HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

NGUYỄN THỊ LAN ANH

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

Mã số:

9.62.01.10

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

HÀ NỘI – 2019


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

ii


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

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

iii


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 phƣơng pháp nghiên cứu..................................................................... 33

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

iv


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.



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

v


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
ữv
Ch
i
ế
t

Nghĩa tiếng Việt

t
ắ
t

AW
D


F
EFF
FA
O
FUE
HQ
IFP
RI
LSD

MP
PCU
PVA
PTNT


Alternate
wetting and
drying mode

Dung tích trao đổi cation – Cation
Exchange Capacity

Tưới luân
phiên khô
ướt

Phân chậm tan có kiểm soát

Phân bón

sử dụng đạm
thiophosphrictriamide

Cộng sự

n-Butyl Thiophotphoric Triamit

International
Maize and
Wheat
Improvemen
t Center

Mô phỏng

Trung tâm
Cải tạo Ngô
và Lúa mỳ

Phân viên nhả chậm

Các bon hữu cơ
Urê được phủ polymer
Polyvinyl Acetate
Phát triển nông thôn

vi


RRA

Thời gian sinh trưởng

U

uncoated urea - urê không tráng

UBND

Ủy ban nhân dân

UNESCO

United Nations Educational, Scientific and Cultural
Organization
Tổ chức giáo dục, khoa học và văn hóa Liên hiệp quốc

vii


DANH MỤC BẢNG
TT
2.1.

Tên bảng

Trang

Diện tích, năng suất và sản lượng của ba cây lương thực chính giai đoạn
2010-2016 .............................................................................................................


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 ..................



60

4.9.

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

70

4.10.
4.11.

Đặc điểm động thái của NH4 trong đất đỏ vàng Lào Cai ..................................
Đạm giải phóng từ phân viên nhả chậm C1 và L1 .............................................

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 ..............................................................
4.13.

71
72
73

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

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

ix




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


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

xii


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.
Phƣơng 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:


+

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- NH 4 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- NH 4 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 P 2O5 + 57 K2O/ha

và bón lót bổ sung 36 kg P 2O5 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
2

2

2

2

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

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

xv

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/ ha in spring season 2015.
6) Trial model of application of slow release fertilizer coated glue and extracted solution

(110 N + 24 P2O5+ 57 K2O/ha) and supplementing 36 kg P 2O5/ha seed yield up to 7132
kg/ha brought profit higher than 9,035,000VND/ha compared with conventional
fertilizer application.

xvi


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

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 (NH 3, 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 NH 3 tỷ lệ thuận với nồng độ
+

NH4 trong dung dịch đất (Shaviv and Mikkelsen, 1993). Sự hình thành N 2O
-

cùng với nồng độ nitrate cao (NO 3 ) trong đất (Jenkinson, 1990) và giảm thiểu
+

-

việc tích luỹ đạm vô cơ trong đất (NH 4 , 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

-

Xây dựng mô hình trồng ngô bón phân viên nhả chậm trên đất đỏ vàng Lào Cai
đạt năng suất và hiệu quả kinh tế cao.
1.3. PHẠM VI NGHIÊN CỨU

-

-

+

Nghiên cứu mức độ di động đạm N - NH4 của các loại phân viên nhả chậm
trên đất đỏ vàng của Lào Cai;
Nghiên cứu một số biện pháp kỹ thuật nâng cao hiệu quả sử dụng phân bón cho
ngô trên đất đỏ vàng Lào Cai (xác định được dạng phân viên nhả chậm, khoảng
cách bón);
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 - NH 4 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,



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,

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
chỉ sau lúa mì và có sản lượng vượt lên lúa mì và lúa gạo (FAOSTAT, 2014).
6