Nghiên cứu ảnh hưởng của phân kali đến sinh trưởng, phát triển và năng suất giống lúa lai SQ 2 trên đất hai vụ lúa tại gia lộc, hải dương

3.2 Kết quả phân tích kali dễ tiêu trong đất của các công thức trước 3.3 Ảnh hưởng của phân Kali đến thời gian sinh trưởng qua các giai 3.4 Ảnh hưởng của Kali đến tăng trưởng chiều cao c

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

-* -

NGUYỄN THỊ ANH

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA PHÂN KALI ĐẾN SINH TRƯỞNG, PHÁT TRIỂN VÀ NĂNG SUẤT GIỐNG LÚA LAI SQ-2 TRÊN ĐẤT HAI VỤ LÚA TẠI GIA LỘC, HẢI DƯƠNG

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan, số liệu và kết quả nghiên cứu trình bày trong luận văn này là trung thực và chưa được sử dụng để bảo vệ một học vị nào

Tôi xin cam đoan, mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đã được cám ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn đều đã được chỉ rõ nguồn gốc

Tác giả

Nguyễn Thị Anh

năm 2011-2014 Số liệu sử dụng trong luận văn đã được ban chủ nhiệm đề tài đồng ý cho bảo vệ

Để hoàn thành được luận văn này tôi đã nhận được rất nhiều sự động viên, giúp đỡ của nhiều cá nhân và tập thể

Trước hết, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS TS Nguyễn Văn Bộ, TS Trần Văn Quang đã hướng dẫn tôi thực hiện nghiên cứu của mình

Xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn đến TS Cao Kỳ Sơn và những người

đã giúp tôi hoàn thành luận văn của mình

Xin cũng bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới các thầy cô giáo, người đã đem lại cho tôi những kiến thức bổ trợ, vô cùng có ích trong những năm học vừa qua

Cuối cùng tôi xin gửi lời cám ơn đến gia đình, bạn bè và đồng nghiệp, những người đã luôn bên tôi, động viên và khuyến khích tôi trong quá trình thực hiện đề tài nghiên cứu của mình

Hà Nội, ngày tháng năm 2014 Tác giả luận văn

Nguyễn Thị Anh

1.1 Tình hình sản xuất lúa gạo trên Thế giới và ở Việt Nam 3 1.1.1 Tình hình nghiên cứu và sản xuất lúa lai trên Thế Giới 3 1.1.2 Tình hình nghiên cứu và sản xuất lúa lai ở Việt Nam 6 1.2 Tình hình nghiên cứu và sử dụng phân bón trên Thế giới và ở

1.4 Mối tương quan giữa dạng K và cây trồng 20

1.6 Ảnh hưởng của kali đến năng suất và chất lượng nông sản 25

1.7.1 Nhu cầu kali trong mối quan hệ với loại và giống cây trồng 26 1.7.2 Nhu cầu kali trong mối quan hệ với thời kì sinh trưởng 27 1.7.3 Nhu cầu kali trong mối quan hệ với năng suất 28 1.7.4 Nhu cầu kali trong mối quan hệ với các chất dinh dưỡng khác 28 1.7.5 Nhu cầu kali trong mối quan hệ với tăng vụ và xen canh 29 1.7.6 Nhu cầu kali trong mối quan hệ với sử dụng phế phụ phẩm 29 1.7.7 Nhu cầu kali trong mối quan hệ với sử dụng phân chuồng 30

2.1 Đối tượng, địa điểm, thời gian nghiên cứu 35

3.3 Ảnh hưởng của kali đến thời gian sinh trưởng của lúa 41 3.4 Ảnh hưởng của kali đến động thái tăng trưởng chiều cao cây lúa 43 3.4.1 Ảnh hưởng của kali đến chiều cao cây 43 3.4.2 Ảnh hưởng của kali đến tốc độ tăng trưởng chiều cao cây lúa 47 3.5 Ảnh hưởng của kali đến động thái đẻ nhánh lúa 49 3.5.1 Ảnh hưởng của kali đến khả năng đẻ nhánh lúa 49 3.5.2 Ảnh hưởng của kali đến tốc độ đẻ nhánh lúa 52 3.6 Ảnh hưởng của kali đến chỉ số diện tích lá (LAI) của lúa 55 3.7 Ảnh hưởng của Kali đến khả năng tích lũy chất khô lúa 59 3.8 Ảnh hưởng của Kali đến khả năng chống chịu sâu và bệnh hại

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

cứu lúa Quốc tế CMS Cytoplasmic Male Sterile- Bất dục tế bào chất

TGMS Thermosensitive genic male sterile- bất dục đực di truyền

nhân mẫn cảm với nhiệt độ K.h.h.t.t Kali hữu hiệu trực tiếp

K.k.t.đ Kali khó trao đổi

K.h.h.c Kali hữu hiệu chậm

ĐBHK Độ bão hòa Kali( VK%)

DTHT Dung tích hấp thu

LAI Chỉ số diện tích lá

NSTT Năng suất thực thu

NSSH Năng suất sinh học

KTĐN Kết thúc đẻ nhánh

KTT Kết thúc trỗ

TGST Thời gian sinh trưởng

TSC Tuần sau cấy

CCCC Cao cây cuối cùng

3.2 Kết quả phân tích kali dễ tiêu trong đất của các công thức trước

3.3 Ảnh hưởng của phân Kali đến thời gian sinh trưởng qua các giai

3.4 Ảnh hưởng của Kali đến tăng trưởng chiều cao cây 443.5 Ảnh hưởng của Kali đến tốc độ tăng trưởng chiều cao cây (cm) 473.6 Ảnh hưởng của Kali đến khả năng đẻ nhánh của giống SQ-2 503.7 Ảnh hưởng của Kali đến tốc độ đẻ nhánh của của giống lúa lai

DANH MỤC HÌNH

3.1 Đồ thị tăng trưởng chiểu cao cây – vụ xuân (cm) 453.2 Đồ thị tăng trưởng chiểu cao cây – vụ mùa (cm) 453.3 Đồ thị tăng trưởng chiều cao cây (cm) vụ Xuân 483.4 Đồ thị tăng trưởng chiều cao cây (cm) vụ Mùa 483.5 Đồ thị khả năng đẻ nhánh vụ xuân( nhánh) 52

1 MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Theo tài liệu thống kê, hiện nay dân số Việt Nam đạt khoảng 91 triệu người với nông nghiệp chiếm một tỷ trọng lớn trong nền kinh tế quốc dân, trong đó cây lúa có vị trí quan trọng hàng đầu trong đảm bảo an ninh lương thực và ổn định xã hội Tuy nhiên, gần đây do tốc độ công nghiệp hoá và

đô thị hoá diễn ra nhanh chóng đã lấy đi hàng trăm ngàn ha đất nông nghiệp màu mỡ mà chủ yếu là đất lúa Để đảm bảo an ninh lương thực trong điều kiện đất đai ngày càng thu hẹp thì sử dụng lúa lai năng suất cao

là biện pháp hiệu quả, góp phần giải quyết mâu thuẫn về giảm diện tích gieo cấy mà vẫn tăng được sản lượng lúa Do đó hiện nay ngoài việc nghiên cứu chọn tạo ra các giống lúa lai năng suất cao, chống chịu tốt với các yếu tố bất lợi, thích nghi với khí hậu biến đổi thì việc nghiên cứu các biện pháp kỹ thuật canh tác thích hợp đối với từng giống lúa lai, trong đó có bón phân sẽ phát huy tối đa tiềm năng của giống

Để đánh giá khả năng thích ứng và tiềm năng cho năng suất của các giống lúa lai nhập nội, hàng năm có hàng trăm giống lúa lai Trung Quốc được đưa vào khảo nghiệm tại Việt Nam nhằm tìm ra những giống lúa lai mới có năng suất cao, chất lượng tốt, thời gian sinh trưởng phù hợp, khả năng thích ứng rộng, chống chịu các loại sâu bệnh tốt để đưa vào sản xuất Trong bộ giống lúa lai nhập nội từ Trung Quốc, giống lúa SQ-2 là giống lúa lai 2 dòng cho năng suất cao do Công ty TNHH Vạn Đạt nhập khẩu và được triển khai sản xuất thử nghiệm ở 46 điểm thuộc 15 tỉnh thành trong đó tập trung nhiều nhất ở các tỉnhThái Bình, Thái Nguyên, Hải Dương,…từ vụ Xuân 2011 Với mọi giống lúa, ba nguyên tố dinh dưỡng đa lượng đạm, lân và kali đóng vai trò quan trọng, ảnh hưởng lớn đến sinh trưởng, phát triển và năng suất

Hơn nữa ba nguyên tố dinh dưỡng đa lượng còn có mối tác động qua lại, khi thì tương hỗ, lúc lại đối kháng và có mối quan hệ chặt chẽ với độ phì nhiêu của đất Mối quan hệ tương hỗ và đối kháng còn thể hiện ở các liều lượng áp dụng Với liều lượng thấp và tối ưu các mối quan hệ N-P-K là tương

hỗ, song khi vượt quá tỷ lệ thích hợp chúng trở lên đối kháng Tuy nhiên, trong 3 nguyên tố dinh dưỡng, nguyên tố Kali không trực tiếp làm tăng năng suất mà kali có tác động tương hỗ là làm tăng hệ số sử dụng đạm của cây, làm cây hút được nhiều đạm và chất dinh dưỡng khác hơn từ đất và phân bón, đồng thời kali còn hạn chế lốp đổ, tăng khả năng chống chịu với các điều kiện môi trường và chống chịu sâu bệnh Xuất phát từ yêu cầu trên, học viên đã

tiến hành thực hiện đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng của phân kali đến sinh trưởng, phát triển và năng suất của giống lúa lai SQ-2 trên đất 2 vụ lúa tại Gia Lộc, Hải Dương.”

2 Giới thiệu trích dẫn của luận văn

Luận văn là một phần kết quả của đề tài cấp nhà nước: “Nghiên cứu hiệu lực trực tiếp và hiệu lực tồn dư của phân vô cơ đa lượng đối với lúa, ngô, cà phê làm cơ sơ cân đối cung cầu phân bón Việt Nam” do PGS.TS Nguyễn Văn Bộ làm chủ nhiệm đề tài Đề tài được thực hiện trong 4 năm gồm 8 vụ thí nghiệm Trong đó kết quả của luận văn được sử dụng trong vụ

5 và vụ 6 của đề tài

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Dưới đây là bảng các công thức của đề tài:

3 Mục đích và yêu cầu của đề tài

* Mục đích

Nghiên cứu ảnh hưởng của phân kali đến sinh trưởng, phát triển và năng suất giống lúa lai SQ-2, từ đó tìm ra công thức bón kali hợp lý nhằm nâng cao hiệu suất và hiệu quả sử dụng phân kali

* Yêu cầu

Bố trí thí nghiệm với các nền phân kali khác nhau trong 2 vụ lúa để đánh giá ảnh hưởng của phân kali đến giống SQ-2 thông qua các chỉ tiêu sinh trưởng phát triển, năng suất và sâu bệnh hại trên 2 vụ lúa (vụ Xuân và vụ Mùa) năm 2013

Xác định hiệu lực trực tiếp và tồn dư của phân kali với lúa lai dựa vào công thức bón liên tục và cách vụ, từ đó rút ra công thức bón hợp lý nhất

4 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

* Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

Đề tài sẽ bổ sung thêm cơ sở khoa học cho việc bón phân Kali hợp lý,

xây dựng công thức bón phân phù hợp cho lúa lai, góp phần nâng cao hiệu quả sử dụng phân kali, là loại vật tư mà chúng ta còn phải nhập khẩu 100%, qua đó giảm giá thành và tăng thu nhập cho nông dân

* Cơ sở khoa học của việc nghiên cứu:

Trên cơ cấu đất trồng hai vụ lúa trong năm, lượng dinh dưỡng có trong

đất thường không đủ cung cấp cho cây để đạt năng suất và chất lượng mong muốn nên việc bón phân để cung cấp đủ nhu cầu dinh dưỡng cho cây

là rất cần thiết Đối với cây lúa, kali được coi là nguyên tố quan trọng thứ

hai sau N, thể hiện lượng hút K xấp xỉ lượng hút N Kali cần thiết cho hoạt động của keo nguyên sinh chất, điều chỉnh sự thoát hơi nước, giảm thiệt hại của mô do sương giá và nhiệt độ thấp Kali nâng cao khả năng chống chịu sâu bệnh Kali xúc tiến quá trình quang hợp, vận chuyển các sản phẩm quang hợp tích lũy về hạt Kali thúc đẩy việc hút các nguyên tố dinh dưỡng

khác như N, P …, thúc đẩy quá trình sống của cây Việc sử dụng không hợp lý (thiếu, thừa, mất cân đối) sẽ gây lãng phí, hiệu quả sử dụng phân

bón thấp, gây ô nhiễm môi trường đất Trên cơ sở đó, đề tài tiến hành:

“Nghiên cứu ảnh hưởng của phân kali đến sinh trưởng, phát triển và năng suất của giống lúa lai SQ-2 trên đất hai vụ lúa tại Gia Lộc, Hải Dương.”

Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1.Tình hình sản xuất lúa gạo trên Thế giới và ở Việt Nam

1.1.1 Tình hình nghiên cứu và sản xuất lúa lai trên Thế Giới

Theo FAO (2013) diện tích canh tác lúa trên Thế giới năm 2013 là 166,08 triệu ha, năng suất bình quân đạt 4,48 tấn/ha và sản lượng đạt 745,17 triệu tấn

Bảng 1.1 Diện tích, Năng suất và sản lượng lúa năm 2013

Tên nước Diện tích, triệu ha Năng suất, tấn/ha Sản lượng, triệu tấn

và luôn ổn định đến nay ở mức 15 triệu ha, đưa năng suất lúa của Trung Quốc đạt trên 6,7 tấn/ha, thuộc loại cao nhất trên thế giới Như vậy có thể nói việc sử dụng thành công lúa lai trong sản xuất ở Trung Quốc đã mở ra cuộc cách mạng xanh lần thứ 2 trong sản xuất lúa của thế giới, cứu không chỉ hàng trăm triệu người dân Trung Quốc khỏi nạn đói mà còn có ảnh

hưởng lớn đến sản xuất lúa gạo thế giới Người có công đầu tiên trong nghiên cứu và phát triển lúa lai là GS Viên Long Bình (Longping Yuan), ông đã được trao giải thưởng lương thực thế giới (World Food Prize) vào năm

2004 và được cộng đồng quốc tế tôn vinh là cha đẻ của lúa lai

Một điều đáng lưu ý là Trung Quốc chủ yếu sử dụng lúa lai 3 dòng, trong đó Sán ưu 63 là tổ hợp được sử dụng nhiều nhất (năm 1990 đạt 6,8 triệu

ha, tương đương 42,8% diện tích lúa lai toàn quốc) và lâu nhất (từ giữa những năm 1980 đến năm 2001) Tổ hợp này đã được đưa vào Việt nam ngay đầu những năm 1990 và phát triển khá tốt Đến thời điểm hiện tại, Trung Quốc đã chọn tạo được trên 220 tổ hợp lúa lai hai và ba dòng

Quá trình phát triển lúa lai của Trung Quốc có thể chia làm 4 giai đoạn

- Giai đoạn 1970-1995: giai đoạn phát triển lúa lai 3 dòng, sử dụng

dòng bất dục đực từ dòng lúa hoang Oryzae rufipogon Giống này phát triển

trên diện tích 12,4 triệu ha và đạt năng suất 6,9 tấn/ha

- Giai đoạn 1996-2000: Phát triển giống giống lúa lai kép bằng cách

phun hóa chất gây bất dục đực lên cây mẹ (chemical hybridizing agents

CHAs) Giống lai kép phát triển diện tích 2,8 triệu ha, năng suất đạt 10,25 tấn/ha cao hơn giống lai ba dòng 20% Trong cùng thời gian khởi động chương trình siêu lúa lai

- Giai đoạn 2001-2006, phát triển chương trình siêu lúa lai Những giống lúa lai này cho năng suất trên 12,5 tấn/ha trên diện rộng Trên diện hẹp

có cặp lai P64S/E32 cho năng suất kỷ lục 17,1 tấn/ha

- Giai đoạn 2007-2015: Tiếp tục chương trình siêu lúa lai với mục tiêu đạt năng suất 13,5 tấn/ha trên diện rộng, trên diện hẹp tạo có năng suất

24 tấn/ha

Để đạt mục tiêu trên các nhà di truyền lúa Trung Quốc tập trung:

- Cải thiện kiểu hình lúa bằng cách tạo giống lúa có phiến là dày, thẳng

để tăng hiệu suất quang hợp Thân cứng, chống đổ ngã, bông dài, to, mang

nhiều hạt để mỗi bông nặng ít nhất 6g, với mật độ 250 bông/m2 sẽ có tiềm năng 18 tấn/ha

- Tăng mức độ ưu thế lai bằng cách lai chéo giữa các dòng lúa khác nhau Kết quả nghiên cứu cho thấy mức độ ưu thế lai theo thứ tự từ lớn đến nhỏ là: indica/japonica>indica/javanica>japonica/javanica>indica/indica>japonica/

japonica Như vậy lấy giống lúa Oryzae indica làm mẹ tiếp nhận phấn lúa của giống Oryzae japonica sẽ phát huy ưu thế lai tối đa, nâng hiệu sớm tích lũy

chất khô trên 90g/ngày, tăng tỷ lệ hạt chắc

Thế giới cũng đang được chứng kiến những thành tựu nổi bật về nghiên cứu và phát triển lúa lai của các quốc gia ngoài Trung Quốc như Ấn Độ, Bangladesh, Việt Nam Trong số các quốc gia kể trên, Ấn Độ đang nổi lên như một quốc gia có sự tiến bộ vượt bậc về nghiên cứu và phát triển lúa lai Năm 2002 diện tích lúa lai của nước này chỉ vào khoảng 250 ngàn ha, bằng một nửa diện tích lúa lai của Việt Nam, năm 2007 diện tích lúa lai của Ấn Độ

đã đạt 1,1 triệu ha, gần gấp đôi diện tích lúa lai của Việt Nam trong cùng thời điểm Điều đáng ghi nhận là toàn bộ diện tích lúa lai của Ấn Độ được cung cấp bằng hạt giống do các nhà khoa học trong nước nghiên cứu chọn tạo Tính đến nay Ấn Độ đã cho ra đời 33 tổ hợp để phục vụ sản xuất đại trà, trong đó

có tổ hợp lúa lai thơm Pusa RH 10 nổi tiếng Ấn Độ là nước đi tiên phong trong việc nghiên cứu chọn tạo những tổ hợp lúa lai cho những vùng canh tác khó khăn như vùng cao phụ thuộc vào nước trời, vùng đất nhiễm phèn, nhiễm mặn và đã cho ra hàng loạt tổ hợp cho những vùng này

Bangladesh là một quốc gia đông dân với mật độ dân số rất cao 970 người/km2, an ninh lương thực luôn bị đe doạ bởi ngập lụt hằng năm Chính

vì thế lúa lai được quốc gia này đặc biệt quan tâm nhằm góp phần gia tăng sản lượng lương thực Sau một thời gian tiếp cận công nghệ, họ đã đưa diện tích lúa lai từ 15 ngàn ha năm 2001 lên 700 ngàn ha năm 2007 (tăng tới 47%) Mặc dầu vậy năng lực nghiên cứu lúa lai của quốc gia này còn nhiều hạn chế

do chưa tạo được giống cho sản xuất đại trà và phần lớn hạt giống (khoảng 90%) phục vụ sản xuất lúa lai thương phẩm vẫn phải nhập khẩu từ Trung Quốc và Ấn Độ

- Áp dụng các thành tựu của công nghệ sinh học như kỹ thuật nuôi cấy túi phấn, marker phân tử để tăng chất lượng hạt gạo và tính kháng sâu bệnh Hiện nay, ngoài Trung Quốc và một số nước, Viện Nghiên cứu lúa Quốc tế (IRRI) cũng tập trung nghiên cứu lúa lai và đã thành lập mạng lưới nghiên cứu và phát triển lúa lai Các lĩnh vực mà IRRI tập trung là:

- Đẩy mạnh nghiên cứu các dòng lai chuyên biệt như tăng năng suất và tính ổn định năng suất của ruộng giống Tăng tính chống chịu điều kiện khắc nghiệt và chất lượng hạt gạo

- Tăng cường nguồn vật liệu lai, gửi đánh giá cũng như nhận thông tin phản hối từ nguồn đa dạng di truyền của các nước trong mạng lưới đánh giá quốc tế

- Xây dựng hệ thống thông tin tốt hơn, bao gồm các kỹ thuật canh tác

để phát huy hết tiềm năng năng suất, đánh giá các cặp/giống lai, áp dụng công nghệ sinh học và các rb- kỹ thuật di truyền về lúa

Trong các năm qua, những thành viên của mạng lưới nghiên cứu phát triển lúa lai quốc tế họp để thảo luận và thống nhất giải quyết những trở ngại trong phát triển lúa lai

1.1.2 Tình hình nghiên cứu và sản xuất lúa lai ở Việt Nam

Cùng với sự phát triển lúa lai trên thế giới, ở Việt Nam với sự trợ giúp của quốc tế Việt Nam bắt đầu nghiên cứu lúa lai vào năm 1986 tại Viện Khoa học kỹ thuật Nông nghiệp, Viện lúa Đồng bằng sông Cửu Long và Viện Di truyên Nông nghiệp Nguồn vật liệu chủ yếu nhập từ Viện nghiên cứu lúa Quốc tế, song những nghiên cứu này mới ở giai đoạn tìm hiểu Năm 1989 hạt giống lúa lai F1 được nhập qua biên giới Việt – Trung, gieo trồng ở một số địa

phương thuộc vùng núi các tỉnh phía Bắc như Lạng Sơn, Cao Bằng, Hà Giang

và cho năng suất rất hấp dẫn

Trong giai đoạn 2001-2012, công tác chọn tạo lúa lai của Việt Nam đã được thúc đẩy mạnh mẽ và thu được nhiều thành tựu đáng kể; tỷ trọng lúa lai thương hiệu Việt Nam đã tăng lên rõ rệt, số giống được công nhận chính thức chiếm 28% trong tổng số các giống được công nhận

Kết quả nghiên cứu chọn tạo giống bố mẹ và tổ hợp lai mới trong thời gian qua cụ thể như sau:

+ Đã chọn tạo và tuyển chọn được 26 dòng bất dục (CMS, TGMS), 10 dòng duy trì, nhiều dòng phục hồi, chọn tạo được một số dòng TGMS (dòng bất dục đực di truyền nhân mẫn cảm với nhiêt độ) thích hợp với điều kiện Việt Nam, có tính bất dục ổn định, nhận phấn ngoài rất tốt

+ Đã lai tạo, đánh giá, đưa vào khảo nghiệm nhiều tổ hợp lai có triển vọng và phát triển vào sản xuất

Với lúa lai ba dòng có 8 giống được công nhận chính thức: HYT57, HYT83, HYT100, Nam ưu 603, Nam ưu 604, Bác ưu 903KBL, PAC807, LC25, Thanh ưu 3 và các giống được công nhận sản xuất thử: HYT 92, CT16

Với lúa lai hai dòng có 8 giống được công nhận chính thức: VL20, VL24, TH3-3, TH3-4, TH3-5, HC1, HYT103, HYT102 và 7 giống được công nhận sản xuất thử, LHD6, TH5-1, TH7-2, LC212, LC270, ngoài ra còn nhiều

tổ hợp lúa lai đang khảo nghiệm, có triển vọng mở rộng sản xuất

Nhiều giống lúa lai có thời gian sinh trưởng ngắn, tiềm năng năng suất cao, chất lượng khá, chống chịu tốt với sâu bệnh và điều kiện ngoại cảnh bất thuận phù hợp cho cơ cấu 2 lúa 1 màu được phát triển mạnh vào sản xuất như HYT100, Việt lai 20, Việt lai 24, TH3-3, TH3-4, TH3-5, TH7-2, CT16, LC25, LC212

Một số tổ hợp lúa lai kháng bạc lá có chứa các gen Xa21, Xa7, kháng mạnh và ổn định với nhiều chủng nòi vi khuẩn bạc lá của miền Bắc đang được phát triển mạnh vào sản xuất như Bác ưu 903 KBL, Việt lai 24

Từ năm 2004 đến nay đã có một số tổ hợp lai hai dòng mới được công nhận chính thức VL20 (103S/R20), TH3-3 (T1S-96/R3), TH4-4 (T1S-96/R4), HC1 (103S/R6), TH7-2 (T63S/R2), TH5-1 (P5S/R1), VL50 (103S/R50)

Bảng 1.2 Diện tích, năng suất và sản lượng lúa lai ở Việt Nam

1.2 Tình hình nghiên cứu và sử dụng phân bón trên Thế giới và ở Việt Nam

Phân bón là một trong 3 yếu tố giúp tăng năng suất cây trồng Theo các nhà Trung Quốc, phân bón đóng góp 40% trong tăng năng suất cây trồng trên phạm vi toàn quốc Với Việt Nam, các nhà khoa học cho rằng phân bón đóng góp cao hơn bởi vì trong 40 năm (1970-2010) tăng tương ứng 2,66 lần Tốc

độ tăng năng suất của Việt Nam cao hơn trung bình của thế giới và hầu hết các nước trồng lúa

Bảng 1.3 Sử dụng phân hoá học và năng suất lúa tại một số nước

Trung Quốc 44,0 158,2 220,4 256,9 366,9 3,42 4,14 5,72 6,26 6,55 Nhật Bản 376,3 372,6 385,5 324,5 272,1 5,63 5,13 6,38 6,70 6,51 Hàn Quốc 261,9 351,4 418,7 301,1 257,9 4,55 4,31 6,21 6,71 6,51

Nguồn: Tiêu thụ phân bón: FAOSTAT Database, (1961-2001 data: FAO update 06 Sept 2006/30 Aug 2007) Patrick Heffer, 2008 IFA, 2008 Assessment of Fertilizer Use by Crop at the Global Level Năng suất lúa: http://ricestat.irri.org: 8080/wrs

Theo số liệu thống kê, năng suất và sản lượng các cây trồng chính tại Việt Nam có mối quan hệ chặt chẽ với lượng phân bón sử dụng

Những nước có nền thâm canh sớm như Nhật Bản, Hàn Quốc đều đã sử dụng phân bón rất cao, đạt 300-400 kg N+P2O5+K2O/ha canh tác từ những năm 70-80 của thế kỷ 20 Hàn Quốc đã từng bón 418 kg chất dinh dưỡng/ha canh tác cách đây 23 năm, khi đó lượng bón của Việt Nam mới chỉ đạt 104 kg/ha Tuy nhiên các nước thâm canh sớm như Nhật Bản, Hàn Quốc lại đang giảm nhanh lượng phân bón sử dụng/ha canh tác Một phần do chi phí cao, song phần lớn do công nghệ phân bón và kỹ thuật bón phân được cải thiện

nên hiểu quả sử dụng tăng và có thể giảm lượng bón Lượng bón của Việt Nam năm 2010 thuộc loại cao trên thế giới, song chúng ta có hệ số sử dụng đất đạt gần 2 lần, do vậy, thực chất lượng dinh dưỡng bón cho cây trồng cũng chỉ khoảng 200 kg N+P2O5+K2O/ha/vụ Lượng bón của Thái Lan hiện thuộc loại thấp, chủ yếu do nước này có trên 10 triệu ha lúa sử dụng giống chất lượng cao nên không chịu thâm canh

Bảng 1.4 Sử dụng phân bón và năng suất lúa ở Việt Nam

Năm Tiêu thụ phân bón (tấn/ha)

Nguồn: IFA, 2012; Số liệu thống kê Việt Nam thế kỷ 20, cuốn 1,2 NXB Thống

kê, năm 2004 Niên giám thống kê hàng năm Báo cáo tổng kết Bộ Nông nghiệp và PTNT

Hiện nay, mỗi năm chúng ta sử dụng trên 10 triệu tấn phân bón các loại Phân bón mang lại ít nhất 30-35% giá trị sản lượng của nông nghiệp Chỉ tính riêng phân bón nhập khảu, năm 2012 đã tiêu tốn của ngân sách gần 2 tỉ USD Nếu tính cả lượng phân bón sản xuất trong nước thì chúng ta tiêu thụ lượng phân bón có gía trị tương đương khoảng 4 tỉ USD Với đóng góp và giá trị cao như vậy, nhưng chúng ta chưa quan tâm đúng mức đến nghiên cứu để chế tạo ra các loại phân bón mới cũng như kỹ thuật sử dụng phân bón hiệu quả

1.3 Cỏc nghiờn cứu về Kali trong đất

1.3.1 Kali trong đất

Cỏc ion kali là thành phần thiết yếu trong dinh dưỡng thực vật và được tỡm thấy trong hầu hết cỏc loại đất Phõn bún tiờu thụ 95% cỏc sản phẩm húa của kali trờn toàn cầu với 3 dạng chủ yếu là kali clorua (KCl), kali sulfat (K2SO4), hoăc nitrat (KNO3), trong đú khoảng 90% là KCl Thành phần kali trong hầu hết thực vật dao động từ 0,5% đến 2% K2O

Theo Viện Kali quốc tế (IPI), chu trỡnh kali trong đất biểu hiện của toàn

bộ cỏc dạng K và mối tương tỏc của chỳng thụng qua cỏc quỏ trỡnh chuyển hoỏ đặc trưng, được kiểm soỏt bởi những yếu tố bờn trong và bờn ngoài (sơ đồ 1)

Phế phụ phẩm

Cây trồng hút

K Trao đổi

Bón vào

Nguồn: IPI

Hỡnh 1.1 Sơ đồ chu trỡnh kali trong tự nhiờn

Hàm lượng K trong đất dao động từ 0,5- 3,0% K, trung bỡnh là 1,2% K

và phụ thuộc vào chủng loại đất (S.L Tisdal và W.l Nelson, 1975, P.M

Bertsch và G.W Thomas, 1985) Theo Mutscher (1995) hàm lượng K.t.s trong đất có thể dao động từ dưới 0,1% đến trên 4% K Cao Tiến Nhuận (1979) cho rằng K.t.s trong đất Việt Nam dao động từ 0,2- 3,0% K2O

P.W Arnold (1961) phân chia K trong đất thành bốn dạng: K hoà tan trong nước, K dễ trao đổi, K khó trao đổi và K không trao đổi

В.У Пчелкин (1966) cho rằng K trong đất có thể chia thành sáu dạng:

K hoà tan trong nước, K trao đổi, K khó trao đổi, K không trao đổi, K trong cấu trúc silicat không hoà tan và K hữu cơ trong đất

E.O Mc Lean (1978) cũng phân chia K trong đất thành bốn dạng, phụ thuộc vào mức độ dễ tiêu đối với cây trồng: K khoáng (K trong cấu trúc), dao động từ 5000- 25.000 ppm, trung bình 95,4%, K không trao đổi (K cố định hay K khó tiêu) dao dộng từ 50- 750 ppm, trung bình 2,54%, K trao đổi dao dộng từ 40 - 600 ppm, chiếm trung bình 2,03% và K dung dịch dao động từ 1-

10 ppm, trung bình 0,03% tổng lượng kali trong đất

N.C Brady (1974), S.L Tisdal, W.l Nelson (1975) chia K trong đất thành ba dạng: Kali hữu hiệu trực tiếp (readily available K) 0,1-2 %, Kali hữu hiệu chậm (slowly available) 1- 10 % và Kali không hữu hiệu tương đối (relatively unavailable) chiếm 90- 98 % tổng lượng kali

Về mặt hình thái, sự phân chia các dạng K của các tác giả trên khác nhau, song về bản chất lại có sự đồng nhất Bởi lẽ, nếu tách K hữu hiệu trực tiếp thành K dung dịch và K trao đổi và tách K không trao đổi tương đối theo Brady, Tisdal và Nelson thành K không trao đổi và K cấu trúc theo khái niệm của Пчелкин và Mc Lean; nhập K không trao đổi và K cấu trúc không hoà tan (theo Пчелкин) thành K cấu trúc (theo Mc Lean); Tách K hữu cơ (theo Пчелкин) thành K trao đổi và K khó trao đổi Đồng nhất các danh từ K

không trao đổi của E.O Mc Lean với K khó trao đổi của Arnold và Пчелкин

và K hữu hiệu chậm của Brady và S.L Tisdal thành K không trao đổi thì về bản chất sự phân chia các dạng K trên chỉ là một

Như vậy, có thể nói K trong đất được chia thành bốn dạng là: K hoà tan,

K trao đổi, K không trao đổi và K khoáng, như cách phân chia của E.O Mc Lean (1978) Phương pháp phân chia này là thích hợp vì nó không những phản ánh được khả năng cung cấp K của các dạng K trong đất cho cây trồng tương đối rành mạch, mà về góc độ hoá lý, sự phân định ranh giới giữa các dạng cũng

Hình 1.2 Sơ đồ hệ cân bằng K trong đất:

Trong đó: K1: hệ số tốc độ phong hoá và phân huỷ, K2: hệ số tốc độ tinh thể hoá; K3: hệ số

tốc độ cố định, K4: hệ số tốc độ giải phóng; Ka: hệ số tốc độ hấp phụ, Kd: hệ số tốc độ phản hấp phụ

1.3.2 Cơ chế cung cấp kali cho cây

1.3.2.1 Trao đổi trực tiếp

Chỉ một phần nhỏ K cây hút thông qua cơ chế trao đổi ion trực tiếp giữa

rễ cây và đất, tỷ lệ này chiếm khoảng 6-10% tổng lượng K trong cây

Vì thế, vận chuyển K từ những vị trí trong đất đến rễ đóng vai trò rất quan trọng trong dinh dưỡng K của cây Sự vận chuyển này thông qua quá trình dòng chảy tự do và khuyếch tán xảy ra trong dung dịch đất (P.B Tinker, 1978)

1.3.2.2 Dòng chảy tự do

Dòng chẩy tự do là sự vận chuyển dinh dưỡng qua các khe hở của đất bằng dòng nước đối lưu đến rễ cây Mức độ vận chuyển dinh dưỡng phụ thuộc vào mức độ tiêu thụ nước của cây và nồng độ ion K+ trong dung dịch Lượng dinh dưỡng vận chuyển thông qua dòng chảy tự do đến với cây tương

đối thấp, được tính toán dựa trên lượng nước cây sử dụng và hàm lượng K trung bình (S A Barber et al, 1963, S A Barber, 1984)

1.3.2 3 Khuyếch tán

Khuyếch tán là sự vận chuyển K do sự chênh lệch nồng độ từ vùng có nồng độ K cao đến vùng có nồng độ thấp, là cơ chế cung cấp K chủ yếu cho

rễ cây Tốc độ của quá trình này chậm hơn so với quá trình dòng chảy tự do

và chỉ xẩy ra trong khoảng cách rất ngắn, khoảng 3- 4 mm xung quanh rễ Quá trình này xảy ra trong các lớp màng ẩm mỏng bao quanh hạt đất và khuyếch tán K có thể cung cấp khoảng 88- 96% K có mặt trong rễ (S.A Barber, 1961, S A Barber et al, 1963)

Vì khuyếch tán đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp K cho cây trồng, nên các yếu tố ảnh hưởng đến khuyếch tán cũng ảnh hưởng đến khả năng cung cấp K cho cây Lượng K khuyếch tán đến bộ rễ phụ thuộc vào chênh lệch nồng độ K, tốc độ khuyếch tán và diện tích bề mặt của rễ Sự chênh lệch nồng độ phụ thuộc vào hàm lượng K có trong dung dịch đất và sự

hạ thấp nồng độ K ở vùng bao quanh rễ do sự hấp thu chủ động của rễ cây

1.3.2.4 Các chỉ tiêu đánh giá khả năng cung cấp K của đất

Theo R.W Pearson (1952) thì khả năng cung cấp K của đất là “Khả

năng của đất cung cấp kali cho sinh trưởng của cây ở cả hai dạng trao đổi và tương đối dễ tiêu ” Tuy nhiên, giữa các dạng K trong đất luôn tồn tại trạng thái cân bằng động, bị chi phối bởi một loạt các quá trình vật lý, hoá học và sinh học Vì thế, việc đánh giá khả năng cung cấp K của đất phải dựa trên nhiều chỉ tiêu và yếu tố liên quan

- K tổng số

Kali tổng số là toàn bộ lượng K có chứa trong đất Hàm lượng K.t.s bị chi phối bởi các yếu tố tự nhiên (vật lý, hoá học, sinh học) và xã hội (con người), nhưng yếu tố quan trọng hàng đầu có tính quyết định đến hàm lượng K.t.s trong đất là đá mẹ (Nguyễn Vy và Trần Khải, 1978)

Hàm lượng K.t.s trong những loại đất có nguồn gốc phát sinh khác nhau có sự khác biệt lớn Theo X.J Chang (1985), hàm lượng K.t.s (% K2O) trên 13 loại đất ở miền nam Trung Quốc dao động từ 0,20 đến 2,72; thấp nhất trên đất bazan 0,20; cao nhất là những loại đất đỏ vàng phát triển trên đá granit và philit 2,72; đất phù sa chỉ đạt ở mức trung bình 1,64-1,86 Trong 4 nhóm đất ở ấn Độ, hàm lượng K.t.s (% K2O) trên nhóm đất phù sa rất thấp 0,52- 0,76, chỉ bằng K.t.s của nhóm đất đá ong 0,76 K.t.s ở nhóm đất đen khá hơn nhưng dao động mạnh 0,50- 1,27 và nhóm đất đỏ có K.t.s cao nhất 2,04- 1,06 (G.S Sekhon và A Suba Rao, 1985) Nghiên cứu K.t.s trên 11 loại đất ở Thái Lan cho thấy: K.t.s (%K2O) thấp nhất ở đất cát 0,02 và cao nhất trên đất phù sa 1,26 (S Phetchawee và cộng sự, 1985)

Theo Nguyễn Vy và Trần Khải (1978), trong nhóm đất thuỷ thành thì đất phù sa sông Hồng, đất mặn phèn và đất chiêm trũng có K.t.s cao 1,76- 2,23 % K2O, đất phù sa sông Thái Bình, sông Mã có hàm lượng K.t.s thấp hơn 1,33- 1,57% K2O và thấp nhất là đất bạc mầu ở Bắc Giang, Vĩnh Phúc 0,26- 0,28% K2O Cũng theo các tác giả trên, trong nhóm đất địa thành thì các loại đất có K.t.s cao là feralit phát triển trên đá liparit và granit 1,82- 1,98 %

K2O Còn các loại đất khác như feralit phát triển trên đá vôi, đá bazan, phiến thạch mica, phiến thạch sét đều nghèo K 0,29- 0,53 % K2O

Như đã đề cập ở trên, đá mẹ là yếu tố quan trọng hàng đầu quyết định hàm lượng K.t.s trong đất Đất feralit phát triển trên đá granit có K.t.s cao hơn đất feralit phát triển trên đá bazan vì granit có hàm lượng K cao hơn bazan (Nguyễn Vy và Trần Khải, 1978, Nguyễn Vy, 1994

Tuy nhiên, ngay trên cùng một loại đất, hàm lượng K.t.s cũng dao động rất lớn Phan Liêu (1981) thấy hàm lượng K.t.s trên đất cát biển dao động mạnh từ 0,16-2,20 % K2O S.Somasiri, S.Y.Lee và P.M.Huang (1971) cho biết đất cát phát triển trên đá thạch anh nghèo K hơn nhiều so với đất cát phát triển trên đá cát feldspar

X.J Chang (1985) cũng cho biết tuy cùng phát triển trên đá granit nhưng K.t.s trong đất cũng rất khác nhau Đất phát triển từ granit trầm tích biển có hàm lượng K.t.s (% K2O) thấp nhất 0,38; đất vàng phát triển trên đá

granit có K.t.s ở mức trung bình 1,28; còn đất đỏ phát triển trên đá granit có

hàm lượng cao nhất 3,29 Theo Cao Liêm và Nguyễn Mười (1975), trong đất

mòn trơ sỏi đá phát triển trên đá granit, hàm lượng K.t.s chỉ còn 0,24% K2O Điều đó chứng tỏ mặc dù phát sinh trên cùng một loại đá mẹ, nhưng nếu bị phong hoá và rửa trôi mạnh, hàm lượng K.t.s cũng bị giảm rõ rệt

Vì K còn nằm ở trong thành phần của khoáng thứ sinh, nên các loại khoáng này cũng có chi phối lớn đến hàm lượng K.t.s trong đất Theo Đào Châu Thu và Cao Liêm (1986) thì đất phù sa Sông Hồng chứa nhiều khoáng thứ sinh illite và vermiculite là nguyên nhân làm cho đất có khả năng trao đổi cation cao và giầu K Ngược lại, đất bazan có khoáng sét chủ yếu là kaolinite

và khoáng sét trong đất phù sa cổ có xu hướng thoái hoá chuyển illite thành kaolinite…, là nguyên nhân chủ yếu làm cho những loại đất này nghèo K Phương thức canh tác có ảnh hưởng rõ rệt đến hàm lượng K trong đất Theo Nguyễn Vy (1994) hàm lượng K.t.s (K2O) trong đất đỏ vàng phát triển trên đá granit dưới tán rừng là 1,70%, nhưng sau 5 năm trồng sắn hàm lượng này chỉ còn 0,87%; diễn biến K.t.s ở đất đỏ vàng phát triển trên đá phiến mica cũng tương tự như vậy, dưới rừng là 1,33%, sau 20 năm trồng chè chỉ còn 0,67% Tác giả cũng thấy rằng hàm lượng khoáng sét (% tổng số khoáng sét trong đất) nhóm hydromica của hai loại đất nói trên bị giảm mạnh từ 48% và

36 % trong đất rừng xuống còn 5% và 4 % trên đất trồng trọt, ngược lại khoáng sét nhóm kaolinite lại tăng từ 41% và 58 % lên 91 % và 95% Đó là nguyên nhân chính làm cho hàm lượng K trong đất giảm

Theo Vũ Hữu Yêm (1995) và Võ Minh Kha (1996) do có sự chuyển hoá nhanh giữa các dạng K và mức độ phong hoá mạnh ở điều kiện nhiệt đới, nên K.t.s có khả năng phản ánh khả năng cung cấp K của đất Nhiều nghiên cứu

cho thấy có tương quan giữa K.t.s của nhóm các loại đất có nguồn gốc phát sinh, mức độ rửa trôi và phong hoá khác nhau với lượng K cây hút Trong chừng mực nào đó, K.t.s cũng phản ánh khả năng cung cấp K của đất, nhưng

có nhiều yếu tố tác động đã làm thay đổi vai trò này của nó Nguyên nhân chính là do tỷ lệ K có khả năng cung cấp cho cây trồng từ K.t.s thấp, đặc biệt khi sự chênh lệch về K.t.s giữa các loại đất không lớn Tuy vậy K.t.s vẫn có giá trị trong việc đánh giá phân loại đất hoặc làm tư liệu tham khảo đối với thí nghiệm về dinh dưỡng (E.O Mc Lean, 1978)

- Kali trao đổi

Kali trao đổi là K hấp phụ ở các vị trí trao đổi và được trao đổi bởi các cation khác trong dung dịch muối như NH4OAc, MgCl2, NaCl hay CaCl2 Người ta thường sử dụng NH4+ làm cation thay thế bởi vì nó là cation

có khả năng thay thế K+ lớn nhất, với đặc tính trao đổi tương tự như K+, NH4+

và K+ có điểm dừng của quá trình trao đổi ngắn, rõ hơn so với Na+ và Ca2+ Nhưng điều này chỉ đúng với đất có chứa khoáng sét ba lớp, đối với các loại đất mà khoáng sét chủ yếu là kaolinite và sesquioxide, không có sự khác biệt

về đặc tính trao đổi giữa ba cation nói trên, vì ở loại đất này không có K+ nằm

ở vị trí rìa mép (e) và vị trí bên trong (i) (F Horner, 1986)

Trong thực tế, dạng K t.đ được xem như là dạng K.d.t hay K hữu hiệu trực tiếp (K.h.h.t.t), vì các dịch chiết để xác định chúng là một và hàm lượng

K dung dịch đất là không đáng kể (E.O Mc Lean et al (1985)

- Kali khó trao đổi (K.k.t.đ) hay K hữu hiệu chậm (K.h.h.c)

Xác định hàm lượng K.k.t.đ trong đất giúp ta biết được khả năng cung

cấp K của đất trong thời gian dài hơn K.t.đ vì trong đất luôn tồn tại cân bằng động giữa K.k.t.đ và K.t.đ

K.k.t.đ là dạng K bị hấp phụ bởi lực liên kết lớn và ở những vị trí sâu đến

nỗi nó không thể trao đổi được trong thời gian ngắn và không thể lấy ra được bằng các dung dịch muối như đã đề cập ở trên Nhưng K.k.t.đ có thể được chiết

ra bởi HNO3 nóng, dung dịch sodium tertraphenylborat (NaTPB) hoặc bằng

các dung dịch muối nói trên nhưng được chiết triệt để (E.O MC Lean và M.E Watson, 1985)

- Kali bị cố định

Xác định lượng K bị cố định giúp cho ta biết được khả năng K của đất

bị giữ ở dạng khó tiêu (cố định), từ đó có giải pháp đúng trong việc quản lý dinh dưỡng K Trên một số loại đất có khả năng cố định K mạnh (chứa nhiều khoáng sét vermiculite), dù bón với lượng lớn, nhưng ảnh hưởng của phân K đến năng suất bị hạn chế Trong trường hợp như vậy, bón phân theo hàng có thể hạn chế mức độ cố định K, làm tăng hiệu quả phân bón

Thông qua khả năng cố định K ta biết được khả năng bảo vệ nguyên

tố này khỏi bị mất do rửa trôi ở một số loại đất có thành phần cơ giới nhẹ như đất cát, đất bạc mầu hay đất dốc, từ đó ta có giải pháp đúng đắn để làm giảm nguy cơ mất K như bón phân làm nhiều lần, tăng cường khả năng chuyển hoá

K sang dạng khó tiêu hơn Suy cho cùng thì K bị cố định sẽ trở thành dễ tiêu trong một thời gian dài và cây trồng cũng có thể sử dụng dạng K chậm tiêu ở các mức độ khác nhau (E.O Mc Lean và M.E Watson, 1985)

Theo T.M Adiscott và O Talibundeen (1969) có một số phương pháp xác định lượng K bị cố định, nhưng phổ biến nhất là:

K cố định = (K trao đổi ban đầu+ K thêm vào) - K trao đổi hiện tại

- Kali được giải phóng

Khả năng cung cấp kali của đất không chỉ dựa vào lượng K mà đất

cung cấp cho cây trong một thời gian nhất định mà còn ở tốc độ chuyển hoá K

từ dạng không trao đổi sang dạng trao đổi dưới tác động của quá trình phong hoá hoá học, vật lý hoặc sinh học, bao gồm cả quá trình hút của cây Tốc độ chuyển hoá càng lớn thì khả năng cung cấp K cho cây trồng càng lớn (A.J McLean, 1961)

Tốc độ giải phóng K từ dạng không trao đổi sang dạng trao đổi bị chi phối bởi loại, hàm lượng khoáng sét và tỉ lệ băo hoà K ở các vị trí trao đổi cation Trong khi Illite có khả năng cung cấp K cao thì Kaolinite không có sự giải phóng K khi K trao đổi bị lấy đi (E.O Mc Lean và M.E Watson, 1985)

- Tỷ số hoạt độ (activity ratio- AR)

Theo P.H.T Beckett, 1964, P.B Tinker, 1964) tỷ số hoạt độ được tính

theo công thức sau: AR= (K+) / (Ca2+) + (Mg2+).Tỷ số này cho ta biết mức

độ cung cấp K của đất cho cây trong mối quan hệ với Ca2+ và Mg2+ Có nghĩa

là với cùng hàm lượng K.h.h.t.t, nhưng khả năng cung cấp K của đất cho cây trồng có thể khác nhau, khả năng này giảm nếu nếu như hàm lượng Ca2+ và

Mg2+ cao và ngược lại

Tuy nhiên dựa trên kết quả của nhiều thí nghiệm trong nhà lưới cũng như ở ngoài đồng ruộng ở thập kỉ 70 của thế kỷ trước, Mutscher thấy rằng AR kém ý nghĩa hơn trong việc đánh giá khả năng cung cấp K của đất cho cây so với sử dụng chỉ tiêu K.d.đ (H Mutscher, 1996)

- Độ bão hoà kali (ĐBHK - Vk%)

nước sử dụng để đánh giá trạng thái K trong đất Nó là chỉ số đánh giá số lượng và cường độ bão hoà kali Tuy nhiên, phương pháp này chỉ có thể dùng

để so sánh khi các loại đất có cùng hàm lượng và chất lượng sét Mức độ bão hoà K được tính bằng tỷ số giữa K.t.đ và dung tích hấp thu (DTHT) theo công thức sau:

VK%= K.t.đ (me/100 g đất) x 100/ DTHT(me/100 g đất)

Đối với những loại đất có keo mang điện bền vững là chủ yếu, K.t.đ

được xác định cùng với dịch xác định DTHT (NH4OAc 1M, pH 7) để tránh việc đánh giá VK cao quá hoặc thấp quá ở những loại đất mà thành phần chủ yếu là keo mang điện không bền vững (thay đổi), cần phải sử dụng DTHT hữu hiệu (effective CEC) để tránh sai sót trong kết quả Dung dịch NH4OAc

1M, pH 7 không phù hợp cho việc xác định DTHThữu hiệu vì nó là dung dịch có tính đệm Đối với xác định DTHT hữu hiệu người ta thường tính tổng các cation được chiết từ dung dịch muối không có tính đệm

Theo đánh giá của H Pagel (1982) ở vùng nhiệt đới các loại đất có mức độ phong hoá cao thì ĐBHK có các trường hợp sau:

- Vk < 1,2 % : K thuộc loại thấp, chắc chắn cây có phản ứng với phân K;

- Vk từ 1,2- 2,3 %: K thuộc loại trung bình, cây có thể có phản ứng với phân K;

- Vk từ > 2,3 % : K thuộc loại cao, cây không có phản ứng với phân K Theo J Boyer (1982) thì với cây trồng có nhu cầu K cao hoặc để đạt năng suất cao, Vk phải đạt tối ưu là 3-5 %.

1.4 Mối tương quan giữa dạng K và cây trồng

Cho đến nay đã có nhiều nghiên cứu về tương quan giữa các dạng K trong đất và phản ứng của cây trồng Hầu hết các tác giả đều nhận thấy phản ứng của cây trồng chủ yếu liên quan đến K.h.h.t.t và K.h.h Tuy nhiên việc sử dụng loại, nồng độ, thời gian, tỷ lệ đất và dịch chiết, nhiệt độ tiến hành phản ứng, pH dung dịch để xác định chúng rất khác nhau

Theo P.R Reitemmeier và cộng sự (1947) hàm lượng K chiết ra từ đất bằng HNO3 1N có tương quan khá chặt với khả năng cung cấp kali cho cỏ ba

lá trồng liên tục A.J McLean (1961) cho rằng hàm lượng K được chiết bằng 1N HNO3 đun sôi và với 0,01 M HCl có tương quan chặt với lượng K hấp thu

ở một số cây trồng Datta và A.R Kalbande (1967) thấy các dịch chiết 6N

H2SO4, 1M NH4OAc pH 7 và pH 4,8 có tương quan chặt với phản ứng cây trồng S.C Chang (1978) thì cho rằng dịch chiết tốt nhất đối với đất lúa ở ấn

Độ và Đài Loan là 1N NH4OAc và dung dịch axít Mehlich (0.05 N HCl + 0.025 N (NH4)2SO4) H Mutscher (1996) thấy K chiết ra từ NaTPB có tương quan chặt nhất với lượng K cây hút

Có tác giả cho rằng phương pháp đánh giá khả năng cung cấp K dễ tiêu của đất tốt nhất nên thông qua lượng K cây hút sau khi trồng cây một số vụ liên tục Nhưng phương pháp này tốn nhiều thời gian và sức lực (E.D Reyes, 1961) Theo nhiều tác giả thì không thể có một dịch chiết nào có thể đánh giá khả năng cung cấp K cho tất cả các loại đất (N.P Datta và A.R Kalbande,

1967, D.P Maharana 1976, S.D Wipartono, 1986)

Từ những dẫn liệu trên cho thấy khó có thể sử dụng một phương pháp nào hay thậm chí một số phương pháp nhất định nào đó để đánh giá chung cho khả năng cung cấp K của đất cho tất cả các cây trồng nói chung bởi sự khác nhau về nhu cầu, khả năng hấp thu và chuyển hoá K của các loại, giống cây trồng, và do tính đa dạng về quá trình phát sinh, phát triển của các loại đất, sự biến động của chúng theo không gian và thời gian dưới ảnh hưởng của các điều kiện tự nhiên và xã hội tác động đến hệ thống đất - cây trồng

1.5 Dinh dưỡng kali đối với cây trồng

Kali (K) có vai trò vô cùng quan trọng trong đời sống cây trồng, tham gia vào hầu hết các quá trình sinh lý, hoá sinh quan trọng như quang hợp, vận chuyển sản phẩm quang hợp, hoạt hoá 60 loại enzim, điều chỉnh các hoạt động của khí khổng, đảm bảo hoạt động bình thường quá trình hấp thu dinh dưỡng và nước (PPIC, 1995 , H.L.S Tandon và I.J Kimo, 1993, R Lavon và E.E Goldschmidt, 1996 , K.G Cassman, 1996 ) Vì vậy, K là một trong 3 nguyên tố (N, P, K) được gọi là “thức ăn chính của thực vật” (Đào Thế Tuấn,

1970, Yoshida, 1985, Nguyễn Vy, 1993, A.F Buckman và N.C Brady, 1969)

K đóng vai trò quan trọng đối với quá trình quang hợp và hoạt hóa enzim, hai quá trình then chốt ảnh hưởng đến phát triển và năng suất thực vật

K làm tăng tốc độ dòng chảy của dung dịch và các sản phẩm quang hợp trong cây, qua đó thúc đẩy sự tích luỹ các hợp chất này trong các cơ quan như hạt,

củ và quả (K Mengel và M.Viro, 1974, T.R Conti và D.R Geiger, 1982, M.G Lindhauer, 1989, H.E Header, K Mengel và H Foster, 1973 )

Một chức năng cơ bản khác của K là điều hoà sự xâm nhập của CO2 vào cây thông qua điều tiết quá trình đóng mở của khí khổng Những tế bào kèm ở

cả hai bên của khí khổng tích luỹ một lượng lớn K, khi được cung cấp đầy đủ

K, các khí khổng mở Trong những cây được cung cấp dinh dưỡng K đầy đủ thì số lượng và kích thước khí khổng trên một ĐVDT lá được cải thiện, tạo điều kiện cho việc trao đổi CO2 và O2 của mô lá được dễ dàng (K Mengel,

1996, R Pfluger và K Mengel,1972, W.Wu và G.A Berkowitz,1996 , T.R People và D.W Koch, 1979 , S.C Huber, 1985) Ngoài ra, Kali cũng có ảnh

hưởng đến khả năng chống chịu như: Tăng hiệu quả sử dụng nước

Nhiều nghiên cứu cho thấy nếu cây được cung cấp một lượng K cao thường cần ít nước hơn để tạo ra một đơn vị năng suất (K Mengel và W.W Arnek, 1982, K Mengel và R.Simic, 1973, T.C Hsiao và A Lauchli, 1986), L.T Talbobott và E Zeiger, 1996)

K làm tăng phát triển của hệ rễ, sự phát triển của hệ rễ càng lớn bao nhiêu thì cây hấp thu nước trong đất càng tốt bấy nhiêu (D.L Alan et al 1996 , S.M Brouder và K.G Cassman, 1990, S.A Barber, 1978) Sự phát triển chiều dài, sự trương nước và khả năng tái sinh của rễ đều tăng khi có đầy đủ

K (M Caillux, 1972, A.D.M Glass, 1976)

Lượng K thích hợp làm giảm mức độ thoát hơi nước qua lá, nguyên nhân chính là do K điều hoà việc đóng mở các khí khổng Thiếu K tốc độ đóng các khí khổng chậm lại cây sẽ bị mất nước không cần thiết qua khí khổng (R.A Fisher, 1971, K Rashke và M P Fellows, 1971, H Schnabl và

K Rashke 1980)

Cũng có nghiên cứu cho rằng, đủ K làm tăng diện tích lá, tăng diện tích che phủ đất, giảm lượng nước bị mất đi do bốc hơi nước trực tiếp từ đất vào không khí thay vì qua cây (PPIC, 1995, Nguyễn Vy, 1993)

K còn rút ngắn quá trình sinh trưởng sinh thực nên có thể hạn chế những tác hại do hạn hán gây ra (U Kafkafi, 1990, E Epstein, 1972, H

Marschner, 1995)

- Khắc phục sự thoáng khí kém của đất

Để đảm bảo sinh trưởng tối ưu, rễ thực vật cần một tỷ lệ thích hợp giữa các pha rắn, lỏng và khí trong đất Trừ những cây trồng sống ở điều kiện ngập nước như lúa , với phần lớn thực vật, tỷ lệ các pha rắn: lỏng: không khí trong đất (theo khối lượng) thích hợp là 50:20:30 Đất bị nén chặt, độ khổng giảm và

sự ngập úng làm cho lượng ôxy cung cấp cho rễ bị thiếu sẽ làm giảm khả hấp thu

K của rễ vì quá trình hấp thụ K đòi hỏi sự cung cấp năng lượng từ quá trình hô hấp của rễ Trong trường hợp này, tăng cường bổ sung K cho cây sẽ phần nào khắc phục được tình trạng này (K Lawton, 1945, M.A Stypa et al, 1987, R.P Wolkowaki, 1991)

- Tăng cường khả năng chống chịu nhiệt độ bất thuận

Kali có thể giúp cây hạn chế được tác hại của cả nhiệt độ cao và nhiệt độ thấp Một số nghiên cứu cho thấy lượng K xâm nhập vào rễ ở nhiệt độ 15oc chỉ bằng một nửa ở nhiệt độ 29o C Độ dài của rễ trong 6 ngày ở 29oc lớn hơn 8 lần

so với ở nhiệt độ 15oc Hàm lượng K (% K) trong rễ 8,1% ở 29oc và 3,7% ở

15oC (P.C Ching và G.R Barber, 1979) Ở điều kiện nhiệt độ thấp, sự giải phóng K từ đất thấp dẫn đến nhu cầu K của các cây trồng cao (G.W Thomas

và B.W Hipp, 1968)

Nhiệt độ cao quanh năm ở vùng nhiệt đới làm tăng tốc độ giải phóng K

từ các dạng khoáng Nhưng nếu nhiệt độ cao kết hợp với mưa nhiều sự mất mát do rửa trôi, xói mòn sẽ làm cạn kiệt K trong đất nhanh hơn vùng ôn đới (E Mutert, 1995, H.L.S Tandon và I.J Kimo, 1995) Trong một giới hạn nhất định, sự hấp thụ K tăng khi nhiệt độ tăng, song nhiệt độ quá cao sẽ có hại do năng lượng bị mất qua hô hấp quá lớn (U Kafkafi, 1990, E Epstein,1972)

Như vậy, có thể giảm mức độ thiệt hại do nhiệt độ thấp hoặc cao bằng cách duy trì hàm lượng K cao trong mô của cây (J.S Grewal và S.N Singh,

1980, P.C Ching và S.A Barber, 1979)

- Hạn chế tác hại của gió

Những đợt gió khô, nóng hoặc có vận tốc cao làm tăng sự thoát hơi nước qua khí khổng, dẫn đến làm tăng nhu cầu K, nên cần phải cung cấp đầy

đủ K để điều hoà hoạt động của khí khổng (R.A Fisher, 1971, K Rashke và

M P Fellows, 1971, H Schnabl và K Rashke, 1980) Để giảm thiệt hại của gió đối với cây cao su, người ta thường bón nhiều K và ít N (PPIC, 1995)

- Khắc phục rối loạn về sinh lý

Ruộng lúa bị ngập nước kéo dài thường thừa sắt Fe2+ và tích luỹ đáng

kể H2S, chất có khả năng ức chế hấp thụ K và gây ngộ độc sắt Bón K có thể khắc phục được tình trạng này (Yoshida, 1985)

- Tăng cường tính chống chịu sâu, bệnh hại

Theo D.M Huber và D.C Arny (1985), H.M Trung (1994), T Mew

(1991), R.J Hillocks và R Chinodya (1989), W.J Martens và D.C Arny (1976) K làm giảm tính mẫn cảm và mức độ nhiễm của nhiều loại bệnh ở một

Bộ và cộng sự, 1999).Tổng kết 1549 quan sát bệnh nấm, 144 bệnh vi khuẩn

và 186 bệnh virus trên nhiều loại cây trồng ở các điều kiện khác nhau, S Ferrenoud, (1990) thấy K làm giảm mức độ nhiễm bệnh của 70 % số bệnh nấm , 69% số bệnh vi khuẩn và 41% bệnh virus

Theo N.C Gnanapragasam (1982), G.W Cooke (1985) và PPIC (1995), tăng lượng bón K cải thiện đáng kể khả năng đề kháng côn trùng do K làm tăng sự tích luỹ các hợp chất vòng phenolic và các dẫn xuất của nó có tác dụng gây độc cho côn trùng; làm cho cây kém ngon, giảm sự ưa thích đối với côn trùng; củng cố thành tế bào để cản trở sự xâm nhập của chúng; làm tăng mức độ silic hoá của một số loại cây, ngăn chặn sự phá hoại của côn trùng Một số kết quả nghiên cứu cũng cho thấy mức độ dinh dưỡng K cao làm giảm mức độ gây hại của bọ rầy, rệp, bọ trĩ, bọ xít Có 290 trường hợp (63%) trong tổng số 459 quan sát cho thấy K có tác dụng làm giảm mức độ thiệt hại của sâu gây ra cho cây trồng (S Ferrenoud, 1990)

1.6 Ảnh hưởng của kali đến năng suất và chất lượng nông sản

Kali là một trong các nguyên tố dinh dưỡng đa lượng giúp cho cây trồng sinh trưởng và kiến tạo năng suất, nâng cao chất lượng nông sản sau thu hoạch ( Trần Đức Toàn, NNVN, 2010)

K làm tăng năng suất cây trồng theo nhiều cách khác nhau Đối với các cây có hạt, số quả chắc, hạt chắc trên một đơn vị diện tích (ĐVDT), cũng như

số hạt trên trái và trọng lượng của mỗi hạt có thể được cải thiện (PPIC, 1995, Trần Thúc Sơn, 1995, Nguyễn Trọng Thi, Nguyễn Văn Bộ, 1999), Nguyễn

Đỗ Châu Giang và nguyễn Mỹ Hoa, 2012

Đối với ngô, bón K hợp lý làm giảm số cây không bắp, đặc biệt trong điều kiện mật độ cây cao và đất thiếu kali (F Dauphin, 1985) Với lúa, thiếu

K làm giảm số dảnh hữu hiệu và số hạt trên bông (Nguyễn Như Hà,1999) Đối với cây có củ, K làm tăng kích thước, tỷ lệ rễ có củ là các yếu tố cấu thành năng suất quan trọng (PPIC, 1995, Nguyễn Vy, 1994)

K được xem là “yếu tố chất lượng” nông sản (Nguyễn Vy, 1993, H.L.S Tandon và I.J Kimo, 1993) Theo kết quả nghiên cứu và tổng kết trên nhiều loại cây trồng, các tác giả trong nước (Trần Thúc Sơn, 1995, Đỗ Đình Thuận,

1995, Nguyễn Như Hà, 1999 ), Nguyễn Trọng Thi, Nguyễn Văn Bộ, 1999) và

ngoài nước (E Lahav và D.W Turner, 1983, R.C.J Koo, 1985, J.J Hanway

và J.W Johnson, 1985, T.A Kerby và F Adam, 1985, S Perrenoud, 1983, L.F Weich và R.L Flannery, 1985, A.P Drycott, 1996 ,G Cassman et al,

1990, W.T Pettigrew, 1996, R Lavon và E.E Goldschmidt, 1996, G.I Moss,

1972 ) cho thấy ảnh hưởng có lợi của K về mặt chất lượng nông sản được thể hiện ở những khía cạnh như: nâng cao hiệu quả sử dụng, chuyển hoá N và làm tăng hàm lượng protein; tăng kích thước của hạt, quả và củ; tăng hàm lượng đường trong dịch quả và mía, hàm lượng dầu trong hạt, hàm lượng vitamin C trong quả, hàm luợng tinh bột; giảm tỷ lệ xơ trong củ và cây rau, hàm lượng nitrat trong rau; nâng cao chất lượng một số sản phẩm tiêu thụ đặc biệt như tăng đường và nhựa thơm trong lá thuốc lá, hàm lượng tannin, chất hoà tan và cải thiện hương vị thơm của chè; tăng sự đồng đều và tăng nhanh

độ chín của quả, rau và các cây trồng khác; hình dáng hạt, củ và mầu sắc của quả được cải thiện nâng cao giá trị thương phẩm; chống vết thâm trên quả, giảm tỷ lệ dập nát khi vận chuyển và tồn trữ, kéo dài thời gian bảo quản; tăng

độ bền, dài, mịn của sợi bông vải

1.7 Nhu cầu K của cây trồng

1.7.1 Nhu cầu kali trong mối quan hệ với loại và giống cây trồng

Nhiều kết quả nghiên cứu đã khẳng định các loại cây trồng khác nhau có

nhu cầu K khác nhau (H.L.S Tandon và I.J Kimo,1995, E Mutert,1995, Nguyễn Vy, 1995, Nguyễn Văn Bộ, 1995, Bùi Đình Dinh, 1995, Trần Thúc Sơn 1995, H.R Von Ueskull và A Cohen, 1978, J.D Beaten và G.S Seckhon, 1985 )

Nguyễn Vy (1994) tổng kết trên 12 loại cây trồng cho biết lượng K cây hút (sinh khối trên mặt đất) dao động từ 150- 620 kg K2O/ ha, thấp nhất là thuốc lá và cao nhất là chuối

Tài liệu tổng kết hơn 30 loại cây trồng phổ biến của PPIC (1995) cho thấy lượng K mà cây trồng lấy đi ở cùng một mức năng suất, cao hơn hẳn N

và P, với tỷ lệ N: P: K trong cây là 1,00: 0,36:1,52 Cây hút ít K nhất là cao su- 65 kg K2O/ ha (năng suất 2,5 tấn mủ khô/ha) và cây hút nhiều K nhất là chuối 1000 Kg K2O/ha (năng suất 40 tấn quả/ ha)

Các giống khác nhau có nhu cầu K cũng khác nhau Theo tổng kết của

Nguyễn Vy (1994) các giống lúa cũ, năng suất thấp hút khoảng 100 kg

K2O/ha/ 2 vụ, chỉ bằng một nửa giống lúa mới Theo Yin L.D et al (1985) lúa lai có khả năng hấp thu tốt K của đất và có nhu cầu K lớn hơn các giống lúa thuần Với cùng năng suất là 7,5 tấn, giống lúa lai hút 218 kg K2O/ha, còn giống lúa thường là 156- 187 kg K2O/ ha Tương tự, Nguyễn Văn Bộ (1995) cũng thấy lượng K cây hút của giống lúa lai là 180- 200 kg K2O/ ha, trong khi

đó đối với lúa thường chỉ là 100- 120 kg K2O/ ha

1.7.2 Nhu cầu kali trong mối quan hệ với thời kì sinh trưởng

Nhu cầu K trong quá trình sinh trưởng và phát triển của cây cũng khác nhau Cây hàng năm cần một lượng K thấp khi cây còn nhỏ, nhu cầu K tăng dần, đặc biệt từ giai đoạn sinh trưởng mạnh tới lúc ra hoa Mức độ hấp thu K của ngô cao nhất ở giai đoạn bắt đầu phun râu, chiếm khoảng 78 % tổng lượng K cây hút (PPIC, 1995) Đối với cây lúa, cây hút mạnh K vào thời kỳ

từ cuối đẻ nhánh đến trỗ (Đào Thế Tuấn 1970) Tỷ lệ K cây hút trong các thờì

kì sinh trưởng phụ thuộc vào giống lúa: cấy- đẻ nhánh từ 20- 22 %, phân hoá đòng- trỗ là 52- 62 % và vào chắc- chín 16- 28 % (Đinh Dĩnh, 1970) Chỉ khoảng 20 % lượng K cây hút được chuyển về hạt, số còn lại nằm trong các

bộ phận khác của cây (Đào Thế Tuấn 1970, S Yoshida, 1985)

Kali không phải là một phần nguyên vẹn không thể thiếu trong bất cứ cấu tạo chủ yếu nào của thực vật, nhưng nó đóng vai trò then chốt trong hàng loạt quá trình sinh lý sống còn đối với sinh trưởng của cây trồng, từ tổng hợp protein đến duy trì cân bằng nước,…

Sự thiếu hụt kali được biểu hiện bằng sự suy giảm sinh trưởng của cây

và sự biến vàng hoặc cháy của bìa lá Vì kali di động trong cây, nên triệu

chứng đầu tiên thường xuất hiện ở các lá già Biểu hiện khác của sự thiếu hụt kali là sự suy giảm sức bền của rơm rạ và thân cây, dẫn đến vấn đề lốp đổ và làm giảm tính kháng bệnh, giảm khả năng chống chịu của cây trồng (Vendred, 2012).

Trong mối quan hệ giữa đất-phân bón, kali đóng một vai trò quan trọng trong sự sinh trưởng và phát triển của cây Thiếu kali sẽ gây ảnh hưởng đến quá trình trao đổi chất trong cây, làm suy yếu hoạt động của hàng loạt các men, giảm quá trình trao đổi các hợp chất carbon và protein, đồng thời tăng

chi phí đường cho quá trình hô hấp( Vũ Văn Tân, 2009)

1.7.3 Nhu cầu kali trong mối quan hệ với năng suất

Năng suất cao đã ảnh hưởng trực tiếp đến sự gia tăng nhu cầu K của cây trồng, năng suất càng cao, nhu cầu K càng lớn (H.L.S Tandon và I.J Kimo, 1993, Nguyễn Vy, 1995, Võ Minh Kha, 1996, Nguyễn Văn Bộ, 1999) Nếu như chuối và dứa, ở mức năng suất 10- 12 tấn, chỉ cần bón 40- 60 kg

K2O/ha, thì với năng suất 20- 40 tấn, lượng bón tương ứng phải là 220- 290

kg K2O và 160- 200 kg K2O, còn ở năng suất 60- 80 tấn, thì lượng K cần bón tăng lên 400- 500 và 350- 450 kg K2O/ ha (PPIC, 1995)

1.7.4 Nhu cầu kali trong mối quan hệ với các chất dinh dưỡng khác

Nhiều nghiên cứu cho thấy, ở mức bón N và P thấp lượng K cây hút thấp, khi lượng bón N cao, lượng K cây hút tăng mạnh Bón P làm tăng năng suất đậu và hàm lượng K trong hạt, do vậy lượng K cây hút cũng tăng mạnh

từ 58 lên 87 kg K2O/ ha (G Schwartz và U Kafkali, 1978)

Theo Nguyễn Vy (1993), tăng lượng N bón cho cây mầu đã làm tăng lượng K cây hút Nguyễn Văn Bộ và cộng sự (1999), cũng thấy mối quan hệ tương hỗ giữa lượng N và K cây lúa hút Tương tự, Trần thúc Sơn (1995) thấy bón P và Ca đã làm tăng hiệu quả của K với lạc trên đất xám bạc mầu

Khả năng hấp thu K phụ thuộc vào tỷ số (Ca2++ Mg2+)/K+ trong đất, khi tỷ số này thấp thì lượng K hấp thu cao và ngược lại (S.K De Datta ,1985)