hiệu quả của phân urea hạt đục cà mau bổ sung dịch chiết thực vật hua trên sinh trưởng và năng suất lúa trong điều kiện thí nghiệm nhà lưới

iii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đề tài “Hiệu quả của phân Urea hạt đục Cà Mau bổ sung dịch chiết thực vật HUA trên sinh trưởng và năng suất lúa trong điều kiện thí nghiệm nhà lưới” l

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

BỘ MÔN KHOA HỌC ĐẤT

BÙI THỊ HỒNG THẤM

Đề tài

HIỆU QUẢ CỦA PHÂN UREA HẠT ĐỤC CÀ MAU

BỔ SUNG DỊCH CHIẾT THỰC VẬT HUA TRÊN SINH TRƯỞNG VÀ NĂNG SUẤT LÚA TRONG

ĐIỀU KIỆN THÍ NGHIỆM NHÀ LƯỚI

Luận văn tốt nghiệp Ngành: KHOA HỌC ĐẤT

Cần Thơ - 2014

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

BỘ MÔN KHOA HỌC ĐẤT _

Luận văn tốt nghiệp

Ngành: KHOA HỌC ĐẤT

Đề tài:

HIỆU QUẢ CỦA PHÂN UREA HẠT ĐỤC CÀ MAU

BỔ SUNG DỊCH CHIẾT THỰC VẬT HUA TRÊN SINH TRƯỞNG VÀ NĂNG SUẤT LÚA TRONG

ĐIỀU KIỆN THÍ NGHIỆM NHÀ LƯỚI

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: SINH VIÊN THỰC HIỆN:

Ts NGUYỄN MINH ĐÔNG BÙI THỊ HỒNG THẤM

MSSV: 3113672 KHOA HỌC ĐẤT K37 – TT1172A1

Cần Thơ - 2014

i

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

BỘ MÔN KHOA HỌC ĐẤT _

XÁC NHẬN CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

Chứng nhận luận văn tốt nghiệp với đề tài: “Hiệu quả của phân urea hạt đục Cà

Mau bổ sung dịch chiết thực vật HUA trên sinh trưởng và năng suất lúa trong điều

kiện thí nghiệm nhà lưới‖ do sinh viên Bùi Thị Hồng Thấm, lớp Khoa học đất Khóa

37, Bộ Môn khoa học đất, Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng, Trường Đại

Học thực hiện từ tháng 04/2013 đến tháng 07/2013

Ý kiến đánh giá của Cán bộ hướng dẫn:

Cần Thơ, ngày… tháng …năm 2014

Giáo viên hướng dẫn

Ts Nguyễn Minh Đông

ii

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

BỘ MÔN KHOA HỌC ĐẤT _

XÁC NHẬN CỦA HỘI ĐỒNG CHẤM LUẬN VĂN

Hội đồng chấm báo cáo luận văn tốt nghiệp chấp nhận đề tài “Hiệu quả của phân

urea hạt đục Cà Mau bổ sung dịch chiết thực vật HUA trên sinh trưởng và năng suất lúa trong điều kiện thí nghiệm nhà lưới” do sinh viên Bùi Thị Hồng Thấm, lớp

Khoa học đất Khóa 37, Bộ Môn khoa học đất, Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng, Trường Đại Học thực hiện từ tháng 04/2013 đến tháng 07/2013

Ý kiến đánh giá của Hội đồng:

Luận văn tốt nghiệp được đánh giá ở mức: Kính trình Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thông qua

Cần thơ, ngày … tháng … năm 2014 Chủ tịch Hội đồng

iii

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đề tài “Hiệu quả của phân Urea hạt đục Cà Mau bổ sung dịch

chiết thực vật HUA trên sinh trưởng và năng suất lúa trong điều kiện thí nghiệm nhà lưới” là công trình nghiên cứu của bản thân Các số liệu và kết quả trình bày

trong luận văn này là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ tài liệu nào nghiên cứu trước đây

Tác giả luận văn

Bùi Thị Hồng Thấm

iv

LỜI CẢM TẠ Kính dâng:

Cha mẹ đã suốt đời tận tụy vì sự nghiệp và tương lai của con

Chân thành biết ơn:

Lời cảm ơn chân thành cũng xin gửi đến các bạn Nguyễn Hữu Tuấn, Nguyễn Phương Thảo Vân, Trần Anh Vũ, Quách Thanh Toán và các bạn lớp Khoa học đất khóa 37 đã nhiệt tình chia sẽ, động viên và phối hợp trong quá trình thực hiện luận văn tốt nghiệp

Em xin chúc tất cả quý Thầy Cô, các anh chị trong Bộ môn Khoa học đất cùng các bạn lớp Khoa học đất Khóa 37, luôn dồi dào sức khỏe và thành công trên con đường của mình

Cho phép tôi gửi lời cảm ơn chân thành đến công ty TNHH MTV Phân Bón Dầu Khí Cà Mau, đã tạo mọi điều kiện thuận lợi giúp tôi cũng như các sinh viên khác hoàn thành tốt đề tài

Trân trọng kính chào!

v

TIỂU SỬ CÁ NHÂN Phần I - LÝ LỊCH SƠ LƯỢC

Họ và tên: Bùi Thị Hồng Thấm

Sinh ngày: 26/03/1993

Nguyên quán: Ấp Thới An A, Xã Giai Xuân, Huyện Phong Điền, Tp Cần Thơ

Họ và tên cha: Bùi Văn Thum

Họ và tên mẹ: Bùi Thị Phượng

Phần II - QUÁ TRÌNH HỌC TẬP CỦA BẢN THÂN

Năm 2000 - 2004: học tại Trường Tiểu học Giai Xuân 2, Tp Cần Thơ

Năm 2004 - 2008: học tại Trường Trung học cơ sở Giai Xuân, Tp Cần Thơ

Năm 2008 - 2011: học tại Trường Trung học phổ thông Phan Văn Trị, Tp Cần Thơ Năm 2011 - 2015: học tại Trường Đại học Cần Thơ, Chuyên ngành Khoa Học Đất - Khoá 37 (2011 - 2015), Khoa Nông Nghiệp & Sinh học ứng dụng, Trường Đại học Cần Thơ

Hệ đào tạo: Chính quy, Thời gian đào tạo: 2011-2015

Phần III - ĐỊA CHỈ LIÊN HỆ

Ấp Thới An A, Xã Giai Xuân, Huyện Phong Điền, Thành phố Cần Thơ

Email: tham113672@student.ctu.edu.vn, điện thoại: 0986.232909

vi

Bùi Thị Hồng Thấm 2014 Hiệu quả của phân urea hạt đục Cà Mau bổ sung dịch

chiết thực vật HUA trên sinh trưởng và năng suất lúa trong điều kiện thí nghiệm nhà lưới Luận văn tốt nghiệp đại học, Ngành Khoa học đất, Khoa Nông nghiệp &

Sinh Học Ứng Dụng, Trường Đại Học Cần Thơ Cán bộ hướng dẫn: Ts Nguyễn Minh Đông

vii

MỤC LỤC

XÁC NHẬN CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN i

XÁC NHẬN CỦA HỘI ĐỒNG CHẤM LUẬN VĂN ii

LỜI CAM ĐOAN iii

LỜI CẢM TẠ iv

TIỂU SỬ CÁ NHÂN v

TÓM LƯỢC vi

MỤC LỤC viii

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ix

DANH SÁCH HÌNH x

DANH SÁCH BẢNG xi

MỞ ĐẦU 1

Chương 1 - LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 2

1.1 Phân đạm và hiệu quả sử dụng đạm trên đất lúa 2

1.1.1 Phân đạm 2

1.1.2 Các tiến trình mất đạm trên đất lúa 3

1.1.3 Hiệu quả sử dụng đạm trên đất lúa 5

1.2 Biện pháp hạn chế sự mất đạm 6

1.2.1 Dùng chất ức chế men urease 6

1.2.2 Dùng chất ức chế sự nitrate hóa 8

1.2.3 Sử dụng phân đạm chậm tan 9

1.2.4 Các biện pháp khác 10

1.3 Dịch chiết từ thực vật 10

1.3.1 Dịch chiết thực vật trong việc ức chế enzyme urease 10

1.3.2 Dịch chiết thực vật HUA 11

Chương 2 – PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 13

2.1 Phương tiện 13

2.1.1 Thời gian và địa điểm thí nghiệm 13

2.1.2 Vật liệu thí nghiệm 13

2.2 Phương pháp nghiên cứu 14

2.2.1 Mô tả thí nghiệm 14

2.2.2 Biện pháp canh tác 14

2.2.3 Các chỉ tiêu theo dõi 15

viii

2.2.4 Tính toán số liệu năng suất và thành phần năng suất 15

2.2.5 Phương pháp phân tích và đánh giá số liệu 16

Chương 3 - KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 17

3.1 Diễn biến pH nước mặt sau mỗi đợt bón phân 17

3.2 Sinh trưởng và phát triển 18

3.2.1 Chiều cao lúa qua các giai đoạn sinh trưởng 18

3.2.2 Số chồi lúa qua các giai đoạn sinh trưởng 20

3.3 Thành phần năng suất và năng suất lúa 22

3.3.1 Thành phần năng suất lúa 22

3.3.2 Năng suất lúa 24

3.4 Hiệu quả nông học 26

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 27

TÀI LIỆU THAM KHẢO 28 PHỤ LỤC

Agronomic Efficiency (Hiệu quả nông học) Cyclohexyl phosphoric triamide

Dicyan-diamide Encapsulated Calcium Carbide Isobutidene Diurea

Đồng Bằng Sông Cửu Long International Rice Research Institute (Viện nghiên cứu lúa Quốc tế)

Các tiến trình mất đạm trên đất lúa

Cơ chế hoạt động của nBTPT

Diễn biến pH nước mặt sau mỗi đợt bón phân ở mức bón 100%N

Chiều cao lúa của các nghiệm thức ở giai đoạn 25 NSKS,

40 NSKS và 55 NSKS

Số chồi lúa của các nghiệm thức ở giai đoạn 25 NSKS,

40 NSKS và 55 NSKS

Trọng lượng rơm và trọng lượng hạt của các nghiệm thức

Hiệu quả nông học

24

26

Liều lƣợng và thời điểm bón phân

Các thành phần năng suất lúa lúc thu hoạch

13

14

15

22

1

MỞ ĐẦU

Urea là loại phân bón hiện nay được sử dụng rộng rãi trên thế giới và ở Việt Nam Đây là loại phân N dạng hạt, có hàm lượng N khá cao (46%N) và giá thành thấp nên được sử dụng rộng rãi Urea dễ hòa tan trong nước, nó có thể tồn tại ở hai dạng

là phân urea đơn và phân urea hỗn hợp Tuy nhiên, phân urea có nhược điểm là dễ

bị mất N do bốc hơi khi bón lên bề mặt đất thông qua các con đường như rửa trôi, bốc hơi và thấm sâu Hiệu quả sử dụng của phân urea khi bón vào đất chỉ đạt 30% - 45% và trong đó N mất do bốc thoát ammonia là chủ yếu, chiếm 25 - 45% lượng N mất Zhu (1985)

Có rất nhiều chế phẩm đã được nghiên cứu để trộn với phân urea, nhằm hạn chế quá trình mất N như: urea bọc lưu huỳnh, phân urea có lớp phủ nhựa hay vật liệu nhiệt dẻo Năm 1997 các nhà khoa học đã tiến thêm một bước bằng việc sử dụng chế phẩm nBTPT–n-Butyl Thiophosphoric Triamide (có tên thương mại là Agrotain) để

ức chế urease làm hạn chế quá trình chuyển hóa phân urea thành ammonia khi bón xuống ruộng Nhưng giá thành của chế phẩm nBTPT cao nên tổng chi phí hầu như không giảm so với không sử dụng chế phẩm Ngoài ra, mặc dù nBTPT rất có hiệu quả trong việc ức chế urease trên đất trồng màu; tuy nhiên, hiệu quả ức chế urease của nBTPT trên đất lúa chưa rõ ràng Gần đây nhóm nghiên cứu của trường Đại học nông nghiệp Hà Nội đã tiến hành nghiên cứu dịch chiết từ những loại thực vật bản địa Việt Nam để làm giảm sự mất N trên một số ruộng canh tác ngô Kết quả bước đầu cho thấy, dịch chiết thực vật có tác dụng ức chế urease thể hiện qua lượng phân

N được sử dụng thấp hơn mà cây vẫn duy trì, thậm chí sinh trưởng và phát triển tốt hơn so với đối chứng (Đỗ Thanh Bình, 2010; Bùi Hữu Ngọc, 2010) Tuy nhiên, việc nghiên cứu ảnh hưởng của dịch chiết thực vật để hạn chế sự mất N trên đất lúa còn

rất ít Vì những lý do trên đề tài ―Hiệu quả của phân urea hạt đục Cà Mau bổ sung

dịch chiết thực vật HUA trên sinh trưởng và năng suất lúa trong điều kiện thí nghiệm nhà lưới‖ được thực hiện nhằm :

- Đánh giá hiệu quả ức chế urease của phân urea có bổ sung dịch chiết thực vật (HUA) trên sinh trưởng và năng suất lúa

- Đánh giá khả năng thay thế chế phẩm nBTPT nhập ngoại bằng loại dịch chiết thực vật HUA bản địa

2

CHƯƠNG 1 LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU

1.1 Phân đạm và hiệu quả sử dụng đạm trên đất lúa

1.1.1 Phân đạm

Đạm là những chất có vai trò quan trọng trong đời sống thực vật vì N là thành phần cơ bản cấu tạo về protein, chiếm 40 – 50% chất khô của nguyên sinh chất, còn thành phần của chất diệp lục, một trong những yếu tố quan trọng quyết định quang hợp (Lê Văn Hòa và Nguyễn Bảo Toàn, 2004) Đạm được xem là nguyên tố quan trọng nhất trong việc gia tăng năng suất cây trồng (Võ Thị Gương, 2004)

Trong tự nhiên N ở hai dạng: thể khí tự do trong khí quyển chiếm khoảng 78% dạng N này cây không thể hấp thu đươc Cây có thể sử dụng được những dạng N hữu cơ và vô cơ trong đất Các dạng N này có nguồn gốc khác nhau như từ bã động vật và thực vật chết, từ nước mưa, từ các vi sinh vật,…nguồn N chủ yếu cung cấp cho cây vẫn là N vô cơ Đạm vô cơ thường có hai dạng: ammonium (NH4+), nitrate (NO3-), hai dạng này có thể biến đổi lẫn nhau do tác động của các quá trình lý hóa

và vi sinh vật học Các loại phân N thích hợp cho lúa là phân N sunfat amon (SA),

và urea Trong đó thì urea đang trở thành dạng phân N được sử dụng phổ biến với lúa nước vì có tỷ lệ N cao

Urea là một loại hợp chất hữu cơ đơn giản có công thức hóa học là (NH2)2CO chứa 46%N, là chất rắn màu trắng tan tốt trong nước dễ hút ẩm và dễ chảy nước, được sản xuất trong các nhà máy phân bón bằng phương pháp tổng hợp từ các hợp chất vô cơ Phân urea dễ hoà tan trong nước, khi hoà tan nhiệt độ nước sẽ hạ xuống nên nông dân còn gọi là phân lạnh Urea hoà tan không để lại cặn bã, 1lít nước hoà tan 84 kg urea ở 200C, và 105 kg urea ở 1000C (Đỗ Thị Thanh Ren, 1999) Urea cần được bảo quản kỹ trong túi polyethylene và tránh tiếp xúc với nắng Bởi vì khi tiếp xúc với không khí và ánh nắng urea dễ bị phân hủy và bay hơi Khi gặp nước, urea

sẽ bị thủy phân tạo thành dạng NH4+ đây là dạng cây có thể hấp thu được Tuy nhiên, khi cây trồng hấp thu không kịp, NH4+ nhanh chóng bị enzyme thủy giải thành NH3 Urea còn bị phản nitrate hóa, tạo thành nitrogen oxide, đây là hai con đường, gây thất thoát chủ yếu khi sử dụng N Ngoài ra, còn có các yếu tố ảnh hưởng đến việc thất thoát N như nhiệt độ, pH của đất, pH của nước, mực nước trong ruộng…Vào thời tiết nắng nóng, lượng N bị mất trong một ngày có thể lên đến

50%N (Võ Thị Gương và ctv., 2004)

3

1.1.2 Các tiến trình mất đạm trên đất lúa

Hình 1.1 Các tiến trình mất đạm trên đất lúa

 Mất đạm dạng NH 3

Khi urea được bón vào đất, nó nhanh chóng được thủy phân do hoạt động xúc tác của enzyme urease để trở thành NH4+, dạng này dễ được cây lúa hấp thu Sự thủy phân urea được xúc tác bởi enzyme urease do nhiều vi khuẩn, tảo, nấm, tổng hợp nên men này và sử dụng nguồn N cho sự sinh trưởng

CO(NH2)2 (urea)+ 2 H2O + urease → (NH4)2CO3

(NH4)2CO3 + H2O → NH4HCO3 + NH4OH Bón phân N chứa ammonium hoặc urea vào đất chúng nhanh chóng bị thủy phân thành ammonia và bị mất dưới dạng NH3 (Đỗ Thị Thanh Ren, 1999) Sự bốc hơi NH3 trong đất lúa ngập nước là một cơ chế quan trọng gây sự mất N từ 5 – 47% lượng N cung cấp trong điều kiện ngoài đồng Sự mất N dạng NH3 xảy ra mạnh trên đất có pH cao, đất khô và đất cát; đất cát có khả năng kiềm giữ NH4+ , đạm bị mất ở dạng này thường xảy ra trên các loại đất chua nhẹ (Võ Thị Gương, 2004) Sự bốc

thoát cao điểm xảy ra từ hai đến bốn ngày sau khi bón phân N (Võ Tòng Xuân và

ctv., 1993)

De Datta (1987), cũng cho rằng lượng N mất đi do sự khử nitrate vào khoảng

28 – 33% Ở đất lúa ĐBSCL, lượng NH3 bốc hơi tính trên lượng N bón theo nghiên

cứu của Watanabe và ctv., (2009), là 0.5 – 19%, còn theo nghiên cứu của Dong và

ctv., (2012), trên đất ngập liên tục là 20,8% còn trên đất khô ngập xen kẻ là 12,9%

 Mất đạm dạng N 2 O va N 2

Quá trình nitrate hóa và khử nitrate cũng là một trong những cơ chế chủ yếu gây sự mất N Đất ngập nước trong mùa mưa thì NO3- bị khử thành NO, N2O và N2làm mất N trong đất và sự khử N ở tầng đất bên dưới sẽ làm cho N bị mất đi ở dạng hơi (Võ Thị Gương, 2004) Theo Đỗ Thị Thanh Ren (1999), ở đất lúa nước sự mất

N do sự khử nitrate có thể rất cao Thông thường có 60 – 70% lượng N bón vào bị bay hơi dưới dạng NO2- và N2

Nhân tố ảnh hưởng đến sự nitrate hóa là hàm lượng NH4+, độ thoáng khí của đất, pH, ẩm độ đất Quá trình khử nitrate là quá trình tách oxy khỏi nitrite dưới tác dụng của các vi khử nitrate

HNO3 HNO2- N2O N2

Tiến trình này phóng thích nitrous oxide (N2O-), khí nitơ (N2)

Các yếu tố ảnh hưởng đến sự bốc thoát N2 là chế độ nước Đối với đất lúa ngập nước liên tục, điều kiện yếm khí thường xuyên, thiếu oxy làm hạn chế sự

nitrate hóa Khi bón N trên mặt ruộng thì N sẽ bị nitrate hóa ở tầng oxy hóa dày (2 -

3 mm), đạm NH4+ bị oxy hóa thành NO3-, NO2- đi xuống tầng khử thành N2O va N2

bay vào khí quyển (Ngô Ngọc Hưng và ctv., 2004)

Hiệu quả của phân N khi bón vào đất chỉ đạt 30% - 40% (Zhu, 1985) và trong

đó N mất do khử nitrate là chủ yếu, nó chiếm 25% - 45% lượng N mất Sự ngập nước không liên tục ở đất lúa, cũng làm gia tăng lượng N mất do sự nitrate hóa xảy

ra ở giai đoạn thoáng khí, và tiếp theo đó là sự khử nitrate mãnh liệt trong giai đoạn đất ngập nước Đất lúa ngập nước gián đoạn thì sự rút ngắn thời gian của một chu

kỳ ngập nước, sẽ làm gia tăng sự mất N lên 63% tổng lượng N bón vào đất (Patrick

và Weyalt, 1964) (Trích bởi Lê Văn Căn, 1978)

1.1.3 Hiệu quả sử dụng đạm trên đất lúa

Sau khi bón vào đất, dưới tác dụng của men urease, urea bị phân giải thành ammonium carbonate Ở đất trung tính, nhiệt độ tương đối cao và ẩm độ thích hợp, quá trình phân giải này tiến hành nhanh Ở nhiệt độ 100C thì 7 - 10 ngày urea phân giải hoàn toàn thành ammonium carbonate Ở nhiệt độ 200C thì từ 4 - 5 ngày, ở nhiệt độ 300C thì từ 2 - 3 ngày Ở đất chua urea phân giải chậm hơn (Võ Thị Gương

và ctv., 2004) Quần thể vi sinh vật dị dưỡng trong đất bao gồm nhiều nhóm vi

khuẩn, nấm Mỗi nhóm đáp ứng một hoặc nhiều bước trong phản ứng phân hủy chất hữu cơ Sản phẩm cuối cùng cho sự hoạt động của một nhóm là nguồn nguyên liệu cung cấp cho phản ứng tiếp theo, cứ như vậy cho đến khi chất hữu cơ hoàn toàn bị

phân hủy (Võ Thị Gương và ctv., 2004).Chất hữu cơ bị vi sinh vật dị dưỡng phân hủy và giải phóng NH4+ Đây là tiến trình sinh học quan trọng liên quan đến tính hữu dụng của N trên đất lúa nước Dưới điều kiện ngập nước, sự amonium hóa tạo

NH4+ được kiểm soát bởi vi sinh vật dị dưỡng, sử dụng chất hữu cơ làm nguồn năng

lượng (Đỗ Thị Thanh Ren, 1999)

Cây trồng có thể hấp thu dinh dưỡng ở cả hai dạng: dạng amon và dạng

nitrate Tuy nhiên, nitrate mang điện tích âm và không được giữ trong đất Do vậy, nitrate dễ bị rửa trôi khi gặp điều kiện phù hợp Ngược lại, amon mang điện tích dương và được duy trì bởi khả năng trao đổi cation của đất Hơn nữa, trong điều kiện yếm khí, nitrate bị giảm do quá trình phản nitrate hóa thành N2O và N2 (Lương Đức Phẩm, 2009) Nhiều nghiên cứu về bón phân cho lúa và các nghiên cứu này đều khẳng định là, hiệu quả sử dụng phân N đối với lúa nước không cao Nguyên nhân là do N trong đất lúa bị mất đi qua các con đường sau: Do bốc hơi dưới dạng

NH3, bốc thoát dưới dạng N20, N2 và rửa trôi NO3- Vì vậy, việc tìm ra các biện pháp làm giảm thất thoát N, luôn là vấn đề đáng quan tâm hiện nay

1997, các nhà khoa học đã tiến thêm một bước bằng việc sử dụng chế phẩm nBTPT – n-Butyl Thiophosphoric Triamide (tên thương mại là Agrotain) để ức chế men urease làm hạn chế quá trình chuyển hóa phân urea thành ammoniac Chế phẩm nBTPT có tác dụng ức chế sự hoạt động của men urease sinh ra bởi các vi sinh vật amon hóa, nBTPT bám vào vị trí bám của urease và khóa tạm thời enzyme này Sau một thời gian nBTPT bị phân hủy, enzyme lại thực hiện chuyển hóa urea thành

NH4+ Cơ chế hoạt động của Agrotain thực chất dưới dạng n-Butyl Phosphoric Triamide (nBPTO) Hợp chất nBPTO được tạo ra bởi sự oxy hóa, kết quả là oxy thay thế lưu huỳnh trong phân tử nBTPT Một đầu của phân tử nBPTO rất giống về kích thước với phân tử urea, đồng thời chúng cũng có nhóm n-butyl ở đầu kia Đầu phân tử nBPTO giống với urea đính với vị trí hoạt động của men urea khóa chặt quá trình hoạt động chuyển hóa urea và ức chế quá trình thuỷ phân urea Điều đó có nghĩa là NH4+ trong phân urea được giải phóng chậm lại khiến cho cây hấp thụ được nhiều hơn và hạn chế được sự thất thoát đạm qua con đường bay hơi Tuy nhiên, nBPTO không bền khi phối trộn với urea nên nBTPT được chọn trong sản xuất nguyên liệu phối

Hình 2: Cơ chế hoạt động của nBTPT

Theo kết quả thí nghiệm của Waston và ctv., (1994) cho thấy, tỷ lệ phối trộn

nBTPT với urea từ 0,1 – 0,5%, thì khoảng 0,1 – 0,2 % là thích hợp nhất Các tỷ lệ phối trộn nBTPT với urea lên cao hơn 0,2%, đều không cho gia tăng hiệu quả mà chỉ tăng thêm chi phí Việc sử dụng urea-nBTPT đã được một số nước như Mỹ, Canada, Úc, Newzealand sử dụng và mang lại kết quả rất khả quan, do việc hạn chế

7

thêm được 20% lượng N thất thoát do biến thành ammoniac bay vào không khí

Theo Rawluk và ctv., (2001), thí nghiệm khi bón phân N dạng viên có áo nBTPT

trên loại đất Orthic Black Chernozemic ở Canada giảm lượng bốc hơi NH3 28% - 88%

Theo Phạm Sỹ Tân (2000), sử dụng phân urea-nBTPT ghi nhận năng suất cao hơn urea khoảng 200 - 300 kg/ha, hơn kém nhau rất có ý nghĩa thống kê Hơn nữa, bón lượng urea-nBTPT thấp hơn urea 20 kgN/ha, nhưng năng suất luôn ghi nhận cao hơn urea Như vậy, trong vụ Hè Thu nếu sử dụng urea-nBTPT, ta có thể tiết kiệm được khoảng 20 kgN/ha (tương đương 43 kg urea/ha) Có thể thấy rằng sử dụng urea-nBTPT có tác dụng làm giảm thất thoát N, làm tăng hiệu quả sử dụng phân bón, tạo điều kiện cung cấp phân N cho cây trồng nhiều hơn và cho năng suất cao hơn urea không phối trộn nBTPT Cũng theo Đỗ Trung Bình (2007), nghiên cứu

về hiệu quả của phân urea-nBTPT trên đất Đông Nam Bộ cho biết, mức bón phân trên đất xám trồng lúa vào vụ mùa là 60 kgN/ha và vụ Đông Xuân là 80 kg/ha đạt năng suất tương đương với bón phân urea nhưng tiết kiệm 20 – 25% N bón

Các khảo nghiệm đầu tiên được Phạm Sỹ Tân (2007), tiến hành tại tỉnh Cần Thơ và Sóc Trăng trên các loại đất phù sa ngọt, nhiễm phèn mặn trên cả hai vụ đông xuân, và hè thu đều mang lại kết quả giống nhau là: Với các công thức thí nghiệm

có hàm lượng N thấp dưới chuẩn (từ 40 – 75 kg N/ha) thì loại phân urea-nBTPT đều mang lại năng suất cao hơn loại urea, nhưng với lượng N bón cao hơn chuẩn (từ

100 kg N/ha) thì loại nBTPT lại cho năng suất thấp hơn, do loại phân nBTPT làm lúa lốp đổ nhiều hơn

urea-Ngoài ra kết quả thí nghiệm của Nguyễn Thị Hương (2009), khi sử dụng kết hợp chế phẩm nBTPT với giảm 25% N (mức đạm 45 N), làm tăng các yếu tố cấu thành năng suất và cho năng suất thực thu cao tương đương đối chứng (bón phân urea thông thường), năng suất đạt 4,6 tấn/ha (vụ mùa) và 5,3 tấn/ha (vụ Xuân) Ảnh hưởng tích cực đến các chỉ tiêu sinh trưởng phát triển của cây lúa như: chiều cao cây, số nhánh hữu hiệu, chỉ số diện tích lá, hiệu suất quang hợp và khả năng tích lũy chất khô

Urea-nBTPT (Agrotain) là một loại sản phẩm phân bón thương mại mà công

ty cổ phần phân bón Bình Điền (Bình Chánh, TP Hồ Chí Minh) nhập khẩu để sản xuất phân mang nhãn hiệu ―Đầu trâu‖ Về phía Công ty phân bón Bình Điền đánh giá, sử dụng urea-nBTPT thì sẽ tiết kiệm được 20 kg N/ha (43 kg urea), có nghĩa là tiết kiệm được hơn 25% lượng urea (cứ 1 tấn urea tiết kiệm giảm được 250 kg) Tuy nhiên, điều này lại không làm giảm được chi phí sản xuất vì giá thành của nBTPT lại khá cao

8

Bên cạnh việc sử dụng chất nBTPT, các chất ức chế hoạt động của men urease được sử dụng như: phenylphosphoro-diamidate (PPD), cyclohexyl phosphorictriamide (CHPT) De Datta (1985) thí nghiệm tại IRRI khi bón phân đạm kết hợp với chất PPD giảm lượng bốc thoát ammonia 12 - 22 kgN/ha Các nghiên cứu trong phòng thí nghiệm cho thấy chất CHPT có hiệu quả hơn nBTPT trong việc giảm bốc thoát ammonia (Chien và ctv., 2009)

1.2.2 Dùng chất ức chế sự nitrate hoá

Theo Di và Cameron (2002) thử nghiệm trong chậu khi bón phân urea có dùng chất ức chế sự nitrate hoá là dicyandiamide (DCD) trên loại đất trồng cỏ cho chăn thả (Udic Haplustept) ở New Zealand cho thấy lượng NO3- rửa trôi hàng năm giảm đến 59%, và ở nghiệm thức không dùng DCD có lượng NO3- trong nước là 19,7

mgN/l vượt ngưỡng tiêu chuẩn nước uống Di và ctv., (2007), cũng bón kết hợp

DCD với phân N trên bốn loại đất kết quả là lượng bốc hơi N2O (trong thời gian hơn 69 - 137 ngày) giảm 61% - 73% so với không có DCD (0,3 - 5,7 kgN2O/ha so với 1 - 20,9 kgN2O/ha)

Yaseen và ctv., (2005) dùng chất ức chế encapsulated calcium carbide (ECC) làm tăng năng suất lúa so với bón NPK thông thường Banerjee và ctv., (1990) thí

nghiệm bón phân urea 120 kg/ha với lô 30 m2 ở New Dehli, Ấn Độ có lượng bốc hơi N2 + N2O (sau khi bón 2 - 10 ngày) là 4,1 gN/ha khi có trộn với ECC 20 kg/ha

và 61,9 gN/ha khi không có trộn

Gần đây một sản phẩm dạng chuỗi polymer là maleic-itaconicdicaborxyl acid với tên thương mại là Nutrisphere cho thấy hiệu quả trong việc làm chậm sự thuỷ

phân và giảm lượng bốc thoát ammonia (Franzen và ctv., 2011) Nutrisphere-N là

một sản phẩm tương đối mới, là chất ức chế nitrate hóa, khác với những sản phẩm

ổn định N và giảm mất đạm thì Nutrisphere-N là chất bảo vệ và ức chế tất cả 3 hình thức mất N: bay hơi, rửa trôi và khử N Urea phủ Nutrisphere được gọi là Nutrisphere®-N urê, hoặc Nutrisphere-N (NSN) Chất ức chế nitrate hóa làm chậm việc chuyển đổi urea thành NH3 và có giá trị nông học như làm phụ gia phân bón, dưới điều kiện môi trường nhất định (độ ẩm cao và nhiệt độ cao) (Hauck, 1985) Thí nghiệm được tiến hành bởi David Dunn, Giám đốc phòng thí nghiệm đất tại Fisher Trung tâm nghiên cứu của trường Dunn quan sát thấy rằng khi mưa xuống, Nutrisphere-N giảm rõ lượng N bị mất (5-7 ngày sau khi bón N) Trong 41 ngày, urea thông thường bị mất gấp 4 lần so với Nutrisphere-N (375,4 ppm urea thông thường so với 84,2 ppm của Nutrisphere-N)

9

1.2.3 Sử dụng phân đạm chậm tan

Phân đạm chậm tan gồm các dạng sulfur-coated urea (SCU), polymer coated urea (PCU), isobutylidene diurea (IBDU)

Sử dụng phân urea chậm tan có lớp phủ lưu huỳnh: Phân SCU là phân

urea chậm tan đầu tiên được sản xuất, và được thử nghiệm trên các ruộng lúa nước

từ những năm 1960 – 1980 Mặc dù các thử nghiệm cho thấy hiệu quả sử dụng N có tăng nhưng nó khó được nông dân chấp nhận do hàm lượng N thấp (35 – 37% N),

và chi phí vận chuyển cao hơn so với urea (Trenkel, 1997) Gần đây, phân SCU được sản xuất với lớp phủ lưu huỳnh mỏng hơn, hoặc có thêm lớp phủ polymer bên ngoài, tạo thành lớp phủ kép để giảm trọng lượng của lớp phủ và năng hàm lượng N

cao hơn (Chien và ctv., 2009)

Sử dụng phân urea chậm tan có lớp phủ nhựa hay vật liệu nhiệt dẻo: Phân

PCU được sản xuất bằng lớp phủ nhựa hay các vật liệu nhiệt dẻo Ưu điểm của các vật liệu phủ này là có trọng lượng rất nhẹ (< 1%), độ bền cao hàm lượng N trong phân cao, và kéo dài hiệu lực phân bón có thể lên đến 400 ngày (Trenkel, 2010)

Theo Yang và ctv., (2004) cho biết có một loại phân có lớp phủ nhựa dẻo chứa 43%

N được nông dân Trung Quốc chấp nhận bởi giá thấp và dễ bón Tác giả cho rằng loại phân này có lượng phóng thích đến 80% lượng N trong vòng 40 – 140 ngày, nên được bón lúc làm đất và chỉ cần bón một lần, nên ít tốn công và quan trọng hơn

là khi bón phân này trên ruộng cho năng suất lúa cao hơn khi bón urea ở 3 mức N

100, 200 và 300 kg/ha

Sử dụng phân urea chậm tan từ phản ứng giữa urea với các aldehyde:

dạng phân urea chậm tan từ phản ứng giữa urea với các aldehyde là isobutidene diurea (IBDU), đây là giải pháp nâng cao hiệu quả sử dụng phân đạm và thân thiện với môi trường Wells và Shockley (1975), nghiên cứu trên hai loại đất trồng lúa: đất thịt và đất sét ở Hoa Kỳ cho kết quả cho năng suất như nhau giữa bón phân IBDU và bón phân urea, nghiên cứu này cũng cho rằng phân IBDU là nguồn cung cấp N thích hợp trong canh tác lúa nước Khi bón vùi IBDU ở độ sâu 10 - 12 cm có lượng bốc thoát ammonia rất thấp (dưới 1% lượng N bón) (De Datta, 1981) Kết

quả thí nghiệm của Carreres và ctv., (2003) cho thấy, bón phân IBDU trước khi cho

ngập nước cải thiện N2 cố định sinh học so với sử dụng phân urea và có năng suất cao hơn (9,0 so với 8,2 tấn/ha) tuy nhiên tổng lượng đạm hấp thu và hiệu quả nông học không khác nhau

10

1.2.4 Các biện pháp khác

Bón vùi sâu phân đạm viên nén: có các dạng urea viên nén như urea dạng

hạt, viên urea lớn, và viên siêu urea có đường kính trung bình lần lượt là 1,5; 7,0; 11,5 mm Theo Nguyễn Như Hà (2006), khi N được bón sâu 5 – 10 cm vào tầng khử thì hiệu quả N cao hơn Bón N vào tầng khử, được các keo đất giữ dưới dạng

NH4+, cung cấp dần cho cây, ngăn chặn việc hình thành NO3-, hiệu lực của N có thể tăng gấp đôi Bón N sâu còn ngăn chặn việc bốc hơi NH3 vào tầng khí quyển

(Nguyễn Ngọc Nông, 1999) Còn theo Nguyễn Tất Cảnh và ctv., (2006), bón phân

viên nén vùi sâu đã tiết kiệm được 34% lượng N so với bón vãi thông thường, tăng năng suất lúa trung bình từ 15 – 19%, giảm các chi phí về công cấy, công làm cỏ và chi phí về giống, giảm sâu bệnh, chi phí thuốc bảo vệ thực vật và chỉ bón một lần

cho cả vụ

Gia tăng hiệu quả sử dụng đạm trong quá trình canh tác: bón đúng các

thời kỳ cây lúa có nhu cầu N cao, chia N ra nhiều lần để bón, tăng hiệu quả sử dụng nước làm giảm sự rửa trôi nitrate, trồng cây cố định N trên đất lúa để nâng cao hiệu

quả sử dụng N

1.3 Dịch chiết từ thực vật

1.3.1 Dịch chiết thực vật trong việc ức chế enzyme urease

Dịch chiết từ thực vật là nguồn dược phẩm tiềm năng trong kháng vius, chống

ung thư và kháng khuẩn Dịch chiết từ cây Yucca khi bổ sung vào nước uống của gia cầm có khả năng bất hoạt enzyme urease sinh ra từ phân của chúng (Nazeer và ctv., 2002) Ngoài ra dịch chiết từ cây tỏi, bạch đàn, cây Calotropis proceralatex, cây

Cannabis stiva, cây Lantana camara có khả năng kháng lại một số vi khuẩn Gram

(+) và vi khuẩn Gram (-) (Cock và ctv., 2009)

Gần đây các nhà khoa học đã tìm ra và chiết xuất được một số hoạt chất có nguồn gốc thực vật, có khả năng ức chế quá trình sinh tổng hợp cũng như hoạt tính

của men urease Một diterpen ester được chiết xuất từ cây Euphobia decipiens là hợp

chất tự nhiên đầu tiên được xác định là có khả năng ức chế men urease (Ahmad và

ctv., 2003) Theo Zaborska và ctv., (2009) đã báo cáo hoạt chất chiết từ cây tỏi, có tác

dụng ức chế men urease của cây đậu Jack Hoạt chất này có tên thiosulfinate có khả năng làm thay đổi các nhóm thiol trong phân tử protein urease, do đó làm giảm hoạt tính của men này Catechin trong dịch chiết lá chè xanh đã được công bố có khả

năng ức chế mạnh mẽ hoạt động enzyme urease của vi khuẩn H Pylori (Satoshi và

ctv., 2003)

11

Một chất khác ức chế hoạt động của emzyme urease từ H.pylori đã được chiết xuất từ Rubus coreanus Miquel (Yang và ctv., 2004) Một flavone được chiết xuất

từ Datisca cannabina đã được công bố là có khả năng ức chế hoạt động của enzyme

chiết xuất từ đậu rựa (Ahmad và ctv., 2008) Dịch chiết từ vỏ táo có chứa quercetin

gần đây đã được chứng minh là các chất có khả năng ức chế hoạt động của enzyme

urease H Pylori (Pastene và ctv., 2009) Ngoài ra, dịch chiết thô từ cây hoa trà (camellia) lại có tác dụng kìm hãm sự sinh trưởng của quần thể, cũng như ức chế

quá trình sinh tổng hợp ra men urease của vi khuẩn Helicobacter pylori (Hassani và

ctv., 2009) Theo các tài liệu, hiện đã phát hiện hàng trăm loài thực vật có thể khai

thác làm chất ức chế urease, tuy nhiên khả năng ứng dụng ở quy mô công nghiệp thì vẫn còn nhiều hạn chế

1.3.2 Dịch chiết thực vật HUA

Dịch chiết từ thực vật HUA do Nguyễn Tất Cảnh và cộng sự, Bộ môn Canh tác học, Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội nghiên cứu, năm 2006 Đây là hỗn hợp dịch chiết từ một số loài thực vật có khả năng ức chế hoạt động của nhóm vi khuẩn amon hóa, quá đó làm chậm quá trình chuyển phân N dạng amon NH4+ thành

NH3 Ngoài ra dịch chiết cũng chứa thành phần ức chế men urease, giúp làm chậm lại quá trình chuyển phân đạm dạng amôn NH4+ thành NH3 Dịch chiết từ thực vật bản địa HUA được phát triển dựa trên nguồn thực vật bản địa ở Sa Pa Việt Nam Nguồn gốc dịch chiết từ thực vật HUA là hỗn hợp được phối trộn từ dịch chiết

của một số cây như: cây cỏ sữa (tên khoa học là Euphorbia thymifoblia Burm), cây chó đẻ hay còn gọi là diệp hạ châu (tên khoa học là Phyllanthus amarus), cây Cứt lợn hay còn gọi là cây hoa ngũ sắc (tên khoa học Ageratum conyzoides) và cây lược vàng (tên khoa học là Callificia fragrans); một số loại cây khác và phụ gia

Dịch chiết cũng đã được sử dụng kết hợp với bón phân urea cho ruộng trồng ngô tại một số vùng phía Bắc Kết quả bước đầu cho thấy một số dịch chiết có tác dụng ức chế quá trình mất N thể hiện qua lượng phân N được sử dụng thấp hơn mà cây trồng vẫn duy trì, thậm chí sinh trưởng và phát triển tốt hơn so với đối chứng (Bùi Hữu Ngọc, 2010) Theo Trần Thị Đào (2012), thì dịch chiết từ thực vật ức chế được hoạt động của 8 chủng vi khuẩn amon hóa, phân lập từ đất phù sa cổ sông Hồng ở mức cao (tính theo vòng vi khuẩn so với kháng sinh) và ức chế hoạt động của enzyme urease 60 - 80% Và dịch chiết từ cây xà đìa pi, đìa sài, tùng dìe, tầm gửi ký (những loài thực vật thu thập từ Sa Pa - Lào Cai) có khả năng kìm hãm mạnh hoạt động của urease Mức ức chế này đạt tương đương và cao hơn so với nBTPT khi đánh giá trong cùng điều kiện thí nghiệm

12

Kết quả từ nghiên cứu của Đỗ Thanh Bình (2010) vụ mùa 2009 và vụ xuân

2010, trên giống Việt Lai 24 cho thấy bón 70 kg N/ha có bổ sung dịch chiết thực vật (3 ml/kg urea), cho tỷ lệ nhánh hữu hiệu, trọng lượng khô ở giai đoạn sinh trưởng khác nhau (đẻ nhánh, trổ và chín) và các thành phần năng suất đều bằng hoặc cao hơn so với bón 100 kg N/ha Năng suất thực tế (6 tấn/ha) và năng suất lý thuyết (7,4 tấn/ha) đều cao hơn với nghiệm thức bón 100 kgN và 70 kgN + nBTPT (công thức phân nền cho 1 ha là 5 tấn phân chuồng + 60 P2O5 + 60 K2O)

Nhìn chung, những nghiên cứu bước đầu về dịch chiết thực vật HUA cho thấy, chất lượng đạt tương đương và cao hơn sản phẩm thương mại nBTPT, và tỏ ra là sản phẩm đầy tiềm năng trong việc nâng cao hiệu suất sử dụng N ở cây trồng và có khả năng thay thế với nBTPT nhập ngoại