Các yếu tố dinh dưỡng như đạm, lân, kali cần thiết cho cây lúa trong toàn bộ đời sống của nó, số lượng chênh lệch nhau tương đối nhiều tuỳ thuộc vào giống, đất đai, khí hậu, chế độ canh tác và cách bón phân. Khả năng cung cấp chất dinh dưỡng của đất là nhân tố quyết định việc cần bón nguyên tố nào, số
lượng bao nhiêu cho cây. Những năm gần đây do diện tích sản xuất nông nghiệp bị thu hẹp, các biện pháp canh tác chưa hợp lý nên đã dẫn đến hiện tượng rửa trôi, xói mòn đất làme giảm độ màu mỡ của đất nhanh chóng, đặc biệt là ở vùng
đồi núi. Do vậy đểđảm bảo năng suất lúa cần phải hiểu rõ tính chất của đất. Hiện nay nhờ thành tựu ứng dụng khoa học công nghệ trong công tác chọn lọc và chọn tạo giống, cho nên các giống lúa mới chịu thâm canh, năng suất, chất lượng cao hơn các giống lúa cũ đã được đưa vào sản xuất. Vì vậy dựa vào đặc điểm của giống để cung cấp phân bón cho lúa là cần thiết. Tuy nhiên các giống lúa có thời gian sinh trưởng khác nhau thì xác định thời kỳ bón, lượng phân bón khác nhau (Cục khuyến nông và khuyến lâm, 1998).
a. Nhu cầu của đạm đối với lúa lai
Đạm là cơ sở cấu tạo nên protein, cấu tạo nên tế bào và mô cây, thúc đẩy quá trình quang hợp tích lũy chất hữu cơ. Đạm giữ vai trò quan trọng đối với việc hình thành bộ rễ, thúc đẩy nhanh quá trình đẻ nhánh và cần thiết cho sự sinh trưởng và phát triển của thân lá. Bón đủđạm, thân lá phát triển tốt, lúa đẻ nhánh mạnh, đòng to, bông lớn, năng suất cao.
trên bông, tỷ lệ hạt chắc và trọng lượng 1000 hạt. Trong 4 yếu tố cấu thành năng suất này thì đạm ảnh hưởng nhiều nhất tới số bông trên một đơn vị diện tích.
Đạm cũng làm tăng số gié/bông do đó cũng tăng số hạt/bông. Tăng tổng số
hạt/bông nhưng đạm cũng có thể làm giảm số hạt chắc/bông. Trọng lượng 1000 hạt thường ít bị ảnh hưởng bởi lượng đạm bón, tuy nhiên trong trường hợp quá thiếu hoặc thừa có thể làm giảm trọng lượng 1000 hạt. Đạm làm tăng protein trong gạo từđó tăng chất lượng gạo.
Đạm là yếu tố dinh dưỡng quan trọng nhất với cây lúa. Lúa cần đạm ở tất cả
các thời kỳ sinh trưởng, thời kỳđẻ nhánh là thời kỳ khủng hoảng đạm nhiều nhất của cây lúa, đạm làm tăng diện tích lá rõ rệt. Bón đạm vào thời kỳ đẻ nhánh có thể nâng cao được hiệu suất kinh tế, tức là cần chia đạm ra làm nhiều thời kỳ để
bón. Nếu tập trung vào đầu giai đoạn đẻ nhánh thì số nhánh tăng lên rất nhiều và sau lụi đi nhiều do thiếu dinh dưỡng. Bón đủđạm và cân đối không những có tác dụng tăng diện tích lá, khả năng đẻ nhánh mà còn ảnh hưởng trực tiếp tới quang hợp và tích lũy chất khô, tạo năng suất hạt của cây lúa. Hàm lượng đạm có trong lá có tương quan chặt chẽ với hoạt động của enzim Rubisco – chìa khóa của phản
ứng tối trong quang hợp. Hiệu suất quang hợp thuần, sự đồng hóa CO2 tương quan tuyến tính với tỉ lệ N trong lá (Mitsui and Tanaka, 1939; Ishizuka and Tanaka, 1958; Takada, 1961). Để đảm bảo thu năng suất và được hiệu quả kinh tế cao trên tất cả các loại đất, với các giống lúa và mùa vụ cầm đảm bảo bón phân cân đối và hợp lý, nhất là với phân đạm. Thiếu đạm lá chuyển vàng (lá già vàng trước, sau lan dần tới lá non) hay xanh lợt, lá nhỏ, chiều cao cây giảm, khả năng
đẻ nhánh kém. Nếu thiếu đạm ở giai đoạn có đòng thì đòng nhỏ, khả năng trỗ
kém, số hạt trên bông ít, hạt lép nhiều, năng suất thấp.
Theo Ji-rui et al. (2013), khi tìm hiểu ảnh hưởng của phân đạm đến hàm lượng diệp lục trên lá đòng của giống siêu lúa lai Liangyou 1 là tăng tốc độ vận chuyển electron (ETR), hiệu suất lượng tử (EQY) từ khi bắt đầu trỗđến 20 ngày sau trỗ. Tác giảđã xác định mức đạm thích hợp cho giống siêu lúa lai từ 135-180 kg N/ha.
Nghiên cứu ảnh hưởng của phân bón đến khả năng chống đổ của siêu lúa lai, Zhang et al. (2014) cho thấy phân đạm ảnh hưởng đến hình thái của lóng và mô men uốn cong của thân, cụ thể lượng đạm tăng làm giảm mô men uốn cong, bẹ lá mỏng hơn và dễ đổ hơn của giống lúa lai Yliangyou2. Thừa đạm làm cho thân lá phát triển quá mạnh, cây cao, lá nhiều, màu xanh đen, thân nhỏ yếu, dễ bị
sâu bệnh, đổ ngã và nhiều hạt lép. Thời kỳ cây lúa mẫn cảm với đạm là trước trỗ
35-40 ngày và giai đoạn tượng đòng. Nếu thừa đạm trong các thời điểm này làm cho thân lá phát triển hơn bộ rễ, ức chế quá trình tượng đòng, dễ đổ ngã, sâu bệnh, tỷ lệ hạt lép cao, năng suất thấp.
Lượng đạm bón ảnh hưởng tới tính chất vật lý và sức đề kháng sâu bệnh của cây lúa. Trong cả trường hợp thừa hoặc thiếu đạm đều làm sức đề kháng của cây lúa yếu đi. Trường hợp bón quá nhiều đạm, đặc biệt không cân đối với lân, kali và trung lượng, vi lượng làm cho lá lúa quá tốt, mềm yếu, khả năng bị sâu bệnh và côn trùng tấn công mạnh hơn. Và bón quá nhiều đạm trong điều kiện khí hậu ẩm ướt làm cho thành tế bào mỏng hơn (do hàm lượng axit amin và amino axit cao, trọng lượng phân tửđường thấp) giảm sức chống đỡ của thành tế bào từ đó thích hợp cho sự phát triển của sâu bệnh.
Do có khả năng kết hợp tốt giữa hai dòng bố và mẹ có nền di truyền khác nhau nên cây lai F1 có sức sống cao, biểu hiện trên hầu hết các tính trạng. Khác với bộ rễ
lúa thuần, bộ rễ lúa lai phát triển sớm ngay từ thời kì mạ có 1,5-3 lá và mạnh hơn nên khả năng hấp thu của rễ lúa lai tăng cao gấp 2-3 lần rễ lúa thuần.
Qua phân tích hàm lượng đạm trong thân lá, cường độ hấp thụ và tỷ lệ phần trăm ở các thời kì khác nhau thấy rằng lúa lai hút đạm khác lúa thuần theo quy luật sau: Trong giai đoạn sinh trưởng thì bắt đầu từ đẻ nhánh đến đẻ rộ hàm lượng đạm có trong thân là luôn cao sau đó giảm dần. Như vậy, cần tập trung bón
đạm mạnh vào giai đoạn này. Tuy nhiên thời kì hút đạm mạnh nhất quan sát thấy
ở lúa lai là từ khi đẻ nhánh đến khi làm đòng, mỗi ngày lúa lai hút 3.520 g/N/ha/ngày chiếm 34,68% tổng lượng đạm hút, tiếp đến là giai đoạn từđẻ nhánh
đến đẻ rộ mỗi ngày cây hút 2.737 g/N/ha/ngày chiếm 26,68% tổng lượng đạm hút. Vì lý do này mà bón lót, bón thúc tập trung là rất cần thiết nhằm cung cấp đủ đạm cho lúa lai. Ở giai đoạn cuối, tuy lúa lai hút đạm không mạnh như hai giai
đoạn đầu song vẫn cần giữ một tỷ lệđạm cao và sức hút đạm mạnh rất có lợi cho tích lũy chất khô vào hạt. Vì thế cần một lượng đạm nhất định cần được bón và giai đoạn cuối khoảng 20 ngày trước khi trỗ.
Theo Yongjian et al. (2012), quản lý nước và đạm đóng một vai trò quan trọng trong sản xuất lúa lai để nâng cao năng suất, hiệu suất sử dụng đạm và tưới tiết kiệm nước. Kết quả nghiên cứu cho thấy ở mức đạm bón 180 kg/ha và tưới ở
lượng đạm bón với năng suất và hiệu suất sử dụng đạm vì ảnh hưởng đến enzyme
đồng hóa amôn, hiệu suất quang hợp của các lá công năng và hoạt động của bộ rễ ở giai đoạn trỗ. Trong điều kiện ngập thường xuyên nên bón 40-60% vào giai
đoạn đẻ nhánh còn lại 40-60% bón khi lúa còn 2-4 lá. Trong điều kiện tưới luân phiên, lượng đạm bón được chia: 30% bón lót, 30% vào giai đoạn đẻ nhánh và 40% bón vào giai đoạn lúa còn 2-4 lá.
b. Nhu cầu của lúa lai đối với lân
Vai trò của lân trong cây rất đa dạng. Lân tham gia vào thành phần của nhiều hợp chất hữu cơ quan trọng trong tế bào như AND, ARN. Lân là thành phần cấu trúc của nhiều chất nguyên sinh, màng tế bào và các bào quan. Lân tham gia vào thành phần của các hợp chất ADP, ATP, UDP điều tiết các quá trình trao đổi chất và năng lượng, tham gia vào thành phần của coenzym NAD, NADP, FAD, … Lân có vai trò to lớn trong việc cố định năng lượng buces xạ
mặt trời thành năng lượng hóa học trong photphorut hóa quang hợp, trong chu trình khử CO2, trong sự tổng hợp Gluxit đầu tiên trong quang hợp (UDP, UTP, …) Lân có liên quan chặt chẽ tới sự sống của cây. Nếu không có lân thì không có hoạt động sống trong cây.
Cây hút lân ở dạng H2PO4- và HPO42- số lượng ion photphat trong dung dịch đất phụ thuộc vào pH của môi trường. Từ lúc hạt lúa mọc mầm cho đến khi hình thành lá thứ 3, lân được sử dụng chủ yếu là loại lân dự trữ trong hạt giống. Sau thời kỳ này, rễ lúa phải hút lân từ dung dịch đất hoặc từ nước tưới để phục vụ cho chu trình quang hợp, hô hấp, cung cấp năng lượng cho cây để tổng hợp các chất hữu cơ.
Theo Nguyễn Văn Bộ (1995), nhu cầu về lân của lúa lai không có gì khác biệt so với giống lúa thuần có cùng thời gian sinh trưởng.
Bùi Huy Đáp (1980) cho biết: Lân có vai trò quan trọng đối với quá trình tổng hợp đường, tinh bột trong cây lúa và có ảnh hưởng rõ rệt đến năng suất.
Theo Vũ Hữu Yêm (1998), cây non rất mẫn cảm với việc thiếu lân.Thiếu lân trong thời kì cây non cho hiệu quả rất xấu,sau này dù có bón nhiều lân thì cây cũng trỗ không đều hoặc không thoát. Do vậy cần bón đủ lân ngay từ giai đoạn
đầu và bón lót lân là rất có hiệu quả.
Dinh dưỡng lân có liên quan mật thiết với dinh dưỡng đạm. Nếu bón đủ lân sẽ tăng khả năng hút đạm và các chất dinh dưỡng khác. Cây được bón cân đối N,
P, sẽ xanh tốt, phát triển mạnh, chín sớm, cho năng suất cao và phẩm chất tốt. Như vậy muốn cho cây lúa sinh trưởng, phát triển và cho năng suất cao thì không những cần cung cấp đầy đủđạm mà còn cung cấp đầy đủ cả lân cho cây lúa
Cây lúa hút lân trong suốt các thời kỳ sinh trưởng của nó tuy nhiên có hai thời kỳ cây lúa hút lân mạnh nhất là thời kỳ từ lúc gieo-cấy cho đến lúc đẻ nhánh tối đa và thời kỳ từ lúc phân hóa đòng đến lúc hình thành bông lúa. Thời kỳ từđẻ
nhánh rộ đến phân hóa đòng lúa lai hấp thu khoảng 84,27% tổng lượng lân cây hút. Vì vậy, lúa cần được bón phân lân sớm, đối với ruộng lúa mạ, lân được bón lót một phần trước khi gieo. Nhưng chủ yếu bón thúc thêm đạm và lân để cây mạ
cứng cáp, có đủ sức phục hồi sau khi cấy. Sau khi cây mạ phục hồi lại bón thúc lân và đạm để cây lúa đẻ nhánh, ra lá nhanh, phục vụ cho quang hợp được tiến hành thuận lợi. Nếu là ruộng gieo thẳng lân được bón chủ yếu vào thời kỳ sau mọc được 3-4 lá và 15-20 ngày sau khi gieo.
c. Nhu cầu của lúa lai đối với kali
Trong ba yếu tốđạm, lân, kali thì kali được xem là yếu tố ít ảnh hưởng nhất tới lúa lai, song không thể thiếu cho sự sinh trưởng, phát triển và năng suất lúa lai. Theo Nguyễn Công Hoan từ giai đoạn đẻ nhánh đến khi lúa lai trỗ, cường độ
hút kali tương tự lúa thuần. Tuy nhiên từ sau khi trỗ thì lúa thuần hút rất ít kali, trong khi đó lúa lai vẫn duy trì sức hút kali mạnh, mỗi ngày vẫn hút 670g/ha, chiếm 8,7% tổng lượng kali hút. Như vậy trong suốt quá trình sinh trưởng cường
độ hút kali của lúa lai luôn cao, đây là đặc điểm đặc trưng về nhu cầu dinh dưỡng kali của lúa lai.
Thời gian hút kali của lúa kéo dài hơn so với đạm, lân và kéo dài đến cuối thời kỳ sinh trưởng. Giai đoạn khủng hoảng của lúa về kali là thời kỳ đẻ nhánh và làm đòng. Nếu thời kỳ đẻ nhánh mà thiếu kali cây lúa đẻ nhánh kém, nhánh thành bông ít. Thời kỳ làm đòng thiếu kali làm cho bông bé, ít hạt, hạt lép nhiều và thời kỳ làm đòng cây lúa hút nhiều kali nhất.
Kali có ảnh hưởng mạnh tới quá trình hình thành, vận chuyển và trao đổi gluxit trong chu trình quang hợp. Thiếu kali thì hoạt động của men milaza và invectaza sẽ bị kìm hãm. Kali làm tăng thủy hóa của chất nguyên sinh, do đó làm giảm độ nhớt cấu trúc và làm tăng khả năng giữ nước trong tế bào. Nhờ vậy, kali có khả năng tăng tính chống hạn của cây. Ở cây lúa kali làm tăng rảnh hữu hiệu, tăng tổng số hạt và hạt chắc trên bông. Kali cũng có khả năng làm tăng tính chịu nóng và chịu rét cho cây. Từ thử nghiệm cho thấy thiếu kali áp suất trương của
cây bị giảm, dẫn đến tăng cường quá trình thoát hơi nước khi bị khô hạn. Thiếu kali cây hô hấp cũng bị giảm dẫn đến kìm hãm quá trình tổng hợp đường, phá hủy trao đổi phosphat cũng như hình thành phosphat cao năng.
Mặt khác, kali làm tăng hiệu lực của phân đạm với lúa đặc biệt trên đất nghèo kali. Trên đất phù sa, nếu lượng đạm bón dưới 10-12 kg ure/sào Bắc Bộ và sử dụng 4 tạ phân chuồng thì bón kali không có hiệu quả, song nếu lượng đạm bón tăng lên 12 kg ure/sào thì nhất thiết cần bón kali. Trên đất bạc màu không bón kali hệ số sử dụng đạm chỉđạt 15-30%, trong khi có bón kali hệ số này tăng lên đến 39-40%.
Trong đất, kali thường ở dạng có muối tan, dạng kali trao đổi và không trao
đổi, dạng silicat và dạng alumosilicat, có tới 98% kali ở dạng khó tiêu đối với cây. Vì vậy việc bón phân kali cung cấp cho lúa là rất cần thiết trong việc tăng năng suất và phẩm chất lúa.