Nghiên cứu sự di động đạm của các loại phân viên nhả chậm và ảnh hưởng của chúng đến sinh trưởng, phát triển, năng suất ngô trồng trên đất đỏ vàng lào cai

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM NGUYỄN THỊ LAN ANH NGHIÊN CỨU SỰ DI ĐỘNG ĐẠM CỦA CÁC LOẠI PHÂN VIÊN NHẢ CHẬM VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA CHÚNG ĐẾN SINH TRƯỞNG, PHÁT TRIỂN, NĂNG SUẤT NGÔ TRỒNG TRÊN

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

NGUYỄN THỊ LAN ANH

NGHIÊN CỨU SỰ DI ĐỘNG ĐẠM CỦA CÁC LOẠI PHÂN VIÊN NHẢ CHẬM VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA CHÚNG ĐẾN SINH TRƯỞNG,

PHÁT TRIỂN, NĂNG SUẤT NGÔ TRỒNG TRÊN ĐẤT ĐỎ VÀNG LÀO CAI

LUẬN ÁN TIẾN SĨ

NHÀ XUẤT BẢN HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP - 2019

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

NGUYỄN THỊ LAN ANH

NGHIÊN CỨU SỰ DI ĐỘNG ĐẠM CỦA CÁC LOẠI PHÂN VIÊN NHẢ CHẬM VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA CHÚNG ĐẾN SINH TRƯỞNG, PHÁT TRIỂN, NĂNG SUẤT NGÔ TRỒNG TRÊN ĐẤT ĐỎ VÀNG LÀO CAI

Chuyên ngành: Khoa học cây trồng

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Nguyễn Tất Cảnh

PGS.TS Nguyễn Thế Hùng

HÀ NỘI – 2019

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các kết quả nghiên cứu được trình bày trong luận án là trung thực, khách quan và chưa từng sử dụng bảo vệ

để lấy bất kỳ học vị nào

Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận án đã được cảm

ơn, các thông tin trích dẫn trong luận án này đều được ghi rõ nguồn gốc

Hà Nội, ngày tháng năm 2019

Tác giả luận án

Nguyễn Thị Lan Anh

LỜI CẢM ƠN

Trong suốt thời gian học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận án, tôi đã nhận được sự hướng dẫn, chỉ bảo tận tình của các thầy cô giáo, sự giúp đỡ, động viên của bạn

bè, đồng nghiệp và gia đình

Nhân dịp hoàn thành luận án, cho phép tôi được bày tỏ lòng kính trọng và biết

ơn sâu sắc tới PGS.TS Nguyễn Tất Cảnh, PGS.TS Nguyễn Thế Hùng đã tận tình hướng dẫn, dành nhiều công sức, thời gian và tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới Ban Giám đốc, Ban Quản lý đào tạo,

Bộ môn Canh tác học, Bộ môn Cây lương thực Khoa Nông học – Học viện Nông nghiệp Việt Nam đã tận tình giúp đỡ tôi trong quá trình học tập, thực hiện đề tài và hoàn thành luận án

Tôi xin chân thành cảm ơn tập thể lãnh đạo, cán bộ viên chức Công ty Cổ phần Công nghệ Xanh Nông nghiệp I, UBND xã Quang Kim, huyện Bát Xát đã giúp đỡ và tạo điều kiện cho tôi trong quá trình thực hiện đề tài

Xin chân thành cảm ơn gia đình, người thân, bạn bè, đồng nghiệp đã tạo mọi điều kiện thuận lợi và giúp đỡ tôi về mọi mặt, động viên khuyến khích tôi hoàn thành luận án./

Hà Nội, ngày tháng năm 2019

Nghiên cứu sinh

Nguyễn Thị Lan Anh

MỤC LỤC

Lời cam đoan i

Lời cảm ơn ii

Mục lục iii

Danh mục chữ viết tắt vi

Danh mục bảng viii

Danh mục hình xi

Trích yếu luận án xiii

Thesis abstract xv

Phần 1 Mở đầu 1

1.1 Tính cấp thiết của đề tài 1

1.2 Mục tiêu của đề tài 2

1.2.1 Mục tiêu chung 2

1.2.2 Mục tiêu cụ thể 3

1.3 Phạm vi nghiên cứu 3

1.4 Những đóng góp mới của đề tài 3

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

1.5.1 Ý nghĩa khoa học 3

1.5.2 Ý nghĩa thực tiễn 4

Phần 2 Tổng quan tài liệu 5

2.1 Tình hình sản xuất ngô trên thế giới và Việt Nam 5

2.1.1 Vai trò của cây ngô 5

2.1.2 Tình hình sản xuất ngô trên thế giới 6

2.1.3 Tình hình sản xuất ngô tại Việt Nam 8

2.2 Nghiên cứu bón phân cho ngô trên thế giới và ở Việt Nam 10

2.2.1 Vai trò của phân bón đối với cây ngô 10

2.2.2 Nghiên cứu về phân bón cho ngô trên thế giới và Việt Nam 11

2.2.3 Nghiên cứu về phân bón nhả chậm cho ngô trên thế giới và Việt Nam 14

2.3 Một số nghiên cứu về sự di động đạm 17

2.4 Sự mất đạm trong nông nghiệp 20

2.5 Một số giải pháp kỹ thuật nâng cao hiệu quả sử dụng phân bón 22

2.5.1 Sử dụng phân viên nhả chậm bón cho cây trồng 22

2.5.2 Sử dụng phần mềm HYDRUS để mô phỏng sự di chuyển của đạm trong đất nghiên cứu 24

2.5.3 Sử dụng dịch chiết thực vật có khả năng ức chế urease 26

2.6 Đặc điểm đất đai và tình hình sản xuất ngô tại vùng nghiên cứu 29

2.6.1 Đặc điểm đất đai khu vực nghiên cứu 29

2.6.2 Tình hình sản xuất ngô tại Lào Cai 31

2.7 Một số nhận xét từ tổng quan nghiên cứu 32

Phần 3 Vật liệu và phương pháp nghiên cứu 33

3.1 Địa điểm nghiên cứu 33

3.2 Thời gian nghiên cứu 33

3.3 Đối tượng và vật liệu nghiên cứu 33

3.4 Nội dung nghiên cứu 34

3.4.1 Đánh giá hiện trạng sản xuất ngô vùng nghiên cứu 34

3.4.2 Nghiên cứu sự di động của đạm trong phân viên nhả chậm khi bón vào đất đỏ vàng Lào Cai 34

3.4.3 Nghiên cứu ảnh hưởng các loại phân viên nhả chậm và kĩ thuật bón đến sinh trưởng, phát triển và năng suất ngô vụ Xuân 34

3.4.4 Xây dựng mô hình thử nghiệm và đánh giá hiệu quả kinh tế 34

3.5 Phương pháp nghiên cứu 35

3.5.1 Phương pháp thu thập số liệu 35

3.5.2 Phương pháp thí nghiệm trong phòng 37

3.5.3 Phương pháp thí nghiệm đồng ruộng 40

3.5.4 Xây dựng mô hình bón phân viên nhả chậm cho ngô 42

3.6 Chỉ tiêu và phương pháp theo dõi 43

3.7 Phương pháp phân tích 45

3.8 Phương pháp xử lý số liệu 46

3.8.1 Các công thức tính toán số liệu 46

3.8.2 Các phần mềm thống kê xử lý số liệu 51

Phần 4 Kết quả và thảo luận 52

4.1 Thực trạng sản xuất ngô tại huyện Bát Xát, Lào Cai 52

4.1.1 Đặc điểm khí hậu, thời tiết vùng nghiên cứu 52

4.1.2 Diện tích, năng suất, sản lượng ngô của Bát Xát từ năm 2005 - 2016 54

4.1.3 Thực trạng kỹ thuật canh tác ngô tại Bát Xát 55

4.1.4 Tình hình sử dụng phân bón các hộ điều tra tại Bát Xát 58

4.1.5 Tính chất đất vùng nghiên cứu 60

4.2 Nghiên cứu sự di động của đạm của phân viên nhả chậm khi bón vào đất đỏ vàng Lào Cai 62

4.2.1 Nghiên cứu mô phỏng rửa trôi đạm hòa tan theo chiều sâu của đất có độ ẩm khác nhau bằng mô hình Hydrus-2D 62

4.2.2 Sự biến động của EC (electro-conductivity) khi bón các dạng phân viên nhả chậm vào đất đỏ vàng của Lào Cai 68

4.2.3 Sự thay đổi nồng độ amon khi bón các loại phân viên nhả chậm 70

4.2.4 Nghiên cứu sự di động đạm của các loại phân viên nhả chậm khi được bón vào đất đỏ vàng của Lào Cai trên phần mềm HYDRUS -2D 77

4.3 Nghiên cứu ảnh hưởng các dạng phân viên nhả chậm và kỹ thuật bón đến sinh trưởng, phát triển và năng suất ngô 81

4.3.1 Ảnh hưởng của các dạng phân viên nhả chậm đến sinh trưởng, phát triển và năng suất ngô 81

4.3.2 Ảnh hưởng của khoảng cách và độ sâu bón phân viên nhả chậm đến sinh trưởng, phát triển và năng suất ngô 89

4.4 Xây dựng mô hình ứng dụng kết quả nghiên cứu cho ngô NK66 tại vùng đất đỏ vàng của Lào Cai 102

4.5 Đánh giá hiệu quả kinh tế của mô hình thử nghiệm 103

Phần 5 Kết luận và kiến nghị 104

5.1 Kết luận 104

5.2 Kiến nghị 105

Danh mục các công trình công bố có liên quan đến luận án 106

Tài liệu tham khảo 107

Phụ lục 121

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Nghĩa tiếng Việt

AWD Alternate wetting and drying mode

Tưới luân phiên khô ướt ACF Phân bón tráng attapulgite

BNNPTNT Bộ nông nghiệp phát triển nông thôn

BCU Bentonite coated urea - urê tráng bentonite

CV Coefficient of Variation – Hệ số biến động

CIMMYT International Maize and Wheat Improvement Center

Trung tâm Cải tạo Ngô và Lúa mỳ CEC Dung tích trao đổi cation – Cation Exchange Capacity

CRF Controlled Release Fertilizer

Phân chậm tan có kiểm soát EFF Phân bón cải thiện với môi trường

FAO Food and Agriculture Organization of the United Nations-

Tổ chức Nông – Lương thế giới

IFPRI International Food Policy Research Institute

Viện nghiên cứu chính sách thực phẩm quốc tế LSD Least Signification Difference – Sai khác nhỏ nhất có ý nghĩa NSTT Năng suất thực thu

NUE Nitrogen Use Efficiency - Hiệu suất sử dụng đạm

NBPT thiophosphrictriamide

nBTPT n-Butyl Thiophotphoric Triamit

PVNC Phân viên nhả chậm

PTNT Phát triển nông thôn

RRA Rapid Rural Appraisal

Điều tra nhanh nông thôn PGCU Phosphogypsum coated urea - urê tráng phosphogypsum

SRF Slow release fertilizer - Phân nhả chậm

SCU Sulphur coated urea - urê tráng lưu huỳnh

TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam

TGST Thời gian sinh trưởng

U uncoated urea - urê không tráng

UNESCO United Nations Educational, Scientific and Cultural

Organization

Tổ chức giáo dục, khoa học và văn hóa Liên hiệp quốc

DANH MỤC BẢNG

2.1 Diện tích, năng suất và sản lượng của ba cây lương thực chính giai đoạn

2010-2016 7

2.2 Diện tích, năng suất và sản lượng ngô thế giới giai đoạn 2005 – 2016 7

2.3 Tình hình sản xuất ngô ở Việt Nam giai đoạn 2005 – 2015 8

2.4 Hiệu quả bón phân cân đối cho ngô 13

2.5 Đặc điểm đất của huyện Bát Xát – Lào Cai 30

2.6 Tình hình sản xuất ngô ở Lào Cai 31

3.1 Một số tính chất đất trước thí nghiệm 33

4.1a Một số chỉ tiêu khí hậu tại huyện Bát Xát tỉnh Lào Cai 52

4.1b Một số chỉ tiêu khí hậu tại huyện Bát Xát tỉnh Lào Cai 53

4.2 Tình hình sản xuất ngô của Bát Xát từ năm 2005 đến 2016 54

4.3 Cơ cấu giống ngô lai chủ yếu vụ Xuân năm 2010-2013 tại Bát Xát 55

4.4 Hiện trạng canh tác ngô tại Bát Xát 56

4.5 Phân tích SWOT thực trạng sản xuất ngô tại Bát Xát, Lào Cai 57

4.6 Tình hình sử dụng phân bón cho ngô năm 2013 tại Bát Xát 58

4.7 Một số yếu tố hạn chế hiệu quả sử dụng phân bón cho ngô trên vùng đất đỏ vàng tại Lào Cai 59

4.8 Một số tính chất lý, hóa học của đất vùng nghiên cứu 60

4.9 Sự thay đổi hàm lượng amon ở đất đỏ vàng Lào Cai 70

4.10 Đặc điểm động thái của NH4+ trong đất đỏ vàng Lào Cai 71

4.11 Đạm giải phóng từ phân viên nhả chậm C1 và L1 72

4.12 Lượng N giải phóng từ phân viên nhả chậm bọc keo với dịch chiết (C1) và lượng amon trong đất đỏ vàng Lào Cai 73

4.13 Lượng N giải phóng từ phân viên nhả chậm bọc dịch chiết (L1) và lượng amon trong đất đỏ vàng Lào Cai 73

4.14 Đặc điểm động thái của giải phóng đạm từ phân viên nhả chậm C1 và L1 73

4.15 Mô hình tuyến tính dự đoán giải phóng N từ C1 và L1 75

4.16 Thời gian sinh trưởng của qua các giai đoạn giống ngô NK66 82

4.17 Ảnh hưởng của các loại phân viên nhả chậm đến một số chỉ tiêu sinh

trưởng của giống ngô NK66 83 4.18 Ảnh hưởng của các loại phân viên nhả chậm tới chỉ số diện tích lá của

giống ngô NK66 84 4.19 Ảnh hưởng của các loại phân viên nhả chậm đến khả năng chống chịu của

ngô NK66 86 4.20 Ảnh hưởng của các loại phân viên nhả chậm đến các yếu tố cấu thành

năng suất của giống ngô NK66 86 4.21 Ảnh hưởng của các loại phân viên nhả chậm đến năng suất giống ngô

NK66 88 4.22 Hiệu quả kinh tế khi sử dụng các loại phân viên nhả chậm cho giống ngô

NK66 89 4.23 Ảnh hưởng của khoảng cách và độ sâu bón phân viên nhả chậm đến các

giai đoạn sinh trưởng của giống ngô NK66 89 4.24 Ảnh hưởng riêng rẽ của khoảng cách bón khác nhau đến một số chỉ tiêu

hình thái cây và bắp của giống ngô NK66 90 4.25 Ảnh hưởng riêng rẽ của độ sâu bón khác nhau đến một số chỉ tiêu hình

thái cây và bắp của giống ngô NK66 91 4.26 Ảnh hưởng tương tác của khoảng cách và độ sâu bón đến một số chỉ tiêu

hình thái cây và bắp của giống ngô NK66 91 4.27 Ảnh hưởng riêng rẽ của khoảng cách bón đến chỉ số diện tích lá và khả

năng tích luỹ chất khô của giống ngô NK66 92 4.28 Ảnh hưởng riêng rẽ của độ sâu bón đến chỉ số diện tích lá và khả năng tích

luỹ chất khô của giống ngô NK66 93 4.29 Ảnh hưởng tương tác của khoảng cách và độ sâu bón đến chỉ số diện tích

lá và khả năng tích luỹ chất khô của giống ngô NK66 94 4.30 Ảnh hưởng của khoảng cách và độ sâu bón đến khả năng chống chịu của

giống ngô NK66 96 4.31 Ảnh hưởng riêng rẽ của khoảng cách bón đến các yếu tố cấu thành năng

suất và năng suất giống ngô NK66 96 4.32 Ảnh hưởng riêng rẽ của độ sâu bón đến các yếu tố cấu thành năng suất và

năng suất giống ngô NK66 98

4.33 Ảnh hưởng của khoảng cách và độ sâu bón đến các yếu tố cấu thành năng

suất và năng suất giống ngô NK66 100 4.34 So sánh các chỉ tiêu sinh trưởng, các yếu tố cấu thành năng suất và năng

suất của hai mô hình thử nghiệm 102 4.35 Hiệu quả kinh tế mô hình sử dụng phân viên nhả chậm bón cho giống ngô

NK66 tại Quang Kim, Bát Xát 103

DANH MỤC HÌNH

2.1 Diễn biến của nitơ khi bón vào đất 20

3.1 Sơ đồ nghiên cứu tổng quát 35

3.2 Mô tả phương pháp điều tra hiện trạng sản xuất ngô 36

3.3 Cột đất với các điều kiện biên và chu trình vận hành 38

3.4 Mô hình thí nghiệm xác định lượng NH4+ giải phóng và di chuyển sau bón của các dạng phân viên nhả chậm 39

4.1 Phẫu diện đất trồng ngô tại xã Quang Kim, huyện Bát Xát, tỉnh Lào Cai 61

4.2a Sự biến thiên hàm lượng nước theo thí nghiệm và mô phỏng ở cột đất bão hòa C1, độ sâu nghiên cứu 10cm 63

4.2b Sự biến thiên hàm lượng nước theo thí nghiệm và mô phỏng ở cột đất bão hòa C1, độ sâu nghiên cứu 30cm 63

4.3a Diễn biến nồng độ amon theo thời gian và độ sâu đất 64

4.3b Diễn biến nồng độ nitrat theo thời gian và độ sâu đất 65

4.4a Diễn biến nồng độ amon khi tưới nước luân phiên khô và ướt (AWD) 66

4.4b Diễn biến nồng độ nitrat khi tưới nước luân phiên khô và ướt (AWD) 66

4.5 Biến động EC ở độ sâu 5 cm sau khi bón các loại phân viên nhả chậm 68

4.6 Biến động EC ở độ sâu 10 cm sau khi bón các loại phân viên nhả chậm 69

4.7 Biến động EC ở độ sâu 15 cm sau khi bón các loại phân viên nhả chậm 69

4.8 Sự thay đổi hàm lượng amon của các loại phân viên nhả chậm trên đất đỏ vàng Lào Cai 71

4.9 Lượng đạm giải phóng từ phân viên nhả chậm C1 và L1 72

4.10 Tương quan giữa lượng đạm giải phóng và nồng độ amon 74

4.11 Nồng độ amon trong đất sau 5 ngày bón phân viên nhả chậm 77

4.12 Nồng độ amon trong đất sau 10 ngày bón phân viên nhả chậm 78

4.13 Nồng độ amon trong đất sau 20 ngày bón phân viên nhả chậm 79

4.14 Nồng độ amon trong đất sau 30 ngày bón phân viên nhả chậm 80

4.15 Nồng độ amon trong đất sau 60 ngày bón phân viên nhả chậm 81

4.16a Tương quan giữa năng suất ngô với khoảng cách bón phân viên nhả chậm vụ Xuân 2014 97

4.16b Tương quan giữa năng suất ngô với khoảng cách bón phân viên nhả chậm

vụ Xuân 2015 98 4.17a Tương quan giữa năng suất ngô với độ sâu bón phân viên nhả chậm vụ

Xuân 2014 99 4.17b Tương quan giữa năng suất ngô với độ sâu bón phân viên nhả chậm vụ

Xuân 2015 100 4.18 Ảnh hưởng của khoảng cách và độ sâu bón phân viên nhả chậm đến năng

suất thực thu giống ngô NK66 tại Lào Cai 101

TRÍCH YẾU LUẬN ÁN Tên tác giả: Nguyễn Thị Lan Anh

Tên Luận án: Nghiên cứu sự di động đạm của các loại phân viên nhả chậm và ảnh hưởng

của chúng đến sinh trưởng, phát triển, năng suất ngô trồng trên đất đỏ vàng Lào Cai

Chuyên ngành: Khoa học cây trồng Mã số: 9.62.01.10

Tên cơ sở đào tạo: Học viện Nông nghiệp Việt Nam

Mục đích nghiên cứu

Xác định sự di động đạm của các dạng phân viên nhả chậm và biện pháp canh tác phù hợp nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng phân bón cho ngô góp phần hoàn thiện quy trình thâm canh ngô năng suất cao trên đất đỏ vàng của Lào Cai

Phương pháp nghiên cứu

- Nội dung nghiên cứu: (1) Đánh giá hiện trạng sản xuất ngô vùng nghiên cứu (2) Nghiên cứu sự di động của đạm trong phân viên nhả chậm khi bón vào đất đỏ vàng Lào Cai (3) Nghiên cứu ảnh hưởng các loại phân viên nhả chậm và kĩ thuật bón đến sinh trưởng, phát triển và năng suất ngô NK66 (4) Xây dựng mô hình thử nghiệm và đánh giá hiệu quả kinh tế

- Phương pháp nghiên cứu:

+ Phương pháp thu thập số liệu: Số liệu thứ cấp được thu thập thông qua các số

liệu thống kê của Cục thống kê tỉnh Lào Cai, Trạm khí tượng thủy văn và các báo cáo

sản xuất nông nghiệp của UBND huyện Bát Xát, tỉnh Lào Cai Số liệu sơ cấp được thu thập bằng phương pháp điều tra nhanh nông thôn có sự tham gia của người dân (RRA) với việc sử dụng phiếu điều tra

+ Phương pháp thí nghiệm đồng ruộng;

+ Phương pháp phân tích và tính toán số liệu: (1) Phương pháp phân tích mẫu đất và đạm (2) Xác định sự di động đạm bằng phần mềm Hydrus 2.0 (3) Phân tích kết quả thí nghiệm bằng phân mềm IRRISTAT 5.0

- Vật liệu và đối tượng nghiên cứu: Giống ngô lai NK66; Các loại phân viên nhả

chậm

Kết quả chính và kết luận

1) Bát Xát là một trong bốn huyện trồng ngô nhiều nhất trong toàn tỉnh Lào Cai,

có 90% giống ngô lai được trồng, trong đó giống ngô NK66 là giống được trồng chủ

yếu, do bón phân chưa cân đối và lượng phân chưa theo quy trình nên năng suất mới đạt 36,94 tạ/ha (2016) Để đạt năng suất ngô 41 tạ/ha trở lên, người dân bón N, P, K đến 281,3 kg/ha, phải bón nhiều lần nên tốn công lao động mà lại chưa phát huy được cao tiềm năng năng suất của giống dẫn đến năng suất và hiệu quả kinh tế còn thấp.

2) Sử dụng phần mềm Hydrus-2D để dự đoán diễn biến đạm trong đất đỏ vàng ở Bát Xát, Lào Cai cho thấy khi hòa loãng phân đạm ure để tưới liên tục lượng đạm mất

đi cao hơn 50% so với chia làm nhiều lần tưới Khi tưới khô ẩm luân phiên có 45% đạm N- NH4+ bị di động ra khỏi cột đất, 3% bị hấp thụ, 23% bị rửa trôi vào nước ngầm, khoảng 25,2% bị mất do quá trình phản nitrat hóa

3) Khi bón các loại phân viên nhả chậm vào đất đỏ vàng Lào Cai cho thấy đạm N- NH4+ di động chủ yếu theo chiều sâu và tập trung nhiều ở độ sâu 9cm đến 11cm Sau

30 ngày đạm di động khắp vùng rễ cây Loại phân viên nhả chậm bọc keo và dịch chiết giải phóng N chậm hơn so với loại nén và loại bọc dịch chiết Số liệu đạm N- NH4+ di động trong đất được mô phỏng bằng phần mềm Hydrus - 2D là tương đồng so với số liệu đi động đạm thực tế

4) Bón phân viên nhả chậm bọc keo và dịch chiết với lượng 110 N + 24 P2O5 +

57 K2O/ha và bón lót bổ sung 36 kg P2O5 kg/ha, ngay sau khi gieo hạt ngô NK66 với mật độ 5,7 vạn cây/ha tại huyện Bát Xát, tỉnh Lào Cai cho ảnh hưởng tích cực đến chỉ

số diện tích lá ở cả 2 vụ (Xuân 2013: 3,97 m2 lá/m2 đất, Xuân 2014: 4,01 m2 lá/m2 đất), năng suất cao nhất đạt 78,97 tạ/ha ở vụ Xuân 2013 và 79,57 tạ/ha ở vụ Xuân 2014

5) Bón phân viên nhả chậm bọc keo và dịch chiết cách gốc ngô 8,75 cm và ở độ sâu 8,63 cm so với bề mặt luống, ngô sinh trưởng, phát triển và cho năng suất cao nhất (82,30 tạ/ha ở vụ Xuân 2014 và 81,69 tạ/ha ở vụ Xuân 2015)

6) Mô hình thử nghiệm cho thấy khi sử dụng phân viên nhả chậm bọc keo và dịch chiết (110N + 24 P2O5 + 57 K2O/ha) và bón lót bổ sung 36 kg P2O5/ha năng suất đạt 71,32 tạ/ha cao hơn đối chứng 14,97%, mang lại lợi nhuận lớn hơn 9,35 triệu/ha so với sử dụng phân bón thông thường

THESIS ABSTRACT PhD candidate: Nguyen Thi Lan Anh

Thesis Title: The research on nitrogen movement of slow release fertilizers and the their

effects on the Growth, Development and Yield of maize on yellow red soil in Lao Cai

Major: Crop Science Code: 9.62.01.10

Educational organization: Vietnam National University of Agriculture (VNUA)

Research Objectives

Determination of nitrogen movement of slow release nitrogen fertilizers and appropriate cultivation methods to enhance the fertilizer using effect (FUE) of maize, which contributes improvement of the farming technique process to increase maize’s productivity

Materials and Methods

- Research contents: (1) Assessment of current situation of maize production in the ressearch area.(2) Study on nitrogen movement from slow release fertilizers when applied

to red-yellow soil in Lao Cai (3) Study on effects of slow release fertilizer types and fertilizing application techniques on the growth, development and yield of NK66 maize (4) Building a trial model and evaluating its economic efficiency

- Research Methods

+ Data collection method: The secondary data was collected through statistical data of General Statistics Office of Lao Cai, Hydro – Meteorological Forecasting stations and reports of agricultural production of People’s Committee of Bat Xat district Lao Cai Primary data was collected using (RRA) with using questionnaires

+ Filed experiment method;

+ Data analysis: (1) Analysis method of soil and nitrogen samples (2) Determination

of nitrogen movement by Hydrus 2.0 software (3) Analysis of experimental error by IRRISTAT 5.0 software

- Materials: Hybrid NK66 maize, slow release fertilizers

Main findings and conclusions

1) Bat Xat is one of the four largest maize growing districts in Lao Cai province, with 90% of hybrid maize varieties being grown, of which NK66 corn is the main variety grown, due to unbalanced fertilization and unregulated fertilizer Therefore, the productivity is 36.94 quintal/ha (2016) With corn seed yield 4.1 tone/ha farmer applied

N P K is 281,3 kg/ha, need to apply many times, so it is labor-intensive but it does not promote the high yield potential of the variety, resulting in low seed yield and economic efficiency

2) Using Hydrus-2D software for simulation of nitrogen concentration change in yellow red soil in Bat Xat district, Lao Cai province showed that the nitrogen amount loss was 50% higher than when maize irrigated with more irrigation times When irrigating dry and moist alternately, 45% nitrogen N- NH4+ amount was removed from the soil comlumn, 3% was absorbed, 23% was washed into the groundwater, about 25.2% was

lost due to denitrification process

3) Application of slow release fertilizer in yellow red soil in Lao Cai province the concentration nitrogen N- NH4+ movement is mainly in depth and concentrated at a depth

of 9 cm to 11 cm After 30 days nitrogen moves throughout the root system This shows that the slow released fertilizer pellet coated glue and extracted plant solution released nitrogen slower Soil nitrogen N- NH4+ mobile data simulated by Hydrus - 2D software are similar to actual nitrogen dynamics

4) Slow release fertilizers coated glue and extracted plant solution appliedwith the amount 110 N + 24 P2O5 + 57 K2O/ha and supplemented basal fertilizing with 36 kg P2O5

kg/ha immediately after sowing maize with the density of 57 thousand plants/ha had positive influence on growth and productivity of NK66 maize in Bat Xat district, Lao Cai

province in spring 2014

5) Application of slow release fertilizer coated glue and extracted plant solution at

a distance of 8,75 cm from soil surface and 8,63 cm from corn seedincreased maize growth, development and seed yield up to 8230 kg/ha in spring season 2014 and 8169 kg/

PHẦN 1 MỞ ĐẦU

1.1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

Cây ngô (Zea mays L.) là một loại cây ngũ cốc quan trọng trên thế giới, đến năm 2014 diện tích ngô đứng thứ 2 chỉ sau lúa mì và có sản lượng vượt lên lúa mì và lúa gạo Ở Việt Nam, cây ngô là cây lương thực được trồng ở tất cả các vùng sinh thái (FAOSTAT, 2014) Do cây ngô có khả năng chịu hạn, không kén đất nên trồng được ở các địa hình khác nhau đặc biệt khu vực miền núi nơi có địa hình dốc và không chủ động nước tưới Trong quá trình canh tác, lượng dinh dưỡng trong đất giảm dần do cây hút và bị rửa trôi do vậy muốn cây ngô đạt được năng suất cao thì cần bón phân đầy đủ và đúng cách

Nitơ là yếu tố quan trọng hàng đầu đối với cây trồng nói chung và cây ngô nói riêng, là yếu tố dinh dưỡng quan trọng để cây sinh trưởng phát triển và hình thành năng suất, chất lượng Các nghiên cứu của các nhà khoa học đã chỉ ra đạm (N) là nguyên tố hạn chế chính đến năng suất cây trồng, do hiệu quả sử dụng thấp

vì N chỉ được cây sử dụng một phần (Trenkel, 2010; Shaviv, 2001) nên hiệu lực của phân bón hóa học rất thấp, chiếm khoảng 40 - 50% phân đạm, 50 - 60% phân kali và 40 - 50% phân lân (Vanek, 2001) Tính chung trên toàn thế giới, hiệu quả

sử dụng đạm của cây lấy hạt nói chung và ngô nói riêng chỉ đạt 33% Có tới 67% lượng đạm bị mất đi, tương ứng với khoảng 15,9 tỷ đô la (William and Gordon, 1999)

Tại tỉnh Lào Cai ngoài lúa thì ngô cũng là cây lương thực chính của cộng đồng dân tộc ít người, diện tích trồng ngô năm 2015 là 36,8 nghìn ha (Tổng cục Thống kê, 2016) năng suất đạt 36,2 tạ/ha Theo báo cáo của UBND huyện Bát Xát (2010), ngô được canh tác chủ yếu trên đất đỏ vàng (đất đỏ vàng chiếm 61,01% diện tích đất tự nhiên của huyện) Quá trình canh tác ngô người dân chỉ bón phân đơn hoặc NPK vào lúc gieo hạt, một số ít người dân bón bổ sung 1 lần vào lúc cây 5 - 7 lá, lượng bón không theo quy trình Do vậy, vừa tốn công mà không phát huy được hiệu quả của phân bón, do lúc cây cần lượng dinh dưỡng vào giai đoạn quan trọng thì phân chưa được bón đầy đủ, thêm vào đó sự biến đổi khí hậu làm cho vùng núi thường sảy ra lũ lớn vào mùa mưa, hạn hán vào mùa khô nên một lượng lớn phân bón bị mất đi do rửa trôi, bay hơi, thấm sâu vào

trong đất làm giảm độ mầu mỡ của đất, nước ngầm bị ô nhiễm đe dọa đến môi

trường và sức khỏe con người (Cameron et al., 2013).

Hiện nay có khá nhiều các giải pháp để nâng cao hiệu quả sử dụng phân bón như bón phân cân đối, bón làm nhiều lần, sử dụng hài hòa các nguồn phân bón khác nhau kể cả vô cơ và hữu cơ, tái sử dụng rơm rạ, tưới nước tiết kiệm, tưới tiêu xen kẽ, sử dụng các công cụ phụ trợ để dự đoán nhu cầu dinh dưỡng của cây (Phạm Quang Hà và Nguyễn Văn Bộ, 2013) Kiểm soát sự giải phóng dinh dưỡng của phân bón phù hợp với nhu cầu dinh dưỡng của cây trồng theo thời gian sinh trưởng là cách nhanh nhất và thuận tiện nhất để giảm thiểu sự mất phân phân bón đồng thời kéo dài hiệu quả phân bón theo thời gian Phân viên nhả chậm (PVNC) là loại phân kiểm soát sự hòa tan đạm do được bọc bởi các phụ gia giúp cho việc giải phóng các chất dinh dưỡng đáp ứng lý tưởng nhu cầu của cây (Trenkel, 2010) Như vậy, sử dụng phân viên nhả chậm bón cho cây được xem là phương pháp thúc đẩy nâng cao năng suất cây trồng và làm giảm những tác động tiêu cực đến môi trường gây ra do phát thải khí (NH3, N2O, etc) (Trenkel, 2010) Tuy nhiên, tại Việt Nam còn ít nghiên cứu ảnh hưởng của phân viên nhả chậm đến lượng NO3- và NH4+ trong đất, đặc biệt đối với đất đỏ vàng của Lào Cai chưa

có nghiên cứu nào Thực tế sự bay hơi của NH3 tỷ lệ thuận với nồng độ NH4+trong dung dịch đất (Shaviv and Mikkelsen, 1993) Sự hình thành N2O cùng với nồng độ nitrate cao (NO3-) trong đất (Jenkinson, 1990) và giảm thiểu việc tích luỹ đạm vô cơ trong đất (NH4+, NO3-, etc) với mong muốn giảm bay hơi N2O

(Firestonne and Davidson, 1989; Zhang et al., 2016) Do vậy, nghiên cứu sự di

động đạm của các loại phân viên nhả chậm (PVNC) bón một lần cho ngô trên đất

đỏ vàng Lào Cai nhằm kiểm soát được lượng phân bón cho cây ngô được đánh giá là có tiềm năng ứng dụng cao từ đó nâng cao hiệu quả kinh tế cho ngành sản xuất ngô, góp phần bảo vệ môi trường và nâng cao chất lượng sản phẩm là rất cần thiết

1.2 MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI

1.2.1 Mục tiêu chung

Xác định sự di động đạm N - NH4+ của các loại phân viên nhả chậm và biện pháp kỹ thuật phù hợp cho ngô nhằm góp phần hoàn thiện quy trình thâm canh ngô đạt năng suất và hiệu quả cao trên đất đỏ vàng của Lào Cai

- Đề tài luận án được thực hiện từ năm 2013 - 2017 tại Học viện Nông nghiệp Việt Nam và huyện Bát Xát, tỉnh Lào Cai

1.4 NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA ĐỀ TÀI

Đã mô hình hóa được sự di động đạm N- NH4+của các loại phân viên nhả chậm trong đất đỏ vàng Lào Cai theo chiều sâu ở các thời điểm khác nhau Kết quả cho thấy đạm di động chủ yếu theo chiều sâu và tập trung nhiều ở độ sâu từ 9

- 11cm Sau 30 ngày đạm di động đều khắp vùng rễ cây

Đã xác định được phương pháp bón phân viên nhả chậm phù hợp cho giống ngô NK66 khi trồng trên đất đỏ vàng của Lào Cai là bón một lần khi gieo hạt; bón 2 viên/1gốc ngô, khối lượng 1 viên là 4,2g Với mật độ 5,7 vạn cây/ha, lượng phân bón là 110 kg N + 24 kg P2O5 + 57 kg K2O/ha và bót lót bổ sung 36

kg P2O5/ha, bón cách hạt ngô 10cm và sâu 10 cm

1.5 Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI

1.5.1 Ý nghĩa khoa học

Công trình nghiên cứu đã cung cấp những dẫn liệu khoa học có giá trị về xác định được sự di động đạm N- NH4+ trên đất đỏ vàng là cơ sở khoa học quan trọng để xác định được độ sâu bón và khoảng cách bón phù hợp cho một giống

ngô và một loại đất cụ thể

Sự di động của đạm N- NH4+ phụ thuộc khá nhiều vào các chất kìm hãm quá trình thủy phân đạm và hạn chế mức độ hòa tan của đạm, đây là cơ sở khoa học để nghiên cứu sản xuất các loại phân đạm chậm tan phù hợp cho từng loại cây trồng và từng vùng đất cụ thể

Các yếu tố ảnh hưởng đến sự di động đạm N- NH4+sau khi bón phân viên nhả chậm cùng với kết quả xác định độ sâu bón và khoảng cách bón phù hợp cho ngô là tài liệu tham khảo có giá trị cho các nghiên cứu tiếp theo và phục vụ cho công tác giảng dạy

1.5.2 Ý nghĩa thực tiễn

Xác định được hiệu quả, cách bón phân viên nhả chậm cho giống ngô lai NK66 trên đất đỏ vàng Lào Cai, góp phần xây dựng quy trình kỹ thuật bón phân viên nhả chậm trồng ngô đạt hiệu quả kinh tế cao tại huyện Bát Xát, tỉnh Lào Cai

PHẦN 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

2.1 TÌNH HÌNH SẢN XUẤT NGÔ TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM

2.1.1 Vai trò của cây ngô

Ngô là nguồn giải quyết lương thực cho nhiều dân tộc trên thế giới Đã từ lâu, cây ngô được xếp vào trong cơ cấu cây trồng nông nghiệp ở các vùng đồi hẻo lánh, người ta dùng ngô làm lương thực chính Ngô đặc biệt quan trọng với hơn 900 triệu người nghèo của các nước thuộc châu Phi, châu Á va Mỹ La Tinh (CIMMYT and IITA, 2011) Nếu như ở châu Á, khẩu phần ăn chính hàng ngày

là cơm, cá, rau xanh, thì ở châu Mỹ Latinh là bánh ngô các loại, đậu đỗ và ớt; còn châu Âu lại là bánh mì, khoai tây và sữa Ngô là nguồn dinh dưỡng chính của loài người, đã giúp cho loài người giải quyết nạn đói thường xuyên đe dọa, là cây

"báo hiệu của ấm no"

Ngô được sử dụng làm lương thực, thức ăn gia súc và công nghiệp (Yazdi

et al., 2011) Ngô cung cấp khoảng 15 - 56% tổng lượng calo cho con người ở khoảng 25 quốc gia đang phát triển (Prasanna et al., 2001) Theo ước tính của

FAO, ở Châu Phi ngô cung cấp khoảng 1/5 tổng lượng calo và 17 - 60% protein

hàng ngày cho con người ở 12 quốc gia (Krivanek et al., 2007) Thành phần dinh

dưỡng trong hạt ngô gồm có hàm lượng protein 10%, tinh bột 72%, dầu 1,4%, đặc biệt chứa các axit amin không thay thế (Leusin, Isoleusin, Tyrosin, Threonin, Lyzin ) Ngô là cây lương thực có ý nghĩa đối với những nước chậm và đang phát triển vì ngô là lương thực chính cho người dân ở những quốc gia này (Hafiz

et al., 2015)

Nhiều nghiên cứu đã công bố hạt ngô có hàm lượng các thành phần hợp chất hoạt tính sinh học và chất chống oxy hóa có tác dụng chống ung thư, ngăn chặn bệnh tim mạch, điều khiển chống béo phì, giảm bệnh tiểu đường và khả năng kháng viêm nhiễm (Jones, 2005; He and Giusti, 2010)

Việt Nam dùng ngô làm thức ăn chăn nuôi là chính (khoảng 90%) song tỷ

lệ ngô trong tổng số chất tinh chỉ khoảng 50% vì ta còn dùng thêm gạo gẫy, cám, bột sắn Theo Tổng cục Thống kê (2017), sản lượng ngô cả nước năm 2015 đạt 5.288,1 nghìn tấn tăng 9,81% so với năm 2014 nhưng vẫn chưa đáp ứng được nhu cầu sử dụng ngô trong chế biến thức ăn chăn nuôi Vì vậy, trong vòng 5 năm gần đây, Việt Nam nhập siêu lượng ngô tăng liên tục từ 1,6 triệu tấn (năm 2011)

lên đến 4,61 triệu tấn (năm 2014) và đến hết năm 2015 đã nhập 7,6 triệu tấn (Bộ Nông nghiệp và PTNT, 2015a)

Trong những năm gần đây ngành công nghiệp chế biến nhiên liệu ethanol đang phát triển mạnh và ngô hạt được coi là nguồn nguyên liệu quan trọng để sản xuất ethanol Theo dự báo của Uỷ ban Ngũ cốc Quốc tế, tổng mức sử dụng ngô trong công nghiệp (để sản xuất ethanol, tinh bột và chất làm ngọt) sẽ đạt 267 triệu tấn trong năm 2015/2016, trong đó gần 163 triệu tấn được dùng để sản xuất ethanol nhiên liệu, tăng nhẹ so với năm 2013/2014 Theo đánh giá của Bộ Nông nghiệp Mỹ, ngô dùng để sản xuất nhiên liệu sinh học ở Mỹ trong năm 2015/2016

có thể đạt 133,2 triệu tấn, tăng 0,9% so với năm 2014/2015 (Bộ Nông nghiệp và PTNT, 2015b)

Từ đầu thế kỷ 20 trở lại đây, bắp ngô bao tử còn được sử dụng làm một loại rau cao cấp Với đầy đủ giá trị dinh dưỡng thiết yếu của một loại rau thông thường thì ngô bao tử còn là một loại thức ăn có khẩu vị khá là hấp dẫn như bất

kỳ loại thực phẩm giàu đạm nào Ở một số nước Mỹ Latinh, châu Phi và Trung Quốc ngô đường còn được sử dụng dưới dạng huyền phù của bột ngô làm thức uống hàng ngày Bên cạnh đó, ngô không chỉ là nguyên liệu chính cho các nhà máy thức ăn chăn nuôi gia súc tổng hợp mà còn là nguyên liệu cho các nhà máy sản xuất bánh kẹo, cồn, tinh bột, dầu… (Ngô Hữu Tình, 2009)

Tổng mức sử dụng ngũ cốc thô làm lương thực trên thế giới dự báo sẽ đạt mức 203,7 triệu tấn trong năm 2015/2016, tăng 1,3% so với năm 2014/2015 Trong khi mức sử dụng ngũ cốc thô làm lương thực trên thế giới chỉ chiếm 18% tổng sản lượng ngũ cốc thô, việc sử dụng ngũ cốc thô vẫn là một loại lương thực khá chủ lực tại một số nước ở châu Phi, châu Á, và Mỹ latinh và Caribê Trong

số các loại ngũ cốc thô riêng biệt, mức sử dụng ngô làm lương thực là lớn nhất,

và sẽ tăng lên mức 129 triệu tấn trong năm 2015/2016, tăng 1,3% so với năm trước Trong đó, ở châu Phi sẽ đạt 47 triệu tấn, châu Á đạt 39 triệu tấn, Mỹ latinh

và Caribê 31 triệu tấn (Bộ Nông nghiệp và PTNT, 2015b)

2.1.2 Tình hình sản xuất ngô trên thế giới

Cây ngô là cây thích ứng với nhiều vùng sinh thái khác nhau, do vậy ngô được trồng ở hầu hết các nước trên thế giới Ngô vừa là cây lương thực vừa là cây thức ăn cho gia súc, chính vì thế diện tích và sản lượng ngô trên thế giới tăng không ngừng trong những thập kỷ qua Đến năm 2014 diện tích ngô đứng thứ 2

Bảng 2.1 Diện tích, năng suất và sản lượng của ba cây lương thực chính

Sản lượng (triệu tấn)

Diện tích (triệu ha)

Năng suất (tạ/ha)

Sản lượng (triệu tấn)

Diện tích (triệu ha)

Năng suất (tạ/ha)

Sản lượng (triệu tấn)

vượt lên trên lúa mì và lúa nước (Drinic et al., 2007; Zhang et al., 2010)

Bảng 2.2 Diện tích, năng suất và sản lượng ngô thế giới

giai đoạn 2005 – 2016

(triệu ha)

Năng suất (tạ/ha)

Sản lượng (triệu tấn)

Qua số liệu thống kê tại bảng 2.2 cho thấy năm 2005 diện tích ngô là 148,08 triệu ha, năng suất 48,19 tạ/ha, sản lượng 713,59 triệu tấn/ha, đến 2016 diện tích ngô là 187,95 triệu ha, năng suất 56,40 tạ/ha, sản lượng 1.060,03 triệu tấn/ha Theo dự báo của Viện nghiên cứu chương trình lương thực thế giới (IFPRI, 2001) dự kiến nhu cầu tiêu thụ ngô trên thế giới vào năm 2020 lên tới

852 triệu tấn tại Châu Á sẽ đạt 310 triệu tấn vào năm 2020 (Deleon and Paroda, 1993) ngô cung cấp khoảng 8% lượng calo trong khẩu phần ăn của hơn 1 tỷ người, với nhu cầu lớn như vậy rõ ràng diện tích, năng suất, sản lượng tăng là điều tất yếu Vì vậy, việc tìm ra giải pháp để tăng năng suất và sản lượng ngô là vấn đề vô cùng cấp thiết trên phạm vi toàn thế giới

2.1.3 Tình hình sản xuất ngô tại Việt Nam

Ở Việt Nam cây ngô không chỉ cung cấp lương thực cho người, vật nuôi

mà còn là cây trồng xóa đói giảm nghèo tại các tỉnh có điều kiện kinh tế khó khăn (Bộ Nông nghiệp và PTNT, 2011) Do có vai trò quan trọng đối với kinh tế

xã hội cộng với điều kiện khí hậu nhiệt đới gió mùa nên ngô đã nhanh chóng được mở rộng, trồng khắp các vùng miền cả nước

Bảng 2.3 Tình hình sản xuất ngô ở Việt Nam giai đoạn 2005 – 2015

(nghìn ha)

Năng suất (tạ/ha)

Sản lƣợng (nghìn tấn)

Năng suất ngô Việt Nam đến những năm 1970 chỉ 10 tạ/ha (khoảng 30%

so với trung bình của thế giới) do vẫn trồng các giống ngô địa phương với kỹ thuật canh tác lạc hậu Từ những năm 1980, nhờ hợp tác với Trung tâm Cải tạo Ngô và Lúa mỳ Quốc tế (CIMMYT), nhiều giống ngô cải tiến đã được đưa vào trồng ở nước ta, góp phần nâng năng suất lên 36,00 tạ/ha năm 2005 Với vai trò

và nhu cầu sử dụng ngô ngày càng tăng do vậy năm 2015 diện tích ngô đạt 1.164,8 nghìn ha, 45,4 tạ/ha và 5.288,1 nghìn tấn (bảng 2.3), trong đó, giống ngô lai chiếm trên 80% diện tích trồng ngô của cả nước, phần lớn sử dụng giống ngô lai đơn có ưu thế lai cao (Tổng cục Thống kê, 2017)

Tuy năng suất ngô ở Việt Nam năm 2015 tăng (45,4 tạ/ha) nhưng vẫn thấp

so với mặt bằng chung của thế giới (55,37 tạ/ha) nguyên nhân là do việc áp dụng các tiến bộ kỹ thuật vào sản xuất ngô ở nước ta hiện nay vẫn còn nhiều hạn chế, với địa hình phức tạp (trên 70% diện tích ngô được trồng trên đất có độ dốc cao), diện tích sản xuất chủ yếu phụ thuộc vào nước trời, ít đầu tư thâm canh nên năng suất ngô vẫn còn thấp so với tiềm năng của giống Bên cạnh đó, các giống ngô có khả năng thích nghi tốt với điều kiện thời tiết bất thuận như hạn hán và mưa lũ vẫn còn thiếu Điều này đặt ra cho ngành sản xuất ngô Việt Nam những thách thức và khó khăn Đòi hỏi đội ngũ chuyên môn cũng như nhà khoa học trong cả nước tiếp tục lỗ lực, nghiên cứu ra những giống ngô và biện pháp kỹ thuật canh tác hiệu quả để nâng cao năng suất chất lượng, góp phần vào sự phát triển nông nghiệp Việt Nam (Tổng cục Thống kê, 2017)

Nhận xét: Thông qua kết quả nghiên cứu cho thấy cây ngô có vai trò quan

trọng trong đời sống của con người trên thế giới trong tất cả các lĩnh vực: làm lương thực, thức ăn trong chăn nuôi, sản phẩm trong công nghiệp… Bên cạnh đó cây ngô thích ứng với nhiều vùng sinh thái khác nhau, có khả năng chịu hạn tốt nên được mệnh danh là cây xóa đói giảm nghèo đặc biệt cho vùng dân tộc thiểu

số vùng cao Mặc dù những năm gần đây năng suất ngô đã tăng lên đáng kể nhưng vẫn chưa phát huy được hết tiềm năng của giống, nhu cầu tiêu thụ ngô còn lớn, trên thế giới đến năm 2020 lên tới 852 triệu tấn (IFPRI, 2001) Do vậy đòi hỏi các nhà khoa học cần phải nghiên cứu thêm giống cũng như kỹ thuật thâm canh ngô hiệu quả nhằm đưa diện tích và năng suất ngô không ngừng tăng lên để đáp ứng nhu cầu tiêu thụ trên toàn cầu

2.2 NGHIÊN CỨU BÓN PHÂN CHO NGÔ TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM

2.2.1 Vai trò của phân bón đối với cây ngô

Nitơ là yếu tố quan trọng hàng đầu của cơ thể sống Nó tham gia vào thành phần cấu tạo của các axit amin, axit nucleic, tham gia cấu tạo protein, trong

diệp lục, các chất có hoạt tính sinh lý cao (Chaudhry et al., 2012) Đạm được tích

lũy 66% trong hạt ngô, cây ngô hút đạm tăng dần từ khi cây có 3 - 4 lá tới trước trỗ cờ Nên đạm rất cần thiết cho sinh trưởng, phát triển của ngô Thông thường

mỗi kg N nguyên chất sản sinh ra 50 kg ngô hạt (Banziger et al., 2000)

Thiếu đạm làm cây chậm sinh trưởng ở cả hai giai đoạn sinh trưởng sinh dưỡng và sinh trưởng sinh thực Thiếu đạm hạn chế đến hiệu quả sử dụng bức xạ, việc cung cấp và tích lũy đạm ở thời kỳ ra hoa có tính quyết định số lượng hạt ngô, thiếu đạm trong thời kỳ này làm giảm khả năng đồng hóa các bon của cây, nhất là giai đoạn ra hoa sẽ giảm năng suất hạt (Uhart and Andrade, 1995) Mức

đạm thấp làm giảm số hạt và năng suất hạt (Barbieri et al., 2000)

Khi bón thừa phân đạm, cây trồng sẽ lớn nhanh, đẻ nhánh nhiều, dễ bị đổ ngã, cây chậm ra hoa và khó đậu quả Mặt khác, thừa đạm làm tăng mức độ lây nhiễm sâu bệnh do lá mềm, màu sắc xanh đậm của lá thu hút các loại côn trùng và nấm bệnh gây hại

Lân là nguyên tố quan trọng thứ ba sau đạm và kali, lân tham gia vào hợp chất Nucleotit, ADN, ARN, các hợp chất cao năng ATP, ADP Lân làm tăng sức sống hạt phấn và phẩm chất của hạt Lân giúp cho cây tăng khả năng chống chịu với điều kiện bất thuận như: khả năng chịu rét, chịu hạn và khả năng chống chịu sâu bệnh hại cây trồng

Thiếu lân quá trình hình thành bộ rễ kém, phân hóa các cơ quan của ngô bị ảnh hưởng, làm cho bắp bé, bông cờ nhỏ, ít hoa các lá thường có màu đỏ tím (huyết dụ), nhất là các lá non (Ngô Hữu Tình, 2003)

Hàm lượng lân trong thân lá cây con cao, ảnh hưởng tích cực tới năng suất hạt cuối cùng Nếu ngô bón đủ lân, ở thời kỳ ngô 3 - 4 lá (V3 - V4) có 72% lân trong thân lá thì năng suất tăng 12% so với bón lân chỉ đạt 0,44% lân trong thân

lá vào cùng thời kỳ ngô 3 - 4 lá (V3 - V4) (Snyder et al., 2008) Hàm lượng lân

trong thân lá ở 0,55% vào thời kỳ ngô 3 - 4 lá (V3 - V4) là cần thiết để tăng năng

giống, nên không ảnh hưởng đến hàm lượng lân trong thân lá Nếu từ thời kỳ 3-6

lá (V3 - V6) biểu hiện thiếu lân, có thể cứu chữa được và hàm lượng lân trong thân lá có tăng lên vào thời kỳ 6 lá (V6) nhưng số hạt hoặc năng suất không tăng Nghĩa là tiềm năng số hạt ngô được quyết định giữa thời kỳ 1 đến 4 lá (V1 - V4)

và bị ảnh hưởng bởi hàm lượng lân trong thân lá (Barry and Miller, 1989)

Kali cần thiết cho hoạt động của nguyên sinh chất, điều khiển đóng mở khí khổng, nâng cao khả năng chống chịu sâu bệnh, khô hạn và nhiệt độ thấp Kali xúc tiến quá trình quang hợp, vận chuyển các sản phẩm quang hợp tích lũy

từ thân lá về hạt

Khác với dinh dưỡng đạm và lân, kali được hút vào cây không tích luỹ vào hạt mà phần lớn được tích luỹ trong thân, lá, rễ Qua một số phân tích cho thấy, hàm lượng kali tích luỹ trong hạt khoảng 0,37%, ở thân lá là 1,64% Trong vật chất khô, khi cây non hàm lượng kali khoảng 5%, khi cây già hàm lượng này giảm còn 0,5% Khi ngô làm hạt, lượng kali chủ yếu từ lá chuyển về thân, chỉ 1/3 lượng kali hút được đưa về rễ (Cao Đắc Điểm, 1988; Trần Văn Minh, 2004; Ngô Hữu Tình, 2003)

Khi thiếu kali, các chất protit và sắt sẽ tích tụ gây cản trở quá trính vận chuyển các chất hữu cơ, rễ ngô có xu hướng ăn ngang nhiều hơn nên cây dễ đổ ngã Các chóp lá khô dọc xuống mép lá rồi chuyển dần thành màu nâu Bắp ngô

nhỏ, tỷ lệ đuôi chuột cao, năng suất ngô thấp (Nguyễn Xuân Trường và cs., 2000)

2.2.2 Nghiên cứu về phân bón cho ngô trên thế giới và Việt Nam

2.2.2.1 Một số nghiên cứu về phân bón cho ngô trên thế giới

Các nghiên cứu về hiệu suất bón đạm cho cây ngô tại Trung Quốc giai đoạn 2002 - 2006 cho thấy, trung bình các công thức bón đạm cho năng suất tăng

so với công thức không bón khoảng 38,3% và hiệu suất bón đạm là 12,2 kg ngô hạt/kg N Kết quả nghiên cứu này cho thấy, hiệu quả sử dụng phân đạm hiện tại ở Trung Quốc chỉ bằng một nửa so với trung bình của thế giới (Jiyun, 2012)

Khi tiến hành phân tích kết quả điều tra 814 mẫu tại Trung Quốc, tác giả

Xu et al (2014) cho biết hiệu suất sử dụng phân N của cây ngô trung bình đạt

11,4 kg ngô hạt/kg N bón (có thể biến động từ 0,2 - 35,6 kg ngô hạt/kg N bón)

Theo Silas Maciel et al (2018) đã chỉ ra rằng thời gian bón phân N sớm

ảnh hưởng đáng kể đến hệ số sử dụng đạm NRE và N thực vật, khoảng hơn 10% phân bón được sử dụng được giữ lại trong đất (0-60 cm) và nhiều hơn dưới 40 cm

2.2.2.2 Một số nghiên cứu về phân bón cho ngô ở Việt Nam

Theo Đường Hồng Dật (2008), trung bình với năng suất 60 tạ ngô hạt/ha, cây ngô lấy từ đất 155 kg N, 60 kg P2O5, 115 kg K2O Các giống ngô có thời gian sinh trưởng trung bình và muộn trồng trên đất bạc màu lượng phân bón thích hợp là: 8-10 tấn phân chuồng, 150 - 180 kg N, 70 - 90 kg P2O5, 120 - 150 kg K2O/ha

Nguyễn Thế Hùng (1996) cho rằng trên đất bạc màu vùng Đông Anh, Hà Nội, giống ngô LVN10 có phản ứng rất rõ với phân bón ở công thức bón 120 kg

N - 120 kg P2O5 -120 kg K2O/ha và cho năng suất hạt gấp 2 lần so với công thức đối chứng không bón phân

Lượng phân bón thích hợp cho ngô lai trên đất phù sa cổ ở duyên hải Trung bộ trong vụ đông xuân là 10 tấn phân chuồng + 150 - 180 kg N + 90 kg

P2O5 + 60 kg K2O /ha, cần 22,6 - 28,8 kg N/1 tấn ngô hạt; vụ hè thu bón 10 tấn phân chuồng + 150 kg N + 90 kg P2O5 + 60 kg K2O/ha, cần 27,9 - 28,4 kg N/1tấn ngô hạt (Trần Văn Minh, 2004)

Ngô Hữu Tình (2003) cũng cho rằng liều lượng và tỷ lệ phân bón cho ngô khác nhau trên các loại đất khác nhau Trên đất xám bạc màu cần bón 100 kg N +

100 kg P2O5 + 150 kg K2O/ha với tỷ lệ là 1:1:1,5

Nguyễn Văn Bộ (2007) cho rằng lượng phân bón cho ngô tuỳ thuộc vào đất, giống ngô và thời vụ Giống có thời gian sinh trưởng dài hơn, có năng suất cao hơn cần phải bón lượng phân cao hơn Đất chua phải bón nhiều lân hơn, đất nhẹ và vụ gieo trồng có nhiệt độ thấp cần bón nhiều kali hơn Cụ thể, trên đất xám bạc màu đối với giống chín sớm cần bón: 8 - 10 tấn phân chuồng; 120 - 150

kg N, 70 - 90 kg P2O5, 100 - 120 kg K2O/ha; đối với giống chín trung bình và chín muộn cần bón: 8 - 10 tấn phân chuồng; 150 - 180 kg N, 70 - 90 kg P2O5, 120

- 150 kg K2O/ha

Theo Nguyễn Văn Bộ (2007) bón cân đối N, K cho ngô có hiệu lực cao hơn nhiều so với bón cho lúa Bội thu do bón phân cân đối (trung bình của nhiều lượng bón N) có thể đạt 33 tạ/ha trên đất phù sa sông Hồng, 37,7 tạ/ha trên đất bạc màu, 11,7 tạ/ha trên đất xám, 3,9 tạ/ha trên đất đỏ vàng Xét về hiệu quả kinh

tế thì bón phân cân đối cho ngô trên đất bạc màu, đất xám có hiệu quả kinh tế hơn đất phù sa và đỏ vàng

Bảng 2.4 Hiệu quả bón phân cân đối cho ngô

Tổng hợp các kết quả nghiên cứu bón phân cho ngô với các giống ngô lai

và trình độ thâm canh hiện tại (trong đó có trồng ở mật độ 5,0 vạn cây/ha với khoảng cách hàng 70 cm) trên đất xám bạc màu cho thấy, mức bón phân các phân đa lượng thích hợp nhất cho 1 ha ngô (trên nền 10 tấn phân chuồng) là: 135kg N, 90kg P2O5, 100kg K2O, ứng với tỷ lệ N: P2O5: K2O là: 1:0,67: 0,74 (Nguyễn Như Hà, 2008; Nguyễn Như Hà và cs., 2011)

Theo Hà Thị Thanh Bình và cs (2011) khi nghiên cứu ảnh hưởng của mật

độ và lượng đạm bón đến sinh trưởng và năng suất ngô trên đất dốc Yên Minh,

Hà Giang đa chỉ ra rằng Khi bón phân viên nén với lượng 150 kg N + 90 P2O5 +

90 K2O /ha ở mật độ 9,2 vạn cây/ha thu được năng suất cao nhất

Theo Nguyễn Thị Bích Thủy (2015) nghiên cứu ảnh hưởng của liều lượng phân đạm đến sinh trưởng, phát triển của giống ngô nếp lai F1 MX10 trên đất cát ven biển huyện nghi lộc cho thấy khi bón đạm với lượng 10 tấn phân chuồng +

400 kg vôi + 160kg N + 80 kg P2O5 + 100 K2O /ha thu được năng suất cao nhất

Theo Dương Thị Loan và cs (2016) đánh giá ảnh hưởng của liều lượng đạm bón và mật độ trồng khác nhau đến các chỉ tiêu sinh lý, năng suất của giống ngô nếp HUA518 và đã chỉ ra rằng mức phân bón là 190 kg N/ha+ 90 kg P2O5 và

70 kg K2O/ha) với mật độ trồng từ 5,7 - 6,1 vạn cây/ha cho năng suất cao nhất

Đoàn Thị Hồng Cam và cs (2018) khi nghiên cứu ảnh hưởng của mật độ trồng, liều lượng phân đạm và lân đến sinh trưởng, sức chịu đựng và năng suất ngô lai tại tỉnh Long An và Đồng Tháp cho thấy năng suất giống HLB1404 (8,76 tấn/ha) và MN585 (10,08 tấn/ha) cao nhất ở công thức bón 200 kg N/ha với mật

độ 71.000 cây/ha

Nguyễn Văn Hà và cs (2017) khi nghiên cứu xác định mức phân bón và mật độ trồng thích hợp cho nhân dòng bố mẹ của giống ngô nếp lai VNUA69 cho thấy mức đạm thích hợp là 140 kg N/ha trên nền 80 kg P2O5 + 70 kg K2O ứng với mật độ 6 - 7 vạn cây/ha

Nguyễn Phương Thảo và cs (2018) đã nghiên cứu hàm lượng đạm, lân hữu dụng trong đất trồng bắp tưới nước thải biogas cho thấy, nghiệm thức bắp tưới 100% và 75% nước thải biogas làm tăng hàm lượng đạm hữu dụng trong đất gấp 2 lần vào 15 ngày sau khi gieo với giá trị lần lượt là 54,9 mg/kg và 64,5 mg/kg; giảm dần theo thời gian ở các nghiệm thức tưới nước thải biogas, nhưng ở nghiệm thức phân hóa học hàm lượng đạm có khuynh hướng tăng Năng suất bắp ở các nghiệm thức tưới nước thải biogas và nghiệm thức phân hóa học là như nhau

2.2.3 Nghiên cứu về phân bón nhả chậm cho ngô trên thế giới và Việt Nam

2.2.3.1 Một số nghiên cứu về phân bón nhả chậm cho ngô trên thế giới

Ở thành phố Longkou, tỉnh Shandong bón phân viên nhả chậm (CRF) bọc polime cho ngô làm tăng năng suất ngô so với đối chứng từ 36,2 đến 46,6% và hệ số

sử dụng phân bón (FUE) tăng từ 12,5 đến 25,2% (Liu et al., 2002; Yan et al., 2008)

Trong nghiên cứu của Jingyan et al (2010) phân bón nhả chậm N (ure

Ca-Mg-P-tráng, ure bọc polymer, ure bọc lưu huỳnh, urea-formaldehyde và ức chế sinh hóa N (ure với dicyandiamide và hydroquinone) đã được sử dụng cho cây ngô ở Trung Quốc So với ure thương mại, khi bón ure-formaldehyde cho cây ngô giảm 15 - 26% lượng khí thải N2O tương ứng, và bón chất ức chế N (ure với dicyandiamide và hydroquinone) cho cây ngô đã giảm 33 - 63% lượng khí thải

N2O Như vậy việc sử dụng phân nhả chậm hay chất ức chế N có tiềm năng lớn

để giảm lượng khí thải N2O gây ô nhiễm môi trường

Theo Reza et al (2011) khi đánh giá hiệu quả của phân bón viên được sản

xuất bằng cách trộn ure với phân chuồng khô với lượng 184 + 600 kg/ha phân bón cho thấy ngô có trọng lượng 100 hạt cao nhất, năng suất sinh vật học, năng

suất hạt đạt tối đa và hàm lượng Protein hạt cao nhất trên mỗi ha Như vậy việc

sử dụng phân bón viên cho ngô đạt kết quả cao hơn so với bón phân rời

Để xác định ảnh hưởng của phân ure có bọc và không bọc nutrisphere (một loại vật liệu polime) đã cho thấy năng suất ngô hạt tăng 18,3% và lượng đạm trong hạt cao nhất khi bón ure bọc (ure nhả chậm) ở lượng bón là 180 và

270 kg N/ha vào vụ mùa mưa và vụ xuân (Wiatrak and Walter, 2014)

Các thử nghiệm được thực hiện bởi Abou-Zied et al (2014) cho thấy khi

sử dụng 3 loại phân bón nhả chậm bao gồm: ure tráng lưu huỳnh (SCU), urê tráng phosphogypsum (PGCU) và urê tráng bentonite (BCU) so sánh với urê không tráng (U), áp dụng ở mức 80, 100 và 120 kg N /ha làm tăng đáng kể chiều cao cây, trọng lượng 100 hạt và năng suất cá thể của cây ngô Tất cả công thức sử dụng urê tráng tăng năng suất 4 - 10% Do đó, sử dụng phân nhả chậm tiết kiệm nguồn N thêm vào cho cây từ đó giảm chi phí sản xuất

Guan et al (2014) đã nghiên cứu phân bón tráng attapulgite (ACF) chia

làm 3 lớp có chứa các thành phần dinh dưỡng khác nhau, mỗi lớp của viên phân được phủ attapulgite đáp ứng theo nhu cầu dinh dưỡng của cây ngô ở từng giai đoạn khác nhau của quá trình sinh trưởng và phát triển tại vùng khí hậu bán khô hạn của Trung Quốc cho thấy lượng bón 139 N kg/ha và 39 P kg/ha với lớp phủ chiếm 30% trọng lượng thì năng suất của cây ngô tăng trưởng từ 15,1 – 18,4% so với đối chứng (bón phân hóa học cùng lượng)

Để nâng cao hiệu quả của phân hóa học đối với các đặc điểm sinh lý, năng

suất và chất lượng cây ngô, Dong et al (2016) đã sử dụng phân bón nhả chậm

(tráng bằng tro bay và viên phân có NPK: 15-5.55 - 12.4) kết hợp với chất ức chế nitrat với tỷ lệ lần lượt là 1%, 2%, 4% Kết quả cho thấy so với đối chứng (không tráng) 3 loại phân bón giữ được ammonium nitrogen NH4+ - N và nitrate nitrogen (NO3- - N) cao hơn Các chỉ số sinh lý của cây ngô như hàm lượng diệp lục, tốc

độ quang hợp tăng đáng kể, năng suất 11.20% so với đối chứng

Li et al (2017) đã nghiên cứu ảnh hưởng của phân urê được kiểm soát

(CRU) tới năng suất ngô và hiệu suất sử dụng niơ trong các điều kiện nước khác nhau cho thấy: Khi độ ẩm đất 35% ± 5% thì chất khô tích lũy và năng suất thấp nhất, vật chất khô và năng suất cao nhất khi cây được bón mức 315kg/ha ở độ ẩm duy trì ở 55% ± 5%

Theo Jiao et al (2018) nghiên cứu cho thấy lớp phủ của phân bón cải

thiện với môi trường (EFF) có thể ngăn chặn sự phơi nhiễm urê trong nước và đất, do đó làm giảm tốc độ thủy phân urê, giảm nitơ oxit (NOx) và dinitrogen (N2) phát thải EFF có thể làm tăng hàm lượng chất hữu cơ trong đất Hydrogel/superabsorbent tráng EFF có thể đệm độ chua của đất hoặc kiềm dẫn đến pH tối ưu cho cây trồng, hydrogel/superabsorbent tráng EFFs có thể cải thiện khả năng giữ nước và khả năng giữ nước của đất Như vậy EFF đóng một vai trò quan trọng trong việc nâng cao hiệu quả dinh dưỡng và giảm ô nhiễm môi trường

Wushuai et al (2019) đã chỉ ra rằng sử dụng CRU (controlled release

urea) làm năng suất ngô tăng lên 5,3%, giảm 23,8% N2O, 39,4% NH3 ra ngoài môi trường so với sử dụng ure (cùng tỷ lệ)

2.2.3.2 Một số nghiên cứu về phân bón nhả chậm cho ngô ở Việt Nam

Nguyễn Văn Lộc và Nguyễn Tất Cảnh (2009) khi nghiên cứu ảnh hưởng của việc sử dụng phân viên nén kết hợp với chế phẩm phân bón lá Komix đến sinh trưởng và năng suất giống ngô LVN4 kết quả cho thấy: bón phân viên nén cho hiệu quả kinh tế cao hơn 33,4%, bón phân viên nén kết hợp với phun chế phẩm Komix cho hiệu quả kinh tế cao hơn 36,9% so với bón vãi phân ure

Trần Thị Thiêm và cs (2010) cho thấy khi bón phân viên ở mức 120N +

90 K2O + Nấm đối kháng Trichoderma Viride cho năng suất cao nhất, tiết kiệm

được 14,29% - 36,84% lượng đạm so với lượng đã khuyến cáo 140N - 190N

Bùi Thanh Hương và Lưu Cẩm Lộc (2010) đánh giá ảnh hưởng của phân hữu cơ khoáng nhả chậm, giữ ẩm từ than bùn đối với cây rau và cây lương thực, kết quả nghiên cứu đạt được chỉ ra rằng hai loại phân hữu cơ khoáng nhả chậm

có thành phần khoáng N-P-K 10-10-5 và 10-5-10 (gọi tên là VH-02, VH-03) cho năng suất ngô cao nhất tăng từ 10,4 – 16,1% Bên cạnh hiệu quả tăng năng suất cây trồng, phân hữu cơ khoáng từ than bùn còn góp phần cải tạo đất, hàm lượng mùn sau thu hoạch tăng, hàm lượng khoáng lưu giữ cao làm giảm ô nhiễm môi trường do đất trồng bị rửa trôi khoáng, có hiệu ứng tích hợp cho mùa sau giúp tiết kiệm phân bón

Nguyễn Văn Phú và cs (2012) chỉ ra rằng sử dụng phân đạm chậm tan với lượng bón 90 kg N + 90 kg P2O5 + 90 kg K2O/ha cho giống ngô LVN4 sẽ cho

Theo Phạm Đức Ngà và cs (2012) cho thấy trên đất cát phân viên nén hữu

cơ khoáng chậm tan với mức bón 143 kg N + 60 kg P2O5 + 90 kg K2O /ha trên nền phân lót 8 tấn/ha phân hữu cơ vi sinh Sông Gianh cho các chỉ tiêu sinh trưởng và năng suất ngô cao nhất (40, 60 tạ/ha)

Trần Đức Thiện và cs (2014) đã nghiên cứu ảnh hưởng của phân đạm dạng nén đến sinh trưởng, phát triển và năng suất ngô C919 Kết quả nghiên cứu cho thấy, việc sử dụng phân đạm dạng viên nén đã có ảnh hưởng tốt đến một số chỉ tiêu sinh trưởng, phát triển và năng suất ngô Với mức bón 120N - 210N năng suất ngô đạt được dao động từ 70,46 tạ/ha đến 78,13 tạ/ha; tăng hơn so với bón đạm urê từ 16,9 - 21,7% Bón phân viên nén đã làm tăng hiệu suất sử dụng đạm (NUE) của giống ngô C919 hơn so với phương pháp bón vãi thông thường

Việc sử dụng phân NPK nhả chậm và chất giữ ẩm giúp làm giảm lượng phân bón, tiết kiệm nước tưới và tăng năng suất và hiệu quả kinh tế cho việc canh tác cây ngô tại Tây Nguyên kết quả đạt được bón 100% của nền (170 kg N + 80

kg P2O5 + 160 kg K2O /ha/ vụ) bằng ure chậm tan, lân nung chảy và K2SO4 thì giúp năng suất tăng 22,02% so với đối chứng và giúp nông dân tăng thêm thu nhập 2.325.000 đồng/ha/vụ (Nguyễn Thu Phương và cs., 2014)

Nhận xét

Cũng như các cây trồng khác cây ngô chủ yếu phải lấy các chất dinh dưỡng từ đất để duy trì các hoạt động sống và tạo năng suất nếu không cung cấp dinh dưỡng kịp thời ảnh hưởng đến sinh trưởng của cây Nghiên cứu về phân bón với cây ngô trên thế giới và Việt Nam đã đạt được một số kết quả nhất định như xác định được liều lượng phân bón phù hợp với từng loại giống ngô và trên một

số loại đất khác nhau, bước đầu nghiên cứu hiệu quả sử dụng phân viên nén bón cho ngô đã mang lại hiệu quả tích cực, vừa cung cấp dinh dưỡng cân đối cho cây, vừa giảm công lao động, nâng cao hiệu quả sử dụng phân bón góp phần nâng cao hiệu quả kinh tế trong canh tác ngô Do vậy việc nghiên cứu xác định thêm giải pháp nâng cao hiệu quả sử dụng phân bón cho ngô là một vấn đề cần thiết

and Mikkelsen, 1993) Các nghiên cứu cho biết NH4+ được chuyển đổi thành

NO2- do vi khuẩn nitrite oxy hóa, NO2- dễ dàng bị oxy hóa thành NO3- do vi khuẩn nitrate hóa thực hiện (Lunt, 1968) NO3- ở nồng độ cao có thể bị thấm sâu hoặc có thể chuyển từ nơi gần vùng rễ cây trồng vào lớp nước mặt hoặc nước ngầm, trong khi giữ NO3- trong điều kiện thiếu oxy bị phản nitrate hóa thành N2,

NO và N2O, sau đó khuếch tán vào trong không khí (Dave et al., 1999) Nồng độ

NH4+ giảm mạnh trong thời kỳ tích lũy từ ngày 10 đến 15 sau khi bón phân đạm (Aulakh and Kuldipsingh, 2001) điều này là do mất NH3 vì bay hơi hoặc chuyển

NH4+ thành NO3- do quá trình nitrat hóa (Dave et al., 1999, Paramasivam and

Alva, 1997)

Nhìn chung, về mặt lý thuyết khi hàm lượng nitrat tăng lên do sự chuyển đổi NH4+ sang NO3- do hoạt động của vi sinh vật (Barber et al., 1992) Nitrat và amon đóng vai trò quan trọng trong dinh dưỡng và năng suất của cây (Griffith et al., 1997) Nếu hàm lượng nitrat thấp hàm lượng amon nhiều việc hút đạm của

cây sẽ tốt hơn và thúc đẩy sự sinh trưởng của cây, làm tăng diện tích lá và chiều cao của cây ngô (Griffith and Streeter, 1994; Bock, 1986) Có thể sử dụng cách bón phân và loại phân chậm tan để duy trì tỷ lệ nitrat/amon thấp thuận lợi cho sự

sinh trưởng của cây (Bock, 1986; Pan et al., 1984) Ngoài ra, tỷ lệ NO3-/NH4+được sử dụng như chỉ tiêu đánh giá hiệu quả kìm hãm quá trình nitrat (Aulakh and Kuldipsingh, 2001)

Trong các nghiên cứu gần đây, Saha et al (2017; 2018) cho thấy sử dụng

than nâu kết hợp với ure làm giảm đáng kể tỷ lệ giải phóng N so với urê, thử nghiệm thực hiện với cột đất ống polyvinyl clorua (PVC) chiều cao 15 cm và bán kính 4,25 cm với thể tích 851 cm3 với 3 loại đất khác nhau được lựa chọn dựa trên sự khác biệt về tính chất ở các vùng của Úc Các viên phân nhả chậm than nâu - ure chứa % N từ 5,74% đến 21,45%, lượng N được sử dụng tỷ lệ 250 mg N/ kg đất Kết quả cho thấy sự kết hợp của các hạt ure và than nâu có tổng lượng

N cao hơn ở đỉnh (0,5 cm) của cột đất so với lớp giữa (6 -10 cm) và lớp dưới (11

- 15 cm) Việc sử dụng than nâu - ure đã làm tăng hàm lượng NH4+ - N lên 54,37

và 44% và hàm lượng NO3- - N tăng 14,49 và 31% trong 3 cột đất Nồng

độ NH4+ - N thấp hơn trong nước rỉ thu được từ công thức xử lý than nâu-ure do kết hợp đất với than nâu đã được chứng minh là làm giảm tốc độ giải phóng ure-

N bằng cách giảm quá trình thủy phân urê thông qua việc ức chế hoạt động của enzyme urease trong đất

Fernández-Sanjurjo et al (2014) so sánh sự giải phóng N của 2 loại phân

NPK nén (11–18–11 và 8–8–16) bằng cách sử dụng cột đất (dài 50 cm và đường kính 7,3 cm) chứa đầy đất từ lớp bề mặt (0 - 20 cm) tại Cambic Umbrisol, Tây Ban Nha, hai loại phân NPK nhả chậm được đặt vào đất (3 cm đầu tiên, và sau

đó nước được thấm qua cột trong một chế độ bão hòa trong 80 ngày) Kết quả thu được một lượng lớn ammonium đã được lọc từ các cột trong 5 ngày đầu, sau khi tưới 5,97 L, chiếm khoảng 70% tổng lượng amoni vào cuối thí nghiệm, và NPK 8–8–16 thất thoát lượng amoni lớn hơn so với NPK 11–18–11

Dinh et al (2016) đã nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố độ ẩm, pH,

nhiệt độ của đất đến sự giải phóng N trong đất của phân chậm tan G-CRF (bề mặt được bao phủ bởi lớp gel tổng hợp) Độ ẩm của đất càng cao, tốc độ giải phóng chất dinh dưỡng càng lớn, sự giải phóng chất dinh dưỡng lúc đầu tăng lên khi độ ẩm của đất vượt quá 45% Nhiệt độ cao dẫn đến tốc độ giải phóng N cao, tốc độ giải phóng N khá chậm trong 4 ngày khi nhiệt độ thấp hơn 15°C, tương ứng 4,3 và 12,2%, sau ngày thứ 4, giải phóng từ 20,9 đến 40,4% khi nhiệt độ nằm trong khoảng từ 25°C đến 55°C, vào ngày thứ 15, tỷ lệ giải phóng của N đạt 49,7 và 54,8% Đất có pH từ 5-7 giảm tỷ lệ giải phóng N của phân chậm tan G-CRF

Wang and Xing (2016) thực hiện nghiên cứu ảnh hưởng của việc phủ bề mặt đến nitrat trong đất phân bố theo chiều dọc vùng rễ ngô tại cao nguyên Hoàng Thổ, Trung Quốc Kết quả cho thấy lớp phủ làm tăng hàm lượng nitrat trong lớp đất 0 - 40 cm, hàm lượng nitrat trong đất cao ở mức 0 - 20 cm vào 31 ngày và hàm lượng nitrat-N trong đất tăng gần 50 mg/kg sau 105 ngày khi gieo, nitrat-N tập trung ở 60 cm đến 80 cm Tại thời điểm thu hoạch, nồng độ nitrat-N trong đất khi sử dụng màng phủ với lượng phân bón lót N (80 kg ha) và P (80 kg/ha) + bón thúc N (80 kg/ha) cao hơn 1,58 lần so với đối chứng không phủ đất

Các nghiên cứu của Nguyễn Tất Cảnh (2005) cho thấy các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình di động đạm khi bón phân nhả chậm trong đất Thành phần

cơ giới đất ảnh hưởng đến sự di động của đạm được xác định ở hai loại đất: đất thịt nhẹ và đất thịt trung bình phù sa Sông Hồng Kết quả cho thấy sự di động của đạm trong đất thịt nhẹ nhanh hơn so với đất thịt nặng Sau bón 20 ngày, ở đất thịt

nhẹ đạm di động đến khoảng cách 15cm, trong khi ở đất thịt nặng là 10cm Sau bón

40 ngày, ở đất thịt nhẹ đạm di động đến 22,5cm, còn ở đất thịt nặng là 14cm

Nhìn chung các nghiên cứu về quá trình di động hay giải phóng đạm của phân đạm chậm tan trong đất trên thế giới tập trung vào những cải tiến chất lượng và hiệu quả của việc sử dụng phân chậm tan, đáp ứng các nhu cầu của cây trồng cũng như mang lại hiệu quả kinh tế cho người sử dụng

2.4 SỰ MẤT ĐẠM TRONG NÔNG NGHIỆP

Khi bón phân khoáng vào đất có 5 quá trình xảy ra:

- Thực vật và động vật hấp thụ;

- Đất hấp phụ chặt hay hấp phụ trao đổi;

- Rửa trôi và mất dưới dạng hòa tan thông qua việc tiêu nước;

- Mất dưới dạng khí do bay hơi vào khí quyển;

- Mất ở dạng rắn theo bề mặt do xói mòn và rửa trôi…

Hình 2.1 Diễn biến của nitơ khi bón vào đất

Rễ cây hấp thụ Chất hữu cơ đất Không khí

Cố định trao đổi ion

Vi khuẩn Nitrosoma

Amôn hóa

Nhiều loại vi khuẩn phân giải

NH4+

Vi khuẩn Nitrobacter

Nông nghiệp sử dụng nhiều dạng phân đạm khác nhau Đây là nguồn sản sinh nitrat (NO3-) rồi đi vào đất, nước Phần lớn lượng N bón mà cây trồng không

sử dụng trực tiếp lại được đất giữ (25 - 35% của tổng lượng N bón, tùy theo loại đất) góp phần tạo độ phì nhiêu hay sức sản xuất tự nhiên của đất thông qua các khả năng hấp thu (trao đổi, hóa học và sinh học) của đất Lượng N bị rửa trôi và xói mòn có thể dao động trong khoảng 5 - 15% tùy thuộc vào nhiều yếu tố trong

đó khả năng hấp thụ của đất cũng đóng vai trò quan trọng (dẫn theo Nguyễn Như

Hà và cs., 2011)

Với điều kiện canh tác bình thường cây trồng sử dụng đạm dưới dạng ion

NH4+ và NO3- Khi bón urê xuống ruộng hoặc đất canh tác, dưới sự tác động của

hệ vi sinh vật trong đất và rễ cây, urê sẽ bị thủy phân thành các ion cho cây có thể hấp thu được, yếu tố quan trọng nhất giúp urê thủy phân là enzyme urease Trong quá trình chuyển hóa đạm thì một lượng đạm sẽ mất đi do hình thành ra các khí NH3, N2… bay hơi Ngoài ra, còn nhiều yếu tố ảnh hưởng đến việc thất thoát như nhiệt độ, pH của đất, pH của nước, mực nước trong ruộng

Quá trình phản đạm hóa ở đất cây trồng cạn, thoát nước kém, bón nhiều phân amon và phân ure thì việc mất đạm đạt 20 - 40%, còn ở đất ngập nước như đất lúa quá trình mất đạm nhiều nếu bón không đúng cách Bón phân amon và ure vào tầng oxy hóa đất lúa có thể mất 60 - 79% đạm dưới cả 3 dạng NH3, N2O,

N2 Nhiễm bẩn môi trường từ phân bón do tích đọng nitrat là một vấn đề rất nguy hại Nguồn nitrat trong đất, nước có thể là từ bản thân NO3- hay do chuyển hóa

NH4+ mà thành Liều lượng phân đạm quá cao hay không cân đối với các chất dinh dưỡng khác có thể làm tăng hàm lượng nitrat trong nước uống, trong rau, nước quả Ô nhiễm NO3- liên quan đến sức khỏe cộng đồng do gây nên hai loại bệnh: hội chứng trẻ xanh ở trẻ sơ sinh và ung thư dạ dày ở người lớn tuổi (Nguyễn Như Hà, 2006) Trong đất N có khả năng bị ôxi hóa nitrat do hoạt động của vi sinh vật dẫn đến N bị rửa trôi hoặc thấm sâu vào nước ngầm (Feigin and

Halevy, 1989; Kuhlmann and Engels, 1989; Smith et al., 1990), khi đó 1 lượng

lớn nitrat tích lũy trong hệ sinh thái gây ảnh hưởng dến sức khỏe và môi trường Mức độ nitrat cao có liên quan với: Methaemoglobinnemia trong trẻ sơ sinh

(Supper et al., 1981; Wilson and Chem, 1988; Newbould, 1989) và các loài nhai lại (Bockman et al., 1990; Smith and Beutler, 1966)

Như vậy việc nghiên cứu loại phân bón trên cây trồng và loại đất cụ thể là rất cần thiết Điều đó có ý nghĩa giúp cây trồng tăng năng suất, nâng cao hiệu quả

sử dụng phân bón, sử dụng phân bón để bền vững đất đai, môi trường, an toàn sức khỏe của con người

2.5 MỘT SỐ GIẢI PHÁP KỸ THUẬT NÂNG CAO HIỆU QUẢ SỬ DỤNG PHÂN BÓN

2.5.1 Sử dụng phân viên nhả chậm bón cho cây trồng

Phân viên nén chậm tan hay phân viên nhả chậm (PVNC) được sản xuất với công nghệ lý - hóa đặc biệt tạo ra những viên phân chứa đầy đủ nhất các chất dinh dưỡng đa lượng, trung lượng và vi lượng Hơn thế là tất cả các dinh dưỡng này đều được hòa tan một cách từ từ, hợp lý theo từng giai đoạn sinh trưởng, phát triển của cây trồng (thời gian phân giải hết một hạt phân có thể từ 3 tháng, 6 tháng, 9 tháng, 12 tháng… cho tới 24 tháng) Như vậy bài toán rửa trôi và bay hơi của phân bón hầu như đã được giải quyết tối ưu và triệt để bằng việc sử dụng phân viên nén chậm tan

Sự hòa tan dinh dưỡng cung cấp cho cây trồng từ sản phẩm phân viên nhả chậm là một tiến trình bao gồm nhiều bước, trước tiên là sự hoà tan, sau đó là quá trình phân giải bởi vi sinh vật Khi bón vào đất, phân viên nhả chậm được hòa tan dinh dưỡng cung cấp cho cây trồng qua cả hai quá trình: phân giải bởi vi sinh vật hay thủy phân Sự phân giải do vi sinh vật là cơ chế chính yếu của sự phóng thích các chất dinh dưỡng Các yếu tố môi trường như nhiệt độ, độ ẩm, pH và sự hiếu khí của đất tác động đến hoạt động của vi sinh vật, do đó ảnh hưởng đến mức độ phóng thích các chất dinh dưỡng

Dựa vào các đặc điểm về cấu trúc hóa học, về tính chất vật lí như: độ chậm tan, khả năng nhả các chất dinh dưỡng, phân nhả chậm được chia thành hai loại: là phân không bọc SRF (Slow Release Fertilizer) và phân có vỏ bọc CRF (Controlled Release Fertilizer)

Phân không bọc nhả chậm (SRFs): là phân bón trong đó bằng cách thuỷ phân hoặc phân huỷ sinh học hoặc bằng sự tan hạn chế, các chất dinh dưỡng được nhả dần trong thời gian dài hơn so với phân bón hoà tan trong nước thông thường như amoni sunfat, amoni nitrat và urê Phân bọc nhả chậm (CRFs): là phân bón trong đó chất dinh dưỡng được kiểm soát, đáp ứng nhu cầu dinh dưỡng

trong một thời gian ở nhiệt độ xác định (Guodong et al., 2014)

- Phân nhả chậm (SRF) là chất dinh dưỡng được cung cấp từ từ, cây lúc nào cũng có đủ dinh dưỡng, tăng hiệu quả sử dụng N (NUE), giảm chi phí lao động cho việc bón phân Theo Trần Đức Thiện và cs (2014) khi nghiên cứu ảnh hưởng của phân đạm viên nén đến sinh trưởng phát triển năng suất ngô C919 cho thấy lợi nhuận tăng thêm so với việc bón phân ure tăng thêm từ 5,2 đến 6,2 triệu đồng/ha so với sử dụng đạm dạng rời