Cây ngô quang hợp theo chu trình C4, là cây ưa nhiệt, có hệ thống rễ chùm phát triển (FAO, 1995). Cây ngô có tiềm năng năng suất lớn. Trong các biện pháp thâm canh tăng năng suất ngô, phân bón giữ vai trò quan trọng nhất. Theo Berzeni và Gyorff (1996) thì phân bón ảnh hưởng tới 30,7% năng suất ngô còn các yếu tố khác như mật độ, phòng trừ cỏ dại, đất trồng có ảnh hưởng ít hơn.
Sự hút các chất dinh dưỡng thay đổi theo các giai đoạn sinh trưởng, phát triển của ngô. Dựa vào biến đổi hình thái của cây để xác định nhu cầu dinh dưỡng từng thời kỳ cho ngô. Viện Kỹ thuật Cây ngũ cốc và Thức ăn gia súc (Pháp) chia quá trình sinh trưởng phát triển của cây ngô ra làm 4 giai đoạn:
- Giai đoạn tăng trưởng chậm: Từ khi mọc đến khi 7 – 8 lá: Đây là giai đoạn hình thành và phát triển bộ rễ. Đây cũng là giai đoạn phân hoá tạo bông cờ. Giai đoạn này lượng dinh dưỡng cây hút không lớn chỉ bằng 1 – 4% tổng lượng dinh dưỡng so với cả vòng đời cây hút.
Sự hút chất dinh dưỡng ở thời kỳ đầu tuy chậm nhưng rất quan trọng cho ngô, bao gồm các dạng dễ hấp thu của các hợp chất chứa NPK so với tổng lượng dinh dưỡng và tổng chất khô đã tích luỹ được. Sau mọc 20 – 30 ngày ngô tích luỹ được 4% chất khô, 9% lân, 10% đạm, 14% kali; sau 60 ngày: 45% chất khô, 57% lân, 66% đạm, 92% kalị
- Giai đoạn tăng trưởng nhanh: Từ 7 – 8 lá đến sau trỗ 15 ngày: Ở giai đoạn này các bộ phận trên mặt đất (thân lá) và dưới mặt đất đều tăng trưởng rất nhanh. Các cơ quan sinh trưởng phát triển mạnh, lượng tinh bột và chất khô trong bắp tăng nhanh. Đây là giai đoạn cây hấp thu tối đa dinh dưỡng bằng 75 – 95% tổng lượng dinh dưỡng so với cả vòng đời cây hút. Thiếu chất dinh dưỡng ở thời kỳ 8 – 11 lá sẽ cản trở sinh trưởng của lá và giảm từ 10 – 20% năng suất, đặc biệt ở thời kỳ trỗ cờ phun râu cây đòi hỏi dinh dưỡng rất gay gắt, nếu thời kỳ này một nửa số lá héo khô lúc này sẽ làm giảm 25 – 30% năng suất.
- Thời kỳ nở hoa, ngô đã hút gần như toàn bộ số kali cần thiết và lượng lớn đạm và lân.
- Giai đoạn chín: Quá trình tích luỹ chất khô đã hoàn thành, ngô bắt đầu mất nước nhanh, các bộ phận sinh trưởng sinh dưỡng chuyển sang màu vàng.
Hầu hết các giống đều cần khoảng 60 ngày để hoàn thành hạt; trong đó các giống ngắn ngày cần ít hơn, khoảng 35 – 40 ngày trong thời gian hình thành hạt, mỗi ngày bình quân tạo thành 2,5 – 3% khối lượng hạt khi chín hoàn toàn.
Trong giai đoạn chín cây ngô thực hiện các chức năng phân phối lại lượng dinh dưỡng đã hấp thụ. Lượng dinh dưỡng cây hấp thụ được không chỉ tích luỹ ở hạt mà còn một lượng lớn ở thân lá. Để đạt năng suất cao và ổn định, ngô cần được bón phân cân đối, đặc biệt là giữa các yếu tố NPK. Điều này được chứng minh rất rõ qua các thí nghiệm bón các tổ hợp phân cho ngô trong suốt 28 vụ của Viện Kali quốc tế cho thấy chỉ có bón cân bằng NPK năng suất ngô mới cao và ổn định.
Theo Johnson và CS (dẫn theo Dẹ, 1973), năng suất trung bình của các giống ngô lai là 6.838 kg/ha, với liều lượng phân bón: 95N – 67P2O5 – 20K2O kg/hạ
Theo Shan (1994), mức bón phân được khuyến cáo cho ngô ở Đài Loan là 175 kg N + 95 kg P2O5 + 70 kg K2O/hạ
Với năng suất ngô 4,5 tấn/ha, thì tổng lượng dinh dưỡng cây ngô lấy từ đất 115 kg N, 20kg P2O5 và 75kg K2O, 9kg Ca, 16kg Mg và 12kg S (Thomas Dieroff và cs, 2001). Theo Viện Lân và Kali quốc tế thì với năng suất 10 tấn ngô hạt (9.769kg hạt và 8.955 kg thân lá) cây ngô hút từ đất 269kg N, 111kg P2O5, và 269kg K2O, như vậy sản xuất 1 tấn ngô hạt thì cây ngô hút 27,5kg N; 11,4kg P2O5 và 27.5 kg K2O từ đất.
Trong phạm vi nghiên cứu thuộc chương trình phát triển lương thực, Tạ Văn Sơn (1995) đã nghiên cứu nhu cầu dinh dưỡng cây ngô ở vùng Đồng bằng sông Hồng, thu được kết quả như sau:
- Để tạo ra 1 tấn hạt, ngô lấy đi từ đất trung bình một lượng đạm, lân, kali là: N = 22,3 kg; P2O5 = 8,2 kg; K2O = 12,2 kg.
- Lượng NPK tiêu tốn để sản xuất ra 1 tấn ngô hạt là: N = 33,9 kg; P2O5 = 14,5 kg; K2O = 17,2 kg.
- Tỉ lệ nhu cầu dinh dưỡng NPK là: 1: 0,35: 0,45.
- Tỉ lệ N: P: K thay đổi trong quá trình sinh trưởng phát triển là khác nhau
Kết quả này phù hợp với các nghiên cứu của nước ngoài và thể hiện rõ là hút kali được hoàn thành sớm trước phun râu, còn các chất dinh dưỡng khác như đạm và lân còn tiếp tục đến lúc ngô chín.
Theo Đường Hồng Dật (2003) trung bình với năng suất 60 tạ/ha ngô hạt, cây ngô lấy từ đất 155 kg N, 60 kg P2O5, 115 kg K2O (tương đương 337 kg urê, 360 kg supe lân, 192 kg clorua kali). Theo tác giả Ngô Hữu Tình (1995), trên đất phù sa sông Hồng tỷ lệ nhu cầu dinh dưỡng của N, P, K cho cây ngô đạt năng suất cao là 1: 0,35 : 0,45 và liều lượng bón phân cho năng suất cao là: 180N – 60P2O5 – 120K2O; ở Duyên hải miền Trung: 120N – 90P2O5 – 60K2O; miền Đông Nam bộ: 90N – 90P2O5 – 30K2O; Đồng bằng
sông Cửu Long: 150N – 50P2O5 – 0K2Ọ
Theo Phạm Kim Môn (1991), với ngô Đông trên đất phù sa sông Hồng liều lượng phân bón thích hợp là: 150 – 180 kg N; 90 kg P2O5; 50 – 60 kg K2O/hạ
Theo Trần Hữu Miện (1987) thì trên đất phù sa sông Hồng lượng phân bón phù hợp là: 120N – 90P2O5 – 60K2O cho năng suất 40 – 50 tạ/ha; 150N – 90P2O5 – 100K2O cho năng suất 50 – 55 tạ/ha; 180N – 90P2O5 – 100K2O cho năng suất 65 – 75 tạ/hạ
Theo Nguyễn Văn Bộ (2007), lượng phân bón khuyến cáo cho ngô phải tuỳ thuộc vào đất, giống ngô và thời vụ. Giống có thời gian sinh trưởng dài hơn, có năng suất cao hơn cần phải bón lượng phân cao hơn. Đất chua phải bón nhiều lân hơn, đất nhẹ và vụ gieo trồng có nhiệt độ thấp cần bón nhiều kali hơn.
Theo Nguyễn Thế Hùng (1996), trên đất bạc màu vùng Đông Anh – Hà Nội, giống ngô LVN10 có phản ứng rất rõ với phân bón ở công thức bón 120N – 120P2O5 – 120K2O/ha và cho năng suất hạt gấp 2 lần so với công thức đối chứng không bón phân. Cũng theo tác giả thì trên đất bạc màu, hiệu suất của 1 kg NPK là 8,7 kg; 1 kg N là 11,3 kg; 1 kg P205 là 4,9 kg; 1 kg K20 là 8,5 kg.
Tác giả Vũ Cao Thái cũng cho rằng liều lượng và tỷ lệ phân bón cho ngô khác nhau trên các loại đất khác nhaụ Theo ông, trên đất phù sa nên bón 120 kg N – 60 kg P2O5 – 90 kg K2O/ha, tỷ lệ N:P:K là 1:0,5:0,75. Trên đất xám bạc màu bón 100 kg N – 100 kg P2O5 – 150 kg K2O/ha với tỷ lệ là 1:1:1,5 (dẫn theo Ngô Hữu Tình, 2003).
Theo Nguyễn Văn Bào (1996), liều lượng phân bón thích hợp cho ngô ở các tỉnh miền núi phía Bắc (Hà Giang) là 120 kg N – 60 kg P2O5 – 50 kg K2O/ha cho các giống thụ phấn tự do và 150 kg N – 60 kg P2O5 – 50 kg K2O/ha cho các giống laị
Theo Viện Khoa học Nông nghiệp miền Nam (Đỗ Trung Bình, 2000), liều lượng phân bón cho 1 ha ngô ở vùng Đông Nam bộ và Tây Nguyên là: 120 kg N – 90 kg P2O5 – 60 kg K2O cho vụ Hè Thu, còn vụ Thu Đông (vụ 2) có thể tăng lượng K2O lên 90 kg (dẫn theo Ngô Hữu Tình, 2003)
Bón phân vô cơ kết hợp phân hữu cơ cho ngô đã làm tăng năng suất ngô và giúp cải thiện độ phì trong đất, theo Bùi Đình Dinh (1988, 1994) để đảm bảo cho cây trồng có năng suất cao, ổn định, bón phân hữu cơ chiếm 25% tổng số dinh dưỡng, còn 75% phân hoá học (dẫn theo Trần Văn Minh, 2004). Hiệu quả của phân bón chỉ có thể phát huy đầy đủ khi có chế độ phân bón hợp lý, bón cân đối giữa các nguyên tố. Bón phân cho ngô để đạt hiệu quả kinh tế cao phải căn cứ vào đặc tính của loại giống ngô, yêu cầu sinh lý của cây ngô qua các thời kỳ sinh trưởng, tình trạng của cây trên đồng ruộng, tính chất đất, đặc điểm loại phân bón, kỹ thuật trồng trọt và điều kiện khí hậu thời tiết.
Bón cân đối đạm – kali có hiệu lực cao hơn nhiều so với lúạ Bội thu do bón cân đối (trung bình của nhiều liều lượng đạm) có thể đạt 33 tạ/ha trên đất phù sa sông Hồng; 37,7 tạ/ha trên đất bạc màu; 11,7 tạ/ha trên đất xám và 3,9
tạ/ha trên đất đỏ vàng. Xét về hiệu quả kinh tế thì bón phân cân đối cho ngô trên đất bạc màu, đất xám có lãi hơn nhiều so với đất phù sa và đất đỏ vàng (Nguyễn Văn Bộ, 2007).