Hiện trạng sử dụng phân bón hóa học ở Việt Nam, Phú Yên và hiệu suất sử dụng phân bón hóa học

2.2. Hiện trạng sử dụng phân bón ở Việt Nam và Phú Yên

2.2.1. Hiện trạng sử dụng phân bón hóa học ở Việt Nam, Phú Yên và hiệu suất sử dụng phân bón hóa học

2.2.1.1. Ở Việt Nam

Nhu cầu phân bón hàng năm của Việt Nam khoảng 7,5 - 8 triệu tấn phân bón các loại trong đó loại phân NPK có nhu cầu cao nhất khoảng 2,5 triệu tấn/năm, kế đến là phân urea (2 triệu tấn/năm), phân lân (1,3 triệu tấn/năm).

Nhu cầu từng loại phân bón: phân urea chiếm 25%, phân SA 7%, phân kali 9%, phân DAP 9%, phân lân 17%, phân NPK 33% (Báo cáo nông sản Việt

Nam, 2008) trong đó năm 2012 cả nước cần khoảng 9,88 triệu tấn phân bón các loại:

Bảng 2.2. Nhu cầu và khả năng cung ứng phân bón năm 2011 (Đơn vị: Triệu tấn)

Loại phân bón Nhu cầu Sản xuất Nhập khẩu

Urea 2,000 1,750 0,250

SA 0,710 - 0,710

DAP 0,950 0,300 0,650

Kali 0,920 - 0,920

NPK 3,500 3,400 0,100

Phân lân 1,620 1,800 -

Tổng số 9,880 7,250 2,630

(Nguồn: Cục trồng trọt, 2012)

Nhu cầu phân bón hóa học cho sản xuất nông nghiệp nước ta năm 2013 khoảng 10,3 triệu tấn phân bón các loại. Trong đó có 2,2 triệu tấn phân urea, 850 ngàn tấn SA, 950 ngàn tấn kali, 900 ngàn tấn DAP, 3,8 triệu tấn NPK và 1,8 triệu tấn lân. Tuy nhiên, hiện nay sản xuất công nghiệp phân bón trong nước mới đáp ứng 77,6%, vẫn phải nhập khẩu 2,47 triệu tấn phân bón các loại (Cục Trồng trọt, 2014).

2.2.1.2. Ở Phú Yên

Kết quả thống kê của Chi cục Bảo vệ Thực vật tỉnh Phú Yên năm 2012, hàng năm tỉnh đã sử dụng 45.000 - 50.000 tấn phân bón hóa học các loại:

- Phân đạm urea: 17.000 tấn - Phân lân: 23.000 tấn - Phân kali: 6.000 tấn

Bảng 2.3. Tổng lượng phân bón hóa học trong sản xuất nông nghiệp ở Phú Yên Năm Tổng lượng phân bón (ĐVT: tấn) 2004 48.845

2005 47.969

2006 49.286 2007 48.417

2008 47.486

2009 47.943

2010 48.214

2011 48.523 (Nguồn: Sở Nông nghiệp và PTNT Phú Yên, 2012)

Khối lượng, tỷ lệ phân bón đã sử dụng trên 1 ha đất canh tác là 560 kg/ha. Tổng diện tích đất tự nhiên của Phú Yên 504.531 ha, diện tích đất dành cho sản xuất nông nghiệp là 124.815 ha. Diện tích gieo trồng cây hàng năm 94.132 ha trong đó diện tích trồng lúa 57.021 ha.

Đất trồng lúa ở tỉnh Phú Yên có độ phì không cao, vì vậy trong quá trình trồng lúa nông dân đã sử dụng một lượng lớn phân bón hóa học các loại như phân đạm dạng urea, phân lân và kali. Lượng phân bón cho lúa tính cho 1 ha trong 1 vụ gồm 120 kg N, 80 kg P2O5 và 60 kg K2O. Trong năm 2011 đã sử dụng 45.710 tấn, bao gồm 17.000 tấn phân đạm, 22.168 tấn phân lân và 6.542 tấn phân kali (Sở Nông nghiệp và PTNT Phú Yên, 2012).

2.2.1.3. Hiệu suất sử dụng phân bón hóa học hiện nay và các nguyên nhân làm tổn thất lượng phân bón

* Hiệu suất sử dụng phân bón hóa học

Tốc độ sản xuất và tiêu thụ phân bón của thế giới và Việt Nam không ngừng tăng lên. Bất cứ một loại phân bón nào cũng không thể được thực vật hấp thụ toàn bộ, hệ số sử dụng phân bón của cây trồng ở mức thấp. Hiệu suất hấp thụ phân bón tùy theo loại đất, giống cây trồng, thời vụ, phương pháp bón, loại phân bón, ...

Theo Nguyễn Đức Khiển (2002), cây trồng chỉ sử dụng 35 - 40% lượng phân đạm bón vào đất, lượng đạm còn lại bị mất đi do nhiều nguyên nhân khác nhau. Ở Việt Nam hiệu suất sử dụng phân bón chỉ khoảng 35 - 40%, còn lại 60 - 65% lượng phân bón bị mất đi. Nhu cầu sử dụng phân bón Việt Nam năm 2010 là 8,9 triệu tấn, như vậy lượng mất đi khoảng 5,3 - 5,7 triệu tấn (Hoàng Văn Tại, 2011). Chỉ có 30 - 45% lượng phân đạm, 40 - 50% phân kali và không quá 30% lượng phân lân được cây trồng hấp thụ, phần còn lại bị tổn thất do nhiều nguyên nhân. Ở Việt Nam, chỉ tính riêng phân đạm, khi nhu cầu sử dụng là 3,3 triệu tấn urea/năm thì tổn thất hàng năm đã lên tới khoảng 1,5 triệu tấn. Lượng phân bón dư thừa sẽ gây ô nhiễm môi trường (Nguyễn Đức Khiển, 2002).

* Các quá trình và nguyên nhân gây tổn thất lượng phân bón hóa học + Quá trình hòa tan

Tất cả các dạng phân hóa học sau khi bón vào đất đều phải trải qua các quá trình phân giải phức tạp, đầu tiên là quá trình hòa tan và khuếch tán. Tốc độ hòa tan phụ thuộc vào độ tan của phân bón, độ pH, nhiệt độ môi trường và một số yếu tố quan trọng khác, trong đó độ tan là yếu tố ảnh hưởng nhất.

Quá trình hòa tan của phân bón là quá trình cần thiết để cây trồng có thể

năng hấp thụ của bộ rễ không phải là không giới hạn, phần dinh dưỡng chưa được hấp thụ ngay tồn tại trong dung dịch rất dễ bị rửa trôi theo nước tưới, nước mưa và các hình thức thẩm lậu khác nhau. Đây là nguyên nhân cơ bản gây tổn thất phân bón trong quá trình sử dụng (De Datta, 1987).

+ Quá trình thủy phân

Trong quá trình thủy phân, do tác động của hệ vi sinh vật đất, đặc biệt là các vi khuẩn sản sinh enzyme urease, urea được chuyển hóa dần sang dạng muối ammoni.

(NH2)2CO + 2 H2O (NH4)2CO3

(NH4)2CO3 là hợp chất không bền, dễ bị phân giải, giải phóng ra NH3 và CO2. (NH4)2CO3 2NH3 + CO2 + H2O

Phản ứng phân giải (NH4)2CO3 xảy ra rất mạnh khi nhiệt độ môi trường tăng, ở nhiệt độ > 30oC, (NH4)2CO3 bị phân hủy hoàn toàn. Đây là quá trình tổn thất dinh dưỡng lớn làm ảnh hưởng đến hiệu quả sử dụng của phân đạm (De Datta, 1987).

+ Quá trình nitrate hóa

Quá trình nitrate hóa (nitrification) xảy ra thông qua hai giai đoạn liên tục. Đầu tiên, vi khuẩn Nitrosomonas chuyển đạm ở dạng amoni sang dạng nitrite. Sau đó vi khuẩn Nitrobacter chuyển nitrite sang dạng nitrate.

Quá trình nitrate hóa xảy ra dưới tác động của hệ vi sinh vật nên chịu ảnh hưởng rõ rệt của yếu tố nhiệt độ. Khi nhiệt độ đất > 10°C, độ pH của đất

> 5 thì quá trình nitrate hoá xảy ra rất nhanh, ở nhiệt độ 30°C thì sau 15 ngày có trên 90% lượng đạm ở dạng ammoni bị chuyển hoá sang dạng nitrite.

Anion NO3- mang điện tích cùng dấu với điện tích của hạt keo đất nên chúng đẩy nhau, vì vậy nitrate rất dễ bị rửa trôi. Đây là nguyên nhân chính gây tổn thất đạm thông qua quá trình nitrate hóa.

+ Quá trình khử nitrate

Quá trình khử nitrate (denitrification) là quá trình không thuận nghịch, xảy ra dưới tác dụng của các vi khuẩn khử nitơ theo xu hướng chuyển hóa, phân giải nitrate thành các hợp chất của nitrogen ở dạng khí, thoát vào khí quyển

NO3- NO2-

NH2OH NH3

N2O N2

urease

Như vậy, quá trình khử nitrate cũng là một nguyên nhân gây nên hiện tượng tổn thất đạm và làm giảm hiệu suất sử dụng phân đạm trong nông nghiệp (De Datta, 1987).

* Quá trình cố định lân liên quan đến thành phần cơ lý của đất

Tính chất và thành phần cơ lý của đất có ảnh hưởng rất lớn đến hiệu suất sử dụng phân bón và năng suất cây trồng. Khi nhiệt độ môi trường hoặc điều kiện canh tác thay đổi, hàm lượng các ion H+, Al3+ và Fe2+ thay đổi theo làm tăng nhanh hàm lượng sắt, nhôm di động trong đất, hiện tượng này gọi là đất bị chua hóa hoặc đất bị nhiễm phèn. Khi đó các ion Al3+ và Fe2+ sẽ khuếch tán và kết tủa lên bề mặt bộ rễ của cây trồng, làm cho rễ mất khả năng hô hấp và hấp thụ chất dinh dưỡng. Đất giàu sắt và nhôm di động sẽ làm giảm hiệu quả sử dụng của phân lân do hiện tượng cố định lân trong đất. Lân dễ tan bị chuyển hóa thành lân khó tan, được giữ lại trong hệ keo đất dưới dạng không hữu hiệu nên cây trồng không thể hấp thụ được.

Quá trình cố định lân gây ra bởi các tác nhân hydroxid sắt, nhôm ngậm nước. Các khoáng sét trong đất với cấu trúc kaolinit có năng lực cố định lân cao hơn nhiều so với các khoáng sét có cấu trúc kiểu hydromicat, vetmiculic, thông qua các hydroxid trên bề mặt.

X-OH + H3PO4 XH2PO4 + OH- (X là Al3+ và Fe2+)

Khi pH giảm, kaolinit trở nên trội điện tích dương và sự hấp phụ lân tăng đột ngột, nhất là ở giai đoạn khi pH từ 5 chuyển xuống 4 và thấp hơn, vì độ hoà tan của Al tăng nhanh. Lân bị hấp phụ trên bề mặt các oxid hydrat hoá của Fe và Al tinh thể hoặc vô định hình, về bản chất là những keo dương trao đổi OH- với anion PO43-. Năng lực cố định lân phụ thuộc bản chất của đất, khó có thể cải tạo căn bản mà chỉ có thể điều khiển cục bộ trong phạm vi hệ rễ và cải thiện môi trường đất (Sanyal và De Datta, 1991).

Khác với lân, kali là nguyên tố có năng lực trao đổi ion mạnh nên khả năng chuyển hoá K2O ở dạng tổng số sang dạng trao đổi khá dễ dàng. Việc thất thoát phân kali trong đất xảy ra do rửa trôi và làm hàm lượng kali trong đất giảm nhanh.