TRƯỜNG ĐẠI HỌC HỒNG ĐỨC NGUYỄN TRUNG KIÊN NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA LƯỢNG BÓN THAN SINH HỌC ĐẾN SINH TRƯỞNG, PHÁT TRIỂN VÀ NĂNG SUẤT GIỐNG LÚA THÁI XUYÊN 111 VỤ XUÂN TẠI VÙNG ĐẤT CÁT
Trang 1TRƯỜNG ĐẠI HỌC HỒNG ĐỨC
NGUYỄN TRUNG KIÊN
NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA LƯỢNG BÓN THAN SINH HỌC ĐẾN SINH TRƯỞNG, PHÁT TRIỂN
VÀ NĂNG SUẤT GIỐNG LÚA THÁI XUYÊN 111
VỤ XUÂN TẠI VÙNG ĐẤT CÁT VEN BIỂN
HUYỆN QUẢNG XƯƠNG, TỈNH THANH HÓA
LUẬN VĂN THẠC SĨ NÔNG NGHIỆP
THANH HÓA, NĂM 2021
Trang 2TRƯỜNG ĐẠI HỌC HỒNG ĐỨC
NGUYỄN TRUNG KIÊN
NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA LƯỢNG BÓN THAN SINH HỌC ĐẾN SINH TRƯỞNG, PHÁT TRIỂN
VÀ NĂNG SUẤT GIỐNG LÚA THÁI XUYÊN 111
VỤ XUÂN TẠI VÙNG ĐẤT CÁT VEN BIỂN
HUYỆN QUẢNG XƯƠNG, TỈNH THANH HÓA
LUẬN VĂN THẠC SĨ NÔNG NGHIỆP
Chuyên ngành: Khoa học cây trồng
Trang 3Em xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu khoa học do em trực tiếp thực hiện Các số liệu, kết quả nghiên cứu trình bày trong bản luận văn này là trung thực và chưa từng được công bố trong bất cứ công trình nào khác
ở trong và ngoài nước
Thanh Hóa, tháng 7 năm 2021
Tác giả luận văn
Nguyễn Trung Kiên
Trang 4LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành bản luận văn này ngoài sự nỗ lực của bản thân tôi đã nhận được sự giúp đỡ nhiệt tình của lãnh đạo xã Quảng Nhân, huyện Quảng Xương, tỉnh Thanh Hóa cùng toàn thể các thầy cô trong Khoa Nông Lâm Ngư nghiệp, trường Đại học Hồng Đức, bạn bè và gia đình
Trước tiên tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS Lê Thị Thanh Huyền người đã tận tình chỉ bảo và tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất để tôi hoàn thành quá trình thực tập tốt nghiệp của mình Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo bộ môn Khoa học cây trồng - khoa Nông Lâm Ngư Nghiệp, trường Đại học Hồng Đức đã sắp xếp bố trí và tạo mọi điều kiện tốt nhất để tôi hoàn thành bản luận văn này
Cuối cùng, Tôi xin chân thành cảm ơn tới tất cả bạn bè và người thân đã luôn luôn động viên và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi hoàn thành luận văn này
Thanh Hóa, tháng 7 năm 2021
Tác giả luận văn
Nguyễn Trung Kiên
Trang 5MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN 1
LỜI CẢM ƠN ii
MỤC LỤC iii
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT v
DANH MỤC BẢNG vi
DANH MỤC HÌNH vii
MỞ ĐẦU 1
1 Tính cấp thiết của đề tài 1
2 Mục đích, yêu cầu của đề tài 2
3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 3
4 Giới hạn của đề tài: 3
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU 4
1.1 Than sinh học và đặc tính của than sinh học khi bón vào đất 4
1.1.1 Than sinh học 4
1.1.2 Đặc tính của than sinh học khi bón vào đất 4
1.2 Một số kết quả nghiên cứu về bón than sinh học cho cây trồng 8
1.2.1 Kết quả nghiên cứu bón than sinh học cho cây trồng trên thế giới 8 1.2.2 Kết quả nghiên cứu bón than sinh học cho cây trồng ở Việt Nam 14 1.3 Đặc điểm và tính chất đất cát ven biển tỉnh Thanh Hóa 17
1.4 Đặc điểm dinh dưỡng của cây lúa 19
1.4.1 Quá trình hấp thu đạm 19
1.4.2 Quá trình hấp thu lân 19
1.4.3 Quá trình hấp thu kali 20
1.4.4 Quá trình hấp thu các nguyên tố khác 20
CHƯƠNG 2 VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 22
2.1 Vật liệu nghiên cứu 22
2.1.1 Phân bón 22
2.1.2 Giống 22
Trang 62.2 Nội dung nghiên cứu 22
2.3 Phương pháp nghiên cứu 23
2.3.1 Thời gian, địa điểm 23
2.3.2 Phương pháp bố trí thí nghiệm đồng ruộng 23
2.3.3 Các biện pháp kỹ thuật áp dụng trong thí nghiệm 24
2.3.4 Chỉ tiêu theo dõi và phương pháp theo dõi các chỉ tiêu 25
2.4 Phương pháp xử lý số liệu: 28
CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 29
3.1 Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của lượng bón than sinh học đến sinh trưởng, phát triển và tình hình sâu bệnh hại trên giống lúa Thái Xuyên 111 vụ xuân tại vùng đất cát ven biển huyện Quảng Xương 29
3.1.1 Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của lượng bón than sinh học đến động thái tăng trưởng chiều cao cây của giống lúa Thái Xuyên 111 vụ xuân tại vùng đất cát ven biển huyện Quảng Xương 29
3.1.2 Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của lượng bón than sinh học đến động thái đẻ nhánh của giống lúa Thái Xuyên 111 vụ xuân tại vùng đất cát ven biển huyện Quảng Xương 31
3.1.3 Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của lượng bón than sinh học đến chỉ số diện tích lá (LAI) của giống lúa Thái Xuyên 111 vụ xuân tại vùng đất cát ven biển huyện Quảng Xương 33
3.1.4 Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của lượng bón than sinh học đến khả năng tích lũy chất khô của giống lúa Thái Xuyên 111 vụ xuân tại vùng đất cát ven biển huyện Quảng Xương 35
3.1.5 Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của lượng bón than sinh học đến tình hình phát sinh phát triển sâu bệnh hại của giống lúa Thái Xuyên 111 vụ xuân tại vùng đất cát ven biển huyện Quảng Xương 37
3.2 Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của lượng bón than sinh học đến năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của giống lúa Thái Xuyên 111 vụ xuân tại vùng đất cát ven biển huyện Quảng Xương 38
KẾT LUẬN, ĐỀ NGHỊ 43
TÀI LIỆU THAM KHẢO 44
Trang 7DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Nghĩa của chữ viết tắt
BNNPTNT Bộ Nông nghiệp Phát triển nông thôn
Trang 8DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1 Diện tích và phân bố vùng đất cát ven biển tỉnh Thanh Hóa 17 Bảng 1.2 Bảng phân loại đất cát biển tỉnh Thanh Hóa 18 Bảng 3.1 Ảnh hưởng của lượng bón than sinh học đến động thái tăng
trưởng chiều cao cây của giống lúa Thái Xuyên 111 vụ xuân tại vùng đất cát ven biển huyện Quảng Xương 30 Bảng 3.2 Ảnh hưởng của lượng bón than sinh học đến động thái đẻ
nhánh của giống lúa Thái Xuyên 111 vụ xuân tại vùng đất cát ven biển huyện Quảng Xương 32 Bảng 3.3 Ảnh hưởng của lượng bón than sinh học đến chỉ số diện tích lá
(LAI) của giống lúa Thái Xuyên 111 vụ xuân tại vùng đất cát ven biển huyện Quảng Xương 34 Bảng 3.4 Ảnh hưởng của lượng bón than sinh học đến khả năng tích lũy
chất khô của giống lúa Thái Xuyên 111 vụ xuân tại vùng đất cát ven biển huyện Quảng Xương 36 Bảng 3.5 Ảnh hưởng của lượng bón than sinh học đến tình hình phát
sinh phát triển sâu bệnh hại của giống lúa Thái Xuyên 111 vụ xuân tại vùng đất cát ven biển huyện Quảng Xương 37 Bảng 3.6 Ảnh hưởng của lượng bón than sinh học đến năng suất và
các yếu tố cấu thành năng suất của giống lúa Thái Xuyên 111
vụ xuân tại vùng đất cát ven biển huyện Quảng Xương 39 Bảng 3.7: Liều lượng bón than sinh học tối đa về kỹ thuật và tối thích về
kinh tế trên giống lúa Thái Xuyên 111 42
Trang 9DANH MỤC HÌNH
Hình 3.1 Ảnh hưởng của lượng bón than sinh học đến chiều cao cây của
giống lúa Thái Xuyên 111 30 Hình 3.2 Ảnh hưởng của lượng bón than sinh học đến số nhánh hữu
hiệu của giống lúa Thái Xuyên 111 32 Hình 3.3: Tương quan giữa năng suất lúa với lượng bón than sinh học
cho giống lúa Thái Xuyên 111 42
Trang 101 Tính cấp thiết của đề tài
Đất canh tác liên tục trong thời gian dài sẽ bị mất các chất dinh dưỡng cùng với vật chất hữu cơ đất, dẫn đến hiện tượng thoái hóa và suy giảm sức sản xuất nhanh chóng Vai trò của chất hữu cơ đối với chất lượng môi trường đất đã được nhận biết từ lâu do bởi những ảnh hưởng trực tiếp của chất hữu
cơ đến các tính chất hóa, lý và sinh học đất như là làm tăng độ xốp, khả năng giữ nước, dung tích hấp thu, chi phối hoạt động vi sinh vật đất Chính vì vậy,
sử dụng phân hữu cơ đã được xem như là biện pháp kỹ thuật có hiệu quả cao trong việc cải tạo đất và nâng cao năng suất cây trồng Trong thực tế, đất bị suy giảm chất hữu cơ và sức sản xuất đang xuất hiện phổ biến ở nhiều vùng sản xuất thâm canh cao ở Việt Nam cũng như nhiều nơi trên thế giới Tăng cường bón các loại phân hữu cơ như phân chuồng, phân xanh, phân rác ủ kết hợp với bón phân khoáng đang được khuyến khích mạnh mẽ trong sản xuất trồng trọt để cải tạo và duy trì sức sản xuất của đất
Tuy nhiên, trong thực tế sản xuất nông nghiệp hiện nay lượng phân hữu
cơ sử dụng cho sản xuất nông nghiệp hàng năm đang có chiều hướng giảm do người dân đã quen với sử dụng phân hóa học vì phân hóa học có hiệu quả nhanh và giảm công vận chuyển, mặt khác do quy mô chăn nuôi ở một số vùng nông thôn bị thu hẹp, dẫn đến nguồn phân hữu cơ từ các hộ gia đình đã không đủ cho sản xuất nông nghiệp nên phân hóa học ngày càng được sử dụng nhiều hơn
Một số bằng chứng thực tế cho thấy rằng các bon trong than sản xuất từ các vật chất hữu cơ có khả năng tồn tại bền vững trong môi trường đất hàng thế kỷ thậm chí hàng thiên niên kỷ, làm tăng lượng các bon lưu giữ trong đất, giảm các bon phát thải vào khí quyển, đồng thời than lại có ảnh hưởng tích cực đến sức sản xuất của đất Than sinh học là thuật ngữ dùng để chỉ các bon đen (black corbon) được tạo ra qua quá trình nhiệt phân các vật liệu hữu cơ trong môi trường không có hoặc nghèo ôxy để không xảy ra phản ứng cháy
Trang 11Nó đang được nhiều nhà khoa học trên thế giới ví như là “vàng đen” cho ngành nông nghiệp Than sinh học (Biochar) có đặc tính xốp, các bon trong than bền vững, khó bị biến đổi thành khí nhà kính (CO2, CH4) do vậy nó vừa
có thể giúp đất giữ nước, dưỡng chất và bảo vệ vi khuẩn có lợi cho đất, tăng sức sản xuất của đất trồng vừa đóng vai trò như bể chứa carbon tự nhiên trong môi trường đất Vật liệu để sản xuất than sinh học chính là các loại chất thải hữu cơ từ sản xuất nông lâm nghiệp như các mảnh vụn gỗ, các loại vỏ hạt ngũ cốc, vỏ hạt đậu, hoặc chất thải động vật như phân lợn, bò, gà Ở nhiều quốc gia trên thế giới, sử dụng than sinh học làm chất phụ gia đưa vào đất trồng đang được đề xuất như là một biện pháp cải tạo độ phì nhiêu đất vừa góp phần giảm nhẹ sự thay đổi khí hậu do con người đang gây ra
Ở nước ta việc sử dụng than sinh học cho cây trồng mới được triển khai nghiên cứu trong những năm gần đây Trong khi đó, đất trồng trọt vùng ven biển tỉnh Thanh Hóa chủ yếu là đất cát, có thành phần cơ giới nhẹ, nghèo dinh dưỡng, dễ bị rửa trôi Chính vì vậy, để góp phần nâng cao năng suất lúa và cải thiện tính chất đất của vùng đất cát ven biển tại huyện Quảng Xương, chúng tôi
tiến hành triển khai thí nghiệm:“Nghiên cứu ảnh hưởng của lượng bón than
sinh học đến sinh trưởng, phát triển và năng suất giống lúa Thái Xuyên 111
vụ Xuân tại vùng đất cát ven biển huyện Quảng Xương, tỉnh Thanh Hóa”
2 Mục đích, yêu cầu của đề tài
2.1 Mục đích
Xác định được lượng bón than sinh học thích hợp trong thâm canh lúa tại vùng đất cát ven biển huyện Quảng Xương, tỉnh Thanh Hoá Tạo cơ sở để phổ biến vận dụng, góp phần nâng cao năng suất, hiệu quả sản xuất lúa trên địa bàn huyện và các địa phương khác có điều kiện tương tự
2.2 Yêu cầu
- Đánh giá được ảnh hưởng của lượng bón than sinh học đến sinh trưởng, phát triển và tình hình sâu bệnh hại lúa trong vụ xuân tại vùng đất cát ven biển huyện Quảng Xương, tỉnh Thanh Hoá
Trang 12- Đánh giá được ảnh hưởng của lượng bón than sinh học đến đến năng suất, các yếu tố cấu thành năng suất lúa trong vụ xuân tại vùng đất cát ven biển huyện Quảng Xương, tỉnh Thanh Hoá
- Xác định được lượng bón bón than sinh học tối đa về kỹ thuật và tối thích về kinh tế cho giống lúa Thái Xuyên 111 trong vụ xuân tại vùng đất cát ven biển huyện Quảng Xương, tỉnh Thanh Hoá
3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
3.1 Ý nghĩa khoa học
Kết quả nghiên cứu của đề tài bổ sung dữ liệu khoa học về vai trò của than sinh học trong cải tạo, phục hồi độ phì nhiêu đất và khả năng sử dụng TSH trong trồng trọt, khả năng cung cấp dinh dưỡng cho cây trồng, góp phần nâng cao năng suất lúa tại vùng đất cát ven biển huyện Quảng Xương và
các địa phương khác có điều kiện tương tự
3.2 Ý nghĩa thực tiễn
Nghiên cứu về lượng bón than sinh học sẽ góp phần hoàn thiện quy trình thâm canh lúa tại vùng đất cát ven biển huyện Quảng Xương, cũng như
ở các địa phương có điều kiện sinh thái tương tự
4 Giới hạn của đề tài:
Đề tài chỉ giới hạn nghiên cứu ảnh hưởng của lượng bón than sinh học đến sinh trưởng, phát triển và năng suất giống lúa Thái Xuyên 111 lúa tại vùng đất cát ven biển huyện Quảng Xương, tỉnh Thanh Hóa trong vụ xuân
Trang 13CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU 1.1 Than sinh học và đặc tính của than sinh học khi bón vào đất
1.1.1 Than sinh học
Than sinh học là thuật ngữ để chỉ các bon đen hay biochar là sản phẩm được sản xuất trong quá trình nhiệt phân các hợp chất hữu cơ trong điều kiện yếm hoặc không có không khí [34] Nó đang được các nhà khoa học nông
nghiệp trên thế giới ví như là một loại “vàng đen” của ngành nông nghiệp
Than sinh học được sản xuất từ các phụ phẩm của nông lâm nghiệp như rơm
rạ, vỏ trấu, thân lõi ngô, vỏ hạt, lá cành cây, bã mía, Thành phần của than sinh học bao gồm hợp chất các bon với oxy và hydro và một phần tro vô cơ tạo thành từ các khoáng chất Dựa vào kỹ thuật sản xuất và thành phần nguyên liệu sản xuất mà than sinh học có thể ứng dụng cho nhiều ngành khác nhau [12]
1.1.2 Đặc tính của than sinh học khi bón vào đất
Than sinh học có chứa hàm lượng các bon cao và bền vững lâu dài khi bón vào đất Bón than sinh học cho đất làm tăng khả năng hút và giữ nước trong đất và cung cấp lại cho cây trong thời gian hạn hán Diện tích bề mặt lớn của than sinh học làm tăng khả năng giữ nước và tăng dung tích hấp thu cho đất Ở trong đất, than sinh học phản ứng một loạt các khoáng chất và các hợp chất hữu cơ, từ đó giúp tăng cường hoạt động của vi sinh vật và rễ cây Than sinh học ở trong đất làm tăng vi sinh vật có lợi cho quá trình nitrat hóa
và khử nitơ, vi sinh vật đất gắn liền với than sinh học có thể làm tăng khả năng phân giải các chất dinh dưỡng đã bị cố định trong đất, làm cho chúng được giữ lại trong sinh khối của vi sinh vật Bón than sinh học làm tăng hàm lượng hữu cơ đất; tăng khả năng hấp thu các dinh dưỡng, hạn chế rửa trôi, giúp cho phân bón hóa học ít bị mất đi do nước mang đi, tăng sức sinh trưởng
và năng suất cây trồng [14]
Trang 141.1.2.1 Bón than sinh học (Biochar) tăng năng suất cây trồng
Bón than sinh học vào đất làm tăng đáng kể tỷ lệ nảy mầm của hạt giống, sự sinh trưởng phát triển và năng suất cây trồng Tỷ lệ nảy mầm có thể tăng 30%, chiều cao cây tăng 24% và sinh khối cũng tăng 13% so với đối chứng [16] Nếu bón 0,5 tấn than sinh học/ha thì chiều cao của cây sugi tăng thêm 1,26 đến 1,35 lần và sản lượng tăng 2,3 đến 2,4 lần Với cây hàng năm năng suất có thể tăng 200% nếu được bón lượng than sinh học cao Ngoài việc Biochar cung cấp các chất dinh dưỡng cần thiết, các axít humic còn chứa các hóc môn có khả năng tăng trưởng cây trồng [27] Tất nhiên để tìm ra lượng than sinh học tối ưu bón cho cây trồng thì cần phải xác định cho từng loại đất và cây trồng nhất định Một số nghiên cứu gần đây còn cho thấy tác dụng của than sinh học đối với sinh trưởng và năng suất cây trồng còn cao hơn nếu bón kết hợp với phân khoáng [23]
1.1.2.2 Than sinh học cải thiện dinh dưỡng dễ tiêu cây trồng
Bón than sinh học có thể làm tăng pH và giảm nhôm di động trong đất chua, tại các vùng đất nhiệt đới bị khoáng hóa mạnh thâm canh cao [17],[25] Bón than sinh học làm tăng pH đất đối với rất nhiều loại thành phần cơ giới khác nhau, mức tăng có thể lên tới 1,2 đơn vị pH [25] Thậm chí vẫn còn có thể nhận ra pH tăng ở các công thức bón than sinh học (pH=6,3) so với đối chứng (pH=5,8) sau 3 năm bón than sinh học Theo Tryon (1948) [33] thì pH
sẽ tăng cao hơn ở những đất cát và thịt và tăng thấp hơn ở đất sét Kết quả là
độ no bazơ tăng đến tận 10 lần so với trước khi bón than sinh học, còn CEC thì tăng đến 3 lần bởi vì khi bón than sinh học thì cũng là bổ sung thêm các nguyên tố kiềm K, Ca, Mg vào dung dịch đất, tăng pH đất và tăng dinh dưỡng
dễ tiêu cho cây trồng trong đất Nhiều nghiên cứu cũng đã chỉ ra rằng kể cả lượng than sinh học nhỏ bón vào đất thì cũng tăng một cách đáng kể lượng cation kiềm trong đất, kể cả lượng đạm tổng số và lân dễ tiêu cũng tăng hơn
so với đối chứng
1.1.2.3 Than sinh học cải thiện khả năng giữ dinh dưỡng
Than sinh học không những cải thiện hàm lượng dinh dưỡng dễ tiêu mà còn tăng cả khả năng giữ dinh dưỡng trong đất Các sản phẩm hữu cơ thoái
Trang 15hóa như tro than hoặc tro bay thì không có khả năng này Điều này rất quan trọng với các loại đất bị phong hóa hấp phụ ion kém Nếu trộn một lượng lớn than sinh học từ cây gỗ cứng vào đất thì CEC có thể tăng 50% so với đối chứng [25],[33] nhưng với một lượng than sinh học nhỏ thì vẫn tăng CEC trong đất trong khi đó bón tro than hoặc tro bay thì cũng không tăng khả năng giữ dinh dưỡng của đất Điển hình, Fujita et al [18] đã tính được khả năng hấp phụ anion của than sinh học nguyên chất là 88,2 cmolc kg–1 và Lehmann
et al [23] thì chỉ ra rằng sự rửa trôi NH4
sự rửa trôi của chất hữu cơ hòa tan và các chất dinh dưỡng hữu cơ
1.1.2.4 Than sinh học cải thiện khả năng giữ nước và ổn định cấu trúc đất
Than sinh học không những làm thay đổi đặc tính hóa học đất mà còn ảnh hưởng tính chất lý học đất như khả năng giữ nước của đất và hạt kết [29] Những tác dụng này có thể nâng cao lượng nước dễ tiêu cho cây trồng và giảm xói mòn đất [25],[30] Những đặc tính lý hóa học của các loại đất nghèo hữu cơ thường được cải thiện bằng các hình thức canh tác gắn liền với việc sử dụng chất hữu cơ như phân xanh, chất thải hữu cơ và các chất mùn từ than [24],[28] Một nhược điểm rất lớn của việc sử dụng tàn dư hữu cơ là phải bón một lượng rất lớn từ 50 đến 200 tấn ha–1 thì mới cải thiện được một phần đặc tính của đất Đáp ứng được lượng bón lớn như vậy là không thực tế [29] Trong khi đó Mbagwu and Piccolo (1997) [25] cho thấy chỉ cần bón một lượng nhỏ (1.5 tấn ha–1) than giàu axít humic cũng làm tăng từ 20 đến 130% hạt kết ổn định, trong khi phải cần đến một lượng 50-200 tấn ha–1 sản phẩm hữu cơ chưa phân hủy để tăng đáng kể lượng hạt kết bền trong đất Hơn nữa chất thải hữu cơ lại có thể chứa rất nhiều chất ô nhiễm hữu cơ và vô cơ
Trang 161.1.2.5 Than sinh học làm giảm mức độ thấm sâu của các chất trong đất
Than sinh học có thể hạn chế sự thấm sâu của các chất gây ô nhiễm trong đất nông nghiệp [23] Điều này có thể do bởi khả năng hút bám của than sinh học đối với các chất hòa tan như là Al3+
, NO3-, PO43- và các ion hòa tan khác Nghiên cứu cũng cho thấy rằng lượng các chất khoáng N, K, Ca và Mg thấm sâu tích lũy lại trong đất đen vùng Amazon (đất được bón TPI) tương ứng
bằng 24, 45,79 và 7% so với lượng tích lũy trong đất ferralsols Với khả năng
này, than sinh học nên được nghiên cứu để ứng dụng vào việc hạn chế rửa trôi dinh dưỡng bề mặt ở các lưu vực và hạn chế ô nhiễm nước ngầm gây ra bởi sự thấm sâu của các hóa chất sử dụng trong nông nghiệp
1.1.2.6 Than sinh học giúp cố định carbon trong môi trường
Trong việc chuyển hóa C từ sinh khối cây trồng thành C ổn định trong đất thì vai trò của đất là một bể chứa trong quá trình cố định CO2 trong không khí Thông thường các phương pháp tăng quá trình cố định C được khuyến cáo như trồng cỏ, nông lâm kết hợp, và bỏ hóa cho chăn nuôi với đất nhiệt đới thông qua việc làm tăng độ dày của tầng rễ hoặc không đốt [11] C bị biến đổi thành CO2 rất nhiều sau khi bón các loại phân hữu cơ phân giải nhanh như bùn thải hoặc phân chuồng [10], [13] trong một thời gian ngắn Thậm chí trong các hệ thống đốt nương làm rẫy, hầu hết C bị thải trở lại không khí sau khi đốt và một phần rất nhỏ còn lại ở dạng than sinh học Trên phạm vi toàn cầu ước tính khoảng 4-8 triệu tấn sinh khối bị đốt cháy trong đó 1,3 đến 1,7 triệu tấn là đi vào không khí do đốt và chỉ có 0,5 đến 0,7 triệu tấn được chuyển thành Biochar [31] Do đó giúp cho C đi vào đất ở dạng than sinh học
là một cách rất tốt để cố định CO2 không khí và rất quan trọng cho việc cố định C toàn cầu bởi vì hệ số thu hồi C của phương pháp hun là rất cao đến 50% so với chỉ 3% của kỹ thuật đốt truyền thống Do đó bón than sinh học vào đất có thể gọi là một biện pháp chứa CO2 dài hạn
Trang 171.2 Một số kết quả nghiên cứu về bón than sinh học cho cây trồng
1.2.1 Kết quả nghiên cứu bón than sinh học cho cây trồng trên thế giới
Than sinh học hay còn gọi là Biochar được biết đến là sản phẩm từ quá trình đốt cháy sinh khối hữu cơ trong điều kiện hiếm khí Gần đây than sinh học đã được sử dụng rộng rãi trong nông nghiệp với vai trò là một loại hữu cơ
để cải tạo đất, hỗ trợ cho cây trồng phát triển và tăng năng suất Hiện tại trên thế giới đã có nhiều nghiên cứu về vai trò của than sinh học trong nông nghiệp
Nghiên cứu của các nhà khoa học ở Canada cho thấy sản lượng cây trồng ở các vùng đất bón than sinh học ở Canada tăng lên từ 6 đến 17% so với đối chứng, thân cây cứng hơn và bộ rễ phát triển nhiều hơn đến 68% Hao hụt dưỡng chất phân bón do bị rửa trôi giảm đi rõ rệt, trong đó hiện tượng mất lân giảm đến 44% Trên thực tế, lợi ích của việc bón than sinh học đã được quan trắc, kiểm nghiệm ở nhiều nơi như Úc, Philippines, Congo… Than sinh học làm giảm độ chua của đất do các ion kiềm trao đổi (Ca2+
, Mg2+, K+, ) của than sinh học đi vào vào dung dịch đất làm độ chua của đất giảm Kết quả thí nghiệm của Fujita và Sugimura [18] cho thấy sau 3 năm bón than sinh học pH của đất đạt 6,3 so với đối chứng pH = 5,8 Nghiên cứu của Mbagwu và Piccolo [25] cho rằng bón than sinh học làm giảm nhôm di động trong đất chua tại các vùng nhiệt đới và thâm canh cao, mức tăng có thể lên đến 1,2 đơn
vị Bón than sinh học không những cải thiện hàm lượng dinh dưỡng dễ tiêu
mà còn tăng khả năng giữ dinh dưỡng trong đất Kết quả nghiên cứu của Bhubinder và cộng sự, 2009 kết luận với chế độ ngập nước xen kẽ thì các công thức bón than sinh học làm giảm 54 - 93% lượng NH4
+
mất do quá trình thấm lọc theo chiều sâu đối với 2 loại đất trên
Nghiên cứu của Glaser và cộng sự 2002a [19] chỉ ra rằng các vật liệu được các bon hóa từ việc đốt cháy không hoàn toàn các chất hữu cơ ở dạng than sinh học hay dạng carbon đen khi bón vào đất có tác dụng rất tốt trong việc hấp phụ và duy trì hàm lượng các chất dinh dưỡng dễ tiêu trong đất Ngoài ra bón than sinh học cho đất sẽ làm tăng mức độ hoạt động của các loại
Trang 18VSV đất, giúp cho cấu trúc đất được cải thiện và cây trồng thường phát triển tốt hơn [32] Tuy nhiên tính chất của than sinh học phụ thuộc vào nguyên vật liệu sử dụng để chế biến và kỹ thuật chế biến, trong đó nhiệt độ đốt là yếu tố quyết định đến khối lượng thu hồi cũng như chất lượng của than sinh học Kết quả nghiên cứu của Jindo và cộng sự [20] chỉ ra rằng cùng một loại nguyên vật liệu hữu cơ khi nhiệt phân ở nhiệt độ càng cao thì hiệu suất thu hồi than sinh học càng giảm, nhưng giá trị pH và diện tích bề mặt của than sinh học lại tăng lên Giá trị pH và diện tích bề mặt của than sinh học có ý nghĩa hết sức quan trọng trong cải tạo đất và nâng cao dung tích hấp thu của đất Đặc điểm của than sinh học còn phụ thuộc vào nguồn nguyên liệu sử dụng để chế biến than sinh học, kết quả nghiên cứu của Jindo và cộng sự [20] cũng cho thấy tỷ
lệ các nguyên tố C, H, N và O tạo nên các nhóm chức trong cấu trúc của than sinh học cũng thay đổi theo dạng nguyên liệu đầu vào
Do than sinh học có giá trị pH cao nên bón vào đất sẽ cải thiện đáng kể giá trị pH đất Nghiên cứu của Zwieten và cộng sự [36] tiến hành tại bang New South Wale, Úc cho kết quả như sau: khi bón 10 tấn than sinh học trên
ha cho đất chua đã cải thiện đáng kể tính chất đất, cụ thể giá trị pH đất đã tăng lên 2 đơn vị, CEC cũng tăng đáng kể, hàm lượng Al+3
di động giảm 2 cmol/kg hàm lượng OC tăng 0,5% đến 1,0% Ngoài ra các loại sinh vật đất cũng thay đổi, lượng giun đất trong các công thức bón than sinh học cũng tăng lên 92%
so với công thức đối chứng trên đất thoái hóa chua Theo tác giả, than sinh học không những cải thiện hàm lượng dinh dưỡng dễ tiêu mà còn tăng cả khả năng giữ dinh dưỡng trong đất Các sản phẩm hữu cơ thoái hóa như tro than hoặc tro bay không có khả năng này Nghiên cứu của Cheng và cộng sự [15]
về ảnh hưởng của than đen đến khả năng trao đổi caction (CEC) của đất cho thấy, đất có chứa than đen tại Quebec, Canada có dung tích hấp thu (CEC) cao hơn từ 3 - 4 lần so với đất ở gần khu vực không chứa than đen, do vậy khi bón TSH cho đất sẽ làm cải thiện đáng kể dung tích hấp thu của đất Đánh giá
Trang 19về khả năng hấp phụ của than sinh học, Fujita và cộng sự [18] đã tính được khả năng hấp phụ ion của than sinh học nguyên chất là 88,2 cmol/kg Với đặc tính này khi bón nhiều than sinh học vào đất sẽ làm tăng khả năng hấp phụ của đất và các chất dinh dưỡng trong đất được giữ lại trên bề mặt của than sinh học vì cấu trúc bề mặt của than sinh học có nhiều lỗ hổng nhỏ là nơi chứa đựng các ion theo cơ chế hấp phụ vật lý và hóa học Nhiều nghiên cứu khác cũng cho thấy bón than sinh học vào đất ngoài khả năng giữ ion trong đất, còn làm giảm sự rửa trôi của chất hữu cơ hòa tan từ đó lượng hữu cơ trong đất sẽ được cải thiện, đồng thời tính chất vật lý đất sẽ được cải thiện
Cùng với việc cải thiện các tính chất đất do tác động của than sinh học, việc bón than sinh học cũng cho tác động rất rõ đến sinh trưởng và năng suất cây trồng Nghiên cứu của Wani và cộng sự (2013) [34] tại Indonesia cho thấy, ở công thức bón than sinh học với lượng 10 tấn/ha làm từ mùn mía với công thức bón phân chuồng và công thức bón mùn bã mía 20 tấn/ha trên nền phân khoáng (100 kg đạm sulphat amôn, 300 kg đạm Urê, 300 kg supe photphat và 200 kg clurua kali trên hecta) Kết quả cho thấy, năng suất mía ngọn ở công thức đối chứng không bón phân là 56,9 tấn/ha, ở công thức bón 20 tấn phân chuồng/ha là 84,7 tấn/ha, bón mùn bã mía là 64,5 tấn/ha và ở công thức bón than sinh học làm từ mùn mía năng suất đạt 75,8 tấn/ha Hơn nữa, hàm lượng đường ở vụ mía ngọn ở công thức bón than sinh học là 7,1% cao hơn so với công thức bón phân chuồng là 6,3% và công thức bón mùn bã mía 6,9%, trong khi đó công thức đối chứng 6,4% Tác động của than sinh học ở vụ đầu về năng suất còn thấp hơn so với bón 20 tấn phân chuồng/ha nhưng ở vụ mía gốc thứ nhất, năng suất mía đã tăng cao hơn (đạt 77,9 tấn/ha), tăng 32,7%
so với công thức bón phân chuồng (58,7 tấn/ha) và 25% so với công thức bón mùn bã mía (62,3 tấn/ha) Hàm lượng đường ở công thức bón than sinh học cũng đạt cao hơn đạt 7,1% ở vụ mía ngọn và vụ mía gốc, trong khi đó ở công thức bón phân chuồng đạt 6,3 - 6,5% cả hai vụ mía ngọn và mía gốc
Trang 20Nghiên cứu của Julie và cộng sự (2010) [22] về ảnh hưởng của than sinh học đến năng suất ngô ở vùng khô hạn tại Colombia trên nền phân khoáng (165 kg N + 33 kg P2O5 + 112 kg K2O) với các mức bón than sinh học là: 8 tấn/ha, 20 tấn/ha và đối chứng không bón than sinh học Kết quả nghiên cứu trong 4 năm liên tục cho thấy, ở năm đầu không có sự sai khác về năng suất ngô giữa các mức bón than sinh học và công thức đối chứng Quan sát năm thứ 2 cho thấy, năng suất ngô ở mức bón 8 tấn than sinh học /ha tăng 19% và 20 tấn than sinh học /ha tăng 28% so với công thức đối chứng Năng suất ngô ở năm thứ 3 cũng có chiều hướng tăng tương tự, ở hai công thức bón than sinh học so với công thức đối chứng lần lượt là 15% và 30% Năng suất ngô tăng mạnh trong năm thứ 4 so với công thức đối chứng, năng suất tăng tương ứng ở hai công thức có bón than sinh học là 71% và 140% Nguyên nhân năng suất ngô tăng là do khi bón than sinh học đã làm tăng giá trị pH đất
từ 3,91 lên 4,17 kali dễ tiêu trong tầng đất mặt (0 - 5 cm) cũng được cải thiện
rõ rệt Ở công thức đối chứng hàm lượng kali dễ tiêu chỉ có 2,29 mg/100 gam đất, trong khi đó ở các công thức bón than sinh học với mức 8 tấn và 20 tấn/ha, hàm lượng kali dễ tiêu tương ứng là 3,64 mg và 5,49 mg/100 gam đất Đạm tổng số trong đất ở các công thức bón than sinh học sau 4 năm cũng cao hơn so với công thức đối chứng Các yếu tố dinh dưỡng trung lượng như Ca
và Mg cũng tăng gấp 2 lần ở các công thức bón than sinh học so với công thức đối chứng
Nghiên cứu của Muhammad và cộng sự (2012) [26] về ảnh hưởng của than sinh học đến năng suất ngô tại Pakistan, kết quả cho thấy khi bón than sinh học với lượng 30 tấn/ha đã làm tăng một cách có ý nghĩa về khối lượng nghìn hạt và năng suất ngô tăng 16,8% so với không bón Khi bón kết hợp 15 tấn TSH và 75 kg N trên ha, năng suất ngô tăng 74% so với năng suất ở công thức chỉ bón 30 tấn than sinh học /ha Khi bón kết hợp 15 tấn TSH với 5 tấn phân chuồng đã cho năng suất ngô tăng 32,9% so với công thức chỉ bón 10
Trang 21tấn phân chuồng Tác giả cho rằng khi bón than sinh học đã làm tăng hoạt động của VSV đất, tăng độ ẩm đất, hàm lượng các chất dinh dưỡng dễ tiêu và hàm lượng các bon trong đất đã được cải thiện đáng kể Ngoài ra bón than sinh học còn làm giảm sự mất đạm và tăng dung tích hấp thu của đất giúp cho đất có khả năng điều hòa các chất dinh dưỡng và giúp cho cây hấp thu thuận lợi hơn, đó là các yếu tố cơ bản dẫn đến năng suất tăng khi bón than sinh học cho ngô
Nghiên cứu của Jose và cộng sự (2013) [21] về ảnh hưởng của than sinh học đến khả năng hấp thu dinh dưỡng trong cây và năng suất lúa mỳ tại Tây Ban Nha, kết quả nghiên cứu của tác giả với hai loại than sinh học được chế biến từ gỗ và phế phụ phẩm lúa mỳ, kết quả cho thấy khi bón than sinh học vào đất đã làm tăng giá trị pH từ 6,2 ở công thức đối chứng lên 8,6 và 7,6 tương ứng với hai loại than sinh học Độ ẩm đất cũng tăng tương ứng từ 14,0% và 15,8% so với công thức đối chứng Kết quả nghiên cứu của tác giả cho thấy nếu chỉ bón than sinh học thì năng suất lúa mỳ không tăng đáng kể
so với không bón, nhưng khi kết hợp với phân hóa học thì năng suất lúa mỳ tăng so với công thức đối chứng không bón than sinh học, tương ứng là 33% đến 22% Theo dõi ở các công thức có bón than sinh học kết hợp với phân khoáng, hàm lượng đạm hòa tan (NH4+ và NO3-), lân và kali dễ tiêu, Ca và
Mg trong đất đều có sự khác biệt rõ so với công thức đối chứng chỉ bón phân khoáng Theo tác giả, khi bón than sinh học đã làm thay đổi pH và độ ẩm đất
đó là những yếu tố cơ bản giúp cho lúa mỳ hấp thu dinh dưỡng một cách tốt hơn để kiến tạo năng suất Ngoài ra, khi bón than sinh học đã làm giảm sự thất thoát đạm trong đất dẫn đến năng suất lúa mỳ tăng cao so với công thức chỉ bón phân khoáng
Nghiên cứu của Agegnehu và cộng sự (2015) [9] về ảnh hưởng của than sinh học và phân hữu cơ kết hợp với than sinh học đến năng suất lạc trên đất đồi chua tại vùng Queensland, Úc cho thấy trên nền phân khoáng khi bón than sinh học với mức 10 tấn trên ha đã làm năng suất lạc tăng 23%, hàm
Trang 22lượng các bon (OC) trong đất cũng được cải thiện, ở công thức chỉ bón phân khoáng hàm lượng các bon chỉ có 0,93%, ở công thức bón 10 tấn than sinh học hàm lượng các bon trong đất đã tăng lên 1,25% Ngoài ra, độ ẩm đất cũng được cải thiện ở công công thức bón than sinh học là 23% trong khi đó ở công thức chỉ bón phân hóa học độ ẩm đất chỉ có 18% Dung tích hấp thu của đất cũng thay đổi đáng kể từ 8,9 cmol/kg lên tới 10,3 cmol/kg
Nghiên cứu của Zhang và cộng sự (2016) [36] về ảnh hưởng của than sinh học đối với năng suất ngô trên đất đồi tại Trung Quốc với các mức bón than sinh học khác nhau (0, 20 và 40 tấn/ha) trên nền phân khoáng (217 kg kg
N và 145,3 kg P2O5) trong thời gian hai năm (2011 và 2012), kết quả nghiên cứu cho thấy năng suất ngô năm thứ nhất ở công thức chỉ bón phân khoáng chỉ đạt 9,06 tấn/ha trong khi đó ở công thức bón kết hợp 20 tấn than sinh học năng suất đạt 10,58 tấn/ha, tăng 16,7% và khi bón 40 tấn than sinh học năng suất đạt 10,14 tấn/ha, tăng 14,7% so với công thức không bón than sinh học Tuy nhiên giữa hai mức than sinh học không có sự khác biệt về năng suất trong năm đầu Theo dõi năng suất ngô năm thứ hai cho thấy ở công thức đối chứng chỉ đạt 9,23 tấn/ha, ở công thức bón 20 tấn than sinh học năng suất đạt 11,06 tấn/ha, tăng 19,8 % và ở công thức bón 40 tấn TSH năng suất đạt 12,5 tấn/ha, tăng 35,4% so với công thức đối chứng Giữa hai mức bón TSH đã có
sự sai khác về năng suất (ở công thức bón 40 tấn than sinh học cho năng suất cao hơn so với bón 20 tấn là 13,0%) Ngoài ra, khi theo dõi về hàm lượng chất hữu cơ trong đất sau hai năm bón than sinh học cũng được cải thiện, cụ thể ở công thức đối chứng hàm lượng chất hữu cơ (SOC) là 5,54 g/kg, trong khi đó
ở hai mức bón than sinh học hàm lượng hữu cơ tương ứng là 8,45 g/kg và 9,48 g/kg Kết quả nghiên cứu của tác giả cho thấy than sinh học ngoài vai trò làm tăng năng suất ngô còn có vai trò hết sức quan trong trong cải tạo tính chất đất thông qua sự tích lũy các bon trong đất
Trang 231.2.2 Kết quả nghiên cứu bón than sinh học cho cây trồng ở Việt Nam
Ở Việt Nam, than sinh học đã được đề cập trong sản xuất nông nghiệp
từ năm 2009, Tiến sỹ Đỗ Thị Lợi lần đầu tiên đã nghiên cứu tạo than sinh học
từ vỏ trấu bằng cách hun cháy chậm để làm chất cải tạo đất và làm chất nền cho sản xuất các loại giá thể cho các loại rau hoa và cây cảnh, kết quả này đã
mở ra việc ứng dụng của than sinh học trong nông nghiệp ở nước ta Trong những năm gần đây một số nghiên cứu đã bắt đầu thử nghiệm về vai trò của than sinh học trên một số cây trồng ở các vùng đất khác nhau Nghiên cứu về ảnh hưởng của than sinh học đến năng suất lạc trên đất cát biển, Hoàng Minh Tâm và cộng sự (2013) [6] đã chỉ ra rằng bón than sinh học với lượng 10 tấn/ha cho lạc trong vụ xuân, năng suất lạc đạt 1,51 tấn/ha tăng 9,4% so với năng suất ở công thức bón phân hữu cơ ở mức 5 tấn/ha (1,38 tấn/ha), khi bón than sinh học kết hợp với phân khoáng ở mức 30 kg N + 90 kg P2O5 + 60 kg
K2O trên ha, năng suất lạc đạt 2,21 tấn/ha tăng 23,4% so với năng suất ở công thức bón phân hữu cơ 5 tấn kết hợp với phân khoáng (1,79 tấn/ha) Nếu kết hợp cả phân hữu cơ, than sinh học và phân khoáng, năng suất lạc đạt 2,57 tấn/ha, tăng 16,2 % so với công thức bón than sinh học NPK và 43,6% so với công thức bón phân chuồng NPK Khi nghiên cứu ảnh hưởng của than sinh học đối với lạc trên đất cát biển trong vụ hè thu, năng suất lạc cũng có chiều hướng tăng tương tự Tổng kết kết quả nghiên cứu qua 3 vụ liên tiếp cho thấy khi bón than sinh học với mức 10 tấn/ha cho năng suất lạc cao hơn 33,3% so với không bón, nếu bón kết hợp than sinh học NPK, năng suất lạc tăng trung bình 30,2% so với chỉ bón NPK Từ kết quả này cho thấy than sinh học đã đưa lại hiệu quả khá rõ trong việc tăng năng suất lạc trên đất cát biển
Nghiên cứu của Mai Văn Trịnh và cộng sự (2013) [7] về ảnh hưởng của than sinh học từ các nguyên liệu khác nhau đến năng suất lúa trên đất bạc màu Sóc Sơn Hà nội Kết quả nghiên cứu cho thấy trên nền phân khoáng (vụ xuân
90 kg N 90 kg P2O5 + 60 kg K2O và vụ mùa 70 kg N 70 kg P2O5 + 50 kg K2O trên ha) khi bón 1,5 tấn than sinh học làm từ vỏ trấu cho năng suất lúa lần lượt
Trang 24là 6,33 tấn/ha đối với vụ xuân và 4,84 tấn/ha đối với vụ mùa, tương đương với năng suất đạt được ở công thức bón 10 tấn phân chuồng Khi tăng lượng bón than sinh học lên 3 tấn/ha không có sự khác biệt nhiều về năng suất so với bón 1,5 tấn than sinh học, cụ thể năng suất lúa vụ xuân đạt 6,46 tấn/ha và vụ mùa đạt 5,22 tấn/ha Kết quả nghiên cứu cũng cho thấy không có sự khác biệt
về năng suất giữa công thức bón than sinh học từ vỏ trấu và than sinh học từ rơm rạ, cụ thể năng suất trong vụ xuân và vụ mùa khi bón than sinh học làm
từ rơm rạ đạt tương ứng 6,5 tấn/ha và 5,88 tấn/ha
Nghiên cứu về ảnh hưởng của than sinh học đến năng suất lúa tại Thái Nguyên và Thanh Hóa, Nguyễn Công Vinh và Cộng sự (2013) [8] cho thấy khi bón 2,5 tấn than sinh học/ha kết hợp với phân khoáng 90 kg N + 26,2 kg
P2O5 + 49,8 kg K2O tại Thái Nguyên và 120 kg N + 26,2 kg P2O5 +49,8 kg
K2O tại Thanh Hóa, kết quả nghiên cứu cho thấy lúa ở vụ đầu cho năng suất đạt 7,1 tấn/ha tại Thái nguyên, tăng 13,9% so với công thức đối chứng chỉ bón phân khoáng (6,23 tấn/ha), tương tự tại Thanh Hóa, năng suất lúa xuân đạt 8,14 tấn/ha, tăng 13,05% so với công thức đối chứng (7,02 tấn/ha) Theo dõi năng suất lúa ở vụ mùa (vụ tiếp theo) cho thấy vai trò than sinh học đã phát huy hiệu quả rất rõ trên nền phân khoáng, năng suất lúa mùa tại Thái Nguyên đạt 6,45 tấn/ha, tăng 32,9% và tại Thanh Hóa năng suất lúa đạt 5,39 tấn/ha, tăng 21,7% so với công thức đối chứng chỉ bón phân khoáng là 4,85 tấn/ha và 4,43 tấn/ha Từ kết quả nghiên cứu của tác giả cho thấy vai trò của than sinh học chưa phát huy trong vụ đầu, nhưng đến vụ thứ hai đã cho hiệu quả rất rõ rệt trên nền NPK
Than sinh học cũng có ảnh hưởng tích cực đến năng suất rau, nghiên cứu của Nguyễn Công Vinh và cộng sự (2013) [8] về tỷ lệ phối trộn than sinh học với phân chuồng tới năng suất rau cho thấy rằng khi phối trộn 5% than sinh học
và ủ với 20 tấn phân chuồng bón cho rau muống cũng như rau mồng tơi trên nền phân khoáng 90 kg N + 26,2 kg P2O5 +49,8 kg K2O, cho năng suất rau
Trang 25muống 17,5 tấn/ha và năng suất rau mồng tơi đạt 22,8 tấn/ha Tuy nhiên khi tăng tỷ lệ phối trộn than sinh học lên tới 25% và ủ với phân chuồng, và bón cho rau trên nền phân khoáng thì năng suất rau muống bị giảm xuống còn 15,0 tấn/ha, tương tự năng suất rau mồng tơi cũng giảm xuống còn 17,9 tấn/ha Do thời gian thí nghiệm hạn chế, việc tăng tỷ lệ than sinh học trong phân chuồng dẫn đến năng suất rau giảm còn chưa được giải thích rõ, nhưng từ kết quả của nghiên cứu này cho thấy việc phối trộn than sinh học với phân chuồng để tạo phân hữu cơ cũng cần phải cân nhắc đến tỷ lệ phối trộn cho phù hợp
Cũng trên đất bạc màu, nghiên cứu của Trần Viết Cường và cộng sự (2012) [3] về ảnh hưởng của than sinh học đến năng suất lúa tại huyện Sóc Sơn, Hà nội dựa theo hàm lượng các bon tổng số có trong than sinh học và phân chuồng, kết quả nghiên cứu cho thấy, trên nền phân khoáng (vụ xuân 90
N + 90 P2O5 + 60 K2O và vụ mùa 70 N + 70 P2O5 + 50 K2O) khi bón than sinh học với tổng lượng các bon từ 1,5 - 4,5 tấn/ha qua 4 vụ đã làm năng suất lúa xuân tăng từ 13,4 - 15,1 tạ/ha và năng suất lúa mùa tăng từ 14,2 - 18,1 tạ/ha so với công thức cấy chay So sánh năng suất lúa giữa hai công thức bón
10 tấn phân chuồng trên ha (có tổng hàm lượng các bon là 1,5 tấn) với công thức bón than sinh học (cũng có tổng lượng các bon là 1,5 tấn) cho thấy năng suất lúa của cả 4 vụ giữa hai công thức này đều không sai khác Như vậy, trên nền phân khoáng bón than sinh học có thể thay thế được phân chuồng Nghiên cứu của tác giả cũng chỉ ra rằng khi bón với lượng than sinh học cao hơn gấp hai và gấp ba lần (tương đương với 3,0 và 4,5 tấn các bon trên ha), năng suất lúa của cả 4 vụ đều không có sự sai khác so với mức bón 1,5 tấn các bon trên
ha Cũng tương tự trên đất xám vùng Đồng bằng sông Cửu Long, kết quả nghiên cứu đã chỉ ra rằng trên nền phân khoáng NPK bón than sinh học hoàn toàn có thể thay thế phân chuồng, cụ thể khi bón than sinh học với lượng 2,2 tấn/ha cho năng suất ngô hè thu đạt 5,07 tấn/ha, năng suất lúa mùa đạt 3,7 tấn/ha không sai khác so với năng suất ngô và lúa khi bón 8 tấn phân chuồng (năng suất ngô 5,01 tấn/ha và năng suất lúa đạt 4,1 tấn/ha) Khi bón than sinh học với lượng cao gấp đôi (4,4 tấn/ha) năng suất ngô đạt 5,42 tấn/ha và năng
Trang 26suất lúa là 4,0 tấn/ha, không có sự sai khác về năng suất (lúa và ngô) so với lượng bón 2,2 tấn than sinh học/ha và 8 tấn phân chuồng/ha [4] Kết quả nghiên cứu trên đã củng cố thêm bằng chứng cho thấy việc bón than sinh học cho cây trồng cần phải lựa chọn liều lượng thích hợp để đảm bảo tính hiệu quả trong sản xuất
1.3 Đặc điểm và tính chất đất cát ven biển tỉnh Thanh Hóa
Vùng đất cát ven biển tỉnh Thanh Hóa chịu ảnh hưởng của khí hậu nhiệt đới gió mùa ẩm với mùa hè nóng, mưa nhiều, có gió Tây khô nóng; mùa đông lạnh ít mưa có sương giá, sương muối lại có gió mùa Đông Bắc theo xu hướng giảm dần từ biển vào đất liền, từ Bắc xuống Nam Đôi khi có hiện tượng dông, sương mù, sương muối làm ảnh hưởng không nhỏ tới cây trồng nông nghiệp
(Nguồn: Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Thanh Hóa, 2012)
Đất cát ven biển tỉnh Thanh Hóa phân bố trên địa bàn 6 huyện, thị xã chạy dọc ven bờ biển với chiều dài 102 km từ huyện Nga Sơn, Hậu Lộc, Hoằng Hoá, Sầm Sơn, Quảng Xương đến Tĩnh Gia có diện tích là 15681,11
ha, chiếm 12,74% diện tích đất tự nhiên toàn vùng, địa hình tương đối bằng phẳng, độ cao trung bình 3 - 6 m Đây là vùng có nhiều tiềm năng để phát triển nông nghiệp
Trang 27* Phân loại và đặc điểm
Vùng đất cát ven biển tỉnh Thanh Hóa được hình thành mang ảnh hưởng chặt chẽ của mẫu chất, đá mẹ và sự bồi lắng các vật liệu thô có nguồn gốc sông, biển Kết quả điều tra thổ nhưỡng theo phương pháp của FAO -UNESCO cho thấy đất cát biển tỉnh Thanh Hóa gồm 5 đơn vị đất
Bảng 1.2 Bảng phân loại đất cát biển tỉnh Thanh Hóa
TT Tên đất theo Việt Nam Ký hiệu Tên đất theo
FAO-UNESCO
Ký hiệu
2 Đất cát trung tính ít chua C Eutric Arenosols ARe
4 Đất cát có tầng đốm gỉ Cr Cambic Arenosols ARb
(Nguồn: Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Thanh Hóa, 2012)
Kết quả phân tích mẫu đất của Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Thanh Hóa (2012) cho thấy loại đất cát trung tính ít chua có đặc điểm sau :
- Đất có màu chủ đạo ở tầng đất mặt là vàng nhạt, xám trắng; đất có hàm lượng chất hữu cơ tầng mặt dao động 0,10- 1,15%, thuộc loại rất nghèo
và giảm nhanh theo chiều sâu;
- Lân tổng số trong đất dao động 0,03-0,04%, trung bình 0,035%, thuộc loại rất nghèo; lân dễ tiêu dao động 2,13-4,72 mg/100g đất, trung bình
là 8 mg/100g đất, thuộc loại nghèo;
- Kali tổng số trong các tầng đất dao động từ 0,73-0,78%, trung bình là 0,75% thuộc loại nghèo; kali dễ tiêu dao động từ 2,0-5,2 mg/100g đất, trung bình là 7,6 mg/100g đất, thuộc loại nghèo;
- Dung tích hấp thu (CEC) dao động 2,12 – 4,44 ldl/100g đất; độ no bazơ dao động từ 74% đến 83%;
- pHKCl dao động 3,5 đến 5,3, trung bình là 4,4, thuộc loại ít chua H+
Trang 28dao động từ 0,04-0,12 meq/100g đất, trung bình là 0,08 meq/100g đất, thuộc loại thấp; đất có thành phần cơ giới phổ biến là cát mịn, hạt rời
Như vậy, trên đất cát ven biển hàm lượng các nguyên tố dinh dưỡng thiết yếu cho sinh trưởng, phát triển của cây trồng đều ở mức nghèo đến rất nghèo, do vậy để tăng năng suất cây trồng cần phải bổ sung một cách hợp lý các loại phân khoáng thiết yếu Bên cạnh đó, kết quả phân tích cho thấy đất cát ven biển có tính đệm thấp, khả năng giữ nước và phân kém
1.4 Đặc điểm dinh dƣỡng của cây lúa
1.4.1 Quá trình hấp thu đạm
Cây lúa hấp thu đạm sớm ngay từ thời kỳ mạ có 1,5 - 3 lá Tuy nhiên từ khi bắt đầu đến kết thúc đẻ nhánh, đặc biệt vào thời kỳ đẻ nhánh rộ cây lúa hấp thu đạm rất mạnh, sau đó mức độ giảm dần [5]
Theo tính toán của các nhà khoa học Trung Quốc vào thời kỳ đẻ rộ đến bắt đầu phân hoá đòng lúa lai hấp thu 3.520 gam N/ha/ngày, chiếm 34,68% tổng lượng đạm hấp thu trong suốt quá trình sinh trưởng Giai đoạn từ bắt đầu
đẻ nhánh đến đẻ rộ hấp thu 2.737 gam N/ha/ngày, chiếm 26,82% [2]
Quá trình hấp thu đạm của cây lúa rất tập trung, nên kỹ thuật bón phân cho cây lúa cần tập trung mạnh ở thời kỳ đầu, phải bón lót nhiều (khoảng 50 - 60% tổng lượng đạm cần cung cấp) và bón thúc sớm (sau cấy
7 - 10 ngày phải bón xong lần thứ nhất) Vào giai đoạn cuối của quá trình sinh trưởng sức hấp thu đạm giảm hơn giai đoạn đầu, nên không cần cung cấp thêm nhiều đạm, cây lúa có thể sử dụng lượng đạm dự trữ, khi trỗ xong
có thể bón bổ sung ít để nuôi hạt, giúp cho bộ lá lâu tàn, hạt sẽ mẩy, chất lượng gạo tốt hơn [1]
1.4.2 Quá trình hấp thu lân
Lân là nguyên tố có trong thành phần cấu tạo nên tế bào, mặt khác nó còn cung cấp năng lượng cho các hoạt động của các enzym tạo thành các
