Biện pháp quản lý nước kết hợp bón đạm, xử lý rơm rạ để nâng cao sinh trưởng lúa và giảm bốc thoát khí ammoniac, phát thải khí mêtan và ôxit nitơ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ

TRẦN THỊ HỒNG HUYẾN

BIỆN PHÁP QUẢN LÝ NƯỚC, KẾT HỢP
BÓN ĐẠM, XỬ LÝ RƠM RẠ ĐỂ NÂNG CAO
SINH TRƯỞNG LÚA, GIẢM BỐC THOÁT
KHÍ AMONIAC, PHÁT THẢI KHÍ MÊTAN
VÀ ÔXIT NITƠ

LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP

CẦN THƠ - 2018


MỤC LỤC
Nội dung

Trang

TÓM LƯỢC ............................................................................................... i
SUMMARY ............................................................................................. iii
Lời cam đoan ............................................................................................. v
Lời cảm tạ ................................................................................................ vi
Mục lục ................................................................................................... vii
Danh sách bảng ...................................................................................... xiii
Danh sách hình ........................................................................................ xv
Danh sách chữ viết tắt .......................................................................... xviii
CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU ........................................................................ 1
1.1 Tính cấp thiết của đề tài ................................................................... 1

1.2 Mục tiêu nghiên cứu.......................................................................... 2
1.3 Những đóng góp mới của luận án ..................................................... 2
1.3.1 Ý nghĩa khoa học ................................................................ 2
1.3.2 Ý nghĩa thực tiễn .................................................................... 2
1.4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài .................................. 3
1.4.1 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ....................................... 3
1.4.2 Địa điểm và thời gian nghiên cứu ........................................ 3
CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU ............................................. 4
2.1 Vấn đề biến đổi khí hậu ................................................................... 4
2.2 Nhu cầu nước của cây lúa ................................................................ 5
2.2.1 Ảnh hưởng của nước đến sự sinh trưởng và phát triển của cây
lúa ........................................................................................................... 5
2.2.2 Chế độ nước qua các thời k sinh trưởng và ảnh hưởng đến năng
suất lúa .................................................................................................... 5
2.2.2.1 Thời k gieo mạ ..................................................... 5
2.2.2.2 Thời k cuối đẻ nhánh đến đứng cái ..................... 6
2.2.2.3 Thời k làm đ ng đến trổ bông ............................. 6
vii


2.2.2.4 Thời k trổ đến chín .............................................. 6
2.2.3 Các kỹ thuật tưới nước tiết kiệm cho lúa ............................ 6
2.2.3.1 Hiệu quả sử dụng nước trên lúa ............................. 7
2.2.3.2 Canh tác ở chế độ nước bão h a ............................ 8
2.2.3.3 Chế độ tưới nước khô ngập luân phiên .................. 8
2.3 Bón phân cho cây lúa ....................................................................... 11
2.3.1 Nhu cầu phân N của cây lúa ............................................... 12
2.3.2 Nghiên cứu về liều lượng, thời gian và hiệu quả sử dụng N bón cho
lúa ........................................................................................................................ 12
2.3.2.1 Liều lượng sử dụng N bón cho lúa ........................ 12

2.3.2.2 Thời gian bón N cho lúa ........................................ 13
2.3.2.3 Hiệu quả sử dụng N của lúa .................................. 13
2.3.3 Ảnh hưởng của biện pháp quản lý nước và bón phân N đến sự
phát thải khí nhà kính ............................................................................. 14
2.3.3.1 Sự biến đổi hóa học sau khi bón phân N ............... 14
2.3.3.2 Kỹ thuật bón thấm urê ........................................... 16
2.4 Phân hữu cơ ...................................................................................... 18
2.4.1 Vai tr của phân hữu cơ ...................................................... 18
2.4.2 Sự phân hủy chất hữu cơ .................................................... 19
2.4.2.1 Trong điều kiện thoáng khí ................................... 19
2.4.2.2 Trong điều kiện yếm khí ....................................... 19
2.4.3 Hiệu quả sử dụng phân hữu cơ ........................................... 19
2.5 Sự bốc thoát khí NH3, phát thải CH4, N2O, N2 và các yếu tố ảnh hưởng
lên sự bốc thoát NH3, phát thải N2O ...................................................... 22
2.5.1 Sự bốc thoát khí NH3, phát thải CH4, N2O và N2 ............... 22
2.5.1.1 Sự bốc thoát khí NH3 ............................................. 22
2.5.1.2 Sự phát thải khí N2O và N2 ................................... 23
2.5.1.3 Sự bốc thoát khí CH4 ............................................. 24

viii


2.5.2 Các yếu tố ảnh hưởng lên sự bốc thoát NH3, phát thải N2O……...25
2.5.2.1 pH nước bề mặt ..................................................... 25
2.5.2.2 Nhiệt độ ................................................................. 25
2.5.2.3 Tốc độ gió .............................................................. 26
2.5.2.4 Mực nước .............................................................. 26
2.6 Tình hình canh tác lúa tại ĐBSCL ................................................... 26
CHƯƠNG 3. VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN
CỨU ....................................................................................................... 28

2.1 Vật liệu nghiên cứu .......................................................................... 28
3.1.1 Đất thí nghiệm .................................................................... 28
3.1.2 Đặc điểm khí hậu ................................................................. 28
3.1.3 Giống lúa ............................................................................. 28
3.2 Nội dung nghiên cứu ........................................................................ 28
3.3 Phương pháp nghiên cứu................................................................... 29
3.3.1 Thí nghiệm nhà lưới ............................................................ 29
3.3.1.1 Thí nghiệm 1: Ảnh hưởng của kỹ thuật tưới khô ngập
luân phiên trên khả năng phát thải khí nhà kính và năng suất lúa ......... 29
3.3.1.2 Thí nghiệm 2: Ảnh hưởng của kỹ thuật bón thấm urê
trên khả năng phát thải khí nhà kính và năng suất lúa ........................... 31
3.3.1.3 Thí nghiệm 3: Ảnh hưởng của phân hữu cơ vi sinh lên
khí phát thải nhà kính và năng suất lúa .................................................. 32
3.3.2 Thí nghiệm đồng ruộng ...................................................... 33
3.3.2.1 Thí nghiệm 4: Ảnh hưởng của kỹ thuật tưới khô ngập
luân phiên trên khả năng phát thải khí nhà kính và năng suất lúa .........
................................................................................................................. 33
3.3.2.2 Thí nghiệm 5: Ảnh hưởng của kỹ thuật bón thấm urê
trên khả năng phát thải khí nhà kính và năng suất lúa ........................... 37
3.3.2.3 Thí nghiệm 6: Ảnh hưởng của phân hữu cơ vi sinh lên
khí phát thải nhà kính và năng suất lúa .................................................. 39
3.4 Phương pháp thu thập và phân tích mẫu .......................................... 41

ix


3.4.1 Phương pháp thu thập và phân tích khí NH3 ...................... 41
3.4.1.1 Dụng cụ thu khí ..................................................... 41
3.4.1.2 Phương pháp thu thập và phân tích khí NH3 ......... 43
3.4.2 Phương pháp thu thập và phân tích khí CH4 và N2O ........... 44

3.4.2.1 Dụng cụ thu khí ..................................................... 44
3.4.2.2 Phương pháp thu thập và phân tích khí CH4 và N2O
................................................................................................................. 46
3.4.3 Phân tích mẫu đất, cây và các chỉ tiêu phân tích
............................................................................................................ ….46
3.5 Xử lý số liệu ..................................................................................... 47
CHƯƠNG 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ...................................... 48
4.1 Thí nghiệm nhà lưới ............................................................................ 48
4.1.1 Thí nghiệm 1: Ảnh hưởng của kỹ thuật tưới khô ngập luân phiên
trên khả năng phát thải khí nhà kính và năng suất lúa ........................ .48
4.1.1.1 Ảnh hưởng đến lực giữ nước và thế oxy hóa khử (Eh)
................................................................................................................. 48
4.1.1.2 Ảnh hưởng đến phát thải khí CH4 .......................... 50
4.1.1.3 Ảnh hưởng của kỹ thuật tưới khô ngập luân phiên lên
phát thải khí N2O .................................................................................... 52
4.1.1.4 Ảnh hưởng của kỹ thuật tưới khô ngập luân phiên lên sự
sinh trưởng lúa, thành phần năng suất và năng suất thực tế ................... 54
4.1.2 Thí nghiệm 2: Ảnh hưởng của kỹ thuật bón thấm urê trên khả
năng phát thải khí nhà kính và năng suất lúa ......................................... 59
4.1.2.1 Ảnh hưởng của biện pháp bón thấm urê đến khả năng
bốc thoát NH3 ......................................................................................... 59
4.1.2.2 Ảnh hưởng của biện pháp bón thấm urê đến tốc độ phát
thải CH4 .................................................................................................. 63
4.1.2.3 Ảnh hưởng của biện pháp bón thấm urê đến tốc độ phát
thải N2O .................................................................................................. 64
4.1.3 Thí nghiệm 3: Ảnh hưởng của phân hữu cơ vi sinh lên khí phát
thải nhà kính và năng suất lúa ................................................................ 65

x

4.1.3.1 Ảnh hưởng của phân hữu cơ vi sinh lên phát thải khí
CH4 ......................................................................................................... 65
4.1.3.2 Ảnh hưởng của phân hữu cơ vi sinh lên phát thải khí
N2O ......................................................................................................... 67
4.1.3.3 Ảnh hưởng của phân hữu cơ vi sinh lên sinh trưởng,
thành phần năng suất và năng suất lúa ................................................... 69
4.2 Thí nghiệm ngoài đồng .................................................................... 71
4.2.1 Thí nghiệm 4: Ảnh hưởng của kỹ thuật tưới khô ngập luân phiên
trên khả năng phát thải khí nhà kính và năng suất lúa ........................... 71
4.2.1.1 Ảnh hưởng của kỹ thuật tưới khô ngập luân phiên trên
khả năng phát thải NH3 ..................................................................................... 71
4.2.1.2 Ảnh hưởng của kỹ thuật tưới khô ngập luân phiên trên
khả năng phát thải CH4 ..................................................................................... 74
4.2.1.3 Ảnh hưởng của kỹ thuật tưới khô ngập luân phiên trên
khả năng phát thải N2O .......................................................................... 76
4.2.1.4 Mực nước trong ruộng lúa ............................................ 77
4.2.1.5 Lượng nước cung cấp, lượng nước tiết kiệm và hiệu quả
sử dụng nước .......................................................................................... 77
4.2.1.6 Thành phần năng suất và năng suất thực tế ........... 78
4.2.1.7 Sự hút thu N trong thân và hạt .............................. 79
4.2.2 Thí nghiệm 5: Ảnh hưởng của kỹ thuật bón thấm urê trên khả
năng phát thải khí nhà kính và năng suất lúa ......................................... 80
4.2.2.1 Ảnh hưởng của kỹ thuật bón thấm urê trên khả năng bốc
thoát NH3 ................................................................................................ 80
4.2.2.2 Ảnh hưởng của kỹ thuật bón thấm urê lên sinh trưởng,
các thành phần năng suất và năng suất lúa ............................................ 86
4.2.3 Thí nghiệm 6: Ảnh hưởng của phân hữu cơ vi sinh lên khí phát
thải nhà kính và năng suất lúa ................................................................ 92
4.2.3.1 Ảnh hưởng của phân hữu cơ vi sinh lên sự phát thải khí

CH4 ......................................................................................................... 92

xi


4.2.3.2 Ảnh hưởng của phân hữu cơ vi sinh lên sự phát thải khí
N2O ......................................................................................................... 94
.2.3.3 Ảnh hưởng của phân hữu cơ vi sinh lên sinh trưởng và
năng suất lúa ........................................................................................... 95
CHƯƠNG 5. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT ........................................... 99
5.1 KẾT LUẬN ....................................................................................... 99
5.2 ĐỀ XUẤT ......................................................................................... 99
DANH MỤC CÁC BÀI BÁO ĐÃ CÔNG BỐ .................................. 101
TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................. 102

xii


DANH SÁCH BẢNG
Bảng

Nội

ng

Trang

3.1

Các đặc tính vật lý, hóa học ban đầu của đất thí nghiệm tại nhà

lưới Khoa NN và SHƯD, ĐHCT, vụ Hè Thu 2012

28

3.2

Các đặc tính vật lý, hóa học ban đầu của đất thí nghiệm tại Bình
Minh, Vĩnh Long, vụ Đông Xuân 2012 - 2013

28

3.3

Mô tả nghiệm thức thí nghiệm các biện pháp quản lý nước

31

3.4

Mô tả nghiệm thức thí nghiệm kỹ thuật bón thấm urea

32

3.5

Mô tả nghiệm thức thí nghiệm bón phân hữu cơ vi sinh

33

3.6

Thời điểm và liều lượng phân bón

34

3.7

Mô tả nghiệm thức thí nghiệm kỹ thuật bón thấm urea

37

3.8

Phương pháp bón phân cho thí nghiệm kỹ thuật bón thấm urea

38

3.9

Mô tả nghiệm thức thí nghiệm bón phân hữu cơ vi sinh

40

3.10

Hàm lượng dinh dư ng của phân rơm hữu cơ

40

4.1

Ảnh hưởng của kỹ thuật tưới khô ngập luân phiên lên chiều cao
cây lúa (cm) ở các thời điểm sinh trưởng. Thí nghiệm nhà lưới
ĐHCT, vụ Hè Thu 2012

54

4.2

Ảnh hưởng của kỹ thuật tưới khô ngập luân phiên lên số chồi cây
lúa (chồi/m2) ở các thời điểm sinh trưởng. Thí nghiệm nhà lưới
ĐHCT, vụ Hè Thu 2012

56

4.3

Ảnh hưởng của kỹ thuật tưới khô ngập luân phiên lên các thành
phần năng suất lúa. Thí nghiệm nhà lưới ĐHCT, vụ Hè Thu 2012

57

4.4

Tỷ lệ N bốc thoát qua NH3 qua từng đợt bón phân và cả vụ. Thí
nghiệm nhà lưới ĐHCT, vụ Hè Thu 2012

62

4.5

Ảnh hưởng của phân hữu cơ vi sinh lên chiều cao cây lúa (cm).
Thí nghiệm nhà lưới ĐHCT, vụ Hè Thu 2012

69

4.6

Ảnh hưởng của phân hữu cơ vi sinh lên số chồi của cây lúa
(chồi/m2). Thí nghiệm nhà lưới ĐHCT, vụ Hè Thu 2012

70

4.7

Ảnh hưởng của phân hữu cơ vi sinh lên các thành phần năng
suất. Thí nghiệm nhà lưới ĐHCT, vụ Hè Thu 2012

70

4.8

Ảnh hưởng của kỹ thuật tưới khô ngập luân phiên lên diễn biến
lượng CH4 bốc thoát qua các giai đoạn sinh trưởng. Thí nghiệm
đồng ruộng tại Bình Minh – Vĩnh Long, vụ Đông Xuân 2013-2014

75

4.9

Lượng nước cung cấp, lượng nước tiết kiệm và hiệu quả sử dụng
nước cho cây lúa. Thí nghiệm đồng ruộng tại Bình Minh – Vĩnh
Long, vụ Đông Xuân 2013-2014

78

xiii


4.10

Ảnh hưởng của kỹ thuật tưới khô ngập luân phiên lên các thành
phần năng suất lúa. Thí nghiệm đồng ruộng tại Bình Minh – Vĩnh
Long, vụ Đông Xuân 2013-2014

78

4.11

Hàm lượng N và lượng lấy đi sau thu hoạch của cây lúa. Thí
nghiệm đồng ruộng tại Bình Minh–Vĩnh Long, vụ ĐX 2013-2014

79

4.12

Ảnh hưởng của kỹ thuật bón thấm urea lên diễn biến pH nước
ruộng trong các đợt bón phân. Thí nghiệm đồng ruộng tại Bình
Minh – Vĩnh Long, vụ Đông Xuân 2012-2013

83

4.13

Tỷ lệ N mất qua bốc thoát NH3 trong từng đợt bón phân và cả vụ.
Thí nghiệm đồng ruộng tại Bình Minh–Vĩnh Long, ĐX 2012-2013

84

4.14

Tổng lượng đạm mất đi do bốc thoát NH3. Thí nghiệm đồng
ruộng tai Bình Minh – Vĩnh Long, vụ Đông Xuân 2012-2013

85

4.15

Ảnh hưởng của kỹ thuật bón thấm urea lên chiều cao cây lúa
(cm). Thí nghiệm đồng ruộng tại Bình Minh – Vĩnh Long, vụ
Đông Xuân 2012-2013

87

4.16

Ảnh hưởng của kỹ thuật bón thấm urea lên số chồi cây lúa
(chồi/m2). Thí nghiệm đồng ruộng tại Bình Minh – Vĩnh Long,
vụ Đông Xuân 2012-2013

88

4.17

Ảnh hưởng của kỹ thuật bón thấm urea lên các thành phần năng
suất lúa. Thí nghiệm đồng ruộng tại Bình Minh – Vĩnh Long, vụ
Đông Xuân 2012-2013

89

4.18

Hiệu quả nông học của các biện pháp quản lý nước ở 80 và 120N
(kg lúa/ kgN). Thí nghiệm đồng ruộng tại Bình Minh – Vĩnh
Long, vụ Đông Xuân 2012-2013

92

4.19

Ảnh hưởng của phân hữu cơ vi sinh lên sự phát thải khí CH4 qua
các giai đoạn sinh trưởng. Thí nghiệm đồng ruộng tai Bình Minh
– Vĩnh Long, vụ Đông Xuân 2012-2013

93

4.20

Ảnh hưởng của phân hữu cơ vi sinh lên sự phát thải khí N2O qua
các giai đoạn sinh trưởng. Thí nghiệm đồng ruộng tại Bình Minh

– Vĩnh Long, vụ Đông Xuân 2012-2013

94

4.21

Ảnh hưởng của phân hữu cơ vi sinh lên chiều cao của cây lúa
(cm). Thí nghiệm đồng ruộng tại Bình Minh – Vĩnh Long, vụ
Đông Xuân 2012-2013

96

4.22

Ảnh hưởng của phân hữu cơ vi sinh lên số chồi của cây lúa
(chồi/m2). Thí nghiệm đồng ruộng tại Bình Minh – Vĩnh Long,
vụ Đông Xuân 2012-2013

96

4.23

Ảnh hưởng của phân hữu cơ vi sinh lên các thành phần năng suất.
Thí nghiệm đồng ruộng tại Bình Minh–Vĩnh Long, vụ ĐX 12-13

97

xiv

DANH SÁCH HÌNH
Hình
Nội ng
2.1 Các tiến trình chuyển hoá N trong đất lúa ngập nước
2.2 Ảnh hưởng của các mức phân N lên sự phát thải khí N2O
2.3 Năng suất thực tế của các nghiệm thức với cách bón urea khác
nhau. Nông trại thực nghiệm-ĐHCT, vụ Xuân Hè 2008
2.4 Mối quan hệ giữa các yếu tố môi trường ảnh hưởng đến khả năng bốc

Trang
15
16
17
25

thoát NH3

3.1

Thẩm kế (lysimeter) được thiết kế tại nhà lưới Khoa NN&SHƯD,

30

Trường ĐHCT

3.2
3.3
3.4
3.5
3.6

3.7
3.8
3.9
3.10
3.11
3.12
3.13
3.14
3.15
3.16
3.17
3.18
3.19
3.20
4.1
4.2

Máy đo pH, nhiệt độ (a) và dụng cụ đo lực giữ nước (b)
Sơ đồ bố trí thí nghiệm các biện pháp quản lý nước
Sơ đồ bố trí thí nghiệm kỹ thuật bón thấm urea
Sơ đồ bố trí thí nghiệm kỹ bón phân hữu cơ vi sinh
Sơ đồ bố trí thí nghiệm kỹ thuật tưới khô ngập luân phiên
Cách đo mực nước ruộng ngoài đồng (a) Mô tả dụng cụ đo (b)
Cách đo mực nước ngầm và chuẩn độ ống đo mực nước ngầm
với ống đo mực nước ruộng
Sơ đồ bố trí thí nghiệm kỹ thuật bón thấm urea
Quản lý nước ruộng đất khô nứt chân chim
Sơ đồ bố trí thí nghiệm bón phân hữu cơ vi sinh
Dụng cụ thu khí ( ) buồng động học thu NH3; (B) buồng khép
kín thu N2O

Thiết kế hệ thống buồng động học đo sự bốc thoát NH3 tại Khu
thực nghiệm Đại Học Cần Thơ, vụ Hè Thu 2012
Thiết kế hệ thống buồng động học đo sự bốc thoát NH3. Thí
nghiệm tại Bình Minh, Vĩnh Long vụ ĐX 2012 – 2013
Bộ lọc thu giữ khí NH3 (a); iấy lọc dùng để giữ khí NH3 (b)
Buồng khép kín thu CH4 và N2O (a); Máy đo pH, nhiệt độ (b).
Khu thực nghiệm Đại Học Cần Thơ, Hè Thu 2012
Buồng thu khí N2O: ( ) đế thùng; (B) buồng thu
Dụng cụ để thu khí: (a) chai 10 ml, (b) nhiệt kế và (c) ống tiêm
60 ml
Champer lúc thu khí (a) và ảnh minh họa việc thu khí (b)
Hệ thống sắc ký khí
Ảnh hưởng của kỹ thuật tưới khô ngập luân phiên lên diễn biến
lực giữ nước. Thí nghiệm nhà lưới ĐHCT, vụ Hè Thu 2012
Ảnh hưởng của kỹ thuật tưới khô ngập luân phiên lên diễn biến

xv

30
30
32
33
33
35
36
37
39
40
41
42

42
43
44
45
45
45
46
48
50


4.3

4.4

4.5
4.6
4.7
4.8
4.9

4.10

4.11

4.12

4.13
4.14

4.15

4.16

thế oxy hóa khử tầng mặt và tầng 5-10 cm. Thí nghiệm nhà lưới
ĐHCT, vụ Hè Thu 2012
Ảnh hưởng của kỹ thuật tưới khô ngập luân phiên lên diễn biến
lượng phát thải khí CH4 (mg CH4 m-2 giờ-1). Thí nghiệm nhà
lưới ĐHCT, vụ Hè Thu 2012
Ảnh hưởng của kỹ thuật tưới khô ngập luân phiên lên diễn biến
lượng phát thải khí N2O (mg N2O m-2 giờ-1). Thí nghiệm nhà
lưới ĐHCT, vụ Hè Thu 2012
Ảnh hưởng của kỹ thuật tưới khô ngập luân phiên lên năng suất
lúa thực tế. Thí nghiệm nhà lưới ĐHCT, vụ Hè Thu 2012
Ảnh hưởng của kỹ thuật bón thấm urea lên diễn biến lượng pH
nước mặt. Thí nghiệm nhà lưới ĐHCT, vụ Hè Thu 2012
Ảnh hưởng của kỹ thuật bón thấm urea lên diễn biến lượng nhiệt
độ nước mặt. Thí nghiệm nhà lưới ĐHCT, vụ Hè Thu 2012
Ảnh hưởng của kỹ thuật bón thấm urea lên diễn biến tổng lượng
NH3 bốc thoát. Thí nghiệm nhà lưới ĐHCT, vụ Hè Thu 2012
Ảnh hưởng của kỹ thuật bón thấm urea lên tốc độ phát thải CH4
(mg CH4 m-2 giờ-1) qua các giai đoạn sinh trưởng. Thí nghiệm
nhà lưới ĐHCT, vụ Hè Thu 2012
Ảnh hưởng của kỹ thuật bón thấm urea lên tốc độ phát thải N2O
(mg N2O m-2 giờ-1) qua các giai đoạn sinh trưởng. Thí nghiệm
nhà lưới ĐHCT, vụ Hè Thu 2012
Ảnh hưởng của phân hữu cơ vi sinh lên tốc độ phát thải CH 4 (mg
CH4 m-2 giờ-1) qua các giai đoạn sinh trưởng. Thí nghiệm nhà
lưới ĐHCT, vụ Hè Thu 2012
Ảnh hưởng của phân hữu cơ vi sinh lên tốc độ phát thải N2O (mg

N2O m-2 giờ-1) qua các giai đoạn sinh trưởng. Thí nghiệm nhà
lưới ĐHCT, vụ Hè Thu 2012
Ảnh hưởng của phân hữu cơ vi sinh lên năng suất thực tế. Thí
nghiệm nhà lưới ĐHCT, vụ Hè Thu 2012
Ảnh hưởng của kỹ thuật tưới khô ngập luân phiên lên diễn biến
lượng NH3 bốc thoát qua các giai đoạn sinh trưởng. Thí nghiệm
đồng ruộng tại Bình Minh – Vĩnh Long, vụ Đông Xuân 20132014
Ảnh hưởng của kỹ thuật tưới khô ngập luân phiên lên diễn biến
pH nước mặt. Thí nghiệm đồng ruộng tại Bình Minh – Vĩnh
Long, vụ Đông Xuân 2013-2014
Ảnh hưởng của kỹ thuật tưới khô ngập luân phiên lên diễn biến
nhiệt độ. Thí nghiệm đồng ruộng tại Bình Minh – Vĩnh Long, vụ

xvi

51

53

59
59
60
61
63

65

66

67

71
72

73

74


4.17

4.18

4.19

4.20

4.21

4.22

4.23

4.24

Đông Xuân 2013-2014
Ảnh hưởng của kỹ thuật tưới khô ngập luân phiên lên diễn biến
phát thải N2O qua các giai đoạn sinh trưởng. Thí nghiệm đồng
ruộng tại Bình Minh – Vĩnh Long, vụ Đông Xuân 2013-2014
Ảnh hưởng của kỹ thuật tưới khô ngập luân phiên lên diễn biến

mực nước mặt của ruộng thí nghiệm. Thí nghiệm đồng ruộng tại
Bình Minh – Vĩnh Long, vụ Đông Xuân 2013-2014
Ảnh hưởng của kỹ thuật tưới khô ngập luân phiên lên năng suất
lúa thực tế. Thí nghiệm đồng ruộng tại Bình Minh – Vĩnh Long,
vụ Đông Xuân 2013-2014
Ảnh hưởng của kỹ thuật bón thấm urea lên diễn biến lượng NH3
bốc thoát qua các giai đoạn sinh trưởng. Thí nghiệm đồng ruộng
tại Bình Minh – Vĩnh Long, vụ Đông Xuân 2012-2013
Lượng NH3 bốc thoát ( ) của các nghiệm thức qua các giai đoạn
sinh trưởng, (B) của cả vụ. Thí nghiệm đồng ruộng tại Bình
Minh – Vĩnh Long, vụ Đông Xuân 2012-2013
Lượng N được cây lúa hấp thu ở giai đoạn thu hoạch. Thí
nghiệm đồng ruộng tại Bình Minh – Vĩnh Long, vụ Đông Xuân
2012-2013 ( ): các nghiệm thức bón đạm; (B): các nghiệm thức
quản lý nước
Ảnh hưởng của kỹ thuật bón thấm urea lên năng suất thực tế. Thí
nghiệm đồng ruộng tại Bình Minh–Vĩnh Long, vụ Đông Xuân
2012-2013. ( ) các cách quản lý nước; (B) các mức độ đạm
Ảnh hưởng của phân hữu cơ vi sinh lên năng suất lúa thực tế. Thí
nghiệm đồng ruộng tại Bình Minh – Vĩnh Long, vụ Đông Xuân
2012-2013

xvii

76

77

79

81

82

85

91

98


DANH SÁCH CHỮ VIẾT TẮT
Chữ viết tắt

Chữ viết đầy đủ

AWD (Alternate wetting and drying)

Tưới khô ngập luân phiên

BS (Buried straw)

Vùi rơm vào đất

CF (Continous flooding)

Tưới ngập liên tục

ctv

Cộng tác viên

ĐH

Đại học

ĐX

Đông Xuân

ĐHCT

Đại học Cần Thơ

GDP

Thu nhập quốc nội

HT

Hè Thu

IRRI

Viện lúa quốc tế

NN và SHƯD

Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng

NSB

Ngày sau bón

NSS

Ngày sau sạ

NT

Nghiệm thức

OA (Organic application)

Phân hữu cơ từ rơm ủ với Trichoderma

PA1 (Penetrated application 1)

Bón thấm – tưới ngay

PA2 (Penetrated application 2)

Bón thấm – tưới sau một ngày

NN & PTNT

Nông nghiệp và Phát triển nông thôn

UNDP

Chương trình phát triển Liên Hiệp Quốc

ĐBSCL

Đồng bằng sông Cửu Long

CH4

Mê tan

N2 O

Ôxit Nitơ

NH3

Amoniac

EC

Độ dẫn điện

Eh

Thế oxy hóa khử

xviii


CHƢƠNG 1. GIỚI THIỆU

1.1 Tính cấp thiết của đề tài
Khí mêtan (CH4) và oxit nitơ (N2O) là hai loại khí quan trọng gây hiệu
ứng nhà kính trong biến đổi khí hậu. Khí CH4 và N2O phát thải từ đất nông
nghiệp chiếm theo thứ tự khoảng 50% và 60% nguồn phát thải gây hiệu ứng
nhà kính (WeiWang et al., 2016). Khí amôniac (NH3) là loại khí kiềm có
nhiều trong khí quyển, là một thành phần chính trong phản ứng nitơ. Nguồn
bốc thoát NH3 lớn nhất là từ nông nghiệp, bao gồm chăn nuôi và sử dụng phân
N (Behera et al., 2013).
Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) là vựa lúa của cả nước, với đóng
góp khoảng 50% sản lượng và 90% lượng gạo xuất khẩu hàng năm (Tổng cục
thống kê, 2013). Để có được sản lượng đó, người nông dân đã đẩy nhanh sản
xuất lúa gạo với việc thâm canh từ 2 đến 3 vụ trong năm, thậm chí có nơi sản
xuất đến 7 vụ trong 2 năm (Phạm Thị Phấn và ctv., 2001). Thời gian nghỉ của
đất giữa 2 vụ lúa quá ngắn đã làm cho đất lúa ở tình trạng khử kéo dài và do đó
sản sinh CH4 và N2O (Mitsch et al., 2000), đây là 2 chất khí nhà kính quan
trọng ảnh hưởng đến sự biến đổi khí hậu toàn cầu. Mặt khác, nhiều nghiên cứu
cho thấy, việc quản lý nước trong ruộng lúa đã góp phần ảnh hưởng đến
lượng CH4 và N2O phát thải ra. Khi ruộng bị ngập, điều kiện đất yếm khí
tạo ra CH4. Khí N2O thì có thể được tạo ra bởi các vi khuẩn trong đất trong
điều kiện háo khí (ôxy hóa) và cả yếm khí, tùy thuộc vào lượng N cung cấp
(chủ yếu qua phân bón). Thông thường, ở ruộng lúa bị ngập thường xuyên
có phát thải khí N2O thấp nhưng CH4 cao. Để hài hòa hai nguồn phát thải
này cần có chế độ quản lý nước phù hợp (Lagomarsino et al., 2016). Trong
canh tác, mặc dù chất N là nhân tố chi phối hàng đầu đến năng suất lúa, nhưng
đặc tính của các hệ thống canh tác lúa là có hiệu quả sử dụng phân N thấp.
Điều này phần lớn là do sự mất N nhanh chóng từ sự bốc thoát NH3 và sự
khử nitrat, ước tính có khoảng 10% đến 65% N bón vào đất lúa bị mất
(Vlek and Byrne, 1986; De Detta and Burêsh, 1989). Việc bốc thoát khí
NH3 từ sử dụng phân N cũng dẫn đến sự lắng tụ N và từ đó hình thành và
phát thải N2O (Wulf and Clemens, 2002). Ngoài ra, việc giữ lại rơm rạ trong

ruộng lúa để tái sử dụng chất dinh dưỡng cũng là một hoạt động canh tác khá
phổ biến. Tuy nhiên, nó cung cấp một nguồn chất hữu cơ dồi dào làm tăng
phát thải CH4, góp phần vào tác động môi trường qua hiệu ứng nhà kính
(WeiWang et al., 2016).
Theo đánh giá của Chương trình Phát triển Liên Hợp Quốc (UNDP,
2007), Việt Nam nằm trong 5 nước đứng đầu thế giới sẽ bị tổn thương nhất do
biến đổi khí hậu và ĐBSCL đang được cảnh báo với những biến đổi bất

1


thường của khí hậu mà khu vực này này có thể phải đối mặt. Theo số liệu của
Tổng cục thống kê, năm 2013 diện tích gieo trồng lúa cả nước là 7,9 triệu ha
(Tổng cục thống kê, 2013), và với lượng phân N được sử dụng theo khuyến
cáo bón cho lúa là 100 kgN/ha/vụ (Nguyễn Thành Hối, 2008) thì hằng năm
lượng bốc thoát NH3, phát thải N2O vào khí quyển là một vấn đề cần quan
tâm.
Để hạn chế phát thải CH4 từ nguồn hữu cơ cung cấp cho ruộng lúa, phát
thải N2O và bốc thoát NH3 từ bón phân N trong canh tác lúa, cần nghiên cứu
các biện pháp cải thiện kỹ thuật canh tác phù hợp trong việc quản lý nước kết
hợp bón phân N và xử lý rơm rạ, qua đó góp phần cải thiện năng suất lúa và
bảo vệ môi trường, đề tài “Biện pháp quản lý nước kết hợp bón N, xử lý rơm
rạ để nâng cao sinh trưởng lúa và giảm bốc thoát khí ammoniac, phát thải
khí mêtan và ôxit nitơ” được thực hiện.
1.2 Mục tiêu nghiên cứu
Đề tài “Biện pháp quản lý nƣớc kết hợp bón N, xử lý rơm rạ để
nâng cao sinh trƣởng lúa và giảm bốc thoát khí ammoniac, phát thải
khí mêtan và ôxit nitơ” đã được thực hiện từ năm 2012 tới năm 2014 với
mục tiêu:
- Xác định ảnh hưởng của kỹ thuật tưới khô ngập luân phiên trên lượng

bốc thoát khí NH3, phát thải khí CH4 và N2O.
- Xác định ảnh hưởng của biện pháp bón thấm urê trên hiệu quả sử dụng
phân N và khả năng phát thải khí nhà kính.
- Xác định ảnh hưởng của việc sử dụng phân hữu cơ có xử lý chế phẩm
nấm Trichoderma đến khả năng giảm phát thải khí nhà kính và cải thiện sinh
trưởng lúa.
1.3 Những đóng góp mới của luận án
1.3.1 Ý nghĩa khoa học
Kết quả nghiên cứu đã cung cấp những dữ liệu khoa học về ảnh hưởng
của kỹ thuật tưới khô ngập luân phiên, biện pháp bón thấm urê và sử dụng
phân hữu cơ có xử lý với nấm Trichoderma trên lượng phát thải khí nhà kính
và sinh trưởng của lúa. Qua đó, có thể đóng góp bổ sung để hoàn chỉnh qui
trình kỹ thuật canh tác lúa nhằm tăng hiệu quả sử dụng N, giảm phát thải khí
nhà kính và nâng cao năng suất lúa tại ĐBSCL. Ngoài ra, kết quả nghiên cứu
của đề tài sẽ tạo cơ sở khoa học cho các nghiên cứu tiếp theo và làm tài liệu
trong giảng dạy.

2


1.3.2 Ý nghĩa thực tiễn
Việc áp dụng biện pháp tưới khô ngập luân phiên đã giúp làm giảm
lượng phát thải CH4 và NH3. Ngoài ra, biện pháp này còn giúp giảm lượng
nước tưới khoảng 1.000 m3/vụ nhưng vẫn không ảnh hưởng đến năng suất lúa
và hiệu quả sử dụng nước gia tăng 50,8% so với biện pháp tưới ngập liên tục.
Biện pháp bón thấm urê và tái ngập nước sau một ngày làm giảm lượng
bốc thoát NH3 so với biện pháp ngập liên tục. Bón thấm urê làm gia tăng số
chồi/m2 và số bông/m2 so với bón N trong điều kiện ngập nước liên tục, đồng
thời, giúp cây lúa hấp thu được phân N tốt hơn và trong điều kiện canh tác lúa
trên đất phù sa tại thị xã Bình Minh, tỉnh Vĩnh Long có thể áp dụng mức bón

phân trong vụ Đông Xuân là 80 kgN/ha. Bón rơm ủ nấm Trichoderma kết hợp
với phân N vô cơ giúp làm giảm sự phát thải khí CH4 và làm tăng số bông/m2.
Các kết quả nghiên cứu về ảnh hưởng của một số biện pháp kỹ thuật
canh tác đến khả năng giảm phát thải khí nhà kính và cải thiện sinh trưởng của
lúa là những kết quả có giá trị thực tiễn giúp cho việc xây dựng hoàn chỉnh qui
trình kỹ thuật canh tác lúa nhằm tăng hiệu quả sử dụng N, giảm phát thải khí
nhà kính và nâng cao năng suất lúa tại thị xã Bình Minh, tỉnh Vĩnh Long nói
riêng và vùng ĐBSCL nói chung.
1.4. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu của đề tài
1.4.1 Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu chính của đề tài là khả năng phát thải CH4, NO3 và
bốc thoát NH3 trong canh tác lúa (Oryza sativa L.) qua các biện pháp quản lý
nước, bón thấm urê và quản lý rơm rạ. Phạm vi nghiên cứu là các thí nghiệm
thực hiện trên cây lúa trồng trong trong điều kiện nhà lưới Khoa NN&SHƯD,
Trường ĐHCT và trên đất phù sa trồng lúa tại thị xã Bình Minh, tỉnh Vĩnh
Long, trong thời gian từ 2012 đến 2014.
1.4.2 Địa điểm và thời gian nghiên cứu
Các thí nghiệm trong nhà lưới về biện pháp quản lý nước, bón thấm urê
và quản lý rơm rạ được thực hiện tại Khoa NN&SHƯD, Trường ĐHCT trong
vụ Hè Thu 2012. Các thí nghiệm ngoài đồng cùng nội dung về biện pháp quản
lý nước, bón thấm urê và quản lý rơm rạ được thực hiện tại thị xã Bình Minh,
tỉnh Vĩnh Long trong vụ Đông Xuân 2012 - 2013 và Đông Xuân 2013 - 2014.
Đất trồng lúa tại thị xã Bình Minh chủ yếu là đất phù sa có các tính chất lý hóa
tương đồng với đất nghiên cứu tại nhà lưới Khoa NN&SHƯD, Trường ĐHCT.
Do trong vụ Hè Thu mưa nhiều, không kiểm soát được lượng nước tưới nên
các thí nghiệm ngoài đồng đều được thực hiện trong vụ Đông Xuân.

3

CHƢƠNG 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1 Vấn đề biến đổi khí hậu
Khí hậu toàn cầu đang thay đổi chủ yếu do phát thải khí nhà kính từ các
hoạt động của con người vào khí quyển. Phát thải nhà kính do con người gây
ra từ thời kỳ tiền công nghiệp đã làm gia tăng lượng nồng độ khí CO2, CH4 và
N2O. Trong hoạt động nông nghiệp, các phát thải chính bao gồm NH3, CH4 và
N2O (Mikkelsenet al., 2006). Trong bốn thập kỷ qua, đất nông nghiệp toàn cầu
gia tăng do chuyển đổi từ các mục đích sử dụng đất khác, thay đổi chủ yếu là
do nhu cầu lương thực tăng lên từ sự gia tăng dân số của con người. Qua đó,
phát thải toàn cầu của CH4, CO2 và N2O vào khí quyển cũng đã gia tăng theo
tỷ lệ thứ tự 0,8%, 0,5% và 0,3% mỗi năm. Các cánh đồng lúa là những nguồn
phát thải chủ yếu khí nhà kính vào khí quyển, bao gồm CH4, và N2O. Các yếu
tố như nhiệt độ, ẩm độ không khí, Eh, pH, sinh khối của cây, nồng độ N có sẵn
trong đất có liên quan đến phát thải CH4, và N2O. Với sự tương quan dương
giữa lượng phát thải CH4 và sinh khối thực vật, việc giảm bổ sung chất nền
các-bon như rơm có thể là những lựa chọn khả thi để giảm phát thải các khí
nhà kính từ ruộng lúa (Wang et al., 2017). Khí NH3 là loại khí kiềm có nhiều
nhất trong khí quyển. Ngoài ra, nó là một thành phần chính trong phản ứng
của nitơ. Nguồn bốc thoát NH3 lớn nhất là từ nông nghiệp, bao gồm chăn nuôi
và sử dụng phân N nhất là phân có gốc NH3. Các nghiên cứu gần đây cho thấy
bốc thoát NH3 đã tăng lên trong vài thập kỷ gần đây trên quy mô toàn cầu. Đây
là một mối quan tâm vì NH3 đóng một vai trò quan trọng trong sự hình thành
các hạt bụi trong không khí, làm suy giảm tầm nhìn và sự lắng đọng của nitơ
trong khí quyển đối với các hệ sinh thái nhạy cảm. Do đó, sự gia tăng bốc
thoát NH3 ảnh hưởng tiêu cực đến môi trường và sức khỏe cộng đồng cũng
như biến đổi khí hậu (Behera et al., 2013)
Biến đổi khí hậu ảnh hưởng đến tất cả các khu vực trên thế giới. Các tấm
băng đá ở hai cực đang tan chảy và biển đang dâng lên. Ở một số khu vực, các
sự kiện thời tiết thay đổihơn như lượng mưa nhiều và phổ biến hơn trong khi
những nơi khác đang trải qua nhiều đợt nóng và hạn hán. Những tác động này

dự kiến sẽ tăng lên trong những thập kỷ tới (European Commission, 2017).
Theo số liệu của Tổng cục thống kê, năm 2013 diện tích gieo trồng lúa cả
nước là 7,9 triệu ha, đạt sản lượng ước tính là 44,1 triệu tấn, với năng suất
55,8 tạ/ha. Năm 2013, cả nước cũng đã xuất khẩu gần 6,6 triệu tấn gạo (Tổng
cục thống kê, 2013). Trong tương lai, Việt Nam nằm trong 5 nước đứng đầu
thế giới sẽ bị tổn thương nhiều nhất do biến đổi khí hậu (UNDP, 2007). Theo
kịch bản khí hậu 2016, dự kiến sẽ có 38,9% diện tích ĐBSCL bị ngập lụt khi
nước biển dâng cao 100 cm, và nếu điều này xảy ra thì sản lượng lúa gạo có

4


thể giảm 30-35%, đây sẽ là mối đe doạ an ninh lương thực đối với nước ta cả
trước mắt và lâu dài (Nguyễn Văn Bộ, 2016). Do đó, việc áp dụng các biện
pháp canh tác hợp lý để giúp tăng năng suất lúa, đồng thời hạn chế tác động
của biến đổi khí hậu đang là một vấn đề được chú ý nghiên cứu.
2.2 Nhu cầu nƣớc của cây lúa
2.2.1 Ảnh hƣởng của nƣớc đến sự sinh trƣởng và phát triển của cây lúa
Nước trong đất và mực nước trên ruộng có quan hệ mật thiết đến sự sinh
trưởng của bộ phận trên mặt đất. Nhìn chung, chiều cao cây, diện tích lá, số
chồi và khối lượng chất khô tăng hoặc giảm tùy theo ruộng bão hòa nước, lớp
nước trên ruộng nông hay sâu. Trong ruộng lúa, tầng đất mặt nhiều nước, chất
dinh dưỡng và ôxy nên thời kỳ đầu (thời kỳ mạ đến phân hóa đòng) rễ lúa
thường phân bố ở tầng trên. Sau đó, cùng với quá trình sinh trưởng, hệ thống rễ
ăn sâu hơn vì nước tưới đưa chất dinh dưỡng và khí ôxy xuống sâu hơn do tác
dụng thẩm thấu (Nguyễn Văn Luật, 2003).
Nước vừa là yếu tố gia tăng năng suất vừa là yếu tố hạn chế năng suất số
một đối với các vùng trồng lúa nhờ nước trời. Thiếu nước ở mọi giai đoạn đều
ảnh hưởng đến năng suất lúa, đặc biệt từ giai đoạn giảm nhiễm đến trổ bông
cây lúa rất nhạy cảm nếu bị thiếu nước (Trương Đích, 2000). Theo Yoshida

(1981a), các triệu chứng thông thường nhất của sự thiếu nước là lá bị cuốn và
héo khô, sự đâm chồi bị tổn hại, cây bị lùn, chậm trổ hoa, gié hoa bất thụ hay
hạt không chắc hoàn toàn.
Lượng nước mà cây trồng cần bao gồm hai thành phần: lượng nước thoát
hơi qua lá và và lượng nước bốc hơi khoảng trống (bốc hơi từ mặt đất hay mặt
nước). Hai lượng nước này có ý nghĩa khác nhau đối với đời sống cây trồng,
nhưng trong thực tế đều là lượng nước cần được cung cấp đầy đủ cho cây
trồng thông qua đất (Ngô Đức Thiệu và Hà Học Ngô, 1978).
2.2.2 Chế độ nƣớc qua các thời kỳ sinh trƣởng và ảnh hƣởng đến năng
suất lúa
2.2.2.1 Thời kỳ gieo mạ
Sau khi gieo hạt cần tạo điều kiện đảm bảo chế độ nước và nhiệt trong
đất phù hợp để hạt lúa nảy mầm tốt, hạn chế sự phát triển của cỏ dại. Theo Võ
Tòng Xuân và Hà Triệu Hiệp (1998), hạt lúa nảy mầm tốt trong điều kiện
nhiệt độ 27-37oC, độ ẩm đất 85-98 % độ ẩm tối đa. Thời kỳ gieo đến khi mạ
có 3 lá chế độ nước liên quan đến yếu tố nhiệt độ và ôxy. Trong thời kỳ này
nếu làm đất kỹ, bề mặt ruộng tương đối bằng phẳng cần giữ bão hoà nước hay
có một lớp nước cạn khoảng 2-5 cm sẽ giúp bộ rễ lúa dễ phát triển và hút dinh
dưỡng thuận lợi. Mặt khác, lớp nước trong ruộng có thể khống chế hạt cỏ nảy
mầm và sinh trưởng (Nguyễn Văn Luật, 2003).

5


2.2.2.2 Thời kỳ cuối đẻ nhánh đến đứng cái
Theo Nguyễn Văn Hoan (1999), sau khi lúa đẻ nhánh rộ để tăng cường
sự phát triển của nhánh thì rút cạn nước ruộng chỉ giữ vừa đủ nước làm mềm
bùn trong 4-5 ngày. Giun đất trong ruộng hoạt động mạnh, đùn mùn đều, cây
lúa sinh thêm một đợt nhánh lúc đó đưa nước trở lại mức ngập 5-6 cm để các
nhánh đã đẻ lớn lên. Từ giai đoạn đẻ nhánh rộ đến đứng cái, để loại trừ các

nhánh vô hiệu, giúp cây lúa tập trung chất dinh dưỡng nuôi các nhánh còn lại
thì việc tháo cạn nước có tác dụng tốt hơn.
2.2.2.3 Thời kỳ làm đòng đến trổ bông
Trong thời kỳ này, nhu cầu nước của cây lúa rất cao. Thiếu nước dù chỉ
là trong một thời gian ngắn cũng đã làm giảm năng suất rõ rệt. Không có lớp
nước hoặc lớp nước sâu (20-25 cm) thì khối lượng khô thân lá, hạt đều giảm
so với lớp nước cạn 3-5 cm. Lớp nước cạn đảm bảo đủ lượng nước cần thiết
cho lúa và nhiệt độ được điều hòa, kích thích rễ lúa ăn sâu và đâm ngang, hút
được nhiều chất dinh dưỡng hơn. Khi ẩm độ đất xuống dưới 60% độ ẩm tối đa
thì lúa bị nghẹn đòng (Nguyễn Văn Luật, 2003).
2.2.2.4 Thời kỳ trổ đến chín
Sau khi lúa trổ bông, các sản phẩm quang hợp tích lũy ở thân lá được
chuyển vào bông, hạt. Vì vậy, trong thời kỳ này nếu cây lúa thiếu nước sẽ ảnh
hưởng lớn đến độ mẩy của hạt, khối lượng hạt và năng suất sẽ giảm. Tuy
nhiên, nếu giữ lớp nước trên ruộng trong suốt thời kỳ này thì lúa chín chậm,
hàm lượng nước trong hạt cao, chất lượng sản phẩm không tốt. Theo Bùi Huy
Đáp (1997), rút nước khi bông lúa đỏ đuôi sẽ làm lúa chín nhanh, đều, thuận lợi
cho công tác thu hoạch trên đồng ruộng, do vậy nên rút nước vào khoảng 15-20
ngày trước khi thu hoạch.
2.2.3 Các kỹ thuật tƣới nƣớc tiết kiệm cho lúa
Kỹ thuật tưới tiết kiệm nước cho lúa được khởi xướng từ đầu những năm
80 ở miền Nam Trung Quốc. Sau này Viện lúa quốc tế (IRRI, 1993) hình thành
các chương trình nghiên cứu và tổ chức thí nghiệm ở nhiều quốc gia đặc biệt là
Châu Á. Đối với Việt Nam, việc thí nghiệm tưới tiết kiệm nước đang được
nhân rộng ra dưới dạng các mô hình trình diễn và bước đầu cho thấy kết quả
hết sức khả quan. Kỹ thuật tưới tiết kiệm có sự khác biệt cơ bản với phương
pháp tưới truyền thống là giữ một lớp nước mỏng trên ruộng và thực hiện nhiều
thời gian để khô.
2.2.3.1 Hiệu quả sử dụng nƣớc trên lúa
Hiệu quả sử dụng nước (Water productivity-WP) thể hiện giá trị hoặc lợi

ích thu được từ sử dụng nước (Govindarajanet al., 2008). Có sự không nhất

6


quán là giá trị hiệu quả sử dụng nước của lúa biến động lớn được ghi nhận
trong các báo cáo, năng suất lúa biến động nhiều (3-8 tấn/ha) trong hiệu quả
sử dụng nước. Sự không nhất quán này có nguyên nhân từ sự hiểu biết khác
nhau của mẫu thức (nước được sử dụng) trong tính toán hiệu quả sử dụng
nước (To Phuc Tuong, 1999). Có bốn chỉ số hiệu quả sử dụng nước (kg
hạt/kgNước) như sau: WPT (Water productivity-transpiration): khối lượng hạt
tạo ra trên khối lượng nước bốc thoát trên tán cây (được hiểu là thoát hơi nước
hữu dụng); WPET (Water productivity-evapotranspiration): khối lượng hạt tạo
ra trên khối lượng nước bốc thoát trên bề mặt đất và tán cây; WPI (Water
productivity-irrigation): khối lượng hạt tạo ra trên khối lượng nước tưới vào
ruộng; và WPIR (Water productivity-irrigation-rain): khối lượng hạt tạo ra trên
khối lượng nước tưới và nước mưa vào ruộng (Govindarajanet al., 2008).
Trong khi nhà chọn giống quan tâm đến hiệu quả sử dụng nước từ tổng
lượng nước được thoát qua tán lá (WPT), nông dân và người quản lý nước thì
quan tâm đến sức sản xuất tối ưu từ nước tưới (WPI). Người lập kế hoạch sử
dụng nguồn nước địa phương thì quan tâm đến hiệu quả sử dụng nước đối với
tổng lượng nước đưa vào bởi nước tưới và nước mưa (WP IR) hoặc tổng lượng
nước mất đi (WPET).
Theo FAO (2013), hiệu quả sử dụng nước liên quan đến khối lượng nước
bốc thoát trên bề mặt đất và tán cây (WPET) đối với năng suất hạt có sự khác
biệt đáng kể giữa các loại cây trồng, ví dụ, lúa 0,5-1,1 kg/m3 nước. Đối với
khối lượng hạt tạo ra trên khối lượng nước tưới và nước mưa vào ruộng
(WPIR) thì thay đổi trong phạm vi rộng hơn, ví dụ, lúa dao động từ 0,05-0,6
kg/m3. Sự thay đổi xảy ra do dữ liệu được thu thập trong các môi trường khác
nhau và dưới các điều kiện quản lý cây trồng khác nhau.

Nghiên cứu của Pascual and Yu-Min Wang(2016) về các chế độ tưới
nước ngắt quảng cho lúa trong 3 ngày, 7 ngày và ngập liên tục cho thấy, chế
độ tưới gián đoạn 3 và 7 ngày tiết kiệm được 55%và 74% lượng nước so với
ngập nước liên tục, theo thứ tự. Hiệu quả sử dụng nước (WPI) trong chế độ
tưới ngắt quảng 7 ngày là 0,35-0,46 kg hạt/m3 cao hơn so với ngập nước liên
tục. Điều này cho thấy, tưới tiết kiệm nước có thể giúp gia tăng hiệu quả sử
dụng nước.
Cho đến nay, các nghiên cứu về hiệu quả sử dụng nước trên lúa cũng như
các loại loại cây trồng khác vẫn còn hạn chế ở Việt Nam. Theo Dương Văn
Chín (Báo mới, 2010), hiệu quả sử dụng nước có thể thể hiện qua sự sinh
trưởng khỏe của cây lúa. Việc để khô ruộng ở giai đoạn 30 ngày sau khi sạ có
thể tiết kiệm một đến hai lần bơm nước. Ưu điểm của việc rút nước lúc này là
các chất hữu cơ độc hại hòa tan trong dung dịch đất được di chuyển khỏi vùng
rễ lúa, đất được thoáng khí thì chất H2S tích tụ trong quá trình ngập nước sẽ

7


được oxit hóa và dẫn đến giảm ngộ độc. Hệ thống rễ được kích thích tạo ra các
rễ mới, rễ mọc xuống đất sâu hơn, giảm đổ ngã cho lúa khi có gió bão. Khi
nước cạn, các lá ủ bên dưới sẽ khô nên gốc lúa sạch, tiểu khí hậu tốt, giảm sâu
bệnh. Có thể sử dụng ống nhựa có đường kính khoảng 15 cm, dài 30 cm, có
khoan nhiều lỗ thủng bên hông, chôn sâu xuống ruộng 20 cm, phần ống còn
nhô khỏi mặt đất 10 cm. Móc toàn bộ đất sình trong ống ra. Quan sát khi nào
mực nước trong ống hạ xuống cách mặt đất ruộng 15 cm thì bơm nước vào
ngập ruộng trở lại.
Kết quả nghiên cứu tưới tiết kiệm nước cho lúa của Phạm Tất Thắng và
Lê Văn Hùng (2012) cho thấy, việc tưới tiết kiệm có thể làm giảm từ 21,8 đến
42,7% lượng nước cho cây lúa so với ngập nước liên tục. Tổng lượng nước tiết
kiệm được so với tưới thông thường là 1.995 m3/ha, lượng nước tưới giảm

được một phần khá lớn là nhờ tăng được hiệu quả sử dụng nước mưa. Lượng
nước tiết kiệm nhờ vào việc giảm lượng nước tưới ở những giai đoạn ít nhạy
cảm tới năng suất cây lúa (chủ yếu là giai đoạn từ đẻ nhánh tới trổ bông), cụ
thể, giai đoạn đẻ nhánh giảm 450 m3/ha, đứng cái-làm đòng giảm 1011 m3/ha,
trổ bông-phơi màu giảm 224 m3/ha, chắc xanh-chín giảm 311 m3/ha.
2.2.3.2 Canh tác ở chế độ nƣớc bão hòa
Trong canh tác ở chế độ nước bão hòa (Saturated soil culture-SSC), nước
trong đất được giữ gần như ở chế độ bão hòa, làm giảm sự rò rỉ và trực di.
Trong thực tế SSC có nghĩa là tưới nông, tồn tại mực nước khoảng 1 cm trong
ruộng. Tabbal et al. (2002) đã báo cáo về SSC trên lúa cấy, lúa sạ ướt đất được
đánh bùn và lúa sạ khô đất không được đánh bùn. Phân tích số liệu 31 thí
nghiệm SSC trên đồng ruộng cho thấy, việc lượng nước tưới đã giảm trung
bình 23% (biến động từ 5% đến 50%) so với tưới ngập nước liên tục, và năng
suất lúa chỉ giảm trung bình 6% không có ý nghĩa (Bouman and Tuong, 2001).
Trong một nghiên cứu khác, Borell et al. (1997) đã thực hiện thí nghiệm luống
nổi theo phương pháp tưới SSC. Nước giữ trong rảnh tạo ẩm độ bão hòa cho
luống trồng, kết quả đã tiết kiệm 34% lượng nước tưới so với tưới ngập và
năng suất giảm từ 16-34%.
2.2.3.3 Chế độ tƣới nƣớc khô ngập luân phiên
Tưới ngập khô luân phiên (Alternate Wetting and Drying-AWD) là một
kỹ thuật tưới tiết kiệm nước mà nông dân có thể áp dụng để giảm bớt lượng
nước tưới trên ruộng lúa mà không làm giảm năng suất. Trong AWD, nước
tưới được áp dụng vài ngày sau khi ruộng khô. Do đó, ruộng lúa được ngập
nước và làm khô luân phiên. Số ngày đất không bị ngập nước có thể thay đổi
từ 1 đến hơn 10 ngày tùy thuộc vào các yếu tố như loại đất, thời tiết và giai
đoạn phát triển của cây lúa (IRRI, 2014). Kỹ thuật AWD, cũng giống như

8

phương pháp quản lý nước của hệ thống thâm canh lúa (System of Rice
Intensification-SRI)(Toop et al., 2002). Mặt dù một số nhà khoa học đã có báo
cáo áp dụng phương pháp tưới AWD làm năng suất lúa có gia tăng (Toop et
al., 2002; Wei zhang and Si-tu Song, 1989), một số kết quả gần đây cho thấy
điều này là ngoại lệ hơn là qui tắc (Belder et al., 2004), ngay cả trong hệ thống
thâm canh lúa (McDonald et al., 2006; Sheehy et al., 2004). Thí nghiệm tưới
nước AWD đã áp dụng trên vùng đất lúa thấp, đất nặng có mạch nước ngầm
nông (10-40 cm) ở Trung Quốc và Philippines (Belder et al., 2004). Belder et
al. (2004), Lampayan et al. (2005) và Tabbal et al. (2002) đã báo cáo rằng,
tổng lượng nước tưới vào ruộng (nước tưới và nước mưa) giảm khoảng 1530% mà năng suất lúa khác biệt không có ý nghĩa. Trong các trường hợp độ
sâu mực nước ngầm nông, và nước không còn hiện diện trên mặt ruộng do di
chuyển xuống tầng rễ trong thời gian khô hạn, thì áp dụng tưới AWD hoàn
toàn có hiệu quả giống như tưới theo ẩm độ. Ngay cả không có nước trên mặt
ruộng thì rễ cây vẫn hút được nước “ẩn giấu” trong tầng rễ. Nước được tiết
kiệm và hiệu quả sử dụng nước tăng bởi sự kéo dài thời gian khô hạn của đất
và gây sốc nhẹ cho cây (Bouman and Tuong, 2001). Các nghiên cứu trên đất
thịt và đất cát với mạch nước ngầm sâu hơn ở Ấn Độ và Philippines cho thấy,
việc giảm nước tưới vào ruộng hơn 50% đi đôi với giảm năng suất hơn 20% so
với tưới ngập thường xuyên (Sharma, 2002; Singh, 2002; Tabbal, 2002).
Tưới theo AWD là kỹ thuật tưới được chấp nhận và mở rộng ở Trung
Quốc (Li and Barker, 2004). Kỹ thuật này cũng được khuyến cáo thực hiện ở
vùng Tây bắc Ấn Độ và đang được thử nghiệm bởi nông dân ở Philippines.
Nông dân sử dụng máy bơm giếng sâu cộng đồng hoặc máy bơm giếng cạn cá
nhân để đưa nước lên ruộng. Họ chia ruộng ra làm hai phần, một phần tưới
theo AWD, phần còn lại tưới ngập thường xuyên. So sánh hiệu quả kinh tế
giữa hai phương pháp tưới AWD và tưới ngập thường xuyên cho thấy, ruộng
tưới AWD cho năng suất giống như ruộng tưới nước ngập liên tục, nhưng tiết
kiệm chi phí nước từ 16-24% và 20-25% chi phí sản xuất. Có rất ít nghiên cứu
để xác định ảnh hưởng của phương pháp tưới AWD đến sự khác biệt của việc
mất nước trên ruộng lúa như: bốc hơi trên mặt ruộng, rò rỉ và thấm lậu. Tưới

AWD hầu hết giảm sự rò rỉ, trực di và chỉ ảnh hưởng nhỏ đến sự bốc hơi trên
mặt ruộng. Cabangon et al. (2001) tính toán rằng, mất nước do bốc hơi trên bề
mặt ruộng giảm từ 2-33% so với tưới ngập thường xuyên. Lợi ích của việc
tưới AWD được đưa ra là: cải thiện hệ thống rễ, giảm đỗ ngã (vì hệ thống rễ
phát triển tốt hơn), chu kỳ đất thông thoáng, kiểm soát tốt hơn các đối tượng
dịch hại chẳng hạn như ốc bươu vàng. Tuy nhiên, chuột dễ dàng tấn công
ruộng lúa trong suốt giai đoạn để ruộng khô nước.

9


Sau khi tưới, mực nước sâu trên đồng ruộng dần dần giảm theo thời gian.
Khi mực nước xuống sâu 15 cm (đo mực nước trong ống đặt trên ruộng) so
với mặt đất, lúc đó nước được đưa vào ruộng ngâp sâu khoảng 5 cm so với
mặt đất. Trong thời kỳ lúa trổ cần giữ nước một tuần từ trước khi trổ đến lúc
trổ đều với mực nước tốt nhất là 5 cm, đây là giai đoạn lúa nhạy cảm với nước,
nên tránh bất cứ trường hợp gây sốc nước nào để không làm giảm năng suất
lúa nghiêm trọng. Ngưỡng mực nước sâu 15 cm so với mặt đất được gọi là
ngưỡng “an toàn AWD”, do không làm giảm năng suất vì rễ lúa vẫn có thể
hấp thu nước từ đất ẩm và nước vẫn còn tồn tại ở vùng rễ. Có thể sử dụng ống
quan sát nước trên đồng ruộng, làm cho nông dân có thể thấy được nước vẫn
còn trong đất (dù trên mặt ruộng không có nước). Trong ngưỡng “an toàn
SWD”, tiết kiệm nước có thể đạt ở mức tương đối, khoảng chừng 15%, mà
không làm ảnh hưởng đến năng suất. Sau khi khám phá ngưỡng “an toàn
AWD” không làm giảm năng suất, nông dân có thể thực hiện thêm nhiều thí
nghiệm với các ngưỡng giữ nước thấp hơn từ 20, 25, 30 cm, ngay cả sâu hơn
nữa (Bouman and Tuong, 2001).
Tưới theo AWD có thể được áp dụng cho lúa từ một vài ngày sau khi cấy
(hoặc lúa sạ có chiều cao cây đạt trên 10 cm) đến một tuần trước khi lúa trổ
bông. Trong giai đoạn một tuần trước trổ bông và sau khi lúa trổ bông, giữ

mực nước sâu 5 cm trong ruộng, sau đó áp dụng tưới AWD trở lại đến khi hạt
lúa vào chắc. Khi cỏ xuất hiện nhiều ở giai đoạn mạ thì việc áp dụng tưới theo
AWD có thể trì hoãn 2-3 tuần khi cỏ bị kìm hãm bởi mực nước trên ruộng.
Trong bón phân, việc cung cấp phân N tốt nhất là lúc đất còn khô ráo ngay
trước khi tưới nước vào ruộng (Belder et al., 2004).
Hiện nay, kỹ thuật canh tác lúa theo tưới tiết kiệm nước đang được quan
tâm ở ĐBSCL. Phương pháp tưới tiết kiệm nước AWD cũng đang được tiếp
tục nghiên cứu để có thể thay thế phương pháp tưới ngập liên tục trong canh
tác lúa ở ĐBSCL (Nguyen Minh Dong, 2011). Liên quan đến khí thải gây biến
đổi khí hậu, tưới tiết kiệm nước bằng phương pháp tưới AWD làm giảm phát
thải CH4 nhưng cũng có thể làm tăng phát thải N2O từ đất trồng lúa (Bouman
et al., 2007). Tuy nhiên, Towprayoon et al. (2005) cho rằng, lượng phát thải
N2O không tăng cao hơn nghiệm thức ngập liên tục ở phần lớn các giai đoạn
sinh trưởng của cây lúa có thể là do thời gian nước rút khỏi mặt ruộng ngắn
nên chưa tạo đủ điều kiện thoáng khí để quá trình phát thải N2O xảy ra mạnh.
Ngoài ra, Tô Lan Phương và ctv. (2012) cho rằng, áp dụng phương pháp AWD
giúp cho cây lúa nảy chồi tốt hơn so với phương pháp tưới ngập liên tục
(Continuous flooding-CF). Khi thực hiện biện pháp tưới tiết kiệm trên đất
phèn nhẹ trồng lúa, Trần Quang Giàu (2011) cho rằng, biện pháp tưới tiết
kiệm tuy không làm gia tăng năng suất so với tưới liên tục nhưng đã làm giảm

10


EC và hàm lượng Fe2+ trong dung dịch đất, đặc biệt là giảm được lượng nước
tưới góp phần tiết kiệm được chi phí sản xuất và giải quyết vấn đề thiếu nước
đang đặt ra hiện nay.
2.3 Bón phân cho cây lúa
Cây lúa phản ứng rất tốt với phân N, tuy nhiên điều này phụ thuộc rất
nhiều tới điều kiện thời tiết khí hậu và môi trường đất đai. Đất phù sa ngọt

trồng lúa ở ĐBSCL là vùng lúa chủ lực cho năng suất rất cao và đáp ứng với
phân N cũng rất cao, ở đây phân N được khuyến cáo sử dụng khoảng 100-120
kgN/ha trong vụ Đông Xuân và 80-100 kgN/ha trong vụ Hè Thu. Tuy nhiên,
trong thực tế nông dân đã sử dụng cao hơn mức khuyến cáo này, đặc biệt trong
vụ Hè Thu còn cao hơn vụ Đông Xuân. Đối với đất phèn ở vùng Tứ Giác
Long Xuyên, Tây Sông Hậu và Đồng Tháp Mười, phân N được khuyến cáo
bón thấp hơn so với vùng đất phù sa, vụ Đông Xuân bón 80-100 kgN/ha và vụ
Hè Thu bón 60-80 kgN/ha. Ngoài hai vùng lúa chính này, đối với một phần
nhỏ diện tích lúa mùa trồng ở ven biển từ Long An đến Cà Mau thì lượng N
khuyến cáo bón khoảng 30-50 kgN/ha (Mai Thành Phụng và ctv., 2005).
Phân lân và kali đã được chú ý nghiên cứu trong những năm từ 19852000 nhằm mục đích cung cấp hiệu quả chất lân và kali cho cây lúa. Phân lân
được khuyến cáo bón trong khoảng 40-80 kg P2O5/ha để cho năng suất cao và
có hiệu quả đầu tư cao. Bón thấp hơn mức này năng suất sẽ bị ảnh hưởng và
làm làm giảm hiệu quả phân N (qua mối tương tác giữa N và lân). Bón lân cao
hơn thì năng suất cũng không tăng thêm. Bón lân càng tăng thì hiệu quả đầu tư
phân lân càng giảm (Nguyễn Văn Luật, 2003). Tùy theo loại đất, bón lân cho
lúa được khuyến cáo khác nhau. Đất phù sa bón 40-60 kg P2O5/ha, đất phèn từ
60-80 kg P2O5/ha. Lân được khuyến cáo bón lót trước khi sạ nếu là phân lân
khó tan như lân nung chảy và bón thúc khoảng 7-10 ngày sau sạ (NSS) nếu là
phân dễ tan như DAP, super lân. Trên đất phèn, do độc tố sắt, nhôm cao cho
nên phân lân còn được khuyến cáo bón thêm một lần tiếp theo vào khoảng 25
NSS. Nhu cầu phân lân của cây lúa trong vụ Hè Thu thường cao hơn vụ Đông
Xuân, vì đầu vụ Hè Thu nắng nóng và khô hạn nên lân bị cố định làm lượng
lân dễ tiêu trong đất rất thấp không đáp ứng đủ nhu cầu của cây lúa. Ngược
lại, trong vụ Đông Xuân đầu vụ đất ngập nước suốt 3 tháng trước khi vào vụ,
nên lân dễ tiêu được phóng thích nhiều trong điều kiện ngập nước nên cây lúa
hấp thu được nhiều hơn. Nhu cầu lân từ đầu vụ là rất lớn, thiếu lân hoặc bón
trễ, cây lúa phát triển chậm và làm giảm năng suất. Vì vậy, trong vụ Hè Thu
phải bón nhiều lân hơn và bón sớm để cung cấp đủ nhu cầu của cây lúa ngay
từ giai đoạn đầu. Đối với kali, hiệu lực của kali đối với lúa ở ĐBSCL thể hiện

không rõ, do vậy, trước đây nông dân không chú ý đến bón kali cho lúa. Trong

11


khoảng 10 năm trở lại đây, nhất là từ khi thực hiện chương trình 1 triệu hecta
lúa chất lượng cao, nông dân ĐBSCL đã dần dần sử dụng kali để bón cho lúa.
Hiện nay, kali được khuyến cáo bón ở liều lượng 30-50 kg K2O/ha cho lúa.
Tuy nhiên, ở liều lượng này cũng chỉ mới đáp ứng duy trì hàm lượng kali
trong đất (Mai Thành Phụng và ctv., 2005).
2.3.1 Nhu cầu phân N của cây lúa
Trong số các nguyên tố đa lượng thiết yếu thì N được xem là nguyên tố
quan trọng nhất cho quá trình sinh trưởng và hình thành năng suất lúa, N luôn
là yếu tố hạn chế năng suất hàng đầu trên tất cả các loại đất (De Data, 1981).
Lúa cần N trong suốt quá trình sinh trưởng sinh dưỡng để tích lũy chất khô và
đẻ nhánh, điều này xác định số lượng bông. Ðạm góp phần tạo nên số hạt trong
giai đoạn phân hóa đòng, tăng kích thuớc hạt bằng giảm số lượng bông thoái
hóa và tăng kích thước vỏ trấu trong suốt giai đoạn làm đòng. Ðạm góp phần
tích lũy hydrat các-bon trong thân lá ở giai đoạn truớc trổ và trong hạt ở giai
đoạn vào chắc vì chúng phụ thuộc vào tiềm năng quang hợp (Mae, 1997).
Nghiên cứu của Yang et al. (2000) đã xác định tỷ lệ hạt chắc tương quan
thuận với hàm lượng cytokinin trong hạt và rễ. Khả năng quang hợp của lá ảnh
hưởng đến năng suất thông qua 2 con đuờng. Một là tăng sức chứa có thể cho
phép chuyển nhiều sản phẩm quang hợp ở lá cây vào hạt (Winder et al., 1998).
Hai là hormon điều chỉnh khả năng tổng hợp và vận chuyển chất hữu cơ. Ðạm tác
động đến cả sức chứa và lượng cytokinin trong cây vì vậy ảnh huởng lớn đến số
hạt chắc của lúa.
Quang hợp của lúa trong giai đoạn vào chắc chiếm khoảng 60-100% hàm
lượng hydrat các-bon trong hạt, phần còn lại là do từ bộ phận khác chuyển dến
(Watanabe et al., 1997; Yoshida, 1981a). Ðể đạt đuợc năng suất hạt cao nhất thì

hoạt động trao đổi chất trong hạt phải trùng với giai đoạn lá lúa có hoạt động
quang hợp mạnh nhất. Thực tế năng suất lúa cao ở những giống mà lá có thể
duy trì hoạt động quang hợp đến tận giai đoạn vào chắc (Murchie et al.,
1999). Bón N làm tăng diện tích lá, bề rộng của tán lá, duy trì hoạt động
quang hợp của cây vì vậy ảnh hưởng quyết định đến năng suất lúa (Mae and
Ohira, 1981; Mae, 1997).
2.3.2 Nghiên cứu về liều lƣợng, thời gian và hiệu quả sử dụng N bón cho lúa
2.3.2.1 Liều lƣợng sử dụng N bón cho lúa
Nhiều thí nghiệm về hiệu lực, liều lượng sử dụng N cho lúa trong mối
quan hệ với các yếu tố khác đã được tiến hành. Theo Ladha and Reddy (2003)
so sánh năng suất lúa và yêu cầu dinh dưỡng N qua các năm cho biết: Thời kỳ
truớc Cách mạng xanh năng suất lúa rất thấp, chỉ đạt 3 tấn/ha và lượng N cần
bón là 60 kgN/ha. Trong những năm đầu cuộc Cách mạng xanh, năng suất hạt

12