Xác định lượng N, P, K mà cây lúa lấy từ đất để tạo năng suất cao là việc làm cần thiết. Những số liệu này là cơ sở cho việc tính toán liều lượng phân bón bổ sung vào đất để hoàn trả lại cho đất lượng chất dinh dưỡng mà cây trồng đã lấy đi. Trong bài báo này chúng tôi trình bày kết quả nghiên cứu sự tích lũy N, P, K trong cây lúa trồng trên đất phù sa sông Hồng dưới tác động của chế độ phân bón khác nhau.
JOURNAL OF SCIENCE OF HNUE Natural Sci., 2011, Vol 56, No 3, pp 93-99 SỰ TÍCH LUỸ NITƠ, PHOPHO VÀ KALI TRONG CÂY LÚA TRỒNG TRÊN ĐẤT PHÙ SA SÔNG HỒNG DƯỚI TÁC ĐỘNG CỦA CHẾ ĐỘ PHÂN BÓN KHÁC NHAU Vũ Văn Hiển Trường Đại học Sư phạm Hà Nội Email: hienvv@hnue.edu.vn Mở đầu An ninh lương thực Châu Á phần lớn dựa vào thâm canh lúa hệ thống canh tác tuới tiêu thuận lợi Hiện nay, áp lực việc tăng dân số, giảm diện tích đất trồng trọt giảm nguồn nước tưới nên thúc đẩy gia tăng sản xuất điều cần thiết Trong tương lai, muốn tăng suất lúa địi hỏi phải chăm sóc trồng tốt hơn, phải có chiến lược thâm canh cao, chiến lược cho việc sử dụng hiệu dinh dưỡng phân bón [10] Cây lúa trồng cần tương đối nhiều phân bón Thực tế cho thấy phạm vi định, lượng phân bón nhiều suất cao Nhưng bón phân khơng hợp lí làm cho lúa sinh trưởng, phát triển không bình thường làm giảm suất [2] Cây lúa cần hút từ đất nguyên tố dinh dưỡng N, P, K nguyên tố khác Ca, Mg, Fe, Si, sinh trưởng, phát triển bình thường Số lượng N, P, K mà lúa lấy từ đất phụ thuộc vào giống trồng, đất đai, điều kiện trồng trọt [2] Xác định lượng N, P, K mà lúa lấy từ đất để tạo suất cao việc làm cần thiết Những số liệu sở cho việc tính tốn liều lượng phân bón bổ sung vào đất để hoàn trả lại cho đất lượng chất dinh dưỡng mà trồng lấy Trong báo chúng tơi trình bày kết nghiên cứu tích lũy N, P, K lúa trồng đất phù sa sông Hồng tác động chế độ phân bón khác 2.1 Nội dung nghiên cứu Đối tượng, địa điểm phương pháp nghiên cứu * Đối tượng địa điểm nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu hàm lượng nguyên tố N, P, K tích lũy rễ, thân, hạt thóc 93 Vũ Văn Hiển Thí nghiệm tiến hành đất phù sa sông Hồng trồng lúa xã Tam Hiệp huyện Phúc Thọ xã Hạ Mỗ huyện Đan Phượng Hà Nội * Phương pháp nghiên cứu - Chúng tiến hành thí nghiệm đồng ruộng sau : + Thí nghiệm Nền 1: Phân chuồng (PC) P60 K30 kg/ha; Nền + N60 kg/ha; Nền + N90 kg/ha; Nền + N120 kg/ha + Thí nghiệm Nền 2: PC K30 kg/ha; Nền + P30 kg/ha; Nền + P60 kg/ha; Nền + P90 kg/ha + Thí nghiệm Nền 3: PC N120 P60 kg/ha; Nền + K30 kg/ha; Nền + K60 kg/ha - Diện tích ô thí nghiệm 20 m2 (5m x 4m) Các thí nghiệm xếp hồn tồn ngẫu nhiên lặp lại lần [3] - Lấy mẫu phân tích: Mẫu phân tích lấy thời điểm thu hoạch lúa Mỗi thí nghiệm lấy mẫu trung bình Mẫu trung bình hình thành từ khóm lúa theo phương pháp đường chéo Như vậy, cơng thức với lần nhắc lại có mẫu trung bình - Chỉ tiêu nghiên cứu phương pháp xác định + Hàm lượng nitơ tổng số xác định theo phương pháp Kjeldahl máy xác định nitơ bán tự động UDK-126 +Hàm lượng photpho tổng số xác định phương pháp so màu máy Specol + Hàm lượng kali tổng số xác định phương pháp quang kế lửa 2.2 2.2.1 Kết nghiên cứu thảo luận Sự tích lũy nitơ Nitơ thành phần bắt buộc axit amin, axit nucleic Đây chất sống Ngồi ra, nitơ cịn thành phần nhiều chất hữu quan 94 Sự tích luỹ nitơ, phopho kali lúa trồng đất phù sa sông Hồng trọng điều tiết trình trao đổi chất thể thực vật enzim, coenzim hợp chất giàu lượng sử dụng phản ứng sinh hóa, Kết phân tích lượng nitơ tích lũy lúa tác động liều lượng phân đạm khác trình bày Bảng Bảng Lượng nitơ tích lũy tác động liều lượng phân đạm khác Công thức Nền Nền + N60 Nền + N90 Nền + N120 LSD05 Năng suất (tạ/ha) Sinh Hạt vật 135,8 54,3 151,5 60,6 159,3 63,7 162,5 65,8 5,95 2,51 Hàm lượng N (% chất khô) Rễ, Hạt thân, 0,42 1,03 0,43 1,07 0,47 1,17 0,53 1,31 0,03 0,06 Lượng N tích lũy Lượng N (kg/ha) cần để tạo Rễ, Tồn thóc Hạt thân, SPP∗ (kg) 34,2 55,9 90,1 16,6 39,1 64,8 103,9 17,1 44,9 74,5 119,4 18,7 52,3 86,3 138,5 21,0 3,90 6,53 10,4 SPP*: Sản phẩm phụ (rơm,rạ rễ) Số liệu Bảng cho thấy hàm lượng nitơ cơng thức có bón đạm cao cơng thức Nền Khi tăng liều lượng đạm bón, hàm lượng nitơ rễ, thân, hạt có xu hướng tăng theo Kết nghiên cứu phù hợp với kết nghiên cứu Chino M., Hayashi H CTV; Hayashi H Chino M [1,4] Hàm lượng nitơ rễ, thân, cơng thức có bón phân đạm dao động từ 0,43 % đến 0,53%, chất khô hàm lượng nitơ hạt thay đổi từ 1,07% đến 1,31% chất khô Sự chênh lệch hàm nitơ cơng thức bón liều lượng đạm thấp (N60 ) so với Nền khơng đáng kể (khơng có ý nghĩa mặt thống kê; d = 0,01 < LSD05 (Least significant difference) = 0,03) Ngược lại, công thức bón liều lượng đạm lớn (N90 , N120 ), hàm lượng nitơ rễ, thân, hạt tăng lên đáng kể (d > LSD05 ) so với Nền Hàm lượng nitơ rễ, thân, hạt với N90 0,47% 1,17%, với N120 0,53% 1,31% so với Nền 0,42% 1,03% Số liệu Bảng cho thấy tất cơng thức thí nghiệm, hàm lượng nitơ hạt cao so với hàm lượng nitơ rễ, thân, Như biết, sau thụ phấn, thụ tinh bắt đầu trình hình thành tích lũy chất khơ hạt Các sản phẩm trình quang hợp hình thành thân,lá; chất dinh dưỡng rễ hút từ đất vận chuyển tới hạt Tại sản phẩm tham gia vào trình tổng hợp tinh bột tổng hợp protein Nitơ thành phần bắt buộc axít amin protein hàm lượng nitơ hạt cao hàm lượng nitơ rễ, thân, điều dễ hiểu Tính tốn lượng nitơ tích lũy chúng tơi thấy lượng nitơ tích lũy dao động từ 90,1 kg đến 138,5 kg Lượng phân đạm bón lớn lượng nitơ tích lũy cao Để hình thành thóc sản phẩm phụ lúa tiêu thụ tới 21 kg nitơ 95 Vũ Văn Hiển 2.3 Sự tích lũy photpho Photpho có vai trị quan trọng đa dạng thể thực vật Photpho tham gia vào cấu trúc nhiều hợp chất hữu quan trọng tế bào axít nucleic, photphoprotein, photpholipit, Đây thành phần cấu tạo nên sở vật chất thông tin di truyền thể sống, thành phần xây dựng nên nguyên sinh chất, xây dựng nên màng tế bào bào quan Kết nghiên cứu lượng photpho tích lũy lúa tác động liều lượng phân lân khác trình bày Bảng Bảng Lượng photpho tích lũy tác động liều lượng phân lân khác Công thức Nền Nền + P30 Nền + P60 Nền + P90 LSD05 Năng suất (tạ/ha) Sinh Hạt vật 147,3 58,9 152,0 60,8 157,0 62,8 155,0 62,0 2,15 0,85 Hàm lượng P (% chất khô) Rễ, Hạt thân, 0,060 0,165 0,063 0,178 0,064 0,209 0,064 0,200 0,001 0,010 Lượng P tích lũy (kg/ha) Rễ, Toàn Hạt thân, 5,30 9,72 15,02 5,75 10,82 16,57 6,03 13,12 19,23 5,95 12,40 18,35 0,17 0,77 0,94 Lượng P cần để tạo thóc SPP (kg) 2,55 2,73 3,06 2,96 - Những thí nghiệm chúng tơi tiến hành nhằm tìm hiểu tích lũy photpho lúa tác động liều lượng phân lân khác cho thấy hàm lượng photpho tích lũy thân rễ dao động phạm vi từ 0,060% chất khô đến 0,064 % chất khô Hàm lượng photpho hạt biến động từ 0,165% đến 0,209% chất khô (Bảng 2) Tương tự nitơ, lúa photpho tập trung chủ yếu hạt Qua nghiên cứu thấy hàm lượng photpho hạt lớn hàm lượng photpho rễ, thân, từ 2,75 đến 3,84 lần (0,165/0,060 0,209/0,060) Lượng photpho tích lũy cơng thức có bón phân lân cao lượng photpho tích lũy cơng thức Nền Hàm lượng photpho rễ, thân, công thức Nền + P30 , Nền + P60 Nền + P90 chênh lệch không đáng kể (d < LSD05 ) Ngược lại, lượng photpho tích lũy hạt cơng thức có khác rõ rệt (d > LSD05 ) Tăng lượng phân lân bón từ 30 kg P/ha lên 60 kg 90 kg P/ha lượng photpho tích lũy tăng từ 16,57 kg lên 19,23 kg Photpho nguyên tố cần thiết dinh dưỡng thực vật nói chung lúa nói riêng Sự xâm nhập photpho vào phụ thuộc vào yếu tố bên quang hợp, hô hấp, trao đổi chất v.v mà cịn phụ thuộc vào yếu tố bên ngồi hàm lượng nguyên tố dinh dưỡng 96 Sự tích luỹ nitơ, phopho kali lúa trồng đất phù sa sơng Hồng khống mơi trường dinh dưỡng; trình sinh trưởng phát triển cây; điều kiện chiếu sáng nhịp điệu ngày đêm Tăng liều lượng phân lân bón vào đất tức tăng hàm lượng photpho môi trường dinh dưỡng Tăng hàm lượng photpho môi trường dinh dưỡng điều kiện thuận lợi cho photpho xâm nhập tích lũy Điều khẳng định cơng trình nghiên cứu tài liệu [6-8] Từ kết nghiên cứu nhận thấy để tạo thóc sản phẩm phụ, lúa phải lấy từ đất 3,06 kg photpho 2.3.1 Sự tích lũy kali Mặc dù không tham gia vào thành phần cấu trúc tế bào kali có ý nghĩa to lớn đời sống thực vật Kali thực nhiều chức sinh lí, hóa sinh, xúc tác phản ứng diễn Kali tham gia vào trình tổng hợp tích lũy tinh bột, hút vận chuyển nước Kali số cation hoạt hóa enzim Có tới 60 enzim kali hoạt hóa mức độ khác nhau, Kết phân tích hàm lượng kali lúa tác động lượng phân kali khác trình bày Bảng Bảng Lượng kali tích lũy tác động liều lượng phân kali khác Công thức Nền Nền + K30 Nền + K60 LSD05 Năng suất (tạ/ha) Sinh Hạt vật 126,2 50,4 157,1 62,8 149,5 59,8 9,30 3,74 Hàm lượng K (% chất khô) Rễ, Hạt thân, 1,40 0,32 1,44 0,33 1,49 0,34 0,03 0,01 Lượng K tích lũy (kg/ha) Rễ, Tồn Hạt thân, 106,12 16,13 122,25 135,79 20,72 156,51 133,50 20,33 153,98 9,53 1,47 11,02 Lượng K cần để tạo thóc SPP (kg) 24,26 24,92 25,75 - Hàm lượng kali rễ, thân, dao động từ 1,40% đến 1,49% chất khô (Bảng 3) Giữa công thức có bón phân kali khơng bón phân kali có khác biệt rõ rệt lượng kali tích lũy rễ, thân, (d > LSD05 ) Hàm lượng kali hạt thay đổi phạm vi từ 0,32% đến 0,34% chất khơ Khơng thấy có khác biệt lớn hàm lượng kali hạt cơng thức có bón phân kali cơng thức khơng bón phân kali (Nền 3) (d khơng lớn LSD05 ) Khác với nguyên tố nitơ photpho, lượng kali tích lũy hạt thấp lượng kali tích lũy rễ, thân, Kết phù hợp với công bố Hirata H Leonard R.T [5, 6, ] Kết nghiên cứu cho thấy lượng kali tích lũy cơng thức có bón phân kali cao lượng kali tích lũy công thức Nền khoảng 26 - 28% (153,98 kg/122,25 kg 156,51 kg/12,25 kg) Tăng lượng phân bón từ 30 kg K/ha lên 60 kg K/ha lượng kali giảm không đáng kể (d = 97 Vũ Văn Hiển 2,53 < LSD05 = 11,02) Qua tính tốn chúng tơi thấy để hình thành thóc với sản phẩm phụ lúa lấy từ đất 25,75 kg kali Kết luận Từ kết nghiên cứu đến số kết luận sau: - Khả tích lũy nitơ, photpho, kali lúa phụ thuộc vào hàm lượng chúng môi trường dinh dưỡng Hàm lượng nguyên tố môi trường dinh dưỡng cao khả tích lũy chúng lớn - Ở lúa, nitơ photpho tập trung chủ yếu hạt Ngược lại, hàm lượng kali hạt thấp so với hàm lượng kali rễ, thân, - Để hình thành thóc với sản phẩm phụ, lúa lấy từ đất 21 kg nitơ, 3,06 kg photpho 25,75 kg kali Từ khóa: Chế độ phân bón, tích lũy N, P, K, lúa, đất phù sa sông Hồng TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Chino M, Hayashi H and Fukumorita T., 1987 The chemical composition of rice phloem sap and its fluctuation J Plant Nutrition 10, pp.1651-1661 [2] Đinh Dĩnh, 1970 Bón phân cho lúa, “ Nghiên cứu lúa nước ngoài”, tập Nxb Khoa học Hà Nội, tr 5-86 [3] Gomez K.A., Gomez A.A., 1986 Statistical procedures for Agricultural Research John Wiley & Sons New York, pp 1-680 [4] Hayashi H and Chino M., 1985 Nitrate and other anion in the rice phloem sap Plant and Cell Physiol 26, pp 325-330 [5] Hirata H., 1971 On several question for the uptake of potassium in higher plants, in “Potasium Symposium” Potasium Research Assoc Tokyo, pp 35-76 [6] Hirata H., 1982 Effect of phosphorus and potassium deficit treatment on roots secretion of wheat and rice seedling Soil Sci Plant Nutrition 28, pp 543-552 [7] Hirata H., 1987 Variatal differences of rice in phosphorus absortion from phosphrus compounds in soil J Plant Nutrition, 10, pp 1997-2005 [8] Kogano K , 1984 Effect of accumulated phosphorus in pady soil on the growth of lowland rice plant in the cool region, in “ Pady soil and phosphorus Nakuyusha” Tokyo [9] Leonard R.T., 1985 Absortion of potassium into cell, in R D Mumson Ed “ Potasium in agriculture” ASA-CSSA-SSSA, Madison pp 327-336 [10] Thomas Faihurst, C Witt, R.J.Buresh, A Dobermann, 2007 Cây lúa: Hướng dẫn thực hành quản lí dinh dưỡng (Biên tập lần 2) Viện nghiên cứu lúa Quốc tế 98 Sự tích luỹ nitơ, phopho kali lúa trồng đất phù sa sông Hồng (IRRI), Viện nghiên cứu trồng Quốc tế (IPNI) Viện Kali Quốc tế (IPI) Biên dịch: TS.Trần Thúc Sơn, KS.Nguyễn Văn Trường, ThS Đào Quốc Hưng, KS Nguyễn Đức Dũng Tr 1-90 ABSTRACT Accumulation of nitrogen, phosphorus and potassium in the rice plant cultivated in the red river alluvial soil under the effect of different fertilizer regimes Three field experiments were conducted in the Red River alluvial soil in Tam Hiep commune, Phuc Tho district and Ha Mo commune, Dan Phuong district, Hanoi city to study the accumulation of nitrogen, phosphorus and potassium in the rice plants under the effect of different fertilizer regimes Experiment Fond 1: Organic fertilizer tons P60 K30 kg/ha, Fond + N60 kg/ha, Fond + N90 kg/ha and Fond + N120 kg /ha; Experiment Fond 2: Organic fertilizer tons N120 K30 kg/ha, Fond + P30 kg/ha, Fond + P60 kg/ha and Fond + P90 kg/ha; Experiment Fond 3: Organic fertilizer tons N120 P60 kg/ha, Fond + K30 kg/ha and Fond + K60 kg/ha The result of the research shows that: Absorption and accumulation of nitrogen, phosphorus and potassium in rice plants depend on the concentration of these elements in the nutritional medium.The higher the concentration in the nutritional medium is, the higher are the absorption and accumulation in the rice plants are; In rice plants, nitrogen and phosphorus mainly concentrate in the seeds, whereas the amount of potassium in the grain is lower than that in the body, leaves and roots; The rice plant takes 21 kg N, 3.06 kg P and 25,75 kg K from the soil to form a ton of grain and second products 99 ... nước Kali số cation hoạt hóa enzim Có tới 60 enzim kali hoạt hóa mức độ khác nhau, Kết phân tích hàm lượng kali lúa tác động lượng phân kali khác trình bày Bảng Bảng Lượng kali tích lũy tác động. .. 94 Sự tích luỹ nitơ, phopho kali lúa trồng đất phù sa sông Hồng trọng điều tiết trình trao đổi chất thể thực vật enzim, coenzim hợp chất giàu lượng sử dụng phản ứng sinh hóa, Kết phân tích. .. lần 2) Viện nghiên cứu lúa Quốc tế 98 Sự tích luỹ nitơ, phopho kali lúa trồng đất phù sa sông Hồng (IRRI), Viện nghiên cứu trồng Quốc tế (IPNI) Viện Kali Quốc tế (IPI) Biên dịch: TS.Trần Thúc