BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM TRẦN QUỐC VƯƠNG NGHIÊN CỨU HIỆN TRẠNG LÂN TRONG ĐẤT VÀ BIỆN PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ SỬ DỤNG PHÂN LÂN TRÊN ĐẤT XÁM BẠC MÀU TỈNH BẮC GIANG Chuyên ngành: Khoa học đất Mã số: 62.62.01.03 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC ĐẤT Hà Nội, 09-2015 Công trình được hoàn thành tại VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM Người hướng dẫn khoa học: 1. PGS. TS. Hồ Quang Đức – Viện Thỏ nhưỡng Nông hóa 2. TS. Bùi Huy Hiền – Tạp chí Khoa học Nông nghiệp Phản biện 1: Phản biện 2: Luận án được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án cấp cơ sở Họp tại Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam Vào hồi.......giờ….…ngày…tháng…….năm 2014 Có thể tìm hiểu luận án tại : - Thư viện Quốc gia Việt Nam - Thư viện Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam 1 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Lân là dinh dưỡng vô cùng quan trọng với cây trồng nhưng không phải là nguồn dinh dưỡng có thể tái tạo được, nên sử dụng lân hiệu quả có ý nghĩa vô cùng quan trọng, không những tiết kiệm nguồn tài nguyên hữu hạn mà còn giảm thiểu ảnh hưởng của sử dụng đến môi trường. Hiệu quả sử dụng lân đối với một số cây trồng ở Việt Nam đang thay đổi, và cũng không có nhiều nghiên cứu về nâng cao hiệu quả sử dụng lân, kể cả trên các vùng đất thâm canh cao như đất xám bạc màu (XBM), trong khi đất XBM chiếm một tỷ lệ lớn trong các loại đất Việt Nam và đóng một vai trò quan trọng trong sản xuất nông nghiệp. Bắc Giang là tỉnh nông nghiệp, diện tích đất sản xuất nông nghiệp khoảng 275.848 ha, trong đó có 61.294,8 ha đất XBM. Vùng đất XBM tỉnh Bắc Giang là vùng sản xuất nông nghiệp khá phát triển, có nhiều cơ cấu cây trồng khác nhau và rất đặc trưng cho vùng đất XBM miền Bắc Việt Nam và cũng là vùng mà thu nhập và đời sống của người dân còn thấp, chủ yếu dựa vào sản xuất nông nghiệp. Chính vì vây, việc thực hiện đề tài “Nghiên cứu hiện trạng lân trong đất và biện pháp nâng cao hiệu quả sử dụng phân lân trên đất XBM tỉnh Bắc Giang”nhằm giảm chi phí sản xuất, nâng cao hiệu quả sản xuất thông qua sử dụng hợp lý phân bón là rất cần thiết. 2. Mục tiêu nghiên cứu - Xác định được hàm lượng và một số dạng lân trong đất XBM tỉnh Bắc Giang. - Xác định được ảnh hưởng của các loại hình, chế độ canh tác, cũng như quá trình thâm canh đến hàm lượng và một số dạng lân trong đất. - Đề xuất được một số biện pháp nâng cao hiệu quả sử dụng phân lân trong sản xuất nông nghiệp vùng đất XBM tỉnh Bắc Giang. 3. Ý nghĩa khoa học, ý nghĩa thực tiễn của đề tài 3.1. Ý nghĩa khoa học - Xây dựng được một bộ số liệu về hàm lượng và các dạng lân trên đất XBM tỉnh Bắc Giang. - Hoàn thiện cơ sở khoa học về tác động của các loại hình, chế độ canh tác, cũng như quá trình thâm canh đến sự thay đổi về hàm lượng và các dạng lân trong đất XBM, cũng như các biện pháp nâng cao hiệu quả sử dụng phân lân trong sản xuất nông nghiệp vùng đất XBM tỉnh Bắc Giang. 3.2. Ý nghĩa thực tiễn Kết quả nghiên cứu của đề tài góp phần nâng cao hiệu quả sử dụng phân lân trong sản xuất nông nghiệp vùng đất XBM, góp phần nâng cao thu nhập cho người dân và bảo vệ môi trường. 4. Những đóng góp mới của luận án Đã tiếp cận một cách khá toàn diện nghiên cứu về lân, các dạng lân trong đất XBM, từ điều tra thực địa, nghiên cứu trong phòng, thí nghiệm đồng ruộng ngắn hạn, dài hạn… từ đó xây dựng được một bộ số liệu về hàm lượng và một số dạng lân trên đất XBM tỉnh Bắc Giang, làm rõ về tác động của một số loại hình, chế độ canh tác, cũng như quá trình thâm canh đến sự thay đổi về hàm lượng và một số dạng lân trong đất XBM, và đề xuất được một số biện pháp nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng phân lân trong sản xuất nông nghiệp vùng đất XBM tỉnh Bắc Giang. 5. Cấu trúc của luận án 2 Luận án chính có 104 trang với 33 bảng số liệu và 13 hình. Luận án gồm 5 phần: - Mở đầu (4 trang); - Chương 1. Tổng quan tài liệu nghiên cứu (33 trang); - Chương 2. Vật liệu, nội dung và phương pháp nghiên cứu (10 trang); - Chương 3. Kết quả nghiên cứu và thảo luận (54 trang) - Kết luận và kiến nghị (2 trang). Đã tham khảo 98 tài liệu, trong đó 59 tài liệu tiếng Việt, 39 tài liệu tiếng nước ngoài. 3 Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU 1.1. Về đất XBM 1.1.1. Khái niệm về phân loại đất XBM Đất XBM (hay đất bạc màu) là tên do nông dân Việt Nam dùng để gọi một loại đất có thành phần cơ giới (TPCG) nhẹ, sáng màu và nghèo kiệt các chất dinh dưỡng. Đất XBM có rất nhiều tên gọi khác nhau tùy thuộc hệ thống phân loại. Ứng dụng hệ thống phân loại đất theo FAO-UNESCO, các nhà khoa học đất Việt Nam đã kết luận: Nhóm đất XBM Việt Nam tương ứng với nhóm đất Acrisols và được chia thành các 3 đơn vị sau: Đất xám bạc màu điển hình - Haplic Acrisols; Đất xám có tầng loang lổ - Plinthic Acrisols; Đất xám glây - Gleyic Acrisols. Năm 1976, Ban Biên tập Bản đồ Đất Việt Nam đã đưa ra được một bản chú dẫn dùng cho bản đồ đất toàn quốc tỷ lệ 1/1.000.000, đất XBM gồm các loại đất sau: Đất xám bạc màu trên phù sa cổ; Đất xám bạc màu glây trên phù sa cổ, và Đất xám bạc màu trên sản phẩm phong hóa của đá macma axit và đá cát. Tổng hợp Chú dẫn các bản đồ, gồm: Bản đồ đất miền Bắc Việt Nam, bản đồ đất toàn quốc, bản đồ các vùng và các tỉnh cho thấy: Ở mỗi thời kỳ, mỗi tỷ lệ bản đồ, mỗi địa phương hoặc mỗi đơn vị xây dựng bản đồ khác nhau, tên gọi của đất XBM miền Bắc là khác nhau và bao gồm 19 loại. Tuy có nhiều tên gọi khác nhau song có thể hiểu đất XBM (hay đất bạc màu) là tên thường được gọi chung cho loại đất có tầng mặt có màu bạc trắng, kết cấu rời rạc, thành phần cơ giới nhiều cát và nghèo các chất dinh dưỡng. Đất XBM đúng như tên gọi của nó là loại đất “nghèo, chua, khô, chặt”, chất hữu cơ trong loại đất này đã nghèo lại có tốc độ khoáng hóa nhanh nên càng nghèo kiệt, dung tích hấp thu thấp, độ bão hòa bazơ thường nhỏ hơn 50% dẫn đến khả năng điều hòa dinh dưỡng rất hạn chế. Đất lại thường xuyên bị tác động của quá trình rửa trôi xói mòn theo chiều sâu và bề mặt nên nghèo kiệt hầu hết các chất dinh dưỡng. 1.1.2. Quá trình hình thành, phát triển và phân bố của đất XBM Trên thế giới, diện tích đất bị thoái hóa, bạc màu khá lớn. Tùy từng nơi mà có tên gọi khác nhau, nhưng chúng đều mang đặc điểm chung đó là đất bị thoái hóa, nghèo kiệt các chất dinh dưỡng. Phần lớn diện tích của nhóm đất này phân bố ở khu vực nhiệt đới, có lượng mưa lớn và tập trung, nơi có địa hình dốc thoải và trên nền đất đã hình thành từ lâu đời. Quá trình hình thành loại đất này gắn liền với quá trình rửa trôi và thoái hóa đất. Ở Việt Nam, đất XBM được hình thành từ mẫu chất phù sa cổ và các loại đá mẹ chua như: Granit, liparit, đá cát… khi phong hóa cho loại đất có TPCG nhẹ và chua. Đồng thời do nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới, lượng mưa lớn, tập trung và trải qua quá trình canh tác lâu dài làm cho đất bị thoái hóa và rửa trôi mạnh, thể hiện ở sự thoái hóa nghiêm trọng về tất cả các tính chất hóa học và thành phần khoáng vật trong đất (Viện Thổ nhưỡng Nông hóa - Vụ Khoa học, Công nghệ và chất lượng sản phẩm, 2001). 1.1.3. Tính chất vật lý và hóa học đất XBM Đất XBM thuộc loại đất chua, pHKCl biến thiên 4 - 5, trung bình là 4,5. đất nghèo dinh dưỡng toàn diện, hàm lượng mùn biến thiên 0,2 - 2,6%, trung bình là 0,95%; đạm tổng số 0,08 - 0,11%, trung bình là 0,07%; lân tổng số 0,05 - 0,16 %, trung bình là 0,06; kali tổng số 0,02 - 0,4%, trung bình là 0,18%; tổng các cation trao đổi 3,75 - 5,50 lđl/100 đất, trung bình là 4,40 lđl/100 đất. Độ xốp của đất thường dưới 40%; tỷ lệ sét vật lý thấp, khoảng trên dưới 13%. 4 1.1.4. Các biện pháp cải tạo và sử dụng đất XBM Các biện pháp cải tạo và sử dụng đất XBM đã được nghiên cứu và áp dụng vào thực tế là: Cày sâu dần; bón phù sa và đất đỏ; bón vôi; bón phân hữu cơ và vùi phụ phẩm nông nghiệp; bón phân cân đối; luân canh cây trồng phù hợp; và sử dụng nước tưới hợp lý. 1.2. Tổng quan về lân và các dạng lân trong đất 1.2.1. Lân trong đất Việt Nam Hàm lượng lân tổng số trong đất Việt Nam dao động khá mạnh, từ mức rất nghèo đến mức giàu về lân, có thể xếp thành 3 nhóm i) Nhóm > 0,2% P2O5: Đất đỏ vàng và đất đen và nâu thẫm; ii) Nhóm 0,08 - 0,2% P2O5: Đất nâu đỏ trên đá vôi, đất phù sa sông Hồng, đất mặn trung tính; iii) Nhóm < 0,08% P2O5: Tất cả các loại đất khác còn lại. Hàm lượng lân dễ tiêu trong hầu hết đất Việt Nam đều nghèo; số liệu phân tích đất theo phương pháp Oniani cho thấy hàm lượng lân dễ tiêu thường < 10 mg P2O5/100 g đất, trừ đất phù sa sông Hồng có hàm lượng lân dễ tiêu 10 - 15 mg P2O5/100 g đất, hàm lượng lân dễ tiêu của đất XBM miền Bắc Việt Nam dao động trong khoảng 16,72 - 44,88 mg P2O5/100 g đất. Lân hòa tan trong dung dịch đất có nồng độ rất thấp (dưới 1 mg/lít) và tùy theo độ chua của đất mà lân trong dung dịch có thể tồn tại dưới dạng H2PO4- hoặc HPO42-. Trong phần lớn các loại đất của Việt Nam, hàm lượng lân hữu cơ dao động trong khoảng 10 - 45% so với lân tổng số tùy theo loại đất. Lân khoáng trong đất có thể được chia thành 4 nhóm chính gồm: phốt phát canxi (Ca-P), phốt phát nhôm (Al-P), phốt phát sắt (Fe-P) và phốt phát không tan bị nhốt (occluded) giữa các khoáng sắt nhôm 1.2.2. Khả năng hấp thu lân của một số loại đất Hấp thu được coi là nguyên nhân chính làm giảm lượng lân hòa tan trong dung dịch. Đất có khả năng hấp thu càng cao thì khả năng cung cấp lân càng thấp, khả năng hấp thu lân của đất Việt Nam dao động khá mạnh trong khoảng 10 - 2656 mg P/kg tùy theo từng loại đất. Ngoài hiện tượng hấp thu lân, kết tủa cũng là một trong những quá trình làm giảm nồng độ lân trong dung dịch đất. Do phần lớn lân trong đất chua Việt Nam tồn tại dưới dạng Fe-P và sắt đóng vai trò quan trọng trong việc hấp thu lân của đất Việt Nam nên những thay đổi về lý hóa tính gây ra do quá trình ngập nước kéo theo những ảnh hưởng to lớn đến động thái lân trong đất. 1.2.3. Ảnh hưởng của chế độ canh tác đến hàm lượng và dạng lân trong đất Trên cùng một loại đất, nếu sử dụng các biện pháp canh tác khác nhau sẽ làm thay đổi đáng kể hàm lượng lân vô cơ và hàm lượng lân tổng số trong lớp đất mặt. Trên đất XBM tại Bắc Giang gieo trồng 3 vụ, nếu không bón phân sẽ làm cho đất suy giảm độ phì nhiêu, nghèo hữu cơ, đạm, lân, dung tích hấp thu và các cation kiềm, kiềm thổ (K, Ca, Mg).Bón kết hợp phân khoáng với phân chuồng có tác dụng tích cực đến độ phì nhiêu đất, đặc biệt là duy trì hàm lượng lân trong đất. 1.3. Tổng quan về phân lân và sử dụng phân lân 1.3.1. Vai trò của lân đối với cây trồng Lân (P) là nguyên tố dinh dưỡng đa lượng quan trọng đối với cây trồng, cây rất cần lân trong thời kỳ sinh trưởng đầu (phát triển rễ), trong giai đoạn hình thành hạt, giúp cây chống đỡ với các điều kiện bất thuận (hạn và rét). Thiếu lân, đường tích lũy có khuynh hướng tạo thành antôxian nên nhiều loại cây trồng khi 5 thiếu lân lá chuyển sang màu tím đỏ (huyết dụ ở ngô) hay đỏ. Lân đóng góp vào quá trình hình thành chất béo và tổng hợp prôtêin trong cây. 1.3.2. Hiện trạng sử dụng lân và các vấn đề liên quan đến sử dụng lân Nguồn tài nguyên lân sử dụng trong tương lai cho sản xuất lương thực ngày càng trở nên khan hiếm. Một số nghiên cứu gần đây dự báo rằng đến giữa thế kỷ 21 sự thiếu hụt lân sẽ là yếu tố quan trọng hàng đầu đe dọa an ninh lương thực toàn cầu. Trên thế giới, bốn quốc gia sử dụng nhiều phân lân nhất là Trung Quốc, Ấn Độ, Mỹ, Brazin, chiếm tới 65% sản lượng lân của thế giới. Trong các loại cây trồng thì cây lương thực sử dụng nhiều phân lân nhất, xấp xỉ 50%. Sử dụng lân không hiệu quả sẽ có những tác động xấu đến môi trường như hiện tượng phú dưỡng lân trong đất và nước, tích lũy cadimi (Cd) trong đất. 1.3.3. Tổng quan về các dạng phân lân Thành phần hóa học tất cả các loại phân lân đều là muối canxi của axit photphorit. Căn cứ vào hóa trị gốc phốt phát, vào khả năng dễ tiêu dưới góc độ dinh dưỡng cây trồng hoặc công nghệ sản xuất có thể chia phân lân thành các nhóm khác nhau với thành phần, đặc điểm khác nhau như phân supe phốt phát đơn (supe lân đơn), phân tecmo phốt phát (lân nung chảy), bột apatit và bột phốtphorit, các loại phân lân khác. 1.3.4. Nghiên cứu sử dụng phân lân ở Việt Nam Có thể chia sử dụng phân lân trong sản xuất nông nghiệp tại Việt Nam thành 3 giai đoạn: i) giai đoạn 1960 - 1970: Nông dân không bón lân, phân lân sản xuất bị ứ đọng; ii) giai đoạn 1970 - 1980: Giai đoạn này lượng lân được bón cho cây trồng vẫn còn rất thấp, và iii) giai đoạn 1990 đến nay: Trong giai đoạn này nhu cầu dinh dưỡng N, P, K cao, tiêu thụ các loại phân lân gia tăng nhanh chóng. Các nghiên cứu đều cho thấy hiệu suất nông học của các dạng lân sử dụng cho một số cây trồng chính ở Việt Nam như lúa, cà phê, đậu tương, cam đều rất cao. Trên đất XBM, các kết quả nghiên cứu gần đây ở Bắc Giang cho thấy cây lúa, ngô có phản ứng cao khi bón phân đạm, kali nhưng lại có rất thấp đối với phân lân. Điều này cho thấy hiện tượng tích lũy lân trong đất đã và đang diễn ra trên các vùng trồng lúa, ngô gây lãng phí phân bón, tăng chi phí sản xuất. 6 Chương 2 VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2.1.1. Đối tượng và vật liệu nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: i) Đất XBM tỉnh Bắc Giang, và ii) Một số cây trồng/cơ cấu cây trồng chính trên đất XBM tỉnh Bắc Giang. - Vật liệu nghiên cứu: i) Một số dạng phân bón: Supe lân, lân nung chảy, apatit Lào Cai, đạm urê, phân kali clorua, và ii) Giống lúa Khang Dân 18, giống ngô CP 999. 2.1.2. Phạm vi nghiên cứu - Đề tài nghiên cứu được tiến hành tại vùng đất XBM chính của tỉnh Bắc Giang. - Các thí nghiệm nhà lưới được tiến hành tại Viện Thổ nhưỡng Nông hóa, phường Đức Thắng, quận Bắc Từ Liêm, Hà Nội. - Các thí nghiệm đồng ruộng được tiến hành trên đất XBM tại Trung tâm Nghiên cứu Đất và Phân bón vùng Trung du, xã Lương Phong, huyện Hiệp Hòa, tỉnh Bắc Giang. - Đề tài được thực hiện trong thời gian 4 năm, từ năm 2010 đến năm 2014 (Thí nghiệm dài hạn được tiến hành từ năm 1998, nhưng các số liệu thu thập, phân tích phục vụ cho đề tài được lấy trong các năm 2011-2012). 2.2. Nội dung nghiên cứu 2.2.1. Đánh giá một số đặc điểm tự nhiên và sản xuất nông nghiệp vùng nghiên cứu - Đánh giá đặc điểm địa chất và khí hậu vùng nghiên cứu. - Đánh giá tình hình sản xuất nông nghiệp tỉnh Bắc Giang. 2.2.2. Đặc điểm đất XBM Bắc Giang - Phân bố và thực trạng chất lượng đất XBM Bắc Giang. - Xác định hàm lượng các dạng lân trên đất XBM Bắc Giang. - Đánh giá sự thay đổi hàm lượng lân trong đất XBM Bắc Giang. 2.2.3. Ảnh hưởng của một số loại hình, chế độ canh tác, quá trình thâm canh đến hàm lượng và một số dạng lân trong đất - Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ chế độ nước (khô và ẩm) đến các dạng lân trong đất XBM. - Nghiên cứu ảnh hưởng của các dạng lân bón đến khả năng hấp thụ lân của cây lúa và các dạng lân trong đất XBM. - Nghiên cứu ảnh hưởng liều lượng và các dạng lân bón đến năng suất cây trồng trong cơ cấu lúa xuân - lúa mùa - ngô đông và các dạng lân trong đất XBM Bắc Giang. - Nghiên cứu ảnh hưởng của quá trình bón phân, vùi phế phụ phẩm đến năng suất cây trồng, các dạng lân trong đất trên một số cơ cấu cây trồng chính trên đất XBM Bắc Giang. 2.2.4. Đề xuất một số biện pháp nâng cao hiệu quả sử dụng lân trong sản xuất nông nghiệp vùng đất XBM tỉnh Bắc Giang - Xây dựng mô hình nâng cao hiệu quả sử dụng lân trên đất XBM Bắc Giang. - Đề xuất một số biện pháp nâng cao hiệu quả sử dụng lân. 7 2.3. Phương pháp nghiên cứu và kỹ thuật sử dụng 2.3.1. Phương pháp điều tra, thu thập tài liệu, số liệu 2.3.1.1. Thu thập số liệu thứ cấp Thu thập các số liệu thứ cấp về điều kiện tự nhiên, tình hình sản xuất nông nghiệp từ các cơ quan nghiên cứu và quản lý. 2.3.1.2. Thu thập các số liệu sơ cấp Điều tra 200 hộ nông dân về tình hình sử dụng phân bón, cơ cấu cây trồng trên đất XBM Bắc Giang; và điều tra chi tiết 60 hộ nông dân vùng sản xuất chuyên lúa và chuyên rau trên đất XBM Bắc Giang;các hộ được lựa chọn ngẫu nhiên; thu thập thông tin theo mẫu phiếu in sẵn. 2.3.2. Phương pháp điều tra lấy mẫu đất ngoài đồng Các mẫu đất được lấy ở tầng đất mặt (0-20 cm). Phương pháp lấy mẫu đất ngoài đồng theo Quy phạm điều tra lập bản đồ đất tỷ lệ lớn của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn (10 TCN 68-84). 2.3.3. Phương pháp tiến hành thí nghiệm 2.3.3.1. Thí nghiệm trong phòng (thí nghiệm chậu vại) i) Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ nước (khô và ẩm) đến các dạng lân trong đất XBM: Thí nghiệm gồm 4 công thức nhắc lại 3 lần, mỗi công thức sử dụng các dạng lân khác nhau được tiến hành trên 02 chế độ canh tác ẩm (ngập nước hoàn toàn) và khô (độ ẩm tuyệt đối 20%). ii) Nghiên cứu ảnh hưởng của các dạng lân bón đến khả năng hấp thụ lân của cây lúa và các dạng lân trong đất XBM: Thí nghiệm gồm 5 công thức sử dụng các dạng lân khác nhau, mỗi công thức nhắc lại 3 lần. 2.3.3.2. Thí nghiệm đồng ruộng i) Nghiên cứu ảnh hưởng liều lượng và các dạng lân bón đến năng suất cây trồng trong cơ cấu lúa xuân - lúa mùa - ngô đông và các dạng lân trong đất XBM Bắc Giang: Thí nghiệm gồm 2 nhân tố (dạng và liều lượng phân lân), gồm 8 công thức, được bố trí theo phương pháp khối ngẫu nhiên đầy đủ với 3 lần nhắc. ii) Nghiên cứu ảnh hưởng của quá trình bón phân, vùi phế phụ phẩm đến năng suất cây trồng, các dạng lân trong đất trên một số cơ cấu cây trồng chính trên đất XBM Bắc Giang: Được tiến hành trên thí nghiệm dài hạn tại Trung tâm Nghiên cứu Đất và Phân bón vùng Trung du (Lương Phong, Hiệp Hòa, Bắc Giang) từ năm 1998, gồm 3 nhân tố (cơ cấu cây trồng, các dạng phân bón, và sử dụng phế phụ phẩm cây trồng vụ trước), tổng cộng gồm 30 công thức, được bố trí theo khối ngẫu nhiên, mỗi công thức có 4 lần nhắc. 2.3.3.3. Phương pháp xây dựng mô hình Mô hình đánh giá hiệu quả phân lân trên đất xám bạc màu Bắc Giang được xây dựng trên diện tích 1,0 ha. Đất ruộng của mỗi hộ gia đình được chia thành 02 ô bằng nhau với các liều lượng phân bón:i) theo nông dân; và ii) theo khuyến cáo từ kết quả nghiên cứu của đề tài. 2.3.4. Phương pháp phân tích Mẫu đất và mẫu cây được phân tích các chỉ tiêu theo phương pháp thông dụng của Viện Thổ nhưỡng Nông hóa (1998), Tiêu chuẩn Ngành và TCVN. 2.3.5. Phương pháp xử lý số liệu Sử dụng phần mềm Microsoft Excel để tính toán số liệu và xử lý phiếu điều tra; các số liệu thu thập từ các thí nghiệm trong phòng và ngoài đồng được xử lý bằng phần mềm IRRISTAT 5.0 và SAS 9.1. 8 Chương 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 3.1. Một số đặc điểm tự nhiên và sản xuất nông nghiệp vùng nghiên cứu 3.1.1. Đặc điểm địa chất và khí hậu vùng nghiên cứu 3.1.1.1. Đặc điểm địa chất vùng đất XBM Bắc Giang Đặc điểm về địa chất quyết định quá trình hình thành và phát triển của các loại đất, các nghiên cứu về đặc điểm địa chất vùng đất XBM Bắc Giang cho thấy địa chất vùng này chủ yếu thuộc hai hệ tầng Hà Cối và Vĩnh Phúc, với một số đặc điểm như sau: (i) Hệ tầng Hà Cối (J12-Hc): có thành phần chủ yếu là cát sạn kết, bột kết; (ii) Hệ tầng Vĩnh Phúc (QII-III) và Đệ Tứ (QIV): có thành phần chủ yếu là cát, bột và sét màu xám, xám vàng loang lổ 3.1.1.2. Đặc điểm khí hậu của tỉnh Bắc Giang + Đặc điểm khí hậu tỉnh Bắc Giang: Bắc Giang nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa vùng Đông Bắc. Nhiệt độ trung bình 22 - 24oC, độ ẩm dao động lớn, 80 - 83%. Lượng mưa hàng năm đủ đáp ứng nhu cầu nước cho sản xuất và đời sống. Nắng trung bình hàng năm 1.500 - 1.700 giờ, thuận lợi cho phát triển các cây trồng nhiệt đới, á nhiệt đới. + Đặc điểm khí hậu huyện Hiệp Hòa: Hiệp Hòa là địa bàn tiến hành các thí nghiệm đồng ruộng trong nghiên cứu này, là huyện nằm trong vùng chuyển tiếp giữa vùng đồng bằng và miền núi Bắc Bộ, nhiệt độ trung bình nhiều năm là 23,3oC; nhiệt độ trung bình tháng cao nhất (tháng 7) là 28,8oC; nhiệt độ tháng trung bình thấp nhất (tháng 1) là: 14,6oC; Biên độ nhiệt ngày và đêm trung bình 6,2oC. Số giờ nắng trong ngày đạt 4,6 giờ; tháng có số giờ nắng cao nhất là tháng 7 và tháng 8 (163-167 giờ), lượng mưa trung bình cao nhất là tháng 8 (361,5 mm); tháng có lượng mưa trung bình thấp nhất là tháng 2, độ ẩm không khí trung bình tương đối cao, khoảng 86%, độ ẩm trung bình thấp nhất khoảng 80%. 3.1.2. Tình hình sản xuất nông nghiệp tỉnh Bắc Giang 3.1.2.1. Đặc điểm chung về sản xuất nông nghiệp của tỉnh Bắc Giang Bắc Giang là một tỉnh trung du miền núi miền Bắc Việt Nam có tổng diện tích đất tự nhiên 384.945 ha, trong đó diện tích đất nông nghiệp là 275.848 ha. Bắc Giang có thế mạnh về trồng các loại cây công nghiệp ngắn ngày có điều kiện phát triển kinh tế lâm nghiệp, có kinh tế trang trại phát triển mạnh; đã hình thành vùng cây ăn quả tập trung lớn nhất miền Bắc. 3.1.2.2. Các loại hình sử dụng đất chính trên đất XBM Bắc Giang Trên đất XBM ở Bắc Giang có 6 loại hình sử dụng đất chính và 35 cơ cấu cây trồng chính. Các loại hình sử dụng đất chính là: (i) Loại hình sử dụng đất 2 vụ lúa, (ii) Loại hình sử dụng đất lúa - màu; (iii) Loại hình sử dụng đất 2 lúa - màu; (iv) Loại hình sử dụng đất 2 màu - lúa; (v) Loại hình sử dụng đất chuyên màu và (vi) Loại hình sử dụng đất cây ăn quả: Phân bố ở hầu hết các địa hình từ thấp đến cao. 3.1.2.3. Diện tích, năng suất, sản lượng một số cây trồng chính Kết quả điều tra về diện tích, năng suất và sản lượng một số cây trồng chính trên đất XBM Bắc Giang cho thấy, mặc dù đất XBM là loại đất nghèo dinh dưỡng, nhưng hầu hết cây trồng có năng suất tương đối khá, và năng suất của cây trồng đạt được như vậy chủ yếu là do thâm canh và sử dụng phân bón 9 3.1.2.4. Tình hình sử dụng phân bón Kết quả tổng hợp, xử lý số liệu của 200 phiếu điều tra nông hộ trên địa bàn toàn tỉnh cho thấy: sử dụng phân bón cho các loại cây trồng ở các vùng đất xám bạc màu tại Bắc Giang bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố và rất khác nhau, tùy thuộc vào các loại đất, loại cây trồng, cơ cấu cây trồng, trình độ thâm canh và điều kiện kinh tế của từng hộ gia đình. Các loại phân chủ yếu được dùng cho cây trồng là: phân chuồng, đạm urea, lân super, kali clorua, các loại phân tổng hợp NPK... Mức đầu tư phân bón cũng rất khác nhau giữa các loại cây trồng, một số được bón ở mức rất cao như dưa chuột, bí xanh, rau, địa liền, mía… trong khi một số các cây trồng khác thì bón ở mức rất thấp như sắn, đậu. 3.2. Đặc điểm đất XBM tỉnh Bắc Giang 3.2.1. Đặc điểm chung về phân loại, phân bố và thực trạng chất lượng đất XBM tỉnh Bắc Giang - Đặc điểm chung về phân loại: Theo kết quả điều tra mới nhất về đất XBM tại tỉnh Bắc Giang (Viện Thổ nhưỡng Nông hóa, 2012), toàn tỉnh có 61.294,8 ha đất XBM, chia thành 4 loại: (i) Đất XBM có tầng sét loang lổ; (ii) Đất XBM đọng nước; (iii) Đất XBM nhiều sỏi sạn; (iv) Đất XBM điển hình. - Phân bố: Các loại đất XBM tỉnh Bắc Giang phân bố chủ yếu tại các huyện Tân Yên, Lục Nam và Hiệp Hòa. - Thực trạng chất lượng đất XBM tỉnh Bắc Giang: Đất XBM tại Bắc Giang có tầng sét loang lổ và đất XBM đọng nước có thành phần cơ giới trung bình, còn các đất XBM sỏi sạn và đất XBM điển hình có thành phần cơ giới nhẹ. Đất khá chặt, dung trọng đất trung bình dao động trong khoảng 1,22 - 1,29 g/cm3. Đất chua nhẹ, pHH2O trong khoảng 5,8 - 6,1; pHKCl trong khoảng 5,0 - 5,2. Hàm lượng các bon hữu cơ trong đất từ nghèo đến khá, trung bình là 1,26% OC. Đạm tổng số ở mức nghèo đến trung bình, từ 0,07 0,14%, trung bình là 0,12% (đất XBM loang lổ và đất xám điển hình thường ở mức thấp). Kali tổng số và dễ tiêu khá thấp, lần lượt dao động từ 0,07 - 0,19% K2O, bình quân 0,11% K2O; và từ 3,05 - 5,22 mgK2O/100g đất, bình quân kali tổng số ở mức nghèo 4,08 mg K2O/100g đất. Tổng các cation kiềm trao đổi dao động ở mức thấp, thường nhỏ hơn 3,0 lđl/100g đất. Dung tích hấp thu trao đổi cation (CEC) trong đất ở mức thấp đến trung bình, từ 8,26 - 11,30 meq/100g đất, trung bình là 9,78 meq/100g đất. 3.2.2. Hàm lượng và các dạng lân trong đất XBM tỉnh Bắc Giang 3.2.2.1. Hàm lượng lân tổng số và dễ tiêu trên đất XBM Bắc Giang Số liệu phân tích các mẫu đất XBM tại Bắc Giang cho thấy lân tổng số và dễ tiêu trong đất đã có sự khác biệt rất rõ so với các kết quả nghiên cứu trước đây (Nguyễn Vy và Trần Khải, 1978), hàm lượng lân trên đất XBM Bắc Giang hiện nay dao động từ trung bình đến giàu; hàm lượng lân tổng số từ 0,10 - 0,14% P2O5, trung bình là 0,12% P2O5; lân dễ tiêu trong đất dao động 11,78 - 30,29 mg P2O5/100g đất, trung bình 23,11 mg P2O5/100g đất. 3.2.2.2. Hàm lượng và các dạng lân trong đất XBM vùng chuyên lúa và chuyên rau tỉnh Bắc Giang Kết quả phân tích các mẫu đất ở các vùng canh tác khác nhau trên đất XBM Bắc Giang, vùng chuyên lúa và vùng chuyên rau (Bảng 3.1) cho thấy mặc dù cùng là một loại đất theo nguồn gốc phát sinh, nhưng 10 tính chất các mẫu đất tầng mặt đã thay đổi rõ rệt dưới các chế độ canh tác khác nhau. Đất trồng lúa chua hơn so với đất trồng rau. Hàm lượng lân tổng số trên đất XBM có xu hướng tăng rõ so với trước đây. Hàm lượng lân tổng số và lân dễ tiêu trong đất trồng rau cao hơn rất rõ so với đất trồng lúa (Bảng 3.1). Bảng 3.1. Số liệu phân tích các mẫu đất XBM Bắc Giang vùng chuyên rau và chuyên lúa (trong ngoặc là độ lệch chuẩn các mẫu phân tích, n = 15) Vùng Chuyên lúa Chuyên rau Địa điểm P2O5 dễ tiêu pHKCl OC (%) P2O5 tổng số (%) Lương Phong 5,3 (0,4) 1,31 (0,27) 0,12 (0,03) 3,73 (0,70) Hương Mai 4,9 (0,4) 0,92 (0,26) 0,16 (0,03) 6,63 (2,35) Trung bình 5,1 (0,4) 1,07 (0,32) 0,14 (0,04) 5,47 (2,35) Đông Lỗ 6,1 (0,8) 0,58 (0,22) 0,19 (0,04) 10,77 (3,47) Quảng Minh 5,7 (1,0) 0,40 (0,29) 0,31 (0,08) 14,73 (2,98) Trung bình 5,9 (0,9) 0,49 (0,27) 0,25 (0,09) 12,88 (3,71) (mg /100g đất) Bảng 3.2. Số liệu phân tích các dạng lân trong đất XBM Bắc Giang vùng chuyên rau và chuyên lúa (trong ngoặc là độ lệch chuẩn các mẫu, n = 15) Vùng Chuyên lúa Chuyên rau Địa điểm Các dạng lân trong đất (mg/100 g đất) P hòa tan P-Al P-Fe P-Ca+Mg Lương Phong 0,37 (0,24) 4,55 (1,73) 11,84 (3,29) 14,94 (3,46) Hương Mai 0,41 (0,20) 5,35 (1,16) 15,16 (6,13) 18,22 (4,87) Trung bình 0,39 (0,21) 5,03 (1,42) 13,83 (5,31) 16,90 (4,54) Đông Lỗ 3,23 (2,04) 22,63 (9,04) 18,81 (6,78) 9,47 (5,25) Quảng Minh 4,44 (2,33) 24,28 (5,40) 33,49 (16,30) 10,32 (3,24) Trung bình 3,87 (2,21) 23,51 (7,09) 26,64 (14,49) 9,92 (4,15) Số liệu phân tích và tỷ lệ của các dạng lân trong các mẫu đất XBM ở vùng chuyên lúa và chuyên rau được thể hiện ở Bảng 3.1 và Hình 3.2; hàm lượng lân hòa tan chiếm tỷ lệ không đáng kể trong tổng lân khoáng, nhưng lại có sự khác biệt tương đối rõ giữa mẫu đất của hai vùng chuyên canh, vùng chuyên lúa hàm lượng lân hòa tan chỉ chiếm khoảng 1,5% trong khi trong đất chuyên rau, hàm lượng lân hòa tan chiếm 6% tổng lượng lân khoáng trong đất. Tỷ lệ lân liên kết sắt (P-Fe) trong các mẫu đất nghiên cứu (chiếm 35-46% tổng lượng lân khoáng); còn lân liên kết nhôm và liên kết canxi, magiê có sự khác biệt khá rõ, lân liên kết nhôm chiếm khoảng 1314% tổng lượng lân khoáng trong đất chuyên lúa và 33 -41% trong đất chuyên rau; lân liên kết canxi, magiê chiếm khoảng 14 - 17% tổng lượng lân khoáng trong đất trồng rau và 45 - 46% trong đất trồng lúa. 11 Ty le % cua cac dang lan trong dat 100 P hoa tan P-Al P-Fe P-Ca+Mg 80 60 40 20 0 Luong Phong Huong Mai Dong Lo Quang Minh Hình 3.2. Tỷ lệ các dạng lân so với lân dạng khoáng trong các mẫu đất (Số liệu được tổng hợp từ 15 mẫu đất ở mỗi địa bàn điều tra: vùng chuyên lúa gồm Lương Phong và Hương Mai; vùng chuyên rau gồm Đông Lỗ và Quang Minh) 3.2.3. Sự thay đổi hàm lượng lân trên đất XBM Bắc Giang Kết quả tổng hợp hàm lượng lân trong đất XBM Bắc Giang qua các thời kỳ (Hình 3.1) cho thấy hàm lượng lân trong đất tăng lên rất rõ, so với số liệu trước 1990, thì lân tổng số trong đất XBM đã tăng lên 3-4 lần. Hiện tượng tích lũy lân trong đất XBM tại Bắc Giang là do: Khả năng giữ dinh dưỡng của đất tăng lên do quá trình cải tạo tính chất vật lý của đất; do bón phân liên tục trong nhiều năm; và do sự thay đổi về hàm lượng hữu cơ trong đất. 1.8 1.6 Ham luong OC Ham luong P2O5 1.4 Ty le (%) 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0 1990 1990-2000 2012 Nam Hình 3.1. Sự thay đổi hàm lượng lân và hữu cơ trong đất XBM Bắc Giang qua các giai đoạn 3.3. Ảnh hưởng của một số loại hình, chế độ canh tác, quá trình thâm canh đến hàm lượng và một số dạng lân trong đất XBM Bắc Giang 3.3.1. Ảnh hưởng của chế độ nước (khô và ẩm) đến các dạng lân trên đất XBM Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ nước đến khả năng chuyển hóa các dạng lân trên đất XBM được cho thấy tại 3 thời điểm lấy mẫu (sau khi trộn, sau 45 ngày và sau 90 ngày) chế độ nước (ẩm và khô) không ảnh hưởng đến hàm lượng lân tổng số trong đất XBM. Hàm lượng lân dễ tiêu ở chế độ canh tác ẩm có xu hướng cao hơn hàm lượng lân dễ tiêu của chế độ canh tác khô tại 3 thời điểm. Hàm lượng lân dễ tiêu của các công thức bón supe và tecmo có xu hướng cao hơn hàm lượng lân dễ tiêu của công thức bón apatit và đối chứng. Như vậy khả năng hút lân và sử dụng lân sẽ khác nhau giữa các loại lân bón, bón apatit sẽ giảm khả năng giải phóng lân dễ tiêu, giảm khả năng hút lân của cây trồng. 12 Hàm lượng lân hòa tan tại 2 thời điểm (sau khi trộn, sau 45 ngày) có trị số tương đương nhau, tuy nhiên tại thời điểm sau 90 ngày hàm lượng lân dễ tiêu của tất cả các công thức đều có xu hướng giảm so với 2 thời điểm trước đó và ngược lại xu hướng đó hàm lượng lân hòa tan có xu hướng cao hơn so với 2 thời điểm (sau khi trộn, sau 45 ngày). Hàm lượng lân hòa tan của công thức bón tecmo ở chế độ canh tác ẩm thấp hơn chế độ canh tác khô là do phân này không tan trong nước, nhưng tan được trong axit yếu. Hàm lượng lân hòa tan đạt trị số cao nhất ở các công thức bón supe và tecmo. 3.3.2. Ảnh hưởng của các dạng lân bón đến khả năng hấp thụ lân của cây lúa và các dạng lân trong đất XBM 3.3.2.1. Lúa vụ xuân Bón lân làm tăng năng suất lúa xuân 32 - 50% so với đối chứng (chỉ bón NK), như vậy ảnh hưởng của lân đối với năng suất lúa là rất rõ. Hàm lượng lân trong cây ở tất cả các công thức ở giai đoạn 45 ngày có trị số cao hơn giai đoạn thu hoạch (Bảng 3.3). Bảng 3.3. Ảnh hưởng của các dạng lân đến khối lượng hạt lúa và khả năng hấp thu của cây lúa vụ xuân 2013 Công thức Khối lượng hạt, P2O5 trong cây, mg/100 g chất khô g/chậu 45 ngày Sau khi thu hoạch NK 17,63 422,4 272,8 NK+Supe 23,20 497,2 312,4 NK+Nung chảy 24,64 435,6 299,2 NK+Supe+Nung chảy 26,38 448,8 294,8 NK+DAP 23,39 492,8 316,8 LSD (0,05) 2,83 CV (%) 6,9 Công thức bón kết hợp lân supe và lân nung chảy cho năng suất cao nhất, vì sử dụng kết hợp hai loại phân này phát huy được ưu điểm của hai loại phân, supe lân tan ngay để cây hấp thụ ở thời kỳ đầu, lân nung chảy chậm tan để cung cấp dinh dưỡng cho thời kỳ sau. Nếu tính khả năng hấp thụ lân cho cây lúa vụ mùa (mg P2O5/100g) thì ở thời điểm 45 ngày sẽ theo thứ tự: lân supe > DAP > kết hợp lân supe + nung chảy > lân nung chảy; và ở thời điểm thu hoạch là DAP > lân supe > lân nung chảy > kết hợp lân supe + nung chảy; như vậy ở vụ đầu tiên khả năng cung cấp lân của lân nung chảy là thấp nhất và đây cũng là loại lân chậm tan nhất trong số các loại lân dùng trong thí nghiệm này. Kết quả nghiên cứu khả năng chuyển hóa các dạng phân lân trong thí nghiệm này cũng cho thấy: Hàm lượng lân tổng số ở cả 3 thời điểm (0 ngày, 45 ngày và 90 ngày) không có sự thay đổi nhiều. Lân dễ tiêu đạt trị số cao nhất ở thời điểm 45 ngày, lân dễ tiêu ở thời điểm 0 ngày (khi bắt đầu thực hiện thí nghiệm) ở tất cả các công thức đều có trị số thấp hơn hoặc tương đương so với thời điểm 90 ngày, và lân liên kết sắt (PFe) ở tất cả các công thức ở giai đoạn 90 ngày đều cao hơn lúc ban đầu (0 ngày). Các dạng phân lân bón vào trong đất có ảnh hưởng rất rõ đến lượng lân hòa tan, lượng lân hòa tan trong đất bón lân supe cao hơn ở giai đoạn đầu (0 ngày - ngày đầu tiên), nhưng ở các giai đoạn sau (45 và 90 ngày) lân hòa tan trong đất bón DAP cao hơn khá rõ, và bón lân nung chảy có hàm lượng lân hòa tan trong đất thấp nhất ở tất cả các thời điểm. 3.3.2.2. Lúa vụ mùa 13 Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của các dạng lân đến năng suất cây trồng và khả năng hấp thụ lân của lúa mùa cho thấy có nhiều điểm tương tự như ở vụ lúa xuân, ở vụ lúa mùa, hiệu lực của việc bón lân cũng khá rõ, các công thức có bón lân đều cho năng suất cao hơn đối chứng; bón kết hợp lân supe và lân nung chảy cũng cho năng suất cao hơn so với các công thức khác. So với vụ lúa xuân thì ở giai đoạn đầu (45 ngày) lúa mùa hấp thu lân ít hơn từ 30-50% và cây hấp thu lân ở công thức bón lân nung chảy cao hơn so với bón lân supe. Khả năng cung cấp lân cho cây lúa vụ mùa ở thời điểm này giảm dần theo thứ tự sau: lân nung chảy > bón kết hợp giữa lân supe và nung chảy > DAP > lân supe. Ở giai đoạn thu hoạch thì khả năng hấp thụ lân của cây lại giảm dần theo các loại lân bón như sau: DAP > lân nung chảy > bón kết hợp giữa lân supe và nung chảy, và chỉ bón lân supe. Ảnh hưởng của các dạng lân bón đến hàm lượng và các dạng lân sau vụ lúa mùa được trình bầy ở Bảng 3.4. Do cây lúa hút lượng phân trong quá trình canh tác nên hàm lượng lân tổng số và dễ tiêu thay đổi khá rõ ở công thức đối chứng (không bón lân), các công thức có sử dụng phân lân thì hàm lượng lân dễ tiêu thay đổi và đạt giá trị cao nhất vào ngày 45. Khác với đất bón phân lân sau vụ xuân, sau vụ mùa hàm lượng lân hòa tan trong đất bón lân nung chảy lại khá cao (Bảng 3.4). Bảng 3.4. Ảnh hưởng của các dạng phân lân khác nhau đến hàm lượng lân tổng số, dễ tiêu và các dạng lân trong đất XBM vụ mùa 2013 Công thức Pts Pdt Pht % PFe PAl P Ca+Mg (mg/100 g đất) 0 ngày NK 0,16 57,65 0,11 7,53 19,27 12,53 NK+Supe 0,15 61,67 0,48 9,43 19,97 12,77 NK+Nung chảy 0,15 65,18 0,33 9,43 20,97 12,03 NK+Supe+Nung chảy 0,17 57,40 0,08 7,03 19,63 15,57 NK+DAP 0,17 57,40 0,07 7,40 0,07 17,40 NK 0,11 47,00 0,53 9,18 14,14 15,82 NK+Supe 0,14 83,03 1,15 15,68 16,84 15,94 NK+Nung chảy 0,15 68,02 1,26 15,65 21,78 15,12 NK+Supe+Nung chảy 0,14 63,44 0,77 14,93 23,30 15,16 NK+DAP 0,14 73,74 1,32 11,95 23,99 12,70 NK 0,10 40,85 0,39 10,06 10,60 13,60 NK+Supe 0,16 70,59 2,08 17,73 21,57 16,11 NK+Nung chảy 0,15 63,88 2,02 14,85 18,76 16,03 NK+Supe+Nung chảy 0,15 62,03 1,30 18,03 21,29 13,89 NK+DAP 0,13 67,59 1,26 12,29 17,47 11,59 45 ngày 90 ngày Ghi chú: Pts lân tổng số; Pdt lân dễ tiêu; Pht lân hòa tan; PFe lân liên kết sắt; PAl lân liên kết nhôm; PCa+Mg lân liên kết canxi, magiê. 14 3.3.3. Ảnh hưởng của liều lượng và các dạng lân bón đến năng suất cây trồng trong cơ cấu lúa xuân lúa mùa - ngô đông và các dạng lân trong đất XBM Bắc Giang 3.3.3.1. Ảnh hưởng của liều lượng và các dạng lân bón đến năng suất cây trồng Kết quả nghiên cứu trình bày tại Bảng 3.5 cho thấy:Trong vụ lúa mùa 2012, bón NK và phân chuồng cho năng suất tương đương công thức bón lân nung chảy và supe ở mức lân thấp (40 kg P2O5/ha). Bón kết hợp phân chuồng với các dạng lân supe và nung chảy ở mức khá cao 60 và 80 kg P2O5/ha đã làm tăng năng suất có ý nghĩa so với công thức không bón lân. Năng suất lúa vụ mùa đạt cao nhất ở công thức bón lân supe cao mức 80 kg P2O5/ha, đạt 67,66 tạ/ha, nhưng không có sự sai khác so với công thức bón 60 và 80 kg P2O5/ha của phân lân nung chảy và supe lân. Đối với vụ ngô đông, bón phân lân nung chảy và supe ở mức 40 kg P2O5/kg đã cho năng suất cao hơn ở mức có ý nghĩa thống kê so với công thức chỉ bón đạm, kali và phân chuồng, như vậy hiệu lực của việc bón lân khoáng cho ngô là rất rõ. Còn các công thức bón lân ở liều lượng cao hơn cũng cho chiều hướng năng suất tương tự như đối vụ lúa mùa Bảng 3.5. Ảnh hưởng của các dạng và liều lượng phân lân khác nhau đến năng suất cây trồng (tạ/ha) Lúa mùa Ngô đông Lúa xuân Lúa mùa Ngô đông 2012 2012 2013 2013 2013 1. Đối chứng 43,10 20,38 33,15 34,33 25,23 2. Nền 60,23 34,79 44,06 43,35 37,61 3. Nền + SSP mức 1 63,92 46,08 50,57 49,63 52,71 4. Nền + SSP mức 2 65,26 48,81 54,56 51,41 56,45 5. Nền + SSP mức 3 67,66 50,12 55,14 53,40 56,85 6. Nền + FMP mức 1 62,50 41,11 51,21 50,69 48,46 7. Nền + FMP mức 2 65,66 44,23 56,11 53,91 52,73 8. Nền + FMP mức 3 65,80 46,86 57,26 55,08 54,75 LSD (5%) 4,00 2,86 2,93 2,74 3,28 Công thức Ở năm thứ 2, bón lân với liều lượng thấp 40 kg P2O5/ha ở cả 2 loại lân supe và nung chảy đều làm tăng năng suất ở mức có ý nghĩa thống kê so với công thức chỉ bón đạm, kali và phân chuồng. Năng suất ở công thức bón lân (80 P2O5/ha cho lúa và 120 kg P2O5/ha cho ngô) ở cả 2 loại lân đều cho năng suất cao hơn so với bón lân ở mức (40 kg P2O5/ha cho lúa và 80 kg P2O5/ha cho ngô), nhưng không có sự sai khác giữa cùng một liều lượng bón đối với 2 loại phân lân. Nhìn chung cho cả 5 vụ thí nghiệm, các công thức bón lân ở mức 2 (60 kg P2O5/ha cho lúa và 100 kg P2O5/ha cho ngô) không có sự sai khác về năng suất so với bón lân ở mức 3 (80 kg P2O5/ha cho lúa và 120 kg P2O5/ha cho ngô), và hiệu lực bón lân supe và lân nung chảy cũng không có sự khác biệt rõ rệt. 3.3.3.2. Ảnh hưởng của liều lượng và các dạng lân đến khả năng hấp thu lân của cây trồng Nghiên cứu về khả năng hấp thu lân của cây trồng được tiến hành với vụ lúa mùa và ngô đông trong năm 2013, kết quả được thể hiện ở Bảng 3.6. Kết quả cho thấy: Trong vụ lúa mùa trên nền bón đầy đủ phân chuồng, đạm, kali và supe lân cây lúa hấp thu được 47,9 - 52,2 kg P2O5/ha từ đất và phân lân được bón vào, hiệu quả sử dụng phân lân là từ -10,5 15 đến 0,2%. Trên nền bón đầy đủ phân chuồng, đạm, kali và lân nung chảy cây lúa hấp thu được 48,3 - 52,6 kg P2O5/ha từ đất và phân lân được bón vào, hiệu quả sử dụng phân lân là -6,3 đến 1,3%. Trong vụ ngô đông, khi được bón đầy đủ phân chuồng, đạm, kali và phân lân supe cây ngô hấp thu được 65,5 - 83,2 kg P2O5/ha từ đất và phân lân được bón vào, hiệu quả sử dụng phân lân là 30,1 - 34,8%. Khi bón lân nung chảy cây ngô hấp thu được 56,1 - 71,5 kg P2O5/ha từ đất và phân lân được bón vào, hiệu quả sử dụng phân lân là 18,2 - 30,1%. Do đó, trong vụ ngô đông liều lượng thích hợp là 100 kg P2O5/ha ở dạng lân supe hoặc nung chảy. Bảng 3.6. Lượng hấp thu lân của lúa mùa và ngô đông năm 2013 TT Công thức Năng suất hạt, tạ/ ha NSRR thân lá, tạ/ ha P 2O 5, kg/ha Cây lúa mùa 2013 Hiệu quả sử dụng phânlân, % 1 Đối chứng 34,33 35,30 31,20 2 Nền 43,35 45,80 52,10 - 3 Nền + SSP mức 1 49,63 52,00 47,90 -10,5 4 Nền + SSP mức 2 51,41 54,00 52,20 0,2 5 Nền + SSP mức 3 53,40 54,60 51,70 -0,5 6 Nền + FMP mức 1 50,69 53,30 52,60 1,3 7 Nền + FMP mức 2 53,91 54,90 48,30 -6,3 8 Nền + FMP mức 3 55,08 57,10 51,30 -1,0 Cây ngô đông năm 2013 1 Đối chứng 25,23 30,2 28,6 2 Nền 37,61 49,5 41,4 - 3 Nền + SSP mức 1 52,71 60,8 65,5 30,1 4 Nền + SSP mức 2 56,45 63,1 71,6 30,2 5 Nền + SSP mức 3 56,85 66,6 83,2 34,8 6 Nền + FMP mức 1 48,46 57,0 56,1 18,4 7 Nền + FMP mức 2 52,73 61,7 71,5 30,1 8 Nền + FMP mức 3 54,75 63,2 63,2 18,2 Ghi chú: Nền = 10 tấn phân chuồng + 80 kg N (với lúa), 180 kg N (với ngô) + 60 kg K2O (với lúa) và 120 kg K2O (với ngô)/ha/vụ; SSP supe lân; FMP lân nung chảy; mức 1, 2 và 3 tương ứng với bón 40-60-80 kg P2O5 (với lúa) và 80-100-120 kg P2O5 (với ngô)/ha/vụ. 3.3.3.3. Ảnh hưởng của liều lượng và các dạng lân bón đến hàm lượng và các dạng lân trong đất Trên đất XBM trồng lúa xuân - lúa mùa - ngô đông, bón phân lân, kể cả supe lân và lân nung chảy liên tục trong 6 vụ đã làm gia tăng đáng kể hàm lượng lân tổng số trong đất (Hình 3.3). Đối với lân trong đất nếu phân lân được bón càng nhiều thì sự tích lũy lân càng cao, tuy nhiên có sự khác biệt khá rõ giữa công thức 3 (mức bón cao nhất) của 2 dạng phân lân supe lân và lân nung chảy về hàm lượng lân trong đất. Nếu bón lân nung chảy thì tích lũy lân cao hơn so với supe lân, điều này có thể giải thích do khả năng giải phóng lân khác nhau và hấp thụ lân khác nhau của cây trồng giữa 2 dạng lân (Bảng 3.7). 16 Hình 3.3. Ảnh hưởng của liều lượng và các dạng phân lân đến hàm lượng lân tổng số trong đất (SSP-1, SSP-2, SSP-3 và FMP-1, FMP-2, FMP-3 là bón supe lân và lân nung chảy ở 3 mức khác nhau tương ứng với 40-60-80 kg P2O5 (với lúa) và 80-100-120 kg P2O5 (với ngô)/ha/vụ) Bảng 3.7. Ảnh hưởng của liều lượng và các dạng phân lân đến hàm lượng lân tổng số, dễ tiêu và các dạng lân trong đất XBM sau 5 vụ Công thức Pdt Pht PFe PAl PCa+Mg mg/100 g đất Tính chất đất trước thí nghiệm 47,65 1,00 7,50 19,30 12,50 1. Đối chứng 46,65 6,00 6,00 12,00 15,00 2. Nền 42,32 17,00 6,00 15,00 22,00 3. Nền + SSP mức 1 51,65 1,00 9,00 15,00 21,00 4. Nền + SSP mức 2 44,32 7,00 6,00 19,00 21,00 5. Nền + SSP mức 3 48,43 7,00 8,00 21,00 19,00 6. Nền + FMP mức 1 41,65 7,00 7,00 16,00 24,00 7. Nền + FMP mức 2 48,88 6,00 8,00 16,00 25,00 8. Nền + FMP mức 3 51,43 15,00 9,00 21,00 28,00 LSD (5%) 12,76 14,04 5,58 4,70 7,86 Tính chất đất sau thí nghiệm Ghi chú: Nền = 10 tấn phân chuồng + 80 kg N (với lúa), 180 kg N (với ngô) + 60 kg K2O (với lúa) và 120 kg K2O (với ngô)/ha/vụ; SSP supe lân; FMP lân nung chảy; mức 1, 2 và 3 tương ứng với bón 40-60-80 kg P2O5 (với lúa) và 80-100120 kg P2O5 (với ngô)/ha/vụ; Pdt lân dễ tiêu; Pht lân hòa tan; PFe lân liên kết sắt; PAl lân liên kết nhôm; PCa+Mg lân liên kết canxi và magiê. Bón các dạng phân lân khác nhau với các liều lượng khác nhau đã làm gia tăng hàm lượng lân hòa tan và các dạng lân liên kết PAl và PCa+Mg so với trước khi thí nghiệm. Trên cùng một liều lượng phân lân, hàm lượng lân dễ tiêu của công thức bón nung chảy và lân supe không có sự khác biệt nhiều; lân dễ tiêu ở các công thức bón với liều lượng cao có chiều hướng cao hơn hàm lượng lân ở các công thức bón với liều lượng thấp (Bảng 3.7). Hàm lượng lân dễ tiêu, lân hòa tan ở thời điểm trước, sau tiến hành thí nghiệm và ở các công thức không có sự sai khác. Hàm lượng lân hòa tan và lân dễ tiêu có xu hướng cao hơn ở mức bón cao nhất (mức 17 3) đối với phân lân nung chảy, điều này được lý giải là do phân lân supe cũng dễ tiêu (hoặc tan trong nước) cao hơn lân nung chảy (chỉ tan trong môi trường axit yếu) do đó cây trồng dễ hấp thu hơn. Vì vậy, hàm lượng lân dễ tiêu và lân hòa tan ở công thức bón lân nung chảy cao hơn (Bảng 3.7). Hàm lượng lân liên kết sắt (PFe) trong các công thức không có sự sai khác nhau giữa các liều lượng và các loại phân lân; còn lân liên kết nhôm và liên kết canxi, magiê có sự khác biệt khá rõ, lân liên kết nhôm có chiều hướng đạt cao nhất đối với các công thức bón lân ở liều lượng cao (mức 3). Như vậy, trên đất XBM sau khi bón vào đất lân supe và nung chảy đã chuyển sang dạng chủ yếu phốt phát canxi và magiê, sau đó đến nhôm, cuối cùng là phốt phát sắt theo thứ tự PCa+Mg> PAl> PFe. Như vậy, lân tồn tại trong đất rất biến động về số lượng, phức tạp về động thái và có lẽ là nguyên nhân dẫn đến hiệu lực của lân đối với cây lúa nói riêng và cây trồng nói chung có sự khác biệt. 3.3.4. Ảnh hưởng của quá trình bón phân, vùi phế phụ phẩm đến năng suất cây trồng, các dạng lân trong đất trên một số cơ cấu cây trồng chính trên đất XBM Bắc Giang 3.3.4.1. Cơ cấu lúa xuân - đậu tương hè - lúa mùa muộn i) Năng suất cây trồng: Tổng hợp và phân tích kết quả năng suất cây trồng trong cơ cấu từ năm 1998 đến 2011 (14 năm) cho thấy vùi phế phụ phẩm của vụ trước làm tăng ở mức có ý nghĩa đối với tất cả các cây trồng.Nghiên cứu ảnh hưởng của các công thức bón phân dài hạn (14 năm) đến năng suất cây trồng trong cơ cấu cho thấy bón phân chuồng có ảnh hưởng rõ đến năng suất cây trồng, trên nền không vùi phế phụ phẩm và vùi phế phụ phẩm, nếu bón 8 - 10 tấn phân chuồng (PC) đã làm tăng năng suất 24 - 227%so với công thức không bón phân (ĐC). Công thức chỉ bón phân chuồng trên cả 2 nền đều cho năng suất cao hơn hoặc tương đương so với công thức chỉ bón NK. Hiệu lực của lân đối với năng suất cây trồng là khá rõ, ở công thức không bón lân khoáng (NK) năng suất đều thấp hơn ở mức có ý nghĩa so với công thức có sử dụng phân lân khoáng. Bón đầy đủ phân khoáng làm làm tăng năng suất cây trồng 56 - 341% so với công thức ĐC. Công thức bón NPK+PC cho năng suất cao nhất trên cả hai nền vùi phế phụ phẩm và không vùi phế phụ phẩm. Cùng liều lượng phân bón, năng suất của các công thức ở nền có vùi phụ phẩm đều cao hơn có ý nghĩa so với các công thức ở nền không vùi phế phụ phẩm. ii) Hàm lượng và các dạng lân trong đất: Chế độ phân bón và vùi phế phụ phẩm có ảnh hưởng khá rõ đến hàm lượng và các dạng lân trong đất XBM Bắc Giang trên cơ cấu lúa xuân - đậu tương hè - lúa mùa muộn (Bảng 3.8). Số liệu ở Bảng 3.8 cho thấy hàm lượng lân dễ tiêu (Pdt) ở công thức bón khuyết lân (NK) có chiều hướng giảm có ý nghĩa so với các công thức có bón lân. Pdt gia tăng ở những công thức bón lân trên nền không và có vùi phụ phẩm nông nghiệp. Trên nền có vùi phụ phẩm công thức bón khuyết lân, NPK và NPK+PC có hàm lượng lân cố định dạng PCa+Mg có trị số thấp nhất. Công thức bón phân chuồng có lân dễ tiêu và hòa tan cao hơn ở mức có ý nghĩa so với các công thức phân bón khác. 18 Bảng 3.8. Ảnh hưởng của phân bón và vùi phụ phẩm đến các dạng lân trong đất của cơ cấu lúa xuân (LX) đậu tương hè (ĐTH) - lúa mùa muộn (LMM) CT Các dạng lân (ppm) Phc Pvc Pdt* Pht PAl PFe PCa+Mg Nền không vùi phế phụ phẩm CT1 83,08 266,29 16,41 6,99 43,13 54,87 83,31 CT2 95,04 295,59 24,09 13,49 61,24 65,85 94,41 CT3 19,67 235,82 10,35 4,86 22,28 37,02 73,42 CT4 137,51 500,71 29,92 4,28 101,14 164,66 116,54 CT5 152,88 555,80 42,79 10,38 135,35 168,32 110,45 Nền vùi phế phụ phẩm CT1 104,97 234,94 17,87 2,94 47,29 79,63 92,45 CT2 103,18 274,48 21,59 4,70 67,09 92,30 95,40 CT3 91,47 190,64 12,95 1,88 26,20 42,54 0,00 CT4 56,17 427,68 35,16 6,36 89,19 120,38 0,00 CT5 43,93 519,87 43,47 11,60 121,78 126,34 0,00 LSD0.05 75,04 58,95 5,57 4,25 13,61 45,99 15,81 CV(%) 57,9 11,5 15,0 43,2 13,1 33,1 16,3 Ghi chú: Công thức (CT): CT1 không bón phân; CT2 bón phân chuồng; CT3 bón NK; CT4 bón NPK; CT5 bón NPK + phân chuồng; các dạng lân Phc lân hữu cơ, Pvc lân vô cơ, Pdt lân dễ tiêu, Pht lân hòa tan, PAl lân liên kết nhôm, PFe lân liên kết sắt, PCa+Mg lân liên kết canxi và magiê; đơn vị tính của lân dễ tiêu (Pdt) là mg/100 g đất. Vùi phế phụ phẩm góp phần điều hòa dinh dưỡng và khả năng chuyển hóa các hợp chất khó tan thành dễ tan, cung cấp thêm dinh dưỡng cho cây trồng mà rõ nhất là chuyển hóa lân khó tiêu và dễ tiêu. Trên cùng một liều lượng phân bón, ở các công thức trên nền có vùi phụ phẩm khả năng chuyển hóa các hợp chất khó tan thành dễ tan, cung cấp thêm dinh dưỡng cho cây trồng đều cao hơn có ý nghĩa so với các công thức ở nền không vùi phế phụ phẩm. 3.3.4.2. Cơ cấu đậu tương xuân - lúa mùa sớm - ngô đông i) Năng suất cây trồng: Kết quả tổng hợp và phân tích số liệu năng suất của 14 năm (1998 - 2011) cho thấy vùi phụ phẩm nông nghiệp của cây trồng vụ trước cho cây trồng vụ sau đã làm tăng năng suất 8 - 19% so với nền không vùi phế phụ phẩm trong cơ cấu cây trồng đậu tương xuân - lúa mùa sớm - ngô đông Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của các công thức bón phân dài hạn (14 năm) đến năng suất cây trồng trong cơ cấu đậu tương xuân (ĐTX) - lúa mùa sớm (LMS) - ngô đông (NĐ) cho thấy: Phân chuồng có ảnh hưởng rõ đến năng suất cây trồng trong cơ cấu, bón phân chuồng làm tăng rõ rệt năng suất các loại cây trồng, hơn thế xu thế khác biệt năng suất giữa bón phân chuồng và không bón ngày càng rộng theo thời gian. Ảnh hưởng của phân khoáng đến năng suất các loại cây trồng là tương đối khác biệt, năng suất cây ngô đông chịu ảnh hưởng nhiều nhất của phân khoáng, bón đầy đủ NPK tăng năng suất lên gấp 10 lần so với đối chứng (không bón phân), trong khi đối với đậu tương xuân là khoảng 3 lần và lúa mùa sớm là khoảng 2 lần. Hiệu lực của lân khoáng bón là khá rõ, ở công thức không bón lân khoáng (công thức NK), năng suất của cả 3 cây trồng trong cơ cấu đều thấp hơn so với công thức có bón P (công thức NPK). Giữa nền vùi phụ phẩm và không vùi phụ phẩm, ngoài việc làm tăng năng suất, vùi phụ phẩm còn thu hẹp khoảng cách năng suất giữa các công thức phân bón. ii) Hàm lượng và các dạng lân trong đất: 19 Ảnh hưởng của phân bón và vùi phụ phẩm nông nghiệp đến các dạng lân của cơ cấu đậu tương xuân lúa mùa sớm - ngô đông được trình bày trong Bảng 3.9. Bảng 3.9. Ảnh hưởng của phân bón và vùi phụ phẩm đến các dạng lân của cơ cấu đậu tương xuân - lúa mùa sớm - ngô đông CT Các dạng lân (ppm) Phc Pvc Pdt* Pht PAl PFe PCa+Mg Nền không vùi phế phụ phẩm CT1 111,24 313,18 18,10 8,48 50,77 69,35 100,12 CT2 58,04 377,64 23,64 10,05 62,64 69,36 88,26 CT3 36,60 334,27 15,19 2,72 46,42 55,46 98,27 CT4 179,07 603,86 40,62 6,73 150,88 197,78 135,46 CT5 218,59 525,32 40,96 8,38 124,09 164,05 118,64 Nền vùi phế phụ phẩm CT1 92,82 243,32 18,12 2,08 53,83 75,81 94,39 CT2 94,56 278,04 24,89 4,65 66,39 82,38 100,90 CT3 26,87 255,29 19,52 1,79 37,31 46,80 0,00 CT4 58,60 426,49 39,86 7,18 106,90 116,11 0,00 CT5 149,53 603,68 49,37 12,30 151,84 141,68 0,00 LSD0.05 87,52 141,52 15,15 3,58 47,37 61,41 30,92 CV(%) 58,5 24,5 35,8 38,1 38,1 41,3 28,8 Ghi chú: Công thức (CT): CT1 không bón phân; CT2 bón phân chuồng; CT3 bón NK; CT4 bón NPK; CT5 bón NPK + phân chuồng; các dạng lân Phc lân hữu cơ, Pvc lân vô cơ, Pdt lân dễ tiêu, Pht lân hòa tan, PAl lân liên kết nhôm, PFe lân liên kết sắt, PCa+Mg lân liên kết canxi và magiê; đơn vị tính của lân dễ tiêu (Pdt) là mg/100 g đất. Số liệu ở bảng 3.9 cho thấy hàm lượng lân dễ tiêu ở công thức bón khuyết lân (NK) có chiều hướng giảm có ý nghĩa so với các công thức có bón lân. Hàm lượng lân hòa tan ở công thức bón khuyết lân có trị số thấp nhất ở trên 02 nền có và không vùi phụ phẩm. Cũng có xu hướng giống cơ cấu đậu tương xuân - lúa mùa sớm - ngô đông trên nền có vùi phụ phẩm dạng lân cố định PCa+Mg có trị số thấp nhất ở các công thức NPK và NPK+PC trên nền có vùi phụ phẩm. 3.3.4.3. Cơ cấu lúa xuân - lúa mùa sớm - ngô đông i) Năng suất cây trồng: Phân tích ảnh hưởng của vùi và không vùi phế phụ phẩm cho thấy trong cơ cấu lúa xuân - lúa mùa sớm - ngô đông vùi phụ phẩm nông nghiệp của cây trồng vụ trước cho cây trồng vụ sau làm tăng năng suất 5-7% ở vụ lúa xuân và lúa mùa sớm, nhưng ở mức không có ý nghĩa so với nền không vùi phế phụ phẩm. Công thức bón phân chuồng trên cả 2 nền đều cho năng suất cao hơn có ý nghĩa so với công thức ĐC; công thức bón cân đối NPK+PC trên 2 nền cho năng suất cao nhất có ý nghĩa, đặc biệt là đối với vụ ngô đông đã làm tăng năng suất từ 1006 - 1684% so với công thức ĐC, điều này chứng tỏ nhu cầu về dinh dưỡng của cây ngô trên đất XBM là rất lớn. Trên cùng một liều lượng phân bón, năng suất ở các công thức ở nền có vùi phụ phẩm đều cao hơn có ý nghĩa so với các công thức ở nền không vùi phế phụ phẩm. Ở chế độ canh tác không vùi phế phụ phẩm, năng suất cây trồng có sự khác biệt rõ giữa các công thức phân bón ngay ở vụ đầu tiên (số liệu năng suất năm 1998); và sự chênh lệch về năng suất cây trồng giữa các công thức phân bón ngày càng rõ hơn trong quá trình canh tác, thể hiện ở mức độ sai khác về năng suất cây trồng có ý nghĩa thống kê trong năm cuối (2011). 20 Với lúa xuân ở chế độ canh tác không vùi phế nhụ phẩm, năng suất lúa giảm dần theo các công thức phân bón NPK+PC > NPK > NK > PC > ĐC, cho thấy ảnh hưởng của P đến năng suất lúa giảm đáng kể. Năng suất lúa biến động qua các năm, nhưng giảm ở hầu hết các công thức trong vụ xuân 2008 do ảnh hưởng của thời tiết. Với lúa mùa ở chế độ canh tác không vùi phế phụ phẩm, năng suất cũng có biến động khá lớn trong giai đoạn 1998-2011, tính trung bình của cả giai đoạn thì năng suất giảm dần theo các công thức sau NPK+PC > NPK > NK > PC > ĐC. Đối với ngô đông ở chế độ không vùi phế phụ phẩm, ảnh hưởng của các công thức phân bón thể hiện rất rõ, năng suất giảm dần theo các công thức phân bón NPK+PC > NPK > NK > PC và ĐC. Ở chế độ canh tác có vùi phế phụ phẩm, các công thức phân bón cũng có ảnh hưởng khá rõ đến năng suất ngay trong vụ đầu tiên. Mức độ khác nhau về năng suất giữa các công thức cũng gần tương tự như ở chế độ không vùi phế phụ phẩm, nhưng khoảng cách chênh lệnh giữa các công thức ở chế độ vùi phế phụ phẩm thu hẹp hơn, đặc biệt là với lúa. So sánh năng suất lúa xuân ở công thức phân bón ĐC (không bón phân) và bón đầy đủ NPK+PC ở chế độ không vùi phế phụ phẩm cho thấy, năng suất lúa trung bình của 14 năm là 22,28 tạ/ha và 47,19 tạ/ha; trong khi ở chế độ vùi phế phụ phẩm năng suất lúa tương ứng là 25,31 tạ/ha và 49,97 tạ/ha. ii) Hàm lượng và các dạng lân trong đất: Số liệu về ảnh hưởng của quá trình bón phân và vùi phụ phẩm nông nghiệp đến các dạng lân trong đất XBM của cơ cấu lúa xuân - lúa mùa sớm - ngô đông cho thấy hàm lượng lân dễ tiêu gia tăng ở những công thức bón lân trên nền không vùi phế phụ phẩm, hàm lượng lân dễ tiêu có xu hướng giảm ở công thức bón khuyết lân trên nền không vùi phế phụ phẩm. Số liệu phân tích thành phần lân trong đất cho thấy lân hòa tan chiếm tỷ lệ không đáng kể trong tổng lượng lân (khoảng 1-2%), lân liên kết sắt và nhôm chiếm tỷ lệ trung bình 15-18%, lân liên kết canxi và magiê chiếm khoảng 12-22%; còn lại chủ yếu là lân ở dạng hữu cơ, chiếm khoảng 30-70% tổng lượng lân trong đất. Bảng 3.10. Ảnh hưởng của phân bón và vùi phụ phẩm nông nghiệp đến các dạng lân của cơ cấu lúa xuân CT Phc Nền không vùi phế phụ phẩm CT1 76,25 CT2 111,52 CT3 71,07 CT4 84,78 CT5 46,57 Nền vùi phế phụ phẩm CT1 79,11 CT2 57,38 CT3 45,71 CT4 42,20 CT5 35,50 LSD0.05 42,58 CV(%) 44,9 Pvc lúa mùa sớm - ngô đông Các dạng lân (ppm) Pdt* Pht PAl PFe PCa+Mg 258,09 269,53 252,23 464,39 448,43 17,09 17,05 11,20 32,53 37,75 8,55 8,35 2,84 5,19 9,79 41,60 51,37 31,23 112,37 115,13 43,58 57,55 36,87 116,27 85,27 89,82 90,64 75,83 112,51 17,48 227,76 389,16 269,66 456,42 676,53 137,68 25,4 13,37 23,21 17,37 33,82 44,92 21,61 25,9 3,46 4,79 3,80 8,28 12,95 9,37 50,0 48,30 80,33 42,71 118,74 176,81 4,96 37,3 50,20 75,81 45,38 85,44 145,27 44,61 36,5 72,59 104,41 0,00 0,00 139,67 39,56 34,3 Ghi chú: Công thức (CT): CT1 không bón phân; CT2 bón phân chuồng; CT3 bón NK; CT4 bón NPK; CT5 bón NPK + phân chuồng; các dạng lân Phc lân hữu cơ, Pvc lân vô cơ, Pdt lân dễ tiêu, Pht lân hòa tan, PAl lân liên kết nhôm, PFe lân liên kết sắt, PCa+Mg lân liên kết canxi và magiê; đơn vị tính của lân dễ tiêu (Pdt) là mg/100 g đất. 21 Các dạng lân trong đất của các công thức phân bón và chế độ sử dụng phế phụ phẩm khác nhau cũng cho thấy khá rõ sự khác biệt; các công thức có bổ sung lân khoáng làm tăng đáng kể lượng lân tồn dư trong đất, tổng lượng lân tồn dư trong đất ở các công thức bón lân khoáng (NPK và NPK+PC) cao hơn 20-50% so với lân tồn dư ở các công thức không bổ sung lân khoáng (ĐC, PC và NK). Vùi phế phụ phẩm làm tăng đáng kể tỷ lệ lân hữu cơ trong thành phần lân, tỷ lệ lân hữu cơ tăng trên 10%. Như vậy các tác động về bón phân và vùi phế phụ phẩm làm thay đổi hàm lượng lân, thành phần và đặc biệt là lượng lân hữu cơ trong đất. Kết quả này không khác so với những nhận định trước đây khi tiến hành những nghiên cứu tương tự trên các loại đất có đặc điểm tương đối khác biệt so với đất XBM Bắc Giang (Bunermann et al., 2006; Vu et al., 2010). iii) Cân bằng lân: Kết quả tính toán lân đầu vào và đầu ra của các công thức phân bón và chế độ canh tác khác nhau (có vùi và không vùi phế phụ phẩm) trong suốt quá trình canh tác 14 năm lý giải sự dư thừa lân trong đất XBM, ở tất cả các công thức (trừ công thức ĐC và công thức NK, hai công thức không bón lân), lượng lân đầu ra thấp hơn rất nhiều so với lân đầu vào. Nếu bón liên tục NPK+PC thì hàm lượng lân dư thừa lại sau 14 năm canh tác khoảng 1.700-1.900 kg P2O5/ha; nếu bón NPK liên tục thì dư thừa lân 694-809 kg P2O5/ha. Kết quả nghiên cứu cũng cho thấy khả năng cung cấp lân từ đất (và có thể một lượng nhỏ từ nước tưới), ở công thức đối chứng ĐC (không bón bổ sung lân trong 14 năm), lượng lân đầu ra ở cả hai chế độ vùi và không vùi phế phụ phẩm dao động trong khoảng 218-238 kg P2O5/ha. Vùi phế phụ phẩm và không vùi phế phụ phẩm không ảnh hưởng nhiều đến cân bằng lân trong đất, lý do là hàm lượng lân trong phế phụ phẩm cây trồng chiếm một tỷ lệ không lớn. Ngược lại, bón phân chuồng làm gia tăng rất đáng kể hàm lượng lân trong đất, nếu chỉ bón riêng phân chuồng, sau 14 năm hàm lượng lân dư thừa trong đất lên tới 800-900 kg P2O5/ha. Số liệu nghiên cứu về cân bằng lân do ảnh hưởng của quá trình bón phân và vùi phế phụ phẩm (14 năm) ở cơ cấu cây trồng lúa xuân - lúa mùa sớm - ngô đông cho thấy cần có thêm các nghiên cứu tiếp về rửa trôi và ảnh hưởng của bón dư thừa lân đến môi trường. 3.4. Đề xuất một số biện pháp nâng cao hiệu quả sử dụng lân trong sản xuất nông nghiệp vùng đất XBM Bắc Giang 3.4.1. Đề xuất một số biện pháp nâng cao hiệu quả sử dụng lân Tổng hợp các kết quả nghiên cứu của đề tài, có một số nhận định như sau: - Trên đất XBM Bắc Giang hiện nay người dân sử dụng lân với liều lượng cao, dẫn tới làm gia tăng hàm lượng lân tổng số và dễ tiêu và gia tăng; - Sau khi bón vào đất lân supe và nung chảy đã chuyển sang dạng chủ yếu phốt phát canxi và magiê, sau đó đến nhôm, cuối cùng là phốt phát sắt theo thứ - Hàm lượng lân dễ tiêu ở chế độ canh tác ẩm có xu hướng cao hơn hàm lượng lân dễ tiêu của chế độ canh tác khô tại 3 thời điểm, điều này được lý giải là do độ ẩm đất cao nên quá trình chuyển hóa lân trong đất được thuận lợi, hàm lượng lân dễ tiêu luôn đạt trị số cao hơn chế độ canh tác khô; - Bón lân dạng supe và nung chảy không có sự khác biệt về hiệu quả sử dụng lân; - Vùi phế phụ phẩm đã góp phần điều hòa dinh dưỡng và khả năng chuyển hóa các hợp chất khó tan thành dễ tan, cung cấp thêm dinh dưỡng cho cây trồng mà rõ nhất là chuyển hóa lân khó tiêu và dễ tiêu. Trên cùng một liều lượng phân bón, ở các công thức trên nền có vùi phụ phẩm khả năng chuyển hóa các hợp chất khó tan thành dễ tan, cung cấp thêm dinh dưỡng cho cây trồng. 22 Để nâng cao hiệu quả sử dụng lân trên đất XBM, một số biện pháp được khuyến cáo là: i) Bón lân với liều lượng thấp và cân đối với các nguyên tố N và K; ii) Bố trí kiểu sử dụng đất ngập ẩm luân phiên; iii) Vùi phế phụ phẩm nông nghiệp vụ trước cho cây trồng vụ sau; iv) Trong cơ cấu lúa xuân - lúa mùa - ngô đông (cơ cấu cây trồng chính ở vùng đất XBM Bắc Giang hiện nay) bón lân với liều lượng 60 P2O5 - 0 P2O5 - 90 P2O5 (không bón lân cho lúa vụ mùa). 3.4.2. Xây dựng mô hình nâng cao hiệu quả sử dụng lân trên đất XBM Từ kết quả nghiên cứu “Ảnh hưởng của liều lượng và các dạng lân bón đến năng suất cây trồng trong cơ cấu lúa xuân - lúa mùa - ngô đông và các dạng lân trong đất XBM Bắc Giang”, đã lựa chọn được công thức phân bón phù hợp cho cơ cấu cây trồng lúa xuân - lúa mùa - ngô đông trên đất XBM, với mức bón như sau: - Lúa xuân: 8 tấn phân chuồng (hoặc phân hữu cơ) 60 P2O5 - 0 P2O5 - 90 P2O5; - Lúa mùa: 8 tấn phân chuồng (hoặc phân hữu cơ) + 90 kg N + 0 kg P2O5 + 60 kg K2O/ha/vụ; - Ngô đông: 10 tấn phân chuồng (hoặc phân hữu cơ) + 180 kg N + 100 kg P2O5 + 120 kg K2O/ha/vụ Mô hình đánh giá hiệu quả của các công thức lựa chọn được tiến hành trong 2 vụ lúa xuân và lúa mùa năm 2014, tại Lương Phong, Hiệp Hòa, Bắc Giang. Kết quả theo dõi mô hình cho thấy áp dụng công thức phân bón như khuyến cáo làm tăng năng suất lúa xuân lên 22% so với công thức canh tác của nông dân. Không những làm tăng năng suất mà còn giảm đáng kể lượng phân bón sử dụng (cả N, P và K) và do vậy làm tăng đáng kể hiệu quả sản xuất. Áp dụng theo khuyến cáo mỗi hecta lúa xuân sẽ lãi thêm 9,7 triệu đồng. Hiệu quả nông học của mô hình trong vụ lúa mùa theo khuyến cáo vụ lúa mùa không sử dụng phân lân, chỉ dùng lượng lân tồn dư từ vụ lúa xuân, lượng phân đạm và kali cũng giảm đáng kể so với canh tác của nông dân, tuy nhiên năng suất lúa của công thức khuyến cáo không giảm mà còn tăng 5% so với canh tác của nông dân. Kết quả theo dõi, tính toán hiệu quả kinh tế của mô hình nâng cao hiệu quả sử dụng lân vụ mùa tại Bắc Giang cho thấy: Áp dụng theo khuyến cáo, mỗi hecta trồng lúa mùa trên đất XBM lãi thuần 30.289.000 đồng, tăng hơn so với canh tác của nông dân khoảng 6,3 triệu đồng. 23 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 1. Kết luận 1.1. Vùng đất xám bạc màu tỉnh Bắc Giang có điều kiện khí hậu phù hợp cho phát triển nhiều loại cây trồng; có cơ cấu cây trồng phong phú (6 loại sử dụng đất và 35 cơ cấu cây trồng). Mặc dù canh tác trên loại đất nghèo kiệt, nhưng năng suất các loại cây trồng tương đối khá so với mặt bằng chung của cả nước, do đầu tư thâm canh ở mức khá. Lượng phân bón nông dân sử dụng ở mức khá cao so với cả nước; có sự khác biệt rất rõ về đầu tư phân bón giữa các cơ cấu sử dụng đất, giữa các tiểu vùng và giữa các hộ nông dân. 1.2. Đất xám bạc màu tỉnh Bắc Giang có diện tích khoảng 61.294,8 ha được chia thành 4 loại; phân bố chủ yếu tại các huyện Tân Yên (11.491,0 ha); Lục Nam (10.037,0 ha) và Hiệp Hòa (9.639,4 ha). Đất xám bạc màu tỉnh Bắc Giang có một số tính chất cơ bản sau: Đất chua nhẹ, hàm lượng các bon hữu cơ trung bình đến khá, đạm trung bình, kali tổng số và dễ tiêu thấp, dung tích hấp thu trung bình, đặc biệt là hàm lượng lân tổng số và dễ tiêu ở mức khá giầu (0,10-0,14% P2O5, và 11-30 mg P2O5/100 g đất). Lân dạng hòa tan và dạng liên kết với nhôm ở các mẫu đất trồng rau cao hơn rõ rệt so với trong đất trồng lúa; trong khi, lân liên kết can xi và ma giê trong các mẫu đất lúa lại chiếm tỷ lệ cao hơn hẳn so với đất trồng rau. 1.3. Độ ẩm có ảnh hưởng khá rõ đến thay đổi về các dạng lân trong đất, lân dễ tiêu ở chế độ ẩm cao hơn ở chế độ khô. Các dạng lân khác nhau khi bón vào đất có ảnh hưởng khá rõ đến hàm lượng các dạng lân tồn tại trong đất và khả năng hấp thụ lân của cây lúa; lân hòa tan trong đất bón lân supe và lân trong DAP cao hơn so với bón lân nung chảy; khả năng hút lân của cây lúa phụ thuộc vào mùa vụ (vụ mùa hấp thu ít hơn 30-50% so với vụ xuân), khả năng giải phóng, và tồn dư của các loại lân bón (vụ đầu hấp thụ cao hơn khi bón lân dạng supe, nhưng các vụ sau lân nung chảy lại cao hơn). 1.4. Lân trong đất xám bạc màu tỉnh Bắc Giang lân tồn tại chủ yếu ở dạng liên kết canxi và magiê (PCa+Mg) và liên kết với nhôm (PAl), chiếm 60-80% tổng hàm lượng lân khoáng trong đất. Trong vụ lúa mùa trên nền bón đầy đủ phân chuồng, đạm, kali và supe lân cây lúa hấp thu được từ 48-52 kg P2O5/ha từ đất và phân lân bón vào, hiệu quả sử dụng phân lân là -10,5 đến 0,2%. Trên nền bón đầy đủ phân chuồng, đạm, kali và lân nung chảy cây lúa hấp thu được 48-53 kg P2O5/ha từ đất và phân lân bón vào, hiệu quả sử dụng phân lân là -6,3 đến 1,3%.Trong vụ ngô đông, khi được bón đầy đủ phân chuồng, đạm, kali và phân lân supe cây ngô hấp thu được 66-83 kg P2O5/ha từ đất và phân lân bón vào, hiệu quả sử dụng phân lân là 30,1-34,8%. Bón lân nung chảy cây ngô hấp thu được 56-72 kg P2O5/ha từ đất và phân lân bón vào, hiệu quả sử dụng phân lân là 18,2-30,1%. 1.5. Ảnh hưởng của bón lân lâu dài đối với năng suất cây trồng trên đất xám bạc màu Bắc Giang là khá rõ, nhưng hiệu lực giảm dần do tồn dư của việc bón lân từ vụ trước. Bổ sung lân khoáng làm tăng đáng kể lượng lân tồn dư trong đất, tổng lượng lân tồn dư trong đất ở các công thức bón lân khoáng cao hơn 20-50% so với lân tồn dư ở các công thức không bổ sung lân khoáng; vùi phế phụ phẩm làm tăng đáng kể tỷ lệ lân hữu cơ trong thành phần lân; tỷ lệ lân hữu cơ tăng khoảng trên 10%. Vùi phế phụ phẩm còn làm tăng năng suất cây trồng khoảng 5-10% và giảm đáng kể sự chênh lệch về năng suất cây trồng ở các công thức phân bón khác nhau. Tất cả các công thức phân bón (trừ công thức không bón lân), lượng lân đầu ra thấp hơn nhiều so với lân đầu vào. Nếu bón liên tục NPK+PC thì hàm lượng lân dư thừa lại sau 14 năm canh tác là 24 1.700-1.900 kg P2O5/ha; nếu bón NPK liên tục thì dư thừa lân là 694-809 kg P2O5/ha; chỉ bón phân chuồng liên tục cũng làm dư thừa lân 800-900 kg P2O5/ha. 1.6. Để nâng cao hiệu quả sử dụng lân trên đất xám bạc màu Bắc Giang, cần: i) Bón lân với liều lượng thấp và cân đối với các nguyên tố N và K; ii) Bố trí kiểu sử dụng đất ngập ẩm luân phiên; iii) Vùi phế phụ phẩm nông nghiệp vụ trước cho cây trồng vụ sau; và iv) Với cơ cấu lúa xuân - lúa mùa - ngô đông (cơ cấu cây trồng chính ở vùng đất xám bạc màu Bắc Giang hiện nay) bón lân với liều lượng 60 P2O5 - 0 P2O5 - 90 P2O5 (không bón lân cho lúa vụ mùa). 2. Kiến nghị 2.1. Áp dụng các khuyến cáo trong nghiên cứu này vào thực tiễn sản xuất để nâng cao hiệu quả sử dụng lân. 2.2. Cần có các nghiên cứu về rửa trôi lân trên đất xám bạc màu và các ảnh hưởng của việc bón dư thừa lân đến môi trường đất và môi trường nước. CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI LUẬN ÁN TIẾN SỸ 1. Trần Quốc Vương, Trần Minh Tiến (2013), “Đặc điểm các dạng lân ở hai loại hình sử dụng đất chuyên lúa và chuyên rau trên đất xám bạc màu Bắc Giang”, Tạp chí Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn số 231, Hà Nội, trang 12-16. 2. Trần Quốc Vương, Đào Trọng Hùng, Trần Minh Tiến, Hồ Quang Đức (2014), “Ảnh hưởng của liều lượng và các dạng lân bón đến năng suất cây trồng và các dạng lân trên đất xám bạc màu Bắc Giang”, Tạp chí Khoa học và Công nghệ Nông nghiệp số 4, Hà Nội, trang 122-128. 3. Trần Quốc Vương, Trần Minh Tiến, Bùi Huy Hiền, (2014) “Ảnh hưởng của phân bón và vùi phế phụ phẩm đến năng suất lúa, ngô, cân bằng lân và các dạng lân trong đất xám bạc màu Bắc Giang, Tạp chí Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn số 248, Hà Nội, trang 3-9. [...]... số biện pháp nâng cao hiệu quả sử dụng lân trong sản xuất nông nghiệp vùng đất XBM Bắc Giang 3.4.1 Đề xuất một số biện pháp nâng cao hiệu quả sử dụng lân Tổng hợp các kết quả nghiên cứu của đề tài, có một số nhận định như sau: - Trên đất XBM Bắc Giang hiện nay người dân sử dụng lân với liều lượng cao, dẫn tới làm gia tăng hàm lượng lân tổng số và dễ tiêu và gia tăng; - Sau khi bón vào đất lân supe và. .. P2O5/ha từ đất và phân lân được bón vào, hiệu quả sử dụng phân lân là -6,3 đến 1,3% Trong vụ ngô đông, khi được bón đầy đủ phân chuồng, đạm, kali và phân lân supe cây ngô hấp thu được 65,5 - 83,2 kg P2O5/ha từ đất và phân lân được bón vào, hiệu quả sử dụng phân lân là 30,1 - 34,8% Khi bón lân nung chảy cây ngô hấp thu được 56,1 - 71,5 kg P2O5/ha từ đất và phân lân được bón vào, hiệu quả sử dụng phân lân là... kali và phân lân supe cây ngô hấp thu được 66-83 kg P2O5/ha từ đất và phân lân bón vào, hiệu quả sử dụng phân lân là 30,1-34,8% Bón lân nung chảy cây ngô hấp thu được 56-72 kg P2O5/ha từ đất và phân lân bón vào, hiệu quả sử dụng phân lân là 18,2-30,1% 1.5 Ảnh hưởng của bón lân lâu dài đối với năng suất cây trồng trên đất xám bạc màu Bắc Giang là khá rõ, nhưng hiệu lực giảm dần do tồn dư của việc bón lân. .. trong đất Trong vụ lúa mùa trên nền bón đầy đủ phân chuồng, đạm, kali và supe lân cây lúa hấp thu được từ 48-52 kg P2O5/ha từ đất và phân lân bón vào, hiệu quả sử dụng phân lân là -10,5 đến 0,2% Trên nền bón đầy đủ phân chuồng, đạm, kali và lân nung chảy cây lúa hấp thu được 48-53 kg P2O5/ha từ đất và phân lân bón vào, hiệu quả sử dụng phân lân là -6,3 đến 1,3% .Trong vụ ngô đông, khi được bón đầy đủ phân. .. meq/100g đất, trung bình là 9,78 meq/100g đất 3.2.2 Hàm lượng và các dạng lân trong đất XBM tỉnh Bắc Giang 3.2.2.1 Hàm lượng lân tổng số và dễ tiêu trên đất XBM Bắc Giang Số liệu phân tích các mẫu đất XBM tại Bắc Giang cho thấy lân tổng số và dễ tiêu trong đất đã có sự khác biệt rất rõ so với các kết quả nghiên cứu trước đây (Nguyễn Vy và Trần Khải, 1978), hàm lượng lân trên đất XBM Bắc Giang hiện nay... Áp dụng các khuyến cáo trong nghiên cứu này vào thực tiễn sản xuất để nâng cao hiệu quả sử dụng lân 2.2 Cần có các nghiên cứu về rửa trôi lân trên đất xám bạc màu và các ảnh hưởng của việc bón dư thừa lân đến môi trường đất và môi trường nước CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI LUẬN ÁN TIẾN SỸ 1 Trần Quốc Vương, Trần Minh Tiến (2013), “Đặc điểm các dạng lân ở hai loại hình sử dụng đất. .. Nghiên cứu về khả năng hấp thu lân của cây trồng được tiến hành với vụ lúa mùa và ngô đông trong năm 2013, kết quả được thể hiện ở Bảng 3.6 Kết quả cho thấy: Trong vụ lúa mùa trên nền bón đầy đủ phân chuồng, đạm, kali và supe lân cây lúa hấp thu được 47,9 - 52,2 kg P2O5/ha từ đất và phân lân được bón vào, hiệu quả sử dụng phân lân là từ -10,5 15 đến 0,2% Trên nền bón đầy đủ phân chuồng, đạm, kali và lân. .. supe lân và lân nung chảy liên tục trong 6 vụ đã làm gia tăng đáng kể hàm lượng lân tổng số trong đất (Hình 3.3) Đối với lân trong đất nếu phân lân được bón càng nhiều thì sự tích lũy lân càng cao, tuy nhiên có sự khác biệt khá rõ giữa công thức 3 (mức bón cao nhất) của 2 dạng phân lân supe lân và lân nung chảy về hàm lượng lân trong đất Nếu bón lân nung chảy thì tích lũy lân cao hơn so với supe lân, ... các mẫu đất lúa lại chiếm tỷ lệ cao hơn hẳn so với đất trồng rau 1.3 Độ ẩm có ảnh hưởng khá rõ đến thay đổi về các dạng lân trong đất, lân dễ tiêu ở chế độ ẩm cao hơn ở chế độ khô Các dạng lân khác nhau khi bón vào đất có ảnh hưởng khá rõ đến hàm lượng các dạng lân tồn tại trong đất và khả năng hấp thụ lân của cây lúa; lân hòa tan trong đất bón lân supe và lân trong DAP cao hơn so với bón lân nung... lúa gồm Lương Phong và Hương Mai; vùng chuyên rau gồm Đông Lỗ và Quang Minh) 3.2.3 Sự thay đổi hàm lượng lân trên đất XBM Bắc Giang Kết quả tổng hợp hàm lượng lân trong đất XBM Bắc Giang qua các thời kỳ (Hình 3.1) cho thấy hàm lượng lân trong đất tăng lên rất rõ, so với số liệu trước 1990, thì lân tổng số trong đất XBM đã tăng lên 3-4 lần Hiện tượng tích lũy lân trong đất XBM tại Bắc Giang là do: Khả ... nghiệp vùng đất XBM tỉnh Bắc Giang - Xây dựng mô hình nâng cao hiệu sử dụng lân đất XBM Bắc Giang - Đề xuất số biện pháp nâng cao hiệu sử dụng lân 7 2.3 Phương pháp nghiên cứu kỹ thuật sử dụng 2.3.1... dạng lân đất XBM, biện pháp nâng cao hiệu sử dụng phân lân sản xuất nông nghiệp vùng đất XBM tỉnh Bắc Giang 3.2 Ý nghĩa thực tiễn Kết nghiên cứu đề tài góp phần nâng cao hiệu sử dụng phân lân. .. hình sử dụng đất đất XBM Bắc Giang Trên đất XBM Bắc Giang có loại hình sử dụng đất 35 cấu trồng Các loại hình sử dụng đất là: (i) Loại hình sử dụng đất vụ lúa, (ii) Loại hình sử dụng đất lúa - màu;