Ảnh hưởng của biện pháp luân canh và quản lý nước đến một số đặc tính đất và cân bằng NPK trên đất phèn nhẹ trồng lúa

ii

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
_______

TRẦN QUANG GIÀU

ẢNH HƯỞNG CỦA BIỆN PHÁP LUÂN CANH VÀ
QUẢN LÝ NƯỚC ĐẾN MỘT SỐ ĐẶC TÍNH ĐẤT VÀ
CÂN BẰNG NPK TRÊN ĐẤT PHÈN NHẸ TRỒNG LÚA

LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP

Cần Thơ – Năm 2011


iii

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
_______

TRẦN QUANG GIÀU

ẢNH HƯỞNG CỦA BIỆN PHÁP LUÂN CANH VÀ
QUẢN LÝ NƯỚC ĐẾN MỘT SỐ ĐẶC TÍNH ĐẤT VÀ
CÂN BẰNG NPK TRÊN ĐẤT PHÈN NHẸ TRỒNG LÚA

Chuyên ngành: Đất và dinh dưỡng cây trồng
Mã số: 62 62 15 01

LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
1 PGS. TS. NGÔ NGỌC HƯNG
2 TS. PHẠM SỸ TÂN

Năm 2011


ii

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu “Ảnh hưởng của biện pháp luân canh
và quản lý nước đến một số đặc tính đất và cân bằng NPK trên đất phèn nhẹ trồng
lúa” này là của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận án là trung thực và
chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác.
Tác giả luận án

TRẦN QUANG GIÀU

ii


iii

TRANG CẢM TẠ

Xin chân thành biết ơn các Thầy hướng dẫn khoa học:
- PGS. TS. Ngô Ngọc Hưng, đã tận tình hướng dẫn các nội dung, phương pháp
cũng như giúp đỡ trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu đề tài;
- TS. Phạm Sỹ Tân, đã hướng dẫn giúp đề tài hoàn thiện.
Xin chân thành cảm ơn:
- Ban Giám hiệu Trường Đại học Cần Thơ;
- Ban Chủ nhiệm Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng;
- Khoa Sau đại học;
- Bộ môn Khoa học đất, Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng
Đã tạo điều kiện tốt cho công tác đào tạo nghiên cứu sinh;
- Các bạn đồng nghiệp trong Bộ môn Khoa học đất: Phan Toàn Nam, Trần Minh
Giàu, Nguyễn Minh Đông đã hỗ trợ trong thực hiện các nghiên cứu thí nghiệm đồng
ruộng và phân tích các mẫu thí nghiệm.
- Ths. Dương Thị Kim Loan, Ths. Đoàn Vĩnh Phúc, Ths. Nguyễn Trọng Luân đã
cộng tác thực hiện các thí nghiệm.
- Xin cảm ơn sự chia sẻ và động viên của người thân trong gia đình, đã góp phần
không nhỏ vào sự thành công của luận án.

TRẦN QUANG GIÀU

iii


iv

TÓM LƯỢC
Đề tài “Ảnh hưởng của biện pháp luân canh và quản lý nước đến một số đặc
tính đất và cân bằng NPK trên đất phèn nhẹ trồng lúa” được thực hiện nhằm khảo
sát: (i) Ảnh hưởng của việc luân canh với cây trồng cạn và quản lý nước đến một số
đặc tính đất phèn nhẹ trồng lúa; (ii) Hoạt động cố định đạm tự do và khả năng bốc

hơi amoniac đến sự du nhập và mất đạm trong ruộng lúa; và (iii) Cân bằng dưỡng
chất NPK trên đất lúa với hai hệ thống: độc canh lúa và luân canh.
Năm thí nghiệm được thực hiện từ năm 2007 đến năm 2009, bao gồm 2 thí
nghiệm về khảo sát một số đặc tính đất, sinh trưởng và năng suất của cây lúa do ảnh
hưởng của biện pháp luân canh và chế độ tưới tiết kiệm; 3 thí nghiệm về khảo sát
cân bằng dưỡng chất NPK của hai hệ thống canh tác.
Những kết quả đạt được của đề tài như sau:
Sau luân canh vụ bắp đưa đến một số thay đổi đặc tính đất như sau: pH đất
gia tăng (pH: 6,33–6,41), hàm lượng Fe2+ giảm thấp (<0,1 ppm). Hàm lượng NH4+,
lân dễ tiêu và kali trao đổi trên đất lúa sau vụ bắp tăng cao ở giai đoạn 10 ngày sau
khi sạ so với đất lúa không được luân canh. Đây cũng là cơ sở lý giải vì sao năng
suất lúa Hè Thu 2007 và 2008 (4,86 t/ha và 4,19 t/ha) được cải thiện khi luân canh
với bắp Xuân Hè. Mặc dù trên đất phèn nhẹ, luân canh giúp gia tăng sự khoáng hóa
đạm, tuy nhiên lượng khoáng hóa này vẫn thấp hơn nhiều so với lượng đạm khoáng
hóa trên đất phù sa. Biện pháp tưới tiết kiệm cũng làm giảm Fe2+ và EC (1,27–1,49
mS/cm) so với nghiệm thức ngập liên tục trên đất phèn.
Hoạt động cố định đạm tự do trong đất lúa tăng dần theo thời gian sinh
trưởng của cây lúa và lượng đạm được cố định cao nhất là 44,9 mg N/m2/ngày (45
NSKS) trên đất lúa Giồng Riềng. Trong điều kiện ngập nước liên tục thì lượng đạm
được cố định (22,8 kg N/ha/vụ) cao hơn so với điều kiện khô ngập luân phiên (17,8
kg N/ha/vụ). Khả năng bốc hơi NH3 trên ruộng lúa ở vụ Đông Xuân (11,1 kg N/ha)
lớn hơn gấp nhiều lần so với vụ Hè Thu (1,03 kg N/ha). Lượng bốc hơi khí NH3 cao

iv


v

vào đợt bón urea lần 1 và 2 (10 và 20 NSKS) và lượng bốc hơi không đáng kể ở giai
đoạn 45 NSKS.

Nghiên cứu cân bằng dưỡng chất qua các mùa vụ canh tác cho thấy: có sự
cân bằng dương về đạm (76–237 kg N/ha/năm). Đồng thời có sự cân bằng dương về
lân (100–150 kg P2O5/ha/năm). Đối với kali, khi lấy rơm rạ đi có sự cân bằng âm (–
410 đến –252 kg K2O/ha/năm).
Cần có những nghiên cứu chi tiết hơn về cố định đạm tự do để có thể xác
định lượng đạm được cố định tổng thể cho toàn vụ lúa. Cần có những nghiên cứu về
tiến trình chuyển hóa đạm ở mùa khô sau vụ thu hoạch bắp Xuân Hè. Nghiên cứu
về khả năng chuyển hóa kali từ dạng chậm hữu dụng sang dạng hữu dụng cho cây
trồng cũng là cần thiết để có được sự cân bằng kali hoàn chỉnh hơn trên đất phèn
trồng lúa ở ĐBSCL.

v


vi

SUMMARY
The thesis entitled “Effects of crop rotation and water saving technique on
some soil properties and NPK balance in slightly acid sulfate paddy soils” was
conducted to study: (i) Effects of upland crop rotation and water management on
some properties of paddy soil; (ii) Activities of free nitrogen fixation (FNF) and
ammonia volatilization loss (AVL) on input and output of N in paddy soil; and (iii)
NPK balance of two cropping systems of mono rice cultivation and maize-rice
rotation in acid sulfate paddy soils (ASPS).
Five experiments have been conducted during 2007 to 2009 including: (i)
Two experiments on the effects of maize–rice rotation and water saving practice on
some properties of soil solution, growth and yield of rice; (ii) Three experiments
used to calculate the NPK balance of the two cropping systems.
Results are as follows:
After maize crop in Early Wet Season, some properties of paddy soil were

recorded as pH increased (6.33–6.41), Fe2+ content decreased. Mineralized NH4+,
available P and exchange K increased in the period 10 days after sowing as
compared to those in continuous rice cultivation. These might contributed for the
yields improved of Late Wet Season (LWS) rice in 2007 and 2008 (4.86 t ha-1 and
4.19 t ha-1, respectively) after maize cultivation. Crop rotation helps to increase the
mineralization of nitrogen, but this amount is less mineralized than nitrogen
mineralization in alluvia. Water saving technique by Alternate Wetting and Drying
(AWD) caused soil EC and Fe2+ decrease as compared to ASPS under submerged
condition.
Nitrogen from FNF was found to increase with rice growth and the highest
amount of N fixation was 44.9 mg N m-2 day-1 (45 DAS ) at Giong Rieng. At this
site, the N fixation in continuous flooding condition (22.8 kg ha-1 crop-1) was higher
than that of alternative wet and dry irrigation (17.8 kg ha-1 crop-1). Ammonia
volatilization loss (AVL) of urea application in rice field of dry season (11.1 kg N

vi


vii

ha-1) was greater than that of LWS (1.03 kg N ha-1). Over two rice crops, AVL were
highest at the first and second urea application (10 and 20 DAS) but it was
negligible at 45 DAS.
The studies of NPK balance at Giong Rieng showed that there were positive
balance in N (76–237 kg N ha-1 year-1) and P (100–150 kg P2O5 ha-1 year-1), but
negative (–410 to –252 kg K2O ha-1 year-1) for K when the straw/stuble be removed.
Further studies in FNF on rice are needed in order to quantify the correct
total amount of BNF for whole cycle of the rice crop. Likewise, N transformation
process during dry condition after harvesting EWS maize should be understood
thoroughly. It is also needed to know transformation of K into available forms order

to have better K balance in the ASPS in the Mekong delta.

vii


viii

MỤC LỤC
Nội dung

Trang

Trang phụ bìa…………………………………………………………..

i

Lời cam đoan ………………………………………………………….

ii

Cảm tạ …………………………………………………………………

iii

Tóm lược.................................................................................................

iv

Summary .................................................................................................

vi

Mục lục ............................................................................................... ...

viii

Danh mục các chữ viết tắt.................................................................... ..

xiv

Danh mục các bảng.............................................................................. ..

xv

Danh mục các hình .............................................................................. ..

xvii

MỞ ĐẦU ……………………………………………………………...

1

1. Tính cấp thiết của đề tài ................................................................... ..

1

2. Mục tiêu của đề tài........................................................................... ..

2

3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu. .................................................. ..

3

4. Giới hạn của đề tài ………………………………………………….

3

5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài ......................................... ..

3

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU …………………………………

5

1.1 Sự thâm canh trên hệ thống lúa ngập nước………………………...

5

1.1.1 Ảnh hưởng của thâm canh lúa đến năng suất cây trồng ………

6

1.1.2 Ảnh hưởng của thâm canh lúa đến đạm trong đất ................... ..

7

1.2 Sự luân canh lúa với cây trồng cạn ................................................ ..

10

1.2.1 Ảnh hưởng của luân canh đến năng suất cây trồng ................ ..

10

1.2.2 Ảnh hưởng của luân canh đến dinh dưỡng trong đất ............. ..

12

1.3 Quản lý nước đối với cây lúa bằng kỹ thuật tưới tiết kiệm .......... ..

13

viii


ix

1.4 Ảnh hưởng của các biện pháp canh tác trên tiến trình cố định đạm
tự do trong đất lúa .......................................................................... ..

15

1.4.1 Tình hình nghiên cứu về khả năng cố định đạm tự do trong
ruộng lúa ................................................................................ ..

16

1.4.2 Sử dụng phương pháp khử acetylene (ARA= Acethylene

Reduction Assay) trong xác định khả năng cố định N sinh học

17

1.5 Các dạng và cân bằng dinh dưỡng NPK trong đất......................... ..

18

1.5.1 Các dạng và cân bằng đạm trong đất ...................................... ..

18

1.5.1.1 Các dạng đạm trong đất ………………………………….

18

1.5.1.2 Cân bằng đạm trong đất ………………………………...

19

1.5.2 Các dạng và cân bằng lân trong đất ........................................ ..

25

1.5.2.1 Các dạng lân trong đất …………………………………

25

1.5.2.2 Cân bằng lân trong đất ………………………………......

27

1.5.3 Các dạng và cân bằng kali trong đất ....................................... ..

29

1.5.3.1 Các dạng kali trong đất …………………………………..

29

1.5.3.2 Cân bằng kali trong đất …………………………………..

30

1.5.4 Cân bằng NPK trong đất ...........................................................

32

CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN
CỨU……………………………………………..................

34

2.1 Vật liệu........................................................................................... ..

34

2.1.1 Địa điểm và thời gian nghiên cứu .......................................... ..

34

2.1.2 Đặc điểm khí hậu .................................................................... ..

34

2.1.3 Đất thí nghiệm......................................................................... ..

35

2.1.4 Giống cây trồng....................................................................... ..

36

2.2 Phương tiện .................................................................................... ..

36

2.3 Nội dung và phương pháp thực hiện các thí nghiệm ..................... ..

37

ix


x

Phần 1: Khảo sát một số đặc tính đất do ảnh hưởng của biện pháp
luân canh và chế độ tưới tiết kiệm trên đất phèn nhẹ …...

37

2.3.1 Thí nghiệm 1: Ảnh hưởng của biện pháp luân canh và chế độ
tưới tiết kiệm đến một số đặc tính đất, đến sinh trưởng và
năng suất lúa trồng trên đất phèn ............................................

37

2.3.1.1 Bố trí thí nghiệm ….………………………………………

38

2.3.1.2 Phương pháp lấy mẫu và phân tích . …………………....

40

2.3.2 Thí nghiệm 2: Ảnh hưởng của luân canh đến sự khoáng hóa
đạm trên đất phèn.................................................................... ..

43

2.3.2.1 Bố trí thí nghiệm ………………………………………….

43

2.3.2.2 Phương pháp lấy mẫu và phân tích…..……………………

43

Phần 2: Khảo sát một số tiến trình chuyển hóa đạm và xác định
cân bằng NPK trên đất phèn nhẹ trồng lúa ……............. ..

44

2.3.3 Thí nghiệm 3: Ảnh hưởng của các biện pháp tưới đến khả
năng cố định đạm tự do trên đất phèn trồng lúa .................... ..

44

2.3.3.1 Bố trí thí nghiệm ……………………………………….....

45

2.3.3.2 Phương pháp lấy mẫu và phân tích ……………………....

45

2.3.4 Thí nghiệm 4: Nghiên cứu khả năng bốc hơi NH3 trên đất
trồng lúa nước ......................................................................... ..

45

2.3.4.1 Đo lượng NH3 bốc hơi bằng hệ thống buồng thu ………...

46

2.3.4.2 Mô phỏng NH3 bốc hơi qua mô hình toán...........................

48

2.3.5 Thí nghiệm 5: Xác định hấp thu NPK của cây trồng ở hai hệ

thống canh tác ......................................................................... ..

49

2.3.5.1 Bố trí thí nghiệm .................................................................

50

2.3.5.2 Phương pháp lấy mẫu và phân tích ..……………………..

50

2.3.6 Xác định cân bằng NPK trong các hệ thống canh tác ………...

51

2.3.6.1 Cân bằng đạm……………………………………………..

51

2.3.6.2 Cân bằng lân ……………………………………………...

52

x


xi

2.3.6.3 Cân bằng kali ……………………………………………..

52

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN …………………………….

54

Phần 1: Khảo sát một số đặc tính đất do ảnh hưởng của biện pháp
luân canh và chế độ tưới tiết kiệm trên đất phèn nhẹ .......

54

3.1 Ảnh hưởng của luân canh và tưới tiết kiệm đến một số đặc tính đất

54

3.1.1 Độ sâu mực nước ruộng ở hai biện pháp quản lý nước ……….

54

3.1.2 pH (nước) ……………………………………………………...

56

3.1.3 Hàm lượng Fe2+...........................................................................

58

3.1.4 EC ……..…………………………………………....................

59

3.1.5 NH4+ ……………………………………………………...........

60

3.1.6 Lân dễ tiêu ……………………………………..………..........

61

3.1.7 Kali trao đổi …………………………………………………...

62

3.2 Ảnh hưởng của luân canh đến dưỡng chất trong đất, đến sinh
trưởng và năng suất lúa ..……….………………………………...

63

3.2.1 Sự khoáng hóa đạm trên đất phèn nhẹ ………………………...

63

3.2.1.1 Khoáng hóa nitrate ………………………………………..

63

3.2.1.2 Khoáng hóa ammonium …………………………………...

65

3.2.2 Ảnh hưởng của luân canh đến sinh trưởng và năng suất lúa ….

67

3.2.2.1 Chiều cao ………………………………………………….

67

3.2.2.2 Số chồi/m2 ………………………………………………...

68

3.2.2.3 Năng suất và thành phần năng suất ……………………….

69

Phần 2: Khảo sát một số tiến trình chuyển hóa đạm và xác định
cân bằng NPK trên đất phèn nhẹ trồng lúa.………………

71

3.3 Xác định cân bằng NPK trong các hệ thống canh tác …………….

71

3.3.1 Cân bằng đạm ………………………………………………....

71

3.3.2 Cân bằng lân …………………………………………………..

73

xi


xii

3.3.3 cân bằng kali …………………………………………………..

75

3.4 Một số nghiên cứu về chuyển hóa đạm trong đất phèn nhẹ ............

77

3.4.1 Thí nghiệm 3: Ảnh hưởng của các biện pháp tưới đến khả
năng cố định đạm tự do trên đất phèn trồng lúa .......................

77

3.4.1.1 Đo khả năng cố định đạm bằng phương pháp khử
acetylene (ARA) của tổng vi sinh vật trên các loại đất và
điều kiện tưới khác nhau ...................................................

77

3.4.1.2 Mật số vi sinh vật cố định đạm tự do ..................................

81

3.4.2 Thí nghiệm 4: Nghiên cứu khả năng bốc hơi NH3 trên đất
trồng lúa nước…………………………………………………

82

3.4.2.1 Xác định sự bốc hơi NH3 sau 3 thời kỳ bón phân urea của
2 vụ Đông Xuân và Hè Thu bằng phương pháp buồng thu..

83

3.4.2.2 Mô phỏng lượng bốc hơi NH3 qua mô hình toán ………….

85

3.4.3 Thí nghiệm 5: Xác định hấp thu NPK của cây trồng ở hai hệ
thống canh tác ………………………………………………...

93

3.4.3.1 Sự hấp thu đạm ……………………………………………

93

3.4.3.2 Sự hấp thu lân ……………….…………………………….

94

3.4.3.3 Sự hấp thu kali .…………………………………………....

95

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ……………………………………………….

96

KẾT LUẬN ……………………………………………………………

96

ĐỀ NGHỊ ……………………………………………………………...

97

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CÓ LIÊN QUAN
ĐẾN LUẬN ÁN ………………………………………………………

99

TÀI LIỆU THAM KHẢO …………………………………………….

100

PHỤ LỤC ……………………………………………………………..

116

xii

xiii

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
• Phần tiếng Anh
Từ viết tắt

Diễn giải từ viết tắt

ASPS

Acid Sulfate Paddy Soils (đất phèn trồng lúa)

AVL

Ammonia Volatilization Loss (sự bốc hơi amonia)

AWD

Alternative Wetting and Drying (khô ngập luân phiên)

B

Balance (cân bằng)

DAS

Days after Sowing (ngày sau khi sạ)

EWS

Early Wet season (vụ Xuân Hè)

EC

Electrical Conductivity (độ dẫn điện)

FNF

Free Nitrogen Fixation (cố định đạm tự do)

LWS

Late Wet Season (vụ Hè Thu)

• Phần tiếng Việt
Từ viết tắt

Diễn giải từ viết tắt

ĐBSCL

Đồng bằng sông Cửu Long

ĐX

Đông Xuân

HT

Hè Thu

TĐ

Thu Đông

XH

Xuân Hè

NSKS

Ngày sau khi sạ

SKB

Sau khi bón

xiii


xiv

DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng

Tên bảng

Trang

1.1

Tổng lượng N khoáng hóa (NO3-N và NH4-N) và phần trăm N
khoáng hóa theo thời gian ủ thoáng khí của một số loại đất
ĐBSCL

7

So sánh N hấp thu bởi cây lúa trên đất khử và đất bình thường tại
Wuhan, Trung Quốc

8

Sự thay đổi của N tổng số (NT) và N khoáng hoá trong điều kiện
yếm khí

9

1.4

Số lượng sinh vật trong đất lúa tại Wuhan

14

1.5

Cân bằng N hàng năm trên ruộng trồng lúa nước với không bón
phân N

21

Ảnh hưởng hệ thống cây trồng và quản lý trên cân bằng N hàng
năm

22

Ảnh hưởng của hệ thống cây trồng và thời gian làm đất đối với
nitrate

25

Hàm lượng lân lấy đi và bón vào đất (kg/ha/năm) trong 3 năm
2002, 2004, 2005 tại Cai Lậy

28

Hàm lượng lân lấy đi và bón vào đất (kg/ha/năm) trong 3 năm
2002, 2004, 2005 tại Cai Lậy

29

1.10

Cân bằng kali ở CLRRI, An Phong và Thới Thạnh

31

1.11

Cân bằng dưỡng chất NPK cho đất lúa với thu hoạch hạt lúa 6 t/ha

33

2.1

Trung bình nhiệt độ, lượng mưa, số giờ nắng và độ ẩm không khí
tháng trong các năm 2007, 2008 và 2009 tại Kiên Giang

34

2.2

Tính chất lý hóa học của đất thí nghiệm tại Ô Môn và Giồng Riềng

35

2.3

Liều lượng và thời kỳ bón NPK cho cây lúa

40

2.4

Liều lượng và thời kỳ bón NPK cho cây lúa

46

2.5

Các nguồn N thu nhập và mất đi trong hệ thống canh tác lúa

51

2.6

Các nguồn P thu nhập và mất đi trong hệ thống canh tác lúa

52

1.2
1.3

1.6
1.7
1.8
1.9

xiv


xv

2.7

Các nguồn K thu nhập và mất đi trong hệ thống canh tác lúa

52

3.1

Lượng nước cho nghiệm thức W1 (tưới liên tục) và W2 (tưới tiết
kiệm), vụ HT 2007

55

3.2

Sự khoáng hóa NO3 của các loại đất trong điều kiện ủ thoáng khí

65

3.3

Sự khoáng hóa NH4 của các loại đất trong điều kiện ủ thoáng khí

66

3.4

Năng suất hạt và rơm của nền bắp–lúa và lúa–lúa, vụ HT 2007

70

3.5

Cân bằng N cho hai hệ thống canh tác với trường hợp lấy rơm đi
và vùi rơm trở lại. Giồng Riềng–Kiên Giang, năm 2007–2008

73

Cân bằng P cho hai hệ thống canh tác với trường hợp lấy rơm đi
và vùi rơm trở lại. Giồng Riềng–Kiên Giang, năm 2007–2008

74

Cân bằng K cho hai hệ thống canh tác với trường hợp lấy rơm đi
và vùi rơm trở lại. Giồng Riềng–Kiên Giang, năm 2007–2008

76

3.6
3.7
3.8
3.9
3.10
3.11
3.12
3.13
3.14

2

Hoạt động khử acetylene (µmol C2H4/m /giờ) của vi sinh vật ở
ruộng lúa Ô Môn và Giồng Riềng, vụ HT 2008

78

Lượng đạm (mg N/m2/ngày) ở ruộng lúa Ô Môn và Giồng Riềng,
vụ HT 2008

78

Mật số vi sinh vật cố định đạm tự do ở đất lúa tại Ô Môn và Giồng
Riềng, vụ HT 2008

82

Lượng amoniac bốc hơi sau các thời kỳ bón phân urea của vụ ĐX
2007–2008 và HT 2008

84

Hàm lượng N và lượng lấy đi sau thu hoạch của cây lúa ở các vụ
ĐX 2007–2008, XH 2008 và HT 2008

94

Hàm lượng P và lượng lấy đi sau thu hoạch của cây lúa ở các vụ
ĐX 2007–2008, XH 2008 và HT 2008

95

Hàm lượng K và lượng lấy đi sau thu hoạch của cây lúa ở các vụ
ĐX 2007–2008, XH 2008 và HT 2008

95

xv

xvi

DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình

Tên hình

Trang

1.1

Ảnh hưởng của bón phân N đến nitrate trong lớp đất mặt sau vụ
mùa khô đến trước khi canh tác vụ lúa mùa mưa

24

Ảnh hưởng của bón phân N đến nitrate trong lớp đất mặt sau vụ
mùa khô đến trước khi canh tác vụ lúa mùa mưa

24

2.1

Sơ đồ bố trí thí nghiệm, vụ Hè Thu 2007

38

2.2

Sơ đồ bố trí thí nghiệm, vụ Hè Thu 2008

39

2.3

Ống lấy mẫu dung dịch đất, vụ Hè Thu 2007

41

2.4

Các thành phần hệ thống buồng thu dùng để thu NH3

47

2.5

Mô hình khả năng phát thải khí NH3 của từng thời kỳ bón urea

49

2.6

Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định hấp thu NPK trên 2 hệ thống cây
trồng

50

3.1

Độ sâu mực nước ruộng, vụ Hè Thu 2007

55

3.2

Ảnh hưởng của luân canh và phương pháp tưới lên pH dung dịch
đất, HT 2007

56

3.3

Ảnh hưởng của luân canh lên pH đất, vụ Hè Thu 2008

57

3.4

Ảnh hưởng của luân canh và biện pháp tưới trên hàm lượng Fe2+
(ppm) trong dung dịch đất, HT 2007

58

Ảnh hưởng của luân canh và phương pháp tưới lên sự thay đổi EC
dung dịch đất, HT 2007

59

3.6

Ảnh hưởng của luân canh đến sự thay đổi EC đất lúa, vụ HT 2008

60

3.7

Ảnh hưởng của luân canh lên sự hiện diện của NH4+ trong đất, vụ
HT 2008

60

Ảnh hưởng của luân canh đến sự thay đổi hàm lượng lân dễ tiêu
(mg P2O5/kg) trên đất trồng lúa, vụ HT 2008

62

Ảnh hưởng của luân canh đến sự thay đổi kali trao đổi trên đất lúa,
vụ HT 2008

63

1.2

3.5

3.8
3.9

xvi


xvii

3.10

Ảnh hưởng của luân canh bắp–lúa trên diễn biến hàm lượng NO3
khoáng hóa của đất Giồng Riềng và Ô Môn

64

Ảnh hưởng của luân canh bắp–lúa trên diễn biến hàm lượng NH4
khoáng hóa của đất Giồng Riềng và Ô Môn

65

Chiều cao của lúa giai đoạn 20, 45 và 65 ngày sau khi sạ, vụ HT
2008

68

3.13

Số chồi/m2 giai đoạn 20, 45 và 65 ngày sau khi sạ, vụ HT 2008

68

3.14

Các thành phần năng suất lúa, vụ HT 2008. (a) % hạt chắc; (b) Số
hạt/bông; (c) Số bông/m2; (d) Trọng lượng 1000 hạt

69

Năng suất hạt và sinh khối của nghiệm thức bắp–lúa và lúa–lúa, vụ
HT 2008

70

Vi khuẩn được phân lập từ đất lúa Ô Môn, được quan sát dưới
kính hiển vi điện tử phóng đại 16.000 lần

80

Mật số tổng vi sinh vật cố định đạm lúc lúa 10, 20 và 45 ngày tại:
(a) Giồng Riềng (b) Ô Môn, vụ Hè Thu 2008

81

3.18

Diễn biến nhiệt độ ở 3 giai đoạn của 2 vụ: (a) ĐX và (b) HT

86

3.19

Diễn biến pH ở 3 giai đoạn của 2 vụ: (a) ĐX và (b) HT

87

3.20

Diễn biến nồng độ NH4+ ở 3 giai đoạn của 2 vụ: (a) ĐX và (b) HT

90

3.21

Tương quan giữa ρo và NH3 phát thải

91

3.22

Diễn biến yếu tố môi trường nước (pH, nhiệt độ, NH4) và kết quả
mô phỏng của lượng NH3 tích lũy dồn trong 92 giờ của thời kỳ
bón urea đợt 1

92

Tích lũy dồn lượng NH3 phát thải sau 3 thời kỳ bón urea của vụ
ĐX và HT

93

3.11
3.12

3.15
3.16
3.17

3.23

xvii


MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Đất phèn ĐBSCL có diện tích 1,6 triệu ha, chiếm 40% diện tích của đồng
bằng, mặc dù đất phèn có nhiều dưỡng chất nhưng đồng thời hàm lượng độc chất
cũng cao gây ảnh hưởng xấu đến cây trồng. Thực tế cho thấy việc canh tác lúa trên
đất phèn năng suất chưa cao và chưa ổn định. Vậy muốn khắc phục tình trạng trên
phải đầu tư kỹ thuật như thế nào? Hiện câu trả lời này chưa được trả lời một cách
thỏa đáng.
Thực trạng sản xuất ở Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) hiện nay là phần
lớn còn độc canh cây lúa với việc thâm canh từ 2 đến 3 vụ trong năm và năng suất
lúa có khuynh hướng giảm theo thời gian canh tác, đặc biệt là vụ lúa Hè Thu cho
năng suất thấp nhất trong năm (4,0–4,9 t/ha) và chỉ bằng khoảng 70% năng suất lúa
vụ Đông Xuân (Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn, 2010). Những nghiên cứu
gần đây cho thấy dưới điều kiện ngập nước kéo dài thì lượng chất hữu cơ gia tăng
nhưng sự phân hủy yếm khí các dư thừa thực vật sẽ làm hạn chế khả năng tái
khoáng hóa đạm từ các thành phần mùn của chất hữu cơ trong đất (Olk và Cassman,
2002). Bên cạnh đó tình trạng thiếu nước để sản xuất lúa trong mùa khô ngày càng
trở nên trầm trọng (Tuong và Bouman, 2003). Do vậy, việc luân canh với cây trồng
cạn trong vụ Xuân Hè và áp dụng kỹ thuật tưới tiết kiệm cho lúa cũng là một trong
những biện pháp có thể được đặt ra để giải quyết vấn đề trên.
Bên cạnh đó, trong sản xuất hiện nay phần lớn nông dân bón phân theo kinh

nghiệm, không dựa vào nhu cầu dinh dưỡng của cây trồng, không dựa vào cân bằng
dưỡng chất trong đất. Những nghiên cứu về cân bằng dinh dưỡng cho thấy nếu có
sự thiếu hụt của chất dinh dưỡng trong một thời gian dài có thể đưa đến đất bị suy
thoái. Ngược lại, một cân bằng dương cho thấy chất dinh dưỡng sẽ tích lũy trong hệ
thống và tăng cao chi phí đầu tư phân bón không cần thiết. Đồng thời, lượng dưỡng
chất thừa có thể bị rửa trôi vào nước mặt và nước ngầm gây nên vấn đề môi trường


2

tiềm tàng (Hartemink, 2006). Do đó, việc xác định cân bằng giữa các nguồn thu
nhập và mất chất dinh dưỡng trong đất rất cần thiết để đánh giá mức độ hữu hiệu
của các biện pháp quản lý dưỡng chất trong đất.
Ý nghĩa khoa học của đề tài này có thể lý giải vì sao năng suất lúa Hè Thu
thấp trong hệ thống lúa–lúa–lúa nhưng lại được cải thiện trong hệ thống lúa–bắp–
lúa trên đất phèn. Trong điều kiện khử do ngập nước liên tục, đặc biệt là đất phèn,
các độc chất (Fe2+, Al3+, H2S, …) có khuynh hướng tích lũy dần với nồng độ cao,
điều này gây bất lợi đối với cây trồng. Việc thử nghiệm biện pháp tưới tiết kiệm, tạo
đất thoáng khí có thể là biện pháp làm hạ thấp lượng độc chất tích lũy trong đất và
thuận lợi hơn cho sinh trưởng của cây trồng.
Ý nghĩa thực tiễn của đề tài là qua tác động việc luân canh với cây trồng cạn
và phương pháp tưới tiết kiệm có thể nâng cao được năng suất lúa ở ĐBSCL, đặc
biệt là vụ lúa Hè Thu. Tưới tiết kiệm và luân canh cây bắp ngoài việc tác động một
số đặc tính đất theo hướng có lợi cho sinh trưởng cây trồng thì đây còn là biện pháp
làm giảm bơm tưới và góp phần cải thiện vấn đề thiếu nước hiện nay và tương lai ở
khu vực ĐBSCL. Việc luân canh với cây trồng cạn còn là biện pháp hạn chế dịch
hại qua việc cắt đứt nguồn thức ăn của chúng trên đồng ruộng, nhất là tình hình
bệnh vàng lùn và lùn xoắn lá đang phát triển trên lúa tại các tỉnh phía Nam. Với
việc nghiên cứu cân bằng dưỡng chất qua hai hệ thống cây trồng có thể ứng dụng để
quản lý hiệu quả nguồn dinh dưỡng cho cây trồng.

2. Mục tiêu của đề tài
- Về khoa học: khảo sát ảnh hưởng của việc luân canh với cây trồng cạn và
quản lý nước đến một số đặc tính của đất, đến cân bằng dưỡng chất NPK trên đất
phèn nhẹ trồng lúa.
- Về thực tiễn: có thể giải quyết những khó khăn về nguồn nước tưới và độc
chất trên đất phèn, về quản lý dưỡng chất hữu hiệu, đặc biệt là có thể nâng cao được
năng suất lúa Hè Thu trên đất phèn nhẹ ở ĐBSCL.


3

3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu của đề tài là quản lý và sử dụng đất phèn. Việc thực
hiện luân canh và biện pháp tưới tiết kiệm trên đất phèn được nghiên cứu phù hợp
theo điều kiện của địa phương nhằm nâng cao năng suất cây trồng, đồng thời sử
dụng đất theo hướng bền vững.
- Phạm vi nghiên cứu được giới hạn từ vụ lúa Hè Thu 2007 đến vụ Hè Thu
2009. Thí nghiệm được thực hiện trên loại đất phèn nhẹ tại xã Hòa Hưng, huyện
Giồng Riềng, tỉnh Kiên Giang và đất phèn nhẹ tại Viện Lúa ĐBSCL, quận Ô Môn,
thành phố Cần Thơ.
4. Giới hạn của đề tài
Nghiên cứu được giới hạn ở các mặt sau:
- Ảnh hưởng của biện pháp luân canh: chỉ so sánh giữa 2 hệ thống: lúa Đông
Xuân–lúa Xuân Hè–lúa Hè Thu và lúa Đông Xuân–bắp Xuân Hè–lúa Hè Thu.
- Về quản lý nước: chỉ áp dụng kỹ thuật tưới tiết kiệm so với tưới liên tục
trong vụ Hè Thu.
- Về một số đặc tính đất: chỉ theo dõi một số chỉ tiêu pH, Fe2+, EC, NH4+, lân
dễ tiêu và kali trao đổi.
- Về đất: chỉ giới hạn nghiên cứu trên đất phèn nhẹ (Palae sulfic
Tropaquepts) ở huyện Giồng Riềng và ở quận Ô Môn thuộc ĐBSCL.

5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
– Về khoa học: có thể lý giải tại sao luân canh với cây trồng cạn trong vụ
Xuân Hè làm năng suất lúa Hè Thu trên đất phèn được nâng lên. Lý giải tại sao tưới
tiết kiệm và luân canh trên đất phèn thì hàm lượng độc chất giảm nhưng dưỡng chất
NPK lại gia tăng hiệu quả. Đồng thời xác định cân bằng dưỡng chất NPK trên đất


4

phèn giữa hai hệ thống lúa Đông Xuân–lúa Xuân Hè–lúa Hè Thu và lúa Đông
Xuân–bắp Xuân Hè–lúa Hè Thu.
– Về thực tiễn: giải quyết những khó khăn về độc chất trên đất phèn, về quản
lý phân bón và nguồn dinh dưỡng trong đất, góp phần giải quyết tình trạng thiếu
nước trong vụ Xuân Hè, đặc biệt là nâng cao được năng suất lúa Hè Thu trên đất
phèn ở ĐBSCL.


5

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1 SỰ THÂM CANH TRÊN HỆ THỐNG LÚA NGẬP NƯỚC
Hệ thống lúa thâm canh đã được phát triển nhanh chóng từ năm 1960. Sự
phát triển này phụ thuộc vào hai nhân tố là những giống lúa cải tiến và sự phát triển
của hệ thống thủy nông trong sản xuất nông nghiệp. Từ nhu cầu về lương thực để
đáp ứng với sự tăng nhanh dân số toàn cầu, ước tính việc sản xuất lúa phải tăng
thêm 50% giữa 1992 và 2020 (IRRI, 1993). Do đó, các hệ thống thâm canh lúa xuất
hiện cùng với cuộc cách mạng xanh trong nông nghiệp đã tạo ra nhiều giống lúa có
năng suất cao và thời gian sinh trưởng ngắn. Tuy nhiên, qua các nghiên cứu đã cho
thấy việc thâm canh lúa đã dẫn đến nhiều vấn đề như chiều hướng năng suất giảm,

sự ô nhiễm môi sinh, tình trạng bạc màu đất,… Do vậy, việc cải thiện hệ thống lúa
thâm canh trên cơ sở sinh học để làm tăng tính bền vững sản lượng lúa và sử dụng
đất đai cần phải được quan tâm.
Đồng bằng sông Cửu Long là vùng sản xuất lương thực trọng điểm của cả
nước với diện tích chiếm trên 4,366 triệu ha với sản lượng 23,516 triệu tấn lương
thực trên năm (Tổng kết sản xuất lúa 2010 của Bộ Nông nghiệp–PTNT). Người dân
vùng ĐBSCL có truyền thống canh tác lúa, với kinh nghiệm của mình, người dân có
thể canh tác quanh năm (Nguyễn Hữu Chiếm và ctv, 1999). Tuy nhiên, những
nghiên cứu gần đây cho thấy khi trồng 3 vụ lúa liên tục trong năm dẫn đến kết quả
là: đạm tổng số, chất hữu cơ, lân tổng số có khuynh hướng giảm dần theo thời gian
(Trần Quang Tuyến, 1997), năng suất lúa có khuynh hướng giảm theo thời gian
canh tác ở cả 3 vụ Đông Xuân, Hè Thu và Thu Đông (Nguyễn Hữu Chiếm và ctv,
1999).
Diện tích lúa luân canh với cây trồng cạn ở ĐBSCL còn rất hạn chế, 90% đất
nông nghiệp là trồng lúa (Đào Công Tiến, 2003). Một số nghiên cứu cho thấy việc
chuyển đổi cơ cấu cây trồng từ độc canh cây lúa sang luân canh lúa với cây trồng
cạn không những giúp đa dạng hóa cây trồng mà còn mang lại hiệu quả kinh tế cao


6

so với đơn thuần chỉ là cây lúa (Trương Trọng Ngôn, 2003). Khi luân canh lúa với
cây trồng cạn khác làm cho đất trở nên màu mỡ hơn, ảnh hưởng tốt đến vụ trồng lúa
tiếp theo và cải thiện được thu nhập cho người dân trên cùng diện tích sản xuất do
hiệu quả mang lại từ cây trồng luân canh với lúa cao hơn so với trồng lúa trong ba
vụ. Việc thay thế một vụ lúa bằng luân canh với cây trồng cạn còn là biện pháp
giảm thiệt hại do dịch hại gây nên trên ruộng lúa, đặc biệt là tình hình bệnh vàng lùn
và lùn xoắn lá hiện nay đang phát triển mạnh ở các tỉnh ĐBSCL.
Thực trạng sử dụng phân bón cho lúa của nông dân ĐBSCL đã có nhiều tiến
bộ. Bà con đã đầu tư phân bón theo khuyến cáo và có gia giảm đôi chút dựa theo

kinh nghiệm tại địa phương. Tuy nhiên, vẫn còn nhiều hộ đầu tư phân bón khá cao
trong vụ HT hoặc quá thấp trong vụ ĐX, đặc biệt là phân đạm nên năng suất lúa bị
ảnh hưởng, hiệu quả phân bón thấp (Trần Thị Ngọc Huân và ctv, 2006).
1.1.1 Ảnh hưởng của thâm canh lúa đến năng suất cây trồng
Cassman và Descalsota (1992) đã kết luận rằng, năng suất lúa giảm mỗi năm
từ 50–240 kg/ha theo thời gian canh tác liên tục trong gần 30 năm ở những thí
nghiệm thâm canh lúa ở Philippines và Ấn Độ. Sự giảm năng suất xảy ra không chỉ
ở những thí nghiệm có bón đầy đủ NPK và vi lượng mà còn trên những nghiệm
thức đối chứng không bón đạm hoặc không bón NPK. Không có trường hợp gia
tăng năng suất theo thời gian canh tác kể cả khi thay thế những giống cũ bằng giống
mới có tiềm năng năng suất cao hơn. Giảm năng suất ngoài những yếu tố do giống,
bức xạ mặt trời còn do các yếu tố khác của đất như: sự mất cân đối về dưỡng chất,
ngộ độc hữu cơ, sự thay đổi hệ vi sinh vật đất do dùng nhiều thuốc hóa học,...
Hiện tượng suy giảm năng suất trên lúa đã được ghi nhận trong các thí
nghiệm về giống được thực hiện ở IRRI trong những năm 1966–1978
(Ponnamperuma, 1979). Sau đó Flinn và De Datta (1984) đã mở rộng phân tích để
đánh giá hướng năng suất của giống cao sản với mức đáp ứng đạm khác nhau và
cho thấy năng suất có chiều hướng giảm có ý nghĩa xảy ra ở IRRI cả trong mùa khô
lẫn mùa mưa. Mức độ giảm năng suất xảy ra trên các nghiệm thức bón đạm, gồm có


7

lô đối chứng không bón đạm. Năng suất giảm được xác định từ 90–169 kg
hạt/ha/năm.
Theo kết quả nghiên cứu của Nguyễn Hữu Chiếm và ctv. (1999) về ảnh
hưởng của thâm canh lúa ở 3 nhóm ruộng có thời gian canh tác 3 vụ lúa khác nhau
(dưới 8 năm, từ 8–15 năm và trên 15 năm) thì năng suất lúa có chiều hướng giảm
dần theo thời gian canh tác ở cả 3 vụ ĐX, HT và TĐ; đồng thời muốn ổn định năng
suất cần phải tăng lượng phân bón vào.

1.1.2 Ảnh hưởng của thâm canh lúa đến đạm trong đất
Ruộng trồng lúa nước 2–3 vụ/năm, việc giữ nước ngập liên tục là giữ được
đạm trong đất, trước đây được xem là cách quản lý lý tưởng để giữ đạm trong đất
(Ponnamperuma, 1985). Ngày nay quan điểm đó không còn hiệu quả để duy trì sức
sản xuất của đất lâu dài. Khi ruộng bị ngập nước liên tục, đất nằm trong tình trạng
khử cao nên tốc độ phân hủy chất hữu cơ và sự khoáng hóa đạm xảy ra rất chậm.
Tốc độ khoáng hóa đạm được cải thiện nhanh hơn khi đất có giai đoạn khô (Trần
Quang Tuyến, 1997).
Bảng 1.1 Tổng lượng N khoáng hóa (NO3-N và NH4-N) và phần trăm N khoáng
hóa theo thời gian ủ thoáng khí của một số loại đất ĐBSCL (Nguyễn
Bảo Vệ và ctv., 1999)
N tổng
(g/kg đất)

5 ngày

10 ngày

20 ngày

30 ngày

Đất lúa 3 vụ

1,05

9,50
(0,90)

1,61

(1,53)

29,8
(2,84)

36,0
(3,43)

Đất lúa 2 vụ

0,63

11,7

18,1

27,1

27,6

(1,86)

(2,87)

(4,30)

(4,38)

Đất màu

0,49

11,6

18,5

29,5

29,5

(2,37)

(3,78)

(6,02)

(6,02)

Đất

Ghi chú: số liệu trong ngoặc đơn là phần trăm đạm được khoáng hóa.