Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
1
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM NGUYỄN THỊ NGỌC THÚY
NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG BIẾN ĐỘNG CỦA MỘT
SỐ YẾU TỐ DINH DƢỠNG ĐẤT ĐẾN SINH TRƢỞNG
VÀ NĂNG SUẤT LÚA TẠI TỈNH THÁI NGUYÊN LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP
LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP
Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS.TS. NGUYỄN TUẤN ANH
THÁI NGUYÊN - 2011
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
ii
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan rằng những số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận
văn này là hoàn toàn trung thực và chưa hề sử dụng để bảo vệ một học vị
nào. Mọi sự giúp đỡ cho việc hoàn thành luận văn đều đã được cảm ơn. Các
thông tin tài liệu trình bày trong luận văn này đều đã được ghi rõ nguồn gốc.
NGƯỜI VIẾT CAM ĐOAN
LỜI CẢM ƠN
Trong thời gian thực hiện đề tài này, tôi đã nhận được nhiều sự giúp đỡ
tận tình của các thầy giáo, cô giáo cùng các tập thể và cá nhân. Nhân dịp luận
văn hoàn thành, tôi xin chân thành cảm ơn mọi sự giúp đỡ quý báu của các
thầy, cô giáo cùng các tập thể và cá nhân đã giúp đỡ tôi hoàn thành công trình
này.
Tôi xin chân thành cảm ơn Phó Giáo Sư, tiến sỹ Nguyễn Tuấn Anh-
Trưởng P.QHQT - ĐHTN, người đã trực tiếp tận tình hướng dẫn để tôi hoàn
thành tốt được đề tài này.
Tôi xin chân thành cảm ơn chinh quyền địa phương và bà con nông dân
xã Quyết Thắng, TPTN đã giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện các thí
nghiệm và xây dựng mô hình thực nghiệm tại địa phương.
Tác giả Nguyễn Thị Ngọc Thuý
v
1.3.2. Nghiên cứu về lân cho cây lúa trên thế giới 10
1.3.3. Nghiên cứu về kali cho cây lúa trên thế giới 13
1.4. Tình hình nghiên cứu về sử dụng phân đạm, lân, kali cho cây lúa… 14
1.4.1. Những nghiên cứu về bón phân đạm cho cây lúa ở Việt Nam 15
1.4.2. Những nghiên cứu về phân lân ở Việt Nam 16
1.4.3. Những nghiên cứu về phân kali cho cây lúa ở Việt Nam 18
1.5. Hàm lượng các yếu tố đạm, lân, kali trong đất lúa ở Việt Nam 20
1.5.1. Đạm trong đât lúa nước ở Việt Nam 20
1.5.2. Lân trong đất lúa nước ở Việt Nam 22
1.5.3. Kali trong đất lúa nước ở Việt Nam 24
1.6. Một số kết quả nghiên cứu phân bón đối với lúa 25
1.6.1. Phân bón và cách bón phân cho lúa 25
1.6.2. Nhu cầu dinh dưỡng của cây lúa và vai trò của phân bón 26
1.7. Sự cần thiết phải bón phân cân đối và hợp lý cho lúa 37
1.7.1. Cân đối đạm – lân 38
1.7.2. Cân đối đạm – kali 39
Chƣơng 2: ĐỐI TƢỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Đối tượng, phạm vi, thời gian và địa điểm nghiên cứu 41
2.1.1. Đối tượng nghiên cứu 41
2.1.2. Thời gian nghiên cứu 41
2.2.3. Địa điểm nghiên cứu 41
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
vi
2.2. Nội dung nghiên cứu 41
2.3. Phương pháp nghiên cứu 41
2.3.1. Phương pháp bố trí thí nghiệm 41
2. Đề nghị 73
Phụ lục 74
Tài liệu tham khảo 78 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
viii
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Ký hiệu
Chữ đƣợc viết tắt
CEC
Dung tích hấp thu
CT
Công thức
Dw
Khối lượng chất khô
ĐHNL
Đại học Nông Lâm
ĐN
Đẻ nhánh
Bảng: 1.1. Diện tích, năng suất và sản lượng lúa của Việt Nam những năm
gần đây 7
Bảng 1.2. Mối quan hệ lân - đạm và hiệu lực phân đạm với lúa 38
Bảng 1.3. Ảnh hưởng của phân kali đến hiệu lực phân đạm với lúa trên đất
bạc màu 40
Bảng 1.4. Liều lượng phân bón nông dân sử dụng cho lúa 40
Bảng 3.1: Điều kiện thời tiết khí hậu vụ Mùa năm 2010 và vụ xuân 2011 46
Bảng 3.2. Hiện trạng sử dụng đất 1/1/2009 51
Bảng 3.3. Diễn biến diện tích và năng suất lúa ở Thái Nguyên 53
Bảng 3.4. Đặc tính đất thí nghiệm 54
Bảng 3.5. Khả năng sinh trưởng của cây lúa 56
Bảng 3.6. Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất 60
Bảng 3.7. Tương quan giữa dinh dưỡng đất với năng suất và các yếu tố cấu
thành năng suất 61
Bảng 3.8. Tương quan giữa các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất 66 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
x
thực tiễn sản xuất đang đặt ra. Mặc dù trong những năm gần đây sản xuất lúa
ở Thái Nguyên đã đạt được những kết quả nhất định, tuy nhiên tốc độ phát
triển và năng suất lúa giữa các địa phương không đồng đều và chưa xứng với
tiềm năng của nó. Thái Nguyên có nhiều khó khăn về kinh tế, trình độ dân trí,
cơ sở hạ tầng còn thấp, đất đai xói mòn rửa trôi bạc màu nhiều. Mặt khác đất
trồng lúa ở khu vực trung du, miền núi nói chung và ở Thái Nguyên nói riêng
luôn có những tính chất đặc thù riêng do quá trình hình thành khác biệt hẳn
với các đất đồng bằng và thường thì độ phì tự nhiên ít khi đồng nhất với độ
phì nhiêu thực tế do trong đất có những yếu tố hạn chế. Ngoài ra do trình độ
thâm canh của nông dân chưa cao, việc dùng phân hoá học lại rất mất cân đối,
vừa lãng phí lại vừa không có hiệu quả, năng suất lúa vì vậy mà nhiều năm
tăng không đáng kể. Phân bón có ảnh hưởng không những tới năng suất, chất
lượng sản phẩm, hiệu quả kinh tế của sản xuất mà còn được quan tâm đến ảnh
hưởng của bón phân tới môi trường đất, nước, không khí và tới sức khỏe cộng
đồng. Hiệu quả bón phân cao hay thấp phụ thuộc nhiều vào yếu tố, trong đó
tính chất đất bao gồm cả tính chất vật lý hóa học và thành phần dinh dưỡng
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
2
đất là yếu tố quan trọng bậc nhất, rất cần quan tâm trong việc việc xây dựng
chế độ bón phân hợp lý.
Biến động không gian về tính chất đất đai đã được quan tâm nghiên
cứu trong nhiều năm qua trên thế giới và ứng dụng trong việc xây dựng chế
độ phân bón cho nhiều loại cây trồng. Nhiều thuật ngữ mới ra đời phục vụ
cho phát triển lĩnh vực nghiên cứu này như: Khuyến cáo phân bón dựa vào
tính chất đất; Bón phân theo vùng đặc thù và hiện nay là nông nghiệp chính
xác.
Tuy nhiên việc nghiên cứu về bón phân theo vùng đặc thù chưa được
tiến hành nhiều ở Việt Nam. Một số nghiên cứu rất ít, chủ yếu là những dự án
- Nghiên cứu ảnh hưởng sự biến động của một số yếu tố dinh dưỡng đất
đến các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất cây lúa.
1.3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
1.3.1. Ý nghĩa khoa học của đề tài
Nghiên cứu và tìm hiểu ảnh hưởng sự biến động dinh dưỡng một số
yếu tố dinh dưỡng đất đến sinh trưởng và năng suất lúa từ đó đề xuất việc ứng
dụng rộng rãi kỹ thuật này trong sản xuất.
1.3.2. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài
Từ kết quả nghiên cứu xây dựng biện pháp kỹ thuật nhằm mục tiêu
tăng năng suất lúa và giảm ô nhiễm môi trường hoá nông nghiệp.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
4
Chƣơng I
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Cơ sở khoa học của đề tài
Trong những năm gần đây nền móng nông nghiệp nước ta đã có những
bước nhẩy vọt, từ một nước thiếu lương thực trầm trọng đã vươn lên sản xuất
đủ nhu cầu lương thực đứng thứ 2 trên thế giới sau Thái Lan. Diện tích trồng
lúa hầu như không tăng mà có xu hướng giảm dần, do đô thị hoá và chuyển
sang đất chuyên dùng, nhưng sản lượng không ngừng tăng lên từ 25 triệu tấn
nhỏ, đẻ ít, bông nhỏ, nhưng nếu quá nhiều đạm lúa sẽ lốp đổ, sâu bệnh nhiều,
hạt lép (Nguyễn Thị Lẫm, 1994) [37].
Trong cây lúa, tính theo chất khô, tỉ lệ kali nguyên chất (K
2
O) chiếm
khoảng 0,6-1,2% trong rơm rạ khoảng 0,3-0,45% trong hạt gạo. Khác với
đạm và lân, kali không tham gia vào thành phần bất kỳ một hợp chất hữu cơ
nào mà chỉ tồn tại dưới dạng ion trong dịch bào và một phần nhỏ kết hợp với
chất hữu cơ trong tế bào chất của cây lúa. Cũng như đạm, lân và kali chiếm tỷ
lệ cao hơn tại các cơ quan non của cây lúa. Kali tồn tại dưới dạng ion nên nhờ
vậy mà kali có thể len lỏi vào giữa các bào quan, xúc tiến quá trình vận
chuyển dinh dưỡng, giúp cây lúa tăng cường hô hấp. Kali còn thúc đẩy tổng
hợp protit, do vậy nó hạn chế việc tích luỹ nitrat trong lá, hạn chế tác hại của
việc bón thừa đạm cho lúa. Ngoài ra kali còn giúp bộ rễ tăng khả năng hút
nước và cây không bị mất nước quá mức ngay cả trong lúc gặp khô hạn. Kali
làm tăng khả năng chống hạn và chống rét cho cây lúa.
Cây lúa được bón đầy đủ kali sẽ phát triển cứng cáp, không bị ngã đổ,
chịu hạn và chịu rét tốt. Cây lúa thiếu kali lá có màu lục tối, mép lá có màu
nâu hơi vàng. Thiếu kali nghiêm trọng trên đỉnh lá có vết hoại tử mầu nâu tối
trong khi các lá già phía dưới thường có vết bệnh tiêm lửa. Khi tỷ lệ kali trong
cây giảm xuống chỉ bằng 1/2-1/3 so bình thường thì mới thấy xuất hiện triệu
chứng thiếu kali trên lá, cho nên khi triệu chứng xuất hiện thì năng suất đã
giảm nên việc bón kali không thể bù đắp được. Do vậy không nên đợi đến lúc
xuất hiện triệu chứng thiếu kali rồi mới bón bổ xung cho cây. Trong sản xuất,
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
6
khi bón phân kali cho lúa, lượng kali clorua bao giờ cũng ít nhất trong 3 loại
phân bón chính và thường sử dụng để bón thúc cùng với phân đạm.
trong thập kỷ vừa qua mà Việt Nam đã trở thành nước xuất khẩu gạo đứng
thứ hai trên thế giới. Năm 1989 là năm đầu tiên chúng ta xuất khẩu gạo được
1,42 triệu tấn. Từ năm 1999 đến năm 2004 chúng ta luôn đạt mức xuất khẩu
gạo trên dưới 4 triệu tấn và năm 2009 là chúng ta có số lượng suất khẩu gạo
cao đạt 6 triệu tấn.
Bảng 1.1. Diện tích, năng suất và sản lƣợng lúa của Việt Nam
những năm gần đây
Năm
Diện tích
(Nghìn ha)
Năng suất
(tạ/ha)
Sản lƣợng
(Nghìn tấn)
1995
6765.6
36.9
24963.7
1996
7003.8
37.7
26396.7
1997
7099.7
38.8
27523.9
1998
7362.7
39.6
29145.5
48.9
35849.5
2007
7207.4
49.9
35942.7
2008
7400.2
52.3
38729.8
2009
7440.1
52.3
38895.5
(Nguồn: tổng cục thống kê năm 2010) Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
8
1.3. Tình hình nghiên cứu đạm, lân và kali cho cây lúa trên thế giới
Từ khi biết trồng trọt và chăn nuôi thì con người đã biết sử dụng phân
bón, đầu tiên từ năm 900 năm trước công nguyên, người La Mã đã biết sử
dụng phân chuồng bón cho ruộng nho.
Người đầu tiên đặt nền móng cho sản xuất phân bón hoá học là Liebig
(Justusvon). Năm 1840, Liebig đã cho ra đời tác phẩm “Hoá học đối với nông
nghiệp và sinh lý thực vật” (Vũ Hữu Yêm, 1995) [54]. Với tác phẩm này ông
hàng đầu được nhiều nhà khoa học quan tâm nhất, nó cũng là yếu tố tăng
năng suất nhanh nhất nhưng lại gây ô nhiễm môi trường nặng nhất.
Các nghiên cứu ở ruộng cao sản của Philippin cho thấy với giống lúa
IR36 sản lượng là 9,8 tấn hạt/ha và 8,3 tấn rơm/ha thì lượng đạm có trong
rơm rạ là 7,6 kg/tấn thóc (SK.De Datta, 1989) tổng số là 22,2 kg N/tấn thóc
(Hoàng Minh Châu, 1998) [10]. Nói chung ở các ruộng cao sản với năng suất
lúa là 5 tấn/ha thì có lấy đi từ đất với lượng đạm là 110 kg N (trích từ bản
dịch của Hoàng Minh Châu, 1998) [10]. Theo De Datta và Buresh (1989) [58]
thì bón đạm urê vào đất, cây lúa sử dụng rất ít do tỷ lệ mất đạm lớn ở thể bay
hơi NH3.
Vlek và Byrnes (1996) [67] cho rằng cây lúa chỉ sử dụng được từ 20 -
40% lượng phân bón đạm bón vào đất. Do vậy mặc dù cây lúa được bón một
lượng đạm khoáng khá lớn, lượng sử dụng đạm từ đất vẫn chiếm khoảng 50-
80% hoặc còn cao hơn nữa (Koyama, 1981) [61], (Broadlent, 1979) [56].
Phần lớn lượng đạm cung cấp cho cây lúa từ đất được khoáng hoá từ các hợp
chất hữu cơ. Quá trình và tốc độ khoáng hoá chất hữu cơ chịu ảnh hưởng bởi
nhiệt độ, độ ẩm, chế độ nước, số lượng và chất lượng chất hữu cơ, tỷ lệ cấp
hạt sét và nhiều yếu tố khác (Broadlent, 1979) [56].
Nghiên cứu của Hung (2006) [59] thực hiện năm 2003 và năm 2004
trên 4 giống lúa ở Hàn Quốc cho kết quả: Thời kỳ đẻ nhánh có hệ số sử dụng
phân đạm rất thấp, chỉ đạt từ 24,4% (công thức bón 72N) đến 33,1% (công
thức bón 36N), hiệu suất sử dụng đạm chỉ đạt 11,1 - 13,1 kg thóc/kg N, thấp
hơn cả bón đạm trước khi cấy (hệ số sử dụng đạm là 41,5%; hiệu suất sử dụng
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
10
đạm là 23,3 kg thóc/kg N). Bón đạm vào thời kỳ làm đòng có hệ số sử dụng
đạm cao nhất là 65,8% (công thức bón 72N) đến 76,1% (công thức bón 36N),
hiệu suất sử dụng đạm là 21,9 - 32,5 kg thóc/kgN.
5
và 11,2 kg K
2
O trong thóc. Như vậy là: một vụ lúa, thu hoạch
hơn 30 tạ thóc mà chỉ lấy của đất có 13,5 kg P
2
O
5
(mỗi tấn thóc thu hoạch chỉ
cần khoảng 4kg P
2
O
5
) nên có thể quan niệm được là bón phân lân vào đất
không có hiệu lực lắm (Lê Văn Căn, 1974) [9].
Đối với đất nhiệt đới giàu sắt nhôm, nhiều tác giả đã nhận định phân
supe lân bón vào ruộng lúa sẽ chuyển thành những dạng nhôm phosphat rất
khó hoà tan, cho nên cây lúa không được mạnh mẽ và do sự thu hút supe lân
bị trì hoãn (E.lapitan 1904, Lefeme, N.1964 M.O.Ghani và M.Aislam
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
11
1946.Y.Coyand 1950, M.Malyc 1952 vv…Trích dẫn theo Lê Văn Căn (1974)
[9].
Tuy nhiên một số nghiên cứu khác lại cho rằng bón lân có hiệu quả rất
cao: ở Thái Lan, theo A.Angladette (1960) đối với đất lúa thì giữa supe lân và
dicanxi phosphate bón với liều lượng 37,8 kg P
2
O
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
12
lượng supe lân kép thích hợp nhất với đa số chân ruộng vào khoảng 75-100kg
P
2
O
5
/ha. Một số chân ruộng đặc biệt cần thiết có thể bón 200kg P
2
O
5
/ha [9].
Đặc biệt những nghiên cứu mới đây ở Ấn Độ cho thấy bón khoảng 60
kg P
2
O
5
/ha có thể tăng sản lượng lúa trung bình 0,5 - 0,7 tạ/ha đối với những
vùng đất hay bị khô hạn thì việc bón lân là đặc biệt cần thiết [10]. Trong điều
kiện thâm canh hiện nay, việc bón phân lân lại càng hết sức cần thiết để cây
lúa sử dụng đạm tốt hơn tránh thừa đạm, bảo vệ môi trường và sức khoẻ con
người.
Sempen (1969) [9] cho rằng nếu dùng phân lân thích đáng sẽ tăng hệ số
sử dụng của cây trồng.
Nghiên cứu ở Liên Xô trước đây cho thấy đất có hàm lượng hữu cơ cao
thì càng phải bón nhiều lân. Như vậy thì đạm lân mới cân đối.
Giáo sư Dusetkin (1956) đã giải thích khi bón lân vào đất sẽ có hiện
tượng cố định lân dưới dạng hữu cơ [9]. Lân hữu cơ trong đất không có khả
năng cung cấp trực tiếp cho cây trồng mà nó chỉ trở nên hữu dụng khi đã được
3
(OH)
3
(PO
4
).2H
2
O); các phosphat canxi tồn tại chủ yếu dưới dạng photphat
có độ hoà tan rất khác nhau trong việc cung câp dinh dưỡng lân cho cây trồng
[62].
1.3.3. Nghiên cứu về kali cho cây lúa trên thế giới
Yếu tố tiếp theo được các khoa học nghiên cứu rất nhiều đó là yếu tố
kali. Theo các nghiên cứu của Philippin đối với ruộng lúa cao sản IR36, sản
lượng 9,8 tấn thóc/ha và 8,3 tấn rơm/ha thì hàm lượng kali chứa trong rơm rạ
khi thu 1 tấn thóc là 28,4 kg, hàm lượng kali chứa trong hạt khi thu 1 tấn thóc
là 3,2 kg. Như vậy tổng lượng kali trong rơm và hạt thóc là 31,6 kg/tấn hạt.
Đối với ruộng cao sản nói chung với sản lượng là 5 tấn thóc/ha. Có thể lấy đi
từ đất khoáng 156 kg K
2
O. So với lượng đạm và lân do cây lấy đi thì lượng
kali là cao nhất. Tuy nhiên, hàm lượng này hầu hết là ở thân lá, rơm rạ. Vì
vậy nếu chỉ thu hạt và trả lại rơm rạ cho đất thì hàm lượng kali lấy đi là rất
thấp (chỉ 3,2 kg/1 tấn thóc). Trong khi đó đạm, lân vẫn bị mất một lượng đáng
kể (SK.DC Datta, 1989 - trích dẫn theo bản dịch của Hoàng Minh Châu,
1998) [10].
Ở Ấn Độ đã có khuyến cáo đối với việc dùng kali của các bảng như
sau: Các nghiên cứu ở Ấn Độ cho thấy khi bón kali bón vào mùa khô có hiệu
quả hơn mùa mưa. Cùng một cánh đồng canh tác, hiệu quả kali thu được
trong mùa khô là 10 kg thóc/kg K
2
tấn hữu cơ/ha với giống lúa cũ, năng suất chỉ đạt trên dưới 2 tấn/ha. Theo
thống kê từ năm 1990 trở lại đây nhờ có giống lúa mới mà áp dụng đồng bộ
các kỹ thuật canh tác, trong đó việc sử dụng phân bón hoá học tăng nhanh,
bình quân bón 127 kg NPK nguyên chất, năng suất đạt 3,9 tấn/ha, tổng số
Copyright: Tài liệu đại học ©