Luận văn Nghiên cứu ảnh hưởng biến động của một số yếu tố dinh dưỡng đất đến sinh trưởng và năng suất lúa tại tỉnh Thái Nguyên

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 1 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM NGUYỄN THỊ NGỌC THÚY NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG BIẾN ĐỘNG CỦA MỘT SỐ YẾU TỐ DINH DƢỠNG ĐẤT ĐẾN SINH TRƢỞNG VÀ NĂNG SUẤT LÚA TẠI TỈNH THÁI NGUYÊN LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP THÁI NGUYÊN - 2011 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên i ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM NGUYỄN THỊ NGỌC THÚY NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG BIẾN ĐỘNG CỦA MỘT SỐ YẾU TỐ DINH DƢỠNG ĐẤT ĐẾN SINH TRƢỞNG VÀ NĂNG SUẤT LÚA TẠI TỈNH THÁI NGUYÊN Chuyên ngành: Trồng trọt Mã số: 60.62.01 LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS.TS. NGUYỄN TUẤN ANH THÁI NGUYÊN - 2011 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên ii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan rằng những số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là hoàn toàn trung thực và chưa hề sử dụng để bảo vệ một học vị nào. Mọi sự giúp đỡ cho việc hoàn thành luận văn đều đã được cảm ơn. Các thông tin tài liệu trình bày trong luận văn này đều đã được ghi rõ nguồn gốc. NGƯỜI VIẾT CAM ĐOAN Nguyễn Thị Ngọc Thúy Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên iii LỜI CẢM ƠN Trong thời gian thực hiện đề tài này, tôi đã nhận được nhiều sự giúp đỡ tận tình của các thầy giáo, cô giáo cùng các tập thể và cá nhân. Nhân dịp luận văn hoàn thành, tôi xin chân thành cảm ơn mọi sự giúp đỡ quý báu của các thầy, cô giáo cùng các tập thể và cá nhân đã giúp đỡ tôi hoàn thành công trình này. Tôi xin chân thành cảm ơn Phó Giáo Sư, tiến sỹ Nguyễn Tuấn Anh- Trưởng P.QHQT - ĐHTN, người đã trực tiếp tận tình hướng dẫn để tôi hoàn thành tốt được đề tài này. Tôi xin chân thành cảm ơn chinh quyền địa phương và bà con nông dân xã Quyết Thắng, TPTN đã giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện các thí nghiệm và xây dựng mô hình thực nghiệm tại địa phương. Tác giả Nguyễn Thị Ngọc Thuý Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên iv MỤC LỤC Trang Trang phụ lục bìa ............................................................................................... i Lời cam đoan .................................................................................................... ii Lời cảm ơn ...................................................................................................... iii Mục lục ............................................................................................................ iv Danh mục các ký hiệu, các chữ cái viết tắt ................................................... viii Danh mục các bảng ......................................................................................... iv Danh mục các hình vẽ, đồ thị .......................................................................... xi MỞ ĐẦU 1.1. Đặt vấn đề .................................................................................................. 1 1.2. Mục tiêu nghiên cứu .................................................................................. 2 1.3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài .................................................. 3 1.3.1. Ý nghĩa khoa học của đề tài ................................................................... 3 1.3.2. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài .................................................................... 3 Chƣơng 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Cơ sở khoa học của đề tài .......................................................................... 4 1.2. Tình hình nghiên cứu về cây lúa trên thế giới .......................................... 6 1.3. Tình hình nghiên cứu đạm, lân và kali cho cây lúa trên thế giới .............. 8 1.3.1. Nghiên cứu về đạm cho cây lúa trên thế giới .............................. 9 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên v 1.3.2. Nghiên cứu về lân cho cây lúa trên thế giới .............................. 10 1.3.3. Nghiên cứu về kali cho cây lúa trên thế giới ............................. 13 1.4. Tình hình nghiên cứu về sử dụng phân đạm, lân, kali cho cây lúa ...... 14 1.4.1. Những nghiên cứu về bón phân đạm cho cây lúa ở Việt Nam .. 15 1.4.2. Những nghiên cứu về phân lân ở Việt Nam .............................. 16 1.4.3. Những nghiên cứu về phân kali cho cây lúa ở Việt Nam .......... 18 1.5. Hàm lượng các yếu tố đạm, lân, kali trong đất lúa ở Việt Nam ............. 20 1.5.1. Đạm trong đât lúa nước ở Việt Nam ......................................... 20 1.5.2. Lân trong đất lúa nước ở Việt Nam ........................................... 22 1.5.3. Kali trong đất lúa nước ở Việt Nam .......................................... 24 1.6. Một số kết quả nghiên cứu phân bón đối với lúa .................................... 25 1.6.1. Phân bón và cách bón phân cho lúa ..................................................... 25 1.6.2. Nhu cầu dinh dưỡng của cây lúa và vai trò của phân bón ................... 26 1.7. Sự cần thiết phải bón phân cân đối và hợp lý cho lúa ............................ 37 1.7.1. Cân đối đạm – lân ...................................................................... 38 1.7.2. Cân đối đạm – kali ..................................................................... 39 Chƣơng 2: ĐỐI TƢỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Đối tượng, phạm vi, thời gian và địa điểm nghiên cứu .......................... 41 2.1.1. Đối tượng nghiên cứu ........................................................................... 41 2.1.2. Thời gian nghiên cứu ................................................................. 41 2.2.3. Địa điểm nghiên cứu .................................................................. 41 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên vi 2.2. Nội dung nghiên cứu ............................................................................... 41 2.3. Phương pháp nghiên cứu ......................................................................... 41 2.3.1. Phương pháp bố trí thí nghiệm .................................................. 41 2.3.2. Điều kiện thí nghiệm .................................................................. 41 2.3.3. Các chỉ tiêu và phương pháp theo dõi ....................................... 42 2.3.3.1. Thời gian sinh trưởng ................................................... 42 2.3.3.2. Chỉ tiêu về khả năng đẻ nhánh ..................................... 42 2.3.3.3. Chiều cao cuối cùng ..................................................... 42 2.3.3.4. Trọng lượng khô của thân, lá và. .............................. 42 2.3.35. Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất lý thuyết ........ 43 2.3.3.6. Năng suất thực thu ........................................................ 43 3.2.4. Phương pháp lấy mẫu đất .......................................................... 43 2.3. Xử lý số liệu ............................................................................................ 44 Chƣơng 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 3.1. Điều kiện tự nhiên tỉnh Thái Nguyên ....................................................... 45 3.1.1. Diễn biến thời tiết khí hậu vụ Mùa 2010 và vụ Xuân 2011 tại Thái Nguyên ............................................................................................................ 45 3.1.2. Tài nguyên đất ở Thái Nguyên .............................................................. 47 3.2. Hiện trạng sử dụng đất nông nghiệp và hiện trạng sản xuất lúa ở Thái Nguyên ............................................................................................................ 49 3.2.1. Hiện trạng sử dụng đất nông nghiệp ở Thái Nguyên ........................... 49 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên vii 3.2.2. Hiện trạng sản xuất lúa ở Thái Nguyên ............................................... 52 3.3. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của biến động các yếu tố dinh dưỡng đất đến sinh trưởng, phát triển và năng suất của giống lúa KD18 ...................... 54 3.3.1. Các đặc điểm của đất thí nghiệm ......................................................... 54 3.3.2. Khả năng sinh trưởng và phát triển của cây lúa ................................... 56 3.3.3. Tương quan giữa dinh dưỡng đất với sinh trưởng và năng suất lúa .... 61 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 1. Kết luận ...................................................................................................... 72 2. Đề nghị ....................................................................................................... 73 Phụ lục ............................................................................................................ 74 Tài liệu tham khảo .......................................................................................... 78 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên viii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu Chữ đƣợc viết tắt CEC Dung tích hấp thu CT Công thức Dw Khối lượng chất khô ĐHNL Đại học Nông Lâm ĐN Đẻ nhánh ĐVT Đơn vị tính GĐST Giai đoạn sinh trưởng LĐ Thời kỳ phân hóa đòng NN&PTNT Nông nghiệp và phát triển nông thôn NS Năng suất NSLT Năng suất lý thuyết PC Phân chuồng QT Quy trình TB Trung bình TTKN Trung tâm khuyến nông OM Hàm lượng mùn Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên ix DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng: 1.1. Diện tích, năng suất và sản lượng lúa của Việt Nam những năm gần đây ......................................................................................... 7 Bảng 1.2. Mối quan hệ lân - đạm và hiệu lực phân đạm với lúa ................... 38 Bảng 1.3. Ảnh hưởng của phân kali đến hiệu lực phân đạm với lúa trên đất bạc màu ...................................................................................... 40 Bảng 1.4. Liều lượng phân bón nông dân sử dụng cho lúa ........................... 40 Bảng 3.1: Điều kiện thời tiết khí hậu vụ Mùa năm 2010 và vụ xuân 2011 ... 46 Bảng 3.2. Hiện trạng sử dụng đất 1/1/2009 .................................................... 51 Bảng 3.3. Diễn biến diện tích và năng suất lúa ở Thái Nguyên ..................... 53 Bảng 3.4. Đặc tính đất thí nghiệm .................................................................. 54 Bảng 3.5. Khả năng sinh trưởng của cây lúa .................................................. 56 Bảng 3.6. Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất ................................. 60 Bảng 3.7. Tương quan giữa dinh dưỡng đất với năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất ........................................................................... 61 Bảng 3.8. Tương quan giữa các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất ..... 66 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên x DANH MỤC CÁC ĐỒ THỊ Đồ thị 3.1. Tương quan giữa dung tích hấp thu của đất (CEC) với số hạt chắc/bông .................................................................................... 63 Đồ thị 3.2. Tương quan giữa dung tích hấp thu của đất (CEC) với trọng lượng nghìn hạt ..................................................................................... 64 Đồ thị 3.3. Tương quan giữa dung tích hấp thu của đất (CEC) với năng suất thực thu ....................................................................................... 65 Đồ thị 3.4. Tương quan giữa số hạt chắc/bông với năng suất ........................ 67 Đồ thị 3.5. Tương quan giữa trong lượng nghìn hạt với năng suất ................ 68 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 1 MỞ ĐẦU 1.1. Đặt vấn đề Thái Nguyên là một tỉnh thuộc vùng núi và trung du phía Bắc, có diện tích đất trồng lúa là 70.800 ha, tuy nhiên tình hình sản xuất lúa tại tỉnh Thái Nguyên còn gặp nhiều khó khăn, nguyên nhân chủ yếu là do điều kiện đất đai, khí hậu, lượng mưa hàng năm không đều, tập trung chủ yếu vào các tháng mùa mưa (từ tháng 4 đến tháng 10), dẫn đến một thực trạng rất phổ biến trong sản xuất đó là chỉ có những nơi chủ động được nguồn nước tưới mới có thể sản xuất được 2 vụ lúa/năm. Vấn đề đặt ra là phải tăng hệ số sử dụng đất, ngoài việc nghiên cứu và tuyển chọn những giống lúa năng suất cao, chất lượng tốt để có thể đưa vào ứng dụng trong sản xuất thì việc nghiên cứu các biện pháp kỹ thuật để thâm canh cây lúa cũng đang là một vấn đề cấp thiết mà thực tiễn sản xuất đang đặt ra. Mặc dù trong những năm gần đây sản xuất lúa ở Thái Nguyên đã đạt được những kết quả nhất định, tuy nhiên tốc độ phát triển và năng suất lúa giữa các địa phương không đồng đều và chưa xứng với tiềm năng của nó. Thái Nguyên có nhiều khó khăn về kinh tế, trình độ dân trí, cơ sở hạ tầng còn thấp, đất đai xói mòn rửa trôi bạc màu nhiều. Mặt khác đất trồng lúa ở khu vực trung du, miền núi nói chung và ở Thái Nguyên nói riêng luôn có những tính chất đặc thù riêng do quá trình hình thành khác biệt hẳn với các đất đồng bằng và thường thì độ phì tự nhiên ít khi đồng nhất với độ phì nhiêu thực tế do trong đất có những yếu tố hạn chế. Ngoài ra do trình độ thâm canh của nông dân chưa cao, việc dùng phân hoá học lại rất mất cân đối, vừa lãng phí lại vừa không có hiệu quả, năng suất lúa vì vậy mà nhiều năm tăng không đáng kể. Phân bón có ảnh hưởng không những tới năng suất, chất lượng sản phẩm, hiệu quả kinh tế của sản xuất mà còn được quan tâm đến ảnh hưởng của bón phân tới môi trường đất, nước, không khí và tới sức khỏe cộng đồng. Hiệu quả bón phân cao hay thấp phụ thuộc nhiều vào yếu tố, trong đó tính chất đất bao gồm cả tính chất vật lý hóa học và thành phần dinh dưỡng Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 2 đất là yếu tố quan trọng bậc nhất, rất cần quan tâm trong việc việc xây dựng chế độ bón phân hợp lý. Biến động không gian về tính chất đất đai đã được quan tâm nghiên cứu trong nhiều năm qua trên thế giới và ứng dụng trong việc xây dựng chế độ phân bón cho nhiều loại cây trồng. Nhiều thuật ngữ mới ra đời phục vụ cho phát triển lĩnh vực nghiên cứu này như: Khuyến cáo phân bón dựa vào tính chất đất; Bón phân theo vùng đặc thù và hiện nay là nông nghiệp chính xác. Tuy nhiên việc nghiên cứu về bón phân theo vùng đặc thù chưa được tiến hành nhiều ở Việt Nam. Một số nghiên cứu rất ít, chủ yếu là những dự án nghiên cứu hợp tác nước ngoài như nghiên cứu bón phân theo vùng đặc thù của Nguyễn Văn Bộ, Nguyễn Thúc Sơn hợp tác với PPI của Canada, Bón phân theo vùng đặc thù cho lúa của Lê Văn Tiềm, Bùi Huy Hiều hợp tác với Viện lúa Quốc tế (IRRI). Trong những năm qua người dân Thái Nguyên đã không ngừng cố gắng ứng dụng các kỹ thuật mới như: giống, phân bón, phòng trừ bệnh hại nên năng suất lúa tăng từ 38,7 tạ/ha (năm 2000) lên 48,6 tạ/ha (năm 2009) (Sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn Thái Nguyên). Tuy nhiên chế độ bón phân cho lúa còn nhiều vấn đề phải nghiên cứu. Kết quả điều tra ở 3 huyện Đồng Hỷ, Phú Lương và Phổ Yên cho thấy: có 90% số hộ bón phân thúc đẻ muộn; 91% số hộ bón phân thúc đòng sớm hơn từ 5-15 ngày so với quy trình kỹ thuật hiện hành; 15,3% số hộ không bón lót phân đạm; 38,9% số hộ không bón đạm thúc đẻ; 65,6% số hộ không bón lót phân đạm thúc đòng. Mặt khác việc áp dụng quy trình bón phân duy nhất của Trung tâm Khuyến nông với một liều lượng đạm cố định cho toàn bộ diện tích trồng lúa của tỉnh cũng là một trong những nguyên nhân dẫn đến hiệu quả sử dụng phân bón thấp. Xuất phát từ thực tế trên và yêu cầu của sản xuất nhằm không ngừng làm tăng năng suất lúa và hiệu quả của việc đầu tư góp phần ổn định lương Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 3 thực, giúp nông dân sử dụng hợp lý đất đai. Chúng tôi tiến hành nghiên cứu đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng biến động của một số yếu tố dinh dưỡng đất đến sinh trưởng và năng suất lúa tại tỉnh Thái Nguyên”. 1.2. Mục tiêu nghiên cứu - Nghiên cứu ảnh hưởng sự biến động của một số yếu tố dinh dưỡng đất đến các yếu tố nông học: sinh trưởng, phát triển của cây lúa, trọng lượng chất tươi và chất khô v.v tại các thời điểm phát triển của cây lúa. Chi tiết phương pháp theo dõi dựa trên hướng dẫn của IRRI. - Nghiên cứu ảnh hưởng sự biến động của một số yếu tố dinh dưỡng đất đến các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất cây lúa. 1.3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 1.3.1. Ý nghĩa khoa học của đề tài Nghiên cứu và tìm hiểu ảnh hưởng sự biến động dinh dưỡng một số yếu tố dinh dưỡng đất đến sinh trưởng và năng suất lúa từ đó đề xuất việc ứng dụng rộng rãi kỹ thuật này trong sản xuất. 1.3.2. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài Từ kết quả nghiên cứu xây dựng biện pháp kỹ thuật nhằm mục tiêu tăng năng suất lúa và giảm ô nhiễm môi trường hoá nông nghiệp. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 4 Chƣơng I TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Cơ sở khoa học của đề tài Trong những năm gần đây nền móng nông nghiệp nước ta đã có những bước nhẩy vọt, từ một nước thiếu lương thực trầm trọng đã vươn lên sản xuất đủ nhu cầu lương thực đứng thứ 2 trên thế giới sau Thái Lan. Diện tích trồng lúa hầu như không tăng mà có xu hướng giảm dần, do đô thị hoá và chuyển sang đất chuyên dùng, nhưng sản lượng không ngừng tăng lên từ 25 triệu tấn thóc năm 1995, năm 2005 sản lượng lúa nước đạt 35,8 triệu tấn. Lương thực bình quân đầu người là 475,8kg/người/năm. Lượng gạo xuất khẩu đạt trên 4 triệu tấn. Để đạt được thành quả đó là nhờ vào yếu tố giống, phân bón tạo tiền đề của năng suất và phẩm chất thì phương pháp thâm canh hợp lý đã làm thay đổi cấu trúc của cây lúa như: Quan hệ giữa năng suất và cá thể (khóm lúa, bông lúa) với năng suất quần thể ruộng lúa là rất chặt chẽ. Trên một đơn vị diện tích nếu mật độ càng cao (gieo cấy dày) thì số bông nhiều song số hạt trên bông càng ít (bông bé), tốc độ giảm số hạt trên bông mạnh hơn tốc độ tăng của mật độ. Vì vậy, gieo cấy dày quá sẽ làm giảm năng suất nghiêm trọng. Nếu gieo cấy quá thưa nhất là những giống có thời gian sinh trưởng ngắn rất khó hoặc không thể đạt được số bông tối ưu. Vì vậy, các khâu kỹ thuật khác được duy trì thì chọn một mật độ vừa phải là phương án tối ưu để đạt được số lượng hạt thóc nhiều nhất trên một đơn vị diện tích gieo cấy. Trong quá trình sinh trưởng và phát triển của cây lúa cần một lượng dinh dưỡng nhất định, đặc biệt là phân đạm, lượng dinh dưỡng này một phần có sẵn ở trong đất, phần còn lại là do con người cung cấp (bón thêm). Nếu cung cấp hợp lý sẽ làm cho cây lúa sinh trưởng tốt năng suất cao. Khi nghiên cứu về vai trò của đạm đối với cây trông nói chung, với cây lúa nói riêng, nhiều tác giả đã chỉ rõ: Đạm tham gia cấu thành nên cơ thể thực Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 5 vật, đạm có trong protein, đạm điều tiết các hoạt động sống của cây, tham gia vào các chất kích thích sinh trưởng các Xytokinin, Vitamin. Đạm có hoạt tính sinh học cao, làm tăng giảm các hoạt động sinh lý của cây. Người ta còn thấy đạm có trong các enzim xúc tiến các quá trình biến đổi sinh hoá trong cơ thể cây. Đặc biệt đạm có mặt trong diệp lục tố, vì thế lúa được bón đạm sẽ khác hẳn như: Lá to, dài, xanh, quang hợp tốt, đẻ nhiều. Nếu thiếu đạm lá, vàng, nhỏ, đẻ ít, bông nhỏ, nhưng nếu quá nhiều đạm lúa sẽ lốp đổ, sâu bệnh nhiều, hạt lép (Nguyễn Thị Lẫm, 1994) [37]. Trong cây lúa, tính theo chất khô, tỉ lệ kali nguyên chất (K2O) chiếm khoảng 0,6-1,2% trong rơm rạ khoảng 0,3-0,45% trong hạt gạo. Khác với đạm và lân, kali không tham gia vào thành phần bất kỳ một hợp chất hữu cơ nào mà chỉ tồn tại dưới dạng ion trong dịch bào và một phần nhỏ kết hợp với chất hữu cơ trong tế bào chất của cây lúa. Cũng như đạm, lân và kali chiếm tỷ lệ cao hơn tại các cơ quan non của cây lúa. Kali tồn tại dưới dạng ion nên nhờ vậy mà kali có thể len lỏi vào giữa các bào quan, xúc tiến quá trình vận chuyển dinh dưỡng, giúp cây lúa tăng cường hô hấp. Kali còn thúc đẩy tổng hợp protit, do vậy nó hạn chế việc tích luỹ ni