Cốt lõi của phương pháp khuyến cáo phân bón là dựa trên đáp ứng năng suất và hiệu quả nông h c (AE). Năng suất đáp ứng với N, P hoặc K là khoảng cách năng suất giữa các lô được bón chất dinh dư ng đầy đủ NPK và các lô khuyết khi một trong các chất dinh dư ng bị khuyết.
Hiệu quả nông h c của N, P hoặc K (AEN, AEP hoặc AEK) là sự gia tăng năng suất trên mỗi đơn vị phân bón N, P2O5 hoặc K2O cung cấp. Khuyến cáo phân bón dựa vào đáp ứng năng suất và hiệu quả nông h c là một phương pháp thay thế được phát triển để sử dụng khi kiểm tra đất không hữu dụng, c ng như xem x t sự tương tác N, P và K, và đây là một tính năng độc đáo so với các hệ thống hỗ trợ quyết định khác.
Nutrient Expert xuất phát từ cụm từ Nutrient Expert for Wheat – là một hệ thống hỗ trợ quyết định được phát triển bởi Viện Dinh dư ng cây trồng Quốc tế (International Plant Nutrition Institute = IPNI) với mục tiêu hỗ trợ các chuyên gia tư vấn đưa ra các khuyến cáo phân bón cho nông dân (Pampolino et al., 2012). Hệ thống ―Nutrient Expert for Wheat‖ sử dụng khái niệm Quản l dinh dư ng theo vùng đặc thù (SSNM), trong đó bao gồm sử dụng mô hình QUEFTS để xác định nhu cầu hấp thu dư ng chất cây trồng (Dobermann et al., 2002) (trích dẫn từ Chuan et al. (2013)). Việc xác định nhu cầu phân N từ Nutrient Expert đã được sửa đổi cho sử dụng một hiệu quả nông h c mục tiêu và một ước tính đáp ứng năng suất với bón N (Buresh and Witt, 2007; Witt et al., 2007; Pampolino et al., 2011). Việc xác định nhu cầu phân P và K xem x t hiệu quả dinh dư ng nội tại kết hợp với ước tính năng suất có thể đạt được, cân bằng dinh dư ng, và đáp ứng năng suất từ chất dinh dư ng bón vào theo cánh đồng đặc thù (Witt et al., 2007; Pampolino et al., 2011). Phương pháp này sử dụng cung cấp chất dinh dư ng từ bản địa trong một nỗ lực để tránh tích tụ chất dinh dư ng dư thừa trong đất và đã áp dụng thành công trên các vụ trồng lúa gạo, ngô và lúa mì ở một số nước châu Á (Witt et al., 2007; Buresh et al., 2010; Pampolino et al., 2011; Satyanarayana et al., 2011).
Kỹ thuật lô khuyết được chứng minh hữu ích trong việc xác định lượng phân bón cần thiết để đạt được một năng suất mục tiêu (Witt and Doberman, 2002). Trong phương pháp này, N, P, K được áp dụng ở mức đủ cao để đảm bảo năng suất mà không bị giới hạn bởi một nguồn cung cấp không đầy đủ các chất dinh dư ng bổ sung. Năng suất mục tiêu có thể được xác định từ các lô mà không bị giới hạn NPK. Một chất dinh dư ng bị khuyết từ các lô để xác định năng suất bị giới hạn một chất dinh dư ng.
Ví dụ, một lô khuyết N không nhận được N, nhưng phân bón P và K đầy đủ để đảm bảo rằng những chất dinh dư ng này không giới hạn. Sự khác biệt về năng suất giữa một lô bón phân đầy đủ và một lô khuyết N là thiếu hụt giữa nhu
cầu cây trồng đối với N và nguồn cung cấp N bản địa, mà phải được đáp ứng bằng phân bón.
Hình 2.5: Các bước chính trong phương pháp quản l dinh dư ng theo vùng đặc thù (SSNM)
Đồng bộ lớn hơn giữa nhu cầu cây trồng và cung cấp dinh dư ng là cần thiết để cải thiện hiệu quả sử dụng chất dinh dư ng, đặc biệt là đối với N. Chia bón N trong suốt vụ trồng, chứ không phải là duy nhất, bón nhiều trước khi trồng cây được biết là có tăng hiệu quả sử dụng N (Cassman et al., 2002). Phân tích mô cây là một phương pháp nổi tiếng được sử dụng để đánh giá tình trạng N của sự tăng trưởng cây trồng, nhưng các công cụ chẩn đoán khác c ng hữu ích. Dụng cụ đo diệp lục tố đã chứng t hữu ích trong hiệu chỉnh quản l N trong mùa (Francis and Piekielek, 1999) và thang đo màu lá đã rất thành công trong việc hướng dẫn chia bón N ở lúa gạo và ngô ở châu Á (Witt et al., 2005).
Bước 2: xác định khả năng cung cấp dinh dư ng từ đất
QUẢN LÝ DINH DƢỠNG THEO VÙNG ĐẶC THÙ (SSNM)
(Phân vô cơ) Nhu cầu dinh dư ng của cây
Bước 1: xác định năng suất mục tiêu cần đạt được
Nguồn cung cấp dinh dư ng cơ sở
Bƣớc 3:
Bồi đắp sự thiếu hụt chất dinh dư ng để đạt năng suất mong muốn.
2.5.4 Sử dụng “nghiệm thức cải thiện” trong Quản lý dinh dƣỡng theo vùng đặc thù (SSNM) trên cây mía
Bón phân cho đất là kỹ thuật canh tác phổ biến từ thời xa xưa. Với sự ra đời phân hóa h c, tính thiết yếu của phân hữu cơ đã bị lãng quên. Với tình trạng sụt giảm carbon hữu cơ trong đất, đáp ứng với bón phân đang suy giảm và cây trồng đang bị mất cân bằng dinh dư ng và môi trường l hóa h c khắc nghiệt. Do đó, tổng hợp các nguồn hóa h c và chất hữu cơ là lựa ch n đúng đắn cho kịch bản nông nghiệp và kinh tế-xã hội hiện nay. Quản l hiệu quả chúng cho thấy nhiều triển v ng trong việc không những duy trì năng suất và sức kh e đất, mà còn đáp ứng một phần nhu cầu phân hóa h c của cây trồng (Rabindra et al., 1993; Hegde and Dwivedi, 1993).
Theo Lê Song Dự và Nguy n Thị Qu Mùi (1997) thì vụ mía 100 tấn/ha lấy từ đất 200 kgN, 85 kgP2O5 và 420 kgK2O, và Nguy n Văn Bộ (2002) c ng cho rằng trung bình với năng suất 80 tấn mía cây/ha thì cây mía lấy đi từ đất và phân bón 96 kgN, 37 kgP2O5 và 115 kgK2O. vùng cận nhiệt đới Ấn Độ, một vụ mía 100 tấn/ha đã lấy đi 205 kgN, 55 kgP2O5 và 275 kgK2O từ đất. Bổ sung thường xuyên cho đất với lượng rất lớn dư ng chất thông qua chỉ phân bón hóa h c thường dẫn đến ảnh hưởng đặc tính l h c đất, đặc tính l hóa h c và vi sinh vật dẫn tới sụt giảm hiệu suất đất. Sử dụng nguồn hữu cơ tạo ra từ trang trại như là xác bả thực vật, phân trùn, phân xanh và phân bón vi sinh đang ngày càng được sử dụng để ngăn lại sự sụt giảm độ phì nhiêu đất và c ng có thể khôi phục lại đặc tính l h c đất. Tổng hợp nguồn hữu cơ với phân bón đã được tìm thấy để nâng cao hiệu quả sử dụng dinh dư ng của cây trồng như hiệu quả của mía đường để sử dụng bón N dao động từ 16 đến 45% bởi vì rữa trôi số lượng lớn của bón N xuống dưới tầng đất cùng với nước tưới (Yadav and Prasad, 1992). Cung cấp vật chất hữu cơ từ nhiều nguồn như phân chuồng, xác bả thực vật và phân xanh đã được cho thấy bổ sung C hữu cơ trong đất và cải thiện độ phì nhiêu đất (Saviozzi
et al., 2002; Srivastava et al., 2009). Hơn nữa một vài loại tác nhân vi sinh có khả năng cố định N hoặc huy động P và các dư ng chất khác trở thành một phần không thể thiếu của Hệ thống quản l dinh dư ng tổng hợp của cây trồng.
Sản lượng đường có thể được duy trì bằng cách bổ sung thêm các chất dinh dư ng bị lấy đi bởi cây trồng thông qua tái sử dụng thích hợp chất thải nông nghiệp (Sumner, 1999). Áp dụng tổng hợp các chất dinh dư ng tái sử dụng từ rác thải hữu cơ như bã bùn mía từ 10-20 tấn ha-1
và tro trấu 10 tấn ha-1 cùng với giảm 20-25% phân hóa h c (N, P, K, S và Zn) cho năng suất mía tơ và lưu gốc cao hơn và thu hồi kinh tế cao hơn (Paul and Mannan, 2007). Bón bã bùn ở 12,5 t/ha +
75% tỷ lệ NPK khuyến cáo đã tăng năng suất 20% đến hơn 100% chỉ bón NPK (Suguna Devakumari, 2005). Ngoài giá trị dư ng chất trực tiếp của chúng, bổ sung hữu cơ (và phân xanh), khi được kết hợp vào đất, tăng hoạt động sinh h c, dư ng chất hữu dụng, C hữu cơ trong đất, và đặc tính l hóa h c của đất thông qua phân hủy sinh h c của chúng. Bổ sung hữu cơ có khả năng cải thiện độ xốp trong đất, cải thiện khả năng giữ nước, giảm độ n n chặt của đất, cải thiện sự thâm nhập của r , và kích thích sự tăng trưởng và phát triển mạnh mẽ của vụ mía tơ và lưu gốc.
2.5.5 Quản lý dinh dƣỡng đạm (N) trong canh tác mía 2.5.5.1 Xác định thời điểm bón đạm
Thời điểm bón phân cho thấy có nghĩa to lớn trong việc tối đa hóa lợi nhuận. Theo van Dillewijn (1952), lượng đạm được hấp thụ tối đa trong thời gian 90 ngày sau khi trồng. Do đó, đối với vụ mía 12-14 tháng, đạm nên được bón trong thời gian 60-90 ngày sau khi trồng. Khi đạm được bón trong thời gian 90 ngày sau khi trồng, chia làm 2 hoặc 3 lần bón được thực hiện tùy theo loại đất, với đất cát chia làm 3 lần, trong khi đất thịt và thịt pha cát chia bón đạm làm hai lần (Hunsigi, 1993). Singh and Yadav (1996) đã báo cáo rằng bón N chia làm 2 hoặc 3 lần trong thời gian 45-90 ngày sau khi trồng đã làm tăng hiệu quả sử dụng đạm của cây mía ở điều kiện nhiệt đới và cận nhiệt đới và khuyến cáo bón đạm trong 3 lần chi bón bằng nhau tại thời điểm trồng, ngay sau khi nảy mầm và trước khi bắt đầu mùa mưa để đạt được năng suất mía cao nhất. Đối với vụ mía 2 năm, hoặc đối với vùng có hai mùa mưa bổ sung N muộn là có lợi. Bón đạm lên đến 135 ngày sau khi trồng có ảnh hưởng thuận lợi lên chất lượng hạt giống với hàm lượng sucrose thấp hơn và glucose cao hơn trong hạt giống mía (Lakshmi et al., 2006). Bón đạm tr có thể dẫn đến sản sinh chồi tr và k o dài giai đoạn trưởng thành với sự tích l y lớn hơn của đường khử. Điều này có thể dẫn đến chất lượng nước p k m. Giảm chất lượng có thể có liên quan với cả tỷ lệ quá cao và với bón N muộn. Các thí nghiệm được thực hiện tại Đại h c Nông nghiệp Tamil Nadu (Srinivasan, 1995) đã thiết lập ảnh hưởng bất lợi của bón N muộn không chỉ trên chất lượng nước p mía mà còn trên năng suất mía.
2.5.5.2 Quản lý dinh dƣỡng đạm (N) để cân đối cung và cầu
Đạm là yếu tố dinh dư ng quan tr ng nhất trong sản suất cây trồng. Nó quan tr ng trong việc duy trì và cải thiện sinh trưởng và năng suất cây trồng. Nhu cầu dinh dư ng N được đáp ứng từ cung cấp N trong đất ở địa phương và N từ phân bón khoáng, phân bón N lấp khoảng cách giữa nhu cầu cây trồng và cung cấp N trong đất ở địa phương (Koyama, 1981). Cây trồng hấp thu N một cách nhanh
chóng và hiệu quả khi hệ thống r tiếp xúc với các dạng có nhu cầu (NO3- và NH4+), thậm chí ở nồng độ vi phân từ trong dung dịch đất (Lawlor et al., 2001). Hơn nữa, hiệu quả sử dụng N giảm với lượng N cung cấp ngày càng tăng (Bock and Hergret, 1991). Chia nhiều lần bón phân khoáng N có thể làm giảm mất N (De Datta and Buresh, 1989) và tăng hiệu quả sử dụng N (Cassman et al., 1996). N tích l y trong đất ở cây trồng được bón phân lớn hơn ở cây trồng không được bón phân thường là do sự kích thích khoáng hóa chất hữu cơ bởi phân bón hoặc sự khai thác vùng r lớn hơn ở cây trồng được bón phân (Bronson et al., 2000).
Đạm mất đi từ hệ thống đất trồng lớn, dẫn tới hiệu quả sử dụng phân N thấp khi bón N không được đồng bộ với nhu cầu cây trồng (Singh et al., 2002). Nó được ghi nhận rằng đồng bộ giữa nhu cầu cây trồng và N cung cấp từ tất cả các nguồn trong suốt vụ trồng là cần thiết để nâng cao hiệu quả sử dụng N trong hệ thống sản xuất cây trồng (Robertson, 1997). Hiệu quả có thể được cải thiện nếu thời gian và liều lượng phân bón được điều chỉnh theo khả năng cung cấp N từ đất và phát triển hình thái cây trồng (Vlek and Fillery, 1984). Do thay đổi lớn khả năng cung cấp N của đất từ trang trại này đến trang trại khác và từ lô này đến lô khác, chiến lược quản l phân đạm nên đáp ứng với sự thay đổi lớn của nhu cầu cây trồng và N cung cấp từ đất để đạt được sự đồng bộ của cung và cầu và nâng cao hiệu quả sử dụng N (Peng et al., 1996). Khuyến cáo bón phân chung trên diện rộng là không hiệu quả bởi vì cung cấp dinh dư ng từ đất địa phương rất khác nhau giữa các cánh đồng ở châu Á (Dobermann and White, 1999). Trồng mía, hơn nữa đòi h i một lượng các chất dinh dư ng khác nhau ở những cánh đồng khác nhau, tùy thuộc vào cung cấp dinh dư ng bản địa và nhu cầu. Nông dân sẽ được lợi nhuận đáng kể nếu h có thể điều chỉnh N đầu vào với điều kiện thực tế cây trồng và nhu cầu dinh dư ng.
Mía là cây trồng có nhu cầu dinh dư ng cao nhất lấy đi gần 208 kg N, 53 kg P, 280 kg K, 6,3 kg Fe, 1,2 kg Mn, 0,6 kg Zn và 0,2 kg Cu từ đất cho một vụ năng suất 100 tấn mía/ha (Malavolta, 1994). Gần như, 90% phân N khuyến cáo (250 kgN/ha) được bổ sung thông qua bón phân, 10% N được cung cấp cho đất như bón lót lúc trồng. Trong khi đó, lúa gạo, lúa mì, bắp và bông vải, 50% N được cung cấp cho đất như bón lót lúc trồng và còn lại 50% N được cung cấp như bón cho cây. Do đó, sử dụng LCC để quản l N trong canh tác mía là có nhiều triển v ng.
2.5.5.3 Chẩn đoán đạm bằng sử dụng bảng so màu lá (LCC)
Người nông dân sử dụng màu sắc lá như một chỉ thị để chẩn đoán nhu cầu phân đạm của cây trồng. Kết quả nghiên cứu trước đây cho thấy rằng kiểu gen lúa và quản l đạm dựa vào LCC ảnh hưởng đáng kể lên năng suất và thành phần
năng suất lúa (Nagappa et al., 2002). Khi lá ngã sang màu xanh nhạt hay xanh ngã vàng hơn màu xanh sậm, nông dân tin rằng cây trồng cần đạm hơn. Theo các nghiên cứu trước đây, người ta đã phát hiện rằng cường độ màu sắc lá có liên quan trực tiếp đến hàm lượng diệp lục tố trong lá và tình trạng đạm trong lá. Thang so màu lá (Leaf Chart Colour =LCC) đã phát triển từ nhà khoa h c Nhật Bản (Furuya, 1987) sẽ giúp người nông dân đo cường độ màu sắc lá. LCC là một công cụ đơn giản d sử dụng và rẻ tiền để xác định thời điểm bón N cho vụ trồng lúa. Tương tự như vậy LCC c ng được sử dụng cho vụ trồng mía đường (Gaddanakeri et al., 2007). LCC có thể giúp thúc đẩy dựa trên nhu cầu, thay đổi tỷ lệ bón N cho cây trồng, dựa trên cung cấp N trong đất và nhu cầu cây trồng. Nó là công cụ l tưởng để tối ưu hóa sử dụng N. Một vài nghiên cứu trước đây đã cho thấy màu sắc của LCC kết hợp tốt với các lá của những giống có cường độ màu sắc lá đồng nhất.
Máy đo diệp lục tố (SPAD meter) và bảng so màu lá (LCC) là công cụ chẩn đoán rất đơn giản, di động được sử dụng để đo lường màu xanh hoặc liên quan hàm lượng diệp lục tố của lá và đánh giá tình trạng N cây trồng ở ruộng lúa để xác định thời gian bón N (Balasubramanian et al., 2000). Tuy nhiên, máy đo diệp lục tố đắt tiền, nông dân khó tiếp cận, trong khi bảng so màu lá rẻ tiền, d sử dụng. Nông dân đã sử dụng LCC để đánh giá tình trạng N lá và điều chỉnh N bón cho lúa một cách hiệu quả. Nhìn chung, cả hai phương pháp đều bị ảnh hưởng bởi các yếu tố như nhóm giống, mật độ cây, stress cây trồng ảnh hưởng màu sắc lá, tình trạng dinh dư ng đất, khí hậu, và điều kiện cây trồng. LCC và máy đo SPAD đã được nghiên cứu rộng rãi ở lúa gạo và lúa mì, tuy nhiên, thông tin sử dụng chúng ở vụ trồng mía rất ít i.
Trên mía, theo kết quả thí nghiệm của Gaddanakeri et al. (2007) ở Karnataka của Ấn Độ khi áp dụng bảng SML ở 3 mức LCC (4, 5 và 6) tương ứng với lượng phân N và số lần bón như sau: 175 kg N (4 lần bón), 250 kg N (6 lần bón), 300 kg N (7 lần bón) so với đối chứng không sử dụng bảng so màu lá áp