Nghiên cứu yếu tố dinh dưỡng trung lượng (Ca, Mg, S) cho lúa trên đất xám bạc màu tỉnh Bắc Giang

1. Tính cấp thiết của đề tài Trong chu kì sinh trưởng và phát triển của cây lúa ngoài những nguyên tố đa lượng đạm, lân và kali thì các nguyên tố trung lượng như canxi, magiê, lưu huỳnh cũng đóng một vai trò quan trọng trong quá trình sinh trưởng của cây lúa, đặc biệt là lưu huỳnh và magiê vì chúng được xem là những nguyên tố thiết yếu đối với cây trồng. Đất xám bạc màu (XBM) chủ yếu phát triển trên mẫu chất phù sa cổ, đá macma axít và đá cát. Loại đất này có diện tích khá lớn, khoảng 1,4 triệu ha, phân bố tập trung ở miền Đông Nam Bộ và các tỉnh thành phía Bắc như: Vĩnh Phúc, Bắc Giang, Bắc Ninh, Thái Nguyên, Hà Nội… Đây là loại đất có thành phần cơ giới (TPCG) nhẹ, chua, hàm lượng hữu cơ thấp, độ phì nhiêu tự nhiên thấp, kể cả các nguyên tố đa lượng và trung lượng cũng có hàm lượng thấp. Tuy có nhiều nhược điểm về tính chất và độ phì nhưng đất bạc màu lại phân bố ở địa hình tương đối bằng, thuận lợi cho quá trình sản xuất nông nghiệp; do vậy tỷ lệ đất bạc màu trong cơ cấu đất nông nghiệp của một số địa phương khá lớn. Đất bạc màu tập trung ở trung du, nơi đã được khai thác sử dụng từ lâu đời bằng phương thức quảng canh, độc canh nên hiện tượng xói mòn, rửa trôi theo bề mặt và theo chiều sâu trong mùa mưa diễn ra rất mạnh, nếu không có các biện pháp bảo vệ thì đất sẽ suy thoái rất nhanh. Vì vậy việc nghiên cứu để bảo vệ, cải tạo và sử dụng đất bạc màu là hướng nghiên cứu được nhiều nhà khoa học quan tâm.

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ix

DANH MỤC BẢNG x

MỞ ĐẦU 1

1 Tính cấp thiết của đề tài 1

2 Mục tiêu nghiên cứu 2

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

4 Những đóng góp mới của luận án 3

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 4

1.1 Đặc điểm đất xám bạc màu 4

1.1.1 Đặc điểm hình thành và phân bố đất xám bạc màu 4

1.1.2 Tính chất lý, hóa đặc trưng của đất xám bạc màu 5

1.2 Tổng quan về Ca, Mg và S trong đất 7

1.2.1 Canxi trong đất 7

1.2.1.1 Sự phân bố và chuyển hóa canxi trong đất 7

1.2.1.2 Ngưỡng thiếu hụt canxi trong đất 9

1.2.2 Magiê trong đất 9

1.2.2.1 Sự phân bố và chuyển hóa magiê trong đất 9

1.2.2.2 Ngưỡng thiếu hụt Mg trong đất 11

1.2.3 Lưu huỳnh trong đất 12

1.2.3.1 Sự phân bố và chuyển hóa lưu huỳnh trong đất 12

1.2.3.2 Ngưỡng thiếu hụt lưu huỳnh trong đất 14

1.3 Vai trò của Ca, Mg và S đối với cây trồng 14

1.3.1 Vai trò của canxi (Ca) đối với cây trồng 14

1.3.1.1 Sự hút và vận chuyển canxi trong cây 15

1.3.1.2 Ngưỡng thiếu hụt canxi trong cây 16

1.3.1.3 Hiệu lực của phân canxi đối với cây lúa 16

1.3.2 Vai trò của magiê (Mg) đối với cây trồng 17

1.3.2.2 Sự hấp thu và vận chuyển magiê trong cây 19

1.3.2.3 Triệu chứng thiếu hụt magiê ở cây trồng 21

1.3.2.4 Ngưỡng thiếu hụt magiê ở cây trồng 21

1.3.2.5 Nguồn magiê cho cây trồng 22

1.3.2.6 Hiệu lực của phân Mg đối với cây lúa 22

1.3.3 Vai trò của lưu huỳnh (S) đối với cây trồng 23

1.3.3.1 Lưu huỳnh trong cây 24

1.3.3.2 Sự hấp thu và vận chuyển lưu huỳnh trong cây 25

1.3.3.3 Triệu chứng thiếu hụt lưu huỳnh ở cây trồng 26

1.3.3.4 Lưu huỳnh trong phân bón 26

1.3.3.5 Hiệu lực của phân lưu huỳnh đối với cây lúa 27

CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG, VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 32

2.1 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 32

2.1.1 Đối tượng và vật liệu nghiên cứu 32

2.1.2 Phạm vi nghiên cứu 32

2.2 Nội dung nghiên cứu 32

2.2.1 Điều kiện khí hậu, tình hình sử dụng phân bón vùng nghiên cứu 32

2.2.2 Đặc điểm đất XBM tỉnh Bắc Giang 32

2.2.3 Nghiên cứu ảnh hưởng của Ca, Mg, S đến năng suất lúa trên đất xám bạc màu Bắc Giang 32

2.3 Phương pháp nghiên cứu và kỹ thuật sử dụng 33

2.3.1 Phương pháp thu thập thông tin và điều tra 33

2.3.2 Phương pháp điều tra lấy mẫu đất ngoài đồng 33

2.3.3 Phương pháp lấy mẫu cây và hạt 34

2.3.4 Phương pháp thí nghiệm đồng ruộng 34

2.3.5 Các chỉ tiêu theo dõi, đánh giá 36

2.3.6 Kiểm chứng hiệu lực của các chất dinh dưỡng Ca, Mg, S tối ưu trong điều kiện sản xuất 37

2.3.7 Phương pháp phân tích 37

2.3.7.1 Phương pháp phân tích mẫu đất 37

2.3.7.2 Phương pháp phân tích mẫu cây 38

2.3.8 Phương pháp tính hiệu suất phân bón và đánh giá hiệu quả kinh tế 39

2.3.8.1 Phương pháp tính hiệu suất phân bón 39

2.3.8.2 Phương pháp đánh giá hiệu quả kinh tế 39

2.3.9 Phương pháp xử lý số liệu thống kê 39

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 40

3.1 Điều kiện khí hậu và tình hình sử dụng phân bón vùng nghiên cứu 40

3.1.1 Điều kiện khí hậu vùng nghiên cứu 40

3.1.2 Tình hình sử dụng phân bón vùng nghiên cứu 40

3.2 Đặc điểm chung về phân loại, phân bố và chất lượng đất XBM tỉnh Bắc Giang 42

3.3 Thực trạng canxi, magiê và lưu huỳnh trong đất xám bạc màu Bắc Giang 46 3.3.1 Đặc điểm chung của đất xám bạc màu Bắc Giang 46

3.3.2 Cơ cấu cây trồng chính trên đất XBM Bắc Giang 47

3.3.3 Ảnh hưởng của địa hình, cơ cấu cây trồng và thành phần cơ giới đến hàm lượng Ca2+, Mg2+ trao đổi trong đất xám bạc màu Bắc Giang 47

3.3.3.1 Ảnh hưởng của địa hình 47

3.3.3.2 Ảnh hưởng của cơ cấu cây trồng 48

3.3.3.3 Ảnh hưởng của thành phần cơ giới 49

3.3.4 Hàm lượng SO42- tổng số và hòa tan trong đất xám bạc màu Hiệp Hòa,

Bắc Giang 50

3.4 Tính chất hóa học trước thí nghiệm tại địa điểm nghiên cứu và khả năng đáp ứng Ca, Mg, S cho lúa trên đất xám bạc màu Bắc Giang 51

3.4.1 Tính chất hóa học của đất xám bạc màu trước thí nghiệm tại Hiệp Hòa - Bắc Giang 51

3.4.2 Khả năng đáp ứng Ca, Mg, S của đất cho cây lúa 52

3.4.2.1 Khả năng đáp ứng Ca của đất cho lúa 52

3.4.2.2 Khả năng đáp ứng Mg của đất cho lúa 53

3.4.2.3 Khả năng đáp ứng S của đất cho lúa 53

3.5 Ảnh hưởng của Ca, Mg, S đến sinh trưởng và phát triển của cây lúa 54

3.5.1 Ảnh hưởng của Ca đến sinh trưởng và phát triển của cây lúa 54

3.5.2 Ảnh hưởng của Mg đến sinh trưởng và phát triển của cây lúa 57

3.5.3 Ảnh hưởng của S đến sinh trưởng và phát triển của cây lúa 59

3.6 Ảnh hưởng của Ca, Mg, S đến khả năng hấp thu Ca, Mg, S của cây lúa 62

3.6.1 Ảnh hưởng của liều lượng Ca đến khả năng hấp thu Ca của cây lúa 62

3.6.2 Ảnh hưởng của các liều lượng bón Mg đến khả năng hấp thu Mg của cây lúa 63

3.6.3 Ảnh hưởng của S đến khả năng hấp thu S của cây lúa 65

3.6.4 Ảnh hưởng của bón Ca, Mg, S đến lượng Ca, Mg, S cây lúa hút trên đất xám bạc màu 66

3.6.4.1 Ảnh hưởng của bón Ca đến lượng Ca cây lúa hút 66

3.6.4.2 Ảnh hưởng của bón Mg đến lượng Mg cây lúa hút 68

3.6.4.3 Ảnh hưởng của bón S đến lượng S cây lúa hút 70

3.7 Ảnh hưởng của Ca, Mg, S đến các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất lúa trên đất xám bạc màu tỉnh Bắc Giang 72

3.7.1 Ảnh hưởng của Ca đến các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất lúa

trên đất xám bạc màu Bắc Giang 72

3.7.2 Ảnh hưởng của Mg đến các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất lúa trên đất xám bạc màu Bắc Giang 80

3.7.3 Ảnh hưởng của S đến các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất lúa trên đất xám bạc màu Bắc Giang 87

3.8 Ảnh hưởng của Ca, Mg, S đến hiệu suất và hiệu quả kinh tế của phân bón đối với lúa trên đất xám bạc màu 94

3.8.1 Ảnh hưởng của Ca, Mg, S đến hiệu suất phân bón đối với lúa trên đất xám bạc màu 94

3.8.1.1 Ảnh hưởng của Ca đến hiệu suất phân bón đối với lúa trên đất xám bạc màu 94

3.8.1.2 Ảnh hưởng của Mg đến hiệu suất phân bón đối với lúa trên đất xám bạc màu 95

3.8.1.3 Ảnh hưởng của S đến hiệu suất phân bón đối với lúa trên đất xám bạc màu 96

3.8.1.4 Ảnh hưởng của Ca, Mg, S đến tính chất hóa học của đất xám bạc màu sau thí nghiệm 98

3.8.2 Ảnh hưởng của Ca, Mg và S đến hiệu quả kinh tế 100

3.8.2.1 Ảnh hưởng của Ca đến hiệu quả kinh tế 100

3.8.2.2 Ảnh hưởng của Mg đến hiệu quả kinh tế 101

3.8.2.3 Ảnh hưởng của S đến hiệu quả kinh tế 102

3.9 Một số biện pháp khuyến cáo sử dụng phân Ca, Mg và S trong sản xuất nông nghiệp vùng đất XBM tỉnh Bắc Giang 104

3.9.1 Xây dựng mô hình kiểm chứng hiệu lực của Ca, Mg và S trên đất XBM104 3.9.2 Lượng bón thích hợp để nâng cao hiệu quả sử dụng Ca, Mg, S trong sản xuất nông nghiệp vùng đất XBM tỉnh Bắc Giang 105

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 107

1 Kết luận 107

2 Đề nghị 108 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN

ÁN 109 TÀI LIỆU THAM KHẢO 110 PHỤ LỤC 122

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

Số thứ

tự

2 SA Amon sunfat (đạm sun phát)

4 Ca2+ TĐ Canxi trao đổi

6 UNDP Chương trình phát triển của Liên hiệp quốc

22 FADINAP Mạng lưới thí nghiệm phân bón châu Á

23 NSTT Năng suất thực thu

29 FAO Tổ chức nông lương Quốc tế

30 TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam

DANH MỤC BẢNG

1.1 Chỉ tiêu lý, hóa tính đất xám bạc màu (lớp đất mặt 0 -

3.19 Ảnh hưởng của liều lượng Ca bón đến khả năng hấp thu

Ca của cây lúa vụ xuân và mùa giai đoạn thu hoạch năm

2012

62

3.20 Ảnh hưởng của liều lượng Ca bón đến khả năng hấp thu

Ca của cây lúa vụ xuân và mùa giai đoạn thu hoạch năm

2013

63

3.21 Ảnh hưởng của liều lượng Mg bón đến khả năng hấp thu

Mg của cây lúa vụ xuân và mùa giai đoạn thu hoạch năm

2012

64

3.22 Ảnh hưởng của liều lượng Mg bón đến khả năng hấp thu

Mg của cây lúa vụ xuân và mùa giai đoạn thu hoạch năm

2013

64

3.23 Ảnh hưởng của liều lượng S bón đến khả năng hấp thu S

của cây lúa vụ xuân và mùa giai đoạn thu hoạch năm

2012

65

3.24 Ảnh hưởng của liều lượng S bón đến khả năng hấp thu S 66

của cây lúa vụ xuân và mùa giai đoạn thu hoạch năm

3.27 Ảnh hưởng của bón Mg đến lượng Mg cây lúa hút vụ

xuân và mùa năm 2012

69

3.28 Ảnh hưởng của bón Mg đến lượng Mg cây lúa hút vụ

xuân và mùa năm 2013

3.31 Ảnh hưởng của Ca đến các yếu tố cấu thành năng suất và

năng suất lúa vụ xuân 2012 - 2013

74

3.32 Ảnh hưởng của Ca đến các yếu tố cấu thành năng suất và

năng suất lúa vụ mùa 2012 - 2013

3.35 Ảnh hưởng của liều lượng bón Ca đến cân bằng dinh

dưỡng của cây lúa vụ xuân và mùa 2012

79

3.36 Ảnh hưởng của liều lượng bón Ca đến cân bằng dinh

dưỡng của cây lúa vụ xuân và mùa 2013

79

3.37 Ảnh hưởng của Mg đến các yếu tố cấu thành năng suất 80

và năng suất lúa vụ xuân 2012 - 2013

3.38 Ảnh hưởng của Mg đến các yếu tố cấu thành năng suất

và năng suất lúa vụ mùa 2012 - 2013

3.41 Ảnh hưởng của liều lượng bón Mg đến cân bằng dinh

dưỡng của cây lúa vụ xuân và mùa 2012

86

3.42 Ảnh hưởng của liều lượng bón Mg đến cân bằng dinh

dưỡng của cây lúa vụ xuân và mùa 2013

86

3.43 Ảnh hưởng của S đến các yếu tố cấu thành năng suất và

năng suất lúa vụ xuân 2012 - 2013

88

3.44 Ảnh hưởng của S đến các yếu tố cấu thành năng suất và

năng suất lúa vụ mùa 2012 - 2013

3.47 Ảnh hưởng của liều lượng bón S đến cân bằng dinh

dưỡng của cây lúa vụ xuân và mùa 2012

93

3.48 Ảnh hưởng của liều lượng bón S đến cân bằng dinh

dưỡng của cây lúa vụ xuân và mùa 2013

93

3.49 Ảnh hưởng của Ca đến hiệu suất phân bón đối với cây

lúa trên đất xám bạc màu Bắc Giang 2012 - 2013

94

3.50 Ảnh hưởng của Mg đến hiệu suất phân bón đối với cây 96

lúa trên đất xám bạc màu Bắc Giang 2012 - 2013

3.51 Ảnh hưởng của S đến hiệu suất phân bón đối với cây lúa

trên đất xám bạc màu Bắc Giang 2012 - 2013

97

3.52 Ảnh hưởng của Ca, Mg, S đến tính chất hóa học của đất

xám bạc màu sau thí nghiệm

99

3.53 Ảnh hưởng của Ca đến hiệu quả kinh tế trên cơ cấu lúa

xuân - lúa mùa năm 2012 và 2013

100

3.54 Ảnh hưởng của Mg đến hiệu quả kinh tế trên cơ cấu lúa

xuân - lúa mùa năm 2012 và 2013

101

3.55 Ảnh hưởng của S đến hiệu quả kinh tế trên cơ cấu lúa

xuân - lúa mùa năm 2012 và 2013

103

3.56 Năng suất và hiệu quả kinh tế của các công thức tối ưu

trong điều kiện sản xuất

105

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Trong chu kì sinh trưởng và phát triển của cây lúa ngoài những nguyên

tố đa lượng đạm, lân và kali thì các nguyên tố trung lượng như canxi, magiê, lưu huỳnh cũng đóng một vai trò quan trọng trong quá trình sinh trưởng của cây lúa, đặc biệt là lưu huỳnh và magiê vì chúng được xem là những nguyên

tố thiết yếu đối với cây trồng

Đất xám bạc màu (XBM) chủ yếu phát triển trên mẫu chất phù sa cổ, đá macma axít và đá cát Loại đất này có diện tích khá lớn, khoảng 1,4 triệu ha, phân bố tập trung ở miền Đông Nam Bộ và các tỉnh thành phía Bắc như: Vĩnh Phúc, Bắc Giang, Bắc Ninh, Thái Nguyên, Hà Nội… Đây là loại đất có thành phần cơ giới (TPCG) nhẹ, chua, hàm lượng hữu cơ thấp, độ phì nhiêu tự nhiên thấp, kể cả các nguyên tố đa lượng và trung lượng cũng có hàm lượng thấp

Tuy có nhiều nhược điểm về tính chất và độ phì nhưng đất bạc màu lại phân bố ở địa hình tương đối bằng, thuận lợi cho quá trình sản xuất nông nghiệp; do vậy tỷ lệ đất bạc màu trong cơ cấu đất nông nghiệp của một số địa phương khá lớn Đất bạc màu tập trung ở trung du, nơi đã được khai thác sử dụng từ lâu đời bằng phương thức quảng canh, độc canh nên hiện tượng xói mòn, rửa trôi theo bề mặt và theo chiều sâu trong mùa mưa diễn ra rất mạnh, nếu không có các biện pháp bảo vệ thì đất sẽ suy thoái rất nhanh Vì vậy việc nghiên cứu để bảo vệ, cải tạo và sử dụng đất bạc màu là hướng nghiên cứu được nhiều nhà khoa học quan tâm

Trong những năm qua nhiều nhà khoa học đã tập trung nghiên cứu các biện pháp canh tác để cải tạo đất bạc màu, như: phương thức làm đất thích hợp, bón vôi, bón phân cân đối, luân canh, xen canh, tưới, tiêu,… Trên đất xám bạc màu cây lúa muốn đạt năng suất cao cần bón phân cân đối theo nhu

cầu của cây và không chỉ bón NPK, mà cần bổ sung thêm các chất Ca, Mg, S (Nguyễn Xuân Trường, 2002)

Bắc Giang là tỉnh nông nghiệp, có diện tích đất tự nhiên 384.945 ha, nhưng đất dành cho sản xuất nông nghiệp chỉ có 99.300 ha Theo kết quả điều tra mới nhất về đất XBM tỉnh Bắc Giang (Viện Thổ nhưỡng Nông hóa, 2012), toàn tỉnh có 61.294,8 ha đất XBM, phân bố chủ yếu tại các huyện Tân Yên, Lục Nam và Hiệp Hòa,… Đất XBM dù có nhiều nhược điểm về tính chất và

độ phì nhưng do phân bố ở địa hình tương đối bằng phẳng, thuận lợi cho quá trình sản xuất nông nghiệp, nên thường là những vùng sản xuất nông nghiệp tập trung, thâm canh cao, đặc biệt là những vùng đất XBM thuộc tỉnh Bắc Giang (Hồ Quang Đức và cs, 2012) Đã có khá nhiều nghiên cứu liên quan đến hiệu lực của các loại phân bón đối với một số cây trồng trên đất XBM tỉnh Bắc Giang, trong đó có các nguyên tố trung lượng; tuy nhiên vẫn chưa có một nghiên cứu nào được tiến hành một cách đầy đủ về khả năng đáp ứng cũng như hiệu lực của các nguyên tố này trong đất đối với cây lúa Chính vì

vậy, việc thực hiện đề tài: “Nghiên cứu yếu tố dinh dưỡng trung lượng (Ca,

Mg, S) cho lúa trên đất xám bạc màu tỉnh Bắc Giang” là rất cần thiết

2 Mục tiêu nghiên cứu

- Xác định hàm lượng Ca, Mg trao đổi, và S hòa tan trong đất xám bạc màu tỉnh Bắc Giang

- Nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố dinh dưỡng trung lượng (Ca, Mg, S) đến năng suất lúa trên đất xám bạc màu tỉnh Bắc Giang

- Đề xuất được lượng bón thích hợp để nâng cao hiệu quả sử dụng Ca,

Mg, S trong sản xuất nông nghiệp vùng đất XBM tỉnh Bắc Giang

3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

- Xây dựng được một bộ số liệu về hàm lượng Ca, Mg, S trong đất XBM tỉnh Bắc Giang;

- Hoàn thiện cơ sở khoa học về tác động của Ca, Mg, S bón cho lúa trên đất xám bạc màu để đạt năng suất và hiệu quả kinh tế cao;

- Kết quả nghiên cứu của đề tài góp phần nâng cao hiệu quả sử dụng phân bón Ca, Mg, S trong sản xuất nông nghiệp vùng đất XBM

4 Những đóng góp mới của luận án

Tiếp cận một cách khá toàn diện nghiên cứu về hàm lượng các nguyên tố trung lượng Ca, Mg, S trong đất xám bạc màu, thông qua điều tra thực địa, thí nghiệm đồng ruộng, từ đó đã:

i) Xây dựng được một bộ số liệu khá hoàn chỉnh về hàm lượng Ca, Mg,

S trong đất xám bạc màu tỉnh Bắc Giang, trong đó có biểu hiện thiếu Ca2+ và

Mg2+ trao đổi và chưa có biểu hiện thiếu SO42- hòa tan;

ii) Xác định được liều lượng bón Ca, Mg, S thích hợp cho cây lúa để đạt năng suất và hiệu quả kinh tế cao là 600kg Ca; 40kg Mg và 40kg S/ha Hiệu lực và khả năng hấp thu Ca, Mg, S của cây lúa phụ thuộc vào mùa vụ gieo trồng

CHƯƠNG I TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 Đặc điểm đất xám bạc màu

1.1.1 Đặc điểm hình thành và phân bố đất xám bạc màu

Theo quan điểm phát sinh học thì đất xám bạc màu được xếp trong nhóm đất xám (Cao Liêm, 1976) Khi ứng dụng phân loại đất theo FAO - UNESCO, các nhà khoa học đất Việt Nam đã kết luận nhóm đất xám bạc màu miền Bắc Việt Nam tương ứng nhóm đất chính là Acrisols và được chia ra các đơn vị đất như sau: đất xám bạc màu điển hình - Haplic Acrisols, đất xám có tầng loang lổ - Plinthic Acrisols và đất xám glây - Gleyic Acrisols

Nhóm đất xám bạc màu ở nước ta phân bố chủ yếu ở Đông Nam Bộ, Tây Nguyên và Trung du Bắc Bộ với tổng diện tích khoảng 3,1 triệu ha, gồm 3 đơn vị đất sau: đất xám bạc màu trên phù sa cổ có diện tích 1,4 triệu ha, tập trung chủ yếu ở miền Đông Nam Bộ và một số tỉnh miền Bắc như: Vĩnh Phúc,

Bắc Giang, Bắc Ninh, Thái Nguyên,…; đất xám bạc màu glây trên phù sa cổ

có diện tích khoảng 400 nghìn ha với chế độ canh tác điển hình là một vụ lúa - một vụ màu (khoai lang, đậu, lạc, thuốc lá,…) tập trung ở miền Bắc và Tây Ninh, Đồng Nai,…; đất xám bạc màu trên sản phẩm phong hóa của đá macma axit và đá cát phân bố chủ yếu ở một số tỉnh miền Trung (Viện Thổ nhưỡng Nông hóa, 2001)

Ở miền Bắc đất xám bạc màu có diện tích khoảng 260.000 ha phân bố thành vùng và dải lớn như sau: dải phía Bắc lớn nhất chạy từ Vĩnh Yên kéo sang Thái Nguyên về phía Bắc Hà Nội; dải từ Hải Dương tới Quảng Ninh bị chia cắt thành từng vùng nhỏ; dải phía Tây và Tây Nam đồng bằng Bắc Bộ kéo dài từ Phú Thọ qua Hà Tây (cũ) đến Nam Định; ở Bắc Trung Bộ có dải rìa phía Tây Thanh Hóa, Tây Nghệ An, Tây Hà Tĩnh kéo vào Thừa Thiên -

Huế Diện tích đất xám bạc màu của vùng Bắc Bộ tập trung chủ yếu ở các tỉnh: Bắc Giang (54.000 ha), Vĩnh Phúc (37.000 ha), Phú Thọ (2.500 ha), Hải Dương (7.500 ha), Quảng Ninh (6.000 ha), T.P Hà Nội (36.000 ha), Bắc Ninh (13.500 ha) và Thái Nguyên (10.000 ha) Ở vùng Bắc Trung Bộ đất xám bạc màu phân bố chủ yếu ở các tỉnh: Nghệ An (29.000 ha), Thanh Hóa (26.300 ha),

Hà Tĩnh (25.700 ha), Quảng Bình (7.000 ha) và Thừa Thiên - Huế (6.000 ha) (Viện Thổ nhưỡng Nông hóa, 1979)

Theo Hồ Quang Đức và cs (2012), diện tích đất XBM miền Bắc của 13 tỉnh trên bản đồ đất tỷ lệ 1/250.000 đã giảm khoảng 28.096,3 ha (tương đương giảm 10,8% diện tích) so với diện tích đất XBM trên bản đồ đất miền Bắc ở tỷ lệ 1/500.000 (1979)

1.1.2 Tính chất lý, hóa đặc trưng của đất xám bạc màu

Đất xám bạc màu thường phân bố ở địa hình cao, thành phần cơ giới nhẹ thuận lợi cho quá trình khoáng hóa và rửa trôi Một số tích chất lý, hóa tính của đất xám bạc màu trên phù sa cổ đã được các nhà khoa học Viện Thổ nhưỡng Nông hóa đưa ra năm 2001 như sau:

Bảng 1.1 Chỉ tiêu lý, hóa tính đất xám bạc màu (lớp đất mặt 0 - 16 cm)

Nguồn: Viện Thổ nhưỡng Nông hóa, 2001 (phẫu diện VN 06)

Đất xám bạc màu có đặc điểm sau: phản ứng từ chua nhiều đến ít chua (pHH2O trung bình là 4,94 và pHKCl trung bình là 4,33); hàm lượng cacbon hữu cơ tổng số, đạm tổng số, lân tổng số và kali tổng số đều ở mức nghèo đến trung bình; dung tích hấp thu thường biến động từ thấp đến trung bình; độ no bazơ thấp

Đất xám bạc màu sự rửa trôi đã làm giảm dần các nguyên tố kiềm và kiềm thổ, giảm khả năng hấp thu các chất dinh dưỡng, giảm hàm lượng các nguyên tố dinh dưỡng đa lượng, trung lượng như: photpho, kali, canxi, magiê, lưu huỳnh,… và các nguyên tố vi lượng cũng giảm dần Sự suy thoái theo hướng này kéo theo hàng loạt các chỉ tiêu khác cũng xấu đi như độ chua tăng,

độ no bazơ giảm, CEC giảm, nhưng ngược lại hàm lượng nhôm và sắt di động

ngày càng tăng và gây độc cho cây trồng Điển hình cho sự suy thoái theo hướng này được thể hiện trên hàng triệu ha đất xám bạc màu (Lê Xuân Đính, 2000)

Quá trình thoái hóa về thành phần khoáng sét của đất là một trong những nguyên nhân chi phối các tính chất lý, hóa học và khả năng duy trì độ phì của đất Sự phá hủy và biến đổi khoáng sét trong các tầng đất ở loại hình 2 lúa và

2 lúa - 1 màu là do quá trình oxy hóa khử được lặp đi lặp lại trong đất, kết hợp với sự rửa trôi theo chiều sâu là nguyên nhân tích lũy vật chất ở các tầng đất bên dưới và mất sét ở tầng mặt Quá trình phá hủy sét diễn ra rất mạnh mẽ ở loại hình sử dụng đất 2 lúa - 1 màu làm cho các thành phần khoáng sét ở đây rất thấp và thay vào đó thành phần quartz lại hoàn toàn chiếm ưu thế Độ phì tiềm tàng của đất còn liên quan chặt chẽ tới quá trình biến đổi thành phần các khoáng vật trong đất Tỷ lệ kaolinit và quartz trong các tầng của phẫu diện đất xám bạc màu ảnh hưởng rất lớn đến khả năng hấp phụ dinh dưỡng thấp của loại đất này Đối với đất xám bạc màu việc cung cấp các chất dinh dưỡng cho cây trồng đòi hỏi phải được đáp ứng thường xuyên; lượng phân bón nên chia một cách thích hợp theo yêu cầu phát triển của từng giai đoạn của cây trồng mới có thể hạn chế được sự thất thoát do sự rửa trôi trong đất (Đỗ Nguyên Hải và cs, 2005)

1.2 Tổng quan về Ca, Mg và S trong đất

1.2.1 Canxi trong đất

1.2.1.1 Sự phân bố và chuyển hóa canxi trong đất

Canxi (Ca) chiếm 3,64% trọng lượng phần vỏ cứng của trái đất, tuy nhiên Ca phân bố không đồng đều mà biến động rất rộng trong đất Ở trong đất cát thuộc các vùng khí hậu ẩm ướt, hàm lượng Ca thường rất thấp Hàm lượng Ca ở những vùng đất không kiềm, khí hậu ẩm thường dao động trong khoảng 0,7 - 1,5% và ở vùng nhiệt đới ẩm chỉ số này là 0,1 - 0,3% Hàm

lượng Ca ở những vùng đất kiềm biến động trong khoảng 1 - 2,5% Tuy nhiên, ở những nơi có sự hiện diện của CaCO3, hàm lượng này có thể đạt tới 3% Hàm lượng Ca ở các vùng đất khô hạn thường cao, điều này được lý giải

là do mưa ít và mức độ rửa trôi thấp

Nguồn Ca trong đất là từ các đá và khoáng tạo thành Khoáng anorthite (CaAl2Si2O3) là khoáng nguyên sinh quan trọng nhất của Ca, mặc dù hàm lượng pyroxenes (augite) và amphiboles (hornblende) cũng thường có mặt khá lớn ở trong đất Ngoài ra còn có một lượng nhỏ Ca trong các khoáng nguyên sinh từ biotite, apatite Calcite (CaCO3) là dạng Ca chiếm ưu thế ở những vùng khô hạn

Ở những vùng đất chua và bị rửa trôi mạnh thì tình trạng thiếu Ca thường xảy ra phổ biến hơn ở những vùng đất khác Ở những vùng đất chua

có khí hậu ẩm, Ca tập trung ở dạng trao đổi và một số khoáng nguyên sinh Các ion Ca2+, Al3+, H+ thường chiếm vai trò chủ đạo trong CEC ở các vùng này Ion H+ cao trong đất cũng ngăn cản cây hút Ca2+ Trong đất chua, dạng

Ca dễ tiêu mà cây trồng sử dụng được thường là ít Tỷ lệ Ca2+ bão hòa trong CEC giảm thì lượng Ca2+ cây hút cũng giảm Theo Samuel và cs (1993) cho rằng trong khi các ion NH4+, K+, Mn2+ và Al3+ làm cản trở đến việc hút Ca của cây thì NO3- lại là nhân tố làm tăng quá trình hút Ca Lượng NO3- cao kích thích quá trình tổng hợp các anion hữu cơ và kết quả cũng sẽ kích thích sự hút cation, đặc biệt là Ca2+ của cây

Theo Rahmatullah và cs (1976), Ca2+ dư thừa trong đất thường được tích lũy nhiều ở quanh vùng rễ Chính điều này sẽ làm cản trở một phần quá trình hút Ca2+ của cây Mặc dù Ca2+ trong dung dịch đất thường lớn hơn 10 lần K+

vì vậy lượng Ca2+ cây trồng hút được thường nhỏ hơn K+ Bởi vì Ca2+ chỉ qua được ở phần đầu lông hút nên dẫn đễn khả năng hút Ca2+ của cây thường rất kém Hàm lượng Ca2+ trong đất phụ thuộc vào chế độ nước Hàm lượng Ca2+

trong đất tăng lên nhanh chóng theo thời gian ngập nước và khi đạt đến mức cao nhất lại bắt đầu giảm xuống Tình trạng rửa trôi và xói mòn đất đã làm mất đi một lượng Ca đáng kể Theo Samuel và cs (1993) dẫn một số kết quả nghiên cứu cho thấy rằng, lượng Ca bị mất đi hàng năm khoảng 75 - 200 kg/ha Lượng Ca mất đi hàng năm ở đất chua vùng Waburn vào khoảng 55 kg/ha/năm, ở đất thịt nặng thuộc vùng Broadbalk lượng Ca bị mất đi có thể lên đến 330 kg/ha

Ở Việt Nam, trừ những đất phát triển trên đá vôi, các loại đất khác đều

có hàm lượng CaO không quá 1% Các loại đất chua thường có hàm lượng CaO nhỏ hơn 0,5% Từ những kết quả phân tích của mạng lưới FADINAP đã phát hiện ra rằng trong 122 mẫu phân tích có đến 72% số mẫu thiếu Ca (Hội khoa học đất Việt Nam, 2000)

1.2.1.2 Ngưỡng thiếu hụt canxi trong đất

Một số kết quả nghiên cứu cho rằng tỷ lệ Ca2+ bão hòa đạt dưới 25% CEC thì cây trồng có phản ứng với phân Ca (Nguyễn Xuân Trường, 2002) Tuy nhiên, cũng có một vài loại cây trồng có nhu cầu Ca thấp nên khả năng bão hòa Ca đạt từ 10 - 15% CEC cũng đủ đáp ứng cho cây Đối với cây lúa,

để cây phát triển tốt và đạt năng suất cao nhất thì Ca2+ bão hòa cần phải đạt trên 20% CEC (Doberman và Fairhurust, 2000)

Đất sẽ bị thiếu Ca khi hàm lượng Ca tổng số nhỏ hơn 1,15g/100g đất, đất giàu canxi khi Ca tổng số trên 3,5g/100g đất (Jokionen và cs (1992)

1.2.2 Magiê trong đất

1.2.2.1 Sự phân bố và chuyển hóa magiê trong đất

Magiê chiếm 1,98% phần vỏ trái đất, hàm lượng magiê trong đất thường dao động trong khoảng từ 0,05% ở đất cát đến 0,5% ở đất sét Tuy nhiên, hàm lượng magiê đến 4% cũng đã được ghi nhận ở một số vùng đất khô hạn phát triển trên đá mẹ giàu Mg hoặc dưới 0,01% ở những vùng ẩm ướt có cấp hạt

thô (Von, 1992) Ở nước ta hàm lượng Mg trong nhiều loại đất rất thấp Kết quả phân tích của mạng lưới FADINAP năm 1992 đã phát hiện trong 112 mẫu đất có đến 48% mẫu thiếu Mg (Hội khoa học đất Việt Nam, 2000)

Magiê trong đất phân bố ở 3 dạng: không trao đổi, trao đổi và tan trong nước Ba dạng này luôn chuyển hóa và có xu hướng đạt tới trạng thái cân bằng (Lê Văn Tiềm, Trần Công Tấu, 1983) (Nguyễn Xuân Trường, 2002) trích dẫn kết quả của (Dejou, 1992) thì phần Mg lớn nhất nằm ở dạng không trao đổi, bao gốm tất cả Mg trong các khoáng nguyên sinh như biotite, dolomit, hornblende, olivin và secpentin, hoặc các khoáng thứ sinh như chlorite, illite, momtmorillonite và vermiculite Các khoáng chứa Mg này có thể chia thành nhóm silicat và không silicat Ở những vùng khô hạn và bán khô hạn có một số lượng đáng kể Mg nằm ở dạng muối epsomomite (MgSO4.H2O) và bloedite (Na2SO4 MgSO4.4H2O) Hầu như tất cả các loại cây trồng không thể sử dụng trực tiếp được dạng Mg không trao đổi

Theo Christenson và Doll (1973), magiê trao đổi thường chiếm khoảng 5% Mg tổng số trong đất và cùng với magiê tan trong nước là phần Mg quan trọng nhất cung cấp cho cây (Nguyễn Xuân Trường, 2002) trích dẫn kết quả của (Quéméner và cs, 1987) trong một nghiên cứu trên 10 loại đất nhận định rằng, Mg trao đổi trong đất dao động từ 10 - 1450 ppm Lượng Mg cây hút tùy thuộc vào số lượng Mg2+ trong dung dịch đất, pH, % Mg bão hòa trong CEC, hàm lượng các ion trao đổi khác trong đất và thành phần khoáng sét Magiê trao đổi trong đất thường thấp hơn Ca trao đổi và chiếm khoảng 4 - 20% CEC của đất, ở những đất phát triển trên đá secpentin có Mg2+ trao đổi cao hơn cả Ca2+ trao đổi Ở đất chua, cây hút magiê thường là thấp, điều này không chỉ do H+ mà còn do Al3+ trao đổi cao Theo Grimmer (1983) cho rằng

Al3+ trao đổi trong đất tăng là nguyên nhân giảm nghiêm trọng lượng Mg cây hút

Các loại đất có tính axit, nồng độ nhôm cao, hàm lượng Ca và Mg ở mức thấp và khi sử dụng các loại vôi có chứa Mg để tăng độ pH của đất dẫn đến không đáp ứng đủ nhu cầu Mg cho cây trồng Việc bón phân Mg hòa tan rất quan trọng đối với đất chua vừa để cải thiện dinh dưỡng Mg và bảo vệ rễ cây không bị ngộ độc Al Nồng độ Al trong đất cao, tỷ lệ K:Mg hoặc Ca:Mg trong đất cao cũng có thể cản trở sự hấp thu Mg của rễ (Senbayram và cs, 2015).

Mg trao đổi trong đất cũng chịu sự tác động của các ion khác trong đất Khi bón một lượng lớn phân NH4+ sẽ làm giảm Mg2+ trao đổi trong đất Ngược lại, trên đất phèn, kết quả của nghiên cứu của Nguyễn Đăng Nghĩa (1994) cho thấy bón Mg cùng lúc với P cho lúa sẽ làm giảm Al3+ và Fe2+, đồng thời tăng hàm lượng P trong đất so với đối chứng chỉ bón P Magiê là một nguyên tố tương đối ít di chuyển trong đất và khó bị trực di Tuy nhiên,

nó bị thất thoát rất đáng kể trong điều kiện pH thấp, nghèo hữu cơ và lượng mưa lớn Thông thường lượng magiê bị rửa trôi hàng năm từ 5,6 - 67 kg/ha/năm

Theo Lawes (1989), lượng Mg bị mất hàng năm ở Thụy Điển là 2,2 - 56 kg/ha/năm Lượng Mg chuyển từ các chất khoáng và chất thải nông nghiệp sang dạng hữu hiệu cho cây khoảng 10 kg/ha/năm (André, 1992) trích dẫn bởi (Nguyễn Xuân Trường, 2002) Thông thường, lượng Mg bị rửa trôi thấp hơn lượng Ca nhưng tương đương với K Ngoài sự thất thoát do rửa trôi, Mg còn

bị cố định trong các mạng tinh thể của keo sét Theo Huguet và Componet (1992), lượng Mg bị cố định ở dạng này có thể tới 10% lượng Mg hữu hiệu

1.2.2.2 Ngưỡng thiếu hụt Mg trong đất

Mg trao đổi trong đất đạt 35 ppm là ngưỡng thiếu Mg (Draycot và Durrant (1971) Tuy nhiên, Cook (1970) lại cho rằng ngưỡng thiếu hụt Mg trong đất là 60 ppm Ở Anh, các tài liệu tư vấn đề nghị bón phân Mg cho tất

cả các cây trồng nếu đất có Mg2+ trao đổi dưới 25 ppm Riêng đối với những

cây mẫn cảm với Mg thì bón phân Mg khi hàm lượng Mg2+ trao đổi dưới 50 ppm Trên ngưỡng này chỉ cần bón Mg khi lượng bón kali ở mức cao

Theo Lin (1991), Tisdale và cs (1993) lại nhận định rằng % Mg bão hòa nhỏ hơn 10% CEC là đất thiếu Mg

Kết quả nghiên cứu của Ling (1998) cho thấy, khi tỷ lệ K/Mg lớn hơn 1

và tỷ lệ Ca/Mg lớn hơn 20 thì đất thiếu Mg

Kết quả nghiên cứu của Ling (1998) đối với lúa tại Trung Quốc cho thấy ngưỡng giới hạn Mg trong đất là 50 ppm, nếu dưới ngưỡng này cần phải bón phân Mg Theo Lin (1991) lại cho kết quả khi bón phân bón Mg làm tăng năng suất lúa có ý nghĩa ở những đất có hàm lượng Mg2+ trao đổi nhỏ hơn 26 ppm và ở những đất có Mg2+ trao đổi từ 26 - 49 ppm, nhưng tỷ lệ K/Mg lớn hơn 5 Có rất nhiều tác giả đã nhận định rằng, nếu Mg2+ trao đổi trong đất dưới 0,5 meq/100g đất thì cây này sẽ thiếu Mg, đặc biệt ở đất có cấp hạt thô, chua Trên các loại đất này hàm lượng Mg trong cây thấp và Ca lại cao Theo Dobermann và Fairhurst (2000), đất thiếu Mg khi Mg2+ trao đổi nhỏ hơn 1 meq/100g đất, đất đủ Mg khi Mg2+ trao đổi trên 3 meq/100g đất

1.2.3 Lưu huỳnh trong đất

1.2.3.1 Sự phân bố và chuyển hóa lưu huỳnh trong đất

Các kết quả nghiên cứu của FAO - FIAC (1992), Ganeshamurthy và cs (1998), cho thấy hầu hết các loại đất trồng đều có hàm lượng S tổng số 50 -

300 ppm, ngoại trừ đất mặn và đất phèn có thể trên 1000 ppm Hàm lượng S tổng số có trong đất nhiệt đới thường thấp hơn đất ở vùng khác vì hàm lượng hữu cơ trong đất thấp cùng với quá trình rửa trôi diễn ra mạnh Trong đất, S là thành phần của nhiều hợp chất Các kết quả nghiên cứu về các dạng lưu huỳnh cho thấy, trong đất S thường có mặt trong các hợp chất dạng disunfua, sunfua, sunfat, sunfit, chất hữu cơ, S-nguyên tố và các khoáng vật tectosilicat Các hợp chất chứa S này luôn có sự chuyển hóa và chúng phụ thuộc vào

nhiều yếu tố như pH, kết cấu đất, hàm lượng hữu cơ, dung tích hấp thu v.v (Phạm Tín, 1981)

Lưu huỳnh hữu hiệu (Shh) được rút ra bằng các phương pháp khác nhau thường dưới 10% S tổng số, mặc dù cá biệt có trường hợp 1% ở đất chua hay tới 55% ở đất lúa ngập nước cũng đã được ghi nhận Ở các loại đất như đất đồi, đất đỏ và đất phù sa trồng lúa, Shh có thể chiếm trên 10% S tổng số trong đất (Horst, 1988) Nhiều tác giả cho rằng Shh còn phụ thuộc vào chế độ nước trong đất Đối với các dạng đất ít bị ngập nước thì sự ngập nước làm tăng lượng S hữu hiệu trong đất thêm từ 15 - 10 ppm (phương pháp phân tích Morgan) (Hegde và cs, 1980); (Paliwal và Dikshit, 1989) Hàm lượng S hữu hiệu trong đất còn phụ thuộc vào kết cấu đất cũng như hàm lượng chất hữu cơ trong đất (Singh và cs, 1988) Các kết quả nghiên cứu ở Ấn Độ cho thấy đất

đỏ và đất phù sa có hàm lượng Shh thấp, trong khi đất đen và đất ven biển có hàm lượng S hữu hiệu cao (Naik và Das, 1964)

Ở nước ta, tuy các nghiên cứu về S trong đất còn chưa thật đầy đủ và có tính hệ thống, song cũng đã có một số kết quả đáng được ghi nhận Theo Hội khoa học đất Việt Nam (2000) nhìn vào số liệu phân tích thì trừ các đất mặn

và phèn, còn nhiều loại đất khác thiếu S Theo Lê Hoàng Kiệt và Doãn Công Sắt (1997) cho rằng S là yếu tố hạn chế năng suất một số cây trồng ở đất xám trên phù sa cổ và đất đỏ vàng trên bazan vùng Đông Nam Bộ

Hiện nay, sự thiếu hụt S trong đất càng trở nên phổ biến và phần nhiều

do con người gây ra bởi các nguyên nhân chính sau:

* Các giống cây trồng mới năng suất cao được sử dụng rộng rãi, thâm canh tăng vụ ngày càng nhiều dẫn đến tần suất sử dụng S của cây trồng từ đất nhiều hơn;

* Các tàn dư thực vật bị đốt nhiều hơn và chất thải nông nghiệp càng ít được trả lại cho đất;

* Các loại phân bón và thuốc bảo vệ thực vật có hàm lượng S cao ngày càng ít được sử dụng;

* SO2 trong không khí đã có chiều hướng giảm đi do ô nhiễm môi trường và chất thải công nghiệp ngày càng được kiểm soát tốt hơn (trích dẫn của Nguyễn Xuân Trường, 2002)

1.2.3.2 Ngưỡng thiếu hụt lưu huỳnh trong đất

Theo Tandon (1992) thì ngưỡng thiếu hụt S của đất với cây trồng thay đổi từ 5 ppm - 30 ppm tùy theo phương pháp phân tích, loại đất và cây trồng Theo phương pháp phân tích Bray-1, ngưỡng này là 5 ppm, trong khi theo phương pháp Morgan là 28,5 ppm Bhuiyan (1991) thì cho rằng 12 ppm S (phương pháp rút bằng canxi photphat) là ngưỡng thiếu S trong đất Các kết quả nghiên cứu ở Trung Quốc được thực hiện bởi Liu (1991) cho thấy rằng thông thường cây trồng thiếu lưu huỳnh khi S hữu hiệu trong đất dưới 10 - 16 ppm

Theo Samuel và cs (1993), đối với đất cát, S hữu hiệu dưới 5 ppm là thiếu, tuy nhiên trồng cây trong dung dịch dinh dưỡng thì 5 - 10 ppm S cũng thiếu S

Đối với lúa, Tandon (1992) trích dẫn các kết quả nghiên cứu ở Ấn Độ cho thấy ngưỡng khủng hoảng S trong đất thấp nhất là 5 ppm S (phương pháp Bray-1), cao nhất là 20 ppm (phương pháp Olsen) Kết quả thí nghiệm trong chậu của Subbiah và Venkateswarlu (1965) trên 13 loại đất cho kết quả là năng suất chất khô tăng lên rõ ở những đất có S tổng số từ 0 - 1,74% và S hữu hiệu 95 - 227 ppm Tuy nhiên Roy (1991) dẫn kết quả mạng lưới nghiên cứu

S của FAO ở nhiều nước cho thấy cây lúa phản ứng với phân S khi lượng S hữu hiệu < 12,5 ppm

1.3 Vai trò của Ca, Mg và S đối với cây trồng

1.3.1 Vai trò của canxi (Ca) đối với cây trồng

1.3.1.1 Sự hút và vận chuyển canxi trong cây

Lượng canxi (Ca) cây lấy đi theo sản phẩm hàng năm khoảng 10 - 12 kg Ca/ha ở cây ngũ cốc đến 150 kg/ha ở cây cải xoăn Cây họ đậu là nhóm cây

sử dụng lượng canxi khá lớn Thông thường, hàm lượng canxi trong cây từ 0,1 - 5% trọng lượng chất khô, tùy theo giống và bộ phận của cây Nhu cầu canxi của cây nhóm 1 lá mầm thấp hơn các cây nhóm 2 lá mầm Tuy nhiên, nhu cầu canxi của cây tăng lên nếu hàm lượng các kim loại nặng, nhôm và natri trong cây gia tăng (Horst, 1988)

Canxi cacbua được coi là chất ức chế quá trình nitrat hóa và do đó làm giảm đáng kể sự thất thoát đạm của cây trồng (Arshad và Frankenberger, 2002)

Hàm lượng canxi trong đất không ảnh hưởng nhiều đến hàm lượng canxi cũng như kali trong cây khi thu hoạch, song nó có thể làm tăng hàm lượng canxi trong giai đoạn đầu và giữa vụ Ở giai đoạn thu hoạch, hàm lượng canxi tăng ở cây nhưng không tăng ở hạt Canxin là cation có bán kính ngậm nước 0,412 mm và năng lượng ngậm nước 1577 J/mol nên sự hút và vận chuyển Ca trong cây phụ thuộc vào các chất dinh dưỡng khác trong đất cũng như trong cây (Horst, 1988) Ở các giai đoạn tăng trưởng mạnh thì cây trồng thường hút một lượng lớn Ca Cây lúa hút Ca ở giai đoạn đầu chậm nhưng sau đó tăng lên rất mạnh ở giai đoạn đẻ nhánh (Patnaik và cs, 1960)

Theo Aslam và cs (2000) cho rằng canxi giúp cây trồng tăng tỷ lệ K+/

Na+ từ đó ngăn ngừa cho đất khỏi bị sự xâm nhập của các ion độc hại giúp

cho cây trồng sinh trưởng phát triển tốt hơn

Theo Hussain và cs (2003) khi bổ sung CaC2 và CaSO4 ở mức bón N thấp thì năng suất lúa tương đương với mức bón đạm cao nhưng không bổ sung thêm CaC2 và CaSO4 điều này có thể do hiệu quả sử dụng đạm và giảm

sự thất thoát đạm của cây trồng tốt hơn khi được bổ sung thêm CaC2

1.3.1.2 Ngưỡng thiếu hụt canxi trong cây

Ngưỡng thiếu hụt canxi trong cây thường biến động tùy theo loại cây và thời kỳ sinh trưởng Hàm lượng Ca trong thân đối với cây lúa ở thời kỳ đẻ nhánh từ 0,2 - 0,6% là tối ưu, dưới 0,15% thì cây sẽ bị thiếu Ca Ngoài việc dựa vào hàm lượng Ca, nhiều tác giả dựa vào tỷ lệ Ca/Mg để xác lập ngưỡng thiếu Ca trong cây Tỷ lệ Ca/Mg trong cây thích hợp nhất là từ 1,0 - 1,5/1 Nếu tỷ lệ này nhỏ hơn 1 thì triệu chứng bạc trắng đầu lá sẽ xuất hiện (Dobermann và Fairthust, 2000)

1.3.1.3 Hiệu lực của phân canxi đối với cây lúa

Từ trước đến nay đã có rất nhiều nghiên cứu về hiệu lực của Ca đối với cây lúa Những nghiên cứu này cho thấy hiệu lực của Ca phụ thuộc vào hàm lượng Ca và CEC trong đất Ở các loại đất chua, độ no bazơ và CEC thấp thì lượng bón 100 - 150 kg Ca/ha sẽ làm tăng năng suất cây trồng do tăng sự hấp thu P, K, Cu, Zn, Mn, trong khi lượng bón cao trên 150 kg Ca/ha lại làm giảm năng suất cây trồng do giảm sự hấp thu đối với các chất dinh dưỡng (Von, 1992) Những kết quả nghiên cứu của Abichandani và Patnaik (1961), Bhaumik và Donahue (1964)… đều cho thấy Ca làm tăng năng suất lúa

Kết quả nghiên cứu về Ca ở Đài Loan cho thấy, lượng Ca cần bón đối với lúa đó là lượng Ca cần bổ sung để nâng mức độ bão hòa Ca2+ đạt mức 8 - 20% CEC của đất Khi bón CaO, lượng Ca2+ trao đổi trong đất tăng, bón MgO thì Ca2+ trao đổi giảm, nhưng nếu bón kết hợp cả hai loại thì cả Ca2+ trao đổi

và Mg2+ trao đổi đều tăng, song Ca2+ trao đổi tăng nhanh hơn (Chen, 1968) Kết quả nghiên cứu do Chen và Huang (1968) thực hiện trong chậu đã xác định được năng suất lúa đạt cao nhất khi Ca2+ trao đổi chiếm 8 - 20% CEC Trên đất latosol ngập nước (pH 4,8) khi bón 5 tấn vôi/ha thì năng suất hạt tăng 23% và thân lá tăng 27% so với đối chứng không bón vôi (Wang, 1971) Tại Ấn Độ các kết quả thí nghiệm cho thấy, khi bón 2,47 tấn vôi/ha cho

cây lúa làm cho độ dài và trọng lượng rễ tăng, thời gian trổ rút ngắn và năng suất lúa cao hơn so với đối chứng Trên đất đỏ thành phần cơ giới thịt trung bình vùng Bihar hay Kerala, khi đất được bón vôi có ảnh hưởng rất tốt đến năng suất lúa (Mandal và cs, 1966)

Khi sử dụng Ca ở dạng cacbonat bón cho lúa đã làm tăng năng suất có ý nghĩa so với đối chứng không bón (Bhor và cs, 1970)

Hiệu lực của Ca đối với lúa ở nước ta tùy thuộc vào loại đất cũng như mùa vụ, ở các loại đất khác nhau thì hiệu lực của Ca cũng rất khác nhau Trên đất bạc màu, phù sa gley, đất xám và đất chua mặn, Ca có hiệu lực cao, trong khi đất phù sa sông Hồng hiệu lực không rõ Trên đất bạc màu, bón vôi làm tăng năng suất 8 - 24% so với đối chứng, hiệu suất đạt 9 - 72 kg thóc/tạ vôi (Nghiên cứu đất phân, tập 1,1968) Tại Đồng Tháp Mười trên đất xám và đất phèn nếu không bón Ca năng suất lúa chỉ đạt 76% và 63% so với bón Ca (Nguyễn Phi Hùng, 2001) Tại Yên Định - Thanh Hóa trên đất phù sa có tầng loang lổ đỏ vàng, phù sa gley và đất xám trên phù sa cổ, bón 400 - 600 kg vôi/ha, năng suất lúa tăng 5 - 16%, hiệu suất đạt 0,53 - 5,21 kg thóc/kg vôi (Trịnh Văn Chiến và cs, 1999) Trên đất trũng phù sa sông Hồng khả năng tiêu nước kém, bón 0,5 và 1 tấn vôi/ha, năng suất tăng từ 2,5 - 5% so với đối chứng, song chưa đủ độ tin cậy (Nguyễn Đức Quý và Nguyễn Tất Cảnh, 1992) Các kết quả nghiên cứu cũng cho thấy: thời kỳ bón Ca tốt nhất là lót toàn bộ, dạng bón tốt nhất là vôi bột, nếu bón bột đá vôi thì cỡ hạt qua rây là 0,2 - 0,25 mm (Nghiên cứu đất phân, tập 1,1968)

Trên đất xám bạc màu phối hợp bón đồng thời các nguyên tố S, Ca, Mg,

Si với NPK có tác dụng tốt rõ rệt tới sinh trưởng của cây lúa, làm giảm sâu bệnh và tăng năng suất lúa (14 - 16%), tăng hiệu suất sử dụng phân bón (45 - 70%) ở cả 2 vụ xuân và mùa (Nguyễn Như Hà và cs, 2008)

1.3.2 Vai trò của magiê (Mg) đối với cây trồng

Trong số 17 nguyên tố dinh dưỡng khoáng thiết yếu với cây trồng, magiê được xếp vào nhóm trung lượng và được coi là nguyên tố thứ 5 sau đạm, lân, kali và lưu huỳnh (Jacob, 1958) Thiếu Mg lá rủ xuống và úa vàng Khi bị thiếu trầm trọng lá khô héo và chết Thiếu Mg lá thường nhỏ, dòn ở thời kỳ cuối và cong lên ở mép lá (Phạm Sỹ Tân, 1999) Ngày nay, sự thiếu hụt magiê

đã được phát hiện ở nhiều vùng đất trồng trên thế giới Khi thiếu magiê, cây trồng sinh trưởng và phát triển kém, năng suất cũng như chất lượng thấp Jacob (1958) cho rằng, magiê ít được các nhà nông hóa học quan tâm nghiên cứu và nhiều kết quả nghiên cứu đã chứng tỏ rằng hàm lượng magiê thấp trong cây cỏ là nguyên nhân gây nên một số bệnh ở gia súc ăn cỏ Sự thiếu hụt magiê ở các cây trồng trên đồng ruộng đang gia tăng và điều này có thể trở thành vấn đề nghiêm trọng trong tương lai

Một trong những vai trò sinh lý quan trọng của Mg trong cây trồng là quy định về phân vùng đồng hóa thành các cơ quan như rễ và hạt (Cakmak và Kirkby, 2008)

Magiê có vai trò trong việc bảo vệ rễ không bị oxy hóa do nhiễm độc kim loại nặng và Al (Rangel và cs, 2015)

1.3.2.1 Chức năng của magiê trong cây

Không có cây xanh nào có thể hoàn thành chu kỳ sinh trưởng của nó mà không phải hấp thu một lượng magiê nhất định Về mặt dinh dưỡng cây trồng, magiê ít được chú ý hơn so với đạm, lân và kali Tuy nhiên, magiê có vai trò rất quan trọng cho hoạt động sống của cây trồng

* Là thành phần chính tham gia cấu trúc phân tử diệp lục, magiê có vai trò quan trọng trong quá trình quang hợp, đồng hóa CO2 và nước để tạo thành chất hữu cơ Nhiều nghiên cứu đã kết luận rằng khi hàm lượng Mg trong mô cây giảm đến mức 0,15 - 0,2% trọng lượng khô thì tốc độ quang hợp của cây trồng giảm trầm trọng;

* Magiê tham gia cấu trúc không gian ổn định các phân tử axit nucleic, protein, vitamin và liên kết các tiểu thể ribosom với nhau Magiê ảnh hưởng đến quá trình trao đổi các nucleotit và axit nucleic cũng như sự phân ly và tổng hợp các tiểu thể rubisom, tổng hợp protein trong cây;

* Ion Mg2+ là cation kiềm quan trọng nhất trong quá trình khuếch tán các anion của màng tế bào;

* Magiê tham gia tích cực trong quá trình photphoryl hóa (là cầu nối giữa cấu trúc pyrophosphat và các enzim) Magiê với hoạt tính enzim (Mg-ATP) hoặc Mg2+ tham gia vào quá trình cố định N2 tự do;

* Magiê ảnh hưởng đến sự hình thành và vận chuyển gluxit, có khả năng làm tăng hàm lượng tinh bột của khoai tây, ngũ cốc, tăng lượng đường của củ cải đường và mía (trích dẫn của Nguyễn Xuân Trường, 2002)

1.3.2.2 Sự hấp thu và vận chuyển magiê trong cây

Cây trồng hấp thu một lượng Mg thấp hơn K và N nhưng cũng tương đương với P Lúa là cây hấp thu một lượng Mg trung bình, với 24 kg Mg/ha (Tandon, 1995) Theo Chaudhary và cs (2007), trung bình để sản xuất được 1 tấn lúa đối với giống có năng suất cao cây lúa lấy đi khoảng 22 kg N, 7 kg P2O5, 32 kg K2O, 5 kg MgO, 4 kg CaO, 1 kg S và 40 g Zn từ đất

Thông thường, nồng độ Mg2+ trong dung dịch đất cao hơn K+ nhưng lượng Mg2+ cây hút lại thấp hơn K+ Hàm lượng Mg2+ trong cây thấp hơn K+cũng như Ca2+ và nhỏ hơn 0,5% trọng lượng chất khô (Trương Thị Nga, 2000) Khả năng hút Mg2+ của cây kém hơn so với K+ không chỉ ở lông hút của rễ mà ở cả các bộ phận khác của cây Nguyên nhân của hiện tượng này chưa được rõ ràng, nhưng có giả thiết cho rằng điện thế hút thấp làm cho sức hút Mg2+ qua màng tế bào yếu Khả năng hút Mg2+ từ đất hoặc dung dịch dinh dưỡng của cây nhìn chung thấp Có nhiều thí nghiệm đã chứng minh rằng sự hút Mg2+ mang tính thụ động và phụ thuộc vào nhiều yếu tố

Magiê với hóa trị 2 và bán kính ngậm nước 0,428 mm, năng lượng ngậm nước 1.908 J/mol, quá trình hút và vận chuyển Mg2+ của cây bị ảnh hưởng bởi các ion khác trong dung dịch đất và trong cây Trong khi sự hút Mg2+ bị cạnh tranh bởi các ion cùng dấu (nhất là K+ và NH4+) thì NO3- lại có lợi cho sự hút

Mg2+ của cây Không chỉ H+ mà Al3+ cao cũng làm giảm sự hấp thu Mg2+ của cây (Grimmer, 1983) Nhiều kết quả nghiên cứu đã nhận định rằng, không chỉ

sự hút mà cả sự vận chuyển Mg2+ từ rễ lên các bộ phận khác của cây có thể bị ngăn cản bởi K+ và Ca2+ Theo Schimanski (1981), hàm lượng Mg2+ trong cây thường ở mức cao khi mức cung cấp dinh dưỡng K+ thấp Tuy nhiên, Jacob (1958) lại cho rằng tỷ lệ Mg/Ca trong cây khoảng 1/1 là thích hợp nhất, mặc

dù dư thừa Mg cũng gây thiệt hại cho cây nhưng nhỏ hơn so với dư thừa Ca Khả năng hút Mg của cây còn phụ thuộc vào chế độ nước và nhiệt độ trong đất Kết quả nghiên cứu của Cherian và cs (1968), đối với cây lúa cho thấy sự ngập nước thường làm giảm hàm lượng Mg trong lá Khả năng hút và vận chuyển Mg trong cây còn phụ thuộc vào nhiệt độ trong đất và thời kỳ sinh trưởng của cây Nghiên cứu của Huguet và Coppenet (1992) trích dẫn (Nguyễn Xuân Trường, 2002) cho thấy ở nhiệt độ 20oC, lượng Mg cây hút tăng 1,14 lần so với ở nhiệt độ 10oC Nghiên cứu về tác động của Mg đối với cây lúa thì Patnaik và Nanda (1960) cho rằng cây lúa hút Mg kém ở giai đoạn cây con, nhưng tăng lên rất nhanh ở giai đoạn đẻ nhánh và giảm dần ở thời kỳ thu hoạch

Trong cây Mg2+ rất di động Theo Hoàng Thị Hà (1996) và các kết quả nghiên cứu dùng Mg đánh dấu (Mg28) của Schimanski (1973); Steucek và Koontz (1970) thì trên các cây ngũ cốc Mg2+ tập trung ở thân và lá nhiều hơn

ở rễ Magiê là nguyên tố rất linh động nên có thể dễ dàng di chuyển từ lá già

về lá non hoặc đỉnh sinh trưởng, do đó khi lượng Mg cung cấp không đủ, hàm lượng magiê ở lá già thường thấp hơn các lá và chồi non

Mg có tác dụng tích cực đến sự hút và vận chuyển lân trong cây Nguyễn Đăng Nghĩa (1994) cho rằng Mg được coi là “chất mang” P và sự hút lân của

lá trên đất phèn tăng mạnh khi có sự hiện diện của Mg

1.3.2.3 Triệu chứng thiếu hụt magiê ở cây trồng

Triệu chứng thiếu Mg trên cây trồng khá đặc trưng và khác biệt so với thiếu các chất khác Biểu hiện thiếu Mg luôn bắt đầu từ các bộ phận già sau lan sang các bộ phận non hơn Khi thiếu Mg xuất hiện các vệt úa trắng vàng đến mất màu ở phần thịt giữa gân của các lá già do diệp lục tố hình thành không đầy đủ Khi thiếu trầm trọng, các vùng này sẽ khô và chết, lá nhỏ, các

lá bị thiếu nặng sẽ giòn và mép lá xoắn lại Ở các cây ngũ cốc và cây một lá mầm có sự xuất hiện những đốm nhỏ màu xanh tối (xanh đen) trước tiên do

sự tích lũy diệp lục tố Sự tích lũy sẽ tương phản với những phần màu vàng của bản lá Trong trường hợp thiếu nặng, các đốm này cũng mất màu và xuất hiện nhiều sọc chết khô, đặc biệt ở phần chóp lá Đối với lúa, thiếu Mg dẫn đến số hạt/bông, trọng lượng 1000 hạt và các chỉ tiêu chất lượng hạt như tỷ lệ gạo trắng, hàm lượng protein và tinh bột đều giảm (Fageria và Baligar, 1990)

1.3.2.4 Ngưỡng thiếu hụt magiê ở cây trồng

Nhu cầu magiê cần thiết cho sự sinh trưởng tốt nhất của cây trong khoảng 0,15 - 0,35% trọng lượng khô của thân lá Khi thiếu Mg quá trình tổng hợp protein bị ảnh hưởng dẫn đến tỷ lệ đạm-protein giảm sút, trong khi đạm-phi protein gia tăng Ở cây thiếu magiê, tốc độ quang hợp bị giảm, sự tích lũy carbohydrate giảm và trọng lượng hạt các loài ngũ cốc cũng giảm Theo Draycot và Durrant (1971), ngưỡng thiếu magiê trên cây là 0,4 mg Mg/g sinh khối của lá Ward và Miler (1969) đã quan sát được triệu chứng thiếu Mg trên cây cà chua khi hàm lượng Mg dưới 3 mg/g sinh khối khô của

lá Đối với lúa, kết quả nghiên cứu của Lin (1991) cho thấy ngưỡng thiếu Mg trong thời kỳ đẻ nhánh là 0,11% Mg (ở lá) hay 0,13% Mg (ở thân) và trong

thời kỳ làm đòng là 0,11% Mg (ở lá) hay 0,14% Mg (ở thân)

Theo Dobermann và Fairhurst (2000) cũng nhận định rằng 0,12% Mg trong cây ở giai đoạn từ đẻ nhánh đến làm đòng là ngưỡng thiếu Mg ở cây lúa

1.3.2.5 Nguồn magiê cho cây trồng

Magiê có mặt trong các chất khoáng tự nhiên, các hợp chất có Mg đều

do con người điều chế (muối, oxit, hydroxit), các tàn dư thực vật và trong nước mưa cũng như nước tưới Mg trong các chất khoáng không tồn tại tự do

mà tham gia vào cấu trúc các phân tử khoáng Trong những chất khoáng này, hàm lượng Mg tổng số cũng như hữu hiệu thay đổi rất lớn

Ngoài các hợp chất có Mg như là hợp phần chính, một số phân bón vô

cơ có chứa một lượng Mg đáng kể như lân nung chảy (18 - 20% MgO), kali magiê sunfat được sử dụng khá phổ biến (Nguyễn Xuân Trường và cs, 2000)

Bã thải của các nhà máy chế biến nông sản cũng như các loại phân gia súc đều có chứa một lượng magiê đáng kể Nước mưa cũng có chứa một lượng nhỏ Mg do kéo theo các hạt bụi chứa Mg trong không khí Các nhà khoa học Thụy Điển ước tính được rằng nước mưa cung cấp 1 - 10,8 kg Mg/ha/năm Nhưng theo Jacob (1958), ở các khu công nghiệp Mỹ, lượng này từ 27,8 - 33,3 kg Mg/ha/năm

Lượng bón Mg cho cây trồng tùy theo đất và cây, tuy nhiên lượng bón thông thường qua đất với nhiều loại cây là từ 25 - 50 kg Mg/ha Ngoài việc bón phân Mg vào đất, có thể bón Mg qua lá Để bón phân Mg qua lá phải sử dụng những dạng phân Mg tan nhanh Các nhà khoa học khuyến cáo nên dùng MgSO4 pha với nồng độ 1 - 2% để phun lên thân lá cây nhằm khắc phục tình trạng thiếu Mg (Nguyễn Xuân Trường và cs, 2000), (Jacob, 1958)

1.3.2.6 Hiệu lực của phân Mg đối với cây lúa

Nhiều kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước cho thấy Mg có hiệu lực

rất rõ đối với lúa, đặc biệt là ở những vùng đất có hàm lượng Mg thấp Ở nước ta có nhiều loại đất thiếu Mg, trong đó có đất xám bạc màu, hàm lượng

Mg trao đổi chỉ dao động trong khoảng 0,1 - 0,3 meq/100g đất (Viện Thổ nhưỡng Nông hóa, 2002)

Tại Trung Quốc khi nghiên cứu trên nhiều loại cây trồng cho thấy có 20 loại cây trồng phản ứng với phân Mg trong đó bao gồm cả cây lúa (Xie, 1993) Các thí nghiệm đồng ruộng về hiệu lực của Mg đối với cây lúa cho thấy bón Mg làm năng suất lúa tăng 17,4% trên đất vàng và 16,5% trên đất xám, đồng thời hàm lượng protein và tinh bột đều tăng so với đối chứng (Lin, 1991) Một nghiên cứu được thực hiện trong chậu về hiệu lực của phân Mg với lúa cho thấy, khi cây lúa được bón Mg làm tăng tỷ lệ hạt chắc/bông, tăng năng suất 11,6 - 39,3% so với đối chứng không bón Mg (Ling, 1998)

Ở nước ta, trên các loại đất bạc màu và đất xám thường có Mg trao đổi thấp (Đoàn Văn Cung, 1995) Trên những vùng đất thuộc trung du lưu vực sông Hồng nếu bón K với lượng cao dễ dẫn tới thiếu Mg (Phạm Quang Hà và

cs, 1997) Một nghiên cứu của Lê Văn Tiềm và cs (1995) về hiệu lực của Mg đối với lúa đã kết luận rằng trên đất bạc màu Mg làm tăng năng suất lúa 6 - 15% (trên nền phân lân không chứa Mg), tăng 9% trong vụ đông xuân (nền phân supe lân) và tăng 8% trong vụ đông xuân (trên nền phân lân nung chảy) Một nghiên cứu trên đất xám nhiễm phèn vùng Đồng Tháp Mười cho thấy nếu không bón Mg năng suất lúa chỉ đạt 67% so với bón Mg (Nguyễn Phi Hùng và cs, 2001)

1.3.3 Vai trò của lưu huỳnh (S) đối với cây trồng

Lưu huỳnh (S) đã được phát hiện là một nguyên tố dinh dưỡng thiết yếu đối với cây trồng ngay từ năm 1911 bởi Peterson (Jacob, 1958) Theo Thái Phiên (1982), FAO - FIAC (1992), Messick và cs (1991), Tandon (1992) thì S

đã được coi là nguyên tố dinh dưỡng thứ 4 sau đạm, lân và kali S có vai trò

quan trọng trong việc tăng nhanh sản lượng lương thực ở các nước nhiệt đới

và vai trò của nó càng to lớn hơn trong tương lai, đồng thời sẽ tiếp tục là những thách thức lớn đối với các nhà khoa học trong thế kỷ 21 (Messick và

cs, 1991) Sự thiếu hụt S trong đất xảy ra ở tất cả các Châu lục và ngày càng trầm trọng hơn (Jansson, 1995) Nếu như năm 1968 chỉ có 35 nước phát hiện thiếu S trong đất thì đến năm 1988 đã tăng lên 72 nước và có xu hướng ngày càng tăng trầm trọng (Morris, 1988)

1.3.3.1 Lưu huỳnh trong cây

Lưu huỳnh là một trong những thành phần cơ bản cấu tạo chất hữu cơ,

nó liên quan đến các phản ứng enzim và phản ứng oxy hóa khử, tham gia trực tiếp vào các quá trình sinh lý, sinh hóa của cây

- Chức năng của lưu huỳnh trong cây

* Lưu huỳnh có trong thành phần của các amino axit quan trọng: Cystein (26% S), cystin (27% S), methionin (21% S), chúng là thành phần tất yếu của protein;

* Tham gia vào quá trình hình thành chlorophyl;

* Hoạt hóa enzim protcolitic (men phân giải protein);

* Tổng hợp một số vitamin (biotin, thiamin và vitamin B1) glutathionin

* Tham gia thành phần cấu tạo các feredoxin (protein chứa sắt) Nó hoạt động như một chất mang điện tử trong quá trình quang hợp và quá trình cố định đạm bởi vi khuẩn nốt sần và vi khuẩn tự do;

* Tham gia trong hoạt động của ATP sunfurit, một enzim có chức năng trong chuyển hóa năng lượng (trích dẫn của Nguyễn Xuân Trường, 2002)

1.3.3.2 Sự hấp thu và vận chuyển lưu huỳnh trong cây

Tổng lượng lưu huỳnh cây hút thay đổi khá rộng (từ 5 - 80 kg/ha) và phụ thuộc vào loại cây, giống, mật độ gieo trồng, sản lượng, lượng phân bón S cũng như phân khoáng khác, đặc biệt là đạm và lân Những cây có tổng sản lượng sinh khối cao như mía, ngô và các cây có sản phẩm giàu protein như cây họ đậu thường hút một lượng S lớn Các loại cây ngũ cốc thường có nhu cầu S trung bình Những cây trồng có nhu cầu cao về S thường cần khoảng 20

- 45 kg S/ha, trong khi đó các cây trồng có nhu cầu S trung bình thì cần từ 15

- 35 kg S/ha (Kanwar và Mudahar, 1986) Tổng lượng S cây hút thường đạt từ

9 - 15% lượng đạm và xấp xỉ với lượng lân cây hút Lúa là cây có tỷ lệ S hút bằng khoảng 10,7% so với lượng N (Tandon, 1995) Cùng một loại cây thì việc bón phân S cũng làm tăng lượng S cây hút và tích lũy Từ kết quả nghiên cứu của Sharma và Omanwar (1990) cho thấy, trên đất thiếu S thì phân S làm tăng lượng S tích lũy trong hạt lúa từ 1,2 kg S/tấn ở công thức không bón, lên 3,0 kg S/tấn ở công thức bón S Lượng S cây hút cũng còn phụ thuộc vào chế

độ nước

Cơ chế hút S của cây trồng chưa được rõ ràng, nhưng theo Kanwar và Mudahar (1986) đã có nhiều bằng chứng cho thấy quá trình hút S mang tính chọn lọc phụ thuộc vào nồng độ SO42- trong dung dịch dinh dưỡng Sau khi cây hút, S trải qua các quá trình chuyển hóa phức tạp để tạo thành các amino axit, protein và glucoside Khoảng 90% S nằm trong cây ở 3 axit amin (cystin, cystein và methionin) Hơn 70% S-hữu cơ được chứa trong lục lạp Sự vận chuyển S trong cây không được linh động, do đó khi thiếu S, các lá phía dưới nhờ được đáp ứng đủ S nên còn xanh trong khi các lá phía trên bị chuyển sang màu vàng trắng do thiếu S (Tandon, 1995)

Theo Tandon (1992) cho rằng, ở các cây ngũ cốc, hàm lượng S trong cây thường nằm trong khoảng 0,16 - 0,25% và 0,2% là ngưỡng tối ưu cho hầu hết các nhóm cây này Đối với lúa, hàm lượng S trong cây thường khoảng 0,16 - 0,2%

1.3.3.3 Triệu chứng thiếu hụt lưu huỳnh ở cây trồng

Khi quan sát trên đồng ruộng triệu chứng thiếu S cũng rất khó phân biệt được với thiếu đạm Khi thiếu đạm, đạm trong các lá già chuyển về lá non, do

đó lá già chuyển màu vàng, trong khi thiếu lưu huỳnh các lá non chuyển màu vàng trước Khi cây lúa thiếu S sẽ làm chiều cao cây và số nhánh giảm, số bông ít, bông ngắn, số gié ít và năng suất thấp (Tandon, 1992)

Ngưỡng thiếu hụt S trong cây đã được rất nhiều tác giả quan tâm nghiên cứu và kết quả còn có nhiều khác biệt Theo Tandon (1992), Tiwari (1989), thì ngưỡng thiếu hụt S đối với lúa là 0,16% trong thân lá ở giai đoạn đẻ nhánh trong khi đó Yoshida (1981) lại căn cứ vào các giai đoạn sinh trưởng cuối và cho rằng 0,07% S ở thời kỳ trổ bông và 0,06% S ở thời kỳ thu hoạch là ngưỡng thiếu S ở cây lúa

1.3.3.4 Lưu huỳnh trong phân bón

Theo Navida Yasmin và cs (2007) trên thế giới cây lúa ngày càng chịu ảnh hưởng bởi lưu huỳnh, sự thiếu hụt nguyên tố này do việc sử dụng các loại phân bón không chứa lưu huỳnh ngày càng nhiều Vì vậy, sử dụng các loại phân bón có trộn lưu huỳnh hay còn gọi là phân bọc lưu huỳnh như urê bọc lưu huỳnh (SU), DAP bọc lưu huỳnh (SDAP)… để bổ sung lượng lưu huỳnh cần thiết cho cây trồng là giải pháp tốt nhất

Ngày nay, có rất nhiều hợp chất chứa S có thể dùng để bón cho cây trồng Dựa vào thành phần có thể xếp chúng thành 4 nhóm: S nguyên tố hay sunfit, S trong hợp phần của phân rắn, S trong hợp phần các phân lỏng và S trong phân hữu cơ Trong thực tế, S được đưa vào đất phần lớn là ở thành

phần phụ như amon sunfat (24% S), kali sunfat (16 - 22% S), super lân (12% S), NPK - 16 - 16 - 8 - 13S (13% S) Khô dầu lạc (0,02% S), và các chất hữu

cơ (0,15% S) cũng là nguồn cung cấp S đáng kể (Nguyễn Xuân Trường và cs, 2000), (Tandon, 1992) Lưu huỳnh được sử dụng với vai trò như một loại phân riêng là ở dạng S-nguyên tố (97 - 100% S) hay thạch cao (13 - 18% S) Lượng bón S: hầu hết các khuyến cáo với các loại cây trồng ở các nước đều nằm trong khoảng từ 20 - 50 kg S/ha Takkar (1987) cho rằng đối với lúa, lượng bón thích hợp là từ 24 - 40 kg/ha

1.3.3.5 Hiệu lực của phân lưu huỳnh đối với cây lúa

- Ảnh hưởng của phân lưu huỳnh đến năng suất lúa

Có nhiều kết quả nghiên cứu nhận định rằng năng suất lúa tăng khá cao

và biến động tương đối rộng giữa các vùng đất và giống lúa

Kết quả nghiên cứu của Liu (1991) tại tỉnh Giang Tây, Trung Quốc cho thấy bón thạch cao hoặc amon sunfat với lượng từ 10 - 30 kg S/ha đã làm tăng năng suất lúa sớm 3,1 - 12,5% và lúa muộn 2,1 - 20% so với đối chứng Một nghiên cứu khác nữa của Zhang và cs (1991) thực hiện ngoài đồng ruộng trên đất phù sa tại tỉnh Tân Lâm cho thấy, S là yếu tố hạn chế năng suất chính, hơn

cả lân và kali Với lượng bón 192 kg S/ha ở dạng SA làm tăng năng suất 33,68% so với đối chứng

Các kết quả nghiên cứu ở Pakistan cho thấy, hiệu lực của phân S với lúa tùy thuộc vào vùng đất Trong khi ở Bang Punjab, trung bình qua 100 thí nghiệm, K2SO4 chỉ tăng năng suất 0,53% so với KCl, thì trung bình 30 điểm tại vùng khác, K2SO4 đã làm tăng năng suất 10% so với KCl

Tại Ấn Độ, đã có nhiều công trình nghiên cứu cho thấy năng suất lúa tăng khá cao khi được bón S Tandon (1992) tổng hợp kết quả nghiên cứu của

27 thí nghiệm ngoài đồng ruộng ở nhiều vùng cho thấy, bón S đã làm năng suất tăng từ 56 - 1270 kg/ha (0,7 - 39,5%), năng suất bình quân tăng 752