BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM
------------------------------------

NGUYỄN THANH LĨNH

NGHIÊN CỨU YẾU TỐ DINH DƯỠNG TRUNG LƯỢNG
(Ca, Mg, S) CHO LÚA TRÊN ĐẤT XÁM BẠC MÀU
TỈNH BẮC GIANG

LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP

Hà Nội - 2017


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM
------------------------------------

NGUYỄN THANH LĨNH

NGHIÊN CỨU YẾU TỐ DINH DƯỠNG TRUNG LƯỢNG
(Ca, Mg, S) CHO LÚA TRÊN ĐẤT XÁM BẠC MÀU
TỈNH BẮC GIANG


Luận án này được thực hiện tại Viện Thổ nhưỡng Nông hóa - Viện Khoa
học Nông nghiệp Việt Nam. Luận án là một phần trong đề tài cấp Bộ "Nghiên
cứu xác định yếu tố hạn chế của độ phì đất trồng lúa ở đồng bằng sông Hồng
và đồng bằng sông Cửu Long và đề xuất giải pháp khắc phục" được thực hiện
từ năm 2011 đến năm 2014. Số liệu của đề tài dùng trong luận án đã được
Ban Chủ nhiệm đề tài đồng ý cho phép sử dụng.
Luận án được hoàn thành nhờ sự giúp đỡ, hướng dẫn tận tình của
PGS.TS. Nguyễn Văn Bộ và TS. Nguyễn Văn Chiến, cùng với sự góp ý của
các Giáo sư, Tiến sĩ, các nhà khoa học trong các lĩnh vực đất, phân bón, cây
trồng và các đồng nghiệp. Cho phép tôi được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc và
chân thành đến các Giáo sư, Tiến sĩ, các nhà khoa học, bạn bè và đồng nghiệp
đã giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện luận án.
Nhân dịp này, tôi xin được gửi lời cảm ơn đến Ban Lãnh đạo Viện lúa
đồng bằng sông Cửu Long, Lãnh đạo Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam,
Lãnh đạo Viện Thổ nhưỡng Nông hóa, Trung tâm nghiên cứu Đất và Phân
bón vùng Trung Du, tập thể Bộ môn Phát sinh học và Phân loại đất - Viện
Thổ nhưỡng Nông hóa đã tạo điều kiện cho tôi trong quá trình học tập.
Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn đến gia đình những người đã luôn bên
tôi, động viên và khuyến khích tôi trong quá trình thực hiện đề tài và hoàn
thiện luận án này.
Hà Nội, ngày .... tháng .... năm 2017
Tác giả

Nguyễn Thanh Lĩnh


iii

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN................................................................................................... i

1.3.1.3. Hiệu lực của phân canxi đối với cây lúa ................................................ 16
1.3.2. Vai trò của magiê (Mg) đối với cây trồng................................................. 17
1.3.2.2. Sự hấp thu và vận chuyển magiê trong cây ........................................... 19
1.3.2.3. Triệu chứng thiếu hụt magiê ở cây trồng ............................................... 21
1.3.2.4. Ngưỡng thiếu hụt magiê ở cây trồng. .................................................... 21
1.3.2.5. Nguồn magiê cho cây trồng ................................................................... 22
1.3.2.6. Hiệu lực của phân Mg đối với cây lúa ................................................... 22
1.3.3. Vai trò của lưu huỳnh (S) đối với cây trồng ............................................. 23
1.3.3.1. Lưu huỳnh trong cây .............................................................................. 24
1.3.3.2. Sự hấp thu và vận chuyển lưu huỳnh trong cây ..................................... 25
1.3.3.3. Triệu chứng thiếu hụt lưu huỳnh ở cây trồng ........................................ 26
1.3.3.4. Lưu huỳnh trong phân bón ..................................................................... 26
1.3.3.5. Hiệu lực của phân lưu huỳnh đối với cây lúa. ....................................... 27
CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG, VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP
NGHIÊN CỨU .................................................................................................... 32
2.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ................................................................ 32
2.1.1. Đối tượng và vật liệu nghiên cứu .............................................................. 32
2.1.2. Phạm vi nghiên cứu ................................................................................... 32
2.2. Nội dung nghiên cứu .................................................................................... 32
2.2.1. Điều kiện khí hậu, tình hình sử dụng phân bón vùng nghiên cứu ............ 32
2.2.2. Đặc điểm đất XBM tỉnh Bắc Giang .......................................................... 32
2.2.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của Ca, Mg, S đến năng suất lúa trên đất xám bạc
màu Bắc Giang .................................................................................................... 32
2.3. Phương pháp nghiên cứu và kỹ thuật sử dụng ............................................. 33
2.3.1. Phương pháp thu thập thông tin và điều tra .............................................. 33


v

2.3.2. Phương pháp điều tra lấy mẫu đất ngoài đồng.......................................... 33

3.3.4. Hàm lượng SO42- tổng số và hòa tan trong đất xám bạc màu Hiệp Hòa,
Bắc Giang ............................................................................................................ 50
3.4. Tính chất hóa học trước thí nghiệm tại địa điểm nghiên cứu và khả năng đáp
ứng Ca, Mg, S cho lúa trên đất xám bạc màu Bắc Giang ................................... 51
3.4.1. Tính chất hóa học của đất xám bạc màu trước thí nghiệm tại Hiệp Hòa Bắc Giang ............................................................................................................ 51
3.4.2. Khả năng đáp ứng Ca, Mg, S của đất cho cây lúa .................................... 52
3.4.2.1. Khả năng đáp ứng Ca của đất cho lúa .................................................... 52
3.4.2.2. Khả năng đáp ứng Mg của đất cho lúa................................................... 53
3.4.2.3. Khả năng đáp ứng S của đất cho lúa ...................................................... 53
3.5. Ảnh hưởng của Ca, Mg, S đến sinh trưởng và phát triển của cây lúa ......... 54
3.5.1. Ảnh hưởng của Ca đến sinh trưởng và phát triển của cây lúa .................. 54
3.5.2. Ảnh hưởng của Mg đến sinh trưởng và phát triển của cây lúa ................. 57
3.5.3. Ảnh hưởng của S đến sinh trưởng và phát triển của cây lúa .................... 59
3.6. Ảnh hưởng của Ca, Mg, S đến khả năng hấp thu Ca, Mg, S của cây lúa .... 62
3.6.1. Ảnh hưởng của liều lượng Ca đến khả năng hấp thu Ca của cây lúa ....... 62
3.6.2. Ảnh hưởng của các liều lượng bón Mg đến khả năng hấp thu Mg của cây
lúa ........................................................................................................................ 63
3.6.3. Ảnh hưởng của S đến khả năng hấp thu S của cây lúa ............................. 65
3.6.4. Ảnh hưởng của bón Ca, Mg, S đến lượng Ca, Mg, S cây lúa hút trên đất
xám bạc màu........................................................................................................ 66
3.6.4.1. Ảnh hưởng của bón Ca đến lượng Ca cây lúa hút ................................. 66
3.6.4.2. Ảnh hưởng của bón Mg đến lượng Mg cây lúa hút ............................... 68
3.6.4.3. Ảnh hưởng của bón S đến lượng S cây lúa hút ...................................... 70
3.7. Ảnh hưởng của Ca, Mg, S đến các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất
lúa trên đất xám bạc màu tỉnh Bắc Giang. .......................................................... 72


vii

3.7.1. Ảnh hưởng của Ca đến các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất lúa

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ............................................................................... 107
1. Kết luận ......................................................................................................... 107
2. Đề nghị .......................................................................................................... 108
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN
ÁN ..................................................................................................................... 109
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................. 110
PHỤ LỤC .......................................................................................................... 122


ix

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

Số thứ
tự
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15

N
Cu
OC
H
K
Zn
RCBD
P
S
Shh
Mg
Mg2+TĐ
Mn
FADINAP
NSTT
Al
PC
Sht
Fe
Si
FAO
TCVN
TN1
TN2
TN3
P 1000 hạt
XBM

Giải thích
Adenosin triphosphat

Thí nghiệm 2
Thí nghiệm 3
Khối lượng 1000 hạt
Xám bạc màu


x

DANH MỤC BẢNG

TT Bảng

Nội dung

Trang

1.1

Chỉ tiêu lý, hóa tính đất xám bạc màu (lớp đất mặt 0 -

5

16cm)
2.1

Công thức thí nghiệm

35

2.2

3.4

Kết quả phân tích Ca2+, Mg2+, SO42- và K+ của các mẫu

47

đất XBM
3.5

Hàm lượng Ca2+ và Mg2+ trong đất xám bạc màu theo địa

48

hình
3.6

Hàm lượng Ca2+ và Mg2+ trong đất xám bạc màu theo cơ

49

cấu cây trồng
3.7

Hàm lượng Ca2+ và Mg2+ trong đất xám bạc màu theo

49

thành phần cơ giới
3.8



Ảnh hưởng của Ca đến sinh trưởng và phát triển của cây

55


xi

lúa vụ xuân 2012 và 2013
3.14

Ảnh hưởng của Ca đến sinh trưởng và phát triển của cây

56

lúa vụ mùa 2012 và 2013
3.15

Ảnh hưởng của Mg đến sinh trưởng và phát triển của cây

57

lúa vụ xuân 2012 và 2013
3.16

Ảnh hưởng của Mg đến sinh trưởng và phát triển của cây

58

lúa vụ mùa 2012 và 2013

3.21

Ảnh hưởng của liều lượng Mg bón đến khả năng hấp thu

64

Mg của cây lúa vụ xuân và mùa giai đoạn thu hoạch năm
2012
3.22

Ảnh hưởng của liều lượng Mg bón đến khả năng hấp thu

64

Mg của cây lúa vụ xuân và mùa giai đoạn thu hoạch năm
2013
3.23

Ảnh hưởng của liều lượng S bón đến khả năng hấp thu S

65

của cây lúa vụ xuân và mùa giai đoạn thu hoạch năm
2012
3.24

Ảnh hưởng của liều lượng S bón đến khả năng hấp thu S

66


70

xuân và mùa năm 2013
3.29

Ảnh hưởng của bón S đến lượng S cây lúa hút vụ xuân

70

và mùa năm 2012
3.30

Ảnh hưởng của bón S đến lượng S cây lúa hút vụ xuân

71

và mùa năm 2013
3.31

Ảnh hưởng của Ca đến các yếu tố cấu thành năng suất và

74

năng suất lúa vụ xuân 2012 - 2013
3.32

Ảnh hưởng của Ca đến các yếu tố cấu thành năng suất và

75



Ảnh hưởng của Mg đến các yếu tố cấu thành năng suất

80


xiii

và năng suất lúa vụ xuân 2012 - 2013
3.38

Ảnh hưởng của Mg đến các yếu tố cấu thành năng suất

82

và năng suất lúa vụ mùa 2012 - 2013
3.39

Ảnh hưởng của liều lượng Mg bón đến các năng suất lúa

84

vụ xuân 2012 và 2013
3.40

Ảnh hưởng của liều lượng Mg bón đến các năng suất lúa

85

vụ mùa 2012 và 2013

Ảnh hưởng của liều lượng S bón đến các năng suất lúa

91

vụ xuân 2012 và 2013
3.46

Ảnh hưởng của liều lượng S bón đến các năng suất lúa

92

vụ mùa 2012 và 2013
3.47

Ảnh hưởng của liều lượng bón S đến cân bằng dinh

93

dưỡng của cây lúa vụ xuân và mùa 2012
3.48

Ảnh hưởng của liều lượng bón S đến cân bằng dinh

93

dưỡng của cây lúa vụ xuân và mùa 2013
3.49

Ảnh hưởng của Ca đến hiệu suất phân bón đối với cây



100

xuân - lúa mùa năm 2012 và 2013
3.54

Ảnh hưởng của Mg đến hiệu quả kinh tế trên cơ cấu lúa

101

xuân - lúa mùa năm 2012 và 2013
3.55

Ảnh hưởng của S đến hiệu quả kinh tế trên cơ cấu lúa

103

xuân - lúa mùa năm 2012 và 2013
3.56

Năng suất và hiệu quả kinh tế của các công thức tối ưu
trong điều kiện sản xuất

105


1

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài

(Nguyễn Xuân Trường, 2002).
Bắc Giang là tỉnh nông nghiệp, có diện tích đất tự nhiên 384.945 ha,
nhưng đất dành cho sản xuất nông nghiệp chỉ có 99.300 ha. Theo kết quả điều
tra mới nhất về đất XBM tỉnh Bắc Giang (Viện Thổ nhưỡng Nông hóa, 2012),
toàn tỉnh có 61.294,8 ha đất XBM, phân bố chủ yếu tại các huyện Tân Yên,
Lục Nam và Hiệp Hòa,… Đất XBM dù có nhiều nhược điểm về tính chất và
độ phì nhưng do phân bố ở địa hình tương đối bằng phẳng, thuận lợi cho quá
trình sản xuất nông nghiệp, nên thường là những vùng sản xuất nông nghiệp
tập trung, thâm canh cao, đặc biệt là những vùng đất XBM thuộc tỉnh Bắc
Giang (Hồ Quang Đức và cs, 2012). Đã có khá nhiều nghiên cứu liên quan
đến hiệu lực của các loại phân bón đối với một số cây trồng trên đất XBM
tỉnh Bắc Giang, trong đó có các nguyên tố trung lượng; tuy nhiên vẫn chưa có
một nghiên cứu nào được tiến hành một cách đầy đủ về khả năng đáp ứng
cũng như hiệu lực của các nguyên tố này trong đất đối với cây lúa. Chính vì
vậy, việc thực hiện đề tài: “Nghiên cứu yếu tố dinh dưỡng trung lượng (Ca,
Mg, S) cho lúa trên đất xám bạc màu tỉnh Bắc Giang” là rất cần thiết.
2. Mục tiêu nghiên cứu
- Xác định hàm lượng Ca, Mg trao đổi, và S hòa tan trong đất xám bạc
màu tỉnh Bắc Giang.
- Nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố dinh dưỡng trung lượng (Ca, Mg,
S) đến năng suất lúa trên đất xám bạc màu tỉnh Bắc Giang.
- Đề xuất được lượng bón thích hợp để nâng cao hiệu quả sử dụng Ca,
Mg, S trong sản xuất nông nghiệp vùng đất XBM tỉnh Bắc Giang.
3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
- Xây dựng được một bộ số liệu về hàm lượng Ca, Mg, S trong đất XBM
tỉnh Bắc Giang;


3


Nhóm đất xám bạc màu ở nước ta phân bố chủ yếu ở Đông Nam Bộ, Tây
Nguyên và Trung du Bắc Bộ với tổng diện tích khoảng 3,1 triệu ha, gồm 3
đơn vị đất sau: đất xám bạc màu trên phù sa cổ có diện tích 1,4 triệu ha, tập
trung chủ yếu ở miền Đông Nam Bộ và một số tỉnh miền Bắc như: Vĩnh Phúc,
Bắc Giang, Bắc Ninh, Thái Nguyên,…; đất xám bạc màu glây trên phù sa cổ
có diện tích khoảng 400 nghìn ha với chế độ canh tác điển hình là một vụ lúa một vụ màu (khoai lang, đậu, lạc, thuốc lá,…) tập trung ở miền Bắc và Tây
Ninh, Đồng Nai,…; đất xám bạc màu trên sản phẩm phong hóa của đá macma
axit và đá cát phân bố chủ yếu ở một số tỉnh miền Trung (Viện Thổ nhưỡng
Nông hóa, 2001).
Ở miền Bắc đất xám bạc màu có diện tích khoảng 260.000 ha phân bố
thành vùng và dải lớn như sau: dải phía Bắc lớn nhất chạy từ Vĩnh Yên kéo
sang Thái Nguyên về phía Bắc Hà Nội; dải từ Hải Dương tới Quảng Ninh bị
chia cắt thành từng vùng nhỏ; dải phía Tây và Tây Nam đồng bằng Bắc Bộ
kéo dài từ Phú Thọ qua Hà Tây (cũ) đến Nam Định; ở Bắc Trung Bộ có dải
rìa phía Tây Thanh Hóa, Tây Nghệ An, Tây Hà Tĩnh kéo vào Thừa Thiên -


5

Huế. Diện tích đất xám bạc màu của vùng Bắc Bộ tập trung chủ yếu ở các
tỉnh: Bắc Giang (54.000 ha), Vĩnh Phúc (37.000 ha), Phú Thọ (2.500 ha), Hải
Dương (7.500 ha), Quảng Ninh (6.000 ha), T.P Hà Nội (36.000 ha), Bắc Ninh
(13.500 ha) và Thái Nguyên (10.000 ha). Ở vùng Bắc Trung Bộ đất xám bạc
màu phân bố chủ yếu ở các tỉnh: Nghệ An (29.000 ha), Thanh Hóa (26.300 ha),
Hà Tĩnh (25.700 ha), Quảng Bình (7.000 ha) và Thừa Thiên - Huế (6.000 ha).
(Viện Thổ nhưỡng Nông hóa, 1979).
Theo Hồ Quang Đức và cs (2012), diện tích đất XBM miền Bắc của 13
tỉnh trên bản đồ đất tỷ lệ 1/250.000 đã giảm khoảng 28.096,3 ha (tương đương giảm
10,8% diện tích) so với diện tích đất XBM trên bản đồ đất miền Bắc ở tỷ lệ
1/500.000 (1979).

3

Độ xốp

%

52,4

TPCG: 2 - 0,2 cm

%

1,0

0,2 - 0,02 mm

%

58,7

0,02 - 0,002 mm

%

29,7

< 0,002 mm

%



8

Nts

%

0,10

9

P2O5ts

%

0,03

10

K2Ots

%

0,18

11

P2O5dt

mg/100g


Cmol/kg

0,28

16

BS (độ no bazơ)

%

53,0

Nguồn: Viện Thổ nhưỡng Nông hóa, 2001 (phẫu diện VN 06)

Đất xám bạc màu có đặc điểm sau: phản ứng từ chua nhiều đến ít chua
(pHH2O trung bình là 4,94 và pHKCl trung bình là 4,33); hàm lượng cacbon
hữu cơ tổng số, đạm tổng số, lân tổng số và kali tổng số đều ở mức nghèo đến
trung bình; dung tích hấp thu thường biến động từ thấp đến trung bình; độ no
bazơ thấp.
Đất xám bạc màu sự rửa trôi đã làm giảm dần các nguyên tố kiềm và
kiềm thổ, giảm khả năng hấp thu các chất dinh dưỡng, giảm hàm lượng các
nguyên tố dinh dưỡng đa lượng, trung lượng như: photpho, kali, canxi, magiê,
lưu huỳnh,… và các nguyên tố vi lượng cũng giảm dần. Sự suy thoái theo
hướng này kéo theo hàng loạt các chỉ tiêu khác cũng xấu đi như độ chua tăng,
độ no bazơ giảm, CEC giảm, nhưng ngược lại hàm lượng nhôm và sắt di động


7



lượng Ca ở những vùng đất kiềm biến động trong khoảng 1 - 2,5%. Tuy
nhiên, ở những nơi có sự hiện diện của CaCO3, hàm lượng này có thể đạt tới
3%. Hàm lượng Ca ở các vùng đất khô hạn thường cao, điều này được lý giải
là do mưa ít và mức độ rửa trôi thấp.
Nguồn Ca trong đất là từ các đá và khoáng tạo thành. Khoáng anorthite
(CaAl2Si2O3) là khoáng nguyên sinh quan trọng nhất của Ca, mặc dù hàm
lượng pyroxenes (augite) và amphiboles (hornblende) cũng thường có mặt
khá lớn ở trong đất. Ngoài ra còn có một lượng nhỏ Ca trong các khoáng
nguyên sinh từ biotite, apatite... Calcite (CaCO3) là dạng Ca chiếm ưu thế ở
những vùng khô hạn.
Ở những vùng đất chua và bị rửa trôi mạnh thì tình trạng thiếu Ca
thường xảy ra phổ biến hơn ở những vùng đất khác. Ở những vùng đất chua
có khí hậu ẩm, Ca tập trung ở dạng trao đổi và một số khoáng nguyên sinh.
Các ion Ca2+, Al3+, H+ thường chiếm vai trò chủ đạo trong CEC ở các vùng
này. Ion H+ cao trong đất cũng ngăn cản cây hút Ca2+. Trong đất chua, dạng
Ca dễ tiêu mà cây trồng sử dụng được thường là ít. Tỷ lệ Ca2+ bão hòa trong
CEC giảm thì lượng Ca2+ cây hút cũng giảm. Theo Samuel và cs (1993) cho
rằng trong khi các ion NH4+, K+, Mn2+ và Al3+ làm cản trở đến việc hút Ca của
cây thì NO3- lại là nhân tố làm tăng quá trình hút Ca. Lượng NO3- cao kích
thích quá trình tổng hợp các anion hữu cơ và kết quả cũng sẽ kích thích sự hút
cation, đặc biệt là Ca2+ của cây.
Theo Rahmatullah và cs (1976), Ca2+ dư thừa trong đất thường được tích
lũy nhiều ở quanh vùng rễ. Chính điều này sẽ làm cản trở một phần quá trình
hút Ca2+ của cây. Mặc dù Ca2+ trong dung dịch đất thường lớn hơn 10 lần K+
vì vậy lượng Ca2+ cây trồng hút được thường nhỏ hơn K+. Bởi vì Ca2+ chỉ qua
được ở phần đầu lông hút nên dẫn đễn khả năng hút Ca2+ của cây thường rất
kém. Hàm lượng Ca2+ trong đất phụ thuộc vào chế độ nước. Hàm lượng Ca2+