CHƯƠNG 3 : PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
3.2 Phương pháp
3.2.1 Khảo sát đặc tính mơi trường đất vùng canh tác bắp lai
Đất nghiên cứu: đất có tên phân loại Eutric Fluvisol (Tầng chẩn đốn và đặc tính chẩn đốn được sử dụng để phân loại đất theo tiêu chuẩn FAO-WRB (1998) và phân loại đất theo hướng dẫn của hệ thống phân loại FAO-WRB (2006). Màu đất được so theo quyển so màu đất Munsell Soil Colour (KIC USA, 1990)). Vùng nghiên cứu được thực hiên trên 3 xã Quốc Thái, Phú Hữu và Khánh An thuộc huyện An Phú, tỉnh An Giang.
Thời gian: khảo sát đất được thực hiện vào 2 vụ Đông Xuân 2014 -2015 và 2015 - 2016 (từ giữa tháng 10 đến tháng cuối 2 năm sau). Trên vùng đất trồng bắp lai với giống bắp lai khảo sát là giống NK7328.
Phương pháp thu mẫu đất: Mẫu đất được thu ở độ sâu 0 - 20 cm và 20 - 40 cm. Mẫu đất được thu ở 80 hộ trồng bắp lai (40 mẫu mùa vụ Đông Xuân 2014 - 2015 và 40 mẫu mùa vụ Đông Xuân 2015 -2016). Trên mỗi lơ ruộng lấy 5 điểm theo đường chéo góc, trộn đất cẩn thận theo cùng độ sâu để lấy một mẫu đại diện khoảng 500 gram cho vào túi nhựa, ghi ký hiệu mẫu (địa điểm, ngày lấy mẫu, độ sâu). Phơi khơ mẫu trong khơng khí ở nhiệt độ phịng rồi nghiền nhỏ qua rây 2 mm
và 0,5 mm cho phân tích các tính chất lý hóa học đất. Các chỉ tiêu và phương pháp phân tích đất được trình bày ở Bảng 3.1.
Bảng 3.1: Chỉ tiêu và phương pháp phân tích đất.
STT Chỉ tiêu Đơn vị Phương pháp*
1 pHH2O Trích bằng nước cất, tỷ lệ 1:5 (đất/nước), đo bằng pH kế. 2 EC mS/cm Trích bằng nước cất, tỷ lệ 1:2,5 (đất/nước), đo bằng EC kế. 3 P dễ tiêu –
Bray2 mg
P2O5/kg
Phương pháp Bray2: trích đất với HCl 0,1N + NH4F 0,03N, tỷ lệ 1:7 (đất: dung dịch trích) sau đó được đo theo phương pháp so màu trên máy quang phổ ở bước sóng 880 nm.
4 Nts %N Công phá với H2SO4đđ- CuSO4-Se, tỷ lệ: 100-10-1. Chưng cất Kjeldahl (Bremmer 1996).
5 Pts % P2O5 Công phá bằng H2SO4đđ - HClO4, hiện màu của
phosphomolybdate với chất khử là acid aascorbic, so màu trên máy sắc kế.
6 CEC
meq/ 100g
Được xác định bằng phương pháp bão hịa khơng đệm (đây là phương pháp được cải tiến từ phương pháp của Gillman, 1979) với dung dịch trích là MgSO4 0.02M, chuẩn độ lượng Mg2+ dư bằng dung dịch EDTA 0,05M (Houba et al., 1995).
7 Ktđ Natđ
Catđ Mgtđ meq/ 100g
Dịch trích mẫu đất với BaCl2 0,1M và được đo trên máy hấp thu nguyên tử.
8 CHC % Được xác định theo phương pháp Wallkley- Black trên
nguyên tắc oxy hóa chất hữu cơ bằng K2Cr2O7 trong môi trường H2SO4 đậm đặc, sau đó chuẩn độ lượng dư K2Cr2O7 bằng FeSO4 0,5N với chất chỉ thị màu là diphenylamine. 9 Fetd %Fe2O3 Trích ở tỷ lệ 1:20 (khối lượng: thể tích) với dung dịch
oxalate – oxalic acid ở pH=3, đo trên máy hấp thu nguyên tử.
10 Cu, Zn,
Mn ppm Vô cơ mẫu đất bằng HNO3, HClO4 và H2SO4, sau đó mẫu được đo trên máy hấp thu nguyên tử.
11 Sa cấu đất %
3.2.2 Ứng dụng hệ thống chẩn đốn DRIS trong đánh giá định tính tình trạng dinh dưỡng cho cây bắp lai
3.2.2.1 Xác định hàm lượng dinh dưỡng trong láPhương pháp thu mẫu và xử lý mẫu lá bắp Phương pháp thu mẫu và xử lý mẫu lá bắp
Số lượng mẫu lá thu được 80 mẫu (Theo Walworth and Sumner, 1988, nguồn dữ liệu để thành lập tiêu chuẩn DRIS bao gồm năng suất cây trồng và phân tích hóa học của mơ lá, và thơng tin này có thể thu được từ cây trồng thương mại hoặc đơn vị thử nghiệm. Kích thước của các nguồn dữ liệu khơng phải là một yếu tố có liên quan trực tiếp đến chất lượng của các tiêu chuẩn DRIS, mà là chất lượng của nguồn dữ liệu. Theo nhiều nhóm tác giả khác nhau như: Bender et al., 2013; Youssef et al., 2013… Nguồn dữ liệu cho thiết lập bộ Dris chuẩn với cở mẫu > 50 mẫu, và được thực hiện phân tích mẫu trên lá với các yếu tố dinh dưỡng > 9 dinh dưỡng (N, P, K, Ca, Mg, Cu, Zn, Mn,…).
Mẫu lá được thu vào hai giai đoạn phát triển của cây V10 và R1. Giai đoạn phát triển V10 và R1 là hai giai đoạn nhạy cảm của cây bắp và có ảnh hưởng rất lớn đến kích thước trái và năng suất thu hoạch (Dierolf et al. (2001). Giai đoạn V10 là giai đoạn phát triển tích cực của cây bắp, thiếu chất dinh dưỡng ở giai đoạn này sẽ ảnh hưởng rõ rệt đến sự tăng trưởng và phát triển của trái. Phân tích lá về chất dinh dưỡng ở giai đoạn R1 cho tương quan rất cao với năng suất hạt cuối cùng và hiệu xuất sử dụng phân bón (Ngơ Hữu Tình (2003). Tổng lượng mẫu lá cần thu là 160 mẫu (80 mẫu cho từng giai đoạn phát triển V10 và R1). Mẫu lá được thu ở thí nghiệm bón đầy đủ dưỡng chất để đảm bảo cây bắp sinh trưởng, phát triển tốt và năng suất đạt tối ưu nhất. Mẫu được thu vào vụ Đông
Xuân năm 14-15 và 15-16.
Giai đoạn V10: là giai đoạn sinh trưởng khi cây đạt 10 lá, mẫu lá bắp được thu thập ở vị trí lá +3 (lá thứ hai tính từ lá +1).
Giai đoạn R1: là giai đoạn phun râu của cây bắp và mẫu lá bắp được thu thập ở vị trí lá ơm trái.
Mẫu lá trên mỗi hộ lấy 16 điểm ngẫu nhiên tương ứng với 16 lá/mẫu (không thu lá bị sâu bệnh) cho vào túi nhựa, ghi ký hiệu mẫu (địa điểm, ngày lấy mẫu, giai đoạn lấy mẫu). Mẫu được loại bỏ gân lá, cân sinh khối và được sấy ở nhiệt độ 700 C rồi nghiền mịn qua máy nghiền cho phân tích các hàm lượng dưỡng chất trong mẫu thực vật.
Phương pháp phân tích hàm lượng dưỡng chất N, P, K, Ca, Mg, Cu, Fe, Zn và Mn trong lá được trình bày ở Bảng 3.2.
Bảng 3.2: Phương pháp phân tích hàm lượng dưỡng chất trong mẫu thực vật.
STT Dưỡng chất Phương pháp xác định* Công phá mẫu
K, Ca, Mg, Cu,
3 Fe, Zn, và Mn tổng số
Đo trên máy hấp thu nguyên tử
khử khoáng + 100ml H2SO4 96%, H2O2 được sử dụng để oxy hóa
Walsh and Beaton (1973)
Thang đánh giá dưỡng chất trong lá bắp lai được trình bày ở Bảng 3.3.
Bảng 3.3: Thang đánh giá dưỡng chất trong lá bắp lai giai đoạn phát triển R1.
Dưỡng chất Thấp (%) Trung bình (%) Cao (%)
N < 2,9 3-5 > 5 P2O5 < 1,14 1,37-2,74 > 2,74 K2O < 3,6 4,3-6,26 > 7,2 Ca < 0,3 0,3-1,0 > 1,0 Mg < 0,15 0,2-0,6 > 0,6 Dierolf et al., (2001) 1 N tổng số Chưng cất Kjeldhal
3.2.2.2 Xây dựng hệ thống chẩn đoán DRIS (bộ chuẩn DRIS)Phương pháp tính chỉ số DRIS cho các dưỡng chất Phương pháp tính chỉ số DRIS cho các dưỡng chất
Kết quả phân tích hàm lượng các dưỡng chất N, P, K, Ca, Mg, Cu, Zn, Mn, Fe được sử dụng trong tính tốn các chỉ số DRIS (DRIS index) cho các dưỡng chất theo công thức của Walworth and Sumner (1987). Mỗi dưỡng chất có một chỉ số DRIS riêng và được tính theo 3 bước:
(i) Tính tất cả các cặp tỷ lệ kết hợp cho các dưỡng chất theo tiêu chuẩn DRIS của Elwali and Gashcho (1984), như N/P, N/K, N/Ca, …
(ii) Tính các hàm cho tất cả các cặp tỷ lệ dưỡng chất như ∫(N/P), ∫(N/K), ∫(N/Ca), …. Giả sử N/P, N/K, N/Ca… là các cặp tỷ lệ của các nghiệm thức cần chẩn đoán và n/p, n/k, n/ca… là các cặp tỷ lệ của tiêu chuẩn DRIS và CV là hệ số biến động của tiêu chuẩn DRIS ứng với từng cặp tỷ lệ thì cơng thức tính của các hàm ∫(N/P), ∫(N/K), ∫(N/Ca), ….như sau:
Nếu N/P < n/p thì ∫(N/P) = [1-(n/p) / (N/P)] (1000/CVn/p) và Nếu N/P > n/p thì ∫(N/P) = [(N/P) / (n/p)-1] (1000/CVn/p) Tương tự như vậy tính cho các hàm khác.
(iii) Tính chỉ số DRIS cho từng dưỡng chất, bằng trung bình của tổng các hàm mà các dưỡng chất đó tham gia. Giả sử IN (IP, IK,….) là chỉ số DRIS của N (P, K, …) (DRIS index N, P, K, …). Cơng thức tính cụ thể như sau:
IN = [∫(N/P)+∫(N/K)+∫(N/Ca)+∫(N/Mg)+∫(N/Cu)-∫(Mn/N)-∫(Fe/N)-∫(Zn/N)]/8 IP = [-∫(N/P)-∫(K/P)-∫(Ca/P)+∫(P/Mg)-∫(Cu/P)-∫(Mn/P)-∫(Fe/P)-∫(Zn/P)]/8 IK = [-∫(N/K)+∫(K/P)+∫(K/Ca)+∫(K/Mg)+∫(K/Cu)-∫(Mn/K)-∫(Fe/K)-∫(Zn/K)]/8 ICa=[-∫(N/Ca)+∫(Ca/P)-∫(K/Ca)+∫(Ca/Mg)-∫(Cu/Ca)-∫(Mn/Ca)-∫(Fe/Ca)-∫(Zn/Ca)]/8 IMg=[-∫(N/Mg)-∫(P/Mg)-∫(K/Mg)-∫(Ca/Mg)-∫(Mn/Mg)-∫(Fe/Mg)-∫(Zn/Mg)-∫(Cu/Mg)]/8 ICu=[-∫(N/Cu)+∫(Cu/P)-∫(K/Cu)+∫(Cu/Ca)+∫(Cu/Mg)-∫(Mn/Cu)-∫(Fe/Cu)-∫(Zn/Cu)]/8 IZn=[∫(Zn/N)+∫(Zn/P)+∫(Zn/K)+∫(Zn/Ca)+∫(Zn/Mg)-∫(Mn/Zn)-∫(Fe/Zn)+ ∫(Zn/Cu)]/8 IMn=[∫(Mn/N)+∫(Mn/P)+∫(Mn/K)+∫(Mn/Ca)+∫(Mn/Mg)∫(Fe/Mn)+∫(Mn/Zn)+∫(Mn/Cu)]8 IFe=∫(Fe/N)+∫(Fe/P)+∫(Fe/K)+∫(Fe/Ca)+∫(Fe/Mg)+∫(Fe/Mn)+∫(Fe/Zn)+∫(Fe/Cu)]/8
Kết quả sau khi tính tốn nếu dưỡng chất dư thừa (giá trị chỉ số DRIS dương), cân bằng (chỉ số DRIS bằng 0), thiếu (chỉ số DRIS âm).
Xử lý số liệu
+ Tính tỷ lệ hàm lượng dưỡng chất N/P, N/K và K/P ...., tính chỉ số DRIS cho các dưỡng chất và tính chỉ số cân bằng dưỡng chất.
3.2.2.3 Thẩm định khả năng chẩn đoán của DRIS
Mẫu lá của bắp lai trồng trên đất phù sa, các nghiệm thức bón thiếu một loại dưỡng chất (-N, -P và -K) được giả định là hàm lượng của loại nguyên tố khơng được bón trong các mẫu lá này sẽ ở mức rất thấp. Thí dụ, mẫu lá của nghiệm thức khuyết N sẽ có hàm lượng N ở mức thấp, do đó chỉ số N (IN) có giá trị thấp hoặc giá trị âm. Vì vậy, các mẫu này được xem là đối chứng để sử dụng trong thẩm định khả năng chẩn đốn của bộ DRIS.
Trên các nghiệm thức của thí nghiệm lơ khuyết (mục 3.2.3), mẫu lá được thu vào hai giai đoạn phát triển của cây: giai đoạn V10 và giai đoạn R1. Mẫu được thu ngẫu nhiên 16 lá với tổng lượng mẫu lá cần thu là 800 mẫu (5NT x 2 giai đoạn x 80 hộ). Phương pháp phân tích hàm lượng dưỡng chất N, P, K, Ca, Mg, Cu, Fe, Zn và Mn trong lá được trình bày ở Bảng 3.2.
Xử lý số liệu
+ Phân tích tương quan giữa các chỉ số DRIS và hàm lượng các dưỡng chất. + Xếp hạng chỉ số DRIS cho đánh giác từng loại dưỡng chất.
3.2.2.4 Đánh giá kết quả chẩn đoán theo DRIS
Mẫu lá được thu ngẫu nhiên các hộ nông dân trồng bắp lai trên phù sa thuộc huyện An Phú, tỉnh An Giang cho đánh tình trạng dinh dưỡng. Mẫu lá được thu vào vụ Đông Xuân 2014-2015 và 2015-2016 ở hai giai đoạn phát triển V10 và R1 của cây (mẫu được thu ngẫu nhiên 16 lá ở nhiều vị trí khác nhau trên ruộng khảo sát), với cở mẫu thu là 80 mẫu cho mỗi giai đoạn (tổng lượng mẫu là 160 mẫu = 80 mẫu x 2 giai đoạn V10 và R1). Phương pháp phân tích hàm lượng dưỡng chất N, P, K, Ca, Mg, Cu, Fe, Zn và Mn trong lá được trình bày ở Bảng 3.2. Chỉ số DRIS được tính cho từng dưỡng chất, bằng trung bình của tổng các hàm mà các dưỡng chất đó tham gia. Giả sử IN (IP, IK, Ica, IMg ….) là chỉ số DRIS của N (P, K, Ca, Mg …) (DRIS index N, P, K, Ca, Mg …) (Cơng thức tính cụ thể được thể hiện ở mục b - Xây dựng hệ thống chẩn đoán DRIS thuộc đề mục 3.2.2).
Xử lý số liệu
+ Đánh giá tình trạng cân bằng dưỡng chất trong lá.
3.2.3 Đánh giá nhu cầu hấp thu dưỡng chất cho cây bắp laiThực hiện thí nghiệm Thực hiện thí nghiệm
Thí nghiệm nơng hộ (on farm-research) được thực hiện trên 80 hộ nông dân ở hai vụ Đông Xuân năm 2014-2015 và 2015-2016, mỗi vụ Đông Xuân thực hiện trên 40 hộ nông dân trên nền đất phù sa huyện An Phú – An Giang với mỗi hộ nông dân là một lần lặp lại. Mỗi lặp lại gồm 5 nghiệm thức (Bảng 3.4), mỗi nghiệm thức thí nghiệm là 36 m2 (6m x 6m). Giống bắp được sử dụng trong thí nghiệm là giống NK7328 của Cơng ty Syngenta được công nhận và cho sản xuất vào tháng 10/2010. Mật độ hạt gieo trồng 55.000 – 60.000 cây ha-1 với 2 hạt/lỗ. Các nghiệm thức của thí nghiệm được trình bày ở Bảng 3.4.
Bảng 3.4: Các nghiệm thức của thí nghiệm.
NT Mơ tả
Lơ được bón đầy đủ (NPK): lơ (6m x 6m) phân đạm, lân và kali được bón NPK với lượng cao để đảm bảo rằng những dinh dưỡng này không làm giới hạn
năng suất hạt.
-N Lô khuyết đạm (0-N): lô (6m x 6m) khơng bón phân đạm, nhưng phân lân và kali vẫn được bón đủ để đảm bảo rằng những dinh dưỡng đa lượng ngồi đạm khơng làm giới hạn năng suất hạt.
-P Lô khuyết lân (0-P): lơ (6m x 6m) khơng bón phân lân, nhưng phân đạm và kali vẫn được bón đủ để đảm bảo rằng những dinh dưỡng đa lượng ngồi lân khơng làm giới hạn năng suất hạt.
-K Lô khuyết kali (0-K): lơ (6m x 6m) khơng bón phân kali, nhưng phân đạm và lân vẫn được bón đủ để đảm bảo rằng những dinh dưỡng đa lượng ngồi kali khơng làm giới hạn năng suất hạt.
Thực tế bón phân của nơng dân (FFP): đây là vùng xung quanh tồn bộ các điểm thí nghiệm. Nơng dân thực hiện việc quản lý dinh dưỡng và cây trồng mà khơng có sự tham gia của nhà nghiên cứu. Ở nghiệm thức này FFP được thu mẫu ở mỗi điểm vào thời điểm thu hoạch để so sánh với lơ được
bón đầy đủ NPK.
210-240N–110-130P2O5–30-45K2O Thực tế bón phân của nơng dân (FFP) (kết quả điều tra vụ ĐX)
Thời kỳ và liều lượng bón phân
Cơng thức bón phân NPK theo khuyến cáo dùng cho thí nghiệm ở vụ Đơng Xuân: 200N - 90 P2O5 - 80K2O (kg/ha) (Pasuquin et al., 2014).
Các thời điểm bón phân:
+ Lần 1: bón lót tồn bộ phân lân.
+ Lần 2: 10 ngày sau khi trồng, bón 1/3 N + ½ KCl. + Lần 3: 20 ngày sau khi trồng, bón 1/3 N
+ Lần 4: 45 ngày sau khi trồng, bón 1/3 N + ½ KCl
Chỉ tiêu nơng học theo dõi
Sinh trưởng: tiến hành đo đạc các chỉ tiêu sinh trưởng trên 80 ruộng thí
nghiệm, vụ Đông Xuân 2014-2015 và 2015-2016, các nghiệm thức của thí nghiệm được trình bày ở Bảng 3.4.
-Chiều cao cây (cm): đo chiều cao của 12 cây cho mỗi nghiệm thức, đo từ sát mặt đất lên tới chót lá cao nhất trên cùng. Chiều cao cây được xác định vào các thời điểm cây bắp được 10 lá (V10), giai đoạn cây bắp phun râu (R1) và giai đoạn chín sinh lý (R6).
- Đường kính thân (cm): đo ở phần ngọn, giữa và gốc sau đó tính trung bình. Mỗi lặp lại của nghiệm thức lấy ngẫu nhiên 12 cây.
Sinh khối, năng suất và tổng hấp thu mẫu thực vật:
-Năng suất bắp (tấn/ha): xác định năng suất hạt của 4 hàng trong nghiệm thức, mỗi hàng dài 3m, ngoại trừ 2 dịng bìa. Qui về ẩm độ hạt 15,5%.
- Sinh khối (thân, lá cùi): cũng được xác định của 4 hàng trong nghiệm thức, mỗi hàng dài 3m, ngoại trừ 2 dịng bìa. Mẫu được tách riêng cho từng bộ phận.
- Tổng hấp thu N, P và K trong cây được tính tốn vào cuối vụ. Tổng hấp thu N, P, K = sinh khối khô (lá, thân, hạt) x hàm lượng (N, P2O5, K2O của từng bộ
phận).
3.2.3.1 Xác định đáp ứng năng suất của cây bắp lai
Lấy mẫu thực vật, xác định hàm lượng và hấp thu dinh dưỡng
Thu mẫu thực vật: thu ngẫu nhiên 6 cây cho một nghiệm thức và xác định
sinh khối lá, thân, hạt và cùi. Mẫu được tách riêng cho từng bộ phận và được sấy khô ở 700C trong 72 giờ rồi tính tốn ra lượng sinh khối khơ trên hecta (qui đổi dựa
trên năng suất và sinh khối của 4 hàng trong nghiệm thức, mỗi hàng dài 3m). Phương pháp phân tích hàm lượng dưỡng chất N, P và K trong lá, thân, hạt và cùi bắp được trình bày ở Bảng 3.2.
Xác định chỉ số thu hoạch (HI): được tính bằng năng suất hạt trên tổng sinh khối
thân, lá, hạt và cùi.
Xác định đáp ứng năng suất:
-Đáp ứng năng suất hạt đối với phân N được tính bằng hiệu suất năng suất hạt của nghiệm thức bón đầy đủ dưỡng chất NPK so với nhiệm thức bón khuyết dưỡng chất N.
-Với dinh dưỡng P và K được tính tương tự
Xác định khả năng cung cấp dưỡng chất của đất (Dobermann and Fairhurst, 2000) được mô tả như sau:
- Khả năng cung cấp K (N và P) từ đất IKS (indigenous potassium supply) được định nghĩa là tổng lượng kali cây hấp thu được ở lơ khơng bón kali (0K), nhưng bón đầy đủ đạm và lân.
IKS = tổng lượng kali hấp thu từ thân, lá, hạt và cùi của lô 0N
-Với dinh dưỡng N và P được tính tương tự.
Đánh giá số liệu
Đáp ứng tăng năng suất của bắp lai được đánh giá đối với 03 loại dưỡng chất là N, P và K. Các địa điểm có mức đáp ứng năng suất >0,5 tấn ha-1 theo từng