Yếu tố đứng thứ hai sau đạm và là yếu tố được nhiều nhà nghiên cứu của Việt Nam quan tâm nhất đó là lân. Trước năm 1954, phân lân được sử dụng ở nước ta là bột photphorit, tuy nhiên nó cũng chỉ mới được khai thác và sử dụng ở một số vùng. Việc nghiên cứu về lân được thực hiện nhiều nhất chỉ sau khi thành lập các nhà máy sản xuất supe phosphate và tecmo phosphate (1960-1961).
Theo Bùi Đình Dinh (1999) [19] thì quá trình nghiên cứu và sử dụng phân lân ở Việt Nam được chia ra làm 3 thời kỳ và chủ yếu tập chung cho lúa. * Giai đoạn 1960-1970: trong giai đoạn này, các giống lúa mới đã thay dần các giống lúa cũ trên nhiều vùng đất, kể cả trên đất có vấn đề. Các giống lúa thấp cây Chiêm bầu, Chiêm tép… các thí nghiệm về hiệu lực phân supe phosphate và tecmo phosphate bón với liều lượng lân trong đất còn cao, nhu cầu dinh dưỡng N, P, K của cây lúa giống cũ còn thấp, do đó đất cũng cung cấp đầy đủ cho lúa.
* Giai đoạn 1970 - 1990: trong giai đoạn này, các giống lúa mới đã thay dần các giống lúa cũ trên nhiều vùng đất, kể cả trên các đất có vấn đề. Các giống lúa mới thấp cây, năng suất cao (CR203, NN8 …) nhu cầu dinh dưỡng trong đó có lân cao cấp 2-3 giống lúa cũ. Hiệu quả của bón lân trong giai đoạn này cũng cao gấp 2-3 giống lúa cũ. Hiệu quả bón lân trong giai đoạn này cũng cao gấp 2-3 lần giai đoạn trước. Nguyên nhân có thể là do yêu cầu lân của các giống lúa mới cao hơn, mặt khác cũng do độ phì nhiêu của đất giảm sau một thời gian không bón phân lân. Tuy vậy trong giai đoạn này, mức sử dụng phân lân còn thấp, trung bình trong những năm 1981- 1984 không vượt quá 12 kg P2O5/ha.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
* Giai đoạn 1990 đến nay: trong giai đoạn này, nhiều giống lúa mới xuất hiện trong đó có giống có tiềm năng năng suất cao như DT10, C70, C71, Khang Dân 18 … đặc biệt là các giống lai TG1, TG5 … các giống lúa này có nhu cầu dinh dưỡng rất cao, không bón cân đối N, P, K sẽ dễ bị thất thu. Vì vậy trong giai đoạn này việc sử dụng phân lân ngày càng tăng. Từ năm 1995 đến nay, số lượng supe phosphate và tecmo phosphate tiêu thụ hàng năm trung bình 80 vạn tấn. Nguyên nhân có thể là do chính sách nhà nước, giống cây trồng mới cần nhiều lân, hệ số quay vòng của đất tăng, nhận thức của người dân tăng lên.
Đầu những năm bảy mươi khi phát hiện lân là yếu tố hạn chế năng suất lúa khi mở rộng diện tích gieo trồng các giống lúa mới có nhu cầu lân cao gấp 2-3 lần giống lúa cổ truyền như IR8, IR5. Vấn đề bón lân đã trở thành tập quán trong canh tác các giống lúa mới, lân thật sự là đòn bẩy năng suất và cùng với giải pháp thuỷ lợi là điều kiện tiên quyết trong điều kiện mở rộng diện tích gieo trồng lúa mới, đặc biệt là các tỉnh đồng bằng sông Cửu Long, góp phần đáng kể vào việc đảm bảo an ninh lương thực quốc gia [20].
Theo Nguyễn Thị Lan, 2006 [36], hiệu suất của 1kg phân lân ở mức 60kg P2O5 cho 1ha trên nền phân chuồng 9 tấn, 80kg N, 60kg K2O là 5kg thóc/kg lân nguyên chất trên nền đất phù sa vàn chuyên lúa ở Trực Đại, huyện Trực Ninh, tỉnh Nam Định.
1.4.3. Những nghiên cứu về bón phân kali cho cây lúa ở Việt Nam
Kali là yếu tố phân bón được các nhà nghiên cứu quan tâm rất nhiều, nhất là trong giai đoạn hiện nay. Các giống lúa cao sản như lúa lai, nhu cầu về kali rất cao, yếu tố kali trở thành rất quan trọng để tăng cường năng suất lúa.
So với dinh dưỡng đạm và lân thì lượng kali được hút vào cây trồng là rất cao. Theo nghiên cứu của Nguyễn Văn Bộ, Nguyễn Văn Ba, Bùi Thị Trâm (1995) [5] với lúa thường, năng suất trung bình 50-55 tạ/ha thì lượng đạm cây lấy đi là 100-120kg N/ha, lượng lân là 40-50kg P2O5/ha, lượng kali là 100-
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
120kg K2O/ha. Với lúa lai, năng suất trung bình là 65-70 tạ/ha thì lượng đạm cây lấy đi theo nông sản và phế phụ phẩm là 150-180kg N/ha, lân là 70-80kg P2O5/ha, kali là 180-200kg/ha.
Mặc dù lượng Kali lấy từ đất với lúa là cao như vậy nhưng hầu hết lượng kali được lưu lại trong phế phụ phẩm (rơm, rạ). Trong đó nông dân hầu hết có tập quán là trả lại phế phụ phẩm cho đồng ruộng bằng cách vùi gốc rạ, độn chuồng, đốt thành tro bón cho ruộng. Như vậy hầu hết kali cũng được trả lại cho đất, do đó mặc dù tính trung bình trong phân khoáng thì tỷ lệ bón N, P, K là 1:0,17:0,06 nhưng vẫn không ảnh hưởng nhiều đến năng suất lúa (Nguyễn Văn Bộ, Nguyễn Văn Ba, Bùi Thị Trâm, 1995) [5].
Trong điều kiện bón phân chuồng từ 10 tấn/ha trở lên, hiệu lực của Kali không đáng kể (Nguyễn Văn Bộ, Bùi Thị Trâm, Phạm Văn Ba, 1995) [4].
Trong điều kiện không bón phân chuồng, hiệu lực kali rõ hơn, nhất là đối với lúa lai. Kết quả nghiên cứu của Nguyễn Trọng Thi, Nguyễn Văn Bộ - 1992) [48], Nguyễn Văn Bộ, Bùi Thị Trâm, Phạm Văn Ba (1995) [5], [4] cho thấy: đối với đất nghèo kali (đất bạc màu), bón kali cho năng suất tăng 6,5- 11,1 tạ/ha (hay 19-50% so với đối chứng không bón kali).
Tuỳ theo bón phân chuồng hay không bón phân, hiệu lực kali cao từ 8- 21kg thóc/kg K2O, với chỉ số VCR=3,6-6,2. Đối với đất giàu kali như đất phù sa sông Hồng hiệu lực kali thấp, trường hợp không bón phân chuồng năng suất cũng chỉ tăng 2,3 tạ/ha hay 5%, khi bón phân chuồng 10 tấn/ha thì hiệu lực kali rõ hơn, với giống Tạp Giao 5 năng suất tăng 5,4-7,1tạ/ha so với đối chứng.
Phù sa trong nước lũ đã cung cấp một lượng thấp kali ở dạng K(NH4OAc), nhưng cung cấp một lượng Kali khá cao ở dạng K(NaTPB), và một lượng lớn kali tổng số, tuỳ thuộc vào lượng phù sa bồi. Điều này cho thấy sự duy trì khả năng cung cấp kali cho lúa trong thời gian qua là do sự bổ sung từ nguồn phù sa trong mùa lũ. Việc bao đê ngăn lũ để canh tác 3 vụ do đó làm
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
mất đi lượng bổ xung này. Hậu quả trong tương lai có thể nguồn kali tổng số và chậm hữu dụng trong đất giảm dần và cần bón nhiều phân hoá học để cung cấp đủ kali cho cây trồng và duy trì độ phì kali trong đất. Điều này đã đưa đến chi phí sản xuất tăng, thu nhập nông dân giảm. Việc cung cấp dưỡng chất, nhất là kali từ nguồn phù xa đó cần được quan tâm trong chiến lược quản lý độ phì nhiêu đất ở vùng đồng bằng sông Cửu Long [30].
Trong thâm canh lúa lượng kali cây hút để tạo một tấn hạt khá ổn định, trong đó vụ mùa cao hơn vụ xuân. Đất phù sa sông Hồng dễ dàng cung cấp kali cho lúa ngắn ngày đạt năng suất 3,5 - 4,0 tấn/ha/vụ. Muốn đạt năng suất lúa trên 5 tấn/ha/vụ mùa, 6 tấn ha/ vụ mùa, nhất thiết phải bón kali [25].
Hàm lượng các thành phần kali thường thấp trên nhóm đất phù sa cổ và đất cát nên việc bón phân kali rất cần thiết để tăng năng suất cây trồng. Vấn đề quan trọng cần quan tâm là việc quản lý hàm lượng kali trên nhóm đất phù sa vì hàm lượng kali thường ở mức trung bình thấp và mức độ thâm canh lúa và các loại cây trồng ngày càng cao khả năng thiếu kali trong tương lai có thể xẩy ra nếu các biện pháp quản lý chất kali trong đất không được chú ý. Hàm lượng kali cung cấp cho đất trích bằng resin cũng đạt ở mức trung bình. Sự tương quan giữa hàm lượng kali trích bằng resin với K trao đổi và không trao đổi cho thấy hàm lượng kali trích bằng resin có thể dùng để nghiên cứu động thái khả năng cung cấp kali cho cây trồng [29].
1.5. Hàm lƣợng các yếu tố đạm, lân, kali trong đất lúa ở Việt Nam
Việc nghiên cứu về các yếu tố đạm, lân, kali ở trong đất trồng lúa cũng đã được rất nhiều nhà nghiên cứu Việt Nam đề cập đến.
1.5.1. Đạm trong đất lúa nước ở Việt Nam
Theo nghiên cứu của Trần Thúc Sơn (1999) [47] thì hàm lượng đạm tổng số trong một số loại đất chính ở miền Bắc biến thiên khá rộng, từ 0,3 - 2,05g N/kg đất tuỳ thuộc vào loại đất phát sinh và hàm lượng chất hữu cơ trong đất. Hàm lượng đạm tổng số cao ở trên đất phù sa không được bồi đắp
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
hàng năm của hệ thống sông Hồng (1,25 - 2,05g/kg đất), thấp nhất ở đất ven biển (0,135 - 0,630g/kg đất). Hàm lượng đạm tổng số trong đất trồng lúa ở cao nguyên Sơn La là 0,24% (Lê Văn Tiềm, 1974) [49]. Đất dốc tụ Bắc Thái hàm lượng đạm tổng số biến động từ 0,10-0,28% (Nguyễn Thế Đặng, Nguyễn Ngọc Nông, 1995) [21]. Theo Vũ Hữu Yêm (1995) [54] trong đất Việt Nam, hàm lượng đạm thấp nhất là đất bạc màu (0,042%) và cao nhất là đất lầy thụt (0,62%), đất có hàm lượng đạm trung bình là đất phù sa sông Hồng ( 0,12%). Hàm lượng đạm trong đất ít phụ thuộc vào đá mẹ mà phụ thuộc chủ yếu vào điều kiện hình thành đất. Đạm trong đất chủ yếu ở 3 dạng:
+ Đạm hữu cơ nằm trong thành phần mùn. + Đạm - NH4+
bị khoáng sét giữ chặt. + Muối amôn và nitrat vô cơ hoà tan.
Ngoài ra còn có một phần nhỏ là do khếch tán N2 khí quyển và sản phẩm của quá trình phản nitrat hoá như N2, N2O, NO, NO2 nằm trong tướng khí của đất.
Trong đất luôn xảy ra 2 quá trình ngược nhau, đó là quá trình khoáng hoá chất hữu cơ có đạm, giải phóng đạm vô cơ và các nguyên tố khác như S, P, K, Mg… và quá trình các muối vô cơ và các nguyên tố khác như S, P, K, Mg… và quá trình các muối vô cơ đơn giản được cơ thể vi sinh vật hấp thụ và tái tạo chất hữu cơ bằng cơ thể sinh vật, làm cho hàm lượng đạm vô cơ trong đất tạm thời giảm đi.
Quá trình khoáng hoá các chất mùn được thực hiện bởi vi sinh vật hấp thụ và tái tạo chất hữu cơ bằng các cơ thể vi sinh vật, làm cho hàm lượng đạm vô cơ trong đất tạm thời giảm đi.
Quá trình khoáng hoá các chất mùn được thực hiện bởi vi sinh vật, một phần đạm của quá trình này vi sinh vật sử dụng, phần còn lại giải phóng ra cung cấp cho cây trồng. Tỷ lệ C/N là hết sức quan trọng trong quá trình này, nó cho biết quá trình khoáng hoá xảy ra thuận lợi không, lượng đạm khoáng
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
được tạo ra trong quá trình này. Giữa hàm lượng đạm tổng số và hàm lượng chất hữu cơ trong đất lúa có mối quan hệ chặt chẽ, tuỳ theo loại phát sinh mà tỷ lệ C/N biến động từ 0,7 - 11,9 ( Trần Thúc Sơn, 1999) [47].
1.5.2. Lân trong đất lúa nước ở Việt Nam
Theo Nguyễn Vy, Trần Khải (1977) [53], hàm lượng lân tổng số và dễ tiêu trong đất lúa nước vùng đất lúa nước vùng bắc Việt Nam nói chung thấp hơn so với các loại đất ở các nước như Liên Xô cũ, Trung Quốc… Tuy nhiên, cũng có loại đất có hàm lượng lân cao như các loại đất hình thành trên đá bazan.
Tỷ lệ lân trong đất của Việt Nam biến động trong phạm vi 0,03 -0,12%. Ở một số đất hình thành trên đá mẹ giàu lân, tỷ lệ lân tổng số có thể lên tới 0,6%. Tỷ lệ lân trong đất phụ thuộc vào thành phần đá mẹ. Đất hình thành trên đá mẹ giầu lân (bazan, đá vôi…) thường giàu lân hơn đất hình thành trên đá mẹ nghèo lân (Granit) (Nguyễn Vy, Trần Khải, 1977) [53].
Người ta chia lân trong đất thành hai nhóm chính đó là lân hữu cơ và lân khoáng. Trong phần lớn đất Việt Nam, Hàm lượng lân hữu cơ giao động khoảng 10- 45% so với lân tổng số tuỳ theo loại đất (Nguyễn Tử Siêm, Trần Khải, 1997) [45]. Trong điều kiện đất phèn, giầu hữu cơ của đồng bằng sông Cửu Long, lân hữu cơ có thể chiếm 30-64% (Đỗ Thị Thanh Ren, 1989) [44]. Mặc dù vậy nhưng do lân hữu cơ khó giải phóng ra dạng dễ tiêu để cung cấp cho cây trồng trong điều kiện ngập nước, cho nên đất vẫn bị thiếu lân.
Đối với phân khoáng, kết quả phân tích 3 nhóm lân chính trong đất chua Việt Nam cho thấy 45-80% lân khoáng trong đất chua Việt Nam tồn tại chủ yếu dưới dạng Ca-P (Đỗ Ánh, Bùi Đình Dinh) [1], (Nguyễn Vy, Trần Khải, 1997) [53].
Theo Nguyễn Vy, Trần Khải (1997) [53], song song với quá trình phong hoá trong điều kiện nhiệt đới, nóng ẩm và trong môi trường chua, các phosphate nhôm và phosphate caxi có xu hướng chuyển sang dạng strengit,
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
trong điều kiện ôxy hoá và vivianit trong điều kiện khử. Chính vì quá trình tích luỹ Fe-P là quá trình chủ đạo trong phần lớn đất chua Việt Nam. Như vậy, cho thấy tầm quan trọng của phosphate liên kết với sắt trong việc cung cấp dinh dưỡng lân đối với cây trồng ở Việt Nam.
Trong đất lân có thể bị cố định bằng việc hấp thu lân của đất theo Võ Đình Quang và CTV (1996) [68], khả năng hấp thu lân của đất có tương quan chặt với pH, hàm lượng cacbon hữu cơ, hàm lượng sắt, nhôm chiết bằng oxalat (Fe0, Al0), hàm lượng sét. Đối với đất Việt Nam, khả năng hấp thu lân của oxit nhôm cao gấp 2 lần so với khả năng hấp thu của các oxit sắt vô định hình. Tuy nhiên, hàm lượng nhôm chiết bằng oxalat trong đất ít hơn rất nhiều so với sắt chiết bằng oxalat nên đóng góp của nhôm về định hình trong việc hấp thu lân ít so với sắt vô định hình. Khả năng hấp thu lân của đất tương đương chặt chẽ với pH của đất, hàm lượng sắt, nhôm di động, thành phần hạt sét và cacbon hữu cơ (Nguyễn Văn Luật, 1998) [40].
Trong điều kiện pH thấp của đại đa số đất chua Việt Nam, khi bón lân vào đất, sản phẩm tạo thành chủ yếu là phosphate sắt dạng strengit và một phần phosphate nhôm dạng variscit [53], [42].
Nhiều kết quả nghiên cứu cho thấy trong đất ngập nước hàm lượng các phosphate nhôm dạng variscit có thể chuyển qua nhóm phosphate sắt dạng vavinit [27], [42], [14].
Hầu như tất cả các nghiên cứu về việc giải phóng lân trong quá trình ngập nước đều có một kết luận chung là khi ngập nước, hàm lượng lân dễ tiêu tăng mạnh (Nguyễn Vy, Trần Khải, 1997) [53], (Võ Đình Quang và CTV, 1994) [42]. Các nguyên nhân chính của việc ra tăng giải phóng lân trong qua trình ngập nước bao gồm:
- Quá trình khử các hydroxit sắt.
- Quá trình khử và chuyển strengit, variscit khó tan sang vivianit dễ hoá tan hơn.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
- Tăng pH do quá trình trình khử làm tăng quá trình thuỷ phân strengit và variscit.
- Quá trình trao đổi giữa các ion hữu cơ tạo thành do quá trình phân giải hữu cơ và ion phosphate (Võ Đình Quang, 1999) [43].
1.5.3. Kali trong đất lúa nước ở Việt Nam
Theo các nhà nghiên cứu của nguyễn Vy, Trần Khải (1974) [52]; Vũ Hữu Yêm (1995) [54]; Nguyễn Văn Chiến (1999) [11], hàm lượng kali tổng số trong đất trồng lúa ở Việt Nam biến động trung bình từ 0,5 - 3%. Trong đất nghèo kali như đất bạc màu có thể xuống đến 0,12 - 0,26%. Đất giàu kali như đất phù xa sông Hồng có thể lên tới 3,33%. Hàm lượng kali trong đất phụ thuộc vào thành phần đá mẹ. Đất hình thành trên đá mẹ giàu fenpat, mica thường chưa nhiều kali. Đất phong hoá mạnh nhiều kali hơn đất trẻ, kali trong đất tồn tại 3 dạng.
Kali nằm trong thành phần khoáng vật như fenpat, mica, glaukonit, nephelin và lenchite. Dưới ảnh hưởng của nước và axit cacbonic hoà tan trong nước, nhiệt độ và vi sinh vật, các khoáng vật này sẽ cung cấp dần kali nghiền cho cây trồng.