2.5. Một số kết quả nghiên cứu phân bón cho chè trên thế giới và Việt Nam
2.5.1. Một số kết quả nghiên cứu phân bón trên thế giới
Cây chè bình thường sinh trưởng yêu cầu có một môi trường sinh thái tốt, cung cấp các chất dinh dưỡng là một trong những yếu tố quan trọng nhất để có được năng suất cao và chất lượng chè, bón phân là một biện pháp kỹ thuật cần thiết.
Quan hệ giữa đất đến năng suất, chất lượng chè rất phức tạp. Chất lượng chè do nhiều yếu tố quyết định và tác dụng một cách tổng hợp. Điều kiện dinh dưỡng ảnh hưởng rất nhiều đến năng suất, chất lượng chè, do vậy ngoài việc sử dụng nguồn dinh dưỡng sẵn có trong đất, thì việc bón phân cho chè là một biện pháp có hiệu quả.
2.5.1.1. Phân bón hữu cơ
Đối với cây chè phân hữu cơ có vai trò rất quan trọng, không những cung cấp chất dinh dưỡng trực tiếp cho cây chè mà nó còn cải thiện lý tính của đất như làm tăng độ tơi xốp, có kết cấu viên, làm tăng khả năng thấm và giữ nước của đất, làm cho tăng sự hoạt động của các hệ vi sinh vật trong đất.
Từ năm 1992 – 1997, Quỹ Kellogg đã thử nghiệm phân bón hữu cơ được bổ sung thêm một số loài vi sinh vật có ích thuộc 2 chi: Bacillus, Pseudomonas có khả năng phân giải lân tại 2 vùng trồng chè trọng điểm của Srilanka và nhận thấy rằng năng suất chè tăng 9% – 14% so với đối chứng có bón phân hữu cơ và tăng 17% so với đối chứng không sử dụng 2 loại phân bón này.
Kết quả nghiên cứu của tác giả Enwall (2005), ngoài tác dụng làm gia tăng sản lượng và cung cấp dưỡng chất trực tiếp cho cây. Phân hữu cơ có thể cải thiện sự đa dạng sinh học, khả năng sản xuất lâu dài của đất và là nơi lưu giữ phần lớn lượng carbon dioxide thừa. Dinh dưỡng hữu cơ làm tăng sự màu mỡ của đất, cung cấp dinh dưỡng cho nấm mycorrhiza (giúp các loại cây hấp thu dinh dưỡng), có thể làm giảm đáng kể lượng thuốc trừ sâu, năng lượng và phân bón, nhưng không làm giảm sản lượng thu hoạch.
Theo Xu and Li (2006), cho rằng khi sử dụng phân bón chuyên dùng và phân hữu cơ sinh học có hiệu quả thúc đẩy tăng số lượng chồi nảy mầm của cây chè, số lá non mới và khối lượng 100g/búp, nâng cao sản lượng chè. So với sử
dụng 45% phân bón phức hợp vô cơ, sử dụng phân gà, phân bón chuyên dùng cây chè sản lượng đã tăng lần lượt là 8,4% và 20,3%; còn sử dụng phân hữu cơ sinh học sản lượng đã tăng lần lượt là 1,7% và 12,8%, đặc biệt hàm lượng nội chất trong lá chè nhiều và chất lượng chè chế biến tốt hơn.
Zhang et al. (2000),cho rằng bón phân hữu cơ kết hợp với phân vô cơ có thể thúc đẩy cây chè sinh trưởng nhanh, tăng khả năng sản xuất và chất lượng chè Ô long với tỷ lệ bón kết hợp tốt nhất là 3N: 1P: 3K: 3 phân hữu cơ hoặc 2N: 2P:
2K: 3 phân hữu cơ. Hiệu quả của N, P, K và phân hữu cơ ở các giai đoạn sinh trưởng của cây chè là khác nhau trong đó P là nguyên tố chủ yếu làm tăng đường kính của cây chè con. N giữ vai trò quan trọng nhất đến năng suất của cây chè kinh doanh, sau đó đến K.
Ở Đài Loan, biện pháp kỹ thuật canh tác cho cây chè, người ta chú ý đến bón phân hữu cơ +1.000 – 1.500 kg đậu tương + 500 - 1.000 kg bột cá/ha cho sản xuất nguyên liệu chè Ô long.
Các giống chè khác nhau đều yêu cầu một chế độ bón phân khác nhau, đặc biệt là chế độ bón phân hữu cơ cho cây chè đạt được năng suất cao và chất lượng tốt. Năm 2010, nhà nghiên cứu Trung Quốc khi nghiên cứu về hiệu quả của phân hữu cơ trên cây chè kết quả cho thấy khu vực sản xuất chè Mao Tiêm – Tín Dương, vườn chè không sử dụng phân bón hợp lý dẫn đến đất bị chai cứng lại, độ màu mỡ của đất giảm, đặc biệt ảnh hưởng đến năng suất và chất lượng chè Mao Tiêm – Tín Dương. Điều đó chứng tỏ rằng sử dùng phân hữu cơ không chỉ có khả năng cải tạo đất mà còn có khả năng nâng cao năng suất và chất lượng chè.
Theo Zhao et al. (2005), tại tỉnh Quảng Đông, Trung Quốc cho thấy tình hình sử dụng phế phụ phẩm nông nghiệp ủ thành phân bón hữu cơ trong sản xuất nông nghiệp đã tăng dần. Khoảng 77% nông dân sử dụng 60% sản phẩm phụ của cây trồng vụ trước cho các cây trồng vụ sau, 18% hộ nông dân sử dụng 90% sản phẩm phụ cho cây trồng vụ sau.
Tác giả Ono and Watanabe (1994), khuyên nông dân trồng chè của mình nên tận dụng nguồn phế phụ phẩm nông nghiệp làm phân bón hữu cơ cho cây chè để tăng hàm lượng mùn trong đất.
Lý tính đất trồng chè có vai trò đặc biệt quan trọng trong canh tác chè trên đất dốc. Quá trình rửa trôi, đi lại chăm sóc đã làm cho đất chặt cứng, không thuận
lợi cho cây chè sinh trưởng và phát triển.Vì vậy, bón phân hữu cơ là biện pháp giúp cải tạo lý tính đất, làm tăng khả năng giữ nước và lưu thông chất dinh dưỡng của đất chè được coi là quan trọng hơn cải thiện hóa tính.
2.5.1.2. Phân bón đa lượng (NPK)
Trên thế giới đã có nhiều công trình nghiên cứu về vai trò của các nguyên tố dinh dưỡng cho cây chè và kỹ thuật bón phân.
Kết quả nghiên cứu của Zhang (2008), phân bón là nền tảng vật chất cơ bản của việc nâng cao năng suất và chất lượng chè. Phân bón có tác dụng quan trọng đến sinh trưởng, năng suất và chất lượng chè. Mặt khác, bón phân có tương quan mật thiết với sản lượng và chất lượng chè, phân đạm nâng cao sản lượng, có hiệu quả nâng cao hàm lượng caffeine và hàm lượng axit amin. Trong khi phối hợp lân, kali, đã nâng cao hàm lượng tea polyphenol, caffeine và protein, vừa có khả năng thúc đẩy nâng cao chất lượng lá chè, cải thiện chất lượng chè.
Ở Trung Quốc, nếu thu hoạch 7,5 tấn búp/ha, cần phải cung cấp N: 37,5 kg, P2O5: 75kg và K2O: 112 - 150 kg. Nghiên cứu vai trò của các nguyên tố dinh dưỡng tham gia vào quá trình sinh trưởng cây chè đã được các tác giả Bonheure et al. (1992) công bố 5 nguyên tố chiếm tỷ lệ lớn: Đạm (N) từ 1,69 – 5,95%; lân (P) từ 0,09 – 0,61%; kali (K) từ 0,02 – 2,64%; canxi (Ca) từ 0,06 – 2,42%; magie (Mg) từ 0,07 – 1,40%; các nguyên tố khác chiếm số lượng ít từ 8 – 3.700 ppm và sắp xếp theo thứ tự giảm dần là lưu huỳnh (S), clo (Cl), nhôm (Al), mangan (Mn), natri (Na), kẽm (Zn), đồng (Cu), Bo (B) và sắt (Fe).
(Bonheure et al., 1992).
Theo Qamar et al. (2011), khi nghiên cứu ảnh hưởng của phân đạm đến sinh trưởng, phát triển của cây chè trưởng thành đã cắt tỉa tán bằng và tán mâm xôi, cho thấy công thức đối chứng (không bón phân), NPK: 125-125-75, 187,5- 125-75, 225-125-75, 312,5-125-75 và 375-125-75 kg/ha. Tất cả P và K đã được áp dụng cùng một mức bón, trong khi N ở dưới dạng của amonisulfat. Kết quả cho thấy cắt tỉa tán bằng là có ý nghĩa và tốt nhất. Phân đạm ở mức 375 kg đã làm năng suất lá tươi tăng đáng kể (từ 6,796 đến 8,797 kg/ha), năng suất chè (từ 1.352 đến 1.760 kg/ha) và chiều dài búp (từ 35 cm đến 71 cm) cao hơn so với đối chứng. Trong trường hợp kết hợp, 375 kg N với cắt tỉa tán bằng thì năng suất lá tươi là cao nhất (9.286,66 kg/ha) và năng suất chè đen (1.875 kg/ha) với chiều búp dài 70,33 cm so với cắt tỉa tán mâm xôi (giá trị lần lượt là 8.307,33 kg lá tươi, 1.661,33 kg chè đen và chiều dài búp là 72,33 cm).
Saharia and Bezbaruah (1984), đưa ra kỹ thuật bón phân chủ yếu dựa vào sản lượng thu hoạch chè hàng năm: Vùng Bắc Ấn Độ bón phân cho chè con theo tỷ lệ bón NPK là 10:5:10 và mức bón theo cây là 15, 25, 40 và 70 (g/cây) tương đương với các tuổi 1, 2, 3 và 4; còn bón phân cho chè kinh doanh theo tỷ lệ bón NPK là 10:2:4 hoặc 12:4:8 và mức bón 100 – 200 kg N/ha tùy thuộc vào đất, tuổi và sản lượng chè; vùng Nam Ấn Độ bón phân cho chè con theo tỷ lệ bón NPK 1:2:2 và mức bón 90 kg N/ha; còn bón phân cho chè kinh doanh dựa vào sản lượng để bón, họ chia ra 3 mức sản lượng dưới 2.000, từ 2.000 – 3.000 và trên 3.000 (kg khô/ha) tương ứng các mức bón là 10, 5, 4 (kg N/100kg chè), hàng năm có phun sulphat kẽm 11 kg/ha lên lá.
Mặt khác, các nghiên cứu về ảnh hưởng của các mức đạm (N) khác nhau đối với năng suất và chất lượng chè cũng được nhiều tác giả nghiên cứu.
Các mức N khác nhau ảnh hưởng rõ đến năng suất và chất lượng chè, một tỷ lệ N hợp lý sẽ nâng cao được năng suất và cải thiện được chất lượng. Năng suất chè sẽ tăng chậm khi sử dụng liều lượng đạm bón trên 360 kg/ha. Ở cùng một nền đất giống nhau, khi sử dụng N đầu tiên năng suất chè tăng, sau đó giảm, giữa năng suất và N có mối quan hệ parabol. Khi đánh giá về chất lượng cho thấy mức N thích hợp có thể cải thiện hàm lượng axit amin tự do, caffeine, nước và chlorophyll trong lá chè, trong khi hàm lượng polyphenol giảm dần (Su et al.,2011).
Theo Lin et al. (1991),bón phân thúc đẩy sự sinh trưởng, tăng năng suất và cải thiện chất lượng nguyên liệu chè búp tươi. Hàm lượng axit amin, polyphenol, catechin, đường tổng số có trong nguyên liệu chè búp tươi thích hợp, chất lượng chè Olong thành phẩm tốt nhất đạt được khi cung cấp các loại phân đạm, lân, kali,…với liều lượng và tỷ lệ hợp lý. Hiệu quả của việc bón kali đến chất lượng sản phẩm chè Olong rõ hơn so với bón đạm và lân. Do vậy, việc bón tăng tỷ lệ phân kali trong hỗn hợp phân bón đạm - lân - kali cho vườn chè sản xuất nguyên liệu chế biến chè Olong là việc làm quan trọng.
Kết quả nghiên cứu của Su and Li (2005) cho rằng sử dụng phân kali thì năng suất chè tăng từ 8,3 – 16,7% so với không sử dụng phân kali, đồng thời cải thiện chất lượng chè và tăng khả năng chống chịu với điều kiện ngoại cảnh.
Nghiên cứu về ảnh hưởng của phân bón đến chỉ tiêu sinh hóa chất lượng búp chè. Tác giả Zheng et al. (2012) cho rằng sự thiếu hụt P đã làm giảm chất lượng điểm thử nếm và hóa sinh của chè xanh. Khi phân tích lá chè và đất trồng chè ở Liên Xô (cũ) cho thấy: Ở cây chè thiếu lân, hàm lượng lân (P2O5) trong lá
là 0,27 - 0,28%, trong búp là 0,5 - 0,75%. Cây chè đủ dinh dưỡng hàm lượng lân tương ứng là 0,33 - 0,39% và 0,82 - 0,86%. Nếu trong đất hàm lượng P2O5 là 30 – 32 mg/100g thì đất thiếu nhiều lân.
2.5.1.3. Phân bón trung lượng
Sử dụng hàm lượng phân bón magie và lưu huỳnh ở khu vực trồng chè khi đánh giá thành phần hương thơm trong sản phẩm chè như nerolidol, ethyl alcohol, vinyl cool, linalool... trong đó, hàm lượng nerolidol tăng rất nhiều ở công thức sử dụng phân magie cao hơn so với đối chứng 23%, nerolidol là vật chất hóa học quan trọng của hương chè, ảnh hưởng có tính quyết định đối với hình thành hương; Hàm lượng nerolidol cao, thì chè Ôlong tuyệt hảo (Zhang, 2008).
Ruan et al. (1997), khi bón bổ sung kali và magie, năng suất chè búp tươi tăng đáng kể, tỷ lệ tăng đạt 9 - 38% sau 2 năm thử nghiệm. Hàm lượng axit amin tự do và cafein trong nguyên liệu chè tươi cũng tăng. Hàm lượng polyphenol trong nguyên liệu búp thu từ vườn chè bón kali tăng nhưng trong nguyên liệu búp thu từ vườn chè bón magie giảm rõ ràng. Tỷ lệ polyphenol/axit amin tự do trong nguyên liệu lấy từ vườn chè bón cả kali và magie đều giảm, điều này có lợi cho chất lượng chè thành phẩm. Một số hợp chất thơm quan trọng (nerolidol…) đều tăng. Điều này cho thấy, việc bón bổ sung kali và magie có tác dụng cải thiện đặc tính hương thơm của sản phẩm chè. Chất lượng sản phẩm chè thương phẩm có mối tương quan chặt chẽ với hàm lượng magie trong nguyên liệu búp. Bón bổ sung kali và magie sẽ là một biện pháp nông học có hiệu quả, thúc đẩy khả năng sinh trưởng trong kiện đất thiếu kali và magie dễ tiêu.
Tác giả Huang and He (2005), cho rằng công thức khi bón bổ sung phân magie sulphat và kali sulphat có hiệu quả tốt nhất đối với sinh trưởng của cây chè so với công thức chỉ sử dụng phân nitơ, phôt pho, vì vậy đã thúc đẩy sinh trưởng cây chè, tăng số lượng lá, tỷ lệ này tăng lần lượt là 6,23% và 11,1%; tỷ lệ diện tích lá chè tăng 11,17%; mật độ búp, khối lượng búp 100g tăng lần lượt là 28,88% và 21,43%; năng suất búp chè tươi tăng 14,27%.
Theo Zhang (2011), ảnh hưởng của phân kali và phân magie đối với hàm lượng axit amin trong chè xanh, cho rằng chè xanh có hàm lượng axit amin cao thì chè xanh có chất lượng tốt. Khi bón phân đạm hợp lý, kết hợp sử dụng hợp lý phân bón kali và magie để có hiệu quả cân bằng trong việc cung cấp dinh dưỡng cho cây chè, cải thiện đáng kể hàm lượng axit amin trong chè, cuối cùng là nâng
cao chất lượng chè xanh. Tuy nhiên, khi thiếu nguyên tố kali và magie trong đất thì hàm lượng axit amin trong chè và lượng phân bón kali, magie có mối tương quan thuận với nhau.
Việc hình thành axit amin của cây chè, với axit amin L-Theanin chiếm tỷ lệ cao đạt 70%, magie là yếu tố cần thiết trong quá trình hình thành L-Theanin, magie có một ý nghĩa kép trong quá trình hình thành của caffeine. Một vài nghiên cứu cho thấy, thiếu magie ở vườn chè già (lâu năm) và khi sử dụng phân magie đã thể hiện rõ nâng cao hàm lượng catechin trong chè, cải thiện chất lượng chè. Bón phối hợp kali, magie, sản lượng chè xanh, chè Ôlong có thể tăng từ 10 – 20%, nâng cao được nội chất trong búp chè tươi như axit amin, caffeine và polyphenol (Zhang and Chen, 2005).
Khi bón bổ sung magie có tác dụng làm tăng đáng kể năng suất nguyên liệu, tăng chất lượng của một số sản phẩm chè chính: Chè xanh, chè Ôlong hàm lượng các chất axit amin tự do, polyphenol, caffeine cũng như theaflavin và thearubigin tăng đáng kể, cải thiện hương thơm của sản phẩm chè Ôlong. Chất lượng sản phẩm chè Ôlong có mối tương quan chặt chẽ với hàm lượng magie trong nguyên liệu búp (Zhang et al., 2000).
2.5.1.4. Phân bón vi lượng
Phân vi lượng hiện nay đang bắt đầu được sử dụng rộng rãi trong thực tế nông nghiệp và được coi là một khả năng tiềm tàng góp phần đẩy mạnh sự phát triển của ngành trồng trọt và chăn nuôi. Song việc nghiên cứu và sử dụng phân vi lượng cho chè còn rất ít.
Tác giả Shahram et al. (2009), nghiên cứu tác động của nitơ (N), kali (K), magie (Mg) và phân bón vi lượng (Zn và Cu) cải thiện năng suất và chất lượng chè Iran, kết quả cho thấy áp dụng phân bón vi lượng, với công thức: MgSO4
+ZnSO4 đã có ảnh hưởng đáng kể (p < 0,01) đối với năng suất. Áp dụng phân urea đã có tác động đáng kể (p < 0,05) tanin và chất hòa tan. Sự tác động qua lại với nhau giữa nitơ, kali và phân vi lượng có hiệu quả đáng kể caffeine (p < 0,01).
Phân bón nitơ có ảnh hưởng đáng kể đến hàm lượng tanin và chất hòa tan (p <
0,01). Bón phân vi lượng cho thấy tác động đáng kể P, Zn và Cu. Sự kết hợp của N + K + phân vi lượng có hiệu quả caffeine (p<0,01).
Theo Jayaganesh and Venkatesan (2010), hàm lượng axit amin ở trong lá chè tăng lên vì đất sử dụng phân magie, và khi phun vi lượng có magie lên mặt lá trong thời gian dài thì đã làm giảm hàm lượng axit amin so với đối chứng. Hàm
lượng catechin tăng khi bón 300kg phân magie và sau đó giảm 50% bón phân kali. Chỉ số hương thơm của chè ở các ô thí nghiệm bón magie cũng cao hơn so với đối chứng chỉ bón NPK. Hàm lượng magie ở trong lá chè có tương quan với axit amin và axit amin chuyển hóa thành enzymes.
Kết quả nghiên cứu của Napaporn et al. (2012), cho rằng Se và Al đã thúc đẩy các acid ascorbic, chlorophylls, carotenoids, phenolic tổng số và hàm lượng axit béo trong lá chè. Hàm lượng phenolic và chất lượng hóa học cao nhất được tìm thấy ở trong lá 19 chè khi nhận được 50ppm của Se. Các dẫn xuất của catechin cao nhất, cụ thể là (+)-galloca-techin (GC), (-)-epigallocatechingallate (EGCG), (+)-gallocatechingallate (GCG), (-)-epicatechingallate (ECG) and (+)- catechingallate (CG) ở trong cây chè được xử lý với Al lớn hơn so với cây chè được xử lý với Se. Hàm lượng phenolic tổng số tăng với sự tăng dần của chất diệp lục tổng số, catechin tổng số và các dẫn xuất của nó.