CHƯƠNG 2 : TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.4 Những nghiên cứu về SSNM trong và ngoài nước
2.4.1 Ngồi nước
Kỹ thuật bón phân theo lơ khuyết được sử dụng để xác định khả năng cung cấp các dưỡng chất từ đất, đặc biệt là các nguyên tố đa lượng NPK (Dobermann
et al., 2007).
Phương pháp quản lý dưỡng chất theo vùng chuyên biệt được sử dụng đầu tiên cho lúa gạo vào giữa thập niên 1990 như một phương pháp để quản lý động thái dinh dưỡng và để tối ưu hóa cung và cầu của một chất dinh dưỡng theo vùng đặc thù ở một vụ trồng cụ thể (Dobermann et al., 2007). Mơ hình QUEFTS được phát triển bởi Janssen et al. (1990), được sửa đổi và hợp thức hóa để ước tính nhu cầu chất dinh dưỡng tối ưu ở một năng suất mục tiêu (Pathak et al., 2003; Liu et
al., 2006; Witt et al., 2007, 2009; Buresh et al., 2010; Setiyono et al., 2010;
Chuan et al., 2013; Kumar et al., 2014; Pasuquina et al., 2014; Murni et al., 2018).
Kỹ thuật lô khuyết được chứng minh hữu ích trong việc xác định lượng phân bón cần thiết để đạt được một năng suất mục tiêu (Witt and Doberman, 2002). Trong phương pháp này N, P và K được áp dụng ở mức đủ cao để đảm bảo năng suất mà không bị giới hạn bởi một nguồn cung cấp không đầy đủ các chất dinh dưỡng bổ sung. Năng suất mục tiêu có thể được xác định từ các lô mà không bị giới hạn NPK. Một chất dinh dưỡng bị khuyết từ các lô để xác định năng suất bị giới hạn bởi một chất dinh dưỡng.
Đồng bộ lớn hơn giữa nhu cầu cây trồng và cung cấp dinh dưỡng là cần thiết để cải thiện hiệu quả sử dụng chất dinh dưỡng, đặc biệt là đối với N. Chia bón N trong suốt vụ trồng, chứ khơng phải là duy nhất, bón nhiều trước khi trồng cây được biết là có tăng hiệu quả sử dụng N (Cassman et al., 2002).
2.4.2 Trong nước
Theo dự án SSNM - chương trình hợp tác Đại học Cần Thơ và Viện dinh dưỡng cây trồng quốc tế, thời kỳ đầu cây bắp hút chất dinh dưỡng chậm, thời kỳ từ 7 - 8 lá đến sau trổ 15 ngày toàn bộ các bộ phận trên mặt đất cũng như các bộ phận dưới mặt đất của cây bắp tăng trưởng nhanh, các cơ quan sinh trưởng phát triển mạnh, lượng tinh bột và chất khô tăng nhanh. Đây là giai đoạn cây bắp hấp thu chất dinh dưỡng tối đa (bằng 70-90% dinh dưỡng cả vòng đời cây hút). Ở thời kỳ này nếu cây thiếu nước và chất dinh dưỡng sẽ làm giảm năng suất từ 10 - 20%. Trong các yếu tố dinh dưỡng thì N là nguyên tố dinh dưỡng quan trọng bậc nhất của cây bắp.
Sử dụng kỹ thuật lơ khuyết ở tỉnh Sóc Trăng trong vụ Đơng Xn 2005 - 2006 và Đông Xuân 2006 - 2007 cũng cho thấy, mức độ thiếu hụt dinh dưỡng đất ảnh hưởng lớn nhất đến năng suất bắp lai được xác định theo thứ tự là N > P > K (Ngô Ngọc Hưng và ctv., 2009).
Thử nghiệm đáp ứng của bón P trên bắp lai được thực hiện trong nhà lưới trên chín biểu loại đất trồng bắp ở ĐBSCL, kết quả cho thấy các loại đất trong thử nghiệm hầu hết đều có đáp ứng tăng năng suất bắp khi bón P và được phân cấp từ nghèo đến trung bình theo thang đánh giá Bray (Ngô Ngọc Hưng, 2009a và 2009b). Một nghiên cứu khác cũng cho thấy có sự đáp ứng tăng năng suất của bắp lai khi bón P trong điều kiện nhà lưới. Sự đáp ứng cao nhất được ghi nhận trên loại đất xám bạc màu như Tri Tôn 2 (151%) và Mộc Hóa (63,4%) (Lý Ngọc Thanh Xuân và Ngô Ngọc Hưng, 2010).
Nghiên cứu sự hấp thu trung vi lượng của bắp lai thực hiện ở 5 địa điểm thuộc đất phù sa ở tỉnh Sóc Trăng cho thấy hàm lượng Ca và Fe trong cây bắp được phân bố chủ yếu trong thân, riêng hàm lượng Cu lại được phân bố trong hạt nhiều hơn trong thân. Hàm lượng Mg và Fe và Zn được cây bắp hấp thu ở mức bình thường. Tuy nhiên, hàm lượng Ca (0,12%) và Cu (0,12 ppm) trong cây bắp được đánh giá ở mức thấp. Tổng lượng dưỡng chất được cây bắp hấp thu theo thứ tự là khoảng 26 kg Mg/ha, 13 kg Ca/ha, 589 g Fe/ha, 450 g Zn/ha và 13 g Cu/ha (Lâm Ngọc Phương, 2011). Theo tài liệu ghi nhận cũng cho biết rằng bón phân NPK cao hơn nên được áp dụng cho cây bắp đúng cách theo phương pháp SSMN để đạt được năng suất cao hơn (Witt, 2004).
2.5 Chẩn đốn nhu cầu phân bón của cây trồng
Khả năng cung cấp chất dinh dưỡng của đất cho cây tùy thuộc vào số lượng chất dinh dưỡng dự trữ trong đất, quá trình huy động và khả năng rễ có hấp thu được chất dinh dưỡng đó khơng… Vì vậy, phải tiến hành thí nghiệm để đánh giá tình trạng dinh dưỡng của đất và cây trồng để tìm cách sử dụng phân bón có hiệu quả. Theo Đỗ Thị Thanh Ren (2003), các phương pháp để chẩn đốn nhu cầu phân bón của cây trồng như quan sát cây, phân tích đất, phân tích cây và chẩn đốn bằng những thí nghiệm về phân bón.
- Chẩn đốn bằng quan sát cây: tình trạng sinh trưởng của cây phản ánh khả năng đáp ứng chất dinh dưỡng của đất và phân bón. Tuy nhiên, nếu chỉ quan sát thơi thì khó xác định được đúng ngun nhân, vì trong đất có thể cùng thiếu một lúc hai ba chất nên màu sắc thể hiện trên lá khơng đặc trưng.
- Chẩn đốn bằng phân tích đất: phân tích hàm lượng dưỡng chất hữu dụng trong đất thường đơn giản và ít tốn kém, nhưng vấn đề quan trọng là phải tìm phương pháp thích hợp cho từng loại đất để phản ánh tốt nhất sự hấp thu dưỡng chất của cây trồng.
-Chẩn đoán bằng phân tích cây: phân tích cây cho biết trạng thái dinh dưỡng của cây lúc lấy mẫu. Lượng chất dinh dưỡng do cây hút được dùng làm tài liệu tham khảo để tính tốn phân bón theo năng suất kế hoạch và cịn là căn cứ để xác định mức độ khai thác dinh dưỡng dự trữ trong đất. Sau khi có kết quả phân tích, việc lý giải thường dựa trên tổng lượng các dưỡng chất trong lá, hoặc trong các bộ phận thích hợp của cây, đem so sánh với các nồng độ tiêu chuẩn hoặc các “giá trị giới hạn”.
Hình 2.3: Vị trí lá thứ ba trên cây bắp.
Theo hướng dẫn của Eastern Laboratories mẫu lá thường dùng nhất để đánh giá tình trạng dinh dưỡng của cây bắp là lá thứ 3 (Hình 2.3). Mẫu lá được lấy vào giai đoạn cây bắp đang phát triển tích cực.
Theo Dierolf et al. (2001), cho rằng có mối quan hệ giữa mức độ dinh
dưỡng trong lá và năng suất cây trồng. Giá trị tới hạn của các dưỡng chất trong lá thứ ba đã được thiết lập ở các nước cho các mục đích chẩn đốn khác nhau. Cây bắp giai đoạn V10 bắt đầu một sự gia tăng ổn định và nhanh chóng trong sự tích lũy chất dinh dưỡng và sinh khối. Các thời gian giữa sự xuất hiện của lá mới được rút ngắn, với một chiếc lá mới xuất hiện mỗi 2-3 ngày. Nhu cầu về đất chất dinh dưỡng và nước cao để đáp ứng nhu cầu của sự phát triển. Thiếu độ ẩm và chất dinh dưỡng ở giai đoạn này sẽ ảnh hưởng rõ rệt đến sự tăng trưởng và phát triển của trái. Phân bón là cần thiết, đặc biệt là lân và kali. Hai thành phần năng suất (năng suất hạt) và các kích thước trái được xác định trong khoảng thời gian từ V10 với R1. Giai đoạn V10 đến R1 ảnh hưởng rất lớn đến năng suất thu hoạch.
Theo Ngơ Hữu Tình (2003), trong giai đoạn phun râu (R1) bắt đầu khi một vài râu bắp đã nhìn thấy bên ngồi lá bì. Nỗn thụ tinh hay hạt R1 hầu như hồn tồn nằm chìm trong các vật liệu cùi bao quanh và ở bên ngồi có màu trằng. Thời gian này quyết định số noãn sẽ được thụ tinh. Ở giai đoạn này nhu cầu đạm và kali đã đủ còn đạm và lân được hút nhanh. Phân tích lá về chất dinh dưỡng ở giai đoạn này cho tương quan rất cao với năng suất hạt cuối cùng và hiệu xuất sử dụng phân bón.
Bảng 2.1: Chẩn đốn nhu cầu dinh dưởng qua lá của cây bắp.
Hàm lượng dinh dưỡng (% chất khô)
Loại Bộ phận và thời
dinh gian lấy mẫu Bắp Lai Bắp địa phương
dưỡng phân tích
Thiếu Đủ Thiếu Đủ
N <2,9 3-5 <2,5 3-4
P2O5
Lá đối diện và K2O phía dưới trái bắp
<0,25 <1,5 0,3-0,6 1,8-2,6 <0,25 <1,3 0,3-0,5 1,7-3,0 Ca vào thời kỳ phun râu
Mg <0,3 <0,15 0,3-1 0,2-0,6 <0,2 <0,15 0,3-1 0,2-0,5 S <0,15 0,2-0,3 <0,15 0,2-0,3 (Nguồn: Dierolf, 2001)
2.6 Tương tác giữa các dưỡng chất
Tương tác dinh dưỡng trong cây trồng có lẽ là một trong những yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến năng suất của cây trồng hàng năm. Tương tác dinh dưỡng có thể là tích cực, tiêu cực hay trung tính (Fageria, 2002). Nó có thể được đo lường bằng sự tăng trưởng cây trồng và nồng độ chất dinh dưỡng trong mô thực vật.
Chất dinh dưỡng cây trồng hiếm khi hoạt động độc lập. Tương tác giữa các chất dinh dưỡng rất quan trọng bởi vì sự thiếu hụt của một chất dinh dưỡng này làm hạn chế khả năng hấp thu và sử dụng của chất dinh dưỡng khác. Rất nhiều nghiên cứu đã chứng minh rằng có sự tương tác giữa N và các chất dinh dưỡng khác, chủ yếu là P và K, ảnh hưởng đến năng suất cây trồng và hiệu quả sử dụng N. Theo nghiên cứu của Kafle and Sharma (2015), khi bón tăng lượng đạm lên 125%, 150% (125 kgN) làm tăng tức sự hấp thu chất dinh dưỡng đạm, lân và kali hấp thu cùng với sự hấp thu vi chất dinh dưỡng của hạt gia tăng và có tương quan tích cực đến gia tăng năng suất bắp. Đồng thời giữa các hàm lượng đạm làm gia tăng tương quan của một số vi lượng (Cu, Fe, Zn và Mn) đến sinh trưởng và năng suất bắp lai.
Tăng khả năng hấp thu chất dinh dưỡng nitơ, phốt pho và kali cùng với sự hấp thu dưỡng chất trong hạt cũng được quan sát với độ phân giải nitơ trong cây bắp gia tăng. Một sự tương quan khá tiêu cực đã được quan sát giữa các nội dung vi chất dinh dưỡng và năng suất. Tương tác giữa các chất dinh dưỡng ảnh hưởng mạnh bởi nồng độ sau cùng của nó trong mơ cây. Tương tác giữa các chất dinh dưỡng có thể gây ra thiếu hụt, ngộ độc, đáp ứng trên sinh trưởng hoặc thay đổi thành phần dinh dưỡng trong cây, và có thể chun biệt hoặc khơng chuyên biệt trong cơ chế hoạt động (Wilkinson et al., 2000).
Tương tác giữa N và P xảy ra thông thường và làm ảnh hưởng năng suất cây trồng, chủ yếu là do hiệu ứng N làm tăng sự hấp thu P bởi cây trồng (Marschner, 2011). Cơ chế hiệu ứng N bao gồm (i) tăng sự phát triển rễ, (ii) tăng cường khả năng rễ hấp thu và hốn vị P, và (iii) tăng P hịa tan là kết quả của giảm pH đất đi kèm với hấp phụ NH4+ (Wilkinson et al., 2000). Hầu hết cây họ hòa thảo, N và K là chất dinh dưỡng đa lượng đòi hỏi số lượng lớn nhất. Vụ trồng năng suất cao đòi hỏi lượng lớn các chất dinh dưỡng này, và tương tác có ý nghĩa về mặt kinh tế trong nâng cao sản lượng mía thường đi kèm với điều chỉnh sự mất cân bằng của N và K (Miles, 2009).
Ảnh hưởng của việc gia tăng bón N lên nồng độ K trong cây có liên quan đến mức độ khả năng sinh học ở vùng rễ (Wilkinson et al., 2000). Trường hợp hàm lượng kali trong đất cận biên hoặc giới hạn, sự gia tăng cung cấp N thường dẫn đến giảm nồng độ K trong cây do ảnh hưởng pha lỗng (tương tác khơng chun biệt). Tuy nhiên, dưới điều kiện cung cấp K đầy đủ, bón N tăng làm tăng hấp thu K. Khi N thiếu hụt nghiêm trọng, thường là hấp thu K kém đi mặc dù khả năng sinh học của K không giới hạn.
Hệ thống hấp thu của rễ là có hiệu quả cao so với các cation khác (Mengel and Kirkby, 2001), và sự ức chế hấp thu Ca, Mg và Na xảy ra khi tính sẵn sàng sinh học của K gia tăng. Kết quả là, K hấp thu trong cây gia tăng do bón K dẫn đến sự suy giảm hấp thu Ca và Mg được ghi nhận ở các thí nghiệm ngồi đồng. Điều được chú ý rằng khơng có sự đối kháng hỗ tương giữa K, Ca và Mg trong sự hấp thu chúng bởi cây trồng. Vì thế, trong khi tăng lượng K làm giảm hấp thu của Ca và Mg, nhưng sự hấp thu của K nói chung khơng bị ảnh hưởng bởi độ hữu dụng của Ca và Mg trong đất (Wilkinson et al., 2000).
Theo Nguyễn Bảo Vệ và Nguyễn Huy Tài (2004), tương tác giữa các chất dinh dưỡng trong sự hấp thu dưỡng chất của cây trồng có thể là tương tác hiệp lực hoặc tương tác cạnh tranh. Trong một vài trường hợp mối quan hệ giữa các chất dinh dưỡng có thể là vừa hiệp lực, vừa cạnh tranh.
Tương tác của đạm với các dưỡng chất khác
Theo Ignacio et al. (2013), tỷ lệ cân bằng hóa học tương đương cho N và S phân vùng trong các thành phần lá, thân, và tai. Tỷ lệ N đã không thay đổi P, phân vùng chất dinh dưỡng K, S và các thành phần thực vật trong thực vật hoặc sinh sản giai đoạn (trừ ảnh hưởng tỷ lệ N trên lá so với phân vùng gốc P). Gần giai đoạn phun râu, phân vùng chất dinh dưỡng theo thứ tự P> S> K. Chỉ số từ N đến P, K, S và trong các mơ tồn bộ cây bị ảnh hưởng bởi N thay đổi nội dung để đáp ứng với tỷ lệ N. Theo Rahman et al. (2014), lưu huỳnh ở các tỷ lệ 5 tấn ha-1 và nitơ có một đóng góp quan trọng đối với khả năng hấp thu của N, P, S, Fe, Zn và Mn trong cả đất cát và đất đá vôi. Dựa trên thử nghiệm phát hiện, S nguyên tố theo tỷ lệ 5 tấn ha-1 và phân bón N (0,34 tấn ha-1) phù hợp cho sự phát triển của cây bắp ở cả đất cát và đất đá vôi.
Tương tác của lân với các dưỡng chất khác
Theo Moreira and Fageria. (2009), gia tăng mức độ vơi có xu hướng làm giảm sự hấp thu của P, kẽm (Zn), đồng (Cu), mangan (Mn), sắt (Fe) và làm tăng sự
hấp thu canxi (Ca) và magie (Mg) trong tất cả các lồi cây trồng. Ở nơi có hàm lượng P trong đất cao, thì bón lân với liều lượng lên đến 400 kg P2O5/ha không ảnh hưởng đến hàm lượng N, K, Ca, Mg trong lá. Tuy nhiên, khi đất thiếu hụt P thì bón P cũng dẫn đến gia tăng hấp thu của các dưỡng chất N, K, Ca và Mg.
Tương tác của kali với các dưỡng chất khác
Theo Jayaram et al. (2008), sự tương tác của các chất dinh dưỡng với K có thể có trong đất hoặc trong cây. Tác dụng đối kháng giữa K và NH4 hấp thụ đã dẫn đến hấp thụ K bị hạn chế. Tương tự như vậy, sự thiếu hụt magie (Mg) hoặc canxi (Ca) xảy ra từ sự đối kháng ion trong đất axit với độ cao K trao đổi. Lưu huỳnh (S) đã được báo cáo để tăng sự hấp thụ K và năng suất của cây trồng hạt có dầu. Với mức tăng dưỡng chất K trong lá hoặc trong đất, mức độ nghiêm trọng của (P) kẽm
-induced (Zn) thiếu photpho trong bắp đã được quan sát thấy giảm. Ứng dụng của K giảm mangan (Mn) và nội dung (Fe) độc sắt trong gạo. Molybdenum (Mo) kích thích sự hấp thu K trong cỏ linh lăng và bắp.
2.7 Khái quát về phương pháp DRIS
DRIS - Diagnosis and Recommendation Intergrated system, đây là phương pháp được đề xuất bởi Beaufils (1973), có thể tạm dịch là “Hệ thống tích hợp chẩn đốn và khuyến cáo”. DRIS đã được phát triển hơn 40 năm, ban đầu cho cây cao su ở vùng Viễn Đơng (the Far East), sau đó mở rộng ứng dụng trên khoai tây, bắt, mía đường, lúa, xồi, chuối,….
DRIS là phương pháp giải thích kết quả phân tích lá bằng cách sử dụng tỷ lệ nồng độ dinh dưỡng của các cặp dưỡng chất trong quần thể cây trồng cần chẩn đoán so sánh với tỷ lệ tương ứng của nhóm có năng suất cao để đánh giá tình trạng dinh dưỡng của cây trồng (Soltanpour et al., 1995). Bước đầu tiên để thực hiện DRIS là thu thập dữ liệu, bước thứ hai là thiết lập tiêu chuẩn DRIS, bước thứ ba là tính các chỉ số DRIS và cuối cùng là đánh giá các tiêu chuẩn đã thiết lập.