2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.4.1.1 Hiệu quả của phương pháp bón phân truyền thống
Hiện nay, Việt Nam là nước sử dụng phân bón tương ựối cao so với những năm trước ựây do người dân áp dụng rất nhiều các biện pháp kỹ thuật trong thâm canh. Theo Vũ Hữu Yêm, 1995 [30], Việt Nam hiện ựang là một trong 20 quốc gia sử dụng phân bón cao nhất thế giớị
Theo Nguyễn Văn Bộ, 2003 [1], mỗi năm nước ta sử dụng 1.202.140 tấn ựạm, 456.000 tấn lân và 402.000 tấn Kali, trong ựó sản xuất lúa chiếm 62%. Song do ựiều kiện khắ hậu còn gặp nhiều bất lợi cho nên kỹ thuật bón phân mới chỉ phát huy ựược 30% hiệu quả ựối với ựạm và 50% hiệu quả ựối với lân và kalị Ngoài ra một nguyên nhân quan trọng dẫn ựến hiệu quả của phân bón thấp là phương pháp bón phân chưa hợp lý, người nông dân còn có những hiểu biết hạn chế về việc biến ựổi của phân ựạm và các loại phân khác trong ựiều kiện ựất lúa ngập nước, chắnh trong ựiều kiện này ựạm rất dễ bị mất.
Bón phân ựạm theo phương pháp truyền thống thường phụ thuộc vào các thời kỳ yêu cầu ựạm của cây lúạ Thời kỳ bón ựạm là thời kỳ rất quan trọng trong việc nâng cao hiệu lực của phân ựể làm tăng năng suất lúạ Với phương pháp bón ựạm (Bón tập trung vào giai ựoạn ựầu và bón nhẹ vào giai ựoạn cuối) của Việt Nam vẫn cho năng suất lúa cao, năng suất lúa tăng thêm từ 3,5 tạ/ha [12], [8].
Trường đại học Nông Nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ẦẦẦẦẦẦẦẦẦ.. 19
Theo sơ ựồ của Shouichi Yoshida ta có thể thấy yêu cầu ựạm của cây lúa thay ựổi theo thời gian sinh trưởng. Cây lúa cần nhiều ựạm trong 2 thời kỳ, ựó là thời kỳ ựẻ nhánh, sau ựó là thời kỳ phân hóa ựòng và phát triển ựòng. Kết thúc thời kỳ phân hóa ựòng hầu như lúa ựã hút > 80% tổng lượng ựạm cho cả chu kỳ sinh trưởng.
Theo các tác giả đinh Văn Lữ (1978) [18]; Búi Huy đáp (1980) [4]; đào Thế Tuấn (1980) [29] và Nguyễn Hữu Tề (1997) [23]: thông thường cây lúa hút 70% tổng lượng ựạm là trong giai ựoạn ựẻ nhánh, ựây là thời kỳ hút ựạm có ảnh hưởng lớn ựến năng suất, 10 - 15% là hút ở giai ựoạn làm ựòng, lượng còn lại là từ sau làm ựòng ựến chắn.
Theo tác giả Bùi đình Dinh [2], cây lúa cũng cần nhiều ựạm trong thời kỳ phân hoá ựòng và phát triển ựòng thành bong, tạo ra các bộ phận sinh sản. Thời kỳ này quyết ựịnh cơ cấu sản lượng: số hạt/bong, trọng lượng nghìn hạt (P1000) [10]
Giai ựoạn cuối của quá trình sinh trưởng, sự hấp thu ựạm của lúa cũng rất cần thiết phải bón thêm nhiều ựạm [19], [40], [24 ].
Trường đại học Nông Nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ẦẦẦẦẦẦẦẦẦ.. 20
Tuy nhiên, phân ựạm ựược chia ra bón nhiều lần dẫn ựến người nông dân rất khó xác ựịnh thời gian và lượng bón chắnh xác cho lúạ Nhiều trường hợp bón quá nhiều ựạm ở giai ựoạn sau, lúa quá tốt, nhiều sâu bệnh dẫn ựến năng suất lúa rất thấp. Mặt khác, việc chia phân ựạm làm nhiều lần bón phụ thuộc vào thời tiết, nhiều trường hợp bón xong gặp mưa ngay làm hầu hết lượng ựạm bón bị rửa trôị Biện pháp bón phân cho lúa bao gồm bón lót (ựược vùi vào ựất hay là bón trên mặt) và bón thúc một ựến hai lần. Biện pháp bón phân truyền thống này nói chung là tiện lợi, nhưng rất nhiều nghiên cứu ựã chứng minh rằng bón phân ựạm theo kiểu trên thường cho hiệu quả rất thấp. Các yếu tố khác cũng làm giảm hiệu quả của phân bón cho lúa nước như trong ựiều kiện nhiệt ựới mưa thường tập trung, nhiều khi với những lượng mưa lớn ựã làm cho nước chảy tràn bờ từ thửa ruộng này ựến thửa ruộng khác mang theo lượng ựạm bị rửa trôi rất lớn.
Trong ựiều kiện ngập nước khi bón vãi và bón thúc Urê cho lúa, ựạm bị hydrat hoá, do vậy dễ dàng bị mất ựi do bay hơị Tương tự như vậy trong ựiều kiện ngập nước ở ựất có ựộ thấm cao như ựất có thành phần cơ giới nhẹ, ựất có dung tắch hấp thụ (CEC) thấp, không có tầng ựế cày, thường dẫn ựến việc rửa trôi urê và amôn theo chiều sâụ Mặt khác khi bón vãi thường rất dễ xảy ra quả trình phản nitrat hoá ở lớp ựất mặt và ở vùng ựất xung quanh bộ rễ lúạ
Bón phân vãi urê vùi trộn với ựất trước khi cấy có tác dụng làm giảm thiểu việc mất ựạm, tuy nhiên việc vùi trộn này không phải lúa nào cũng dễ thực hiện ựối với hầu hết các hộ nông dân trồng lúạ Những nghiên cứu gần ựây cũng chỉ ra rằng thậm chắ ựối với cả biện pháp vùi trộn phân ựạm vào trong ựất bằng cách bừa lấp cũng vẫn xảy ra việc mất ựạm với lượng khá lớn. Người ta cũng ựề nghị nên tiêu nước trước khi vùi trộn phân ựạm, trước khi bón lót hoặc bón thúc ựể làm giảm bớt việc mất ựạm, nhưng những biện pháp này người nông dân cũng rất khó thực hiện vì hệ thống tưới tiêu không ựồng bộ và ở những nơi canh tác nhờ nước trời rất khó ựiều tiết ựược nước.
Trường đại học Nông Nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ẦẦẦẦẦẦẦẦẦ.. 21
Xuất phát từ những nghiên cứu trên, có nhiều phương pháp ựược ựưa ra nhằm giảm bớt lượng ựạm bị mất ựi, có thể tóm tắt thành 4 nhóm phương pháp sau:
- Duy trì nồng ựộ ựạm thấp trong ựất và trong nước (ựạm giải phóng từ từ). Nhiều loại phân chậm tan ựược sản xuất ựể ựáp ứng ựược mục ựắch nàỵ
- Giảm nhiệt ựộ nước và nhiệt ựộ ựất bằng biện pháp che phủ.
- Hạn chế việc di chuyển của không khắ trong ựất hoặc mặt nước thông qua ựó giảm việc di chuyển của NH3 ra khỏi hệ thống không khắ - ựất và không khắ - nước.
- đối với ựất lúa nước, kìm hãm sự sinh trưởng của vi khuẩn lam và quá trình làm tăng pH.
Các biện pháp trên hoặc là tiết kiệm chi phắ không ựáng kể, hoặc là khó thực hiện trong ựiều kiện canh tác cụ thể cho nên mức ựộ chấp nhận của nông dân còn hạn chế. Do vậy cần có một biện pháp bón phân hợp lý nhằm làm giảm ựáng kể lượng ựạm bị mất ựi, phù hợp với ựiều kiện kinh tế và canh tác của nông dân, nhất là nông dân trồng lúa ở nước ta, hầu hết là sản xuất quy mô nhỏ, diện tắch trồng lúa ắt, tương ựối dư thừa lao ựộng.
2.4.1.2 Tổng quan về hiệu suất sử dụng phân bón của cây lúa
Các nghiên cứu nước ngoài ở vùng ôn ựới (ựã sử dụng ựồng vị ựánh dấu) cho thấy hệ số sử dụng chất dinh dưỡng của phân bón ựối với ựạm là 50 - 55%; lân là 40 - 45%; kali là 50 - 60% (Xmirnốp, 1984), còn ở Việt Nam hệ số này thấp hơn, vắ dụ ựối với lúa thì ựạm là 40%; lân là 22% và kali là 45% [21]. Như vậy, có hơn 50% lượng ựạm, 50% lượng kali và gần 80% lượng lân tồn dư ở trong ựất tiếp tục biến ựổi và trực tiếp hay gián tiếp gây ô nhiễm môi trường nói chung và môi trường ựất nói riêng. Sự biến ựổi của phân ựạm khi bón vào ựất theo các hướng chắnh kết hợp với tuần hoàn của nó sẽ giải thắch bản chất gây ô nhiễm của việc bón phân ựạm không hợp lý.
Trường đại học Nông Nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ẦẦẦẦẦẦẦẦẦ.. 22
* Hiệu suất sử dụng phân ựạm của cây lúa
Phân urê ựược sử dụng khá rộng rãi trong trồng lúa, vì giá sản xuất phân tương ựối rẻ và chi phắ vận chuyển thấp, hàm lượng ựạm trong phân cao (46%). Tuy nhiên hiệu quả sử dụng phân ựạm của cây trồng rất thấp, ựặc biệt là ựối với lúa nước. Lượng ựạm bị mất ựi phụ thuộc vào ựiều kiện ựất ựai, khắ hậu và biện pháp canh tác ựược áp dụng. Ở nước ta, trong mùa mưa, do mưa tập trung với cường ựộ lớn, ựạm bị rửa trôi theo nước chảy bề mặt và xói mòn là rất ựáng kể. Nhìn chung, ựạm bị mất dưới dạng thể khắ (NH3) và do quá trình phản ựạm hoá là những nguyên nhân chủ yếu làm mất ựạm trong nhiều hệ thống nông nghiệp khác nhaụ
Hiệu suất phân ựạm ựối với lúa: Nếu bón ựạm với liều lượng cao thì hiệu suất cao nhất là bón vào lúa ựẻ nhánh và sau ựó giảm dần. Với liều lượng bón ựạm thấp thì bón vào lúc lúa ựẻ và trước trỗ 10 ngày có hiệu quả cao (Yoshida, 1985) [20]. Theo Prasat và Dedatta (1979) thấy hiệu suất sử dụng ựạm của cây lúa cao ở mức bón thấp, bón sâu và bón vào thời kỳ sinh trưởng saụ
Năm 1973, Xiniura và Chiba có kết quả thắ nghiệm bón ựạm theo 9 cách tương ứng với các giai ựoạn sinh trưởng, phát triển. Mỗi lần bón với 7 mức ựạm khác nhau, 2 tác giả trên ựã có những kết luận sau:
+ Hiệu suất của ựạm (kể cả rơm, rạ và thóc) cao khi lượng ựạm bón ở mức thấp.
+ Có 2 ựỉnh về hiệu suất, ựỉnh ựầu tiên là xuất hiện ở thời kỳ ựẻ nhánh, ựỉnh thứ 2 xuất hiện ở 1 - 9 ngày trước trỗ, nếu lượng ựạm nhiều thì không có ựỉnh thứ 2. Nếu bón liều lượng ựạm thấp thì bón vào lúc 20 ngày trước trỗ, nếu bón liều lượng ựạm cao thì bón vào lúc cây lúa ựẻ nhánh [9].
Viện Nông hoá - Thổ nhưỡng ựã tiến hành nghiên cứu ảnh hưởng của ựất, mùa vụ và liều lượng phân ựạm bón vào ựến tỷ lệ ựạm do cây lúa hút [5 ]. Không phải do bón nhiều ựạm thì tỷ lệ ựạm của lúa sử dụng nhiềụ Ở mức phân ựạm 80 kg N/ha, tỷ lệ sử dụng ựạm là 46,6%, so với mức ựạm này có
Trường đại học Nông Nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ẦẦẦẦẦẦẦẦẦ.. 23
phối hợp với phân chuồng tỷ lệ ựạm hút ựược là 47,4%. Nếu tiếp tục tăng liều
lượng ựạm ựến 160 kg N và 240 kg N có bón phân chuồng thì tỷ lệ ựạm mà
cây lúa sử dụng cũng giảm xuống. Trên ựất bạc màu so với ựất phù sa Sông
Hồng thì hiệu suất sử dụng ựạm của cây lúa thấp hơn. Khi bón liều lượng ựạm
từ 40 kg N- 120 kg N thì hiệu suất sử dụng phân giảm xuống tuy lượng ựạm
tuyệt ựối do lúa sử dụng có tăng lên [13].
Kết quả nghiên cứu sử dụng phân bón ựạm trên ựất phù sa sông Hồng của Viện Khoa học Nông Nghiệp Việt Nam ựã tổng kết các thắ nghiệm 4 mức ựạm từ năm 1992 ựến 1994, kết quả cho thấy: Phản ứng của phân ựạm ựối với lúa phụ thuộc vào thời vụ, loại ựất và giống lúa [14] và lượng ựạm có hiệu quả cao là 90 N, bón trên mức ựó là gây lãng phắ.
Viện nghiên cứu lúa ựồng bằng sông Cửu Long ựã có nhiều thắ nghiệm về ảnh hưởng của liều lượng ựạm khác nhau ựến năng suất lúa vụ đông xuân và Hè thu trên ựất phù sa ựồng bằng sông Cửu Long. Kết quả nghiên cứu trung bình nhiều năm, từ năm 1985 - 1994 của Viện lúa đồng bằng sông Cửu Long, kết quả này ựã chứng minh rằng: Trên ựất phù sa ựược bồi hàng năm có bón 60 kg P2O5 và 30 kg K2O làm mức thì khi có bón ựạm ựã làm tăng năng suất lúa từ 15- 48,5% trong vụ đông xuân và vụ Hè thu tăng từ 8,5- 35,6%. Hướng chung của 2 vụ ựều bón ựến mức 90N có hiệu quả cao hơn cả, bón trên mức 90N này năng suất lúa tăng không không ựáng kể [10]. Theo Nguyễn Thị Lẫm, 1994 [16] khi nghiên cứu về bón phân ựạm cho lúa cạn ựã kết luận: Liều lượng ựạm bón thắch hợp cho các giống có nguồn gốc ựịa phương là 60 kg N/hạ đối với những giống thâm canh thì lượng ựạm thắch hợp từ 90 - 120 kg N/hạ
+ Trên ựất lúa nước sâu thì mức bón 90 N năng suất chênh lệch nhau không ựáng kể. Bình quân năng suất tăng lên của các giống khi tăng thêm 30 kg N/ha thì ựạt ựược 6 - 8% và năng suất giữa các giống cũng chênh lệch không ựáng kể.
Trường đại học Nông Nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ẦẦẦẦẦẦẦẦẦ.. 24
+ Trên ựất bạc màu Bắc Giang, cho thấy hiệu lực của ựạm ựối với lúa không cao khi tăng từ mức không bón ựến mức bón 150 N. Nhiều khả năng trên loại ựất này mức ựạm cho năng suất cao nhất là 60 N. Bón trên mức này là không có hiệu quả [16].
Theo Yoshida (1980) ựạm là nguyên tố dinh dưỡng quan trọng nhất ựối với cây lúa trong các giai ựoạn sinh trưởng và phát triển.
Khi cây lúa bón ựủ ựạm thì nhu cầu tất cả các chất dinh dưỡng khác như lân và kali ựều tăng [25 ]. Theo Bùi Huy đáp [4], ựạm là yếu tố chủ yếu ảnh hưởng ựến năng suất lúa, cây có ựủ ựạm thì các yếu tố khác mới phát huy hết ựược tác dụng.
để tránh việc mất ựạm do bón sớm, theo Ạ Dobermann (2000) chia làm nhiều lần bón như sau:
Bảng 2.5 : Thời kỳ bón ựạm theo Ạ Dobermann và cộng sự, 2000
Thời kỳ Mùa khô Mùa mưa
Lót 23 kg N/ha (20%)
Thúc ựẻ (20 ngày sau cấy) 30 kg N/ha (25%) 28 kg N/ha (40%)
Bắt ựầu phân hóa ựòng (PI)
(40 ngày sau cấy) 47 kg N/ha (40%) 43 kg N/ha (60%)
Trước khi trỗ (65 ngày) 18 kg N/ha (15%)
Tổng 118 kgN/ha (100%) 71 kgN/ha (100%)
Cũng theo ẠDobermann, nếu dự kiến năng suất 7 tấn/ha thì cần bón 118 kg N; 57kg P2O5 và 48 kg K2O/hạ Còn với mức 5 tấn/ha chỉ cần bón 71 kg N; 35 kg P2O5 và 30 kg K2O (lượng lân và kali bón theo khuyến cáo là ựể duy trì ổn ựịnh khả năng cung cấp lân và kali của ựất). Quản lý dinh dưỡng lúa theo vùng (Site-specific nutrient management - SSNM) là cách bón phân cân ựối theo nhu cầu của cây lúa theo từng giai ựoạn phát triển ở từng xứ
Trường đại học Nông Nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ẦẦẦẦẦẦẦẦẦ.. 25
ựồng cụ thể, ở từng mùa vụ nhất ựịnh. Muốn nâng cao hiệu quả kinh tế của việc bón phân (giảm lượng phân bón thừa thãi), tăng năng suất và phẩm chất lúa gạo, duy trì ựộ phì nhiêu ựất, ngăn ngừa ô nhiễm môi trường thì các biện pháp bón phân phải: cân ựối (ựủ về lượng và cân ựối về tỷ lệ), bón ựúng lúc, ựúng liều lượng, ựúng tỷ lệ và phương pháp thắch hợp, ựáp ứng nhu cầu thiếu hụt giữa nhu cầu thiếu của các giống lúa về dinh dưỡng với khả năng cung cấp dinh dưỡng từ ựất và từ phân hữu cơ. Trong thực tế sản xuất lúa gạo cần áp dụng quản lý dinh dưỡng lúa theo vùng vì: ựộ màu mỡ của các vùng ựất rất khác nhau, ngay cả các thửa gần nhau cũng rất khác nhaụ Ngoài ra cơ cấu cây trồng, thời tiết khắ hậu và nguồn nước tưới khác nhau cũng ảnh hưởng ựến khả năng cung cấp dinh dưỡng cho cây lúạ để quản lý dinh dưỡng theo vùng các nhà khoa học ựã sử dụng các biện pháp như sử dụng bảng so màu lá lúa, bố trắ ô phụ ựể xác ựịnh yếu tố hạn chế, kết hợp quản lý dinh dưỡng với quản lý sâu bệnh và quản lý nước, kết hợp với giống tốt, áp dụng các biện pháp canh tác tiên tiến. Như vâỵ ựứng về mặt quản lý dinh dưỡng ựồng thời người nông dân phải ựáp ứng ựược 5 ựúng (cân ựối ựúng, bón ựúng lúc, ựúng liều lượng, ựúng tỷ lệ và ựúng phương pháp) không phải là ựiều dễ dàng. điều này có thể làm ựược dễ dàng nếu Ộựóng góiỢ lạị
Các nghiên cứu ở nước ngoài với việc sử dụng nitơ ựánh dấu (15N) ựã chỉ ra rằng bón phân ựạm có hệ thống và lớn hơn 200kgN/ha có ảnh hưởng ựến tuần hoàn ựạm trong sinh thái ựồng ruộng: nitrát hóa dẫn tới rửa trôi nitrát ô nhiễm nguồn nước mặt, nước ngầm khi nồng ựộ N-NO3 > 10mg/l. Trong ựiều kiện yếm khắ, như bón phân ựạm dạng NO3- cho ựất lúa ngập nước có thể xảy ra quá trình phản nitrát hóa (denitrification) gây mất ựạm và làm gia tăng thành phần khắ nhà kắnh (N2O). đặc biệt ựối với phân urê ((NH2)2CO) - một loại phân ựạm ựược sử dụng phổ biến, nếu bón không hợp lý có thể dẫn tới sự bay hơi NH3 (gần 35% lượng phân bón) ảnh hưởng tới môi trường không khắ và tiền ựề gây mưa axắt.
Trường đại học Nông Nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ẦẦẦẦẦẦẦẦẦ.. 26
