3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
3.3.4. Biến động hàm lượng PDT thông qua hai phương pháp tưới
Bảng 14: Biến động hàm lượng PDT thông qua hai phương pháp tưới Số ngày sau
ngập nước
CT1 – Ngập thường xuyên CT2 – Nông lộ phơi
P2O5 (ppm) Thời điểm P2O5 (ppm) 0 23,06 Ngập 4 cm 23,06 8 53,18 Ngập 4 cm 44,12 15 83,88 Ngập 4 cm 80,63 22 68,14 Ngập 4 cm 64,83 29 88,17 Rút nước 87,18 36 77,62 Se mặt 46,21 50 81,39 Nứt đất 8,27 54 68,37 Ngập 4 cm 79,35 59 79,35 Ngập 4 cm 75,57
Hình 11: Sự biến động hàm lượng PDTqua hai công thức thí nghiệm Dựa vào đồ thị có thể thấy sự biến động PDT trong đất thông qua hai phương pháp tưới là tương tự với sự biến động NH4+. Trong 15 ngày đầu sau khi ngập nước vi sinh vật yếm khí chuyển hóa lân gặp môi trường thuận lợi hoạt động mạnh, gia tăng quá trình khoáng hóa lân hàm lượng PDT tăng cao, những ngày tiếp theo của
quá trình ngập nước hàm lượng PDT vẫn tăng nhưng không có sự biến động lớn giữa các lần phân tích. Tại CT2 sau khi rút nước hàm lượng PDT giảm và tăng khi cho ngập nước trở lại. Có thể sau khi cho ngập nước, môi trường ẩm ướt trở lại (môi trường có sự khô ẩm xen kẽ) tạo điều kiện cho vi sinh vật hoạt động làm gia tăng hàm lượng PDT.
Nguyên nhân của sự biến động PDT như trên có thể có giải thích như sau:
- Khi ngập nước ngoài vấn đề vi sinh vật khoáng hóa lân gặp môi trường thuận lợi làm tăng quá trình khoáng hóa, giải phóng lân thì trong điều kiện thiếu khí, không có ôxy nhưng có mặt NO3- thì quá trình tích lũy phốt pho xảy ra theo phản ứng như sau:
C2H4O2 + 0,16 NH4+ + 0,2 PO43- + 0,96 NO3- → 0,16 C5H7NO2 + 1,2 CO2 + 0,2 (HPO3) + 1,4 OH-+ 0,48 N2 + 0,96 H2O
Như vậy chủng vi sinh vật tích lũy P có khả năng khử nitrat. Trong điều kiện yếm khí vi sinh vật trên hấp thu chất hữu cơ, phân hủy phốt phat trùng ngưng trong tế bào và thải ra môi trường phốt phát dạng PO43-.
2C2H4O2 + (HPO3) + H2O → (C2H4O2) + PO43- + 3H+
Nguyên nhân này cũng góp phần lý giải vì sao trong quá trình ngập nước thì NO3- giảm dần, PDT tăng dần.
- Trong môi trường yếm khí tồn tại các chất khử như H2S sẽ hòa tan phốt phat sắt tạo thành FeS và giải phóng lân dễ tiêu.
- Khi rút nước hàm lượng PDT tại CT2 giảm có thể do lúc này PDT tạo phức với các ôxit Fe, Al.
Ngoài ra sau khi cho ngập nước trở lại CT2 – NLP nhận thấy tốc độ khoáng hóa P diễn ra nhanh hơn so với CT1 – NTX. Tại các thời điểm 50, 54, 59 ngày sau ngập nước hàm lượng PDT tăng rất nhanh từ 8,27 ppm lên tới 79,35ppm và 75,57ppm. Trong khi đó bên CT1 không có sự khác biệt lớn như CT2, tương ứng với các ngày ngập nước như trên là 81,39ppm; 68,37ppm và 79,35ppm.
Tại thời điểm kết thúc thí nghiệm tại CT1 hàm lượng P2O5 = 79,35 ppm và CT2 = 75,57 ppm. Như vậy tại CT2 – NLP hàm lượng PDT thấp hơn so với CT1 –
NTX là 4,76%. Có thể kết luận rằng phương pháp tưới tiết kiệm NLP làm gia tăng tốc độ khoáng hóa P trong đất nhưng không ảnh hưởng tới hàm lượng PTS và PDT 3.4. Kết quả thí nghiệm đồng ruộng
3.4.1. Động thái pH, Eh thông qua hai phương pháp tưới tại thí nghiệm đồng ruộng
3.4.1.1. Động thái pH thông qua hai phương pháp tưới tại thí nghiệm đồng ruộng
Động thái pH đất tại thí nghiệm đồng ruộng được trình bày trong bảng 15 và hình 12 như sau:
Bảng 15: Động thái pH đất tại thí nghiệm đồng ruộng
Giai đoạn sinh trưởng Số ngày sau cấy
CT1 – NTX CT2 - NLP
pH Thời điểm pH
Cấy – hồi xanh 4 7,5 Ngập 5 cm 7,4
11 7,88 7,89 Đẻ nhánh 18 7,91 Ngập 5 cm 7,92 25 6,7 Rút nước 6,86 Đứng cái – làm đòng 35 7,24 Ngập trở lại 5 cm 6,54 47 6,67 6,69 Trỗ bông 68 6,67 Ngập 5 cm 6,28 Ngậm sữa – chắc xanh 84 6,86 Ngập 5 cm 6,92
Hình 12: Động thái pH tại thí nghiệm đồng ruộng
Dựa vào kết quả và đồ thị nhận thấy giai đoạn đầu sau cấy cho đến ngày thứ 18 thì giá trị pH ở cả hai công thức thí nghiệm đồng ruộng đều dao động xung quanh giá trị pH kiềm yếu đến kiềm. Nguyên nhân là do chế độ bón phân có bón lót phân lân, đây là loại phân thành phần ngoài P còn có chứa Ca, Mg giúp tăng pH đất. Sau giai đoạn này thì giá trị pH lại quay về mức trung tính ở cả hai công thức thí nghiệm do khu vực nghiên cứu có pH đất trung tính nên theo quá trình ngập nước pH không có sự biến đổi lớn.
Thí nghiệm trong phòng cũng như ngoài đồng ruộng thì giá trị pH luôn dao động xung quanh giá trị pH = 7. Chế độ bón phân có ảnh hưởng đến động thái pH ở giai đoạn đầu nhưng theo quá trình ngập nước thì sự ảnh hưởng là không rõ rệt.
3.4.1.2.Động thái Eh thông qua hai phương pháp tưới tại thí nghiệm đồng ruộng
Bảng 16 và hình 13 bên dưới thể hiện động thái của Eh đất thông qua hai phương pháp tưới tại thí nghiệm đồng ruộng.
Bảng 16: Động thái Eh đất tại thí nghiệm đồng ruộng Giai đoạn sinh
trưởng
Số ngày sau cấy
CT1 – NTX CT2 - NLP Eh (mV) Thời điểm Eh (mV)
Cấy – hồi xanh 4 -120 Ngập 5 cm -123
11 -172 -169 Đẻ nhánh 18 -198 Ngập 5 cm -192 25 -138 Rút nước -163 Đứng cái – làm đòng 35 -172 Ngập trở lại 5 cm -80 47 -181 -167 Trỗ bông 68 -228 Ngập 5 cm -169 Ngậm sữa – chắc xanh 84 -223 Ngập 5 cm -189
Hình 13: Động thái Eh tại thí nghiệm đồng ruộng
Dựa vào bảng kết quả và đồ thị nhận thấy diễn biến giá trị Eh tại thí nghiệm đồng ruộng tương tự như thí nghiệm trong phòng đó là: CT1 – NTX giá trị Eh biến động giảm theo thời gian ngập nước. CT2 – NLP giá trị Eh tăng khi rút nước phơi ruộng và giảm khi cho ngập nước. Tuy nhiên tại công thức thí nghiệm đồng ruộng ở giai đoạn đầu ngập nước (4 – 18 ngày sau cấy) tốc độ giảm Eh không nhanh bằng thí nghiệm trong phòng. Giá trị Eh của cả quá trình thí nghiệm có giảm nhưng
không nhiều so với sự giảm Eh của thí nghiệm trong phòng. Lý giải cho vấn đề này có thể có hai nguyên nhân như sau:
Thứ nhất tại thí nghiệm đồng ruộng thì trước khi cấy đất đã được cho ngập nước (thời kỳ đổ ải), chính thời điểm này làm Eh đất giảm mạnh nên khi cấy giá trị Eh không giảm mạnh và ở mức ổn định.
Thứ hai bản thân cây lúa có quá trình hút thu O2 từ khí quyển và khuếch tán xuống hệ rễ, vì vậy xung quanh vùng rễ lúa có tồn tại O2 nên giá trị Eh của thí nghiệm đồng ruộng không thể thấp hơn giá trị Eh trong phòng thí nghiệm.
3.4.2. Biến động hàm lượng N, P tổng số thông qua hai phương pháp tưới tại thí nghiệm đồng ruộng thí nghiệm đồng ruộng
Phân tích hàm lượng N, P tổng số trong đất trước khi cấy và sau khi thu hoạch được kết quả như sau:
Bảng 17: Biến động hàm lượng N, P tổng số trong đất ruộng thí nghiệm
Giai đoạn sinh trưởng
NTS (%) PTS (%)
CT1 CT2 CT1 CT2
Trước khi cấy 0,24 0,28 0,21 0,19 Sau khi thu hoạch 0,22 0,25 0,25 0,2
Từ kết quả phân tích thấy rằng hàm lượng NTS ở cả hai công thức thí nghiệm đều giảm sau khi kết thúc vụ lúa. CT1 – NTX giảm 0,02% và CT2 – NLP giảm 0,03%. Sự giảm này có thể do cây lúa hút thu, mất đạm do bốc hơi hay rửa trôi theo chiều thẳng đứng xuống các tầng sâu hơn. Tuy nhiên mức giảm như vậy là không đáng kể. Về hàm lượng PTS ở hai công thức thí nghiệm đều tăng sau khi kết thúc mùa vụ. Lý giải cho điều này là do tồn dư phân bón, cụ thể ở đây là phân lân (một loại phân bón rất khó tan). Hàm lượng PTS ở CT1 – NTX tăng 0,04% trong khi đó CT2 – NLP chỉ tăng 0,01%. Như vậy áp dụng biện pháp tưới truyền thống NTX thì để lại tồn dư phân bón dạng phân lân trong đất nhiều hơn so với biện pháp tưới tiết kiệm NLP vì khi áp dụng biện pháp tưới NLP giúp tạo môi trường thuận lợi cho cây lúa phát triển đặc biệt là hệ rễ làm gia tăng khả năng hút thu P, vì vậy lượng tồn dư
trong đất là ít. Điều này cũng khẳng định rằng áp dụng biện pháp tưới NLP làm gia tăng hiệu quả sử dụng phân bón. Cây lúa có thể sử dụng gần như toàn bộ lượng phân lân bón vào trong khi đó biện pháp tưới truyền thống cây có thể chỉ sử dụng được một phần, phần còn lại sẽ tồn dư trong đất gây lãng phí và ô nhiễm môi trường đất.
3.4.3. Biến động hàm lượng N dễ tiêu thông qua hai phương pháp tưới tại thí nghiệm đồng ruộng nghiệm đồng ruộng
3.4.3.1.Biến động hàm lượng N – NH4+ thông qua hai phương pháp tưới tại thí nghiệm đồng ruộng
Biến động hàm lượng N – NH4+ ở hai công thức thí nghiệm đồng ruộng được trình bày trong bảng 18 và hình 14 bên dưới:
Bảng 18: Biến động hàm lượng NH4+ tại hai công thức thí nghiệm đồng ruộng
Giai đoạn sinh trưởng Số ngày sau cấy CT1 – NTX CT2 - NLP NH4+ (mg/100g đất) Thời điểm NH4+ (mg/100g đất)
Cấy – hồi xanh 4 2,18 Ngập 5 cm 2,2
11 2,57 2,66 Đẻ nhánh 18 6,04 Ngập 5 cm 6,13 25 1,62 Rút nước 1,65 Đứng cái – làm đòng 35 1,33 Ngập trở lại 5 cm 0,52 47 4,29 3,59 Trỗ bông 68 6,38 Ngập 5 cm 6,05 Ngậm sữa – chắc xanh 84 8,28 Ngập 5 cm 7,01
Hình 14: Biến động NH4+ tại thí nghiệm đồng ruộng
Nhận thấy biến động NH4+ ở hai công thức thí nghiệm đồng ruộng trong giai đoạn đầu (từ 4 – 25 ngày sau cấy) có sự khác biệt rõ rệt so với thí nghiệm trong phòng. Hàm lượng NH4+ tăng mạnh tại thời điểm 18 ngày sau cấy sau đó lại giảm mạnh vào thời kỳ 25 ngày sau cấy. Có sự biến động như vậy là do ảnh hưởng của bón đạm urê (bón thúc đẻ nhánh) làm gia tăng hàm lượng NH4+ trong đất. Sau đó thời kỳ cuối đẻ nhánh (25 ngày sau cấy) hàm lượng NH4+ giảm mạnh vì đối với cây lúa trong cả quá trình sinh trưởng và phát triển thì nhu cầu đạm cao nhất tại giai đoạn đẻ nhánh nên thời kỳ này cây lúa sẽ hút thu NH4+ lớn nhất làm giảm hàm lượng trong đất.
Từ giai đoạn 25 ngày sau cấy trở đi ở CT1 – NTX thì biến động NH4+ là tăng theo thời gian ngập nước. Điều này có một chút khác biệt so với thí nghiệm trong phòng lý do vì thí nghiệm đồng ruộng môi trường không kỵ khí hoàn toàn do còn có phản ứng hô hấp của rễ lúa dẫn đến có O2 tồn tại trong đất nên việc phản ứng ôxy hóa kỵ khí amôni làm giảm hàm lượng NH4+ là ít xảy ra. Ngoài ra càng về cuối của quá trình sinh trưởng, phát triển nhu cầu đạm của cây lúa không cao mà thay vào đó là cần nhiều kali nên hàm lượng NH4+ trong đất lớn ở thời điểm cuối vụ.
Đối với CT2 – NLP thì giai đoạn rút nước làm giảm hàm lượng NH4+ do giảm quá trình khoáng hóa và tăng quá trình nitrat hóa trong đất lên. Sau khi cho ngập nước trở lại thì biến động tương tự như trong phòng thí nghiệm đó là hàm lượng NH4+ tăng và gia tăng tốc độ khoáng hóa N – NH4+. Tuy nhiên trong thí nghiệm đồng ruộng hàm lượng NH4+ tại CT2 – NLP thấp hơn so với CT1 – NTX ở thời điểm kết thúc thí ngiệm (84 ngày sau cấy) có thể do áp dụng biện pháp tưới NLP giúp môi trường có sự khô ẩm xen kẽ tạo điều kiện thuận lợi cho bộ rễ cây lúa phát triển từ đấy giúp tăng khả năng hút thu dinh dưỡng khoáng của cây.
3.4.3.2.Biến động hàm lượng N – NO3- thông qua hai phương pháp tưới tại thí nghiệm đồng ruộng
Bảng 19 và hình 15 dưới đây sẽ thể hiện sự biến động hàm lượng NO3- trong hai công thức thí nghiệm đồng ruộng.
Bảng 19: Biến động hàm lượng NO3- tại hai công thức thí nghiệm đồng ruộng
Giai đoạn sinh trưởng Số ngày sau cấy CT1 – NTX CT2 - NLP NO3- (mg/100g đất) Thời điểm NO3- (mg/100g đất)
Cấy – hồi xanh 4 1,23 Ngập 5 cm 1,2
11 0,95 0,92 Đẻ nhánh 18 0,82 Ngập 5 cm 0,8 25 0,67 Rút nước 0,65 Đứng cái – làm đòng 35 0,5 Ngập trở lại 5 cm 1,41 47 0,26 0,42 Trỗ bông 68 0,28 Ngập 5 cm 0,39 Ngậm sữa – chắc xanh 84 0,27 Ngập 5 cm 0,32
Hình 15: Biến động NO3- tại thí nghiệm đồng ruộng
Tại CT1 – NTX hàm lượng NO3- giảm dần theo thời gian ngập nước. Về phía CT2 – NLP giai đoạn đầu ngập nước hàm lượng NO3- cũng giảm dần và khi rút nước phơi ruộng thì lại tăng. Khi cho ngập trở lại thì giảm, nhìn chung tốc độ khoáng hóa N – NO3- tại CT2 là lớn hơn CT1. Như vậy diễn biến hàm lượng NO3- tại thí nghiệm đồng ruộng giống với thí nghiệm trong phòng. Điều này có thể giải thích là do sự biến động NO3- trong thí nghiệm đồng ruộng không chịu tác động của phân bón cũng như cây lúa vì trong canh tác người dân sử dụng đạm urê (công thức (NH2)2CO) nên chỉ tác động đến sự biến động của NH4+. Mặt khác cây lúa là cây trồng khác với các cây khác là chúng sử dụng chủ yếu đạm ở dạng NH4+, trừ khi trong đất thiếu thì chúng mới sử dụng đến NO3-. Có thể kết luận rằng hàm lượng NO3- trong đất chịu ảnh hưởng của chế độ nước đặc biệt là chế độ tưới NLP làm gia tăng tốc độ khoáng hóa và hàm lượng NO3- trong đất (thời điểm 84 ngày sau cấy hàm lượng NO3- đạt 0,32 mg/100g đất tại CT1 trong khi đó tại CT2 chỉ đạt 0,27 mg/100g đất).
3.4.4. Biến động hàm lượng PDT thông qua hai phương pháp tưới tại thí nghiệm đồng ruộng
Biến động PDT được thể hiện trong bảng 20 và hình 16 dưới đây:
Bảng 20: Biến động hàm lượng P dễ tiêu tại hai công thức thí nghiệm đồng ruộng
Giai đoạn sinh trưởng Số ngày sau cấy
CT1 – NTX CT2 - NLP
P2O5 (ppm) Thời điểm P2O5 (ppm)
Cấy – hồi xanh 4 141,82 Ngập 5 cm 180,1
11 64,74 69,16 Đẻ nhánh 18 50,1 Ngập 5 cm 48,8 25 39,9 Rút nước 42,79 Đứng cái – làm đòng 35 44,19 Ngập trở lại 5 cm 16,62 47 55,25 37,58 Trỗ bông 68 55,86 Ngập 5 cm 53,75 Ngậm sữa – chắc xanh 84 59,48 Ngập 5 cm 53,88
Hình 16: Biến động PDT tại thí nghiệm đồng ruộng
Tại thời điểm 4 ngày sau cấy hàm lượng PDT ở cả hai công thức thí nghiệm đều rất cao do hàm lượng lân có trong đất do bón lót trước khi cấy gây ra. Thời
điểm 11, 18 và 25 ngày sau cấy hàm lượng PDT giảm mạnh ở cả hai công thức vì đối với cây lúa lân có vai trò quan trọng trong phát triển bộ rễ và đẻ nhánh nên giai đoạn cấy – hồi xanh, đẻ nhánh cây hút nhiều lân nhất làm giảm hàm lượng lân hữu dụng trong đất xuống. Sau thời kỳ này thì nhu cầu lân là không cao nên hàm lượng lân sẽ diễn biến như trong phòng thí nghiệm là tăng theo quá trình ngập nước.
Đối với CT2 – NLP rút nước làm giảm hàm lượng PDT và khi cho ngập trở lại thì làm tăng tốc độ khoáng hóa P, giúp gia tăng hàm lượng PDT trong đất lên. Nhận thấy trong các giai đoạn phát triển của cây lúa thì hàm lượng PDT ở CT1 – NTX luôn cao hơn ở CT2 – NLP điều này cho thấy áp dụng biện pháp tưới truyền thống cây lúa khó hút thu dinh dưỡng khoáng hơn biện pháp tưới NLP. Nguyên nhân là do chế độ tưới ngập thường xuyên làm môi trường thiếu O2 cây lúa phát triển bộ rễ kém nên hút thu dinh dưỡng giảm. Ngoài ra môi trường ngập nước sinh