Trong những năm qua ở nƣớc ta đã có nhiều công trình nghiên cứu về phân cho cây trồng nhất là phân bón cho lúa. Tổng kết lại các nhà khoa học đã đƣa ra lƣợng phân khuyến cáo cho lúa trên đất phù xa đối với vụ xuân là 8 -10 tấn phân chuồng, 120-130kg N, 80-90kg P2O5, 30-60kg K2O, đối với vụ mùa là 6-8 tấn phân chuồng, 80-100kg N, 50-60kg P2O5, 30-60kg K2O. Trên đất bạc màu lƣợng phân khuyến cáo đối với vụ xuân là 8-10 tấn phân chuồng, 90-100kg N, 60-70kg P2O5, 90-100kg K2O, đối với vụ mùa là 6-8 tấn phân chuồng, 60-70kg N, 50-60kg P2O5, 60-70kg K2O. Trên đất dốc tung lũng miền núi đối với đông xuân nên bón 70-80kg N, 80-90kg P2O5, 60-70kg K2O, đối với vụ hè thu nên bón là 60-70kg N, 60-80kg P2O5, 50-60kg K2O [17].
Theo kết quả nghiên cứu về ảnh hƣởng của các yếu tố dinh dƣỡng đến năng suất phẩm chất lúa Tám Thơm và các giống IR64 và Việt Đài 10 của PTS Trần Thúc Sơn và cộng sự cho thấy trong các yếu tố dinh dƣỡng thì Kali là yếu tố hạn chế nhất đến năng suất lúa Tám ấp bẹ trên đất phù xa không đƣợc bồi đắp hàng năm trung tính ít chua của hệ thống Sông Hồng. Không bón Kali trong tổ hợp NPK năng suất lúa Tám giảm 18,7% so với bón đầy đủ, trong khi đó bón thiếu đạm năng suất giảm 10% và thiếu lân năng suất chỉ giảm 4%. Bón 8 tấn phần chuồng cho năng suất lúa Tám tăng 6,4 tạ/ha so với không bón phân chuồng. Lƣợng đạm 90kg N/ha cho hiệu quả kinh tế cao nhất cho lúa IR64 và Việt Đài 10 trên đất phù xa không đƣợc bồi hàng năm của hệ thống Sông Hông ở Xuân Trƣờng Nam Định khi phối hợp với nên thâm canh thấp (5 tấn phân chuồng + 30kg P2O5 + 30kg K2O) hoặc nền thâm canh cao (10 tấn phân chuồng + 60kg P2O5 + 60kg K2O). Với lƣợng bón này đảm bảo tiêu chuẩn xuất khẩu [26].
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Ở nƣớc ta, trong 10 năm qua bón N, P, K đã cân đối hơn hiện nay tỷ lệ là 1: 0,44: 0,37. Tuy nhiên tỷ lệ NPK vẫn còn mất cân đối do công tác khuyến nông về kỹ thuật bón phân cân đối chƣa đƣợc làm tốt và tâm lý ƣa chuộng phân đạm của nông dân nên việc tăng lƣợng đạm bón đã làm trầm trọng thêm sự mất cân đối dinh dƣỡng trong đất, hiệu quả kinh tế sử dụng phân bón chƣa cao. Hơn nữa sử dụng phần bón còn gây nguy cơ ô nhiễm môi trƣờng. Sử dụng phân chuồng và phân rác không hợp vệ sinh gây ra nhiều bệnh về đƣờng hô hấp, tiêu hóa ảnh hƣởng đến sức khỏe cộng đồng. Để nâng cao hiệu quả kinh tế việc sử dụng phân bón thì cân đối đạm, lân, kali cho từng loại cây trồng, cân đối NPK với các nguyên tố dinh dƣỡng trung và vi lƣợng cho từng loại cây, loại đất. Tùy theo điều kiện mỗi gia đình, mỗi địa phƣơng sử dụng phân bón phải theo hƣớng bón phối hợp giữa phân hữu cơ và phân vô cơ để có đủ dinh dƣỡng NPK cho mỗi loại cây trồng và cần áp dụng tổng hợp các biện pháp canh tác khác nhƣ tƣới tiêu, giống, thời vụ để đạt hiệu quả kinh tế sử dụng phân bón cao nhất.
Qua một số kết quả nghiên cứu gần đây cho thấy khi sử dụng phân hữu cơ vi sinh Sông Gianh và phân vi sinh đa tác dụng trên 100% nền phân vô cơ có tác dụng tăng số nhánh hữu hiệu, tích lũy chất khô, năng suất lúa và có thể thay thế 25% đến 50% phân hóa học. Ngoài ra trên nền phân vô cơ và phân chuồng bón phân vi khuẩn cố định đạm đối với đất phù xa Sông Hồng năng suất lúa tăng 12%, với đất bạc màu Hà Bắc năng suất tăng 18%.
Thử nghiệm ảnh hƣởng của phân hữu cơ vi sinh lên một số loại cây trồng nhƣ lúa, ngô, cây ăn quả nhãn, vải… tại Hà Nội, Vĩnh Phúc, Phú Thọ, Hải Dƣơng, Đăk Lăk,... nông dân đều cho nhận xét bón loại phân này làm cây phát triển tốt, đỡ hẳn sâu bệnh, đất xốp và thấy tác dụng của phân bền lâu hơn hẳn so với bón phân hóa học hoặc NPK. Năng suất lúa, ngô tăng và ngoại hình sản phẩm đẹp hơn.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Các kết quả nghiên cứu từ Mỹ, Canada, Nga, Nhật, Ấn Độ, Trung Quốc, Thái Lan… cũng cho thấy sử dụng chế phẩm vi sinh vật có thể cung cấp cho đất và cây trồng từ 30-60 kg nitơ/hécta đất/năm, có thể thay thế từ 1/3 đến 1/2 lƣợng lân hóa học.
Sản xuất phân hữu cơ sinh học, một loại sản phẩm đƣợc tạo thành thông qua quá trình lên men vi sinh vật các hợp chất hữu cơ có nguồn gốc khác nhau (phế thải nông, lâm nghiệp, phế thải chăn nuôi, phế thải chế biến, phế thải đô thị, phế thải sinh hoạt....), trong đó các hợp chất hữu cơ phức tạp dƣới tác động của vi sinh vật hoặc các hoạt chất sinh học của chúng đƣợc chuyển hoá thành mùn.
Chiến lƣợng an toàn dinh dƣỡng cho cây và đất trồng là sử dụng cân đối phân bón hoá học và phân bón sinh học cho cây trồng phù hợp với nhu cầu dinh dƣỡng và điều kiện đất đai, khí hậu, trong đó phân bón sinh học có vai trò vô cùng quan trọng. Cùng với chất hữu cơ, vi sinh vật sống tồn tại trong đất, nƣớc và vùng rễ cây có ý nghĩa quan trọng trong các mối quan hệ giữa cây trồng , đất và phân bón. Hầu nhƣ mọi quá trình xảy ra trong đất đều có sự tham gia trực tiếp hoặc gián tiếp của vi sinh vật (mùn hoá, khoáng hoá chất hữu cơ, phân giải, cố định chất vô cơ....). Vì vậy từ lâu vi sinh vật đã đƣợc coi là một bộ phận của hệ dinh dƣỡng cây trồng tổng hợp.
Nhận thức đƣợc vai trò của phân bón vi sinh vật, từ những năm đầu của thập kỷ 80, nhà nƣớc đã triển khải hàng loạt các đề tài nghiên cứu thuộc chƣơng trình công nghệ sinh học phục vụ nông nghiệp giai đoạn 1986 - 1990 và chƣơng trình công nghệ sinh học 1991 - 2005. Dƣới đây là số liệu tổng hợp một số kết quả chính trong công tác nghiên cứu ứng dụng vi sinh vật làm phân bón phục vụ phát triển nông, lâm nghiệp bền vững tại Việt Nam.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Kết quả nghiên cứu ứng dụng vi sinh vật làm phân bón.
* Thu thập, phân lập, tuyển chọn chủng giống vi sinh vật
Các chủng giống vi sinh vật đƣợc thu thập, phân lập tuyển chọn và lƣu giữ tại quỹ gen vi sinh vật nông nghiệp. Đây là bộ sƣu tập giống của 30 họ vi khuẩn, nấm, xạ khuẩn, nấm men, với số lƣợng gần 700 chủng, bao gồm các sinh vật cố định nitơ sống cộng sinh với cây bộ đậu (Rhizobium, Bradyrhizobium), cố định nitơ sống tự do (Azotobacter, Clotridium, Arthrobacter, Klebsiella, Serratia, Pseudomonas, Bacillus, vi khuẩn lam...)
hay cố định nitơ sống hội sinh trong vùng rễ cây trồng (Azospirillum), vi sinh vật phân giải lân (Bacillus, Pseudomonas, Penicillum, Aspergillus, Fussarium, Candida), vi sinh vật phân giải xenluloza (Trichoderma, Chetomium, Aspergillus, Gliogladium....) và vi sinh vật kích thích sinh trƣởng thực vật (Agrobacterium, Flavobacterium, Bacillus, Enterobacter, Azotobacter, Gibberella...). Hàng năm quỹ gen vi sinh vật bổ sung 30 - 50 chủng giống vi sinh vật mới từ các nguồn phân lập khác nhau. Ngoài ra thông qua các hoạt động hợp tác quốc tế với các Viện vi sinh vật nông nghiệp liên bang Nga, Viện nghiên cứu cây trồng bán khô hạn (ICRSAT - Ấn Độ), Trung tâm cố định đạm sinh học (NIFTAL- Mỹ, Thái Lan), Trung tâm lƣu giữ gen vi sinh vật Đài Loan (CCRC), Cộng hoà Liên Bang Đức (DSM)... quỹ gen vi sinh vật nông nghiệp đƣợc mở rộng thêm với nhiều chủng giống đa dạng khác.
* Nghiên cứu quy trình công nghệ sản xuất phân bón vi sinh vật
Phân bón vi sinh vật đƣợc sản xuất bằng cách nhân sinh khối vi sinh vật trong môi trƣờng và điều kiện thích hợp để đạt đƣợc mật độ nhất định sau đó
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
xử lý bảo quản và đƣa đi sử dụng. Quy trình chung của quá trình sản xuất phân bón vi sinh vật đƣợc tóm tắt trong sơ đồ 2.1.
Sơ đồ 2.1. Quy trình tóm tắt sản xuất phân hữu cơ vi sinh vật
Nguyên liệu ủ sẵn Xử lý sở bộ
Dinh dƣỡng Phối trộn, ủ Men ủ VS
Cơ chất hữu cơ
Phối trộn Chế phẩm VSV
Phân bón hữu cơ VSV Kiểm tra chất lƣợng Trong khuôn khổ các đề tài nghiên cứu thuộc chƣơng trình công nghệ sinh học các đơn vị nghiên cứu, triển khai trong cả nƣớc đã nghiên cứu và triển khai thành công các quy trình sản xuất phân vi sinh vật cố định nitơ, phân vi sinh vật hỗn hợp và vi sinh vật chức năng trên nền đất mang khử trùng và không khử trùng. Nhiều sản phẩm đƣợc tạo ra từ các quy trình nêu trên đã đƣợc thử khảo nghiệm trên diện rộng và đƣợc Bộ Nông nghiệp & PTNT công nhận và cho đăng ký trong danh mục các loại phân bón đƣợc phép sử dụng tại Việt Nam (Phân VSV cố định nitơ cho cây họ đậu, phân lân hữu cơ vi sinh KOMIX, phân bón tổng hợp BiOMIX, phân lân vi sinh HUMIX, phân vi sinh Phytohoocmon, HUDAVIL, phân vi sinh vật đa chức năng…). Tuỳ theo công nghệ sản phẩm phân bón vi sinh vật có thể chứa sinh
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
khối từ 1 chủng hay nhiều vi sinh vật đã tuyển chọn và sản phẩm có thể đƣợc sản xuất ở dạng bột hoặc dạng lỏng [31].
*Đánh giá hiệu lực của phân bón vi sinh vật đối với cây trồng.
Trong gần 20 năm qua các công trình nghiên cứu và thử nghiệm phân vi khuẩn nốt sần tại Việt Nam cho thấy phân vi khuẩn nốt sần có tác dụng nâng cao năng suất lạc vỏ 13,8 - 17,5% ở các tỉnh phí Bắc và miền Trung và 22% ở các tỉnh Miền Nam. Các kết quả cũng cho thấy sử dụng phân vi khuẩn nốt sần kết hợp với lƣợng đạm khoáng tƣơng đƣơng 30 - 40kg N/ha mang lại hiệu quả kinh tế cao, năng suất lạc đạt trong trƣờng hợp này có thể tƣơng đƣơng nhƣ bón 60 và 90kg N/ha. Hiệu lực của phân vi khuẩn nốt sần thể hiện rõ nét trên vùng đất nghèo dinh dƣỡng và vùng đất mới trồng lạc. Lợi nhuận do vi khuẩn nốt sần đƣợc xác định đạt 442.000 VNĐ/ha với tỷ lệ lãi suất/1 đồng chi phí đạt 9,8 lần. Lợi nhuận tƣơng tự tại các vùng trồng lạc ở các tỉnh phía Nam. Phân vi khuẩn nốt sần không chỉ có tác dụng làm tăng năng suất lạc, tiết kiệm phân đạm khoáng mà còn tăng cƣờng sức đề kháng cho lạc đối với một số bệnh vùng rễ. Ngoài ra dƣới tác dụng của vi khuẩn nốt sần, lạc có sinh khối chất xanh cao hơn. Tàn dƣ thực vật sau thu hoạch nếu đƣợc vùi trả lại cho đất trở thành nguồn dinh dƣỡng đạm và chất hữu cơ quan trọng cho các các trồng vụ sau (Phạm Văn Toản, 2005) [31].
Bảng 2.10. Hiệu quả sử dụng phân vi sinh vật cố định nitơ hội sinh đối với một số cây trồng Đất và cây trồng Công thức bón phân Năng suất (tạ/ha) % tăng so với ĐC Lúa trên đất phù sa sông Hồng Nền (NPK: 90.90.60 + 8t PC) 80% nền + phân VKCĐN Nền + Phân VKCĐN 51,60 53,73 57,86 - 4,0 12,0 Lúa trên đất bạc Nền (NPK: 90.90.60 + 8t PC) 37,76 -
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Đất và cây trồng Công thức bón phân Năng suất (tạ/ha) % tăng so với ĐC màu Hà Bắc (cũ) 80% nền + phân VKCĐN Nền + Phân VKCĐN 39,86 44,59 6,0 18,0 Ngô trên đất phù sa sông Hồng Nền (NPK: 90.90.60 + 8t PC) 80% nền + phân VKCĐN Nền + Phân VKCĐN 41,45 41,73 46,85 - 1,0 13,0 Ngô trên đất bạc màu Hà Bắc (cũ) Nền (NPK: 90.90.60 + 8t PC) 80% nền + phân VKCĐN Nền + Phân VKCĐN 36,98 37,42 39,88 - 1,0 8,0 Chè trên đất đỏ Thái Nguyên Nền (NPK: 90.90.60 + 8t PC) 80% nền + phân VKCĐN Nền + Phân VKCĐN 142,90 155,34 178,21 - 9,0 25,0 (Nguồn: Đề tài KHCN.02.06)
Kết quả nghiên cứu của đề tài cấp nhà nƣớc KC.08.01 (1991-1995) và KHCN.02.06 (1996-2000), cho biết vi sinh vật cố định nitơ có thể tiết kiệm đƣợc lƣợng phân khoáng nhất định, từ 10,08 đến 22,4 kgN/ha/vụ tuỳ theo từng loại đất và thời vụ gieo trồng [29].
Bảng 2.11. Khả năng tiết kiệm đạm khoáng của phân vi sinh vật cố định nitơ
Đất trồng
Khả năng tiết kiệm đạm khoáng theo thời vụ gieo trồng (kgN/ha)
Vụ xuân Vụ mùa
Phù sa sông Hồng 14,28 10,80
Phù sa sông Mã 15,28 12,12
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Cát ven biển 17,46 17,8
Trung bình 13,76 14,51
(Nguồn: Đề tài KC.08.01 [29])
* Kết quả
Đánh giá hiệu lực phân bón vi sinh vật đối với cây trồng đã xác định phân bón vi sinh không chỉ cung cấp một phần chất dinh dƣỡng cần thiết cho cây mà còn có tác dụng nâng cao hiệu quả sử dụng phân khoáng đồng thời có khả năng hạn chế một số bệnh vùng rễ cây trồng mang lại hiệu quả kinh tế cho ngƣời sử dụng và tác động tích cực đến môi trƣờng sinh thái đất....
Tuy nhiên kết quả nghiên cứu đã chỉ ra phân vi sinh vật chỉ phát huy hiệu lực tốt đối với cây trồng trên nền dinh dƣỡng cân đối. Điều đó cho thấy môi trƣờng có vai trò vô cùng quan trọng đến quá trinh sinh trƣởng, phát triển và khả năng tổng hợp các hoạt chất sinh học của VSV bị hạn chế và trong một số trƣờng hợp nhất định hiệu lực sẽ bị mất.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Phần 3
ĐỐI TƢỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU