3. ð iều chỉnh dinh dưỡng khống đối với cây trồng
3.2. Cơ sở sinh lý của bón phân hợp lý cho cây trồng
Rễ cây hút các chất dinh dưỡng từñất và phân bón dưới dạng các ion hồ tan nằm trong dung dịch đất. Trên thực tế, khơng có loại đất nào có thể cung cấp đủ mọi chất dinh dưỡng thoả mãn nhu cầu của cây, nên phải bón phân. Hai nguồn phân bón chính cung cấp dinh dưỡng cho cây, đó là: phân vơ cơ (cịn gọi là phân khoáng, phân hoá học); phân hữu cơ (gồm phân chuồng, phân than bùn, phân ủ, phân vi sinh, phân xanh). Mỗi loại phân bón có thành phần, hàm lượng các dinh dưỡng và các ñặc trưng khác nhau. Do vậy, chúng có vai trị khác nhau đối với sinh trưởng, phát triển của cây cũng như với ñất trồng.
Trước đây, người nơng dân chỉ biết ñến phân hữu cơ. Phân hữu cơ có nhiều ưu ñiểm như: vừa cung cấp dinh dưỡng cho cây, vừa duy trì được độẩm, độ thống xốp, độ phì cho đất mà ít ảnh hưởng xấu đến mơi trường. Song, phân hữu cơ lại có nhược điểm là phân giải chậm, cây hút thu khó khăn hơn nên phát huy hiệu quả chậm và thường khơng đáp ứng cho cây về khối lượng dinh dưỡng. Phân vô cơ chứa thành phần dinh dưỡng khá cao, dễ sử dụng, cây hút thu dễ dàng, dễ cho năng suất cao nên hiện ñang ñược sử dụng rất rộng rãi. Song, việc sử dụng phân vô cơ lâu dài với khối lượng lớn lại ảnh hưởng xấu đến chất
Hình 7.2. Phân bón chứa natri silicat tăng
khả năng chống đổ cho lúa (Khang dân 18)
Hình 6.2.Hình thái cây lúa khi ñược bón phân chứa silic
lượng đất, chất lượng sản phẩm nông nghiệp và môi trường sinh thái (ơ nhiễm nguồn nước và khơng khí). Do vậy, trong nghiên cứu phát triển nông nghiệp bền vững cần thiết phải sử dụng phối hợp cả phân vô cơ và phân hữu cơ. Vấn ñềñặt ra là phải sử dụng phân bón như thế nào đểđảm bảo cung cấp đủ lượng chất dinh dưỡng cho cây một cách hiệu quả nhất. Cơ sở sinh lý để bón phân hợp lý cho cây trồng là như thế nào?
Bón phân hợp lý cho cây là cung cấp ñủ lượng, cân ñối các chất dinh dưỡng theo nhu cầu sinh lý của cây ñể cây sinh trưởng, phát triển thuận lợi, cho năng suất, phẩm chất tối ña, ñồng thời duy trì ñược ñộ phì của ñất và an tồn sinh thái. Ðể bón phân hợp lý cần xác định được lượng phân bón thích hợp, tỷ lệ thích hợp giữa các loại phân bón, thời kỳ sử dụng và phương pháp bón thích hợp cho từng đối tượng cây trồng.
a. Lượng phân bón và tỷ lệ giữa các loại phân bón hợp lý
Xác định lượng phân bón hợp lý
Là lượng phân cần bón cho cây trong suốt chu kỳ sống (từ khi gieo trồng ñến khi thu hoạch) ñể cây trồng sinh trưởng, phát triển thuận lợi, cho năng suất và phẩm chất tối đa. Lượng phân bón (LPB) được tính theo cơng thức:
Nhu cầu dinh dưỡng của cây - Khả năng cung cấp của ñất LPB =
Hệ số sử dụng phân bón
+ Nhu cầu dinh dưỡng của cây:
Là lượng chất dinh dưỡng cây cần qua các thời kỳ sinh trưởng ñể cho năng suất kinh tế tối ña. Kiểm nghiệm thực tế cho thấy, hầu hết lượng chất dinh dưỡng này cây lấy ñi từñất nên còn gọi nhu cầu dinh dưỡng là lượng cây lấy ñi. Nhu cầu dinh dưỡng thay đổi tuỳ thuộc lồi cây, loại cây, giai ñoạn sinh trưởng, phát triển, ñiều kiện canh tác và thời tiết. Do vậy, để tính ñược nhu cầu dinh dưỡng của cây phải tính ñến nhu cầu dinh dưỡng tổng số dựa trên cơ sở của từng giai ñoạn sinh trưởng của cây trong từng ñiều kiện ñất ñai, thời tiết cụ thể.
Thông thường, ñể xác ñịnh nhu cầu dinh dưỡng của cây người ta phải phân tích hàm lượng các chất dinh dưỡng có trong cây. Có nhiều phương pháp khác nhau ñể xác ñịnh nhu cầu dinh dưỡng, trong đó có hai phương pháp phổ biến là:
- Xác định tồn bộ lượng chất dinh dưỡng có trong cây (thân, lá, rễ, củ, quả, hạt) ở giai ñoạn mà cây tích luỹ được nhiều nhất, thường là trước khi thu hoạch (trước khi cây chín hồn tồn). Thu hoạch toàn bộ cây, mang sấy khô rồi tiến hành phân tích các nguyên tố dinh dưỡng chủ yếu (ví dụ N, P, K, Mg, Ca, S) rồi qui ra trên ñơn vị sản phẩm thu hoạch. Từ đó có thể tính được lượng chất dinh dưỡng cây cần ñể ñạt một năng suất nhất định nào đó.
- Ứng dụng phương pháp trồng cây trong dung dịch (hoặc trong chậu ñất, chậu cát) ñể xác ñịnh lượng chất dinh dưỡng tổng số ban ñầu và lượng chất dinh dưỡng cịn lại trong dung dịch (trong đất, cát) sau khi thu hoạch. Hiệu số tính tốn trước và sau khi thí nghiệm cho biết lượng chất dinh dưỡng cây lấy ñi.
Trong nghiên cứu xác ñịnh nhu cầu dinh dưỡng của cây, người ta ñưa ra khái niệm về hàm lượng các chất dinh dưỡng khủng hoảng hay hàm lượng các chất dinh dưỡng tới hạn (critical nutrient concentration) ñể làm cơ sở cho việc chẩn đốn dinh dưỡng. Thực nghiệm ñã chứng minh rằng, ñối với bất kỳ chất dinh dưỡng nào ban ñầu năng suất cũng tăng nhanh theo lượng phân bón, sau đó tốc độ tăng năng suất giảm dần rồi ổn ñịnh; sau khi ñạt ñến một ngưỡng nhất định thì năng suất bắt ñầu giảm. Cùng với lượng phân bón, hàm lượng các chất dinh dưỡng trong cây cũng tăng dần với năng suất. Song, sau khi ñạt ñến một mức nào đó thì mối tương quan này khơng tỷ lệ thuận nữa, năng suất có thể giảm mặc dù lượng phân bón, lượng dinh dưỡng trong đất, trong cây vẫn tăng.
Theo sơđồ (hình 8.2), người ta chia nhu cầu dinh dưỡng thành ba khoảng: khoảng thiếu (nếu thiếu nhiều sẽ gây khủng hoảng), khoảng thích hợp và khoảng thừa (nếu thừa nhiều sẽ
gây ngộ ñộc). Ở khoảng thiếu chất dinh dưỡng, nhu cầu dinh dưỡng của cây rất cao, được bón phân kịp thời thì hiệu suất của phân bón ở khoảng này rất lớn.
Mức tăng Khoảng năng suất
năng suất Khoảng thiếu hụt cao nhất Khoảng thừa, ngộñộc 100%
Giá trị
tới hạn
Ðược bón Ðược bón
Thiếu Thiếu ít vừa ñủ hơi nhiều Ngộñộc Ngộñộc
nhiều nhẹ nặng
Trong cây A B C D E F
Trong ñât A B C D, E Hàm lượng dinh dưỡng
Lượng dinh dưỡng
tối ưu
Hình 8. 2.Sơ đồ biểu diễn mối quan hệ giữa năng suất và nhu cầu dinh dưỡng của ñất, của cây
Ở khoảng dinh dưỡng thích hợp, năng suất cây trồng tăng và ổn ñịnh ở mức cao. Quá ngưỡng thích hợp, chất dinh dưỡng trở nên ñộc ñối với cây (thường ñược tính khi năng suất giảm đi khoảng 10% so với năng suất tối ña).
+ Khả năng cung cấp của ñất:
Khả năng cung cấp của ñất ñược coi là ñộ phì, ñộ màu mỡ của ñất. Ðất có độ phì cao là đất tốt, tức là có khả năng cung cấp cho cây trồng lượng nước, lượng chất dinh dưỡng cần thiết. Mỗi loại đất có độ phì khác nhau, khả năng cung cấp chất dinh dưỡng cho cây khác nhau.
Hai phương pháp thông dụng ñược dùng ñể xác ñịnh khả năng cung cấp của ñất là phương pháp phân tích hố học và phương pháp sinh học.
- Phương pháp phân tích hố học: phân tích, xác ñịnh hàm lượng các chất dinh dưỡng có trong đất ở cả hai dạng tổng số và dễ tiêu. Lượng dinh dưỡng tổng số bao gồm cả lượng dinh dưỡng hoà tan trong dung dịch ñất và lượng dinh dưỡng bị keo đất hấp phụ, giữ chặt trong đất. Cịn lượng dễ tiêu là lượng dinh dưỡng hoà tan và di ñộng trong dung dịch ñất. Khả năng cung cấp của ñất thường nhiều hơn lượng dinh dưỡng dễ tiêu vì ngồi lượng đã được hồ tan trong dung dịch ñất cịn có một lượng nhất định các chất dinh dưỡng nằm trên bề mặt keo ñất có khả năng trao đổi với lơng hút của cây.
- Phương pháp sinh học: sử dụng phương pháp ñơn giản là trồng cây trong thời gian ngắn và phân tích cây. Chọn một số lượng hạt đồng ñều về chất lượng. Gieo một lượng hạt nhất ñịnh trên một lượng đất nhất định (ví dụ gieo 10 hạt trên 100 gam ñất trong ñĩa petri). Ðể cây mọc và sinh trưởng, phát triển tự nhiên, chỉ tưới nước tinh khiết mà khơng bón thêm bất cứ chất dinh dưỡng nào. Khi cây hút cạn kiệt chất dinh dưỡng có trong ñất, tiến hành phân tích lượng chất dinh dưỡng có trong toàn bộ cây khi thu hoạch và lượng chất dinh dưỡng có trong hạt trước khi gieo. Khả năng cung cấp của đất được tính bằng hiệu số lượng chất dinh dưỡng có trong mẫu cây khi thu hoạch và trong hạt trước khi gieo.
+ Hệ số sử dụng phân bón:
Hệ số sử dụng phân bón là tỷ lệ lượng chất dinh dưỡng mà cây có khả năng hút được so với lượng bón vào đất. Mỗi loại phân bón có một hệ số sử dụng nhất định bởi vì khi bón phân vào đất, cây khơng có khả năng sử dụng ñược toàn bộ lượng chất dinh dưỡng có trong phân bón đó vì một số phân tử khoáng bị giữ chặt lại trong ñất. Nếu lượng chất khống bị giữ lại trong đất càng nhiều, cây hút được càng ít, điều đó có nghĩa là thì hệ số sử dụng phân bón càng thấp.
Theo Võ Minh Kha (1996), hệ số sử dụng phân bón có thểđược tính theo cơng thức tính hệ số sử dụng chất dinh dưỡng biểu kiến (%):
B Hệ số sử dụng dinh dưỡng biểu kiến = ---------%
H
Trong đó: B là lượng chất dinh dưỡng có trong tồn bộ sinh khối cây H là lượng chất dinh dưỡng bón vào.
Ví dụ: bón 100 kg N cho lúa, lượng N có trong tồn bộ gốc rễ, rơm rạ và hạt là 45 kg N. Hệ số sử dụng ñạm biểu kiến là 45/100 = 45%. Tuy nhiên, hệ số tính tốn như trên chỉ là biểu kiến vì rằng một phần chất dinh dưỡng cây ñã hút ñược là từđất chứ khơng phải hồn tồn từ phân bón. Song, cách tính tốn này sử dụng được vì nó dựa trên cơ sở có tính tốn đến sự cân bằng dinh dưỡng giữa lượng cây lấy đi, tích luỹ vào sản phẩm thu hoạch và phần cây hồn trả lại đất qua phần gốc rễ lưu lại trong ñất.
+ Ảnh hưởng của pH mơi trường đến sự hút thu dinh dưỡng của cây và hệ số sử dụng
phân bón
- Ảnh hưởng của pH môi trường ñến sự hút thu dinh dưỡng của cây: pH môi trường (dung dịch ñất) ảnh hưởng rất mạnh tới sự hoà tan chất khống, ảnh hưởng trực tiếp khả năng tích ñiện trên bề mặt rễ và quyết ñịnh khả năng hút thu chất khoáng của rễ cây. Do chất nguyên sinh của rễ (lơng hút) được cấu tạo chủ yếu bằng protein (có tính lưỡng tính) nên trong mơi trường có pH thấp (axít) protein rễ mang điện tích dương và hút anion (NO3- Cl-, SO42-) nhiều hơn. Ngược lại, trong môi trường có pH cao (kiềm), rễ cây thường tích điện âm và hút cation (K+, NH4+, Ca2+, Mg2+) nhiều hơn. Mặt khác, pH quá thấp hoặc quá cao dễ gây tổn thương mô rễ, làm mất tính hút chọn lọc, thậm chí mất khả năng hút khoáng của cây. Mỗi loại cây trồng chỉ có thể sinh trưởng, phát triển tốt trong một khoảng pH xác định của mơi trường trồng trọt (bảng 7.2).
Khi được ni trồng trong điều kiện mơi trường có pH thích hợp, sự hình thành sinh khối sẽđạt lớn nhất, do vậy, cây cũng hút thu nhiều dinh dưỡng nhất. Tuy nhiên, pH của dung dịch ñất lại là chỉ tiêu khơng ổn định, dễ thay đổi theo thời tiết: thường cao về mùa khô và thấp vào khoảng thời gian khơng mưa của mùa mưa. Sự biến động này biểu hiện rất rõ ởđất có thành phần cơ giới nhẹ. Chính điều này đã ảnh hưởng đến đặc tính của đất, ảnh hưởng đến khả năng đồng hố các chất dinh dưỡng của cây. Chẳng hạn, ñối với sự hút thu P: khi pH ñất giảm xuống dưới 5, cây hút thu P khó khăn vì P đã liên kết với Al và Fe trao đổi. pH cịn ñược coi là chỉ tiêu chủ yếu ñể ñánh giá khả năng hút thu và đồng hố các nguyên tố vi lượng của cây vì phần lớn các nguyên tố vi lượng (trừ Mo) ñều hồ tan tốt ở pH hơi axít (B, Cu, Mn, Zn).
Bảng 7. 2. Ngưỡng pH thích hợp của một số loại cây trồng
Hình 9.2. Ảnh hưởng của pH ñến khả
năng hút thu các nguyên tố khoáng của cây trồng
Loại cây trồng pH thích hợp Loại cây trồng pH thích hợp Lúa 6,2 - 7,3 Cà phê 5,6 - 6,0 Khoai lang 5,0 - 6,0 Dứa 5,0 - 6,0 Khoai tây 4,8 - 5,4 Chè 4,5 - 5,5 Ngô 6,0 - 7,0 Ðào 6,0 - 8,6 Kê 5,0 - 5,5 Nho 6,0 - 8,0 Ðỗ tương 6,5 - 7,1 Bí ngơ 6,0 - 8,0 Ðỗ (xanh,trắng,đen) 6,0 - 7,0 Cải bắp 6,0 - 7,0
Cà chua 6,3 - 6,7 Cam, quýt 5,0 - 6,0
Cà rốt 5,5 - 7,0 Bèo dâu 6,2 - 7,3 Lạc 5,0 - 6,0 Dưa chuột 6,0 - 8,0 Thuốc lá 5,0 - 6,0 Dâu 6,0 - 8,0 Ðay 6,0 - 7,0 Cải củ 6,0 - 8,0 Bông 6,0 - 8,0 Xà lách 6,0 - 7,0 Mía 6,0 - 8,0 Chuối 6,0 - 8,0
- pH môi trường ảnh hưởng ñến hệ số sử dụng phân bón do ảnh hưởng tới độ hồ tan của các chất khống trong đất. pH hơi axit: tăng độ hồ tan của các chất khoáng (nhất là kim loại kiềm & kiềmthổ). pH thấp quá (ñất quá chua): tăng nhiều Al3+, Fe3+ di ñộng, gây ñộc cho cây, giảm hiệu lực của Ca, Mg, Cu Zn do hồ tan kém (thường ở đất phèn mặn). pH q cao (đất q kiềm): giảm hồ tan, tăng kết tủa Mg, Ca, Cu, Zn, Mn, P, K (cụ thể: khi pH cao H2P04- (dạng cây hút chủ yếu) chuyển thành HP042- (dạng cây hút ít) hoặc chuyển thành P043- (dạng hồn tồn khó tiêu đối với cây) làm cho q trình hút P giảm.
Ngồi ra, pH cịn ảnh hưởng tới hoạt ñộng của hệ vi sinh vật ñất tham gia phân giải các chất hữu cơ thành các chất vô cơ, các chất khó tan thành dễ tan giúp cho cây hút thu, trao đổi khống thuận lợi. Ða số các vi sinh vật thích nghi ở pH trung tính (=7) hoặc hơi kiềm, pH quá cao hoặc q thấp đều ảnh hưởng khơng tốt tới hoạt ñộng của chúng, ảnh hưởng gián tiếp tới quá trình hút khống. Ở pH hơi kiềm, vi sinh vật dễđồng hố N2 và chuyển thành dạng dễ tiêu, tăng lượng ñạm và ñộ phì cho đất.
Xác ñịnh tỷ lệ giữa các loại phân bón
Trong suốt q trình sinh trưởng, phát triển của cây, lúc nào cây cũng cần các chất dinh dưỡng ñể vừa tạo mới các yếu tố cấu trúc, vừa duy trì các hoạt ñộng sống, các quá trình trao ñổi chất và năng lượng của cơ thể. Tuy nhiên, khơng phải lúc nào cây cũng có nhu cầu về lượng các nguyên tố dinh dưỡng như nhau mà cần có sự cân đối, hợp lý mới phát huy được hiệu quả của từng yếu tố.
Tuy nhiên, không phải lúc nào cây cũng có nhu cầu về lượng các nguyên tố dinh dưỡng như nhau mà cần có sự cân ñối, hợp lý mới phát huy ñược hiệu quả của từng yếu tố. Nếu tỷ lệ giữa chúng cân ñối theo nhu cầu sinh lý thì cây sinh trưởng, phát triển thuận lợi, dễñạt