Tài liệu Nghiên cứu hiệu lực trực tiếp và tồn dư của phân vô cơ đa lượng đối với cây lúa trên đất phù sa sông thái bình và lúa, ngô đất trên xám bạc màu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM TRẦN NGỌC HƢNG NGHIÊN CỨU HIỆU LỰC TRỰC TIẾP VÀ TỒN DƢ CỦA PHÂN VÔ CƠ ĐA LƢỢNG ĐỐI VỚI CÂY LÚA TRÊN ĐẤT PHÙ SA SÔNG THÁI BÌNH VÀ LÚA, NGÔ TRÊN ĐẤT XÁM BẠC MÀU Chuyên ngành: KHOA HỌC ĐẤT Mã số: 62 62 01 03 LUẬT ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: 1. GS.TS. BÙI ĐÌNH DINH 2. TS. CAO KỲ SƠN HÀ NỘI - 2017 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan các kết quả của công trình nghiên cứu đề tài này (Kể cả kết quả thu đƣợc trong giai đoạn 2011-2015) là hoàn toàn trung thực, do tôi trực tiếp thực hiện. Mọi sự giúp đỡ hoàn thành luận án này đã đƣợc cám ơn và các trích dẫn sử dụng trong luận án này đã đƣợc ghi rõ nguồn gốc. Tác giả Trần Ngọc Hƣng i LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành cảm ơn: GS.TS Bùi Đình Dinh và TS Cao Kỳ Sơn đã tận tình hƣớng dẫn, giúp đỡ tôi cả về khoa học và kinh phí để tôi thực hiện tốt luận án này. Tôi xin chân thành cảm ơn: PGS.TS Nguyễn Văn Bộ là chủ nhiệm đề tài cấp Nhà Nƣớc “Nghiên cứu hiệu lực trực tiếp và tồn dƣ của phân vô cơ đa lƣợng đối với lúa, ngô, cà phê làm cơ sở cân đối cung cầu phân bón ở Việt Nam” đã tận tình giúp đỡ tôi cả về khoa học và kinh phí để tôi thực hiện tốt luận án này. Tôi xin chân thành cảm ơn các cán bộ và giảng viên Ban Đào tạo Sau đại học, Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam đã giảng dạy và giúp đỡ tôi trong suốt thời gian học tập. Tôi xin chân thành cảm ơn lãnh đạo và cán bộ của Viện Thổ nhƣỡng Nông hóa, Trung tâm Nghiên cứu Đất và Phân bón vùng Trung du, Bộ môn Canh tác – Viện Cây Lƣơng thực và Cây Thực phẩm đã giúp đỡ và tạo điều kiện cho tôi thực hiện tốt đề tài Cuối cùng, xin bày tỏ lòng biết ơn đối với vợ, con, gia đình, bố, mẹ, những ngƣời luôn động viên và tạo sức mạnh để tôi hoàn thành luận án này. Hà Nội, ngày 22 tháng 7 năm 2017 Tác giả Trần Ngọc Hƣng ii MỤC LỤC Lời cam đoan ................................................................................................................................................................. i Lời cảm ơn .................................................................................................................................................................... ii Mục lục .......................................................................................................................................................................... iii Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt ..................................................................................................... vi Danh mục các bảng .............................................................................................................................................. viii Danh mục hình ........................................................................................................................................................... xi MỞ ĐẦU ............................................................................................................................................................................ 1 1. Tính cấp thiết của luận án ................................................................................................................. 1 2. Mục tiêu của luận án............................................................................................................................. 2 3. Đóng góp mới của luận án................................................................................................................ 3 4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn ....................................................................................................... 3 CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU .................................................................................................... 5 1.1. Diễn biến khí hậu vùng nghiên cứu, đặc điểm đất PSSTB và đất XBM .......... 5 1.1.1. Diễn biến khí hậu vùng nghiên cứu ........................................................................................... 5 1.1.2. Đặc điểm đất đai...................................................................................................................................... 9 1.2. Diện tích, năng suất và sản lƣợng lúa trên đất phù sa sông Thái Bình và đất xám bạc màu ................................................................................................................................... 15 1.2.1. Diện tích, năng suất và sản lƣợng lúa trên đất phù sa sông Thái Bình ................. 15 1.2.2. Diện tích, N.suất và S.lƣợng lúa và ngô trên đất xám bạc màu Bắc Giang ...... 17 1.3. Dinh dƣỡng của cây lúa, ngô ....................................................................................................... 18 1.4. Các dạng và sự chuyển hóa dinh dƣỡng đa lƣợng trong đất .................................. 23 1.4.1. Các dạng đạm và chuyển hóa đạm trong đất .................................................................... 23 1.4.2. Các dạng lân và chuyển hóa lân trong đất .......................................................................... 24 1.4.3. Các dạng kali và chuyển hóa kali trong đất .......................................................................... 26 1.5. Phân bón cho lúa, ngô ...................................................................................................................... 27 1.6. Hiệu lực của phân bón...................................................................................................................... 32 1.6.1. Chỉ tiêu đánh giá .................................................................................................................................. 32 1.6.2. Khái niệm hiệu lực trực tiếp và hiệu lực tồn dƣ ............................................................. 32 1.6.3. Các yếu tố ảnh hƣởng đến hiệu lực của phân bón......................................................... 32 iii 1.7. Hiệu lực trực tiếp phân đạm với lúa và ngô ...................................................................... 35 1.7.1. Các nghiên cứu ở nƣớc ngoài ...................................................................................................... 35 1.7.2. Các nghiên cứu ở trong nƣớc ...................................................................................................... 37 1.8. Hiệu lực trực tiếp, tồn dƣ của P và K với lúa và ngô .................................................. 38 1.8.1. Các nghiên cứu ở nƣớc ngoài ...................................................................................................... 38 1.8.2. Các nghiên cứu ở trong nƣớc ...................................................................................................... 40 CHƢƠNG 2. VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................................. 44 2.1 Vật liệu nghiên cứu ............................................................................................................................ 44 2.1.1. Đất nghiên cứu....................................................................................................................................... 44 2.1.2. Phân bón .................................................................................................................................................... 44 2.1.3. Giống lúa, ngô........................................................................................................................................ 44 2.1.4. Địa điểm và thời gian ...................................................................................................................... 44 2.2. Nội dung nghiên cứu ......................................................................................................................... 44 2.2.1. Điều kiện khí hậu, đất đai và sản xuất trồng trọt vùng phù sa sông Thái Bình tại Hải Dƣơng và đất xám bạc màu Bắc Giang ...................................................... 44 2.2.2. Nghiên cứu hiệu lực trực tiếp, tồn dƣ và cộng dồn của phân vô cơ đa lƣợng đối với cây lúa thuần trên đất phù sa sông Thái Bình..................................................... 45 2.2.3. Nghiên cứu hiệu lực trực tiếp, tồn dƣ và cộng dồn của phân vô cơ đa lƣợng đối với cây lúa thuần và ngô lai trên đất xám bạc màu. ................................. 45 2.2.4. Đề xuất lƣợng bón phân vô cơ đa lƣợng cho lúa trên đất phù sa sông Thái Bình và cho lúa, ngô trên đất xám bạc màu.......................................................................... 45 2.3. Phƣơng pháp nghiên cứu và kỹ thuật sử dụng................................................................. 45 2.3.1. Phƣơng pháp điều tra, thu thập tài liệu, số liệu ................................................................... 45 2.3.2. Phƣơng pháp bố trí thí nghiệm ................................................................................................... 46 2.3.3. Công thức thí nghiệm ....................................................................................................................... 46 2.3.4. Liều lƣợng và thời kỳ bón phân cho thí nghiệm ............................................................ 51 2.3.5. Chỉ tiêu theo dõi và các phƣơng pháp phân tích, xử lý số liệu ............................ 51 CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN .......................................................... 55 3.1. Tình hình sản xuất trồng trọt của vùng N.cứu và kết quả điều tra nông hộ....... 55 3.1.1. Tình hình sản xuất trồng trọt và kết quả điều tra nông hộ tại Hải Dƣơng.......... 55 3.1.2. Tình hình sản xuất trồng trọt và kết quả điều tra nông hộ tại Bắc Giang............... 62 iv 3.2. Kết quả thí nghiệm nghiên cứu hiệu lực trực tiếp của NPK, hiệu lực tồn dƣ và cộng dồn của P, K đối với lúa trên đất PSSTB và lúa, ngô trên đất XBM. .. 68 3.2.1. Một số chỉ tiêu nông hóa đất trƣớc thí nghiệm và diễn biến của lân dễ tiêu, kali dễ tiêu trong đất dƣới ảnh hƣởng của chế độ bón phân. ..................... 68 3.2.2. Ảnh hƣởng của phân bón đến khả năng hấp thu dinh dƣỡng N,P,K của lúa và ngô trên hai loại đất............................................................................................................ 71 3.2.3. Hiệu lực trực tiếp của NPK đối với lúa thuần trên đất PSSTB và lúa thuần, ngô lai trên đất XBM......................................................................................................... 77 3.2.4. Hiệu lực tồn dƣ của phân lân và kali đối với lúa thuần trên đất PSSTB và lúa thuần, ngô lai trên đất XBM ............................................................................................................ 91 3.2.5. Hiệu lực cộng dồn của phân lân và kali đối với lúa thuần trên đất PSSTB và lúa thuần, ngô lai trên đất XBM ................................................................................................. 108 3.3. Đề xuất lƣợng phân bón cho lúa thuần và ngô lai ...................................................... 112 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ .................................................................................................................................. 113 Kết luận ...................................................................................................................................................................... 113 Đề nghị ....................................................................................................................................................................... 115 DANH MỤC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CÓ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN ................... 116 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................................................... 117 A. Tài liệu tiếng Việt ............................................................................................................................. 117 B. Tài liệu tiếng Anh ............................................................................................................................. 124 PHỤ LỤC .................................................................................................................................................................... 128 v DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Nguyên nghĩa CS: Cộng sự CT: Công thức DHBTB: Duyên hải bắc trung bộ DHNTB: Duyên hải nam trung bộ ĐB: Đồng bằng ĐBSCL: Đồng bằng sông Cửu Long ĐBSH: Đồng bằng sông Hồng Đ/c: Đối chứng ĐT: Đồ thị ĐNB: Đông nam bộ HL: Hiệu lực HTX: Hợp tác xã K.dt: Kali dễ tiêu Ktd: Kali tồn dƣ K.tđ: Kali trao đổi Kts: Kali tổng số Nnk: Những ngƣời khác NS: Năng suất Nts: Đạm tổng số PC: Phân chuồng PS: Phù sa PSSH: Phù sa sông Hồng PSSTB: Phù sa sông Thái Bình P.dt: Lân dễ tiêu Ptd: Lân tồn dƣ PTNT: Phát triển nông thôn vi Pts: Lân tổng số TCVN: Tiêu chuẩn Việt Nam TDMNBB: Trung du miền núi phía bắc Td: Tồn dƣ TX : Thị xã VĐ: Vụ đông VM: Vụ mùa VX: Vụ xuân XBM: Xám bạc màu vii DANH MỤC BẢNG STT Tên bảng Trang 1.1. Diện tích, N.suất, sản lƣợng lúa tỉnh Hải Dƣơng giai đoạn 2010- 2014 ......... 16 1.2. Diện tích, N.suất, sản lƣợng lúa tỉnh Bắc Giang giai đoạn 2010 - 2014 ......... 17 2.1. Chi tiết công thức thí nghiệm áp dụng theo vụ trong suốt thời gian nghiên cứu ................................................................................................................................................ 47 3.1. Diện tích, N.suất, sản lƣợng các cây trồng tỉnh Hải Dƣơng, năm 2015. ......... 55 3.2. Diện tích, năng suất, sản lƣợng, giống lúa theo mùa vụ năm 2015 .................. 56 3.3. Lƣợng phân bón sử dụng cho lúa tại một số địa phƣơng trong tỉnh Hải Dƣơng năm 2015 ................................................................................................................................. 58 3.4. Lƣợng dinh dƣỡng cung cấp cho cây lúa thuần năm 2011 ..................................... 59 3.5. Lƣợng dinh dƣỡng cung cấp cho cây lúa lai năm 2011 ............................................ 59 3.6. Thời kỳ và tỷ lệ % lƣợng bón phân cho lúa của các hộ năm 2011 .................... 61 3.7. Diện tích, N.suất, sản lƣợng các cây trồng tỉnh Bắc Giang năm 2015 ........... 62 3.8. Diện tích, năng suất, sản lƣợng theo mùa vụ năm 2015 ........................................... 63 3.9. Diện tích, năng suất, sản lƣợng lúa ở các huyện năm 2015 ................................... 64 3.10. Lƣợng phân bón sử dụng cho lúa năm 2011 ..................................................................... 65 3.11. Phân bón cho lúa thuần và lúa lai trong các vụ năm 2011 ...................................... 65 3.12. Thời kỳ bón phân cho lúa năm 2011 ...................................................................................... 66 3.13. Thời kỳ bón phân cho lúa thuần, lúa lai trong vụ xuân 2011............................................. 67 3.14. Tính chất đất trƣớc thí nghiệm ................................................................................................... 68 3.15. Ảnh hƣởng của dinh dƣỡng đạm, lân, kali đến lƣợng NPK cây hút vụ xuân trên đất PSSTB và đất XBM ........................................................................................... 73 3.16. Ảnh hƣởng của dinh dƣỡng đạm, lân, kali đến lƣợng NPK cây lúa mùa hút trên đất PSSTB và đất XBM ............................................................................................... 74 3.17. Ảnh hƣởng của dinh dƣỡng đạm, lân, kali đến lƣợng NPK cây ngô đông hút .. 76 3.18. Ảnh hƣởng của dinh dƣỡng đạm, lân, kali đến yếu tố cấu thành năng suất lúa thuần vụ xuân ...................................................................................................................... 78 3.19. Ảnh hƣởng của dinh dƣỡng đạm, lân, kali đến yếu tố cấu thành năng suất lúa thuần vụ mùa ....................................................................................................................... 79 viii 3.20. Ảnh hƣởng của dinh dƣỡng đạm, lân, kali đến sinh trƣởng và yếu tố cấu thành năng suất ngô đông .............................................................................................................. 81 3.21. Ảnh hƣởng trực tiếp của đạm, lân, kali đến năng suất lúa thuần vụ xuân trên hai loại đất ...................................................................................................................................... 82 3.22. Ảnh hƣởng trực tiếp của đạm, lân, kali đến năng suất lúa thuần vụ mùa trên hai loại đất ...................................................................................................................................... 85 3.23. Ảnh hƣởng trực tiếp của đạm, lân, kali đến năng suất ngô đông........................ 86 3.24. Ảnh hƣởng trực tiếp của đạm, lân, kali đến hiệu suất sử dụng N,P,K của lúa thuần vụ Xuân trên hai loại đất.......................................................................................... 87 3.25. Ảnh hƣởng trực tiếp của đạm, lân, kali đến hiệu suất sử dụng N,P,K của lúa thuần vụ mùa trên hai loại đất ............................................................................................ 89 3.26. Ảnh hƣởng trực tiếp của đạm, lân, kali đến hiệu suất sử dụng N,P,K của ngô đông .................................................................................................................................................... 91 3.27. Ảnh hƣởng tồn dƣ của phân lân đến yếu tố cấu thành N.suất lúa thuần ......... 92 3.28. Ảnh hƣởng tồn dƣ của phân lân đến yếu tố cấu thành năng suất ngô ............. 93 3.29. Ảnh hƣởng tồn dƣ của phân lân đến năng suất lúa trên đất PSSTB ................. 94 3.30. Ảnh hƣởng tồn dƣ của phân lân đến năng suất lúa trên đất XBM ..................... 95 3.31. Ảnh hƣởng tồn dƣ của phân lân đến năng suất ngô đông ........................................ 97 3.32. Lƣợng bón P2O5 trong các vụ cho lúa trên đất PSSTB, kg P2O5 /ha ............... 98 3.33. Ảnh hƣởng của tồn dƣ phân lân đến hiệu suất sử dụng P của lúa thuần trên đất phù sa sông Thái Bình (so CT 2-6 với CT1) ................................................. 98 3.34. Lƣợng bón P2O5 trong các vụ cho lúa thuần và ngô lai, kg P2O5 /ha .............. 99 3.35. Ảnh hƣởng tồn dƣ của phân lân đến hiệu suất sử dụng P của lúa thuần và ngô lai trên đất XBM (so CT 2-6 với CT1) ................................................................ 99 3.36. Ảnh hƣởng tồn dƣ của phân kali đến yếu tố cấu thành N.suất lúa thuần ...... 100 3.37. Ảnh hƣởng tồn dƣ của phân kali đến yếu tố cấu thành năng suất ngô......... 102 3.38. Ảnh hƣởng tồn dƣ của phân kali đến năng suất lúa trên đất PSSTB ............ 103 3.39. Ảnh hƣởng tồn dƣ của phân kali đến năng suất lúa trên đất XBM ................ 104 3.40. Ảnh hƣởng tồn dƣ của phân kali đến năng suất ngô đông ................................... 105 3.41. Lƣợng bón K2O trong các vụ cho lúa tại Hải Dƣơng, kg/ha .............................. 106 ix 3.42. Ảnh hƣởng của tồn dƣ của phân kali đến hiệu suất sử dụng K lúa thuần trên đất PSSTB ................................................................................................................................... 106 3.43. Lƣợng bón K2O trong các vụ cho lúa thuần và ngô lai tại Bắc Giang ......... 107 3.44. Ảnh hƣởng tồn dƣ của phân kali đến hiệu suất sử dụng K của lúa thuần và ngô lai trên đất XBM (so CT 2-6 với CT1) ............................................................. 107 3.45. Hiệu lực cộng dồn của P đối với cây lúa .......................................................................... 108 3.46. Hiệu lực cộng dồn của P đối với ngô đông trên đất XBM ................................... 109 3.47. Hiệu lực cộng dồn của phân kali bón cho lúa trên hai loại đất ......................... 110 3.48. Hiệu lực cộng dồn của K đối với ngô đông trên đất XBM .................................. 111 x DANH MỤC HÌNH STT Tên hình Trang 1.1. Đồ thị độ ẩm không khí tại Gia Lộc, Hải Dƣơng ............................................................. 5 1.2. Đồ thị nhiệt độ không khí tại Gia Lộc, Hải Dƣơng......................................................... 6 1.3. Đồ thị lƣợng mƣa tại Gia Lộc, Hải Dƣơng ........................................................................... 6 1.4. Đồ thị độ ẩm không khí tại Hiệp Hòa, Bắc Giang ........................................................... 7 1.5. Đồ thị nhiệt độ không khí tại Hiệp Hòa, Bắc Giang....................................................... 8 1.6. Đồ thị lƣợng mƣa tại Hiệp Hòa, Bắc Giang ......................................................................... 9 1.7. Sơ đồ chu trình đạm ........................................................................................................................... 24 1.8. Sơ đồ chu trình lân .............................................................................................................................. 25 1.9. Sơ đồ chu trình kali ............................................................................................................................ 26 2.1. Sơ đồ ruộng thí nghiệm ................................................................................................................... 49 3.1. Đồ thị diễn biến hàm lƣợng lân dễ tiêu trong đất PSSTB ....................................... 69 3.2. Đồ thị diễn biến hàm lƣợng lân dễ tiêu trong đất XBM ................................................ 70 3.3. Đồ thị diễn biến hàm lƣợng kali dễ tiêu trong đất PSSTB........................................... 70 3.4. Đồ thị diến biến hàm lƣợng kali dễ tiêu trong đất XBM .............................................. 71 xi MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của luận án Lúa và ngô là hai cây lƣơng thực quan trọng trên thế giới và ở nƣớc ta. Theo thống kê năm 2015, ƣớc tính diện tích gieo trồng lúa ở nƣớc ta khoảng 7,83 triệu ha, diện tích ngô 1,18 triệu ha, năng suất lúa 5,77 tấn/ha, ngô 4,41 tấn/ha, sản lƣợng lúa 44,97 triệu tấn, ngô 5,20 triệu tấn (Tổng cục Thống kê năm 2016). Phần lớn diện tích trồng lúa ở nƣớc ta phân bố chủ yếu ở đồng bằng sông Cửu Long, khoảng 4,2 triệu ha và ở đồng bằng sông Hồng hơn 1 triệu ha, số diện tích còn lại phân bố ở ven biển miền Trung và ở vùng Trung du…. Đất phù sa sông Thái Bình đƣợc hình thành do quá trình bồi lắng phù sa của hệ thống sông Thái Bình, phân bố trên các tỉnh thành Bắc Ninh, Hải Dƣơng, Hải Phòng, Thái Bình. Xét về độ phì nhiêu, đất phù sa sông Thái Bình chỉ đứng sau đất phù sa sông Hồng và đất phù sa đồng bằng sông Cửu Long. Cho đến nay lúa vẫn là một cây quan trọng trong cơ cấu cây trồng của vùng đất này. Chỉ tính riêng trên địa bàn Hải Dƣơng trong những năm gần đây, diện tích lúa hai vụ đạt khoảng 125 ngàn ha. Với năng suất lúa khá cao, gần 60 tạ/ha, nên mặc dù với diện tích không lớn, nhƣng sản lƣợng thóc của Hải Dƣơng cũng đạt trên dƣới 740 ngàn tấn (Cục Thống kê tỉnh Hải Dƣơng, 2014). Đất bạc màu Miền Bắc chủ yếu đƣợc hình thành trên nền phù sa cổ , nằm ở vùng chuyển tiếp giữa ĐBSH và miền núi, tại địa hình bằng, dốc thoải và gò, đồi, (Vũ Năng Dũng và nnk, 2009) đƣợc phân bố ở một số tỉnh thành nhƣ Vĩnh Phúc, Hà Nội, Bắc Ninh, Bắc Giang, Hải Dƣơng....Đất này có độ phì nhiêu thấp hơn so với đất phù sa sông Thái Bình. Chỉ tính riêng Bắc Giang, diện tích lúa hàng năm đạt gần 112 ngàn ha, năng suất khá, trung bình khoảng 55- 56 tạ, sản lƣợng lúa của tỉnh cũng đạt khoảng 620 ngàn tấn; ngoài ra diện tích cây ngô đông của tỉnh cũng đạt gần 11 ngàn ha, với sản lƣợng trên 42 ngàn tấn ( Sở Nông nghiệp và PTNT Bắc Giang, 2016). 1 Cho đến nay, việc sử dụng phân bón cho cây trồng nói chung và cây lúa, ngô nói riêng còn kém hiệu quả. Đã có nhiều nghiên cứu nâng cao hiệu quả sử dụng phân bón đƣợc tiến hành, tuy nhiên, những nghiên cứu chủ yếu tập trung vào nghiên cứu ảnh hƣởng trực tiếp của các dinh dƣỡng đến cây lúa ngắn hạn với mục đích đạt đƣợc năng suất cao mà không chú ý đến ảnh hƣởng tồn dƣ của chúng, vì thế, lƣợng phân khuyến cáo và lƣợng phân bón thực tế của ngƣời nông dân thƣờng cao hơn so với nhu cầu tối ƣu của cây. Mặc dù các nguyên tố dinh dƣỡng N, P, K dƣ thừa đã bị mất đi do các quá trình bốc hơi, rửa trôi và xói mòn, gây ra phú dƣỡng nguồn nƣớc, một lƣợng không nhỏ N, đặc biệt là P và K dƣ thừa đƣợc tích lũy trong đất. Hậu quả là, gây ảnh hƣởng xấu đến môi trƣờng nƣớc do bị phú dƣỡng, hàm lƣợng P và K ở nhiều loại đất tăng gấp nhiều lần so với bản chất của đất, dẫn đến hiệu quả kinh tế trong sản suất lúa, ngô giảm, đặc biệt trong trƣờng hợp giá phân bón tăng nhanh hơn so với giá lúa. Trong tổng số trên 10 triệu tấn phân bón các loại dùng trong ngành trồng trọt trung bình trong những năm gần đây, lƣợng phân bón dùng cho cây lúa chiếm khoảng 7 triệu tấn, ngô gần 1 triệu tấn (năm 2014 ) vì thế, nếu tiết kiệm đƣợc khoảng 10- 20 % thì lƣợng phân cần bón cho lúa sẽ giảm từ 0,7 – 1,4 triệu tấn/năm và hiệu quả kinh tế trong sản xuất lúa sẽ tăng đáng kể (dẫn theo Đoàn Minh Tin, 2015). Với những lý do trên, vấn đề nâng cao hiệu quả sản xuất lúa, ngô dƣới góc độ phân bón là việc làm cấp bách. Để đạt đƣợc điều này cần thiết phải nghiên cứu biện pháp bón phân hợp lý, cân đối dựa trên mối quan hệ mật thiết trực tiếp và lâu dài giữa đất- phân bón- cây trồng. Vì thế, việc tiến hành nghiên cứu đề tài: “ Nghiên cứu hiệu lực trực tiếp và tồn dư của phân vô cơ đa lượng đối với cây lúa trên đất phù sa sông Thái Bình và lúa, ngô trên đất xám bạc màu” là cần thiết. 2. Mục tiêu của luận án Mục tiêu tổng quát Xác định đƣợc cơ sở khoa học và đề xuất giải pháp nâng cao hiệu suất sử dụng phân bón đạm, lân và kali cho lúa thuần trên đất phù sa sông Thái 2 Bình trong cơ cấu lúa xuân- lúa mùa và lúa thuần, ngô lai trên đất xám bạc màu ở Bắc Giang trong cơ cấu lúa xuân- lúa mùa- ngô đông. Mục tiêu cụ thể Xác định đƣợc hiệu lực trực tiếp của các nguyên tố đạm, lân, kali, hiệu lực tồn dƣ và cộng dồn của phân lân và kali làm cơ sở xác định lƣợng bón phân vô cơ đa lƣợng thích hợp cho cây lúa thuần trên đất phù sa sông Thái Bình tại Hải Dƣơng và lúa thuần, ngô lai trên đất xám bạc màu ở Bắc Giang. Phạm vi và giới hạn của đ tài Đề tài tiến hành nghiên cứu với cây lúa thuần trên đất phù sa sông Thái Bình trong cơ cấu lúa xuân- lúa mùa và lúa thuần ngô đông trên đất xám bạc màu trong cơ cấu lúa xuân- lúa mùa- ngô đông. 3. Đóng góp mới của luận án Đây là công trình nghiên cứu có hệ thống đầu tiên xác định đƣợc hiệu lực trực tiếp của phân đạm, lân, kali và hiệu lực tồn dƣ và cộng dồn của lân, kali làm cơ sở cho việc nâng cao hơn nữa hiệu quả phân bón đối với lúa thuần trên đất phù sa sông Thái Bình và lúa thuần, ngô lai trên đất xám bạc màu ở Bắc Giang. 4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn Ý nghĩa khoa học Đề tài góp phần bổ sung lý luận về cơ sở khoa học trong việc xác định hiệu lực trực tiếp của phân đạm, lân, kali hiệu lực tồn dƣ và cộng dồn của phân lân và kali đối với lúa trên đất phù sa sông Thái Bình và lúa, ngô đất xám bạc màu Bắc Giang trên cơ sở đánh giá lƣợng dinh dƣỡng cây hút, diễn biến dinh dƣỡng lân, kali trong đất và năng suất cây trồng. Ý nghĩa thực tiễn Trên cơ sở xác định đƣợc hiệu lực trực tiếp của phân đạm, lân, kali hiệu lực tồn dƣ và cộng dồn của phân lân và kali đối với lúa thuần trên đất phù sa sông Thái Bình và lúa thuần, ngô lai trên đất xám bạc màu Bắc Giang, đề tài đã đề xuất đƣợc lƣợng bón phân đạm, lân, kali tiết kiệm, hợp lý đối với lúa 3 thuần trên đất phù sa sông Thái Bình và lúa thuần, ngô lai trên đất xám bạc màu Bắc Giang, cụ thể lƣợng N,P,K bón cho 1 ha nhƣ sau: Trên đất PSSTB : Lúa xuân bón 90N, 30P2O5, 45 K2O; Lúa mùa bón 90N, 30P2O5, 45 K2O. Trên đất XBM : Lúa xuân bón 90N, 30P2O5, 90K2O; Lúa mùa bón 80N, 23P2O5, 80K2O; Ngô đông bón 200N, 90P2O5, 150K2O. 4 CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Diễn biến khí hậu vùng nghiên cứu, đặc điểm đất PSSTB và đất XBM 1.1.1. Diễn biến khí hậu vùng nghiên cứu 1.1.1.1. Diễn biến khí hậu tại Gia Lộc - Hải Dương * Độ ẩm không khí Độ ẩm trung bình năm ở giai đoạn 2011- 2015 cao hơn so với độ ẩm trung bình năm ở giai đoạn 2000- 2010 (0,6%), đặc biệt vào giai đoạn mùa khô (tháng 10- 11) tăng từ 1,2% đến 8%. Đây là giai đoạn phát triển cây vụ đông, nên độ ẩm cao cũng ảnh hƣởng đáng kể đến cây trồng, đặc biệt là vấn đề sâu bệnh hại (hình 1.1). Nguồn: Website: https://power.larc.nasa.gov Hình 1.1. Đồ thị độ ẩm không khí tại Gia Lộc, Hải Dƣơng * Nhiệt độ không khí Từ kết quả hình 1.2 cho thấy: nhiệt độ trung bình năm ở giai đoạn 20112015 cao hơn so với nhiệt độ trung bình năm ở giai đoạn 2000- 2010 khoảng 0,9 độ C, nhiệt độ trung bình các tháng ở giai đoạn 2011-2015 cao hơn giai đoạn trƣớc từ 0,1 đến 2 độ C, thấp hơn sự gia tăng nhiệt độ trên vùng đất Hiệp Hòa, Bắc Giang. Tƣơng tự, với sự gia tăng nhiệt độ tháng 10 đến tháng 3 có lợi 5 cho sinh trƣởng và phát triển của cây vụ đông và đầu vụ lúa xuân, tuy nhiên ở các tháng còn lại sự gia tăng nhiệt độ lại ảnh hƣởng không nhỏ đến sinh trƣởng và phát triển của cây trồng do gia tăng cƣờng độ hô hấp và tốc độ bốc thoát hơi nƣớc. Nguồn: Website: https://power.larc.nasa.gov Hình 1.2. Đồ thị nhiệt độ không khí tại Gia Lộc, Hải Dƣơng * Lượng mưa Nguồn: Website: https://power.larc.nasa.gov Hình 1.3. Đồ thị lƣợng mƣa tại Gia Lộc, Hải Dƣơng Từ kết quả hình 1.3 cho thấy: tổng lƣợng mƣa năm trung bình ở giai đoạn 2011- 2014 cao hơn so với tổng lƣợng mƣa trung bình năm ở giai đoạn 2000- 2010 khoảng 242,1 mm, lƣợng mƣa giảm ở các tháng 1, 2, và 5 (từ 2,717,1 mm), nhƣng tăng ở các tháng còn lại, lƣợng tăng cao nhất vào tháng 9 6 (tăng 94,3 ml), các tháng khác tăng từ 3,9 đến 56 mm. Có thể nói, việc gia tăng lƣợng mƣa vào giai đoạn 2011- 2015 tạo điều kiện cung cấp nƣớc tốt hơn cho canh tác lúa nƣớc và một số cây trồng khác. 1.1.1.2. Diễn biến khí hậu tại Hiệp Hòa - Bắc Giang * Độ ẩm không khí Nguồn : Website : https://power.larc.nasa.gov Hình 1.4. Đồ thị độ ẩm không khí tại Hiệp Hòa, Bắc Giang Độ ẩm trung bình năm ở giai đoạn 2011- 2015 cao hơn so với độ ẩm trung bình năm ở giai đoạn 2000- 2010 là 1,5 %. Nói chung, độ ẩm không khí cao có tác dụng hạn chế bốc thoát hơi nƣớc, nhƣng lại tạo điều kiện cho sự phát triển của sâu bệnh. Sự chênh lệch độ ẩm từ táng 1 đến tháng 8 là rất ít giữa giai đoạn tiến hành thí nghiệm và giai đoạn 2000 - 2010, nên không ảnh hƣởng đến sinh trƣởng và phát triển của cây lúa trong giai đoạn này. Tuy nhiên vào mùa khô (từ tháng 9- 12) là giai đoạn phát triển cây vụ đông, độ ẩm ở giai đoạn 2011- 2015 độ ẩm cao hơn hẳn so với giai đoạn trƣớc nên sẽ gây ảnh hƣởng đáng kể đến cây trồng, đặc biệt là vấn đề sâu bệnh hại ( hình1.4). * Nhiệt độ không khí Từ kết quả hình 1.5 cho thấy: nhiệt độ trung bình năm ở giai đoạn 20112015 cao hơn so với nhiệt độ trung bình năm ở giai đoạn 2000- 2010 khoảng 2,4 độ C, nhiệt độ trung bình các tháng ở giai đoạn 2011-2015 cao hơn giai 7 đoạn trƣớc từ 1,7 đến 4 độ C. Sự gia tăng nhiệt độ tháng 10 đến tháng 3 có lợi cho sinh trƣởng và phát triển của cây vụ đông và đầu vụ lúa xuân, tuy nhiên ở các tháng còn lại sự gia tăng nhiệt độ lại ảnh hƣởng không nhỏ đến sinh trƣởng và phát triển của cây trồng do gia tăng cƣờng độ hô hấp và bốc thoát hơi nƣớc. Nguồn: Website: https://power.larc.nasa.gov Hình 1.5. Đồ thị nhiệt độ không khí tại Hiệp Hòa, Bắc Giang * Lượng mưa Tổng lƣợng mƣa năm trung bình (hình 1.6) ở giai đoạn 2011- 2015 thấp hơn so với tổng lƣợng mƣa trung bình năm ở giai đoạn 2000- 2010 khoảng 2,7 mm/năm, lƣợng mƣa giảm mạnh ở các tháng 4 đến tháng 7, tăng ở các tháng 8 và 9 sau đó lại giảm trong tháng 11 và 12. Với diến biến nhƣ vậy dễ gây thiếu nƣớc ở giai đoạn cuối vụ xuân và đầu vụ mùa cũng nhƣ thiếu nƣớc những tháng vụ đông (từ tháng 10 đến tháng 12). Lƣợng mƣa, nhiệt độ và độ ẩm không khí trung bình giai đoạn 2011 – 2015 hoặc 2010 - 2014 của vùng nghiên cứu (Gia Lộc – Hải Dƣơng và Hiệp Hòa – Bắc Giang) có xu hƣớng tăng so với giai đoạn 2000 – 2010 (trừ lƣợng mƣa tại Hiệp Hòa – Bắc Giang), điều này tác động nhất định tới trồng trọt, nhất là hiệu suất, hiệu lực của phân bón trong canh tác. Đó cũng là lý do cần thiết để tiến hành nghiên cứu nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng phân bón trong điều kiện biến đổi khí hậu hiện nay. 8