Phân bón là một trong những đầu vào quan trọng nhất của việc tăng năng suất của cây trồng. Bón phân có tác dụng quan trọng đối với chất lượng và năng suất của khoai tây (Leytem and Westermann, 2005).
Với phân bón thì cả thời gian và tỷ lệ bón có thể điều khiển được để tăng khả năng sinh lý của khoai tây. Xác định liều lượng và thời gian bón thích hợp làm giảm sự mất dinh dưỡng, tăng hiệu quả sử dụng, giảm ô nhiễm môi trường (Papadopoulos, 1988).
Dữ liệu thực nghiệm dài hạn từ 1994-2005 trong nghiên cứu của Baniuniene and Zekaite (2008) cho thấy, công thức bón có phân chuồng làm tăng năng suất củ khoai tây lên 35 - 82%, tùy thuộc vào sự kết hợp loại phân khoáng. Hiệu quả phân khoáng trên nền không có phân chuồng cao hơn 28%. Năng suất củ tăng từ 32 - 93% khi sử dụng kết hợp nitơ trên cả 2 nền phân bón.
Balemi (2012) cũng chứng minh việc áp dụng phân gia súc 30 tấn/ha đã nâng cao tổng năng suất củ, tăng 50% và 63% so với công thức đối chứng không bón trong 2 năm. Tuy nhiên, chỉ bón phân hữu cơ không làm tăng vượt trội năng suất củ so với công thức bón tiêu chuẩn, trừ khi nó được tích hợp với phân bón vô cơ. Tuy nhiên, tổng năng suất củ khác nhau đáng kể đối với từng cấp độ bón và tăng tuyến tính với mức tăng phân hữu cơ ở cả hai loại đất thí nghiệm. Điều này cho thấy người trồng khoai tây có thể sử dụng kết hợp phân hữu cơ để tăng năng suất củ.
Khoai tây có thể hấp thụ một lượng lớn chất dinh dưỡng thực vật, đặc biệt là nitơ (N), phốt pho (P) và kali (K) từ đất trong thời kỳ sinh trưởng (White et al., 2007 ). Một vụ khoai tây có năng suất trung bình ở vùng nhiệt đới có thể lấy đi từ 50-80 kg N, 20-30 kg P2O5 và 80-100 kg K2O trên 1ha đất (Sikka, 1982). Tương tự, nghiên cứu của Đường Hồng Dật (2005) kết luận với năng suất bình quân 26 tấn củ/ha, cây khoai tây lấy đi từ đất 106 N, 40 P2O5, 171 K2O, 63 kg CaO, 40 kg MgO. Vì vậy, cần phải cung cấp đủ nhu cầu dinh dưỡng khoáng cần thiết trong quá trình sinh trưởng của cây, tạo điều kiện để cây tăng trưởng tốt, đảm bảo năng suất và cho hiệu quả kinh tế cao.
Nghiên cứu của Errebhi et al. (1998) đã kết luận khoai tây rất nhạy cảm với nitơ và nitơ là chất dinh dưỡng cần thiết nhất cho sự phát triển của khoai tây,
đặc biệt là trên đất cát. Nitơ kích thích cây tăng trưởng nhanh, tăng số lượng lá và tăng cường hoạt động quang hợp của chúng. Nitơ đóng góp đáng kể vào sự phát triển của củ, tham gia vào việc sản xuất protein được lưu trữ trong củ và nó cũng có vai trò kéo dài tuổi thọ của lá, tạo thành nguồn dinh dưỡng chính cho củ. Thiếu đạm, cây sinh trưởng phát triển chậm, còi cọc, hệ rễ kém phát triển, không hút được các chất dinh dưỡng trong đất, không đồng hoá được vật chất, dẫn đến thất thu về sản lượng. Thừa đạm hoặc bón đạm muộn khiến cây sinh trưởng thân lá quá mạnh và kéo dài, ức chế sự hình thành và phát triển củ, làm chậm quá trình chín sinh lý của củ, cây khoai tây dễ bị nhiễm bệnh, tích luỹ chất khô kém, gây ảnh hưởng xấu tới chất lượng củ, làm cho củ khó bảo quản, làm giảm hàm lượng tinh bột trong củ, làm giảm khả năng chống bệnh mốc sương của khoai tây (Đường Hồng Dật, 2005). Theo Benkema and Van der Zaag (1979), khi bón lượng đạm quá cao ở khoai tây dễ xảy ra hiện tượng “sinh trưởng lần thứ 2”. Do vậy, việc sử dụng đúng nhu cầu dinh dưỡng N là rất cần thiết trong kỹ thuật trồng khoai tây (Tạ Thị Thu Cúc và cs., 2001).
Khoai tây là cây trồng có hệ số sử dụng đạm thấp hơn các cây ngũ cốc, chỉ có 33-56% lượng đạm bón vào được cây hấp thu. Do sự phát triển rễ của khoai tây kém hơn ngũ cốc và một phần do khoai tây được trồng trên các luống nên dễ mất đạm hơn. Nhiều nghiên cứu cho thấy có sự tương quan giữa năng suất khoai tây với lượng đạm hấp thu, hệ số sử dụng đạm và lượng đạm có trong đất. Vì vậy cần có biện pháp để tăng khả năng hấp thụ đạm của khoai tây (Hegney et al., 2000).
Tác giả Van Delden (2001) chỉ ra rằng hệ số sử dụng đạm của khoai tây phụ thuộc vào vùng sinh thái, kết cấu của đất, kỹ thuật trồng trọt và giống. Giống chín muộn có hệ số sử dụng đạm cao hơn giống chín sớm vì chúng có thời gian sinh trưởng dài hơn. Điều này có ý nghĩa rất quan trọng trên mỗi loại đất, mỗi loại giống cần nghiên cứu để có liều lượng và phương pháp bón đạm thích hợp (Darwish et al., 2003).
Nhiều nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng phân bón N có thể làm tăng hàm lượng chất khô, hàm lượng protein của củ khoai tây, củ tổng số, củ thương phẩm và năng suất (Bélanger et al., 2002; Kara, 2002; Zelalem et al., 2009).
Trong nghiên cứu ảnh hưởng của phân đạm đến năng suất và chất lượng của hai giống khoai tây thương mại Bintje và Laura tại Thụy Sĩ cho thấy phân đạm có ảnh hưởng tích cực đến năng suất và tỷ lệ củ lớn trên 70 mm và ảnh
hưởng tiêu cực đến hàm lượng tinh bột (Maltas et al., 2018).
Eburneo et al. (2018) kết luận tỷ lệ đạm tăng không làm thay đổi hình dạng của hạt tinh bột khoai tây nhưng kích thước của hạt tăng lên khi áp dụng tỷ lệ phân đạm cao hơn, độ tinh thể giảm khi tỷ lệ phân đạm tăng lên tới 120 kg/ha đồng thời giảm hàm lượng phốt pho, canxi và magiê trong tinh bột. Tỷ lệ đạm thay đổi không ảnh hưởng đến hàm lượng amyloza.
Tưới bổ sung N làm tăng trọng lượng củ tươi trung bình và số củ trên mỗi cây, làm tăng nồng độ đạm nitrat của củ nhưng làm giảm trọng lượng riêng. Đồng thời nghiên cứu cũng chỉ ra rằng, trọng lượng riêng có liên quan chặt chẽ đến nồng độ nitrat của củ, trọng lượng riêng thấp càng thấp và nồng độ nitrat của củ càng cao khi tưới bổ sung vượt quá yêu cầu N để đạt năng suất củ tối đa. (Bélanger et al., 2002).
Các thí nghiệm khác nhau đã chỉ ra rằng, năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của củ khoai tây tăng lên khi tăng tỷ lệ nitơ. Năng suất cao nhất được ghi nhận với mức bón 230 kg /ha đã làm tăng 34% sản lượng. Ngược lại, Desalegn et al. (2016) báo cáo rằng áp dụng tỷ lệ nitơ ngày càng tăng sẽ làm giảm năng suất củ của khoai tây.
Phốt pho là chất dinh dưỡng quan trọng nhất trong giai đoạn nảy mầm đến hình thành tia củ. Nó thúc đẩy sự phát triển của hệ thống gốc, kích thích quá trình mầm sớm, ra rễ, làm tăng tốc độ hình thành củ và tăng năng suất. Đồng thời phốt pho có ảnh hưởng quyết định đến kích thước cuối cùng của củ. Nó tham gia vào việc sản xuất các chất lưu trữ trong thân lá được di chuyển từ cây đến củ, cải thiện chất lượng và độ dày của vỏ củ đồng thời kéo dài khả năng lưu trữ sau thu hoạch. Nhiều tác giả báo cáo rằng phốt pho có ảnh hưởng đáng kể đến năng suất khoai tây.
Thí nghiệm được thực hiện bởi Firew et al. (2016) ở miền đông Ethiopia xác nhận rằng việc áp dụng phốt pho từ 0 đến 138 kg/ ha làm tăng chiều cao của cây khoai tây từ 34,00 đến 64,00 cm. Trong một thí nghiệm tương tự được thực hiện tại Assosa, ở Nitosol phía Tây Ethiopia của Habtam (2012) cũng chỉ ra được tỷ lệ phốt pho ảnh hưởng đến chiều cao của khoai tây, cao nhất ở mức bón 138 kg/ha giúp chiều cao cây vượt 27% so với đối chứng. Girma et al. (2017) kết luận khi tăng tỷ lệ phốt pho làm tăng tổng số củ, số củ thương phẩm và trọng lượng củ trung bình rất cao.
của tỷ lệ nitơ và phốt pho đến năng suất và thành phần năng suất của khoai tây. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng: Áp dụng mức phân 165 kg N/ha làm tăng đáng kể số ngày ra hoa (6 ngày), kéo dài thời gian sinh trưởng thêm 13 ngày, sinh khối trên mặt đất tăng 36%, sinh khối dưới đất tăng 29,79%, tổng năng suất củ tăng 60,33%, số củ thương phẩm là 56,36%, tổng số củ là 31,7% và trọng lượng củ trung bình 22,43%. Áp dụng mức bón 60 kg P làm tăng đáng kể số ngày ra hoa trong 3 ngày, sinh khối trên mặt đất và dưới đất lần lượt là 8,78% và 61,4% và số củ có thể bán được trên thị trường là 19,72%. Hiệu quả tương tác của 165 kg N và 60 kg P làm tăng năng suất củ thương phẩm (36 tấn/ ha) so với đối chứng (16,2 tấn/ha ). Kết quả của nghiên cứu này đã xác minh rằng các chỉ tiêu sinh trưởng, năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của khoai tây bị ảnh hưởng bởi lượng và tỷ lệ nitơ và phốt pho.
Kali làm tăng sự phát triển của rễ và lá và điều chỉnh cân bằng nước bên trong cây, bảo vệ cây trồng khỏi các tác nhân gây bệnh và điều kiện thời tiết bất lợi. Trong giai đoạn sinh trưởng của củ, kali là nguyên tố được hấp thụ với tốc độ nhanh nhất và với số lượng lớn nhất, nó góp phần vào việc sản xuất carbohydrate trong lá và tích lũy vật chất vào củ. Cung cấp đủ kali có ý nghĩa quyết định đối với năng suất và chất lượng của sản phẩm cuối cùng.
Nghiên cứu của Bansal and Trehan (2011) đã chứng minh việc tăng năng suất do áp dụng bón kali thể hiện qua việc tăng số lượng và kích thước củ. Việc bón kali dưới mức dinh dưỡng cần thiết sẽ làm giảm lượng đường và làm nhạt màu chip, giảm chất lượng củ khoai tây. Đồng thời tác giả cũng chỉ ra rằng hiệu quả sử dụng phân bón kali của cây khoai tây dao động từ 50% đến 60%.
Việc sử dụng phân bón kali gây ra sự gia tăng khoảng 11% về tinh bột và 16,1% trong chất khô của củ ở cấp độ K3 so với đối chứng (Sarikhani and Aliasgharzad, 2012).
Thí nghiệm bón kali trên đất cát cho kết quả khi bón kali với lượng 120 kg K2O tăng được 25-30% khối lượng củ tươi, khối lượng thân lá tươi giảm ở giai đoạn 75-90 ngày sau trồng so với bón 60 kg K2O. Tỷ lệ củ/thân cao hơn khoảng 50% khi bón lượng kali cao ở giai đoạn 75-90 ngày sau trồng. Bón lượng kali cao làm tăng năng suất củ 10-20%, tăng lượng củ trung bình và củ to 15-40%. Kali là chìa khóa làm tăng năng suất khoai tây trên đất cát (Tawfik, 2001).
đối với sự tăng trưởng và năng suất của khoai tây trên phù sa mới của Tây Bengal, tác giả Kundu et al. (2019) đã kết luận công thức bón 250 kg N/ha và 200 kg K2O/ha đem lại năng suất cao nhất và cho hiệu quả kinh tế vượt trội.
Thời gian bón phân là một trong những yếu tố hạn chế đến sinh trưởng và năng suất của khoai tây. Để tăng hiệu quả sử dụng và giảm dư lượng phân bón ở trong nước ngầm thì việc bón phân cho khoai tây vào đúng thời gian mà cây khoai tây cần là giải pháp tối ưu (Lauer, 1986). Ví dụ hệ số sử dụng đạt tới 70% khi bón đạm đúng vào lúc cây cần nhiều đạm cho quá trình hình thành củ, hoặc khi bón với lượng thấp (Hegney et al., 2000).
Errebhi et al. (1998), chứng minh việc bón nhiều đạm ở giai đoạn đầu đặc biệt là trên đất cát làm cho lượng đạm dễ bị mất xuống dưới vùng rễ khi mưa to, thậm chí cả khi tưới nhiều nước. Bón đạm cho khoai tây ở giai đoạn phát triển củ mạnh nhất cho năng suất cao nhất.
Sinh trưởng của cây phụ thuộc vào sự tạo thành chỉ số diện tích lá (LAI) lớn và duy trì lâu trong giai đoạn sinh trưởng sinh thực. Bón phân làm nhiều lần sẽ duy trì được bộ lá xanh lâu hơn, cây sinh trưởng tốt hơn đặc biệt là những giai đoạn khủng hoảng phân bón được cung cấp đầy đủ thì khoai tây mới có thể cho năng suất cao (Stark et al., 1993).
Nghiên cứu của Gathungu et al. (2000) kết luận bón đạm sớm và bón làm nhiều lần trong giai đoạn sinh trưởng dinh dưỡng làm cho chỉ số diện tích lá cao dẫn đến khả năng hấp thu ánh sáng mặt trời tốt hơn dẫn đến khối lượng chất khô của lá và thân cũng cao. Tuy nhiên bón đạm sớm cho kết quả tốt hơn, điều này có thể là do rễ sinh trưởng nhanh, số lượng rễ to nhiều, khối lượng chất khô của rễ cao. Rễ sinh trưởng tốt thì khả năng hấp thu nước và các chất dinh dưỡng tốt hơn. Bón đạm sớm thì củ hình thành cũng sớm hơn, cây có thời gian để tích lũy chất khô, kết quả là củ được hình thành nhiều, khối lượng chất khô của củ cao hơn (Kormondy, 1996).
Gathungu et al. (2000), kết luận bón đạm muộn thì giai đoạn đầu cây quang hợp kém nên số lượng củ/cây và khối lượng chất khô tích lũy vào củ thấp nhất. Điều này có thể do bón đạm muộn dẫn đến giai đoạn củ sinh trưởng thì thân lá cũng sinh trưởng mạnh nên khối lượng chất khô tích lũy về củ ít hơn. Tương tự, nghiên cứu của Đường Hồng Dật (2005) cũng chỉ ra rằng, bón đạm muộn thì thân lá sinh trưởng tốt và kéo dài nhưng củ lại ít và nhiều củ nhỏ, giảm quá trình
chín và sinh trưởng của củ khoai tây nên năng suất thấp.
Ở Việt Nam thường dùng toàn bộ phân chuồng, lân, 1/2 hoặc toàn bộ kali, 1/3 lượng đạm để bón lót. Dùng 1/3 đạm và 1/2 kali (hoặc không bón nếu đã bón lót toàn bộ kali) để bón thúc lần 1 vào lúc khoai đã mọc được 15-20 ngày kết hợp với xới và vun cho khoai tây. Lượng phân còn lại dùng để bón thúc lần 2 sau lần 1 khoảng 15-20 ngày. Bón thúc cho khoai tây làm năng suất khoai tây cao hơn, lượng khoai thương phẩm nhiều hơn so với chỉ bón lót 1 lần. Tuy nhiên bón thúc cần tiến hành sớm vào giai đoạn cây khủng hoảng dinh dưỡng để cho thân lá khoai tây phát triển nhanh ở giai đoạn đầu, khoai tây ra củ tập trung và giảm tối đa tỷ lệ củ bi (Nguyễn Văn Thắng và Bùi Thị Mỳ, 1996).
Hiệu quả sử dụng đạm của khoai tây không những phụ thuộc vào thời gian bón đạm mà còn phụ thuộc vào phương pháp bón, bón đạm vào đất có hệ số sử dụng tương đương với hòa vào nước mà năng suất cũng không sai khác. Tuy nhiên bón đạm theo kiểu tưới vào vùng rễ có thể đạt được hệ số sử dụng đạm cao và dư lượng đạm còn lại trong đất thấp hơn các phương pháp bón khác.
Vị trí bón cũng ảnh hưởng đến khả năng sử dụng phân bón, sinh trưởng phát triển và năng suất khoai tây. Phân có thể cung cấp dinh dưỡng tốt nhất cho cây khi bón đạm cách nơi đặt củ giống 5 cm cả về bề rộng lẫn chiều sâu.
Nghiên cứu của Joern and Vitosh (1995), kết luận vị trí bón phân chỉ làm tăng khối lượng chất khô của thân lá và lượng đạm hút trong suốt giai đoạn đầu, nhưng hiệu quả tác động đó chỉ tạm thời không được duy trì đến lúc thu hoạch. Trong trường hợp nước không phải là yếu tố hạn chế thì phương pháp bón không phải là yếu tố quan trọng trừ trường hợp đất nghèo dinh dưỡng.
Những kết quả nghiên cứu trên cho thấy, phân bón có ảnh hưởng rõ ràng đến năng suất của khoai tây. Tuy nhiên mới chỉ có nghiên cứu về thời gian và phương pháp bón đạm, còn rất ít nghiên cứu về thời gian và phương pháp bón lân và kali cho khoai tây.
PHẦN 3. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU