sản xuất lúa ở Thái Nguyên 49 3.2.1. Hiện trạng sử dụng đất nông nghiệp ở Thái Nguyên 49 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
vii 3.2.2. Hiện trạng sản xuất lúa ở Thái Nguyên 52 3.3. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của biến động các yếu tố dinh dưỡng đất đến sinh trưởng, phát triển và năng suất của giống lúa KD18 54 3.3.1. Các đặc điểm của đất thí nghiệm 54 3.3.2. Khả năng sinh trưởng và phát triển của cây lúa 56 3.3.3. Tương quan giữa dinh dưỡng đất với sinh trưởng và năng suất lúa 61 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 1. Kết luận 72 2. Đề nghị 73 Phụ lục 74 Tài liệu tham khảo 78 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
viii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu Chữ đƣợc viết tắt CEC Dung tích hấp thu CT Công thức Dw Khối lượng chất khô ĐHNL Đại học Nông Lâm ĐN Đẻ nhánh ĐVT Đơn vị tính GĐST Giai đoạn sinh trưởng LĐ Thời kỳ phân hóa đòng NN&PTNT Nông nghiệp và phát triển nông thôn NS Năng suất NSLT Năng suất lý thuyết PC Phân chuồng QT Quy trình TB Trung bình TTKN Trung tâm khuyến nông OM Hàm lượng mùn Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
ix DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng: 1.1. Diện tích, năng suất và sản lượng lúa của Việt Nam những năm gần đây 7 Bảng 1.2. Mối quan hệ lân - đạm và hiệu lực phân đạm với lúa 38 Bảng 1.3. Ảnh hưởng của phân kali đến hiệu lực phân đạm với lúa trên đất bạc màu 40 Bảng 1.4. Liều lượng phân bón nông dân sử dụng cho lúa 40 Bảng 3.1: Điều kiện thời tiết khí hậu vụ Mùa năm 2010 và vụ xuân 2011 46 Bảng 3.2. Hiện trạng sử dụng đất 1/1/2009 51 Bảng 3.3. Diễn biến diện tích và năng suất lúa ở Thái Nguyên 53 Bảng 3.4. Đặc tính đất thí nghiệm 54 Bảng 3.5. Khả năng sinh trưởng của cây lúa 56 Bảng 3.6. Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất 60 Bảng 3.7. Tương quan giữa dinh dưỡng đất với năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất 61 Bảng 3.8. Tương quan giữa các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất 66 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
x DANH MỤC CÁC ĐỒ THỊ Đồ thị 3.1. Tương quan giữa dung tích hấp thu của đất (CEC) với số hạt chắc/bông 63 Đồ thị 3.2. Tương quan giữa dung tích hấp thu của đất (CEC) với trọng lượng nghìn hạt 64 Đồ thị 3.3. Tương quan giữa dung tích hấp thu của đất (CEC) với năng suất thực thu 65 Đồ thị 3.4. Tương quan giữa số hạt chắc/bông với năng suất 67 Đồ thị 3.5. Tương quan giữa trong lượng nghìn hạt với năng suất 68 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
1 MỞ ĐẦU 1.1. Đặt vấn đề Thái Nguyên là một tỉnh thuộc vùng núi và trung du phía Bắc, có diện tích đất trồng lúa là 70.800 ha, tuy nhiên tình hình sản xuất lúa tại tỉnh Thái Nguyên còn gặp nhiều khó khăn, nguyên nhân chủ yếu là do điều kiện đất đai, khí hậu, lượng mưa hàng năm không đều, tập trung chủ yếu vào các tháng mùa mưa (từ tháng 4 đến tháng 10), dẫn đến một thực trạng rất phổ biến trong sản xuất đó là chỉ có những nơi chủ động được nguồn nước tưới mới có thể sản xuất được 2 vụ lúa/năm. Vấn đề đặt ra là phải tăng hệ số sử dụng đất, ngoài việc nghiên cứu và tuyển chọn những giống lúa năng suất cao, chất lượng tốt để có thể đưa vào ứng dụng trong sản xuất thì việc nghiên cứu các biện pháp kỹ thuật để thâm canh cây lúa cũng đang là một vấn đề cấp thiết mà thực tiễn sản xuất đang đặt ra. Mặc dù trong những năm gần đây sản xuất lúa ở Thái Nguyên đã đạt được những kết quả nhất định, tuy nhiên tốc độ phát triển và năng suất lúa giữa các địa phương không đồng đều và chưa xứng với tiềm năng của nó. Thái Nguyên có nhiều khó khăn về kinh tế, trình độ dân trí, cơ sở hạ tầng còn thấp, đất đai xói mòn rửa trôi bạc màu nhiều. Mặt khác đất trồng lúa ở khu vực trung du, miền núi nói chung và ở Thái Nguyên nói riêng luôn có những tính chất đặc thù riêng do quá trình hình thành khác biệt hẳn với các đất đồng bằng và thường thì độ phì tự nhiên ít khi đồng nhất với độ phì nhiêu thực tế do trong đất có những yếu tố hạn chế. Ngoài ra do trình độ thâm canh của nông dân chưa cao, việc dùng phân hoá học lại rất mất cân đối, vừa lãng phí lại vừa không có hiệu quả, năng suất lúa vì vậy mà nhiều năm tăng không đáng kể. Phân bón có ảnh hưởng không những tới năng suất, chất lượng sản phẩm, hiệu quả kinh tế của sản xuất mà còn được quan tâm đến ảnh hưởng của bón phân tới môi trường đất, nước, không khí và tới sức khỏe cộng đồng. Hiệu quả bón phân cao hay thấp phụ thuộc nhiều vào yếu tố, trong đó tính chất đất bao gồm cả tính chất vật lý hóa học và thành phần dinh dưỡng Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
2 đất là yếu tố quan trọng bậc nhất, rất cần quan tâm trong việc việc xây dựng chế độ bón phân hợp lý. Biến động không gian về tính chất đất đai đã được quan tâm nghiên cứu trong nhiều năm qua trên thế giới và ứng dụng trong việc xây dựng chế độ phân bón cho nhiều loại cây trồng. Nhiều thuật ngữ mới ra đời phục vụ cho phát triển lĩnh vực nghiên cứu này như: Khuyến cáo phân bón dựa vào tính chất đất; Bón phân theo vùng đặc thù và hiện nay là nông nghiệp chính xác. Tuy nhiên việc nghiên cứu về bón phân theo vùng đặc thù chưa được tiến hành nhiều ở Việt Nam. Một số nghiên cứu rất ít, chủ yếu là những dự án nghiên cứu hợp tác nước ngoài như nghiên cứu bón phân theo vùng đặc thù của Nguyễn Văn Bộ, Nguyễn Thúc Sơn hợp tác với PPI của Canada, Bón phân theo vùng đặc thù cho lúa của Lê Văn Tiềm, Bùi Huy Hiều hợp tác với Viện lúa Quốc tế (IRRI). Trong những năm qua người dân Thái Nguyên đã không ngừng cố gắng ứng dụng các kỹ thuật mới như: giống, phân bón, phòng trừ bệnh hại nên năng suất lúa tăng từ 38,7 tạ/ha (năm 2000) lên 48,6 tạ/ha (năm 2009) (Sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn Thái Nguyên). Tuy nhiên chế độ bón phân cho lúa còn nhiều vấn đề phải nghiên cứu. Kết quả điều tra ở 3 huyện Đồng Hỷ, Phú Lương và Phổ Yên cho thấy: có 90% số hộ bón phân thúc đẻ muộn; 91% số hộ bón phân thúc đòng sớm hơn từ 5-15 ngày so với quy trình kỹ thuật hiện hành; 15,3% số hộ không bón lót phân đạm; 38,9% số hộ không bón đạm thúc đẻ; 65,6% số hộ không bón lót phân đạm thúc đòng. Mặt khác việc áp dụng quy trình bón phân duy nhất của Trung tâm Khuyến nông với một liều lượng đạm cố định cho toàn bộ diện tích trồng lúa của tỉnh cũng là một trong những nguyên nhân dẫn đến hiệu quả sử dụng phân bón thấp. Xuất phát từ thực tế trên và yêu cầu của sản xuất nhằm không ngừng làm tăng năng suất lúa và hiệu quả của việc đầu tư góp phần ổn định lương Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
3 thực, giúp nông dân sử dụng hợp lý đất đai. Chúng tôi tiến hành nghiên cứu đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng biến động của một số yếu tố dinh dưỡng đất đến sinh trưởng và năng suất lúa tại tỉnh Thái Nguyên”. 1.2. Mục tiêu nghiên cứu - Nghiên cứu ảnh hưởng sự biến động của một số yếu tố dinh dưỡng đất đến các yếu tố nông học: sinh trưởng, phát triển của cây lúa, trọng lượng chất tươi và chất khô v.v tại các thời điểm phát triển của cây lúa. Chi tiết phương pháp theo dõi dựa trên hướng dẫn của IRRI. - Nghiên cứu ảnh hưởng sự biến động của một số yếu tố dinh dưỡng đất đến các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất cây lúa. 1.3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 1.3.1. Ý nghĩa khoa học của đề tài Nghiên cứu và tìm hiểu ảnh hưởng sự biến động dinh dưỡng một số yếu tố dinh dưỡng đất đến sinh trưởng và năng suất lúa từ đó đề xuất việc ứng dụng rộng rãi kỹ thuật này trong sản xuất. 1.3.2. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài Từ kết quả nghiên cứu xây dựng biện pháp kỹ thuật nhằm mục tiêu tăng năng suất lúa và giảm ô nhiễm môi trường hoá nông nghiệp. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
4 Chƣơng I TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Cơ sở khoa học của đề tài Trong những năm gần đây nền móng nông nghiệp nước ta đã có những bước nhẩy vọt, từ một nước thiếu lương thực trầm trọng đã vươn lên sản xuất đủ nhu cầu lương thực đứng thứ 2 trên thế giới sau Thái Lan. Diện tích trồng lúa hầu như không tăng mà có xu hướng giảm dần, do đô thị hoá và chuyển sang đất chuyên dùng, nhưng sản lượng không ngừng tăng lên từ 25 triệu tấn thóc năm 1995, năm 2005 sản lượng lúa nước đạt 35,8 triệu tấn. Lương thực bình quân đầu người là 475,8kg/người/năm. Lượng gạo xuất khẩu đạt trên 4 triệu tấn. Để đạt được thành quả đó là nhờ vào yếu tố giống, phân bón tạo tiền đề của năng suất và phẩm chất thì phương pháp thâm canh hợp lý đã làm thay đổi cấu trúc của cây lúa như: Quan hệ giữa năng suất và cá thể (khóm lúa, bông lúa) với năng suất quần thể ruộng lúa là rất chặt chẽ. Trên một đơn vị diện tích nếu mật độ càng cao (gieo cấy dày) thì số bông nhiều song số hạt trên bông càng ít (bông bé), tốc độ giảm số hạt trên bông mạnh hơn tốc độ tăng của mật độ. Vì vậy, gieo cấy dày quá sẽ làm giảm năng suất nghiêm trọng. Nếu gieo cấy quá thưa nhất là những giống có thời gian sinh trưởng ngắn rất khó hoặc không thể đạt được số bông tối ưu. Vì vậy, các khâu kỹ thuật khác được duy trì thì chọn một mật độ vừa phải là phương án tối ưu để đạt được số lượng hạt thóc nhiều nhất trên một đơn vị diện tích gieo cấy. Trong quá trình sinh trưởng và phát triển của cây lúa cần một lượng dinh dưỡng nhất định, đặc biệt là phân đạm, lượng dinh dưỡng này một phần có sẵn ở trong đất, phần còn lại là do con người cung cấp (bón thêm). Nếu cung cấp hợp lý sẽ làm cho cây lúa sinh trưởng tốt năng suất cao. Khi nghiên cứu về vai trò của đạm đối với cây trông nói chung, với cây lúa nói riêng, nhiều tác giả đã chỉ rõ: Đạm tham gia cấu thành nên cơ thể thực Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
5 vật, đạm có trong protein, đạm điều tiết các hoạt động sống của cây, tham gia vào các chất kích thích sinh trưởng các Xytokinin, Vitamin. Đạm có hoạt tính sinh học cao, làm tăng giảm các hoạt động sinh lý của cây. Người ta còn thấy đạm có trong các enzim xúc tiến các quá trình biến đổi sinh hoá trong cơ thể cây. Đặc biệt đạm có mặt trong diệp lục tố, vì thế lúa được bón đạm sẽ khác hẳn như: Lá to, dài, xanh, quang hợp tốt, đẻ nhiều. Nếu thiếu đạm lá, vàng, nhỏ, đẻ ít, bông nhỏ, nhưng nếu quá nhiều đạm lúa sẽ lốp đổ, sâu bệnh nhiều, hạt lép (Nguyễn Thị Lẫm, 1994) [37]. Trong cây lúa, tính theo chất khô, tỉ lệ kali nguyên chất (K2O) chiếm khoảng 0,6-1,2% trong rơm rạ khoảng 0,3-0,45% trong hạt gạo. Khác với đạm và lân, kali không tham gia vào thành phần bất kỳ một hợp chất hữu cơ nào mà chỉ tồn tại dưới dạng ion trong dịch bào và một phần nhỏ kết hợp với chất hữu cơ trong tế bào chất của cây lúa. Cũng như đạm, lân và kali chiếm tỷ lệ cao hơn tại các cơ quan non của cây lúa. Kali tồn tại dưới dạng ion nên nhờ vậy mà kali có thể len lỏi vào giữa các bào quan, xúc tiến quá trình vận chuyển dinh dưỡng, giúp cây lúa tăng cường hô hấp. Kali còn thúc đẩy tổng hợp protit, do vậy nó hạn chế việc tích luỹ nitrat trong lá, hạn chế tác hại của việc bón thừa đạm cho lúa. Ngoài ra kali còn giúp bộ rễ tăng khả năng hút nước và cây không bị mất nước quá mức ngay cả trong lúc gặp khô hạn. Kali làm tăng khả năng chống hạn và chống rét cho cây lúa. Cây lúa được bón đầy đủ kali sẽ phát triển cứng cáp, không bị ngã đổ, chịu hạn và chịu rét tốt. Cây lúa thiếu kali lá có màu lục tối, mép lá có màu nâu hơi vàng. Thiếu kali nghiêm trọng trên đỉnh lá có vết hoại tử mầu nâu tối trong khi các lá già phía dưới thường có vết bệnh tiêm lửa. Khi tỷ lệ kali trong cây giảm xuống chỉ bằng 1/2-1/3 so bình thường thì mới thấy xuất hiện triệu chứng thiếu kali trên lá, cho nên khi triệu chứng xuất hiện thì năng suất đã giảm nên việc bón kali không thể bù đắp được. Do vậy không nên đợi đến lúc xuất hiện triệu chứng thiếu kali rồi mới bón bổ xung cho cây. Trong sản xuất, Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
6 khi bón phân kali cho lúa, lượng kali clorua bao giờ cũng ít nhất trong 3 loại phân bón chính và thường sử dụng để bón thúc cùng với phân đạm. 1.2. Tình hình nghiên cứu về cây lúa trên thế giới Lúa là cây lương thực chủ yếu trên thế giới và Châu Á là cái nôi của nghề trồng lúa trên thế giới. Việt Nam là một nước nông nghiệp sản xuất lúa gắn liền với sự phát triển nông nghiệp. Theo tài liệu khảo cổ học cho thấy lúa được trồng ở nước ta từ 3000 – 2000 năm trước công nguyên. Nước ta nằm trong vùng nhiệt đới nóng ẩm, lượng bức xạ mặt trời cao và đất đai phù hợp, nên có thể trồng được nhiều vụ lúa trong năm và với nhiều giống lúa khác nhau. Một điểm nổi bật trong nghề trồng lúa ở nước ta là áp dụng nhanh nhất những tiến bộ kỹ thuật về giống, phân bón, phòng trừ tổng hợp, tưới tiêu hợp lý và các biện pháp kỹ thuật khác. Nhờ vậy, trong thời gian vừa qua hàng loạt các giống mới có năng suất cao, phẩm chất tốt, có khả năng chống chịu với điều kiện bất lợi, thích hợp với điều kiện tự nhiên và khả năng thâm canh của từng vùng đã được công nhận và gieo cấy trong sản xuất. Việc kết hợp gieo cấy với các giống mới chọn tạo trong nước với việc tuyển chọn các giống từ nước ngoài của IRRI, Trung Quốc đã tạo ra những triển vọng to lớn trong ngành trồng lúa của Việt Nam đặc biệt là các giống lúa lai. Như vậy, cùng với việc đổi mới cơ chế quản lý trong nông nghiệp, việc áp dụng các biện pháp kỹ thuật đã làm cho sản xuất lương thực ở Việt Nam những năm gần đây đạt được những thành tựu to lớn và ổn định. Mặc dù bình quân ruộng đất trên đầu người giảm nhưng bình quân lương thực trên đầu người lại tăng. Năm 1994 là 359 kg/người/năm thì năm 2009 đạt 513 kg/người/năm. Hiện nay lúa vẫn là cây lương thực quan trọng nhất của nước ta, cây lúa cung cấp 85-87% tổng sản lượng lương thực trong nước. Trong những năm gần đây diện tích cây lúa không tăng nhưng năng suất lúa được cải thiện đáng kể và sản lượng lúa không ngừng tăng lên từ 24,9 triệu tấn thóc năm 1995 đến năm 2009 đạt 38,9 triệu tấn. Do bước nhảy vọt về sản xuất lúa Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
7 trong thập kỷ vừa qua mà Việt Nam đã trở thành nước xuất khẩu gạo đứng thứ hai trên thế giới. Năm 1989 là năm đầu tiên chúng ta xuất khẩu gạo được 1,42 triệu tấn. Từ năm 1999 đến năm 2004 chúng ta luôn đạt mức xuất khẩu gạo trên dưới 4 triệu tấn và năm 2009 là chúng ta có số lượng suất khẩu gạo cao đạt 6 triệu tấn. Bảng 1.1. Diện tích, năng suất và sản lƣợng lúa của Việt Nam những năm gần đây Diện tích Năng suất Sản lƣợng Năm (Nghìn ha) (tạ/ha) (Nghìn tấn) 1995 6765.6 36.9 24963.7 1996 7003.8 37.7 26396.7 1997 7099.7 38.8 27523.9 1998 7362.7 39.6 29145.5 1999 7653.6 41.0 31393.8 2000 7666.3 42.4 32529.5 2001 7492.7 42.9 32108.4 2002 7504.3 45.9 34447.2 2003 7452.2 46.4 34568.8 2004 7445.3 48v.6 36148.9 2005 7329.2 48.9 35832.9 2006 7324.8 48.9 35849.5 2007 7207.4 49.9 35942.7 2008 7400.2 52.3 38729.8 2009 7440.1 52.3 38895.5 (Nguồn: tổng cục thống kê năm 2010) Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
8 1.3. Tình hình nghiên cứu đạm, lân và kali cho cây lúa trên thế giới Từ khi biết trồng trọt và chăn nuôi thì con người đã biết sử dụng phân bón, đầu tiên từ năm 900 năm trước công nguyên, người La Mã đã biết sử dụng phân chuồng bón cho ruộng nho. Người đầu tiên đặt nền móng cho sản xuất phân bón hoá học là Liebig (Justusvon). Năm 1840, Liebig đã cho ra đời tác phẩm “Hoá học đối với nông nghiệp và sinh lý thực vật” (Vũ Hữu Yêm, 1995) [54]. Với tác phẩm này ông đã khẳng định rằng: tất cả các cây đều được nuôi dưỡng bằng các nguyên tố vô cơ hay nguyên tố khoáng, phân bón không tác động trực tiếp đến cây qua các chất hữu cơ trong phân bón mà gián tiếp đến cây qua các chất hữu cơ trong phân bón mà gián tiếp qua các sản phẩm phân giải của chất hữu cơ. Với công trình nghiên cứu của mình, Liebig đã đưa lại một bước tiến kỳ diệu cho nông nghiệp, qua đó đã tạo cho sự tăng trưởng mạnh mẽ về sản xuất phân bón hoá học ở Tây Âu và Bắc Mỹ trong nửa đầu thế kỷ XX cho đến những năm 60. Mức sản xuất phân bón năm 1905 của toàn thế giới chỉ có 1,9 triệu tấn dinh dưỡng (N,P,K), đến năm 1939 lên 9,2 triệu tấn (tăng 384%), bình quân mỗi năm tăng 11%. Do chiến tranh, mức sản xuất phân bón thế giới sản xuất 1946 chỉ có 7,5 triệu tấn dinh dưỡng. Đến năm 1961 là 30,9 triệu tấn chất dinh dưỡng (tăng 312%), bình quân mỗi năm tăng là 20,8%. Thập kỷ 60, từ năm 1961 đến 1971 cũng còn tăng bình quân mỗi năm được 13,7% (Vũ Hữu Yêm, 1995) [54]. Vì những thành tựu hoá học to lớn đó con người đã lạm dụng quá mức về phân bón hoá học, do đó đã để lại những hậu quả nghiêm trọng đe doạ môi trường sống bị ô nhiễm và làm suy giảm sức khoẻ của con người ở các nước công nghiệp phát triển. Nông nghiệp hoá học vì thế mà được xem lại và nông nghiệp sinh học ra đời. Tuy nhiên, với điều kiện hiện nay, dân số ngày càng tăng, nguồn lương thực sản xuất ra có hạn, nhất là các nước chậm phát triển và đang phát triển, nền nông nghiệp hoá học vẫn không thể thiếu, vấn đề là sử dụng thế nào để có thể đưa đến một nền nông nghiệp Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
9 bền vững cải thiện và duy trì độ phì nhiêu của đất qua việc sử dụng hợp lý và phân phối nguồn dinh dưỡng hữu cơ và phân bón hoá học trong hệ thống dinh dưỡng cây trồng tổng hợp. 1.3.1. Nghiên cứu về đạm cho cây lúa trên thế giới Trong 3 yếu tố phân bón chính (đạm, lân, kali) thì phân đạm là yếu tố hàng đầu được nhiều nhà khoa học quan tâm nhất, nó cũng là yếu tố tăng năng suất nhanh nhất nhưng lại gây ô nhiễm môi trường nặng nhất. Các nghiên cứu ở ruộng cao sản của Philippin cho thấy với giống lúa IR36 sản lượng là 9,8 tấn hạt/ha và 8,3 tấn rơm/ha thì lượng đạm có trong rơm rạ là 7,6 kg/tấn thóc (SK.De Datta, 1989) tổng số là 22,2 kg N/tấn thóc (Hoàng Minh Châu, 1998) [10]. Nói chung ở các ruộng cao sản với năng suất lúa là 5 tấn/ha thì có lấy đi từ đất với lượng đạm là 110 kg N (trích từ bản dịch của Hoàng Minh Châu, 1998) [10]. Theo De Datta và Buresh (1989) [58] thì bón đạm urê vào đất, cây lúa sử dụng rất ít do tỷ lệ mất đạm lớn ở thể bay hơi NH3. Vlek và Byrnes (1996) [67] cho rằng cây lúa chỉ sử dụng được từ 20 - 40% lượng phân bón đạm bón vào đất. Do vậy mặc dù cây lúa được bón một lượng đạm khoáng khá lớn, lượng sử dụng đạm từ đất vẫn chiếm khoảng 50- 80% hoặc còn cao hơn nữa (Koyama, 1981) [61], (Broadlent, 1979) [56]. Phần lớn lượng đạm cung cấp cho cây lúa từ đất được khoáng hoá từ các hợp chất hữu cơ. Quá trình và tốc độ khoáng hoá chất hữu cơ chịu ảnh hưởng bởi nhiệt độ, độ ẩm, chế độ nước, số lượng và chất lượng chất hữu cơ, tỷ lệ cấp hạt sét và nhiều yếu tố khác (Broadlent, 1979) [56]. Nghiên cứu của Hung (2006) [59] thực hiện năm 2003 và năm 2004 trên 4 giống lúa ở Hàn Quốc cho kết quả: Thời kỳ đẻ nhánh có hệ số sử dụng phân đạm rất thấp, chỉ đạt từ 24,4% (công thức bón 72N) đến 33,1% (công thức bón 36N), hiệu suất sử dụng đạm chỉ đạt 11,1 - 13,1 kg thóc/kg N, thấp hơn cả bón đạm trước khi cấy (hệ số sử dụng đạm là 41,5%; hiệu suất sử dụng Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
10 đạm là 23,3 kg thóc/kg N). Bón đạm vào thời kỳ làm đòng có hệ số sử dụng đạm cao nhất là 65,8% (công thức bón 72N) đến 76,1% (công thức bón 36N), hiệu suất sử dụng đạm là 21,9 - 32,5 kg thóc/kgN. Tuy vậy, trong đất luôn luôn xảy ra hai quá trình thuận nghịch là khoáng hoá các hợp chất hữu cơ có chứa đạm và cố định các dạng đạm vô cơ dưới dạng hữu cơ cây trồng khó hấp thụ. Lượng đạm khoáng bị cố định ở hữu cơ có thể lên đến 34g N/1kg C ở rễ và gốc lúa. 1.3.2. Nghiên cứu về lân cho cây lúa trên thế giới Yếu tố quan trọng sau đạm là lân, đây cũng là yếu tố được nhiều nhà khoa học đặc biệt quan tâm. Đối với lân, các nghiên cứu ở ruộng cao sản ở Philippin với giống IR36, sản lượng là 9,8 tấn/ha và 8,3 tấn rơm/ha thì hàm lượng lân có trong rơm là 1,1 kg P2O5 (SK.DC Datta, 1989 - trích dẫn theo bản dịch của Hoàng Minh Châu, 1998) [10]. Như vậy, cây lúa cần một lượng lân rất thấp so với đạm, dễ hiểu ở một số giai đoạn nhất định, một số nước người ta không thấy rõ hiệu lực của phân lân bón cho lúa nhất là hiệu lực supe lân (A 1958 Angladette, R.P. Bazthlomew, E.1958 Shapiro, R.H Walliamion và CTV 1959 vv Trích dẫn theo Lê Văn Căn, 1974) [9]. Jack, D.H.Grist (1958) cho rằng: một vụ thu hoạch lúa 31,7 tạ lấy đi của đất 27,5 kg N, 2,8 kg P2O5 và 67,5 kg K2O trong rơm rạ và 47,5 kg N; 10,7 kg P2O5 và 11,2 kg K2O trong thóc. Như vậy là: một vụ lúa, thu hoạch hơn 30 tạ thóc mà chỉ lấy của đất có 13,5 kg P2O5 (mỗi tấn thóc thu hoạch chỉ cần khoảng 4kg P2O5) nên có thể quan niệm được là bón phân lân vào đất không có hiệu lực lắm (Lê Văn Căn, 1974) [9]. Đối với đất nhiệt đới giàu sắt nhôm, nhiều tác giả đã nhận định phân supe lân bón vào ruộng lúa sẽ chuyển thành những dạng nhôm phosphat rất khó hoà tan, cho nên cây lúa không được mạnh mẽ và do sự thu hút supe lân bị trì hoãn (E.lapitan 1904, Lefeme, N.1964 M.O.Ghani và M.Aislam Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
11 1946.Y.Coyand 1950, M.Malyc 1952 vv Trích dẫn theo Lê Văn Căn (1974) [9]. Tuy nhiên một số nghiên cứu khác lại cho rằng bón lân có hiệu quả rất cao: ở Thái Lan, theo A.Angladette (1960) đối với đất lúa thì giữa supe lân và dicanxi phosphate bón với liều lượng 37,8 kg P2O5 /ha, hiệu quả hoàn toàn như nhau, làm tăng năng suất được 28% so với đối chứng. Qua năm thứ 2, hiệu lực còn lại làm tăng năng suất được 60% của bội thu năm thứ nhất. Theo tài liệu của Owen (1953) do I.Nagai (1959) ghi lại, thì đất lúa Thái Lan hiệu lực phân lân thể hiện mạnh mẽ ở hầu hết các nơi. Những loại phân khác bón vào nếu không phối hợp với lân thì không có tác dụng, ở trại thí nghiệm Trung ương Bankhen, chỉ bón đơn thuần supe lân đã tăng được 1,5 - 2,5 tấn thóc/ha. Bón phân phối hợp với phân đạm lại còn tăng hơn nữa, chỉ bón đạm bội thu rất thấp có khi năng suất không tăng (trích dẫn theo Lê Văn Căn, 1974) [9]. Ở Miến Điện, theo tài liệu của D.H.Grist (1958) trên đất ruộng lúa phân đạm và phân lân có hiệu lực. Theo A.Angladette (1960) hiệu lực phân supe lân bón cho lúa ở Miến Điện thể hiện không được mạnh ở vụ đầu nhưng qua vụ sau bội thu được khá lớn, nhất là ở những chân đất thuộc khoáng sét Montmoritonit. Hiệu lực của phân lân có thể được kéo dài tới 10 vụ. Đối với những chân đất pH = 6 thì người ta thường bón với lượng phân khá cao để có thể bội thu ngay vụ đầu. Những loại phân lân sử dụng rộng rãi ở Miến Điện có thể bón cho lúa là Amofoot, supe lân và Nixifot (trích dẫn theo Lê Văn Căn, 1974) [9]. Theo các báo cáo tại hội nghị thực phẩm Quốc tế, loại phân lân sử dụng phổ biến nhất ở Indonexia là supe lân kép. Thường bón 1 tạ supe lân kép, bội thu lúa từ 600-1200kg/ha, 1kgP2O5 làm bội thu từ 20-25 kg thóc. Theo tài liệu của Y.Hoffmando Coyand (1950), ở những chân đất nghèo lân của một số vùng thuộc java, hiệu lực supe lân kép có khả năng bội thu đến 10 tạ thóc, Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
12 lượng supe lân kép thích hợp nhất với đa số chân ruộng vào khoảng 75-100kg P2O5/ha. Một số chân ruộng đặc biệt cần thiết có thể bón 200kg P2O5/ha [9]. Đặc biệt những nghiên cứu mới đây ở Ấn Độ cho thấy bón khoảng 60 kg P2O5/ha có thể tăng sản lượng lúa trung bình 0,5 - 0,7 tạ/ha đối với những vùng đất hay bị khô hạn thì việc bón lân là đặc biệt cần thiết [10]. Trong điều kiện thâm canh hiện nay, việc bón phân lân lại càng hết sức cần thiết để cây lúa sử dụng đạm tốt hơn tránh thừa đạm, bảo vệ môi trường và sức khoẻ con người. Sempen (1969) [9] cho rằng nếu dùng phân lân thích đáng sẽ tăng hệ số sử dụng của cây trồng. Nghiên cứu ở Liên Xô trước đây cho thấy đất có hàm lượng hữu cơ cao thì càng phải bón nhiều lân. Như vậy thì đạm lân mới cân đối. Giáo sư Dusetkin (1956) đã giải thích khi bón lân vào đất sẽ có hiện tượng cố định lân dưới dạng hữu cơ [9]. Lân hữu cơ trong đất không có khả năng cung cấp trực tiếp cho cây trồng mà nó chỉ trở nên hữu dụng khi đã được khoáng hoá. Trong điều kiện ngập nước, do tốc độ giải phóng lân hàng năm từ nguồn gốc hữu cơ trong đất chỉ đạt khoảng từ 2-4% tổng số lân hữu cơ cho nên hữu cơ không phải là nguồn dinh dưỡng lân đối với cây trồng [65]. Quá trình phân huỷ chất hữu cơ xảy ra với sự tham gia của các vi sinh vật đất. Tỷ số C/P là một trong những chỉ tiêu quan trọng quyết định khả năng giải phóng lân từ các nguồn này, vì các vi sinh vật phân giải chất hữu cơ sẽ lấy lân từ dung dịch đất và gây hiệu quả tăng lượng lân cố định thay vì giải phóng lân [63]. Như vậy hiệu lực bón phân lân có thể sẽ đặc biệt cao ở ruộng chân núi của ta là do sự mất cân đối giữa lân và đạm. Mặt khác, cũng do phần lớn lân ở dạng hữu cơ gây nên có khả năng đói lân trầm trọng. Theo Chang, Jackson (1975) [43], lân khoáng trong đất có thể chia làm 4 nhóm chính gồm phosphate canxi (Ca-P), phosphate sắt (Fe-P) và phosphate Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
13 không tan bị giữ chặt giữa các khoáng sắt nhôm (RS-P). Để giải phóng lân trong PS-P phải dùng chất khử rất mạnh mới phá bỏ được các lớp áo bọc ngoài. Do trong thực tế, nhóm RS-P đóng góp rất ít trong việc cung cấp chất dinh dưỡng lân cho cây trồng, hơn nữa do thủ tục phân tích lại phức tạp cho nên người ta chỉ quan tâm nhiều đến 3 nhóm phosphate khoáng đầu. Mức độ phong hoá là yếu tố quan trọng nhất chi phối sự phân bố các nhóm lân trong đất. Ngược lại trong đất kiềm thì các phosphats Ca-P lại chiếm ưu thế trong đất. Trong đất Fe-P tồn tại chủ yếu dưới dạng variscit (ALPO4. 2H2O) và một phần dưới dạng wavelit (AL3(OH)3(PO4).2H2O); các phosphat canxi tồn tại chủ yếu dưới dạng photphat có độ hoà tan rất khác nhau trong việc cung câp dinh dưỡng lân cho cây trồng [62]. 1.3.3. Nghiên cứu về kali cho cây lúa trên thế giới Yếu tố tiếp theo được các khoa học nghiên cứu rất nhiều đó là yếu tố kali. Theo các nghiên cứu của Philippin đối với ruộng lúa cao sản IR36, sản lượng 9,8 tấn thóc/ha và 8,3 tấn rơm/ha thì hàm lượng kali chứa trong rơm rạ khi thu 1 tấn thóc là 28,4 kg, hàm lượng kali chứa trong hạt khi thu 1 tấn thóc là 3,2 kg. Như vậy tổng lượng kali trong rơm và hạt thóc là 31,6 kg/tấn hạt. Đối với ruộng cao sản nói chung với sản lượng là 5 tấn thóc/ha. Có thể lấy đi từ đất khoáng 156 kg K2O. So với lượng đạm và lân do cây lấy đi thì lượng kali là cao nhất. Tuy nhiên, hàm lượng này hầu hết là ở thân lá, rơm rạ. Vì vậy nếu chỉ thu hạt và trả lại rơm rạ cho đất thì hàm lượng kali lấy đi là rất thấp (chỉ 3,2 kg/1 tấn thóc). Trong khi đó đạm, lân vẫn bị mất một lượng đáng kể (SK.DC Datta, 1989 - trích dẫn theo bản dịch của Hoàng Minh Châu, 1998) [10]. Ở Ấn Độ đã có khuyến cáo đối với việc dùng kali của các bảng như sau: Các nghiên cứu ở Ấn Độ cho thấy khi bón kali bón vào mùa khô có hiệu quả hơn mùa mưa. Cùng một cánh đồng canh tác, hiệu quả kali thu được trong mùa khô là 10 kg thóc/kg K2O, trong mùa mưa là 8 kg/ kg K2O [10]. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
14 Mặc dù hàm lượng kali cây trồng lấy trong đất là không lớn lắm khi con người trả lại rơm rạ cho đất. Tuy nhiên, nếu canh tác liên tục nhiều năm mà không bón kali hợp lý thì đất cũng sẽ bị thiếu kali. Theo Brinkman và CTV, 1985 thì mặc dù hàm lượng kali trong đất có cao thì sự thâm canh 2-3 vụ lúa trong năm hơn 20 năm, cùng với việc bón phân đạm cao, ít bón hoặc không bón kali và việc lấy đi không hoàn trả lại rơm rạ cho đất có thể làm giảm lượng kali dễ tiêu và kali không trao đổi trong đất đến mức hạn [55]. Kết quả nghiên cứu ở nhiều nước cho thấy có sự thấy có sự đáp ứng với phân kali (Kemler, 1980) [60]. Reyes (1961) [64] cho rằng khả năng cung cấp kali của đất có thể được đánh giá thông qua sự hấp thụ của cây trồng qua nhiều vụ. Thật vậy các yếu tố đạm, lân, kali sẽ có hiệu lực cao, tránh được ô nhiễm môi trường do bón phân cân đối theo nhu cầu của cây trồng. 1.4. Tình hình nghiên cứu về sử dụng phân đạm, lân và kali cho cây lúa ở Việt Nam Ở Việt Nam, các yếu tố đạm, lân, kali cũng được các nhà nghiên cứu đặc biệt quan tâm. Nhất là từ sau năm 1954, những nhà nghiên cứu đi đầu trong lĩnh vực này là Lê Văn Căn (1974) [9], Đỗ Ánh, Bùi Đình Dinh (1992) [1], Lê Văn Tiềm (1974) [50], Nguyễn Vy, Trần Khải (1974) [52]. Cũng như ở nước ngoài, ở Việt Nam việc sử dụng phân hoá học đã đưa năng suất cây trồng của chúng ta tăng nhanh vượt bậc. Bùi Đình Dinh (1999) [18] có nhận xét: ở Việt Nam trước năm 1955 nông dân chưa sử dụng phân hoá học để bón cho lúa, mà chỉ bón khoảng 5-6 tấn hữu cơ/ha với giống lúa cũ, năng suất chỉ đạt trên dưới 2 tấn/ha. Theo thống kê từ năm 1990 trở lại đây nhờ có giống lúa mới mà áp dụng đồng bộ các kỹ thuật canh tác, trong đó việc sử dụng phân bón hoá học tăng nhanh, bình quân bón 127 kg NPK nguyên chất, năng suất đạt 3,9 tấn/ha, tổng số Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
15 lượng đạt 30 triệu tấn. Trong đó bình quân phân hữu cơ cũng chỉ bón trên dưới 6 tấn/ha chiếm khoảng 30% trong tổng lượng dinh dưỡng bón. Từ kết quả nghiên cứu và tổng kết kinh nghiệm trong sản xuất năm 1997, Bùi Đình Dinh [17] đã ước tính ở Việt Nam phân bón đóng góp vào việc tăng tổng sản lượng từ 38-40%, trong đó phân hoá học khoảng 28-30%. Cứ sử dụng 1 tấn NPK nguyên chất sẽ thu được 10 tấn thóc trong thí nghiệm, 13 tấn thóc trong mô hình 1998, Nguyễn Văn Bộ [6] kết luận ở miền Bắc với lúa xuân, phân bón đóng góp khoảng 36,78%, lúa mùa khoảng 21%. Nguyễn Văn Luật, 1998 [40] cũng đánh giá ở đồng bằng sông Cửu Long phân bón đóng góp khoảng 37%, trong đó phân vô cơ đóng góp khoảng 33%. Cây trồng hàng vụ, hàng năm lấy đi từ đất hàng triệu tấn nitơ, phốtpho, kali và các nguyên tố trung, vi lượng khác. Bùi Đình Dinh, 1998 [17] ước tính 8 loại cây trồng chính (lúa, ngô, khoai lang, sắn, mía, đậu tương, lạc) trong năm 1993 đã lấy đi khoảng 2 triệu tấn NPK nguyên chất. Việc bù đắp các yếu tố cây trồng bị lấy đi hàng năm, duy trì độ phì nhiêu của đất là hết sức cần thiết. Theo sự tính toán tổng toán tổng hợp lượng dinh dưỡng từ phân hữu cơ (phân chuồng, phân xanh, phân sinh học, rơm rạ) sử dụng trong nông nghiệp cũng chỉ đạt 20% N, 30% P, 58% K cần cho cây trồng (Bùi Đình Dinh, 1995) [16]. Tuy vậy, nếu sử dụng phân bón hoá học không hợp lý sẽ làm giảm hiệu quả đầu tư, lãng phí gây và ô nhiễm môi trường, độc hại cho sức khoẻ của con người. Kết quả nghiên cứu về hiệu lực phân khoáng của viện Thổ nhưỡng Nông hoá cho thấy nếu bón đạm không kèm bón phân lân thì hiệu quả đầu tư giảm. 1.4.1. Những nghiên cứu về bón phân đạm cho cây lúa ở Việt Nam Trong 3 loại phân bón trên thì phân đạm cũng là loại phân được đưa vào Việt Nam sớm nhất. Phân đạm có vai trò làm tăng năng suất và sản lượng lúa ở Việt Nam. Hơn 2/3 lượng phân đạm ở Việt Nam sử dụng cho bón lúa (Trần Thúc Sơn, 1996) [46]. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
16 Theo Ngô Ngọc Hưng, 2004 [35] đạm amon trong nước ruộng được đưa vào Việt Nam sớm nhất. Phân đạm có vai trò quan trọng trong việc làm tăng năng suất và sản lượng lúa ở Việt Nam. Hơn 2/3 lượng phân đạm ở Việt Nam sử dụng cho bón lúa (Trần Thúc Sơn) [46]. Đạm amon trong nước ruộng được tạo ra từ sự thuỷ phân urê có thể tồn tại đến 6-7 ngày sau khi bón urê. Thời gian mà lượng đạm tồn tại sau các đợt bón urê này cần được quan tâm sự việc rửa trôi hoặc chảy tràn trong thời gian này sẽ làm thất thoát phân đạm, đặc biệt trong vụ hè thu, mưa nhiều [35]. Đạm amon trong nước ruộng được tạo ra từ đạm trong đất lúa bị mất chủ yếu thông qua quá trình bay hơi, các giải pháp về vùi sâu viên to, sử dụng chất ức chế cũng như thang mầu lá đã được đề suất [28]. Theo Hoàng Thị Minh, R.Schaefer, 2006 [41], sự tích luỹ đạm khoáng trong quá trình phân giải hữu cơ không có sự khác biệt rõ các chất hữu cơ + thêm vào. NO3 được tích luỹ nhiều hơn NH4 . Nhiệt độ, độ ẩm có liên quan đến sự tích luỹ đạm khoáng. Tăng liều lượng đạm (0-150 kg/ha) đã làm tăng số dảnh và tăng lượng đạm tích luỹ trong cây lúa. Lượng tăng này rõ hơn khi bón đạm với phân chuồng và tăng liều lượng bón lân (Trần Thúc Sơn, 1996) [46]. Theo Phạm Tiến Hoàng, Trần Thúc Sơn, Phạm Quang Hà (1996) [23], trên đất bạc màu với nền P60K60 thì lượng đạm khoáng thích hợp để đạt năng suất cao và có hiệu quả kinh tế là N90 - 120; tỷ lệ NPK thích hợp là 1:0,5:0,5. Tuy nhiên, khi bón với lượng đạm quá cao thì năng suất chẳng những không tăng lên, thậm chí còn giảm xuống. Kết quả nghiên cứu cho thấy, với đất phù sa sông Hồng khi bón lượng đạm từ 80-100 kg N/ha thì hiệu suất 1 kgN là 10 - 15 kg thóc ở vụ xuân và 6 - 9 kg ở vụ mùa. Nếu bón trên 160 kg N/ha thì hiệu suất đạm giảm rõ rệt. Trên đất bạc mầu, khi bón lượng đạm từ 40-80 kg N/ha hiệu suất 1 kg N là 10 - 13,5 kg thóc ở vụ mùa, bón trên 120 kg N/ha hiệu suất giảm xuống còn Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
17 5-6 kg thóc/1kg N (Phạm Tiến Hoàng, Trần Thúc Sơn, Phạm Quang Hà, 1996) [31]. 1.4.2. Những nghiên cứu về phân lân ở Việt Nam Yếu tố đứng thứ hai sau đạm và là yếu tố được nhiều nhà nghiên cứu của Việt Nam quan tâm nhất đó là lân. Trước năm 1954, phân lân được sử dụng ở nước ta là bột photphorit, tuy nhiên nó cũng chỉ mới được khai thác và sử dụng ở một số vùng. Việc nghiên cứu về lân được thực hiện nhiều nhất chỉ sau khi thành lập các nhà máy sản xuất supe phosphate và tecmo phosphate (1960-1961). Theo Bùi Đình Dinh (1999) [19] thì quá trình nghiên cứu và sử dụng phân lân ở Việt Nam được chia ra làm 3 thời kỳ và chủ yếu tập chung cho lúa. * Giai đoạn 1960-1970: trong giai đoạn này, các giống lúa mới đã thay dần các giống lúa cũ trên nhiều vùng đất, kể cả trên đất có vấn đề. Các giống lúa thấp cây Chiêm bầu, Chiêm tép các thí nghiệm về hiệu lực phân supe phosphate và tecmo phosphate bón với liều lượng lân trong đất còn cao, nhu cầu dinh dưỡng N, P, K của cây lúa giống cũ còn thấp, do đó đất cũng cung cấp đầy đủ cho lúa. * Giai đoạn 1970 - 1990: trong giai đoạn này, các giống lúa mới đã thay dần các giống lúa cũ trên nhiều vùng đất, kể cả trên các đất có vấn đề. Các giống lúa mới thấp cây, năng suất cao (CR203, NN8 ) nhu cầu dinh dưỡng trong đó có lân cao cấp 2-3 giống lúa cũ. Hiệu quả của bón lân trong giai đoạn này cũng cao gấp 2-3 giống lúa cũ. Hiệu quả bón lân trong giai đoạn này cũng cao gấp 2-3 lần giai đoạn trước. Nguyên nhân có thể là do yêu cầu lân của các giống lúa mới cao hơn, mặt khác cũng do độ phì nhiêu của đất giảm sau một thời gian không bón phân lân. Tuy vậy trong giai đoạn này, mức sử dụng phân lân còn thấp, trung bình trong những năm 1981- 1984 không vượt quá 12 kg P2O5/ha. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
18 * Giai đoạn 1990 đến nay: trong giai đoạn này, nhiều giống lúa mới xuất hiện trong đó có giống có tiềm năng năng suất cao như DT10, C70, C71, Khang Dân 18 đặc biệt là các giống lai TG1, TG5 các giống lúa này có nhu cầu dinh dưỡng rất cao, không bón cân đối N, P, K sẽ dễ bị thất thu. Vì vậy trong giai đoạn này việc sử dụng phân lân ngày càng tăng. Từ năm 1995 đến nay, số lượng supe phosphate và tecmo phosphate tiêu thụ hàng năm trung bình 80 vạn tấn. Nguyên nhân có thể là do chính sách nhà nước, giống cây trồng mới cần nhiều lân, hệ số quay vòng của đất tăng, nhận thức của người dân tăng lên. Đầu những năm bảy mươi khi phát hiện lân là yếu tố hạn chế năng suất lúa khi mở rộng diện tích gieo trồng các giống lúa mới có nhu cầu lân cao gấp 2-3 lần giống lúa cổ truyền như IR8, IR5. Vấn đề bón lân đã trở thành tập quán trong canh tác các giống lúa mới, lân thật sự là đòn bẩy năng suất và cùng với giải pháp thuỷ lợi là điều kiện tiên quyết trong điều kiện mở rộng diện tích gieo trồng lúa mới, đặc biệt là các tỉnh đồng bằng sông Cửu Long, góp phần đáng kể vào việc đảm bảo an ninh lương thực quốc gia [20]. Theo Nguyễn Thị Lan, 2006 [36], hiệu suất của 1kg phân lân ở mức 60kg P2O5 cho 1ha trên nền phân chuồng 9 tấn, 80kg N, 60kg K2O là 5kg thóc/kg lân nguyên chất trên nền đất phù sa vàn chuyên lúa ở Trực Đại, huyện Trực Ninh, tỉnh Nam Định. 1.4.3. Những nghiên cứu về bón phân kali cho cây lúa ở Việt Nam Kali là yếu tố phân bón được các nhà nghiên cứu quan tâm rất nhiều, nhất là trong giai đoạn hiện nay. Các giống lúa cao sản như lúa lai, nhu cầu về kali rất cao, yếu tố kali trở thành rất quan trọng để tăng cường năng suất lúa. So với dinh dưỡng đạm và lân thì lượng kali được hút vào cây trồng là rất cao. Theo nghiên cứu của Nguyễn Văn Bộ, Nguyễn Văn Ba, Bùi Thị Trâm (1995) [5] với lúa thường, năng suất trung bình 50-55 tạ/ha thì lượng đạm cây lấy đi là 100-120kg N/ha, lượng lân là 40-50kg P2O5/ha, lượng kali là 100- Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
19 120kg K2O/ha. Với lúa lai, năng suất trung bình là 65-70 tạ/ha thì lượng đạm cây lấy đi theo nông sản và phế phụ phẩm là 150-180kg N/ha, lân là 70-80kg P2O5/ha, kali là 180-200kg/ha. Mặc dù lượng Kali lấy từ đất với lúa là cao như vậy nhưng hầu hết lượng kali được lưu lại trong phế phụ phẩm (rơm, rạ). Trong đó nông dân hầu hết có tập quán là trả lại phế phụ phẩm cho đồng ruộng bằng cách vùi gốc rạ, độn chuồng, đốt thành tro bón cho ruộng. Như vậy hầu hết kali cũng được trả lại cho đất, do đó mặc dù tính trung bình trong phân khoáng thì tỷ lệ bón N, P, K là 1:0,17:0,06 nhưng vẫn không ảnh hưởng nhiều đến năng suất lúa (Nguyễn Văn Bộ, Nguyễn Văn Ba, Bùi Thị Trâm, 1995) [5]. Trong điều kiện bón phân chuồng từ 10 tấn/ha trở lên, hiệu lực của Kali không đáng kể (Nguyễn Văn Bộ, Bùi Thị Trâm, Phạm Văn Ba, 1995) [4]. Trong điều kiện không bón phân chuồng, hiệu lực kali rõ hơn, nhất là đối với lúa lai. Kết quả nghiên cứu của Nguyễn Trọng Thi, Nguyễn Văn Bộ - 1992) [48], Nguyễn Văn Bộ, Bùi Thị Trâm, Phạm Văn Ba (1995) [5], [4] cho thấy: đối với đất nghèo kali (đất bạc màu), bón kali cho năng suất tăng 6,5- 11,1 tạ/ha (hay 19-50% so với đối chứng không bón kali). Tuỳ theo bón phân chuồng hay không bón phân, hiệu lực kali cao từ 8- 21kg thóc/kg K2O, với chỉ số VCR=3,6-6,2. Đối với đất giàu kali như đất phù sa sông Hồng hiệu lực kali thấp, trường hợp không bón phân chuồng năng suất cũng chỉ tăng 2,3 tạ/ha hay 5%, khi bón phân chuồng 10 tấn/ha thì hiệu lực kali rõ hơn, với giống Tạp Giao 5 năng suất tăng 5,4-7,1tạ/ha so với đối chứng. Phù sa trong nước lũ đã cung cấp một lượng thấp kali ở dạng K(NH4OAc), nhưng cung cấp một lượng Kali khá cao ở dạng K(NaTPB), và một lượng lớn kali tổng số, tuỳ thuộc vào lượng phù sa bồi. Điều này cho thấy sự duy trì khả năng cung cấp kali cho lúa trong thời gian qua là do sự bổ sung từ nguồn phù sa trong mùa lũ. Việc bao đê ngăn lũ để canh tác 3 vụ do đó làm Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
20 mất đi lượng bổ xung này. Hậu quả trong tương lai có thể nguồn kali tổng số và chậm hữu dụng trong đất giảm dần và cần bón nhiều phân hoá học để cung cấp đủ kali cho cây trồng và duy trì độ phì kali trong đất. Điều này đã đưa đến chi phí sản xuất tăng, thu nhập nông dân giảm. Việc cung cấp dưỡng chất, nhất là kali từ nguồn phù xa đó cần được quan tâm trong chiến lược quản lý độ phì nhiêu đất ở vùng đồng bằng sông Cửu Long [30]. Trong thâm canh lúa lượng kali cây hút để tạo một tấn hạt khá ổn định, trong đó vụ mùa cao hơn vụ xuân. Đất phù sa sông Hồng dễ dàng cung cấp kali cho lúa ngắn ngày đạt năng suất 3,5 - 4,0 tấn/ha/vụ. Muốn đạt năng suất lúa trên 5 tấn/ha/vụ mùa, 6 tấn ha/ vụ mùa, nhất thiết phải bón kali [25]. Hàm lượng các thành phần kali thường thấp trên nhóm đất phù sa cổ và đất cát nên việc bón phân kali rất cần thiết để tăng năng suất cây trồng. Vấn đề quan trọng cần quan tâm là việc quản lý hàm lượng kali trên nhóm đất phù sa vì hàm lượng kali thường ở mức trung bình thấp và mức độ thâm canh lúa và các loại cây trồng ngày càng cao khả năng thiếu kali trong tương lai có thể xẩy ra nếu các biện pháp quản lý chất kali trong đất không được chú ý. Hàm lượng kali cung cấp cho đất trích bằng resin cũng đạt ở mức trung bình. Sự tương quan giữa hàm lượng kali trích bằng resin với K trao đổi và không trao đổi cho thấy hàm lượng kali trích bằng resin có thể dùng để nghiên cứu động thái khả năng cung cấp kali cho cây trồng [29]. 1.5. Hàm lƣợng các yếu tố đạm, lân, kali trong đất lúa ở Việt Nam Việc nghiên cứu về các yếu tố đạm, lân, kali ở trong đất trồng lúa cũng đã được rất nhiều nhà nghiên cứu Việt Nam đề cập đến. 1.5.1. Đạm trong đất lúa nước ở Việt Nam Theo nghiên cứu của Trần Thúc Sơn (1999) [47] thì hàm lượng đạm tổng số trong một số loại đất chính ở miền Bắc biến thiên khá rộng, từ 0,3 - 2,05g N/kg đất tuỳ thuộc vào loại đất phát sinh và hàm lượng chất hữu cơ trong đất. Hàm lượng đạm tổng số cao ở trên đất phù sa không được bồi đắp Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
21 hàng năm của hệ thống sông Hồng (1,25 - 2,05g/kg đất), thấp nhất ở đất ven biển (0,135 - 0,630g/kg đất). Hàm lượng đạm tổng số trong đất trồng lúa ở cao nguyên Sơn La là 0,24% (Lê Văn Tiềm, 1974) [49]. Đất dốc tụ Bắc Thái hàm lượng đạm tổng số biến động từ 0,10-0,28% (Nguyễn Thế Đặng, Nguyễn Ngọc Nông, 1995) [21]. Theo Vũ Hữu Yêm (1995) [54] trong đất Việt Nam, hàm lượng đạm thấp nhất là đất bạc màu (0,042%) và cao nhất là đất lầy thụt (0,62%), đất có hàm lượng đạm trung bình là đất phù sa sông Hồng ( 0,12%). Hàm lượng đạm trong đất ít phụ thuộc vào đá mẹ mà phụ thuộc chủ yếu vào điều kiện hình thành đất. Đạm trong đất chủ yếu ở 3 dạng: + Đạm hữu cơ nằm trong thành phần mùn. + + Đạm - NH4 bị khoáng sét giữ chặt. + Muối amôn và nitrat vô cơ hoà tan. Ngoài ra còn có một phần nhỏ là do khếch tán N2 khí quyển và sản phẩm của quá trình phản nitrat hoá như N2, N2O, NO, NO2 nằm trong tướng khí của đất. Trong đất luôn xảy ra 2 quá trình ngược nhau, đó là quá trình khoáng hoá chất hữu cơ có đạm, giải phóng đạm vô cơ và các nguyên tố khác như S, P, K, Mg và quá trình các muối vô cơ và các nguyên tố khác như S, P, K, Mg và quá trình các muối vô cơ đơn giản được cơ thể vi sinh vật hấp thụ và tái tạo chất hữu cơ bằng cơ thể sinh vật, làm cho hàm lượng đạm vô cơ trong đất tạm thời giảm đi. Quá trình khoáng hoá các chất mùn được thực hiện bởi vi sinh vật hấp thụ và tái tạo chất hữu cơ bằng các cơ thể vi sinh vật, làm cho hàm lượng đạm vô cơ trong đất tạm thời giảm đi. Quá trình khoáng hoá các chất mùn được thực hiện bởi vi sinh vật, một phần đạm của quá trình này vi sinh vật sử dụng, phần còn lại giải phóng ra cung cấp cho cây trồng. Tỷ lệ C/N là hết sức quan trọng trong quá trình này, nó cho biết quá trình khoáng hoá xảy ra thuận lợi không, lượng đạm khoáng Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
22 được tạo ra trong quá trình này. Giữa hàm lượng đạm tổng số và hàm lượng chất hữu cơ trong đất lúa có mối quan hệ chặt chẽ, tuỳ theo loại phát sinh mà tỷ lệ C/N biến động từ 0,7 - 11,9 ( Trần Thúc Sơn, 1999) [47]. 1.5.2. Lân trong đất lúa nước ở Việt Nam Theo Nguyễn Vy, Trần Khải (1977) [53], hàm lượng lân tổng số và dễ tiêu trong đất lúa nước vùng đất lúa nước vùng bắc Việt Nam nói chung thấp hơn so với các loại đất ở các nước như Liên Xô cũ, Trung Quốc Tuy nhiên, cũng có loại đất có hàm lượng lân cao như các loại đất hình thành trên đá bazan. Tỷ lệ lân trong đất của Việt Nam biến động trong phạm vi 0,03 -0,12%. Ở một số đất hình thành trên đá mẹ giàu lân, tỷ lệ lân tổng số có thể lên tới 0,6%. Tỷ lệ lân trong đất phụ thuộc vào thành phần đá mẹ. Đất hình thành trên đá mẹ giầu lân (bazan, đá vôi ) thường giàu lân hơn đất hình thành trên đá mẹ nghèo lân (Granit) (Nguyễn Vy, Trần Khải, 1977) [53]. Người ta chia lân trong đất thành hai nhóm chính đó là lân hữu cơ và lân khoáng. Trong phần lớn đất Việt Nam, Hàm lượng lân hữu cơ giao động khoảng 10- 45% so với lân tổng số tuỳ theo loại đất (Nguyễn Tử Siêm, Trần Khải, 1997) [45]. Trong điều kiện đất phèn, giầu hữu cơ của đồng bằng sông Cửu Long, lân hữu cơ có thể chiếm 30-64% (Đỗ Thị Thanh Ren, 1989) [44]. Mặc dù vậy nhưng do lân hữu cơ khó giải phóng ra dạng dễ tiêu để cung cấp cho cây trồng trong điều kiện ngập nước, cho nên đất vẫn bị thiếu lân. Đối với phân khoáng, kết quả phân tích 3 nhóm lân chính trong đất chua Việt Nam cho thấy 45-80% lân khoáng trong đất chua Việt Nam tồn tại chủ yếu dưới dạng Ca-P (Đỗ Ánh, Bùi Đình Dinh) [1], (Nguyễn Vy, Trần Khải, 1997) [53]. Theo Nguyễn Vy, Trần Khải (1997) [53], song song với quá trình phong hoá trong điều kiện nhiệt đới, nóng ẩm và trong môi trường chua, các phosphate nhôm và phosphate caxi có xu hướng chuyển sang dạng strengit, Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
23 trong điều kiện ôxy hoá và vivianit trong điều kiện khử. Chính vì quá trình tích luỹ Fe-P là quá trình chủ đạo trong phần lớn đất chua Việt Nam. Như vậy, cho thấy tầm quan trọng của phosphate liên kết với sắt trong việc cung cấp dinh dưỡng lân đối với cây trồng ở Việt Nam. Trong đất lân có thể bị cố định bằng việc hấp thu lân của đất theo Võ Đình Quang và CTV (1996) [68], khả năng hấp thu lân của đất có tương quan chặt với pH, hàm lượng cacbon hữu cơ, hàm lượng sắt, nhôm chiết bằng oxalat (Fe0, Al0), hàm lượng sét. Đối với đất Việt Nam, khả năng hấp thu lân của oxit nhôm cao gấp 2 lần so với khả năng hấp thu của các oxit sắt vô định hình. Tuy nhiên, hàm lượng nhôm chiết bằng oxalat trong đất ít hơn rất nhiều so với sắt chiết bằng oxalat nên đóng góp của nhôm về định hình trong việc hấp thu lân ít so với sắt vô định hình. Khả năng hấp thu lân của đất tương đương chặt chẽ với pH của đất, hàm lượng sắt, nhôm di động, thành phần hạt sét và cacbon hữu cơ (Nguyễn Văn Luật, 1998) [40]. Trong điều kiện pH thấp của đại đa số đất chua Việt Nam, khi bón lân vào đất, sản phẩm tạo thành chủ yếu là phosphate sắt dạng strengit và một phần phosphate nhôm dạng variscit [53], [42]. Nhiều kết quả nghiên cứu cho thấy trong đất ngập nước hàm lượng các phosphate nhôm dạng variscit có thể chuyển qua nhóm phosphate sắt dạng vavinit [27], [42], [14]. Hầu như tất cả các nghiên cứu về việc giải phóng lân trong quá trình ngập nước đều có một kết luận chung là khi ngập nước, hàm lượng lân dễ tiêu tăng mạnh (Nguyễn Vy, Trần Khải, 1997) [53], (Võ Đình Quang và CTV, 1994) [42]. Các nguyên nhân chính của việc ra tăng giải phóng lân trong qua trình ngập nước bao gồm: - Quá trình khử các hydroxit sắt. - Quá trình khử và chuyển strengit, variscit khó tan sang vivianit dễ hoá tan hơn. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
24 - Tăng pH do quá trình trình khử làm tăng quá trình thuỷ phân strengit và variscit. - Quá trình trao đổi giữa các ion hữu cơ tạo thành do quá trình phân giải hữu cơ và ion phosphate (Võ Đình Quang, 1999) [43]. 1.5.3. Kali trong đất lúa nước ở Việt Nam Theo các nhà nghiên cứu của nguyễn Vy, Trần Khải (1974) [52]; Vũ Hữu Yêm (1995) [54]; Nguyễn Văn Chiến (1999) [11], hàm lượng kali tổng số trong đất trồng lúa ở Việt Nam biến động trung bình từ 0,5 - 3%. Trong đất nghèo kali như đất bạc màu có thể xuống đến 0,12 - 0,26%. Đất giàu kali như đất phù xa sông Hồng có thể lên tới 3,33%. Hàm lượng kali trong đất phụ thuộc vào thành phần đá mẹ. Đất hình thành trên đá mẹ giàu fenpat, mica thường chưa nhiều kali. Đất phong hoá mạnh nhiều kali hơn đất trẻ, kali trong đất tồn tại 3 dạng. Kali nằm trong thành phần khoáng vật như fenpat, mica, glaukonit, nephelin và lenchite. Dưới ảnh hưởng của nước và axit cacbonic hoà tan trong nước, nhiệt độ và vi sinh vật, các khoáng vật này sẽ cung cấp dần kali nghiền cho cây trồng. Khả năng cung cấp kali của các khoáng vật trên yếu dần theo thứ tự sau đây: Biotit> Muscovit> Nêphêlin> Ortoclas - Kali trao đổi hấp thu trên bề mặt keo đất: hàm lượng kali dạng này chỉ chiếm khoảng 0,8 - 1,5% K2O tổng số trong đất. - Kali hoà tan trong nước: dạng này rất ít, chỉ chiếm 10% lượng kali trao đổi. Trong đất, 3 dạng này luôn chuyển hoá cho nhau tạo thành một cân bằng động (Vũ Hữu Yêm, 1995) [54]. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
25 1.6. Một số kết quả nghiên cứu phân bón đối với lúa 1.6.1. Phân bón và cách bón phân cho lúa Phân bón cho lúa chứa những chất dinh dưỡng quan trọng cần thiết cho cây lúa phát triển, các loại dinh dưỡng này cần phải thường xuyên bổ sung cho cây lúa. Trong đất luôn luôn dư một lượng dinh dưỡng nhất định nhưng lượng dinh dưỡng từ đất thường không đủ cho cây lúa. Trong đất luôn tồn dư một lượng dinh dưỡng nhất định nhưng lượng dinh dưỡng từ đất thường không đủ cho cây lúa phát triển để đạt hiệu quả, hiệu suất cao nhất về năng suất, chất lượng khi thu hoạch. Người ta bổ sung dinh dưỡng cho cây lúa bằng cách bón các loại phân bón vào đất hoặc phun lên lá các loại phân bón khác nhau, vào các giai đoạn khác nhau để đạt được kết quả sản xuất cao nhất. Có hai cách bón phân cho cây lúa: bón vào đất và phun lên lá. - Loại phân bón vào đất đảm bảo nhu cầu dinh dưỡng cho cây lúa trong suốt thời gian sinh trưởng và phát triển. Phân bón vào đất thường ở dạng thô (phân hữu cơ: phân chuồng, phân rác, phân xanh, phân vi sinh), dạng bột viên (phân bón vô cơ: phân đạm, phân lân, phân kali, vôi, phân khoáng hỗn hợp, phân vi lượng ). - Loại phân phun trên lá: là những loại phân đa lượng dễ tan và phân vi lượng hay một số hoá chất kích thích khác ở dạng bột hoặc nước. Phân phun lên lá có đặc điểm là cây lúa dễ và nhanh hấp thu và là biện pháp kỹ thuật rất hữu hiệu trong điều kiện đất đai và bộ rễ lúa hư hại, kém phát triển hoặc cần bổ sung nhanh dinh dưỡng cho lúa. Phân bón qua lá có thể phun kết hợp cùng với thuốc bảo vệ thực vật. Đối với cây lúa người ta thường áp dụng chủ yếu biện pháp bón phân vào đất vì nguồn dinh dưỡng chủ yếu và cần thiết cho cây lúa thường tồn tại trong các loại phân bón vào đất. Sử dụng phân bón vào đất người ta dùng các loại phân hữu cơ để bón lót vào đất trước khi gieo mạ hay trước khi cấy cùng với một lượng nhất định phân vô cơ, còn phần lớn lượng phân bón vô cơ dùng Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
26 để bón thúc vào các giai đoạn cần thiết bổ sung dinh dưỡng cho cây lúa. Còn phun lên lá là biện pháp áp dụng đồng thời khi cây lúa cần bổ sung gấp một số dinh dưỡng cần thiết. Trong sản xuất các cây trồng nói chung và sản xuất lúa nói riêng, ngày nay người ta cũng sử dụng một số hoá chất kích thích khác để điều tiết hoặc thúc đẩy hay hạn chế từng giai đoạn phát triển hay bộ phận nhất định của cây lúa trong sản xuất hạt giống lúa lai F1 như: GA3, KH2PO4, Nếu tất cả các yếu tố sinh thái có liên quan đến sinh trưởng, phát triển của cây lúa như: ánh sáng, độ ẩm, nước, nhiệt độ đã được đáp ứng đầy đủ mà lượng phân bón cung cấp cho cây lúa thiếu hoặc không cân đối không đúng với nhu cầu dinh dưỡng của từng thời kỳ phát triển thì cây lúa cũng không thể có một hiệu suất cao nhất. Và ngược lại cung cấp thừa phân bón về chủng loại cũng như lượng bón thì không mang lại hiệu quả mà còn gây nên những bất lợi cho sự phát triển của cây lúa và là điều kiện thuận lợi để sâu bệnh phát sinh, phát triển. 1.6.2. Nhu cầu dinh dưỡng của cây lúa và vai trò của phân bón Nhu cầu dinh dưỡng của cây lúa hay nói cách khác là các chất dinh dưỡng cần thiết, không thể thiếu được đối với sự sinh trưởng và phát triển của cây lúa bao gồm: đạm, lân, kali, vôi, sắt, kẽm, đồng, magiê, mangan, mô-lip- đen, bo, silic, lưu huỳnh và cacbon, oxy, hyđrô. Tất cả các chất trên đây (trừ cacbon, oxy, hyđrô) phân bón đều có thể cung cấp được. Có nhiều chất dinh dưỡng khoáng mà cây lúa cần, nhưng 3 yếu tố dinh dưỡng mà cây lúa cần với lượng lớn là: đạm, lân, kali là những chất cần thiết cho những quá trình sống diễn ra trong cây lúa. Các nguyên tố khoáng còn lại cây lúa cần với lượng rất ít và hầu như đã có sẵn ở trong đất, nếu thiếu thì tuỳ theo điều kiện cụ thể mà bón bổ sung. Phân bón có vai trò tối quan trọng trong quá trình sinh trưởng, phát triển của cây lúa, nó cần thiết cho suốt quá trình phát triển, từ giai đoạn mạ Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
27 cho đến lúc thu hoạch. Cùng với các yếu tố năng lượng khác, phân bón cung cấp cho cây là nguồn nguyên liệu để tái tạo ra các chất dinh dưỡng như: tinh bột, chất đường, chất béo, protêin ngoài ra chúng còn giữ vai trò duy trì sự sống của toàn bộ cây lúa, không có nguồn dinh dưỡng thì cây lúa sẽ chết, không thể tồn tại. Các yếu tố dinh dưỡng trong phân bón cung cấp cho cây lúa có vai trò khác nhau, với hàm lượng cung cấp khác nhau trong quá trình sinh trưởng, phát triển của cây lúa. Vì vậy việc bón phân, bổ sung dinh dưỡng cho lúa người ta nghiên cứu và đưa ra những công thức bón phân hợp lý cho từng giống lúa, cho từng giai đoạn sinh trưởng, phát triển, theo từng điều kiện đất đai, khí hậu cụ thể. Theo nghiên cứu, để có năng suất 5 tấn hạt/ha/vụ thì lượng các chất dinh dưỡng chủ yếu cây lúa hút chủ yếu từ đất và phân bón là 110kg N, 34kg P2O5, 156kg K2O, 23kg MgO, 20kg CaO, 5kg S, 3,2kg Fe, 2kg Mn, 200g Zn, 150g B, 250g Si và 25g Cl. Tuy nhiên không phải cứ bón bao nhiêu phân bón trong đất là cây lúa hút hết được, trong thực tế cây lúa chỉ hút được khoảng 2/3-3/4 lượng phân bón, còn lại bị trôi theo nước bốc hơi và tồn dư trong đất. - Đối với phân đạm: Theo Bùi Huy Đáp thì đạm là dinh dưỡng chủ yếu của lúa nó ảnh hưởng nhiều đến số thu hoạch vì chỉ khi có đủ đạm các chất khác mới phát huy tác dụng. Yosida (năm 1980) đã nói: đạm là nguyên tố quan trọng đối với lúa, nếu như không bón đạm thì ở đâu cũng thiếu đạm. Điều này rất phù hợp với thực tiễn ở Việt Nam. Mutara (1965); Phạm Văn Cường và cs, 2003 [57], cho thấy ảnh hưởng của đạm đến quang hợp thông qua hàm lượng diệp lục có trong lá, nếu bón lượng đạm cao thì cường độ quang hợp ít bị ảnh hưởng mặc dù điều kiện ánh sáng yếu. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
28 Mitsui (1973) khi nghiên cứu ảnh hưởng của đạm đến hoạt động sinh lý của lúa đã kết luận: sau khi bón đạm cường độ quang hợp, cường độ hô hấp và hàm lượng diệp lục tăng lên, nhịp độ quang hợp, hô hấp không khác nhau nhiều nhưng cường độ quang hợp tăng mạnh hơn cường độ hô hấp 10 lần vì thế đạm làm tăng tích luỹ chất khô (Nguyễn Thị Lẫm, 1994) [37]. Các công trình nghiên cứu của nhiều tác giả đều cho thấy các hoạt động sinh lý của cây lúa thay đổi qua các giai đoạn sinh trưởng phát triển khác nhau. Cường độ hoạt động của chúng phụ thuộc vào hàm lượng đạm của trong đất và sự hoạt động tích cực của bộ rễ cây lúa. Năm 1973, Xiniura và Chiba đã thí nghiệm khá công phu là bón đạm theo 9 cách tương ứng với các giai đoạn sinh trưởng, phát triển và mỗi lần bón với 7 mức đạm khác nhau, hai tác giả trên đã có những kết luận: - Hiệu suất của đạm (kể cả rơm, rạ và thóc) cao khi lượng đạm bón ít. - Có hai đỉnh về hiệu suất, đỉnh thứ nhất xuất hiện ở giai đoạn lúa đẻ nhánh, đỉnh thứ hai xuất hiện ở 19 đến 9 ngày trước trỗ, nếu lượng đạm nhiều thì không có đỉnh thứ hai. Hai tác giả đã đề nghị: nếu lượng đạm ít sẽ bón vào 20 ngày trước trỗ, khi lượng đạm trung bình bón 2 lần lúc lúa con gái và 20 trước trỗ bông, khi lượng đạm nhiều bón vào lúc lúa con gái [66]. Ở Việt Nam, Viện Nông hoá Thổ nhưỡng cũng đã tiến hành nghiên cứu ảnh hưởng của loại đất, mùa vụ và lượng đạm bón và tỉ lệ đạm cho cây lúa hút. Theo Nguyễn Thị Lẫm, 1994 [37] khi nghiên cứu về bón phân đạm cho lúa cạn đã kết luận lượng đạm bón kết hợp cho các giống có nguồn gốc địa phương là 60N/ha, với các giống thâm canh cao (CK136) lượng đạm thích hợp từ 90-120N/ha. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
29 Theo Nguyễn Như Hà,1999 [24] khi nghiên cứu ảnh hưởng của mật độ và liều lượng đạm tới sinh trưởng của lúa ngắn ngày thâm canh cho thấy: tăng bón đạm ở mật độ cấy dầy có tác dụng tăng tỷ lệ dảnh hữu hiệu. Dinh dưỡng đạm đối với lúa lai cũng là một vấn đề quan trọng đó được các nhà nghiên cứu về lai quan tâm tới rất sớm. Lúa lai có bộ rễ khá phát triển, khả năng huy động dinh dưỡng của đất từ lúa lai rất lớn nên ngay trường hợp không bón phân, năng suất của lúa lai vẫn cao hơn đối chứng lúa thuần. Các nhà khoa học Trung Quốc đã kết luận: Với cùng một mức năng suất, lúa lai hấp thu lượng đạm và lân thấp hơn lúa thuần, ở mức năng suất 75 tạ/ha, lúa lai hấp thu đạm thấp hơn lúa thuần 4,8% hấp thu P2O5 thấp hơn 18,2% nhưng hấp thu K2O cao hơn 30% với ruộng lúa cao sản thì hấp thu N cao hơn lúa thuần 10%, hấp thu K2O 45% còn hấp thu P2O5 thì bằng lúa thuần [7]. Kết quả thí nghiệm trong chậu cho thấy: trên đất phù sa sông Hồng bón đạm đơn độc làm tăng năng suất lúa lai 48,7%, trong khi đó năng suất giống CR203 chỉ tăng 23,1%. Trong điều kiện thí nghiệm đồng ruộng, bón phân đạm lân cho lúa lai có kết quả rõ rệt [7]. Nhiều thí nghiệm trong phòng cũng như ngoài đồng ruộng cho thấy hiệu quả 1kg N bón cho lúa lai làm tăng 9- 18kg thóc, so với lúa thuần tăng từ 2-13kg thóc. Trên đất phù sa sông Hồng bón lượng N180kg/ha trong vụ xuân và 150kg/ha trong vụ mùa cho lúa vẫn không làm giảm năng suất. * Phân đạm và hiệu suất của phân đạm: Đạm đóng vai trò quan trọng trong đời sống của cây lúa, nó giữ vị trí đặc biệt trong việc tăng năng suất lúa. Tại các bộ phân non của cây lúa có hàm lượng đạm cao hơn các bộ phận già. Đạm là một trong những nguyên tố hoá học cơ bản của cây lúa, đồng thời cũng là yếu tố cơ bản trong quá trình phát triển của tế bào và các cơ quan rễ, thân, lá Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
30 Đạm có tác dụng mạnh trong thời gian đầu sinh trưởng và tác dụng rõ rệt nhất của đạm đối với cây lúa là làm tăng hệ số diện tích lá và tăng nhanh số nhánh đẻ. Tuy nhiên hiệu suất quang hợp và hiệu suất nhánh đẻ hữu hiệu có ngưỡng nhất định nên khi sử dụng đạm cần phải chú ý điều chỉnh lượng bón và thời điểm bón đạm cho cây lúa. Nếu thiếu đạm cây lúa thấp đẻ nhánh kém phiến lá nhỏ, hàm lượng diệp lục giảm lá lúa ngả mầu vàng và lúa sẽ trỗ sớm hơn, số bông và số lượng hạt ít hơn, năng suất lúa bị giảm. Nếu bón nhiều đạm và trong điều kiện ruộng thừa chất dinh dưỡng thì cây lúa thường rễ hút đạm, dinh dưỡng thừa đạm sẽ làm cho lá lúa to, dài, phiến lá mỏng, nhánh lúa đẻ vô hiệu nhiều, lúa sẽ trỗ muộn cây cao dẫn đến hiện tượng lúa lốp, đổ non dẫn đến năng suất, hiệu suất lúa không cao. Cây lúa hút đạm nhiều nhất vào hai thời kỳ: thời kỳ đẻ nhánh và thời kỳ làm đòng. Có bốn dạng phân đạm đơn là: dạng nitrat; dạng amôn và amôniắc; dạng amôn-nitrat; dạng amid. Trên thị trường phân bón Việt Nam hiện nay có 3 dạng đạm vô cơ chính được nông dân sử dụng là: amôn sunphat; đạm clorua; urê, trong đó dạng đạm vô cơ được dùng bón cho lúa là urê. Đạm bón cho lúa còn nằm trong các loại phân bón khác như trong phân chuồng, phân hỗn hợp NPK, phân bón qua lá [32]. * Phân đạm và mùa vụ: Nhu cầu về đạm của cây lúa ở từng mùa vụ là khác nhau nên việc sử dụng phân đạm cũng khác nhau. Ở vụ mùa (mùa mưa): cây lúa cao, bộ lá rậm rạp, che khuất lẫn nhau nên việc tạo nên chất dinh dưỡng trong lá bị giảm. Vào mùa mưa, nguồn năng lượng ánh sáng ở bên trong và trong ruộng lúa thấp nên hầu như cây không dùng hết lượng phân bón để tạo hạt. Hơn nữa, mưa nhiều trong vụ mùa cũng là nguồn bổ xung phân bón, phân đạm cho cây lúa, vụ mùa nên bón một lượng phân bón vừa phải. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
31 Ở vụ chiêm xuân (mùa khô): Cây lúa thấp và ít nhánh, năng lượng ánh sáng nhiều hơn trong vụ mùa. Ngoài việc trong vụ xuân có thể cấy dày hơn thì việc bón lượng phân đạm nhiều hơn là điều cần thiết. Với lượng ánh sáng nhiều, bón đạm trong vụ xuân sẽ làm tăng được số nhánh đẻ, diện tích bộ lá cao sẽ tạo sẽ tạo cho tốc độ tạo chất dinh dưỡng của cây lúa cao và hiệu quả hơn, số nhánh đẻ thêm do bón đạm cũng thường hữu hiệu vì ít bị che rợp. Như vậy nên bón nhiều, tăng lượng phân đạm cũng như các loại phân bón khác cho cây lúa trong vụ xuân, nhưng vẫn phải lưu ý đến hiệu suất để cân nhắc lượng đạm cho lúa. Việc bón phân đúng lúc lượng sẽ cho hiệu quả thu nhập cao nhất, với bất kỳ vụ mùa nào cũng phải cân nhắc lượng đạm bón cho lúa sao cho vừa đủ lượng. Lượng đạm vừa đủ trong đất làm tăng diện tích lá, số chồi, làm tăng năng suất lúa. Quá nhiều phân đạm trong đất sẽ làm cây tăng trưởng mạnh, cây bị ngã đổ do nhận được ít ánh sáng, còn ở thời kỳ sinh sản, bón quá nhiều sẽ làm tăng số hạt lép và tạo nhiều chồi con. Nếu không đủ lượng đạm thì cây lúa sinh trưởng phát triển kém cũng không thể cho năng suất cao [33]. * Đạm và cách sử dụng để tăng hiệu quả: Cần chú ý rằng: lượng đạm bón cho cây lúa chỉ được hấp thu khoảng 40%, lượng 60% còn lại thì 40% bị mất đi do bốc hơi, rửa trôi và 20% còn lại thì lưu giữ trong đất có thể một phần được vụ tiếp theo sử dụng). Vì vậy, phải có cách bón để sao cho cây lúa hấp thụ được nhiều nhất bằng cách: điều chỉnh lượng đạm bón ở các vụ mùa khác nhau, đối với các chân đất, giống lúa khác nhau và vào thời điểm nào cho thích hợp Việc bón phân đạm đúng lượng sẽ cho hiệu quả cao nhất. Lượng phân đạm cần bón phụ thuộc vào giá cả, hiệu quả tăng năng suất và tuỳ theo từng loại giống lúa. Việc bón phân đúng lượng sẽ cho thu nhập cao nhất. Để sử dụng phân đạm cho lúa một cách có hiệu quả nhất cần áp dụng đồng bộ các yếu tố: Lượng phân và mùa vụ, lượng phân và giống, cách bón và thời điểm bón thì chắc chắn sẽ cho một hiệu quả cao nhất. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
32 Các giống lúa có tiềm năng năng suất cao, chịu thâm canh thì sử dụng lượng đạm cao cây lúa vẫn hấp thụ, phát triển tốt và không bị lốp đổ. Theo Bùi Huy Đáp (1981): các giống cao cây và thấp cây có nhu cầu về đạm cũng khác nhau. Các giống cao cây cần đạm từ lúc đẻ nhánh đến khi lúa sắp trỗ, còn các giống thấp cây thì nhu cầu về đạm tăng đều tới lúc lúa trỗ và sau khi trỗ xong thì nhu cầu về đạm giảm rõ rệt. Với những giống lúa mới, bón phân sẽ cho năng suất tăng lên nhiều hơn năng suất giống lúa cũ, dù là trồng vào vụ nào, bón đạm nhiều hay ít. Lượng phân đạm bón cho cây lúa phải thích hợp: lượng phân bón thích hợp phụ thuộc vào mùa vụ gieo cấy, độ màu mỡ của đất, tiềm năng năng suất của giống lúa, giá cả phân bón, thời gian và cách bón phân. Ngoài việc phải tuân thủ quy trình kỹ thuật của các giống lúa, còn phải quan sát, cân nhắc lượng và thời điểm bón phân đạm dựa vào chất đất, thời tiết và màu sắc của bộ lá lúa. Bón phân đúng giai đoạn sinh trưởng của cây lúa: Yêu cầu về đạm của cây lúa thay đổi theo thời gian sinh trưởng. Cây lúa cần nhiều đạm trong thời kỳ đẻ nhánh, nhất là thời kỳ đẻ nhánh cực đại. Khi kết thúc thời kỳ phân hoá đòng, hầu như cây lúa đã hút được trên 80% tổng lượng đạm cho cả chu kỳ sinh trưởng [32]. * Phân đạm và cách bón đạm để tăng hiệu quả: Một trong những yếu tố quan trọng để tăng hiệu quả bón đạm cho cây lúa là cách bón, hay nói cách khác là bón đạm như thế nào. Thời điểm thích hợp nhất để bón đạm cho cây lúa là lúc cấy và lúc cây lúa bắt đầu làm đòng cũng không nên bón đạm cho lúa khi vừa cấy xong. Cách bón đạm tốt nhất là trước khi cấy phân đạm được trộn với đất để cho phân đạm gần rễ hơn. Khi bón phân cũng phải quan sát không nên bón khi ruộng khô nẻ rồi cho nước vào ruộng thì một phần phân đạm sẽ biến thành khí bốc hơi bay đi. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
33 Ngược lại nếu bón đạm cho đất ngập nước thường xuyên làm thay đổi dạng đạm (dạng đạm này sẽ chuyển thành khí để bay lên). Khi quan sát thấy trời sắp mưa không nên bón đạm vì như vậy lượng đạm vừa bón sẽ bị rửa trôi; khi chưa nắng nóng gay gắt vào buổi trưa, đầu giờ chiều cũng không nên bón đạm vì đạm rễ bị bay hơi. Trời quang đãng vào buổi sáng hoặc chiều tối là thời điểm bón đạm tốt nhất. Cần phải luôn luôn giữ cho đồng ruộng sạch cỏ dại. Trước khi bón phân đạm cho lúa cần phải làm sạch cỏ dại bởi vì cỏ dại sẽ cạnh tranh phân đạm với lúa. Cỏ càng mọc nhanh sẽ cạnh tranh với lúa không những chỉ phân bón mà cả nước, ánh sáng, không gian chứa khí và điều kiện để sâu bệnh phát sinh phát triển. Cần phải làm cỏ trong vòng 30 ngày sau khi cấy, nếu không làm cỏ ngay trong giai đoạn này thì năng suất sẽ bị giảm rõ rệt. Một điểm chú ý khác khi bón thúc phân đạm là không nên bón khi lá lúa còn ướt bởi phân đạm sẽ dính lại trên lá ướt và với lượng nhiều có thể gây cháy lá; phân đạm đã hòa tan vào những giọt nước trên lá lúa sẽ bị mất vào không khí lái các giọt nước đó bốc hơi, khô đi. Cũng không nên bón thúc đạm nếu thấy có mưa to vì đạm vừa bón sẽ rửa trôi đi mất [34]. - Đối với phân lân: Theo Mai Thành Phụng (1996), khi thí nghiệm bón phân lân trên đất phèn một số tác giả khác cho rằng trên đất phèn nặng muốn trồng cây lúa có hiệu quả cần phải liên tục cải tạo: sử dụng nước ngọt để rửa phèn có hiệu quả nhất kế đến là bón phân liều lượng cao trong những năm đầu để tích luỹ lân. Còn trên đất phù sa đồng bằng song Cửu Long, do là trồng lúa trên đất phù sa được bồi đắp hàng năm, bón lân vẫn có hiệu quả rất rõ, vụ đông xuân có bón 20kg P2O5/ha do đó tăng năng suất được 20% so với công thức không bón lân. Tuy nhiên bón thêm với liều lượng cao hơn, năng suất lúa có tăng nhưng không rõ. Vì vậy, trong ruộng thâm canh thường được khuyến cáo bón phối hợp từ 20-30kg P2O5 là đủ. Trong vụ hè thu nhận thấy nhu cầu phân lân có Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
34 cao hơn và có hiệu quả rõ hơn trong vụ xuân, bón 20kg P2O5 đó bội thu được 43,7% so với không bón lân, bón 40kg bội thu 62,5% bón tăng thêm năng suất có tăng nhưng không rõ. Các thí nghiệm trong chậu và ngoài đồng ruộng đều cho thấy hiệu suất sử dụng lân ở lúa lai 10-12kg thóc/kg P2O5 so với lúa thuần là 6-8kg thóc/kg P2O5 [7]. * Phân lân và hiệu suất của phân lân: Trong cây lúa, tính theo chất khô, tỉ lệ nguyên chất (P2O5) chiếm xung quanh 0,2% trong rơm rạ và khoảng 0,48% trong hạt gạo. Phân lân tham gia vào thành phần AND và ARN của cây lúa, lân có mối quan hệ chặt chẽ đến sự hình thành diệp lục, prôtit và vận chuyển tinh bột; lân còn đóng góp vào quá trình hình thành chất béo và tổng hợp prôtêin trong cây. Cũng như đạm, tỉ lệ lân cao hơn tại các cơ quan non của cây lúa. Lân cũng làm tăng sự phát triển của bộ rễ, thúc đẩy việc ra rễ, đặc biệt là rễ bên và lông hút. Cây lúa hút lân trong suốt thời kỳ sinh trưởng từ cây lúc mọc đến khi lúa trỗ, nhưng lân hút mạnh nhất vào thời kỳ đẻ nhánh và làm đòng, tuy nhiên giai đoạn đầu nhu cầu về lân của cây lúa là rất thấp. - Đối với phân kali: + Vai trò của kali đối với việc nâng cao năng suất lúa Để nâng cao năng suất cây trồng, tăng chất lượng nông sản, nhiều nghiên cứu về dinh dưỡng cây trồng được tiến hành theo hướng bón phân cân đối, quản lý dinh dưỡng tổng hợp. Năng suất cây trồng nói chung và cây lúa nói riêng phụ thuộc vào yếu tố hạn chế vì vậy xác định được yếu tố hạn chế chính là giải pháp khắc phục sẽ là bước đột phá trong việc gia tăng năng suất. Điều này đã được chứng minh từ đầu những năm bảy mươi khi phát hiện lân là yếu tố hạn chế năng suất lúa khi mở rộng diện tích gieo trồng các giống lúa mới có nhu cầu lân cao gấp 2-3 lần các giống lúa cổ truyền như IR5; IR8. Vấn đề bón lân đã được khuyến cáo và dần trở thành tập quán trong canh tác các giống lúa Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
35 mới, lân trở thành đòn bẩy năng suất và cùng với biện pháp thuỷ lợi là những điều kiện tiên quyết trong mở rộng diện tích gieo trồng lúa mới, đặc biệt là các tỉnh đồng bằng sông Cửu Long, góp phần đáng kể vào việc đảm bảo an ninh lương thực quốc gia. Vào đầu những năm 1990 cùng với việc gia tăng các giống cây trồng có ưu thế lai như lúa, ngô và nhiều giống cây trồng khác; nghiên cứu về dinh dưỡng cây trồng đã tiếp cận và triển khai hàng loạt vấn đề mang tính toàn diện về liều lượng phân bón, cách bón, thời điểm bón, loại phân phù hợp, tỉ lệ phối hợp giữa các loại phân và nhu cầu phân bón của các loại cây trồng gắn với giống. Từ những kết quả này đã phát hiện kali trở thành yếu tố hạn chế đối với cây trồng trên nhiều loại đất, đặc biệt đối với các giống lúa lai, lúa thuần Trung Quốc, các giống lúa chịu thâm canh có nhu cầu kali cao hơn nhiều so với các giống lúa thuần. Cũng cần phải nói thêm rằng hạn chế do thiếu kali trước đây chỉ được xác định trên các loại đất có thành phần cơ giới nhẹ như đất bạc màu, đất cát biển, đất xám hoặc bạc màu trên đá cát. Việc phát hiện kali cũng là yếu tố hạn chế năng suất cây trồng trên nhiều loại đất khác nhau đã hình thành tiến bộ kỹ thuật bón phân cân đối N.P.K và quản lý dinh dưỡng cây trồng tổng hợp. Tiến bộ kỹ thuật này được áp dụng rộng rãi trong cả nước, đặc biệt là đối với vùng thâm canh, góp phần tăng năng suất lúa 0,6-1,2 tấn/ha [3]. Thí nghiệm đồng ruộng của IRRI được tiến hành tại 3 điểm khác nhau trong 5 năm (1968-1972) cho thấy: Phân kali có ảnh hưởng rõ tới năng suất lúa ở cả 2 vụ trong năm. Trong mùa khô trên nền 140N; 60P2O5, bón 60K2O/ha năng suất đạt 4,96 tấn/ha, cho bội thu năng suất bón kali 12,8kg thóc/kg K2O. Trong mùa mưa trên nền 70N; 60P2O5, bón 60K2O/ha năng suất đạt 4,96 tấn/ha cho bội thu năng suất do bón kali trung bình năm vụ đạt 440kg thóc, với hiệu suất phân bón là 6,1kg thóc/kg K2O. Trên đất phù sa sông Hồng thâm canh lúa ngắn ngày, để đạt năng suất lúa trên 5 tấn/ha ở vụ mùa và trên 6 tấn/ha ở vụ Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
36 xuân, nhất thiết phải bón phân kali. Để đạt năng suất lúa xuân 7tấn/ha cần bón 102-135kg K2O/ha/vụ (trên nền 193kg N/ha, 120 P2O5/ha) và năng suất lúa mùa 6 tấn cần bón 88-107kg K2O/ha/vụ (trên nền 160N, 88 P2O5). Hiệu suất phân kali có thể đạt 6,2 – 7,2kg thóc/kg K2O [15], [24]. Vai trò cân đối đạm – kali càng lớn khi lượng đạm sử dụng càng cao. Không bón kali hệ số sử dụng đạm chỉ đạt 15-30%, trong khi bón kali hệ số này tăng lên đến 39-49%. Như vậy, năng suất tăng không hẳn là do kali (bởi bón kali riêng rẽ không tăng năng suất) mà là kali đã điều chỉnh dinh dưỡng đạm, làm cho cây hút được nhiều đạm và chất dinh dưỡng khác hơn. Trong vụ Đông Xuân ở miền bắc, nhiệt độ thấp, thời tiết âm u nên hiệu lực phân kali cao hơn, do đó cần bón kali nhiều hơn ở vụ này [13]. * Đặc điểm dinh dưỡng kali của lúa Nhu cầu kali của cây lúa rõ nhất ở hai thời kỳ đẻ nhánh và làm đòng. Tuy nhiên, lúa hút kali nhiều nhất ở thời kỳ làm đòng, từ cuối đẻ nhánh đến trỗ lúa lai hấp thu kali nhiều hơn lúa thuần. Sau khi trỗ bông lúa thuần hấp thu giảm hẳn trong khi lúa lai vẫn hấp thu kali mạnh (670g/ha/ngày) chiếm 8,7% tổng lượng hấp thu. Kali được sử dụng trong nguyên sinh chất tế bào như một tác nhân kích thích các hoạt động chuyển hoá vật chất vô cơ thành hữu cơ đồng thời thúc đẩy quá trình vận chuyển sản phẩm quang hợp từ lá vào hoa và hạt. Sự có mặt của kali thời kỳ sau trỗ ở lúa lai là một ưu thế thúc đẩy quá trình vào mẩy của hạt giúp nâng cao năng suất. Lúa lai có khả năng đồng hoá dinh dưỡng cao nhất là đạm và kali. Lượng hút đạm thường từ 20-22kg N/tấn thóc, và lượng hút kali cũng tương tự, trong một số trường hợp còn cao hơn. Để đạt năng suất cao cần thiết phải bón sớm nhất là trong vụ xuân. Bón kali là yêu cầu bắt buộc với lúa lai ngay cả trên đất giàu kali [3]. 1.7. Sự cần thiết phải bón phân cân đối và hợp lý cho lúa Bón phân cân đối được hiểu là cung cấp cho cây trồng đúng các chất dinh dưỡng thiết yếu, đủ liều lượng, tỷ lệ thích hợp, thời gian bón hợp lý cho Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
37 từng đối tượng cây trồng, đất, mùa vụ, cụ thể để đảm bảo năng suất cao, chất lượng nông sản tốt và an toàn môi trường sinh thái. Theo tổng kết của tổ chức nông nghiệp thế giới (FAO), có 10 nguyên nhân chính làm giảm hiệu lực phân bón, trong đó bón phân cân đối giữ vai trò quan trọng nhất. Theo tài liệu bón phân cân đối và hợp lý cho cây trồng của cục khuyến nông và khuyến lâm - NXBNN (1998) [12]. Cứ một tấn thóc (kèm theo rơm rạ) lấy đi của đất và phân bón 22,2kg N; 7,1kg P2O5; 31,6kg K2O và nhiều nguyên tố trung và vi lượng khác. Như vậy một năm 2 vụ lúa với tổng năng suất bình quân 10 tấn/ha thì cây lúa lấy đi lượng dinh dưỡng tương đương 482 kg urê, 430 kg supelân và 528 kg kali clorua trên một sào Bắc Bộ. Do vậy để đảm bảo đất không bị suy thoái thì phải trả lại cho đất lượng dinh dưỡng tương đương cây đã hút. Tuy nhiên việc bón phân cho cây trồng không chỉ hoàn toàn dựa vào lượng dinh dưỡng cây trồng hút từ đất và phân bón mà dựa vào kho dự trữ trong đất, khả năng hút , tất nhiên với lúa nếu không dùng rơm rạ đun nấu mà bón lại cho cây trồng vụ sau thì chúng ta đã trả cho đất một phần các nguyên tố như Kali, Ca, Mg, Siclic và như vậy cân đối để bón phân sẽ khác đi. Khi bón phân cần tính đến khả năng cung cấp chất dinh dưỡng của đất như nhu cầu cây trồng. Cây hút đi bao nhiêu, loại gì cần phải hoàn trả lại cho đất đủ các chất dinh dưỡng đó. Cũng có những chất cây trồng hút đi mà trong đất sẵn có thì chưa phải bón như: Si, Fe, Mn [12]. Các cách phối hợp bón phân cho lúa không chỉ có ảnh hưởng rõ đến năng suất mà còn ảnh hưởng đến hiệu suất phân bón. Trong đó, phân đạm có ảnh hưởng lớn nhất nhưng rất cần được bón phân lân và kali (Nguyễn Như Hà, 2006) [25]. Phần lớn đất Việt Nam có nguồn dinh dưỡng thấp và không thể cho năng suất cao. Nguyên nhân dẫn đến sự suy giảm chất dinh dưỡng ở trong đất do xói mòn, rửa trôi, cây trồng lấy đi chất dinh dưỡng mà không trả lại đầy đủ cho đất. Hơn nữa lượng dinh dưỡng ngày càng tăng nhanh do diện tích gieo Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
38 trồng áp dụng giống mới. Vì vậy trong việc chuyển giao những tiến bộ khoa học kỹ thuật vào sản xuất nông nghiệp thì vấn đề quan trọng là phải cân đối chất dinh dưỡng cho cây trồng. 1.7.1. Cân đối đạm - lân Việc sử dụng các giống mới, tăng vụ, sử dụng phân đạm với liều lượng ngày càng tăng chính là nguyên nhân làm tăng hiệu lực phân lân. Bội thu do lân có thể đạt từ 5-6 tạ trên/ha trên đất phù sa sông Hồng và 10-15 tạ/ha trên đất phèn với liều lượng thích hợp là 90-120 kg P2O5 trong vụ xuân và 60- 90kg P2O/ha trong vụ mùa. Hiện tượng càng bón đạm cây lúa càng kém phát triển, bị nghẹn rễ là do đạm không cân đối lân. Ở đây cần hiểu là không có lân thì cây lúa không hút được đạm nên hiệu quả sử dụng đạm thấp. Chính vì vậy, với các loại đất chua thì việc bón cân đối đạm, lân là yêu cầu bắt buộc và tất nhiên, đất càng chua thị lượng phân bón càng cao hơn. Bảng 1.2. Mối quan hệ lân - đạm và hiệu lực phân đạm với lúa Lƣợng đạm cần để sản xuất một tấn thóc Loại đất Không bón lân Có bón lân N URÊ N URÊ Phù sa sông Hồng 23-27 50-59 19-23 41-50 Phù sa sông Cửu long 18-20 39-43 16-18 35-39 Đất phèn miền Bắc 34-36 74-78 26-28 56-61 Đất phèn miền Nam 30-34 65-74 17-20 37-43 Nguồn: Cục Khuyến nông và khuyến lâm (1998) [12] Trên đất phù sa trung tính hoặc ít chua cũng thấy rất rõ là đạm chỉ phát huy tốt trên đất nền cân đối với lân. Những nghiên cứu của Liên Hiệp Quốc, 1993 [39] cho biết: Lượng dinh dưỡng cung cấp cho đất bằng 30% lượng dinh dưỡng cây lấy đi. Vì vậy Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
39 để cân bằng dinh dưỡng cho đất và cây thì N và P là những chất dinh dưỡng chủ yếu nhất cần đưa vào đất. Theo Nguyễn Văn Bộ [2] cho rằng phần lớn đất Việt Nam có nguồn gốc dự trữ N, P, K thấp. Do đó mà chúng ta không thể đảm bảo năng suất cao. Để xác định được việc cân bằng dinh dưỡng, trước hết phải đánh giá được khả năng cung cấp và hàm lượng chất dinh dưỡng dễ tiêu có trong đất. Trong điều kiện bình thường 98% đạm tổng số nằm dưới dạng hữu cơ, trong đó phần mùn ổn định chỉ khoảng 2-3% một năm cung cấp cho cây trồng. Dựa vào hàm lượng thuỷ phân trong đất mà ta đánh giá được khả năng cung cấp đạm của đất cho cây trồng. Dựa vào hàm lượng lân tổng số để đánh giá khả năng cung cấp lân của đất cho cây lúa [54]. 1.7.2. Cân đối đạm - kali Mối quan hệ giữa đạm với kali là mối quan hệ đặc biệt và nó cũng có tác động qua lại rất mật thiết, việc sử dụng kali như yếu tố chủ yếu để điều chỉnh dinh dưỡng đạm cho cây trồng. Bội thu do bón đạm và lân trên đất phù sa cho bội thu tới 11,7 tạ/ha (43kg/sào), trong khi đó đất bạc mầu cũng bón như vậy mà chỉ bội thu 1,2 tạ/ha (4 kg/sào). Nguyên nhân ở đây là, đất phù sa giầu kali, cây trồng khi đã đủ đạm và lân có thể tự cân đối cho mình nhu cầu về nhân tố này từ trong đất, nên dù có bón thêm kali bội thu cũng không lớn (2,3 tạ/ha). Ngược lại, trên đất bạc mầu, dự trữ kali trong đất ít, nếu không có nguồn cung cấp kali từ phân bón thì cây trồng không thể hút được đạm dẫn đến năng suất hầu như không tăng. Trên các đất giầu kali như phù sa sông Hồng, phù sa sông Thái Bình, phù sa sông Cửu Long thì hiệu suất sử dụng kali chỉ đạt 1- 2,5 kg thóc/1kg kali clorua, trong khi đó trên đất bạc màu hoặc trên đất cát ven biển trị số này có thể đạt 5-7 kg thóc/1 kg kali clorua. Chính vì vậy, trên đất nghèo kali cân đối đạm - kali có ý nghĩa rất quan trọng. Với loại đất này, hiệu lực bón đạm có thể tăng gấp 2 lần khi bón kali [12]. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
40 Bảng 1.3. Ảnh hƣởng của phân kali đến hiệu lực phân đạm với lúa trên đất bạc màu Không bón kali Có bón kali Thời vụ Kg thóc/kgN Kg thóc/kgURE Kg thóc/kgN Kgthóc/kgURE Vụ Xuân 8,1 3,7 13,2 6,1 Vụ Mùa 2,1 1,0 4,7 2,7 Nguồn: Cục Khuyến nông và khuyến lâm (1998) [12] Vai trò của cân đối đạm - kali càng lớn khi lượng đạm sử dụng càng cao, đặc biệt trên những đất nghèo kali. Không bón kali hệ số sử dụng đạm chỉ đạt 15 - 30%, trong khi có bón kali hệ số này tăng lên đến 39-49%. Như vậy, năng suất tăng không hẳn là do kali, mà là kali đã điều chỉnh dinh dưỡng đạm, làm cho cây hút được nhiều đạm và các chất dinh dưỡng khác hơn. Để đánh giá khả năng cung cấp kali của đất, dựa vào kali trao đổi. Cân bằng dinh dưỡng càng ổn định khi đầu tư phân bón vào đất một cách hợp lý. Nhiều tài liệu cho thấy lượng phân bón nông sản sử dụng cho lúa rất thấp với lượng dinh dưỡng cây lấy đi. Với năng suất 10 tấn/ha/năm thì cây lúa đã lấy đi lượng dinh dưỡng tương đương 477 kg urê; 444 kg supelân; 527 kg kali clorua/ha. Trong khi đó lượng phân bón đầu tư cho lúa như sau: Bảng 1.4. Liều lƣợng phân bón nông dân sử dụng cho lúa Liều lƣợng bón (kg/ha) Loại đất N P2O5 K2O Đất phù sa 100-120 30-40 2 Đất bạc màu 70-90 20-25 11 Đất phèn 80-100 60-80 0 Đất cát biển 70-90 25-30 14 Nguồn: Đề tài KN 01-10-1996 [51] Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
41 Chƣơng 2 ĐỐI TƢỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Đối tƣợng, phạm vi, thời gian và địa điểm nghiên cứu 2.1.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Thí nghiệm được tiến hành trên giống lúa Khang dân 18 trên đất dốc tụ tại xã Quyết Thắng, thành phố Thái Nguyên. 2.1.2. Thời gian - Vụ mùa năm 2010 (tháng 6 đến 12 năm 2010). - Vụ xuân năm 2011(tháng 2 đến 6 năm 2011). 2.1.3. Địa điểm nghiên cứu Thí nghiệm được nghiên cứu trên ruộng sản xuất lúa của nông dân xã Quyết Thắng thành phố Thái Nguyên. 2.2. Nội dung nghiên cứu - Khái quát điều kiện tự nhiên tỉnh Thái Nguyên. - Nghiên cứu xác định biến động một số yếu tố dinh dưỡng của đất lúa. - Ảnh hưởng của biến động dinh dưỡng đất lúa đến sinh trưởng và phát triển của giống lúa Khang dân 18 tại Thái Nguyên. 2.3. Phƣơng pháp nghiên cứu 2.3.1. Phương pháp bố trí thí nghiệm Thí nghiệm được bố trí trên đồng ruộng của nông dân, bao gồm 60 ô, mỗi ô có diện tích khoảng 100m2, Tổng diện tích khu thí nghiệm là 6.000m2. 2.3.2. Điều kiện thí nghiệm - Lượng phân bón cho 1 ha: Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
42 + Vụ mùa: 10 tấn phân chuồng + 60 kg N + 80 kg P2O5 + 60 kg K20. + Vụ xuân: 10 tấn phân chuồng + 80 kg N +100 kg P2O5 + 80 kg K2O - Cách bón: + Bón lót 100% phân chuồng + 100% phân lân + 40% Đạm + 40% Kali. + Bón thúc lần 1 khi cấy lúa bén rễ hồi xanh: Bón 40% Đạm + 30% Kali. + Bón thúc lần 2 khi lúa phân hoá đòng: Bón 20% Đạm + 30% Kali. 2.3.3. Các chỉ tiêu và phương pháp theo dõi Theo dõi, đánh giá các chỉ tiêu theo quy phạm khảo nghiệm giá trị canh tác và sử dụng của giống lúa 10 TCN 558 - 2002 theo quyết định số 143/2002/BNN - KHCN ngày 6/2/2002. 2.3.3.1. Chỉ tiêu về khả năng đẻ nhánh - Mỗi ô thí nghiệm lấy 5 khóm theo 2 đường chéo góc, cứ 15 ngày theo dõi 1 lần - Số nhánh tối đa (nhánh/khóm). - Nhánh hữu hiệu (bông/khóm): Đếm số bông có ít nhất 10 hạt chắc của 1 cây. 2.3.3.2. Chiều cao cuối cùng Đo từ mặt đất đến đỉnh bông cao nhất (không kể râu hạt) đo trên các khóm theo dõi về khả năng đẻ nhánh. 2.3.3.4. Khả năng tích luỹ vật chất khô - Nghiên cứu vào 2 thời kỳ: thời kỳ trỗ (khi lúa trỗ được 50%) và thời kỳ chín (trước khi thu hoạch 5 ngày). Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
43 - Khả năng tích luỹ vật chất khô: Sấy khô toàn bộ trọng lượng thân lá đến khối lượng không đổi rồi đem cân. 2.3.3.5. Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất lý thuyết - Số bông trên m2: Trong mỗi ô thí nghiệm lấy 15 khóm đếm tất cả các bông có từ 10 hạt trở lên. - Số bông hữu hiệu/khóm: đếm số bông ít nhất 10 hạt chắc của 1 cây. - Số hạt/bông: Đếm tổng số hạt có trên bông. - Số hạt chắc/bông: Lấy ngẫu nhiên 10 bông/điểm theo dõi (10 bông/3 khóm, 50 bông/ô). Tách thóc ra khỏi bông, đếm số hạt chắc/bông. - Khối lượng 1000 hạt (gam): Cân 8 mẫu 100 hạt ở độ ẩm 14% nếu hệ số biến động ≤ 4%, thì khối lượng 1000 hạt = 10 x khối lượng trung bình của mẫu, đơn vị tính bằng gam. 2.3.3.6. Năng suất thực thu Gặt 5 m2 ở giữa ô thí nghiệm, tuốt hạt phơi khi đến độ ẩm của hạt đạt 14% thì quét sạch và cân khối lượng (kg) rồi quy ra tạ/ha, lấy 2 chữ số sau dấu phẩy. 2.3.4. Phương pháp phân tích mẫu đất * Bƣớc chuẩn bị Mẫu đất: lấy ở độ sâu (0 - 15 cm) ở giai đoạn trước khi làm thí nghiệm. Mẫu đất cần phân tích phải được phơi khô trong không khí sau đó được nghiền nhỏ và rây có kích thước 2mm nhằm loại bỏ các tạp chất làm ảnh hưởng tới số liệu phân tích. Những đất mịn < 2mm được dùng để phân vật lý và hoá học đất. Riêng trong trường hợp phân tích phosphore dễ tiêu thì phải lấy đất mịn qua rây 2mm, tiếp tục xay nhỏ và qua rây có kích thước 100mm. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
44 * Phân tích: - Xác định các tính chất cơ bản của đất trước khi bố trí thí nghiệm bao gồm: CEC, OM, N, P205, K, pHKCl. + Hàm lượng đạm tổng số (phương pháp Kjeldahl). + Hàm lượng lân tổng số: Đo trên máy quang phổ tử ngoại khả kiến. + Hàm lượng kali tổng số: Đo trên máy quang phổ hấp thu nguyên tử. + Hàm lượng chất hữu cơ: Xác định theo phương pháp Walkley - Black. - pHKCl: Xác định trên máy đo pH theo TCVN 6429:1999. + Hàm lượng CEC: Bằng phương pháp Acetat Amôn. 2.3. Xử lý số liệu Số liệu được xử lý bằng các phần mềm (SAS, EXEl ) và các phương pháp thống kê chuyên dùng. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
45 Chƣơng 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 3.1. Điều kiện tự nhiên tỉnh Thái Nguyên 3.1.1. Diễn biến thời tiết khí hậu vụ Mùa 2010 và vụ Xuân 2011 tại Thái Nguyên Sản xuất nông nghiệp đặc biệt là trồng trọt phụ thuộc rất nhiều vào điều kiện tự nhiên. Trong quá trình sinh trưởng phát triển của cây trồng nói chung và cây lúa nói riêng đều chịu sự tác động lớn của điều kiện khí hậu. Khí hậu là yếu tố tổng hợp có tác động qua lại lẫn nhau, có lúc làm tăng tác dụng của nhau, nhưng có lúc lại làm giảm tác dụng của nhau. Các yếu tố khí hậu bao gồm: Nhiệt độ, lượng mưa, ẩm độ, gió, bão Tuỳ từng vùng, từng miền khí hậu khác nhau mà vai trò của từng yếu tố ảnh hưởng đến sản lượng cây trồng cũng khác nhau. Ta có thể lợi dụng yếu tố này để khai thác mặt thuận lợi của nó bằng cách bố trí mùa vụ hợp lý. Thái Nguyên là một tỉnh trung du miền núi phía Bắc, địa hình phức tạp và không đồng nhất, nhiều đồi núi. Khí hậu Thái Nguyên chia là m hai mùa rõ rệt, một mùa nóng ẩm mưa nhiều từ tháng 5 đến tháng 10 và mùa đông kéo dài từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau, thời tiết khô rất ít mưa và chịu tác động nhiều của gió mùa Đông Bắc. Nhìn chung, điều kiện khí hậu của tình Thái Nguyên là khá thuận lợi cho cây trồng nói chung và cây lúa nói riêng sinh trưởng và phát triển tốt. Thời gian tiến hành gieo trồng các giống lúa thí nghiệm: + Vụ Mùa: Từ tháng 7 năm 2010 đến tháng 11 năm 2010 + Vụ Xuân: Từ tháng 2 năm 2011 đến tháng 7 năm 2011 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
46 Qua theo dõi diễn biến một số yếu tố khí hậu, thời tiết chính của 6 tháng cuối năm 2010 và những tháng đầu năm 2011 được thể hiện ở bảng 3.1: Bảng 3.1: Điều kiện thời tiết khí hậu vụ Mùa năm 2010 và vụ xuân 2011 Nhiệt độ Ẩm độ Lƣợng Tổng số giờ Năm Tháng trung bình không nắng (giờ) (0c) mƣa (mm) khí (%) 6 29,5 211 80 135 7 29,7 367 85 178 8 27,8 328 85 147 2010 9 29,7 167 83 89 10 25,1 9 77 142 11 20,9 3 74 117 12 18,5 42 79 81 1 11,9 4 73 10 2 17,3 11 82 32 3 16,7 93 80 10 4 23,4 30 83 49 5 26,3 226 80 137 2011 6 28,7 237 84 132 7 29,5 130 80 182 (Nguồn: Trung tâm khí tượng thuỷ văn Tỉnh Thái Nguyên ) Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
47 Bảng số liệu trên cho thấy nhiệt độ trung bình cao nhất của năm 2010 và 2011 rơi vào tháng 7 và nhiệt độ trung bình thấp nhất vào tháng 1. Nhiệt độ trung bình của các tháng tiến hành thí nghiệm biến động từ 11,9oC - 29,7oC. Trong thời gian từ tháng 6 năm 2010 đến tháng 7 năm 2011 mưa phân bố không đều giữa thời gian làm thí nghiệm và giữa các tháng trong năm. Mưa tập trung vào tháng 6 đến tháng 9 đạt đỉnh điểm cao nhất vào tháng 7 năm 2010 với 367 mm và tháng 6 năm 2011 với 237 mm. Độ ẩm không khí trung bình qua các tháng biến động từ 73% đến 85% và phụ thuộc vào chế độ mưa của các tháng. 3.1.2. Tài nguyên đất ở Thái Nguyên Kết quả tổng hợp của tỉnh cho thấy đất đai của tỉnh chủ yếu là đất đồi núi (chiếm đến 85,8% tổng diện tích tự nhiên). Do sự chi phối của địa hình và khí hậu đất đồi núi của tỉnh bị phong hoá nhanh, mạnh, triệt để, đồng thời cũng đã bị thoái hoá, rửa trôi, xói mòn mạnh một khi mất cân bằng sinh thái. Do tính đa dạng của nền địa chất và địa hình đã tạo ra nhiều loại đất có các đặc điểm đặc trưng khác nhau. Gồm có các loại đất chính sau: Đất phù sa: diện tích 19.448 ha, chiếm 5,49% diện tích tự nhiên. Phân bố tập trung chủ yếu dọc sông Cầu, sông Công và các sông suối trên địa bàn tỉnh, trong đó có 3.961ha đất phù sa được bồi hàng năm cặp ven sông thuộc huyện Phổ Yên, Đồng Hỷ, TX.Sông Công và TP.Thái Nguyên. Đất phù sa của tỉnh thường có thành phần cơ giới trung bình, đất ít chua, hàm lượng dinh dưỡng khá, rất thích hợp cho phát triển các loại cây trồng nông nghiệp, đặc biệt là cây trồng ngắn ngày (lúa, ngô, đậu đỗ, rau màu) Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
48 Đất bạc màu: diện tích chỉ có 4.331ha, chiếm 1,22% diện tích tự nhiên. Loại đất này phân bố ở các huyện phía Nam tỉnh. Đất bằng hiện đã được sử dụng vào sản xuất nông nghiệp. Đất dốc tụ: diện tích 18.411ha, chiếm 5,2% diện tích tự nhiên, loại đất này được hình thành và phát triển trên sản phẩm rửa trôi và lắng đọng của tất cả các loại đất ở các chân sườn thoải hoặc khe dốc, nên thường có độ phì khác nhau và phân tán, rất phân tán trên địa bàn các huyện. Đây là loại đất rất thích hợp với trồng ngô, đậu đỗ và các cây công nghiệp ngắn ngày. Đất đỏ vàng biến đổi do trồng lúa: diện tích 4.380ha, chiếm 1,24% diện tích tự nhiên. Loại đất này phân bố phân tán ở hầu khắp các thung lũng trên địa bàn các huyện trong tỉnh, hiện đã được sử dụng trồng lúa và một số cây trồng ngắn ngày khác. Đất nâu đỏ trên đá vôi: diện tích 6.289ha, chiếm 1,7% diện tích tự nhiên. Phân bố tập trung ở huyện Võ Nhai và Phú Lương. Nhìn chung đây là loại đất tốt nhưng khô, kết cấu rời rạc, thành phần cơ giới thịt trung bình, mức độ bão hoà bazơ khá, ít chua, trên loại đất này có khoảng 70% diện tích có độ dốc dưới 200 thích hợp với sản xuất nông nghiệp và sản xuất theo phương thức nông lâm kết hợp. Đất đỏ vàng trên phiến thạch sét: diện tích 136.880ha, chiếm 38,65% diện tích tự nhiên, đây là loại đất có diện tích lớn nhất, phân bố tập trung thành các vùng lớn thuộc các huyện Phú Lương, Võ Nhai, Đồng Hỷ, Đại Từ, Định Hoá. Đất có thành phần cơ giới từ thịt trung bình đến thịt nặng, cấu trúc dạng cục, ngập nước lâu ngày sẽ có quá trình glây hoá mạnh. Trên loại đất này có khoảng 48,5% diện tích có độ dốc từ 8 - 250 rất thích hợp với phát triển cây chè và cây ăn quả. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
49 Đất đỏ nâu trên đá macma bazơ trung tính: diện tích 22.035ha, chiếm 6,22% diện tích tự nhiên. Loại đất này phân bố tập trung ở các huyện Đại Từ, Định Hoá, Phú Lương. Đây là đất chứa nhiều sắt, măng gan, khi gặp nóng ẩm dễ phong hoá, phần trên đỉnh dễ kết von. Đây là loại đất tốt, có khoảng 63% có độ dốc từ 8 - 250, có khả năng khai thác đưa vào sản xuất nông nghiệp và nông lâm kết hợp. Đất vàng nhạt phát triển trên đá cát: diện tích 42.052 ha, chiếm 11,88% diện tích tự nhiên. Đây là loại đất đồi núi có diện tích lớn thứ hai sau đất đỏ vàng trên phiến thạch sét, phân bố rải rác ở tất cả các huyện, thị trong tỉnh và thường có độ dốc dưới 250, diện tích trên 250 chỉ có khoảng 23%. Loại đất này trên tầng đất mặt thường có màu xám, thành phần cơ giới thịt nhẹ, có nhiều sạn thạch anh, đất chua. Đất nâu vàng trên phù sa cổ: diện tích 14.776ha, chiếm 4,17% diện tích tự nhiên. Phân bố tập trung ở Phú Lương, Phổ Yên, Võ Nhai, Đồng Hỷ, Phú Bình và Đại Từ. Đất thường có độ dốc thấp, 58% diện tích có độ dốc 250. 3.2. Hiện trạng sử dụng đất nông nghiệp và hiện trạng sản xuất lúa ở Thái Nguyên 3.2.1. Hiện trạng sử dụng đất nông nghiệp ở Thái Nguyên Tổng diện tích đất nông nghiệp của tỉnh năm 2009 là 275.310,1 ha, chiếm 78,14% diện tích tự nhiên, bình quân đất nông nghiệp trên đầu người là 0,3-0,4 ha/hộ, quỹ đất nông nghiệp được sử dụng như sau: Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
50 Đất sản xuất nông nghiệp: Chiếm 36,0% đất nông nghiệp, phân bố tập trung ở các huyện phía Nam, nằm dọc các trục đường giao thông, nơi địa hình tương đối bằng, dân cư sống tập trung, cơ sở hạ tầng phục vụ sản xuất tương đối khá. Tổng diện tích đất sản xuất nông nghiệp là 99.440,7 ha, bao gồm: Đất trồng cây hàng năm: 59.738,5 ha chiếm 60,1% diện tích đất sản xuất nông nghiệp. Trong đó: + Đất trồng lúa: chiếm vị trí chủ đạo trong đất trồng cây hàng năm với diện tích 43.191,72 ha chiếm 72,3% diện tích đất trồng cây hàng năm. + Đất trồng cây hàng năm còn lại: Đất trồng cây hàng năm còn lại bao gồm diện tích trồng màu, cây công nghiệp ngắn ngày, cây rau thực phẩm, cây làm thức ăn gia súc và đất vườn trồng cây hàng năm trong khu dân cư, diện tích này phân bố ở hầu hết các huyện trên địa bàn tỉnh. Diện tích đất trồng cây hàng năm còn lại là 16.241,1 ha chiếm 27,2% diện tích cây hàng năm. Đất trồng cây lâu năm: Phân bố ở hầu hết các huyện thị trên địa bàn tỉnh với diện tích 39.702,2 ha chiếm 39,9% diện tích đất sản xuất nông nghiệp. Cây trồng chính là chè và tập đoàn cây ăn quả như nhãn, vải, cam, quýt Đất lâm nghiệp: Tổng diện tích đất lâm nghiệp của tỉnh là 171.688,3 ha chiếm 62,4% diện tích đất nông nghiệp, bao gồm 3 loại: Đất rừng sản xuất: 91.181,5 ha chiếm 53,7% diện tích đất lâm nghiệp Đất rừng phòng hộ: 50.902,6 ha chiếm 29,6% diện tích đất lâm nghiệp Đất rừng đặc dụng: 28.604,1 ha chiếm 16,7% diện tích đất lâm nghiệp. Đất nuôi trồng thuỷ sản: đạt 4.044,3 ha chiếm 1,5% diện tích đất nông nghiệp, hiện nay được sử dụng chủ yếu để nuôi cá nhưng hiệu quả chưa cao, tập trung ở các huyện Định Hoá, Phú Lương Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
51 Đất nông nghiệp khác: chiếm 136,9 chiếm 0,04% diện tích đất sản xuất nông nghiệp. Vị trí ngành nông nghiệp đối với phát triển kinh tế - xã hội của tỉnh Vị trí, vai trò của ngành nông nghiệp đối với phát triển kinh tế - xã hội Thái Nguyên Bảng 3.2. Hiện trạng sử dụng đất 1/1/2009 tỉnh Thái Nguyên Cơ cấu (%) Diện tích So với đất TT Hạng mục So với đất (ha) sản xuất tự nhiên NN I Đất tự nhiên 354.110,0 100 1.1 Đất sản xuất nông nghiệp 99.577,6 28,12 1.1.1 Đất trồng lúa 43.191,4 43,37 1.1.2 Đất trồng cây lâu năm 39.702,2 39,87 1.1.3 Đất trồng cây hàng năm 16.241,1 16,3 1.1.4 Đất nông nghiệp khác 136,9 0,13 1.1.5 Đất dùng vào chăn nuôi 306,0 0.3 1.2 Đất lâm nghiệp 171.688,3 48,48 1.2.1 Đất rừng sản xuất 92.181,5 1.2.2 Đất rừng phòng hộ 50.902,6 1.2.3 Đất rừng đặc dụng 28.604,1 1.3 Đất nuôi trồng thuỷ sản 4.044,3 1,14 (Nguồn: Bộ Tài Nguyên và Môi trường) Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
52 Giải quyết nhu cầu về lương thực, thực phẩm cho dân cư trên địa bàn: đảm bảo an ninh lương thực, các sản phẩm như thịt các loại, cá đủ cung cấp trên địa bàn, ngoài ra còn xuất ra ngoài tỉnh. Cung cấp nguyên liệu cho ngành chế biến nông sản và xuất khẩu như chè, thịt lợn Sử dụng lao động, giải quyết việc làm và nâng cao thu nhập cho kinh tế hộ nông thôn (lao động làm việc trong ngành nông lâm thuỷ sản chiếm 63,2% số lao động trên toàn tỉnh). Tạo địa bàn và môi trường để phát triển bền vững các khu đô thị, khu công nghiệp và các cơ sở thương mại, dịch vụ, văn hoá, thể dục thể thao và du lịch trên địa bàn. Cung cấp nguyên liệu để sản xuất hàng hoá xuất khẩu là nông sản (chè) Năm 2009, ngành nông nghiệp nông thôn đã đóng góp 2.540 tỷ đồng vào sự tăng trưởng GDP của tỉnh. 3.2.2. Hiện trạng sản xuất lúa ở Thái Nguyên Ở Thái Nguyên, lúa hầu hết cấy trên đất dốc tụ trồng lúa lâu năm có hàm lượng dinh dưỡng không cao. Để đảm bảo an ninh lương thực khi diện tích ít, tỉnh Thái Nguyên đã nỗ lực chỉ đạo nông dân thâm canh, mở rộng diện tích lúa lai. Diện tích lúa năm 2009 đạt 69.829 ha, do áp dụng tiến bộ kỹ thuật về giống, đưa các giống có năng suất cao vào thâm canh nên năng suất lúa liên tục tăng từ 44,6 tạ /ha năm 2003 lên 46,0 tạ/ha năm 2005 và 48,6 tạ/ha năm 2009. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
53 Bảng 3.3. Diễn biến diện tích và năng suất lúa ở Thái Nguyên Diện tích (nghìn/ha) Năng suất (tạ/ha) Năm Vụ Vụ Cả năm Vụ Mùa Cả năm Vụ Mùa Xuân Xuân 2003 70,4 42,0 28,4 44,6 42,9 47,0 2004 69,9 41,9 28,0 45,0 42,2 49,1 2005 70,1 41,8 28,3 46,0 44,2 48,6 2006 71,5 42,3 29,2 46,6 45,3 48,4 2007 70,8 42,0 28,8 46,3 45,6 47,2 2008 68,8 27,4 41,5 47,3 50,1 45,4 2009 69,8 28,7 41,2 48,6 50,1 47,5 TB 70,2 39,6 30,7 45,9 50,1 47,6 (Nguồn: Báo cáo tổng kết hàng năm của Sở NN&PTNT Thái Nguyên) Phân bón ảnh hưởng đến các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất lúa. Nhiều nghiên cứu đã xác định liều lượng, thời gian và hiệu quả sử dụng phân bón trên các loại đất ở nhiều vùng sinh thái và kết luận: Liều lượng, hiệu quả sử dụng phân bón phụ thuộc vào giống, điều kiện đất đai, khí hậu, mùa vụ Tuy nhiên, việc xây dựng quy trình bón phân hiện nay đều dựa trên kết quả của các thí nghiệm nhỏ và dùng phép ngoại suy để lựa chọn lượng phân cần bón cho những vùng rộng lớn. Mặt khác nông dân bón phân cân đối, đạm được sử dụng nhiều mà chưa chú trọng đến kali và lân. Đó là những nguyên nhân chính dẫn đến hiệu quả sử dụng phân bón thấp. Thái Nguyên có diện tích trồng lúa trên 70.000 ha, trong đó có 39,7% diện tích được cấy lúa vụ Xuân. Năng suất lúa trong những năm gần đấy đã tăng đáng kể, tuy nhiên mới bằng 94,7% năng suất lúa bình quân của cả nước. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên