Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ tưới tiết kiệm nước đến hàm lượng dễ tiêu của các nguyên tố nitơ và phốt pho trong đất trồng lúa vùng đồng bằng sông Hồng. (LA tiến sĩ)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT
TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

QUYỀN THỊ DUNG

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CHẾ ĐỘ TƯỚI TIẾT KIỆM
NƯỚC ĐẾN HÀM LƯỢNG DỄ TIÊU CỦA CÁC NGUYÊN TỐ
NITƠ VÀ PHỐT PHO TRONG ĐẤT TRỒNG LÚA
VÙNG ĐỒNG BẰNG SÔNG HỒNG

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

HÀ NỘI, NĂM 2017


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT
TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

QUYỀN THỊ DUNG

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CHẾ ĐỘ TƯỚI TIẾT KIỆM
NƯỚC ĐẾN HÀM LƯỢNG DỄ TIÊU CỦA CÁC NGUYÊN TỐ
NITƠ VÀ PHỐT PHO TRONG ĐẤT TRỒNG LÚA
VÙNG ĐỒNG BẰNG SÔNG HỒNG

Chuyên ngành: Môi trường đất và nước
Mã số: 62 44 03 03

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

1. PGS. TSKH Nguyễn Xuân Hải
2. TS. Nguyễn Việt Anh

HÀ NỘI, NĂM 2017


LỜI CAM ĐOAN
Tác giả xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân tác giả. Các kết quả
nghiên cứu và các kết luận trong luận án này là trung thực, và không sao chép từ bất
kỳ một nguồn nào và dưới bất kỳ hình thức nào.Việc tham khảo các nguồn tài liệu
(nếu có) đã được thực hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng quy định.
Tác giả luận án

Quyền Thị Dung

i


LỜI CẢM ƠN
Trước hết tác giả luận án xin chân thành cảm ơn PGS. TSKH Nguyễn Xuân Hải; TS.
Nguyễn Việt Anh về sự hướng dẫn khoa học. Những hướng dẫn này đã góp phần quan
trọng giúp tác giả hoàn thành luận án này.
Tác giả luận án xin chân thành cảm ơn PGS. TS. Bùi Quốc Lập và các thầy cô giáo
khoa Môi trường, trường Đại học Thủy Lợi về những đóng góp khoa học góp phần
hoàn thiện luận án này và tạo các điều kiện cần thiết giúp cho luận án được hoàn
thành.
Tác giả luận án xin chân thành cảm ơn các thầy cô, cán bộ phòng phân tích Đất - Nước
- Môi trường, phòng phân tích Hóa môi trường trường Đại học Thủy Lợi đã tạo mọi
điều kiện thuận lợi giúp tôi tiến hành thí nghiệm, phân tích mẫu đất, mẫu nước trong

luận án này.
Tác giả luận án xin chân thành cảm ơn BGH trường Đại học Thủy Lợi, khoa Sau đại
học của Đại học Thủy Lợi đã tạo mọi điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành luận án
này.
Tác giả luận án xin chân thành cảm ơn BGH trường CĐ Kinh tế Kỹ thuật Thái
Nguyên, các đồng nghiệp khoa Kỹ thuật Nông lâm, Bộ môn Quản lý đất đai đã tạo
mọi điều kiện thuận lợi giúp tôi hoàn thành luận án này.
Tác giả luận án xin chân thành cảm ơn sự động viên giúp đỡ của gia đình và bạn bè về
cả vật chất và tinh thần tạo mọi điều kiện giúp đỡ tôi hoàn thành luận án này.

ii


MỤC LỤC
MỤC LỤC .................................................................................................................... iii
DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH...................................................................................vi
DANH MỤC BẢNG BIỂU ....................................................................................... viii
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT VÀ GIẢI THÍCH THUẬT NGỮ ....................ix
MỞ ĐẦU .........................................................................................................................1
1. Tính cấp thiết ...............................................................................................................1
2. Mục tiêu nghiên cứu ....................................................................................................2
3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án ..................................................................2
4. Đối tượng nghiên cứu ..................................................................................................3
5. Phạm vi nghiên cứu .....................................................................................................3
6. Nội dung nghiên cứu ...................................................................................................3
7. Phương pháp nghiên cứu .............................................................................................3
8. Những đóng góp mới của luận án ...............................................................................4
9. Cấu trúc của luận án ....................................................................................................4
CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN TÀI LIỆU..................................................................5

1.1 Động thái của Nitơ trong đất trồng lúa ...................................................................5
1.1.1 Quá trình ammonium hóa ................................................................................................. 6
1.1.2 Quá trình nitrate hóa .......................................................................................................... 7
1.1.3 Quá trình khử nitrate .......................................................................................................... 8
1.2 Động thái của Phốt pho trong đất trồng lúa ............................................................9
1.2.1 Sự chuyển hóa Phốt pho hữu cơ trong đất ....................................................................... 9
1.2.2 Sự chuyển hóa Phốt pho vô cơ trong đất ....................................................................... 10
1.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến sự thay đổi Nitơ và Phốt pho trong đất ......................11
1.3.1 Ảnh hưởng của chế độ nước đến sự thay đổi N, P dễ tiêu trong đất.......................... 11
1.3.2 Ảnh hưởng của các tính chất lý - hóa học đến sự thay đổi N, P dễ tiêu trong đất .. 18
1.4 Phương pháp tưới ngập thường xuyên và tưới tiết kiệm nước .............................31
1.4.1 Phương pháp tưới ngập thường xuyên ........................................................................... 31
1.4.2 Phương pháp tưới tiết kiệm - Tưới Nông lộ phơi (NLP) ............................................. 32
1.5 Một số phương pháp xác định các dạng Nitơ và Phốt pho trong đất ...................34

iii


1.6 Kết luận chương 1 .................................................................................................35
CHƯƠNG 2

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ..................................................37

2.1 Phương pháp thí nghiệm trong phòng ..................................................................37
2.1.1 Mục đích ........................................................................................................................... 37
2.1.2 Phương pháp thí nghiệm trong phòng............................................................................ 37
2.2 Phương pháp nghiên cứu thí nghiệm đồng ruộng.................................................39
2.2.1 Mục đích nghiên cứu thí nghiệm đồng ruộng ............................................................... 39

2.2.2 Địa điểm và điều kiện tự nhiên khu thí nghiệm đồng ruộng ....................................... 39
2.2.3 Sơ đồ bố trí thí nghiệm đồng ruộng và các thành phần trong sơ đồ............................ 43
2.2.4 Các công thức thí nghiệm và chế độ nước trên ruộng lúa............................................ 44
2.2.5 Điều kiện thí nghiệm........................................................................................................ 46
2.2.6 Phương pháp và thời điểm lấy mẫu................................................................................ 47
2.3 Phương pháp phân tích .........................................................................................48
2.3.1 Phương pháp phân tích N, P dễ tiêu trong đất............................................................... 48
2.3.2 Phương pháp phân tích mẫu nước tưới .......................................................................... 50
2.3.3 Phương pháp theo dõi các yếu tố cấu thành năng suất lúa........................................... 50
2.4 Phương pháp xử lý số liệu ....................................................................................51
CHƯƠNG 3

KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN..............................52

3.1 Ảnh hưởng của chế độ tưới đến thế ôxy hóa khử (Eh) và pH đất ........................52
3.1.1 Ảnh hưởng của chế độ tưới đến Eh và pH đất ở mô hình thí nghệm trong phòng.... 52
3.1.2 Ảnh hưởng của chế độ tưới đến Eh và pH đất ở thí nghệm đồng ruộng .................... 57
3.2 Ảnh hưởng của chế độ tưới đến hàm lượng Nitơ dễ tiêu trong đất ......................62
3.2.1 Ảnh hưởng của chế độ tưới đến hàm lượng N-NH4+ trong đất ................................... 62
3.2.2 Ảnh hưởng của chế độ tưới đến hàm lượng N-NO3- trong đất.................................... 78
3.2.3 So sánh lượng Nitơ dễ tiêu trong các chế độ tưới ......................................................... 90
3.3 Ảnh hưởng của chế độ tưới đến lượng Phốt pho dễ tiêu trong đất .......................99
3.3.1 Ảnh hưởng của chế độ tưới đến lượng Phốt pho dễ tiêu trong đất ở mô hình thí
nghiệm trong phòng ..................................................................................................................... 99
3.3.2 Ảnh hưởng của chế độ tưới đến lượng Phốt pho dễ tiêu trong đất ở mô hình thí
nghiệm đồng ruộng .................................................................................................................... 104
3.4 Ảnh hưởng của chế độ tưới đến sinh trưởng và năng suất lúa ...........................111

iv

3.4.1 Ảnh hưởng của chế độ tưới đến sinh trưởng của cây lúa ........................................... 111
3.4.2 Ảnh hưởng của chế độ tưới đến năng suất lúa ............................................................ 114
3.5 Đánh giá việc áp dụng phương pháp tưới Nông lộ phơi cho lúa vùng đồng bằng
sông Hồng ....................................................................................................................115
3.5.1 Lượng nước tưới ............................................................................................................ 115
3.5.2 Chi phí sản xuất .............................................................................................................. 116
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ...................................................................................119
1. Những kết quả đạt được trong luận án ....................................................................119
2. Kiến nghị .................................................................................................................120
DANH MỤC CÁC BÀI BÁO CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN
QUAN TỚI LUẬN ÁN ..............................................................................................121
TÀI LIỆU THAM KHẢO.........................................................................................122
PHỤ LỤC .........................................................................................................................

v


DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH
Hình 1. 1 Quá trình chuyển hóa N trong đất lúa .............................................................6
Hình 1. 2 Động thái của Eh theo Ponnamperuma F.N. .................................................19
Hình 1. 3 Động thái của Eh ở các phương án thí nghiệm tại nhiệt độ 200C .................20
Hình 1. 4 Những thay đổi tương đối về hàm lượng O2, NO3- của một loại đất ............21
Hình 1. 5 Động thái của N theo thời gian ngập nước và thế oxy hóa - khử ..................22
Hình 1. 6 Động thái của Phốt pho hòa tan trong đất theo thời gian ngập nước ............23
Hình 1. 7 Động thái của pH ở một số loại đất khi ngập nước .......................................24
Hình 1. 8 Ảnh hưởng của pH đến sự cân bằng NH4+ và NH3 .......................................25
Hình 1. 9 Khả năng hòa tan của Phốt pho bị ảnh hưởng bởi pH đất .............................28
Hình 1. 10 Ảnh hưởng của tính chất đất và nhiệt độ đến động thái của N-NH4+ .........29
Hình 1. 11 Ảnh hưởng của tính chất đất và nhiệt độ đến động thái của N-NO3- ..........30

Hình 2. 1 Sơ đồ lấy mẫu đất.......................................................................................... 37
Hình 2. 2 Vị trí khu vực nghiên cứu thí nghiệm tại Phú Xuyên, Hà Nội ......................40
Hình 2. 3 Sơ đồ bố trí thí nghiệm đồng ruộng ...............................................................43
Hình 2. 4 Mô phỏng lớp nước mặt ruộng của công thức tưới NTX ..............................44
Hình 2. 5 Mô phỏng lớp nước mặt ruộng của công thức tưới NLP ..............................46
Hình 3. 1 Diễn biến Eh đất và mực nước của các chế độ tưới

53

Hình 3. 2 Diễn biến pH đất và mực nước của các chế độ tưới TNTP ...........................56
Hình 3. 3 Diễn biến Eh đất của các chế độ tưới ở thí nghiệm đồng ruộng ..................58
Hình 3. 4 Diễn biến pH đất của các chế độ tưới thí nghiệm đồng ruộng ......................61
Hình 3. 5 Diễn biến hàm lượng N-NH4+ đất và mực nước ...........................................64
Hình 3. 6 Diễn biến hàm lượng N-NH4+ đất theo thời gian ngập nước của ..................65
Hình 3. 7 Diễn biến N-NH4+ trong đất của các chế độ tưới n .......................................69
Hình 3. 8 Diễn biến N-NH4+ trong đất của hai chế độ tưới ...........................................73
Hình 3. 9 Diễn biến N-NH4+ đất của các chế độ tưới ngoài đồng ruộng ......................74
Hình 3. 10 Diễn biến của N-NO3- đất và mực nước của thí nghiệm trong phòng.........79
Hình 3. 11 Quan hệ giữa Eh và N-NO3- trong đất của chế độ tưới NTX ......................80
Hình 3. 12 Quan hệ giữa Eh và N-NO3- trong đất của chế độ tưới NLP ......................80
Hình 3. 13 Diễn biến N-NO3- đất của các chế độ tưới ..................................................83

vi


Hình 3. 14 Diễn biến N-NO3- đất của các chế độ tưới ngoài đồng ruộng .....................86
Hình 3. 15 Diễn biến N-NO3- đất của các công thức tưới .............................................87
Hình 3. 16 Quan hệ giữa N-NO3- đất với thời gian ngập nước của..............................88
Hình 3. 17 Quan hệ giữa N-NO3- đất với thời gian ngập nước của..............................88
Hình 3. 18 Diễn biến Nitơ dễ tiêu của chế độ tưới NTX (trái) và NLP (phải) .............91

Hình 3. 19 Diễn biến của tổng Nitơ dễ tiêu trong các chế độ tưới ở TNTP ..................93
Hình 3. 20 Diễn biến Nitơ dễ tiêu của các chế độ tưới ở TNĐR trong vụ xuân ...........95
Hình 3. 21 Diễn biến Nitơ dễ tiêu của các chế độ tưới ở TNĐR trong vụ mùa ............97
Hình 3. 22 Diễn biến của tổng Nitơ dễ tiêu trong các chế độ tưới ở TNĐR .................98
Hình 3. 23 Quan hệ giữa Eh và Pdt trong đất ở chế độ tưới NTX ...............................100
Hình 3. 24 Quan hệ giữa Eh và Pdt trong đất ở chế độ tưới NLP ................................101
Hình 3. 25 Diễn biến lượng Pdt đất và mực nước của các chế độ tưới ở TNTP ..........102
Hình 3. 26 Diễn biến Pdt đất của các công thức tưới ...................................................105
Hình 3. 27 Diễn biến Pdt đất của các công thức tưới ...................................................108
Hình 3. 28 Diễn biến Pdt của các công thức tưới ngoài đồng ruộng............................109
Hình 3. 29 Ảnh hưởng của chế độ tưới đến năng suất lúa theo mùa vụ .....................115

vii


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1. 1 Ảnh hưởng của pH đến sự cân bằng giữa [NH3 + NH4+] trong nước ...........25
Bảng 1. 2 pH đất và quá trình nitrate hóa ......................................................................27
Bảng 2. 1 Thời điểm lấy mẫu đồng ruộng phân tích .....................................................47
Bảng 2. 2 Chỉ tiêu và phương pháp phân tích mẫu đất .................................................50
Bảng 3. 1 Động thái Eh đất của các chế độ tưới mô hình trong phòng .........................52
Bảng 3. 2 Diễn biến pH đất của các chế độ tưới thí nghiệm mô hình trong phòng ......55
Bảng 3. 3 Diễn biến Eh đất của các chế độ tưới ngoài đồng ruộng ..............................57
Bảng 3. 4 Diễn biến pH đất của các chế độ tưới ngoài đồng ruộng ..............................60
Bảng 3. 5 Diễn biến hàm lượng N-NH4+ đất của các chế độ tưới .................................63
Bảng 3. 6 Diễn biến lượng N-NH4+ trong đất của các chế độ tưới ..............................68
Bảng 3. 7 Diễn biến hàm lượng N-NH4+ trong đất của các chế độ tưới .......................72
Bảng 3. 8 Diễn biến lượng N-NO3- đất của các chế độ tưới thí nghiệm .......................78
Bảng 3. 9 Diễn biến lượng N-NO3- đất tại các chế độ tưới ...........................................82
Bảng 3. 10 Diễn biến hàm lượng N-NO3- đất của các công thức tưới .........................85

Bảng 3. 11 Diễn biến Nitơ dễ tiêu của các chế độ tưới ở ..............................................90
Bảng 3. 12 Tổng Nitơ dễ tiêu của các chế độ tưới ở thí nghiệm trong phòng ..............92
Bảng 3. 13 Diễn biến của Nitơ dễ tiêu của hai chế độ tưới ...........................................95
Bảng 3. 14 Diễn biến của Nitơ dễ tiêu của hai chế độ tưới ...........................................96
Bảng 3. 15 Diễn biến của tổng Nitơ dễ tiêu thông qua hai công thức tưới ...................98
Bảng 3. 16 Động thái Pdt theo thời gian ngập nước trong các chế độ tưới....................99
Bảng 3. 17 Biến động lượng Pdt đất tại các công thức tưới .........................................104
Bảng 3. 18 Biến động hàm lượng Pdt đất tại các công thức tưới .................................107
Bảng 3. 19 Khả năng đẻ nhánh của cây lúa trong .......................................................112
Bảng 3. 20 Chiều cao cây trung bình từ mặt đất đến đỉnh bông .................................112
Bảng 3. 21 Khối lượng một khóm (giai đoạn trổ bông) ..............................................113
Bảng 3. 22 Các yếu tố cấu thành năng suất lúa ở các chế độ tưới khác nhau .............114
Bảng 3. 23 Năng suất lúa ở các chế độ tưới khác nhau ...............................................114
Bảng 3. 24 Lượng nước tưới ở các chế độ tưới khác nhau .........................................116
Bảng 3. 25 Tổng hợp chi phí đầu vào, đầu ra của mô hình tưới NTX ........................117

viii


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT VÀ GIẢI THÍCH THUẬT NGỮ
Từ viết tắt

Giải thích

BTNMT

Bộ Tài nguyên và Môi trường

BNN&PTNT

Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn

C/N

Các bon/Nitơ

CEC

Dung tích hấp thu trao đổi cation

CHC

Chất hữu cơ

Eh

Thế ôxy hóa khử

GĐST

Giai đoạn sinh trưởng

IRRI

International rice research Institute (Viện
nghiên cứu lúa quốc tế)

KLVCKTL

Khối lượng vật chất khô tích lũy

Mdl

Mili gam đương lượng

Ndt

Nitơ dễ tiêu

NHH

Nhánh hữu hiệu

NLP

Nông lộ phơi

NSLT

Năng suất lý thuyết

NTX

Ngập thường xuyên

Pdt

Phốt pho dễ tiêu

P2O5TS

Phốt pho tổng số

QCVN

Quy chuẩn Việt Nam

TCVN

Tiêu chuẩn Việt Nam

TKN

Tiết kiệm nước

TNĐR

Thí nghiệm đồng ruộng

TNTP

Thí nghiệm trong phòng

TPCG

Thành phần cơ giới

VSV

Vi sinh vật

∑Ndt

Tổng Nitơ dễ tiêu

ix


MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết
Lúa là một trong ba cây lương thực chủ yếu trên thế giới: Lúa mì, lúa và ngô được
trồng chủ yếu ở Châu Á và Đông Nam Á. Để tạo ra 1kg thóc cần 4500 lít nước vì vậy
mà dân gian có câu: “ Nhất nước, nhì phân, tam cần, tứ giống”. Nước và phân bón là
hai yếu tố quyết định hàng đầu, là nhu cầu thiết yếu, đồng thời còn có vai trò điều tiết
chế độ nhiệt, ánh sáng, chất dinh dưỡng, vi sinh vật, độ thoáng khí của đất… Song
thực tế hiện nay vấn đề mở rộng diện tích và tăng năng suất lúa gặp phải hàng loạt các
thách thức trong đó phải kể đến thiếu nguồn nước cho hoạt động tưới tiêu. Trên thế
giới ngày nay, nước dành cho nông nghiệp ngày càng khan hiếm. Ước tính đến năm
2025, có khoảng 15 - 20 triệu ha lúa được tưới sẽ chịu đựng mức độ khan hiếm nước
mức độ nào đó (Trần Viết Ổn, 2016) [1]. Nguyên nhân của tình trạng thiếu nước thì rất
đa dạng và đặc trưng theo từng vùng.
Việt Nam thuộc vùng khí hậu nhiệt đới ẩm, có hệ thống sông ngòi phong phú nhưng
vẫn khan hiếm nguồn nước ngọt để tưới, kể cả nguồn nước phục vụ sinh hoạt, đặc biệt
là trong những năm gần đây. Có nhiều nguyên nhân dẫn đến hiện tượng này như
nguồn nước bị ô nhiễm do hoạt động sản xuất công nghiệp, làng nghề của con người....
Đặc biệt, Việt Nam là nước chịu ảnh hưởng mạnh của biến đổi khí hậu, mực nước biển
dâng, sự xâm nhập mặn vào các sông ngòi ở vùng ven biển đã hiện hữu và đã được đề
cập nhiều trong các báo cáo khoa học và kể cả trên phương tiện truyền thông. Do đó,
nguồn nước ngọt dùng trong sinh hoạt cũng như trong nông nghiệp ở những khu vực
này ngày càng khan hiếm. Tiết kiệm nước trong sản xuất ở nước ta là vấn đề rất cấp

thiết, đặc biệt trong sản xuất nông nghiệp. Bởi vì, nông nghiệp là ngành sử dụng nước
nhiều nhất. Do đó, nghiên cứu các biện pháp tưới tiết kiệm nước trong nông nghiệp,
đặc biệt tưới cho cây lúa là rất quan trọng.
Phương pháp tưới tiết kiệm nước được xem là phương pháp giúp cây trồng thích ứng
với những điều kiện bất lợi của môi trường, giúp tiết kiệm nước tưới và tăng sự phát
triển của bộ rễ, tạo điều kiện thuận lợi cho sự hấp thu chất dinh dưỡng cao hơn và tăng
hiệu quả sử dụng đất, nước (Bouman B.A.M and Tuong T.P., 2001) [2].

1


Trong sản xuất lúa nước, Nitơ và Phốt pho là hai nguyên tố dinh dưỡng rất cần thiết
cho cây lúa. Sự sinh trưởng và phát triển của cây lúa phụ thuộc vào hàm lượng dễ tiêu
của hai nguyên tố và hàm lượng này cũng thay đổi theo các giai đoạn phát triển của
cây lúa. Hàm lượng dinh dưỡng dễ tiêu trong đất phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: loại
đất, pH, Eh, hàm lượng chất hữu cơ,..... và chế độ nước mặt ruộng.
Do thay đổi chế độ nước trong các chế độ tưới đã tác động đến điều kiện môi trường
đất dẫn đến dạng tồn tại của các nguyên tố Nitơ và Phốt pho cũng bị thay đổi, đặc biệt
là dạng dễ tiêu. Vậy, chế độ tưới tiết kiệm nước có thể dẫn đến việc thay đổi đặc tính
dinh dưỡng trong đất, ảnh hưởng như thế nào đến sự chuyển hóa của nguyên tố Nitơ
và Phốt pho trong đất so với chế độ tưới ngập thường xuyên của người dân? Đây là
vấn đề quan trọng và phức tạp.
Tuy nhiên, những nghiên cứu chi tiết về ảnh hưởng của chế độ tưới đến hàm lượng dễ
tiêu của các nguyên tố Nitơ và Phốt pho hay nói cách khác động thái của NH4+, NO3và PO43- trong đất ở chế độ tưới khác nhau còn ít được nghiên cứu trong cũng như
ngoài nước, đặc biệt là khi áp dụng biện pháp tưới tiết kiệm nước - tưới nông lộ phơi.
Xuất phát từ những vấn đề cấp thiết trên, đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ
tưới tiết kiệm nước đến hàm lượng dễ tiêu của các nguyên tố Nitơ và Phốt pho trong
đất lúa vùng đồng bằng sông Hồng” được đề ra.
2. Mục tiêu nghiên cứu
Đề tài được thực hiện nhằm đạt được hai mục tiêu sau đây:

- Xác định ảnh hưởng của chế độ tưới khác nhau đến sự thay đổi hàm lượng của Nitơ
và Phốt pho dễ tiêu trong đất phù sa trung tính ít chua không được bồi hàng năm vùng
đồng bằng sông Hồng.
- Xác định chế độ tưới hợp lý nhằm tiết kiệm nước và không làm giảm khả năng cung
cấp dinh dưỡng Nitơ và Phốt pho dễ tiêu của đất cho cây lúa.
3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án
- Ý nghĩa khoa học của luận án: làm rõ sự thay đổi hàm lượng Nitơ và Phốt pho dễ
tiêu ở đất ngập nước trồng lúa có phản ứng trung tính dưới hai chế độ tưới (tưới ngập
thường xuyên và tưới tiết kiệm nước).

2


- Ý nghĩa thực tiễn của luận án: khẳng định được tác động của biện pháp tưới đối với
năng suất lúa cũng như khả năng cung cấp dinh dưỡng Nitơ và Phốt pho của đất cho
lúa, trên cơ sở đó mở ra khả năng ứng dụng trong thực tiễn.
4. Đối tượng nghiên cứu
Động thái của Nitơ, Phốt pho cũng như Eh, pH trong điều kiện thí nghiệm trong phòng
và thí nghiệm đồng ruộng ở hai chế độ tưới khác nhau (tưới ngập thường xuyên và
tưới tiết kiệm nước) trong đất phù sa đồng bằng sông Hồng không được bồi hàng năm,
trung tính ít chua.
5. Phạm vi nghiên cứu
- Phạm vi không gian: đất phù sa đồng bằng sông Hồng không được bồi hàng năm,
trung tính ít chua tại Phú Xuyên - Hà Nội.
- Phạm vi thời gian: từ năm 2013 đến năm 2016.
6. Nội dung nghiên cứu
1) Nghiên cứu cơ sở khoa học của sự chuyển hóa Nitơ và Phốt pho trong đất lúa ngập
nước thông qua thí nghiệm trong phòng.
2) Xác định ảnh hưởng của chế độ tưới cho lúa đến khả năng cung cấp chất dinh
dưỡng Nitơ, Phốt pho dễ tiêu từ đất và năng suất lúa thông qua thí nghiệm ngoài đồng

ruộng.
7. Phương pháp nghiên cứu
Kế thừa có chọn lọc những thông tin, số liệu và kết quả nghiên cứu đã có.
Nghiên cứu thí nghiệm trong phòng nhằm xác định điện hóa đất lúa ngập nước, động
thái của N, P ở các chế độ ngập nước khác nhau để giải thích cơ chế biến biến đổi và
chuyển hóa N, P trong đất vùng nghiên cứu.
Nghiên cứu thí nghiệm đồng ruộng nhằm đánh giá và luận giải diễn biến hàm lượng N,
P dễ tiêu trong điều kiện thực tiễn sản xuất, bên cạnh đó là đánh giá sinh trưởng phát
triển và năng suất của cây lúa của các chế độ tưới khác nhau.

3


Phương pháp xử lý số liệu và phân tích thống kê. Chi tiết các phương pháp được trình
bày ở chương 2.
8. Những đóng góp mới của luận án
1) Đã đưa ra dẫn liệu chi tiết diễn biến của hàm lượng N, P dễ tiêu khi đất phù sa trung
tính ít chua vùng đồng bằng sông Hồng được cho ngập nước trong điều kiện có và
không có cây lúa.
2) Đánh giá và luận giải khoa học được sự thay đổi hàm lượng của N, P dễ tiêu trong
đất phù sa trung tính ít chua vùng đồng bằng sông Hồng do ảnh hưởng của chế độ tưới
ngập khô xen kẽ/tưới tiết kiệm/ tưới nông lộ phơi so với kiểu tưới ngập thường xuyên
của địa phương.
3) Cung cấp cơ sở khoa học về việc tưới tiết kiệm trong đất phù sa trung tính ít chua
vùng đồng bằng sông Hồng không ảnh hưởng đến sinh trưởng, phát triển và năng suất
cây lúa trong cả vụ xuân và vụ mùa.
9. Cấu trúc của luận án
Luận án bao gồm: Mở đầu;
Chương 1. Tổng quan tài liệu
Chương 2. Phương pháp nghiên cứu

Chương 3. Kết quả nghiên cứu và thảo luận
Kết luận và kiến nghị, Danh mục các công trình đã công bố, Tài liệu tham khảo và Phụ
lục.

4


CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1 Động thái của Nitơ trong đất trồng lúa
Nitơ (N) là nguyên tố dinh dưỡng quan trọng đối với cấy lúa và được coi là yếu tố giới
hạn năng suất. Tuy là nguyên tố dinh dưỡng rất cần thiết cho cây trồng nhưng N lại
chứa ít trong đất. Tỷ lệ N trong đất Việt Nam biến động từ 0,042% (đất bạc màu) đến
0,62% (đất lầy thụt), trung bình là 0,12% (đất phù sa sông Hồng). Tỷ lệ N trong đất ít
phụ thuộc vào đá mẹ mà chủ yếu phụ thuộc vào điều kiện hình thành và quá trình sử
dụng đất (Nguyễn Thế Đặng, 2011) [3].
Cây lúa hấp thu 2/3 tổng lượng N từ đất và 1/3 từ phân vô cơ (Reddyn K. R. et al,
1976) [4] và hấp thu mạnh nhất vào hai thời kỳ: đẻ nhánh (khoảng 70%) và làm đòng
(khoảng 10 - 15%), việc hút thu N trong giai đoạn đẻ nhánh có ảnh hưởng lớn nhất đến
năng suất lúa (Nguyễn Như Hà, 2006) [5]. Trong canh tác lúa, N ở dạng ammonium
(NH4+) được xem là nguồn cung cấp N chính hơn N ở dạng nitrate (NO3-) (Wang Y. H.
et al, 1993) [6]. Chính vì thế việc gia tăng hiệu quả sử dụng phân đạm cũng đồng
nghĩa với gia tăng năng suất. Lượng N cần thiết để tạo ra 1 tấn thóc là 17 - 25 kg N,
trung bình cần 22,2 kg N. Ở mức năng suất cao hơn thì lượng N cần thiết để tạo ra 1
tấn thóc càng cao (Giang Thu Thảo et al, 2009) [7]. Mặc dù đã có nhiều nghiên cứu
chuyên sâu nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng phân bón, nhưng cho đến nay cây lúa vẫn
chỉ sử dụng khoảng dưới 40% lượng N bón vào và thường là thấp khoảng 20% đến
30% (Schneiders, M. & H. W. Scherer, 1998) [8]. Những tiến trình sinh học trong đất,
chẳng hạn như sự khoáng hóa, tiến trình nitrate hóa và khử nitrate có ảnh hưởng rất
lớn đến động thái của N trong đất và chi phối sự hấp thụ N của cây trồng.
Sự biến đổi của N trong đất lúa diễn ra rất phức tạp và trải qua nhiều quá trình khác

nhau, được thể hiện qua hình 1.1.
Từ hình 1.1 cho thấy N bị biến đổi rất phức tạp trong môi trường đất. Dưới đây là một
số quá trình chuyển hóa N chính trong đất.

5


Hình 1. 1 Quá trình chuyển hóa N trong đất lúa
(Nguồn: Brady, N. C. & R. R. Weil, 1999) [9]
1.1.1 Quá trình ammonium hóa
Sự chuyển hóa N hữu cơ sang N khoáng được gọi là quá trình ammonium hóa (sự
khoáng hóa N).
Khoáng hóa là tiến trình sinh học quan trọng liên quan đến tính hữu dụng trên đất lúa
nước. Dưới điều kiện đất lúa ngập nước, sự khoáng hóa tạo N-NH4+ được kiểm soát
bởi VSV dị dưỡng sử dụng chất hữu cơ làm nguồn năng lượng (Alexander M. et al,
1977) [10]. Quần thể VSV dị dưỡng trong đất bao gồm nhiều nhóm vi khuẩn, nấm.
Chúng sử dụng N như là nguồn nguyên liệu để đáp ứng nhu cầu năng lượng và phát
triển sinh khối của chúng. Các VSV dị dưỡng này phân hủy các hợp chất protein hoặc
hợp chất humic thành nhóm amine đơn giản, sau đó nhóm này được thủy phân và N
được phóng thích ở dạng N-NH4+, tiến trình này xảy ra ở hai điều kiện yếm khí và háo
khí (Stephen C. Jarvis et al, 1996) [11]. Mỗi nhóm đáp ứng một hoặc nhiều bước trong
phản ứng phân hủy chất hữu cơ. Sản phẩm cuối cùng cho sự hoạt động của một nhóm
là nguồn nguyên liệu cung cấp cho phản ứng tiếp theo, cứ như vậy cho đến khi chất
hữu cơ hoàn toàn bị phân hủy (Võ Thị Gương, 2004a) [12].
6


Theo Cabrera M. L. et al (2005) [13], khoáng hóa N là chuyển N ở dạng hữu cơ thành
dạng N-NH4+. Khoáng hóa N là tiến trình quan trọng bởi vì nó kiểm soát nguồn cung
cấp và sự quan trọng của N khoáng đối với cây trồng. Dự đoán chính xác lượng N

khoáng hóa là một yêu cầu quan trọng cho việc tối hảo hiệu quả sử dụng N trong nhiều
hệ thống mùa vụ (Wang G. H. et al, 2001) [14]. Ngoài ra, dự đoán chính xác lượng N
khoáng hóa có thể đóng vai trò quan trọng để tránh mất lượng N đáng kể (Fan X. H. et
al, 2005a) [15], (Zhang Y. M. et al, 2004) [16], (Su C. G. et al, 2005) [17]. Tuy nhiên,
sự ảnh hưởng đa dạng của các loại đất, khí hậu, tập quán canh tác (Li G. C. et al,
2001) [18], (Fan X. H. et al, 2005b) [19], dự đoán chính xác lượng N khoáng hóa thì
khó. Hơn nữa, việc bón phân đạm dài hạn cũng có những ảnh hưởng tích cực và tiêu
cực (Carpenter L. et al, 2000) [20].
Quá trình khoáng hóa N hữu cơ trong đất được thực hiện theo các bước bằng các phản
ứng: amin hóa, amôn hóa.
Dưới tác dụng của tập đoàn VSV trong đất (nấm, vi khuẩn, xạ khuẩn) các axit amin
phân hủy giải phóng NH3.
Quá trình khoáng hóa có thể thực hiện trong điều kiện háo khí hoặc yếm khí, môi
trường ôxy hóa hay môi trường khử (Vũ Hữu Yêm, 1995) [21].
1.1.2 Quá trình nitrate hóa
Là sự ôxy hóa ammonium chuyển sang nitrate.
Trong điều kiện thoáng khí, sau khi N-NH4+ được khoáng hóa từ các hợp chất hữu cơ
sẽ được nitrate hóa tạo thành N-NO3-. Đất ngập nước trong mùa mưa thì N-NO3- bị
khử thành NO, N2O và N2 làm mất đạm trong đất và sự khử đạm ở tầng đất bên dưới
sẽ làm mất đạm ở dạng hơi (Võ Thị Gương, 2004b) [22].
Đây là một quá trình chuyển hóa N qua hai bước và do các VSV tự dưỡng đảm nhận.
Một số VSV dị dưỡng cũng có thể tham gia vào quá trình này nhưng với số lượng rất nhỏ.
- Bước 1: Quá trình nitrite hóa do nhóm vi khuẩn tự dưỡng gồm Nitrosomonas,
Nitrosobolus, Nitrosopira, Nitrosococus, Nitrosobibrio thực hiện. Một số VSV dị

7


dưỡng gồm các vi khuẩn, xạ khuẩn, nấm cũng có thể tham gia vào phản ứng, nhưng
hoạt động của Nitrosomonas là quan trọng nhất. Phản ứng tổng quát:

NH4+ + 3/2 O2 → NO2- + H2O + 63,8 kcal

(1. 1)

- Bước 2: Quá trình nitrate hóa do vi khuẩn tự dưỡng Nitrobacter, Nitrospira thực
hiện. Phản ứng tổng quát:
NO2- + 1/2 O2 → NO3- + 17,5 kcal

(1. 2)

VSV nitrate hóa tự dưỡng chỉ dùng C của CO2 và các muối cacbonat có rất nhiều trong đất.
1.1.3 Quá trình khử nitrate
Quá trình khử nitrate hóa là quá trình mà trong đó đạm NO3- bị khử thành N2 hoặc các
dạng ôxit nitơ khác. Theo Đỗ Thị Ren (1999) [23] ở đất lúa nước có sự mất đạm do
khử nitrate có thể rất cao. Thông thường 60 - 70% lượng đạm bón vào bị bay hơi dưới
dạng NO2 và N2. Quá trình khử nitrate hóa được thực hiện trong phạm vi pH khá rộng
từ 5,5 - 10,0 tốt nhất là 6,2 - 8,2; nhiệt độ từ 20 - 300 C và ẩm độ đất từ 60 - 70% [21].
Trong đất, phần lớn các trường hợp quá trình khử nitrate hóa là kết quả hoạt động của
VSV yếm khí ngập nước. Các vi khuẩn phản đạm như Pseudomonas, denitrificans,
Micrococcus denitrificans, Micrococcus halodenitrificans; hoặc có VSV tự dưỡng hóa
năng như Thiobaccillus denitrificans, Hydrogennomonas agilis sẽ bị khử thành đạm tự
do bay đi (Dương Minh Viễn, 2006) [24].
24NO3- + 5C6H12O6 + 24H+ → 12N2 + 30CO2 + 42H2O

(1. 3)

Ngay trong môi trường thoáng khí nơi giàu chất hữu cơ dễ đồng hóa VSV cũng có thể
dùng NO3- làm nguồn ôxy. Gọi là quá trình khử dị hóa đạm nitrate.
Trong đất một số VSV có thể đồng hóa trực tiếp đạm NO3- để tạo thành sinh khối của nó
làm cho nitrate được tạo thành biến mất, gọi là quá trình khử đồng hóa đạm nitrate.

Trong các môi trường tự nhiên ngoài quá trình khử nitrate sinh học nói trên còn có quá
trình khử nitrate hoá học thường xảy ra ở pH < 5,5. Các quá trình này không có sự
tham gia của VSV (Lê Xuân Phương, 2011) [25]:
NH4Cl + HNO2 → N2 + HCl + 2H2O

8

(1. 4)


R-NH2 + HNO2 → N2 + R-OH + H2O

(1. 5)

R-CH(NH2)COOH + HNO2 → N2 + R-CHOHCOOH + H2O

(1. 6)

R-CO-NH2 + HNO2 → N2 + R-COOH + H2O

(1. 7)

Đối với nông nghiệp quá trình khử nitrate hoá là một quá trình bất lợi vì nó làm cho
đất mất N. Quá trình này xảy ra mạnh trong điều kiện kỵ khí. Ôxy có tác dụng ức chế
các enzym xúc tác cho quá trình khử nitrate, đó là các enzym nitrat reductaza và nitrit
reductaza. Ở các ruộng lúa nước người ta thường làm cỏ xục bùn để hạn chế quá trình
này, đồng thời bón đạm amôn chứ không bón đạm nitrate.
1.2 Động thái của Phốt pho trong đất trồng lúa
Phốt pho (P) trong đất tồn tại ở 2 dạng: P hữu cơ và P vô cơ.
- P hữu cơ trong đất: chiếm từ 20 - 80% tổng lượng P trong đất. Hàm lượng P hữu cơ

trong đất cao hay thấp phụ thuộc vào nhiều yếu tố như điều kiện khí hậu, thảm thực
vật, kết cấu đất, loại sử dụng đất, chế độ phân bón. Các dạng P hữu cơ chủ yếu trong
đất bao gồm: inositol phốt phát: 1,4 - 356 mg/kg (chiếm 0,3 - 62%), axit nucleic: 0,1 97 (chiếm 0,1 - 65%), phốt pho lipit: 0,4 - 17 (chiếm 0,03 - 5,4%) lượng lân hữu cơ
trong đất [3].
- P vô cơ trong đất: chủ yếu ở dưới dạng phốtphat của các cation canxi (chiếm ưu thế
trên đất có phản ứng trung tính hoặc kiềm), sắt hoặc nhôm (chiếm ưu thế trên đất chua).
1.2.1

Sự chuyển hóa Phốt pho hữu cơ trong đất

Sự chuyển hoá các hợp chất P hữu cơ thành muối của H3PO4 được thực hiện bởi nhóm
VSV phân huỷ P hữu cơ. Những VSV này có khả năng tiết ra enzym photphataza để
xúc tác cho quá trình phân giải. Khả năng phân huỷ P hữu cơ của VSV được thể hiện
qua sơ đồ tổng quát sau:
Nucleoproteit → Nuclein → a.nucleic → H3PO4

(1. 8)

Lơxitin → Glyxerophotphat → H3PO4

(1. 9)

H3PO4 thường phản ứng với các kim loại trong đất tạo thành các muối phốt phát khó
tan như Ca3(PO4)2, FePO4, AlPO4 ...

9


VSV phân giải P hữu cơ chủ yếu thuộc 2 chi: Bacillus và Pseudomonas. Các loài có
khả năng phân giải mạnh là B. megatherium, B. mycoides và Pseudomonas sp. Ngoài

ra, một số xạ khuẩn và vi nấm cũng có khả năng phân giải P hữu cơ.
1.2.2 Sự chuyển hóa Phốt pho vô cơ trong đất
Quá trình phân giải P vô cơ do VSV: sự sản sinh axit trong quá trình sống của một số
nhóm VSV đã làm cho nó có khả năng chuyển các hợp chất P từ dạng khó tan sang
dạng có thể hoà tan. Đa số các VSV có khả năng phân giải lân P vô cơ đều sinh
CO2 trong quá trình sống, CO2 sẽ phản ứng với H2O có trong môi trường tạo thành
H2CO3. H2CO3 sẽ phản ứng với P khó tan tạo thành P dễ tan theo phương trình sau:
Ca3(PO4)2 + 4H2CO3 + H2O → Ca(H2PO4)2 + 2Ca(HCO3)2 + H2O
Dạng khó tan

Dạng dễ tan

(1. 10)

Dạng dễ tan

Đa số P trong đất ở dạng khó hòa tan và cây trồng không sử dụng được. Đặc biệt, đất ở
vùng nhiệt đới có tính axit tự nhiên và nghèo P. Những loại đất này có nồng độ P hòa
tan rất thấp. P trong đất hình thành phức hợp ion phốt phát với Ca, Al, Fe,.... (Khan M.
S. et al, 2010) [26].
- Sự chuyển hóa P vô cơ trong đất chua:
Trong đất chua nghèo chất hữu cơ, Fe, Al và Mn thường nằm dưới dạng hòa tan phản
ứng với H2PO4- tạo thành hợp chất không tan cây trồng không đồng hóa được.
Al3+ + H2PO4- + 2H2O ↔ 2H+ + Al(OH)2.H2PO4
Hòa tan

(1. 11)

Không tan

Ở các loại đất chua Al3+ và Fe3+ vượt các ion H2PO4- nhiều làm phản ứng trên chuyển
dịch về bên phải, tạo thành P không tan khiến cho chỉ còn một lượng rất nhỏ H2PO4-.
Ở đất chua, ion H2PO4- không những phản ứng với Al3+ và Fe3+ hòa tan mà còn phản
ứng với các oxit ngậm nước của các khoáng gibbsite (Al2O3.3H2O) và Geothite
(Fe2O3.3H2O).
Ở đất chua số lượng P bị các ôxit sắt và ôxit nhôm ngậm nước cố định còn vượt qua cả
số lượng P bị kết tủa với Al3+, Fe3+ và Mn hòa tan.
10


- Sự chuyển hóa P vô cơ trong đất kiềm:
Trong môi trường kiềm giàu Ca, ion H2PO4- phản ứng nhanh với Ca để tạo thành các
hợp chất ít tan hơn.
1.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến sự thay đổi Nitơ và Phốt pho trong đất
Sự biến đổi của hai yếu tố dinh dưỡng Nitơ và Phốt pho phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố
như: pH, Eh, nhiệt độ,...... trong đất. Chế độ nước khác nhau làm thay đổi tính chất
môi trường đất do vậy sẽ ảnh hưởng đến sự chuyển hóa N, P.
1.3.1 Ảnh hưởng của chế độ nước đến sự thay đổi N, P dễ tiêu trong đất
Chế độ nước có ảnh hưởng trực tiếp đến sự chuyển hóa N, P trong đất. Chế độ nước
liên quan chặt chẽ tới chế độ khí trong đất. Khi đất ngập nước, hệ thống mao quản của
đất bị nước chiếm chỗ, làm giảm ôxy trong đất, tạo môi trường yếm khí (khử), diễn ra
quá trình phân giải các chất hữu cơ thành N, P dễ tiêu.
Sự chuyển hóa N, P ở đất lúa ngập nước cũng như ảnh hưởng của chế độ nước mặt
ruộng đến chuyển hóa N, P đã được nghiên cứu rộng rãi ở nhiều nước trên thế giới.
Tại Trung Quốc:
Nghiên cứu của Xuezhi Tan et al [27] tại tỉnh Hồ Bắc từ năm 2007 đến 2008 về ảnh
hưởng của chế độ tưới tiết kiệm nước đến sự tích lũy và rửa trôi N trong ruộng lúa cho
kết luận: tỷ lệ tích lũy N trong ruộng NLP giảm 15,3% năm 2007 và 8,3% năm 2008
so với NTX. Tuy nhiên, sự tích lũy N trong 5 ngày đầu tiên sau khi tưới ngập trở lại
trong các ruộng NLP lớn hơn đáng kể so với các ruộng NTX. Lượng N-NH4+ của tưới

NLP và NTX bị rửa trôi không đáng kể trong khi lượng N-NO3- bị rửa trôi do tưới
NLP tăng. Tổng lượng N-NH4+, N-NO3- thất thoát trong 3 ngày đầu tiên khi cho ngập
trở lại của ruộng NLP cao hơn ruộng NTX tại cùng thời điểm.
Kết quả nghiên cứu tại phía Tây Nam đồng bằng sông Dương Tử trong hai năm (2009
và 2010) trên ruộng cấy 2 vụ lúa của Liang X. Q. et al [28] với 3 công thức (tưới NTX,
tưới NLP và NLP + quản lý dinh dưỡng) trong hai mùa vụ chỉ ra rằng: khi NLP được
thực hiện một mình, tổng lượng N và P bị mất qua dòng chảy bề mặt lần lượt giảm
23,3 - 30,4% và 26,9 - 31,7% so với NTX. Theo NLP + quản lý dinh dưỡng, khối
11


lượng mất N và P thông qua dòng chảy bề mặt giảm xuống mức lớn hơn (so với NLP
là 39,4 - 47,6% và 46,1 - 48,3% so với NTX), trong khi lượng phân bón và lượng dư N
giảm đáng kể và năng suất tăng so với NTX. Kết quả cho thấy rằng việc kết hợp NLP
+ quản lý dinh dưỡng có thể làm giảm nhẹ tổn thất N và P thông qua dòng chảy bề mặt
từ các cánh đồng lúa trong khi vẫn duy trì được sản lượng cao.
Nghiên cứu tại Kunshan (Trung Quốc) [29] từ năm 2009 đến năm 2010, ruộng thí
nghiệm cấy 2 vụ lúa, khí hậu nhiệt đới gió mùa cận nhiệt đới với nhiệt độ trung bình
năm 15,50C và lượng mưa trung bình hàng năm 1.097,1 mm. Kết cấu đất trong lớp cày
là đất sét với chất hữu cơ 21,9 g/kg, tổng N 1,03 g/kg, tổng lân 1,35 g/kg, kali tổng số
20,9 g/kg và độ pH 7,4 (đất: nước, 1: 2,5 ). Giống lúa được sử dụng là gạo Japonica
(Oryza sativa cv.NJ46), một trong những giống phổ biến ở khu vực này. Trong ruộng
tưới NLP lượng NH3 bị mất đi giảm từ 18,5 - 20,5% và phát thải N2O tăng 1,43 - 1,9
kg N/ha so với tưới NTX. Lượng NH3 mất đi hàng tuần ngay sau khi bón phân chiếm
khoảng 83% lượng mất đi trong cả mùa vụ ở cả hai chế độ tưới. Quản lý chế độ nước
ngay sau khi bón phân là rất quan trọng để giảm thiểu tổn thất khí N ở ruộng lúa. Bón
N vào đất và cho ruộng ngập nước sẽ ngăn ngừa bốc thoát NH3. Việc tăng thời gian
ngập nước và độ sâu nước cho chu kì ngập nước lần đầu sau khi bón phân là một biện
pháp hiệu quả để giảm tổn thất cũng như tăng hiệu quả sử dụng N trong ruộng tưới
NLP.

Nghiên cứu tại Nam Kinh, Giang Tô vào năm 2011 [30], được tiến hành trong Viện
nghiên cứu Rau Rau, khí hậu gió mùa với nhiệt độ trung bình hàng năm 15,60C và
lượng mưa trung bình hàng năm là 1,107 mm. Đất sét pha, tổng nitơ, tổng phốt pho và
chất hữu cơ lần lượt là 1,51; 0,21 và 13,2 g/kg. Sự bay hơi ammoniac từ các ruộng lúa
với các hệ thống tưới tiêu khác nhau (thủy lợi truyền thống (TI) và thủy lợi có kiểm
soát (CI)) và nitơ thực hành (FF) và quản lý thải urea (CU)). Sự bay hơi ammoniac
theo mùa là 64,0; 69,5; 33,0 và 24,6 kg N/ha từ các công thức CIFF, TIFF, TICU và
CICU, chiếm 18,3; 19,9; 13,7 và 10,3% đầu vào nitơ.
Nghiên cứu của Limei Zhao et al tiến hành năm 2005 [31] cho kết luận: so với phương
pháp tưới NTX, phương pháp canh tác lúa SRI giúp cây lúa hấp thu N, P, K trong giai
đoạn sinh trưởng cao hơn. Ở giai đoạn trưởng thành, cây lúa canh tác theo SRI hấp thu
12


nhiều chất dinh dưỡng hơn trong các bộ phận của cây (lá, thân, vỏ...) và chúng chuyển
khối lượng chất dinh dưỡng vào hạt. Tỷ lệ dinh dưỡng N, P, K trong hạt lúa theo SRI
lớn hơn NTX tương ứng là 4,97%; 2,00% và 3,01%. Hơn nữa, hiệu quả sử dụng N, P
và K theo SRI của cây lúa tăng lần lượt là 21,89; 19,34 và 16,96% so với NTX. Với SRI,
tiết kiệm nước tưới 25,6%, đồng thời tạo ra năng suất hạt cao hơn 11,5% so với NTX.
Kết quả nghiên cứu của Xu Zhao et al (2013) [29] về cân bằng N ở miền nam Trung
Quốc chỉ ra rằng: cuối vụ thu hoạch đã lấy đi 48% tổng lượng N đầu vào của cả vụ.
Quá trình khử N và sự bay hơi NH3 dẫn đến mất N (22% tổng N) trong mỗi vụ lúa.
Mặc dù tổng lượng N đầu vào đạt đến 606 kg N/ha, lượng N đầu ra đạt 599 kg N/ha
trong đó 52% đã mất vào môi trường (nước, không khí), còn một lượng nhỏ ở lại trong
đất. Điều này cho thấy phần lớn N đầu vào đã không ở lại trong đất mà nó đã bị phát
thải ra môi trường.
Kết quả nghiên cứu của X. Xiao et al [32] trong suốt mùa vụ năm 2009 và 2010 từ các
phương pháp tưới (tưới tiết kiệm nước và tưới ngập thường xuyên) kết hợp với quản lý
N (90, 180 và 270 kg/ha) chỉ ra rằng: sự bốc hơi amoniac xuất hiện trong vòng 1 ~ 3

ngày sau mỗi lần sử dụng N trong tất cả các biện pháp tưới. Bón N đã ảnh hưởng
đáng kể đến sự bay hơi của NH3. Tổng lượng và tỷ lệ mất NH3 thấp hơn trong tưới
TKN so với tưới NTX. Với sự gia tăng tỷ lệ ứng dụng N, sự bay hơi của NH3 tăng
đáng kể. Bốc hơi của NH3 (17,59%) thấp nhất trong điều kiện tưới TKN với bón
180 kg N/ha. Như vậy, kết hợp chế độ tưới tiêu và giảm bón phân N có thể giảm sự
bốc hơi NH3 trong ruộng lúa.
Nghiên cứu của Yushi Ye et al [33] trong ha năm 2010 và 2011 về ảnh hưởng của các
công thức bón N ở hai chế độ tưới (NTX và NLP) đến sự tích lũy vật chất khô, năng
suất lúa, nước và hiệu quả sử dụng N chỉ ra rằng: so với NTX, tưới NLP giảm đáng kể
số lần tưới (5 lần năm 2010 và 3 lần năm 2011) và lượng nước tưới tiêu (41,9% năm
2010 và 28,0% năm 2011). Tưới NLP không làm giảm mà còn làm tăng sinh khối thực
vật, năng suất hiệu quả sử dụng N. Kết hợp tưới NLP và quản lý N làm tăng sự tích
lũy vật chất khô, tăng sự phân chia của rễ và hoa, nhánh hữu hiệu trên 1m2, tăng số hạt
chắc và năng suất lúa.

13


Nghiên cứu tại vùng Thái Hồ (Trung Quốc) [34] được tiến hành với hai chế độ tưới và
hai cách quản lý N. Kết quả cho thấy: N bị thất thoát vào môi trường thông qua sự bay
hơi của ammoniac, rửa trôi và nước chảy tràn từ ruộng lúa là 37,2 kg N/ha đến 102 kg
N/ha, với sự bốc hơi amoniac chiếm 69,6% đến 83,5% lượng N. Tưới TKN và quản lý
N tại chỗ (CS) làm giảm đáng kể các tổn thất N thông qua sự bốc hơi amoniac, nước
chảy tràn và rửa trôi. So với bón N và tưới NTX, lượng nước chảy tràn được kiểm soát
và quản lý N tại khu vực cụ thể giảm lần lượt là 34,6% xuống 43,0% và 59,2% xuống
63,3%.Hơn nữa, việc giảm N và nước vào trong ruộng lúa CS cho phép duy trì năng
suất lúa cao; nó đã làm tăng đáng kể hiệu quả sử dụng N lên 15,1% lên 34,9% và làm
giảm N thất thoát ra môi trường do sự bay hơi của ammoniac, rửa trôi và nước chảy
tràn bằng 53,1% lên 56,1%.
Tại Madagascar [35] thí nghiệm từ năm 2000 đến 2001 chỉ ra rằng: phương pháp SRI

đã làm bộ rễ lúa tăng trưởng lớn hơn và ăn sâu hơn so với NTX. Cây lúa trồng bằng
phương pháp SRI hút thu dinh dưỡng đa lượng nhiều hơn do vậy năng suất cao hơn
cây lúa trồng bằng phương pháp NTX. Hiệu quả sử dụng chất dinh dưỡng của cây
trồng bằng phương pháp SRI đạt 69,2 đối với N, 347,2 đố với P và 69,7 đối với K;
trong khi đó, cây trồng bằng phương pháp NTX là 74,9; 291,1 và 70,4 đối với 3
nguyên tố dinh dưỡng đa lượng này. So với NTX, phương pháp SRI không đem đến sự
khác biệt về sự hấp thu N và K của cây lúa, nhưng sự hấp thu P lớn hơn đáng kể, cho
thấy SRI làm tăng hiệu quả sử dụng P của cây lúa.
Nghiên cứu tại Ấn Độ của Ishwar Chandra Mahapatra [36] cho kết luận: trong đất
cacbonat việc tích lũy CO2 sẽ dẫn đến pH giảm từ đây làm tăng hàm lượng lân dễ tiêu.
Khi đưa nước vào ruộng, lân được giải phóng từ lân hữu cơ, đặc biệt là phytat sắt.
Kết quả nghiên cứu tại Viện nghiên cứu lúa gạo Iran [37] trong mùa vụ 2008 ở những
cánh đồng lúa phía Bắc của Iran được tiến hành để khảo sát tác động của chế độ nước
(NTX và ngập xen luân phiên khoảng 5, 8 và 11 ngày) và mức phân đạm (0, 90, 120
và 150 kg/ha). Kết quả cho thấy: chế độ ngập nước thường xuyên, ngập xen luân phiên
5 và 8 ngày làm tăng năng suất lúa, tăng hiệu quả sử dụng nước so với ngập xen luân
phiên 11 ngày. Ngập thường xuyên không cần thiết cho sản suất lúa và có thể áp dụng
ngập xen luân phiên 8 ngày với mức N 120 kg/ha trong sản xuất lúa ở Iran để giảm
tiêu thụ nước và cho năng suất cao.
14