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 đoán 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 cơng 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): lơ (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 toàn 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 Đơng Xn 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 khơ ở 700C trong 72 giờ rồi tính tốn ra lượng sinh khối khô 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 lơ 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 loại dưỡng chất được thống kê.
3.2.3.2 Ứng dụng mô hình QUEFTS trong đánh giá nhu cầu hấp thu NPK cho cây bắp lai
Bộ dữ liệu cần được thu thập cho mơ hình QUEFTS bao gồm các thơng số nơng học và hấp thu NPK. Số mẫu cho từng bộ phận cây (lá, thân, hạt và cùi) được thu là 400 mẫu (5 NT x 80 hộ thí nghiệm), tổng lượng mẫu 1600 mẫu (400 mẫu x 4 bộ phận). Thời gian thu mẫu được thực hiện vào giai đoạn chín sinh lý (R6) cho cả hai vụ Đơng Xuân năm 2014-2015 và 2015-2016.
Đánh giá các chỉ tiêu hấp thu dinh dưỡng
Các chỉ tiêu khảo sát bao gồm: IE (internal efficiency), RIE (reciprocal internal efficiency), HI (harvest index) và HINPK (nutrient harvest index).
Hiệu quả hấp thu dưỡng chất (IE): là năng suất hạt tính bằng kg/ha (điều chỉnh độ ẩm 15,5%) được tạo ra trên lượng tổng hấp thu dưỡng chất NPK tương ứng (sinh khối khô).
Hiệu quả hấp thu dưỡng chất nghịch đảo (RIE): là lượng tổng hấp thu dưỡng chất (sinh khối khô) cần thiết để sản xuất 1000 kg hạt.
Chỉ số thu hoạch (HI):
Chỉ số thu hoạch của dưỡng chất (HINPK) cho từng dưỡng chất: (Liu et al., 2006)
Trong đó: Y - năng suất hạt; DM - tổng sinh khối khô; YN / P / K – hàm lượng
N, P và K tích lũy trong hạt tương ứng; UN / P / K – tổng hấp thu N, P và K tương ứng.
Ước lượng năng suất dựa vào hấp thu NPK theo mơ hình QUEFTS
Mơ hình QUEFTS được Xây dựng qua bốn bước:
Bước 1: ước tính khả năng cung cấp tiềm năng của dưỡng chất N, P và K.
SN = INS + RFN x FN
Trong đó: S là nguồn cung cấp dinh dưỡng tiềm năng (kg/ha); INS – hấp thu của nghiệm thức bón khuyết N nhưng cung cấp đủ P và K; RFN - hiệu suất sử dụng phân đạm; FN – lượng phân đạm bón.
Khả năng cung cấp tiềm năng của dưỡng chất P và K được tính tương tự.
Bước 2: ước tính lượng hấp thu thực tế cho từng dưỡng chất (UN, UP, UK),
Với U là lượng hấp thu thực tế cho từng dưỡng chất (UN, UP, UK) (kg/ha); S - nguồn cung cấp dinh dưỡng tiềm năng; hằng số a - giới hạn dưới của IE – 2,5% IE; hằng sô d - giới hạn trên của IE – 97,5% IE; r được định nghĩa là hấp thu dưỡng chất tối thiểu để tạo ra bất kỳ năng suất hạt có thể đo lường.
Bước 3: ước tính năng suất thu được cho từng dưỡng chất (YND, YNA,
YPD, YPA, YKD, YKA) từ UN, UP và UK, đây là mức năng suất tối thiểu và tối đa có thể đạt được với ước tính hấp thu dưỡng chất tương ứng dựa trên năng suất tiềm năng (Ymax) của vùng. Đồng thời ước tính năng suất được tạo ra cho từng
cặp dưỡng chất (YNP, YNK, YPN, YPK, YKN, YKP).
Ước tính năng suất tối thiểu và tối đa có thể đạt được cho từng dưỡng chất N, P và K.
YNA = aN x (UN – rN) YND = dN x (UN – rN)
Đối với dưỡng chất P và K được tính tương tự.
Ước tính năng suất được tạo ra cho từng cặp dưỡng chất (YNP, YNK, YPN, YPK, YKN, YKP).
Trong đó: YNP - năng suất được tạo ra cho cặp dưỡng chất NP; YPD và YPA - năng suất thu được cho dưỡng chất P (NS tối thiểu và tối đa); UN - hấp thu thực tế của dưỡng chất N; rN hấp thu N tối thiểu để tạo ra bất kỳ năng suất hạt có thể đo lường; hằng số aN - giới hạn dưới của IE–2,5% IE; hằng sô dN - giới hạn trên của IE–97,5% IE.
Năng suất ước tính cho các cặp dưỡng chất YNK, YPN, YPK, YKN và YKP được tính tương tự như cách tính của YNP.
Bước 4: Ước tính năng suất cuối cùng (ước tính năng suất kết hợp cho 3
dưỡng chất N, P và K) là giá trị trung bình năng suất ước tính được tạo ra của từng cặp dưỡng chất (YNP, YNK, YPN, YPK, YKN, YKP) (Janssen et al., 1990).
Tiếp cận phương pháp xác định dưỡng chất ở các tiềm năng năng suất khác nhau được thực hiện theo Witt et al. (1999) bao gồm các bước sau:
(i) Sàng lọc dữ liệu có chỉ số thu hoạch HI nhỏ hơn 0,4 để loại bỏ những dữ liệu stress sinh học, ảnh hưởng của các điều kiện tác động làm thay đổi quá trình tạo hạt …
(ii) Mối quan hệ giữa năng suất hạt và làm lượng dưỡng chất trong thực vật được thể hiện trong dự đốn của mơ hình QUEFTS bằng phương trình tuyến tính – parabol, phương trình phụ thuộc vào tiềm năng năng suất tối đa được thiết lập cho vùng và hệ số a (tích lũy dưỡng chất tối đa) và d (pha lỗng dinh dưỡng tối đa) (Witt et al., 1999). Các hệ số a và d (Percentile) được sử dụng là tỷ lệ phần trăm 2,5th và 97,5th của IE đo được. Mơ hình dự đốn là phương trình tuyến tính lên tới khoảng 60-70% tiềm năng năng suất, điều này hiếm khi vượt quá theo kết luận trong nghiên cứu của Setiyono et al. (2010). Trong nghiên cứu này, yêu cầu hấp thu chất dinh dưỡng và hiệu quả sử dụng phân bón đã được thực hiện cho năng suất hạt đạt từ 4.000 đến 14.000 kg/ha.
3.2.4 Xây dựng cơng thức phân bón N, P và K theo phương pháp SSNM chocây bắp lai