ảnh hưởng của bón phân hữu cơ vi sinh từ rơm rạ đến sự phát thải khí ch4, n2o gây hiệu ứng nhà kính và năng suất lúa om5451

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA NÔNG NGHIỆP VÀ SINH HỌC ỨNG DỤNG BỘ MÔN DI TRUYỀN GIỐNG NÔNG NGHIỆP --- Hội đồng chấm luận văn tốt nghiệp đã chấp nhận luận văn tốt nghiệp Kỹ sư ngành Nông

PHAN HOÀNG KHANG

ẢNH HƯỞNG CỦA BÓN PHÂN HỮU CƠ VI SINH

GÂY HIỆU ỨNG NHÀ KÍNH VÀ NĂNG SUẤT LÚA OM5451

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP NGÀNH: NÔNG HỌC

2014 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA NÔNG NGHIỆP & SINH HỌC ỨNG DỤNG

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP NGÀNH: NÔNG HỌC

ẢNH HƯỞNG CỦA BÓN PHÂN HỮU CƠ VI SINH

GÂY HIỆU ỨNG NHÀ KÍNH VÀ NĂNG SUẤT LÚA OM5451

2014

Cán bộ hướng dẫn

TS NGUYỄN THÀNH HỐI

Sinh viên thực hiện

PHAN HOÀNG KHANG

MSSV: 3113244 Lớp: TT1119A1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA NÔNG NGHIỆP & SINH HỌC ỨNG DỤNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA NÔNG NGHIỆP VÀ SINH HỌC ỨNG DỤNG

BỘ MÔN DI TRUYỀN GIỐNG NÔNG NGHIỆP

-

Luận văn tốt nghiệp Kỹ sư ngành Nông học, với đề tài:

ẢNH HƯỞNG CỦA BÓN PHÂN HỮU CƠ VI SINH

GÂY HIỆU ỨNG NHÀ KÍNH VÀ NĂNG SUẤT LÚA OM5451

Do sinh viên Phan Hoàng Khang thực hiện

Kính trình hội đồng chấm luận văn tốt nghiệp

Cần Thơ, ngày … tháng … năm 2014 Cán bộ hướng dẫn

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân Các số liệu, kết quả trình bày trong luận văn là trung thực và chưa được công bố trong bất kỳ luận văn nào trước đây

Tác giả luận văn

Phan Hoàng Khang

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA NÔNG NGHIỆP VÀ SINH HỌC ỨNG DỤNG

BỘ MÔN DI TRUYỀN GIỐNG NÔNG NGHIỆP

-

Hội đồng chấm luận văn tốt nghiệp đã chấp nhận luận văn tốt nghiệp Kỹ sư ngành Nông học với đề tài: ẢNH HƯỞNG CỦA BÓN PHÂN HỮU CƠ VI SINH TỪ RƠM RẠ ĐẾN SỰ PHÁT THẢI KHÍ CH4, N2O GÂY HIỆU ỨNG NHÀ KÍNH VÀ NĂNG SUẤT LÚA OM5451 Do sinh viên Phan Hoàng Khang thực hiện và bảo vệ trước hội đồng Ý kiến của hội đồng chấm luận văn tốt nghiệp:

Luận văn tốt nghiệp được hội đồng đánh giá ở mức:

Cần Thơ, ngày … tháng … năm 2014 Thành viên Hội đồng

DUYỆT KHOA Trưởng Khoa Nông Nghiệp & SHƯD

QUÁ TRÌNH HỌC TẬP

I Lý lịch sơ lược

Họ và tên: Phan Hoàng Khang Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 05/11/1992 Dân tộc: Kinh Nơi sinh: Xã Thới Sơn, huyện Tịnh Biên, tỉnh An Giang

Cha: Phan Văn Mộng Năm sinh: 1961

Chỗ ở hiện tại: Tổ 4, ấp Núi Két, xã Thới Sơn, huyện Tịnh Biên, tỉnh An Giang Email: phkhang0511@gmail.com Điện thoại: 01658973340

LỜI CẢM TẠ Kính dâng!

Cha mẹ đã hết lòng nuôi nấng, dạy dỗ con khôn lớn nên người

Xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến

- Thầy Nguyễn Thành Hối và thầy Ngô Ngọc Hưng đã tận tình hướng dẫn, truyền đạt kinh nghiệm, góp ý và cho những lời khuyên hết sức bổ ích trong việc nghiên cứu và hoàn thành luận văn này

- Cố vấn học tập Nguyễn Lộc Hiền đã quan tâm và dìu dắt lớp tôi hoàn thành tốt khóa học

- Quý Thầy, Cô trường Đại học Cần Thơ, khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng đã tận tình truyền đạt kiến thức trong suốt khóa học

Xin chân thành cảm ơn!

- Anh Nguyễn Quốc Khương và anh Mai Vũ Duy đã giúp tôi hoàn thành

số liệu và chỉnh sửa luận văn

- Anh Đỗ Tấn Trung lớp Cao học Trồng trọt khóa 19 cùng các bạn Tuyết Nhung, Xương, Trinh, Kiều Anh, Trọng Hữu, Trạng, Thật, Vương, Ngọc Hữu,

đã hết lòng giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài

PHAN HOÀNG KHANG 2014 “Ảnh hưởng của bón phân hữu cơ vi sinh từ rơm rạ đến sự phát thải khí CH 4 , N 2 O gây hiệu ứng nhà kính và năng suất lúa OM5451” Luận văn tốt nghiệp Kỹ sư Nông học, khoa Nông nghiệp và Sinh

học Ứng dụng, trường Đại học Cần Thơ, 43 trang Cán bộ hướng dẫn: TS Nguyễn Thành Hối

-

TÓM LƯỢC

Đề tài được thực hiện tại khu thí nghiệm Bộ môn khoa học cây trồng, khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng từ tháng 06-12/2013 nhằm đánh giá ảnh hưởng của phân hữu cơ vi sinh từ rơm rạ đến sự phát thải khí CH4, N2O và năng suất lúa OM5451 Thí nghiệm 1 nhân tố được bố trí theo thể thức khối hoàn toàn ngẫu nhiên với 3 lần lặp lại, gồm 4 nghiệm thức là: (1) Rơm + Nấm

Trichoderma (Đối chứng); (2) Rơm + Nấm Trichoderma + Phân đạm + Phân lân

+ Vi khuẩn cố định đạm Azospirillum + Vi khuẩn hòa tan lân Pseudomonas

stutzeri; (3) Rơm + Nấm Trichoderma + Phân đạm + Vi khuẩn cố định đạm Azospirillum; (4) Rơm + Nấm Trichoderma + Phân lân + Vi khuẩn hòa tan lân Pseudomonas stutzeri. Kết quả thí nghiệm cho thấy ở nghiệm thức rơm ủ với

nấm Trichoderma có bổ sung phân đạm, phân lân, vi khuẩn cố định đạm

Azospirillum và vi khuẩn hòa tan lân Pseudomonas stutzeri làm giảm phát thải

khí CH4, N2O hơn so với nghiệm thức đối chứng chỉ ủ rơm với nấm

Trichoderma Trong điều kiện nhà lưới, bón phân rơm ủ với nấm Trichoderma có

bổ sung phân đạm, phân lân, vi khuẩn cố định đạm Azospirillum và vi khuẩn hòa tan lân Pseudomonas stutzeri đã làm tăng số hạt trên bông, tỷ lệ hạt chắc do đó

làm tăng năng suất lúa (4,69 tấn/ha)

MỤC LỤC

QUÁ TRÌNH HỌC TẬP iv

LỜI CẢM TẠ v

TÓM LƯỢC vi

DANH SÁCH BẢNG ix

DANH SÁCH HÌNH x

DANH SÁCH CHỮ VIẾT TẮT xi

GIỚI THIỆU 1

CHƯƠNG 1 LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 2

1.1 Khái quát về cây lúa 2

1.1.1 Đặc điểm thực vật 2

1.1.1.1 Rễ 2

1.1.1.2 Thân 2

1.1.1.3 Lá 2

1.1.1.4 Hoa lúa 3

1.1.1.5 Hạt lúa 3

1.1.2 Các giai đoạn sinh trưởng của cây lúa 3

1.1.2.1 Giai đoạn tăng trưởng 3

1.1.2.2 Giai đoạn sinh sản 4

1.1.2.3 Giai đoạn chín 4

1.1.3 Một số yếu tố ảnh hưởng đến sinh trưởng và năng suất lúa 5

1.1.3.1 Nhiệt độ 5

1.1.3.2 Ánh sáng 5

1.1.3.3 Gió 5

1.1.4 Một số yếu tố cấu thành năng suất lúa 5

1.1.4.1 Số bông trên m2 6

1.1.4.2 Số hạt trên bông 6

1.1.4.3 Tỷ lệ hạt chắc 6

1.1.4.4 Trọng lượng 1000 hạt 6

1.2 Vai trò của phân hữu cơ đối với cây trồng 7

1.2.1 Nguồn gốc chất hữu cơ 7

1.2.2 Khái niệm phân hữu cơ 7

1.2.3 Một số loại phân hữu cơ 8

1.2.3.1 Phân chuồng 8

1.2.3.2 Phân rác và phân vi sinh 8

1.2.3.3 Phân hữu cơ 8

1.2.4 Vai trò của phân hữu cơ 9

1.2.4.1 Phân hữu cơ cải tạo lý tính của đất 9

1.2.4.2 Phân hữu cơ cải tạo hóa tính của đất 9

1.2.4.3 Phân hữu cơ đối với sinh trưởng và năng suất cây lúa 10

1.3 Vai trò của các chất dinh dưỡng đến sự phát triển của cây lúa 10

1.3.1 Vai trò của đạm 10

1.3.2 Vai trò của lân 10

1.4 Sự phát thải CH4 và N2O trong nông nghiệp 11

1.4.1 Sự phát thải CH4 và N2O trong nông nghiệp 11

1.4.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến sự phát thải CH4 11

1.4.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến sự phát thải N2O 12

1.5 Cố định đạm của vi khuẩn Azospirillum 13

1.6 Vi khuẩn hòa tan lân Pseudomonas stutzeri 14

1.7 Hiệu quả của nấm Trichderma trong việc phân hủy cellulose và tăng năng suất cây trồng 14

1.8 Sơ lược về sự phát thải khí nhà kính 15

CHƯƠNG 2 PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP 16

2.1 Phương tiện 16

2.2 Phương pháp 18

2.2.1 Mô tả thí nghiệm 18

2.2.2 Kỹ thuật ủ phân rơm hữu cơ 18

2.2.3 Biện pháp canh tác lúa 19

2.2.4 Chỉ tiêu theo dõi 19

2.2.4.1 Phương pháp thu mẫu khí CH4 và N2O 19

2.2.4.2 Phân tích mẫu 20

2.2.4.3 Chỉ tiêu nông học 20

2.2.4.4 Thành phần năng suất và năng suất thực tế 20

2.2.5 Phân tích số liệu 21

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ THẢO LUẬN 22

3.1 Ảnh hưởng của biện pháp bón phân hữu cơ vi sinh từ rơm rạ đến sự phát thải khí CH4 22

3.1.1 Tốc độ phát thải khí CH4 22

3.1.2 Ước lượng tổng lượng khí phát thải CH4 được qui đổi thành lượng phát thải CO2 (kg CO2 tương đương/3 đợt bón phân/ha) 23

3.2 Ảnh hưởng của biện pháp bón phân hữu cơ vi sinh từ rơm rạ đến sự phát thải khí N2O……… 24

3.2.1 Tốc độ phát thải khí N2O 24

3.2.2 Ước lượng tổng lượng khí phát thải N2O được qui đổi thành lượng phát thải CO2 (kg CO2 tương đương/3 đợt bón phân/ha) 25

3.3 Ảnh hưởng của biện pháp bón phân hữu cơ vi sinh từ rơm rạ đến sinh trưởng của cây lúa …… 26

3.3.1 Chiều cao cây 26

3.3.2 Số chồi trên m2 28

3.4 Các thành phần năng suất và năng suất 30

3.4.1 Số bông trên m2 30

3.4.2 Số hạt trên bông 31

3.4.3 Tỷ lệ hạt chắc 32

3.4.4 Trọng lượng 1000 hạt 33

3.4.5 Năng suất thực tế 33

CHƯƠNG 4 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 35

4.1 Kết luận 35

4.2 Đề nghị 35

TÀI LIỆU THAM KHẢO 36 PHỤ CHƯƠNG

DANH SÁCH BẢNG

2.1 Đặc tính hóa học đất trong thẩm kế (0-20 và 20-50cm) tại khu thực

nghiệm Đại học Cần Thơ

3.1 Tổng lượng phát thải khí CH4 được qui đổi thành lượng phát thải

3.3 Ảnh hưởng của biện pháp bón phân hữu cơ vi sinh từ rơm rạ đến

chiều cao (cm) cây lúa

28

3.4 Ảnh hưởng của biện pháp bón phân hữu cơ vi sinh từ rơm rạ đến

số chồi của cây lúa

29

3.5 Ảnh hưởng của biện pháp bón phân hữu cơ vi sinh từ rơm rạ đến

thành phần năng suất lúa

30

2.3 Những dụng cụ liên quan đến thu mẫu khí: ống tiêm 60 ml (a),

quạt đảo khí (b), nhiệt kế (c), chai 10 ml (d)

17

3.1 Tốc độ phát thải khí CH4 qua các giai đoạn sinh trưởng của lúa 23 3.2 Tốc độ phát thải khí N2O qua các giai đoạn sinh trưởng của lúa 25 3.3 Ảnh hưởng của biện pháp bón phân hữu cơ vi sinh từ rơm rạ đến

số hạt trên bông của lúa OM5451

32

3.4 Ảnh hưởng của biện pháp bón phân hữu cơ vi sinh từ rơm rạ đến

tỷ lệ hạt chắc của lúa OM5451

33

3.5 Ảnh hưởng của biện pháp bón phân hữu cơ vi sinh từ rơm rạ đến

năng suất lúa OM5451

34

NN & SHƯD: Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng

NSKBP: Ngày sau khi bón phân

GIỚI THIỆU

Ở đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) lúa là cây trồng chính trong hệ thống canh tác và có diện tích trồng lúa lớn nhất nước là 3,86 triệu ha (Niên giám thống kê, 2009) Nông dân có tập quán canh tác lúa từ hai đến ba vụ trong năm

và lượng rơm rạ còn lại trên đồng ruộng sau thu hoạch lúa Đông Xuân trung bình

là 4,5 tấn/ha (Nguyễn Thành Hối, 2008) thì ước tính khoảng 17,4 triệu tấn rơm rạ trong một năm được thải ra Tuy vậy, hầu hết rơm rạ sau khi thu hoạch được đốt hoặc chuyển đi nơi khác mà không được hoàn trả lại Khói bụi khi đốt rơm rạ làm ô nhiễm không khí bao gồm khí CO2, CO, CH4, các Oxit Nitơ, Hydrocarbon, bụi hay vật chất dạng hạt Lượng phát thải các loại khí thải khác như CH4 là 1,0-3,9 ngàn tấn/năm, CO là 28,3-113,2 ngàn tấn/năm (Nguyễn Mộng Cường và

ctv., 1999) Một số kết quả nghiên cứu trước đây cho thấy khi bổ sung vi sinh vật

vào rơm rạ như: Arpergillus, Trichoderma, Penicillium, Pseudomonas, Bacillus

và Azotobacter, Pleurotus sojarcaju và Trichoderma viride thì rơm rạ phân hủy

nhanh hơn, giảm tỷ lệ C/N và gia tăng hàm lượng các chất N, P, K,… (Gaur và

ctv., 1990, Ramaswami and Tran Thi Ngoc Son, 1996 and 1997; Trần Thị Ngọc

Sơn và ctv., 2009)

ĐBSCL với khoảng 20 triệu tấn rơm rạ được thải ra hằng năm, việc nghiên cứu biện pháp trả lại nguồn dinh dưỡng cho đất bằng rơm rạ hữu cơ qua xử lý đã

làm tăng năng suất, giảm chi phí phân bón hóa học (Trần Thị Ngọc Sơn và ctv.,

2011) Đồng thời Sampanpanish (2012), cho rằng tăng cường việc bón phân hữu

cơ đã làm giảm phát thải lượng khí gây hiệu ứng nhà kính vì làm giảm phân bón hóa học Do đó để giải quyết vấn đề phân hủy rơm rạ nhanh chóng trong điều kiện trồng lúa tránh bị ngộ độc hữu cơ và góp phần hạn chế hai chất khí CH4 và

N2O gây hiệu ứng nhà kính là điều hết sức cần thiết

Nhằm giải quyết vấn đề này, đề tài “Ảnh hưởng của bón phân hữu cơ vi sinh từ rơm rạ đến sự phát thải khí CH 4 , N 2 O gây hiệu ứng nhà kính và năng suất lúa OM5451”được thực hiện nhằm đánh giá ảnh hưởng của phân hữu

cơ vi sinh từ rơm rạ đến sự phát thải khí CH4, N2O và năng suất lúa OM5451

CHƯƠNG 1 LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 1.1 Khái quát về cây lúa

1.1.1 Đặc điểm thực vật

1.1.1.1 Rễ

Rễ lúa thuộc loại rễ chùm, có chức năng giữ vững cây trong đất và hút nước, dinh dưỡng để nuôi cây Rễ lúa có 2 loại: rễ mầm và rễ phụ Khi hạt nảy mầm, rễ xuất hiện đầu tiên là rễ mầm Tiếp theo là các rễ khác mọc ra từ các đốt thân (rễ phụ) và khi cây lúa có một lá thật thì cây lúa đã có 4-6 rễ mới Càng về sau số lượng rễ càng nhiều Số lượng rễ nhiều hay ít tùy thuộc vào số mắt ở đốt thân Bộ rễ lúa thường có khoảng 500-800 rễ với tổng chiều dài 168 m Số rễ đạt tối đa ở giai đoạn trước trổ bông và giảm khi vào thời kỳ chín (Đinh Thế Lộc, 2006)

1.1.1.2 Thân

Thân lúa gồm những mắt và lóng nối tiếp nhau Lóng là phần thân rỗng ở giữa hai mắt và thường được bẹ lá ôm chặt Nếu đất ruộng có nhiều nước, sạ cấy dày, thiếu ánh sáng, bón nhiều phân đạm thì lóng có khuynh hướng vươn dài và mềm yếu làm cây lúa dễ đổ ngã (Nguyễn Ngọc Đệ, 2008)

Theo Yoshida (1982), cây lúa nào có lóng ngắn, thành lóng dày, bẹ lá ôm sát thân thì lúa sẽ cứng chắc, ít đổ ngã và ngược lại Ngoài ra, chiều cao cây phụ thuộc vào số lóng, chiều dài lóng có thể bị ảnh hưởng bởi yếu tố môi trường và đặc tính của giống (Grist, 1986)

Thân lúa gồm 2 loại: thân thật và thân giả Thân giả do bẹ lá kết hợp lại với nhau Thân thật được tạo nên bởi các đốt lóng kế tiếp nhau Nó được hình thành kể từ khi cây lúa phân hóa đốt và là kết quả của sự vươn dài của các đốt

Số đốt của thân nhiều hay ít tùy vào giống và ít thay đổi do điều kiện môi trường (Đinh Thế Lộc, 2006)

1.1.1.3 Lá

Lá lúa bao gồm bẹ lá, phiến lá, tai lá, cổ lá và lưỡi lá Trong đó phiến lá là

bộ phận quan trọng nhất, đó là nơi diễn ra quá trình quang hợp để tạo ra cacbohydrat Phiến lá gồm các gân lá chạy song song và một gân chính nằm ở giữa, hầu hết các giống lúa gân chính của lá bắt đầu từ phiến lá đến tận chóp lá (Vũ Văn Hiển và Nguyễn Văn Hoan, 1999)

Theo Karen and Julia (2003), lá lúa gồm phiến lá, cổ lá và bẹ lá Phiến lá

là bộ phận quang hợp và thoát hơi nước, bề mặt trơn hoặc có lông tơ IRRI, 1980) Bẹ lá là phần ôm lấy thân lúa, dài khoảng 2 cm, giống lúa có phần

(IBPGR-bẹ ôm sát thân thì cây lúa đứng vững, ít đỗ ngã (Grist, 1986) Cổ lá là phần nối tiếp giữa phiến lá và bẹ lá Cổ lá to hay nhỏ ảnh hưởng tới gốc độ của phiến lá

Cổ lá càng nhỏ, góc lá càng hẹp, lá lúa càng thẳng đứng và càng thuận lợi cho

việc sử dụng ánh sáng mặt trời để quang hợp (Jennings et al., 1979)

Thông thường trên cây lúa có khoảng 5-6 lá xanh cùng hoạt động, sau giai đoạn hoạt động thì các lá dưới gốc chuyển vàng rồi chết đi, các lá mới lại tiếp tục hoạt động (Yoshida, 1972)

1.1.1.4 Hoa lúa

Hoa lúa là bộ phận quan trọng nhất của cây lúa, là kết quả của mọi hoạt động sống của cây lúa Đó cũng là bộ phận tạo ra hạt lúa Phần hoa lúa dính với thân gọi là cổ gié, các nhánh mọc ra từ hoa gọi là gié, gié sơ cấp mọc ra từ thân chính, gié thứ cấp được sinh ra từ gié sơ cấp Hoa lúa dính vào gié và sẽ hình thành hạt lúa về sau này Hoa lúa có nhiều hình dạng khác nhau từ thẳng đến cong đầu hay cong tròn, thường thì sau khi trổ khoảng 20-25 ngày thì bông lúa chín (Nguyễn Đình Giao và Nguyễn Hữu Tề, 1997) Mỗi một hoa lúa được cấu tạo bởi các bộ phận sau: Cuống hoa, mày kém phát triển, vỏ trấu ngoài, vỏ trấu trong, 2 mày trấu, 6 nhị đực (mỗi nhị đực có chỉ nhị và bao phấn), nhụy (nhị cái, gồm bầu nhụy và vòi nhụy), râu (Đinh Thế Lộc, 2006)

1.1.1.5 Hạt lúa

Theo Nguyễn Ngọc Đệ (2008) hạt lúa có cấu tạo gồm 2 phần: Phần vỏ và phần hạt gạo Vỏ lúa gồm 2 vỏ trấu ghép lại (trấu lớn và trấu nhỏ) Ở hai góc vỏ trấu gắn vào đế hoa có mang hai tiểu dĩnh Phần vỏ chiếm 20% trọng lượng hạt lúa Hạt gạo, hạt bên trong vỏ lúa, gồm những phần chính như sau phôi hay mầm, nội nhũ, tầng aleuron, tinh bột

1.1.2 Các giai đoạn sinh trưởng của cây lúa

Đời sống cấy lúa bắt đầu từ khi hạt này mầm cho đến lúc lúa chín có thể chia làm ba giai đoạn chính như giai đoạn tăng trưởng, giai đạn sinh sản và giai đoạn chín (Võ Tòng Xuân, 1984)

1.1.2.1 Giai đoạn tăng trưởng

Giai đoạn tăng trưởng bắt đầu từ khi hạt nảy mầm cho đến lúc cây lúa bắt đầu phân hóa đòng Giai đoạn cây lúa phát triển về thân lá, chiều cao tăng dần và nhiều chồi mới Trong điều kiện đủ dinh dưỡng, ánh sáng, thời tiết thuận lợi cho cây lúa có thể bắt đầu nở bụi khi có lá thứ 5-6 (Võ Tòng Xuân, 1984) Trong điều kiện quần thể ruộng lúa cây với mật độ cao dinh dưỡng hạn chế và mắt được sinh

ra từ nhánh thứ tư và sau cấy 20-25 ngày đã là nhánh vô hiệu, thời điểm chồi tối

đa có thể đạt cùng lúc hoặc trước hay sau thời kỳ làm phân hóa đòng theo giống

lúa (Võ Tòng Xuân, 1984) Thời gian sinh trưởng của các giống lúa kéo dài hay ngắn khác nhau chủ yếu là do giai đoạn tăng trường này dài hay ngắn (Nguyễn Ngọc Đệ, 2008)

Theo Nguyễn Thành Hối (2010), từ lúc nảy mầm đến phân hóa đòng (tượng mầm hoa) Giai đoạn dài hay ngắn ngày (giống 100 ngày) giai đoạn này

từ 40-45 ngày các giống lúa mùa dài ngày có khi giai đoạn này kéo dài 4-6 tháng

1.1.2.2 Giai đoạn sinh sản

Từ lúc phân hóa đòng đến trổ bông, thời gian này khoảng 30 ngày Thời gian của giai đoạn sinh sản này có thể dao động từ 20-25 ngày tùy theo giống lúa (kể cả lùa mùa) và điều kiện canh tác (Nguyễn Thành Hối, 2010)

Lúc này chồi vô hiệu giảm nhanh, chiều cao tăng rõ rệt, đòng lúa phát triển qua nhiều giai đoạn cuối cùng thoát khỏi bẹ của lá cờ, lúc này lúa trổ (Nguyễn Ngọc Đệ, 2008)

Theo Võ Tòng Xuân (1984), muốn bông lúa hình thành nhiều hoa, vỏ trấu đạt kích thước lớn nhất thì phải tạo điều kiện cho cây lúa có đầy đủ dinh dưỡng, mức nước trong ruộng thích hợp, ánh sáng nhiều, không sâu bệnh tấn công và thời tiết thuận lợi

1.1.2.3 Giai đoạn chín

Từ lúc trổ bông đến chín hoàn toàn, tương tự thời gian của giai đoạn sinh sản cho hầu hết các giống lúa (kể cả lúa mùa) là khoảng 25-30 ngày (Nguyễn Thành Hối, 2010) Đặc điểm chung của giai đoạn này là hoa lúa nở, thụ phấn, thụ tinh để hình thành hạt và quan trọng nhất là quá trình vận chuyển và tích hợp chất đồng hóa từ thân lá vào hạt Trong thời gian này nếu gặp điều kiện thuận lợi thì sẽ giảm tỷ lệ hạt lép, tăng tỷ lệ hạt chắc (tăng số hạt trên bông) và nhất là tăng khối lượng hạt (Bennito S Vergara, 1991) Như vậy lúa ngắn hay dài ngày là do kéo dài chủ yếu cùa giai đoạn sinh trưởng có thể thay đổi một ít do phụ thuộc vào đặc tính giống lúa, đất đai, mùa vụ trồng, phân bón và chế độ chăm sóc khác,… (Nguyễn Thành Hối, 2010) Giai đoạn chín được đặc trưng bởi sự sinh trưởng của hạt, sự tăng kích thước và trọng lượng, sự đổi màu và già hóa của lá (Yoshida, 1982)

1.1.3 Một số yếu tố ảnh hưởng đến sinh trưởng và năng suất lúa

1.1.3.2 Ánh sáng

Ánh sáng có sự ảnh hưởng rất lớn đến sự sinh trưởng, phát triển, phát dục của cây lúa chủ yếu là cường độ ánh sáng trong ngày Bởi vì, cường độ ánh sáng ảnh hưởng trực tiếp đến sự quang hợp của cây lúa Giai đoạn cây lúa còn non thiếu ánh sáng cây lúa sẽ ốm yếu, lá nhạt dần chuyển sang màu vàng, lúa không

nở bụi Giai đoạn làm đòng nếu ánh sáng không đủ bông lúa sẽ ngắn, ít hạt, sâu bệnh dễ phát sinh (Bennito S Vergara, 1991)

Thời kỳ trổ thiếu ánh sáng thì quá trình thụ phấn, thụ tinh bị trở ngại làm tăng tỷ lệ hạt lép, giảm tỷ lệ hạt chắc Giai đoạn lúa chín nhanh hơn và tập trung hơn, ngược lại thời gian chín sẽ kéo dài ra (Nguyễn Ngọc Đệ, 2008)

1.1.3.3 Gió

Theo Nguyễn Ngọc Đệ (2008), cây lúa ở giai đoạn làm đòng và trổ nếu gió mạnh sẽ ảnh hưởng đến quá trình hình thành và phát triển đòng, sự trổ bông, thụ phấn, thụ tinh, sự tích lũy chất khô ở hạt bị trở ngại làm gia tăng tỷ lệ hạt lép làm giảm năng suất Tuy nhiên, nếu gió nhẹ sẽ giúp cho quá trình hô hấp, quang hợp thuận lợi và góp phần tăng năng suất Nếu giai đoạn chín mưa gió nhiều với cường độ mạnh thì sẽ làm giảm năng suất do hiện tượng đỗ ngã

1.1.4 Một số yếu tố cấu thành năng suất lúa

Theo Nguyễn Ngọc Đệ (2008), thì năng suất được hình thành và chịu ảnh hưởng trực tiếp bởi một số yếu tố cấu thành năng suất như: số bông trên đơn vị diện tích, tỷ lệ hạt chắc, số hạt trên bông và trọng lượng 1000 hạt Mỗi thành phần đó được quyết định ở một giai đoạn nhất định của cây trồng

1.1.4.1 Số bông trên m 2

Bông bắt đầu hình thành chỉ 15 ngày trước khi trổ, quá trình này xảy ra song song với phát triển lá, quang hợp ở lá có vai trò quan trọng đến chất lượng

hạt trên bông (Counce et al., 2000) Nguyễn Đình Giao và ctv (1997) cho rằng

trong bốn yếu tố tạo thành năng suất thì số bông trên bụi là yếu tố quyết định nhất và sớm nhất Nó có thể đóng góp 74% năng suất, trong khi đó số hạt và trọng lượng hạt đóng góp 26% Mức trội cao được ghi nhận rõ ràng đối với tính trạng số bông trên bụi ở giống lúa cao sản (Nguyễn Thị Lang, 1994)

Số bông có tương quan nghịch với số hạt trên bông và trọng lượng hạt Nên khi trồng với mật độ quá dày, số bông trên một đơn vị diện tích sẽ tăng

nhưng số hạt trên bông và trọng lượng hạt sẽ giảm (Nguyễn Đình Giao và ctv.,

1997) Vì vậy, để nâng cao năng suất lúa cần có số bông trên m2 vừa phải, gia tăng hạt chắc trên một đơn vị diện tích là biện pháp gia tăng năng suất tốt hơn là gia tăng số bông trên m2 (Nguyễn Ngọc Đệ, 1998)

1.1.4.2 Số hạt trên bông

Đặc tính số hạt chắc trên bông chịu tác động rất lớn của điều kiện môi trường Số hạt chắc trên bông nhiều hay ít tùy thuộc vào số gié hoa phân hóa và

số gié hoa không phân hóa (Vũ Văn Hiển và Nguyễn Văn Hoan, 1999)

Theo Nguyễn Thạch Cân (1997), hoạt động của gen không cộng tính chiếm ưu thế trong sự điều khiển tính trạng số hạt chắc trên bông Ngoài ra, tùy thuộc vào số hoa trên bông, đặc tính sinh lý của cây lúa và ảnh hưởng của điều kiện ngoại cảnh mà tỷ lệ hạt chắc cao hay thấp (Nguyễn Ngọc Đệ, 1998)

1.1.4.3 Tỷ lệ hạt chắc

Nguyễn Thạch Cân (1997) cho rằng tính trạng tỷ lệ hạt chắc có thể do sự điều khiển của đa gen không cộng tính chiếm ưu thế Sự lép hạt là hiện tượng phổ biến trong các dòng tuyển chọn do ba nguyên nhân chính là nhiệt độ quá

mức tối hảo, đổ ngã và bất thụ do lai hai tính không tương hợp gen (Jennings et

al., 1979)

Theo Nguyễn Ngọc Đệ (2008), tỷ lệ hạt chắc tùy thuộc vào số hoa trên bông, ảnh hưởng của điều kiện ngoại cảnh và đặc tính sinh lý của cây lúa mà hạt chắc nhiều hay ít Nếu như số hoa trên bông quá nhiều sẽ dẫn đến tình trạng hạt chắc thấp Muốn năng suất cao thì tỷ lệ hạt chắc phải đạt trên 80%

1.1.4.4 Trọng lượng 1000 hạt

Trọng lượng 1000 hạt là yếu tố cuối cùng tạo năng suất lúa So với các yếu tố khác thì trọng lượng 1000 hạt tương đối ít biến động, nó phụ thuộc chủ

yếu giống (Nguyễn Đình Giao và ctv., 1997) Theo Nguyễn Ngọc Đệ (2008), thì

điều kiện môi trường chỉ ảnh hưởng một phần vào thời kì giảm nhiễm (18 ngày trước trổ) trên độ nảy mầm của hạt

Theo Nguyễn Đình Giao và ctv (1997), trọng lượng 1000 hạt do hai bộ

phận cấu thành, trọng lượng vỏ trấu chiếm 20% và trọng lượng hạt gạo chiếm 80% trọng lượng toàn hạt Vì vậy, muốn có trọng lượng hạt gạo cao phải tác động vào cả hai yếu tố này

Trọng lượng 1000 hạt của giống có thể thay đổi trong một giới hạn nhất định nhưng giá trị trung bình thì luôn ổn định Đặc tính trọng lượng 1000 hạt rất

ít chịu tác động của điều kiện môi trường và có hệ số di truyền cao (Nguyễn Đình

Giao và ctv., 1997) Yoshida (1985), cho rằng khối lượng 1000 hạt của một giống

luôn giữ ổn định không có nghĩa là từng hạt có khối lượng như nhau, chúng thay đổi trong một giới hạn nhất định nhưng giá trị trung bình thì luôn ổn định

1.2 Vai trò của phân hữu cơ đối với cây trồng

1.2.1 Nguồn gốc chất hữu cơ

Nguồn gốc của chất hữu cơ trong đất là mô thực vật: thân, rễ, lá cây sau khi chết sẽ bị mục nát, hoa màu sau khi thu hoạch thành phần còn lại là lá hay rễ cũng bị phân hủy để cung cấp chất hữu cơ cho đất Ngoài ra, động vật cũng là nguồn cung cấp chất hữu cơ cho đất (Thái Công Tụng, 1969)

Cụ thể chất hữu cơ được bổ sung vào đất từ xác sinh vật (còn gọi là tàn tích sinh vật) đây là nguồn hữu cơ chủ yếu Sinh vật đã lấy thức ăn từ đất để tạo nên cơ thể chúng và khi chết đi để lại những tàn tích hữu cơ cho đất Trong xác sinh vật có tới 4/5 là từ thực vật Tính trung bình hàng năm đất được bổ sung từ thực vật 5-18 tấn thân, rễ và lá trên thân (Nguyễn Thế Đặng và Nguyễn Thế Hùng, 1999)

1.2.2 Khái niệm phân hữu cơ

Theo Ngô Ngọc Hưng và ctv (2004), phân hữu cơ là tên gọi chung cho

các loại phân được sản xuất từ các vật liệu hữu cơ như các dư thừa thực vật, phân chuồng, phân xanh, các chất thải thực vật, phế phẩm nông nghiệp và công nghiệp được ủ thành phân Theo Vũ Hữu Yêm (1995), phân hữu cơ là các hoạt chất sau khi vùi vào đất sẽ được phân giải và có khả năng cung cấp chất dinh dưỡng cho cây trồng, làm tăng hiệu lực của phân hóa học, cải tạo và tăng độ phì nhiêu cho đất

Kinh nghiệm trong quá trình sử dụng, nghiên cứu phân bón cho thấy để đảm bảo năng suất cao và ổn định, việc cung cấp dinh dưỡng cho cây trồng chỉ

dựa vào phân vô cơ là không đủ, mà phải có phân hữu cơ ít nhất 25% tổng số dinh dưỡng (Bùi Đình Dinh, 1998)

1.2.3 Một số loại phân hữu cơ

1.2.3.1 Phân chuồng

Phân chuồng là một hỗn hợp phân gia súc, gia cầm với xác bã thực vật Phân chứa đủ ba chất dinh dưỡng cơ bản là đạm, lân và kali cần thiết cho các loại cây trồng Ngoài ra, phân còn chứa nhiều nguyên tố vi lượng như: Bo, Cu, Mo, Mn,… và những chất kích thích sinh trưởng như: auxin, heteroauxin, các loại

vitamin như: vitamin B, vitamin C,… (Ngô Ngọc Hưng và ctv., 2004)

1.2.3.2 Phân rác và phân vi sinh

Phân rác còn gọi là phân compost Đó là loại phân hữu cơ được chế biến

từ rác, cỏ dại, thân lá cây xanh, bèo tây, rơm rạ, các chất thải rắn trong sinh hoạt Phân được ủ với một số loại phân, men như phân chuồng, nước giải, lân vôi,… cho tới khi hoai mục (Đường Hồng Dật, 2002) Do phân compost là hỗn hợp của nhiều loại rác thải nên hàm lượng dinh dưỡng trong loại phân này thường không

ổn định Theo Ngô Ngọc Hưng và ctv (2004), phân rác có thành phần dinh

dưỡng thấp hơn phân chuồng và thay đổi trong những giới hạn rất lớn tùy thuộc vào bản chất và thành phần của rác

Phân vi sinh là những chế phẩm sinh học trong đó có chứa các loài vi sinh vật có ích Có nhiều nhóm vi sinh vật có lợi bao gồm các loài vi khuẩn, nấm, xạ khuẩn được sử dụng để làm phân bón Trong đó, quan trọng nhất là nhóm vi sinh vật cố định đạm, hòa tan lân, phân giải chất hữu cơ, kích thích tăng trưởng cây trống,… (Đường Hồng Dật, 2002) Phân vi sinh thường chỉ phát huy tác dụng trong những điều kiện đất đai và khí hậu thích hợp Thường chúng phát huy tốt ở các chân đất cao, đối với các loại cây trồng cạn

1.2.3.3 Phân rơm hữu cơ

Lượng rơm rạ phụ phẩm sau thu hoạch của mỗi vụ là tương đối lớn, lượng rơm rạ này chủ yếu được người dân đốt ngay tại đồng, làm như thế không những gây ô nhiễm môi trường mà còn mất đi chất dinh dưỡng có trong đó Theo Đỗ Thị Thanh Ren (1999), cho rằng thành phần dinh dưỡng trong rơm rạ chứa khoảng 0,6% N, 0,1% S, 1,5% K, 5% Si, 40% C Nếu tỷ lệ rơm rạ: hạt là 2:3 thì tổng số rơm rạ khoảng 600 triệu tấn Vì vậy, tận dụng nguồn rơm rạ này đúng cách có thể giữ lại nguồn dinh dưỡng cho đất vào mùa vụ sau

Cách tận dụng nguồn rơm rạ tốt nhất là ủ chúng với nấm Trichoderma

(Trường ĐHCT) theo qui trình của Dương Minh (2009), không chỉ giữ được thành phần dinh dưỡng mà còn góp phần tăng thêm các phần dinh dưỡng có

trong rơm rạ Thời gian ủ khoảng 6-8 tuần tùy theo thời tiết, nếu nhiệt độ khối ủ cao thì thời gian ủ có thể rút ngắn

1.2.4 Vai trò của phân hữu cơ

1.2.4.1 Phân hữu cơ cải tạo lý tính của đất

Chất hữu cơ và mùn có tác dụng cải thiện trạng thái kết cấu đất, các keo mùn gắn hạt đất với nhau tạo thành những hạt kết tốt bền vững, từ đó ảnh hưởng đến toàn bộ lý tính đất như chế độ nước, chế độ khí, chế độ nhiệt, các tính chất vật lý phổ biến của đất, làm cho việc làm đất cũng dễ dàng hơn (Trần Văn Chính, 2006)

Chất hữu cơ có tác dụng tích cực trong việc liên kết các cấu thể trong đất bởi sự liên kết dính các hạt đất thành khối ổn định, hạn chế sự đóng ván trên bề mặt của đất Ngoài ra, chất hữu cơ có tương quan đến sự giảm dung trọng của đất, tăng độ xốp của đất, tăng độ bền của đoàn lạp, giúp đất có cấu trúc tốt làm cho đất thoáng khí, điều hòa nhiệt độ đất giúp bộ rễ cây trồng phát triển tốt hơn (Hamblin, 1985)

1.2.4.2 Phân hữu cơ cải tạo hóa tính của đất

Sau khi phân giải chất hữu cơ sẽ cung cấp thêm các chất khoáng làm phong phú thành phần thức ăn cho cây và sau khi mùn hóa sẽ làm tăng khả năng trao đổi của đất (Vũ Hữu Yêm, 1995) Chất hữu cơ trong đất xúc tiến các phản ứng hóa học xảy ra, giúp cải thiện điều kiện oxy hóa, gắng liền với sự di động và kết tủa với các nguyên tố vô cơ trong đất Nhờ các nhóm định chức có trong chất hữu cơ mà các hợp chất mùn nói riêng, chất hữu cơ có trong đất nói chung làm tăng khả năng hấp thụ của đất, giúp đất giữ được các chất dinh dưỡng, đồng thời

làm tăng tính đệm của đất (Trần Văn Chính, 2006)

Đất giàu mùn có tính đệm cao, chống chịu với những thay đổi đột ngột của đất như phản ứng của đất, đảm bảo các phản ứng hóa học và quá trình oxy hóa khử xảy ra bình thường, không gây hại cho cây trồng (Vũ Hữu Yêm và Ngô Thị Đào, 2005) Ngoài ra, chất mùn của đất bảo vệ các chất N, P, S chống lại sự phân hủy của vi sinh vật, cung cấp từ từ cho cây Chất mùn còn tạo thành các hợp chất chelate với các nguyên tố vi lượng, giữ cho các chất này hiện diện ở dạng dễ hữu dụng cho cây

Tuy nhiên, hàm lượng chất hữu cơ trong đất cũng bị ảnh hưởng của nhiều yếu tố như: khí hậu, sa cấu và khả năng thoát nước của đất, thảm thực vật có trên đất, sự luân canh cây trồng trên đất canh tác, sự hoàn trả lại rơm rạ sau mỗi vụ, việc cung cấp phân bón hóa học cũng như phân bón hữu cơ cho cây trồng (Lê Văn Khoa, 2000)

1.2.4.3 Phân hữu cơ đối với sinh trưởng và năng suất cây lúa

Theo nghiên cứu của Mark (1995), bón 10 tấn/ha phân rơm hữu cơ với độ sâu 10 cm lớp đất mặt có 1% chất hữu cơ sẽ làm tăng lượng chất hữu cơ trong đất lên khoảng 25% Theo Nguyễn Ngọc Hà (2000), bón hoàn toàn cho lúa bằng phân hữu cơ rơm rạ sẽ làm tăng năng suất lúa 16% so với hoàn toàn không bón Bón phân hữu cơ kết hợp với phân hóa học sẽ làm tăng năng suất lúa 22% Ngoài

ra, khi sử dụng phân hữu cơ đơn thuần hoặc khi kết hợp phân hữu cơ với phân hóa học sâu bệnh sẽ xuất hiện trễ hơn và gây thiệt hại ít hơn so với chỉ sử dụng phân bón hóa học thông thường Chất hữu cơ là nguồn cung cấp dinh dưỡng cho cây trồng đã qua khoáng hóa Chất hữu cơ không chỉ cung cấp chất dinh dưỡng cho cây trồng mà còn giúp duy trì chất lượng đất theo hướng bền vững nhằm đạt năng suất cao qua sự cải tạo tính chất lý hóa và sinh học của đất

1.3 Vai trò của các chất dinh dưỡng đến sự phát triển của cây lúa 1.3.1 Vai trò của đạm

Đạm là nguyên tố quan trọng nhất giúp cho lúa sinh trưởng và phát triển, tăng khả năng đẻ nhánh, các nhánh hữu hiệu và kiến tạo năng suất, N là một trong bốn yếu tố cần thiết cho cây trồng mà nó thường thiếu trong hầu hết các loại đất canh tác, nhưng lại hiện diện rất nhiều trong không khí ở dạng khí N2 mà cây trồng không thể sử dụng được Tuy nhiên hiệu suất sử dụng phân đạm cho lúa lại thấp, thường không quá 40% (Nguyễn Như Hà, 2006) Trong khi đó, nhiều nghiên cứu ở vùng nhiệt đới cho thấy nguồn đạm sinh học chỉ thỏa mãn được khoảng 50 kg N/ha/vụ (Roger and Ladha, 1992) Mặt khác Fischer (2003), cho rằng nguồn đạm tự nhiên từ sự cố định đạm sinh học với vi sinh vật sống tự

do chỉ đủ để sản xuất ra lúa gạo có năng suất 2-3,5 tấn/ha, cần lượng phân đạm từ 60-100 kg/ha, để đáp ứng nhu cầu cho cây lúa sinh trưởng và phát triển nhưng nguồn đạm tự nhiên không thể cung ứng đủ, vì thế cần có một lượng phân đạm

hóa học cung ứng cho cây lúa để có năng suất ổn định (Stoltzuful et al., 1997)

1.3.2 Vai trò của lân

Cây xanh hấp thu P ở dạng vô cơ hòa tan, nhưng phần lớn P trong đất ở dạng vô cơ không hòa tan hoặc hữu cơ, cây xanh không hấp thu được Lượng P hữu cơ chiếm từ 4-90% lượng phosphate của đất (Barber, 1985) Theo Premono

et al (1996) cho biết cây trồng chỉ có thể hấp thu 0,1% lượng lân bón vào, phần

lớn được chuyển thành dạng khó tan trong đất thành dễ tan cây trồng hấp thu được

Lân có vai trò quan trọng trong sự phát triển của bộ rễ giúp cho lúa có thể hút các chất dinh dưỡng từ đất, nhờ vậy xúc tiến sự phát triển của rễ và số nhánh

lúa, có ảnh hưởng tốc độ đẻ nhánh của cây lúa, làm cho cây lúa trổ bông đều, chín sớm hơn, tăng năng suất và phẩm chất lúa Trong một số trường hợp đất phèn và đất phèn mặn thì lân có vai trò kìm hãm các chất độc tố giúp cho lúa sinh trưởng và phát triển, ngoài ra lân có ảnh hưởng rất lớn đến năng suất cây trồng Lân giúp vi sinh vật trong đất hoạt động, phát triển mạnh, gia tăng sinh khối do vậy sẽ giúp làm tốt cấu trúc đất, tăng độ phì nhiêu của đất Nhu cầu lân của cây lúa hút để tạo ra 1 tấn thóc là khoảng 7,1 kg P2O5, trong đó tích lũy chủ yếu vào hạt (6 kg) Cây lúa hút mạnh nhất vào thời kì đẻ nhánh và làm đòng, nhưng xét

về cường độ hút mạnh nhất là vào thời kì đẻ nhánh (Nguyễn Như Hà, 2006)

1.4 Sự phát thải CH 4 và N 2 O trong nông nghiệp

1.4.1 Sự phát thải CH 4 và N 2 O trong nông nghiệp

Thí dụ ở Trung Quốc, sự phát thải CH4 xuất hiện ở thể oxy hóa khử thấp hơn (< -100 mV) khi mà sự phát thải N2O lại xảy ra ở mức cao hơn (> +200

mV), và do đó có sự đối nghịch phát thải giữa hai loại khí nhà kính này (Hou et

al., 2000) Duy trì thế oxy hóa khử giữa -100 và +200 mV được khuyến cáo để

ngăn ngừa sự sản sinh CH4 và đủ thấp để khử N2O thành N2 (Helen and Smith, 2010)

Trong một thí nghiệm ở Đài Bắc, lượng phát thải khí CH4 cao ở giai đoạn làm đòng và ra hoa và thấp ở giai đoạn cấy và chín trong vụ đầu tiên Tốc độ phát thải khí CH4 xảy ra nhanh từ 12 giờ trưa đến 3 giờ chiều và chậm lại từ 2 giờ đến

5 giờ sáng Sự phát thải khí CH4 cho thấy sự tương quan cao với nhiệt độ không khí và tương quan thấp với cường độ ánh sáng Phát thải khí methane trong các mùa vụ thứ hai (13,7-28,9 g m-2) cao hơn khoảng 2-5 lần so với mùa vụ đầu tiên (2,6-11,7 g m-2) Hiện tượng này đã được đảo ngược khi ruộng cho ngập liên tục Ước tính tổng phát thải khí methane từ các cánh đồng lúa Đài Loan với hệ thống tưới ngập liên tục vào năm 1996 là 27.352 và 69.060 mg, thấp hơn 231.147 mg tính theo phương pháp IPCC (Intergovermantal Panel on Climate Change) khi ruộng cho ngập lụt thường xuyên

1.4.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến sự phát thải CH 4

Khí CH4 phát thải từ ruộng lúa chủ yếu do chế độ nước và chất hữu cơ, phát thải CH4 ít phụ thuộc và loại đất, thời tiết, cách làm đất, sử dụng phân bón

và giống lúa (Bronson et al., 1997) Theo Nguyễn Việt Anh (2010), khí CH4 phát thải từ ruộng lúa chủ yếu do chế độ nước và phân giải chất hữu cơ ở điều kiện yếm khí Đây là quá trình phân giải sinh hóa phức tạp có sự tham gia của vi

khuẩn metan (Methanobacterium) và phụ thuộc vào các yếu tố môi trường, trong

đó chủ yếu là thế oxy hóa khử (Eh), chế độ nước, chất hữu cơ và nhiệt độ,… Sự

thay đổi chế độ nước sẽ kéo theo sự thay đổi chế độ khí, nhiệt độ và Eh của môi trường đất Đất ngập nước là điều kiện để phát thải CH4 cao

Kết quả nghiên cứu của Nguyễn Văn Tỉnh và ctv (2007), cường độ phát

thải khí CH4 trong các giai đoạn đất khô ở ruộng tưới khô ngập luân phiên, đa số đều nhỏ hơn ruộng ngập liên tục và giảm rõ rõ rệt nhất ở thời kỳ có lượng phát thải lớn nhất (giai đoạn đẻ nhánh và làm đòng) Các ruộng lúa ngập liên tục tạo các điều kiện kỵ khí trong đất, những điều kiện này làm tăng khả năng phóng thích khí CH4 Các ruộng ngập không liên tục thì giảm khả năng phóng thích khí

CH4 (Wassmann et al., 2000)

Theo Nguyễn Hữu Thành và ctv (2012), trong suốt quá trình sinh trưởng

của lúa, Eh của đất giảm dần từ đầu vụ, quá trình ngập nước tạo điều kiện yếm khí hình thành chất khử trong đất và Eh đạt thấp nhất ở thời kỳ 5-6 tuần sau gieo (từ -230 đến -235 mV), thời kỳ lúa đẻ nhánh rộ, tương ứng với thời điểm cường

độ phát thải CH4 đạt cao nhất Đây là thời kỳ đứng cái, làm đòng của cây lúa, cây lúa phát triển về sinh khối, bộ rễ phát triển mạnh tạo thành hệ thống mao quản để khí CH4 phát thải, rễ huy động lượng lớn chất dinh dưỡng cho cây đồng thời cũng bài tiết các chất hữu cơ vào đất, làm lượng chất hữu cơ tăng, làm chất khử tăng do các phản ứng yếm khí và làm Eh giảm Sau thời kỳ này cây lúa phát triển

ổn định tạo điều kiện cho oxy xâm nhập qua lá, thân và rễ làm cho quá trình oxy hóa xảy ra, Eh tăng dần đến cuối vụ Sau giai đoạn này sinh khối của rễ, thân và

lá giảm dần nên cường độ phát thải khí CH4 giảm và nhỏ nhất ở các thời kỳ ngậm sữa, chắc xanh đến chín vàng (giai đoạn cuối)

Rút nước để đất khô giữa vụ làm giảm lượng phát thải CH4 trong ruộng lúa (Yagi, 1997) Li and Barker (2004), cũng cho thấy để nước khô giữa vụ một lần giảm phát thải CH4 là 40% và nếu để khô 2 lần, CH4 giảm 48% so với ruộng lúa ngập liên tục Tuy nhiên, Helen and Smith (2010) cho rằng cần duy trì để oxy hóa khử giữa -100 và +200 mV để ngăn ngừa sự sản sinh CH4 và mức độ khử đủ thấp để khử N2O thành N2 Việc áp dụng rơm rạ làm tăng đáng kể phát thải khí

CH4 từ cánh đồng lúa, không phân biệt các loại đất, mùa và giống lúa Hiệu quả của ứng dụng rơm rạ trên CH4 phát thải chủ yếu được quan sát thấy trong nửa

đầu của thời kỳ tăng trưởng lúa, theo báo cáo của Watanabe et al (1984)

1.4.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến sự phát thải N 2 O

Yan et al (2000), cho rằng con đường chủ yếu gây ra sự bay hơi N2O và

N2 là tình trạng nước trong đất Đó cũng là kết quả nghiên cứu của Huang et al.,

(2004) Những số liệu cho thấy độ ẩm và nhiệt độ đất, thay vì là lượng phân N bón vào, quyết định sự bay hơi N2O và N2 trong hệ thống luân canh lúa với các

loại cây trồng khác ở vùng đông nam Trung Quốc Towprayoon et al (2005)

thấy rằng khả năng bốc thoát liên quan chặt chẽ với số ngày khô hơn là mức độ khô

Theo Fillery et al (1984) thì sự hiện diện cúa lớp nước mặt trong ruộng

lúa (flood water) đã dẫn đến sự khác nhau rất lớn giữa các trạng thái đạm trong

hệ thống canh tác lúa nước so với hệ thống cây trồng cạn Sự hiện diện của lớp nước mặt này đã ngăn cản sự di chuyển của oxi xuống các tầng sâu hơn Ở thời điểm ngập nước, lớp nước mặt đã tạo điều kiện cho hoạt động của các vi sinh vật nằm ở giao diện giữa lớp nước và lớp đất mặt Nhu cầu oxy cho hoạt động của các vi sinh vật hiếu khí cùng với nhu cầu oxy cho các tiến trình trong đất dẫn đến các điều kiện khử xảy ra Dưới các điều kiện này, NO bị khử nhanh chóng và quá trình nitrate hóa bị ngưng lại, phần lớn đạm vô cơ sẽ tồn tại dưới dạng NH3 và sẽ

bị bốc hơi Nếu lượng NH3 và NH4+ cân bằng thì đạm trong lớp nước mặt sẽ chuyển đổi thành NH4

+

với điều kiện pH trong môi trường cao So với tốc độ phản ứng của sự chuyển hóa đạm trong đất thì tốc độ phản ứng xảy ra ở lớp nước mặt, ở giao diện giữa lớp nước và lớp đất mặt trong đất lúa thường nhanh hơn trong suốt thời điểm bón phân hoặc khi nồng độ đạm trong lớp nước mặt duy trì cao (Ngô Ngọc Hưng, 2009)

Trên đất lúa, sự nitrate hóa và khử ntrate diễn ra gần như song song nhau trong phẫu diện đất Tầng đất có oxy nơi xảy ra sự nitrate hóa thì rất mỏng và nitrate nhanh chóng bị phân tán vào tầng đất yếm khí bên dưới, nơi mà sự khử nitrate xảy ra, biến đổi NO3

thành N2 + N2O (Buresh and De Datta, 1990) Bằng chứng cho tiến trình kép này xuất phát từ những nghiên cứu về cân bằng N

(Fillery et al., 1984; Reddy and Patrick, 1986) Khi mà sự nitrate hóa và khử

nitrate gần như tiến hành song song thì tốc độ nitrate hóa có thể ước lượng bằng những sản phẩm của tiến trình khử nitrate (Reddy and Patrick, 1984) Theo

Monteny et al (2006), 65% lượng N2O + N2 bốc thoát là từ tiến trình nitrate hóa

và khử nitrate

Đối với đất lúa ngập nước liên tục, điều kiện yếm khí thường xuyên, thiếu oxy làm hạn chế sự nitrate hóa Ngược lại ở đất lúa thoáng khí, khử nitrate được

xem là tiến trình quan trọng nhất ảnh hưởng đến sự mất N (Aulakh et al., 2001)

1.5 Cố định đạm của vi khuẩn Azospirillum

Tất cả những dòng vi khuẩn Azospirillum có kiểu hình nguyên thủy có khả

năng cố định đạm khi vi khuẩn sống tự do hay sống kết hợp với cây trồng và

tham gia vào chu trình biến đổi đạm (Tarrand et al., 1978) Là loài vi khuẩn cố

định đạm hiện diện ở vùng rễ, vùng đất xung quanh rễ và lá, của cây trồng

(Glick, 1995) Azospirillum là vi khuẩn gram âm, hình que cong hoặc hình chữ

S, chiều rộng 1-1,5 m và chiều dài là 3-3,5 m, phát triển tốt ở nhiệt độ 30oC và

pH từ 6,0-7,0 Sự sinh trưởng và phát triển của chúng xảy ra dưới cả hai điều kiện hiếu khí và yếm khí (khử Nitơ) nhưng thích hợp trong điều kiện vi hiếu khí với sự có hoặc không có đạm trong môi trường aga (Dobereiner and Perosa, 1987)

Hiệu quả của cây trồng chủng vi khuẩn là tăng tổng hợp chất kích thích tố tăng trưởng do vi khuẩn xâm nhiễm hay cây trồng có sự phản ứng với sự xâm nhiễm Enzyme pectic cũng có liên quan, có sự thay đổi hình thái học và sinh lý học do hiệu quả của chủng vi khuẩn ở rễ Những hoạt động đặc biệt của enzyme oxidase, lipid và hàm lượng suberin thấp hơn ở rễ có chủng vi khuẩn so với đối chứng không chủng vi khuẩn được đánh giá những rễ có kích thước lớn hơn

Hiệu quả của chủng vi khuẩn Azospirillum trên cây trồng ngoài đồng gia tăng năng suất tổng số thường khoảng từ 10%-30% (Rao et al., 1983; Watanabe and

Lin, 1984)

1.6 Vi khuẩn hòa tan lân Pseudomonas stutzeri

Khi sử dụng vi khuẩn Pseudomonas để hòa tan lân khó tan và tổng hợp

IAA (indole-3-acetic acid) cho hiệu quả tích cực trên cây lúa cao sản (Cao Ngọc Điệp, 2005) Các proton H+ được sinh ra từ quá trình đồng hóa-hoán vị NH4

+

hoặc từ sản phẩm hô hấp H2CO3 (Jurinak et al., 1986)

Pseudomonas là vi khuẩn gram âm hình que, dài 1-3 m, rộng 0,5 m

(Guasp et al., 2000) Chúng là loài có khả năng chuyển động, di chuyển bằng

chiên mao đỉnh Trong những điều kiện xác định, một hoặc hai roi bên được hình

thành tạo ra làn sóng ngắn Thêm vào đó, các dòng Pseudomonas stutzeri được

định nghĩa như các loài có khả năng khử nitrat không sắc tố, khử nitrat thành khí nitơ, có khả năng tạo amylase, không có khả năng tạo gelatinase và có thể tăng

trưởng trong maltose và tinh bột (Bennasar et al., 1998a) và có phản ứng âm tính trong các kiểm tra arginine dihyrelase và sự thủy phân glycogen (Lalucat et al.,

2006)

Pseudomonas stutzeri có môi trường phân bố rất rộng, nó có thể sống

được trong những điều kiện sinh thái khác nhau, được tìm thấy trong đất, nước

và các mẫu bệnh lý Vi khuẩn Pseudomonas stutzeri có giới hạn nhiệt độ rất rộng

từ 4oC đến 45oC, tùy thuộc vào đặc tính riêng của từng dòng (Lalucat et al.,

2006)

1.7 Hiệu quả của nấm Trichoderma trong việc phân hủy cellulose và

tăng năng suất cây trồng

Nấm Trichoderma đóng vai trò quan trọng trong việc phân hủy dư thừa thực vật trong đất (Kredics et al., 2003), nấm Trichoderma được sử dụng rộng rãi

và có hiệu quả phòng trừ một số loại bệnh trên các loại cây trồng (Windham et

al., 1996), nấm có khả năng phân hủy tốt một số loại tàn dư thừa thực vật, hữu

dụng trong quá trình ủ phân hữu cơ (Dương Minh và ctv., 2003) Theo kết quả nghiên cứu của Dương Minh (2005), nấm Trichoderma có thể sống trong nhiều

loại đất ở ĐBSCL đồng thời chúng hiện diện với mật số cao và phát triển mạnh ngay vùng rễ của cây Theo nghiên cứu của Tran Thi Ngoc Son and Ramaswami

(1997), sau quá trình phân giải chất hữu cơ của nấm Trichoderma dưới tác động

vi sinh vật, làm giảm tỷ lệ C/N đáng kể

Kết quả sử dụng phân rơm hữu cơ phân hủy nấm Trichoderma và phân

sinh học kết hợp N hóa học ở mức 25 kg N/ha cho thấy lúa ở An Giang, giảm lượng phân hóa học, các vi sinh vật có lợi trong đất, các thành phần dinh dưỡng trong đất như: chất hữu cơ, N, P, K hữu dụng đều tăng so với canh tác theo nông

dân (Tran Thi Ngoc Son et al., 2008) Theo Võ Thị Gương và Phạm Nguyễn Minh Trung (2010) thì việc kết hợp nấm Trichoderma trong phân hữu cơ không

những giúp hỗ trợ cây trồng trong việc phòng bệnh mà còn giúp cải thiện độ phì

tự nhiên của đất, giảm chi phí sử dụng phân vô cơ

1.8 Sơ lược về sự phát thải khí nhà kính

Biến đổi khí hậu hiện nay đang là một trong những vấn đề môi trường nóng bỏng nhất Nguyên nhân chủ yếu là do sự phát thải khí nhà kính thông qua các hoạt động của con người như: nông nghiệp, công nghiệp, phá rừng, giao thông vận tải, mở rộng đô thị,… Tất cả những điều này đã góp phần phá vỡ chu

kỳ C và N trong các hệ sinh thái trên cạn (IPCC, 2007)

Ở Việt Nam, một số kết quả nghiên cứu về phát thải CH4 từ các ruộng trồng lúa ở đồng bằng sông Hồng (ĐBSH) thì có liên quan đến chế độ tưới nước mặt ruộng và việc quản lý nước mặt ruộng như: Hà Nội, Hải Dương, Hải Phòng, Nam Định và Thái Bình kết quả nghiên cứu cho thấy mỗi ngày các ruộng lúa nước phát thải một lượng khí metan (CH4) khá cao góp phần làm trái đất nóng lên Trong đó tốc độ phát thải khí metan của đất lúa trung bình tại 5 tỉnh là 52 mg

CH4/m2/giờ tương đương hơn 1.200 CH4/m2/ngày (Nguyễn Hữu Thành và ctv.,

2011)

Hai khí N2O và CH4 là các khí gây hiệu ứng nhà kính mạnh, với một tiềm năng ấm lên toàn cầu lớn hơn CO2 tương ứng là 296 lần và 23 lần, trong đó nén chặt đất kích thích sự phát thải của oxid nitơ (N2O) và metan (CH4) từ đất nông

nghiệp (Metay A et al., 2007) Các khí nhà kính quan trọng được tạo ra tương

ứng bởi các quá trình sinh học đang diễn ra một cách tự nhiên của quá trình khử nitơ hoặc các quá trình nitratre hóa không hoàn chỉnh và sự hình thành CH4

(IRRI, 1991)

CHƯƠNG 2 PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP

2.1 Phương tiện

- Địa điểm thực hiện: Tại nhà lưới Bộ môn Khoa học Cây Trồng, khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng (NN & SHƯD), trường Đại học Cần Thơ (ĐHCT) với các đặc tính vật lý, hóa học của đất thí nghiệm được thể hiện ở Bảng 2.1

- Thời gian thực hiện: Từ tháng 6-12/2013

Bảng 2.1 Đặc tính hóa học đất trong thẩm kế (0-20 và 20-50 cm) tại khu thực nghiệm

Sét Thịt Cát

Tên phân loại đất là Thapto-histic sulfic Tropaquepts (theo USDA), Ngô Ngọc Hưng 2012

* Giống lúa, phân bón

- Giống lúa: OM5451, là giống lúa được trồng phổ biến ở ĐBSCL, thời gian sinh trưởng 90-95 ngày, khả năng kháng rầy, đạo ôn khá Thích nghi vùng đất phù sa

* Thiết bị dùng để lấy chỉ tiêu

- Cân điện tử (sai số ± 0,01)

- Thước đo (50 cm và 100 cm): Dùng để đo chiều cao cây lúa

- Máy đo ẩm độ hạt: Grain Tester, Riceter M411

- Các dụng cụ canh tác, làm cỏ, trồng lúa, phun thuốc, bón phân,…

Thí nghiệm được bố trí trên bồn lysimeter (hệ thống mô đất thí nghiệm chủ động quản lý nước trong đất) tại nhà lưới khoa NN & SHƯD, trường ĐHCT

* Dụng cụ thu khí: Sử dụng buồng khép kín (closed chamber-Hình 2.2 a)

để thu khí phát thải CH4 và N2O, ống tiêm 60 ml, quạt đảo khí, nhiệt kế, chai 10

ml (Hình 2.3)

* Đế thùng: Đường kính 50 cm, được lắp đặt tại vị trí cố định trong đất

sâu khoảng 10 cm từ khi bắt đầu lấy mẫu đến khi kết thúc thí nghiệm

(a) (b) Hình 2.1 Cách đặt đế thu mẫu, đế thu mẫu (Basement) (a) và bồn lysimeter (b)

Hình 2.2 Buồng khép kính (closed chamber) để thu khí (a) và ảnh minh họa thu

khí CH 4 và N 2 O (b)

(a) (b)

Hình 2.3 Những dụng cụ liên quan đến thu mẫu khí: ống tiêm 60 ml (a), quạt đảo

khí (b), nhiệt kế (c), chai 10 ml (d)

* Xác định lượng phát thải CH4 và N2O bằng máy sắc ký khí tại phòng thí

nghiệm Bộ môn Khoa học Đất và Vi Sinh-Viện Lúa ĐBSCL

2.2 Phương pháp

2.2.1 Mô tả thí nghiệm

Thí nghiệm 1 nhân tố được bố trí theo thể thức khối hoàn toàn ngẫu nhiên với 3 lần lặp lại, gồm 4 nghiệm thức Nghiệm thức thí nghiệm được mô tả ở Bảng 2.2

Bảng 2.2 Các nghiệm thức thí nghiệm

Nghiệm thức Mô tả

ĐC Bón phân hữu cơ từ rơm ủ với nấm Trichoderma

TĐL Bón phân hữu cơ từ rơm ủ với nấm Trichoderma, vi khuẩn cố định

đạmAzospirillum, vi khuẩn hòa tan lân Pseudomonas stutzeri kết

hợp phân đạm và phân lân

TĐ Bón phân hữu cơ từ rơm ủ với nấm Trichoderma, vi khuẩn cố định

đạm Azospirillum và phân đạm

TL Bón phân hữu cơ từ rơm ủ với nấm Trichoderma, vi khuẩn hòa tan

lân Pseudomonas stutzeri và phân lân

Ghi chú: ĐC: Rơm + Nấm Trichoderma; TĐL: Rơm + Nấm Trichoderma + Phân đạm + Phân lân + Vi khuẩn cố định đạm Azospirillum + Vi khuẩn hòa tan lân Pseudomonas stutzeri; TĐ: Rơm + Nấm Trichoderma + Phân đạm + Vi khuẩn cố định đạm Azospirillum; TL: Rơm + Nấm Trichoderma + Phân lân + Vi khuẩn hòa tan lân Pseudomonas stutzeri

2.2.2 Kỹ thuật ủ phân rơm hữu cơ

Rơm rạ sau sau khi thu hoạch được thu lấy và đem về nhà lưới tại Khoa

NN & SHƯD, ĐHCT Tiến hành ủ thành phân hữu cơ Rơm được ủ thành đống, trong cao su màu tối, diện tích 1 m2 và cao 1 m, mỗi lớp dày khoảng 10 cm, dùng

chân nén dẽ, rãi phân đạm, phân lân, phân heo, nấm Trichoderma (ĐHCT), bổ

sung vi khuẩn cố định đạm, vi khuẩn hòa tan lân Cứ tiếp tục như thế mà ủ thành nhiều lớp Thường xuyên kiểm tra nhiệt độ đống ủ hằng ngày, mỗi tuần trộn đều đống ủ để đảm bảo cho đống ủ nhanh phân hủy thành phân

Bảng 2.3 Liều lượng vật liệu bổ sung ủ rơm hữu cơ của 4 nghiệm thức thí nghiệm

Nấm Trichoderma

(kg)

Vi khuẩn cố định đạm (kg)

Vi khuẩn hòa tan lân (kg)

2.2.3 Biện pháp canh tác lúa

- Làm đất: Làm sạch cỏ dại sau đó tiến hành cài xới, phơi đất

- Xử lý giống: Chuẩn bị giống: giống được ngâm trong nước ấm (2 sôi, 3 lạnh)

trong 20 phút sau đó đem ngâm với nước lạnh trong 24 giờ, tiếp tục ủ trong 36

giờ khi nứt nanh và ra rễ mầm, sau đó đem gieo lượng giống là 100 kg/ha

- Bón phân: Phân rơm ủ khi hoai mục (khoảng 6 tuần) được bón vùi vào trong

đất trước khi sạ liều lượng là 6 tấn/ha

Các nghiệm thức được bón phân theo công thức khuyến cáo chung cho lúa ở ĐBSCL là 100 N-60 P2O5-30 K2O kg/ha

Bảng 2.4 Thời điểm và liều lượng bón phân

Ghi chú: NSS: ngày sau sạ

- Chăm sóc: Thường xuyên quản lý nước, quản lý cỏ, quản lý sâu bệnh để đảm

bảo cho việc lấy chỉ tiêu chính xác

- Thu hoạch: Tiến hành lấy mẫu và thu hoạch toàn bộ thí nghiệm khi lúa chín

80-95% số hạt trên bông trong vòng 1 ngày

2.2.4 Chỉ tiêu theo dõi

2.2.4.1 Phương pháp thu mẫu khí CH 4 và N 2 O

Mẫu khí được thu từ 10-12 giờ thông qua buồng khép kín để thu khí phát thải CH4 và N2O vào các giai đoạn 10, 20 và 45 NSS Sử dụng ống tiêm 60 ml (Hình 2.4) để rút mẫu khí từ đỉnh của buồng vào các thời điểm 0, 10, 20 và 30 phút sau khi đặt buồng thu khí lên cây lúa được trồng Mỗi đợt (10, 20 và 45 NSS) lấy 4 lần (ở các ngày 1, 3 và 5 của mỗi giai đoạn) và mỗi mẫu lấy cách nhau 10 phút (ghi nhiệt độ sau mỗi lần lấy mẫu) Các nghiệm thức thí nghiệm được thu mẫu cùng một thời điểm

Bảng 2.5 Thời điểm lấy mẫu CH4 và N2O

NSS 10 11 13 15 20 21 23 25 45 46 48 50

Ghi chú: NSS: ngày sau sạ; NSKBP: ngày sau khi bón phân

Mẫu khí được thu cùng lúc bằng cách sử dụng thùng lấy mẫu (chamber)

có đường kính bằng với đường kính đế thu mẫu (Basement) đã đặt trước đó và đặt thùng lấy mẫu (chamber) lên đế, đế thùng phải làm kín khí bằng cách đổ