Nhiều thí nghiệm về hiệu lực, lượng phân đạm sử dụng trong mối quan hệ với các yếu tố khác đã được tiến hành. Ladha và cs., (2003) so sánh năng suất lúa và yêu cầu dinh dưỡng đạm qua các năm cho biết: Thời kỳ trước Cách mạng xanh năng suất lúa rất thấp chỉ đạt 3 tấn/ha và lượng N cần bón là 60 kgN/ha. Trong những năm đầu của cuộc Cách mạng xanh, năng suất hạt đạt gần 8 tấn/ha thì lượng đạm cần bón là 160 kgN/ha. Giai đoạn thứ hai của cuộc Cách mạng xanh năng suất mong đợi là 12 tấn/ha và lượng N cần bón là rất cao với công thức 240 kgN/ha.
Ở vùng ôn đới như Yanco – Australia và Yunnan – Trung Quốc, năng suất lúa có thể đạt 13 – 15 tấn/ha và yêu cầu lượng N hút là 250 kg N/ha, (Ying và cs., 1998).
Trong ruộng lúa nhiệt đới, để đạt năng suất hạt 9 – 10 tấn/ha, lúa cần hút được 180 – 200 kgN/ha (Cassman và cs., 1993). Muốn lúa hấp thu được 200 – 250 kgN/ha cần bón 150 – 200 kgN/ha vì lúa còn hút được đạm từ đất.
Liểu lượng N bón còn phụ thuộc vào giống, giống lai yêu cầu lượng đạm bón cao hơn giống thuần (Yoshida, 1983). Theo Yoshida (1983) nếu bón đạm với liều lượng cao thì hiệu suất cao nhất là lúc lúa đẻ nhánh và sau đó giảm dần. Với liều lượng bón thấp thì bón vào lúc lúa đẻ nhánh và 10 ngày trước trỗ cho hiệu quả cao.
Theo Cook, 1975 khi nghiên cứu ảnh hưởng của phân bón tới năng suất và chất lượng hạt lúa đã kết luận: Năng suất của các giống lúa tăng dần theo lượng đạm bón, nếu bón 100 -150 kgN/ha có thể tăng năng suất từ 10,3 lên 39,9 kg/ha.
Phân bón là yếu tố rất quan trọng đối với sản xuất Nông nghiệp trong việc tăng năng suất cây trồng. Năm 1828 các nhà khoa học trên thế giới đã tổng hợp thành công phân Ure nhân tạo, đây được xem là một bước đột phá vĩ đại trong lịch sử ngành hóa học và là tiền đề quan trọng nhất cho sản xuất nông nghiệp.
Ở những ruộng lúa năng suất cao, lượng chất dinh dưỡng cây trồng lấy đi nhiều, vì vậy cần phải bổ sung các nguyên tố đa lượng và vi lượng. Lúa yêu cầu một lượng dinh dưỡng khá cao, để đạt được 1 tấn thóc cần từ 15 – 24 kg N; 2 –
11 kg P2O5 và 16 – 50 kg K2O (Cassman et al., 1997; Yoshida, 1981). Điều đó cho thấy muốn tái sản xuất lúa cần bón lượng phân không những bù đắp phần dinh dưỡng do con người lấy mà còn bù đắp lượng dinh dưỡng bị mất qua quá trình thẩm tự nhiên như rửa trôi, xói mòn.
Sự ra đời của các giống lúa mới, giống lúa cao sản, đặc biệt là các giống lúa lai có tiềm năng năng suất cao đòi hỏi nhu cầu dinh dưỡng rất cao, gấp 3 lần các giống lúa cũ (De Datta, 1986). Những giống lúa có năng suất đạt 5 tấn/ha và
lượng rơm rạ tương đương lấy đi 110 kg N, 45 kg P2O5, 130 kg K2O, 14 kg Ca,
12 kg Mg, 5 kg S, 1 kg Fe, 2 kg Mn, 0,2 kg Zn, 0,15 kg Cu, 0,15 kg Bo, 250 kg Si và 25 kg Cl từ đất (Pillai, 1996). Bón phân không cân đối là nguyên nhân chính dẫn đến không phát huy hết tiềm năng năng suất của các giống lúa.
Nhu cầu dinh dưỡng của lúa không chỉ phụ thuộc vào giống mà còn phụ thuộc vào các giai đoạn sinh trưởng. Giai đoạn mạ cần nhiều lân và kali, đặc biệt là mạ Xuân. Giai đoạn đẻ nhánh, lúa cần nhiều đạm, lân và kali. Phân tích hàm lượng đạm và lân trong cây cho thấy: Khi hàm lượng đạm > 3% khối lượng chất khô thì lúa đẻ nhánh mạnh; < 2,5% lúa không đẻ nhánh; < 1,6% thì các nhánh nhỏ bắt đầu chết lụi. Hàm lượng lân trong lá > 0,25% thì lúa đẻ nhánh và < 0,25% thì lúa không đẻ nhánh (Matsushima,1995). Giai đoạn lúa làm đòng là giai đoạn tạo nên các yếu tố cấu thành năng suất như số bông/khóm, số hạt chắc/bông và khối lượng 1000 hạt vì vậy lúa cần đầy đủ 3 nguyên tố đa lượng NPK. Giai đoạn lúa trỗ, hạt lớn nhanh, các chất hữu cơ mà cây quang hợp và tích lũy trước thời kỳ trỗ bông đều được chuyển về hạt (De Datta, 1981). Do nhu cầu dinh dưỡng của lúa khác nhau qua các giai đoạn sinh trưởng nên cần có chế độ dinh dưỡng phù hợp yêu cầu dinh dưỡng của các giai đoạn đó.
Cuong Pham Van – 2004, đạm đóng vai trò hết sức quan trọng trong đời sống của cây lúa, giữ vị trí quan trọng trong việc tăng năng suất. Trong các vật chất khô của cây trồng có từ 1 – 5% đạm tổng số. Người ta thấy trong các bộ phận non của cây hàm lượng đạm nhiều hơn trong các bộ phận già, đạm có trong các protit, các acid nucleic của các cơ quan trong cây
Lúa có 2 thời kỳ khủng hoảng dinh dưỡng là thời kỳ đẻ nhánh và làm đòng. Lúa hút dinh dưỡng mạnh nhất vào thời kỳ làm đòng đến trỗ, còn thời kỳ đầu lúa hấp thu dinh dưỡng rất kém (Hung, 2006 ; Kim, 2004; Yanagisawa et al., 1967). Nghiên cứu của Viện Hàn lâm Khoa học Nông nghiệp Hồ Nam Trung
Quốc chỉ rõ, nếu áp dụng bón phân theo kiểu truyền thống là nặng đầu nhẹ cuối thì khó đạt được năng suất tối đa. Kết luận này rút ra từ kết quả nghiên cứu của Zheng Shengxian et al., (1992): Trong giai đoạn đầu cây lúa chỉ sử dụng 16,8% N, 12,9 % P, 12% K, giai đoạn giữa (từ phân hóa đòng đến trỗ) nhu cầu dinh dưỡng lại tăng rất nhanh: 75,9% N; 81,9% P; 78,8% K so với tổng lượng hút. Trên cơ sở đó các nhà khoa học Trung Quốc, Hàn Quốc đã đề xuất phương pháp bón nhiều vào thời kỳ phân hóa đòng.
Thời kỳ bón phân đạt hiệu quả cao còn phụ thuộc vào bản chất của phân bón… Đạm và kali được khuyến cáo là bón làm nhiều lần vào các giai đoạn trước khi cấy, đẻ nhánh và làm đòng. Bón lân tốt nhất ở thời kỳ trước khi cấy vì lân là nguyên tố ít di động trong đất nên bị thiếu sớm hơn các nguyên tố khác. Robert, Wells, (2007) nghiên cứu thí nghiệm với 3 mức lân 99,8; 69,6 và 39,1 kg P2O5/ha, bón làm 4 lần: trước nảy mầm, 5 – 10 ngày sau nảy mầm, giữa thời kỳ sinh trưởng và trước khi trỗ ở bang Arkansas Mỹ cho thấy: Năng suất tăng rõ ràng khi được bón lân và đạt cao nhất là bón 69,6 kg P2O5 (năng suất tăng từ 24 – 41%). Bón lân trước và sau nảy mầm 5 - 10 ngày tốt hơn bón giữa thời gian sinh trưởng.
Việt Nam hiện đang là một trong 20 quốc gia sử dụng phân bón cao nhất thế giới. Theo Nguyễn Văn Bộ (2003), mỗi năm nước ta sử dụng 1.202.140 tấn đạm, 456.000 tấn lân và 402.000 tấn kali, trong đó sản xuất lúa chiếm 62%. Kỹ thuật bón phân mới chỉ phát huy được 30% hiệu quả đối với đạm và 50% hiệu quả đối với lân và kali.
Kết quả nghiên cứu sử dụng phân bón đạm trên đất phù sa sông Hồng của Viện Khoa học Nông Nghiệp Việt Nam đã tổng kết các thí nghiệm 4 mức đạm từ năm 1992 đến 1994, cho thấy: Phản ứng của phân đạm đối với lúa phụ thuộc vào thời vụ, loại đất và giống lúa. Cùng thời gian đó, Viện nghiên cứu lúa đồng bằng sông Cửu Long đã có nhiều thí nghiệm về “Ảnh hưởng của liều lượng đạm khác nhau đến năng suất lúa vụ Đông xuân và Hè thu trên đất phù sa đồng bằng sông Cửu Long”. Kết quả này đã chứng minh rằng: Trên đất phù sa được bồi hàng
năm có bón 60 P2O5 và 30 K2O làm nền thì khi có bón đạm đã 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 đều bón đến mức 90N có hiệu quả cao hơn cả, bón trên mức 90N này năng suất lúa tăng không không đáng kể.
Nghiên cứu về bón phân đạm cho lúa cạn, Nguyễn Thị Lẫm (1994) đã kết luận: Liều lượng đạm bón thích hợp cho các giống có nguồn gốc địa phương là 60kg N/ha. Đối với những giống thâm canh cao như (CK136) thì lượng đạm thích hợp từ 90 - 120kg N/ha.
Về hàm lượng đạm trong đất, Vũ Hữu Yêm (1995) chỉ ra rằng: Trong đất Việt Nam hàm lượng đạm thấp nhất là đất bạc màu (0,042%) và cao nhất là đất lầy thụt (0,62%). Đất có hàm lượng đạm trung bình là đất phù sa sông Hồng (0,21%). Hàm lượng đạm trong đất ít phụ thuộc vào đá mẹ mà phụ thuộc chủ yếu vào điều kiện hình thành đất.
Theo Trần Thúc Sơn (1999) thì hàm lượng đạm tổng số trong một số loại đất lúa chính ở miền Bắc biến thiên khá rộng, từ 0,3 - 2,05g N/kg đất tùy thuộc vào loại đất phát sinh và hàm lượng chất hữu cơ trong đất. Hàm lượng đạm tổng số cao ở trên đất phù sa không được bồi đắp hàng năm của hệ thống sông Hồng (1,25 - 2,05g/kg đất), thấp nhất ở đất ven biển (0,135 - 0,630g/kg đất).
Theo tác giả Nguyễn Ích Tân và cs (2010), lúa là cây trồng không kén đất, có thể sinh trưởng trên các loại đất chua, phèn, mặn ở giới hạn nhất định, miễn là có đủ nước (nước mưa hoặc nước tưới) trong thời gian sinh trưởng và phát triển. Song để cây lúa sinh trưởng và phát triển tốt, cho năng suất cao, cây lúa cần đất đai giàu dinh dưỡng, hàm lượng chất hữu cơ cao, đất tơi xốp, thoáng khí, khả năng giữ nước, giữ phân tốt, tầng canh tác dày. Thành phần cơ giới thịt pha sét, ít chua hoặc trung tính, pH từ 5,5- 7,5.
Cũng như các loại cây trồng khác, cây lúa cần dinh dưỡng để sinh trưởng và phát triển. Các yếu tố dinh dưỡng đa lượng 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 làm giảm độ màu mỡ của đất nhanh chóng, đặc biệt là ở vùng đồi núi. Do vậy để đảm 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 cũng khác (Nguyễn Văn Đặng và Nguyễn Ngọc Nông, 1995).Theo kết quả nghiên cứu của Nguyễn Văn Bộ (2003) cho thấy: Bội thu do có đạm và lân trên đất phù sa là 11,7 tạ/ha trên đất bạc màu với lượng tương tự chỉ cho 1,2 tạ/ha. Nguyên nhân ở đây là do trong đất phù sa giàu kali, cây trồng khi đã đủ đạm và lân tự cân đối nhu cầu về kali trong đất nên có bón thêm kali bội thu không cao. Ngược lại trên đất bạc màu dự trữ kali ít nếu không bổ sung kali từ phân bón thì cây trồng không sử dụng đạm được dẫn đến năng suất thấp. Từ kết quả trên ông đưa ra khuyến cáo, trên đất phù sa nếu bón dưới 150 N + 4 tấn phân chuồng thì bón kali không có hiệu quả, song nếu lượng bón trên 12 kg đạm/sào Bắc Bộ thì nhất thiết phải bón kali. Trên đất bạc màu, nếu không bón kali chỉ nên bón tối đa 7 – 9 kg đạm/sào Bắc Bộ
Theo Báo Nông nghiệp Việt Nam (2014), Để đạt mức năng suất cao nhất của giống lúa Japonica cần bón phân cân đối, tập trung, bón sớm và nên sử dụng phân tổng hợp NPK bón lót và bón thúc. Tốt nhất nên dùng phân tổng hợp NPK Văn Điển. Lượng phân bón tùy thuộc từng loại đất: trên chân đất trung bình bón: Bón lót (trước khi bừa cấy 7-8 tấn phân hữu cơ (hoặc 2000 kg phân vi sinh) + 560-700 kg/ha NPK loại 5:10:3. Khi lúa bén rễ hồi xanh: vụ Xuân bón 280-340 kg/ha NPK loại 16:5:17 + 30 kg Đạm Urê, vụ Mùa bón 220-280 kg/ha NPK loại 16:5:17 + 30 kg Đạm Urê kết hợp làm cỏ sục bùn.
Lục Minh Thắng (2013), Các mức phân bón khác nhau đã ảnh hưởng đến năng suất và hiệu quả kinh tế của giống lúa J02 tại huyện Bắc Quang, Hà Giang. Ở mức phân bón N, P, K: 120:120:120 và 90:90:90 cho năng suất cao từ 63,2 - 66,6 tạ/ha. Tuy nhiên, hiệu quả kinh tế đạt cao ở mức bón phân N, P, K: 90: 90: 90 trong vụ Mùa đạt 6.772.800, đồng/ha và vụ Xuân đạt 7.206.800, đồng/ha.
Theo Trung tâm Khuyến nông tỉnh Hà Giang (2013), Đối với giống lúa
thuần các loại lượng phân bón 90kgN/ha + 64kg P2O5 + 90kgK2O kết hợp với 8
tấn phân chuồng và 400kgCaCO3. Đối với giống lúa lai các loại lượng phân bón
138kgN/ha + 80kgP2O5 + 120kgK2O kết hợp với 8 tấn phân chuồng và
PHẦN 3.VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU