Theo Đinh Văn Lữ và cs. (1976) thì đối với lúa gieo thẳng do kết cấu quần thể của ruộng lúa có những đặc điểm khác với lúa cấy, nhất là sự phân bố rễ lúa trong
đất đã làm cho quá trình hút thu dinh dưỡng của cây thay đổi. Sự tạo thành một màng lưới những bộ rễ dày đặc, chằng chịt với nhau đã tạo nên một diện tích hút dinh dưỡng khá lớn của cả quần thể ruộng lúa gieo thẳng. Vì vậy, nó đòi hỏi cung cấp liên tục một lượng chất dinh dưỡng cần thiết qua các thời kỳ sinh trưởng.
Trong các yếu tố dinh dưỡng, đạm là yếu tố chủ yếu ảnh hưởng nhiều đến năng suất. Bón phân đạm cho lúa gieo thẳng được nhiều nhà khoa học trên thế giới quan tâm nghiên cứu. Theo De Datta (1990), lúa gieo thẳng hút NH4+ nhanh hơn lúa cấy ở 20 ngày đầu vì ở giai đoạn đầu lúa cấy bị tổn thương bộ rễ. Trong trường hợp không bón đạm hoặc bón đạm ở mức thấp dưới 75 kg N/ha, lúa gieo thẳng cho năng suất cao hơn lúa cấy; khi tăng phân đạm tới 75 kg N/ha trở lên, năng suất lúa gieo thẳng và cấy gần ngang nhau. Ramaiah (1986) thì cho rằng ở giai đoạn 30 ngày sau gieo, lúa gieo thẳng hút đạm mạnh hơn lúa cấy, ngược lại lúa cấy hút đạm mạnh hơn lúa gieo thẳng vào giai đoạn cuối sinh trưởng và chín.
Ở Philippin, bón phân đạm cho lúa gieo thẳng ít hơn lúa cấy nhưng năng suất đạt được như nhau vì lúa gieo thẳng hấp thụ 47% lượng đạm tổng sốđem bón, còn lúa cấy chỉ hấp thụ được 37%, mất đạm do bay hơi ở lúa gieo thẳng giảm 10% so với lúa cấy. Như vậy, vùng Đông Nam Á nếu trồng lúa bằng phương pháp gieo thẳng sẽ có thể tiết kiệm được phân đạm hàng năm tương đương 450 triệu USD (De Datta, 1990).
Tại Triều Tiên người ta tiến hành thí nghiệm bón phân đạm cho lúa gieo thẳng với liều lượng 80, 160 và 240 kg N/ha, chia làm 5 lần bón: 20% bón lót, 30% bón thúc lúa 5 lá, 20% thúc lúa 7 lá, 20% thúc đòng và 10% thúc trổ đều. Kết quả cho thấy ở lượng bón 160 kg N/ha và 240 kg N/ha cho năng suất như nhau (4,8 tấn/ha), lượng bón 80 kg N/ha cho năng suất chỉ kém 2 lượng bón trên 0,4 tấn/ha (Lim et al., 1991).
Ở Ấn Độ, trong mùa mưa, bón phân đạm với liều lượng 80 kg N/ha đã làm gia tăng năng suất lúa và đạm được chia thành 4 lần bón vào lúc 10, 30, 45 và 60 ngày sau khi gieo cho năng suất cao hơn một cách có ý nghĩa so với bón 3 lần vào các thời điểm 10, 30 và 45 ngày sau gieo (Bhattcharya and Singh, 1992).
2.3.4. Phòng trừ cỏ dại cho lúa gieo thẳng
Các kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước gần đây cho thấy biện pháp gieo thẳng các giống lúa cao sản đã dẫn tới sự xâm nhập của cỏ dại ngày một nghiêm trọng hơn đặc biệt là cỏ lồng vực (Dương Văn Chín, 1995 và Hoàng Anh Cung,
1981). Sự cạnh tranh của cỏ dại với cây trồng dẫn tới sự thất thoát về năng suất biến động từ 44 – 100% tùy thuộc vào kiểu canh tác khác nhau (Moody, 1993). Năng suất lúa tại Philippin giảm gần 13% vào mùa mưa và 11% vào mùa khô do cạnh tranh với cỏ dại gây ra; tương tự như vậy ở Mỹ là 15% (Smith, 1989).
Ở Việt Nam sự thất thoát giảm năng suất do cạnh tranh của cỏ dại gây ra ở ĐBSCL ước tính lên tới 46% (Dương Văn Chín, 1997). Ước lượng trên toàn thế giới, năng suất giảm do cạnh tranh cỏ dại là khoảng 10% (De Datta, 1990).
Hiện nay, một tác nhân quan trọng nữa được xác định gây ảnh hưởng nhiều tới năng suất lúa đó là lúa cỏ. Lúa cỏđược coi là dịch hại mới cho vùng trồng lúa với phương pháp gieo thẳng. Sự xuất hiện của lúa cỏ là mối đe dọa lớn đối với kỹ nghệ sản xuất lúa gạo nhiều nước. Tại ĐBSCL, sự lây lan lúa cỏ nghiêm trọng nhất trên lúa gieo khô, tiếp đến là lúa gieo ướt, thấp nhất là trên lúa cấy, vụ hè thu nghiêm trọng hơn so với các vụ khác (Dương Văn Chín, 1995, 1997).
Đểđánh giá tác động của mật độ lúa cỏ (Oryza sativaL. f. spontanea) đến sự sinh trưởng, phát triển và năng suất của lúa gieo thẳng và lúa cấy. Cao et al. (2007) thuộc Trường Đại học Fudan – Trung Quốc đã thực hiện một thí nghiệm đồng ruộng gồm 2 phương pháp gieo cấy (gieo thẳng và cấy) và 4 mật độ lúa cỏ (0; 5; 25 và 125 cây/m2). Số liệu thí nghiệm đã chỉ ra rằng trên ruộng lúa gieo thẳng, lúa cỏ phát triển kém hơn có ý nghĩa so với trên ruộng lúa cấy. Ngược lại, với sự có mặt của lúa cỏ thì lúa gieo thẳng sinh trưởng tốt hơn, đẻ nhánh nhiều hơn và cho năng suất cao hơn lúa cấy.
Đối với lúa, giai đoạn 40-50 ngày sau khi gieo là giai đoạn cạnh tranh gay gắt nhất, năng suất lúa sẽ giảm đột ngột nếu giai đoạn này không được phòng trừ cỏ dại (Vega et al., 1967). Ở giai đoạn từ gieo đến 20 ngày sau gieo, khả năng cạnh tranh của cỏ không ảnh hưởng tới năng suất lúa (Chon et al., 1993). Do vậy việc trừ cỏ cho lúa gieo thẳng cần được thực hiện nghiêm ngặt vào giai đoạn từ 30 – 50 ngày sau gieo, trong đó 40 ngày sau gieo nếu được làm sạch cỏ thì năng suất cao nhất.
Biện pháp gieo hàng chỉ phát huy ưu thế trong điều kiện được quản lý cỏ dại một cách chặt chẽ và trong điều kiện như vậy gieo hàng sẽ cho năng suất tích lũy chất khô, số hạt chắc/bông và năng suất cao hơn gieo vãi một cách rõ rệt.
Trong báo cáo Hội thảo lúa quốc tế tổ chức từ ngày 31/3 đến 3/4 năm 2000, tại IRRI (Philippin), Hill đã cho biết: Quản lý nước là kỹ thuật canh tác quan
trọng nhất quyết định sự thành công hay thất bại của việc kiểm soát cỏ dại trên ruộng lúa gieo thẳng. Lúa cấy phần lớn cho phép sử dụng biện pháp tưới ngập sớm như là một biện pháp kiểm soát cỏ dại. Tuy nhiên, khi chi phí lao động tăng cao thì nông dân ở Nam Á và Đông Nam Á đã chuyển sang sản xuất lúa gieo thẳng ngày càng tăng, trong khi lúa gieo thẳng ở vùng nhiệt đới khó có thể áp dụng tưới ngập sớm hay tưới ngập liên tục. Tháo cạn nước đầu vụ tạo điều kiện thuận lợi cho sự phát triển của rễ và bám vào đất cây lúa non dễ dàng luôn đi kèm với sự tăng cỏ dại. Hơn nữa thời gian và mức độ tháo cạn nước ảnh hưởng rất lớn đến thành phần và mật độ cỏ dại. Để ruộng cạn hoặc giữ lớp nước nông trong giai đoạn sinh trưởng đầu của cây lúa kích thích sự nảy mầm và sinh trưởng của các loài cỏ dại như cỏ lồng vực (Echinochloa), cỏ lông công (Leptochloa), trong khi tưới ngập liên tục kích thích sự phát triển của các loài cỏ thủy sinh lá rộng như cỏ rau mác (Monochoria vaginalis). Do đó, sự chuyển từ cấy lúa sang gieo thẳng dẫn đến gia tăng sự cạnh tranh của hệ cỏ dại và các chất diệt cỏđược sử dụng ngày càng nhiều hơn. Vấn đề trì hoãn tưới ngập hoặc tháo cạn nước để tiến hành gieo thẳng càng trở nên tồi tệ vì đồng ruộng không bằng phẳng và hệ thống tưới tiêu yếu kém ở các nước Châu Á. Ngay cả khi ruộng được tưới ngập thì sự khác biệt vềđộ sâu nước chỉ vài cm cũng có thể thay đổi đáng kể thành phần của hệ cỏ dại (Hill et al., 2001).
Đưa nước vào ruộng sớm từ 3 – 5 ngày sau gieo với mực nước ngập 5cm đã hạn chế tốt cỏ lồng vực và gia tăng năng suất lúa so với đưa nước muộn 7 – 10 ngày sau gieo (Tống Văn Khiêm, 1993). Đưa nước vào ruộng sớm từ 4 ngày sau gieo đã hạn chế tốt sự nảy mầm, phát triển và cạnh tranh của nhóm cỏ hòa thảo, đặc biệt là cỏ lồng vực và cỏ đuôi phụng trong ruộng lúa gieo ướt; duy trì mực nước ngập trong ruộng 5 cm trở lên đã hạn chế khá tốt khả năng lây nhiễm của nhóm cỏ hòa thảo (Chu Văn Hách, 1999).
Luân canh cây trồng có thể được sử dụng để làm giảm tới mức thấp nhất thiệt hại do cỏ dại gây ra cho cây trồng. Các kết quả nghiên cứu cho thấy luân canh lúa với đậu tương đã làm giảm một cách đáng kể sự lấn át của lúa cỏ trong các vụ kế tiếp (Griffin et al., 1991).
Sự cạnh tranh của cỏ dại ở lúa gieo thẳng lớn hơn so với lúa cấy, do cỏ và lúa sinh trưởng cùng lúc nên việc trừ cỏ bằng hóa chất diệt cỏ cũng gặp nhiều khó khăn. Tuy nhiên sử dụng thuốc diệt cỏ vẫn là một biện pháp có hiệu quả thiết thực và kinh tế để giảm sự cạnh tranh của cỏ dại và sự thiệt hại trong sản xuất
lúa. Sử dụng thuốc trừ cỏ trên ruộng lúa gieo thẳng giảm thời gian để kiểm soát cỏ dại xuống còn 84 giờ/ha, trong khi cấy lúa thì phải làm cỏ bằng tay ít nhất 2 lần với 590 giờ/ ha (Mazid et al., 2008). Hiệu lực của thuốc cỏ phụ thuộc vào tỷ lệ áp dụng, sự cạnh tranh của cây cỏ, các yếu tố về đất đai, khí hậu, độ ẩm (Gogoi et al., 1994).
Khi nghiên cứu các biện pháp quản lý cỏ dại trên lúa gieo thẳng ở Pakistan, Hussain et al. (2008) đã tiến hành thử nghiệm để so sánh hiệu quả của 4 loại thuốc trừ cỏ khác nhau so với phương pháp làm cỏ bằng tay. Kết quả thí nghiệm cho thấy 2 loại thuốc trừ cỏ Nominee 100SC và Sunstar Gold 60WP cho hiệu quả tốt nhất, kiểm soát được 90,5% và 87,15% cỏ dại (tương ứng với 2 loại thuốc). Lợi nhuận thu được cao nhất ở công thức sử dụng thuốc trừ cỏ và thấp nhất đối với công thức làm cỏ bằng tay. Theo tác giả thì làm cỏ bằng tay là phương pháp tốn nhiều thời gian và lao động nên không thể áp dụng khi sản xuất quy mô lớn.
2.4. TÌNH HÌNH SỬ DỤNG PHÂN BÓN CHO LÚA
2.4.1. Tình hình sản xuất và tiêu thụ phân bón trên thế giới
Phân bón có từ rất lâu đời cùng với sự ra đời của nền nông nghiệp và bắt đầu bằng việc sử dụng các loại phân hữu cơ. Từ trước Công Nguyên con người đã quan tâm đến việc bón phân hữu cơ cho ruộng, ở Trung Quốc đã biết bón phân xanh và phân bón đã được bắt đầu sử dụng từ các phân của động vật và mở rộng ra các loại phân hữu cơ khác.
Sang thế kỷ XX, nền nông nghiệp thế giới chuyển từ nông nghiệp truyền thống sang nông nghiệp hiện đại đã khiến cho năng suất lúa tăng gấp đôi. Vì vậy, trên thế giới lượng N, P, K sản xuất không ngừng tăng lên. Theo Hiệp hội Công nghiệp Phân bón Quốc tế (IFA), sản xuất phân bón thế giới từ năm 2002 đến năm 2007 tăng trung bình 3,7%/năm, nhưng do năm 2008 – 2009 tăng trưởng âm nên kéo theo cả giai đoạn 2002 – 2009 sản xuất phân bón thế giới chỉ tăng trung bình 1,7%/năm. Cuối năm 2009, thị trường phân bón đã hồi phục nhưng mới có chỉ có đạm tăng trưởng nhẹ, lân và kali giảm. Trong các nước sản xuất phân bón chủ lực, Trung Quốc dẫn đầu chiếm 33% tổng sản lượng của thế giới, tiếp đến là Mỹ 10%, Ấn độ 9% và Nga 9%, Châu Âu 8%, các nước khác 26%.
Nguồn: FAOSTAT.FAO.ORG
Hình 2.1. Tỷ lệđóng góp của các nước sản xuất phân bón trên thế giới năm 2010/2011
Trong các sản phẩm phân bón sản xuất và cung ứng trên thị trường thì ure chiếm tỷ trọng lớn nhất tiếp đến NPK các loại, MOP, AN và DAP/MAP. Theo số liệu của Fetercon, năm 2013, Trung Quốc cung cấp đến 29% tổng nguồn cung đạm ure toàn cầu, Ấn Độ 8% và Nga với 6%. Nguồn cung Lân và Kali tập trung khi nhóm 10 quốc gia sản xuất lớn nhất thế giới đã chiếm đến 86% và 97% nguồn cung Lân và Kali.
Tiêu thụ phân bón có liên quan chặt tới sản xuất nông nghiệp. Nếu sản xuất thuận lợi, kinh tế và thị trường phát triển thì nhu cầu phân bón tăng cao. Chính vì vậy, trong một số giai đoạn tình hình kinh tế thế giới bất ổn, sản xuất khủng hoảng sẽ kéo sản xuất và tiêu thụ phân bón giảm xuống. Theo Hiệp hội Công nghiệp Phân bón Quốc tế, mức tiêu thụ phân bón đạt gần 173 triệu tấn vào năm 2007, sau đó giảm mạnh xuống còn 155.3 triệu tấn vào năm 2008/2009 (do khủng hoảng kinh tếở nhiều nước) và tăng trở lại vào cuối năm 2009 lên 163,5 triệu tấn, và ước đạt 184 triệu tấn (tính theo lượng dinh dưỡng). Dự báo niên vụ 2014-2015, nhu cầu phân bón các loại của thế giới sẽ tiếp tục tăng trưởng 2-2,1% đạt 187,9 triệu tấn.
Bảng 2.5. Nhóm 10 nước tiêu thụ phân bón lớn nhất toàn cầu năm 2010 - 2011 Đơn vị tính: Triệu tấn Nước N P2O5 K2O Tổng Trung Quốc 34,1 11,7 5,3 51,1 Ấn Độ 16,15 8 3,8 27,95 Mỹ 11,93 3,99 4,26 20,18 Braxin 2,7 3,3 3,8 9,8 Indonesia 3,35 0,5 1,05 4,9 Pakistan 2,93 0,8 0,03 3,76 Pháp 2,12 0,45 0,48 3,05 Cannada 1,94 0,65 0,32 2,91 Đức 1,7 0,25 0,38 2,33 Nga 1,38 2,26 0,35 2,26 Tổng cộng 78,3 30,76 20,73 128,24 Nguồn: IFA (2011)
Trong các nước tiêu thụ phân bón trên thế giới Trung Quốc là nước tiêu thụ phân bón lớn nhất, tiếp đến đến Ấn Độ, Mỹ, Braxin,… nhóm 10 nước này chiếm trên 74% sản lượng tiêu thụ toàn cầu (Bảng 2.5).
Trong các sản phẩm phân bón được tiêu thụ thì sản lượng ure chiếm nhiều nhất, có đến 150 triệu tấn tiêu thụ trong năm 2010 và lượng này tăng lên 155 triệu tấn năm 2011. Ngoài ra, các loại phân bón DAP, MAP, NPK,… cũng được người nông dân ngày càng quan tâm.
2.4.2. Tình hình sử dụng phân bón cho lúa ở Việt Nam
Việt Nam là một trong những nước sử dụng phân bón tương đối cao do người dân áp dụng rất nhiều biện pháp kỹ thuật trong thâm canh. Việt Nam hiện đang là một trong 20 quốc gia sử dụng phân bón cao nhất thế giới. Trong đó, lúa có nhu cầu phân bón lớn nhất chiếm 65% trong nhu cầu tiêu thụ phân bón Việt Nam.
Theo FAOSTAT.FAO.ORG, lượng phân bón sử dụng của Việt Nam đang có mức cao lên đến 297kg/ha so với mức 156kg/ha của các quốc gia lân cận điều này làm năng suất lúa Việt Nam cao hơn so với các quốc gia lân cận (55,7 tạ/ha so với 38,9 tạ/ha, 2011) nhưng do tình trạng ô nhiễm môi trường vì lạm dụng loại
phân bón hoá học nên lượng phân bón sử dụng giảm dần trong những năm gần đây.
Trong năm 2014 Việt Nam tiêu thụ khoảng 10,8 triệu tấn phân bón, tăng trưởng khoảng 4%. Trong đó, nhu cầu tiêu thụ phân NPK là lớn nhất khi chiếm đến 37% tổng nhu cầu, với giá trị khảng 110 nghìn tỷđồng/năm.
Theo số liệu Tài Chính Hải Quan, nhập khẩu phân bón của Việt Nam năm 2014 đạt 3,79 triệu tấn, trị giá 1,237 tỷ USD giảm 17,85% về lượng và 26,38% về trị giá so với cùng kỳ năm 2013.
Xuất khẩu phân bón của Việt Nam trong năm 2014 đạt khoảng 1,078 triệu tấn các loại, kim ngạch 383,7 triệu USD, tăng nhẹ 0,51% về lượng nhưng giảm 8,06% về giá trị so với cùng kỳ năm 2013.
Theo dự báo của Hiệp hội Công nghiệp Phân bón Quốc tế (IFA), trong năm 2015 cả nước cần khoảng 10,83 triệu tấn phân bón các loại không thay đổi so với năm 2014.
NPK là mặt hàng có lượng xuất khẩu lớn nhất đạt 338,86 nghìn tấn chiếm tỷ trọng 31,42% về lượng; Ure đứng thứ 2 chiếm mức tỷ trọng 27,84% tương đương 300,25 nghìn tấn. Xuất khẩu phân bón sang Campuchia vẫn lớn nhất với 461,79 nghìn tấn chiếm tỷ trọng 42,82% giảm so với mức tỷ trọng 47,38% trong năm 2013 và giảm 9,17% so với lượng xuất khẩu năm 2013.
Hiện nay, trong sản xuất để được năng suất tối đa con người đã quá lạm dụng phân bón hoá học, gây lãng phí nghiêm trọng. Theo số liệu tính toán của các chuyên gia trong lĩnh vực nông hoá học ở Việt Nam, hiện nay hiệu suất sử dụng phân đạm mới chỉ đat từ 30-45%, lân từ 40-45% và kali từ 40-50%, tuỳ theo chân đất, giống cây trồng, thời vụ, phương pháp bón, loại phân bón,…
Hệ số sử dụng chất dinh dưỡng của phân bón ở nước ta thấp. Đối với lúa hệ