109
TẠP CHÍ KHOA HỌC, Đại học Huế, Số 67, 2011
NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA LIỀU LƯỢNG ĐẠM ĐẾN HIỆU QUẢ SỬ
DỤNG ĐẠM CỦA CÁC GIỐNG LÚA MỚI NĂNG SUẤT CAO
Trịnh Thị Sen, Trần Văn Tý
Trường Đại học Nông Lâm, Đại học Huế
TÓM TẮT
Nghiên cứu được thực hiện trên đồng ruộng với 3 lượng bón đạm trên hai giống lúa
năng suất cao Momiroman và Nipponbare tại Nhật Bản trong vụ Hè Thu 2009. Kết quả nghiên
cứu cho thấy khi tăng lượng đạm bón đã làm giảm tất cả các chỉ tiêu liên quan đến hiệu quả sử
dụng đạm và nhìn chung hiệu quả sử dụng đạm của giống lúa mới năng suất cao
“Momiroman” là cao hơn so với giống đối chứng “Nipponbare”. Tuy nhiên, hiệu quả sinh khối
của đạm (BE
N
) ở giống Momiroman thấp hơn so với giống Nipponbare, ngoại trừ ở mức bón
đạm 2N. Ngược lại, hiệu quả sử dụng đạm đầu vào (IE
N
) của giống Momiroman là cao hơn
giống Nipponbare. So với giống đối chứng, hiệu quả thu hồi đạm của giống Momiroman là thấp
hơn nhưng khi tăng mức bón đạm từ 1N đến 2N, hiệu quả thu hồi đạm của giống Momiroman
chỉ giảm 7,8 % trong khi đó giống Nipponbare là 18,5 %. Hiệu quả nông học của đạm ở giống
Momiroman tại mức bón 1N là cao hơn so với giống Nipponbare, nhưng thấp hơn ở mức bón
2N. Hiệu suất phân đạm của giống Momiroman là cao hơn so với giống Nipponbare ở cả 2 mức
bón, ở mức bón 1N cao hơn 40,5 g/g và 2N là 9,0 g/g. Tăng liều lượng bón đạm đã làm giảm
hiệu quả sinh khối của đạm ở tất cả các thời kỳ sinh trưởng của cả hai giống. Bón đạm đã cải
thiện rõ hiệu quả quang hợp của đạm và giống Momiroman có hiệu quả quang hợp của đạm
cao hơn giống Nipponbare.
Từ khóa: Hiệu quả sử dụng đạm, lượng bón, Momiroman, Nipponbare.
1. Đặt vấn đề
Lúa (Oryza Sativa L.) là cây lương thực quan trọng trên thế giới, đồng thời là
nguồn lương thực chính của người dân tại vùng Đông Nam Á, và hiện tại có hơn một
nửa dân số trên thế giới sống còn nhờ vào cây lương thực này (Manzoor và đồng tác giả,
2006).
Trong các yếu tố dinh dưỡng cần thiết với cây trồng thì đạm là một trong những
nguyên tố dinh dưỡng hạn chế lớn nhất đến năng suất lúa. Do đó quản lý dinh dưỡng
đạm được xem là vấn đề then chốt để đạt năng suất cao. Trong các nghiên cứu liên quan
đến cây lúa, các nhà khoa học đã đầu tư nhiều thời gian và công sức để nghiên cứu về
quản lý dinh dưỡng đạm hơn là các yếu tố dinh dưỡng khác, bởi vì nó mang lại hiệu quả
110
cao hơn trong đầu tư phân bón (Dawson và đồng tác giả, 2008).
Rosegrant và đồng tác giả (2001) cho rằng tổng nhu cầu về lúa gạo sẽ tiếp tục
gia tăng trên thế giới, với tốc độ hàng năm khoảng 1%. Do đó đòi hỏi phải mở rộng diện
tích đất canh tác hàng năm hoặc thâm canh tăng vụ để tăng năng suất lúa từ 5.3 tấn/ha ở
thời điểm hiện tại lên 7.0 tấn/ha để đáp ứng nhu cầu lương thực vào năm 2020. Theo
ước tính, nếu như năng suất lúa bình quân 7.0 tấn/ha thì nhu cầu đạm của nó sẽ là 200
kg N/ha ((Dobermann, 2000; Dobermann và đồng tác giả 2003).
Phân hóa học đóng vai trò quan trọng trong vấn đề tăng năng suất lúa, đặc biệt là
phân đạm. Tuy nhiên, hệ số sử dụng đạm của lúa ở Châu Á nhìn chung là thấp, khoảng
từ 30 đến 50% (Prasad và DeDatta, 1979; Cassman và đồng tác giả 1993, 1996a; Panda
và đồng tác giả 1995). Vì vậy, nâng cao hiệu quả sử dụng đạm là một mục tiêu quan
trọng cho sản xuất lúa, đặc biệt đối với các giống lúa năng suất cao.
Momiroman là một giống lúa mới năng suất cao vừa được lai tạo thành công và
đưa vào trong sản xuất tại Nhật Bản năm 2008. Năng suất của giống này đạt trên 9
tấn/ha trong điều kiện thuận lợi. Vì vậy, các nghiên cứu gần đây tại Nhật Bản đang tập
trung vào xác định ảnh hưởng của liều lượng đạm đến các chỉ tiêu sinh trưởng, phát
triển và năng suất của giống lúa này nhằm tăng năng suất hơn nữa. Để giảm tải tình
trạng sử dụng phân đạm hóa học quá cao, làm cho hiệu quả đầu tư trong sản xuất giảm
xuống, ảnh hưởng đến chất lượng nông sản phẩm cũng như chất lượng môi trường đất
và nước thì nghiên cứu nâng cao hiệu quả sử dụng đạm trong sản xuất lúa là một trong
những vấn đề cần thiết nhằm nâng cao hiệu quả sản xuất lúa và góp phần cải thiện chất
lượng môi trường ngày càng tốt hơn.
2.Vật liệu và phương pháp nghiên cứu
2.1.Vật liệu nghiên cứu
- Giống: Hai giống lúa Momiroman và Nipponbare được sử dụng trong thí
nghiệm, với giống Nipponbare làm đối chứng. Đây là hai giống lúa lai năng suất cao
của Nhật Bản, giống Nipponbare được lai tạo vào năm 1990 và Momiroman được lai
tạo vào năm 2008.
- Phân bón: Sử dụng phân đạm phân giải chậm có tên gọi là đạm 100 ngày (N
fertilizer with 100 days) cùng với phân lân Supe và Kaliclorua.
2.2. Địa điểm và thời gian
- Địa điểm: Thí nghiệm đồng ruộng được tiến hành tại trung tâm thực nghiệm
của Trường Đại học Okayama, Nhật Bản.
- Thời gian: Thí nghiệm được gieo trồng trong vụ Hè Thu năm 2009.
111
2.3. Phương pháp nghiên cứu
2.3.1. Công thức và phương pháp bố trí thí nghiệm
Thí nghiệm gồm ba mức đạm trên nền 80kg K
2
0 và 80 kgP
2
0
5
/ha trên hai giống
lúa trên.
- Mức 1: 0 kgN/ha (0N)
- Mức 2: 80 kgN/ha (1N)
- Mức 3: 160 kgN/ha (2N)
Đạm được bón lót một lần cùng với lân và kali trước khi cấy
Thí nghiệm được bố trí theo phương pháp khối hoàn toàn ngẫu nhiên (RCBD)
với ba lần lặp lại lại, mỗi mức bón là một ô. Diện tích mỗi ô thí nghiệm 34 m
2
.
2.3.2. Các chỉ tiêu nghiên cứu
- Hiệu quả sinh khối của đạm (BE
N
) = BY/AN
- Hiệu quả sử dụng đạm đầu vào (IE
N
) = GY/AN
- Hiệu quả thu hồi của đạm tại mức bón 1N (RE
1N
) = (A1N- A0N)/APN
- Hiệu quả thu hồi của đạm tại mức bón 2N (RE
2N
) = (A2N- A0N)/APN
- Hiệu quả nông học của đạm tại mức bón 1N (AE
1N
) = GY1-GY0/INA
- Hiệu quả nông học của đạm tại mức bón 2N (AE
2N
) = GY2-GY0/INA
- Hiệu suất phân đạm (PFP
N
) = GY/APN
- Hiệu quả quang hợp của đạm (PE
N
) = CER/LNC
Trong đó:
BY: Năng suất sinh khối (g/m
2
), AN: Đạm tích lũy (g/m
2
), A0N: Đạm tích lũy tại
mức bón 0kg/ha (g/m
2
), A1N: Đạm tích lũy tại mức bón 80kg/ha (g/m
2
), A2N: Đạm tích
lũy tại mức bón 160 kg/ha (g/m
2
), APN: Lượng đạm bón, INA: Lượng đạm bón tăng lên
(g m
-2
), GY: Năng suất (g m
-2
), GY0: Năng suất tại mức bón 0 kgN/ha (g m
-2
), GY1:
Năng suất tại mức bón 80 kgN/ha (g m
-2
), GY2: Năng suất tại mức bón 160 kgN/ha (g
m
-2
), CER: Tốc độ quang hợp (µmol/m
2
/s), LNC: Hàm lượng đạm trong lá (mgN/dm
2
).
2.3.3. Phương pháp theo dõi các chỉ tiêu nghiên cứu
- Năng suất sinh khối (BY): Lấy mẫu trên 1m
2
(20 khóm) của các lần nhắc ở
các mức bón đạm lúc thu hoạch. Phơi khô mẫu và cân trọng lượng để tính năng suất
sinh khối.
- Năng suất hạt được tính theo công thức sau:
112
Năng suất =
(100 - hàm lượng nước trong hạt)
(100 - 14,5)
× Trọng lượng hạt
- Đạm tích lũy (AN) = Năng suất sinh khối × hàm lượng đạm trong cây
Hàm lượng trong cây được phân tích bằng máy CN-Corder (MT-700, Yanaco
Industry)
- Tốc độ quang hợp (CER): được đo bằng máy đo quang hợp xách tay (CIRAS-1,
Koio Industry)
- Hàm lượng đạm trong lá (LNC) được tính theo công thức sau:
LNC =
Hàm lượng đạm
Diện tích lá
3. Kết quả nghiên cứu và thảo luận
3.1. Ảnh hưởng của liều lượng đạm đến hiệu quả sinh khối của đạm, hiệu
quả sử dụng đạm đầu vào, hiệu quả thu hồi đạm, hiệu quả nông học của đạm và hiệu
suất phân đạm
Kết quả theo dõi được thể hiện qua bảng 1.
Bảng 1. Ảnh hưởng của liều lượng đạm
đến một số chỉ tiêu liên quan đến hiệu quả sử dụng đạm của lúa
Giống
Lượng N
(kg/ha)
Năng
suất
sinh
khối
(g/m
2
)
Năng
suất
hạt
(g/m
2
)
N tích
lũy
(g/m
2
)
Hiệu
quả
sinh
khối
sử
dụng
N
(g/g)
Hiệu
quả
đầu
vào
sử
dụng
N
(g/g)
Hiệu
quả
thu
hồi N
(%)
Hiệu
quả
nông
học
của N
(g/g)
Hiệu
suất
phân
N
(g/g)
Nipponbare
0 (0N)
1.146,4
488
7,4
154,3
65,7
-
-
-
80 (1N)
1.613,5
590
13,8
116,6
42,6
80,1
12,7
73,7
160 (2N)
1.538,7
656
17,3
89,0
38,0
61,6
10,5
41,0
Momiroma
n
0 (0N)
1.577,7
713
11,0
143,5
64,9
-
-
-
80 (1N)
1.799,4
914
16,1
111,7
56,7
63,9
25,1
114,2
160 (2N)
1.820,8
799
20,0
91,2
40,0
56,1
5,4
50,0
Nguồn biến động
ANOVA
Lượng N (A)
ns
**
**
**
**
**
**
**
Giống (B)
ns
**
ns
ns
*
ns
**
**
A*B
*
ns
ns
ns
*
ns
ns
*
**: Sai khác có ý nghĩa tại mức 0,01.
113
*: Sai khác có ý nghĩa tại mức 0,05.
ns: Sai khác không có ý nghĩa tại mức 0,05.
Kết quả bảng 1 cho thấy: Khi tăng lượng đạm bón đã không tăng hiệu quả sinh
khối của đạm và hiệu qủa sử dụng đạm đầu vào và nhìn chung hiệu quả sử dụng đạm
của giống Momiroman là cao hơn Nipponbare. Hiệu quả sinh khối của đạm
ở giống
Momiroman tại các mức bón đạm là: 143,5 (0N), 111,7 (1N) và 64,9 g/g (2N) và giống
Nipponbare là 154,3 (0N), 116,6 (1N) và 89,0 g/g (2N). Hiệu quả sử dụng đạm đầu vào
của giống Momiroman đạt 64,9 g/g tại mức bón 0N, 56,7 g/g tại mức bón 1N và 40,0
g/g tại mức bón đạm cao nhất (2N) và tương tự như vậy với giống Nipponbare đạt lần
lượt là 65,7 g/g (0N), 42,6 g/g (1N) và 38,0 g/g (2N). Jiang và đồng tác giả (2004), Peng
và đồng tác giả (2006) cho rằng nếu như tăng lượng đạm quá cao sẽ dẫn đến giảm hiệu
quả sinh khối của đạm và hiệu quả sử dụng đạm đầu vào.
Có sự sai khác có ý nghĩa về hiệu qủa thu hồi của đạm (RE
N
) giữa mức bón 1N
và 2N trên cả hai giống lúa nghiên cứu. RE
N
tại mức bón 1N cao hơn 2N ở cả hai giống,
giống Momiroman đạt 63,9 % (1N) và 56,1% (2N), giống Nipponbare đạt 80,1 % (1N)
và 61,6% (2N). Kết quả này chỉ ra rằng, tại mức bón đạm cao hơn, RE
N
đạt thấp hơn.
RE
N
của Momiroman là thấp hơn Nipponbare tại cả hai mức bón, bởi vì đạm tích lũy ở
mức bón 0N của Momiroman là cao hơn so với Nipponbare. Kết quả nghiên cứu của
Doberman và đồng tác giả (2002), Peng và đồng tác giả (2006) đã cho thấy rằng khi
tăng lượng đạm thì năng suất bình quân tăng từ 11 đến 40% và RE
N
tăng từ 31 đến 40%.
Kết quả nghiên cứu của chúng tôi chỉ phù hợp với trường hợp thứ nhất.
Hiệu quả nông học của đạm (AE
N
) giảm có ý nghĩa (P<0,01) khi tăng lượng
đạm và ở mức bón 1N, giống Momiroman có AE
N
lớn hơn giống Nipponbare nhưng
thấp hơn tại mức bón 2N do giảm năng suất. Kết quả này là phù hợp với những nghiên
cứu trước đó của Peng và đồng tác giả (2006), Haefele và đồng tác giả (2008). Như vậy,
kết quả nghiên cứu này cho thấy AE
N
là khá tốt và kết quả này là tương tự với nghiên
cứu của Dobermann và Faihurst (2000).
Tương tự như AE
N,
hiệu suất phân đạm (PFP
N
) giảm khi tăng lượng đạm bón và
PFP
N
của giống Momiroman là cao hơn so với giống Nipponbare. Điều này có nghĩa là
tăng lượng N bón đã làm tăng năng suất nhưng tốc độ tăng ở mức bón 1N là cao hơn
mức bón 2N và ở giống Momiroman lớn hơn giống Nipponbare. Tại mức bón 1N, giống
Momiroman có PFP
N
cao hơn giống Nipponbare là 40,5 g/g và tại mức bón 2N là 9,0
g/g.
3.2. Ảnh hưởng của liều lượng đạm đến hiệu quả sinh khối của đạm ở một số
thời kỳ sinh trưởng, phát triển của lúa
Hiệu quả sinh khối sử của đạm là một trong những chỉ tiêu quan trọng trong
đánh giá hiệu quả sử dụng đạm của cây. Kết quả nghiên cứu được thể hiện ở bảng 2.
114
Bảng 2. Ảnh hưởng của liều lượng đạm đến hiệu quả sinh khối của đạm
ở một số thời kỳ sinh trưởng, phát triển của lúa
Đơn vị: g/g
Giống
Lượng N
bón (kg/ha)
Thời kỳ sinh trưởng
Mạ
Làm đòng
Trỗ
Vào chắc
Nipponbare
80 (1N)
34,0
100,0
131,5
154,3
160 (2N)
28,8
76,8
109,4
133,5
Momiroman
80 (1N)
30,2
82,3
124,5
160,0
160 (2N)
58,6
71,6
117,0
142,3
Đồ thị. Hiệu quả sinh khối của đạm tại các mức bón
đạm khác nhau.
0
40
80
120
160
200
Mạ Làm đòng Trỗ Vào chắc
Các thời kỳ sinh trưởng
Hiệu quả sinh khối của đạm (g g
-1
)
Nipponbare 1N
Nipponbare 2N
Momiroman 1N
Momiroman 2N
Đồ thị. Hiệu quả sinh khối của đạm tại các mức bón đạm khác nhau.
Số liệu ở bảng 2 và đồ thị cho thấy: Khi tăng liều lượng đạm đã làm giảm hiệu
quả sinh khối của đạm (BEN) ở tất cả các thời kỳ sinh trưởng của cả hai giống lúa. Tuy
nhiên, cũng có sự khác nhau về BEN ở các lượng đạm bón cũng như giữa hai giống.
Nhìn chung, tại mức bón 1N giống Nipponbare có BEN lớn hơn giống
Momiroman ở tất cả các thời kỳ sinh trưởng, ngoại trừ thời kỳ vào chắc. BEN của giống
Momiroman tại mức bón 1N ở thời kỳ vào chắc là 160 g/g và Nipponbare là 154,3 g/g.
Điều này cũng có thể được giải thích rằng lượng đạm tích lũy trong cây tại mức bón 1N
của giống Momiroman là thấp hơn giống Nipponbare tại thời kỳ vào chắc. Ngược lại,
tại mức bón 2N giống Momiroman có BEN lớn hơn giống Nipponbare ở tất cả các thời
115
kỳ sinh trưởng, ngoại trừ thời kỳ làm đòng. BEN tại mức bón 2N ở thời kỳ làm đòng
của giống Momiroman và giống Nipponbare lần lượt là: 71,7 và 76,8 g/g. Tóm lại, BEN
giảm khi tăng lượng đạm bón là do tăng hàm lượng đạm tích lũy trong cây.
3.3. Ảnh hưởng của liều lượng đạm đến hiệu quả quang hợp của đạm ở một
số thời kỳ sinh trưởng, phát triển của lúa
Bảng 3. Ảnh hưởng của liều lượng đạm đến hiệu quả quang hợp của đạm (PE
N
)
ở một số thời kỳ sinh trưởng, phát triển của lúa
Đơn vị: µmol/s
Giống
Lượng N
bón (kg/ha)
Thời kỳ sinh trưởng
Làm đòng
Trỗ
Vào chắc
Chín
Nipponbare
80 (1N)
6,2
2,7
3,0
1,1
160 (2N)
5,4
3,9
3,5
1,4
Momiroman
80 (1N)
5,6
4,6
3,7
3,0
160 (2N)
5,3
4,6
4,2
4,0
Nguồn biến động
ANOVA
Lượng N (A)
ns
*
ns
*
Giống (B)
**
**
*
**
A*B
ns
ns
ns
ns
**: Sai khác có ý nghĩa tại mức 0,01.
*: Sai khác có ý nghĩa tại mức 0,05.
ns: Sai khác không có ý nghĩa tại mức 0,05.
Kết quả ở bảng 3 cho thấy: Hiệu quả quang hợp của đạm (PE
N
) đã giảm theo các
thời kỳ sinh trưởng, phát triển. Nhìn chung, PE
N
tại mức bón 2N là cao hơn 1N, ngoại
trừ thời kỳ làm đòng và giống Momiroman có PE
N
lớn hơn giống Nipponbare.
4. Kết luận
- Tăng lượng đạm bón đã làm giảm tất cả các chỉ tiêu liên quan đến hiệu quả sử
dụng đạm của lúa.
+ Hiệu quả sinh khối của đạm ở giống Momiroman là thấp hơn giống
Nippobare tại mức bón 0N và 1N nhưng cao hơn mức bón 2N.
+ Hiệu quả đầu vào của đạm ở giống Momiroman cao hơn giống Nipponbare
tại mức bón 1N và 2N nhưng thấp hơn ở mức không bón (0N).
116
+ Tại mức bón 1N, hiệu quả nông học của đạm
ở giống Nipponbare là nhỏ
hơn giống Momiroman nhưng lại cao hơn tại mức bón 2N.
+ Hiệu quả thu hồi đạm của giống Nipponbare cao hơn giống Momiroman
và hiệu suất phân đạm của giống Momiroman cao hơn giống Nipponbare.
- Tăng liều lượng đạm đã làm giảm hiệu quả sinh khối của đạm ở tất cả các thời
kỳ sinh trưởng của cả hai giống.
- Tăng liều lượng đạm đã làm cải thiện rất tốt hiệu quả quang hợp của đạm và
giống Momiroman có hiệu quả quang hợp của đạm
lớn hơn giống Nipponbare.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Dawson J. C., Huggins D. R. & Jones S. S., Characterizing nitrogen use efficiency in
natural and agricultural ecosystems to improve the performance of cereal crops in low-
input and organic agricultural systems, Field Crops Research, 107, (2008), 89-101.
[2]. Dobermann A., Witt C., Abdulrachma S., Gines H., Nagarajan R., Son T. T., Tan P. S.,
Wang G. H., Chien N. V., Thoa V. T. K., Phung C. V., Stalin P., Muthukrishanan P.,
Ravi V., Babu M., Chatuporn S., Kongchum M., Sun Q., Fu R., Simbahan G. C. &
Adviento M. A. A., Site-specific nutrient management for intensive rice cropping
systems in Asia, Field Crops Research, 74, (2002), 37-66.
[3]. Ida M., Ohsugi R., Sasaki H., Aoki N. & Yamagishi T., Contribution of nitrogen
absorbed during ripening period to grain filling in a high-yielding rice variety,
Takanari, Plant production Science, 12, (2009), 176-184.
[4]. Jiang L., Dai T., Jian D., Cao W., Gan X. & Wei S., Characterizing physiological N-use
efficiency as influenced by nitrogen management in three rice cultivars, Field Crops
Research, 88, (2004), 239-250.
[5]. Peng S., Buresh R. J., Huang J., Yang J., Zou Y., Zhong X., Guanghuo, Wang G. &
Zhang F., Strategies for overcoming low agronomic nitrogen use efficiency in irrigated
rice systems in China, Field Crops Research, 96, (2006), 37-47.
117
STUDY ON NITROGEN USE EFFICIENCY OF NEW HIGH-YIELDING RICE
CULTIVARS AT DIFFERENT LEVELS OF NITROGEN FERTILIZER
Trinh Thi Sen, Tran Van Ty
College of Agriculture and Forestry, Hue University
SUMMARY
The field experiment was conducted in summer 2009 in Japan with three levels of N on
2 rice varieties. Results indicated that increasing N rate decreased all the nitrogen use
efficiency parameters, and in general nitrogen use efficiency of a newly developed high-yielding
rice cultivar, “Momiroman” was higher than control cultivar “Nipponbare”. However, biomass
use efficiency was lower in Momiroman than in Nipponbare except that in 2N. Contrary to
biomass use efficiency, internal N use efficiency of Momiroman was higher than Nipponbare.
Comparison with control cultivar, recovery efficiency of N was lower in Momiroman, but the
dose of N fertilizer was increased from 1N to 2N. Recovery efficiency of N in Momiroman
decreased only 7,8% while Nipponbare was 18,5%. Agronomic N use efficiency at 1N was
higher in Momiroman than Nipponbare, but lower at 2N. Nitrogen use efficiency was higher in
Momiroman than Nipponbare at the both N levels. The higher of Momiroman in nitrogen use
efficiency compariing with Nipponbare at 1N was 40,5 g g
-1
and at 2N was 9,0 g g
-1
. Increasing
the dose of N fertilizer decreased the biomass N use efficiency at every growth stage for both
cultivars. The biomass N use efficiency at 1N was higher in Nipponbare than Momiroman but
lower than that at 2N at all growth stages, except that at the panicle initiation stage. Nitrogen
fertilizer improved photosynthetic N use efficiency fair clearly, and Momiroman was higher than
Nipponbare.
Key words: Nitrogen use efficiency, levels of nitrogen fertilizer, Momiroman,
Nipponbare.