4. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài
1.4.1. Tình hình nghiên cứu phân bón cho ngô trên thế giới
Cây ngô là một cây ngũ cốc quang hợp theo chu trình C4, là cây ưa nhiệt, có hệ thống rễ chùm phát triển. Cây ngô là cây có tiềm năng năng suất lớn. Trong các biện pháp thâm canh tăng năng suất ngô, phân bón giữ vai trò quan trọng nhất. 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 ắt 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 Ờ 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 Ờ 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
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
dưỡng và tổng chất khô đã tắch luỹ được. Sau mọc 20 Ờ 30 ngày ngô tắch luỹ được 4% chất khô, 9% lân, 10% đạm, 14% kali; sau 60 ngày: 45% chất khô, 57% lân, 66% đạm, 92% kali.
- Giai đoạn tăng trưởng nhanh: Từ 7 Ờ 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 Ờ 95% tổng lượng dinh dưỡng so với cả vòng đời cây hút. Thiếu chất dinh dưỡng ở thời kỳ 8 Ờ 11 lá sẽ cản trở sinh trưởng của lá và giảm từ 10 Ờ 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 Ờ 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 chắn: Quá trình tắch 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 ắt hơn, khoảng 35 Ờ 40 ngày trong thời gian hình thành hạt, mỗi ngày bình quân tạo thành 2,5 Ờ 3% trọng lượng hạt khi chắn hoàn toàn.
Trong giai đoạn chắn 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 tắch 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 thắ 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 Sinclair và Muchow (1995) [73], hàng thập kỷ gần đây, năng suất ngô tăng lên có liên quan chặt chẽ với mức cung cấp N cho ngô. Đạm được cây ngô hút với một lượng lớn và đạm có ảnh hưởng khác nhau rõ rệt đến sự cân bằng cation và anion ở trong cây. Khi cây hút N Ờ NH4+ sự hút các cation khác chẳng hạn như K+, Ca2+, Mg2+ sẽ giảm trong khi sự hút anion đặc biệt là Phosphorus sẽ thuận lợi. Xảy ra chiều hướng
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
ngược lại, khi cây hút N nitrat (Mengel, 1968) (dẫn theo Arnon, 1974)[46]. Tùy thuộc vào tuổi của cây, với cây ngô non sự hút amonium-N nhanh hơn sự hút đạm nitrat, trái lại các cây ngô già dạng đạm hút chủ yếu là đạm nitrat và có thể chiếm tới hơn 90% tổng lượng đạm cây hút (Coic, 1964) (dẫn theo Arnon, 1974)[46].
Đạm cũng là thành phần cấu trúc của vách tế bào (William, 1993)[79]. Đạm là yếu tố cần thiết cho sự sinh trưởng của cây và là thành phần của tất cả các protein. Đạm là yếu tố dinh dưỡng quan trọng nhất để xác định năng suất ngô. Khi thiếu N chồi lá mầm sẽ không phát triển đầy đủ, sự phân chia tế bào ở đỉnh sinh trưởng bị kìm hãm và kết quả là giảm diện tắch lá, kắch thước của cây và năng suất giảm. Phân đạm có thể tạo ra sự tăng diện tắch lá hiệu quả ngay từ đầu vụ và duy trì một diện tắch lá xanh lớn vào cuối vụđể quá trình đồng hóa quang hợp đạt cực đại (Patrick, 2001)[69].
Mức đạm thấp làm giảm số hạt và năng suất hạt (Barbieri và cs, 2000)[47]. Các giống ngô lai khác nhau có thể sử dụng phân đạm ở mức độ khác nhau, năng suất cây trồng cao cần phải cung cấp một lượng lớn phân bón, đặc biệt là đạm (Debreczeni, 2000)[54].
Năng suất ngô vùng Nhiệt đới thấp hơn năng suất ngô vùng Ôn đới bởi số hạt/ diện tắch đất và chỉ số thu hoạch (HI) của ngô. Nhìn chung, cây ngô quang hợp theo chu trình C4 và nó phù hợp nhiệt độ cao, người ta thừa nhận là ngô có thể đạt năng suất chất khô cao ở vùng Nhiệt đới (dẫn theo Mitsuru, 1994)[63].
Năng suất ngô cao chỉ có thể đạt được khi thời gian diện tắch lá xanh kéo dài và tỷ lệ đồng hoá đạm cao sau thời kỳ ra hoa (Mitsuru, 1994)[63].
Một số báo cáo về khả năng hút N cũng đã chỉ ra rằng tốc độ đồng hoá cực đại xảy ra gần giai đoạn phun râu và kết thúc vào cuối giai đoạn tung phấn (dẫn theo Mitsuru, 1995)[64].
Theo Uhart và Andrade (1995)[78], thiếu đạm làm chậm sinh trưởng của hai giai đoạn sinh trưởng sinh dưỡng và sinh trưởng sinh thực, giảm tốc độ ra lá, hạn chế mạnh đến sự phát triển diện tắch lá. Thiếu đạm hạn chế đến hiệu quả sử dụng bức xạ, nhất là thời kỳ ra hoa, ảnh hưởng đến năng suất bắp tổng số. Cũng theo hai tác giả trên việc cung cấp và tắch luỹ N ở thời kỳ ra hoa có tắnh quyết định số lượng hạt ngô, thiếu N trong thời kỳ này làm giảm khả năng đồng hoá C của cây, nhất là giai đoạn ra hoa sẽ giảm năng suất hạt.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
Dự trữ đạm ở cây ngô có ảnh hưởng rất lớn đối với sự sinh trưởng và phát triển lá, sự tắch luỹ sinh khối và sự tăng trưởng của hạt, ảnh hưởng về sau của đạm là quan trọng khi đánh giá phản ứng của cây trồng đối với phân N. Số liệu dẫn ra của Rhoads (1984) [70] ở một thắ nghiệm ngô tưới nước theo rãnh cho thấy: Năng suất ngô 1.200 kg/ha khi không bón đạm và 6.300 kg/ha khi bón 224 kg/ha N trên đất chưa bao giờ trồng ngô và năm trước đó không bón đạm. Ở năm tiếp theo năng suất ngô là 4.400 kg/ha khi không bón đạm và 7.000 kg/ha khi bón N ở mức 224 kg/ha.
Nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng vai trò của phân đạm và S đến sự sinh trưởng, năng suất và chất lượng của giống ngô lai (Cargill 707), tác giả Hussain và cs, (1999)[60], cho rằng sự cung cấp phân bón ở các mức 150N + 30S và 150N + 20S (kg/ha) làm tăng một cách tương ứng khối lượng chất khô/cây, số hạt/ bắp và khối lượng hạt/ bắp so với các xử lý khác. Năng suất ngô đạt cao nhất (5,59 tấn/ ha) ở công thức bón 150N + 30S (kg/ha).
Theo Velly và cs (dẫn theo De., 1973)[53], khi bón cho ngô với liều lượng: 40 kg N/ha năng suất thu được 12,11 tạ/ha; 80 kg N/ha năng suất thu được 15,61 tạ/ha; 120 kg N/ha năng suất thu được 32,12 tạ/ha; 160 kg N/ha năng suất thu được 41,47 tạ/ha; 200 kg N/ha năng suất thu được 52,18 tạ/ha.
Phốt pho là một thành phần của nhân tế bào và là nguyên tố rất cần thiết cho quá trình phân chia tế bào, đặc biệt sự phân chia mạnh mẽ mô đỉnh sinh trưởng. Người ta cũng cho rằng P kắch thắch sự hình thành rễ cây ngô, trợ giúp quá trình chắn của cây và ảnh hưởng đến sự phát triển của hạt (Arnon, 1974)[46].
Ở giai đoạn cây non của cây ngô, một lượng lân dễ tiêu phát hiện ở trong đất có vai trò thúc đẩy Nitrat hoá (dẫn theo Arnon, 1974)[46].
Cung cấp đầy đủ P có vai trò trong giai đoạn đầu của sự sinh trưởng khi mà có thể ảnh hưởng đến sự phát triển của hệ thống rễ chưa đủ khả năng hút lân từ kho dự trữ trong đất (dẫn theo Arnon, 1974)[46]. Thiếu P giai đoạn này có thể ảnh hưởng đến sự phát triển của các bộ phận sinh sản nguyên thuỷ, sự thiếu hụt không thể bù đắp được bằng việc cung cấp P muộn.
Lân trong đất thường ở hai dạng chất khoáng và chất hữu cơ. Về số lượng thường thấp hơn N và K và ở mức độ rất khác nhau từ 0,1 Ờ 0,4%, hiếm khi lớn hơn
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
0,5%. Hầu hết lân trong đất đều ở dạng vô cơ. Số lượng Phosphorus trong dung dịch đất là rất nhỏ, thường dao động trong phạm vi 0,1 Ờ 0,5ppm trong hầu hết các loại đất.
Theo tác giả Akhtar và cs (1999)[44], năng suất ngô hạt đạt cao nhất 6,02 tấn/ha, khối lượng 1.000 hạt là 405,2 gam ở công thức bón phân theo tỷ lệ 125-75 kg P-K/ha. Sự tăng năng suất hạt là do có sự tăng diện tắch lá/cây, chiều dài bắp, số hạt/ bắp và khối lượng 1.000 hạt.
Kali cần thiết cho hoạt động của nguyên sinh chất, điều khiển đóng mở khắ khổng, nâng cao khả năng chống chịu sâu bệnh, khô hạn và nhiệt độ thấp. Kali súc tiến quá trình quang hợp, vận chuyển các sản phẩm quang hợp tắch lũy về hạt (Afendulop, 1972)[1].
Theo Oparin (1977)[31], trong tế bào thực vật kali phân bố không đều, nó không có trong nhân và lục lạp. Kali đặc biệt nhiều ở các cây non nghĩa là ở giai đoạn mà trong cây đang xảy ra sự phân bào mạnh và tổng hợp các chất hữu cơ.
Kali được yêu cầu để củng cố sức trương của cây và duy trì khả năng thẩm thấu của tế bào, trong các tế bào bảo vệ, khống chế sự đóng mở của khắ khổng (Huber, 1985)[59]. Kali được đòi hỏi như là một chất hoạt hoá cho hơn 60 enzim ở trong mô đỉnh sinh trưởng (Sucler, 1985)[74].
Điều quan trọng ở trong tế bào phân chia chất nguyên sinh, là kali tác động đến sự kéo dài tế bào. Đầy đủ kali, vách tế bào dày hơn và mô tế bào ổn định hơn. Chắnh vì tác động này mà tế bào sinh trưởng bình thýờng, tãng cýờng sức chống đỡ, chống sâu (Beringer, Northdurft, 1985)[50].
Kali tham gia vào quá trình tạo ra hợp chất cao năng ATP liên quan đến sự tổng hợp tinh bột cũng như protein (Tisdale và cs, 1985)[77]. Sự thiếu hụt kali là kết quả của việc cây trồng lấy đi một lượng lớn kali, tỷ lệ cung cấp kali thấp, tình trạng thiếu kali trong một số loại đất cũng như sự rửa trôi kali ở những vùng mưa nhiều.
Theo Thomas Dieroff và cs (2001)[75], lượng dinh dưỡng mà ngô hút như sau: - Ngô lai năng suất 4,5 tấn/ha tổng lượng hút 115 kg N; 20 kg P2O5; 75 kg K2O; 9 kg Ca; 16 kg Mg; 12 kg S/ha.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
- Ngô địa phương năng suất 2,5 tấn/ha tổng lượng hút 65 kg N; 11 kg P2O5; 42 kg K2O; 5 kg Ca; 16 kg Mg; 12 kg S/ha.
Ở tỉnh Jinlin - Trung Quốc, bón 150 Ờ 169 kg K2O tăng năng suất ngô từ 1,2 Ờ 1,6 tấn/ha (tăng từ 12 Ờ 21%). Ở tỉnh Liaoning, trên nền NP bón 112,5 kg K2O/ha tăng năng suất ngô từ 17,3 - 23,2%, bón 225 K2O/ha tăng năng suất ngô từ 20,1 - 26,2 % (Lei và cs, 2000)[61].
S là thành phần cấu tạo của 2 axit amin cysteine và methionine và rất cần thiết để hình thành nên protein, các vitamin và sự tổng hợp của một số hoocmôn (Willam, 1993)[79].
Như vậy, trên thế giới có rất nhiều nghiên cứu về phân bón cho ngô tẻ. Tuy nhiên, đối với ngô nếp, các nhà khoa học trên thế giới tập trung quan tâm đến công tác tạo giống chứ chưa quan tâm nhiều đến nghiên cứu ảnh hưởng của các kỹ thuật canh tác, trong đó có phân bón đến năng suất và chất lượng của giống ngô nếp.