phân tích mô cây
Các nghiên cứu đã được thực hiện để nâng cao hiệu quả sử dụng phân bón thông qua một số phương pháp như là phân tích đất và mô, DRIS, mô ph ng, chương trình máy vi tính, … bên cạnh việc điều chỉnh thời gian và phương pháp bón. Khuyến cáo phân bón dựa trên phân tích đất và lá đã cung cấp một hướng dẫn hữu ích để xác định nhu cầu dinh dư ng của cây mía (Wood, 1990). Phân tích dinh dư ng lá là một công cụ chẩn đoán hữu ích để bổ sung cho kiểm tra đất như một kỹ thuật quản l tốt nhất với cây mía (McCray et al., 2010). Phân tích lá có khả năng đóng một vai trò quan tr ng hơn trong các chương trình bón phân cho người trồng mía.
Một đường cong đáp ứng dinh dư ng cây trồng thường bao gồm một phạm vi đáp ứng - tăng tuyến tính trong giai đoạn tăng trưởng với sự gia tăng trong việc cung cấp các chất dinh dư ng, một giá trị đầy đủ - các điểm trên đường cong đáp ứng mà phía trên là nơi mà tiêu thụ xa xỉ xảy ra, và phạm vi đầy đủ - tăng hơn nữa trong cung cấp dinh dư ng kết quả không có sự gia tăng tăng trưởng tiếp tục (Gauch, 1972). Hàm lượng tới hạn của một chất dinh dư ng là điểm mà tại đó tăng trưởng bị giảm từ 5 hoặc 10% so với tối ưu và sau đó xuất hiện các triệu chứng thiếu hụt (Ulrich and Hills, 1973).
Meyer (1981) đã thử nghiệm Hệ thống Chẩn đoán và Khuyến cáo tổng hợp (DRIS) đầu tiên được phát triển bởi Beaufils (1973) để đánh giá khuyến cáo phân bón cho cây mía ở Africa, Brazil, Florida và Hawaii. Trong phương pháp này, tỷ lệ hàm lượng chất dinh dư ng mô cây được sử dụng để tìm ra chỉ số DRIS, giúp chẩn đoán không chỉ về thiếu hụt chất dinh dư ng, mà còn trên mất cân bằng dinh dư ng. DRIS không nhạy cảm với các nhân tố như là tuổi cây, vị trí lá, giống cây, … và do đó nó là một công cụ hiệu quả hơn cho quản l dinh dư ng. Nó c ng đặc biệt phù hợp với biểu thị sự đối kháng giữa các chất dinh dư ng. Phương pháp DRIS cho ph p linh hoạt hơn ở thời điểm lấy mẫu so với phương pháp giá trị tới hạn (Beaufils, 1973; Beaufils and Sumner, 1976; Meyer, 1981). Một số ít mẫu lá là đủ để xây dựng ngân hàng dữ liệu tiêu chuẩn và các chỉ tiêu DRIS sơ bộ để chẩn đoán tình trạng dinh dư ng cây mía (Galíndez et al., 2009). Nhưng các chỉ tiêu DRIS cần được hiệu chỉnh theo địa phương. Các chỉ tiêu đã phát triển theo
một tập hợp các điều kiện chỉ nên áp dụng cho nơi khác nếu hàm lượng chất dinh dư ng của những cây trồng năng suất cao từ tập hợp những điều kiện khác nhau này là tương tự (Reis et al., 2002).
Nhu cầu hút thu dinh dư ng tùy thuộc vào giống mía, tuổi cây ở giai đoạn lấy mẫu, điều kiện thời tiết và đặc tính đất khi giải thích dữ liệu phân tích lá (Schroeder et al., 1999). Tuy nhiên, Morris et al. (2005) đã cho rằng hàm lượng P trong lá không thể cung cấp tỷ lệ phân P chính xác để cho năng suất mía tối đa và ngăn chặn bón P quá mức trên đất hữu cơ ở Florida. Khái niệm về ―crop logging‖ dựa trên hàm lượng dinh dư ng tới hạn và chỉ số lấy mẫu mô chuẩn hóa được phát triển bởi Clements (1980) như một hệ thống đầy đủ để hướng dẫn sử dụng phân bón cho cây mía. Tuy nhiên, do sự khác biệt lớn trong điều kiện đất và khí hậu, phương pháp này không thể trở nên phổ biến (Verma, 2004).
Những nỗ lực đã được thực hiện để nghiên cứu nhu cầu phân bón cho cây mía cho các mục tiêu năng suất khác nhau. Nghiên cứu cây trồng đáp ứng với kiểm tra đất đã được tiến hành để nghiên cứu hiệu quả của đất và chất dinh dư ng phân bón và c ng khuyến cáo phân bón dựa trên năng suất mục tiêu (Prasad et al., 1984; Murugappan et al., 1988). Hiệu quả đất, hiệu quả phân bón và phương trình năng suất mục tiêu đã được nghiên cứu cho các giống khác nhau. Bón phân theo vùng đặc thù dựa trên phân tích đất và nhu cầu dinh dư ng cây trồng cho năng suất mía, đã cải thiện đường thu hồi, mang lại lợi ích kinh tế cao hơn khuyến cáo chung và kỹ thuật canh tác của nông dân (Phonde et al., 2005). Gaddanakeri et al. (2007) đã đề xuất sử dụng bảng so màu lá để quản l hiệu quả đạm ở cây mía.
He et al. (2009) đã thí nghiệm nhiều điểm dựa trên kiểm tra đất ở Trung tâm phía Bắc Trung Quốc và cho thấy rằng khuyến cáo phân bón dựa vào kiểm tra đất có thể làm tăng năng suất lúa mì và ngô và cải thiện hiệu quả sử dụng phân bón. Tuy nhiên, có nhiều thách thức liên quan đến kiểm tra đất, bao gồm việc lấy mẫu đất đại diện, xác định một phương pháp phân tích phù hợp cho đất địa phương, và thiết lập một phương pháp để ước đoán khả năng cung cấp dinh dư ng từ đất. Ngoài ra, kiểm tra đất tốn thời gian và đắc tiền. các hộ nông dân sản xuất nh , kiểm tra đất được xem như là công cụ rất đắc tiền, và thời gian cần thiết để có kết quả thường là không khả thi trong tình huống đa vụ trồng. Ngay cả giá trị kiểm tra đất là phù hợp, vẫn còn những thách thức của ch n lựa dựa trên nguyên l khuyến cáo phân bón một cách khoa h c (Hou et al., 2002; He et al., 2012).
Các chất dinh dư ng để cây trồng hấp thu không chỉ từ phân bón và phân hữu cơ, mà còn từ đất. Trong thí nghiệm lô nh gắn 15N ở lúa mì, Ju et al. (2002) đã cho thấy rằng có 45% tổng đạm hút thu từ phân bón, và 55% từ đất. Dinh dư ng khoáng từ đất thường được sử dụng như một phương tiện đánh giá dư ng chất được cung cấp từ đất địa phương trong vụ trồng không bón phân.
Đôi khi các giá trị kiểm tra đất không phản ánh khả năng cung cấp dư ng chất từ đất. Nghiên cứu cho thấy rằng P được cung cấp từ đất luôn cao hơn được xác định bằng cách ly trích đất kiểm tra, là do r tiết dịch hòa tan một số P không hữu dụng và hệ thống r lớn có khả năng hấp thụ P từ đất sâu hơn (Gransee and Merbach, 2000). Nhìn chung đồng rằng các chất dinh dư ng hữu dụng ly trích từ đất bằng phương pháp hóa h c đã cung cấp chỉ một giá trị tương đối (Tang, 1994; Weigel et al., 2000). Các chất dinh dư ng từ môi trường và đất, tất cả đều ảnh hưởng đến hiệu quả sử dụng phân bón, được g i là cung cấp dinh dư ng đất bản địa.
2.6.2 Đánh giá tình trạng dinh dƣỡng cây trồng
Trong những năm qua, phương pháp giải thích dữ liệu dinh dư ng cây trồng đã nhận được nhiều sự chú . Hiện nay, phương pháp Nồng độ dinh dư ng tới hạn (Critical Nutrient Concentration = CNC) và Hệ thống Chẩn đoán và Khuyến nghị tổng hợp (Diagnosis and Recommendation Integrated System = DRIS) là phương pháp được sử dụng rộng rãi trong giải thích dữ liệu phân tích lá thông thường (Meyer, 1981; Reuter and Robinson, 1997).
Phương pháp tiếp cận nồng độ dinh dư ng tới hạn (CNC) được dựa trên mối quan hệ giữa nồng độ chất dinh dư ng và năng suất. Vùng chuyển tiếp giữa vùng thiếu và đầy đủ cho thấy mức độ tới hạn cho các chất dinh dư ng được đề cập. Theo Westermann (2005), khoảng dinh dư ng tới hạn là khoảng cây trồng được cung cấp hàm lượng đầy đủ và thấp hơn thì cây trồng sẽ thiếu hụt dinh dư ng (Hình 2.4). Giải thích của phân tích cây trồng dựa trên mức độ dinh dư ng tới hạn chỉ đơn giản là liên quan tới việc so sánh nồng độ chất dinh dư ng lấy mẫu với thiết lập giá trị tới hạn. Trường hợp nồng độ mẫu thấp hơn giá trị tới hạn đối với chất dinh dư ng được đề cập, sự thiếu hụt giả định được chỉ ra.
Hình 2.6: Mối quan hệ tiêu biểu giữa nồng độ dinh dư ng và năng suất, bi u di n nồng độ ―tới hạn‖.
Giá trị ngư ng chất dinh dư ng tới hạn và phạm vi tối ưu của lá mía được đề xuất bởi trường Đại h c Florida được trình bày trong Bảng 2.3 (Anderson and Bowen, 1990; McCray and Mylavarapu, 2010).
Bảng 2.3: Giá trị chất dinh dư ng tới hạn và phạm vi tối hảo của lá mía
Chất dinh dƣỡng Giá trị tới hạn Phạm vi tối hảo
(%) (%) Nitrogen (N) 1,80 2,00–2,60 Phosphorus (P) 0,19 0,22–0,30 Potassium (K) 0,90 1,00–1,60 Calcium (Ca) 0,20 0,20–0,45 Magnesium (Mg) 0,13 0,15–0,32 Sulfur (S) 0,13 0,13–0,18 Silicon (Si) 0,50 ≥0,60 mg/kg mg/kg Iron (Fe) 50 55–105 Manganese (Mn) 16 20–100 Zinc (Zn) 15 17–32 Copper (Cu) 3 4–8 Boron (B) 4 15–20 Molybdenum 0,05 ---
2.7 TƢƠNG TÁC DINH DƢỠNG TRONG CANH TÁC MÍA
Hầu hết phương pháp vùng đặc thù để đánh giá độ phì của đất và nhu cầu dinh dư ng giải quyết một chất dinh dư ng đơn, mà không tính đến sự hấp thu của một chất dinh dư ng một phần phụ thuộc vào sự sẳn có của các chất dinh dư ng khác (Smaling, 1993). Ví dụ, hấp thu N dường như bị ảnh hưởng mạnh bởi bổ sung phân P, đặc biệt trong đất với giá trị P-Olsen thấp (Penning de Vries and van Keulen, 1982; Janssen et al., 1990; Smaling et al, 1993; Janssen et al, 2001). Khi P-hữu dụng thấp, chỉ một phần nh của tiềm năng N hữu dụng được hút thu bởi cây trồng (Smaling, 1993). Trong đất đặc trưng bởi N hữu dụng thấp, sự hút thu P được kích thích bởi bón phân N (Kamprath, 1987) thông qua việc giảm pH ở vùng r và tăng độ hòa tan của phosphate đất, kích thích sự phát triển r và khả năng sinh l r . Hơn nữa, hiệu quả sử dụng nước, tức là lượng chất khô được sản xuất trên đơn vị nước tiêu thụ tăng với tăng đạm hữu dụng (van Keulen and Seligman, 1987). Nói chung tỷ lệ N:P mô thực vật khác nhau trong một phạm vi tương đối hẹp, vì vậy mà thiếu một yếu tố có thể hạn chế sự hấp thu yếu tố khác (Penning de Vries and van Keulen, 1982). Bón K có thể tăng năng suất đáng kể, đặc biệt ở ngoài đồng nơi mà xác bả thực vật bị lấy đi dưới điều kiện ngoài đồng (Smaling, 1993). Ngược lại, cung cấp ẩm độ tối đa, N và P dẫn tới tăng đáp ứng năng suất với phân K. Smaling (1993) đã phê phán các nổ lực để liên kết năng suất cây trồng đến cung cấp và hấp thu một chất dinh dư ng đơn, do đó b qua sự tương tác rõ ràng giữa các chất dinh dư ng. Vì vậy, phương trình tính toán của bón phân cân đối ngược lại với phương pháp truyền thống có tính khoa h c hơn. Các kết quả có thể áp dụng ở các vùng khác nhau, tuy nhiên với sự hiệu chỉnh các thông số quan tr ng của phương trình.
Xây dựng các khuyến cáo phân bón chính xác hơn, phương pháp đánh giá chất dinh dư ng chung hơn hoặc mô hình được đòi h i xem x t cả hai, cung cấp chất dinh dư ng đất bản địa theo vùng đặc thù và tương tác của các chất dinh dư ng (Dobermann and White, 1999).
Mất cân bằng của bất k dư ng chất ảnh hưởng quá trình sống của cây trồng và nó gần như liên quan chặt chẽ với sự hấp thu các dư ng chất khác. Tăng nồng độ của một dư ng chất lên mức tối ưu thúc đẩy sự hấp thu của các dư ng chất khác (hiệp lực), trong khi mức dư thừa đã ức chế sự tích l y các dư ng chất (đối kháng).
Chất dinh dư ng cây trồng hiếm khi hoạt động độc lập. Tương tác giữa các chất dinh dư ng là quan tr ng bởi vì sự thiếu hụt của một chất dinh dư ng làm hạn chế sự hút thu và sử dụng của chất dinh dư ng khác. Rất nhiều nghiên cứu đã
chứng minh rằng sự tương tác giữa N và các chất dinh dư ng khác, chủ yếu là P và K, ảnh hưởng đến năng suất cây trồng và hiệu quả N. Tương tác giữa các chất dinh dư ng đã được tìm thấy ảnh hưởng mạnh bởi nồng độ sau cùng của nó trong mô cây (Robson and Pitman, 1983; Wilkinson et al., 2000).
Sự sinh trưởng và phát triển của cây trồng phụ thuộc vào cả trên hàm lượng dư ng chất của chất nền và sự tương tác giữa các nguyên tố. Tỷ lệ Ca:Mg, Mg:K và Ca:K là rất quan tr ng. Ba nguyên tố này hoạt động theo nguyên tắc đối kháng trong hấp thu dư ng chất (Adam et al., 1978; Kirkby, 1979; Steenhuizen,1987; Kolota and Biesiada, 1990; Jakobsen, 1993a). Mối quan hệ giữa Ca và P là phức tạp - chúng có thể là cả hiệp đồng lẫn đối kháng (Demchak and Smith, 1990; Jakobsen, 1993b).
Tương tác giữa các chất dinh dư ng có thể gây ra thiếu hụt, ngộ độc, đáp ứng thay đổi sinh trưởng và/hoặc thay đổi thành phần dinh dư ng, và có thể chuyên biệt hoặc không chuyên biệt trong cơ chế hoạt động (Robson and Pitman, 1983; Wilkinson et al., 2000).
Số lượng một chất dinh dư ng nhất định là một hàm số của chất dinh dư ng hữu dụng và nhu cầu dinh dư ng cây trồng cho sản xuất sinh khối. L tưởng nhất là chất dinh dư ng hữu dụng phải phù hợp với nhu cầu của cây trồng. Tuy nhiên, trong nhiều trường hợp, khi năng suất sinh khối cuối cùng tăng, nồng độ dư ng chất trong cây giảm; điều này được g i là hiệu ứng pha loãng chất dinh dư ng (Jarrell and Beverly, 1981).
Cả hai cung cấp dinh dư ng và nhu cầu dinh dư ng đóng vai trò quan tr ng trong dinh dư ng cây trồng. Thay đổi mức độ của một chất dinh dư ng trong đất sẽ thường ảnh hưởng sự hấp thu hoặc vận chuyển chất dinh dư ng khác trong cây trồng. Do đó, tác động một yếu tố dư ng chất lên hấp thu hoặc sử dụng yếu tố dinh dư ng khác, tương tác dinh dư ng, c ng phải được xem x t trong một chương trình quản l dinh dư ng hoàn chỉnh. Đánh giá các tương tác dinh dư ng bao gồm mối quan hệ giữa cung cấp dinh dư ng trong đất và sinh trưởng cây trồng, c ng như giữa hàm lượng dinh dư ng trong mô cây trồng và sinh trưởng cây trồng. Mặc dù tương tác giữa các chất dinh dư ng có thể cả dương lẫn âm, nó được báo cáo thường là tương tác âm.
Quản l dinh dư ng N thành công là rất quan tr ng cho việc tối ưu hóa năng suất mía. Phân tích lá đã được chứng minh là công cụ hữu ích trong việc theo dõi N cung cấp cho cây trồng.
2.7 1 c ữa NxP
1995), và chủ yếu là do N làm tăng trong sự hút thu P bởi cây trồng (Sumner and Farina, 1986). Mức độ tăng như vậy trong hút thu P bởi cây trồng thường lớn. Cơ chế bao gồm (i) N làm tăng sự phát triển r , (ii) tăng cường khả năng hấp thu của r và hoán vị P, và (iii) tăng P hòa tan là kết quả của giảm pH đất đi kèm với hấp phụ NH4+ (Wilkinson et al., 2000). Các thí nghiệm ngoài đồng dưới điều kiện thiếu hụt N, nồng độ P trong lá mía có thể dưới ngư ng tới hạn, nhưng vẫn đầy đủ nơi mà cung cấp N được khắc phục.
2.7 2 c ữa NxK
Hầu hết cây h c , N và K là chất dinh dư ng đa lượng đòi h i số lượng lớn nhất. Vụ trồng mía năng suất cao đòi h i lượng lớn các chất dinh dư ng này, và tương tác có nghĩa về mặt kinh tế thường đi kèm với điều chỉnh sự mất cân bằng của N và K trong sản lượng mía (Miles, 2009).
Về việc giải thích dữ liệu lá mía, tương tác NxK có nghĩa đặc thù. Ảnh hưởng của việc gia tăng bón N lên nồng độ K trong cây có liên quan đến mức độ khả năng sinh h c ở vùng r (Wilkinson et al., 2000). Trường hợp mức độ K đất cận biên hoặc giới hạn, sự gia tăng cung cấp N thường dẫn đến giảm nồng độ K trong cây do ảnh hưởng pha loãng (tương tác không chuyên biệt). Dưới điều kiện cung cấp K đầy đủ, tuy nhiên, cung cấp N tăng làm tăng hút thu K. Nơi N thiếu hụt nghiêm tr ng, thường là k m hút thu K và thiếu hụt K có thể cho thấy mặc dù