Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ tưới đến hàm lượng nitơ, phốt pho dễ tiêu trong đất trồng lúa huyện phú xuyên, hà nội

Mục đích nghiên cứu - Xác định ảnh hưởng của chế độ tưới tiêu bao gồm chế độ tưới theo truyền thống – ngập thường xuyên NTX và chế độ tưới tiết kiệm – tưới nông lộ phơi NLP đến hàm lượng

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

Hà Nội – 2014

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Người hướng dẫn khoa học: TS Nguyễn Ngân Hà

Hà Nội – 2014

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành khóa luận này, em muốn gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất đến

TS Nguyễn Ngân Hà người đã tận tình hướng dẫn, truyền đạt cho em những kiến

thức quý báu trong suốt quá trình thực hiện luận văn

Em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới PGS.TSKH Nguyễn Xuân Hải đã giúp

đỡ em trong suốt quá trình tìm hiểu đề tài và phương pháp nghiên cứu luận văn

Ngoài ra em còn nhận được sự giúp đỡ, chỉ bảo tận tình của TS Văn

Huy Hải và NCS Quyền Thị Dung – Trường Đại học Thủy lợi Hà Nội để hoàn

thành luận văn này

Em cũng xin gửi lời cảm ơn tới các thầy cô giáo Khoa môi trường, trường Đại học Khoa học tự nhiên – Đại học Quốc Gia Hà Nội đã tận tình giảng dạy, chỉ bảo cho em trong suốt thời gian học tập tại trường

Xin cảm ơn đến tất cả bạn bè, người thân trong gia đình đã động viên, tạo điều kiện về mặt vật chất, tinh thần cho em hoàn thành luận văn này

Với lòng biết ơn sâu sắc, em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ quý báu đó!

Hà Nội, tháng 11 - 2014

Học viên

Nguyễn Thị Huyền

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

1 Tính cấp thiết của đề tài 1

2 Mục đích nghiên cứu 2

3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 2

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3

1.1 Tổng quan về tình hình tưới cho lúa trên thế giới và Việt Nam 3

1.1.1 Tổng quan về tình hình tưới cho lúa trên thế giới 3

1.1.2 Tổng quan về tình hình tưới cho lúa tại Việt Nam 4

1.2 Khái quát về phương pháp tưới truyền thống và tưới tiết kiệm 4

1.2.1 Phương pháp tưới truyền thống 4

1.2.2 Phương pháp tưới tiết kiệm – Tưới nông lộ phơi (NLP) 5

1.3 Tình hình nghiên cứu tưới tiết kiệm cho lúa trên thế giới và Việt Nam 7

1.3.1 Tình hình nghiên cứu tưới tiết kiệm cho lúa trên thế giới 7

1.3.2 Tình hình nghiên cứu tưới tiết kiệm cho lúa tại Việt Nam 11

1.4 Tình hình nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ nước đến chuyển hóa N, P dễ tiêu trên thế giới và Việt Nam 16

1.4.1 Tình hình nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ nước đến chuyển hóa N, P dễ tiêu trên thế giới 16

1.4.2 Tình hình nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ nước đến chuyển hóa N, P dễ tiêu tại Việt Nam 17

1.5 Nhu cầu dinh dưỡng Nitơ, Phốt pho của lúa vùng Đồng bằng sông Hồng 20

1.5.1 Nhu cầu dinh dưỡng Nitơ của cây lúa 20

1.5.2 Nhu cầu dinh dưỡng Phốt pho của cây lúa 21

1.6 Tổng quan về Nitơ, Phốt pho trong đất trồng lúa 22

1.6.1 Quá trình chuyển hóa của N, P trong đất lúa 22

1.6.2 Ảnh hưởng của một số yếu tố đến quá trình chuyển hóa N, P trong đất 23

1.7 Ảnh hưởng của chế độ nước đến các yếu tố chi phối sự tồn tại và chuyển hóa

Nitơ, Phốt pho trong đất 27

1.7.1 Ảnh hưởng của chế độ nước đến chất hữu cơ trong đất 27

1.7.2 Ảnh hưởng của chế độ nước đến diễn biến pH đất 28

1.7.3 Ảnh hưởng của chế độ nước đến diễn biến thế ôxy hóa khử của đất 28

CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 30

2.1 Địa điểm, đối tượng và thời gian nghiên cứu 30

2.2 Nội dung nghiên cứu 30

2.3 Phương pháp nghiên cứu 30

2.3.1 Phương pháp kế thừa 30

2.3.2 Phương pháp lấy mẫu ngoài thực địa 30

2.3.3 Phương pháp nghiên cứu trong phòng thí nghiệm 31

2.3.4 Phương pháp nghiên cứu đồng ruộng 34

2.3.5 Phương pháp xử lý số liệu 36

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 37

3.1 Điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội huyện Phú Xuyên 37

3.1.1 Điều kiện tự nhiên 37

3.1.2 Điều kiện kinh tế - xã hội 38

3.2 Một số tính chất lý – hóa học đất nghiên cứu 39

3.3 Kết quả thí nghiệm trong phòng 41

3.3.1 Động thái pH, Eh đất thông qua hai phương pháp tưới 41

3.3.2 Biến động hàm lượng N, P tổng số thông qua hai phương pháp tưới 45

3.3.3 Biến động hàm lượng N dễ tiêu thông qua hai phương pháp tưới 45

3.3.4 Biến động hàm lượng PDT thông qua hai phương pháp tưới 50

3.4 Kết quả thí nghiệm đồng ruộng 522

3.4.1 Động thái pH, Eh thông qua hai phương pháp tưới tại thí nghiệm đồng ruộng 522

3.4.2 Biến động hàm lượng N, P tổng số thông qua hai phương pháp tưới tại thí nghiệm đồng ruộng 555

3.4.3 Biến động hàm lượng N dễ tiêu thông qua hai phương pháp tưới tại thí 566

3.4.4 Biến động hàm lượng PDT thông qua hai phương pháp tưới tại thí nghiệm đồng

ruộng 60

3.5 Ảnh hưởng của chế độ tưới đến năng suất lúa 611

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 633

TÀI LIỆU THAM KHẢO 645 PHỤ LỤC

DANH MỤC BẢNG Bảng 1: Giá trị trung bình bốc hơi, thấm, mức tưới yêu cầu của các biện pháp tưới

NTX và NLP 9

Bảng 2: Tổng hợp kết quả số lần tưới và lượng nước tưới trong 5 vụ Đông Xuân và Hè Thu từ 2006 – 2008 tại Quỳnh Lưu – Nghệ An 12

Bảng 3: Năng suất lúa trong 5 vụ Đông Xuân và Hè Thu từ 2006 – 2008 tại Quỳnh Lưu – Nghệ An 12

Bảng 4: Ảnh hưởng của các nhân tố thí nghiệm lên lượng lân trong đất và cây lúa lúc thu hoạch 19

Bảng 5: Chế độ phân bón áp dụng cho hai công thức thí nghiệm 34

Bảng 6: Thời điểm lấy mẫu đồng ruộng phân tích 35

Bảng 7: Chỉ tiêu và phương pháp phân tích 36

Bảng 8: Một số tính chất đất khu vực nghiên cứu 39

Bảng 9: Động thái pH của hai công thức tưới 422

Bảng 10: Động thái Eh của hai công thức tưới 43

Bảng 11: Hàm lượng NTS, PTS trong đất nền và sau khi kết thúc thí nghiệm 455

Bảng 12: Sự biến đổi hàm lượng NH4+ thông qua hai phương pháp tưới 466

Bảng 13: Sự biến động hàm lượng NO3 thông qua hai phương pháp tưới 488

Bảng 14: Biến động hàm lượng PDT thông qua hai phương pháp tưới 5050

Bảng 15: Động thái pH đất tại thí nghiệm đồng ruộng 522

Bảng 16: Động thái Eh đất tại thí nghiệm đồng ruộng 544

Bảng 17: Biến động hàm lượng N, P tổng số trong đất ruộng thí nghiệm 555

Bảng 18: Biến động hàm lượng NH4+ tại hai công thức thí nghiệm đồng ruộng 566

Bảng 19: Biến động hàm lượng NO3 tại hai công thức thí nghiệm đồng ruộng 588

Bảng 20: Biến động hàm lượng P dễ tiêu tại hai công thức thí nghiệm đồng ruộng 60

Bảng 21: Năng suất lúa vụ Hè Thu ở các chế độ tưới khác nhau 611

DANH MỤC HÌNH

Hình 1: Ống nhựa có đục lỗ bên hông, bên trong có chia vạch 5 cm để theo dõi 6

Hình 2: Hiệu lực phốt pho bị ảnh hưởng bởi pH đất 25

Hình 3: Bố trí các công thức thí nghiệm trong xô 32

Hình 4: Công thức thí nghiệm sau khi cho ngập 4 cm 32

Hình 5: Giai đoạn rút nước se mặt CT2 – NLP 33

Hình 6: Thời kỳ nứt chân chim CT2 – NLP 33

Hình 7: Diễn biến pH của các công thức thí nghiệm 42

Hình 8: Diễn biến Eh của các công thức thí nghiệm 444

Hình 9: Sự biến động hàm lượng NH4+ qua hai công thức thí nghiệm 46

Hình 10: Sự biến động hàm lượng NO3- qua hai công thức thí nghiệm 488

Hình 11: Sự biến động hàm lượng PDTqua hai công thức thí nghiệm 5050

Hình 12: Động thái pH tại thí nghiệm đồng ruộng 533

Hình 13: Động thái Eh tại thí nghiệm đồng ruộng 544

Hình 14: Biến động NH4 + tại thí nghiệm đồng ruộng 577

Hình 15: Biến động NO3- tại thí nghiệm đồng ruộng 599

Hình 16: Biến động PDT tại thí nghiệm đồng ruộng 60

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN

CT1 Công thức 1

CT2 Công thức 2

NTX Ngập thường xuyên (chế độ tưới)

NLP Nông lộ phơi (chế độ tưới)

N Nguyên tố Nitơ ký hiệu hóa học là N

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Nông nghiệp có vai trò hết sức quan trọng trong nền kinh tế quốc dân không chỉ cung cấp lương thực thực phẩm nhằm đảm bảo an ninh lương thực cũng như cung cấp nguồn nguyên liệu đầu vào cho nhiều ngành công nghiệp mà nông nghiệp còn góp phần cung cấp ngoại tệ cho nền kinh tế cũng như vốn cho nhiều ngành kinh

tế khác Chính vì vậy phát triển nông nghiệp nông thôn luôn là mục tiêu quan trọng trong chính sách phát triển kinh tế xã hội của nước ta nhằm xây dựng một nền nông nghiệp bền vững đặc biệt là ngành sản xuất lúa gạo để luôn là một trong năm nước xuất khẩu gạo đứng đầu trên Thế giới Tuy nhiên ngành sản xuất nông nghiệp hiện nay đặc biệt là sản xuất lúa gạo đang gặp phải một thách thức lớn đó là vấn đề nước tưới Bất cứ cây trồng nào cũng cần tới nước cho sự sinh trưởng và phát triển của mình đặc biệt là cây lúa Để tạo ra 1kg thóc cần 4500 lít nước vì vậy mà dân gian có câu: “ Nhất nước, nhì phân, tam cần, tứ giống ” Theo FAO, tưới nước và phân bón

là hai yếu tố quyết định hàng đầu, là nhu cầu thiết yếu, đồng thời còn có vai trò điều tiết chế độ nhiệt, ánh sáng, chất dinh dưỡng, vi sinh vật, độ thoáng khí của đất…Song thực tế hiện nay nguồn nước sử dụng cho sản xuất nông nghiệp đang ngày một trở lên ô nhiễm mà nguyên nhân xuất phát từ chính các hoạt động sản xuất của con người Ngoài ra nước ta cũng đang chịu ảnh hưởng của biến đổi khí hậu khi nguồn nước mặt khan hiếm về mùa khô gây hạn hán tại một số vùng nhưng lại quá dư thừa trong mùa mưa gây lũ lụt Nước ngầm thì suy giảm do thiếu nguồn

bổ sung Vì vậy, một trong những giải pháp nhằm khai thác sử dụng bền vững tài nguyên nước là sử dụng hợp lý, tiết kiệm, hiệu quả, đó là định hướng mang tính chiến lược trước mắt và lâu dài

Vậy để sử dụng nước tưới như thế nào cho tiết kiệm mà không làm ảnh hưởng đến năng suất lúa cũng như cải thiện được độ phì cho đất là một câu hỏi được đặt ra cần có lời giải

Đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ tưới đến hàm lượng Nitơ, Phốt

pho dễ tiêu trong đất trồng lúa huyện Phú Xuyên, Hà Nội”, là cần thiết để thấy rõ

hơn nữa sự khác biệt giữa chế độ tưới truyền thống và tưới tiết kiệm (tưới nông lộ phơi) đến dinh dưỡng dễ tiêu trong đất mà ở đây là Nitơ và Phốt pho Từ đó khẳng định chắc chắn hơn nữa về vai trò của tưới tiết kiệm trong việc giảm lượng nước tưới đồng thời vẫn gia tăng được năng suất lúa gạo

2 Mục đích nghiên cứu

- Xác định ảnh hưởng của chế độ tưới tiêu bao gồm chế độ tưới theo truyền thống – ngập thường xuyên (NTX) và chế độ tưới tiết kiệm – tưới nông lộ phơi (NLP) đến hàm lượng N, P dễ tiêu trong đất trồng lúa huyện Phú Xuyên – Hà Nội

- Từ kết quả so sánh giữa hai phương pháp tưới đưa ra đề xuất và khuyến cáo về kỹ thuật tưới tiêu hợp lý nhằm làm giảm lượng nước tưới đồng thời tăng năng suất và tăng độ phì nhiêu cho đất

3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

3.1 Ý nghĩa khoa học

Đề tài xác lập cơ sở khoa học về ảnh hưởng của phương pháp tưới đến hàm lượng dinh dưỡng dễ tiêu N, P trong đất trồng lúa Kết quả của đề tài là cơ sở đưa ra phương pháp tưới hợp lý cho lúa nhằm tiết kiệm lượng nước tưới đồng thời làm tăng độ phì cho đất

3.2 Ý nghĩa thực tiễn

Kết quả nghiên cứu sẽ giúp các cơ quan chức năng điều chỉnh phương pháp tưới phù hợp nhằm giảm lượng nước tưới mà vẫn duy trì năng suất và chất lượng lúa Ngoài ra còn giúp điều chỉnh lượng dinh dưỡng đầu vào (lượng phân bón) nhằm đảm bảo việc cung cấp đủ phân bón cho cây lúa mà không gây ô nhiễm môi trường đất Từ đây giúp bảo vệ môi trường và giảm chi phí đầu tư cho người dân

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Tổng quan về tình hình tưới cho lúa trên thế giới và Việt Nam

1.1.1 Tổng quan về tình hình tưới cho lúa trên thế giới

Hiện nay trên toàn thế giới có 3.800 tỷ m3 nước được khai thác sử dụng, trong đó có 2.700 tỷ m3 (chiếm 70%) được sử dụng trong tưới tiêu nông nghiệp Tuy nhiên nhu cầu nước sử dụng trong tưới tiêu nông nghiệp lại thay đổi tùy thuộc vào điều kiện tự nhiên, cơ cấu kinh tế và dân số của từng khu vực, quốc gia

Ví dụ: Gần 95% lượng nước tại các nước đang phát triển được sử dụng để tưới tiêu cho nông nghiệp Trong khi đó tại các nước Hy Lạp, Tây Ban Nha, Bồ Đào Nha lượng nước được sử dụng để tưới tiêu cho nông nghiệp lần lượt chiếm 88%, 72%, 59%

Tùy theo điều kiện cung cấp nước, địa hình, đất trồng lúa có thể phân chia làm các loại như sau: đất lúa đồng bằng được tưới (chiếm khoảng 79 triệu ha), đất lúa nhờ nước mưa ( 54 triệu ha), đất lúa ngập nước quanh năm (11 triệu ha), đất lúa nương rẫy (14 triệu ha) Trong số 79 triệu ha đất lúa thuộc khu vực đồng bằng được tưới cung cấp cho thế giới 75% tổng sản lượng lúa của thế giới

Như vậy nước đóng một vai trò quan trọng trong nền nông nghiệp toàn thế giới song có một thực tế đó là hiện nay nguồn nước ngầm đã giảm mạnh và cạn kiệt

ở 20 nước với dân số chiếm tới 50% dân số thế giới Nạn khan hiếm nước cho nông nghiệp tại 3 nước sản xuất ngũ cốc hàng đầu thế giới là Mỹ, Trung Quốc, Ấn Độ đặc biệt lo ngại Liên Hợp Quốc khẳng định Châu Á có thể đối mặt với tình trạng thiếu lương thực triền miên nếu không tiến hành một cuộc cách mạng triệt để thói quen sử dụng nước Châu Á sở hữu tới 70% diện tích đất được tưới của thế giới vì vậy người nông dân phải tự chịu trách nhiệm về việc đưa nước vào đồng ruộng của

họ Phần lớn nông dân chỉ sử dụng những thiết bị bơm nước và phương pháp tưới tiêu lạc hậu, không hiệu quả nhưng lại có thể lấy một lượng nước không hạn chế vào đồng ruộng khiến các nguồn nước ngày một cạn kiệt Nếu thói quen này vẫn tiếp diễn thì khủng hoảng lương thực sẽ bùng phát khắp Châu Á Nếu cứ sử dụng nước như hiện nay, khu vực Nam Á sẽ cần thêm 57% nước để tưới tiêu đồng ruộng, còn các nước Đông Á cần thêm 70%

Nguồn nước cung cấp cho nền nông nghiệp có tưới thậm chí còn bị cắt giảm nhiều hơn do phải cạnh tranh với các ngành dùng nước khác như cấp nước sinh hoạt, cấp nước công nghiệp

Trong bối cảnh nhu cầu lương thực gia tăng cùng với sự gia tăng của dân số thế giới, biến đổi khí hậu cũng như sự suy giảm nguồn nước đã dẫn tới một thách thức lớn cho ngành nông nghiệp toàn cầu, đòi hỏi cần tìm kiếm các giải pháp nhằm tăng hiệu quả sử dụng nước (sản xuất lượng lương thực nhiều hơn trên một đơn vị nước tưới)

1.1.2 Tổng quan về tình hình tưới cho lúa tại Việt Nam

Cả nước hiện nay có 104.548 công trình thủy nông lớn, vừa và nhỏ phục vụ tưới cho tổng diện tích 2.065.062 ha canh tác [1] Trong đó hồ chứa vừa và lớn có

743 hồ, trạm bơm điện có 1796 trạm bơm, đập dâng có 1017 cái, cống lấy nước có

4716 cái [5]

Xét về tỷ lệ diện tích canh tác được tưới, Việt Nam có tỷ lệ diện tích canh tác được tưới là 52%, cao hơn nhiều so với các nước trên thế giới và khu vực [5] Ngoài ra theo dự đoán của các chuyên gia đến năm 2025 nhu cầu dùng nước cho các ngành kinh tế của Việt Nam vào khoảng 90 tỷ m3, chiếm 10,8% lượng nước chảy vào lãnh thổ Việt Nam và chiếm 27% lượng nước sản sinh ra trên lãnh thổ, đây là tỷ lệ quá cao so với thế giới Như vậy trước thực trạng về sự suy giảm nguồn nước, biến đổi khí hậu trong đó Việt Nam là một trong năm nước chịu ảnh hưởng nặng nề nhất mà chúng ta vẫn giữ các thói quen sử dụng nước một cách lãng phí, không hiệu quả thì sẽ là một thách thức rất lớn cho nền nông nghiệp nước nhà [5] 1.2 Khái quát về phương pháp tưới truyền thống và tưới tiết kiệm

1.2.1 Phương pháp tưới truyền thống

Hiện nay trong sản xuất nông nghiệp đặc biệt là canh tác lúa bà con nông dân nhiều nơi vẫn áp dụng tập quán canh tác cũ đó là đưa nước vào ruộng quá nhiều, luôn có một lớp nước cao 5-7 cm trong ruộng lúa suốt thời kỳ sinh trưởng, phát triển Chính điều này làm cho các lỗ hổng trong đất bị chiếm chỗ, lấp đầy bởi nước làm giảm hàm lượng oxy trong đất, tạo môi trường yếm khí, ảnh hưởng không tốt đến quá trình sinh trưởng, phát triển của cây lúa

Cây lúa, tuy là cây chịu nước nhưng không phải cây thủy sinh, có những giai đoạn cây cần nước song cũng có những thời kỳ nếu cung cấp quá nhiều nước cũng ảnh hưởng không tốt tới sinh trưởng và phát triển của cây lúa Quá trình canh tác chỉ cần tưới ngập mặt ruộng giai đoạn hồi xanh (tránh cỏ) và giai đoạn trổ bông ( không ảnh hưởng tới năng suất) Chính vì vậy canh tác theo phương pháp truyền thống gây lãng phí nước, đem lại hiệu quả không cao trong sản xuất nông nghiệp 1.2.2 Phương pháp tưới tiết kiệm – Tưới nông lộ phơi (NLP)

Hiện nay trong canh tác lúa, biện pháp tưới tiết kiệm nước cho hiệu quả cao và được khuyến cáo nhiều nhất là kỹ thuật tưới nông lộ phơi (NLP) – theo khuyến cáo của Cục Bảo vệ thực vật, Viện nghiên cứu lúa quốc tế (IRRI) và các chuyên gia trong lĩnh vực nông nghiệp

Theo IRRI kỹ thuật tưới NLP như sau:

- Tuần đầu tiên sau sạ: giữ mực nước từ bão hòa đến cao khoảng 1 cm, mực nước trong ruộng sẽ được giữ cao khoảng 1 – 3 cm theo giai đoạn phát triển của cây lúa

và giữ liên tục cho đến lúc bón phân lần 2 (khoảng 20 – 25 ngày sau sạ), giai đoạn này nước là nhu cầu thiết yếu để cây lúa phát triển Giữ nước trong ruộng ở giai đoạn này sẽ hạn chế được sự mọc mầm của cỏ dại, bởi có nước làm môi trường thành yếm khí, hạt cỏ dại sẽ không mọc được và cũng cần sử dụng thuốc trừ cỏ phù hợp ở giai đoạn này

- Giai đoạn 25 – 40 ngày: đây là giai đoạn lúa đẻ nhánh rộ và tối đa, phần lớn chồi

vô hiệu thường phát triển ở giai đoạn này, nên chỉ cần nước vừa đủ Lúc này giữ mực nước trong ruộng từ bằng mặt đến thấp hơn mặt ruộng 15 cm (đặt ống nhựa có đục lỗ bên hông, bên trong có chia vạch 5 cm để theo dõi) Khi nước xuống thấp hơn 15 cm thì bơm nước vào ruộng ngập tối đa 5 cm so với mặt ruộng Khi nước hạ

từ từ xuống dưới vạch 15 cm thì tiếp tục bơm nước vào Ở giai đoạn này lá lúa phát triển giáp tán, hạt cỏ có nảy mầm cũng không phát triển và cạnh tranh được với cây lúa Đây cũng là giai đoạn cây lúa rất dễ bị bệnh khô vằn tấn công, mực nước không quá cao làm hạch nấm khô vằn sẽ không phát tán trong ruộng, bệnh ít lây lan Cách điều tiết nước này sẽ làm phơi lộ mặt ruộng, vì vậy phương pháp này được gọi là tưới nông lộ phơi Mực nước dưới đất càng xa (nhưng không thấp hơn

15 cm so với mặt ruộng) sẽ giúp rễ lúa ăn sâu vào trong đất, vừa chống đổ ngã, vừa

dễ thu hoạch

Hình 1:Ống nhựa có đục lỗ bên hông, bên trong có chia vạch 5 cm để theo dõi

- Giai đoạn lúa 40 – 45 ngày: đây là giai đoạn bón đón đòng, lúc này cần bơm nước vào khoảng 1– 3 cm trước khi bón phân, nhằm tránh ánh sáng làm phân hủy và phân bị bốc hơi, nhất là phân đạm

- Giai đoạn lúa 60 – 70 ngày: đây là giai đoạn lúa trổ nên cần giữ nước cho cây lúa trổ và thụ phấn dễ dàng, hạt lúa không bị lép lửng

- Giai đoạn lúa 70 ngày tới thu hoạch: là giai đoạn ngậm sữa, chắc xanh và chín nên chỉ cần giữ mực nước từ bằng mặt ruộng đến thấp hơn mặt ruộng 15 cm (khi cần thiết thì bơm nước vào thêm) Cần xiết nước 10 ngày trước khi thu hoạch để mặt ruộng được khô ráo, dễ cho việc sử dụng máy gặt

 Điều kiện áp dụng tưới lúa tiết kiệm – Tưới NLP [4]

- Hệ thống công trình thủy lợi tương đối hoàn chỉnh, chủ động tưới tiêu

- Mặt ruộng tương đối bằng phẳng

- Không áp dụng cho vùng đất trồng lúa ảnh hưởng bởi chua phèn hoạt tính và nước tưới nhiễm mặn

- Không khuyến khích áp dụng cho vùng đất trũng và lúa vụ 3 (vụ Thu Đông) vì chi phí bơm tiêu lớn

 Lợi ích khi áp dụng kỹ thuật tưới NLP [4]

- Năng suất lúa tăng 5-10%

- Tiết kiệm lượng nước 20-30%

- Lượng phát thải khí nhà kính giảm 20-30%

- Cây lúa cứng không đổ ngã, giảm thất thoát sau thu hoạch so với tưới ngập liên tục

1.3 Tình hình nghiên cứu tưới tiết kiệm cho lúa trên thế giới và Việt Nam 1.3.1 Tình hình nghiên cứu tưới tiết kiệm cho lúa trên thế giới

Như đã biết, ngành nông nghiệp sản xuất lúa gạo là ngành có tỷ lệ tiêu thụ nước lớn nhất, chiếm hơn 80% lượng nước tưới ở khu vực Châu Á Vì vậy đây là khu vực được các nhà khoa học ưu tiên nghiên cứu nhằm tìm các biện pháp tưới thích hợp thay thế biện pháp tưới truyền thống để giảm lượng nước tưới cho canh tác lúa Tùy theo khu vực nghiên cứu, các giải pháp giảm lượng nước tưới có thể chia làm 2 loại:

- Giảm lượng nước tưới trên hệ thống dẫn

- Giảm lượng nước tưới tại mặt ruộng

Việc giảm lượng nước tưới trên hệ thống dẫn chủ yếu được thực hiện thông qua việc làm giảm tổn thất do thấm trên kênh dẫn thông qua việc cải tạo, nâng cấp

hệ thống kênh dẫn nước bằng việc cứng hóa hay lát mái kênh Hay nói cách khác là dùng giải pháp công trình để giảm lượng nước tưới Tuy nhiên biện pháp này thường chỉ giảm được lượng nước từ 5 – 15% Hơn nữa biện pháp này đòi hỏi vốn đầu tư lớn Ngoài ra các biện pháp khác như san phẳng đồng ruộng, sử dụng lại nguồn nước hồi quy cũng là những biện pháp hữu hiệu trong việc giảm lượng nước tưới của hệ thống

Các biện pháp hứa hẹn mang lại nhiều kết quả là biện pháp giảm lượng nước tưới tại mặt ruộng thông qua việc điều tiết lớp nước mặt ruộng nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng nước mưa, giảm các thành phần hao nước như thấm và bốc hơi mà không ảnh hưởng đến năng suất lúa Biện pháp tưới NLP là biện pháp được chú ý

nghiên cứu ở nhiều nước như Nhật, Trung Quốc, Philippines, Ấn Độ, Tây Ban Nha, Mỹ Dưới đây là một số nghiên cứu đáng chú ý:

 Các nghiên cứu ở Philippines

Trong giai đoạn từ 1968 – 1995 Viện nghiên cứu lúa quốc tế IRRI đã tiến hành một số nghiên cứu nhằm nghiên cứu mối quan hệ giữa lượng nước tưới và năng suất lúa [14] Theo nghiên cứu của Bhuiyan và Tuong tiến hành năm 1995 cho thấy, đối với lúa nước không nhất thiết phải luôn duy trì một lớp nước trên ruộng nhằm đạt năng suất tối đa Với biện pháp tưới NLP hợp lý áp dụng ngay từ đầu vụ gieo cấy có thể giảm được lượng nước tưới tối đa từ 40% đến 45% so với tưới NTX Nếu áp dụng tưới NLP sau khi gieo cấy từ 35 – 40 ngày (khi tán lúa đã phủ kín mặt đất) thì có thể tiết kiệm lượng nước tưới tối đa từ 25 –35% [15]

 Các nghiên cứu ở Nhật Bản

Phơi ruộng vào giữa giai đoạn sinh trưởng của lúa được công nhận là yếu tố tăng năng suất lúa ở Nhật Bản Biện pháp này đã được áp dụng từ những năm cuối của thập kỷ 60 và ngày nay đã trở thành phổ biến ở Nhật Bản Tuy nhiên việc nghiên cứu tưới NLP mới được các nhà khoa học Nhật Bản quan tâm nghiên cứu từ những năm đầu của thập kỷ 90 của thế kỷ 20 Đáng chú ý là các nghiên cứu của Anbumozhi và các cộng sự được tiến hành vào năm 1998 Bằng biện pháp tưới NLP với lớp nước mặt ruộng tối đa là 90 mm, áp dụng 30 ngày sau khi cấy Kết quả như sau [13]:

- Năng suất lúa không giảm so với tưới NTX

- Chỉ số sản phẩm lúa trên một đơn vị nước của phương pháp tưới NLP là 1,26 kg/m3 cao hơn so với 0,96 kg/m3 của phương pháp tưới NTX

- Áp dụng chế độ tưới nước ngập – lộ hợp lý thì sẽ tiết kiệm được nước tưới mà không làm giảm năng suất

 Các nghiên cứu ở Ấn Độ [1]

Các nghiên cứu được tiến hành trong nhiều thập kỷ so sánh các phương pháp tưới trên hầu hết các khu vực thuộc các hệ thống tưới chính trên toàn Ấn Độ đã đi đến kết luận như sau:

- Kết quả tại tất cả các khu thí nghiệm đều cho thấy sự tăng năng suất lúa và giảm lượng nước tưới khi áp dụng biện pháp tưới NLP so với biện pháp tưới NTX Tuy nhiên tỷ lệ tăng năng suất và giảm lượng nước tưới có sự khác nhau rất lớn tùy theo kết quả thí nghiệm tại từng vùng và từng địa phương Lý do cho sự khác biệt này có thể giải thích:

+ Thứ nhất sự khác nhau về năng suất là do sự không đồng nhất về các yếu tố như giống, khí hậu, loại đất và lượng phân bón, sâu bệnh

+ Thứ hai sự khác nhau về lượng nước tiết kiệm được cho là chế độ mưa (lượng và sự phân bố), loại đất và vị trí khu vực thí nghiệm là yếu tố chi phối sự khác nhau này

 Các nghiên cứu ở Trung Quốc

Các nghiên cứu tại Trung Quốc được tiến hành trên cả hai phạm vi toàn hệ thống và tại mặt ruộng Trong các nghiên cứu nhiều thập kỷ qua đáng chú ý là nghiên cứu của Mao Zhi 1996 về giá trị bốc hơi, thấm, và mức tưới yêu cầu của các phương pháp tưới NTX và NLP

Bảng 1: Giá trị trung bình bốc hơi, thấm, mức tưới yêu cầu của các biện pháp

tưới NTX và NLP STT Biện pháp tưới Bốc hơi (mm) Thấm (mm) Mức tưới (mm)

Nguồn: Mao Zhi 1996[18]

Theo Mao Zhi áp dụng phương pháp tưới NLP ngoài việc giúp tiết kiệm lượng nước tưới vào khoảng 20-35% còn làm giảm mực nước ngầm trong ruộng từ 0,3 – 0,5m do đó lượng oxy hòa tan trong đất tăng lên từ 120 – 200% so với tưới ngập Năng suất lúa cũng tăng từ 15 – 28% Lượng sản phẩm nông nghiệp trên một đơn vị m3 nước tăng từ 0,65 – 0,82 kg/m3 ở phương pháp tưới NTX lên 1,18 – 1,5 kg/m3 ở phương pháp tưới NLP [19]

Tưới NLP còn cho hiệu quả trên đất cát Ở các vùng này cường độ thấm và bốc hơi lớn nên áp dụng tưới NLP đúng thời điểm sẽ giúp tiết kiệm nước tưới và tăng hiệu quả sử dụng nước lên rất nhiều

 Các nghiên cứu tại Pakistan

Theo nghiên cứu của Sandhu 1980 về ảnh hưởng của thời gian phơi ruộng đối với năng suất lúa trên đất thịt pha cát cho thấy hiệu quả sử dụng nước tăng lên

từ 30, 54, 57 và 88% tương ứng với các thời gian để khô ruộng 1 ngày, 2 ngày, 3 ngày và 5 ngày so với phương pháp tưới ngập truyền thống Tiềm năng tiết kiệm nước theo phương pháp này có thể giảm được một lượng nước từ 20 – 50% so với tưới NTX Tác giả cũng giải thích cho sự khác biệt này là nhờ giảm thất thoát do thấm thẳng đứng trong thời kỳ ruộng cạn

Ngoài ra trong hai năm 1992, 1993 Bhuiyan tiến hành nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ nước mặt ruộng đến việc giảm mức tưới Nghiên cứu tiến hành duy trì một lớp nước nông trên mặt ruộng sau khi gieo cấy 45 ngày Sau đó chế độ nước mặt ruộng luôn duy trì ở mức bão hòa Lượng nước tiết kiệm được do áp dụng phương pháp này đạt tới 40% so với tưới NTX mà không làm giảm năng suất lúa [15]

Các kết quả tương tự cũng được ghi nhận thông qua nghiên cứu của Kijne năm 1994 [17] như sau:

- Tưới không liên tục: Ruộng được tưới khi độ ẩm đất xuống thấp hơn độ ẩm đồng ruộng Lượng nước duy trì ở mức ngập nông Phương pháp này có thể tiết kiệm 20% lượng nước tưới so với tưới ngập liên tục

- Tưới ngập giai đoạn đầu: Áp dụng phương pháp này thì lượng nước tiết kiệm đến 40% nhưng năng suất cây trồng giảm 25%

- Tưới NLP được thực hiện như sau: trước khi kết thúc thời kỳ trỗ bông 30 ngày ruộng được tưới ngập nông, các giai đoạn khác luôn duy trì độ ẩm không nhỏ hơn 75% độ ẩm bão hòa Phương pháp này có thể tiết kiệm được nước tưới là 25% mà không làm giảm năng suất

Một nghiên khác của Mishra và cộng sự cho thấy để đạt được sự tối ưu trong năng suất lúa và hiệu quả sử dụng nước cần áp dụng kỹ thuật tưới NLP với thời gian

lộ tùy thuộc vào mực nước ngầm nông hay sâu Với mực nước ngầm nông (dao động từ 7 – 92 cm) thời gian lộ từ 3 – 5 ngày Với mực nước ngầm trung bình (dao động từ 13 – 126 cm) thời gian lộ từ 1-3 ngày [20]

1.3.2 Tình hình nghiên cứu tưới tiết kiệm cho lúa tại Việt Nam

Theo PGS.TS Nguyễn Văn Tỉnh – Phó Tổng cục trưởng Tổng cục Thủy Lợi thì kỹ thuật tưới tiết kiệm đã có mặt tại Việt Nam từ thập niên 60 của thế kỷ 20 Tuy nhiên do thời điểm ấy hạn hán ít xảy ra nên phương pháp này không được chú trọng [10] Ngày nay khi biến đổi khí hậu diễn ra ngày một phức tạp cùng với sự không

ổn định về nguồn nước do 2/3 lượng nước hình thành hàng năm bên ngoài lãnh thổ làm cho Việt Nam chúng ta phụ thuộc vào tỷ lệ khai thác, sử dụng nước của các quốc gia vùng thượng nguồn Mặt khác trong số gần 300 tỷ m3 nước hình thành trong nội địa sự phân bố rất không đồng đều cả theo không gian và thời gian làm cho nhiều vùng đất khan hiếm nước [1]

Xuất phát từ thực tế này mà phương pháp tưới tiết kiệm NLP cũng đã được nghiên cứu tại nhiều vùng của đất nước để có thể nhân rộng hơn nữa trên phạm vi toàn quốc, dần thay đổi tập quán canh tác của nông dân tưới NTX gây lãng phí nước và hiệu quả kinh tế lại không cao

Theo nghiên cứu của PGS.TS Trần Viết Ổn và TS Nguyễn Việt Anh về thực hiện tưới tiết kiệm cho lúa tại xã Quỳnh Hồng – Quỳnh Lưu – Nghệ An trong 5 vụ gieo trồng từ 2006 tới 2008 có được kết quả được trình bày trong bảng 2 bên dưới [3]:

Bảng 2: Tổng hợp kết quả số lần tưới và lượng nước tưới trong 5 vụ Đông

Xuân và Hè Thu từ 2006 – 2008 tại Quỳnh Lưu – Nghệ An

Khu thí nghiệm (S = 16.000m2)

Khu đối chứng (S = 16.000m2)

Tỷ lệ lượng nước tưới giảm nhờ tưới tiết kiệm (%)

Số lần tưới (lần)

Tổng lượng nước tưới (m3/ha)

Số lần tưới (lần)

Tổng lượng nước tưới (m3/ha)

Dựa vào bảng 3 có thể thấy phương pháp tưới tiết kiệm giúp tổng lượng nước tưới cho lúa giảm từ 19,1% đến 43,6% so với quy trình tưới truyền thống Số lần tưới giảm từ 35% đến 45% (giảm từ 5 – 6 đợt tưới)

Về năng suất được thể hiện thông qua bảng 3

Bảng 3: Năng suất lúa trong 5 vụ Đông Xuân và Hè Thu từ 2006 – 2008 tại

Quỳnh Lưu – Nghệ An

NS ô thí nghiệm (tạ/ha)

NS ô đối chứng (tạ/ha)

Tỷ lệ NS ô thí nghiệm so với

đối chứng (%) Tăng (+), giảm (-)

Về năng suất kết quả cho thấy năng suất giữa ô thí nghiệm và đối chứng có

sự khác nhau không đáng kể (dao động từ -1,97% đến 4,2%) Ở vụ Đông Xuân

2007 ở cả hai ô thí nghiệm và đối chứng năng suất lúa đều giảm so với 2 vụ Đông Xuân 2006 và 2008 là do ảnh hưởng của bệnh khô vằn trong giai đoạn làm đòng – trổ bông Ngoài ra giai đoạn này sự chuyển đổi thời tiết bất ngờ từ nóng sang lạnh

đã làm lá phát triển nhiều, cổ bông phát triển kém dẫn đên năng suất giảm so với mọi năm

Ngoài nghiên cứu tại Quỳnh Lưu – Nghệ An thì PGS.TS Trần Viết Ổn và

TS Nguyễn Việt Anh còn tiến hành các nghiên cứu tương tự trong 5 vụ Đông Xuân, Hè Thu năm 2006 – 2008 tại một số huyện thuộc thành phố Hà Nội và Long

An Thông qua các nghiên cứu này đưa ra một số kết luận sau:

- Lượng nước tưới giảm giúp chi phí sản xuất nông nghiệp giảm, thu nhập của người dân từ sản xuất nông nghiệp được cải thiện

- Quy trình này góp phần giảm bớt lượng chất độc hại trong đất và số rễ đen của lúa Giai đoạn phơi ruộng làm lớp đất mặt bị rạn nứt, không khí xâm nhập vào đất

dễ dàng, vi sinh vật háo khí hoạt động mạnh, hàm lượng chất khử bị giảm xuống do

bị oxy hóa, các chất có hại cho lúa như H2S, CH4, FeS,… sản sinh ra trong quá trình ngập nước được giảm trừ

- Trên ruộng bón nhiều phân hữu cơ hoặc ruộng giàu mùn, bị ngập nước thường xuyên, rút nước phơi mặt ruộng tạo điều kiện thuận lợi cho các quá trình phân giải của vi sinh vật háo khí Sau khi ngập nước trở lại, đất trở nên giàu chất dinh dưỡng

dễ tiêu để cung cấp cho cây lúa ở thời kỳ làm đòng, trổ bông Vì vậy, có thể xem rút nước phơi ruộng là một biện pháp bón phân thúc đòng cho lúa

- Khống chế đốt lúa vươn dài và tăng độ cứng của gốc, tăng khả năng chống đổ của cây lúa

- Tích lũy thêm chất dinh dưỡng trong đất Khi tháo cạn, các chất dinh dưỡng trong đất như đạm, lân dễ tiêu đều giảm nhưng khi tưới lại thì lại tăng lên so với trước lúc tháo cạn

- Nâng cao tỷ lệ thành bông và hạn chế đẻ nhánh vô hiệu của cây lúa

- Trong thời gian phơi ruộng, nước mao quản dâng cao có thể cung cấp nước cho bộ

rễ cây lúa sử dụng nên thời gian phơi ruộng hoàn toàn không ảnh hưởng đến quá trình sinh trưởng của cây trồng

Ngoài nghiên cứu trên thì còn một nghiên cứu đáng chú ý đó là đề tài

“Nghiên cứu quy trình công nghệ tưới tiết kiệm cho lúa và cà phê” [12] được tiến

hành nghiên cứu trên phạm vi ô thí nghiệm có kích thước 1,5 x 1,5m, bố trí 32 ô thí nghiệm tại Trung tâm Nghiên cứu thủy nông Thường Tín thuộc Viện Khoa Học Thủy Lợi Việt Nam trên nền đất sét pha với giống lúa Khang Dân Thời gian nghiên cứu được tiến hành trong 5 vụ từ 2006 – 2008 Trong thời kỳ đẻ nhánh và trổ bông, ruộng lúa luôn được giữ ở chế độ tưới ngay sau khi ruộng cạn nước, các thời kỳ khác thí nghiệm được tiến hành theo 10 công thức sau:

- Tưới nông thường xuyên với lớp nước mặt ruộng từ 30 – 50 mm

- Tưới sâu thường xuyên với lớp nước mặt ruộng từ 50 – 100 mm

- Tưới nông lộ liên tiếp với công thức tưới từ 0 – 50 mm (tưới ngay sau khi ruộng cạn nước)

- Tưới nông lộ phơi với công thức tưới từ 0 – 50 mm (tưới ngay sau khi ruộng cạn nước 3 ngày)

- Tưới nông lộ phơi với công thức tưới từ 0 – 50 mm (tưới ngay sau khi ruộng cạn nước 6 ngày)

- Tưới nông lộ phơi với công thức tưới từ 0 – 50 mm (tưới ngay sau khi ruộng cạn nước 9 ngày)

- Tưới sâu lộ liên tiếp với công thức tưới từ 0 – 100 mm (tưới ngay sau khi ruộng cạn nước)

- Tưới sâu lộ phơi với công thức tưới từ 0 – 100 mm (tưới ngay sau khi ruộng cạn nước 3 ngày)

- Tưới sâu lộ phơi với công thức tưới từ 0 – 100 mm (tưới ngay sau khi ruộng cạn nước 6 ngày)

- Tưới sâu lộ phơi với công thức tưới từ 0 – 100 mm (tưới ngay sau khi ruộng cạn nước 9 ngày)

Kết quả cho thấy sự dao động năng suất lúa của các công thức thí nghiệm phụ thuộc vào mùa vụ và thời gian phơi ruộng Trong toàn bộ các công thức thí nghiệm mức độ dao động không vượt quá 10% giá trị so với năng suất của ô đối chứng khi thời gian phơi ruộng không vượt quá 3 ngày đối với vụ Mùa và 6 ngày đối với vụ Xuân Nếu vượt quá thời gian phơi ruộng trên thì có sự giảm năng suất đáng kể

Về mức tưới kết quả nghiên cứu cho thấy mức dao động khá lớn Ở các công thức tưới nông lộ phơi, thời gian phơi ruộng càng nhiều hệ số sử dụng nước mưa càng tăng Tuy nhiên nếu trong thời kỳ phơi ruộng nếu để bề mặt đất ruộng nứt nẻ, khả năng mất nước do thấm theo chiều thẳng đứng sẽ tăng lên Do vậy mức tưới lại tăng lên đáng kể Tùy theo mức độ nứt nẻ mà lượng nước bị mất do thẩm lậu theo chiều thẳng đứng có khác nhau Song nhìn chung áp dụng tưới NLP hợp lý có thể giảm được số lần tưới từ 2 – 4 lần

Các kết quả từ nghiên cứu trên còn giúp đưa đến một số nhận xét sau đây:

- Không kể các loại hình đất có vấn đề như đất mặn, đất phèn trên nền các loại đất trung tính thì việc áp dụng chế độ phơi ruộng cho thấy các quá trình xảy ra trong đất

có lợi cho sự sinh trưởng và phát triển của lúa Khi phơi ruộng Eh tăng, tăng cường ôxy trong đất điều này có lợi cho sự phát triển của rễ lúa, tăng cường hoạt động của nhóm vi khuẩn có lợi tại vùng rễ lúa Mặt khác phơi ruộng làm giảm các chất có hại như Fe2+, H2S trong đất lúa

- Cây lúa rất nhạy cảm với việc thiếu nước Đặc biệt là trong một số thời kỳ như đẻ nhánh, trổ bông, nếu thiếu nước giai đoạn này năng suất giảm rõ rệt Các giai đoạn khác cây lúa có thể sinh trưởng và phát triển tốt khi trên ruộng duy trì độ ẩm không nhỏ hơn 80% độ ẩm đồng ruộng Nếu áp dụng chế độ tưới hợp lý thì sẽ không làm giảm năng suất lúa

- Cây lúa ưa ẩm nhưng nếu trong ruộng nước ngập sâu thì cũng hạn chế sự sinh trưởng nên năng suất giảm Vì vậy cần khống chế mức nước ở trong ruộng hợp lý

1.4 Tình hình nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ nước đến chuyển hóa N, P dễ tiêu trên thế giới và Việt Nam

1.4.1 Tình hình nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ nước đến chuyển hóa N, P

dễ tiêu trên thế giới

Theo nghiên cứu của Chang và Chu (1959) và Turner và Gilliam (1976)

nhận thấy rằng sau khi đưa nước vào ruộng lân hòa tan tăng lên do FePO4.2H2O bị khử thành Fe3(PO4)2 dễ hòa tan hơn [21]

Islam (1973) chỉ ra rằng khi đưa nước vào ruộng, lân được giải phóng từ lân

hữu cơ, đặc biệt là phytat sắt [8] Trong đất cacbonat việc tích lũy CO2 sẽ dẫn đến

pH giảm từ đây làm tăng hàm lượng lân dễ tiêu đã được chứng minh bởi Khan và

Mandal (1973) [16]

Các nghiên cứu của Hayman (1975), cho thấy axit nitric và axit sunfuaric do

vi khuẩn dị dưỡng tạo ra và axit cacbonic do vi khuẩn tự dưỡng đem lại dư thừa trong đất cũng làm tăng độ hòa tan của phốt phat trong đất Trong điều kiện yếm khí của đất ngập nước đất giàu chất hữu cơ H2S hình thành làm tăng khả năng hòa tan phốt phat sắt do chuyển Fe trong phốt phat sắt thành FeS và giải phóng lân [8]

Shinha (1971), thấy rạ lúa phân giải yếm khí tăng giải phóng lân [11]

Braydy, Nycle C (1984), ở đất ngập nước như đất lúa quá trình phản đạm hóa

có thể mất nhiều đạm nếu bón không đúng cách Bón phân đạm ure và amôn vào tầng ôxy hóa của đất lúa có thể giảm 60% - 70% đạm dưới cả 3 dạng: NH3, N2O,

N2 Bón đạm vào tầng khử, giữ đạm dưới dạng NH4+, ngăn chặn việc hình thành đạm NO3

-

trong ruộng lúa có thể nâng hiệu lực phân đạm lên gấp đôi [8]

Sự cố định đạm trong đất được nghiên cứu bởi nhiều nhà khoa học và tiêu

biểu có Powlson và cs (1986), khẳng định rằng khi bón các loại phân đạm gốc amôn

thì đạm sẽ bị cố định mạnh hơn so với khi bón các loại phân đạm dạng nitrat [8]

Bên cạnh đó theo Goswani và cs (1988), thì khi bón đạm cho lúa với liều lượng 60 –

120 kg N/ha trong hệ thống luân canh lúa – lúa mì cho thấy: 16,7% – 25,6% lượng đạm bón vào đất bị cố định [8]

1.4.2 Tình hình nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ nước đến chuyển hóa N, P

dễ tiêu tại Việt Nam

Võ Đình Quang và Defey (1999) đã nghiên cứu và chứng minh rằng khi đất

ngập nước làm tăng khả năng hấp thụ lân của đất [8]…

Các nghiên cứu của Nguyễn Vy, Trần Khải, Võ Đình Quang (1998) đều cho một kết luận chung rằng khi đất ngập nước, hàm lượng lân dễ tiêu tăng mạnh [8]

Trần Thị Thu Hà (2009), độ chua của đất ảnh hưởng rất lớn đến chiều hướng

chuyển hóa lân trong đất và trực tiếp ảnh hưởng đến khả năng cung cấp lân cho cây của đất pH đất ảnh hưởng đến toàn bộ quá trình hấp phụ lân trong đất vì nó quyết định sự tồn tại của các cation Ca2+, Mg 2+, Al 3+, Fe 3+ trong dung dịch đất Trong đất chua, sự tồn tại của các keo dương của đất tăng lên vì vậy làm tăng khả năng hấp phụ lân trong đất [8]

Theo Nguyễn Ngọc Đệ trong cuốn “Giáo trình cây lúa” thì khi ngập nước

làm lượng lân hòa tan gia tăng từ 0,05 ppm đến khoảng 0,6 ppm sau đó giảm xuống

và ổn định ở khoảng 40 – 50 ngày sau khi ngập nước [6]

Nghiên cứu của nhóm tác giả thuộc Viện lúa quốc tế IRRI và Đại Học Cần

Thơ về “Ảnh hưởng của kỹ thuật tưới ngập khô xen kẽ, phương thức gieo trồng,

giảm phân lân lên sinh trưởng và năng suất lúa OM5451 vụ Đông Xuân 2011 – 2012” được tiến hành tại Tà Đảnh – Tri Tôn – An Giang như sau [10]:

Thí nghiệm theo dõi 3 nhân tố với 3 lần lặp lại gồm 54 ô thí nghiệm với kích thước mỗi ô là 40 m2 Trong đó nhân tố 1 là kỹ thuật tưới gồm W1: tưới truyền thống ngập thường xuyên 2 – 5 cm, W2: tưới ngập khô xen kẽ (tưới nước trở lại ngay khi mực nước trong ống cách mặt đất 15 cm) và W3: tưới ngập khô xen kẽ (tưới nước trở lại ngay khi mực nước trong ống cách mặt đất 30 cm)

Nhân tố thứ 2 là phương pháp gieo trồng: S là gieo sạ với mật độ 12 kg/1000

m2; T là cấy với kích thước cấy 16x16 cm, tuổi mạ 12 ngày

Nhân tố 3 là phân bón với 3 mức bón phân lân: P0: không bón lân; P1: là bón

P2O5 ở mức 32,5 kg/ha; P2 là bón theo nông dân với mức P2O5 là 75 kg/ha

Liều lượng đạm và kali được cố định ở mức 115 kg N và 75 kg K2O cho 1

ha Mực nước trên ruộng được theo dõi 3 ngày/lần bằng cách đo mực nước bên trong ống nhựa Giá trị pH được đo 6 ngày/lần cho đến cuối vụ Lượng nước tưới được ghi nhận bằng đồng hồ nước khi bơm nước vào mỗi ô thí nghiệm Hàm lượng lân trong đất được phân tích trước và sau khi thu hoạch theo phương pháp Bray and Kutz Hàm lượng lân trong thân và lá lúa được phân tích ở giai đoạn chín sinh lý Kết quả nghiên cứu cho thấy:

 Sự biến động mực nước trên đồng ruộng

Mực nước thấp nhất trên ruộng ghi nhận tại thời điểm trước khi trỗ đạt 20 cm

so với mặt ruộng Ở phương pháp tưới W2 cần lượng nước tưới là 880 m3/ha trong khi đó tưới theo W1 cần tới 1.870 m3/ha Như vậy áp dụng phương pháp tưới ngập khô xen kẽ một cách hợp lý có thể tiết kiệm được khoảng 50% lượng nước tưới

 Sự biến động pH của nước

Sự biến động pH của nước trên ruộng lúa trong ba phương pháp tưới cho thấy W2 là ít biến động nhất và giá trị pH ở chế độ tưới này thuận lợi hơn cho cây lúa so với hai chế độ tưới còn lại là W1 và W3 Sự biến động pH không tuân theo bất

cứ quy luật nào và khác biệt nhau

Riêng đối với ba mức bón phân lân và hai kiểu gieo trồng thì sự biến động

pH rất tương đồng và không có sự khác biệt nhiều Như vậy chế độ nước tưới có ảnh hưởng nhiều hơn lên giá trị pH so với các mức bón phân lân hay phương thức gieo trồng

 Ảnh hưởng của nhân tố thí nghiệm lên hàm lượng lân trong đất và cây lúa Kết quả trình bày trong bảng 4 dưới đây cho thấy:

Hàm lượng lân dễ tiêu trong đất trước và sau thu hoạch không khác biệt giữa các ô thí nghiệm Tuy nhiên hàm lượng lân dễ tiêu trung bình trong đất vào cuối vụ

ở những ô cấy thấp hơn một cách có ý nghĩa so với những ô sạ

Có sự khác biệt về hàm lượng lân trong cây lúa giữa hai phương pháp gieo trồng Hàm lượng lân tích lũy trong thân lúa ở phương pháp cấy cao hơn gấp đôi hàm lượng lân trong thân lúa ở phương pháp sạ Giải thích cho việc này có thể do cấy làm cho bộ rễ lúa tập trung với mật độ cao nên giúp lúa cấy hấp thu lân từ đất

hiệu quả hơn dẫn đến hàm lượng lân còn lại sau thu hoạch trong đất ít hơn so với phương pháp sạ Chính vì hấp thu nhiều hơn nên sự tích lũy lân trong thân lúa ở phương pháp cấy cao hơn

Phương pháp tưới không làm thay đổi hàm lượng lân trong đất cũng như việc tích lũy lân trong cây lúa

Bảng 4: Ảnh hưởng của các nhân tố thí nghiệm lên lượng lân trong đất và cây

lúa lúc thu hoạch

Nhóm tác giả thuộc Đại Học Cần Thơ và Đại Học An Giang đã tiến hành

nghiên cứu đề tài: “Ảnh hưởng của kỹ thuật tưới luân phiên lên sự khoáng hóa đạm

của đất phù sa trồng lúa ở đồng bằng sông Cửu Long” Từ đề tài nghiên cứu đưa ra

một số kết luận như sau [10]:

 Trên đất phù sa, kỹ thuật tưới luân phiên giúp tăng khả năng khoáng hóa đạm ở

cả hai dạng NH4+ và NO3- Tốc độ khoáng hóa NH4+ cao hơn ở phương pháp tưới luân phiên so với tưới NTX

 Phương pháp tưới luân phiên hay chính là NLP đã giúp gia tăng lượng đạm NO3

-trong đất và tốc độ nitrit, nitrat hóa ở tưới NLP cũng cao hơn so với tưới NTX Tốc độ khoáng hóa NO3- đạt cao nhất tại phương pháp tưới NLP vào giai đoạn

65 ngày sau sạ trong khi hàm lượng NO3- biến mất sau 15 ngày sau sạ ở phương pháp tưới NTX

 Kỹ thuật tưới luân phiên NLP được xem là một trong những tác nhân quan trọng xúc tiến sự khoáng hóa N trong đất lúa đồng bằng sông Cửu Long

1.5 Nhu cầu dinh dưỡng Nitơ, Phốt pho của lúa vùng Đồng bằng sông Hồng 1.5.1 Nhu cầu dinh dưỡng Nitơ của cây lúa

Đạm là thành phần dinh dưỡng quan trọng nhất của thực vật Là thành phần cấu tạo lên protit, chất diệp lục, men và các chất hữu cơ khác cấu tạo lên tế bào thực vật Đạm điều tiết các hoạt động sống của cây, tham gia trong các chất kích thích sinh trưởng, các vitamin Đạm có hoạt tính sinh học cao, nó có mặt trong các enzim, xúc tiến các quá trình biến đổi sinh hóa trong cơ thể sống Vì vậy đạm có vai trò quyết định tới sinh trưởng và phát triển của cây lúa, là yếu tố quyết định năng suất cây trồng

Khác với các cây trồng cạn, cây lúa có thể hút thu và sử dụng cả hai dạng đạm là nitrat (NO3-) và amôn (NH4+) nhưng chủ yếu vẫn là dạng đạm dễ tiêu amôn, nhất là trong giai đoạn sinh trưởng ban đầu Cây lúa hút đạm amôn nhanh hơn đạm nitrat nhưng lại không tích lũy trong tế bào lá mà ngược lại khi nồng độ nitrat trong môi trường đất cao cây lúa sẽ tích lũy nhiều nitrat trong tế bào

Ở giai đoạn sinh trưởng ban đầu đạm được tích lũy chủ yếu trong thân lá, khi lúa trổ khoảng 48 – 71% đạm được đưa lên bông Đạm giữ vai trò quan trọng trong hình thành bộ rễ, thúc đẩy nhanh quá trình đẻ nhánh và phát triển thân lá 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

Nếu thiếu đạm cây lúa lùn, còi cọc, nở bụi ít, chồi nhỏ, lá ngắn hẹp, vàng, sớm lụi Giai đoạn sinh sản, nếu thiếu đạm cây lúa sẽ cho bông ngắn, ít hạt, hạt nhỏ Thừa đạm cây lúa phát triển thân lá quá mức, cây dễ lốp đổ, hàm lượng đạm trong cây cao dẫn đến cây có màu xanh đậm thu hút côn trùng nên cây dễ bị bệnh, làm giảm năng suất cây trồng

Đạm còn làm tăng hàm lượng protein trong gạo nên làm tăng chất lượng gạo Lượng đạm cần thiết để tạo ra 1 tấn thóc là 17 – 25 kg N, trung bình cần 22,2 kg N

Ở mức năng suất cao hơn thì lượng đạm cần thiết để tạo ra 1 tấn thóc càng cao [12] Ngoài ra nhu cầu đạm của cây lúa còn phụ thuộc vào mùa vụ gieo cấy, độ màu mỡ của đất, tiềm năng năng suất của giống lúa

1.5.2 Nhu cầu dinh dưỡng Phốt pho của cây lúa

Theo Lê Văn Can năm 1964 thì lân là một trong những chất cần thiết cho quá trình trao đổi chất của cây, nó có mặt trong các chất hữu cơ quan trọng Các chất này ảnh hưởng trực tiếp đến sự phân chia tế bào qua quá trình trao đổi chất béo, protein cụ thể là ATP, AND, ARN, có vai trò quan trọng trong quá trình quang hợp và hô hấp của cây Lân làm tăng khả năng hút đạm cho cây và giúp hấp phụ

Fe, làm giảm nồng độ Fe trong đất từ đó giảm nồng độ độc trong đất Trong thời kỳ chín của cây lúa hàm lượng lân vô cơ giảm nhanh và hoạt động của enzyme photphorilaza tăng đến 16 ngày sau khi thụ tinh của hạt sau đó giảm xuống Vì vậy

có thể khẳng định lân là một thành phần dinh dưỡng rất cần thiết đối với cây trồng trong đó có cây lúa

Lân có mối quan hệ chặt chẽ với sự hình thành diệp lục, protit và sự di chuyển tinh bột Cây lúa hút mạnh lân hơn so với cây trồng cạn Cùng với đạm, lân xúc tiến sự phát triển của bộ rễ và tăng số nhánh đẻ, đồng thời làm lúa trỗ và chín sớm hơn

Cây lúa cần lân nhất trong giai đoạn đầu Khi lúa trổ khoảng 37 – 83% lân được chuyển lên bông [6] Để tạo ra 1 tấn thóc cây lúa cần khoảng 7,1 kg P2O5trong đó tích lũy chủ yếu vào hạt Cây lúa hút lân mạnh nhất vào thời kỳ đẻ nhánh

1.6 Tổng quan về Nitơ, Phốt pho trong đất trồng lúa

1.6.1 Quá trình chuyển hóa của N, P trong đất lúa

1.6.1.1 Quá trình chuyển hóa của N trong đất lúa

Do chế độ ngập nước của đất lúa mà quá trình canh tác của đất lúa khác với các loại đất khác và đặc biệt sự chuyển hóa N trong đất có những nét đặc trưng Đất lúa ngập nước có đặc điểm phân thành lớp ôxy hóa và khử Lớp khử (lớp đất sâu)

Trong đất lúa ngập nước N khoáng chủ yếu ở dạng NH4+ là kết quả của quá trình khoáng hóa – quá trình chủ đạo cung cấp N khoáng dạng NH4+ cho cây lúa Trong đất lúa thì NH4+, NO3- cũng bị cố định tạo thành N hữu cơ trong cơ thể sinh vật Nếu quá trình khoáng hóa chiếm ưu thế hơn quá trình cố định thì N khoáng được tích lũy cung cấp cho cây và ngược lại thì N bị mất tạm thời đối với dinh dưỡng của cây trồng

Trong đất lúa N còn có thể mất liên quan đến hai quá trình nitrat hóa và phản nitrat hóa Sự phản nitrat hóa là một hiện tượng phổ biến trong đất ngập nước do phản ứng sinh hóa giữa nitrat và các sản phẩm của sự trao đổi chất yếm khí gây ra

Vì vậy áp suất ôxy thấp và sự có mặt của các chất hữu cơ dễ phân giải là các điều kiện thuận lợi cho sự phản nitrat hóa

Theo Broadbent và Stojanoyic thì lượng NO3- bị tổn thất do NO3- bị khử thành NH3 không lớn, chỉ vào khoảng 0 – 6% Nitrit là sản phẩm trung gian của sự phản nitrat hóa và sự khử ôxy của nitrat, luôn có mặt trong đất ngập nước với hàm lượng không cao (≤ 3 ppm)

1.6.1.2 Quá trình chuyển hóa của P trong đất lúa

Sự cố định lân trong đất chua bởi các thành phần khoáng thường là kết quả

từ phản ứng của các ion phốt phat với Fe, Al và có thể là các khoáng sét silicate Trong đất phèn sau 15 ngày ngập nước thì hầu hết P chuyển sang dạng liên kết với

Fe, Al Lúc này hàm lượng Fe, Al giảm đi nhanh chóng sau 15 – 20 ngày ngập nước Đất ở điều kiện ôxy hóa cố định P nhiều hơn dưới điều kiện khử

Ở đất chua, ion phốt phatkhông những phản ứng với Al3+ và Fe3+ hòa tan mà còn phản ứng với các oxit ngậm nước của các nguyên tố gibsit (Al2O3.3H2O) và Geothit (Fe2O3.3H2O)

Ở đất chua số lượng lân bị các oxit sắt và oxit nhôm ngậm nước cố định còn vượt qua cả số lượng lân bị kết tủa với Al3+,Fe3+ và Mn hòa tan

Tương tự trong đất kiềm thì Ca2+ sẽ phản ứng với ion phốt phat để tạo thành các hợp chất khó tan

1.6.2 Ảnh hưởng của một số yếu tố đến quá trình chuyển hóa N, P trong đất

1.6.2.1 Ảnh hưởng của thành phần cơ giới đất

Trong đất chứa nhiều CO2 hơn O2 Lượng CO2 trong đất phụ thuộc vào trạng thái của đất Đất chặt (thành phần cơ giới nặng) lượng CO2 nhiều hơn đất tơi xốp Càng xuống sâu lượng CO2 càng tăng lên Trong đất nhiều CO2 và ít O2 thì bất lợi cho sự hô hấp và sinh trưởng của các vi sinh vật Vì vậy sự chuyển hóa N, P trong đất có thành phần cơ giới nặng bao giờ cũng chậm hơn trong đất có thành phần cơ giới nhẹ Điều này đồng nghĩa với việc trong đất thành phần cơ giới nhẹ chất hữu cơ

và mùn bị phá hủy nhanh chóng làm đất không nhiều mùn và ít đạm

1.6.2.2 Ảnh hưởng của chất hữu cơ trong đất

Tốc độ khoáng hóa N, P trong đất phụ thuộc vào bản chất của chất hữu cơ trong đất Đối với N thì khoáng hóa mạnh nhất là các loại đường, tinh bột, sau đó đến protit, cenlulo, bền vững hơn cả là lignin, sáp, nhựa Còn đối với P thì axit nucleic dễ khoáng hóa hơn phytin

Tỷ số C/N càng thấp (< 15:1) điều đó chứng tỏ khoáng hóa xảy ra mạnh giải phóng nhiều N dạng vô cơ Nếu C/N cao (> 30:1) quá trình khoáng hóa xảy ra chậm Không những vậy C/N cao sẽ ngăn chặn sự phóng thích NH4+ đồng thời ngăn chặn sự nitrat hóa Nếu NH3 hiện diện quá cao cũng làm kìm hãm sự nitrat hóa do

NH3 gây độc đối với nitrobacter vì thế có sự tích lũy các ion NO2- gây độc (Brady, 1984)

Theo Đỗ Thị Thanh Ren và ctv (1995) thì đất giàu mùn làm tăng hiệu quả cố

định N của Rhizobium và Azotobacter, khả năng nitrat hóa cũng tăng lên

Ngưỡng C/P càng thấp thì khoáng hóa xảy ra càng nhanh, giải phóng lân vô

cơ nhanh hơn so với C/P cao

1.6.2.3 Ảnh hưởng của pH

 Giá trị pH có ảnh hưởng rất lớn tới quá trình chuyển hóa N trong đất

 Quá trình cố định đạm bằng con đường sinh học thì hầu hết các loài vi khuẩn tham gia vào quá trình này có thể phát triển tốt ở pH = 6 – 7 Sự phát triển

và hoạt động của Rhizobium sẽ giảm khi tính axit của đất tăng

 Quá trình khoáng hóa đạm được tăng cường khi pH > 5,5

 Quá trình nitrat hóa xảy ra trong khoảng pH = 5,5 – 10 và tối ưu ở pH = 7

 Quá trình phản nitrat hóa

Phản nitrat hóa không thể xảy ra khi pH thấp vì ở điều kiện đó vi khuẩn phản nitrat hóa không hoạt động Các nghiên cứu chỉ ra rằng tốc độ phản nitrat hóa có giá trị cao nhất trong khoảng pH = 7 – 7,5 pH = 4,9 – 5,6 đạm bị mất chủ yếu ở dạng

N2O, pH > 7 chủ yếu mất đạm ở dạng N2

 Khả năng tồn tại của P trong đất phụ thuộc rất lớn vào pH đất

 Trong đất có phản ứng axit thì P sẽ liên kết với Fe, Al làm giảm hàm lượng P

dễ tiêu trong đất tạo thành phức như (Fe(OH)2H2PO4) và (Al(OH)2 H2PO4) Trong đó tại pH < 4 thì sẽ tạo phức Fe – P và tại pH = 5 – 5,5 thì tạo phức Al – P là chủ yếu [21]

 Đối với đất có phản ứng kiềm thì P sẽ liên kết với Ca Trong điều kiện hiếu khí có cả Fe, Al và Ca thì phốt phat tan nhiều nhất tại pH = 6 – 7 Khi môi trường không có ôxy Fe3+ bị khử thành Fe2+ tạo phức với phốt pho, làm giảm

độ dễ tiêu của phốt pho

 Lân trong đất không những bị cố định bởi cation Al, Fe mà còn bị cố định bởi các ôxit ngậm nước của các nguyên tố gibsit (Al2O3.3H2O) và geothit (Fe2O3.3H2O)

Hình 2: Hiệu lực phốt pho bị ảnh hưởng bởi pH đất

1.6.2.4 Ảnh hưởng của cường độ ôxy hóa khử dung dịch đất

Cường độ ôxy hóa khử của dung dịch đất được xác định bằng điện thế ôxy hóa – khử (kí hiệu Eh) Thế ôxy hóa khử ảnh hưởng rất lớn tới các quá trình biến đổi N trong đất

 Quá trình khoáng hóa:

Tốc độ khoáng hóa cũng phụ thuộc vào điều kiện thoáng khí của đất Sự khoáng hóa cần có nước nhưng nếu độ ẩm quá cao gây yếm khí thì sẽ dẫn đến tình

trạng phân hủy chất hữu cơ giảm Đối với đất ruộng ngập nước việc cày ải phơi ruộng (giúp đất thoáng khí trước khi trở lại trạng thái ẩm sẽ làm cho quá trình khoáng hóa diễn ra mạnh hơn đất bị ngập liên tục (Nguyễn Quan Lữ, 1981)

 Quá trình nitrat hóa

Nitrat hóa là một quá trình oxy hóa vì vậy cần điều kiện đất thoáng khí Đối với đất thoáng khí và đất thoát nước tốt cung cấp đầy đủ oxy thì quá trình nitrat xảy

ra mạnh và nhanh Trong đất ngập nước liên tục, đất ở điều kiện yếm khí thì quá trình nitrat hầu như không xảy ra (Brady, 1984)

 Quá trình phản nitrat hóa

Quá trình phản nitrat hóa xảy ra trong điều kiện thiếu oxy, vi sinh vật dùng nitrat làm nguồn oxy để hô hấp yếm khí giải phóng khí N2 hoặc các khí nitơ oxit trả lại môi trường Trong điều kiện đất thoáng khí giàu oxy thì vi sinh vật sẽ ưu tiên sử dụng oxy trước làm chất nhận điện tử, khi đó quá trình phản nitrat hóa bị cản trở Cũng giống như quá trình khoáng hóa đạm thì quá trình khoáng hóa lân cũng xảy ra mạnh trong điều kiện môi trường có sự xen kẽ khô – ẩm liên tục Trong điều kiện thoáng khí P có thể bị cố định bởi Fe3+

1.6.2.5 Ảnh hưởng của nhiệt độ và ẩm độ

Quá trình cố định đạm: vi khuẩn nốt sần Rhizobium thích ứng và phát triển

tốt tại đất có ẩm độ 60 – 70%, nhiệt độ từ 28 – 300C

 Quá trình khoáng hóa

Độ ẩm đất ảnh hưởng đến tốc độ khoáng hóa N Theo Alexander (1961) cho rằng đất có độ ẩm 70% thì làm hượng N khoáng hóa khoảng 180ppm sau 28 ngày ủ

và hàm lượng chỉ đạt 40 ppm ở độ ẩm 27% khả năng giữ nước của đất trên cùng một điều kiện thí nghiệm Độ ẩm thích hợp cho sự khoáng hóa N thường là 50 – 60% khả năng giữ nước của đất

Các kết quả nghiên cứu cũng chỉ ra rằng nhiệt độ tối hảo cho quá trình khoáng hóa là 25-300C Nhiệt độ lạnh lâu dài cũng làm cho tốc độ khoáng hóa xảy

ra chậm, do đó vùng ôn đới đất thường giàu mùn hơn vùng nhiệt đới

 Quá trình nitrat hóa

Nhiệt độ và độ ẩm đều ảnh hưởng mạnh đến quá trình nitrat hóa Nhiệt độ thích hợp cho sự nitrat hóa là 25 – 350C Nhiệt độ thấp < 150C làm quá trình nitrat diễn ra chậm Sự nitrat giảm khi nhiệt độ > 350C và giảm liên tục khi nhiệt độ lớn hơn 500C Hầu hết các vi khuẩn nitrat hóa không còn sinh trưởng ở nhiệt độ nhỏ hơn 40C Khoảng nhiệt độ gây chết vi khuẩn Nitrosomonas là 55 – 580C

Theo Brady (1984) thì quá trình nitrat cũng cần cung cấp đủ nước Độ ẩm đất quá thấp hoặc quá cao cũng làm chậm sự nitrat hóa Trên thực tế độ ẩm thích hợp cho sự sinh trưởng của cây trồng cũng là độ ẩm thích hợp cho sự nitrat hóa

 Quá trình phản nitrat hóa

Quá trình phản nitrat hóa có thể xảy ra trong khoảng nhiệt độ từ 5 – 350C Nhiều loài vi khuẩn phản nitrat hóa dễ thích nghi với sự thay đổi nhiệt độ

Các chủng vi sinh vật có nhiệt độ thích hợp cho quá trình phân giải lân là khác nhau Mỗi chủng sẽ thích hợp ở một nhiệt độ nhất định nằm trong một khoảng nhiệt độ nhất định nào đó Nhìn chung khoảng nhiệt độ thích hợp nằm trong khoảng 30 – 500C

Ở những nơi có độ ẩm cao, do hoạt động của vi sinh vật mạnh nên tạo ra nhiều axit hữu cơ làm tăng phân giải lân

1.7 Ảnh hưởng của chế độ nước đến các yếu tố chi phối sự tồn tại và chuyển hóa Nitơ, Phốt pho trong đất

1.7.1 Ảnh hưởng của chế độ nước đến chất hữu cơ trong đất

Chế độ nước ảnh hưởng đến điều kiện háo khí hoặc yếm khí Trong điều kiện khô hanh quanh năm, tốc độ mùn hóa chậm, nhưng nếu thường xuyên ngập nước mùn hóa thực hiện dưới tác động của vi sinh vật yếm khí sẽ sinh ra những axit hữu

cơ và các chất khử (CH4, H2S…), những chất này kìm hãm hoạt động của vi sinh vật làm cho tốc độ mùn hóa chậm hơn và xác hữu cơ biến thành than bùn

Trong điều kiện có mùa khô, ẩm xen kẽ thì mùn được tích lũy nhiều nhất Trong điều kiện ẩm, nóng, khoáng hóa chiếm ưu thế Khi khô, lạnh các hợp chất hữu cơ đã hình thành khi phân giải ở mùa nóng, ẩm được vi sinh vật chuyển hóa, trùng hợp lại tạo thành mùn

1.7.2 Ảnh hưởng của chế độ nước đến diễn biến pH đất

Ảnh hưởng của chế độ nước đến pH đất đã được rất nhiều tác giả nghiên cứu

và đưa ra kết luận khi các loại đất ngập nước thì có xu hướng tăng hoặc giảm pH và tiệm cận về giá trị pH = 7 Đối với các loại đất có pH < 7 thời gian ngập càng dài giá trị pH càng tăng do khi ngập nước quá trình khử xảy ra Đây là quá trình sử dụng proton (H+) Do vậy nồng độ H+ trong đất giảm, pH tăng

Fe2O3 + 6H+ + 2e- → Fe2+ + 3H2O MnO2 + 4H+ + 2e- → Mn2+ + 2H2O Ngược lại trong đất pH > 7 thì CO2 hòa tan trong nước tạo thành HCO3- làm cho pH giảm Quá trình trung hòa pha loãng xảy ra làm pH đất giảm và tiệm cận về giá trị pH = 7

1.7.3 Ảnh hưởng của chế độ nước đến diễn biến thế ôxy hóa khử của đất

Trong đất lúa ngập nước động thái Eh phụ thuộc vào 3 yếu tố là thời gian ngập nước, chế độ bón phân và sự sinh trưởng của cây lúa Trong đó chế độ nước

có ý nghĩa hết sức quan trọng đối với động thái Eh Thời gian ngập nước càng dài thì Eh càng giảm và ngược lại

Theo TS Nguyễn Việt Anh (2009) [2] tiến hành thí nghiệm sự thay đổi Eh theo thời gian ngập nước cũng cho kết quả tương tự Trong 8 ngày đầu sau khi ngập nước giá trị Eh giảm nhanh chóng (từ 129 mV xuống còn -84 mV và từ 168 mV xuống – 185 mV) Sau 8 ngày giá trị Eh có xu hướng không giảm theo thời gian ngập nước mà có xu hướng ổn định Đến giai đoạn rút nước phơi ruộng sự tăng Eh phụ thuộc vào trạng thái bề mặt đất sau khi rút nước Nếu bề mặt đất se mặt (không

có vết nứt) giá trị Eh dao động từ 90 – 100 mV Nếu bề mặt đất nứt chân chim, giá trị Eh đạt từ 150 – 200 mV

Theo nghiên cứu của TS Văn Huy Hải (1986) [24] về động thái của Eh trên bốn công thức: CT1 mẫu đất có bón thêm đạm dạng NO3-, CT2 mẫu đất bón rơm + đạm NO3-, CT3 mẫu đất bón phân chuồng + đạm NO3-, CT4 đối chứng không bón thêm gì cho kết quả như sau:

Cả bốn công thức Eh đều giảm trong vòng hai tuần đầu sau khi ngập nước Trong đó trừ CT1 ra thì cả ba công thức nghiên cứu còn lại Eh đều giảm, mạnh nhất

là mẫu bón phân chuồng và rơm Sau hai tuần đầu ngập nước thì chỉ số Eh tiếp tục giảm nhưng không đáng kể có thể coi ở mức ổn định

Như vậy chế độ nước có ảnh hưởng tới Eh và qua đó gián tiếp ảnh hưởng đến trạng thái tồn tại các chất có trong đất lúa như N, P

CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Địa điểm và đối tượng nghiên cứu

 Địa điểm nghiên cứu: xã Văn Hoàng – Phú Xuyên – Hà Nội

 Đối tượng nghiên cứu: Đất trồng lúa lấy tại địa điểm nghiên cứu, chế độ tưới

và N, P trong đất

2.2 Nội dung nghiên cứu

1 Nghiên cứu thí nghiệm trong phòng – không trồng lúa tại phòng phân tích thuộc Trường Đại học Thủy Lợi

2 Bố trí thí nghiệm đồng ruộng tại địa điểm nghiên cứu

3 Nội dung nghiên cứu bao gồm:

 Nghiên cứu điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội huyện Phú Xuyên

 Tính chất nền của đất trồng lúa huyện Phú Xuyên

 Động thái Eh, pH đất liên quan đến chế độ tưới khác nhau trong điều kiện phòng thí nghiệm

 Động thái Eh, pH đất liên quan đến chế độ tưới trong thí nghiệm đồng ruộng

 Theo dõi sự biến động hàm lượng N, P trong điều kiện phòng thí nghiệm

 Theo dõi sự biến động hàm lượng N, P trong thí nghiệm đồng ruộng

2.3 Phương pháp nghiên cứu

2.3.1 Phương pháp kế thừa

Trên cơ sở các nghiên cứu đã công bố trước đây sẽ kế thừa một số kết quả nghiên cứu nhằm đạt được mục tiêu đề tài

2.3.2 Phương pháp lấy mẫu ngoài thực địa

 Đối với thí nghiệm trong phòng thí nghiệm

Đất được lấy tại địa điểm bố trí thí nghiệm đồng ruộng vào thời điểm trước khi bước vào vụ Hè Thu

Mẫu đất được lấy ở tầng mặt (0-20 cm) theo phương pháp lấy mẫu hỗn hợp,

5 mẫu đơn cho 1 mẫu hỗn hợp Mẫu đất sau khi lấy được cho vào túi và ghi phiếu mẫu gồm các nội dung sau: tên mẫu, địa điểm, thời gian lấy mẫu Sau đó mẫu đất được đưa về phòng thí nghiệm thuộc Trường Đại học Thủy lợi để tiến hành xử lý và

bố trí thí nghiệm trong phòng