BÀI GIẢNG KHOA HỌC PHÂN BÓN. TS. Trần Thị Thu Hà

Khái niệ m chung về môn học Khoa học phân bón là ngành học nghiên cứu về mối quan hệ giữa đất - cây trồng và phân bón, từ đó tìm ra các biện pháp hữu hiệu tác động lên nó, nhằm tạo điều

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM HUẾ

DỰ ÁN HỢP TÁC VIỆT NAM – HÀ LAN

BÀI GIẢNG

KHOA HỌC PHÂN BÓN

Người biên soạn: TS Trần Thị Thu Hà

Huế, 08/2009

CHỦ ĐỀ I

QUAN HỆ ĐÂT - CÂY TRỒNG - PHÂN BÓN Bài 1 Đại cương về khoa học phân bón

1 Khái niệ m chung về môn học

Khoa học phân bón là ngành học nghiên cứu về mối quan hệ giữa đất - cây trồng và phân bón, từ đó tìm ra các biện pháp hữu hiệu tác động lên nó, nhằm tạo điều kiện để cây trồng sinh trưởng, phát triể n thuậ n lợi, đạt năng suất cao, đảm bảo chất lượng sản phẩ m, góp phần duy trì và cải thiện độ phì đất

2 Đối tượng và nhiệm vụ nghiê n cứu

2.1 Đối tượng nghiên cứu

 Đặc điể m sinh lý của cây trồng liên quan đến khả năng thu hút và sử dụng chất dinh dưỡng

 Các tính chất đất liên quan đến khả năng thu hút và sử dụng chất dinh dưỡng của cây trồng và hiệ u quả sử dụng phân bón

 Tính chất các loại phân bón

2.2 Nhiệm vụ nghiên cứu

 Mối quan hệ giữa đất - cây trồng và phân bón

 Nghiên cứu các biện pháp hữu hiệu tác động lên mối qua n hệ đó

3 Một số khái niệ m cơ bản thường được sử dụng trong ngành khoa học phân bón

3.1.Khái niệm về phân bón

Phân bón là những chất hoặc hợp chất hữu cơ hoặc vô cơ có chứa một hoặc nhiề u chất dinh dưỡng thiết yếu được đưa vào sử dụng trong sản xuất nông nghiệp với mục đích chính là cung cấp chất dinh dưỡng cho cây trồng nhằ m giúp chúng sinh trưởng, phát triển tốt và cho năng suất cao

3.2 Loại phân

 Phân hóa học (Chemical fertilizer)

Là phân bón được sản xuất theo công nghệ thường có phản ứng hóa học xảy ra Tuy nhiê n, trong một số trường hợp, các sản phẩm được sản xuất theo công nghệ tinh tuyển vật lý những khoáng vật có sẵn trong tự nhiên cũng được xem là phân hóa học

 Phân khoáng (Mineral fertilizer)

Từ khi phân bón bón thương mại ra đời, phân khoáng được coi là phân có nguồn gốc từ khoáng vật do khai thác từ lòng đất và qua quá trình tinh tuyển (là m giàu) hoặc chế biến

 Phân vô cơ (Inorganic fertilizer)

Là phân bón mà thành phần cấu tạo phân tử không có nguyên tố cacbon

 Phân hữu cơ (Organic fertilizer)

Là loại phân bón mà trong thành phầ n cấu tạo phân tử của nó có hiện diệ n liê n kết C –

C và C – H

Một số nước dùng thuật ngữ phân hóa học, phân khoáng hoặc phân vô cơ để phân biệt giữa sản phẩm được sản xuất bằng phương pháp vật lý, hóa học với sản phẩm

có nguồn gốc từ cây trồng hoặc vật nuôi (phân hữu cơ)

 Phân đơn (Straight fertilizer)

Là loại phân bón trong đó chỉ có một nguyên tố dinh dưỡng đa lượng

 Phân phức hợp (Compound fertilizer)

Là loại phân bón trong đó có chứa từ 2 đến nhiều hơn các nguyên tố dinh dưỡng

 Phân sinh học (Biofertilizer)

Là chế phẩm s inh học có chứa một hoặc nhiề u chủng vi sinh vật sống có tác dụng tăng cường quá trình tổng hợp đạm từ không khí ở bộ rễ của cây trồng hoặc phân hủy, chuyển hóa các chất khó tiêu trong đất thành dễ tiêu để cung cấp cho cây trồng Vi sinh vật trong phân phả i còn sống trong quá trình sản xuất và chúng sẽ phát huy tác dụng khi bón ra ngoài đồng ruộng

 Phân sinh hóa (Biochemical fertilizer)

Là loại phân bón được sản xuất bằng cả công nghệ sinh học và hóa học Công nghệ sinh học có sự tha m gia của vi sinh vật với va i trò xúc tác quá trình phân giả i nguyên liệu và công nghệ hóa học sử dụng để tạo nên sản phẩ m cụ thể Trong phân sinh hóa, vi sinh vật hầu như không còn dụng khi bón ngoà i đồng ruộng

 Phân bón lá (Foliar fertilizer)

Là loại phân được sản xuất ở dạng nước hoặc được hòa tan trong nước và phun lê n lá nhằ m cung cấp dinh dưỡng cho cây trồng

 Phân lỏng (Liquit fertilizer)

Là một chất dinh dưỡng hoặc hỗn hợp các chất dinh dưỡng ở dạng lỏ ng được sử dụng

để bón cho cây trồng

3.3 Dạng phân

Là khái niệ m chỉ các dạng công thức hóa học khác nhau của nguyê n tố dinh dưỡng được sử dụng là m phân bón

3.4 Chất cải tạo đất

Chất cải tạo đất là những chất hoặc hợp chất hữu cơ hoặc vô cơ được đưa vào

sử dụng trong sản xuất nông nghiệp với mục đích chính là cải tạo đất

3.5 Số lần bón

Chỉ số lần khi một hoặc một vài loại /dạng phân bón được đưa vào trong đất hoặc phun trực tiếp lên lá cho các loại/giống cây trồng trong một khoảng thời gian nhất địnhtheo nhu cầu của loại/giố ng cây trồng đó

3.6 Thời điểm bón

Chỉ thời điể m nhất định khi một hoặc một và i loại /dạng phân bón được đưa vào trong đất hoặc phun trực tiếp lên lá cho các loại/giố ng cây trồng theo nhu cầu của loại/giống cây trồng đó

3.7 Cách bón

Là phương thức để một hoặc một vài loại /dạng phân bón được sử dụng cho các loại cây trồng theo nhu cầu của loại/giống cây trồng đó

3.8 Độ sâu bón

Chỉ độ sâu trong đất (ở tầng canh tác) mà một hoặc một vài loại /dạng phân bón được đưa vào đất nhằm mục đích cung cấp dinh dưỡng cho cây trồng

3.9 Khái niệm yếu tố dinh dưỡng hạn chế năng suất cây trồng

 Yếu tố hạn chế thiế u

Là yế u tố d inh dư ỡng mà k hi thiếu sẽ nó là m c ho nă ng s uấ t cây trồ ng b ị sụt giả m rõ rệ t

Ví dụ: Thiế u Ca và Mg trên đất bạc mà u

 Yếu tố gây độc

Là yếu tố khi nồ ng độ của chúng trong đất vượt quá mức cho phép và gây độc cho cây, từ đó làm giả m nă ng suất cây trồng rõ rệt

Ví dụ: Hàm lượng muối tan trong đất mặn; Nhô m trên đất chua mặ n

3.10 Dinh dưỡng tổng số

Tấ t cả c ác dạng chấ t d inh dư ỡng tro ng đ ất đư ợc gọi là c hất d inh dưỡng ở dạng tổng số

3.10 Dinh dưỡng hữu hiệu( dinh dưỡng dễ tiêu)

Dinh dưỡng cây trồng được hút bởi rễ hoặc lá ở những dạng ion hoặc phức trong dung dịch Các dạng chất dinh dưỡng thiết yếu với cây trồng rất khác biệt bởi cấu tạo hóa học và độ hòa tan của nó trong nước Chỉ những dạng mà cây trồng có khả năng hút được mới được coi là hữu hiệu

4 Các phương pháp thường được sử dụng trong nghiên cứu

4.1 Nghiên cứu trong phòng thí nghiệm

- Phân tích các chỉ tiêu về hà m lượng dinh dưỡng trong đất

- Phân tích các chỉ tiêu về hà m lượng dinh dưỡng trong thâ n lá

- Phân tích các chỉ tiêu về chất lượng nước mặt và nước ngầm

4.2 Nghiên cứu trong chậu

Thường tiế n hành với các thí nghiệ m có tính chất thă m dò

4.3 Nghiên cứu trên đồng ruộng

Thường tiế n hành sau khi đã có các kết quả nghiê n cứu trong chậu

4.4 Xây dựng mô hình trình diễn

Thường tiế n hành sau khi đã có các kết quả nghiê n cứu trong chậu, ngoài đồng

Bài 2 Quan hệ giữa đất – cây trồng và phân bón

1 Quan hệ giữa đất – cây trồng và phâ n bón

Quan hệ Đất - Cây trồng - Phân bón, vấn đề Quản lý tổng hợp dinh dưỡng cho cây trồng (IPNM) và bón phân cân đối

Quan hệ giữa đất, phân bón và cây trồng là mối quan hệ qua lại và được thể hiện qua sơ đồ dưới đây

ĐẤT

CÂY TRỒNG PHÂN BÓN

Sơ đồ1 Quan hệ đất – cây trồng và phân bón của Prianisnicov

Đất là nơi cung cấp không khí, nước và dinh dưỡng, là giá đỡ cho cây trồng Cây trồng trong khi đó cùng với các yếu tố khác đóng vai trò rất quan trọng trong quá trình hình thành và tiến hóa của đất Có thể nói đất trồng không thể hình thành nếu không có chất hữu cơ

1.1 Quan hệ giữa đất v à cây trồng

1.1.1 pH đất, tính đệm của đất và sinh trưởng, phát triển của cây trồng

* pH đất

+ Ảnh hưởng trực tiếp đến sinh trưởng và phát triển của bộ rễ cây trồng

Trên đất chua, bộ rễ của phần lớn các loại cây trồng, đặc biệt là các loại cây mẫn cảm với độ chua như các loại cây họ cải, họ cà đều phát triển ké m do vậy khả năng thu hút dinh dưỡng giả m, sinh trưởng và phát triể n của cây trồng vì vậ y giảm rõ

+ Ảnh hưởng gián tiếp

- Trên đất chua, lân dễ tiê u trong đất dễ dàng bị cố định và vì vậy khả năng đáp ứng lân cho cây giả m

- Trên đất chua, hoạt động của các vi sinh vật phân giả i chất hữu

cơ thường xảy ra chậ m, các hợp chất khoáng hình thành ít và không đáp ứng kịp thời nhu cầu dinh dưỡng của cây

- Trên đất chua, khả năng hòa tan của một số nguyên tố vi lượng như Zn, Cu, Mo giảm nên thường xảy ra hiện tượng thiếu hụt các nguyên tố dinh dưỡng này

* Tính đệm

Trên đất có tính đệm cao, cây trồng ít bị “shock” khi pH đất thay đổi đổi ngột do bón các loại phân chua /kiềm sinh lý vào đất Sinh trưởng và phát triển của cây vì vậy ít chịu tác động xấu của hiện tượng thay đổi này

1.1.2 Thành phần, hàm lượng chất dinh dưỡng của đất với sinh trưởng và phát triển của cây trồng

Cây trồng thường sinh trưởng, phát triển tốt, cho năng suất cao, phẩ m chất tốt trên các chân đất có hàm lượng dinh dưỡng cao, tỷ lệ và thành phần các chất dinh dưỡng trong đất cân đối

1.1.3 CEC (Cation Exchange Capacity) và sinh trưởng và phát triển của cây trồng

Trong phần lớn trường hợp, đất có CEC cao thường có khả năng hấp phụ tốt các chất dinh dưỡng trong đất cũng như các chất dinh dưỡng được bổ sung từ bên ngoài để cung cấp từ từ cho cây

1.2 Quan hệ giữa cây trồng v à phân bón

- Cây trồng có hệ rễ phát triển mạnh có khả năng thu hút dinh dưỡng tốt sẽ làm tăng hiệu quả sử dụng phân bón

- Cây trồng có hệ rễ có khả năng đồng hóa lân cao sẽ làm tăng hiệ u quả sử dụng phân lân

- Thân lá các loại cây trồng sau thu hoạch được sử dụng như một loại phân bón hữu cơ Thành phần dinh dưỡng trong thân lá cao khi sử dụng để bón vào đất sẽ có tác dụng như một loại phân bón chất lượng cao, góp phần cải thiện tính chất đất và cung cấp dinh dưỡng cho cây trồng vụ sạu

1.3 Quan hệ giữa đất và phân bón

1.3.1 Ảnh hưởng của một số tính chất lý học chính của đất đến hiệu quả sử dụng phân bón

 Thành phần cơ giới đất

 Kết cấu đất

 Chế độ khí trong đất

 Chế độ nước trong đất

1.3.2 Ảnh hưởng của một số tính chất hóa học chính của đất đến hiệu quả sử dụng phân bón

 pH

 Hàm lượng mùn

 Hàm lượng các chất dinh dưỡng tổng số và dễ tiêu

 Tỷ lệ các chất dinh dưỡng trong đất

 Tính đệm của đất

 Dung tích hấp phụ (CEC)

1.3.3 Số lượng, thành phần vi sinh vật đất và hiệu quả sử dụng phân bón

 Vi sinh vật phân giải chất hữu cơ

 Vi sinh vật cố định đạm

 Vi sinh vật phân giải lân hữu cơ

 Vi sinh vật phân giải lân vô cơ

 Vi sinh vật nitrat hóa

 Vi sinh vật phản nitrat hóa

2 Vai trò của phân bón

2.1 Vai trò tăng năng suất cây trồng

Bảng 1 Nhu cầu phân bón ở Việt Nam

Nă m Nhu cầu N P2O5 K2O Tổng

Lượng (1000 tấn) 1371,2 728,6 534,0 2633,8

2000

Tỷ lệ N : P2O5 :

K2O 1 0,561 0,378

Lượng (1000 tấn) 1504,0 813,0 598,0 2915,0

2005

Tỷ lệ N : P2O5 :

K2O 1 0,541 0,398

Lượng (1000 tấn) 1627,0 892,0 669,0 3118,0

2010

Tỷ lệ N : P2O5 :

K2O 1 0,548 0,411

Nguồ n Nguyễn Văn Bộ, 1999

Cây trồng có thể sinh trưởng và phát triển bình thường ngay cả khi không được bón phân Nhưng để đạt được năng suất cây trồng cao, ổn định thì sử dụng phâ n bón được xe m là giải pháp hữu hiệu nhất Thực tế sản xuất cho thấy, một giố ng cây trồng nào đó dù có tiềm năng nă ng suất cao bao nhiêu đi chăng nữa nhưng nếu không được chă m bón tốt, được gieo trồng trong điều kiện khí hậ u thời tiết thuận lợi và nhất là không được bón phân một cách cân đối và hợp lý thì cũng khó đạt được mức năng suất cao như mong muốn Điều này thể hiện rõ ở các quốc gia mà ở đó trình độ thâm canh cũng như khả năng đầu tư của người sản xuất còn hạn chế Chính vì vậy mà nhu cầu sử dụng phân bón ở các quốc gia này ngày một tăng (bảng 1)

2.2 Vai trò nâng cao chất lượng nông sản

Bón phân cân đối và hợp lý sẽ có tác dụng nâng cao chất lượng nông sản Việc bón thiếu hay thừa chất dinh dưỡng đều là m giảm chất lượng nông sản của tất cả các loại cây trồng và ảnh hưởng xấu đến sức khỏe của người và gia súc Bón thừa đạm làm giảm tỷ lệ đồng trong chất khô của cỏ thì có thể gây bệnh vô sinh cho bò sinh sản Bón

thiế u hay thừa đạm cho rau có thể là m giả m tỷ lệ ribofla vin (vita min B2) là chất chống tác tác động gâ y bệnh ung thư cho người trong hợp chất 4 Dimethyla mino – azobenzen

Bón đầy đủ lâ n cho cây có tác dụng làm tăng tỷ lệ hạt chắc Bón đầy đủ có tác dụng

là m tăng hàm lượng vita min, đường ở các loại quả

2.3 Vai trò cải thiện và nâng cao độ phì đất

Phân bón, đặc biệt là các loại phân hữu cơ có khả năng cải thiện tính chất đất rất

rõ rệt như tăng độ xốp, tăng dung tích hấp phụ, tăng hà m lượng mùn trong đất Bón các loại phân vô cơ một cách hợp lý và cân đối cũng có thể góp phần đảm bảo cân bằng dinh dưỡng trong đất, tạo điều kiện cho các vi sinh vật hoạt động và giúp cho cây trồng sinh trưởng, phát triển tốt

Bài 3 Bón phân cân đối và hợp lý với phát triển nông nghiệp bền vững

1 Khái niệ m bón phân cân đối

Cây trồng có thể duy trì quá trình sinh trưỏng phát triển của mình nhờ được cung cấp dinh dưỡng từ đất mà khô ng cần phả i bón phân Tuy nhiên, để đạt được năng suất cao, ổn định và chất lượng nông sản tốt, bên cạnh các yếu tố về giố ng, điều kiện thời tiết khí hậ u, kỹ thuật canh tác v.v , cây trồng rất cần phải được cung cấp đầy đủ

và hợp lý các chất dinh dưỡng Mỗi loại cây trồng khác nhau có nhu cầu dinh dưỡng rất khác nha u Cùng một loại cây trồng, thậ m chí cùng một giống nhưng nếu trồng trên các loại đất khác nhau thì cũng cần có những chế độ bón phân khác nhau

Nguyễn Văn Bộ (1999); Bùi Đình Dinh (1998); Võ Minh Kha, 1996; Vũ Hưũ Yêm (1995) cho biết: khái niệm cân đối là một khái niệ m cụ thể và luôn b iến động Đó

là cân đối về nhu cầu và lượng hút của cây trồng, cân đối giữa các chất dinh dưỡng tại các thời kỳ s inh trưởng khác nhau, cân đối giữa các điều kiện tự nhiên liên qua n đến hiệu lực phân bón (như nước, ánh sáng v.v ) cũng như cân đối trong mố i quan hệ với từng loại cây trồng trong một hệ thố ng luân canh Do vậy, để có các công thức khuyến cáo phân bón ngày càng gắn với điề u kiện cụ thể thì một hệ thố ng nghiê n cứu hiệu lực phân bón theo vùng sinh thái cần được thiết lập ổn định

Vì vậy, bón phâ n cân đối và hợp lý là bón phân dựa trên đặc điể m sinh lý và nhu cầu dinh dưỡng của cây trồng, tính chất của từng loại đất và điều kiện mùa vụ cụ thể, tức là sử dụng phân bón theo 4 đúng: (*) đúng chủng loại; (*) đúng liề u lượng; (*) đúng tỷ lệ và (*) đúng lúc

Bón phân cân đối cho cây trồng thể hiện ở các khía cạnh sau đây:

Cân đối Đạm - Lân

Ngoài việc sử dụng giống mới, tăng vụ, sử dụng phân đạm với liề u lượng ngày càng cao chính là nguyên nhân là m tăng hiệu lực phân lân Bội thu nhờ bón lân có thể đạt từ 5-6 tạ/ha trên đất phù sa Sông Hồng và từ 10 - 15 tạ/ha trên đất phèn với liệu lượng thíc h hợp là 90 - 120 kg P2O5/ha trong vụ xuân và 60 - 90Kg P2O5 /ha trong vụ mùa (đối với lúa) Đối với các loại đất chua thì việc bón cân đối đạm - lâ n là yêu cầu bắt buộc để cây trồng sinh trưởng, phát triển tốt và sử dụng được đạ m, tránh hiện tượng

bị ngẹt rễ do thiếu lân Đất càng chua lượng lân bón càng cao hơn (Nguyễn Văn Bộ và cs, 1999) [8]

Tác giả Bùi Đình Dinh (1999) cho biết: bón lân cân đối với đạm trên từng loại đất không những tăng hiệu quả của phân lân mà còn cải thiệ n hiệu quả của phân đạm, giảm được tiêu tốn chi phí cho một đơn vị sản phẩm khoảng 20 – 30 % Khi bón kết hợp N và P, năng suất lạc quả tăng 16,89 - 24,46 % so với chỉ bón đạm Nếu bón kết hợp giữa N,P,K thì sẽ là m tăng khả năng hấp thu của N từ 2,0 – 6,1 %, lân từ 1,6 – 6,1 %, nhờ đó mà tăng khả năng cố định của nốt sần lên từ 13,5 - 2,3 % Hiện tượng mất đạm giả m 2,3 - 16,4 %, mất lân giảm 2,8 - 4,3 %, tồn dư đạ m trong đất tăng 2,7 - 7,2 % và lân tăng 2,6 -4,0 % (Duan Shufen, 1998) Nhiều kết quả nghiên cứu cho thấy, bón phâ n cân đối cho lạc thì dù trên loại đất nào cũng đều là m tăng năng suất đáng kể Trên đất cát biển, bón cân đối đạm, lân (30 kg N , 60 – 90 kg P2O5) cho bội thu 2,5 - 3,2 tạ/ha, trên đất bazan bội thu 5,6 - 10 tạ/ha

Quy luật tương tự cũng thấy ở Việt Na m Trên đất phèn nếu không bón lân, cây trồng chỉ hút được từ 40 50 kg N Song bón lân đã là m cây trồng hút được từ 120

-130 kg N/ha Tương tự, trên đất bạc màu không bón kali cây trồng chỉ hút được từ 80 -

90 kg N Trong khi đó bón kali là m cây trồng hút được từ 120 – 150 kg N/ha (Nguyễn Văn Bộ, 1999)

Bón phân cân đối cho cây trồng thể hiện ở các khía cạnh sau đây:

Cân đối Đạm - Kali

Quan hệ tương hỗ của kali và đạ m thể hiệ n ở vai trò của kali đối với quá trình đồng hoá đạm trong cây Theo Vũ Văn Vụ và cs (1993); Trần Văn Là i (1993); Vũ Hữu Yêm (1995) thì do tác động đến quá trình qua ng hợp và hô hấp nên kali có ảnh hưởng tích cực đến việc trao đổi đạm và tổng hợp protein Thiếu kali mà nhiều đạm NH4+ sẽ gây độc cho cây (Kemmler, 1988)

Abd và cs (1990); Golak iya (1999) có nhậ n xét: cây trồng có phản ứng tích cực với lượng kali bón ở mức cao khi được cung cấp đầy đủ đạm và bón đạm sẽ đạt năng suất cây trồng cao khi cây được cung cấp đầy đủ kali Zhu (1995) cũng cho rằng: để đạt được năng suất cao và tăng hiệu quả tích luỹ đạm, cây đậu đỗ rất cần phải được bón kali với liều lượng thích hợp