3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
3.4.3.Biến động hàm lượn gN dễ tiêu thông qua hai phương pháp tưới tại thí
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 ra các chất như CO2, H2S làm ức chế hoạt động hút khoáng của hệ rễ.
Biện pháp tưới NLP giúp gia tăng tốc độ khoáng hóa P trong đất và giúp cho cây lúa tăng khả năng hút thu dinh dưỡng khoáng để sinh trưởng, phát triển tốt hơn. 3.5. Ảnh hưởng của chế độ tưới đến năng suất lúa
Mô hình thí nghiệm đồng ruộng được thực hiện vào vụ Hè Thu – 2014 cho kết quả như sau:
Bảng 21: Năng suất lúa vụ Hè Thu ở các chế độ tưới khác nhau
Năm Mùa vụ Đơn vị tính Năng suất lúa Chênh lệch so với CT1 (%) CT1 – NTX CT2 – NLP
2014 Hè Thu tạ/ha 50 52 4%
Trên cơ sở quy đổi kết quả thí nghiệm trên đơn vị diện tích ha, có thể thấy rằng năng suất giữa khu thí nghiệm và đối chứng có sự chênh lệch không đáng kể. Năng suất khu thí nghiệm tăng 4% so với khu đối chứng trên hiện tích 1 ha.
Xét về tổng thể nhận thấy áp dụng biện pháp tưới tiết kiệm – nông lộ phơi giúp tăng năng suất vụ Hè Thu – 2014, mặc dù sự tăng năng suất là không nhiều. Tuy nhiên áp dụng biện pháp tưới tiết kiệm giúp giảm lượng nước tưới, không làm giảm lượng dinh dưỡng dễ tiêu N, P trong đất mà lại giúp tăng năng suất do
tăng khả năng hút thu dinh dưỡng khoáng, giúp tăng hiệu quả sử dụng phân bón thì cần thiết đưa biện pháp tưới tiết kiệm đi sâu rộng hơn nữa vào thói quen và tập quán canh tác lúa nước của nông dân ngày nay đặc biệt là tại các vùng khó khăn về nước tưới.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN
Từ kết quả nghiên cứu trong phòng thí nghiệm và ngoài đồng ruộng về sự biến động của N, P dễ tiêu trong đất trồng lúa dưới các chế độ tưới khác nhau ở vùng Đồng bằng sông Hồng đưa ra các kết luận sau:
1. Đối với thí ngiệm trong phòng không có sự chênh lệch rõ rệt về pH của công thức tưới ngập thường xuyên và tưới nông lộ phơi. Giá trị pH dao động xung quanh pH = 7. Tại thí nghiệm đồng ruộng pH đất tăng trong giai đoạn đầu sau ngập. Sau đó giá trị pH quay trở lại mức ổn định xung quanh giá trị trung tính. Như vậy chế độ nước không ảnh hưởng mạnh đến động thái pH. Theo thời gian ngập nước giá trị pH sẽ dao động xung quanh giá trị trung tính điều này thuận lợi cho sự sinh trưởng và phát triển của cây trồng nói chung và cây lúa nói riêng.
2. Đối với thí nghiệm trong phòng giá trị Eh trong 8 ngày đầu sau ngập nước giảm mạnh (được gọi là điểm rơi Eh) nhưng những ngày tiếp theo của quá trình ngập thì không có sự biến động lớn. Sự khác biệt chỉ xảy ra một cách rõ ràng khi cho rút nước tại CT2 – NLP lúc này giá trị Eh tăng cao đạt 302 mV. Ở thí nghiệm đồng ruộng Eh luôn thấp và ít biến đổi hơn so với thí nghiệm đồng ruộng trừ khi rút nước phơi ruộng thì Eh sẽ tăng. Như vậy chế độ nước có ảnh hưởng rất lớn tới giá trị Eh.
3. Chế độ tưới không làm ảnh hưởng tới hàm lượng NTS, PTS trong đất.
4. Áp dụng kỹ thuật tưới nông lộ phơi trên đất phù sa trung tính ít chua không được bồi hàng năm huyện Phú Xuyên thì giúp tăng tốc độ khoáng hóa N ở cả hai dạng NH4+, NO3- và tốc độ khoáng hóa P. Ngoài ra còn giúp tăng hàm lượng N – NO3- trong đất lên.
KIẾN NGHỊ
1. Biện pháp tưới tiết kiệm – NLP nên áp dụng rộng rãi hơn nữa trong canh tác lúa để mang lại lợi nhuận kinh tế cho nông dân. Đồng thời thời gian để lộ ruộng trong kỹ thuật tưới NLP cũng được coi là tác nhân quan trọng cho sự
khoáng hóa N, P trong đất phù sa trồng lúa vùng đồng bằng sông Hồng. Từ đây giúp lựa chọn thời điểm và liều lượng bón phân thích hợp để tăng hiệu lực phân bón đồng thời tránh lãng phí gây tồn dư trong đất.
2. Cần mở rộng hướng nghiên cứu này trên các loại đất trồng lúa nước khác.
TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng Việt
1. Nguyễn Tuấn Anh (1995), Chế độ tưới cho lúa chịu hạn, cây đậu tương, cây
chè ở Sơn La và tính dự báo lượng nước cần cho vùng Tây Bắc hiện nay,
Luận án PTS khoa học Nông nghiệp, Hà Nội.
2. Nguyễn Việt Anh (2009), Nghiên cứu chế độ nước mặt ruộng hợp lý để giảm
thiểu phát thải khí Mê tan trên ruộng lúa vùng đất phù sa trung tính ít chua đồng bằng sông Hồng, Luận án Tiến sĩ kỹ thuật, Đại học Thủy lợi Hà Nội.
3. Nguyễn Việt Anh, Trần Viết Ổn (2009), Báo cáo kết quả thí nghiệm thực
hiện quy trình tưới tiết kiệm nước cho lúa tại xã Quỳnh Hồng, huyện Quỳnh Lưu, tỉnh Nghệ An, Trường Đại học Thủy lợi Hà Nội.
4. Bộ Nông nghiệp & PTNN (2013), Sổ tay hướng dẫn quy trình kỹ thuật tưới
lúa tiết kiệm nước giảm phát thải khí nhà kính, NXB Khoa học và kỹ thuật,
Hà Nội.
5. Cục thủy lợi (2008), Chiến lược phát triển thủy lợi đến năm 2020.
6. Nguyễn Ngọc Đệ (2008), Giáo trình cây lúa, NXB Đại học Quốc gia Tp. Hồ
Chí Minh.
7. Nguyễn Xuân Đông (2010), Nghiên cứu ảnh hưởng của tưới nông lộ phơi
đến việc giảm mức tưới, giảm lượng nước tiêu cho lúa khu vực Hà Nam,
Luận án Tiến sĩ kỹ thuật, Đại học Thủy lợi Hà Nội.
8. Trần Thị Thu Hà (2009), Bài giảng Khoa học phân bón, Trường Đại học
Nông lâm Huế.
9. Nguyễn Quốc Khương, Lý Ngọc Thanh Xuân, Nguyễn Minh Đông, Ngô Ngọc Hưng (2012), “Ảnh hưởng của kỹ thuật tưới luân phiên lên sự khoáng
hóa đạm của đất phù sa trồng lúa ở đồng bằng sông Cửu Long”, Tạp chí
Khoa học Trường Đại học Cần Thơ, Tập 23, tr. 129 – 136.
10.Phạm Phước Nhẫn, Cù Ngọc Quí, Trần Phú Hữu, Lê Văn Hòa, Ben McDonald, Tô Phúc Tường (2013), “ Ảnh hưởng của kỹ thuật tưới ngập khô xen kẽ, phương thức gieo trồng, giảm phân lân lên sinh trưởng và năng suất
lúa OM5451 vụ Đông Xuân 2011 – 2012”, Tạp chí Khoa học Trường Đại
11.Nguyễn Ngọc Nông (1999), Giáo trình Nông hóa học, NXB Nông nghiệp,
Hà Nội.
12.Giang Thu Thảo, Phạm Tất Thắng, Trần Viết Ổn (2009), “Kết quả nghiên cứu ứng dụng quy trình tưới tiết kiệm nước cho lúa tại Phương Đình – Hệ
thống Đan Hoài”, Tuyển tập báo cáo khoa học – Tiểu ban Kỹ thuật tài
nguyên nước trường Đại học Thủy lợi, Tháng 11 – 2009.
Tài liệu tiếng Anh và tiếng khác
13.Anbumozhi (1998), “ Rice crop growth and yield as influenced by changes in
ponding water depth, water regime and fertigation level”, Agricultural Water
Management, Vo. 37, pp. 241 – 253.
14.Bhuiyan, S. I (1992), “Water management in relation to crop reduction: Case
study on rice”, Outlook on Agriculture, Vo 21, pp. 293 – 299.
15.Bhuiyan, S. I and T. P. Tuong (1995), “ Water use in rice production: Issues,
research opportunities and policy implications”, Outlook on Agriculture, Vo
43, pp. 223 – 232.
16.Khan và Mandal (1973), Ishwar Chandra Mahapatra (1996), Acid Soils of
India, Publications and Information Division, Indian Council of Agricultural
Research, 1996.
17.Kijne (1994), “ Facing Water Scarcity in India: Reuse, Demand Reduction, Energy and Transboundary Approaches to Assure Future Water Supplies”,
Water International, Vo. 28 (2): 209 – 216.
18.Mao Zhi (1996), Environmental impact of water – saving irrigation for rice.
In irrigation scheduling: from theory to practice, Proceedings of the
ICID/FAO Workshop on irrigation scheduling, Rome, 12 – 13 Sep, 1995. 19.Mao Zhi and Li Yuanhua (1998), Effect of reform of water charge on water
saving in a typical rice irrigation district in Chine, Paper presented at the
20.Mishra at al (2000), “ Using a Basin – scale Hydrological Model to Estimate
Crop Transpiration and Soil Evaporation”, Journal of Hydrology, Vo. 229(1-
2): 59 – 69.
21.Potash & Phosphate Institute (1998), Phosphorus Mobility in Perspective,
Canada.
22.Sandhu (1980), “A water – poverty accounting framework: Analyzing the
water – poverty link”, Water International, Vo. 28(4), pp. 467 – 477.
23.Strous M., Heijnen J.J., Kuenen J.G., and Jetten M.S.M. (1998), “The sequencing batch reactor as a powerful tool for the study of slowly growing
anaerobic ammonium – oxidizing microorganisms”, Appl.Microbiol,
Biotechnol, Vol.50, pp. 589-596.
24.Van Huy Hai (1986), Untersuchungen ueber die Transformation and Aufnahme von Mangan and Eisen beim Anbau von Wasserreis auf einem Sandlehm – Dissertation zur Promotion A. Karl – Marx – Universitat Leipzig.
PHỤ LỤC
Phụ lục 1: Thang đánh giá hàm lượng chất hữu cơ trong đất
Loại đất Hàm lượng chất hữu cơ
Rất nghèo <1%
Nghèo 1 – 2%
Trung bình 2 – 4%
Giàu >4%
Nguồn: Phương pháp phân tích đất, nước, phân bón, cây trồng, Lê Văn Khoa
(chủ biên), 2000.
Phụ lục 2: Thang đánh giá CEC
CEC (mgđl/100g đất) <10 10 – 20 >20
Xếp loại Thấp Trung bình Cao
Nguồn: Phương pháp phân tích đất, nước, phân bón, cây trồng, Lê Văn Khoa
(chủ biên), 2000.
Phụ lục 3: Thang đánh giá hàm lượng Nitơ trong đất.
Xếp loại NTS (%) NDT (mg/100g đất)
Nghèo <0,1 <4
Trung bình 0,1 – 0,15 4 – 6
Khá 0,15 – 0,2
Giàu >0,2 >6
Nguồn: Phương pháp phân tích đất, nước, phân bón, cây trồng, Lê Văn Khoa