2.1.3.1 Lúa giống
Giống lúa OM5451 có thời gian sinh trưởng 85 - 90 ngày và năng suất bình quân vụ Đông Xuân: 6 - 8 tấn/ha, vụ Hè Thu : 5 - 6 tấn/ha. Lượng giống: 150kg/ha
2.1.3.2 Phân bón
Phân bón: sử dụng 3 dạng phân Đạm: Urea (46% N)
Lân: Super lân Long Thành Ca(H2PO4)2.H2O có hàm lượng P2O5 >12.5%
Hình 2.1: Ruộng thí nghiệm tại Bình Minh, Vĩnh Long vụ Đông Xuân năm 2012- 2013
2.1.3.3 Dụng cụ thí nghiệm
Máy đo nhiệt độ và pH. Đặc biệt là hệ thống Dynamic Chamber, là một
phương tiện quan trọng nhất, phục vụ trong suốt quá trình đo sự phát thải NH3
Hình 2.2: Hệ thống Dynamic Chamber phục vụ cho quá trình đo sự bốc thoát ammonia
Hình 2.3: Bộ lọc thu giữ khí NH3. Thí nghiệm tại Bình Minh, Vĩnh Long vụ Đông Xuân 2012 - 2013.
Hình 2.4: Thiết kế hệ thống Dynamic Chamber phục vụ cho quá trình đo sự bốc thoát ammonia. Thí nghiệm tại Bình Minh, Vĩnh Long vụ Đông Xuân 2012 - 2013.
2.2. Phương pháp
2.2.1 Cách bố trí thí nghiệm
Thí nghiệm thừa số hai nhân tố trong bố trí khối hoàn toàn ngẫu nhiên với 4 lần lặp lại trong đó nhân tố A (mức bón N: 0, 80, 120) và nhân tố B (quản lý nước bón phân khi ngập liên tục (CF), bón phân khi đất “nứt chân chim” và
sau đó cho nước thấm vào ruộng (PA), bón phân khi đất “nứt chân chim” sau
1 ngày cho nước thấm vào ruộng (PA'). Diện tích mỗi lô thí nghiệm là 20 m2
Bảng 2.2: Mô tả các nghiệm thức trong thí nghiệm vụ Đông Xuân 2012 - 2013 tại Bình Minh, Vĩnh Long
ST T Nghiệm thức Lượng N (kgN/ha) Biện pháp kỹ thuật 1 0N - tưới ngập liên tục (CF) 0N
Sau khi sạ khoảng 1 tuần cho nước vào ruộng và giữ ở mức 5 - 7 cm cho đến khi sắp thu hoạch lúa, rút cạn vài ngày và sau đó thu hoạch
2 0N - rút nước 3
giai đoạn (PA)
0N
Để nước trong ruộng cạn vài ngày sao cho đất “nứt chân chim” (ẩm độ đất khoảng 65%), sau đó cho nước thấm vào ruộng và giữ ở mực nước khoảng 5 cm
3
80N - tưới ngập
liên tục (CF) 80 N
Quản lý nước như nghiệm thức 1, bón 80N và chia vào 3 giai đoạn 10, 20 và 45 NSKS
4 80N - Bón thấm
1 (PA) 80 N
Để nước trong ruộng cạn vài ngày trước khi bón phân, sao cho đất “nứt chân chim” (ẩm độ đất khoảng 65%), bón urea và sau đó cho nước thấm vào ruộng và giữ ở mực nước khoảng 5 cm
5 80N - Bón thấm
2 (PA’)
80 N
Để nước trong ruộng cạn vài ngày trước khi bón phân, sao cho đất “nứt chân chim” (ẩm độ đất khoảng 65%), bón urea và sau đó cho nước thấm vào ruộng và giữ ở mực nước khoảng 0 cm, sau 1 ngày cho nước vào ruộng và giữ ở mực nước khoảng 5cm. 6
120N - tưới ngập liên tục (CF)
120 N Quản lý nước như nghiệm thức 1, bón 120N
và chia vào 3 giai đoạn 10, 20 và 45 NSKS
7 120N - Bón
thấm 1 (PA)
120 N
Để nước trong ruộng cạn vài ngày trước khi bón phân, sao cho đất “nứt chân chim” (ẩm độ đất khoảng 65%), bón urea và sau đó cho nước thấm vào ruộng và giữ ở mực nước khoảng 5cm
8 120N - Bón thấm
2 (PA’)
120 N
Để nước trong ruộng cạn vài ngày trước khi bón phân, sao cho đất “nứt chân chim” (ẩm độ đất khoảng 65%), bón urea và sau đó cho nước thấm vào ruộng và giữ ở mực nước khoảng 0 cm, sau 1 ngày cho nước vào ruộng và giữ ở mực nước khoảng 5cm.
Các giai đoạn và liều lượng bón phân
Bảng 2.3: Phương pháp bón phân cho thí nghiệm vụ Đông Xuân 2012 - 2013 tại Bình Minh, Vĩnh Long
Nghiệm thức Thời điểm bón phân (NSKS)
10 (kgN ha-1) 20 (kgN ha-1) 45 (kgN ha-1) CF0N 0 0 0 PA0N 0 0 0 CF80N 25 25 30 PA80N 25 25 30 PA’80N 25 25 30 CF120N 35 35 50 PA120N 35 35 50 PA’120N 35 35 50
Ghi chú: Tất cả các nghiệm thức đều bón một lần 60 kgP2O5 ha-1 vào lúc 10 NSKS và K2O được bón vào các giai đoạn sau: 10 NSKS bón 10 kgK2O ha-1, 20 NSKS bón 10 kgK2O ha-1, 45 NSKS bón 10 kgK2O ha-1.
2.2.2 Quản lý nước
Nghiệm thức ngập liên tục (Continuous flooding: CF): độ sâu ngập chuẩn trong suốt giai đoạn tăng trưởng của cây lúa là khoảng 5 cm ngoại trừ 10 - 14 ngày trước khi thu hoạch.
Các nghiệm thức bón thấm sau khi sạ 5 ngày cho nước vào ruộng, nhưng ở các giai đoạn bón phân 10, 20 và 45 NSKS rút nước trước vài ngày để ruộng khô nứt chân chim sau đó bón phân.
Hình 2.5: Quản lý nước ruộng đất khô nứt chân chim. Thí nghiệm vụ Đông Xuân 2012- 2013 tại Bình Minh, Vĩnh Long.
2.2.3 Mẫu thực vật và các chỉ tiêu
- Chỉ tiêu nông học được ghi nhận ở các thời điểm 10, 20, 45, 65 và 90 NSKS theo phương pháp IRRI, 2002.
- Năng suất thực tế: được lấy vào giai đoạn thu hoạch: Gặt 5 m2 cân sinh khối hạt và rơm rạ sau đó ra hạt, giê sạch cân trọng lượng và đo ẩm độ ngay khi cân rồi quy về trọng lượng ở ẩm độ 14%.
Mẫu thân và hạt được lấy ở giai đoạn cuối vụ. Thu hoạch toàn bộ cây trong microplot 0,25m2 để tính các thành phần năng suất và phân tích đạm trong thân và trong hạt
- Các thành phần năng suất và năng suất
Gặt 0,75 m2
trong ba khung để tính các chỉ tiêu
+ Số bông/m2
+ Phần trăm hạt chắc + Số hạt/bông
+ Trọng lượng 1000 hạt ở ẩm độ chuẩn 14%
Phân tích đạm trong hạt và trong rơm rạ: Xác định N bằng phương pháp KJELDAHL
2.2.4 Thu mẫu NH3 bốc thoát 2.2.4.1 Thời điểm lấy mẫu
Do không đủ thiết bị đo NH3 nên chỉ có thể đo 2 lần lặp lại cho mỗi lần lấy
mẫu.
Bảng 2.4: Thời gian 3 đợt thu mẫu NH3 của vụ Đông Xuân 2012 - 2013 tại Bình Minh, Vĩnh Long Đợt bón phân Đợt 1 (10 NSKS) Đợt 2 (20 NSKS) Đợt 3 (45 NSKS) NSKS 9 10 12 14 19 20 22 24 44 45 47 49 NSKB 0 1 3 5 0 1 3 5 0 1 3 5 2.2.4.2 Cách thức lấy mẫu.
Mỗi lần lấy mẫu NH3 được lấy vào hai thời điểm: buổi sáng (8 giờ - 10 giờ),
buổi chiều (14 giờ - 16 giờ). Thông số pH, nhiệt độ và dòng khí đi qua bộ phận lọc được đo 2 lần vào buổi sáng và 2 lần vào buổi chiều trong thời gian lấy mẫu.
2.2.4.3 Các thao tác khi bắt đầu thu mẫu
Lắp bộ lọc vào hệ thống (bộ lọc gồm 2 cục lọc, một cục lọc thu giữ NH3 từ
môi trường không khí xung quanh (ambient air), một cục lọc khác thu giữ NH3
từ Chamber. Mỗi bộ lọc một đầu nối với Chamber đầu kia nối với bộ phận đo dòng không khí đi qua (mass flow meter). Bộ lọc thứ hai một đầu nối với bộ phận thu không khí đầu vào, đầu còn lại nối với với bộ phận đo dòng không khí đi qua (mass flow meter).
Đặt Chamber lên trên đáy Chamber đặt bên trong microplot. Sau cùng bật điện lên để hoạt động hệ thống . Ghi nhận pH, nhiệt độ và dòng khí trong quá trình thu mẫu.
2.2.4.4 Các thao tác khi dừng thu mẫu
Ngắt nguồn điện và ghi nhận thời gian dừng thu mẫu Lấy Chamber ra khỏi đế Chamber.
Lấy bộ lọc thu giữ NH3 vào trong túi polyethylene
Kết thúc tiến trình thu mẫu
2.2.4.5 Các thao tác sau thu mẫu
Giấy lọc PTFE (đặt trong lớp đầu tiên của bộ lọc) được sử dụng để giữ bụi và các vật liệu nhỏ. Thay giấy lọc này một ngày một lần hoặc hai ngày một lần.
NH4+ được giữ trong giấy lọc PTFE không cần quan tâm.
Lớp giấy lọc được ngấm H3PO4 (đặt trong lớp thứ hai và thứ ba)được sử dụng
để giữ khí NH3 trong không khí xung quanh hoặc bốc thoát từ mặt nước của
thí nghiệm. Những lớp giấy lọc này được thu sau mỗi lần thu mẫu.
2.2.4.6 Phân tích NH3 được giữ trong giấy lọc có ngấm H3PO4
Mẫu NH3 sau khi thu (được giấy lọc giữ lại) sẽ được trích ra sau đó đem đi phân tích: cho 10ml nước khử khoáng vào chung với tờ giấy lọc đựng trong chai nhựa, lắc đều, đem đi lắc trên máy khoảng 3 phút sau đó lấy giấy lọc ra
đem dung dịch trữ đông ở nhiệt độ -30oC chờ phân tích hàm lượng NH3 bốc
thoát trong thí nghiệm từ phân đạm. Mẫu Blank cũng được thực hiện tương tự như mẫu thật với giấy lọc có thấm H3PO4.
2.2.4.7 Công thức tính lượng phát thải khí NH3
Lượng NH3 phát thải F↓= A t Q C Mabs amb . . = A t Q C Mout amb . .
F↓: Lượng ammonia phát thải (mg N m -2
Mabs: Lượng ammonia phát thải từ Chamber (mg N) Camb: Nồng độ ammonia trong không khí xung quanh
Q: Thể tích không khí xuyên qua Chamber (m3
) A: Diện tích của Chamber
t: thời gian thu mẫu (hr)
Cout: Nồng độ ammonia phát thải từ Chamber (mg N/m3).
2.2.5 Xử lý số liệu
- Nhập và tính toán số liệu bằng phần mềm Microsoft Excel
- Xử lý thống kê số liệu thí nghiệm bằng phần mềm SPSS 20.0, phân tích phương sai (ANOVA) để phát hiện sự khác biệt các nghiệm thức và dùng kiểm định Duncan ở mức ý nghĩa 5% để so sánh các giá trị trung bình.
Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1 Khả năng bốc thoát NH3 từ phân bón trong vụ Đông Xuân 2012 -2013 tại Bình Minh, Vĩnh Long
Sự bốc thoát ammonia (NH3) được xem là mối đe dọa đến môi trường trên thế
giới. Nó cũng là một trong những con đường gây mất N chính trên đất lúa
(Toufiq, 2005). Theo Galloway và Cowling (2002), NH3 là khí bay hơi nhiều
nhất vào khí quyển từ các phản ứng của phân N trong môi trường đất ngập nước.
3.1.1 Diễn biến lượng NH3 bốc thoát từ phân bón qua các giai đoạn bón phân trong vụ lúa ĐX 2012 - 2013 tại Bình Minh, Vĩnh Long phân trong vụ lúa ĐX 2012 - 2013 tại Bình Minh, Vĩnh Long
3.1.1.1 Đợt bón phân thứ nhất (10 NSKS)
Lượng đạm mất do bốc thoát NH3 cao nhất ở thời điểm 1 NSKB. Điều này cũng phù hợp với kết quả nghiên cứu của Lý Ngọc Thanh Xuân, (2010)
Lượng đạm mất ở dạng NH3 bốc thoát cao nhất vào 1 NSKB (10 NSKS) trên
đất phù sa. Ở nghiệm thức PA’- 120N lượng NH3 bốc thoát tăng cao ở thời
điểm 1NSKB (10NSKS) với lượng bốc thoát 1,47 mg NH3 m-2 giờ-1 và thấp
nhất là nghiệm thức CF - 80N với 0,1 mg NH3 m-2 giờ-1. Điều này hoàn toàn
hợp lý vì ở thời điểm 1NSKB thì ở nghiệm thức PA’- 120N có pH tăng cao nhất (7,1) trong khi các nghiệm thức còn lại pH đạt giá trị thấp hơn. Sự cân
bằng giữa NH4+ và NH3 phụ thuộc lớn vào pH. Nồng độ của NH3 (trong dung
dịch) thay đổi tỉ lệ với NH4+. NH3 này sẽ tăng 10 lần khi tăng 1 đơn vị pH của
dung dịch lên đến pH = 9 cụ thể là NH3 tăng lần lượt từ 0,1% đến 1%, 10%,
50% khi pH tăng từ 6 đến 7, 8, 9 (Freney et al., 1983). Do đó, sự hình thành
khí NH3 và bốc thoát NH3 sẽ gia tăng đáng kể cùng với sự gia tăng pH. Đa số
các nghiệm thức còn lại có lượng bốc thoát NH3 tăng dần từ 1NSKB
(10NSKS) đến 3NSKB (12NSKS), sau đó giảm dần và lượng bốc thoát gần như không còn vào 5NSKB (14NSKS). Trong nhiều nghiên cứu trước đây, cho thấy sự phát thải cao điểm xảy ra từ 2 đến 4 ngày sau khi bón phân urea (Leuning et al., 1984; Võ Tòng Xuân và ctv.,1993). Phongpan et al., 1997; Tian et al., 2001).
3.1.1.2 Đợt bón phân thứ hai (20NSKS)
Tương tự như đợt bón phân thứ nhất, trong đợt bón phân thứ hai lượng bốc thoát cao nhất ở nghiệm thức PA’- 120N vào 3 NSKB (22 NSKS) với lượng bốc thoát 0,82 mg NH3 m-2 giờ-1 và cùng thời điểm đó lượng bốc thoát thấp
nhất ở nghiệm thức CF - 80N với lượng bốc thoát 0,05 mg NH3 m-2 giờ-1. Ở
hợp của rong tảo kéo theo giá trị pH thấp cũng như hạn chế vận tốc gió nên ở
đợt này hầu hết các NT có sự phát thải NH3 đều thấp hơn đợt 1. Tuy nhiên sự
phát thải của hai đợt khá nhỏ, nguyên nhân do pH của hai đợt gần như tương
nhau. Diễn biến của sự phát thải NH3 sau có sự giảm nhẹ ở 5 NSKB và sự phát
thải này mất dần trong các ngày tiếp theo. Kết quả này cũng phù hợp với kết nghiên thí nghiệm của Lê Hoàng Anh (2012) lượng phát thải cao nhất vào thời điểm 2 - 3 NSKB và giảm dần các ngày sau đó.
0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40 1.60 9 10 12 14 19 20 22 24 44 45 47 49 NSKS m g N H 3 m -2 h -1 CF - 80N CF - 120N PA - 80N PA - 120N PA' - 80N PA' - 120N
Hình 3.1: Diễn biến lượng NH3 bốc thoát qua các giai đoạn 10, 20 và 45 NSKS. Thí nghiệm vụ Đông Xuân 2012 - 2013 tại Bình Minh, Vĩnh Long.
Ghi chú: CF-80: ngập liên tục bón 80 kgN; CF-120: ngập liên tục bón 120 kgN; PA-80:bón thấm - tưới ngay bón 80 kgN; PA-120:bón thấm - tưới ngay bón 120 kgN; PA’-80:bón thấm - tưới sau một ngày bón 80 kgN; PA’-120:bón thấm - tưới sau một ngày bón 120 kgN.
NSKS: Ngày sau khi sạ.
3.1.1.3 Đợt bón phân thứ ba (45 NSKS)
Qua Hình 3.1 cho thấy ở đợt bón phân lần thứ 3 (45 NSKS) này có lượng NH3
phát thải thấp hơn so với đợt bón phân thứ nhất và thứ hai. Ở đợt này tốc độ phát thải cao nhất là 0,87 mg NH3 m-2 giờ-1 có nghiệm thức PA’- 80N vào thời
điểm 3 NSKB (47 NSKS) và thấp nhất 0,065 mg NH3 m-2 giờ-1 ở nghiệm thức
CF - 80N. Trong khi đó, các nghiệm thức còn lại tốc phát thải cao vào 1NSKB (45NSKS) các nghiệm thức này có tốc độ phát thải giảm vào lúc 3NSKB (47 NSKS). Tất cả các nghiệm thức tốc độ phát thải còn rất thấp dao động trong
khoảng (0,01 - 0,07 mg NH3 m-2 giờ-1) ở thời điểm 5 NSKB (49 NSKS). Diễn
biến tốc độ phát NH3 cao vào giai đoạn từ 1 - 3 NSKB (45 - 47 NSKS) là do
pH nước cũng gia tăng từ 1 - 3 NSKB (45 - 47 NSKS). Qua đó cho thấy, có
thêm vào đó pH lúc này cũng thấp hơn hai đợt đầu, rong tảo cũng đã giảm đi
nhiều và lượng NH4+ đã được cây lúa hấp thu. Vì theo nhiều nghiên cứu cho
thấy rằng pH là một trong các yếu tố chính ảnh hưởng đến sự bốc thoát đạm ở
dạng NH3 (Freney et al., 1983; Jayaweera and Mikkelsen, 1991).
0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 10 20 45 NSKS m g N H 3 /m 2 /h CF80N CF120N PA80N
PA120N PA' 80N PA'120N
A’ B’
Hình 3.2: Lượng NH3 bốc thoát (A’) của các nghiệm thức qua các giai đoạn
10, 20 và 45 NSKS, (B’) của cả vụ. Thí nghiệm vụ Đông Xuân 2012 - 2013 tại Bình Minh, Vĩnh Long
Ghi chú: CF-80: ngập liên tục bón 80kgN; CF-120: ngập liên tục bón 120kgN; PA-80:bón thấm – tưới ngay bón 80kgN; PA-120:bón thấm – tưới ngay bón 120kgN; PA’-80:bón thấm – tưới sau một ngày bón 80kgN; PA’-120:bón thấm – tưới sau một ngày bón 120kg.
NSKS: Ngày sau khi sạ
Qua hình 3.2 cho thấy ở 3 giai đoạn bón phân thì lượng NH3 bốc thoát ở giai
đoạn thứ 3 thấp hơn ở giai đoạn 1 và 2. Ở tất cả các nghiệm thức trong ba giai
đoạn bón phân cho thấy, pH nước mặt ruộng lúa cao tương ứng với lượng NH3
bốc thoát cao. Điều này phù hợp với nghiên cứu của Ngô Ngọc Hưng (2002)
Về thời điểm bón phân cho lúa thường giai đoạn 10 NSKS tốc độ phát thải của
NH3 cao nhất sau đó đến 20 ngày và thấp nhất là 45 ngày nếu chia 3 lần bón là
10, 20, 45 NSKS.
Sự mất đạm trong ruộng lúa sau khi bón urea lớn nhất vào thời kỳ bón đầu (10 NSKS) vì lúc ấy tán lá lúa che phủ mặt ruộng ít, hoạt động quang hợp cao làm
0.00 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 CF8 0N CF1 20N PA 80N PA 120N PA ' 80N PA '120 N Nghiệm thức m g N H 3 /m 2 /h
tăng pH nước. Sự mất N vào thời kỳ bón đón đòng là thấp nhất (10 -15%) bởi vì:
+ Tán lá của lúa dày đặc sẽ che phủ mặt nước ruộng làm giảm hoạt động quang hợp của tảo cũng như làm giảm tốc độ gió trên bề mặt ruộng, làm giới