2.3. Các kết quả nghiên cứu về ảnh hưởng của đạm đến cây lúa trên thế giới và ở Việt Nam
2.3.2. Các nghiên cứu về ảnh hưởng của đạm đến cây lúa ở Việt Nam
Đối với thực vật nói chung và cây lúa nói riêng thì đạm có vai trò sinh lý đặc biệt quan trọng vì nó là thành phần của các protein - chất cơ bản biểu hiện của sự sống. Đạm cũng là thành phần của nhiều chất hữu cơ quan trọng tham gia mọi quá trình trao đổi chất của cây trồng như các enzim, coenzim (NAD, NADP, FAD, CoA), là thành phần của các hợp chất cao năng như ATP, GTP, UTP…
cung cấp năng lượng cho các hoạt động sống của cây. Đạm tham xây dựng vòng Mg- porphirin – nhân của diệp lục tố, là chất đóng vai trò quan trọng cho quá trình quang hợp. Ngoài ra đạm còn là thành phần chủ yếu của một số phytohoocmon tác nhân điều tiết quá trình sinh trưởng phát triển của cây. Do vậy đạm là yếu tố cơ bản của quá trình đồng hoá cacbon, kích thích sự phát triển của bộ rễ và việc hút các yếu tố dinh dưỡng khác (Vũ Hữu Yêm, 1995).
Thiếu đạm làm cho cây lúa thấp, đẻ nhánh kém, đòng nhỏ, khả năng trỗ kém, số hạt/bông ít, lép nhiều, năng suất thấp. Thừa đạm làm cho lá to, dài, phiến lá mỏng, nhánh vô hiệu nhiều, lúa trỗ muộn, cây cao, lốp, đổ non ảnh hưởng xấu đến năng suất và phẩm chất lúa. Trong quá trình sinh trưởng, cây lúa có nhu cầu đạm tăng đều từ thời kỳ đẻ nhánh tới trỗ và giảm sau trỗ. Lượng đạm cần thiết để tạo ra một tấn thóc từ 17 - 25 kg N, trung bình cần 22,2 kg N (Nguyễn Thị Lẫm, 2003).
Đạm là nguyên tố dinh dưỡng quan trọng nhất đối với cây lúa trong các giai đoạn sinh trưởng và phát triển. Sau khi tăng lượng đạm thì cường độ quang hợp, cường độ hô hấp và hàm lượng diệp lục của cây lúa tăng lên, nhịp độ quang hợp,
hô hấp không khác nhau nhiều nhưng cường độ quang hợp tăng mạnh hơn cường độ hô hấp gấp 10 lần cho nên vai trò của đạm làm tăng tích lũy chất khô (Nguyễn Thị Lẫm, 1994; Phạm Văn Cường 2005).
Còn theo Nguyễn Văn Bộ và cs (2003), trung bình 1 tấn thóc kèm cả rơm rạ cây lấy đi lượng dinh dưỡng từ đất là: 22,2 kg N; 7,1 kg P205; 31,6 kg K20 và nhiều yếu tố trung, vi lượng khác.
Đối với lúa cạn, khi nghiên cứu về bón phân đạm, Nguyễn Thị Lẫm (1994) đã kết luận: Liều lượng đạm bón thích hợp cho các giống có nguồn gốc địa phương là 60 kg N/ha. Đối với những giống thâm canh cao như (CK136) thì lượng đạm thích hợp từ 90 - 120kg N/ha.
Đối với giống lúa chịu hạn CH5, theo kết quả nghiên cứu của Nguyễn Như Hà (2006), tại Bắc Quang - Hà Giang, lượng phân đạm thích hợp cho lúa CH5 sinh trưởng tốt và cho năng suất cao cũng từ 90- 120 kg N/ha, tùy thuộc vào mật độ cấy.
Đối với lúa, nhu cầu đạm có tính chất liên tục từ đầu thời kỳ sinh trưởng cho đến lúc thu hoạch. Theo các tác giả Bùi Huy Đáp (1980), Đào Thế Tuấn (1980) và Nguyễn Hữu Tề (1997), thông thường cây lúa hút 70% tổng lượng đạm trong giai đoạn đẻ nhánh. Khi chuyển từ giai đoạn đẻ nhánh sang giai đoạn sinh trưởng sinh thực nhu cầu đạm của cây ít đi. Lúc này cây chỉ cần lượng đạm vừa phải chủ yếu nuôi các cơ quan sinh sản và duy trì diện tích quang hợp.
Thời kỳ bón đạm tốt nhất cho lúa gồm: Bón lót, thúc đẻ, thúc đòng và có thể bón nuôi hạt (Nguyễn Như Hà, 2006). Ở thời kỳ đẻ nhánh và làm đòng lúa cần nhiều đạm vì vậy bón đạm hợp lý vào 2 thời kỳ này làm tăng khả năng đẻ nhánh, tạo bông lúa, tăng cường quá trình phân hóa hoa và số lượng hạt phấn.
Phần lớn đạm được bón sớm để đẻ nhánh tốt, hình thành nhiều bông và nhiều hạt. Việc bón đạm quá muộn làm cây đẻ nhánh không tập trung, sâu bệnh phát sinh phá hoại mạnh (Nguyễn Văn Bộ và cs., 2003). Cây lúa thường bị thừa đạm vào thời kỳ kết thúc đẻ nhánh hữu hiệu, trước và sau khi trỗ bông (Nguyễn Thị Lẫm và cs., 2003).
Hiệu quả sử dụng đạm của lúa rất thấp, chưa tới 40% (Phạm Sĩ Tân, 1997).
Trên đất phù sa không được bồi đắp thường xuyên của hệ thống sông Hồng với mức bón từ 80 - 240 kg N/ha, hệ số sử dụng đạm biến thiên từ 17,1 - 47,4% trong vụ Xuân, từ 24,3 - 38,6% trong vụ Mùa. Trên đất bạc màu bón với lượng từ 40-
120 kg N/ha thì hệ số sử dụng đạm ở vụ Mùa biến thiên từ 17,7 - 37,5%. Cứ 1 kg N lúa hút được từ đất và phân bón cho bội thu 38 - 41 kg thóc ở vụ Xuân và 60 kg thóc ở vụ Mùa. Trên các loại đất đất gley, đất bạc màu khi các yếu tố khác chưa được khắc phục về độ chua, lân và kali thì vai trò của phân đạm không phát huy được. Bón đạm hoặc đạm và lân năng suất lúa lai chỉ tăng 17,7% trên đất bạc màu, 11,5% trên đất gley (Nguyễn Văn Bộ và cs., 1996).
Để nâng cao hiệu quả sử dụng đạm ở ruộng lúa, nhiều nghiên cứu đã được tiến hành. Theo Bùi Huy Đáp (1985); Nguyễn Như Hà (2006): Khi đạm được bón sâu 5-10 cm vào tầng khử của đất thì hiệu quả sử dụng đạm cao hơn. Bón đạm vào tầng khử, đạm được các keo đất giữ dưới dạng NH4+, cung cấp dần cho lúa, ngăn chặn việc hình thành NO3-, hiệu lực của đạm có thể tăng lên gấp đôi.
Tuy nhiên, biện pháp này chỉ thích hợp với lần bón lót trước khi bừa lần cuối, không nên bón khi cày lần đầu vì đất chưa đủ mức độ khử để ngăn chặn quá trình nitrat hóa. Ruộng sau khi bón phân phải giữ ngập nước 3 - 5 cm để hạn chế mất đạm (Nguyễn Như Hà, 2006).
Bên cạnh nhu cầu đạm cao ở thời kỳ đẻ nhánh, Phạm Văn Cường (2003) nhấn mạnh thêm về vấn đề: Việc cung cấp đạm lúc cây trưởng thành là điều kiện cần thiết để làm chậm quá trình già hoá của lá, duy trì cường độ quang hợp khi hình thành hạt chắc và tăng Protein tích luỹ vào hạt.
Về hiệu suất bón đạm:
Hiệu suất bón đạm được tính theo công thức sau:
Ef = Kth * Ku Trong đó: Ef : Hiệu suất bón đạm
Kth: Tỷ lệ đạm thu hồi. Nó được tính bằng tỷ số giữa lượng đạm cây hút được và lượng đạm bón vào đất.
Ku: Hiệu suất sử dụng đạm. Được tính bằng số kg thóc được tạo ra do 1kg đạm cây hút được.
Theo kết quả nghiên cứu của Nguyễn Thị Lan và cs (2007), khi xác định lượng đạm bón vãi cho dòng lúa thuần N18 tại Phúc Thọ - Hà Tây vụ mùa năm 2005, nhóm tác giả nhận thấy hiệu suất bón đạm đạt cao nhất là 9,2 kg thóc/1 kg N khi bón 100 kg N/ha trên nền 5 tấn phân chuồng + 90 kg P2O5 + 90 kg K2O trên đất một vụ lúa. Tuy nhiên khi bón đạm viên nén cho lúa tẻ thuần chất lượng cao N46, thì hiệu suất cao đạt cao nhất ở mức đạm bón 60 kg /ha. Trong đó, Vụ
xuân ở Thái Bình đạt 15,7 kg thóc/1kg N; vụ mùa ở Hưng yên đạt 15,8 kg thóc/1 kg N tại Ân Thi và 15 kg thóc/1kg N tại Tiên Lữ (Nguyễn Thị Lan và Đỗ Thị Hường, 2009). Như vậy hiệu suất bón đạm cũng phụ nhiều vào dạng đạm bón, tính chất đất đai và mùa vụ…
Khi nghiên cứu ảnh hưởng của thời vụ trồng đến ưu thế lai về hiệu suất sử dụng đạm của lúa lai F1, theo Phạm Văn Cường và cs (2007), khi tăng lượng đạm bón từ 0 -120 kg N/ha thì hiệu suất bón đạm của VL 20 cao nhất ở mức bón 120 kg N/ha. Trong đó vụ xuân đạt 11,8 kg thóc/1kg N, vụ mùa đạt 3,6 kg thóc/1kg N.
Kết quả nghiên cứu trên 2 giống lúa ngắn ngày (Khang Dân và giống mới chọn tạo) của Tăng Thị Hạnh (2013) cho thấy: khi tăng mức đạm bón từ 0 đến 45 kg N/ha đã làm tăng các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất ở cả vụ xuân và vụ mùa.
Biện pháp tháo nước trước khi vùi urea làm tăng năng suất và khả năng tích lũy đạm so với để mức nước 5 cm. Bón phân viên nén và chất hữu cơ khi tưới tiết kiệm đã làm tăng 35,4% năng suất so với bón phân vãi và tưới theo phương pháp truyền thống, tiết kiệm được 33% lượng đạm bón (Nguyễn Tất Cảnh, 2006).
Trộn phân đạm với đất bột rồi vo viên dúi vào gốc lúa làm tăng hệ số sử dụng đạm từ 50 - 100%. Bọc phân đạm vào đất thịt và bón vào giữa 4 khóm lúa cũng cho hiệu quả như bón phân viên. Bón phân viên với lượng 40 kg N/ha cho số bông nhiều hơn bón vãi với lượng 40 - 80 kg N/ha. Cùng bón 40 kg N/ha, bón vãi cho năng suất tăng 4 tạ/ha, bón phân viên tăng 8,5 - 15,5 tạ/ha so với công thức không bón. Khi bón 80 kg N/ha thì bón vãi tăng tương ứng là 13,5 tạ/ha, bón phân viên tăng 20,5 - 25,5 tạ/ha. Bón phân sâu và tập trung làm cho hiệu quả của phân hóa học tăng 2 lần (Bùi Huy Đáp, 1985). Tuy nhiên, phương pháp này tốn nhiều công lao động (Nguyễn Như Hà, 2006).
Bón phân cân đối làm tăng hiệu quả sử dụng đạm của lúa. Bón cân đối giữa đạm và lân làm tăng 82,2% năng suất, giảm 50,7% lượng đạm cần để sản xuất 1 tấn thóc so với công thức bón đạm đơn độc. Trên đất phù sa sông Hồng, để sản xuất ra 1 tấn thóc cần 23 - 27 kg N nếu không bón lân, nhưng nếu có bón lân chỉ cần 19 - 23 kg N. Khi bón đạm và lân thì cây chỉ hút được 42,1 kg N/ha, bón đạm, lân và kali thì lượng đạm cây hút được là 72,1 kg N/ha. Không bón kali thì bội thu năng suất trên đất bạc màu là 8,1% kg thóc/kg N (vụ Xuân), 2,1 kg thóc/kg N (vụ Mùa), bón phối hợp với kali thì bội thu năng suất tương ứng là 13,2 và 4,7 kg thóc/kg N. Hiệu quả bón cân đối đạm và kali càng lớn khi bón lượng đạm cao, đặc biệt trên đất nghèo kali (Nguyễn Văn Bộ, 2003).
Theo nghiên cứu của Vũ Thi Hiền và Ngô Minh Châu (2014) cho thấy mức phân bón khác nhau có ảnh hưởng tới thời gian sinh trưởng, chiều cao cây, sự tăng trưởng số nhánh và số nhánh hữu hiệu. Năng suất thực thu của giống lúa KB2 cũng chịu ảnh hưởng nhiều của liều lượng phân bón và mật độ cấy. Trong điều kiện vụ xuân, các công thức có năng suất thực thu cao nhất là: cấy 45 khóm /m2, lượng phân bón 120kg N + 90kg P2O5 + 120kg K2O/ha hoặc cấy mật độ 40 khóm /m2 và bón 100kg N + 75kg P2O5+ 100kg K2O/ha. Ở vụ mùa lượng phân bón của giống lúa KB2 cho năng suất thực thu cao nhất là cấy 40 khóm/m2, lượng phân bón 120kg N + 90kg P2O5 + 120kg K2O/ha hoặc cấy 45 khóm/m2 và bón 100kg N + 75kg P2O5+ 100kg K2O/ha.
Khi tăng mức đạm bón, hàm lượng hydrate cacbon không cấu trúc (mg/g) tích lũy trong thân giảm ở cả IL19-4-3-8 và IR 24 trong hai vụ thí nghiệm.
Tổng lượng hydrat carbon không cấu trúc vận chuyển từ thân về bông tăng lên khi tăng mức đạm bón. Năng suất cá thể của IL19-4-3-8 có tương quan thuận ở mức ý nghĩa với tổng lượng hydrat carbon không cấu trúc tích lũy ở thân giai đoạn trỗ và tổng lượng hydrat carbon không cấu trúc vận chuyển từ thân về bông giai đoạn từ trỗ đến 7 ngày sau trỗ; trong khi đó, năng suất cá thể của IR 24 ít bị ảnh hưởng bởi lượng hydrat carbon không cấu trúc tích lũy ở thân cũng như lượng hydrat carbon không cấu trúc vận chuyển từ thân về bông.( Đỗ Thị Hường và cs., 2014).
Kết quả cho thấy cường độ quang hợp của dòng DCG72 cao hơn so với KD18 ở mức đạm N1 trong các giai đoạn theo dõi nhưng thấp hơn so với KD18 ở mức đạm N2 trong thời kỳ chín sáp. Hiệu suất sử dụng đạm về quang hợp và chất khô tích lũy của dòng DCG72 ở mức bón đạm thấp nhất N1 cao trong cả 3 giai đoạn và cao hơn giống đối chứng KD18. Năng suất cá thể của dòng lúa cực ngắn ngày DCG72 tương đương với KD18 ở mức không bón đạm N0 nhưng cao hơn so với KD18 ở mức bón đạm thấp N1 (0,5g/chậu). Ở mức bón đạm cao N2 (1,5g/chậu) DCG72 có khả năng quang hợp sau trỗ và vận chuyển sản phẩm quang hợp từ thân lá về hạt thấp nên năng suất cá thể của dòng DCG72 thấp hơn so với KD18 (Lê Văn Khánh, Phạm Văn Cường và Tăng Thị Hạnh, 2015).
Kết quả cho thấy ở công thức bón (80-100 kg N + 90 kg K2O)/ha trên nền 8 tấn phân chuồng + 90 kg P2O5/ha thời gian sinh trưởng của PB53 ngắn, dao động từ 102-104 ngày vụ Mùa, mức độ nhiễm sâu bệnh nhẹ-trung bình, năng suất thực thu cao 64,7-71,4 tạ/ha. Một ha sản xuất PB53 theo liều lượng phân bón khuyến
cáo cho lãi từ 39,3- 43,1 triệu đồng/ha/vụ. Kết quả thử nghiệm mô hình (MH) áp dụng quy trình khuyến cáo cho giống PB53 tại Yên Bái, Điện Biên và Phú Thọ trong năm 2015 cho thấy: PB53 trong mô hình cho năng suất cao hơn PB53 ngoài mô hình từ 21,9-31,9% và cho hiệu quả sản xuất cao hơn từ 29,9-57,1%
(Lưu Ngọc Quyến và cs., 2014).
Kết quả thí nghiệm trong chậu cho thấy số nhánh đẻ tối đa của dòng DCG66 tương đương với giống đối chứng KD18, tuy nhiên diện tích lá của dòng DCG66 cao hơn so với KD18 trên cả hai mức đạm bón. Cường độ quang hợp (CĐQH) của DCG66 tương đương với KD18 ở giai đoạn đẻ nhánh nhưng lại cao hơn KD18 ở giai đoạn sau trỗ ở cả 2 công thức bón đạm. So với KD18, CĐQH của DCG66 có tương quan thuận và chặt hơn với độ dẫn khí khổng ở giai đoạn đẻ nhánh và cũng tương quan thuận, chặt hơn với hàm lượng đạm trong lá ở giai đoạn sau trỗ. Ở giai đoạn đẻ nhánh, khối lượng chất khô (KLCK) của DCG66 cao hơn so với KD18 ở cả hai mức đạm bón do có KLCK ở các bộ phận rễ, thân và lá đều cao hơn giống đối chứng. Ở giai đoạn sau trỗ, tuy KLCK của DCG66 tương đương với KD18 nhưng KLCK ở lá và bông của DCG66 lại cao hơn so với KD18. Năng suất cá thể của DCG66 tương đương với KD18 ở công thức N1 nhưng cao hơn KD18 ở công thức N2 do có số hạt trên bông cao hơn. Kết quả thí nghiệm đồng ruộng cho thấy năng suất của DCG66 đạt cao nhất ở công thức P3M2 tại Thái Nguyên (63,3 tạ/ha trong vụ xuân và 70,3 tạ/ha trong vụ mùa) và công thức P2M3 tại Lào Cai (62,4 tạ/ha trong vụ xuân và 64,9 tạ/ha trong vụ mùa) (Đỗ Thị Hường và cs., 2014).
Trong điều kiện đất phù sa ven biển miền Trung (Thạch Hà, Hà Tĩnh), chua nghèo chất hữu cơ và các dinh dưỡng khác, bón phối hợp N và K2O ở các mức khác nhau đã làm thay đổi thời gian sinh trưởng của lúa Xi23, cho số bông/m2 và năng suất thực thu tăng có ý nghĩa ở độ tin cậy P= 95%. Bón (120 kg N + 80 ÷ 100 kg K2O)/ha trên nền (10 tấn phân chuồng + 70 kg P2O5 + 400 kg vôi bột)/ha cho năng suất thực thu cao nhất (Nguyễn Thị Lan và Nguyễn Văn Duy, 2009).
Kết quả cho thấy khi tăng mức đạm bón từ 0 mg/chậu (N0) đến 800 mg/chậu (N4) đã làm tăng chiều cao cây, số bông/khóm, số hạt chắc/bông, năng suất sinh khối và năng suất hạt của cả hai giống lúa. Trong đó, năng suất hạt ở các mức N0; N1; N2; N3; N4 của giống Nếp nương tròn lần lượt đạt 5,8; 13,5;
19,9; 22,6; 25,0 g/chậu, trung bình đạt 17,4 g/chậu và của giống đối chứng lần lượt đạt 4,4; 13,4; 18,9; 22,1; 23,8 g/chậu, trung bình đạt 16,5 g/chậu. Khi tăng
lượng phân đạm bón làm tăng hàm lượng nitơ trong thân lá nhưng không làm tăng đáng kể hàm lượng nitơ trong hạt. Mặc dù vậy lượng đạm hấp thu trong thân lá, trong hạt và tổng lượng đạm hấp thu tăng khi tăng lượng phân đạm bón. Hiệu suất sử dụng nitơ tạo năng suất (NUE), hiệu suất nông học (AE), hiệu suất sinh lý (PE) và hiệu quả sử dụng đạm (UE) ở cả hai giống đều giảm khi tăng mức bón đạm. Hiệu quả sử dụng đạm (UE) cao nhất của cả hai giống đều ở mức đạm N1, lần lượt đạt 111,4 mg/mg N đối với giống Nếp nương tròn và 100,2 mg/mg N với giống đối chứng (Nguyễn Văn Khoa và Phạm Văn Cường, 2015).
Kết quả nghiên cứu cho thấy, thời vụ trồng và mức bón đạm đã ảnh hưởng đến cường độ quang hợp ở các giai đoạn theo dõi. Cường độ quang hợp của dòng lúa ngắn ngày IL19-4-3-8 ở giai đoạn trỗ và 7 ngày sau trỗ có tương quan thuận ở mức ý nghĩa với tỷ lệ hạt chắc và khối lượng 1.000 hạt (M1000) ở vụ mùa; ở vụ xuân, cường độ quang hợp có quan hệ thuận chặt với tỷ lệ hạt chắc và khối lượng 1000 hạt chỉ ở giai đoạn trỗ. Tỷ lệ hạt chắc và M1000 hạt của giống IR 24 có tương quan thuận ở mức ý nghĩa với cường độ quang hợp giai đoạn trỗ, 7, 14 và 21 ngày sau trỗ ở cả hai vụ (Đỗ Thị Hường và cs., 2014).
Kết quả nghiên cứu cho thấy tăng mức phân bón từ M1 lên M2 làm tăng số nhánh tối đa, chỉ số diện tích lá, hàm lượng đạm trong lá, khối lượng chất khô bông và cũng tăng mức độ nhiễm sâu bệnh hại, tiếp tục tăng từ M2 lên M3 hầu như không làm tăng các chỉ tiêu này ở mức ý nghĩa. Giữa 2 phương pháp bón đạm, P1 có chỉ số diện tích lá, hàm lượng đạm trong lá, mức độ nhiễm một số loại sâu bệnh cao hơn so với P2 trong giai đoạn đẻ nhánh, tương đương với P2 ở thời kỳ trỗ nhưng thấp hơn P2 ở giai đoạn chín sáp. Tăng mức phân bón từ M1 lên M2 không làm tăng năng suất ở vụ HT15 nhưng làm tăng năng suất trong vụ X16, tiếp tục tăng lên mức M3 làm giảm năng suất trong vụ HT15 và không làm tăng năng suất trong vụ X16. P2 đạt năng suất cao hơn so với P1 ở cả 2 vụ là do có chỉ số thu hoạch, tỷ lệ hạt chắc và khối lượng 1.000 hạt cao, do được cung cấp thêm dinh dưỡng đạm nên tăng được chỉ số diện tích lá và hàm lượng đạm trong lá ở thời kỳ sau trỗ. Công thức M1P2 đạt 61,2 tạ/ha trong vụ HT15 và công thức M2P2 đạt 68,0 tạ/ha ở vụ X16 cho hiệu quả cao nhất (Lê Văn Khánh và Phạm Văn Cường, 2016).
Khi tăng lượng đạm bón thì chiều cao, số dảnh tối đa/khóm và thời gian sinh trưởng tăng theo đạt cao nhất ở mức bón 250kgN /ha. Nhưng số dảnh hữu hiệu lại có xu thế tăng từ 0kg N/ha đến 100kg N/ha, nhưng nếu tăng tiếp lượng N bón thì số dảnh hữu hiệu bắt đầu giảm dần. Chỉ số diện tích lá giảm dần nhưng