CHƯƠNG 2 : TỔNG QUAN TÀI LIỆU
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 Đông (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.
Theo Serra et al. (2013), phương pháp này sử dụng quan hệ đôi giữa các cặp chất dinh dưỡng (N/P, P/N, N/K, K/N. ..) thay vì sử dụng phạm vi đầy đủ hoặc mức độ tới hạn chỉ là các phương pháp đơn biến, bởi vì chỉ có nồng độ riêng lẻ của các chất dinh dưỡng trong mơ lá được xem xét, trong khi khơng có thơng tin về sự cân bằng dinh dưỡng. Theo Walworth and Sumner (1987), DRIS đi xa hơn nhiều so với phương pháp tỷ lệ chất dinh dưỡng duy nhất, trong đó nó sử dụng tối thiểu là 3 tỷ lệ chất dinh dưỡng trong mỗi chẩn đốn, và thường có nhiều như 6 hoặc 7.
Với việc sử dụng các mối quan hệ đơi theo DRIS, thì vấn đề tác động của nồng độ hoặc pha loãng các chất dinh dưỡng trong mô thực vật được giải quyết. Theo Beaufils (1973) và Walworth and Sumner (1987), với sự tăng trưởng của mô lá, một mặt nồng độ đạm, lân, kali và lưu huỳnh giảm trên cây trưởng thành và mặt khác nồng độ canxi và magie tăng trên cây trưởng thành. Khi sử dụng phương pháp DRIS, ở đây tỷ lệ đôi được sử dụng, các giá trị không thay đổi, giảm thiểu tác động tích lũy sinh khối, đó là một trong những vấn đề lớn với phạm vi đủ và phương pháp mức độ tới hạn.
Theo Baldock and Schulte (1996), có bốn ưu điểm của DRIS: (1) thang đo giải thích là số liên tục, và dễ sử dụng, (2) xếp hạng các chất dinh dưỡng theo thứ tự từ thiếu nhất đến dư thừa nhất, (3) xác định các trường hợp năng suất của cây trồng bị giới hạn bởi yếu tố đầu vào là tình trạng dinh dưỡng và (4) chỉ số cân bằng dinh dưỡng (NBI - the Nutritional Balance Index) cho kết quả về ảnh hưởng kết hợp của các chất dinh dưỡng. Tuy nhiên, nhược điểm của phương pháp này là chỉ số DRIS khơng độc lập, bởi vì nồng độ của một chất dinh dưỡng có thể có ảnh hưởng lớn đến chỉ số DRIS của một chất dinh dưỡng khác, nhưng vấn đề này có thể được sửa chữa ở các bộ phận của cây với một lựa chọn kỹ các chất dinh dưỡng sẽ kết hợp trong các tiêu chuẩn DRIS.
2.7.1 Tiêu chuẩn DRIS (DRIS norms)
Để sử dụng DRIS trong đánh giá tình trạng dinh dưỡng của thực vật, thì bước đầu tiên là thiết lập các tiêu chuẩn DRIS. Các tiêu chuẩn DRIS bao gồm trung bình và độ lệch chuẩn của tỷ lệ đơi giữa các chất dinh dưỡng (N/P, P/N, N/K, K/N, …) được lấy từ quần thể cây trồng cho năng suất cao (Beaufils, 1973).
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 (Walworth and Sumner, 1988).
Để lựa chọn thứ tự tỷ lệ cho tiêu chuẩn hai dưỡng chất sử dụng. Đầu tiên, được đề nghị bởi Nick et al. (1999), gọi là "giá trị R", bao gồm việc tính tốn các hệ số tương quan (r) giữa các giá trị năng suất và các cặp dưỡng chất, hoặc theo thứ tự thuận hoặc theo thứ tự ngược lại. Thứ tự quan hệ có giá trị tuyệt đối lớn trong hệ số tương quan (r) thì được chọn:
Nếu │rA/B│<│rB/A│thì quan hệ trong tiêu chuẩn = B/A
Trong đó: | r A/B | = giá trị tuyệt đối của hệ số tương quan giữa năng suất và tỉ số giữa nồng độ dưỡng chất A và B của quần thể; | r B/A | = tương tự cho dưỡng chất B và A.
Tiêu chuẩn thứ hai, được diễn tả bởi Walworth and Sumner (1987), gọi là “giá trị F”, bao gồm tính tỉ số phương sai giữa dưỡng chất với nhóm năng suất cao (r) và năng suất thấp (b). Việc lựa chọn thứ tự là dựa vào mối quan hệ tỷ lệ phương sai giữa nhóm năng suất cao và thấp lớn:
Nếu [S²(A/B)b/ S² (A/B)r ]>[S²(B/A)b/ S² (A/B)r] thì mối quan hệ trong tiêu chuẩn = A/B
Nếu [S²(A/B)b/ S² (A/B)r]<[S²(B/A)b/ S² (A/B)r] thì mối quan hệ trong tiêu chuẩn = B/A
Trong đó: s2(A/B)r = Biến phương sai giữa tỷ lệ nồng độ dưỡng chất A và B của quần thể năng suất cao (r); s2(A/B)b = tương tự cho dưỡng chất A và B của quần thể năng suất thấp (b); s2(B/A)r = tương tự cho dưỡng chất B và A của r; s2(B/A)b = tương tự cho dưỡng chất B và A của b.
2.7.2 Chỉ số DRIS (DRIS index)
Chỉ số DRIS thể hiện kết quả chẩn đốn tình trạng dinh dưỡng cây trồng. Trong đó, ảnh hưởng của mỗi dưỡng chất đến cân bằng dinh dưỡng của cây trồng được thể hiện bằng một thang đo liên tục. Các chỉ số này biểu hiện giá trị âm được xem như là thiếu dưỡng chất, ngược lại các chỉ số này biểu hiện giá trị dương được xem như dư thừa. Các chỉ số cho tất cả các dưỡng chất càng gần với 0, càng đạt tới mức cân bằng dinh dưỡng (Walworth and Sumner, 1987).
2.7.3 Một số kết quả nghiên cứu về DRIS trên cây bắp
Sumner năm 1986 đã nghiên cứu độ chính xác và tính linh hoạt của các kỹ thuật khác nhau trong việc đưa ra lá chẩn đoán hợp lệ mất cân bằng khoáng chất. Bằng cách tiếp cận giá trị quan trọng cổ điển so sánh với chẩn đốn mới và Khuyến nghị Tích hợp hệ thống (DRIS) trong việc đánh giá chẩn đoán từ cùng một bộ dữ liệu. Chỉ số DRIS được tính tốn cho mục đích so sánh giá trị quan trọng, định mức phạm vi đầy đủ cho cây trồng khác nhau. Mặc dù các chỉ tiêu cho cả hai phương pháp khởi hành từ điểm tham chiếu cơ bản tương tự, phương pháp tiếp cận DRIS có thể làm cho chẩn đốn có ý nghĩa trong một phạm vi của lứa tuổi sinh trưởng của cây và có thể phân loại thứ tự mà các chất dinh dưỡng hạn chế năng suất. So sánh độ chính xác chẩn đốn giữa hai hệ thống được thực hiện bằng cách sử dụng dữ liệu từ các thí nghiệm khác nhau với bắp, (Zea mays L.), đậu nành (Glycine
tuberosum L.). Những so sánh này đạt được bằng cách so sánh sản lượng trên
phương pháp thực hiện có và khơng có một chất dinh dưỡng đặc biệt đã được chẩn đoán là bị hạn chế. Một sự gia tăng năng suất khi chất dinh dưỡng đặc biệt được áp dụng cho thấy chẩn đoán là đúng và ngược lại. Một cách khái quát hơn của kết quả là DRIS vượt trội so với các phương pháp tiếp cận giá trị quan trọng ở chỗ nó có thể làm cho chẩn đốn hợp lệ thường xun hơn vì biến đổi do tuổi tác mơ được đưa vào khi phân tích dữ liệu..
Năm 1984, một nghiên cứu của Elwali and Gascho, đã được tiến hành để xác định các chỉ tiêu tham khảo DRIS 11 chất dinh dưỡng (N, P, K, Ca, Mg, S, Fe, Mn, Zn, Cu, và B). Một cơ sở dữ liệu của khoảng 10.000 quan sát nồng độ chất dinh dưỡng lá và năng suất của giống bắp được trồng ở một số bang và các quốc gia được sử dụng để thiết lập các chỉ tiêu trên lá bắp. Cơ sở dữ liệu được phân tích này có ích trong chẩn đốn sự mất cân bằng dinh dưỡng để điều chỉnh vào tình trạng dinh dưỡng của cây bắp.
Trước đây các thí nghiệm thực địa được tiến hành và xác định được rằng mẫu bắp lá và hạt từ một điểm thí nghiệm đạt năng suất cao có các chất dinh dưỡng quan trọng và nồng độ các chất này được xác định là tương đối đầy đủ. Có thể kết luận rằng nồng độ các chất quan trọng và phạm vi biến động nồng độ các chất này có thể hữu ích cho việc chẩn đốn năng suất bắp. Hơn nữa, mặt khác DRIS chỉ số cho N, P, K, S, Cu và chỉ ra rằng các chất dinh dưỡng có khả năng bị hạn chế dựa trên các chỉ tiêu được phân tích.
Theo Reis and Monnerat năm 2002 phương pháp chẩn đốn và kiến nghị tích hợp hệ thống (DRIS) đánh giá tình trạng dinh dưỡng thực vật. Các DRIS được dựa trên sự so sánh các tỷ lệ chất dinh dưỡng cây trồng có giá trị tối ưu từ một nhóm năng suất cao (chỉ tiêu DRIS). Một số nhà nghiên cứu khẳng định rằng một khi các chỉ tiêu DRIS dựa trên thành phần lá đã được phát triển cho một loại cây trồng nhất định và áp dụng với cây trồng đã xây dựng bộ DRIS ở bất cứ nơi nào và tại bất kỳ giai đoạn phát triển của nó. Nhưng bằng cách thí nghiệm trên cây bắp năm 2002, Reis đã chứng minh được rằng trong trường hợp khơng có định mức DRIS hiệu chỉnh tại địa phương, chỉ tiêu phát triển theo một tập hợp các điều kiện chỉ nên được áp dụng cho người khác nếu nồng độ chất dinh dưỡng của cây trồng cho năng suất cao từ các thiết lập khác nhau của các điều kiện tương tự.
Nghiên cứu của Bender et al. (2013), việc sử dụng phương pháp chẩn đốn tích hợp DRIS để đánh giá tình trạng dưỡng chất trong các mơ qua lá đối với các
dưỡng chất N, P, K, Ca, Mg, B, Cu, Zn, Mn và Fe trên cây bắp được trồng ở miền Nam Quebec – Canada, hàm lượng các dưỡng chất được sắp xếp theo tỷ lệ log isometric (ILR). Các chỉ tiêu DRIS được xác định trên lá của cây bắp vào các giai đoạn phát triển khác nhau (V10). Cơ sở dữ liệu về chỉ số DRIS được phân tích nhằm xác định các chất dinh dưỡng có thể được đánh giá là tương đối thiếu (chỉ số âm), đầy đủ (chỉ số bằng 0) hay dư thừa (chỉ số dương). Phương pháp này có ích trong chẩn đốn sự mất cân bằng dinh dưỡng để điều chỉnh vào tình trạng dinh dưỡng của cây bắp. Theo Bender et al. (2012-2013), phương pháp chẩn đốn tích hợp cũng đã được nghiên cứu dựa trên việc xác định các chỉ tiêu DRIS trên lá của cây bắp vào giai đoạn phát triển 10-14 Collars (V10 – V14) và silking (R1), đối với các dưỡng chất N, P, K, Mg, S, Cu, Zn, Mn, B và Fe. Kết quả nghiên cứu cho thấy trong khoảng thời gian 10 ngày giai đoạn V10-V14 (collars 10 -14) thì khả năng hấp thu mỗi ngày trên khối lượng khơ 439 kg thì lượng hấp thu cây bắp lấy đi là N (8,9 kg), P2O5 (2,4 kg), K2O (5,8 kg), Mg (2,2 kg), S (0,7 kg), Zn (14,2 g), Mn (18,0 g), B (3,3 g), Fe (95,3 g), và Cu (3,0 g). Cịn trong giai đoạn R1 (silk) thì lượng hấp thu trên tổng sinh khối đạt 11 tấn·ha−1 thì lượng hấp thu cây bắp lấy đi là 121 kg N, 24 kg P2O5, 136 kg K2O, 42 kg Mg, 11 kg S, 1 kg Fe, 190 g Zn, 493 g Mn, 64 g B, 98 g Cu (kg/ha).
Theo Modesto et al. (2014), cũng sử dụng phương pháp chẩn đốn tích hợp và đã được nghiên cứu dựa trên việc xác định các chỉ tiêu DRIS trên lá của cây bắp vào giai đoạn phát triển silking (R1), đối với các dưỡng chất N, P, K, Ca, Mg, Cu, Zn, Mn và Fe. Ở miền nam Quebec – Canada trong giai đoạn R1 (silk) khi tổng sinh khối đạt 11,8 tấn ha−1 thì lượng hấp thu là 29,8 g N kg−1; 2,7 g P kg−1; 24,6 g K kg−1; 4,9 g Ca kg−1; 1,6 g Mg kg−1; 8 mg Cu kg−1; 29 mg Zn kg−1; 44 mg Mn kg−1 và 94 mg Fe kg−1.
Chỉ số DRIS sơ bộ cho cây bắp đã được Youssef et al., (2013), thực hiện
trong năm 2012 tại Ismailia Governorate trên đất cát cho kết quả chỉ số thu được đối với cây bắp với các cặp tỷ lệ P/N, K/N, Ca/N, Mg/N, K/P, Ca/P, P/Mg, K/Ca, K/Mg và Ca/Mg có giá trị lần lượt là 0,20, 1,24, 0,40, 0,21, 6,33, 2,03, 0,99, 3,44, 6,34 và 1,96. Với liều lượng N, P và K đề xuất 200N - 80P - 60K và 200 N - 60P - 40K để đạt được năng suất bắp tối đa. Chỉ số DRIS đã được thành lập từ bộ dữ liệu của một nồng độ lá dinh dưỡng (N, P và K) và năng suất hạt với 216 mẫu. Các dữ liệu được chia thành năng suất cao (≥ 2,8 tấn ha-1) và năng suất thấp (<2,8 tấn ha- 1) nhóm quần thể, định mức được tính tốn sử dụng quy trình DRIS chuẩn. Định
mức DRIS tính như kết luận 10 tỷ lệ cân bằng các chất dinh dưỡng khác nhau nhị phân đảm bảo năng suất hạt cao của cây bắp.