CHƯƠNG MỞ ĐẦU 1.1 Tính cấp thiết đề tài Mía đường (Saccharum officinarum L.) là loại trồng năm có suất sinh học cao nhất, đó cũng đòi hỏi chất dinh dưỡng khá lớn cho cả chu kỳ sớng Để đánh giá tình trạng dưỡng chất mía nhằm thị cho bón phân hợp lý, có nhiều phương pháp đánh giá đưa như: (i) Phương pháp Nồng độ dinh dưỡng tới hạn (Critical Nutrient Concentration = CNC) xây dựng Bảng giá trị chất dinh dưỡng tới hạn và phạm vi tối hảo lá mía để làm tiêu chuẩn chẩn đoán, nhiên phương pháp chẩn đoán này không chính xác nồng độ các chất dinh dưỡng khác tăng giảm mô (Walworth and Sumner, 1986; Bailey, 1989, 1991 and 1993); (ii) Hệ thống chẩn đoán và khuyến cáo tích hợp (Diagnosis and Recommendation Integrated System = DRIS) đưa với việc sử dụng sử dụng ít nhất ba tỷ lệ dưỡng chất chẩn đoán, và thường là nhiều (Walworth and Sumner, 1987) DRIS sử dụng thành công để giải thích kết quả phân tích lá cho phạm vi rộng trồng là mía đường (Beaufils and Sumner, 1976; Elwali and Gascho, 1984; Beverly, 1991; Reis, 1999 and Hundal et al., 2005), nhiên phương pháp này đạt đến định tính “thiếu, thừa” mà không đưa lượng phân bón cụ thể cho cây; (iii) Phương pháp quản lý dưỡng chất theo vùng đặc thù (Site-Specific Nutrient Management= SSNM) dựa sở suất trồng lô bón phân tạo thành từ hai nguồn dưỡng chất, gồm dưỡng chất cung cấp từ đất và còn lại là từ phân bón, việc xác định chính xác lượng bón này giúp giảm mất mất dưỡng chất, và cải thiện hiệu quả sử dụng phân bón Phương pháp SSNM ứng dụng thành công nhiều nơi giới lúa (Dobermann et al., 2002) và bắp lai (Pasuquin et al., 2014), nhiên ứng dụng SSNM mía đến chưa nghiên cứu rộng rãi Bên cạnh việc xác định lượng dưỡng chất bón cho trồng kỹ thuật lô khuyết, cần có phương pháp xác định thời điểm bón chính xác để nâng cao hiệu quả sử dụng phân bón cho trồng Sử dụng bảng so màu lá (LCC) để kiểm tra tình trạng dinh dưỡng N trờng là phương pháp đơn giản, dễ làm và ứng dụng phổ biến giới đối với lúa Tuy nhiên, kết quả nghiên cứu sử dụng LCC mía còn rất hạn chế 1.2 Mục tiêu nghiên cứu (i) Đánh giá trạng canh tác và sử dụng phân bón NPK cho mía đường trồng đất phù sa-Sóc Trăng và đất phèn-Hậu Giang (ii) Xác định ảnh hưởng bón phân NPK lên hấp thu dưỡng chất, sinh trưởng và suất mía hai loại đất nghiên cứu (iii) Xác định Hiệu thu hồi (RE) và Hiệu nông học (AE) cho đề xuất lượng bón NPK mía đường (iv) Đánh giá sử dụng bảng so màu lá (LCC) chẩn đoán các thời điểm bón đạm cho mía hai loại đất nghiên cứu 1.3 Đối tượng phạm vi nghiên cứu • Đới tượng nghiên cứu: bón phân NPK cho mía đường (Saccharum officinarum L.) • Phạm vi nghiên cứu:  Thí nghiệm trờng mía đường ruộng mía nông dân huyện Cù Lao Dung-Sóc Trăng và Long Mỹ-Hậu Giang  Thời gian nghiên cứu: từ tháng 1/2011 đến tháng 1/2013  Thí nghiệm lô khuyết thực cho đánh giá khuyết các dưỡng chất N, P và K  Việc khảo sát diễn biến sinh trưởng và hấp thu dưỡng chất N, P và K mía nhằm nâng cao tính học thuật, đồng thời làm sở tính toán, xác định “khả cung cấp dưỡng chất từ đất” và lượng phân khoáng cần bù đắp để đạt “năng suất mục tiêu” theo nguyên lý SSNM 1.4 Giới hạn đề tài • Về phân bón: nghiên cứu dinh dưỡng N, P, K việc bón phân dạng vô cho mía; phân bã bùn mía đưa vào thí nghiệm là “nghiệm thức cải thiện” theo đề xuất phương pháp SSNM • Về địa điểm phương pháp bố trí thí nghiệm: để giảm độ biến động phân tích thống kê, thí nghiệm bố trí theo kiểu khối hoàn toàn ngẫu nhiên, với lặp lại thực hai loại đất Không thực “on-farm research” nhiều địa điểm đề xuất phương pháp SSNM • Về đất: giới hạn nghiên cứu hai loại đất ĐBSCL: (i) đất phù sa (Dystric Fluvisols) Cù Lao Dung-Sóc Trăng, và (ii) đất phèn (Thionic Gleysols) Long Mỹ-Hậu Giang 1.5 Ý nghĩa khoa học thực tiễn luận án + Ý nghĩa khoa học Đề tài thực dựa nguyên lý quản lý dinh dưỡng theo vùng đặc thù (Site-Specific Nutrient Management=SSNM), khuyến cáo phân bón đúc kết theo quy mô nhỏ mà đó điều kiện đất đai, trồng, khí hậu thời tiết giớng Vì thế, khuyến cáo này nhằm đáp ứng nhu cầu dinh dưỡng trồng cánh đồng cụ thể và đó đạt hiệu quả sử dụng phân bón cao Theo nguyên lý SSNM, việc tính toán lượng phân bón dựa cân dưỡng chất biểu qua suất trồng Theo nguyên lý này, suất tối hảo trồng có là tạo nên từ hai nguồn cung cấp dưỡng chất: từ đất và từ phân bón Đề tài xác định chênh lệch suất mía nghiệm thức bón đầy đủ NPK và nghiệm thức bón khuyết để ngoại suy công thức phân bón khuyến cáo theo hướng dẫn SSNM, đồng thời đề tài cũng xây dựng liệu sinh trưởng và hấp thu dưỡng mía đất ĐBSCL, là sở đánh giá sinh trưởng trồng, cân dưỡng chất đất trồng mía + Ý nghĩa thực tiễn Kết quả nghiên cứu có thể ứng dụng các ruộng trồng mía ĐBSCL Bằng phương pháp đơn giản, dễ thực hiện, việc ứng dụng kết quả nghiên cứu giúp giảm giá thành sản xuất mía và nâng cao tính cạnh tranh giá đối với khu vực Trong mùa vụ trồng mía sau này, việc xác định liều lượng phân bón N, P và K có thể khuyến nông viên nông dân cập nhật cách thực “bón phân theo lô khuyết” số ruộng trồng mía đại diện vùng Qua kết quả xác định các thời điểm bón đạm cho mía dựa vào bảng so màu lá LCC, đề tài là nguồn tham khảo hữu ích giúp người nông dân ước chừng các khoảng thời điểm quan trọng để kiểm tra màu lá mía đối chiếu với thang qui định bảng so màu, để từ đó bón đạm chính xác theo nhu cầu mía hai loại đất nghiên cứu 1.6 Đóng góp đề tài - Sử dụng SSNM và LCC lần đầu nghiên cứu mía cho thấy phương pháp này hữu ích xác định lượng bón N, P, K và thời điểm bón N cho mía đường Đồng sông Cửu Long - Đề tài đánh giá khả cung cấp N, P và K từ đất cho mía, tỉ lệ phần trăm so với tổng nhu cầu N, P và K để tạo suất mong muốn Cù Lao Dung là 32,6%N, 46,2%P 2O5, 56,1%K2O và Long Mỹ là 32,9%N, 59,6% P2O5 và 63,4% K2O - Trên lượng phân bón, đáp ứng suất mía đất phèn Long Mỹ đạt 89% so với suất đất phù sa Cù Lao Dung Sử dụng “nghiệm thức cải thiện” bón bã bùn mía (10 tấn/ha) ghi nhận làm tăng suất mía hai vùng đất thí nghiệm - Nông dân vùng nghiên cứu không có tập quán bón K cho mía, việc bón K làm tăng ý nghĩa độ Brix mía Cù Lao Dung và Long Mỹ CHƯƠNG TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Khái quát hai vùng mía nguyên liệu huyện Cù Lao Dung – Sóc Trăng huyện Long Mỹ - Hậu Giang Sóc Trăng và Hậu Giang là hai tỉnh Đồng sông Cửu Long Theo Hứa Thanh Xuân (2008), Sóc Trăng là tỉnh có diện tích trồng mía khá lớn Đồng sông Cửu Long Phần lớn diện tích tập trung đất cù lao Cù Lao Dung và Long Phú hình thành trầm tích phù sa Hiện suất mía Cù Lao Dung cao suất bình quân giới Hậu Giang là tỉnh có diện tích và sản lượng mía đứng hàng đầu Đồng sông Cửu Long, diện tích trồng mía hàng năm đứng sau lúa (Niên giám thống kê, 2010) có 13.063 mía, suất bình quân đạt 82,60 tấn mía cây/ha 2.2 Đặc điểm thực vật học, sinh trưởng dinh dưỡng mía 2.2.1 Đặc điểm thực vật học mía 2.2.2 Các thời kỳ sinh trưởng mía 2.2.3 Nhu cầu dinh dưỡng mía Mía là trờng dài ngày theo đường C tạo sinh khối rất lớn và đòi hỏi lượng lớn ẩm độ, các chất dinh dưỡng và ánh sáng để tối ưu suất nó Người ta ước tính vụ trồng lấy 0,56-1,20 kgN, 0,38-0,82 kgP 2O5, 1,00-2,50 kgK2O, 0,25-0,60 kgCa, 0,20-0,35 kgMg, 0,02-0,20 kgNa và 2,0-2,7 kgS bên cạnh các vi lượng cho tấn mía sản xuất (Zende, 1990) Trung bình vụ mía lấy 208; 53; 280; 30; 3,4; 1,2 và 0,2 kg N, P, K, S, Fe, Mn và Cu tương ứng có từ đất với suất khoảng 100 tấn mía -1 (Singh and Yadav, 1996) Nhu cầu dinh dưỡng cũng thay đổi tùy theo đất từ nơi này sang nơi khác (Natesan et al., 2007) 2.2.4 Các thông số chất lượng mía đường 2.3 Đặc điểm giống mía K88-92 2.4 Bón phân cho mía 2.4.1 Khuyến cáo bón phân cho mía Phân bón là thành phần quan trọng nhất hệ thống cung cấp chất dinh dưỡng tổng hợp cho sản xuất mía đường nó chiếm gần 50% gia tăng suất Lượng phân khuyến cáo thường cao các vùng nhiệt đới so với các vùng cận nhiệt đới Saini et al (2006) cũng báo cáo cung cấp chất dinh dưỡng lên đến 400 kgN, 170 kgP và 180-190 kgK ha-1 khuyến cáo cho mía tùy thuộc vào thời điểm và tình trạng phì nhiêu đất 2.4.2 Vai trị N, P K mía 2.4.2.1 Đạm (N) Đạm là chất dinh dưỡng chính ảnh hưởng đến suất và chất lượng mía Năng suất mía tăng theo bổ sung thêm đạm là tăng số chồi và thành phần suất là chiều cao thân, đường kính lóng và số thân mía ép (Abayomi, 1987) Hiệu quả sử dụng đạm theo mùa ước tính khoảng 0,841 tấn mía kg -1N (Chattopadhyay et al., 2004) Tỷ lệ bón đạm các quốc gia trồng mía giới thay đổi khoảng từ 50 đến 300 kgN -1 và kg đạm cho đáp ứng 0,5-1,2 t ha-1 (Hunsigi, 1993) 2.4.2.2 Lân (P2O5) Lân là yếu tớ cần thiết để thúc đẩy hình thành rễ chồi và tăng đẻ nhánh độ hữu dụng nó tùy thuộc vào cố định đất địa phương và bổ sung P Cải thiện suất sau bón P là gia tăng sản sinh chồi, trọng lượng mía và mật độ sau Ở mức bón P tối ưu, hàm lượng đường và độ tinh khiết nước ép cũng nâng cao (Elamin et al., 2007) 2.4.2.3 Kali (K2O) Kali đáp ứng số vai trò quan trọng sinh trưởng trồng và trao đổi chất Bón K thường làm tăng tỷ lệ đường mía và thu hồi nước ép, đặc biệt là thu hoạch muộn (Hunsigi, 2011) 2.5 Phương pháp Quản lý dinh dưỡng theo vùng đặc thù (Site-specific Nutrient Management = SSNM) 2.5.1 Khái niệm Quản lý dinh dưỡng theo vùng đặc thù (SSNM) 2.5.2 Phương pháp luận “Quản lý dinh dưỡng theo vùng đặc thù” (SSNM) 2.5.2.1 Cơ sở phương pháp luận “Quản lý dinh dưỡng theo vùng đặc thù” (SSNM) Theo Witt et al (2006) quản lý dinh dưỡng theo vùng đặc thù (SSNM) (Site-Specific Nutrient Management) với mục đích cung cấp cho người trồng ngô kiến thức để họ sử dụng phân bón hiệu quả nhất và đạt lợi nhuận tối ưu dinh dưỡng cần cho mùa vụ suất cao và nguồn dinh dưỡng bản địa cung cấp từ tự nhiên đất, vật chất hữu cơ, thải thực vật vụ trước, phân bón và nước tưới Phương pháp mới để khuyến cáo phân bón này thực dựa vào mô hình QUEFTS (Quantitative Evaluation of the Fertility of Tropical Soils) phát triển cho ngô Châu Phi (Janssen et al., 1990; Smaling và Janssen, 1993) và sau đó xây dựng cho việc phát triển phương pháp bón phân chuyên vùng cho lúa (Witt et al., 1999; Wang et al., 2001; Dobermann et al., 2002) Kỹ thuật lô khuyết chứng minh hữu ích việc xác định lượng phân bón cần thiết để đạt suất mục tiêu (Witt and Doberman, 2002) Trong phương pháp này, N, P, K áp dụng mức đủ cao để đảm bảo suất mà không bị giới hạn nguồn cung cấp không đầy đủ các chất dinh dưỡng bổ sung Năng suất mục tiêu có thể xác định từ các lô mà không bị giới hạn NPK Một chất dinh dưỡng bị khuyết từ các lô để xác định suất bị giới hạn chất dinh dưỡng 2.5.2.2 Các bước “Quản lý dinh dưỡng theo vùng đặc thù” (SSNM) Bước 1: Thiết lập suất mục tiêu Bước 2: Ước lượng khả cung cấp dinh dưỡng từ đất Bước 3: Tính tốn lượng phân cần bón để đáp ứng thiếu hụt nhu cầu cần khả cung cấp từ hữu đất 2.5.2.3 Các thông số sử dụng phương pháp SSNM 2.5.3 Hiệu nông học N, P K Hiệu quả nông học N, P K (AE N, AEP AEK) là gia tăng suất đơn vị phân bón N, P 2O5 K2O cung cấp Khuyến cáo phân bón dựa vào đáp ứng suất và hiệu quả nông học là phương pháp thay phát triển để sử dụng kiểm tra đất không hữu dụng, cũng xem xét tương tác N, P và K, và là tính độc đáo so với các hệ thống hỗ trợ định khác 2.5.4 Sử dụng “nghiệm thức cải thiện” Quản lý dinh dưỡng theo vùng đặc thù (SSNM) mía 2.5.5 Quản lý dinh dưỡng đạm (N) canh tác mía 2.5.5.1 Xác định thời điểm bón đạm 2.5.5.2 Quản lý dinh dưỡng đạm (N) để cân đối cung cầu 2.5.5.3 Chẩn đoán đạm sử dụng bảng so màu (LCC) Người nông dân sử dụng màu sắc lá thị để chẩn đoán nhu cầu phân đạm trồng Kết quả nghiên cứu trước cho thấy kiểu gen lúa và quản lý đạm dựa vào LCC ảnh hưởng đáng kể lên suất và thành phần suất lúa (Nagappa et al., 2002) Khi lá ngã sang màu xanh nhạt hay xanh ngã vàng màu xanh sậm, nông dân tin trồng cần đạm Tương tự LCC cũng sử dụng cho vụ trồng mía đường (Gaddanakeri et al., 2007) Chandrashekara (2009) báo cáo hai liều lượng bón 50 và 60 kgN/ha với ngưỡng LCC=6 ghi nhận suất mía cao (150,5 và 151,7 t/ha vụ I và 123,8 và 125,0 t/ha vụ II, tương ứng), CCS, nước ép, Brix, Pol và đường khử, tổng hấp thu N, P, K canh tác truyền thống 2.6 Phương pháp đánh giá tình trạng dinh dưỡng đất mía 2.7 Tương tác dinh dưỡng canh tác mía CHƯƠNG PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Đề tài thực gồm nội dung: 3.1 Nội dung 1: Khảo sát trạng canh tác sử dụng phân bịn mía đường vùng nghiên cứu Điều tra nông dân trồng mía xã vùng nguyên liệu mía đường thuộc huyện Cù Lao Dung - Sóc Trăng và huyện Long Mỹ - Hậu Giang nhằm khảo sát kỹ thuật canh tác giống, lượng phân bón sử dụng, suất thu hoạch 3.2 Nội dung Khảo sát ảnh hưởng phân bón sinh trưởng, hấp thu NPK suất mía Thí nghiệm bố trí theo kiểu thừa số khối hoàn toàn ngẫu nhiên, nhân tố với lần lặp lại và nghiệm thức NPK, NP, NK, PK và NPK, NP, NK, PK kết hợp với bón bã bùn mía (BBM) tại Cù Lao Dung-Sóc Trăng và Long Mỹ-Hậu Giang để đánh giá ảnh hưởng bón khuyết dưỡng chất N, P, K và kết hợp bón bã bùn mía lên sinh trưởng, hấp thu dưỡng chất NPK và suất mía Thời gian thí nghiệm: từ tháng 01 năm 2011 đến tháng 01 năm 2012 3.3 Nội dung Xác định Hiệu thu hồi (RE X) Hiệu nông học (AEX) cho đề xuất lượng bón NPK mía đường Thí nghiệm thực gồm vụ mía tơ (từ tháng 01 năm 2011 đến tháng 01 năm 2012) và vụ lưu gốc (từ tháng 01 năm 2012 đến tháng 12 năm 2012) ruộng mía Nội dung để xác định các thông số AE và RE cho đề xuất công thức bó phân NPK cho mía hai địa điểm thí nghiệm 3.4 Nội dung Chẩn đốn thời điểm bón đạm cho mía qua sử dụng bảng so màu (LCC) Thí nghiệm bố trí theo kiểu khối hoàn toàn ngẫu nhiên với lần lặp lại, gồm phương pháp bón đạm (PPB-1, PPB-2, PPB2 và PPB-4) tại Cù Lao Dung-Sóc Trăng và Long Mỹ-Hậu Giang (Bảng 3.5) Thời gian thí nghiệm: từ tháng 01 năm 2012 đến tháng 01 năm 2013 (vụ mía tơ) để chẩn đoán các thời điểm bón đạm cho mía qua sử dụng bảng so màu lá (LCC) Bảng 3.5: Thời điểm bón N cho mía Phương pháp bón PPB-1 PPB-2 PPB-3 PPB-4 10-20 1/5 1/5 1/5 Thời gian bón N (NSKT) 60 90 120 150 1/5 1/5 1/5 1/5 1/5 2/5 LCC LCC 1/5 LCC Kiểm tra tuần, bón N LCCK 4.3.1.2 Xác định Hiệu nông học (AE X), hiệu thu hồi (REX) cho đề xuất lượng phân bón NPK cho mía đường trồng đất phù sa đất phèn a) Hiệu nông học (AEX) phân N, P K Trên đất phù sa Cù Lao Dung, hiệu quả nông học phân đạm (AEN) là 0,15 nghĩa là bón kg phân đạm tăng 150 kg mía, tương tự phân lân (AEP) là 140 kg mía và phân kali (AE K) tăng 50 kg mía Kết quả này đạt thấp đất phèn Long Mỹ, với AEN, AEP, AEK là 130,100 và 50 kg mía, theo thứ tự Bón kết hợp bã bùn mía không làm tăng AEX hai địa điểm trồng mía này b) Hiệu thu hồi (REX) phân N, P K Trên đất phù sa Cù Lao Dung, kết quả tính RE X qua hai vụ trồng mía là 49% đối với phân đạm (REN), 33% đối với phân lân (REP) và 93% đối với phân kali (REK) Bón kết hợp với bã bùn mía cho Hiệu quả thu hồi là 37%, 17%, 53% đối với N, P và K, tương ứng Trên đất phèn Long Mỹ, hệ số REN đối với phân đạm là 48%, REP đối với phân lân là 45% và REK đối với phân kali là 77% Bón kết hợp với bã bùn mía cho hiệu quả thu hồi (RE) là 43%, 13%, 82% đối với N, P và K, tương ứng 4.3.2 Tính tốn lượng phân bón cho mía đất phù sa Cù Lao Dung đất phèn Long Mỹ Dựa vào kết quả điều tra nông dân các xã thuộc huyện Cù Lao Dung – Sóc Trăng và Long Mỹ - Hậu Giang trình bày Bảng 4.10, suất mía 158 t/ha (Cù Lao Dung) và 135 t/ha (Long Mỹ) giả định là suất mục tiêu để tính toán lượng phân bón NPK cho hai địa điểm này Tính toán lượng phân bón NPK theo công thức Pasuquin et al (2014) với hiệu quả nông học AEN, AEP, AEK tính phần 4.3.1.2 mục a) đất phù sa Cù Lao Dung và đất phèn Long Mỹ Công thức phân bón đề xuất cho Cù Lao Dung là 328N-156P 2O5-279K2O (kg/ha) và Long Mỹ là 334N-168P2O5-296K2O (kg/ha) 17 4.4 Nội dung Chẩn đoán thời điểm bón đạm cho mía qua sử dụng bảng so màu (LCC) 4.4.1 Ảnh hưởng phương pháp bón đạm lên độ Brix mía Kết quả Bảng 4.46 cho thấy các phương pháp bón đạm có ảnh hưởng lên độ Brix mía vùng trồng mía Cù Lao Dung vào giai đoạn 330 NSKT Phương pháp bón đạm LCC