Nghiên cứu hiệu lực trực tiếp và tồn dư của phân vô cơ đa lượng đối với cây lúa trên đất phù sa sông Thái Bình và lúa, ngô đất trên xám bạc màu

MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của luận án Lúa và ngô là hai cây lƣơng thực quan trọng trên thế giới và ở nƣớc ta. Theo thống kê năm 2015, ƣớc tính diện tích gieo trồng lúa ở nƣớc ta khoảng 7,83 triệu ha, diện tích ngô 1,18 triệu ha, năng suất lúa 5,77 tấn/ha, ngô 4,41 tấn/ha, sản lƣợng lúa 44,97 triệu tấn, ngô 5,20 triệu tấn ( Tổng cục Thống kê năm 2016). Phần lớn diện tích trồng lúa ở nƣớc ta phân bố chủ yếu ở đồng bằng sông Cửu Long, khoảng 4,2 triệu ha và ở đồng bằng sông Hồng hơn 1 triệu ha, số diện tích còn lại phân bố ở ven biển miền Trung và ở vùng Trung du…. Đất phù sa sông Thái Bình đƣợc hình t hành do quá trình bồi lắng phù sa của hệ thống sông Thái Bình, phân bố trên các tỉnh thành Bắc Ninh, Hải Dƣơng, Hải Phòng, Thái Bình. Xét về độ phì nhiêu, đất phù sa sông Thái Bình chỉ đứng sau đất phù sa sông Hồng và đất phù sa đồng bằng sông Cửu Long. Cho đến nay lúa vẫn là một cây quan trọng trong cơ cấu cây trồng của vùng đất này. Chỉ tính riêng trên địa bàn Hải Dƣơng trong những năm gần đây, diện tích lúa hai vụ đạt khoảng 125 ngàn ha. Với năng suất lúa khá cao, gần 60 tạ/ha, nên mặc dù với diện tích không lớn, nhƣng sản lƣợng thóc của Hải Dƣơng cũng đạt trên dƣới 740 ngàn tấn (Cục Thống kê tỉnh Hải Dƣơng, 2014). Đất bạc màu Miền Bắc chủ yếu đƣợc hình thành trên nền phù sa cổ , nằm ở vùng chuyển tiếp giữa ĐBSH và miền núi, tại địa hình bằng, dốc thoải và gò, đồi, (Vũ Năng Dũng và nnk, 2009) đƣợc phân bố ở một số tỉnh thành nhƣ Vĩnh Phúc, Hà Nội, Bắc Ninh, Bắc Giang, Hải Dƣơng....Đất này có độ phì nhiêu thấp hơn so với đất phù sa sông Thái Bình. Chỉ tính riêng Bắc Giang, diện tích lúa hàng năm đạt gần 112 ngàn ha, năng suất khá, trung bình khoảng 55- 56 tạ, sản lƣợng lúa của tỉnh cũng đạt khoảng 620 ngàn tấn; ngoài ra diện tích cây ngô đông của tỉnh cũng đạt gần 11 ngàn ha, với sản lƣợng trên 42 ngàn tấn ( Sở Nông nghiệp và PTNT Bắc Giang, 2016). Cho đến nay, việc sử dụng phân bón cho cây trồng nói chung và cây lúa, ngô nói riêng còn kém hiệu quả. Đã có nhiều nghiên cứu nâng cao hiệu quả sử dụng phân bón đƣợc tiến hành, tuy nhiên, những nghiên cứu chủ yếu tập trung vào nghiên cứu ảnh hƣởng trực tiếp của các dinh dƣỡng đến cây lúa ngắn hạn với mục đích đạt đƣợc năng suất cao mà không chú ý đến ảnh hƣởng tồn dƣ của chúng, vì thế, lƣợng phân khuyến cáo và lƣợng phân bón thực tế của ngƣời nông dân thƣờng cao hơn so với nhu cầu tối ƣu của cây. Mặc dù các nguyên tố dinh dƣỡng N, P, K dƣ thừa đã bị mất đi do các quá trình bốc hơi, rửa trôi và xói mòn, gây ra phú dƣỡng nguồn nƣớc, một lƣợng không nhỏ N, đặc biệt là P và K dƣ thừa đƣợc tích lũy trong đất. Hậu quả là, gây ảnh hƣởng xấu đến môi trƣờng nƣớc do bị phú dƣỡng, hàm lƣợng P và K ở nhiều loại đất tăng gấp nhiều lần so với bản chất của đất, dẫn đến hiệu quả kinh tế trong sản suất lúa, ngô giảm, đặc biệt trong trƣờng hợp giá phân bón tăng nhanh hơn so với giá lúa. Trong tổng số trên 10 triệu tấn phân bón các loại dùng trong ngành trồng trọt trung bình trong những năm gần đây, lƣợng phân bón dùng cho cây lúa chiếm khoảng 7 triệu tấn, ngô gần 1 triệu tấn (năm 2014 ) vì thế, nếu tiết kiệm đƣợc khoảng 10- 20 % thì lƣợng phân cần bón cho lúa sẽ giảm từ 0,7 – 1,4 triệu tấn/năm và hiệu quả kinh tế trong sản xuất lúa sẽ tăng đáng kể (dẫn theo Đoàn Minh Tin, 2015). Với những lý do trên, vấn đề nâng cao hiệu quả sản xuất lúa, ngô dƣới góc độ phân bón là việc làm cấp bách. Để đạt đƣợc điều này cần thiết phải nghiên cứu biện pháp bón phân hợp lý, cân đối dựa trên mối quan hệ mật thiết trực tiếp và lâu dài giữa đất- phân bón- cây trồng. Vì thế, việc tiến hành nghiên cứu đề tài: “ Nghiên cứu hiệu lực trực tiếp và tồn dư của phân vô cơ đa lượng đối với cây lúa trên đất phù sa sông Thái Bình và lúa, ngô trên đất xám bạc màu” là cần thiết.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

TRẦN NGỌC HƢNG

NGHIÊN CỨU HIỆU LỰC TRỰC TIẾP

VÀ TỒN DƢ CỦA PHÂN VÔ CƠ ĐA LƢỢNG ĐỐI VỚI CÂY LÚA TRÊN ĐẤT PHÙ SA SÔNG THÁI BÌNH

VÀ LÚA, NGÔ TRÊN ĐẤT XÁM BẠC MÀU

MỤC LỤC

Lời cam đoan i

Lời cảm ơn ii

Mục lục iii

Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt vi

Danh mục các bảng viii

Danh mục hình xi

MỞ ĐẦU 1

1 Tính cấp thiết của luận án 1

2 Mục tiêu của luận án 2

3 Đóng góp mới của luận án 3

4 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 3

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 5

1.1 Diễn biến khí hậu vùng nghiên cứu, đặc điểm đất PSSTB và đất XBM 5

1.1.1 Diễn biến khí hậu vùng nghiên cứu 5

1.1.2 Đặc điểm đất đai 9

1.2 Diện tích, năng suất và sản lượng lúa trên đất phù sa sông Thái Bình và đất xám bạc màu 15

1.2.1 Diện tích, năng suất và sản lượng lúa trên đất phù sa sông Thái Bình 15

1.2.2 Diện tích, N.suất và S.lượng lúa và ngô trên đất xám bạc màu Bắc Giang 17

1.3 Dinh dưỡng của cây lúa, ngô 18

1.4 Các dạng và sự chuyển hóa dinh dưỡng đa lượng trong đất 23

1.4.1 Các dạng đạm và chuyển hóa đạm trong đất 23

1.4.2 Các dạng lân và chuyển hóa lân trong đất 24

1.4.3 Các dạng kali và chuyển hóa kali trong đất 26

1.5 Phân bón cho lúa, ngô 27

1.6 Hiệu lực của phân bón 32

1.6.1 Chỉ tiêu đánh giá 32

1.6.2 Khái niệm hiệu lực trực tiếp và hiệu lực tồn dư 32

1.6.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu lực của phân bón 32

1.7 Hiệu lực trực tiếp phân đạm với lúa và ngô 35

1.7.1 Các nghiên cứu ở nước ngoài 35

1.7.2 Các nghiên cứu ở trong nước 37

1.8 Hiệu lực trực tiếp, tồn dư của P và K với lúa và ngô 38

1.8.1 Các nghiên cứu ở nước ngoài 38

1.8.2 Các nghiên cứu ở trong nước 40

CHƯƠNG 2 VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 44

2.1 Vật liệu nghiên cứu 44

2.1.1 Đất nghiên cứu 44

2.1.2 Phân bón 44

2.1.3 Giống lúa, ngô 44

2.1.4 Địa điểm và thời gian 44

2.2 Nội dung nghiên cứu 44

2.2.1 Điều kiện khí hậu, đất đai và sản xuất trồng trọt vùng phù sa sông Thái Bình tại Hải Dương và đất xám bạc màu Bắc Giang 44

2.2.2 Nghiên cứu hiệu lực trực tiếp, tồn dư và cộng dồn của phân vô cơ đa lượng đối với cây lúa thuần trên đất phù sa sông Thái Bình. 45

2.2.3 Nghiên cứu hiệu lực trực tiếp, tồn dư và cộng dồn của phân vô cơ đa lượng đối với cây lúa thuần và ngô lai trên đất xám bạc màu 45

2.2.4 Đề xuất lượng bón phân vô cơ đa lượng cho lúa trên đất phù sa sông Thái Bình và cho lúa, ngô trên đất xám bạc màu. 45

2.3 Phương pháp nghiên cứu và kỹ thuật sử dụng 45

2.3.1 Phương pháp điều tra, thu thập tài liệu, số liệu 45

2.3.2 Phương pháp bố trí thí nghiệm 46

2.3.3 Công thức thí nghiệm 46

2.3.4 Liều lượng và thời kỳ bón phân cho thí nghiệm 51

2.3.5 Chỉ tiêu theo dõi và các phương pháp phân tích, xử lý số liệu 51

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨ U VÀ THẢO LUẬN 55

3.1 Tình hình sản xuất trồng trọt của vùng N.cứu và kết quả điều tra nông hộ 55

3.1.1 Tình hình sản xuất trồng trọt và kết quả điều tra nông hộ tại Hải Dương. 55

3.1.2 Tình hình sản xuất trồng trọt và kết quả điều tra nông hộ tại Bắc Giang 62

3.2 Kết quả thí nghiệm nghiên cứu hiệu lực trực tiếp của NPK, hiệu lực tồn dư

và cộng dồn của P, K đối với lúa trên đất PSSTB và lúa, ngô trên đất XBM. 68

3.2.1 Một số chỉ tiêu nông hóa đất trước thí nghiệm và diễn biến của lân dễ tiêu, kali dễ tiêu trong đất dưới ảnh hưởng của chế độ bón phân. 68

3.2.2 Ảnh hưởng của phân bón đến khả năng hấp thu dinh dưỡng N,P,K của lúa và ngô trên hai loại đất. 71

3.2.3 Hiệu lực trực tiếp của NPK đối với lúa thuần trên đất PSSTB và lúa thuần, ngô lai trên đất XBM 77

3.2.4 Hiệu lực tồn dư của phân lân và kali đối với lúa thuần trên đất PSSTB và lúa thuần, ngô lai trên đất XBM 91

3.2.5 Hiệu lực cộng dồn của phân lân và kali đối với lúa thuần trên đất PSSTB và lúa thuần, ngô lai trên đất XBM 108

3.3 Đề xuất lượng phân bón cho lúa thuần và ngô lai 112

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 113

Kết luận 113

Đề nghị 115

DANH MỤC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CÓ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN 116

TÀI LIỆU THAM KHẢO 117

A Tài liệu tiếng Việt 117

B Tài liệu tiếng Anh 124

PHỤ LỤC 128

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

Chữ viết tắt Nguyên nghĩa

CT: Công thức

DHBTB: Duyên hải bắc trung bộ

DHNTB: Duyên hải nam trung bộ

DANH MỤC BẢNG

1.1 Diện tích, N.suất, sản lượng lúa tỉnh Hải Dương giai đoạn 2010- 2014 16

1.2 Diện tích, N.suất, sản lượng lúa tỉnh Bắc Giang giai đoạn 2010 - 2014 17

2.1 Chi tiết công thức thí nghiệm áp dụng theo vụ trong suốt thời gian nghiên cứu 47

3.1 Diện tích, N.suất, sản lượng các cây trồng tỉnh Hải Dương, năm 2015. 55

3.2 Diện tích, năng suất, sản lượng, giống lúa theo mùa vụ năm 2015 56

3.3 Lượng phân bón sử dụng cho lúa tại một số địa phương trong tỉnh Hải Dương năm 2015 58

3.4 Lượng dinh dưỡng cung cấp cho cây lúa thuần năm 2011 59

3.5 Lượng dinh dưỡng cung cấp cho cây lúa lai năm 2011 59

3.6 Thời kỳ và tỷ lệ % lượng bón phân cho lúa của các hộ năm 2011 61

3.7 Diện tích, N.suất, sản lượng các cây trồng tỉnh Bắc Giang năm 2015 62

3.8 Diện tích, năng suất, sản lượng theo mùa vụ năm 2015 63

3.9 Diện tích, năng suất, sản lượng lúa ở các huyện năm 2015 64

3.10 Lượng phân bón sử dụng cho lúa năm 2011 65

3.11 Phân bón cho lúa thuần và lúa lai trong các vụ năm 2011 65

3.12 Thời kỳ bón phân cho lúa năm 2011 66

3.13 Thời kỳ bón phân cho lúa thuần, lúa lai trong vụ xuân 2011 67

3.14 Tính chất đất trước thí nghiệm 68

3.15 Ảnh hưởng của dinh dưỡng đạm, lân, kali đến lượng NPK cây hút vụ xuân trên đất PSSTB và đất XBM 73

3.16 Ảnh hưởng của dinh dưỡng đạm, lân, kali đến lượng NPK cây lúa mùa hút trên đất PSSTB và đất XBM 74

3.17 Ảnh hưởng của dinh dưỡng đạm, lân, kali đến lượng NPK cây ngô đông hút 76

3.18 Ảnh hưởng của dinh dưỡng đạm, lân, kali đến yếu tố cấu thành năng suất lúa thuần vụ xuân 78

3.19 Ảnh hưởng của dinh dưỡng đạm, lân, kali đến yếu tố cấu thành năng suất lúa thuần vụ mùa 79

3.20 Ảnh hưởng của dinh dưỡng đạm, lân, kali đến sinh trưởng và yếu tố cấu

thành năng suất ngô đông 81

3.21 Ảnh hưởng trực tiếp của đạm, lân, kali đến năng suất lúa thuần vụ xuân trên hai loại đất 82

3.22 Ảnh hưởng trực tiếp của đạm, lân, kali đến năng suất lúa thuần vụ mùa trên hai loại đất 85

3.23 Ảnh hưởng trực tiếp của đạm, lân, kali đến năng suất ngô đông 86

3.24 Ảnh hưởng trực tiếp của đạm, lân, kali đến hiệu suất sử dụng N,P,K của lúa thuần vụ Xuân trên hai loại đất 87

3.25 Ảnh hưởng trực tiếp của đạm, lân, kali đến hiệu suất sử dụng N,P,K của lúa thuần vụ mùa trên hai loại đất 89

3.26 Ảnh hưởng trực tiếp của đạm, lân, kali đến hiệu suất sử dụng N,P,K của ngô đông 91

3.27 Ảnh hưởng tồn dư của phân lân đến yếu tố cấu thành N.suất lúa thuần 92

3.28 Ảnh hưởng tồn dư của phân lân đến yếu tố cấu thành năng suất ngô 93

3.29 Ảnh hưởng tồn dư của phân lân đến năng suất lúa trên đất PSSTB 94

3.30 Ảnh hưởng tồn dư của phân lân đến năng suất lúa trên đất XBM 95

3.31 Ảnh hưởng tồn dư của phân lân đến năng suất ngô đông 97

3.32 Lượng bón P2O5 trong các vụ cho lúa trên đất PSSTB, kg P2O5 /ha 98

3.33 Ảnh hưởng của tồn dư phân lân đến hiệu suất sử dụng P của lúa thuần trên đất phù sa sông Thái Bình (so CT 2-6 với CT1) 98

3.34 Lượng bón P2O5 trong các vụ cho lúa thuần và ngô lai, kg P2O5 /ha 99

3.35 Ảnh hưởng tồn dư của phân lân đến hiệu suất sử dụng P của lúa thuần và ngô lai trên đất XBM (so CT 2-6 với CT1) 99

3.36 Ảnh hưởng tồn dư của phân kali đến yếu tố cấu thành N.suất lúa thuần 100

3.37 Ảnh hưởng tồn dư của phân kali đến yếu tố cấu thành năng suất ngô 102

3.38 Ảnh hưởng tồn dư của phân kali đến năng suất lúa trên đất PSSTB 103

3.39 Ảnh hưởng tồn dư của phân kali đến năng suất lúa trên đất XBM 104

3.40 Ảnh hưởng tồn dư của phân kali đến năng suất ngô đông 105

3.41 Lượng bón K2O trong các vụ cho lúa tại Hải Dương, kg/ha 106

3.42 Ảnh hưởng của tồn dư của phân kali đến hiệu suất sử dụng K lúa thuần

trên đất PSSTB 106

3.43 Lượng bón K2O trong các vụ cho lúa thuần và ngô lai tại Bắc Giang 107

3.44 Ảnh hưởng tồn dư của phân kali đến hiệu suất sử dụng K của lúa thuần và ngô lai trên đất XBM (so CT 2-6 với CT1) 107

3.45 Hiệu lực cộng dồn của P đối với cây lúa 108

3.46 Hiệu lực cộng dồn của P đối với ngô đông trên đất XBM 109

3.47 Hiệu lực cộng dồn của phân kali bón cho lúa trên hai loại đất 110

3.48 Hiệu lực cộng dồn của K đối với ngô đông trên đất XBM 111

DANH MỤC HÌNH

1.1 Đồ thị độ ẩm không khí tại Gia Lộc, Hải Dương 5

1.2 Đồ thị nhiệt độ không khí tại Gia Lộc, Hải Dương 6

1.3 Đồ thị lượng mưa tại Gia Lộc, Hải Dương 6

1.4 Đồ thị độ ẩm không khí tại Hiệp Hòa, Bắc Giang 7

1.5 Đồ thị nhiệt độ không khí tại Hiệp Hòa, Bắc Giang 8

1.6 Đồ thị lượng mưa tại Hiệp Hòa, Bắc Giang 9

1.7 Sơ đồ chu trình đạm 24

1.8 Sơ đồ chu trình lân 25

1.9 Sơ đồ chu trình kali 26

2.1 Sơ đồ ruộng thí nghiệm 49

3.1 Đồ thị diễn biến hàm lượng lân dễ tiêu trong đất PSSTB 69

3.2 Đồ thị diễn biến hàm lượng lân dễ tiêu trong đất XBM 70

3.3 Đồ thị diễn biến hàm lượng kali dễ tiêu trong đất PSSTB 70

3.4 Đồ thị diến biến hàm lượng kali dễ tiêu trong đất XBM 71

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của luận án

Lúa và ngô là hai cây lương thực quan trọng trên thế giới và ở nước ta Theo thống kê năm 2015, ước tính diện tích gieo trồng lúa ở nước ta khoảng 7,83 triệu ha, diện tích ngô 1,18 triệu ha, năng suất lúa 5,77 tấn/ha, ngô 4,41 tấn/ha, sản lượng lúa 44,97 triệu tấn, ngô 5,20 triệu tấn (Tổng cục Thống kê năm 2016)

Phần lớn diện tích trồng lúa ở nước ta phân bố chủ yếu ở đồng bằng sông Cửu Long, khoảng 4,2 triệu ha và ở đồng bằng sông Hồng hơn 1 triệu ha,

số diện tích còn lại phân bố ở ven biển miền Trung và ở vùng Trung du…

Đất phù sa sông Thái Bình được hình thành do quá trình bồi lắng phù sa của hệ thống sông Thái Bình, phân bố trên các tỉnh thành Bắc Ninh, Hải Dương, Hải Phòng, Thái Bình Xét về độ phì nhiêu, đất phù sa sông Thái Bình chỉ đứng sau đất phù sa sông Hồng và đất phù sa đồng bằng sông Cửu Long Cho đến nay lúa vẫn là một cây quan trọng trong cơ cấu cây trồng của vùng đất này Chỉ tính riêng trên địa bàn Hải Dương trong những năm gần đây, diện tích lúa hai vụ đạt khoảng 125 ngàn ha Với năng suất lúa khá cao, gần 60 tạ/ha, nên mặc dù với diện tích không lớn, nhưng sản lượng thóc của Hải Dương cũng đạt trên dưới 740 ngàn tấn (Cục Thống kê tỉnh Hải Dương, 2014)

Đất bạc màu Miền Bắc chủ yếu được hình thành trên nền phù sa cổ , nằm ở vùng chuyển tiếp giữa ĐBSH và miền núi, tại địa hình bằng, dốc thoải

và gò, đồi, (Vũ Năng Dũng và nnk, 2009) được phân bố ở một số tỉnh thành như Vĩnh Phúc, Hà Nội, Bắc Ninh, Bắc Giang, Hải Dương Đất này có độ phì nhiêu thấp hơn so với đất phù sa sông Thái Bình Chỉ tính riêng Bắc Giang, diện tích lúa hàng năm đạt gần 112 ngàn ha, năng suất khá, trung bình khoảng 55- 56 tạ, sản lượng lúa của tỉnh cũng đạt khoảng 620 ngàn tấn; ngoài ra diện tích cây ngô đông của tỉnh cũng đạt gần 11 ngàn ha, với sản lượng trên 42 ngàn tấn ( Sở Nông nghiệp và PTNT Bắc Giang, 2016)

Cho đến nay, việc sử dụng phân bón cho cây trồng nói chung và cây lúa, ngô nói riêng còn kém hiệu quả Đã có nhiều nghiên cứu nâng cao hiệu quả sử dụng phân bón được tiến hành, tuy nhiên, những nghiên cứu chủ yếu tập trung vào nghiên cứu ảnh hưởng trực tiếp của các dinh dưỡng đến cây lúa ngắn hạn với mục đích đạt được năng suất cao mà không chú ý đến ảnh hưởng tồn dư của chúng, vì thế, lượng phân khuyến cáo và lượng phân bón thực tế của người nông dân thường cao hơn so với nhu cầu tối ưu của cây Mặc dù các nguyên tố dinh dưỡng N, P, K dư thừa đã bị mất đi do các quá trình bốc hơi, rửa trôi và xói mòn, gây ra phú dưỡng nguồn nước, một lượng không nhỏ N, đặc biệt là P

và K dư thừa được tích lũy trong đất Hậu quả là, gây ảnh hưởng xấu đến môi trường nước do bị phú dưỡng, hàm lượng P và K ở nhiều loại đất tăng gấp nhiều lần so với bản chất của đất, dẫn đến hiệu quả kinh tế trong sản suất lúa, ngô giảm, đặc biệt trong trường hợp giá phân bón tăng nhanh hơn so với giá lúa

Trong tổng số trên 10 triệu tấn phân bón các loại dùng trong ngành trồng trọt trung bình trong những năm gần đây, lượng phân bón dùng cho cây lúa chiếm khoảng 7 triệu tấn, ngô gần 1 triệu tấn (năm 2014 ) vì thế, nếu tiết kiệm được khoảng 10- 20 % thì lượng phân cần bón cho lúa sẽ giảm từ 0,7 – 1,4 triệu tấn/năm và hiệu quả kinh tế trong sản xuất lúa sẽ tăng đáng kể (dẫn theo Đoàn Minh Tin, 2015)

Với những lý do trên, vấn đề nâng cao hiệu quả sản xuất lúa, ngô dưới góc độ phân bón là việc làm cấp bách Để đạt được điều này cần thiết phải nghiên cứu biện pháp bón phân hợp lý, cân đối dựa trên mối quan hệ mật thiết trực tiếp và lâu dài giữa đất- phân bón- cây trồng Vì thế, việc tiến hành nghiên

cứu đề tài: “ Nghiên cứu hiệu lực trực tiếp và tồn dư của phân vô cơ đa lượng đối với cây lúa trên đất phù sa sông Thái Bình và lúa, ngô trên đất xám bạc màu” là cần thiết

2 Mục tiêu của luận án

Mục tiêu tổng quát

Xác định được cơ sở khoa học và đề xuất giải pháp nâng cao hiệu suất

sử dụng phân bón đạm, lân và kali cho lúa thuần trên đất phù sa sông Thái

Bình trong cơ cấu lúa xuân- lúa mùa và lúa thuần, ngô lai trên đất xám bạc màu ở Bắc Giang trong cơ cấu lúa xuân- lúa mùa- ngô đông

Phạm vi và giới hạn của đ tài

Đề tài tiến hành nghiên cứu với cây lúa thuần trên đất phù sa sông Thái Bình trong cơ cấu lúa xuân- lúa mùa và lúa thuần ngô đông trên đất xám bạc màu trong cơ cấu lúa xuân- lúa mùa- ngô đông

3 Đóng góp mới của luận án

Đây là công trình nghiên cứu có hệ thống đầu tiên xác định đƣợc hiệu lực trực tiếp của phân đạm, lân, kali và hiệu lực tồn dƣ và cộng dồn của lân, kali làm cơ sở cho việc nâng cao hơn nữa hiệu quả phân bón đối với lúa thuần trên đất phù sa sông Thái Bình và lúa thuần, ngô lai trên đất xám bạc màu ở Bắc Giang

4 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

Ý nghĩa khoa học

Đề tài góp phần bổ sung lý luận về cơ sở khoa học trong việc xác định hiệu lực trực tiếp của phân đạm, lân, kali hiệu lực tồn dƣ và cộng dồn của phân lân và kali đối với lúa trên đất phù sa sông Thái Bình và lúa, ngô đất xám bạc màu Bắc Giang trên cơ sở đánh giá lƣợng dinh dƣỡng cây hút, diễn biến dinh dƣỡng lân, kali trong đất và năng suất cây trồng

Ý nghĩa thực tiễn

Trên cơ sở xác định đƣợc hiệu lực trực tiếp của phân đạm, lân, kali hiệu lực tồn dƣ và cộng dồn của phân lân và kali đối với lúa thuần trên đất phù sa sông Thái Bình và lúa thuần, ngô lai trên đất xám bạc màu Bắc Giang, đề tài

đã đề xuất đƣợc lƣợng bón phân đạm, lân, kali tiết kiệm, hợp lý đối với lúa

thuần trên đất phù sa sông Thái Bình và lúa thuần, ngô lai trên đất xám bạc màu Bắc Giang, cụ thể lƣợng N,P,K bón cho 1 ha nhƣ sau:

Trên đất PSSTB : Lúa xuân bón 90N, 30P2O5, 45 K2O; Lúa mùa bón 90N, 30P2O5, 45 K2O

Trên đất XBM : Lúa xuân bón 90N, 30P2O5, 90K2O; Lúa mùa bón 80N, 23P2O5, 80K2O; Ngô đông bón 200N, 90P2O5, 150K2O

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 Diễn biến khí hậu vùng nghiên cứu, đặc điểm đất PSSTB và đất XBM

1.1.1 Diễn biến khí hậu vùng nghiên cứu

1.1.1.1 Diễn biến khí hậu tại Gia Lộc - Hải Dương

* Độ ẩm không khí

Độ ẩm trung bình năm ở giai đoạn 2011- 2015 cao hơn so với độ ẩm trung bình năm ở giai đoạn 2000- 2010 (0,6%), đặc biệt vào giai đoạn mùa khô (tháng 10- 11) tăng từ 1,2% đến 8% Đây là giai đoạn phát triển cây vụ đông, nên độ ẩm cao cũng ảnh hưởng đáng kể đến cây trồng, đặc biệt là vấn đề sâu bệnh hại (hình 1.1)

Nguồn: Website: https://power.larc.nasa.gov

Hình 1.1 Đồ thị độ ẩm không khí tại Gia Lộc, Hải Dương

* Nhiệt độ không khí

Từ kết quả hình 1.2 cho thấy: nhiệt độ trung bình năm ở giai đoạn 2011-

2015 cao hơn so với nhiệt độ trung bình năm ở giai đoạn 2000- 2010 khoảng 0,9 độ C, nhiệt độ trung bình các tháng ở giai đoạn 2011-2015 cao hơn giai đoạn trước từ 0,1 đến 2 độ C, thấp hơn sự gia tăng nhiệt độ trên vùng đất Hiệp Hòa, Bắc Giang Tương tự, với sự gia tăng nhiệt độ tháng 10 đến tháng 3 có lợi

cho sinh trưởng và phát triển của cây vụ đông và đầu vụ lúa xuân, tuy nhiên ở các tháng còn lại sự gia tăng nhiệt độ lại ảnh hưởng không nhỏ đến sinh trưởng

và phát triển của cây trồng do gia tăng cường độ hô hấp và tốc độ bốc thoát hơi nước

Nguồn: Website: https://power.larc.nasa.gov

Hình 1.2 Đồ thị nhiệt độ không khí tại Gia Lộc, Hải Dương

* Lượng mưa

Nguồn: Website: https://power.larc.nasa.gov

Hình 1.3 Đồ thị lượng mưa tại Gia Lộc, Hải Dương

Từ kết quả hình 1.3 cho thấy: tổng lượng mưa năm trung bình ở giai đoạn 2011- 2014 cao hơn so với tổng lượng mưa trung bình năm ở giai đoạn 2000- 2010 khoảng 242,1 mm, lượng mưa giảm ở các tháng 1, 2, và 5 (từ 2,7- 17,1 mm), nhưng tăng ở các tháng còn lại, lượng tăng cao nhất vào tháng 9

(tăng 94,3 ml), các tháng khác tăng từ 3,9 đến 56 mm Có thể nói, việc gia tăng lượng mưa vào giai đoạn 2011- 2015 tạo điều kiện cung cấp nước tốt hơn cho canh tác lúa nước và một số cây trồng khác

1.1.1.2 Diễn biến khí hậu tại Hiệp Hòa - Bắc Giang

* Độ ẩm không khí

Nguồn : Website : https://power.larc.nasa.gov

Hình 1.4 Đồ thị độ ẩm không khí tại Hiệp Hòa, Bắc Giang

Độ ẩm trung bình năm ở giai đoạn 2011- 2015 cao hơn so với độ ẩm trung bình năm ở giai đoạn 2000- 2010 là 1,5 % Nói chung, độ ẩm không khí cao có tác dụng hạn chế bốc thoát hơi nước, nhưng lại tạo điều kiện cho sự phát triển của sâu bệnh Sự chênh lệch độ ẩm từ táng 1 đến tháng 8 là rất ít giữa giai đoạn tiến hành thí nghiệm và giai đoạn 2000 - 2010, nên không ảnh hưởng đến sinh trưởng và phát triển của cây lúa trong giai đoạn này Tuy nhiên vào mùa khô (từ tháng 9- 12) là giai đoạn phát triển cây vụ đông, độ ẩm ở giai đoạn 2011- 2015 độ ẩm cao hơn hẳn so với giai đoạn trước nên sẽ gây ảnh

hưởng đáng kể đến cây trồng, đặc biệt là vấn đề sâu bệnh hại ( hình1.4)

* Nhiệt độ không khí

Từ kết quả hình 1.5 cho thấy: nhiệt độ trung bình năm ở giai đoạn 2011-

2015 cao hơn so với nhiệt độ trung bình năm ở giai đoạn 2000- 2010 khoảng 2,4 độ C, nhiệt độ trung bình các tháng ở giai đoạn 2011-2015 cao hơn giai

đoạn trước từ 1,7 đến 4 độ C Sự gia tăng nhiệt độ tháng 10 đến tháng 3 có lợi cho sinh trưởng và phát triển của cây vụ đông và đầu vụ lúa xuân, tuy nhiên ở các tháng còn lại sự gia tăng nhiệt độ lại ảnh hưởng không nhỏ đến sinh trưởng

và phát triển của cây trồng do gia tăng cường độ hô hấp và bốc thoát hơi nước.

Nguồn: Website: https://power.larc.nasa.gov

Hình 1.5 Đồ thị nhiệt độ không khí tại Hiệp Hòa, Bắc Giang

* Lượng mưa

Tổng lượng mưa năm trung bình (hình 1.6) ở giai đoạn 2011- 2015 thấp hơn so với tổng lượng mưa trung bình năm ở giai đoạn 2000- 2010 khoảng 2,7 mm/năm, lượng mưa giảm mạnh ở các tháng 4 đến tháng 7, tăng ở các tháng 8

và 9 sau đó lại giảm trong tháng 11 và 12 Với diến biến như vậy dễ gây thiếu nước ở giai đoạn cuối vụ xuân và đầu vụ mùa cũng như thiếu nước những tháng vụ đông (từ tháng 10 đến tháng 12)

Lượng mưa, nhiệt độ và độ ẩm không khí trung bình giai đoạn 2011 – 2015 hoặc 2010 - 2014 của vùng nghiên cứu (Gia Lộc – Hải Dương và Hiệp Hòa – Bắc Giang) có xu hướng tăng so với giai đoạn 2000 – 2010 (trừ lượng mưa tại Hiệp Hòa – Bắc Giang), điều này tác động nhất định tới trồng trọt, nhất là hiệu suất, hiệu lực của phân bón trong canh tác Đó cũng là lý do cần thiết để tiến hành nghiên cứu nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng phân bón trong điều kiện biến đổi khí hậu hiện nay

Nguồn: Website : https://power.larc.nasa.gov

Hình 1.6 Đồ thị lượng mưa tại Hiệp Hòa, Bắc Giang

1.1.2 Đặc điểm đất đai

1.1.2.1 Đặc điểm đất phù sa sông Thái Bình

* Diện tích, phân bố, điều kiện hình thành

Đất phù sa sông Thái Bình được bồi đắp bởi phù sa của hệ thống sông Thái Bình Hệ thống sông Thái Bình bao gồm sông Thái Bình cùng các phụ lưu sông Cầu, sông Thương và sông Lục Nam ở thượng nguồn với tổng chiều dài khoảng 1.650 km với diện tích lưu vực khoảng 10.000 km²

Chỗ hợp lưu của sông Cầu, sông Thương, sông Lục Nam, sông Đuống, sông Kinh Thầy và nhánh chính sông Thái Bình gọi là sông Lục Đầu, hay Lục Đầu Giang tại thị trấn Phả Lại huyện Chí Linh thành sông Thái Bình, dòng chính của hệ thống sông này, chảy qua tỉnh Hải Dương và đổ ra biển tại cửa Thái Bình dài 385 km

Các chi lưu khác chảy ra biển của hệ thống sông Thái Bình đều nằm về phía tả ngạn sông Thái Bình, bao gồm: sông Kinh Thầy, sông Lạch Tray, sông Văn Úc Phân lưu cuối cùng của hệ thống sông Thái Bình là sông Đá Bạch, tức sông Bạch Đằng, cửa sông là một vùng lầy rộng lớn gọi là cửa Nam Triệu

Ngoài ra còn các sông nhánh khác như sông Lai Vu, sông Giá , sông Đa

Độ , sông Tam Bạc v.v…

Dòng chính sông Thái Bình gồm hai đoạn Đoạn một bắt đầu từ ngã ba Lác, phía dưới thị trấn Phả Lại thuộc tỉnh Hải Dương, chảy qua đất Hải Dương tới ngã ba Mía dài khoảng 64 km Đoạn hai từ Quý Cao, nơi kết thúc sông Luộc, sang địa phận thành phố Hải Phòng, men theo ranh giới huyện Vĩnh Bảo với huyện Tiên Lãng và rồi chảy dọc theo ranh giới giữa huyện Tiên Lãng với tỉnh Thái Bình, đổ ra cửa Thái Bình ở vị trí giáp ranh hai tỉnh này với chiều dài đoạn này khoảng 36 km Dòng mang tên Thái Bình này, chỉ chảy men theo tỉnh Thái Bình ở đoạn cuối, mà không chảy cắt qua địa phận tỉnh Thái Bình Phần hệ thống sông Thái Bình liên quan tới tỉnh Thái Bình là sông Luộc và một con sông nhỏ là sông Hóa Hai đoạn này thông với sông Văn Úc bằng ba sông nhỏ là sông Cầu Xe, sông Mía và sông Kênh Khê, mỗi sông dài khoảng 3 km

Do phần lớn lưu vực của hệ thống sông Thái Bình bắt nguồn từ các vùng đồi trọc miền Đông Bắc, đất đai bị xói mòn nhiều nên nước sông đục, hàm lượng phù sa khá cao (sông Cầu- 0,043 kg/m3, sông Thương- 0,032 kg/m3, sông Lục Nam- 0,105 kg/m3), tuy nhiên về số lượng và chất lượng phù sa trong nước của

hệ thống sông này kém hơn so với phù sa của hệ thống sông Hồng (Viện Khoa học Xã hội Việt Nam, 2014)

Đặc điểm của địa hình đất phù sa sông Thái Bình là thấp và tương đối bằng phẳng với độ cao trung bình khoảng 25m so với mặt nước biển Dọc theo các sông ở đồng bằng đều có đê chia cắt đồng bằng thành những ô tương đối độc lập Vùng cửa sông giáp biển có nhiều cồn cát và bãi phù sa Diện tích đất phù sa sông Thái Bình vào khoảng 300 ngàn ha, phân bố trên địa bàn nhiều tỉnh như Hưng Yên, Hải Dương, Quảng Ninh, Thái Bình và một số tỉnh khác Trong đó, riêng ở địa bàn tỉnh Hải Dương đã chiếm khoảng 50% diện tích, xấp

xỉ 150 ngàn ha Nhóm đất phù sa sông Thái Bình gồm có các loại đất sau: (1) đất phù sa được bồi hàng năm, trung tính ít chua (Hải Phòng, Hải Dương, Thái Bình), (2) đất phù sa không được bồi, chua (Hải Phòng, Hải Dương, Thái

Bình), (3) đất phù sa không được bồi trung tính ít chua (Thái Bình), (4) đất phù

sa glây (ở Hải Phòng, Hải Dương, Thái Bình ); (5) đất phù sa có tầng loang lổ

đỏ vàng (Hải Phòng, Hải Dương, Thái Bình), (6) đất phù sa phủ trên nền cát biển (Thái Bình) (Viện Thổ nhưỡng Nông hóa, 2001; Phạm Văn Thao, 2011)

Với diện tích đất lớn, nằm trên vị trí trung tâm của đồng bằng Bắc Bộ và

có hệ thống tưới tiêu chủ động, lại gần các trung tâm tiêu thụ lớn và gần cảng Hải Phòng, đất phù sa sông Thái Bình có tầm quan trọng đặc biệt và có tiềm năng lớn trong sản xuất nông sản hàng hóa phục vụ không chỉ cho tiêu dùng nội địa mà còn cho xuất khẩu

* Tính chất lý, hóa đặc trưng

Đất phù sa sông Thái Bình có phản ứng chua, đa số mẫu đất có pHKCl có giá trị nhỏ hơn 5 Tổng kết một số kết quả phân tích về độ chua của nhiều thí nghiệm cho thấy, pHKCl dao động từ 4,4 đến 6,16, trung bình 4,8

Hàm lượng hữu cơ (OM) trong đất phù sa sông Thái Bình thuộc loại trung bình, đa phần nằm ở ngưỡng trên dưới 2% Tổng kết quả phân tích 33 mẫu đất trên địa bàn các huyện Gia Lộc, Ninh Giang, Thanh Miện, Cẩm Giàng, Bình Giang cho thấy OM trong đất dao động 1,03 - 5,5, trung bình là 2,0 % (Nguyễn Tử Siêm và Vũ Thị Kim Thoa, 1999; Vũ Thị Kim Thoa, 2005)

Tổng hợp số liệu một số nghiên cứu cho thấy đạm tổng số trong đất (Nts) thuộc loại trung bình, dao động 0,09 - 0,22% N, trung bình là 0,14% N (33 mẫu), (Trần Thúc Sơn, 1999) Hàm lượng lân tổng số (Pts) trong đất có giá trị trung bình là 0,118 % P2O5, thuộc nhóm có Pts ở mức trung bình, tuy nhiên Pts dao động mạnh từ mức nghèo 0,03 % P2O5 đến mức giầu 0,32 % P2O5 ( Bùi Đình Dinh, 1999)

Hàm lượng kali tổng số trong đất (dựa trên kết quả phân tích 28 mẫu đất trên địa bàn các huyện Gia Lộc, Ninh Giang, Thanh Miện, Cẩm Giàng, Bình

Giang) dao động khá lớn từ 0,62% K2O đến 2,70% K2O, trung bình là 1,84% K2O, thuộc loại khá (Nguyễn Văn Chiến, 2004)

Lân dễ tiêu (Pdt) trong đất dao động từ mức nghèo cho đến giàu (2,57- 48,71 mg P2O5 / 100 g đất), trung bình là 12,79 mg P2O5/ 100 g, thuộc lại trung bình Kali dễ tiêu (Kdt) trong 28 mẫu đất trên địa bàn các huyện Gia Lộc, Ninh Giang, Thanh Miện, Cẩm Giàng, Bình Giang dao động 2,41- 10,85 mg K2O/ 100gđất, với giá trị trung bình là 6,52 mg K2O/ 100g.đất, xếp loại nghèo (Nguyễn Văn Chiến, 2004)

Đánh giá sự biến động của tính chất đất phù sa sông Thái Bình (Thái Thụy) sau 25 năm sử dụng, Trần Anh Tuấn và Trần Minh Tiến (2014) cho thấy: Đất hiện nay chua hơn, trung bình pHKCl giảm xuống khoảng 0,5 đơn vị tương đương bằng 10.9 %; hàm lượng hữu cơ có xu hướng tăng nhẹ, khoảng 0,3 đơn vị, tương đương với 38,2 %; hàm lượng N tổng số trong đất tăng 0,02 đơn vị, tương đương với 14,3%; hàm lượng P tổng số trong đất tăng 0,03 đơn

vị, tương đương với 24,8%; hàm lượng K tổng số ít biến động

Trong nghiên cứu này đất thí nghiệm tại huyện Gia Lộc thuộc loại đất phù sa không được bồi chua (Dystric Fluvisols; ký hiệu Pc), theo Vũ Năng Dũng và nnk (2009) đất phù sa không được bồi chua có các chỉ tiêu lý hóa học giao động nhiều Đất có phản ứng chua đến ít chua (pHKCl từ 3,8- 6,3), hàm lượng chất hữu cơ và đạm tổng số trung bình đến giàu ở tầng mặt (OM từ 0,8- 3%; N từ 0,01- 0,2%), lân tổng số trung bình đến giàu ( 0,05- 1,12%), Kali tổng số từ nghèo đến trung bình (0,4- 1,8%), Pdt và Kdt từ trung bình đến nghèo, Dung tích hấp thu trung bình, thành phần cơ giới thay đổi rất rộng từ cát pha đến thịt nhẹ, thịt trung bình và thịt nặng

Có thể thấy trong nhóm đất phù sa, xét về khía cạnh độ phì tự nhiên và

độ phì thực tế, đất phù sa sông Thái Bình chỉ đứng sau đất phù sa sông Hồng

và phù sa đồng bằng sông Cửu Long Vì thế, đất này rất thuận lợi cho canh tác nông nghiệp, nếu sử dụng phân bón hợp lý và cân đối kết hợp với tối ưu hóa

các biện pháp canh tác khác, hiệu quả đầu tư sẽ rất cao và có thể tạo ra sản phẩm hàng hóa có sức cạnh tranh lớn

1.1.2.2 Đặc điểm đất xám bạc màu miền Bắc

Năng Dũng và nnk, 2009) Tại Bắc Giang Đất xám bạc màu trên phù sa cổ có

diện tích 42897,84 ha ( Viện Quy hoạch & Thiết kế Nông Nghiệp, 2005)

Đất xám bạc màu Bắc Giang được phân bố chủ yếu tại các huyện Tân Yên, Lục Nam và Hiệp Hòa (Viện Thổ nhưỡng Nông hóa, 2012) Kết quả nghiên cứu của Viện Thổ nhưỡng Nông hóa (2005) về xây dựng hệ thống phân loại đất áp dụng cho xây dựng tỷ lệ bản đồ đất trung bình và lớn, đất XBM của tỉnh Bắc Giang được phân ra lại thành 4 loại đất: (1) Đất XBM có tầng sét loang lổ; (2) Đất XBM đọng nước; (3) Đất XBM nhiều sỏi sạn; (4) Đất XBM

điển hình

* 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 từ cát pha đến thịt nhẹ, tỷ lệ cấp hạt cát từ 59,9 – 87,5%, trung bình 73,7%, tỷ lệ hạt sét vật lý giao động từ 3,6 – 8,5%, trung bình 6,1% Đất có phản ứng ít chua (pHKCl 4,0 – 6,9, trung bình là 5,3) Hàm lượng chất hữu cơ từ nghèo đến trung bình ( OM từ 0,8 – 1,1%, trung bình 0,95%) Đạm tổng số nghèo ( 0,06 – 0,08 %, trung bình 0,07 %) Pts và Kts tổng số thấp (P2O5 : 0,02 – 0,14 %, trung bình 0,08%, K2O từ 0,03 – 0,24%, trung bình 0,14 %) Pdt và Kdt rất

nghèo (P2O5 từ 0,1 – 9,4 mg/100g đất, trung bình 4,7 mg/100g đất; K2O : 2,8 – 5,0 mg/100g đất, trung bình 3,9 mg/100g đất) Dung tích hấp thu thấp (5,3 – 9,8 me/100g đất, trung bình 6,0 me/100g đất) Độ no bazơ thấp ( nhỏ hơn

50%) (Vũ Năng Dũng và nnk, 2009) Khả năng hấp thu lân thấp (từ 15- 20 mg

P/ kg đất) (dẫn theo Võ Đình Quang, 1999)

Tuy nhiên những năm gần đây do điều kiện canh tác bón nhiều phân vô

cơ nên hàm lượng một số chất dinh dưỡng tăng lên khá cao, nhất là hàm lượng

P dễ tiêu, như nghiên cứu gần đây của Trương Xuân Cường (2015), trên cơ sở phân tích 6800 mẫu đất XBM trên địa bàn tỉnh Bắc Giang cho thấy Pdt: 1,18- 35,17 mgP2O5/100g

Theo Nguyễn Văn Chiến (2008), kết quả phân tích 30 mẫu đất trên cơ

cấu hai lúa một mầu trên đất XBM ở huyện Tân Yên và Hiệp Hòa, Bắc Giang cho thấy: đất có phản ứng chua nhẹ, pHKCl dao động từ 4,96- 6,35, trung bình

là 5,64 thích hợp cho việc trồng lúa và các loại cây rau mầu Hàm lượng Cac bon hữu cơ (OC) dao động từ 0,79- 2,61 %, trung bình 1,38 thuộc loại nghèo Hàm lượng Nts dao động từ 0,03- 0,09 % N, thuộc loại nghèo Hàm lượng Pts dao động từ 0,06- 0,14 % P2O5, trung bình 0,09%, thuộc loại thấp Kts (phân tích theo phương pháp 2 axit) dao đồng từ 0,02- 0,16 % K2O, trung bình 0,06

% K2O, thuộc loại rất nghèo Kdt dao động từ 1,82- 21,78 mg K2O/100 g.đất, trung bình 5,42, cũng thuộc loại rất nghèo Chỉ có Pdt là thuộc loại cao, dao động từ 16,76- 67,47 mg P2O5/ 100 g.đất, trung bình 40,91 mg P2O5/ 100 g.đất Dung tích hấp thu rất thấp, dao động từ 2,96- 7,16 me/100g.đất, trung bình 4,26 me/100g.đất Hàm lượng Ca và Mg trao đổi cũng rất thấp, tương ứng là 2,23 me và 0,84 me/100g đất

Theo nghiên cứu của Nguyễn Văn Chiến (2004) về kali trong đất: Kết quả phân tích 44 mẫu đất trong đất XBM ở các tỉnh khác nhau gồm Bắc Giang, Vĩnh Phúc, Hà Nội cho thấy Kts (xác định bằng phương pháp 4 axit) dao động 0,22 – 1,59% K2O, trung bình là 0,61 % K2O, trong đó Kts trên đất XBM Bắc Giang thấp nhất, Kts trong đất XBM Sóc Sơn, Hà Nội cao nhất Kết quả phân

tích 112 mẫu đất XBM tại các địa phương nói trên cho thấy K dễ tiêu trong đất

ở cả 3 địa phương đều thuộc loại rất nghèo, dao động 1,2 – 5,42 mg K2O/100 g đất, trung bình là 2,21 mg K2O

Quá trình rửa trôi trên đất XBM 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 cả các nguyên tố vi lượng 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, ngược lại hàm lượng nhôm và sắt di động ngày càng tăng và gây độc hại cho cây trồng(Lê Xuân Đính, 2000)

Đất XBM tuy không giàu dinh dưỡng nhưng là một loại đất quý vì có những ưu điểm như: Địa hình bằng phẳng; có nguồn nước ngầm tốt; đất tơi xốp, thoáng khí, thoát nước và làm đất đỡ tốn công Nơi nào canh tác đúng kỹ thuật vẫn cho năng suất cây trồng cao (Viện Thổ nhưỡng Nông hóa, 2001)

So với đất phù sa sông Thái Bình, đất xám bạc màu có độ phì nhiêu tự nhiên và thực tế thấp hơn Có nhiều yếu tố hạn chế như hàm lượng hữu cơ, hàm lượng kali, hàm lượng canxi trao đổi, Mg trao đổi thấp, thành phần cơ giới nhẹ… Tuy nhiên, nếu bón phân cân đối và hợp lý, loại đất này vẫn có thể trở thành đất có độ phì thực tế cao Đặc biệt, loại đất này có ưu thế phát triển cây vụ đông do có thể đẩy sớm thời vụ

1.2 Diện tích, năng suất và sản lượng lúa trên đất phù sa sông Thái Bình

và đất xám bạc màu

1.2.1 Diện tích, năng suất và sản lượng lúa trên đất phù sa sông Thái Bình

Đất phù sa sông Thái Bình trên địa bàn tỉnh Hải Dương được chia thành hai loại chính, đất phù sa được bồi hàng năm (Thanh Hà, Kinh Môn) và không được bồi (Cẩm Giàng, Gia Lộc, Nam Sách…), đây là loại đất khá màu mỡ và

có cơ cấu cây trồng phong phú Các cơ cấu chính có lúa bao gồm:

1 Lúa xuân - lúa mùa

2 Lúa xuân - lúa mùa - rau màu vụ đông

Trong số các cây trồng chính trên địa bàn tỉnh Hải Dương, cây lúa có diện tích lớn nhất Trong giai đoạn từ năm 2010- 2014, diện tính lúa có xu hướng giảm từ 127,5 ngàn ha xuống còn 125,0 ngàn ha, năng suất không ổn định, dao động từ 58,8 tạ (2013) đến 61,9 tạ/ha (năm 2012); sản lượng năm

2014 giảm so với năm cao nhất (2012) trên 40 ngàn tấn (bảng 1.1)

Bảng 1.1 Diện tích, năng suất, sản lượng lúa tỉnh Hải Dương

Nguồn: Niên giám thống kê năm 2011 và 2015, Tổng cục Thống kê

Theo số liệu trong Báo cáo của Sở Nông nghiệp và PTNT tỉnh Hải Dương năm 2014, diện tích gieo trồng lúa cả hai vụ năm chiếm tỷ lệ lớn nhất, khoảng 78,1 % diện tích gieo trồng cây hàng năm, trong đó vụ xuân muộn và

vụ mùa trung chiếm tỷ lệ lớn nhất, tương ứng bằng 88,1% và 70,8 % diện tích lúa xuân và lúa mùa Tỷ lệ diện tích các loại lúa trong cơ cấu vụ xuân và vụ mùa tương ứng là: lúa lai 8,3- 4,0%, lúa chất lượng 48,4- 57,1%, lúa thường 43,4- 38,9% Một số giống lúa chính chiếm tỷ lệ lớn là: BT7-22%, Q5-15,4%, KD-12,5%, Xi- 5,4%

Trên địa bàn tỉnh Hải Dương hiện nay, vụ lúa đông xuân có xu hướng giảm về diện tích nhưng năng suất lúa lại có xu hướng tăng, tuy nhiên tốc độ tăng chưa cao và không ổn định.Vụ lúa mùa cũng có những thay đổi, vụ mùa sớm và mùa trung được mở rộng, nhằm mở rộng diện tích và đẩy sớm thời vụ cây vụ đông, diện tích trà lúa mùa muộn bị thu hẹp chỉ còn 3,9% (Sở Khoa học và Công nghệ tỉnh Hải Dương, 2014, Cục thống kê tỉnh Hải Dương, 2015)

Mặc dù trồng lúa không có lãi xuất cao, nhưng cây lúa trên đất phù sa sông Thái Bình vẫn có tỷ lệ diện tích và sản lượng lớn nhất, một mặt do phải đảm bảo an ninh lương thực, mặt khác sản suất lúa vẫn cho thu nhập ổn định

và an toàn hơn đối với người nông dân Vì thế, cho đến nay, vẫn cần thiết phải duy trì ổn định diện tích canh tác lúa, chỉ nên chuyển đổi sang mục đích khác những diện tích không thật phù hợp với canh tác lúa

1.2.2 Diện tích, năng suất và sản lượng lúa và ngô trên đất xám bạc màu Bắc Giang

Trên địa bàn tỉnh Bắc Giang, cây lúa có diện tích lớn nhất Trong giai đoạn từ năm 2010- 2014, diện tính gieo cấy lúa có xu hướng ổn định Năm

2014 diện tích lúa khoảng 112,8 ngàn ha, năng suất năm 2014 tăng so với năm

2013 khoản 3 tạ, với các giống chủ lực hiện nay là BC15, RVT, Hương Thơm

số 1, Nàng Xuân, Bắc Thơm số 7, KD18, Thiên Ưu 8, QR1, RVT; sản lượng năm 2014 tăng gần 38 ngàn tấn so với năm 2013 Diện tích ngô biến động trên dưới 10 ngàn ha Năm 2014 diện tích ngô tăng 800 ha so với năm 1013, nhưng vẫn thấp hơn năm cao nhất (2010) 1,2 ngàn ha, với các giống ngô lai chủ yếu là NK4300, CP999, LVN4, NK6654… Năng suất ngô đạt 38,9 tạ/ha cao hơn năm 0,9 tạ, sản lượng đạt 39,3 ngàn tấn, tăng 4 ngàn tấn so với năm 2013 (bảng 1.2) Diện tích gieo trồng lúa cả hai vụ năm 2014 chiếm tỷ lệ lớn nhất, khoảng 63,9 %, còn diện tích ngô chỉ chiếm một tỷ lệ nhỏ, khoảng 5,7 % diện tích gieo trồng cây hàng năm

Bảng 1.2 Diện tích, năng suất, sản lượng lúa tỉnh Bắc Giang

giai đoạn 2010 – 2014

Diện tích (ngàn ha) Năng suất (tạ/ha) Sản lượng (ngàn tấn)

Nguồn: Niên giám thống kê năm 2011 và 2015, Tổng cục Thống kê

Cũng như trên đất phù sa sông Thái Bình, trên đất xám bạc màu, cây lúa vẫn chiếm tỷ trọng lớn trong ngành trồng trọt do tính ổn định và an toàn đối với nông dân vùng này Trước mắt, vẫn nên ổn định diện tích trồng lúa và chỉ nên chuyển đổi mục đích khác những diện tích không còn thích hợp với trồng lúa Đồng thời, cần phát huy thế mạnh của vùng đất này là tăng cường sản xuất cây rau màu vụ đông, trong đó có ngô đông

1.3 Dinh dưỡng của cây lúa, ngô

Lúa và ngô cũng như các cây khác, để đảm bảo sinh trưởng và phát triển bình thường phải cần một số dưỡng chất thiết yếu, mà thiếu chúng cây không thể sinh trưởng và phát triển bình thường Có 16 nguyên tố thiết yếu cho cây lúa, cây ngô nói riêng và thực vật nói chung là C, H, O, N, P, K, Ca, Mg, Si,

Fe, Zn, Cu, Mn, Mo, Bo, Cl ( International Fertilizer Association, 2016) Ngoại trừ 3 nguyên tố C, H, O (và một phần N được lấy từ khí trời) thì 13 nguyên tố còn lại đều được cung cấp từ đất Theo nhiều tài liệu thì 1 tấn thóc ( kèm theo

cả rơm rạ) lấy đi 22,2 kg N; 7,1 kg P2O5; 31,6 kg K2O; 3,94 kg CaO; 4,0 kg MgO; 0,9 kg S; 51,7 kg Si và nhiều nguyên tố trung, vi lượng khác như Zn, Cu

và B ( dẫn theo Nguyễn Văn Bộ, Mutert E và Nguyễn Trọng Thi, 1999) Theo viện Lân – Kali Atlanta (1996), để tạo ra 10 tấn ngô hạt/ha cây ngô lấy đi một lượng dinh dưỡng rất lớn ( kg/ha : 269 N, 111 P2O5 ; 269 K2O)

Tuỳ theo vai trò của các nguyên tố dinh dưỡng và nhu cầu của cây trồng

mà người ta phân chia các nguyên tố thiết yếu thành ba nhóm: (1) Nhóm đa

lượng, gồm đạm (N), lân (P), kali (K); (2) Nhóm trung lượng, gồm lưu huỳnh

(S), canxi (Ca), magiê (Mg); và (3) Nhóm vi lượng, gồm kẽm (Zn), sắt (Fe),

đồng (Cu), mangan (Mn), bo (B), molypđen (Mo), clo (Cl)

(1) Nhóm đa lượng

N (Đạm): N là chất dinh dưỡng rất cần thiết và rất quan trọng đối với

cây, cần cho cây trong suốt quá trình sinh trưởng đặc biệt là giai đoạn cây tăng

trưởng mạnh N là thành phần chính của clorophin, protit, các axit amin, các enzym và nhiều loại vitamin trong cây

Cây lúa có nhu cầu về N trong suốt quá trình sinh trưởng, nhưng thường nhiều hơn trong giai đoạn sinh trưởng sinh dưỡng Cây lúa cần nhiều N nhất trong giai đoạn đẻ nhánh rộ đến phân hóa đòng, trong quá trình chín, lúa cần một lượng nhỏ N để duy trì quang hợp và tăng hàm lượng protein trong hạt( Dobermann A., Fairhust T.H., 2000) Ngô cần nhiều N hơn lúa, giai đoạn tăng trưởng nhanh (từ 7 - 8 lá đến sau trỗ 15 ngày), thân lá và các cơ quan sinh trưởng phát triển mạnh là giai đoạn cây hấp thu tối đa dinh dưỡng N bằng 75 - 95% tổng lượng dinh dưỡng N trong cả vòng đời

Bón đủ N, cây tăng trưởng mạnh, đâm nhiều chồi, nhiều cành lá, lá có kích thước to, màu xanh, quang hợp mạnh do đó làm tăng năng suất

Thiếu N, cây sinh trưởng phát triển kém, diệp lục không hình thành, lá chuyển màu vàng, đẻ nhánh và phân cành kém, hoạt động quang hợp và tích lũy giảm sút nghiêm trọng, dẫn tới suy giảm số hạt và năng suất hạt (Dobermann A., Fairhust T.H., 2000; Barbieri et al, 2000; Uhart S.A et al, 2005; IPNI, 2009)

Thừa N làm cây sinh trưởng quá mạnh, thân lá tăng trưởng nhanh, mô

cơ giới yếu, nên cây dễ bị lốp đổ và sâu bệnh tấn công (IPNI, 2009)

Lượng N cần thiết để tạo ra 1 tấn thóc dao động từ 17- 25 kg N, trung bình cần 22,2 kg N Theo A.Dobermann (2001), với giống lúa mới, lượng N cần để sản xuất ra 1 tấn hạt giảm, dao động từ 15- 20 kg N, trung bình là 17,5

kg N

P (Lân): Lân có vai trò quan trọng trong đời sống của cây trồng P có trong

thành phần của nhân tế bào, rất cần cho sự hình thành các bộ phận mới của cây; tham gia vào thành phần các enzym, protein, quá trình tổng hợp các axit amin; kích thích sự phát triển bộ rễ giúp cho cây hút được nhiều dinh dưỡng hơn và ít

bị đổ hơn; kích thích đẻ nhánh, nảy chồi, thúc đẩy ra hoa kết quả sớm và nhiều; làm tăng tính chống chịu rét, hạn, chua phèn và sâu bệnh hại …

Thiếu lân, lá cây có màu xanh đậm, sau chuyển màu vàng đỏ, bắt đầu từ các lá già và từ mép lá vào trong, lá nhỏ, hẹp, đẻ nhánh ít, trỗ bông chậm, chín kéo dài, nhiều hạt xanh, hạt lép (với lúa) Thiếu lân, sự phân hóa các cơ quan của ngô bị ảnh hưởng, làm cho bắp bé, bông cờ nhỏ, ít hoa (Dobermann A., Fairhust T.H., 2000)

Nhu cầu về P của cây lúa không cao, để tạo ra 1 tấn thóc, trung bình cây lúa hút khoảng 7,1 kg P2O5, tích lũy chủ yếu vào hạt; theo A Dobermann (2001) đối với một số giống mới lượng P cây hút để tạo ra 1 tấn thóc rất thấp,

khoảng 2,5- 3,5 Kg P, trung bình là 3,0 kg P

K (Kali): Kali có vai trò chủ yếu là chuyển hoá năng lượng trong quá

trình đồng hoá các chất trong cây (Sucler,1985) Theo Nguyễn Vy (1995), K xúc tiến sự di chuyển của các chất đồng hóa trong cây K làm tăng lượng tinh bột trong hạt, cần thiết cho quá trình tổng hợp protein, phân chia tế bào, nên ở gần đỉnh sinh trưởng của cây hàm lượng K cao Vai trò sinh lý của K đối với cây trồng rất đa dạng: làm tăng hiệu quả sử dụng nước, tăng sức chịu đựng của cây trong điều kiện thiếu và thừa nước, trong điều kiện nhiệt độ cao và thấp; hạn chế tác hại của gió nóng và khô; hạn chế tác hại của một số độc tố; tăng cường

tính chống của cây đối với nhiều loại sâu bệnh hại (Nguyễn Văn Chiến, 2014)

K làm tăng phẩm chất nông sản, năng suất cây trồng, lượng đường trong quả, làm màu sắc quả đẹp tươi, hương vị thơm và tăng khả năng bảo quản K làm tăng chất bột trong khoai và lượng đường trong mía (Nguyễn Vy, 1993)

Thiếu K làm cho lá lúa hẹp, ngắn, xuất hiện các chấm đỏ, mép lá vàng,

dễ héo rũ và khô, cây sinh trưởng kém, trỗ sớm, chín sớm, nhiều hạt lép lửng Ngô thiếu K đốt sẽ ngắn, mép lá nhạt dần sau chuyển màu huyết dụ, lá có gợn sóng (Dobermann A., Fairhust T.H., 2000)

Gần đây một số giống mới, nhu cầu K thấp hơn, lượng K tạo ra 1 tấn thóc dao động 14- 20 kg K2O, trung bình là 17 kg K2O

(2) Nhóm trung lượng

Canxi (Ca): Ca là một thành phần của màng tế bào cây nên rất cần thiết

cho sự hình thành tế bào mới và làm màng tế bào ổn định, vững chắc Nó còn cần cho sự hình thành và phát triển của rễ cây Ðặc biệt canxi có vai trò như một chất giải độc do trung hòa bớt các axit hữu cơ trong cây và hạn chế độc hại khi dư thừa một số chất như K+

, NH4+ Nó cũng cần thiết cho sự đồng hóa đạm nitrat và vận chuyển gluxit từ tế bào đến các bộ phận dự trữ của cây

Canxi giúp cây chịu úng tốt hơn do làm giảm độ thấm của tế bào và việc hút nước của cây Ngoài ra, canxi có trong vôi còn có tác dụng cải tạo đất, giảm

độ chua mặn và tăng cường độ phì của đất, giúp cho cây sinh trưởng tốt

Thiếu canxi thân cây mềm yếu, hoa rụng, nếu thiếu nặng thì đỉnh chồi có thể bị khô, đỉnh sinh trưởng và chóp rễ bị ảnh hưởng nghiêm trọng do các mô phân sinh ngừng phân chia, sinh trưởng bị ức chế Triệu chứng đặc trưng của cây thiếu Ca là: các lá mới ra bị dị dạng, chóp lá uốn câu, rễ kém phát triển, ngắn, hóa nhầy và chết; Ca là chất không di động trong cây nên biểu hiện thiếu

Ca thường thể hiện ở các lá non trước (Dobermann A., Fairhust T.H., 2000)

Ngược lại nếu đất nhiều canxi sẽ bị kiềm, tăng độ pH không tốt với cây, cản trở sự hấp thu K và một số nguyên tố vi lượng

Cây lúa có nhu cầu canxi không cao, nhưng trên đất chua, đất phèn, đất xám và đất nghèo canxi khác, thì việc bón các loại phân có canxi là cần thiết; để tạo ra 1 tấn thóc cây lúa hút trung bình 3,94 kg CaO (Nguyễn Như Hà, 1999)

Magiê (Mg): Mg là thành phần cấu tạo chất diệp lục, nên giữ vai trò

quan trọng trong quá trình quang hợp và tổng hợp chất gluxit trong cây; Mg tham gia trong thành phần của nhiều loại men, đặc biệt các men chuyển hóa năng lượng, đồng hóa lân, tổng hợp protein và lipit; Magiê giữ cho độ pH trong tế bào cây ở phạm vi thích hợp, tăng sức trương của tế bào nên ổn định cân bằng nước, tạo điều kiện cho các quá trình sinh học trong tế bào xảy ra bình thường

Biểu hiện thiếu magiê: Lá cây sẽ mất màu xanh bình thường, các gân lá còn xanh trong khi phần thịt lá đã biến vàng, xuất hiện các mô hoại tử thường

từ các lá phía dưới trước, sau mới đến lá trưởng thành và lá non,vì Mg là nguyên

tố di động, cây có thể dùng lại từ các lá già; thiếu Mg trên lá xuất hiện các đốm vàng, mép lá cong lên, thiếu nặng cây có thể bị chết khô; Thiếu Mg làm chậm quá trình ra hoa, cây thường bị vàng lá do thiếu diệp lục.Thừa Mg sẽ cản trở hấp thu K và một số nguyên tố vi lượng (Dobermann A., Fairhust T.H., 2000)

Trên đất cát và đất xám trồng lúa, Mg thể hiện rõ vai trò, đặc biệt là với những giống lúa năng suất cao Lượng Mg cây hút để tạo ra 1 tấn thóc trung bình là 3,94 kg MgO (Nguyễn Như Hà, 1999)

Lưu huỳnh (S): Được coi là yếu tố dinh dưỡng thứ 4 của cây trồng sau

đạm, lân và kali Lưu huỳnh tham gia trong thành phần của các axit amin, protein và vitamin có chứa lưu huỳnh, trong đó có axit amin không thể thay thế như methionin Lưu huỳnh còn có trong thành phần của men coenzim A xúc tiến nhiều quá trình sinh lý trong cây như quang hợp, hô hấp và sự cố định đạm của vi sinh vật cộng sinh

Lưu huỳnh đóng vai trò quyết định trong việc tạo thành các chất tinh dầu

và tạo mùi vị cho các cây hành, tỏi, mù tạt Nó còn là chất cần thiết cho sự hình thành chất diệp lục, thúc đẩy quá trình thành thục và chín của quả và hạt Ngoài ra, khi cây trồng hút lưu huỳnh ở dạng SO42-

có trong đất qua rễ và SO2trong không khí qua lá còn góp phần làm sạch môi trường

Cây thiếu lưu huỳnh có biểu hiện giống như thiếu đạm, lá vàng lợt, cây thấp bé, chồi kém phát triển, tuy nhiên khác với thiếu N là hiện tượng vàng lá xuất hiện ở các lá non trước các lá trưởng thành và lá già Khi cây thiếu S, gân

lá chuyển vàng trong khi phần thịt lá vẫn còn xanh, sau đó mới chuyển vàng Kèm theo những tổn thương trước hết ở phần ngọn và lá non, cộng với sự xuất hiện các vết chấm đỏ trên lá do mô tế bào chết.Thừa lưu huỳnh thì lá nhỏ, đôi khi bị cháy lá (Dobermann A., Fairhust T.H., 2000)

Cây lúa cần lưu huỳnh không nhiều, tuy nhiên, trên một số loại đất ở Việt Nam đã có biểu hiện thiếu S trên cây trồng; Trung bình cây lúa hút khoảng 0,94 Kg S để tạo ra 1 tấn thóc (Nguyễn Như Hà, 1999)

Muốn nâng cao năng suất và chất lượng của cây trồng nói chung và cây lúa, cây ngô nói riêng cần phải nắm chắc nhu cầu dinh dưỡng của chúng, đặc biệt là những dinh dưỡng khoáng thiết yếu Có như vậy mới đảm bảo cung cấp đầy đủ và cân đối dinh dưỡng theo nhu cầu của cây, tận dụng tối đa sự tương tác của các dưỡng chất, nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng phân bón, giảm giá thành sản phẩm và nâng cao hiệu quả kinh tế

1.4 Các dạng và sự chuyển hóa dinh dưỡng đa lượng trong đất

1.4.1 Các dạng đạm và chuyển hóa đạm trong đất

Đạm trong đất được hình thành từ các nguồn: N không khí, vi sinh vật cố định N, phân chuồng, phế phụ phẩm, tàn dư thực vật, các loại phân chế biến có thành phần N và phân khoáng chứa N N trong đất được chia thành ba dạng: N hữu cơ, N-NH4+

bị khoáng sét giữ chặt và N vô cơ hòa tan ở dạng amôn và nitrat Cây trồng có thể hấp thu được cả dạng amôn và nitrat Các dạng N hữu cơ

bị khoáng hóa hình thành N amôn và ngược lại N amôn cũng bị tổng hợp thành N hữu cơ; ngoài ra, N amôn trong đất cũng bị ôxy hóa thành N nitrat và bị bốc hơi vào không khí dưới dạng NH3 và bị rửa trôi, xói mòn NO3 trong đất ngoài phần

bị cây trồng lấy đi còn bị phản đạm hóa, tạo ra khí N bay vào không khí và bị rửa

trôi, xói mòn Khi hấp thu vào cây, NO3 bị khử thành NH4+

trước khi được cây trồng sử dụng (hình 1.7)

Theo Trần Thúc Sơn (1999), hàm lượng N tổng số trong một số loại đất lúa chính ở miền Bắc biến thiên khá rộng, từ 0,3-2,05g N/kg đất tùy thuộc vào nguồn gốc phát sinh và hàm lượng hữu cơ trong đất Hàm lượng N tổng số cao

ở đất Phù sa sông Hồng không được bồi đắp hàng năm (1,25- 2,05g/kg đất), thấp nhất ở đất cát ven biển (0,135- 0,630g/kg đất).

( Dẫn theo Nguyễn Văn Bộ và nnk, 2011) Hình 1.7 Sơ đồ chu trình đạm

1.4.2 Các dạng lân và chuyển hóa lân trong đất

( Dẫn theo Nguyễn Văn Bộ và nnk, 2011) Hình 1.8 Sơ đồ chu trình lân

Lân trong đất được hình thành từ nhiều nguồn: đá mẹ, phân hữu cơ, phế phụ phẩm và phân khoáng chứa P Trong đất, tồn tại các dạng P như: P hữu cơ,

P khoáng và P dung dịch P dung dịch là thành phần P duy nhất mà cây có thể hấp thụ được P dung dịch được hình thành thông qua việc bón phân khoáng và các quá trình khoáng hóa, giải phóng, hòa tan, phong hóa của các thành phần P khác; ngược lại, P dung dịch cũng lại bị chuyển hóa thành các dạng khác thông qua các quá trình tổng hợp, hấp thu và kết tủa (hình 1.8)

Hàm lượng P tổng số trong đất của Việt Nam biến động trong phạm vi 0,03 -0,12% Ở một số đất hình thành trên đá mẹ giàu P, P tổng số có thể lên đến 0,6% Tỷ lệ P trong đất phụ thuộc vào thành phần đá mẹ, đất hình thành trên đá mẹ giàu P như bazan, đá vôi…thường giàu P hơn đất hình thành trên đá

mẹ nghèo P như granit (Nguyễn Vy, Trần Khải, 1978)

Hàm lượng P hữu cơ dao động trong khoảng 10-45% so với P tổng số tùy theo loại đất (Nguyễn Tử Siêm, Trần Khải, 1986), đất phèn, giàu hữu cơ ở đồng bằng sông Cửu Long, P hữu cơ có thể chiếm 30-64% (Đỗ Thị Thanh Ren

và cộng sự, 2002) Theo Nguyễn Vy,Trần Khải (1978), trong quá trình ngập nước hàm lượng lân dễ tiêu tăng mạnh, vì thế hiệu quả sử dụng P của lúa nước thường cao hơn lúa cạn

Theo Nguyễn Vy, Trần Khải (1978), trong điều kiện nóng ẩm và chua, các phốt phát nhôm và phốt phát canxi trong đất có xu hướng chuyển sang dạng strengit trong điều kiện oxy hóa và vivianit ở điều kiện khử, vì thế tích lũy Fe-P là quá trình chủ đạo trong phần lớn đất chua Việt Nam Do vậy, dạng phốt phát liên kết với sắt có tầm quan trọng đặc biệt trong cung cấp dinh dưỡng lân cho cây trồng

Khả năng hấp thu P của đất XBM có rất thấp khoảng 15- 20 mg P/kg đất, khả năng hấp thu P của đất PSSH cao hơn nhiều, lên tới 150- 200 mg P/kg đất

(Nguyễn Tử Siêm và Trần Khải, 1986), đó chính là nguyên nhân đất XBM tích lũy nhiều P dễ tiêu hơn đất PSSH khi bón cùng một lƣợng phân P

1.4.3 Các dạng kali và chuyển hóa kali trong đất

Trong đất, K dung dịch đƣợc hình thành thông qua bón phân khoáng, phân hữu cơ, phế phụ phẩm, tàn dƣ thực vật và quá trình trao đổi, phong hóa

và giải phóng từ K khoáng, K trao đổi và K hấp phụ; ngƣợc lại, K dung dịch cũng lại bị chuyển hóa thành các dạng khác thông qua các quá trình hấp phụ, trao đổi và cố định (hình 1.9)

Khoáng vật nguyên sinh là nguồn cung cấp K ban đầu, bao gồm feldspar với hai dạng chủ yếu là orthoclase, microline và mica với ba dạng cơ bản là muscovite, biotite, phlogopite Hàm lƣợng K chứa trong feldspar là 13-

K-14 % và trong mica là 10% So sánh về mức độ cung cấp K dễ tiêu thì khoáng biotite > muscovite > feldspar K trong đất còn nằm ở dạng khoáng thứ sinh nhƣ illite, vermiculite, chlorite, khoáng hỗn hợp và smectite (A.F Buckman và N.C Brady, 1969; C.I Rich, 1972)

( Dẫn theo Nguyễn Văn Bộ và nnk, 2011) Hình 1.9 Sơ đồ chu trình kali

Phụ thuộc vào mức độ dễ tiêu của K với cây trồng: N.C Brady (1974), S.L Tisdal, W.l Nelson (1975) chia K trong đất thành ba dạng: (1) Kali hữu

hiệu trực tiếp (readily available K) 0,1-2 %, (2) kali hữu hiệu chậm (slowly available) 1- 10% và (3) kali không hữu hiệu tương đối (relatively unavailable) chiếm 90- 98% tổng lượng kali E.O Mc Lean (1978) chia K trong đất thành bốn dạng, (1) K khoáng (K cấu trúc), dao động 5000- 25.000 ppm, (2) K không trao đổi (K cố định) dao dộng từ 50- 750 ppm, (3) K trao đổi dao dộng

từ 40 - 600 ppm, (4) K dung dịch dao động 1-10 ppm

K khoáng là thành phần của feldspar, mica và các dẫn xuất của chúng, được giữ bằng liên kết cộng hoá trị trong cấu trúc tinh thể, có hàm lượng lớn nhất, được giải phóng do phân huỷ hoá học phá vỡ cấu trúc tinh thể (feldspar) hoặc nhờ quá trình khuyếch tán ra khỏi khe giữa các lớp silicat (mica)

K không trao đổi bị giữ ở giữa các lớp tứ diện liền nhau của các khoáng feldspar, mica và khoáng thứ sinhillite, vermiculite, chlorite, khoáng sét trung gian và trong các hạt sét (C.I Rich, 1972; D.L Spark và P.M Huang, 1985) và

có vai trò quan trọng trong duy trì lượng K trao đổi và K hoà tan trong đất

K trao đổi được giữ trên bề mặt của keo đất mang diện tích âm bởi lực hút tĩnh điện Dạng K này chiếm tỷ lệ nhỏ hơn 1% K tổng số K.tđ là bổ sung

K cho dung dịch đất khi K dung dịch bị mất đi do cây hút và rửa trôi

K hòa tan nằm ngoài ảnh hưởng của điện trường bề mặt các hạt tích điện

và là nguồn dinh dưỡng K trực tiếp cho cây Hàm lượng K.ht trong đất không đáng kể, trung bình là 4 ppm (D.L Sparks, 1987; H Mutscher, 1996)

Theo Nguyễn Vy và Trần Khải (1978), Vũ Hữu Yêm (1995), Nguyễn Văn Chiến (2004), K tổng số trong đất trồng có lúa Việt Nam biến động trung bình từ 0,5-3% K2O, tuy nhiên ở đất XBM nghèo kali có thể xuống đến 0,12%, đất giàu kali như PS sông Hồng có thể lên tới 3,33%

1.5 Phân bón cho lúa, ngô

Trong năm 2014 Việt Nam tiêu thụ khoảng 10,8 triệu tấn phân bón, tăng trưởng khoảng 4% Trong đó, Urea khoảng 2 triệu tấn, DAP khoảng 900 000 tấn, SA 850.000 tấn, Kali 950.000 tấn, phân Lân trên 1,8 triệu tấn, phân NPK khoảng 3,8 triệu tấn, ngoài ra còn có nhu cầu khoảng 400 – 500.000 tấn phân

bón các loại là vi sinh, phân bón lá (Nguyễn Tiến Dũng, 2014; Đinh Văn Phóng, 2016)

Theo số liệu Tài Chính Hải Quan, nhập khẩu phân bón của Việt Nam năm 2014 đạt 3,79 triệu tấn, trị giá 1,237 tỷ USD giảm 17,85% về lượng và 26,38% về trị giá so với cùng kỳ năm 2013 Trong khi xuất khẩu phân bón của Việt Nam trong năm 2014 chỉ đạt khoảng 1,078 triệu tấn các loại, kim ngạch 383,7 triệu USD, tăng nhẹ 0,51% về lượng nhưng giảm 8,06% về giá trị so với cùng kỳ năm 2013

Theo dự báo của Agromonitor, trong năm 2015 cả nước cần khoảng 10,83 triệu tấn phân bón các loại, không thay đổi so với năm 2014 (dẫn theo

Đoàn Minh Tin, 2015)

Diện tích gieo trồng cây nông nghiệp nước ta năm 2015 khoảng 14,9 triệu ha, trong đó diện tích cây hàng năm là 11,7 triệu ha, riêng diện tích lúa đạt 7, 8 triệu ha, chiếm 52 % đất nông nghiệp và 67 % diện tích cây hàng năm (Niên giám thống kê năm 2015) Do diện tích lớn nhất, lúa là cây trồng cần nhiều phân bón nhất, chiếm tới 65% tổng lượng phân bón cho cây trồng (Đoàn Minh Tin, 2015), khoảng 7 triệu tấn, ngô là cây cần nhiều phân bón thứ 2 sau lúa chiếm 9% gần 1 triệu tấn Chính vì thế, việc nghiên cứu tìm ra biện pháp nâng cao hiệu quả sử dụng phân bón, tiết kiệm lượng bón cho lúa, ngô ở nước

ta có ý nghĩa rất lớn về cả mặt kinh tế và môi trường

Theo FAO (2012), lượng phân bón sử dụng của Việt Nam ở mức khá cao, trung bình lên đến 297 kg NPK/ha, trong khi ở các nước lân cận chỉ là 156

kg NPK/ha cũng cho thấy chúng ta cần tìm ra các giải pháp nhằm giảm lượng bón của phân khoáng cho cây trồng nhằm nâng cao thu nhập và hiệu quả kinh

tế cho người nông dân trong ngành trồng trọt (dẫn theo Đoàn Minh Tin, 2015)

Theo kết quả điều tra tại huyện Quế Võ, Bắc Ninh của Hồ Quang Đức

(2001), cho thấy lượng phân bón phân khoáng của người nông dân trên đất xám bạc màu cho lúa trung bình cho 1 ha trồng lúa là: 90,5 kg N, 34,5 kg P2O5 ; lượng K trung bình là 76,7 kg K2O

Theo Bùi Huy Hiền và cộng sự (2003), lượng bón phân khoáng (kg/ha) bón cho lúa trên đất phù sa sông Thái Bình của người nông dân một số vùng huyện Cẩm Giàng - Hải Dương trung bình đối với lúa thuần vụ xuân là 127 N,

44 P2O5 và 50 K2 O; vụ mùa là 102 N, 36 P2O5 và 53 K2O Còn lượng phân khuyến cáo tương ứng là: 127 N, 89 P2O5 và 83 K2O (vụ lúa xuân) và 102N,

67 P2O5 và 83 K2O (vụ mùa) Trên đất xám bạc màu tại Hiệp Hòa, Bắc Giang lượng phân bón của người nông dân (kg/ha) trên cơ cấu 3 vụ (lúa xuân, lúa mùa, ngô đông) với lúa lúa thuần vụ xuân là: 117 N, 81 P2O5 và 74 K2O, lúa thuần vụ mùa là: 106 N + 69 P2O5 + 81 K2O; còn trên cơ cấu 4 vụ (lúa xuân- đậu tương hè - lúa mùa muộn - khoai tây đông) với lúa thuần vụ xuân là 100-

116 N, 70- 93 P2O5 và 77- 80 K2O và với lúa thuần vụ mùa là: 60- 76 N + 40-

80 P2O5 + 60-70 K2O Còn lượng phân khuyến cáo tương ứng là: 100- 120 N, 70- 90 P2O5 và 90- 100 K2O (vụ lúa xuân); 60- 90 N, 40- 90 P2O5 và 80- 90 K2O (vụ mùa) phụ thuộc vào tính chất của đất

Theo kết quả điều tra của Nguyễn Văn Ga và cộng sự (2014), lượng phân bón (kg/ha) trên đất xám bạc màu tại Vĩnh Phúc cho lúa thuần của người nông dân trung bình là 114,5 kg N/ha, 62 kg P2O5/ha và 66 kg K2O/ha Còn trên đất phù sa sông Hồng, lượng phân bón (kg/ha) cho lúa thuần vụ xuân trung bình là 110 N, 57,5 P2O5 và 38 K2O và 105 N, 52 P2O5 và 47,5 K2O trong vụ mùa

Theo Phạm Sỹ Tân (2005), đối với đất phù sa ĐBSCL, phân đạm được khuyến cáo sử dụng khoảng 100-120 kg N/ha trong vụ đông xuân và 80-100 kg N/ha trong vụ hè thu Đối với đất phèn ở vùng Tứ giác Long Xuyên, Tây Sông Hậu và Đồng Tháp Mười, phân đạm được khuyến cáo bón thấp hơn so với vùng phù sa, vụ đông xuân bón 80-100 kg N/ha và vụ hè thu bón 60-80 kg N/ha Ngoài hai vùng lúa chính này, một phần nhỏ diện tích lúa ở ven biển từ Long

An đến Cà Mau chủ yếu trồng lúa hè thu, lượng đạm khuyến cáo bón khoảng 30-50 kg N/ha

Phân lân bón cho lúa ở ĐBSCL được khuyến cáo 40-80 kg P2O5/ha tùy theo loại đất Đất phù sa bón 40-60 kg P2O5/ha, đất phèn từ 60-80 kg P2O5/ha

Trên đất phèn, do độc tố sắt nhôm cao cho nên phân lân còn được khuyến cáo bón thêm một lần tiếp theo vào khoảng 25 ngày sau khi sạ Nhu cầu phân lân trong vụ hè thu thường cao hơn vụ đông xuân, vì đầu vụ hè thu nắng nóng và khô hạn cho nên lân dễ tiêu trong đất rất thấp Ngược lại trong vụ đông xuân đầu

vụ đất ngập nước suốt 3 tháng trước khi vào vụ, lân dễ tiêu được phóng thích nhiều trong điều kiện ngập nước cho nên cung cấp được nhiều hơn

Hiệu lực của kali đối với lúa ở ĐBSCL thể hiện không rõ Do vậy, trước đây người ta không chú ý bón kali Khi bắt đầu thực hiện chương trình 1 triệu hec-ta lúa chất lượng cao từ năm 2001, nông dân vùng này đã thay đổi dần tập quán bón kali Hiện nay kali được khuyến cáo bón ở liều lượng 30-50 kg K2O/ha, bón cao hơn không có hiệu quả kinh tế

Theo Đỗ Trung Bình (2005), kết quả nghiên cứu từ 1998- 2004 cho thấy: đối với lúa trên đất xám tại Trảng Bàng-Tây Ninh ( vụ đông xuân 1998- 1999), các công thức bón đạm ở mức 90-120 kg N/ha cho năng suất cao hơn hẳn mức bón 60 kg N/ha (tỷ lệ N: P2O5:K2O là 1,5:1,0:1,0) Năng suất lúa đạt cao nhất (trên 4,8 tấn/ha) ở các công thức: 90-60-90; 90-90-60; 120-60-60 và 120-90-90 Tương tự như ở thí nghiệm, kết quả thử nghiệm trên diện rộng vụ

hè thu 1999 cho thấy, các công thức bón đạm ở mức cao: 90-120 kg N cho năng suất cao hơn mức đạm thấp (60 kg N/ha) từ 19,2-25,3% Trong cùng mức đạm thì các mức lân và kali khác nhau có sự biến đổi về năng suất lúa không đáng kể

Theo Eddie R, Funderburg, John K Saichuk, Pat Bollich (2014), lượng

phân N khuyến cáo cho lúa ở Louisiana phụ thuộc vào đặc tính của giống, với

các gống Gulfmont, Dellrose, Dixiebell, Jefferson lượng N bón từ 100- 160 kg N/ha; với các giống Cypres, Bengal từ 100- 150 N; với các giống Drew, Maybelle, Tor-2 bón từ 100- 140 N; với các giống lúa thơm Mars, Jasmine 85 bón từ 80- 120 N; các giống chất lượng cao như Rico 1, Della, Saturn, Dellmati chỉ bón từ 60- 100 N

Theo Ji-yun Jin, Ronggui Wu, and Rongle Liu (2002) lượng phân N, P,

K khoáng (kg/ha) thích hợp cho lúa của 7 tỉnh trồng lúa trọng điểm ở Trung