BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO - BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM PHẠM THỊ THANH HƯƠNG NGHIÊN CỨU CÂN BẰNG DINH DƯỠNG KALI CHO MÍA ĐỒI VÙNG LAM SƠN THANH HÓA LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI, 2014 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO - BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM PHẠM THỊ THANH HƯƠNG NGHIÊN CỨU CÂN BẰNG DINH DƯỠNG KALI CHO MÍA ĐỒI VÙNG LAM SƠN THANH HÓA Chuyên ngành: Khoa học đất Mã số: 62.62.01.03 LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP Người hướng dẫn khoa học: 1. PGS.TS. Nguyễn Văn Bộ 2. TS. Trần Công Hạnh HÀ NỘI, 2014 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Kết quả nghiên cứu nêu trong luận án là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Các thông tin trích dẫn đều được chỉ rõ nguồn gốc. Hà Nội, ngày tháng năm 2014 Tác giả luận án Phạm Thị Thanh Hương ii LỜI CẢM ƠN Tác giả luận án chân thành bày tỏ lòng biết ơn tập thể lãnh đạo trường Đại học Hồng Đức, đã luôn động viên, giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tác giả trong suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận án. Tác giả chân thành bày tỏ lòng biết ơn tới: PGS.TS Nguyễn Văn Bộ người hướng dẫn khoa học chính của luận án và TS Trần Công Hạnh đã hướng dẫn, góp ý trao đổi về phương pháp luận, nội dung nghiên cứu và các hướng dẫn khoa học khác, đảm bảo cho luận án hoàn thành có chất lượng. Các nhà khoa học đã góp ý và tạo điều kiện cho việc hoàn thiện luận án. Tập thể lãnh đạo Công ty Cổ phần Mía Đường Lam Sơn, Công ty Cổ phần Phân Bón Lam Sơn Thanh Hóa đã tạo điều kiện thuận lợi cho tác giả trong quá trình thực hiện luận án. Ban Sau đại học Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam, Viện Nông hóa Thổ Nhưỡng đã tạo mọi điều kiện cho việc học tập nghiên cứu và hoàn thành luận án. Tập thể cán bộ giảng viên, phụ tá thí nghiệm và sinh viên các lớp K10, K11, K13 ngành Khoa học Cây trồng khoa Nông Lâm Ngư nghiệp trường Đại học Hồng Đức đã tạo điều kiện và giúp đỡ tác giả rất nhiều trong việc triển khai bố trí theo dõi và phân tích các chỉ tiêu của thí nghiệm. Cuối cùng, tác giả bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đối với gia đình, bố, mẹ, anh, em, chồng, các con và bạn bè đồng nghiệp đã luôn động viên, giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi cho tác giả trong suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận án. Hà Nội, tháng 5 năm 2014 Tác giả luận án Phạm Thị Thanh Hương iii MỤC LỤC Trang Lời cam đoan………………………………………………… i Lời cảm ơn…………………………………………………… ii Mục lục………………………………………………………… iii Danh mục viết tắt……………………………………………… iii Danh mục bảng………………………………………………… vii Danh mục hình………………………………………………… vii MỞ ĐẦU……………………………………………………… 1 1 Tính cấp thiết của đề tài…………………………………… 1 2 Mục đích yêu cầu của đề tài…………………………………. 3 2.1 Mục đích……………………………………………………… 3 2.2 Yêu cầu………………………………………………………… 3 3 Giới hạn nghiên cứu …………………………………………. 3 4 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài…………………… 4 4.1 Ý nghĩa khoa học……………………………………………. 4 4.2 Ý nghĩa thực tiễn……………………………………………… 4 5 Điểm mới của luận án…………………………………………. 4 Chương 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU………. 5 1.1 Lý luận chung về cân bằng dinh dưỡng cho cây trồng……. 5 1.1.1 Cân bằng dinh dưỡng trong hệ thống cây trồng……………… 5 1.1.2 Các cấp độ nghiên cứu cân bằng dinh dưỡng………………… 8 1.1.4 Các nguồn dinh dưỡng đầu vào, đầu ra của cân bằng dinh dưỡng 9 1.2 Cân bằng dinh dưỡng trong mối quan hệ với quản lý dinh dưỡng theo vùng chuyên biệt………………………………… 16 1.3 Dinh dưỡng kali và kỹ thuật bón phân K cho mía………… 18 1.3.1 K trong đất……………………………………………………… 18 iv 1.3.2 K trong cây và việc hút K…………………………………… 24 1.3.3 Vai trò của K đối với cây mía………………………………… 25 1.3.4 Hiệu suất K và kỹ thuật bón K cho mía………………………. 28 1.4 Một số kết quả nghiên cứu về cân bằng dinh dưỡng kali trên thế giới và ở Việt Nam…………………………………………… 31 1.4.1 Trên thế giới…………………………………………………… 31 1.4.2 Ở Việt Nam…………………………………………………… 33 Chương 2. VẬT LIỆU, NỘI DUNG, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 35 2.1. Vật liệu nghiên cứu…………………………………………… 35 2.1.1. Đất thí nghiệm…………………………………………………. 35 2.1.2. Giống mía thí nghiệm…………………………………………. 35 2.1.3. Phân bón………………………………………………………. 36 2.2. Nội dung nghiên cứu…………………………………………. 36 2.3. Phương pháp nghiên cứu……………………………………. 36 2.3.1. Tiến trình nghiên cứu………………………………………… 36 2.3.2. Phương pháp điều tra tình hình cơ bản……………………… 37 2.3.3. Phương pháp bố trí thí nghiệm………………………………… 38 2.3.4. Phương pháp xác định lượng kali do nước mưa cung cấp, lượng kali mất do xói mòn và lượng K mất do rửa trôi. ……………. 41 2.3.5. Phương pháp xây dựng mô hình thực nghiệm quản lý bền vững dinh dưỡng K trong sản xuất mía trên cơ sở cân bằng dinh dưỡng 44 2.3.6. Phương pháp xác định các chỉ tiêu nghiên cứu đối với cây mía 45 2.3.7. Phương pháp phân tích đất, nước, phân bón, cây trồng 48 2.3.8. Phương pháp xử lý số liệu……………………………………… 50 Chương 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU………………………. 51 3.1. Điều kiện cơ bản vùng Lam Sơn Thanh Hóa trong mối quan hệ với cân bằng K cho mía………………………………………… 51 v 3.1.1. Điều kiện tự nhiên……………………………………………. 51 3.1.2. Hiện trạng sản xuất mía……………………………………… 56 3.1.3. Điều kiện cơ bản vùng Lam Sơn trong mối quan hệ với các nguồn dinh dưỡng đầu vào, đầu ra của cân bằng K cho mía 62 3.2. Khả năng cung cấp K của đất; Lượng K do nước mưa cung cấp và lượng K mất do xói mòn, rửa trôi. …………………. 64 3.2.1. Khả năng cung cấp K của đất xám ferralit……………………. 65 3.2.2. Lượng K do nước mưa cung cấp………………………………. 71 3.2.3. Lượng K mất do xói mòn……………………………………… 74 3.2.4. Lượng K mất do rửa trôi………………………………………. 79 3.3. Mối quan hệ giữa lượng bón K với năng suất chất lượng mía, năng suất đường và lượng K mất theo sản phẩm thu hoạch 85 3.3.1. Mối quan hệ giữa lượng bón K với năng suất, chất lượng mía năng suất đường……………………………………………… 85 3.3.2. Mối quan hệ giữa lượng bón K và lượng K mất theo sản phẩm thu hoạch………………………………………………………. 98 3.4. Cân bằng K và xác định lượng bón K phù hợp cho mía trên cơ sở cân bằng dinh dưỡng ở vùng Lam Sơn……………… 99 3.4.1. Cân bằng K cho mía ở các mức bón K khác nhau……………. 99 3.4.2. Cân bằng K cho mía trong điều kiện sản xuất hiện tại………. 112 3.4.3. Xác định lượng bón K phù hợp cho mía trên cơ sở cân bằng dinh dưỡng…………………………………………………… 114 3.4.4. Đánh giá kết quả xác định lượng bón K cho mía trên cơ sở cân bằng dinh dưỡng………………………………………………. 116 3.5. Hiệu quả mô hình quản lý bền vững dinh dưỡng K cho mía trên cơ sở cân bằng dinh dưỡng……………………………………. 118 vi 3.5.1. Phân bón trong mô hình thực nghiệm………………………… 118 3.5.2. Các chỉ tiêu kỹ thuật của mô hình……………………………. 119 3.5.3. Hiệu quả kinh tế của mô hình……………………………… 122 3.5.4. Tác động của mô hình đến tính chất đất trồng mía………… 124 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ…………………………………… 127 Kết luận………………………………………………………… 127 Đề nghị…………………………………………………………. 128 Các công trình đã công bố liên quan đến luận án……………. 129 TÀI LIỆU THAM KHẢO……………………………………. 130 PHỤ LỤC …………………………………………………… 142 vii DANH MỤC VIẾT TẮT 1. 100 K 2 O 100 kg K 2 O/ha……………………………………………. 2. 100 P 2 O 5 100 kg P 2 O 5 /ha……………………………………………. 3. 200 N 200 kg N/ha…………………………………………… 4. ACfa-h Đất xám ferralit điển hình………………………………… 5. AP Độ thuần………………………………………………… 6. Bx Brix……………………………………………………… 7. CCS Hàm lượng đường thương phẩm (Commercial Cane Sucrose)… 8. Cs cộng sự……………………………………………………. 9. CV% Sai số thí nghiệm……………………………………… 10. Dt dẫn theo…………………………………………………… 11. et al và cộng sự…………………………………………………. 12. HC Hữu cơ…………………………………………………… 13. Hi K Chỉ số thu hoạch của K (Harvest Index of Potassium)……. 15. K Kali……………………………………………………… 16. LSD 0,05 Giới hạn sai khác có ý nghĩa ở mức tin cậy 95% ………… 17. MBCR Tỷ suất chi phí lợi nhuận cận biên ……………………… (Margin Benifit Cost Ratio)………………………………. 18. N Đạm……………………………………………………… 19. NLM Ngọn lá mía……………………………………………… 20. Pol Độ giàu đường…………………………………………… 21. QCVN Quy chuẩn Việt Nam……………………………………… 22. RE K Hiệu suất sử dụng K trong phân khoáng…………………. (Recovery Efficiency of Potassium)………………………. 23. RIE K Hiệu suất nông học của K…………………………………. [...]... học phục vụ cho đánh giá cân bằng dinh dưỡng và xác định lượng bón K phù hợp cho mía thông qua cân bằng dinh dưỡng trên đất xám Ferralit, vùng đồi Lam Sơn Thanh Hóa 4.2 Ý nghĩa thực tiễn Kết quả nghiên cứu của đề tài là cơ sở để phổ biến, khuyến cáo thực hiện quản lý bền vững dinh dưỡng K theo vùng chuyên biệt trong sản xuất mía đồi vùng Lam Sơn nói riêng, các vùng mía đồi trong tỉnh Thanh Hóa và trong... dinh dưỡng K cho mía trên cơ sở kết quả cân bằng dinh dưỡng 3 Giới hạn nghiên cứu Nghiên cứu cân bằng dinh dưỡng K cho mía vùng Lam Sơn Thanh Hóa được thực hiện ở cấp độ nhỏ (qui mô cánh đồng) trong các điều kiện cụ thể sau: 4 - Loại đất: đất Xám ferralit điển hình - Giống mía MY 55 - 14: giống chủ lực, chiếm trên 60% cơ cấu giống mía hiện tại của vùng Lam Sơn - Chu kỳ trồng mía: 3 vụ (1 vụ mía trồng... tích, năng suất mía qua điều tra nông hộ 58 3.4 Tình hình sử dụng phân bón cho mía ở vùng Lam Sơn 59 3.5 Tình hình sử dụng phân bón NPK Lam Sơn cho mía ở vùng 59 Lam Sơn 3.6 Tình hình tưới nước cho mía ở vùng Lam Sơn 61 3.7 Các nguồn dinh dưỡng đầu vào, đầu ra của cân bằng K cho 63 mía vùng Lam Sơn 3.8 Tính chất đất thí nghiệm 64 3.9 Ảnh hưởng của tưới nước và bón N, P đến sinh trưởng của mía 65 3.10 Ảnh... xác cân bằng dinh dưỡng (FAO, 1998) [71] Tóm lại: cân bằng dinh dưỡng cây trồng thực chất là việc cân đối về mặt số lượng các nguồn dinh dưỡng đầu vào, đầu ra trong hệ thống cây trồng Mục đích của cân bằng dinh dưỡng là đánh giá tình trạng dự trữ dinh dưỡng của đất, trên cơ sở đó đề ra chiến lược quản lý dinh dưỡng phù hợp nhằm ngăn ngừa tình trạng thoái hóa đất Nội dung của nghiên cứu cân bằng dinh dưỡng. .. đầu vào, đầu ra của cân bằng dinh dưỡng Việc xác định đúng các nguồn dinh dưỡng đầu vào, đầu ra của cân bằng dinh dưỡng phù hợp với phạm vi không gian và điều kiện cụ thể của vùng nghiên cứu là nội dung có tính chất quyết định mức độ chính xác của cân bằng dinh dưỡng Theo Roy R N et al (2003) [97], có 5 nguồn dinh dưỡng đầu vào và 5 nguồn dinh dưỡng đầu ra của cân bằng dinh dưỡng cho các hệ thống cây... dinh dưỡng, tạo cở sở để thực hiện quản lý bền vững dinh dưỡng K theo vùng chuyên biệt, góp phần nâng cao năng suất, chất lượng, hiệu quả sản xuất mía đồi vùng Lam Sơn Thanh Hóa 2.2 Yêu cầu - Đánh giá được điều kiện cơ bản vùng mía Lam Sơn trong mối quan hệ với cân bằng K cho mía - Xác định được khả năng cung cấp K cho mía của đất xám ferralit và lượng các nguồn dinh dưỡng đầu vào, đầu ra của cân bằng. .. thoái hóa đất để phát triển sản xuất bền vững là vấn đề có ý nghĩa khoa học, thực tiễn và cấp thiết đối với các vùng trồng mía ở nước ta hiện nay Xuất phát từ những vấn đề nêu trên, chúng tôi thực hiện đề tài Nghiên cứu cân bằng dinh dưỡng kali cho mía đồi vùng Lam Sơn Thanh Hóa 2 Mục đích yêu cầu của đề tài 2.1 Mục đích Thiết lập phương trình xác định lượng bón K phù hợp cho mía thông qua cân bằng dinh. .. Các cấp độ nghiên cứu cân bằng dinh dưỡng Tùy thuộc vào phạm vi không gian nghiên cứu, có ba cấp độ nghiên cứu cân bằng dinh dưỡng trong hệ thống cây trồng là: cấp độ vĩ mô, cấp độ trung bình và cấp độ vi mô Cấp độ vĩ mô áp dụng cho những nghiên cứu ở quy mô quốc gia, châu lục và phạm vi toàn cầu Cấp độ trung bình áp dụng cho những nghiên cứu ở quy mô cấp tỉnh, huyện, vùng sinh thái hoặc một vùng sản... 25 SSNM Quản lý dinh dưỡng theo vùng chuyên biệt ……………… (Site Specific Nutrient Management)…………………… 26 TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam…………………………………… ix DANH MỤC BẢNG Tên bảng TT Trang 1.1 Các nguồn dinh dưỡng đầu vào, đầu ra của cân bằng dinh dưỡng 9 3.1 Đất trồng mía theo qui hoạch mở rộng vùng nguyên liệu mía 55 đường Lam Sơn Thanh Hóa đến năm 2020 3.2 Cơ cấu giống mía vùng Lam Sơn Thanh Hóa 56 3.3 Diện... giữa các nguồn dinh dưỡng đầu vào, đầu ra của cân bằng K Qua đó thiết lập phương trình xác định lượng bón K phù hợp cho mía thông qua cân bằng dinh dưỡng và xây dựng mô hình quản lý bền vững dinh dưỡng K cho mía trên đất xám ferralit điển hình vùng đồi Lam Sơn Thanh Hóa, đạt năng suất, chất lượng, hiệu quả cao, duy trì được hàm lượng K dự trữ trong đất 5 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU 1.1 Lý luận . quản lý bền vững dinh dưỡng K cho mía trên cơ sở kết quả cân bằng dinh dưỡng. 3. Giới hạn nghiên cứu Nghiên cứu cân bằng dinh dưỡng K cho mía vùng Lam Sơn Thanh Hóa được thực hiện ở cấp độ. 3.4. Cân bằng K và xác định lượng bón K phù hợp cho mía trên cơ sở cân bằng dinh dưỡng ở vùng Lam Sơn …………… 99 3.4.1. Cân bằng K cho mía ở các mức bón K khác nhau……………. 99 3.4.2. Cân bằng. đề tài Nghiên cứu cân bằng dinh dưỡng kali cho mía đồi vùng Lam Sơn Thanh Hóa . 2. Mục đích yêu cầu của đề tài 2.1. Mục đích Thiết lập phương trình xác định lượng bón K phù hợp cho mía thông