ẢNH HƯỞNG CỦA CALCIUM LÊN SINH TRƯỞNG VÀ NĂNG SUẤT LÚA TRỒNG TRÊN ĐẤT MẶN

DANH SÁCH HÌNH 1.1 Ảnh hưởng của muối trên sự hấp thụ nước của cây 4 1.2 Hoạt động của cơ chế chống chịu mặn chiếm ưu thế hơn ở 7 cây lúa 3.1 Trị số pH đất-nước qua các giai đoạn sin

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

- o0o -

NGUYỄN THỊ BÍCH TRÂM

ẢNH HƯỞNG CỦA CALCIUM LÊN SINH TRƯỞNG

VÀ NĂNG SUẤT LÚA TRỒNG

TRÊN ĐẤT MẶN

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chuyên ngành: TRỒNG TRỌT

Cần Thơ, 2010

ẢNH HƯỞNG CỦA CALCIUM LÊN SINH TRƯỞNG

VÀ NĂNG SUẤT LÚA TRỒNG

LỜI CẢM TẠ Kính dâng

Cha, mẹ đã suốt đời tận tụy, hết lòng nuôi dưỡng con khôn lớn nên người Xin cảm ơn những người thân đã giúp đỡ, động viên con trong suốt thời gian qua

Xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến

PGS TS Nguyễn Bảo Vệ, thầy đã tận tình hướng dẫn, gợi ý và cho những lời khuyên rất bổ ích cho việc nghiên cứu và hoàn thành luận văn này

Cố vấn học tập, thầy Nguyễn Thành Hối cùng thầy cô Khoa Nông Nghiệp và Sinh học Ứng Dụng vì những kiến thức mà thầy cô đã truyền dạy cho em trong suốt thời gian học tập tại trường Đây sẽ là hành trang vững chắc giúp em bước vào đời

Quý thầy cô thuộc Bộ môn Khoa Học Đất đã nhiệt tình giúp đỡ em trong suốt quá trình thực hiện luận văn

Xin chân thành cảm ơn

Anh Nguyễn Văn Bo đã tận tình chỉ dẫn trong suốt thời gian thực hiện đề tài Xin cảm ơn các bạn Vũ, Yony, Lãm đã cộng tác thực hiện thí nghiệm và phân tích mẫu, cùng tập thể lớp Trồng Trọt K33 đã giúp đỡ tôi trong quá trình hoàn thành luận văn

Xin trân trọng ghi nhớ tất cả những chân tình, sự giúp đỡ của các thầy cô, anh chị, bạn bè đã nhiệt tình giúp đỡ

LÍ LỊCH CÁ NHÂN

I Lý lịch sơ lược

Họ và tên: Nguyễn Thị Bích Trâm Giới tính: Nữ Ngày, tháng, năm sinh: 06/09/1989 Dân tộc: Kinh Nơi sinh: Thành phố Cao Lãnh, tỉnh Đồng Tháp

Chỗ ở hoặc địa chỉ liên lạc: 519, tổ 38, khóm 4, phường 6, TP Cao Lãnh, tỉnh

LỜI CAM ĐOAN

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

Cần Thơ, ngày tháng năm Người viết

Nguyễn Thị Bích Trâm

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

BỘ MÔN KHOA HỌC CÂY TRỒNG

Luận văn tốt nghiệp Kỹ sư ngành Trồng trọt với đề tài:

“Ảnh hưởng của Calcium lên sinh trưởng và năng suất lúa

trồng trên đất mặn”

Do sinh viên Nguyễn Thị Bích Trâm thực hiện

Kính trình hội đồng chấm luận văn tốt nghiệp

Cần thơ, ngày …… tháng ……năm 2010

Cán bộ hướng dẫn

PGS.TS Nguyễn Bảo Vệ

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

BỘ MÔN KHOA HỌC CÂY TRỒNG

Hội đồng chấm luận văn tốt nghiệp đã chấp thuận luận văn tốt nghiệp Kỹ sư ngành Trồng Trọt với đề tài: “Ảnh hưởng của Calcium lên sinh trưởng và năng suất lúa trồng trên đất mặn” Do sinh viên: NGUYỄN THỊ BÍCH TRÂM thực hiện và bảo vệ trước hội đồng ngày .tháng năm 2010 Luận văn đã được hội đồng chấp nhận và đánh giá ở mức: ………

Ý kiến hội đồng: ………

……… ……

………

Cần thơ, ngày …… tháng ……năm 2010 Thành viên Hội đồng - - -

DUYỆT KHOA Trường khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng

MỤC LỤC

1.2 Ảnh hưởng bất lợi của mặn đến sinh trưởng của cây trồng 4 1.3 Sự thích nghi của thực vật đối với điều kiện mặn 7 1.4 Vai trò của Calcium đối với sự sinh trưởng của cây lúa 9 trên đất nhiễm mặn

1.4.1 Vai trò của Calcium trong việc hạn chế tác hại của mặn 9 1.4.2 Vai trò của Calcium đối với sinh trưởng của cây lúa 10

3.2.5 Số hạt chắc và phần trăm hạt chắc trên bông 29

DANH SÁCH HÌNH

1.1 Ảnh hưởng của muối trên sự hấp thụ nước của cây 4

1.2 Hoạt động của cơ chế chống chịu mặn chiếm ưu thế hơn ở 7 cây lúa

3.1 Trị số pH đất-nước qua các giai đoạn sinh trưởng của lúa 18

ở các dạng Calcium khác nhau

3.2 Trị số pH đất-nước qua các giai đoạn sinh trưởng của lúa 19

ở các liều lượng Calcium khác nhau

3.3 Trị số EC qua các giai đoạn sinh trưởng của lúa ở các dạng 20 Calcium khác nhau

3.4 Trị số EC qua các giai đoạn sinh trưởng của lúa ở các liều 21 lượng Calcium khác nhau

3.5 Chiều cao cây lúa qua các giai đoạn sinh trưởng ở các dạng 23 Calcium khác nhau

3.6 Chiều cao cây lúa qua các giai đoạn sinh trưởng ở các liều 24 lượng Calcium khác nhau

3.7 Số chồi cây lúa qua các giai đoạn sinh trưởng ở các dạng 25 Calcium khác nhau

3.8 Số chồi cây lúa qua các giai đoạn sinh trưởng ở các liều 26 lượng Calcium khác nhau

3.9 Số bông/chậu qua các dạng Calcium khác nhau của cây lúa 28 3.10 Số bông/chậu qua các liều lượng Calcium khác nhau của cây lúa 28 3.11 Năng suất lúa ở các dạng Calcium khác nhau 32 3.12 Năng suất lúa ở các liều lượng Calcium khác nhau 32

DANH SÁCH BẢNG

1.2 Ảnh hưởng của mặn đến sự sinh trưởng của cây 5

2.2 Phương pháp phân tích các chỉ tiêu hóa học trong đất 15 3.1 Chiều dài bông ở các dạng và liều lượng Calcium 27 3.2 Số hạt chắc/bông ở các dạng và liều lượng Calcium 29 3.3 Phần trăm hạt chắc ở các dạng và liều lượng Calcium 30 3.4 Trọng lượng 1000 hạt ở các dạng và liều lượng Calcium 30 3.5 Sinh khối của lúa ở các dạng và liều lượng Calcium 34

Nguyễn Thị Bích Trâm, 2010 “Ảnh hưởng của Calcium lên sinh trưởng và năng suất lúa trồng trên đất mặn” Luận văn tốt nghiệp kỹ sư Trồng Trọt, Khoa Nông Nghiệp & Sinh Học Ứng Dụng, Trường Đại Học Cần Thơ Cán bộ hướng dẫn: PGS TS Nguyễn Bảo Vệ

TÓM LƯỢC

Đất nhiễm mặn là yếu tố chính làm khó khăn trong chiến lược phát triển sản lượng nông sản và thử thách lớn trong mục tiêu an toàn lương thực Mặn xâm nhập từ tháng 12 đến tháng 5, người dân thường tận dụng lượng mưa đầu mùa để rửa mặn nhưng năng suất vẫn giảm hoặc thất thu hoàn toàn Đề tài “Ảnh hưởng của Calcium lên sinh trưởng và năng suất lúa trồng trên đất mặn” được thực hiện từ tháng 3 đến tháng 7 nhằm mục đích xác định được dạng và hàm lượng Calcium thích hợp, để giảm độ mặn trong đất giúp cây sinh trưởng tốt, đồng thời góp phần tăng năng suất lúa Thí nghiệm trồng lúa trong chậu được bố trí theo khối hoàn toàn ngẫu nhiên với hai nhân tố là dạng Calcium (CaSO 4 , CaO, Ca(NO 3 ) 2 ) và liều lượng Calcium (0 gam; 0,1 gam; 0,2 gam; 0,33 gam) với 5 lần lặp lại Kết quả cho thấy, việc bón Calcium vào đất đã làm tăng năng suất trung bình lên gấp 1,13 lần so với các nghiệm thức đối chứng, đặc biệt là ở liều lượng 0,1 gam Calcium đã làm năng suất tăng lên gấp 1,15 lần so với nghiệm thức đối chứng Ảnh hưởng của các dạng Calcium là gần như nhau không có sự khác biệt cao, tuy nhiên

ta vẫn thấy ở dạng Ca(NO 3 ) 2 là trội hơn về các thành phần năng suất và năng suất

Từ khóa: mặn, đất nhiễm mặn, lúa, Calcium

MỞ ĐẦU

Cây lúa luôn giữ một vị trí quan trọng trên thế giới cũng như ở Việt Nam Hiện nay, nhiều diện tích đất trồng lúa đang bị ảnh hưởng bởi sự xâm nhiễm mặn Trên thế giới có khoảng 405 triệu ha đất nhiễm mặn và 70 triệu ha đất mặn (Silvertooth, 2005) Vùng đất lúa nhiễm mặn ở nước ta tập trung chủ yếu vùng Đồng Bằng Sông Cửu Long (ĐBSCL) với khoảng 0,81 triệu ha (Cao Văn Phụng và Nguyễn Văn Luật, 1995) Diện tích đất nhiễm mặn được chuyển sang canh tác theo mô hình “Lúa-Tôm” bước đầu mang lại hiệu quả cao Riêng tỉnh Bạc Liêu diện tích này hiện có khoảng 25.209 ha (Sở Nông nghiệp và PTNT tỉnh Bạc Liêu, 2008)

Đất nhiễm mặn là yếu tố chính làm khó khăn trong chiến lược phát triển sản lượng nông sản và thử thách lớn trong mục tiêu an toàn lương thực, điều kiện khí hậu toàn cầu đang thay đổi, nước biển sẽ dâng lên đe dọa các vùng canh tác đất thấp ở ven biển, gây ra tình trạng thiếu nghiêm trọng nước ngọt phục vụ cho sản xuất

Việc đưa nước mặn vào ruộng nuôi tôm trong mùa khô dẫn đến một số vấn đề về mặn hóa đất canh tác, sau vụ tôm canh tác lúa thường gặp khó khăn, lúa kém phát triển thậm chí không phát triển, đặc biệt ở các vùng có lượng mưa thấp Ngoài ra, việc đưa nước mặn vào ruộng có thể ảnh hưởng đến hàm lượng và thành phần các cation trao đổi liên quan tới quá trình hấp thu dinh dưỡng của cây lúa

Các nhà chọn giống đã tìm nhiều phương pháp để chọn tạo ra các giống có khả năng chống chịu mặn Tuy nhiên, trong thực tế sản xuất, áp lực chọn lọc giống chống chịu mặn đã phá vỡ cân bằng tự nhiên Mặn xâm nhập từ tháng 12 đến tháng 5, người dân thường tận dụng lượng mưa đầu mùa rửa mặn cho đất để gieo sạ kịp mùa vụ

Cây lúa thường bị gây hại vào giai đoạn mạ, đẻ nhánh khi thiếu nước do việc rửa mặn không đảm bảo Cuối mùa mưa cây lúa sẽ bị thiếu nước lúc làm đòng, trổ bông

do đó phải sử dụng nước lợ tưới cho lúa dẫn đến lúa bị lép hạt, giảm năng suất hoặc thất

thu hoàn toàn Từ những vấn đề trên đề tài: “Ảnh hưởng của calcium lên sinh trưởng

và năng suất của cây lúa trồng trên đất nhiễm mặn”, được thực hiện nhằm mục tiêu:

Xác định được dạng và hàm lượng calcium (Ca2+) bón vào đất giúp cải thiện sinh trưởng và năng suất cây lúa trên đất nhiễm mặn

CHƯƠNG 1 LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU

1.1 TÍNH CHẤT VÀ PHÂN LOẠI ĐẤT NHIỄM MẶN

Sự mặn hóa là một trong nhiều nguyên nhân làm cho đất suy thoái đi ngày càng nhiều trên thế giới Đất nhiễm mặn ở ĐBSCL chiếm diện tích khá lớn so với diện tích toàn vùng, đứng thứ hai sau đất phù sa, với 809.034 ha (21,38% diện tích) (Cao Văn Phụng và Nguyễn Văn Luật, 1995)

Đất nhiễm mặn chứa các thành phần muối chủ yếu bao gồm calcium (Ca+2

), magnesium (Mg2+), natri (Na+), kali (K+), chloride (Cl-), bicarbonate (HCO3-), hoặc sulfate (SO4-2) Sự hiện diện của các muối trong đất được xác định bằng nồng độ của các muối hòa tan và khả năng sodic hóa của đất, liên quan đến nồng độ Na+

với Ca2+ và Mg2+trong dung dịch đất, được xác định thông qua việc tính toán tỉ số hấp phụ của Na trên keo sét (Sodium adsorption ratio-SAR) và phần trăm Na trao đổi (exchangeable sodium percentag- ESP) (McCauley, 2005)

Đất mặn chứa muối hòa tan trong nước cao tại vùng rễ làm ức chế sự sinh trưởng của cây Muối gây thương tổn tùy giống, loài, giai đoạn sinh trưởng, những tác nhân môi trường và các đặc tính của đất với nguồn gốc muối, hàm lượng muối, sự phân bố muối theo mùa, pH, hàm lượng chất hữu cơ, tình trạng dưỡng chất, chế độ nước và những chất độc khác có liên hệ với đất Định nghĩa hiện nay dựa vào sự đo lượng muối hoặc lượng muối liên kết trong cấu trúc, hình thái học, thủy học Định nghĩa được chấp nhận rộng rãi nhất là đất mặn có độ dẫn điện của chất ly trích lúc đất bão hòa (CEC) hơn 4 dS m-1

ở

25oC (U.S Salinity Laboratery, 1954) EC (Electrical conductivity) đất là sự đo độ dẫn điện của dung dịch đất, dung dịch càng có nồng độ muối tan cao sẽ có độ dẫn điện cao (Lê Văn Căn, 1978)

Tùy thuộc vào các trị số EC, SAR, ESP và pH, đất nhiễm mặn được phân thành: đất mặn, đất sodic và mặn-sodic (Bảng 1.1)

Bảng 1.1 Phân loại đất ảnh hưởng mặn (Davis và ctv., 2003)

Sodic (alkali) < 4 > 8,5 > 15 > 13

1.2 ẢNH HƯỞNG BẤT LỢI CỦA MẶN ĐẾN SINH TRƯỞNG CÂY TRỒNG

Camberato (2001), mặn làm chậm sự nảy mầm của hạt và giảm sinh trưởng của cây trồng do ảnh hưởng quá trình thấm lọc làm hạn chế khả năng hấp thu nước của rễ cây

Thách thức chính của đất mặn đối với đất nông nghiệp là ảnh hưởng của chúng trên mối quan hệ nước và cây Muối dư thừa trong vùng rễ làm giảm lượng nước hữu dụng cho cây và là nguyên nhân làm cho cây trồng tốn nhiều năng lượng để loại bỏ muối

và hấp thu nước tinh khiết (Hình 1.1)

Nồng độ muối cao trong vùng rễ làm giảm lượng nước hữu hiệu cho cây trồng và làm cây tiêu hao năng lượng hơn trong việc hấp thu nước hoặc nước bị mất ra khỏi tế bào thực vật gây hiện tượng co rút và khô héo tế bào (Brady và Weil, 2002)

thu nước bởi cây ở đất không mặn (A) và ở đất mặn (B)

Độ mặn trong đất cũng có thể ảnh hưởng đến cây trồng do gián tiếp tác động đến

sự thiếu hụt dưỡng chất hoặc mất cân bằng dinh dưỡng trong cây, như tỉ lệ Na+

/Ca2+ vượt

ngưỡng sự thiếu hụt Calcium xảy ra (Grattan và Grieve 1992), hoặc trực tiếp gây độc cho cây trồng bởi các ion gây độc (Na+

,Cl-, B, SO42-, NO3-N) Theo bảng phân lọai của USDA ảnh hưởng của mặn đến sự sinh trưởng của cây được phân lập trong Bảng 1.2

Bảng 1 2 Ảnh hưởng của mặn đến sự sinh trưởng của cây (Camberato, 2001)

Phân loại

độ mặn

Độ dẫn điện (dS/m)

Tổng muối hòa tan (ppm)

Ảnh hưởng của mặn và cách quản lý

Thấp <0,25 <150 Sự rủi ro thấp, không có vấn đề và không cần

quan tâm

Trung bình 0,25 – 0,75 150-500 Có ảnh hưởng trên các cây trồng mẫn cảm với

độ mặn, việc thỉnh thoảng rửa mặn là cần thiết

Cao 0,75-2,25 500-1500

Tổn hại đối với cây trồng có sức chịu đựng

độ mặn thấp, chất lượng và sinh trưởng của cây trồng sẽ được cải thiện bằng việc rửa mặn tốt

Rất cao >2,25 >1500

Tổn hại đối với cây trồng có sức chịu đựng độ mặn cao Sử dụng hiệu quả bằng cách canh tác các cây trồng có tính chống chịu độ mặn, gia tăng khả năng tưới và tiêu nước của đất

Theo Lê Văn Căn (1978), cho biết đất mặn chứa nhiều muối hòa tan nên phần lớn không trồng trọt được hoặc cho năng suất không cao Độ mặn thường làm độ nẩy mầm thấp, bộ rễ kém phát triển, cây hút dinh dưỡng yếu Nồng độ muối cao đặc biệt ảnh hưởng xấu cho cây con, cây bị chết hay giảm khả năng sinh trưởng Đối với những cây không bị mặn thì ở nồng độ muối cao (ngay cả muối không độc) gây nên những tác hại lớn Sự tích lũy muối làm cho áp suất thẩm thấu của dung dịch đất tăng lên, vượt hẳn sự hấp thu của mô thực vật, làm cho chúng không có khả năng hút nước từ môi trường vào

và bị môi trường lấy nước từ cây ra Vì thế mô thực vật thiếu nước làm cho hoạt động sống bình thường bị giảm Đối với những ion gây độc sự tích lũy muối cao có tác hại nhiều hơn Vì ngoài việc gây nên áp suất môi trường cao, ion gây độc còn làm thay đổi mối quan hệ giữa cây và môi trường, sự thay đổi này làm ảnh hưởng đến quá trình vận chuyển và hấp thu chất khoáng trong cơ thể thực vật

Theo Kelly (1951), cơ chế ảnh hưởng của mặn đến sự thay chất của cây là do tác dụng thẩm thấu (cơ chế mất nước tế bào) và ảnh hưởng của các ion gây độc (Na+

, Cl-) Mỗi loại muối Na+

sẽ ảnh hưởng đến mỗi loại cây trồng khác nhau và cùng một loại muối

Na+ cũng hưởng đến tất cả các loại cây Biểu hiện là giảm hấp thu nước của rễ, ức chế tính kéo dài dẻo của tế bào, lá bị cháy xém, khô đầu lá và đốm hoại tử làm giảm quang hợp, làm cằn cỗi tổng thể cây (Lê Văn Hòa, 2006)

Lúa là loài nhiễm trung bình với mặn, những giống lúa khác nhau biểu thị mức độ nhiễm mặn khác nhau Hầu hết các giống lúa đều bị ảnh hưởng rõ rệt ở nồng độ 50 mol/m3 NaCl trong giai đoạn mạ (14 ngày) Mặn gây ảnh hưởng trên lúa bắt đầu bằng giảm diện tích lá, những lá già nhất bắt đầu cuộn tròn đến khi chết, sau đó là những lá non hơn kế tiếp và cứ thế tiếp diễn Nếu bị thiệt hại nặng, trọng lượng khô của chồi và rễ suy giảm (Ngô Đình Thức, 2006) Mặn ở giai đoạn sinh dục sẽ làm giảm năng suất hạt nhiều hơn ở giai đọan sinh trưởng tăng trưởng Trong thời kì sinh sản, mặn ảnh hưởng đến sự tượng gié, sự hình thành hoa, sự thụ phấn và sự nẩy mầm của hạt phấn, làm cho tỉ

lệ lép gia tăng (Phạm Thị Phấn, 1999) Mặn làm giảm chiều dài bông, số hạt trên bông,

và trọng lượng 1000 hạt đưa đến năng suất giảm

1.3 SỰ THÍCH NGHI CỦA THỰC VẬT ĐỐI VỚI ĐIỀU KIỆN MẶN

Lê Văn Căn (1978), cho biết mức độ gây hại của muối tùy thuộc vào độ mặn của cây, ở thực vật không chịu mặn chúng phản ứng lại bằng cách thải ion Cây chịu mặn thải

ion qua chồi non, cây không chịu mặn không có khả năng này

Cây chịu mặn có thể chịu nồng độ muối cao là nhờ khả năng tích lũy muối trong

cây giúp tăng áp suất thẩm thấu trong tế bào, nhờ vậy mà cây hút nước từ đất mặn một

cách dễ dàng Ở cây mẫn cảm với mặn, lá không có khả năng sử dụng việc chuyên chở

muối từ rễ ở tốc độ phù hợp với sự phân phát dẫn đến tốc độ sinh trưởng lá chậm và thậm

chí chết lá Có một bằng chứng liên kết sự loại trừ muối từ lá với tính chịu mặn (Hình

1.2)

Sự thâm canh cây trồng ở vùng ven biển bị hạn chế còn do nhiều lý do (i) Giống

kháng mặn hoặc thích nghi mặn chưa được nghiên cứu, và (ii) Thiếu dự án nghiên cứu

trên hệ thống đất-phân bón-nước-cây trồng (Huq, 1990) Epstein và ctv (1980) cho rằng

phát triển giống chịu mặn là điều cần thiết và hữu dụng cho canh tác vùng nhiễm mặn

Lê Văn Căn (1978), cho rằng sự tích lũy muối trong tế bào làm tăng áp suất thẩm

thấu, áp suất này có khi đạt tới 160-200 kg/cm2 Chính vì có áp suất thẩm thấu cao nên

cây chịu mặn, có khả năng hút nước từ vùng đất mặn một cách dễ dàng Khả năng tăng

nồng độ dung dịch để tăng áp suất trong điều kiện muối của môi trường cao bằng con

Hình 1.2 Hoạt động của cơ chế chống chịu mặn chiếm ưu thế hơn ở cây lúa (Singh,

2006)

đường tích lũy nhiều acid hữu cơ, sản phẩm của quá trình hô hấp hoặc sản phẩm của các quá trình đồng hóa như glucid và một số chất hữu cơ khác

Loài chịu mặn yếu như: bắp, lúa, mía, đậu, dâu, khoai tây,…thường chết khi nồng

độ muối đạt đến 0,4% Tính độc của các loại muối khác nhau, nhưng độc nhất là Na2CO3sau đó là NaCl

Ngô Đình Thức (2006), cho rằng nguyên nhân gây tổn hại cho cây lúa trong môi trường mặn là do sự tích lũy quá nhiều ion Na+

và ion này trực tiếp gây độc trên cây trồng, làm cho Cl-

thành anion trở nên phổ kháng của cây tương đối rộng

(4) Phân phối muối vào các lá già

(5) Giữ muối trong không bào

(6) Làm loãng thông qua tăng cường tốc độ phát triển và gia tăng hàm lượng nước trong chồi (Ngô Đình Thức, 2006)

Cây lúa rất chịu mặn lúc nẩy mầm nhưng rất mẫn cảm ở giai đoạn 1 đến 2 lá Sự chịu mặn của cây lúa tăng dần lúc đâm chồi, vươn lóng và giảm khi trổ bông Sự chín dường như ít bị ảnh hưởng bởi mặn (Yoshida, 1981)

1.4 VAI TRÒ CỦA CALCIUM ĐỐI VỚI SỰ SINH TRƯỞNG CỦA CÂY LÚA TRÊN ĐẤT NHIỄM MẶN

1.4.1 Vai trò của Calcium trong việc hạn chế tác hại của mặn

Calcium được dùng để thay thế Na trong các đất sodic, Calcium có thể được cung cấp một cách trực tiếp (nồng độ Calcium) hoặc gián tiếp qua việc cung cấp các dạng phân

bón có tính acid, như (NH4)2SO4, Urê bọc lưu huỳnh hoặc nguyên tố S để hòa tan CaCO3 hiện tại trong đất Gypsum (CaSO4) được xem là chất cải tạo hiệu quả trên các đất sodic Gypsum có tác dụng duy trì cấu trúc đất, phóng thích Na ra khỏi dung dịch đất và cải thiện khả năng thấm hút nước của đất (Camberato, 2001)

Việc bổ sung Calcium vào môi trường sinh trưởng giảm đáng kể việc hấp thu Na+

ở chồi và sự di chuyển chúng tới chồi Điều này có thể có lợi cho giảm khủng hoảng bởi việc gia tăng giới hạn ngưỡng mặn với sự tích lũy proline xảy ra và duy trì sinh trưởng Calcium không thêm vào nhiều ion được vận chuyển tới chồi Vì vậy, các mô chồi bị đặt vào khủng hoảng thẩm thấu cao hơn Khủng hoảng có thể tạo ra sự tích lũy proline để tiềm năng nước của thể nguyên sinh thấp hơn và vượt qua sức hút khử nước từ mạch dẫn ngoại bào và không bào Trong trường hợp Calcium cao sự không cân xứng tương tự không xảy ra hoặc gây ra sự đi vào và đi ra của ion, sự tạo ra ngăn tế bào ở kiểu điều chỉnh quan trọng hơn (Shah và ctv., 2003)

Mức Calciumbên ngoài cao có thể gia tăng sự sinh trưởng và sự loại trừ Na+

của

rễ cây phơi bày với khủng hoảng mặn (LaHaye và Epstein, 1971) Ngoài ra, rễ được cung cấp mức Calciumbên ngoài cao thường duy trì nồng độ K+ của chúng, ngược lại rễ cung cấp thấp thường không thể (Lauchli, 1990) Calcium dồi dào được yêu cầu trong môi trường bên ngoài để duy trì tính chọn lọc và tính nguyên vẹn của màng tế bào (Aslam và ctv., 2000) Bổ sung Calcium có thể có những ảnh hưởng trên màng nội bào của tế bào rễ đặt vào khủng hoảng mặn (Lynch và ctv., 1987) và có thể giảm NaCl gây ra sự kiềm hóa không bào trong mô rễ bởi Calcium ảnh hưởng trên sự đi ra của Na+

ở màng tế bào (Martinez và Lauchli, 1993)

Thành phần Calciumtrong dung dịch trồng bên ngoài thì đủ dưới điều kiện không mặn nhưng trở nên thiếu dưới điều kiện mặn-sodic và có thể dẫn đến giảm năng suất chủ yếu do mất cân bằng ion (Davitt và ctv., 1981) Sử dụng gypsum như nguồn Calciumcho việc cải thiện và quản lý đất hay nước bảo hòa với Na+

Nồng độ Na+

cao trong môi trường sinh trưởng ức chế sự hấp thu và vận chuyển Calciumvì vậy gây ra sự thiếu Calciumtrong cây (Lynch và ctv., 1987) Việc cung cấp Calciumphù hợp cùng với những dưỡng chất khác cho cây có thể làm giảm nhẹ ảnh hưởng độc hại của mặn (Aslam và ctv., 2000)

Sự cải thiện mặn trong dung dịch trồng và năng suất lúa ở đất nhiễm mặn có thể

do sự đáp ứng nhu cầu Calciumcủa cây và cải thiện tỉ lệ Ca2+

/Na+ của môi trường sinh trưởng Sự cung cấp Calciumquá mức kiểm soát cũng là một yếu tố giới hạn năng suất (Aslam và ctv., 2000)

Tỉ lệ K+

/Na+ được cải thiện ở 40 μgml-1 và 200 kg Calciumha-1 trong các giống lúa ở môi trường mặn và đất nhiễm mặn (Aslam và ctv., 2000) Nồng độ K+

và K+/Na+cao trong mô bởi việc cung cấp Calcium bên ngoài cho thấy ảnh hưởng của Calcium cung cấp duy trì nồng độ K+

trong chồi và tính nguyên vẹn của rễ cây lúa (Aslam và ctv., 2000) Sự cải thiện năng suất có thể do Calcium thêm vào đã làm giảm Na+

gắn kết với vách tế bào, làm giảm sự rò rỉ màng, cải thiện tính chọn lọc ion, ngăn chặn muối gây ra

sự giảm phân chia tế bào và sự kéo dài của tế bào (Zidan và ctv., 1990)

1.4.2 Vai trò của Calcium đối với sinh trưởng của cây lúa

Nhiều nghiên cứu trước đây cho thấy việc bón đủ lượng Calcium trên đất nhiễm mặn có thể làm giảm ảnh hưởng ức chế trên sinh trưởng cây trồng (Rengel, 1992) Calcium có ảnh hưởng đến sự hình thành màng tế bào, giúp cho vách tế bào cứng chắc và điều chỉnh tính thấm của màng tế bào Ngoài ra, Calcium cũng cần thiết cho sự hình thành hệ thống rễ cây, giúp cây hấp thu dưỡng chất khoáng và sinh trưởng tốt hơn Ở cây lúa, Calcium có vai trò quan trọng trong thành phần calcium pectates, một thành phần rất quan trọng của vách tế bào và duy trì hoạt động của màng sinh học Nói chung, Calcium trong cây có vai trò giúp ổn định vách tế bào Mặc khác, Calcium giúp ổn định màng tế bào bằng cách nối phosphate với các nhóm carboxylate của phospholipid và protein và hiện tượng này xảy ra phần lớn ở bề mặt màng (Nguyễn Bảo Vệ, 2004) Ở lá của những cây được cung cấp nhiều Calcium trong thời kỳ sinh trưởng, hoặc sinh trưởng trong điều kiện có ánh sáng cao thì thấy có một tỷ lệ lớn Ca pectate, chất này nó làm gia tăng tính kháng của mô chống lại sự phân hủy của enzyme polygalacturonase (Nguyễn Bảo Vệ, 2004) Sự trao đổi xảy ra giữa Calcium ở những vị trí nối này và các cation khác như K+,

Na+, hoặc H+, nhưng những cation này không thể thay thế Calcium từ màng tế bào (Steveninck, 1965) Ion Na thường cạnh tranh với Calcium trong hút thu và/hoặc trao đổi

ở cấp độ nội bào (Lynch và ctv., 1987) Na cũng đóng vai trò quyết định trong việc làm thủng của màng, và điều này đưa đến sự khử cực của màng (Lauchli, 1990) Do đó, một

lượng vừa đủ Calcium phải hiện diện trong môi trường đất trồng để duy trì sự ổn định màng

Một tỷ lệ lớn Calcium hiện diện trong không bào, nó làm cân bằng cation-anion bằng cách hoạt động như là một ion đối lập với các anion hữu cơ và vô cơ Đối với cây trồng, nó tổng hợp oxalate là chủ yếu để khử nitrate, hình thành calcium oxalate trong không bào để duy trì mức độ thấp Calcium tự do trong tế bào chất và trong lục lạp (Nguyễn Bảo Vệ, 2004) Hình thành calcium oxalate hòa tan cũng quan trọng để điều hòa

sự thẩm thấu của các tế bào và quy định sự tích lũy muối trong không bào (Nguyễn Bảo

Vệ, 2004) Vai trò khác của Calcium trong cây là chất kích hoạt mạnh các enzyme, làm gia tăng hoạt tính của một vài enzyme như α- amylase, phospholipase, và ATPase (Nguyễn Bảo Vệ, 2004)

Việc bón Calcium sẽ cải thiện chất lượng cây trồng khi cây thiếu Calcium gây ra

do Na+ Bón vào đất trồng hợp chất Calcium có độ hòa tan thấp sẽ cải thiện hiệu quả ảnh hưởng của mặn, trong khi sử dụng hợp chất Calciumcó độ hoà tan cao làm trầm trọng thêm ảnh hưởng của mặn (Alam và ctv., 2007) Theo Aslam (2003), bón thừa Calcium có thể đưa đến gây thiệt hại sinh trưởng và năng suất lúa

Việc thêm Calcium(20-80 μgml-1) cho dung dịch mặn đã cải thiện trọng lượng khô của chồi và rễ Cung cấp 200 kg Calciumha-1 cho lúa đã sản xuất tối đa năng suất hạt

so với cung cấp Calcium thấp ở cả đất mặn và đất mặn-sodic (Aslam và ctv., 2000)

Khi sử dụng Calcium dạng CaCO3 có hiệu quả cao trong xử lý mặn ở đất phèn nhiễm mặn tại Hòn Đất giúp lúa sinh trưởng tốt Ngược lại, bón Calcium dạng CaSO4 lúa sinh trưởng tốt trên đất phù sa nhiễm mặn tại An Biên Ở nồng độ 5‰ tỉ lệ sống của lúa đạt 40% ở nghiệm thức bón CaCO3 và 80% trên nghiệm thức bón CaSO4 cho đất mặn ở

An Biên Ở cùng nồng độ muối 5‰, nghiệm thức bón CaCO3 và CaSO4 (sức sống lúa đạt 100%) tỏ ra nổi trội so với nghiệm thức không bón Calcium, cho thấy vai trò nổi bật của Calcium trong việc cải tạo đất mặn ở Hòn Đất (Lê Huy Vũ, 2008)

Theo Lê Huy Vũ (2008), bón Calcium dạng CaSO4 trước khi cho đất ngập mặn cũng có tác dụng tốt trên sinh trưởng của lúa, sinh khối đạt 6,62 g/chậu, khác biệt có nghĩa trong phân thống kê so với nghiệm thức bón Calcium dạng CaCO3 (2,06 g/chậu)

Bón CaSO4 cho thấy đây là biện pháp cải tạo mặn có triển vọng cần được chú trọng trên các mô hình canh tác lúa-tôm tại An Biên Kết quả thu được cũng phù hợp với Camberato (2001), gypsum có tác dụng duy trì cấu trúc đất, phóng thích Na ra khỏi dung dịch đất và cải thiện khả năng thấm hút nước của đất

Nghiệm thức có Calcium giúp giảm thấp độ mặn, hàm lượng Na+

trao đổi dẫn đến gia tăng tỷ lệ sống của lúa so với xử lý mặn không bón Calcium Sự khác biệt trong tỷ lệ sống của lúa giữa hai dạng Calcium sử dụng cho thấy trên đất phù sa nhiễm mặn có tính kiềm, cung cấp Calcium dạng gypsum trong cải tạo đất nhiễm mặn tốt hơn so với CaCO3 (Leth và Burrow, 2002) Giống OM4498 tỷ lệ sống đạt cao nhất 48%, tương tự giống Hàm Trâu cao nhất khi được bón CaSO4là 57% (Phạm Mỹ Linh Em, 2008)

CHƯƠNG 2 PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP 2.1 PHƯƠNG TIỆN THÍ NGHIỆM

2.1.1 Thời gian và địa điểm

Các thí nghiệm được thực hiện trong nhà lưới của Bộ môn Khoa học đất và Quản

lí đất đai, Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng trong thời gian từ tháng 07/2010 Các chỉ tiêu được phân tích tại phòng thí nghiệm thuộc Bộ môn Khoa học đất

03/2010-và Quản lí đất đai

2.1.2 Vật liệu thí nghiệm

 Giống lúa OM6677 được sử dụng trồng trong chậu thí nghiệm

Mẫu đất thí nghiệm được thu thập ở ruộng canh tác “lúa-tôm” tại xã Phước Long, huyện Phước Long, tỉnh Bạc Liêu thuộc biểu loại đất “mặn-sodic” (Salic-

Hydraquents theo bảng phân loại của USDA, Mollic Solonchaks theo FAO/UNESCO

taxonomy) Đất có giá trị ECe = 9,83 mS/cm, SAR = 16,38, ESP = 19,66

 Trang thiết bị

Cân điện tử Starious (độ chính xác 0,01)

Chậu PVC (đường kính 10 cm và chiều cao 20 cm)

Sử dụng thước cuộn để đo chiều cao cây lúa (Squares, do Ấn Độ sản xuất)

pH kế hiệu Orion (model 420A, của Mỹ)

EC kế hiệu Orion (model 115, của Mỹ)

Máy Spetrophotometer

 Hóa chất-phân bón

Sử dụng các loại Calcium trong thí nghiệm: CaSO4 (23% Ca2+), CaO (40%

Ca2+), Ca(NO3)2 (18,93% Ca2+)

Phân urê (CO(NH2)2) 46%N, NPK 25-25-5, Super lân Long Thành (CaH2PO4).H2O) 16,5%P2O5, Chlorua kali (KCl) 60%K2O đƣợc sử dụng bón cho lúa thí nghiệm

(g) Liều lƣợng dạng Calcium cần bón (g/chậu)

Sử dụng công thức phân: 100 N – 60 P2O5 – 40 K2O

Chia làm 3 lần bón:

 Lần 1: 10 ngày sau khi gieo: 25% đạm + 100% lân + 50% kali

 Lần 2: 20 ngày sau khi gieo: 50% đạm

 Lần 3: 45 ngày sau khi gieo: 25% đạm + 50% kali

2.2.3 Các chỉ tiêu theo dõi:

 Đất: xác định các chỉ tiêu pH, EC vào 5 thời điểm:

 Trước khi bón Calcium (ba ngày trước khi gieo)

 Sau khi bón Calcium (một ngày trước khi gieo)

 20 ngày sau khi gieo

 40 ngày sau khi gieo

 Lúc thu hoạch lúa (95 ngày sau khi gieo)

Các chỉ tiêu hóa học trong đất xác định theo qui trình phân tích như trong Bảng 2.2

Bảng 2.2 Phương pháp phân tích các chỉ tiêu hóa học trong đất

1 pH Trích bằng nước cất, tỷ lệ 1:2,5 (đất/nước), đo

bằng pH kế

2 EC mS/cm Trích bằng nước cất, tỷ lệ 1:2,5 (đất/nước), đo

bằng EC kế

 Các chỉ tiêu về thành phần năng suất và năng suất lúa khi thu hoạch:

 Chiều cao cây (cm): Tính từ gốc đến chóp của lá (hay bông) cao nhất Đo vào thời điểm 20, 30, 40, 50, 60, 70 và 80-85 ngày sau khi sạ

 Số bông/chậu: đếm tổng số bông trong chậu

 Số hạt chắc và lép/bông: đếm tổng số hạt chắc và hạt lép trên bông của 10 bông lúa

 Trọng lượng 1000 hạt: cân trọng lượng của 1000 hạt lúa ở ẩm độ 14%

 Năng suất lý thuyết (NSLT):

NSLT (g/chậu) = số chồi/chậu × số hạt trên bông × trọng lượng 1000 hạt ở

ẩm độ 14% (g)/1000 × tỷ lệ hạt chắc

2.3 PHÂN TÍCH SỐ LIỆU

Số liệu được nhập, tính trung bình và vẽ đồ thị bằng chương trình Excel Xử lí số liệu bằng phần mềm SPSS 13

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ THẢO LUẬN 3.1 CÁC CHỈ TIÊU VỀ ĐẤT

và bốn liều lượng Calcium cũng có sự khác biệt thống kê ở mức ý nghĩa 1% Với nghiệm thức bón CaSO4 thì ở liều lượng 0,1 gam Calcium cho pH có giá trị cao nhất (9,68) khác biệt hoàn toàn với ba liều lượng còn lại Thấp nhất là nghiệm thức bón CaSO4 với liều lượng 0,33 gam Calcium (8,50) khác biệt với nghiệm thức đối chứng nhưng không khác biệt với nghiệm thức bón ở liều lượng 0,2 gam Calcium Với nghiệm thức bón CaO thì ở liều lượng 0,33 gam Calcium cho pH có giá trị cao nhất khác biệt với bón ở liều lượng 0,1 gam nhưng không khác biệt với nghiệm thức đối chứng và nghiệm thức bón 0,2 gam Calcium Còn ở dạng Ca(NO3)2 thì không có sự khác biệt giữa các liều lượng qua phân tích thống kê

Sau hai ngày đất được bón Calcium, pH của các nghiệm thức đều gia tăng Có sự khác biệt thống kê ở mức ý nghĩa 1% giữa ba dạng Calcium Giá trị pH cao nhất ở dạng CaO (9,75) khác biệt hoàn toàn với dạng Ca(NO3)2 (8,87) nhưng không khác biệt với dạng CaSO4 (9,45) Giữa bốn liều lượng Calcium cũng có sự khác biệt thống kê ở mức ý nghĩa 5% Cao nhất ở liều lượng 0,1 gam Calcium (9,56) và thấp nhất ở liều lượng 0,2 gam Calcium (9,10), không có sự khác biệt giữa chúng với nghiệm thức bón 0,33 gam Calcium và nghiệm thức đối chứng Về tương tác giữa ba dạng vôi và bốn liều lượng Calcium cũng có sự khác biệt thống kê ở mức ý nghĩa 1% Ở dạng CaSO thì bón với liều

lượng 0,1 gam Calcium cho pH có giá trị cao nhất (9,89), khác biệt hoàn toàn với nghiệm thức bón 0,2 gam (8,92) nhưng không khác biệt với hai nghiệm thức còn lại qua phân tích thống kê Ở dạng CaO thì không có sự khác biệt qua phân tích thống kê giữa các liều lượng Còn ở dạng Ca(NO3)2 thì nghiệm thức đối chứng có pH cao nhất (9,49), thấp nhất

là ở nghiệm thức bón với liều lượng 0,33 gam Calcium (8,39)

Hình 3.1 Trị số pH đất-nước qua các giai đoạn sinh trưởng của lúa ở các dạng Calcium

khác nhau

Ghi chú:

T 1 : Trước khi bón Calcium (ba ngày trước khi gieo)

T 2 : Sau khi bón Calcium (một ngày trước khi gieo)

T 3 : 20 ngày sau khi gieo

T 4 : 40 ngày sau khi gieo

T 5 : Lúc thu hoạch (95 ngày sau khi gieo)

Vào thời điểm 20 ngày sau khi sạ, pH của các nghiệm thức giảm Giữa ba dạng Calcium có sự khác biệt thống kê ở mức ý nghĩa 5% Giá trị pH cao nhất ở nghiệm thức bón CaO là 8,61 và thấp nhất ở nghiệm thức bón Ca(NO3)2 là 8,21 Tuy nhiên, giữa bốn liều lượng Calcium và tương tác giữa ba dạng với bốn liều lượng Calcium thì không có

sự khác biệt về mặt thống kê Vào thời điểm 40 ngày sau khi sạ, pH của các nghiệm thức vẫn tiếp tục giảm Giữa bốn liều lượng Calcium có sự khác biệt thống kê ở mức ý nghĩa 5% Giá trị pH cao nhất ở nghiệm thức đối chứng (8,51) và thấp nhất ở nghiệm thức bón

với liều lượng 0,33 gam Calcium (8,13) Giữa ba dạng Calcium và sự tương tác giữa ba dạng với bốn liều lượng Calcium đều không có sự khác biệt thống kê

Lúc thu hoạch, giá trị pH đất của các nghiệm thức giảm đáng kể, thấp nhất là ở nghiệm thức bón CaSO4 với liều lượng 0,2 gam Calcium (5,50) và cao nhất là ở nghiệm thức bón CaO với liều lượng 0,33g Calcium (5,74) Tuy nhiên, không có sự khác biệt thống kê giữa các nghiệm thức về ba dạng, bốn liều lượng Calcium và cũng như sự tương tác giữa chúng

Hình 3.2 Trị số pH đất-nước qua các giai đoạn sinh trưởng của lúa ở các liều lượng Calcium

khác nhau

Ghi chú:

T 1 : Trước khi bón Calcium (ba ngày trước khi gieo)

T 2 : Sau khi bón Calcium (một ngày trước khi gieo)

T 3 : 20 ngày sau khi gieo

T 4 : 40 ngày sau khi gieo

T 5 : Lúc thu hoạch (95 ngày sau khi gieo)

Calcium vào thì EC của các nghiệm thức tăng cao và có sự khác biệt thống kê ở mức ý nghĩa 1% Cao nhất là ở nghiệm thức bón Ca(NO3)2 với giá trị EC là 1,88 và thấp nhất là

ở nghiệm thức bón CaO với giá trị EC là 0,49

Hình 3.3 Trị số EC qua các giai đoạn sinh trưởng của lúa ở các dạng Calcium khác nhau

Ghi chú:

T 1 : Trước khi bón Calcium (ba ngày trước khi gieo)

T 2 : Sau khi bón Calcium (một ngày trước khi gieo)

T 3 : 20 ngày sau khi gieo

T 4 : 40 ngày sau khi gieo

T 5 : Lúc thu hoạch (95 ngày sau khi gieo)

Ở các nghiệm thức về bốn liều lượng Calcium có sự khác biệt thống kê ở mức ý nghĩa 1% vào giai đoạn trước khi bón Calcium Giá trị EC cao nhất là 0,37 ở liều lượng 0,1 gam và 1,2 gam Calcium, thấp nhất là 0,15 ở nghiệm thức không bón Calcium (Hình 3.4) Giai doạn sau khi bón CAlcium EC ở các nghiệm thức đều tăng và cũng có sự khác biệt thống kê 1% Cao nhất là ở nghiệm thức bón 0,33 gam Calcium với giá trị EC là 1,97

và thấp nhất là ở nghiệm thức đối chứng với giá trị EC là 0,26 Giai đoạn 20, 40 ngày sau khi gieo và thu hoạch thì không có sự khác biệt về mặt thống kê

0 0,5

1 1,5

2

Thời gian

CaSO4 CaO Ca(NO3)2