ảnh hưởng của bón phân hữu cơ vi sinh từ rơm rạ đến sự phát thải khí ch4, n2o gây hiệu ứng nhà kính và năng suất lúa om5451
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.99 MB, 66 trang )
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA NÔNG NGHIỆP & SINH HỌC ỨNG DỤNG
PHAN HOÀNG KHANG
ẢNH HƯỞNG CỦA BÓN PHÂN HỮU CƠ VI SINH
TỪ RƠM RẠ ĐẾN SỰ PHÁT THẢI KHÍ CH4, N2O
GÂY HIỆU ỨNG NHÀ KÍNH VÀ
NĂNG SUẤT LÚA OM5451
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
NGÀNH: NÔNG HỌC
2014
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA NÔNG NGHIỆP & SINH HỌC ỨNG DỤNG
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
NGÀNH: NÔNG HỌC
ẢNH HƯỞNG CỦA BÓN PHÂN HỮU CƠ VI SINH
TỪ RƠM RẠ ĐẾN SỰ PHÁT THẢI KHÍ CH4, N2O
GÂY HIỆU ỨNG NHÀ KÍNH VÀ
NĂNG SUẤT LÚA OM5451
Cán bộ hướng dẫn
Sinh viên thực hiện
TS. NGUYỄN THÀNH HỐI
PHAN HOÀNG KHANG
MSSV: 3113244
Lớp: TT1119A1
2014
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA NÔNG NGHIỆP VÀ SINH HỌC ỨNG DỤNG
BỘ MÔN DI TRUYỀN GIỐNG NÔNG NGHIỆP
--------------------------------------------------------------------------------------------------
Luận văn tốt nghiệp Kỹ sư ngành Nông học, với đề tài:
ẢNH HƯỞNG CỦA BÓN PHÂN HỮU CƠ VI SINH
TỪ RƠM RẠ ĐẾN SỰ PHÁT THẢI KHÍ CH4, N2O
GÂY HIỆU ỨNG NHÀ KÍNH VÀ
NĂNG SUẤT LÚA OM5451
Do sinh viên Phan Hoàng Khang thực hiện.
Kính trình hội đồng chấm luận văn tốt nghiệp.
Cần Thơ, ngày … tháng … năm 2014
Cán bộ hướng dẫn
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân. Các số liệu,
kết quả trình bày trong luận văn là trung thực và chưa được công bố trong bất kỳ
luận văn nào trước đây.
Tác giả luận văn
Phan Hoàng Khang
ii
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA NÔNG NGHIỆP VÀ SINH HỌC ỨNG DỤNG
BỘ MÔN DI TRUYỀN GIỐNG NÔNG NGHIỆP
-------------------------------------------------------------------------------------------------
Hội đồng chấm luận văn tốt nghiệp đã chấp nhận luận văn tốt nghiệp Kỹ sư
ngành Nông học với đề tài:
ẢNH HƯỞNG CỦA BÓN PHÂN HỮU CƠ VI SINH
TỪ RƠM RẠ ĐẾN SỰ PHÁT THẢI KHÍ CH4, N2O
GÂY HIỆU ỨNG NHÀ KÍNH VÀ
NĂNG SUẤT LÚA OM5451
Do sinh viên Phan Hoàng Khang thực hiện và bảo vệ trước hội đồng.
Ý kiến của hội đồng chấm luận văn tốt nghiệp: .....................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
Luận văn tốt nghiệp được hội đồng đánh giá ở mức: .............................................
Cần Thơ, ngày … tháng … năm 2014
Thành viên Hội đồng
...................................
....................................
DUYỆT KHOA
Trưởng Khoa Nông Nghiệp & SHƯD
iii
...............................
QUÁ TRÌNH HỌC TẬP
I. Lý lịch sơ lược
Họ và tên: Phan Hoàng Khang
Giới tính: Nam
Ngày, tháng, năm sinh: 05/11/1992
Dân tộc: Kinh
Nơi sinh: Xã Thới Sơn, huyện Tịnh Biên, tỉnh An Giang
Cha: Phan Văn Mộng
Năm sinh: 1961
Mẹ: Đào Thị Hà
Năm sinh: 1961
Chỗ ở hiện tại: Tổ 4, ấp Núi Két, xã Thới Sơn, huyện Tịnh Biên, tỉnh An Giang
Email:
Điện thoại: 01658973340
II. Quá trình học tập
1. Tiểu học
Thời gian: 1998-2003
Trường: Tiểu học “A” Nhà Bàng. Địa chỉ: Thị trấn Nhà Bàng, huyện Tịnh
Biên, tỉnh An Giang.
2. Trung học Cơ sở
Thời gian: 2003-2007
Trường: Trung học cơ sở Lê Hồng Phong. Địa chỉ: Thị trấn Nhà Bàng,
huyện Tịnh Biên, tỉnh An Giang.
3. Trung học Phổ thông
Thời gian: 2007-2010
Trường: Trung học phổ thông Tịnh Biên. Địa chỉ: Thị trấn Nhà Bàng,
huyện Tịnh Biên, tỉnh An Giang.
4. Đại học
Thời gian: 2011-2014
Trường: Đại học Cần Thơ. Địa chỉ: Đường 3/2, phường Xuân Khánh,
quận Ninh Kiều, TP Cần Thơ.
Chuyên ngành: Nông học (khóa 37).
Ngày … tháng … năm 2014
Phan Hoàng Khang
iv
LỜI CẢM TẠ
Kính dâng!
Cha mẹ đã hết lòng nuôi nấng, dạy dỗ con khôn lớn nên người.
Xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến
- Thầy Nguyễn Thành Hối và thầy Ngô Ngọc Hưng đã tận tình hướng dẫn,
truyền đạt kinh nghiệm, góp ý và cho những lời khuyên hết sức bổ ích trong việc
nghiên cứu và hoàn thành luận văn này.
- Cố vấn học tập Nguyễn Lộc Hiền đã quan tâm và dìu dắt lớp tôi hoàn
thành tốt khóa học.
- Quý Thầy, Cô trường Đại học Cần Thơ, khoa Nông nghiệp và Sinh học
Ứng dụng đã tận tình truyền đạt kiến thức trong suốt khóa học.
Xin chân thành cảm ơn!
- Anh Nguyễn Quốc Khương và anh Mai Vũ Duy đã giúp tôi hoàn thành
số liệu và chỉnh sửa luận văn.
- Anh Đỗ Tấn Trung lớp Cao học Trồng trọt khóa 19 cùng các bạn Tuyết
Nhung, Xương, Trinh, Kiều Anh, Trọng Hữu, Trạng, Thật, Vương, Ngọc Hữu,
đã hết lòng giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài.
Thân gửi về!
Các bạn lớp Nông học khóa 37 những lời chúc sức khỏe và thành đạt
trong tương lai.
Phan Hoàng Khang
v
PHAN HOÀNG KHANG. 2014. “Ảnh hưởng của bón phân hữu cơ vi sinh từ
rơm rạ đến sự phát thải khí CH4, N2O gây hiệu ứng nhà kính và năng suất
lúa OM5451”. Luận văn tốt nghiệp Kỹ sư Nông học, khoa Nông nghiệp và Sinh
học Ứng dụng, trường Đại học Cần Thơ, 43 trang. Cán bộ hướng dẫn: TS.
Nguyễn Thành Hối.
--------------------------------------------------------------------------------------------------
TÓM LƯỢC
Đề tài được thực hiện tại khu thí nghiệm Bộ môn khoa học cây trồng,
khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng từ tháng 06-12/2013 nhằm đánh giá
ảnh hưởng của phân hữu cơ vi sinh từ rơm rạ đến sự phát thải khí CH4, N2O và
năng suất lúa OM5451. Thí nghiệm 1 nhân tố được bố trí theo thể thức khối hoàn
toàn ngẫu nhiên với 3 lần lặp lại, gồm 4 nghiệm thức là: (1) Rơm + Nấm
Trichoderma (Đối chứng); (2) Rơm + Nấm Trichoderma + Phân đạm + Phân lân
+ Vi khuẩn cố định đạm Azospirillum + Vi khuẩn hòa tan lân Pseudomonas
stutzeri; (3) Rơm + Nấm Trichoderma + Phân đạm + Vi khuẩn cố định đạm
Azospirillum; (4) Rơm + Nấm Trichoderma + Phân lân + Vi khuẩn hòa tan lân
Pseudomonas stutzeri. Kết quả thí nghiệm cho thấy ở nghiệm thức rơm ủ với
nấm Trichoderma có bổ sung phân đạm, phân lân, vi khuẩn cố định đạm
Azospirillum và vi khuẩn hòa tan lân Pseudomonas stutzeri làm giảm phát thải
khí CH4, N2O hơn so với nghiệm thức đối chứng chỉ ủ rơm với nấm
Trichoderma. Trong điều kiện nhà lưới, bón phân rơm ủ với nấm Trichoderma có
bổ sung phân đạm, phân lân, vi khuẩn cố định đạm Azospirillum và vi khuẩn hòa
tan lân Pseudomonas stutzeri đã làm tăng số hạt trên bông, tỷ lệ hạt chắc do đó
làm tăng năng suất lúa (4,69 tấn/ha).
vi
MỤC LỤC
QUÁ TRÌNH HỌC TẬP ............................................................................................. iv
LỜI CẢM TẠ ............................................................................................................... v
TÓM LƯỢC................................................................................................................ vi
DANH SÁCH BẢNG.................................................................................................. ix
DANH SÁCH HÌNH .................................................................................................... x
DANH SÁCH CHỮ VIẾT TẮT .................................................................................. xi
GIỚI THIỆU ................................................................................................................ 1
CHƯƠNG 1 LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU ..................................................................... 2
1.1 Khái quát về cây lúa ............................................................................................... 2
1.1.1 Đặc điểm thực vật ................................................................................................ 2
1.1.1.1 Rễ ................................................................................................................... 2
1.1.1.2 Thân ................................................................................................................. 2
1.1.1.3 Lá ................................................................................................................... 2
1.1.1.4 Hoa lúa ............................................................................................................. 3
1.1.1.5 Hạt lúa .............................................................................................................. 3
1.1.2 Các giai đoạn sinh trưởng của cây lúa .................................................................. 3
1.1.2.1 Giai đoạn tăng trưởng ....................................................................................... 3
1.1.2.2 Giai đoạn sinh sản............................................................................................. 4
1.1.2.3 Giai đoạn chín................................................................................................... 4
1.1.3 Một số yếu tố ảnh hưởng đến sinh trưởng và năng suất lúa .................................. 5
1.1.3.1 Nhiệt độ ............................................................................................................ 5
1.1.3.2 Ánh sáng........................................................................................................... 5
1.1.3.3 Gió ................................................................................................................... 5
1.1.4 Một số yếu tố cấu thành năng suất lúa .................................................................. 5
1.1.4.1 Số bông trên m2 ................................................................................................ 6
1.1.4.2 Số hạt trên bông ................................................................................................ 6
1.1.4.3 Tỷ lệ hạt chắc ................................................................................................... 6
1.1.4.4 Trọng lượng 1000 hạt ....................................................................................... 6
1.2 Vai trò của phân hữu cơ đối với cây trồng............................................................... 7
1.2.1 Nguồn gốc chất hữu cơ ........................................................................................ 7
1.2.2 Khái niệm phân hữu cơ ........................................................................................ 7
1.2.3 Một số loại phân hữu cơ ...................................................................................... 8
1.2.3.1 Phân chuồng ..................................................................................................... 8
1.2.3.2 Phân rác và phân vi sinh ................................................................................... 8
1.2.3.3 Phân hữu cơ ...................................................................................................... 8
vii
1.2.4 Vai trò của phân hữu cơ ....................................................................................... 9
1.2.4.1 Phân hữu cơ cải tạo lý tính của đất .................................................................... 9
1.2.4.2 Phân hữu cơ cải tạo hóa tính của đất ................................................................. 9
1.2.4.3 Phân hữu cơ đối với sinh trưởng và năng suất cây lúa ..................................... 10
1.3 Vai trò của các chất dinh dưỡng đến sự phát triển của cây lúa ............................... 10
1.3.1 Vai trò của đạm ................................................................................................. 10
1.3.2 Vai trò của lân ................................................................................................... 10
1.4 Sự phát thải CH4 và N2O trong nông nghiệp ......................................................... 11
1.4.1 Sự phát thải CH4 và N2O trong nông nghiệp ...................................................... 11
1.4.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến sự phát thải CH4 ....................................................... 11
1.4.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến sự phát thải N2O ....................................................... 12
1.5 Cố định đạm của vi khuẩn Azospirillum ................................................................ 13
1.6 Vi khuẩn hòa tan lân Pseudomonas stutzeri .......................................................... 14
1.7 Hiệu quả của nấm Trichderma trong việc phân hủy cellulose và tăng năng suất cây
trồng... ................................................................................................................. 14
1.8 Sơ lược về sự phát thải khí nhà kính ..................................................................... 15
CHƯƠNG 2 PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP.............................................. 16
2.1 Phương tiện .......................................................................................................... 16
2.2 Phương pháp ........................................................................................................ 18
2.2.1 Mô tả thí nghiệm ............................................................................................... 18
2.2.2 Kỹ thuật ủ phân rơm hữu cơ............................................................................... 18
2.2.3 Biện pháp canh tác lúa ....................................................................................... 19
2.2.4 Chỉ tiêu theo dõi ................................................................................................ 19
2.2.4.1 Phương pháp thu mẫu khí CH4 và N2O ........................................................... 19
2.2.4.2 Phân tích mẫu ................................................................................................. 20
2.2.4.3 Chỉ tiêu nông học ............................................................................................ 20
2.2.4.4 Thành phần năng suất và năng suất thực tế...................................................... 20
2.2.5 Phân tích số liệu................................................................................................. 21
CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ THẢO LUẬN ................................................................... 22
3.1 Ảnh hưởng của biện pháp bón phân hữu cơ vi sinh từ rơm rạ đến sự phát thải khí
CH4............ ........................................................................................................... 22
3.1.1 Tốc độ phát thải khí CH4 ................................................................................... 22
3.1.2 Ước lượng tổng lượng khí phát thải CH4 được qui đổi thành lượng phát thải CO2
(kg CO2 tương đương/3 đợt bón phân/ha) .......................................................... 23
3.2 Ảnh hưởng của biện pháp bón phân hữu cơ vi sinh từ rơm rạ đến sự phát thải khí
N2O………........................................................................................................... 24
viii
3.2.1 Tốc độ phát thải khí N2O ................................................................................... 24
3.2.2 Ước lượng tổng lượng khí phát thải N2O được qui đổi thành lượng phát thải CO2
(kg CO2 tương đương/3 đợt bón phân/ha) .......................................................... 25
3.3 Ảnh hưởng của biện pháp bón phân hữu cơ vi sinh từ rơm rạ đến sinh trưởng của
cây lúa ……. ........................................................................................................ 26
3.3.1 Chiều cao cây .................................................................................................... 26
3.3.2 Số chồi trên m2 .................................................................................................. 28
3.4 Các thành phần năng suất và năng suất ................................................................. 30
3.4.1 Số bông trên m2 ................................................................................................. 30
3.4.2 Số hạt trên bông ................................................................................................. 31
3.4.3 Tỷ lệ hạt chắc .................................................................................................... 32
3.4.4 Trọng lượng 1000 hạt ........................................................................................ 33
3.4.5 Năng suất thực tế ............................................................................................... 33
CHƯƠNG 4 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ................................................................. 35
4.1 Kết luận ................................................................................................................ 35
4.2 Đề nghị................................................................................................................. 35
TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................................... 36
PHỤ CHƯƠNG
ix
DANH SÁCH BẢNG
Bảng
Tựa bảng
Trang
2.1
Đặc tính hóa học đất trong thẩm kế (0-20 và 20-50cm) tại khu thực
nghiệm Đại học Cần Thơ
16
2.2
Các nghiệm thức thí nghiệm
18
2.3
Liều lượng vật liệu bổ sung ủ rơm hữu cơ của 4 nghiệm thức thí
nghiệm
18
2.4
Thời điểm và liều lượng bón phân
19
2.5
Thời điểm lấy mẫu CH4 và N2O
19
2.6
Tiềm năng nóng lên toàn cầu
20
3.1
Tổng lượng phát thải khí CH4 được qui đổi thành lượng phát thải
CO2 (kg CO2 tương đương)
24
3.2
Tổng lượng phát thải khí N2O được qui đổi thành lượng phát thải
CO2 (kg CO2 tương đương)
26
3.3
Ảnh hưởng của biện pháp bón phân hữu cơ vi sinh từ rơm rạ đến
chiều cao (cm) cây lúa
28
3.4
Ảnh hưởng của biện pháp bón phân hữu cơ vi sinh từ rơm rạ đến
số chồi của cây lúa
29
3.5
Ảnh hưởng của biện pháp bón phân hữu cơ vi sinh từ rơm rạ đến
thành phần năng suất lúa
30
x
DANH SÁCH HÌNH
Hình
Tựa hình
Trang
2.1
Cách đặt đế thu mẫu, đế thu mẫu (Basement) (a) và bồn lysimeter
(b)
17
2.2
Buồng khép kính (closed chamber) để thu khí (a) và ảnh minh họa
thu khí CH4 và N2O (b)
17
2.3
Những dụng cụ liên quan đến thu mẫu khí: ống tiêm 60 ml (a),
quạt đảo khí (b), nhiệt kế (c), chai 10 ml (d)
17
3.1
Tốc độ phát thải khí CH4 qua các giai đoạn sinh trưởng của lúa
23
3.2
Tốc độ phát thải khí N2O qua các giai đoạn sinh trưởng của lúa
25
3.3
Ảnh hưởng của biện pháp bón phân hữu cơ vi sinh từ rơm rạ đến
số hạt trên bông của lúa OM5451
32
3.4
Ảnh hưởng của biện pháp bón phân hữu cơ vi sinh từ rơm rạ đến
tỷ lệ hạt chắc của lúa OM5451
33
3.5
Ảnh hưởng của biện pháp bón phân hữu cơ vi sinh từ rơm rạ đến
năng suất lúa OM5451
34
xi
DANH SÁCH CHỮ VIẾT TẮT
ĐBSCL: Đồng bằng sông Cửu Long
ĐBSH: Đồng bằng sông Hồng
ĐHCT: Đại học Cần Thơ
IPCC: Intergovermantal Panel on Climate Change
KHKT: Khoa học kỹ thuật
NN & SHƯD: Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng
NSKBP: Ngày sau khi bón phân
NSS: Ngày sau sạ
NXB: Nhà xuất bản
NXBNN: Nhà xuất bản nông nghiệp
TP. HCM: Thành phố Hồ Chí Minh
USDA: United States Department of Agriculture
xii
GIỚI THIỆU
Ở đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) lúa là cây trồng chính trong hệ
thống canh tác và có diện tích trồng lúa lớn nhất nước là 3,86 triệu ha (Niên giám
thống kê, 2009). Nông dân có tập quán canh tác lúa từ hai đến ba vụ trong năm
và lượng rơm rạ còn lại trên đồng ruộng sau thu hoạch lúa Đông Xuân trung bình
là 4,5 tấn/ha (Nguyễn Thành Hối, 2008) thì ước tính khoảng 17,4 triệu tấn rơm rạ
trong một năm được thải ra. Tuy vậy, hầu hết rơm rạ sau khi thu hoạch được đốt
hoặc chuyển đi nơi khác mà không được hoàn trả lại. Khói bụi khi đốt rơm rạ
làm ô nhiễm không khí bao gồm khí CO2, CO, CH4, các Oxit Nitơ, Hydrocarbon,
bụi hay vật chất dạng hạt... Lượng phát thải các loại khí thải khác như CH4 là
1,0-3,9 ngàn tấn/năm, CO là 28,3-113,2 ngàn tấn/năm (Nguyễn Mộng Cường và
ctv., 1999). Một số kết quả nghiên cứu trước đây cho thấy khi bổ sung vi sinh vật
vào rơm rạ như: Arpergillus, Trichoderma, Penicillium, Pseudomonas, Bacillus
và Azotobacter, Pleurotus sojarcaju và Trichoderma viride thì rơm rạ phân hủy
nhanh hơn, giảm tỷ lệ C/N và gia tăng hàm lượng các chất N, P, K,… (Gaur và
ctv., 1990, Ramaswami and Tran Thi Ngoc Son, 1996 and 1997; Trần Thị Ngọc
Sơn và ctv., 2009).
ĐBSCL với khoảng 20 triệu tấn rơm rạ được thải ra hằng năm, việc nghiên
cứu biện pháp trả lại nguồn dinh dưỡng cho đất bằng rơm rạ hữu cơ qua xử lý đã
làm tăng năng suất, giảm chi phí phân bón hóa học (Trần Thị Ngọc Sơn và ctv.,
2011). Đồng thời Sampanpanish (2012), cho rằng tăng cường việc bón phân hữu
cơ đã làm giảm phát thải lượng khí gây hiệu ứng nhà kính vì làm giảm phân bón
hóa học. Do đó để giải quyết vấn đề phân hủy rơm rạ nhanh chóng trong điều
kiện trồng lúa tránh bị ngộ độc hữu cơ và góp phần hạn chế hai chất khí CH4 và
N2O gây hiệu ứng nhà kính là điều hết sức cần thiết.
Nhằm giải quyết vấn đề này, đề tài “Ảnh hưởng của bón phân hữu cơ vi
sinh từ rơm rạ đến sự phát thải khí CH4, N2O gây hiệu ứng nhà kính và
năng suất lúa OM5451” được thực hiện nhằm đánh giá ảnh hưởng của phân hữu
cơ vi sinh từ rơm rạ đến sự phát thải khí CH4, N2O và năng suất lúa OM5451.
1
CHƯƠNG 1 LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU
1.1 Khái quát về cây lúa
1.1.1 Đặc điểm thực vật
1.1.1.1 Rễ
Rễ lúa thuộc loại rễ chùm, có chức năng giữ vững cây trong đất và hút
nước, dinh dưỡng để nuôi cây. Rễ lúa có 2 loại: rễ mầm và rễ phụ. Khi hạt nảy
mầm, rễ xuất hiện đầu tiên là rễ mầm. Tiếp theo là các rễ khác mọc ra từ các đốt
thân (rễ phụ) và khi cây lúa có một lá thật thì cây lúa đã có 4-6 rễ mới. Càng về
sau số lượng rễ càng nhiều. Số lượng rễ nhiều hay ít tùy thuộc vào số mắt ở đốt
thân. Bộ rễ lúa thường có khoảng 500-800 rễ với tổng chiều dài 168 m. Số rễ đạt
tối đa ở giai đoạn trước trổ bông và giảm khi vào thời kỳ chín (Đinh Thế Lộc,
2006).
1.1.1.2 Thân
Thân lúa gồm những mắt và lóng nối tiếp nhau. Lóng là phần thân rỗng ở
giữa hai mắt và thường được bẹ lá ôm chặt. Nếu đất ruộng có nhiều nước, sạ cấy
dày, thiếu ánh sáng, bón nhiều phân đạm thì lóng có khuynh hướng vươn dài và
mềm yếu làm cây lúa dễ đổ ngã (Nguyễn Ngọc Đệ, 2008).
Theo Yoshida (1982), cây lúa nào có lóng ngắn, thành lóng dày, bẹ lá ôm
sát thân thì lúa sẽ cứng chắc, ít đổ ngã và ngược lại. Ngoài ra, chiều cao cây phụ
thuộc vào số lóng, chiều dài lóng có thể bị ảnh hưởng bởi yếu tố môi trường và
đặc tính của giống (Grist, 1986).
Thân lúa gồm 2 loại: thân thật và thân giả. Thân giả do bẹ lá kết hợp lại
với nhau. Thân thật được tạo nên bởi các đốt lóng kế tiếp nhau. Nó được hình
thành kể từ khi cây lúa phân hóa đốt và là kết quả của sự vươn dài của các đốt.
Số đốt của thân nhiều hay ít tùy vào giống và ít thay đổi do điều kiện môi trường
(Đinh Thế Lộc, 2006).
1.1.1.3 Lá
Lá lúa bao gồm bẹ lá, phiến lá, tai lá, cổ lá và lưỡi lá. Trong đó phiến lá là
bộ phận quan trọng nhất, đó là nơi diễn ra quá trình quang hợp để tạo ra
cacbohydrat. Phiến lá gồm các gân lá chạy song song và một gân chính nằm ở
giữa, hầu hết các giống lúa gân chính của lá bắt đầu từ phiến lá đến tận chóp lá
(Vũ Văn Hiển và Nguyễn Văn Hoan, 1999).
Theo Karen and Julia (2003), lá lúa gồm phiến lá, cổ lá và bẹ lá. Phiến lá
là bộ phận quang hợp và thoát hơi nước, bề mặt trơn hoặc có lông tơ (IBPGRIRRI, 1980). Bẹ lá là phần ôm lấy thân lúa, dài khoảng 2 cm, giống lúa có phần
2
bẹ ôm sát thân thì cây lúa đứng vững, ít đỗ ngã (Grist, 1986). Cổ lá là phần nối
tiếp giữa phiến lá và bẹ lá. Cổ lá to hay nhỏ ảnh hưởng tới gốc độ của phiến lá.
Cổ lá càng nhỏ, góc lá càng hẹp, lá lúa càng thẳng đứng và càng thuận lợi cho
việc sử dụng ánh sáng mặt trời để quang hợp (Jennings et al., 1979).
Thông thường trên cây lúa có khoảng 5-6 lá xanh cùng hoạt động, sau giai
đoạn hoạt động thì các lá dưới gốc chuyển vàng rồi chết đi, các lá mới lại tiếp tục
hoạt động (Yoshida, 1972).
1.1.1.4 Hoa lúa
Hoa lúa là bộ phận quan trọng nhất của cây lúa, là kết quả của mọi hoạt
động sống của cây lúa. Đó cũng là bộ phận tạo ra hạt lúa. Phần hoa lúa dính với
thân gọi là cổ gié, các nhánh mọc ra từ hoa gọi là gié, gié sơ cấp mọc ra từ thân
chính, gié thứ cấp được sinh ra từ gié sơ cấp. Hoa lúa dính vào gié và sẽ hình
thành hạt lúa về sau này. Hoa lúa có nhiều hình dạng khác nhau từ thẳng đến
cong đầu hay cong tròn, thường thì sau khi trổ khoảng 20-25 ngày thì bông lúa
chín (Nguyễn Đình Giao và Nguyễn Hữu Tề, 1997). Mỗi một hoa lúa được cấu
tạo bởi các bộ phận sau: Cuống hoa, mày kém phát triển, vỏ trấu ngoài, vỏ trấu
trong, 2 mày trấu, 6 nhị đực (mỗi nhị đực có chỉ nhị và bao phấn), nhụy (nhị cái,
gồm bầu nhụy và vòi nhụy), râu (Đinh Thế Lộc, 2006).
1.1.1.5 Hạt lúa
Theo Nguyễn Ngọc Đệ (2008) hạt lúa có cấu tạo gồm 2 phần: Phần vỏ và
phần hạt gạo. Vỏ lúa gồm 2 vỏ trấu ghép lại (trấu lớn và trấu nhỏ). Ở hai góc vỏ
trấu gắn vào đế hoa có mang hai tiểu dĩnh. Phần vỏ chiếm 20% trọng lượng hạt
lúa. Hạt gạo, hạt bên trong vỏ lúa, gồm những phần chính như sau phôi hay mầm,
nội nhũ, tầng aleuron, tinh bột.
1.1.2 Các giai đoạn sinh trưởng của cây lúa
Đời sống cấy lúa bắt đầu từ khi hạt này mầm cho đến lúc lúa chín có thể
chia làm ba giai đoạn chính như giai đoạn tăng trưởng, giai đạn sinh sản và giai
đoạn chín (Võ Tòng Xuân, 1984).
1.1.2.1 Giai đoạn tăng trưởng
Giai đoạn tăng trưởng bắt đầu từ khi hạt nảy mầm cho đến lúc cây lúa bắt
đầu phân hóa đòng. Giai đoạn cây lúa phát triển về thân lá, chiều cao tăng dần và
nhiều chồi mới. Trong điều kiện đủ dinh dưỡng, ánh sáng, thời tiết thuận lợi cho
cây lúa có thể bắt đầu nở bụi khi có lá thứ 5-6 (Võ Tòng Xuân, 1984). Trong điều
kiện quần thể ruộng lúa cây với mật độ cao dinh dưỡng hạn chế và mắt được sinh
ra từ nhánh thứ tư và sau cấy 20-25 ngày đã là nhánh vô hiệu, thời điểm chồi tối
đa có thể đạt cùng lúc hoặc trước hay sau thời kỳ làm phân hóa đòng theo giống
3
lúa (Võ Tòng Xuân, 1984). Thời gian sinh trưởng của các giống lúa kéo dài hay
ngắn khác nhau chủ yếu là do giai đoạn tăng trường này dài hay ngắn (Nguyễn
Ngọc Đệ, 2008).
Theo Nguyễn Thành Hối (2010), từ lúc nảy mầm đến phân hóa đòng
(tượng mầm hoa). Giai đoạn dài hay ngắn ngày (giống 100 ngày) giai đoạn này
từ 40-45 ngày các giống lúa mùa dài ngày có khi giai đoạn này kéo dài 4-6 tháng.
1.1.2.2 Giai đoạn sinh sản
Từ lúc phân hóa đòng đến trổ bông, thời gian này khoảng 30 ngày. Thời
gian của giai đoạn sinh sản này có thể dao động từ 20-25 ngày tùy theo giống lúa
(kể cả lùa mùa) và điều kiện canh tác (Nguyễn Thành Hối, 2010).
Lúc này chồi vô hiệu giảm nhanh, chiều cao tăng rõ rệt, đòng lúa phát
triển qua nhiều giai đoạn cuối cùng thoát khỏi bẹ của lá cờ, lúc này lúa trổ
(Nguyễn Ngọc Đệ, 2008).
Theo Võ Tòng Xuân (1984), muốn bông lúa hình thành nhiều hoa, vỏ trấu
đạt kích thước lớn nhất thì phải tạo điều kiện cho cây lúa có đầy đủ dinh dưỡng,
mức nước trong ruộng thích hợp, ánh sáng nhiều, không sâu bệnh tấn công và
thời tiết thuận lợi.
1.1.2.3 Giai đoạn chín
Từ lúc trổ bông đến chín hoàn toàn, tương tự thời gian của giai đoạn sinh
sản cho hầu hết các giống lúa (kể cả lúa mùa) là khoảng 25-30 ngày (Nguyễn
Thành Hối, 2010). Đặc điểm chung của giai đoạn này là hoa lúa nở, thụ phấn, thụ
tinh để hình thành hạt và quan trọng nhất là quá trình vận chuyển và tích hợp
chất đồng hóa từ thân lá vào hạt. Trong thời gian này nếu gặp điều kiện thuận lợi
thì sẽ giảm tỷ lệ hạt lép, tăng tỷ lệ hạt chắc (tăng số hạt trên bông) và nhất là tăng
khối lượng hạt (Bennito S. Vergara, 1991). Như vậy lúa ngắn hay dài ngày là do
kéo dài chủ yếu cùa giai đoạn sinh trưởng có thể thay đổi một ít do phụ thuộc vào
đặc tính giống lúa, đất đai, mùa vụ trồng, phân bón và chế độ chăm sóc khác,…
(Nguyễn Thành Hối, 2010). Giai đoạn chín được đặc trưng bởi sự sinh trưởng
của hạt, sự tăng kích thước và trọng lượng, sự đổi màu và già hóa của lá
(Yoshida, 1982).
4
1.1.3 Một số yếu tố ảnh hưởng đến sinh trưởng và năng suất lúa
1.1.3.1 Nhiệt độ
Theo Nguyễn Ngọc Đệ (2008), nhiệt độ ảnh hưởng đến sinh trưởng của
cây lúa nhanh hay chậm, tốt hay xấu. Tuy nhiên, quá trình sinh trưởng có phạm
vi giới hạn nhiệt độ từ 20oC-30oC, nếu nhiệt độ càng tăng thì lúa sinh trưởng
càng mạnh. Nếu nhiệt độ trên 40oC và nhỏ hơn 17oC thì sinh trưởng của cây lúa
chậm lại, nhiệt độ thấp hơn 13oC thì quá trình sinh trưởng sẽ ngừng, kéo dài
trong 1 tuần thì cây lúa sẽ chết. Ngoài ra, phạm vi nhiệt độ mà cây lúa có thể chịu
đựng và nhiệt độ mà cây lúa có thể sinh trưởng tốt tùy thuộc vào đặc điểm của
từng giống lúa, từng giai đoạn sinh trưởng của cây lúa.
1.1.3.2 Ánh sáng
Ánh sáng có sự ảnh hưởng rất lớn đến sự sinh trưởng, phát triển, phát dục
của cây lúa chủ yếu là cường độ ánh sáng trong ngày. Bởi vì, cường độ ánh sáng
ảnh hưởng trực tiếp đến sự quang hợp của cây lúa. Giai đoạn cây lúa còn non
thiếu ánh sáng cây lúa sẽ ốm yếu, lá nhạt dần chuyển sang màu vàng, lúa không
nở bụi. Giai đoạn làm đòng nếu ánh sáng không đủ bông lúa sẽ ngắn, ít hạt, sâu
bệnh dễ phát sinh (Bennito S. Vergara, 1991).
Thời kỳ trổ thiếu ánh sáng thì quá trình thụ phấn, thụ tinh bị trở ngại làm
tăng tỷ lệ hạt lép, giảm tỷ lệ hạt chắc. Giai đoạn lúa chín nhanh hơn và tập trung
hơn, ngược lại thời gian chín sẽ kéo dài ra (Nguyễn Ngọc Đệ, 2008).
1.1.3.3 Gió
Theo Nguyễn Ngọc Đệ (2008), cây lúa ở giai đoạn làm đòng và trổ nếu
gió mạnh sẽ ảnh hưởng đến quá trình hình thành và phát triển đòng, sự trổ bông,
thụ phấn, thụ tinh, sự tích lũy chất khô ở hạt bị trở ngại làm gia tăng tỷ lệ hạt lép
làm giảm năng suất. Tuy nhiên, nếu gió nhẹ sẽ giúp cho quá trình hô hấp, quang
hợp thuận lợi và góp phần tăng năng suất. Nếu giai đoạn chín mưa gió nhiều với
cường độ mạnh thì sẽ làm giảm năng suất do hiện tượng đỗ ngã.
1.1.4 Một số yếu tố cấu thành năng suất lúa
Theo Nguyễn Ngọc Đệ (2008), thì năng suất được hình thành và chịu ảnh
hưởng trực tiếp bởi một số yếu tố cấu thành năng suất như: số bông trên đơn vị
diện tích, tỷ lệ hạt chắc, số hạt trên bông và trọng lượng 1000 hạt. Mỗi thành
phần đó được quyết định ở một giai đoạn nhất định của cây trồng.
5
1.1.4.1 Số bông trên m2
Bông bắt đầu hình thành chỉ 15 ngày trước khi trổ, quá trình này xảy ra
song song với phát triển lá, quang hợp ở lá có vai trò quan trọng đến chất lượng
hạt trên bông (Counce et al., 2000). Nguyễn Đình Giao và ctv. (1997) cho rằng
trong bốn yếu tố tạo thành năng suất thì số bông trên bụi là yếu tố quyết định
nhất và sớm nhất. Nó có thể đóng góp 74% năng suất, trong khi đó số hạt và
trọng lượng hạt đóng góp 26%. Mức trội cao được ghi nhận rõ ràng đối với tính
trạng số bông trên bụi ở giống lúa cao sản (Nguyễn Thị Lang, 1994).
Số bông có tương quan nghịch với số hạt trên bông và trọng lượng hạt.
Nên khi trồng với mật độ quá dày, số bông trên một đơn vị diện tích sẽ tăng
nhưng số hạt trên bông và trọng lượng hạt sẽ giảm (Nguyễn Đình Giao và ctv.,
1997). Vì vậy, để nâng cao năng suất lúa cần có số bông trên m2 vừa phải, gia
tăng hạt chắc trên một đơn vị diện tích là biện pháp gia tăng năng suất tốt hơn là
gia tăng số bông trên m2 (Nguyễn Ngọc Đệ, 1998).
1.1.4.2 Số hạt trên bông
Đặc tính số hạt chắc trên bông chịu tác động rất lớn của điều kiện môi
trường. Số hạt chắc trên bông nhiều hay ít tùy thuộc vào số gié hoa phân hóa và
số gié hoa không phân hóa (Vũ Văn Hiển và Nguyễn Văn Hoan, 1999).
Theo Nguyễn Thạch Cân (1997), hoạt động của gen không cộng tính
chiếm ưu thế trong sự điều khiển tính trạng số hạt chắc trên bông. Ngoài ra, tùy
thuộc vào số hoa trên bông, đặc tính sinh lý của cây lúa và ảnh hưởng của điều
kiện ngoại cảnh mà tỷ lệ hạt chắc cao hay thấp (Nguyễn Ngọc Đệ, 1998).
1.1.4.3 Tỷ lệ hạt chắc
Nguyễn Thạch Cân (1997) cho rằng tính trạng tỷ lệ hạt chắc có thể do sự
điều khiển của đa gen không cộng tính chiếm ưu thế. Sự lép hạt là hiện tượng
phổ biến trong các dòng tuyển chọn do ba nguyên nhân chính là nhiệt độ quá
mức tối hảo, đổ ngã và bất thụ do lai hai tính không tương hợp gen (Jennings et
al., 1979).
Theo Nguyễn Ngọc Đệ (2008), tỷ lệ hạt chắc tùy thuộc vào số hoa trên
bông, ảnh hưởng của điều kiện ngoại cảnh và đặc tính sinh lý của cây lúa mà hạt
chắc nhiều hay ít. Nếu như số hoa trên bông quá nhiều sẽ dẫn đến tình trạng hạt
chắc thấp. Muốn năng suất cao thì tỷ lệ hạt chắc phải đạt trên 80%.
1.1.4.4 Trọng lượng 1000 hạt
Trọng lượng 1000 hạt là yếu tố cuối cùng tạo năng suất lúa. So với các
yếu tố khác thì trọng lượng 1000 hạt tương đối ít biến động, nó phụ thuộc chủ
6
yếu giống (Nguyễn Đình Giao và ctv., 1997). Theo Nguyễn Ngọc Đệ (2008), thì
điều kiện môi trường chỉ ảnh hưởng một phần vào thời kì giảm nhiễm (18 ngày
trước trổ) trên độ nảy mầm của hạt.
Theo Nguyễn Đình Giao và ctv. (1997), trọng lượng 1000 hạt do hai bộ
phận cấu thành, trọng lượng vỏ trấu chiếm 20% và trọng lượng hạt gạo chiếm
80% trọng lượng toàn hạt. Vì vậy, muốn có trọng lượng hạt gạo cao phải tác
động vào cả hai yếu tố này.
Trọng lượng 1000 hạt của giống có thể thay đổi trong một giới hạn nhất
định nhưng giá trị trung bình thì luôn ổn định. Đặc tính trọng lượng 1000 hạt rất
ít chịu tác động của điều kiện môi trường và có hệ số di truyền cao (Nguyễn Đình
Giao và ctv., 1997). Yoshida (1985), cho rằng khối lượng 1000 hạt của một giống
luôn giữ ổn định không có nghĩa là từng hạt có khối lượng như nhau, chúng thay
đổi trong một giới hạn nhất định nhưng giá trị trung bình thì luôn ổn định.
1.2 Vai trò của phân hữu cơ đối với cây trồng
1.2.1 Nguồn gốc chất hữu cơ
Nguồn gốc của chất hữu cơ trong đất là mô thực vật: thân, rễ, lá cây sau
khi chết sẽ bị mục nát, hoa màu sau khi thu hoạch thành phần còn lại là lá hay rễ
cũng bị phân hủy để cung cấp chất hữu cơ cho đất. Ngoài ra, động vật cũng là
nguồn cung cấp chất hữu cơ cho đất (Thái Công Tụng, 1969).
Cụ thể chất hữu cơ được bổ sung vào đất từ xác sinh vật (còn gọi là tàn
tích sinh vật) đây là nguồn hữu cơ chủ yếu. Sinh vật đã lấy thức ăn từ đất để tạo
nên cơ thể chúng và khi chết đi để lại những tàn tích hữu cơ cho đất. Trong xác
sinh vật có tới 4/5 là từ thực vật. Tính trung bình hàng năm đất được bổ sung từ
thực vật 5-18 tấn thân, rễ và lá trên thân (Nguyễn Thế Đặng và Nguyễn Thế
Hùng, 1999).
1.2.2 Khái niệm phân hữu cơ
Theo Ngô Ngọc Hưng và ctv. (2004), phân hữu cơ là tên gọi chung cho
các loại phân được sản xuất từ các vật liệu hữu cơ như các dư thừa thực vật, phân
chuồng, phân xanh, các chất thải thực vật, phế phẩm nông nghiệp và công nghiệp
được ủ thành phân. Theo Vũ Hữu Yêm (1995), phân hữu cơ là các hoạt chất sau
khi vùi vào đất sẽ được phân giải và có khả năng cung cấp chất dinh dưỡng cho
cây trồng, làm tăng hiệu lực của phân hóa học, cải tạo và tăng độ phì nhiêu cho
đất.
Kinh nghiệm trong quá trình sử dụng, nghiên cứu phân bón cho thấy để
đảm bảo năng suất cao và ổn định, việc cung cấp dinh dưỡng cho cây trồng chỉ
7
dựa vào phân vô cơ là không đủ, mà phải có phân hữu cơ ít nhất 25% tổng số
dinh dưỡng (Bùi Đình Dinh, 1998).
1.2.3 Một số loại phân hữu cơ
1.2.3.1 Phân chuồng
Phân chuồng là một hỗn hợp phân gia súc, gia cầm với xác bã thực vật.
Phân chứa đủ ba chất dinh dưỡng cơ bản là đạm, lân và kali cần thiết cho các loại
cây trồng. Ngoài ra, phân còn chứa nhiều nguyên tố vi lượng như: Bo, Cu, Mo,
Mn,… và những chất kích thích sinh trưởng như: auxin, heteroauxin, các loại
vitamin như: vitamin B, vitamin C,… (Ngô Ngọc Hưng và ctv., 2004).
1.2.3.2 Phân rác và phân vi sinh
Phân rác còn gọi là phân compost. Đó là loại phân hữu cơ được chế biến
từ rác, cỏ dại, thân lá cây xanh, bèo tây, rơm rạ, các chất thải rắn trong sinh hoạt.
Phân được ủ với một số loại phân, men như phân chuồng, nước giải, lân vôi,…
cho tới khi hoai mục (Đường Hồng Dật, 2002). Do phân compost là hỗn hợp của
nhiều loại rác thải nên hàm lượng dinh dưỡng trong loại phân này thường không
ổn định. Theo Ngô Ngọc Hưng và ctv. (2004), phân rác có thành phần dinh
dưỡng thấp hơn phân chuồng và thay đổi trong những giới hạn rất lớn tùy thuộc
vào bản chất và thành phần của rác.
Phân vi sinh là những chế phẩm sinh học trong đó có chứa các loài vi sinh
vật có ích. Có nhiều nhóm vi sinh vật có lợi bao gồm các loài vi khuẩn, nấm, xạ
khuẩn được sử dụng để làm phân bón. Trong đó, quan trọng nhất là nhóm vi sinh
vật cố định đạm, hòa tan lân, phân giải chất hữu cơ, kích thích tăng trưởng cây
trống,… (Đường Hồng Dật, 2002). Phân vi sinh thường chỉ phát huy tác dụng
trong những điều kiện đất đai và khí hậu thích hợp. Thường chúng phát huy tốt ở
các chân đất cao, đối với các loại cây trồng cạn.
1.2.3.3 Phân rơm hữu cơ
Lượng rơm rạ phụ phẩm sau thu hoạch của mỗi vụ là tương đối lớn, lượng
rơm rạ này chủ yếu được người dân đốt ngay tại đồng, làm như thế không những
gây ô nhiễm môi trường mà còn mất đi chất dinh dưỡng có trong đó. Theo Đỗ
Thị Thanh Ren (1999), cho rằng thành phần dinh dưỡng trong rơm rạ chứa
khoảng 0,6% N, 0,1% S, 1,5% K, 5% Si, 40% C. Nếu tỷ lệ rơm rạ: hạt là 2:3 thì
tổng số rơm rạ khoảng 600 triệu tấn. Vì vậy, tận dụng nguồn rơm rạ này đúng
cách có thể giữ lại nguồn dinh dưỡng cho đất vào mùa vụ sau.
Cách tận dụng nguồn rơm rạ tốt nhất là ủ chúng với nấm Trichoderma
(Trường ĐHCT) theo qui trình của Dương Minh (2009), không chỉ giữ được
thành phần dinh dưỡng mà còn góp phần tăng thêm các phần dinh dưỡng có
8
trong rơm rạ. Thời gian ủ khoảng 6-8 tuần tùy theo thời tiết, nếu nhiệt độ khối ủ
cao thì thời gian ủ có thể rút ngắn.
1.2.4 Vai trò của phân hữu cơ
1.2.4.1 Phân hữu cơ cải tạo lý tính của đất
Chất hữu cơ và mùn có tác dụng cải thiện trạng thái kết cấu đất, các keo
mùn gắn hạt đất với nhau tạo thành những hạt kết tốt bền vững, từ đó ảnh hưởng
đến toàn bộ lý tính đất như chế độ nước, chế độ khí, chế độ nhiệt, các tính chất
vật lý phổ biến của đất, làm cho việc làm đất cũng dễ dàng hơn (Trần Văn Chính,
2006).
Chất hữu cơ có tác dụng tích cực trong việc liên kết các cấu thể trong đất
bởi sự liên kết dính các hạt đất thành khối ổn định, hạn chế sự đóng ván trên bề
mặt của đất. Ngoài ra, chất hữu cơ có tương quan đến sự giảm dung trọng của
đất, tăng độ xốp của đất, tăng độ bền của đoàn lạp, giúp đất có cấu trúc tốt làm
cho đất thoáng khí, điều hòa nhiệt độ đất giúp bộ rễ cây trồng phát triển tốt hơn
(Hamblin, 1985).
1.2.4.2 Phân hữu cơ cải tạo hóa tính của đất
Sau khi phân giải chất hữu cơ sẽ cung cấp thêm các chất khoáng làm
phong phú thành phần thức ăn cho cây và sau khi mùn hóa sẽ làm tăng khả năng
trao đổi của đất (Vũ Hữu Yêm, 1995). Chất hữu cơ trong đất xúc tiến các phản
ứng hóa học xảy ra, giúp cải thiện điều kiện oxy hóa, gắng liền với sự di động và
kết tủa với các nguyên tố vô cơ trong đất. Nhờ các nhóm định chức có trong chất
hữu cơ mà các hợp chất mùn nói riêng, chất hữu cơ có trong đất nói chung làm
tăng khả năng hấp thụ của đất, giúp đất giữ được các chất dinh dưỡng, đồng thời
làm tăng tính đệm của đất (Trần Văn Chính, 2006).
Đất giàu mùn có tính đệm cao, chống chịu với những thay đổi đột ngột
của đất như phản ứng của đất, đảm bảo các phản ứng hóa học và quá trình oxy
hóa khử xảy ra bình thường, không gây hại cho cây trồng (Vũ Hữu Yêm và Ngô
Thị Đào, 2005). Ngoài ra, chất mùn của đất bảo vệ các chất N, P, S chống lại sự
phân hủy của vi sinh vật, cung cấp từ từ cho cây. Chất mùn còn tạo thành các
hợp chất chelate với các nguyên tố vi lượng, giữ cho các chất này hiện diện ở
dạng dễ hữu dụng cho cây.
Tuy nhiên, hàm lượng chất hữu cơ trong đất cũng bị ảnh hưởng của nhiều
yếu tố như: khí hậu, sa cấu và khả năng thoát nước của đất, thảm thực vật có trên
đất, sự luân canh cây trồng trên đất canh tác, sự hoàn trả lại rơm rạ sau mỗi vụ,
việc cung cấp phân bón hóa học cũng như phân bón hữu cơ cho cây trồng (Lê
Văn Khoa, 2000).
9
1.2.4.3 Phân hữu cơ đối với sinh trưởng và năng suất cây lúa
Theo nghiên cứu của Mark (1995), bón 10 tấn/ha phân rơm hữu cơ với độ
sâu 10 cm lớp đất mặt có 1% chất hữu cơ sẽ làm tăng lượng chất hữu cơ trong đất
lên khoảng 25%. Theo Nguyễn Ngọc Hà (2000), bón hoàn toàn cho lúa bằng
phân hữu cơ rơm rạ sẽ làm tăng năng suất lúa 16% so với hoàn toàn không bón.
Bón phân hữu cơ kết hợp với phân hóa học sẽ làm tăng năng suất lúa 22%. Ngoài
ra, khi sử dụng phân hữu cơ đơn thuần hoặc khi kết hợp phân hữu cơ với phân
hóa học sâu bệnh sẽ xuất hiện trễ hơn và gây thiệt hại ít hơn so với chỉ sử dụng
phân bón hóa học thông thường. Chất hữu cơ là nguồn cung cấp dinh dưỡng cho
cây trồng đã qua khoáng hóa. Chất hữu cơ không chỉ cung cấp chất dinh dưỡng
cho cây trồng mà còn giúp duy trì chất lượng đất theo hướng bền vững nhằm đạt
năng suất cao qua sự cải tạo tính chất lý hóa và sinh học của đất.
1.3 Vai trò của các chất dinh dưỡng đến sự phát triển của cây lúa
1.3.1 Vai trò của đạm
Đạm là nguyên tố quan trọng nhất giúp cho lúa sinh trưởng và phát triển,
tăng khả năng đẻ nhánh, các nhánh hữu hiệu và kiến tạo năng suất, N là một
trong bốn yếu tố cần thiết cho cây trồng mà nó thường thiếu trong hầu hết các
loại đất canh tác, nhưng lại hiện diện rất nhiều trong không khí ở dạng khí N2 mà
cây trồng không thể sử dụng được. Tuy nhiên hiệu suất sử dụng phân đạm cho
lúa lại thấp, thường không quá 40% (Nguyễn Như Hà, 2006). Trong khi đó,
nhiều nghiên cứu ở vùng nhiệt đới cho thấy nguồn đạm sinh học chỉ thỏa mãn
được khoảng 50 kg N/ha/vụ (Roger and Ladha, 1992). Mặt khác Fischer (2003),
cho rằng nguồn đạm tự nhiên từ sự cố định đạm sinh học với vi sinh vật sống tự
do chỉ đủ để sản xuất ra lúa gạo có năng suất 2-3,5 tấn/ha, cần lượng phân đạm từ
60-100 kg/ha, để đáp ứng nhu cầu cho cây lúa sinh trưởng và phát triển nhưng
nguồn đạm tự nhiên không thể cung ứng đủ, vì thế cần có một lượng phân đạm
hóa học cung ứng cho cây lúa để có năng suất ổn định (Stoltzuful et al., 1997).
1.3.2 Vai trò của lân
Cây xanh hấp thu P ở dạng vô cơ hòa tan, nhưng phần lớn P trong đất ở
dạng vô cơ không hòa tan hoặc hữu cơ, cây xanh không hấp thu được. Lượng P
hữu cơ chiếm từ 4-90% lượng phosphate của đất (Barber, 1985). Theo Premono
et al. (1996) cho biết cây trồng chỉ có thể hấp thu 0,1% lượng lân bón vào, phần
lớn được chuyển thành dạng khó tan trong đất thành dễ tan cây trồng hấp thu
được.
Lân có vai trò quan trọng trong sự phát triển của bộ rễ giúp cho lúa có thể
hút các chất dinh dưỡng từ đất, nhờ vậy xúc tiến sự phát triển của rễ và số nhánh
10
lúa, có ảnh hưởng tốc độ đẻ nhánh của cây lúa, làm cho cây lúa trổ bông đều,
chín sớm hơn, tăng năng suất và phẩm chất lúa. Trong một số trường hợp đất
phèn và đất phèn mặn thì lân có vai trò kìm hãm các chất độc tố giúp cho lúa sinh
trưởng và phát triển, ngoài ra lân có ảnh hưởng rất lớn đến năng suất cây trồng.
Lân giúp vi sinh vật trong đất hoạt động, phát triển mạnh, gia tăng sinh khối do
vậy sẽ giúp làm tốt cấu trúc đất, tăng độ phì nhiêu của đất. Nhu cầu lân của cây
lúa hút để tạo ra 1 tấn thóc là khoảng 7,1 kg P2O5, trong đó tích lũy chủ yếu vào
hạt (6 kg). Cây lúa hút mạnh nhất vào thời kì đẻ nhánh và làm đòng, nhưng xét
về cường độ hút mạnh nhất là vào thời kì đẻ nhánh (Nguyễn Như Hà, 2006).
1.4 Sự phát thải CH4 và N2O trong nông nghiệp
1.4.1 Sự phát thải CH4 và N2O trong nông nghiệp
Thí dụ ở Trung Quốc, sự phát thải CH4 xuất hiện ở thể oxy hóa khử thấp
hơn (< -100 mV) khi mà sự phát thải N2O lại xảy ra ở mức cao hơn (> +200
mV), và do đó có sự đối nghịch phát thải giữa hai loại khí nhà kính này (Hou et
al., 2000). Duy trì thế oxy hóa khử giữa -100 và +200 mV được khuyến cáo để
ngăn ngừa sự sản sinh CH4 và đủ thấp để khử N2O thành N2 (Helen and Smith,
2010).
Trong một thí nghiệm ở Đài Bắc, lượng phát thải khí CH4 cao ở giai đoạn
làm đòng và ra hoa và thấp ở giai đoạn cấy và chín trong vụ đầu tiên. Tốc độ phát
thải khí CH4 xảy ra nhanh từ 12 giờ trưa đến 3 giờ chiều và chậm lại từ 2 giờ đến
5 giờ sáng. Sự phát thải khí CH4 cho thấy sự tương quan cao với nhiệt độ không
khí và tương quan thấp với cường độ ánh sáng. Phát thải khí methane trong các
mùa vụ thứ hai (13,7-28,9 g m-2) cao hơn khoảng 2-5 lần so với mùa vụ đầu tiên
(2,6-11,7 g m-2). Hiện tượng này đã được đảo ngược khi ruộng cho ngập liên tục.
Ước tính tổng phát thải khí methane từ các cánh đồng lúa Đài Loan với hệ thống
tưới ngập liên tục vào năm 1996 là 27.352 và 69.060 mg, thấp hơn 231.147 mg
tính theo phương pháp IPCC (Intergovermantal Panel on Climate Change) khi
ruộng cho ngập lụt thường xuyên.
1.4.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến sự phát thải CH4
Khí CH4 phát thải từ ruộng lúa chủ yếu do chế độ nước và chất hữu cơ,
phát thải CH4 ít phụ thuộc và loại đất, thời tiết, cách làm đất, sử dụng phân bón
và giống lúa (Bronson et al., 1997). Theo Nguyễn Việt Anh (2010), khí CH4 phát
thải từ ruộng lúa chủ yếu do chế độ nước và phân giải chất hữu cơ ở điều kiện
yếm khí. Đây là quá trình phân giải sinh hóa phức tạp có sự tham gia của vi
khuẩn metan (Methanobacterium) và phụ thuộc vào các yếu tố môi trường, trong
đó chủ yếu là thế oxy hóa khử (Eh), chế độ nước, chất hữu cơ và nhiệt độ,… Sự
11
