Tài liệu đánh giá hiệu lực lân (p) và silic (si) bón lá đến sự sinh trưởng và năng suất lúa trên đất phèn tỉnh long an

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Lê Thị Hồng Tím ĐÁNH GIÁ HIỆU LỰC LÂN (P) VÀ SILIC (Si) BÓN LÁ ĐẾN SỰ SINH TRƯỞNG VÀ NĂNG SUẤT LÚA TRÊN ĐẤT PHÈN TỈNH LONG AN LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC Thành phố Hồ Chí Minh – 2018 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Lê Thị Hồng Tím ĐÁNH GIÁ HIỆU LỰC LÂN (P) VÀ SILIC (Si) BÓN LÁ ĐẾN SỰ SINH TRƯỞNG VÀ NĂNG SUẤT LÚA TRÊN ĐẤT PHÈN TỈNH LONG AN Chuyên ngành: Sinh thái học Mã số : 8420120 LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. TRẦN THỊ TƯỜNG LINH Thành phố Hồ Chí Minh - 2018 LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan luận văn này là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Kết quả trình bày trong luận văn là trung thực và chưa được các tác giả công bố trong bất kì công trình nào. Tp. Hồ Chí Minh, tháng 9 năm 2018 TÁC GIẢ LUẬN VĂN Lê Thị Hồng Tím LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành chương trình cao học và đề tài nghiên cứu, tôi đã nhận được nhiều sự quan tâm, giúp đỡ của các tổ chức, cá nhân, gia đình và bạn bè. Trước hết, tôi bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Tiến sĩ Trần Thị Tường Linh đã dành rất nhiều thời gian và tâm huyết tận tình truyền đạt kiến thức và hướng dẫn nghiên cứu khoa học. Tôi xin trân trọng cảm ơn Tiến sĩ Phạm Văn Ngọt, quý Thầy Cô giảng dạy Chương trình Cao học ngành Sinh thái học đã tận tình truyền đạt kiến thức cho tôi trong quá trình học tập và thực hiện đề tài luận văn. Tôi xin trân trọng cảm ơn Ban Giám hiệu,quý Thầy Cô Phòng Sau đại học và Khoa Sinh học trường Đại học Sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh đã đào tạo và tạo điều kiện để tôi hoàn thành tốt khóa học. Tôi xin gửi lời biết ơn đến gia đình và bạn bè đã giúp đỡ, động viên tôi rất nhiều trong quá trình học tập và thực hiện luận văn. Tp. Hồ Chí Minh, tháng 9 năm 2018 TÁC GIẢ LUẬN VĂN Lê Thị Hồng Tím MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 1 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN .................................................................................... 3 1.1. HẠN CHẾ DINH DƯỠNG ĐỐI VỚI CÂY LÚA TRÊN ĐẤT PHÈN .......... 3 1.2. NHU CẦU DINH DƯỠNG CỦA CÂY LÚA ................................................. 5 1.2.1. Dinh dưỡng lân đối với cây lúa..................................................................... 7 1.2.2. Quan hệ giữa lân, đạm và kali trong cây ...................................................... 9 1.2.3. Vai trò của Si đối với cây lúa ...................................................................... 12 1.2.4. Vai trò của Si đối với sự sinh trưởng và năng suất lúa ............................... 15 1.2.5. Mối quan hệ giữa dinh dưỡng P và Si ........................................................ 15 CHƯƠNG 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU...................................................... 17 2.1. THỜI GIAN, ĐỊA ĐIỂM NGHIÊN CỨU ....................................................... 17 2.2. PHƯƠNG PHÁP ............................................................................................... 18 2.3. XỬ LÝ SỐ LIỆU ............................................................................................... 23 CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN......................................................... 24 3.1. HÌNH THÁI PHẪU DIỆN VÀ ĐẶC ĐIỂM LÝ, HÓA CỦA ĐẤT TRƯỚC THÍ NGHIỆM............................................................................................................... ........................................................................................................................ 24 3.1.1. Mô tả phẫu diện ............................................................................................. 24 3.1.2. Đặc điểm lý, hóa học của đất......................................................................... 26 3.2. ẢNH HƯỞNG CỦA P VÀ Si BÓN LÁ ĐỐI VỚI SỰ SINH TRƯỞNG CỦA CÂY LÚA................................................................................................................. 31 3.2.1. Ảnh hưởng của P và Si bón lá đến chiều cao cây lúa .................................... 31 3.2.2. Ảnh hưởng của P và Si bón lá đến khả năng đẻ nhánh của cây lúa .............. 33 3.2.3. Ảnh hưởng của P và Si bón lá đến trọng lượng sinh khối khô của thân lá cây lúa thời kỳ thu hoạch ................................................................................................ 36 3.3. ẢNH HƯỞNG CỦA P VÀ Si BÓN LÁ ĐỐI VỚI NĂNG SUẤT LÚA.......... 38 3.3.1. Các yếu tố cấu thành năng suất lúa ................................................................ 38 3.3.2. Năng suất lúa .................................................................................................. 41 3.4. ẢNH HƯỞNG CỦA P VÀ Si BÓN LÁ ĐẾN TÌNH HÌNH BỆNH ĐẠO ÔN TRÊN CÂY LÚA ..................................................................................................... 42 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................................ 45 TÀI LIỆU THAM KHẢO...................................................................................... 47 PHỤ LỤC DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 3.1. Hình thái phẫu diện đất phèn trồng lúa, huyện Thủ Thừa - Long An...... 25 Bảng 3.2. Một số tính chất lý, hóa của đất trước thí nghiệm ................................... 26 Bảng 3.3. Ảnh hưởng của P và Si bón lá đến chiều cao cây cây lúa trên đất phèn huyện Thủ Thừa - Long An ...................................................................................... 32 Bảng 3.4. Ảnh hưởng của P và Si bón lá đến khả năng đẻ nhánh của cây lúa ........ 35 Bảng 3.5. Ảnh hưởng của P và Si bón lá đến sinh khối khô của thân, lá cây lúa (thời kỳ thu hoạch) trên đất phèn huyện Thủ Thừa - Long An ......................................... 36 Bảng 3.7. Ảnh hưởng của P và Si bón lá đến năng suất lúa trên đất phèn ............... 41 Bảng 3.8. Ảnh hưởng của P và Si bón lá đến tỷ lệ hạt lem và chỉ số hạt lem ......... 44 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 2.1. Bản đồ ranh giới hành chánh huyện Thủ Thừa tỉnh Long An................. 17 Hình 2.2. Mô tả các cấp bệnh đạo ôn trên lá lúa thí nghiệm theo ............................ 21 Hình 2.3. Mô tả các cấp bệnh lem lém hạt trên lúa thí nghiệm theo thang phân cấp bệnh đạo ôn trên hạt ................................................................................................. 22 Hình 3.1. Hiện trạng ruộng tại thời điểm thu mẫu đất thí nghiệm (24/3/2018) ....... 24 Hình 3.2. Cây lúa thời kì 25 NSG trong thí nghiệm đánh giá hiệu lực P và Si đến sự sinh trưởng và năng suất cây lúa trên đất phèn ........................................................ 29 Hình 3.3. Cây lúa thời kì 25 NSG trong thí nghiệm nghiên cứu ảnh hưởngcủa P và Si bón lá đến sự sinh trưởng và năng suất cây lúa trên đất phèn ............................. 33 Hình 3.4. Cây lúa thời kì trước thu hoạch 7 ngày .................................................... 37 Hình 3.5. Cây lúa tại thời điểm thu hoạch trong thí nghiệm nghiên cứu.......................... 40 1 MỞ ĐẦU ĐẶT VẤN ĐỀ Lân (P) là nguyên tố đa lượng giữ vai trò quan trọng trong quá trình quang hợp, quá trình hình thành và chuyển hóa năng lượng cho mọi hoạt động trao đổi chất của cây trồng. Đặc biệt ở đồng bằng sông Cửu Long, với gần 2 triệu ha đất phèn mà phần lớn diện tích được sử dụng trong canh tác lúa hiện tượng cây trồng thiếu lân xảy ra không phải chỉ do đất nghèo lân mà còn do phần lớn lân trong đất và lân trong phân bón vào đất bị giữ chặt dưới dạng các hợp chất sắt, nhôm khó tan mà cây trồng không thể hấp thu. Ngoài nguồn phân lân được sản xuất trong nước, Việt Nam thường phải nhập khẩu khoảng 30 - 35% nhu cầu về phân lân. Trong khi đó hiệu quả của việc sử dụng phân lân trong thực tế sản xuất chỉ đạt khoảng 50 - 60% [1], [2]. Sử dụng phân lân như thế nào để đạt hiệu quả kinh tế cao là một khâu kỹ thuật khó vì hiệu lực phân lân phụ thuộc vào nhiều yếu tố như điều kiện thời tiết khí hậu, kỹ thuật canh tác và đặc biệt là tính chất đất. Bên cạnh yếu tố dinh dưỡng lân, vai trò của yếu tố silic (Si) đối với cây lúa cũng ngày càng được chú trọng. Sử dụng các hợp chất silicate hoặc loại phân lân có chứa Si để bón vào đất là một trong những biện pháp có thể cải thiện tình trạng dinh dưỡng lân trong đất và nâng cao năng suất cây trồng [3], [4]. Về phương diện hóa học, acid orthosilisic (acid silisic) có một số tính chất tương tự với acid orthophosphoric. Nhu cầu P của cây trong nhiều trường hợp có thể phần nào được đáp ứng bằng Si. Cây lúa được cung cấp thỏa đáng nhu cầu dinh dưỡng P và Si có khả năng sinh trưởng tốt, tăng khả năng chống chịu các yếu tố bất lợi như phèn, mặn, sâu bệnh hại, v.v... Do đó, ngoài việc bón phân chứa P và Si vào đất thì bổ sung qua lá cũng là biện pháp có khả năng cải thiện sự sinh trưởng, năng suất; tránh được hiện 2 tượng P và Si dễ tiêu bón vào bị cố định trong đất bởi hàm lượng sắt, nhôm di động trong đất phèn quá lớn. Tỉnh Long An thuộc vùng sản xuất chủ lực ở nước ta, phần lớn đất Long An được tạo thành ở dạng phù sa bồi lắng lẫn nhiều tạp chất hữu cơ nằm trong các khu vực thấp trũng, tích tụ nhiều độc tố làm cho đất trở nên chua phèn với nồng độ độc tố (Al3+, Fe2+, Fe3+, SO42-,...) trong đất cao (Sở Nông nghiệp & PTNT Long An). Xuất phát từ cơ sở khoa học và nhu cầu thực tế nêu trên, đề tài “Đánh giá hiệu lực lân (P) và silic (Si) bón lá đến sự sinh trưởng và năng suất lúa trên đất phèn tỉnh Long An”. MỤC TIÊU Đánh giá được hiệu lực của việc bón lân và silic hòa tan qua lá trong việc cải thiện sự sinh trưởng và năng suất lúa trên đất phèn; qua đó góp phần vào cơ sở khoa học cho việc sử dụng hiệu quả một số hợp chất chứa lân và silic có thể dùng bón qua lá tránh được sự cố định trong đất. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU Giống lúa OM 4900 được trồng trong chậu trên đất phèn huyện Thủ Thừa Long An. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Nghiên cứu ảnh hưởng của silicate kali và phosphate kali bón lá đối với sự sinh trưởng và năng suất lúa OM 4900trên đất phèn. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN Kết quả của đề tài có thể góp phần vào cơ sở khoa học để sử dụng trực tiếp hoặc dùng các hợp chất chứa P và Si như các nguồn nguyên liệu phối chế các loại phân bón lá cho cây lúa trên đất phèn. Kết quả của đề tài có thể được tham khảo trong công tác giảng dạy các chuyên ngành Sinh thái học, Sinh lý thực vật và Trồng trọt. 3 Chương 1. TỔNG QUAN 1.1. HẠN CHẾ DINH DƯỠNG ĐỐI VỚI CÂY LÚA TRÊN ĐẤT PHÈN Trong đất phèn ngập nước trồng lúa, do môi trường yếm khí và chua không thuận lợi cho hoạt động của nhiều loài vi sinh vật nên hạn chế quá trình phân giải chất hữu cơ làm cho các đạm dễ tiêu (NH4+, NO3-), lân dễ tiêu (H2PO4-, HPO42-) không được giải phóng ra. Đây cũng là lý do giải thích tại sao đa số đất phèn có hàm lượng chất hữu cơ và đạm tổng số cao nhưng đạm dễ tiêu và lân lại nghèo. Bên cạnh đó, trên đất phèn do áp dụng kỹ thuật rửa phèn bằng nước, một thời gian sau sẽ làm cạn kiệt các cation kiềm và các loại muối khoáng khác. Phức hợp trao đổi của đất sẽ bão hoà với Al dẫn tới tình trạng thiếu Ca, Mg và một số khoáng vi lượng khác, đồng thời càng làm cho tình trạng thiếu P trầm trọng hơn [5], [6]. Tình trạng thiếu hụt chất dinh dưỡng xảy ra trên đất phèn nghiêm trọng nhất là hiện tượng thiếu P dễ tiêu. Khi nồng độ Fe và Al trong đất cao sẽ cố định rất nhanh chóng phần lớn lượng P có sẵn trong đất và lượng P được bón bổ sung vào[3], [7].Đất phèn là đất có khả năng hấp thu P trung bình cao (1.421 g P/g đất) [7]. Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp thu P của đất: - pH: pH là một trong những yếu tố quyết định khả năng hấp thu P của đất. Đất có pH càng cao, khả năng hấp thu P càng thấp và ngược lại đất có pH càng thấp, khả năng hấp thu P càng cao. - Thành phần cấp hạt: Đất có thành phần cấp hạt bé càng cao thì càng có tiết diện bề mặt lớn (tiếp xúc với P càng lớn) và khả năng hấp thu lân càng lớn. Đất có hàm lượng cát càng cao (hàm lượng sét càng thấp) thì càng có khả năng hấp thu P kém. - Sắt, nhôm vô định hình: Trong đất chỉ có các hydroxid sắt, nhôm dạng vô định hình mới có khả năng hấp thu P chứ không phải tất cả các hydroxit sắt đều có khả năng hút P. Các hydroxit sắt với cấu trúc tinh thể hoàn chỉnh không có khả năng 4 hút P. Ngược lại các hydroxit sắt với cấu trúc tinh thể không hoàn chỉnh hoặc vô định hình có khả năng hấp thu P lớn hơn nhiều so với sắt tinh thể. - Hàm lượng hũu cơ: Đất có lượng hữu cơ càng cao thì khả năng hấp thu P càng cao. Chất hữu cơ không trực tiếp hút lân mà do trong quá trình phá huỷ hữu cơ đã làm giảm lượng sắt vô định hình do đó làm giảm khả năng hấp thu P. - Độc chất trong đất phèn: Trong đất phèn các nguyên tố gây độc thường là sắt, nhôm, sulphate (dưới dạng Fe2+, Fe3+, Al3+, SO42-, H2S). + Nhôm:Trong môi trường chua (nồng độ H2SO4 cao),nhôm (Al3+) có khả năng di động mạnh và gây độc.Trên mặt đất ruộng khi khô, một lớp muối Al2(SO4)3 nổi lên từng đám, khi khô dòn tan, nhẹ xốp, khi ướt thì lầy nhầy, trong đó chứa Al3+: 4,26% và SO42-: 38,34%. Muối này tan ra đến đâu thì cá, tôm, cây cỏ chết đến đó. Trên đất phèn trồng lúa ngộ độc nhôm thường xuất hiện sớm, ở giai đoạn đầu sau khi cấy. Cây lúa non và giống lúa nhát phèn có thể bị ngộ độc nhôm từ những nồng độ rất thấp. Nồng độ nhôm cao ảnh hưởng đến sự phân chia tế bào, phá vỡ hệ thống enzyme và ngăn cản sự hút phospho, calcium và kali [8], [9]. + Sắt (Fe2+, Fe3+):Sắt trong đất phèn có 2 hoá trị là Fe2+, Fe3+. Dạng ion Fe2+ dễ tan trong nước khi tan gây chua cho đất. Trong môi trường phèn (môi trường acid sulfuric) sắt di động dễ dàng, có thể dạng di động là Fe(OH)2, FeSO4, Fe(HCO3)2, cũng có khi là hợp chất sắt hữu cơ.Khi pH vượt quá 4,5 thì có hiện tượng kết tủa một số dạng sắt trong dung dịch, các hợp chất sắt tan nhiều trong điều kiện pH 3,5.Sắt trong đất có thể ở dạng FeS2 hay FeS. Khi có nhiều FeS2 bám vào làm cho rễ lúa bị đen. Hợp chất của Fe3+ có nguồn gốc lưu huỳnh thường có màu vàng rơm, nếu là oxide hay hydroxide Fe3+ sẽ có màu xỉn của gỉ sắt. Khi có màu vàng xỉn thì không độc, nếu có màu vàng rơm hoặc xanh đen là độc.Trong đất lượng Fe2+ dễ chuyển thành Fe3+ bám vào rễ cây dưới dạng oxide sẽ làm cho cây khó hút chất dinh dưỡng và trao đổi khí [10], [11], [12]. 5 Hiện tượng lúa bị ngộ độc sắt thường xuất hiện vài tuần sau khi đất ngập nước. Nguyên nhân là do dưới điều kiện ngập nước nồng độ Fe2+ gia tăng, nồng độ Fe2+> 300-500 mg/L có khả năng gây độc cho cây [8], [13]. + Lưu huỳnh: Trong đất phèn lưu huỳnh có thể ở dạng FeS2, FeS, H2S, S tự do, dạng lưu huỳnh hữu cơ hoặc dạng SO2, SO3 hay SO42-. Trong đó các dạng gây độc là H2S, SO2, SO3 và SO42-. Với một lượng nhỏ, lưu huỳnh là dinh dưỡng cho cây (cây tích luỹ từ 0,1- 15% tro thực vật và mức bình thường là 2-5%). Nếu vượt quá lượng này sẽ gây độc cho cây do muối ngưng tụ nhiều, có hại cho đời sống thực vật. Sự chuyển hoá của độc chất này rất phức tạp, gắn liền với hoạt động của vi sinh vật.Trong đất, thường tỷ lệ S/SO42- bằng 1,5 hoặc gấp đôi hoặc hơn nữa. Tỷ lệ này thường thay đổi theo độ hoá phèn của một vùng đất nào đó. Lưu huỳnh trong đất phèn Việt Nam có thể từ 1-4%, ở nơi đầm lầy tích đọng lâu có thể đến 5-6%. Trong đất phèn lượng SO42- cao và biến động, đặc tính của nó là rửa trôi chậm nên gây độc cho cây và khó khăn. Độ độc của H2S được kết hợp với đất giàu chất hữu cơ và có nồng độ sắt thấp. Độ độc chỉ gia tăng sau khi pH của đất gia tăng >5 bởi sự ngập nước kéo dài. Cây lúa còn non dễ bị ngộ độc, cây lúa già hơn có thể ít bị ngộ độc H2S bởi tạo ra điều kiện oxy hoá xung quanh vùng rễ hoặc bởi sự phát triển nhanh hệ thống rễ của chúng [5], [8], [10]. 1.2. NHU CẦU DINH DƯỠNG CỦA CÂY LÚA Nhu cầu dinh dưỡng của cây lúa phụ thuộc vào giống và năng suất. Những giống mới năng suất cao có nhu cầu dinh dưỡng cao, giống cũ và giống địa phương có nhu cầu dinh dưỡng thấp. Cùng một giống nhưng nếu năng suất cao thì cây lúa lấy đi nhiều dinh dưỡng hơn so với năng suất thấp. Cây lúa hút nhiều kali nhất sau tới đạm và lân. Ví dụ, với giống IR 36 năng suất 9,8 tấn hạt và 8,3 tấn rơm rạ; tính trên 1 ha lượng dinh dưỡng nguyên chất cây đã lấy đi gồm: 217,56 kg N + 69,58 kg P2O5 và 306,68 kg K2O, tương đương 473 kg urea, 422 kg supe lân và 516 kg KCl. Vì vậy, để đạt được số lượng về năng suất và sinh khối rơm rạ theo lý thuyết như vừa nêu trên thì lượng phân bón cần phải nhiều 6 hơn. Tuy nhiên trong thực tế lượng phân cần bón ít hơn với lý thuyết do chúng ta đã khai thác độ phì nhiêu của đất, ngoài ra một phần rơm rạ còn để lại trong đất cũng cung cấp một lượng dinh dưỡng đáng kể. Trong mỗi thời kỳ sinh trưởng phát triển, số lượng và hàm lượng dinh dưỡng tích lũy trong cây ở mức độ và tỷ lệ khác nhau. Hàm lượng N, P, S cao trong giai đoạn lúa non và giảm dần cho đến khi thu hoạch. Hàm lượng Si và B trong cây thấp ở giai đoạn lúa non nhưng tăng lên trong các giai đoạn sau. Lân được tích lũy nhiều trong hạt trong khi K, Ca, Mg, Si và vi lượng tích lũy nhiều trong lá [23], [47]. Theo nhiều tác giả [16], [17], [48], [49], nhìn chung mức phân P và phân N được khuyến cáo bón cho lúa cao sản trên 3 nhóm đất trồng lúa chính ở ĐBSCL và Đông Nam Bộ như sau (kg/ha/vụ): (80-120 N) - (40-80 P2O5) - (30-60 K2O). Tùy theo đất, mùa vụ và giống lúa mà loại và lượng phân bón áp dụng khác nhau. Cần tuân theo quy tắc bón phân 4 đúng: Đúng loại phân, đúng liều lượng (bón cân đối), bón đúng lúc và bón đúng cách. - Bón lót: Bón trước khi gieo/cấy; bón các loại phân chậm tan như phân hữu cơ, vôi, lân. - Bón thúc cây con: 7 - 10 ngày sau gieo/cấy bón 1/4 lượng phân N + 1/2 lượng phân K. - Bón thúc đẻ nhánh: 20 - 22 ngày sau gieo/cấy bón 1/2 lượng phân N. - Bón thúc nuôi đòng: 35 - 40 ngày sau gieo hoặc cấy, bón 1/4 lượng phân N + 1/2 lượng phân K. Ngoài ra, hiện nay phương pháp bón phân qua lá cũng được áp dụng rất phổ biến. Việc bón phân qua lá có những tác dụng tích cực sau [50], [23], [47], [51]: - Điều chỉnh và ngăn ngừa hiện tượng thiếu dinh dưỡng: Khi bón phân vào đất không phát huy được hiệu quả đối với một vài nguyên tố nào đó. - Thay thế một phần hoặc bổ sung cho phương pháp bón phân qua rễ. Bón phân qua lá giúp duy trì sự phát triển và mạnh khỏe của cây trồng làm gia 7 tăng chất lượng nông sản vì có thể áp dụng đúng lúc và đúng nơi, hoàn toàn độc lập với các điều kiện về đất đai, nhất là khả năng tác động nhanh của nó. - Gia tăng khả năng chống chịu sự phá hoại của sâu bệnh: Do cây trồng khỏe mạnh thì ít mẫn cảm với các loài sâu bệnh hơn. - Gia tăng khả năng chống chịu giá rét: Bón phân qua lá có thể làm gia tăng sự tập trung các muối khoáng vào bên trong tế bào, làm hạ điểm đông của tế bào chất. 1.2.1. Dinh dưỡng lân đối với cây lúa Từ năm 1990 đến nay, biện pháp bón lân đã góp phần đáng kể vào việc tăng năng suất và tổng sản lượng lúa, đặc biệt đối với đất phèn trồng lúa với diện tích rất lớn. Phân lân đã trở thành yếu tố không thể thiếu trong chiến lược thâm canh lúa ở nước ta. Một số giải pháp nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng phân lân được trình bày sau đây là thành quả đạt được từ nhiều công trình nghiên cứu về dinh dưỡng lân trong sản xuất nông nghiệp, đặc biệt trên loại đất với nhiều yếu tố hạn chế như đất phèn [52], [23], [53], [9]. Lân là thành phần chủ yếu của acid nucleic, là chất chủ yếu của nhân tế bào. Trong vật chất khô của cây có chứa hàm lượng lân từ 0,1-0,5%. Lân có mối quan hệ chặt chẽ với sự hình thành diệp lục, protid và di chuyển của tinh bột. Cây hút lân dưới dạng H2PO4- và HPO42- và hút lân mạnh hơn so với các loại cây trồng cạn. Hàm lượng lân trong hạt nhiều hơn ở các bộ phận khác của cây lúa. Trong cây lúa, ngoài lân khoáng còn có lân phytin, phosphatit, lân nucleic, lân hữu cơ tan trong acid.Trong cây trồng hàm lượng lân trung bình vào khoảng 0,3 0,4% P2O5. Thông thường hàm lượng lân cao ở các cây còn non. Hàm lượng lân trong các cây bị thiếu lân thường thấp. Trong cây lân thường ở thể khoáng và hữu cơ. Lân khoáng trong cây chủ yếu ở thể orthophosphate, trong tế bào orthophosphate không bị khử oxy. Một phần phosphate mà cây hút được từ đất lên vẫn tồn tại trong cây dưới thể octophosphate, 1 phần khác bị este hoá trở thành lân hữu cơ.Nhìn chung những bộ 8 phận sinh sản chứa nhiều lân hơn các bộ phận sinh trưởng. Lá và rễ thường chứa nhiều lân vô cơ hơn thân.Trong rơm rạ, 80% lân tổng số ở vào thể vô cơ trong khi đó hạt ngũ cốc vào giai đoạn thu hoạch chứa chủ yếu là lân hữu cơ, chỉ có khoảng 10-20% lân vô cơ. Đáng chú ý là khi mới hình thành hạt và khi hạt chín sáp thì tỷ lệ lân vô cơ vẫn chiếm đến 60%. Trong quá trình chín, lân vô cơ giảm dần để chuyển sang thể phytin. Hợp chất lân chính trong cây gồm: (1) phospholipid, (2) phytin, (3) phosphorylated sugars, (4) nucleoprotein và nucleic acid, (5) hệ thống adenylic acid, (6) pyridine nucleotides, (7) Flavin nucleotides và các hợp chất cao năng lượng như ATP, CTP, UTP, GTP, các hợp chất này có vai trò quan trọng trong sự tổng hợp RNA và các phản ứng sinh hoá khác xảy ra trong cây. Lân là chất cần thiết vào bậc nhất trong quá trình trao đổi chất của cây, bao gồm: Lân có trong thành phần protit, tạo nên nhân tế bào, cần cho việc tạo ra bộ phận mới của cây. - Tham gia vào các men, các protide, tham gia tổng hợp acid amin. - Kích thích phát triển rễ ăn sâu, rộng nên chịu được hạn và ít đỗ ngã. - Giúp cây đẻ nhiều chồi, nhánh, ra hoa, kết quả nhiều và sớm. - Tăng phẩm chất hạt giống. - Tăng khả năng chống chịu của cây. Lân còn có khả năng điều hoà những sự thay đổi đột ngột về phản ứng của môi trường trong cây.Trong cây thường gặp các ion H2PO4- và HPO42- di chuyển trong dịch tế bào. Tuỳ theo phản ứng của dịch tế bào sự chuyển biến của các ion phosphate sẽ xảy ra khác nhau theo phản ứng sau: HPO42- + và H2PO4- H2 O H2PO4- + OH- HPO42- + H+ 9 Do đó có khả năng điều chỉnh pH làm cho cây có tính đệm cao. Nhờ có lân khoáng chuyển biến từ dạng ion này sang ion khác cung cấp H+ nên khi NO3- vào cây được khử thành NH3, cần thiết cho sự tổng hợp protein, chống lại độ độc của lượng đạm khoáng cao. Trong hạt và trong các cơ quan non đang phát triển, tỷ lệ lân cao. Lân có thể được vận chuyển từ các lá già về các cơ quan non, cơ quan đang phát triển để dùng vào việc tổng hợp chất hữu cơ mới. Do vậy hiện tượng thiếu lân biểu hiện ở các lá già trước. Lá thiếu lân có màu đỏ tím hoặc xanh nhạt. Cây thiếu lân sinh trưởng chậm, có dáng mảnh khảnh, năng suất cây trồng giảm. Cây non rất mẫn cảm với việc thiếu lân. Thiếu lân trong thời kỳ cây con sẽ cho hậu quả rất xấu. Cây hút lân mạnh nhất vào thời kỳ đẻ nhánh và làm đòng. 1.2.2. Quan hệ giữa lân, đạm và kali trong cây Dinh dưỡng lân có liên quan mật thiết với dinh dưỡng đạm. Cây được bón cân bằng đạm - lân sẽ xanh tốt, phát triển mạnh ra nhiều hoa, lắm quả, chín sớm và phẩm chất nông sản cao. Lân có hiệu quả tồn dư qua các vụ, khi có sự thiếu lân xuất hiện thì việc bón lân càng có hiệu quả và làm tăng hút đạm lên 4 lần. Lân khoáng biến chuyển từ dạng ion này sang dạng ion khác và cung cấp H+ do đó NO3- vào cây được khử thành NH3 cần thiết cho quá trình hình thành protit. Đây cũng là vai trò của lân trong việc hút đạm. Bón thiếu lân gây tích luỹ nitrat trong cây do không nitrate không được khử thành NH3. Cây có chứa hàm lượng nitrat cao dễ bị sâu bệnh, gạo kém chất lượng. Đạm là cơ sở cấu tạo nên protein, cấu tạo nên tế bào và mô cây, thúc đẩy quá trình quang hợp tích luỹ chất hữu cơ. Lân có vai trò quan trọng trong việc tổng hợp protid, đường, xenlulo,... Lân là thành phần chính của tế bào, cần thiết để tạo tế bào mới. Đạm có vai trò quan trọng trong việc hình thành bộ rễ, thúc đẩy nhanh quá trình đẻ nhánh và cần thiết cho sự sinh trưởng, phát triển của thân lá. Lân kích thích bộ rễ phát triển, giúp quá trình đẻ nhánh tập trung, trổ đều và chín sớm, tăng năng suất và phẩm chất. Bón đủ đạm thân lá phát triển tốt, lúa đẻ nhánh mạnh, đòng to, bông lớn, năng suất cao. Vậy đạm và lân xúc tiến sự hình thành và phát triển của bộ rễ, tăng số nhánh đẻ, đồng thời cũng làm cho lúa trổ bông đều, chín sớm, cho chất 10 lượng hạt cao. Lúa hút đạm nhiều nhất ở thời kỳ nào thì cũng đồng thời hút lân và kali nhiều nhất ở thời kỳ đó: thời kỳ đẻ nhánh và thời kỳ làm đòng. Bón quá nhiều đạm, bón không cân đối với các yếu tố dinh dưỡng khác như lân, kali là nguyên nhân trực tiếp gây nên luá lốp và đổ non. Bón thiếu lân gây tích luỹ nitrat trong cây. Cây có chứa hàm lượng nitrate cao dễ bị sâu bệnh, gạo kém chất lượng. Do đó bón cân đối giữa đạm, lân, kali nhằm làm cho lúa hút đều các chất dinh dưỡng, tạo điều kiện cho cây lúa sống khoẻ mạnh, năng suất cao; đồng thời tạo điều kiện thuận lợi cho vi sinh vật phát triển tốt, cung cấp vi lượng cần thiết cho cây lúa. Vai trò của yếu tố kali đối với cây trồng và cây lúa nói riêng đã được xác định như sau [9], [53], [51]: - Kali tham gia vào quá trình tổng hợp protein, quá trình hình thành đường, tinh bột, cellulose. - Kali giúp quá trình quang hợp tốt hơn đặc biệt là trong điều kiện ánh sáng yếu, nhiệt độ thấp, thời tiết âm u. - Kali thúc đẩy hình thành lignin, cellulose làm cho cây cứng cáp hơn, chịu đựng được trong điều kiện nước sâu, giảm đổ ngã và chống chịu sâu bệnh tốt hơn. So với các yếu tố dinh dưỡng đạm và lân, thiếu hụt kali thường không thể hiện rõ trong giai đoạn cây lúa non vì triệu chứng thiếu hụt ở giai đoạn này không rõ ràng như với đạm và lân nên thường tồn tại nhưng không được nhận ra. Tình trạng thiếu kali ở cây lúa có thể được nhận biết qua các triệu chứng sau [54], [9], [55]: - Cây sinh trưởng kém, lá ngắn và có màu xanh tối tuy quá trình đẻ nhánh có thể không bị ảnh hưởng (trừ khi thiếu nghiêm trọng). - Lá mềm giũ xuống và chuyển già nhanh, các lá non cuộn lại (cong xuống) trong điều kiện nhiệt độ cao và độ ẩm thấp, tỷ lệ rễ bị thối cao. - Xuất hiện những chấm đốm nâu trên phiến lá, các đốm này thường xuất hiện theo hàng. Xuất hiện dải màu vàng cam sau chuyển thành vàng nâu bắt đầu 11 từ chóp lá trở xuống, mép lá trở vào, nếu thiếu nặng chóp lá và mép lá sẽ bị khô. - Tỷ lệ hạt lép cao là do sự vận chuyển carbohydrate về hạt kém. Điều này cũng dẫn đến hạt lúa nhỏ và nhẹ hơn, năng suất thấp và chất lượng kém. Ảnh hưởng của kali tới yếu tố cấu thành năng suất có thể kể ra như sau: - Ảnh hưởng đến số nhánh/cây: Kali ít ảnh hưởng tới số nhánh (số chồi) trừ khi thiếu hụt nghiêm trọng. Trong trường hợp thiếu đạm và lân, kali có thể làm giảm sự đẻ nhánh của lúa. Ngược lại khi dư thừa đạm và lân thì kali giúp cân bằng dinh dưỡng và tăng số nhánh hữu hiệu. Hiện tại trong sản xuất đòi hỏi phải thâm canh để đạt năng suất cao, lượng đạm và lân cần bón nhiều do vậy kali cũng rất cần thiết và quan trọng để tăng số nhánh hữu hiệu và số bông khi thu hoạch. - Ảnh hưởng đến số hạt/bông: Trong giai đoạn đẻ nhánh, kali cân đối với đạm sẽ giúp làm tăng số gié/bông từ đó tăng số hạt/bông. Để đạt được năng suất cao, trong giai đoạn đẻ nhánh hàm lượng kali trong lá phải cao hơn đạm. - Ảnh hưởng đến trọng lượng 1.000 hạt: Kali giúp lá đòng cứng chắc và tuổi thọ kéo dài nên sẽ tăng khả năng vận chuyển chất hữu cơ về hạt, tăng tỷ lệ hạt chắc, tăng trọng lượng 1.000 hạt. - Ảnh hưởng của kali đến tình trạng nhiễm sâu, bệnh: Khi cây lúa bị thiếu hụt kali sức đề kháng của cây có thể sụt giảm, do đó tỷ lệ nhiễm sâu bệnh và mức độ thiệt hại do sâu bệnh tăng. Đặc biệt, thiếu kali nghiêm trọng trong trường hợp dư thừa đạm thì cây sẽ bị sâu bệnh phá hoại rất nặng. Bệnh đạo ôn, đốm nâu trên cây lúa thường xảy ra trong điều kiện thiếu kali. Trường hợp cây đủ kali, cây lúa phát triển cân đối, khả năng đẻ nhánh và chống chịu sâu bệnh tăng lên từ đó hạn chế sâu bệnh. Các giống khác nhau có nhu cầu khác nhau về kali. Các giống lúa cổ truyền (giống địa phương) có sự phản ứng kali thấp; ngược lại, các giống mới năng suất cao lại có sự phản ứng cao với kali. Ngoài ra, sự phản ứng với kali còn phụ thuộc nhiều yếu tố khác, chẳng hạn các giống IR8 và IR26 không có sự phản ứng với kali 12 nếu không được bón lân, ngược lại giống IR20 cấy trên cùng một loại đất lại có sự phản ứng với kali ngay cả khi không được bón lân. Thời kỳ bón kali tốt nhất cho cây luá phụ thuộc vào giống, tính chất đất đai, nguồn nước tưới, thời tiết khí hậu,… Trong thực tiễn, các tỉnh phía Nam nước ta với nhiều giống lúa cao sản ngắn ngày cho thấy bón kali làm nhiều lần vẫn cho năng suất cao. Nhiều nghiên cứu đã đưa ra thời gian bón kali tốt nhất dựa trên những thông tin sau [54], [51],[53], [56], [57]. - Trong điều kiện tự nhiên, kali cung cấp từ đất và nước tưới thường cao trong giai đoạn sinh trưởng ban đầu và giảm đi trong giai đoạn đẻ nhánh. - Cùng với tình trạng kali trong đất giảm đi theo thời gian từ gieo cấy tới đẻ nhánh, hydrosunfit, ion sắt, carbonate và các chất khác ức chế sự hút kali ở giai đoạn sinh trưởng cuối, do đó kali có thể tích lũy trong đất ở giai đoạn này. - Để quá trình đẻ nhánh tốt và chín sớm, giai đoạn đẻ nhánh rất cần thiết bón đạm và lân, kali cần ít hơn. - Cây lúa hút kali mạnh nhất từ cuối giai đoạn đẻ nhánh đến làm đòng. Kali rất cần thiết để bộ rễ phát triển mạnh, năng suất cao, hạt lép ít và trọng lượng 1.000 hạt cao. Kali được cây lúa hút liên tục cho tới giai đoạn chín. Trong sản xuất lúa ở nước ta hiện nay, phân kali thường được chia ra bón thúc 2 - 3 lần; ngoài ra, kali còn được bón qua lá để bổ sung nhanh cho cây trong các giai đoạn cần thiết tập trung dinh dưỡng hoặc giúp cây tăng khả năng chống chịu đối với điều kiện bất lợi (sâu, bệnh tấn công; mưa bão, khô hạn, rét, v.v..) [59], [60], [61]. 1.2.3. Vai trò của Si đối với cây lúa Cây lúa được xếp vào nhóm cây tích lũy Si, nhóm cây tích lũy Si bao gồm những loại sống ở đất ngập nước như cây lúa, các loài thuộc họ hòa thảo, chứa 10 15% SiO2 trong chất khô. Nhóm này cũng bao gồm những loài cây trồng cạn như ngũ cốc, mía và một số cây song tử diệp với hàm lượng Si trong cây thấp hơn (1 3% SiO2 trong chất khô). Những loài cây có thể thích nghi cao ở đất liền cho đến ở