5. ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN
1.2. CƠ SỞ THỰC TIỄN CỦA VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.2.3. Nghiên cứu về phân bón cho lúa trên Thế giới và Việt Nam
1.2.3.1. Những nghiên cứu về phân bón cho cây lúa trên Thế giới
Trong lịch sử phát triển nơng nghiệp, phân bón ln được xem là yếu tố quan trọng trong hệ thống canh tác để tăng năng suất cây trồng. Viện lúa Quốc tế (IRRI), Ủy ban lúa gạo Quốc tế (IRC), Viện nghiên cứu nơng hóa Mỹ đã khẳng định: Gần
50% năng suất là do tác dụng của phân bón, cịn hơn 50% kia là do các yếu tố khác như giống, nước, chăm sóc.
Kết quả nghiên cứu các giống lúa Indica có phản ứng với phân bón là tăng diện tích lá lớn hơn so với giống lúa Japonica, nhưng lại phản ứng yếu hơn khi hàm lượng phân bón tăng. Khi bàn về năng suất các tác giả cho biết: Năng suất là kết quả của những giống có phản ứng tốt với phân bón và biện pháp kỹ thuật. Ở vùng ơn đới, giống Japonica thường cho năng suất cao vì nó phản ứng tốt với phân bón.
Các nghiên cứu về đạm cho lúa trên Thế giới: Tìm hiểu hiệu suất phân đạm đối
với lúa Iruka (1963), cho thấy: Bón đạm với liều lượng cao thì hiệu suất cao nhất là bón vào lúc lúa đẻ nhánh, sau đó giảm dần, với liều lượng thấp thì bón vào lúc lúa đẻ và trước trỗ 10 ngày có hiệu quả cao. Nếu giảm một nửa lượng phân đạm trong trồng trọt thì năng suất cây trồng sẽ giảm 22% trong thời gian ngắn; 25 - 30% trong thời gian dài, thu nhập trang trại giảm 12%, lợi nhuận của các trang trại giảm 40%, tổng sản lượng hoa màu giảm 10%.
Theo Shuichi Y (1985) [104], lượng đạm cây hút ở thời kỳ đẻ nhánh quyết định tới 74% năng suất. Bón nhiều đạm làm cây đẻ nhánh khỏe và tập trung, tăng số bông/m2; số hạt/bông, nhưng khối lượng 1000 hạt ít thay đổi. Mặt khác tác giả lại cho rằng ở các nước nhiệt đới lượng các chất dinh dưỡng (N, P, K) cần để tạo ra 1 tấn thóc trung bình là 20,5 kg N; 5,1 kg P2O5; 4,4 kg K2O
Các nghiên cứu về lân cho lúa trên Thế giới: Bón lân xúc tiến q trình sinh trưởng của cây trong thời kỳ đầu, đồng thời có thể rút ngắn thời gian sinh trưởng mà đặc biệt là những vùng lạnh thì hiệu quả đó càng rõ. Lúa nước là loại cây trồng cần ít lân, do đó khả năng hút lân từ đất mạnh hơn cây trồng cạn. Hầu hết các loại cây trồng hút khơng q 10 - 13% lượng lân bón vào đất trong năm, đặc biệt là cây lúa có khả năng hút lân khi hàm lượng lân trong đất khoảng 0,2 ppm hoặc thấp hơn một chút là có thể cho năng suất tối đa. Tuy vậy, cần bón lân kết hợp với các loại phân khác như đạm, kali mới nâng cao được hiệu quả của nó.
Theo Reyhaneh và cs (2012) [99], bón lân làm tăng khả năng hút đạm và kali, là cơ sở để tăng năng suất cây trồng. Để đánh giá khả năng cung cấp lân của đất cho cây trồng, người ta dựa vào hàm lượng lân dễ tiêu, phân lân bón cho lúa có hiệu quả đứng thứ 2 sau đạm, nhưng trong một vài trường hợp, ở những đất nghèo dinh dưỡng thì phân lân lại làm tăng năng suất nhiều hơn đạm. Tuy nhiên, bón phân lân cùng với đạm là điều kiện tốt để phát huy hiệu quả cao của phân lân. Khi cây bị thiếu lân cây non có bộ lá hẹp, thường bị cuộn lại, sức đẻ nhánh giảm và đẻ muộn, giai đoạn đẻ nhánh kéo dài. Ở thời kỳ lúa đẻ nhánh và trịn mình, phân lân có ảnh hưởng tốt đối với cây lúa, nó làm cho khối lượng của phần trên mặt đất của cây lúa tăng khá lớn, sau đó đến thời kỳ chín mức tăng của khối lượng thân cây giảm. Ở những chân đất tương đối phì nhiêu, hiệu quả của phân lân đối với năng suất lúa khơng lớn. Bón lân làm cho lúa cứng cây
và tăng khả năng chống đổ. Hiệu suất của lân đối với hạt ở giai đoạn đầu cao hơn giai đoạn cuối và lượng lân hút ở giai đoạn đầu chủ yếu phân phối ở các cơ quan sinh trưởng. Do đó, phải bón lót để đáp ứng nhu cầu dinh dưỡng cho cây lúa.
Theo Theo Reyhaneh và cs (2012) [99], các nghiên cứu về kali cho lúa trên Thế giới: Ở Đức người ta tính lượng kali bón cho cây theo năng suất và lượng kali có trong đất. Để đạt năng suất 3- 10 tấn/ha thì lượng kali được khuyến cáo là từ 85 - 310 kg K2O/ha. Kết quả nghiên cứu của trại thí nghiệm Cuban (Liên Xơ cũ) cho biết để thu được 4 tấn thóc/ha thì cần bón 35 - 50 kg K2O, trung bình là 44 kg K2O/ha. Kali có vai trị quan trọng trong giai đoạn trước và sau làm đòng, thiếu kali ở giai đoạn này năng suất lúa giảm mạnh.
Theo Muhhad S và Neue HU (1987) [95], trên Thế giới, vai trò của kali cho cây lúa đã được nghiên cứu và khẳng định. Cường độ quang hợp càng mạnh khi hàm lượng kali trong tế bào càng lớn. Song muốn có cường độ quang hợp cao cần phải có đủ ánh sáng. Khi thiếu kali thì nồng độ sắt trong tế bào hạ thấp, quá trình tổng hợp tinh bột, protein chậm.
Theo Shuichi Y (1985) [104], khoảng 20% tổng lượng kali cây hút là được vận chuyển vào hạt, lượng cịn lại được tích lũy trong các bộ phận khác của cây.
Theo Nguyễn Vi (1982) [69], cây hút đạm và kali có mối tương quan thuận, tỷ lệ K2O/N thường là 1,26. Theo nhiều tác giả khác tỷ lệ K2O/N rất quan trọng, nếu cây hút nhiều đạm thì dễ thiếu kali, do đó thường phải bón kali ở những ruộng lúa bón nhiều đạm. Vì vậy, trên đất nghèo kali bón cân đối đạm - kali có ý nghĩa rất quan trọng.
Theo Ranjha AM và cs (2001) [98], thiếu kali cây lúa dễ bị bệnh tiêm lửa, đạo ôn, thối rễ, bạc lá, thân cây yếu dễ bị đổ. Lúa được bón đầy đủ kali, lá chuyển màu xanh vàng, lá dài hơn và trỗ sớm hơn 2 - 3 ngày. Kali có tác dụng làm tăng số nhánh hữu hiệu, tăng chiều cao cây, bông dài hơn và phẩm chất hạt tốt hơn.
Theo Reyhaneh và cs (2012) [99], lúa hút kali vào thời kỳ đẻ nhánh sẽ có tác dụng làm tăng số bơng, số hạt, ở thời kỳ làm đòng làm tăng số hạt và tăng khối lượng 1000 hạt. Vì vậy, thiếu kali ở giai đoạn này làm năng suất giảm mạnh. Đây cũng là cơ sở cho biện pháp bón kali hợp lý.
Theo Ranjha AM và cs (2001) [98], từ khi cây lúa bắt đầu bén rễ đến cuối đẻ nhánh, đối với vụ sớm và vụ muộn đều hút một lượng kali tương đương nhau. Từ khi phân hố địng đến lúc bắt đầu trỗ, cây lúa hút kali nhiều nhất và sau đó lại giảm, nhưng từ khi trỗ đến thời kỳ hạt chắc và chín thì tỷ lệ hút kali ở vụ muộn lại cao hơn vụ sớm. Ở giai đoạn đầu hiệu suất của kali cao sau đó giảm dần và đến giai đoạn cuối lại cao. Do lúa cần lượng kali lớn nên cần bón kali bổ sung đến giai đoạn trỗ, đặc biệt ở giai đoạn hình thành hạt là rất cần thiết.
1.2.3.2. Nghiên cứu phân bón cho lúa ở Việt Nam
Phân bón được người nơng dân ở Việt Nam sử dụng từ rất lâu đời cùng với sự phát triển của nền nông nghiệp. Con người đã biết sử dụng phân bón để nâng cao năng suất cây trồng từ rất sớm, nhưng chủ yếu là sử dụng các loại phân hữu cơ. Từ trước Cơng Ngun con người đã quan tâm đến việc bón phân hữu cơ cho ruộng.
Theo Nguyễn Đình Giao và cs (2001) [32], tổng lượng N, P, K được bón cho 1 ha canh tác năm 1993 tăng gấp 3,5 lần so với năm 1981 là nhân tố quan trọng làm cho năng suất cây trồng tăng đáng kể so với chỉ bón N, P: Năng suất lúa tăng được 49% trên đất dốc tụ, tăng 53% trên đất bạc màu, tăng 21% trên đất xám bạc màu.
- Các nghiên cứu về đạm cho lúa ở Việt Nam: Theo Nguyễn Văn Hoan (2003)
[41], trong các nguyên tố dinh dưỡng, đạm là chất dinh dưỡng quan trọng nhất. Cây lúa cần đạm trong tất cả các giai đoạn sinh trưởng, tuy nhiên giai đoạn đẻ nhánh lúa cần nhiều đạm nhất. Cung cấp đủ đạm và đúng lúc làm cho lúa đẻ nhánh nhanh, tập trung tạo nhiều nhánh hữu hiệu. Đạm thúc đẩy hình thành địng và các yếu tố cấu thành năng suất khác như số hạt/bông, khối lượng 1.000 hạt và tỷ lệ hạt chắc. Vì vậy, bón đạm ở giai đoạn làm đòng ảnh hưởng quyết định đến năng suất. Mặt khác, bón đạm làm tăng hàm lượng protein nên ảnh hưởng đến chất lượng gạo. Đạm cũng ảnh hưởng tới đặc tính vật lý và sức đề kháng đối với sâu bệnh hại lúa. Thừa hoặc thiếu đạm đều làm lúa dễ bị nhiễm sâu bệnh hại do sức đề kháng giảm (Nguyễn Văn Hoan, 2006) [42].
Thiếu đạm làm cho cây lúa thấp, đẻ nhánh kém, đòng nhỏ, khả năng trỗ kém, số hạt/bơng ít, lép nhiều, năng suất thấp. Thừa đạm làm cho lá to, dài, phiến lá mỏng, nhánh vô hiệu nhiều, lúa trỗ muộn, cây cao, lốp, đổ non ảnh hưởng xấu đến năng suất và phẩm chất lúa. Trong quá trình sinh trưởng, cây lúa có nhu cầu đạm tăng đều từ thời kỳ đẻ nhánh tới trỗ và giảm sau trỗ. Lượng đạm cần thiết để tạo ra một tấn thóc từ 17-25 kg N, trung bình 22,2 kg N.
Theo Phạm Văn Cường và cs (2005) [25], khi tăng lượng đạm bón thì chỉ số diện tích lá (LAI), trọng lượng chất khơ (DM) và tốc độ tích luỹ chất khơ (Crop growth rate-CGR) của lúa lai vượt trội so với lúa thuần, đặc biệt ở giai đoạn sau cấy 4 tuần, năng suất của các giống lúa đều tăng, tuy nhiên năng suất của lúa lai tăng nhiều hơn năng suất của lúa thuần. Năng suất hạt của các giống lúa thí nghiệm ở các mức phân bón có tương quan thuận ở mức ý nghĩa với LAI và CGR ở giai đoạn đầu của q trình sinh trưởng, số bơng/m2 và số hạt/bơng.
Theo Nguyễn Văn Hoan (2003) [41], trong các giai đoạn sinh trưởng thì bắt đầu từ đẻ nhánh đến đẻ rộ hàm lượng đạm trong thân lá ln cao sau đó giảm dần. Như vậy, cần tập trung bón đạm mạnh vào giai đoạn này. Tuy nhiên thời kỳ hút đạm mạnh nhất quan sát thấy ở lúa lai là từ đẻ rộ đến làm đòng, mỗi ngày lúa lai hút 3.520 g N/ha chiếm
34,68% tổng lượng hút, tiếp đến mới là giai đoạn từ bắt đầu đẻ nhánh đến đẻ rộ, mỗi ngày cây hút 2.737 g N/ha chiếm 26,82% tổng lượng hút. Vì lý do này mà bón lót và bón thúc thật tập trung là rất cần thiết nhằm cung cấp đủ đạm cho lúa lai. Ở giai đoạn cuối, tuy lúa lai hút đạm không mạnh như ở 2 giai đoạn đầu song giữ một tỉ lệ N cao và sức hút N mạnh rất có lợi cho quang hợp tích lũy chất khơ vào hạt. Vì thế một lượng đạm nhất định cần được bón vào giai đoạn cuối (khoảng 20 ngày trước khi lúa trỗ).
Theo Nguyễn Văn Bộ và cs (2003) [3], thì hiệu suất sử dụng đạm phụ thuộc vào giống lúa, thường các giống lúa lai có hiệu suất sử dụng đạm cao hơn, đạt từ 10-14 kg thóc/kg N được bón, trong khi lúa thuần chỉ đạt 7-8 kg thóc/kg N. Trên đất phù sa sơng Hồng, bón đạm làm năng suất lúa lai tăng 22,3- 40,1%.
Theo Phạm Văn Cường và cs (2005) [25], cây lúa yêu cầu dinh dưỡng đạm trong suốt quá trình sinh trưởng phát triển của chúng. Tỷ lệ đạm trong cây so với khối lượng chất khô ở các thời kỳ như sau: Thời kỳ mạ 1,54%, đẻ nhánh 3,65%, làm đòng 3,06%, cuối làm địng 1,95%, trổ bơng 1,17% và chín 0,4%.
Để đạt năng suất 50 tạ/ha/vụ cần bón từ 100 - 120 kg N/ha, lượng đạm này lấy từ các loại phân vơ cơ và hữu cơ bón cho lúa. Nếu chỉ bón đơn độc đạm cho cây lúa thì cây sinh trưởng quá mạnh và chỉ đạt được năng suất khá trong vài vụ đầu, dần dần năng suất sẽ bị giảm, nếu bón kết hợp với lân và kali thì cây lúa sinh trưởng cân đối, cho năng suất cao và ổn định. Trong bón phân, phương pháp bón cũng rất quan trọng. Cần áp dụng các biện pháp kỹ thuật trong khi bón phân thì hiệu quả mới cao, cây lúa mới hút được dinh dưỡng tối đa.
Nguyễn Văn Hoan (2003) [41], để nâng cao hiệu quả bón đạm thì phương pháp bón cũng rất quan trọng. Theo nhiều nhà nghiên cứu thì khi bón đạm vãi trên mặt ruộng sẽ gây mất đạm tới 50% do nhiều con đường khác nhau như rửa trôi, bay hơi, ngấm sâu hay do phản đạm hố. Vì vậy, khi bón đạm cần bón sớm, bón tập trung và bón dúi sâu xuống tầng đất nơi có bộ rễ lúa tập trung nhiều.
- Các nghiên cứu về lân cho lúa ở Việt Nam: Ở Việt Nam, trên đất phèn nếu
khơng bón lân, cây trồng chỉ hút được 40 - 50 kg N/ha, nếu bón lân cây trồng sẽ hút 120 - 130 kg N/ha. Do vậy, để đảm bảo đất khơng bị suy thối, về nguyên tắc phải bón trả lại cho đất một lượng dinh dưỡng tương tự lượng dinh dưỡng mà cây trồng đã lấy đi. Tuy nhiên, việc bón phân cho cây trồng lại khơng chỉ hồn tồn dựa vào dinh dưỡng cây trồng hút từ đất và phân bón, mà phải dựa vào lượng dinh dưỡng dự trữ trong đất và khả năng hấp thu dinh dưỡng của cây.
Hiệu suất của lân đối với hạt ở các giai đoạn đầu cao hơn các giai đoạn cuối do lân cần thiết cho đẻ nhánh và nhu cầu của lân tổng số ít hơn đạm. Vì thế, trong sản xuất cần bón lân rất sớm, có thể bón lót để cây lúa hút đủ lân tạo điều kiện thuận lợi cho các bước phát triển tiếp theo.
Theo Trần Quang Tuyến (2010) [66], trong vụ Hè Thu nhận thấy nhu cầu phân lân có cao hơn và có hiệu quả rõ hơn vụ Xuân, bón 20kg P2O5 đã bội thu được 43,7% so với khơng bón lân, bón 40 kg bội thu 62,5% năng suất.
Ở giai đoạn chín hàm lượng lân trong thân lá lúa lai cao hơn hẳn lúa thường. Giai đoạn từ đẻ rộ đến phân hóa địng lúa lai hút tới 84,27% tổng lượng lân. Vì thế muốn để lúa lai đạt năng suất cao thì tổng lượng lân cần được cung cấp đủ trước khi làm đòng.
Theo Bùi Huy Đáp (1980) [30], lân được hút chậm hơn đạm trong thời kỳ dinh dưỡng đầu và được hút nhanh từ khi phân hố địng đến lúa vươn lóng. Phần lớn lân tích luỹ trong thân và lá trước khi trỗ rồi chuyển về bơng vì sau khi trỗ lúa thường khơng hút nhiều lân nữa. Khi bón q nhiều lân, đất sẽ giữ lân lại, do đó ruộng ít bị hiện tượng thừa lân. Ruộng lúa ngập nước sẽ làm tăng độ dễ tiêu của lân, tăng hiệu quả của phân bón cho cây lúa. Cây lúa hút lân trong suốt thời kỳ sinh trưởng, vì vậy có thể bón lót hết lượng lân dành cho cả vụ. Trung bình để tạo ra một tấn thóc, thì cây lúa hút khoảng 7,1 kg P2O5. Lân trong đất là rất ít, hệ số sử dụng lân của lúa lại thấp, do đó cần phải bón lân với liều lượng tương đối khá. Để nâng cao hiệu quả của việc bón lân cho cây lúa ngắn ngày, trong điều kiện thâm canh trung bình (10 tấn phân chuồng, 90 - 120 kg N, 60 kg K2O/ha) nên bón lân với lượng 80 - 90 kg P2O5/ha và tập trung bón lót.
Cây lúa được bón đầy đủ lân và cân đối đạm sẽ phát triển xanh tốt, khỏe mạnh, chống chịu với điều kiện bất thuận như hạn, rét. Cây lúa đủ lân đẻ nhánh khỏe, bộ rễ phát triển tốt, trỗ và chín sớm ngay cả trong điều kiện nhiệt độ thấp trong vụ Đơng Xn, hạt thóc mẩy và sáng. Cây lúa thiếu lân cây còi cọc, đẻ nhánh kém, lá lúa ngắn, phiến lá hẹp, lá có tư thế dựng đứng và có màu xanh tối, số lá, số bông và số hạt/bông