BAOCAO BACMAU :TIẾN TRÌNH BỐC HƠI AMONIAC VÀ SỰ MẤT ĐẠM TRÊN ĐẤT LÚA NGẬP NƯỚC

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐỒNG THÁP
KHOA TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG

BÀI BÁO CÁO
Môn BẠC MÀU VÀ BẢO VỆ ĐẤT ĐAI

Giảng viên hướng dẫn : Nguyễn Thị Phương
Lớp

: ĐHQLĐĐ12A

Nhóm sinh viên thực hiện :
1. Võ Kim Tuyền
2. Đào Minh Tuấn
3. Lê Hoàng Huy
4. Phạm Hữu Tín
NỘI DUNG:


Mục lục


Chương 14
TIẾN TRÌNH BỐC HƠI AMONIAC VÀ SỰ MẤT ĐẠM TRÊN ĐẤT
LÚA NGẬP NƯỚC
14.1. SỰ BIẾN ĐỔI HÓA HỌC CỦA PHÂN ĐẠM TRONG LÚA
Trong các dưỡng chất cần thiết cho cây trồng chất đạm là nguyên tố dễ bị mất đi
nhất do bay hơi. Đạm có thể bay hơi dưới dạng NH 3, N2O, NO, N2 và có thể xảy ra cả trên
đất khô và đất ngập nước.
Khi bón phân urea vào trong ruộng thì phân tử urea sẽ bị phá huy thông qua quá
trình thủy phân trong 48 giờ sau khi bón vào trong ruộng. Dưới điều kiện pH kiềm thị

NH4+ sẽ chuyển sang khí NH3 và chúng sẽ thải vào không khí
CO(NH2)2 (Urea) + H2O + Urea
(NH4)2CO3 +H2O

(NH4)2CO3

NH4HCO3 + NH4OH

Đất chua làm urea phân giải chậm hơn, nó hòa tan trong nước theo tỷ lệ thuận với
lượng đạm bón vào. Sự thủy phân làm pH nước ruộng gia tăng và sẽ gây ra mất đạm ở
dạng khí NH3 nếu bón quá liều lượng 60 kg N/ha/lần và cùng với nó làm hàm lượng NH 4+
trong nước cũng gia tăng mạnh sao ngày thứ 2-3 sau khi bón và giảm sau 5-7 ngày.


14.2. NHỮNG NHÂN TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN SỰ BỐC HƠI AMONIAC
NH3 luôn được tạo thành trong đất do sự phân hủy sinh học của hợp chất hữu cơ,
phân hữu cơ và vô cơ (NH 4+), vì nó là một chất khí nên rất dễ phát thải ra không khí. Tuy
nhiên NH3 có thể phản ứng với proton, kim loại, hợp chất acid để tạo thành những ion,
những hợp chất hoặc phức hợp không ổn định. Amonia có ái lực mạnh với nước và sự
tương tác của chúng trong nước là những nguyên tắc chủ yếu để quy định tốc độ mất.
NH4 bón vào đất có thể nitrate hóa (NO 3-) hoặc thủy phân (NH3) hoặc giữ nguyên hiện
trạng tùy vào loại đất và môi trường.
Trên những cánh đồng, đầu vào của NH 4+ phụ thuộc vào loại phân bón, tỷ lệ và
cách thức bón, độ ẩm, tốc độ thấm, khả năng trao đổi cation. Sự khác nhau về áp suất
NH3 giữa không khí xung quanh và trạng thái cân bằng với đất ẩm, nước, những lổ khí
trên lá khiến cho phát thải NH3.
Tốc độ gió, nhiệt độ, pH của dung dịch đất, chế độ tưới lá những nhân tố quan
trọng, ảnh hưởng đến áp suất của NH3.
14.2.1. Nhiệt độ
Nhiệt độ càng cao sẽ thúc đẩy quá trình phát thải NH 3 càng nhanh. Vì nhiệt độ

tăng làm mối tương quan giữa NH3 và NH4+ hiện diện ở pH nhất định làm giảm sự hòa
tan trong nước và tăng sử khuếch tán của NH3 từ không khí vào nước và ngược lại.
14.2.2. Mực nước
Nghiên cứu cho thấy ảnh hưởng của mực nước đến tốc độ khác nhau về phát thải
amonia và mất đạm tổng từ những cánh đồng lúa sau khi bón urea cho thấy amonia bị
mất với tốc độ nhanh ở mực nước cạn 0,05m hơn là ở mực nước sâu 0,14m. Do ở mực
nước cạn nồng độ amonical – N và nhiệt cao hơn. Kết quả cho thấy khoảng 26% lượng
phân N bị mất ở dạng amonia từ nước cạn 0,05m và 18% ở mực nước 0,14m.
Mặc dù khi thay đổi mực nước thì có sự ảnh hưởng rõ ràng đến sự phát thải và
lượng amonia mất, nhưng chúng không ảnh hưởng có ý nghĩa đến tổng N bị mất. Kết quả
cho thấy thói quen canh tác chỉ dựa vào thay đổi mực nước không thể tăng hiệu quả phân
N cho đồng ruộng.
14.2.3. pH
Bảng 14.1 Ảnh hưởng của pH đến sự cân bằng giữa [NH3 + NH4+] trong nước
(Nue,2007 ).
pH
7.3
8.3
9.3
10.3
11.3

NH3(%)
1
10
50
90
99

NH4+(%)

99
90
50
10
1


Sau khi bón urea vào đất, urea thủy phân tạo ra NH 4+ và nước ruộng tích lũy NH4+.
Sự chuyển hóa NH4+ sang NH3 phụ thuộc rất lớn vào pH của nước ruộng. Sự cân bằng
NH4+ và NH3 được gọi chung là ammoniacal-N phụ thuộc lớn vào pH (hình 14.2). NH 3 sẽ
tăng lên 10 lần khi một đơn vị pH dung dịch lên đến pH = 9. Do đó, sự hình thành khí và
phát thải NH3, sẽ tăng tỷ lệ thuận với pH. Wetselaar et al (1977) đã ghi nhận phương
trình tương quan
pH
Với sự gia tăng pH nước NH 4+ được ion hóa chuyển thành NH3 không ion hóa,
dạng này có thể phát thải vào trong không khí. Theo nghiên cứu của Ferguson et al tại
thời điểm pH = 7.5 có ít hơn 7% NH 4+ chuyển sang NH3. Khi giữ pH và nhiệt độ ở mức
thấp sẽ hạn chế được phát thải NH3.

Hình 14.2 Ảnh hưởng của pH trên cân bằng NH4+ và NH3 (Court et al., 1964)
14.2.4. Sự phát triển của phiêu sinh thực vật sau các thời kỳ bón đạm
Sự bốc thoát NH3 được ghi nhận là tiến trình gây ra sự mất đạm có ý nghĩa trên đất
lúa ở châu Á nhiệt đới mà tác nhân chính gây ra bốc thoát hơi NH 3 là sự hoạt động của
tảo làm thay đổi pH của nước ruộng lúa.
Tảo đóng vai trò quan trọng đến sự biến động pH nước. Bằng sự tiêu thụ CO 2 của
nước thì sự phát triển của tảo làm pH nước tăng đến 10 vào buổi trưa và giảm 2 đơn vị
hoặc nhiều hơn vào ban đêm. Bón phân urea làm thúc đẩy quá trình quang hợp của rong
tảo :

Quang hợp

nCO2 + nH2O

(CH2O)n +nO2
Hô hấp

Sự quang hợp của rong, tảo sẽ tiêu thụ CO2 trong nước ruộng:
CO2(không khí) +H2O = H2CO3

H+ + HCO3-

CO32- + H+

Cân bằng phản ứng theo chiều ngịch. Như vậy, pH của nước ruộng tăng do H + bị
tiêu thụ và pH gia tăng trong quá trình thủy phân urea.
Trong điều kiện đất phèn pH của nước ruộng thấp (pH<4) thì hoạt động của vi
sinh vật đất bị hạn chế, ít tạo ra enzyme urease và do đó thủy phân bị chậm lại.
Tảo lam là một trong những loại tảo có liên quan đến sự mất N trong ruộng lúa sau
thời kỳ bón urea, tuy nhiên tảo lam (blue-green algea) cũng là tác nhân chính trong cố
định N sinh học trong đất lúa ngập nước.
TẢO LAM (Cyanobacteria)

Ababaena
Torulosa

Ababaena sp

Oscillatoria
chlorina

Oscillatoria
germinata

Oscillatoria
sp

Oscillatoria
spendida

Bón phân N đưa đến sự phát triển của rong tảo, điều này biểu hiện rõ ràng vào thời
kỳ đầu của ruộng lúa. Khởi đầu của sự phát triển rong tảo là sự hình thành các ván bọt O 2
trên mặt nước dẫn đến sự thay đổi đáng kể của pH nước ruộng đặc biệt là thời kỳ đầu
phát triển của lúa.
Theo Filley et al., 1986 thì sự phát triển của sinh khối tảo quang hợp
(photosynthesis aquatic biomass) sau các thời kỳ bón N đóng vai trò quan trọng trong
việc làm mất đạm của ruộng lúa, sự phát triển của tảo này đạt cao nhất lúc 10 giờ sáng.
Sự mất N vào thời kỳ bón đón đồng là thấp nhất (10 – 15%) vì:


+ Tán lá của lúa dày đặc sẽ che phủ mặt nước ruộng làm giảm hoạt động quang hợp của
tảo cũng như tốc độ gió trên mặt ruộng làm giới hạn sự phát tán của NH3
+ Cây lúa hấp thu nhanh hơn vào giai đoạn này
14.2.5. Các yếu tố khác ảnh hưởng đến sự phát thải NH3
• Tốc độ gió ảnh hưởng rõ sự phát thải của NH3 từ nước
• Ngoài ra mất đạm dạng phát thải còn tùy thuộc các yếu tố khác như thời điểm bón
phân, dạng phân bón
• Quản lý phân bón, thông qua việc ảnh hưởng của nó đến nồng độ ammoniacal- N
trong nước và ảnh hưởng rõ đến sự phát thải NH3.
• Những biến số khác ảnh hưởng đến sự phát thải NH 3 bao gồm khả năng đệm của

pH và khả năng trao đổi cation (CEC) của đất.
• Những diều kiện trong hệ thống lúa ngập nước yêu cầu có sự chăm sóc đặc biệt:
 Thứ nhất, tốc độ phát thải troong hệ thống lúa ngập nước
 Thứ hai, những điều kiện trong những hệ thống tràn ngập về sự phát thải
của NH3 thì khác với hệ thống ở vùng đất cao.
Trong những hệ thống lúa ngập nước, những nhân tố như loại phân bón, tỷ lệ, thời
gian và cách bón, độ sâu nước và sự phát triển của tảo. Những ảnh hưởng của chúng
thông qua biến số nồng độ ammoniacal – N, pH và nhiệt độ của nước và giữa chúng có
mối liên hệ lẫn nhau đặc biệt nồng độ ammoniacal – N với nhiệt độ và pH tạo nên trị số “
thế áp suất NH3” (NH3 partial pressure). Sự phát thải NH 3 càng cao khi “thế áp suất” càng
cao.
14.2.6. Mối tương quan giữa các nhân tố gây ra bốc hơi NH3
Để nghiên cứu tính mẫn cảm của từng nhân tố môi trường đối với sự ước lượng
của bốc hơi NH3 từ mặt nước (Fvol), Fvol được tính toán và biểu diễn theo giá trị tương đối.
Fvol được chọn là giá trị tham khảo thì tương ứng với điều kiện trung bình của mỗi
yếu tố môi trường ở các lô không có trồng lúa trong giai đoạn bón bổ sung N đợt 1. Bốc
hơi tương đối dược tính toán với mô hình (film) trong đó chỉ một nhân tố được thay đổi,
thí dụ như ammoniacal nitrogen, nhiệt độ nước, chiều sâu mặt nước, tốc độ gió.

Hình 14.5


 Tác nhân mạnh nhất ảnh hưởng đến bốc hơi NH 3 là pH, kế đến là nồng độ

NHx-N và tốc độ gió. Ảnh hưởng đến nhiệt độ nước là tương đối yếu.
14.3. MỘT SỐ NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN ĐẾN TỶ LỆ PHÁT THẢI NH 3 TRÊN
RUỘNG LÚA
14.3.1. Nghiên cứu trên thế giới về sự phát thải NH3 .
Trong hệ thống đồng ruộng, NH3 phát thải có thể từ 20% đến > 80% tổng N mất từ
lượng phân bón. Nhiều nghiên cứu trước đây cho thấy sự phát thải cao điểm xảy ra từ 2

đến 4 ngày sau khi bón phân urea. Một nghiên cứu ở Trung Quốc khi bón phân với tỷ lệ
cao (90 kgN/ha) làm cho NH4+ dư thừa không hòa tan được trong đất ví thế làm tăng
nồng độ NH4+ trong nước cho nên chúng dễ dàng phát thải NH3 dưới điều kiện pH kiềm.
Kết quả nghiên cứu của Freney et al (1990) tại Philippin cho thấy khi urea được
bón vào trong nước ruộng thì ammmonia trong ruộng mất khoảng từ 10 – 56% lượng bón
vào. Mất ammonia nhỏ nhất tại Aguilar vì tốc độ gió thấp và mất nhiều nhất Macbita vì
giá trị pH, nhiệt độ cao và gió thì mạnh. Ammonia mất thấp khi bón phân vào đất có cày
bừa. Tổng lượng N từ việc bón phân vào trong nước là từ 59 – 71%.
Theo Demead et al (1982) và Freney et al (1983) thì ammonia có thể mất có liên
quan đến tốc độ gió, nhiệt độ, pH, và nống độ ammoniacal – N trong nước. khi bón urea
vào trong ruộng không có sự hiện diện của nước thì kết quả cho thấy rằng ammonia mất
đi mất hơn khi có sự hiện diện của nước một cách có ý nghĩa. Với cách bón này thì nồng
độ ammoniacal – N thấp trong nước ở tất cả các điểm khảo sát. Việc giảm nồng độ
ammoniacal-N trong nước dẫn đến làm giảm sự quang hợp của tảo vì khi khảo sát thấy
pH thấp ở tất cả các điểm. vì thế giá trị ammonia mất thấp ở những nghiệm thức áp dụng
kỹ thuật này hơn những nghiệm thức khác là do có liên quan đến giá trị pH và nồng độ
ammmoniacal – N.


Nhiều nghiên cứu cho thấy nguyên nhân chih1 dẫn đến sử dụng phân bón không
hiệu quả trong ruộng lúa là do khi phân được bón vào theo kiểu truyền thống thì nó sẽ
phát thải khí ammonia vào trong khí quyển.
Theo Humphreys et al (1988) cho rằng khi urea được bón vào nước ruộng vài
ngày sau khi cho ngập lâu dài, ammonia mất cao từ 11-21% lượng N bón vào. Sự mất
này có liên quan đến pH cao vào tốc dộ gió mạnh gần mặt nước.
Tuy nhiên khi urea được bón vào trong nước ruộng khi lúa bắt đầu có chùy,
ammonia mất thấp (3-8% lượng N sử dụng). Trong giai đoạn lúa bát đầu có chùy, cây lúa
che mặt nước ví thế nó ngăn cản sự phát triển của tảo dẫn đến pH thấp vào kết quả là
nồng độ khí ammonia tại mặt nước thấp. Hơn nữa khi cây lúa che thì nó ngăn cản sự
chuyển động của ammonia tại mặt nước, do đó làm giảm ammonia vận chuyển qua lại

giữa bề mặt phân cách giữa không khí và mặt nước.
Đã có một số nhiên cứu của nhiều tác giả đưa ra các phương trình toán có liên
quan đến sự phát thải ammonia
Nồng độ khí ammonia cân bằng với pha lỏng (liquid phase) được xác định từ nồng
độ ammoniacal – N ([NH4+ + NH3] soln) và nhiệt độ của nó (T,K) và pH bởi mối quan hệ:
[ NH3] soln = ([NH4+ + NH3] soln/1+10(0,0918+2779,92/T-pH)
po = [NH3] soln 10(1,6937 – 1477,7/T)
po là nồng độ khí ammonia cân bằng với nồng độ ammoniacal – N trong nước
Ammonia trong nước sẽ tồn tại cả hai aqueuos ammonia ( nước) và gasuos amonia
( khí ) trong sự cân bằng. Thế áp suất NH3 (NH3 partial pressure) kí hiệu FNH3P có thể
xác định từ nồng độ trong nước khi nhiệt độ tuyệt đối được biệt bởi Freney et al (1981).
FNH3P cho ta biết được khả năng mất do phát thải NH 3. Sự mất NH3 thực sự có liên quan
đến tốc độ gió. Theo Bouldin and Alimagno (1976) có đề nghị là có sự liên quan giữa
mất ammonia và sự phát thải của nước. từ số liệu của Filley et al (1984,1986) và việc sử
dụng một sự ước lượng tốc độ phát thải tính theo giờ. Godwin et al (1990) đã tìm hấy
hàm ước lượng về sự mất ammnia:
AMLOS = 0.036 x FNH3P + 0.05863 x HEF + 0.000257 x FNH3P x 2 x HEF x FLOOD
Trong đó
HEF = tốc độ paht1 thải nước trên giờ (mm/giờ)
FNH3P = thế áp suất NH3
AMLOS = ammonia mất do phát thải (kgN/ha/giờ)


14.3.2. Mô phỏng sự phát thải NH3 trên ruộng lúa ĐBSCL
Từ các phương trình xác định từ nồng độ amonia mô phỏng thực hiện đánh giá NH 4+
nhiệt độ và pH của nước ruộng trên lượng NH3 phát thải vào ruộng lúa.
Ảnh hưởng của nồng độ NH4+

14.4. GIẢM THIỂU THẤT THOÁT AMONIA TRÊN ĐẤT LÚA ĐBSCL
14.4.1. Đặt vấn đề

14.4.2. Phương tiện và phương pháp
Phương tiện
Dùng dụng cụ thẩm kế. Đất trong dụ cụ thẩm kế của nghiên cứu này được sắp xếp
theo thứ tự lớp đất mặt (0-20 và 20-50 cm) của nông trại thực nghiệm – ĐHCT, tính chất
lý hóa được mô tả ở bảng 14.2
Bảng 14.2 Tính chất hóa học của đất trong dụng cụ thẩm kế

Sét

Thịt

Cát

0-20

61

38

1

4.3

EC
(mS
cm-1)
0,22

20-50

55

44

1

4.5

0,19

Phân loại
(USDA)

Độ sâu
(cm)

Thaptohisticsulfic
Tropaquept
s

Thành phần cấp hạt (%)
pH

Cacbon Đạm
hữu cơ tổng số
(%)
(%)
2,8
0,134
2,14

0,122

Nghiệm thức thí nghiệm
Thí nghiệm được bố trí theo thể thức khối hoàn toàn ngẫu nhiên, 4 lần lập lại.
Nghiệm thức thí nghiệm được mô tả ở bảng 14.3


Phương pháp đo lượng phát thải NH3
Sử dụng buồng động lực theo phương pháp của Hayashi Kentaro (2005) để đo
lượng NH3 bốc thoát.
Hệ thống buồng động lực bao gồm 2 hệ thống: (a) là hệ thống buồng thu lấy mẫu
NH3 phát thải từ ruộng lúa và (b) hệ thống thu mẫu NH 3 và trong không khí xung quanh,
hình 14.9

Canh tác
Giống MTL233 có thời gian sinh trưởng 85-90 ngày, gieo với lượng 150 kg/ha giống
được ngâm 48 giờ, để mọc rể mầm 2-3 mm. phân bón sử dụng 46% urê, super lân 16%
P2O5, KCl 60% K2O, phương pháp bón phân cho lúa được trình bày ở bảng 14.4
Bảng 14.4 Phương pháp bón phân cho thí nghiệm
Phân bón
N (kgN/ha)
P (kgP2O5/ha)
K (kgK2O/ha)

10
33,3
60
10

Thời diểm bón phân (NSKS)
20
33,3
0
10

30
33,3
0
10


14.4.3. Kết quả và thảo luận
Tình hình thời tiết
Tình hình thời tiết của điểm thí nghiệm được trình bày ở bảng 14.5
Bảng 14.5 tình hình thời tiết khu vực Thành Phố Cần Thơ từ tháng 1-5/2008
Thông số
Nhiệt độ
Ẩm độ
Lượng
mưa
Giờ nắng

C
%

1
25.8
80

2
31.4
79

Tháng
3
27.5
79

4
28.8
78

5
28
86

mm

16.8

-

78.7

78.7

27.2

số giờ

1938

2510

2349

2403

1774

Đơn vị đo
o

Diễn biến pH của nước ruộng

Thông thường pH của nước ruộng trên đất phù sa ngọt chỉ khoảng 7.0, sau khi bón
urê pH sẽ tăng nhanh hầu hết các nghiệm thức pH đều đạt cao nhất (pH>9.0) vào 2-3
NSKB, sau đó giảm và ổn định ở 7.0.
Tuy nhiên trong nghiệm thức này pH chỉ cao nhất ở khoảng 8.0, có lẽ hoạt động
của rong tảo của nước ruộng do tính chua của đất.
Ảnh hưởng của bón thấm ure và Copper-zinc trên khả năng bốc thoát NH3
Bón urê theo phương pháp truyền thống có NH3 bốc thoát cao nhất (7,9%), trong
khi đó bón thấm urê lượng bốc thoát NH 3 thấp nhất (4,14%). NT Copper không có hiệu
quả nhiều trong cải thiện bốc thoát NH 3 (7,19%). Sự mất N của các NT cao nhất vào giai
đoạn 10 NSKS đến giai đoạn 45 NSKS thì sự mất N do bốc thoát NH 3 là thấp nhất (bảng
14.6)
Bảng 14.6 So sánh lượng và tỷ lệ NH 3 bố thoát giữa các nghiệm thức qua 3 thời kỳ bón
urê Nông trại thực nghiệm ĐHCT, xuân hè 2008.( Nguồn: Ngô Ngọc Hưng, 2009b)

NSKS
10
20
45
Tổng

Lượng
urê bón
(KgN/ha
)
33,3
33,3
33,3
100

Lượng NH3 bốc thoát
(KgN/ha)
Đối
Bón
Copperchứng thấm urê
zinc
4,19
2,49
3,94
3,16
1,13
2,28
0,55
0,52

0,97
7,9
4,14
7,19

% tổng lượng N mất qua bốc
thoát NH3
Đối
Bón
Copperchứng thấm urê
zinc
12,5
7,47
11,8
9,47
3,38
6,83
1,65
1,56
2,90
7,9
4,14
7,19

Kỹ thuật bón thấm urê bằng cách rút hết nước trong ruộng vài ngày trước hi bón,
cho đến khi đất nứt chân chim(ẩm độ khoảng 65%), sau đó bón urê và tiến hành cho nước
vào, điều này làm cho urê thấm sâu vào trong đất.
NH4+ được tạo ra qua tiến trình thủy phân urê sẽ được hấp thụ vào keo đất
(Hayashi et al, 2006), điều này có thể hạn chế sự hòa tan của N vào nước ruộng và do đó
giảm thiểu lượng bốc thoát NH3.

Ảnh hưởng bón thấm urê và Copper-zinc trên thành phần năng suất và năng suất
Bón thấm urê đưa đến các thành phần năng suất: số bông/m 2 (416), số hạt trên
bông (85.4) và % hạt chắc (75.1) đạt cao nhất trong các NT. Giữa NT đối chứng và
Copper không khác biệt có ý nghĩa (Bảng 14.7).
Ngoài ra, một lý do khác của việc bón thấm góp phần chất cải thiện thành phần
năng suất lúa là đất được rút nước đến khi nứt chân chim, tạo nên tình trạng thông thoáng
đất. Ngược lại trong điều kiện đất ngập nước, chất hữu cơ bị phân hủy yếm khí tạo ra
nhiều độc chất như acid hữu cơ, H2S… gây giảm sinh trưởng và năng suất lúa.

14.4.4. Kết luận
Kỹ thuật bón thấm urê làm giảm lượng bốc thoát NH 3 qua 3 đợt bón urê (4,14%),
kỹ thuật này đưa đến cải thiện số bông /m 2, số hạt/bông và % hạt chắc và do đó năng suất
hạt được nâng cao (5,95t/ha). Biện pháp xử lý Copper-zinc ngay say khi bón urê đã
không làm giảm đáng kể lượng bốc thoát NH3 so với bón urê đơn thuần.


Lượng mất N do bốc thoát NH3 được xác định bằng phương pháp buồng động lực
trong điều kiện nghiên cứu này là thấp hơn so với kết quả nghiên cứu trước đây bằng kỹ
thuật 15N ở một số nơi khác ở ĐBSCL. Một nguyên nhân đáng lưu ý là pH thấp của nước
trong lô thí nghiệm có thể đã hạn chế phần nào sự bốc thoát của NH3.

=// HẾT CHƯƠNG 14 //=


Chương 18
BÓN PHÂN CHO CÂY TRỒNG THEO PHƯƠNG PHÁP QUẢN LÝ
DƯỠNG CHẤT THEO ĐỊA ĐIỂM CHUYÊN BIỆT
18.1.

Giới thiệu

Theo như mô hình quản lý dưỡng chất chuyên biệt trên cây ngô lai của C.Witt ta
có thể thấy được nguồn dinh dưỡng mà cây nhận được ngoài được bổ sung từ nước tưới,
nước mưa và vi sinh vật thì nguồn dinh dưỡng chủ yếu mà cây nhận đó là từ đất, thải
thực vật, phân bón. Trong đó phân bón đóng vai trò quan trọng nhất vì nó không những
cung cấp dinh dưỡng cho cây trồng mang lại nâng suất cao mà nó còn cung cấp lại một
nguồn dưỡng chất lại cho đất, nên nó cần được sử dụng một cách hợp lí, đúng thời gian
đúng liều lượng điều đó mới đem lại nguồn dinh dưỡng cao nhất cho cây trồng.
Nhưng vấn đề được đặt ra ở đây là: các khuyến cáo bón phân ở các nước châu Á
thì không thay đổi theo thời gian dài và áp dụng cho vùng sinh thái quá rộng lớn, nên dẫn
đến hạn chế hiệu quả của phân bón và từ đó làm giảm năng suất của cây trồng. Vì thế,
cần nghiên cứu bón phân cho quy mô nhỏ hơn và thời gian khuyến cáo cũng cần thay đổi
linh hoạt.
Từ vấn đề trên thuật ngữ “ quản lí dưỡng chất theo địa điểm chuyên biệt” – Site
Specific Nutrient Management (SSNM). Được các nhà khoa học từng bước thiết kế
chương trình khuyến cáo bón phân cho từng tiểu vùng, cho từng giống hoặc nhóm giống
giống lúa cho từng mùa vụ cụ thể khác nhau
Nguyên lý của phương pháp SSNM.
18.2.1. Cơ sở của phương pháp luận.
Phương pháp SSNM dựa vào mô hình QUEFTS được phát triển cho cây ngô châu
phi( Janssen và ctv., 1990; Smaling và Janssen, 1993).
Sau đó là xây dựng cho phát triển phương pháp bón phân cho lúa( Witt và ctv., 1999
Wang và ctv., 2001; Doberman và ctv., 2002).
Trong phương pháp SSNM nhu cầu dinh dưỡng được tính toán trên cơ sở công thức:
18.2.
-

Trong đó:
FX: Lượng phân cần bón để đạt năng suất mong muốn.
UX: Lượng dinh dưỡng tối hảo cho năng suất mong muốn (kg/ha)

UXOX: Tiềm năng mà đất có thể cung cấp dinh dưỡng.
REX: Độ hữu hiệu của phân bón trong vụ đầu tiên
+ Vì không phải lúc nào cũng có thể xác định được hàm lượng NPK mà cây trồng hút
vào, nên Dobermann và ctv. (2003b) đã đề nghị ước lượng tiềm năng cung cấp chất dinh
dưỡng từ đất, dựa vào năng suất ở lô không có bón phân:


Trong đó:
GY: Năng suất mục tiêu( tấn/ ha)
GYOX: Năng suất ở lô đất không bón phân( tấn/ ha)
UX’: Nhu cầu dinh dưỡng tối hảo cần để sản xuất một tấn hạt (kg/ tấn)
+ Ngoài ra, theo Smaling và Janssen (1993) thì còn một phương án để xác định nhu cầu
dinh dưỡng à dựa vào phân tích đất.
18.2.2. Các bước cơ bản.

Mục tiêu phương pháp SSNM là sử dụng tối hảo đúng lúc và gia tăng độ hữu hiệu của
phân bón sử dụng, tăng hiệu quả kinh tế của việc bón phân.
Theo Buresh(2006) và Witt(2007), thì SSNM có 4 bước cơ bản sau
Bước 1: Thiết lập năng suất mục tiêu.

Địa điểm

Mùa vụ

Khí hậu

Năng suất

Kỹ thuật canh tác

Giống

Năng suất mục tiêu là gì?
Năng suất mục tiêu cho từng địa điểm và mùa vụ là năng suất đạt được
tối đa trong điều kiện canh tác tối ưu của nông dân khi N, P, K được cung cấp đầy
đủ. Nó được sử dụng trực tiếp để tính toán lượng phân bón. Và phải đạt được
trong điều kiện canh tác cụ thể của nông dân, chứ không phải trong điều kiện thí
nghiệm.
Một định nghĩa khác của Năng suất mục tiên là năng suất ở 8090%năng suất tiềm năng và là năng suất trung bình cao nhất trong vòng 3-5 năm
mà người nông dân có thể đạt được trong điều kiện canh tác tốt nhất.
(hình 18.2)


Năng suất mục tiêu cao hơn năng suất nông dân

Lượng phân khuyến cáo sẽ cao hơn thực

có thể đạt được

tế.

Không đạt hiệu
quả sử dụng
phân bón và
hiệu quả kinh tế

Khuyến cáo

Năng suất mục tiêu thấp hơn năng suất nông dân

Năng suất thấp và lợi nhuận

có thể đạt được

thấp.

Bước 2: Ước lượng khả năng cung cấp dinh dưỡng từ đất.
Nguồn dinh dưỡng này sẽ được ước lượng trong điều kiện không cung cấp thêm
chất dinh dưỡng khảo sát, nhưng bón đầy đủ các dưỡng chất khác.
Bước 3: Ước lượng sự gia tăng năng suất của cây trồng đối với phân
đạm, phân lân và phân kali.
Sản xuất trong điều kiện
tối hảo

Sản xuất trong điều kiện
khảo sát
Không bón phân N, nhưng
được bón đầy đủ các chất
dinh dưỡng khác.
NS- 0N

Bón đủ phân N,P,K và các
Không bón phân P, nhưng
chất dinh dưỡng khác
được bón đầy đủ các chất
dinh dưỡng khác.
NS- NPK
NS- 0P
Không bón phân K, nhưng
được bón đầy đủ các chất

dinh dưỡng khác.
NS- 0K

Cách xác định năng suất
cây trồng đối với N,P,K.

(NS- NPK) – (NS- 0N)

(NS- NPK) – (NS- 0P)

(NS- NPK) – (NS- 0K)


Bước 4: Xác định hàm lượng phân bón N, P, K dựa vào sự đáp ứng của
năng suất với phân bón. Hiệu quả nông học và cân bằng dinh dưỡng
trong đất.
Xác định lượng phân bón N, P, K:
Hiệu quả nông học của phân N (AEN ) được tính dựa vào năng suất hạt của lô NPK và lô
bón thiếu N(0N).
AEN = (GY+N – GY0N)/ FN
Trong đó: - GY+N: Năng suất hạt của lô NPK.
-GY0N: Năng suất hạt của lô 0N.
- FN: Lượng phân N bón vào.
Hiệu quả nông học của phân P( AEP), K( AEK) cũng được xác định tương tự như N.
Đáp ứng năng suất với phân
của cây trồng

Bảng sao màu lá lúa
(LCC)

hiệu quả nông học của N

Lượng N cần bón.

Đáp ứng năng suất và AEN thấp -> thì

Đáp ứng năng suất và AEN cao -> thì bón

bón lượng N từ thấp đến trung bình

lượng N từ trung bình đến cao

Bảng hướng dẫn lượng phân NPK cần
Hướng dẫn bón các loại phân cho cây ngô
bón cho cây ngô ở Việt Nam của
lai.
Witt(2009).
Bảng 18.1 Bảng hướng dẫn lượng bón N Hướng dẫn bón N cho ngô lai.
cho ngô lai dựa trên đáp ứng năng suất giữa
Hình 18.4 Mối liên hệ giữa lượng bón N,
lượng N bón và hiệu quả nông học.
đáp ứng năng suất và hiệu quả nông học
trên ngô lai.
Bảng 18.2 Bảng hướng dẫn lượng bón P Hướng dẫn bón P cho ngô lai.
cho ngô lai dựa trên đáp ứng năng suất giữa
Hình 18.5 Nhu cầu phân P cho đất không
lô bón P và lô khuyết 0P.
cố định P và AEP được tính ở các khoảng
năng suất và đáp ứng P.

Bảng 18.3 Bảng hướng dẫn lượng bón K Hướng dẫn bón K cho ngô lai.
cho ngô lai dựa trên đáp ứng năng suất giữa
Hình 18.6 Nhu cầu phân K và AEK được
lô bón K và lô khuyết 0K.
tính ở các khoảng năng suất và đáp ứng K.
Bước 5: Bón phân N theo nhu cầu dinh dưỡng của cây trong ở các giai
đoạn quan trọng.
Tùy theo từng giai đoạn sinh trưởng của cây mà lượng phân đề nghị bón cho phù
hợp. Kết quả nghiên cứu của Witt(2007) đề nghị các giai đoạn bón phân cho ngô lai được
trình bày ở Hình 18.6. Đối với phân N, khi cần thiết có thể điều chỉnh lượng phân theo
kết quả ghi nhận từ bảng so màu lá.
Bước 6: Điều chỉnh lượng phân N sử dụng bằng bảng so màu lá.
Witt (2007) đã ghi nhận
- Có sự tương ứng giữa chỉ số đọc LCC với từng giai đoạn sinh trưởng của cây ngô.
- Giữa chỉ số đọc LCC và sự giảm năng suất có sự tương quan chặt chẽ.
=>có thể sử dụng bảng so màu lá để điều chỉnh lượng phân đạm bổ sung hoặc bón ít đi
khi cần thiết nhằm mục đích hạn chế đến mức thấp nhất chi phí đầu tư phân bón.
Hình 18.6 Sơ đồ hướng dẫn bón N chia làm 3 đợt 30:35:35
18.2.3. Các thông số sử dụng trong phương pháp SSNM.
Theo Dobermann và Fairhurst (2000) có 1 số thông số sau:
Mục đích sử dụng
Cách thực hiện
Xác định khả năng cung cấp INS= ∑thu hút N từ thân lá + lá bi + cùi + hạt ở lô PK
chất dinh dưỡng từ đất
INS= ∑thu hút P từ thân lá + lá bi + cùi + hạt ở lô NK
INS= ∑thu hút K từ thân lá + lá bi + cùi + hạt ở lô NP
Xác định hệ số sử dụng phân REN= ( UN+N – UN0N)/FN
bón
RE

(Recovery UN+N & UN0N được tính như sau:
Efficiency)
UN ( ∑N hút)= ∑thu hút từ thân lá + lá bi + cùi +
hạt
REP= ( UN+P – UN0P)/FP
REK= ( UN+K – UN0K)/FK
Chỉ số sản lượng riêng phần PFPN= GY+N / FN
PFP
(Partial
Factor PFPP= GY+P / FP
Productivity)
PFPK= GY+K / FK
18.3. Ứng dụng SSNM trong hệ thống lúa thâm canh ở Châu Á.
18.3.1. Giới thiệu.

Phương pháp SSNM được đánh giá tại 179 điểm thí nghiệm trên ruộng lúa của nông dân
tại Trung Quốc, Ấn Độ, Indonesia, Thái Lan, Việt Nam, Philippines. Hiệu quả nông học
và hiệu quả kinh tế của phương pháp SSNM sẽ được so sánh với biện pháp canh tác hiện
tại của nông dân qua bốn mùa vụ.
Hiện nay các khuyến các bón phân cho các ruộng lúa tại khu vực Châu Á thường đồng
nhất trên diện rộng mà không tính tới nhu cầu dinh dưỡng của cây theo địa điểm và mùa


vụ. Điều đó dẫn đến hiệu quả sử dụng phân đạm giảm và lượng phân kali cũng như các
chất dinh dưỡng khác được dùng thì không cân đối với nhu cầu của cây, dẫn đến lợi
nhuận chưa đạt được mức tối đa.
Từ quan điểm trên và các kết quả nghiên cứu trước đó, Viện nghiên cứu lúa quốc tế
( IRRI ) cùng với cơ quan Nghiên cứu nông nghiệp và các hệ thống khuyến nông Quốc
gia ( NARES ) đã tiến hành thực hiện dự án năm 1997 – 1999 để phát triển kỹ thuật của
phương pháp SSNM cho các hệ thống thâm canh lúa. Từ đó đánh giá hiệu suất của

SSNM so với biện pháp canh tác hiện tại của nhà nông.
18.3.2. Vật liệu và phương pháp.
- Thí nghiệm trên ruộng sản xuất ít nhất 2 vụ lúa mỗi năm.
- Địa điểm: Jinhua ( Zhejiang, Trung Quốc ), Maligaya ( Nueva Ecija, Philippines),
Suphan Buri (Thái Lan), Omon ( ĐBSCL, phía nam Việt Nam), Hà Nội (ĐB Sông
Hồng, phía bắc Việt Nam), Sukamandi (Tây Java, Indonesia) và Aduthurai và
Thanjavur (Tamil Nadu, Nam Ấn Độ).
- Tất cả các địa điểm đều tuân theo một phương pháp chuẩn và bao gồm các lô bón
khuyết để có thể ước tính dc khả năng cung cấp dinh dưỡng của bản địa.
- Trong thí nghiệm này thì người nghiên cứu không can thiệp vào những lô FFP, mà sẽ
quản lí bón phân cho các lô SSNM và các lô khuyết. Trách nhiệm quản lý, chăm sóc
chung, kiểm soát dịch hại và lựa chọn giống thì người nông dân chịu trách nhiệm
chính.
- Nhu cầu phân bón của các lô SSNM được xác định từ dữ liệu đầu vào - đó là kết quả
của những lô khuyết từ ruộng của người nông dân để xác định dc lượng N, P, K của
dung đất bản địa.
- Bảng 18.4( trang 366) , Khả năng cung cấp chất dinh dưỡng của đất rất biến động có
thể gấp 2 đấn 3 lần so với cùng loại dinh dưỡng và giữa các địa điểm.( nhìn hình giải
thích ). Trong khi các kết quả này xác nhận tầm quan trọng chủ yếu của đạm ở lúa, thì
dường như mức độ giới hạn của P, K là như nhau ở nhiều vùng phía nam và ĐNÁ.
- Các chỉ thị được sử dụng cho việc đánh giá nông học và kinh tế của SSNM và FFP
được trình bày ở Bảng 18.5( trang 367).
18.3.3. Kết quả và thảo luận.
Hình 18.7 (trang 368)
- Năng suất hạt trung bình của SSNM tăng 0.36 tấn/ha, hoặc 7% lớn hơn so với FFP.
- SSNM cho lợi ích năng suất là như nhau đối với các vụ ( không có sự khác biệt giữa
vụ năng suất cao và năng suất thấp), và kinh nghiệm sản xuất giúp tăng lên từ 0,31
tấn/ha/năm đầu( 6%) lên đến 0,41 tấn/ha/năm hai(8%). Ngoại trừ vụ đầu, các vụ còn
lại năng suất hạt của SSNM luôn cao hơn FFP.
- Xác suất số ruộng tăng năng suất là 73%. Sự hút N, P, K của cây trồng SSNM lớn hơn

FFP.
Hình 18.8 (trang 368)
- Tổng lượng phân đạm lúc đầu bón vào là như nhau, nhưng trong năm thứ hai lượng N
ở SSNM được bón thấp hơn 7% so với FFP.


Sự khác biệt giữa SSNM và FFP là chia nhiều lần bón và thời gian bón phân N. N ở
SSNM được bón thường xuyên hơn, trung bình là 3,1 lần bón cho mỗi vụ, trong hi
FFP chỉ là 2,6 lần (thường được bón vào đầu vụ khi khả năng thu hồi N thấp).
- Thời gian bón N ở SSNM thường trễ hơn 5-6 ngày so với FFP.
- Lượng N được bón trên SSNM trung bình khoảng 10kgN/ha, hoặc ít hơn 25% so với
FFP.
Hình 18.9 (trang 369)
- Lượng P, K trong SSNM được điều chỉnh qua 4 mùa vụ. Sau khi có đủ dữ liệu từ lô
khuyết cho vận hành mô hình QUEFT – Đánh giá định lượng độ phí của đất nhiệt đới,
lượng phân được giảm xuất trong vụ thứ 2.
- Lượng P nói chung thường nhỏ và giảm dần qua bốn vụ.
Hình 18.10 (trang 369)
- Qua ước đoán , để đạt được năng suất mục tiêu và duy trì được lượng bản địa thì cần
phải bón lượng K cao hơn lượng K mà người dân đang sử dụng.
- Lượng K ở SSNM được bón 79kg K 20/ha/vụ trong năm đầu đến năm 2 được điều
chỉnh thành 61kg K20/ha/vụ. Trong khi nông dân sử dụng lượng hông đổi là khoảng
37kg K20/ha/vụ.
Hình 18.6 ( trang 370).
- Sử dụng SSNM khả năng thu hồi đạm ( REN) tăng lên đáng kể. REN trung bình của
SSNM là 40% so với FFP là 31%.
- PEN giữa các nghiệm thức không có sự khác biệt => Cả hai nghiệm thức chuyển phân
N thành năng suất hạt với hiệu quả như nhau.
- Do REN của SSNM lớn hơn nên Hiệu quả sử dụng N nông học của SSNM là 14,8 kg
hạt/kg N lớn hơn FFP là 11,5 kg hạt/kg N

- Trong SSNM Nguyên tắc chính làm tăng sự hút thu NPK cũng như năng suất là sự
đồng bộ của nhu cầu N cây trồng cần và lượng cung cấp từ đất và phân bón.
Hình 18.11 (trang 371)
- Nếu các yếu tố quản lí cây trồng khác được cải thiện thì có thể tăng năng suất cao
hơn.
- Cân bằng P và K được tính toán dựa trên các yếu tố đầu vào phân bón và việc lấy
dinh dưỡng từ hạt và rơm trong 4 bốn vụ trồng từ 1997-1999.
- Có 75% trường hợp lượng P đầu vào và đầu ra điều là giá trị dương, với lượng trung
bình <5 kg P205/ha/vụ. Hai nghiệm thức hông có sự khác biệt => việc sử dụng P trung
bình khoảng 40 kg P205/ha/vụ dường như đủ đạt năng suất hiện tại và duy trì được
lượng P có trong các thửa đất canh tác bản địa.
- Cân bằng K trung bình đạt giá trị âm ở FFP do không bón đủ K để bù lại lượng lấy đi
từ cây trồng và rơm, giá trị trung bình khoảng -25 kg K 20/ha/vụ, giá trị này chiếm đến
80% các trường hợp. Tuy nhiên, ở SSNM giá trị cân bằng K âm nhưng thấp hơn chỉ
khoảng -5 kg K20/ha/vụ.
Hình 18.12 ( trang 371)
- Trung bình lợi nhuận trên 4 vụ được trình bày.
- Lợi nhuận của SSNM tăng lên khoảng 45 USD ha/ vụ so với FFP.
-


-

-

-

Lấy tổng doanh thu trừ đi các chi phí thì ta có tiền lãi thuần trung bình là 400 USD/
ha/ vụ. Nghiệm thức SSNM có mức lợi nhuận thuần tăng cao hơn 12%, có 80% ruộng
sản xuất có thể đạt lợi nhuận từ canh tác theo SSNM.

Mức lợi nhuận giữa các địa điểm có sự khác biệt đáng kể
Lợi nhuận sẽ tăng cao phụ thuộc vào yếu tố chăm sóc và kết hợp sử dụng SSNM.
18.3.4. Kết luận.
Sử dụng phương pháp SSNM trên 179 ruộng sản xuất lúa ở Châu Á giúp tăng năng
suất 7% và đạt lợi nhuận 12%.
Hút thu dinh dưỡng và hiệu quả sử dụng N được gia tăng => Giúp cải thiện quản lý N
và cân bằng dinh dưỡng cho cây trồng.
Cần nhận diện và đánh giá được tính chất cơ bản của mỗi dưỡng chất đa lượng trong
ứng dụng nguyên lý SSNM. Và có chiến lược quản lý dưỡng chất phù hợp bằng cách
thông qua các lô khuyết dưỡng và màu lá.
Bảng so màu lá có thể được sử dụng như một hướng dẫn cho quản lý N, do nó giúp
xác định thời điểm và liều lượng bón phân phù hợp cho từng ruộng chuyên biệt.
Người nông dân khi biết khai thác kết hợp tốt các khía cạnh của cây trồng , dưỡng
chất và quản lí dịch hại, và tất cả đều phải được cải thiện một cách đồng bộ thì năng
suất có thể tăng cao hơn.

18.4 Ứng dụng SSNM trong bón phân cho ngô lai ở ĐBSCL
18.4.1 Mở đầu
- Ngô là một trong ba nguồn lương thực thực phẩm lớn nhất trên thế giới sau lúa mì và
gạo
- Ở Việt Nam do truyền thống lúa nước nên trước đây cây ngô không được chú trọng
nhiều mặc dù là cây trồng đứng hàng thứ hai.
- ĐBSCL diện tích trồng ngô nhỏ hơn ĐBSH nhưng lại cho năng suất trung bình cao nhất
nước 3,72 (tấn/ha).
- Cây ngô cần nhiều nguyên tố đa lượng và ít nguyên tố vi lượng.
=> Đánh giá khả năng cung cấp dưỡng chất của đất và tăng năng suất của ngô lai, đề xuất
công thức bón phân cho ngô lai theo qui trình SSNM.
18.4.2 Phương tiện và phương pháp thí nghiệm
+ Thời gian và địa điểm
-

Trên 5 địa điểm: huyện Cù Lao Dung ( ấp An Trung, An Thường) , huyện
Long Phú ( Lợi Hưng, An Hưng và Lợi Đức)


Trong 2 vụ ĐX 2005-2006, ĐX 2006-2007

-

+ Đặc tính khảo sát
Giống ngô lai C919 của pháp
Phân bón được sử dụng dưới dạng phân đơn : Urê (46%N), Super lân
(16%P2O5) và Kali (60%K2O)
Hàm lượng chất hữu cơ trong đất nghèo đến trung bình 3,36% và đất có hàm
lượng Sét cao

-

+ Phương pháp thí nghiệm ngoài đồng
Có 7 nghiệm thức:
Bảng 18.8 Nghiệm thức cho thí nghiệm đồng ruộng
ST
T

Nghiệm thức

Mô tả

1

NPK

2

PK

3

NK

4

NP

5

SSNM

Bón theo địa điểm chuyên biệt ĐX 2006-2007

6

FFP

Bón theo kỹ thuật và liều lượng của nông dân

7

iPD

Cải thiện quản lý cây trồng

Lượng NPK được cung cấp đầy đủ
Lô khuyết: không bón một trong ba loại dưỡng tố nhưng cung
cấp đầy đủ 2 loại còn lại

Bảng 18.9 So sánh mật độ trồng và lượng phân bón giữa SSNM và FFP ĐX 2006-2007.
Phương pháp canh tác

Mật độ

Công thức bón ( N-P2O5-K2O)

FFP

59000

229-133-22

NPK-iPD

73000

210-100-100

SSNM-iPD
73000
18.4.3 Kết quả nghiên cứu

196-49-32

Bước 1: Xác định năng suất mục tiêu
-

Là năng suất ở 80-90% mức năng suất trung bình trong 3-5 năm với điều kiện
canh tác đủ chất dinh dưỡng và quản lý tốt nhất.


Bước 2: Ước lượng sự gia tăng năng suất của cây trồng đối với phân đạm, phân lân,
phân kali
-

Năng suất ở nghiệm thức bón từng loại dưỡng chất ( hình 18.15) năng suất ở
các lô không bón 0P, 0K, 0N. Điều này cho thấy đất có khả năng cung cấp đạm

-

rất thấp trong khi đó khả năng cung cấp lân và kali rất cao.
Năng suất ở nghiệm thức bón phân đầy đủ (hình 18.16) năng suất mục tiêu đạt

-

9-9.5 (tấn/ha)
Khả năng cung cấp NPK ở một số địa điểm: Sóc Trăng, Trà Vinh, An Giang.
Hầu hết năng suất đạt thấp khi không bón N và ngược lại.
+ Năng suất hạt: 1-PK, 2-NK, 3-NP, 4-NPK
Sóc Trăng:

Trà Vinh:

An Giang:

+ Mức đáp ứng gia tăng năng suất: 1-N, 2-P, 3-K
Sóc Trăng:
Trà Vinh: