Các nghiên cứu nƣớc ngoài ở vùng ôn đới (đã sử dụng đồng vị đánh dấu) cho thấy hệ số sử dụng chất dinh dƣỡng của phân bón đối với đạm là 50 - 55%; lân là 40 - 45%; kali là 50 - 60% (Xmirnốp, 1984), còn ở Việt Nam hệ số này thấp hơn, ví dụ đối với lúa thì đạm là 40%; lân là 22% và kali là 45%. Nhƣ vậy, có hơn 50% lƣợng đạm, 50% lƣợng kali và gần 80% lƣợng lân tồn dƣ ở trong đất tiếp tục biến đổi và trực tiếp hay gián tiếp gây ô nhiễm môi trƣờng nói chung và môi trƣờng đất nói riêng. Sự biến đổi của phân đạm khi bón vào đất theo các hƣớng chính kết hợp với tuần hoàn của nó sẽ giải thích bản chất gây ô nhiễm của việc bón phân đạm không hợp lý.
Hiệu suất sử dụng phân đạm của cây lúa
Phân urê đƣợc sử dụng khá rộng rãi trong trồng lúa, vì giá sản xuất phân tƣơng đối rẻ và chi phí vận chuyển thấp, hàm lƣợng đạm trong phân cao (46%). Tuy nhiên hiệu quả sử dụng phân đạm của cây trồng rất thấp, đặc biệt là đối với lúa nƣớc. Lƣợng đạm bị mất đi phụ thuộc vào điều kiện đất đai, khí hậu và biện pháp canh tác đƣợc áp dụng. Ở nƣớc ta, trong mùa mƣa, do mƣa tập trung với cƣờng độ lớn, đạm bị rửa trôi theo nƣớc chảy bề mặt và xói mòn là rất đáng kể. Nhìn chung, đạm bị mất dƣới dạng thể khí (NH3) và do quá trình phản đạm hoá là những nguyên nhân chủ yếu làm mất đạm trong nhiều hệ thống nông nghiệp khác nhau.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn
Theo kết quả nghiên cứu của Mitsui, 1973 về ảnh hƣởng của đạm đến hoạt động sinh lý của lúa nhƣ sau:
Sau khi tăng lƣợng đạm thì cƣờng độ quang hợp, cƣờng độ hô hấp và hàm lƣợng diệp lục của cây lúa tăng lên, nhịp độ quang hợp, hô hấp không khác nhau nhiều nhƣng cƣờng độ quang hợp tăng mạnh hơn cƣờng độ hô hấp gấp 10 lần cho nên vai trò của đạm làm tăng tích luỹ chất khô.
Hiệu suất phân đạm đối với lúa. Theo Iruka (1963) cho thấy: Nếu bón đạm với liều lƣợng cao thì hiệu suất cao nhất là bón vào lúa đẻ nhánh và sau đó giảm dần. Với liều lƣợng bón đạm thấp thì bón vào lúc lúa đẻ và trƣớc trỗ 10 ngày có hiệu quả cao [55]. Theo Prasat và Dedatta (1979) thấy hiệu suất sử dụng đạm của cây lúa cao ở mức bón thấp, bón sâu và bón vào thời kỳ sinh trƣởng sau.
Năm 1973, Xiniura và Chiba có kết quả thí nghiệm bón đạm theo 9 cách tƣơng ứng với các giai đoạn sinh trƣởng, phát triển. Mỗi lần bón với 7 mức đạm khác nhau, 2 tác giả trên đã có những kết luận sau:
+ Hiệu suất của đạm (kể cả rơm, rạ và thóc) cao khi lƣợng đạm bón ở mức thấp.
+ Có 2 đỉnh về hiệu suất, đỉnh đầu tiên là xuất hiện ở thời kỳ đẻ nhánh, đỉnh thứ 2 xuất hiện ở 1- 9 ngày trƣớc trỗ, nếu lƣợng đạm nhiều thì không có đỉnh thứ 2. Nếu bón liều lƣợng đạm thấp thì bón vào lúc 20 ngày trƣớc trỗ, nếu bón liều lƣợng đạm cao thì bón vào lúc cây lúa đẻ nhánh [56].
Viện Nông hoá - Thổ nhƣỡng đã tiến hành nghiên cứu ảnh hƣởng của đất, mùa vụ và liều lƣợng phân đạm bón vào đến tỷ lệ đạm do cây lúa hút. Không phải do bón nhiều đạm thì tỷ lệ đạm của lúa sử dụng nhiều. Ở mức phân đạm 80 kg N/ha, tỷ lệ sử dụng đạm là 46,6%, so với mức đạm này có phối hợp với phân chuồng tỷ lệ đạm hút đƣợc là 47,4%. Nếu tiếp tục tăng liều lƣợng đạm đến 160 kg N và 240 kg N có bón phân chuồng thì tỷ lệ đạm mà
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn
cây lúa sử dụng cũng giảm xuống. Trên đất bạc màu so với đất phù sa Sông Hồng thì hiệu suất sử dụng đạm của cây lúa thấp hơn. Khi bón liều lƣợng đạm từ 40 kg N- 120 kg N thì hiệu suất sử dụng phân giảm xuống tuy lƣợng đạm tuyệt đối do lúa sử dụng có tăng lên [19].
Kết quả nghiên cứu sử dụng phân bón đạm trên đất phù sa sông Hồng của Viện Khoa học Nông Nghiệp Việt Nam đã tổng kết các thí nghiệm 4 mức đạm từ năm 1992 đến 1994, kết quả cho thấy: Phản ứng của phân đạm đối với lúa phụ thuộc vào thời vụ, loại đất và giống lúa [27] và lƣợng đạm có hiệu quả cao là 90kg N, bón trên mức đó là gây lãng phí.
Viện nghiên cứu lúa đồng bằng sông Cửu Long đã có nhiều thí nghiệm về ảnh hƣởng của liều lƣợng đạm khác nhau đến năng suất lúa vụ Đông xuân và Hè thu trên đất phù sa đồng bằng sông Cửu Long. Kết quả nghiên cứu trung bình nhiều năm, từ năm 1985- 1994 của Viện lúa Đồng bằng sông Cửu Long, kết quả này đã chứng minh rằng: Trên đất phù sa đƣợc bồi hàng năm có bón 60kg P2O5 và 30kg K2O làm mức thì khi có bón đạm đã làm tăng năng suất lúa từ 15- 48,5% trong vụ Đông xuân và vụ Hè thu tăng từ 8,5 - 35,6%. Hƣớng chung của 2 vụ đều bón đến mức 90kg N có hiệu quả cao hơn cả, bón trên mức 90kg N năng suất lúa tăng không đáng kể [1]. Theo Nguyễn Thị Lẫm, 1994 [22] khi nghiên cứu về bón phân đạm cho lúa cạn đã kết luận: Liều lƣợng đạm bón thích hợp cho các giống có nguồn gốc địa phƣơng là 60kg N/ha. Đối với những giống thâm canh thì lƣợng đạm thích hợp từ 90 - 120 kg N/ha.
+ Trên đất lúa nƣớc sâu thì mức bón 90kg N năng suất chênh lệch nhau không đáng kể. Bình quân năng suất tăng lên của các giống khi tăng thêm 30kg N/ha thì đạt đƣợc 6 - 8% và năng suất giữa các giống cũng chênh lệch không đáng kể.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn
Urea-N NH4+-N NO3--N
+ Trên đất bạc màu Bắc Giang, cho thấy hiệu lực của đạm đối với lúa không cao khi tăng từ mức không bón đến mức bón 150kg N. Nhiều khả năng trên loại đất này mức đạm cho năng suất cao nhất là 60kg N. Bón trên mức này là không có hiệu quả [22].
Theo Yoshida (1980) đạm là nguyên tố dinh dƣỡng quan trọng nhất đối với cây lúa trong các giai đoạn sinh trƣởng và phát triển.
Khi cây lúa bón đủ đạm thì nhu cầu tất cả các chất dinh dƣỡng khác nhƣ lân và kali đều tăng [35]. Theo Bùi Huy Đáp [11], đạm là yếu tố chủ yếu ảnh hƣởng đến năng suất lúa, cây có đủ đạm thì các yếu tố khác mới phát huy hết đƣợc tác dụng.
2.4.3. Tổng quan tình hình nghiên cứu và sử dụng chế phẩm tiết kiệm đạm Neb-26
Có rất nhiều các nghiên cứu đã chỉ ra rằng chỉ có 30 - 40% lƣợng phân đạm bón đƣợc cây lúa sử dụng, phần còn lại bị mất đi do quá trình bay hơi, rửa trôi bề mặt và thấm sâu (Hình 2.3).
Hình 2.3. Các con đường mất N trong điều kiện canh tác lúa ngập nước
Hiệu quả sử dụng đạm trong sản xuất chỉ đạt vào khoảng 33% (Raun và Jóhnonn, 1999). Lƣợng đạm bị mất đi thông qua các con đƣờng nhƣ rửa trôi, bốc hơi và thấm sâu. Việc mất đạm ngày càng đƣợc quan tâm nhiều hơn vì chúng không những làm lãng phí tiền đầu tƣ mà còn làm ô nhiễm môi trƣờng và gây hiệu ứng nhà kính. Hiệu quả sử dụng phân đạm thấp cũng làm giảm
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn
hiệu quả kinh tế (Englesjord et al., 1997). Các sản phẩm phân đạm mới dựa theo nguyên lý: phân đƣợc giải phóng chậm (CRN) có tác dụng thúc đẩy tối đa sinh trƣởng và làm giảm sự mất đạm đã đƣợc nghiên cứu nhiều trong hai thập kỷ gần đây (Goertz, 1991; Hauck, 1985; Waddington, 1990). Hiệu quả sử dụng phân đạm tăng đồng nghĩa với việc tăng năng suất và chất lƣợng sản phẩm và làm tăng thu nhập cho ngƣời trồng trọt.
Các loại phân giải phóng chậm có thể phân thành 2 loại: loại hoà tan chậm và loại đƣợc bọc hoàn toàn trong nƣớc. Ngoài ra còn có một số sản phẩm khác nhƣ chất ổn định đạm, chất hạn chế sinh học, thực chất chúng không phải là phân đạm chậm tan mà chúng có tác dụng làm giảm việc mất đạm thông qua việc làm chậm quá trình chuyển hoá đạm. Các loại phân bọc polymer tỏ ra có nhiều hứa hẹn đƣợc sử dụng rộng rãi trong nông nghiệp vì chúng đƣợc sản xuất theo cách đạm đƣợc giải phóng một cách có kiểm soát
Các chất polymer thông thƣờng có độ bền lớn và tốc độ giải phóng đạm chậm hơn so với dự đoán và phụ thuộc khá nhiều vào nhiệt độ và ẩm độ (Hauck, 1985).
Hầu hết các loại phân đạm chậm tan hiện nay là các loại phân đạm đƣợc bọc lƣu huỳnh và bọc polymer. Khi bón vào trong đất nhờ các quá trình phân huỷ sinh học hoặc phá vỡ lớp vỏ bọc để giải phóng đạm bên trong. Các thí nghiệm áp dụng các loại phân này cho thấy khi bón cho bông làm giảm đƣợc 40% lƣợng đạm bón (Howard, 1997), làm tăng năng suất lúa mỳ 20%. Khi bón cho khoai tây làm giảm khá lớn việc mất đạm dƣới dạng nitrat và làm tăng năng suất đáng kể.
Hiện nay khi giá phân đạm đang ở mức cao thì việc sử dụng tiết kiệm lƣợng đạm trong canh tác lúa để giảm giá thành sản xuất càng cần thiết. Giảm lƣợng đạm nhƣng ruộng lúa vẫn phải đảm bảo đƣợc năng suất, nên vấn đề là cần gia tăng hiệu quả sử dụng đạm của cây lúa và chống thất thoát đạm trong quá trình canh tác.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn
Hiệu quả sử dụng lƣợng phân đạm của lúa thƣờng rất thấp, chỉ khoảng 35 - 40%, có thể nâng cao hiệu quả sử dụng đạm lên tới 45- 50% bằng các biện pháp:
1/ Bón đúng các thời kỳ cây lúa có nhu cầu đạm cao: Đây là các thời kỳ cây hút chất dinh dƣỡng mạnh nhất, lúc này cần kịp thời bón phân đáp ứng nhu cầu của cây để đạt năng suất tối đa, các thời kỳ đó là: Bén rễ, nẩy chồi, làm đòng , sau khi lúa trổ.
2/ Hạn chế sự thất thoát đạm: Phân đạm đang sử dụng rộng rãi hiện nay là phân Urê, thuộc nhóm amôn rất dễ tan. Khi bón vào đất, do tác động của men ureaza, Urê sẽ đƣợc thủy phân thành Carbonat amôn (NH4)2CO3 , đƣợc cây sử dụng hoặc đƣợc keo đất hấp thụ để sau đó cung cấp từ từ cho cây. Khi chƣa đƣợc thủy phân, Urê không bị đất giữ lại, thấm sâu rất nhanh. Sự phân giải nhanh hay chậm tùy thuộc tính chất đất, độ pH đất, nhiệt độ, độ ẩm... Ở đất thịt, trung tính, nhiệt độ 30ºC sự phân giải chỉ trong 2 - 3 ngày trong khi đó ở đất cát phải mất đến 7-8 ngày.
Sự mất đạm còn do sự oxy hoá đạm amoniac ở lớp đất mặt thành khí Nitơ tự do bay mất .
- Phân Neb- 26 là một loại sản phẩm phân bón mới đƣợc đƣa vào địa bàn, đang từng bƣớc khẳng định hiệu quả cao trong việc tăng năng suất cây trồng, giảm chi phí đầu vào, giúp tăng cƣờng và điều hoà dinh dƣỡng cho cây trồng. Đó là phân bón Neb -26, đƣợc sản xuất bởi công ty AGMOR của Hoa Kỳ. Sản phẩm đƣợc Viện Nông hoá thổ nhƣỡng Bộ Nông Nghiệp khảo nghiệm và xây dựng mô hình thí điểm thành công tại các tỉnh phía Bắc. Sau khi xây dựng các mô hình sử dụng siêu phân bón Neb - 26 trên các loại cây trồng ở các tỉnh Hải Phòng, Hải Dƣơng, vĩnh Phúc, Bắc Ninh, Bắc Giang, Thái Bình... Cục trồng trọt, Bộ NN và PTNT đã chọn phân bón Neb- 26 là sản phẩm để thực hiện "Giải pháp tăng hiệu suất sử dụng phân bón, giảm chi phí
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn
và tăng hiệu quả sản xuất" giúp bà con nông dân tiếp cận công nghệ khoa học tiên tiến trên thế giới vào sản xuất, tăng hiệu quả sản xuất trong nông nghiệp
Việc sử dụng phân bón vô cơ nhƣ đạm, kali, hoá chất bảo vệ thực vật và tốc độ thâm canh cao của nông dân trong sản xuất nông nghiệp hiện nay kéo theo hàm lƣợng phân bón và thuốc trừ sâu "thải" vào môi trƣờng sinh thái ngày càng tăng cao. Thói quen này không những gây tốn kém, tăng chi phí sản xuất mà còn có nguy cơ làm suy thoái môi trƣờng và giảm chất lƣợng của sản phẩm nông nghiệp.
Phân bón NEB - 26 là sản phẩm ở dạng chất lỏng, phƣơng pháp sử dụng chính là trộn với đạm urê bón hoặc hoà với nƣớc để cung cấp cho cây. Thông thƣờng, lƣợng đạm đƣợc cung cấp, cây trồng có thể hấp thụ đƣợc 30 - 40%, lƣợng còn lại theo nguồn nƣớc ngấm xuống đất hoặc khi ở nhiệt độ cao bốc hơi theo không khí. Với việc gián tiếp kích thích vi sinh vật đất làm tăng giải chất hữu cơ thành chất dinh dƣỡng dễ hấp thụ cung cấp cho cây trồng, NEB-26 đã góp phần tích cực vào chuyển hoá 100% lƣợng đạm cung cấp cho cây trồng. Nhờ đó khi sử dụng NEB-26 bà con nông dân tiết kiệm đƣợc 50% lƣợng đạm trên đơn vị diện tích. Đặc biệt, phân bón NEB-26 không độc hại với sức khoẻ con ngƣời
NEB-26 thực chất không phải là sản phẩm kích thích sinh trƣởng, chúng chỉ có tác dụng giúp cây trồng sử dụng tối đa chất dinh dƣỡng mà nông dân bón (vì thông thƣờng trong quá trình bón phân có sự hao hụt rất nhiều, cây trồng chỉ hấp thụ đƣợc khoảng 50%). Hơn nữa loại sản phẩm này sử dụng đơn giản, chỉ cần chộn một liều lƣợng nhất định với phân đạm rồi bón cho cây trồng, không tốn thêm công sức cũng nhƣ ngày công lao động của nông dân.
Hƣớng tới nền sản xuất sạch, bền vững là mục tiêu trong sản xuất nông nghiệp trong công cuộc công nghiệp hoá, hiện đại hoá, sử dụng phân bón NEB-26 vào thâm canh để tạo ra cây khoẻ, kháng sâu bệnh, giảm số lần phun thuốc hoá học cho cây trồng là giải pháp hữu hiệu để bảo vệ môi trƣờng.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn
PHẦN 3
ĐỐI TƢỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3.1. ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU
- 04 giống lúa chất lƣợng cao có năng suất khá, gồm giống: ĐS1, J01, J02 do Trƣờng ĐH Nông Lâm Thái Nguyên, Viện Di truyền Nông Nghiệp cung cấp và 1 giống đối chứng HT1. Nguồn gốc, phân loại loài phu, và đặc điểm canh tác của các giống lúa tham gia thí nghiệm đƣợc trình bảy ở bảng 3.1.
Bảng 3.1. Phân loai, nguồn gốc, đặc điểm canh tác của các giống lúa tham gia thí nghiệm
TT Tên giông Loài phụ Loại hình canh tác Nguồn gốc
1 ĐS1 Japonica Lúa nƣớc Nhật bản
2 J01 Japonica Lúa nƣớc Nhật bản
3 J02 Japonica Lúa nƣớc Nhật bản
4 HT1 Indica Lúa nƣớc Trung Quốc
- Chế phẩm Neb -26 khi kết hợp với đạm.
3.2. ĐỊA ĐIỂM, PHẠM VI VÀ THỜI GIAN TIẾN HÀNH NGHIÊN CỨU 3.2.1. Địa điểm và thời gian tiến hành nghiên cứu 3.2.1. Địa điểm và thời gian tiến hành nghiên cứu
- Thí nghiệm đƣợc triển khai tại xã Xuân Cẩm huyện Hiệp Hòa - tỉnh Bắc Giang.
- Loại đất đƣợc bố trí thí nghiệm: đất thịt trung bình, chủ động nƣớc. - Thí nghiệm đƣợc bố trí trong công thức luân canh: Lúa Xuân - Lúa mùa - Cây ngô đông.
3.2.2. Thời gian tiến hành nghiên cứu vụ mùa 2010 - vụ Xuân 2011
Thí nghiệm 1: Đánh giá khả năng sinh trƣởng, phát triển của một số giống lúa mới trong vụ mùa 2010 tại Hiệp Hòa - Bắc Giang.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn
Thí nghiệm 2: Nghiên cứu ảnh hƣởng của liều lƣợng đạm khi kết hợp
với chế phẩm Neb - 26 bón cho giống lúa chất lƣợng cao ĐS1 tại Hiệp Hòa -