Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Cơ sở lý luận Trong lịch sử phát triển nông nghiệp của mỗi quốc gia trên thế giới đã, đang và sẽ trải qua các hình thức phát triển nông nghiệp và sử dụng phân bón gồm: - Nền nông nghiệp cổ điển: Là hái lượm (không trồng trọt) nên không đáp ứng được nhu cầu sống của con người khi dân số ngày càng tăng. - Nền nông nghiệp hữu cơ: Là dựa vào chăn nuôi để lấy phân và trồng cây phân xanh, tận dụng tàn dư thực vật, không dùng phân hoá học và thuốc bảo vệ thực vật, dựa vào vi sinh vật sống trong đất và điều kiện phát triển vi sinh vật đất cung cấp dinh dưỡng cho cây. - Nền nông nghiệp hóa học: Là nền sản xuất nông nghiệp được chuyên môn hóa trong tất cả các khâu sản xuất nông nghiệp, bao gồm cả cơ giới hóa trong sản xuất và sử dụng phân bón, thuốc bảo vệ thực vật vào trong lĩnh vực nông nghiệp.
Kinh nghiệm ở Việt Nam: Để đạt năng suất lúa 5 tấn/ha cần phải cung cấp từ 100 - 120 kg N/ha. Nếu chỉ bằng phân chuồng hoặc phân hữu cơ thì phải bón 30 tấn mới đủ lượng đạm, do vậy rất khó khăn trong việc chuẩn bị đủ lượng phân hữu cơ. Vì vậy, nền nông nghiệp này cũng không thể đáp ứng được nhu cầu lương thực, thực phẩm ngày càng tăng với yêu cầu của con người. Kết quả thử nghiệm sau 30 năm của FAO cho thấy: “Nếu tận dụng hết phân chuồng và tàn dư thực vật trong một trang trại để bón ruộng mà không bón phân hoá học, năng suất cây trồng giảm ít nhất là 30%, đất bị suy kiệt dinh dưỡng nghiêm trọng; một số cây giống mới (giống lai) cần có một lượng phân bón thích hợp thì mới đạt được năng suất tối đa".
Phân bón là một trong những yếu tố quan trọng hàng đầu góp phần vào việc nâng cao năng suất, sản lượng cây trồng và chất lượng của sản phẩm. 5 Trên cơ sở lý luận về mối quan hệ giữa đặc điểm của giống, biện pháp kỹ thuật, điều kiện đất đai, thời tiết khí hậu. với mức bón và loại phân bón - Nguyễn Hữu Tề và Cộng sự - (1997)[29], cho rằng: những giống thấp cây bón lượng đạm nhiều hơn giống cao cây; giống có bông to và hạt to bón phân nhiều hơn giống có bông nhỏ và hạt nhỏ; giống có thân to và dầy sẽ chịu được lượng phân bón cao, khi bón nhiều sẽ khó bị đổ. Trồng lúa dùng làm giống thì bón nhiều phân để hạt mẩy, nảy mầm khoẻ, sức sống cao.
Giống lúa đẻ nhánh ít, thời gian đẻ nhánh kết thúc sớm thì bón nhiều phân đạm vào giai đoạn đầu để thúc đẻ nhánh. Những giống đẻ lai rai thì bón tập trung ở thời kỳ đầu giai đoạn đẻ nhánh để lúa đẻ tập trung. Những giống có lá to, dài và mỏng, bón ít đạm hơn giống có lá ngắn, hẹp, bản lá dầy và xanh đậm. Dạng cây xoè không nên bón nhiều phân vì không cấy được dầy và diện tích lá lớn che khuất lẫn nhau.
Giống chống chịu sâu bệnh kém không nên bón quá nhiều phân. Tình hình nghiên cứu phân bón trên thế giới và ở Việt Nam 1. Tình hình nghiên cứu phân bón trên thế giới Phân bón không chỉ có vai trò quan trọng đối với an toàn lương thực mà còn có ảnh hưởng đáng kể đến sức khỏe con người. Việc trao giải hòa bình năm 1970 cho tiến sĩ Norman Borlaug cho thấy thế giới đã ghi nhận mối liên kết khoa học nông nghiệp với sức khỏe cộng đồng.
Tăng cường sử dụng phân bón cho cây trồng đã đẩy mạnh sản xuất trên một đơn vị diện tích, tăng nguồn cung cấp lượng thực cũng như góp phần vào cải thiện chất lượng thực phẩm như bổ sung các vi lượng thiết yếu (Tom W. Tuy nhiên cho mãi đến giữa thế kỷ 18 thế giới mới quan tâm đến các yếu tố hóa học và dinh dưỡng cây trồng. Ngành công nghiệp sản xuất phân bón được ra đời vào cuối thế kỷ 18 và nữa đầu thế kỷ 19, bắt đầu từ vùng tây bắc của châu Âu (IFA, 1998), song chỉ thật sự phát triển mạnh vào những năm 60 của thế kỷ 20 khi mà cuộc cách 6 mạng xanh ra đời. Việc ứng dụng các giống cây trồng có năng suất cao và kỹ thuật canh tác mới vào thời điểm đó đã đưa sản lượng lương thực tăng từ 830 triệu tấn lên 1.820 triệu tấn từ 1960 đến 1990, trong khi đó diện tích đất sử dụng chỉ tăng từ 1,4 tỷ ha lên 1,48 tỷ ha.
Cũng trong khoảng thời gian đó thì lượng phân bón của thế giới cũng gia tăng từ 30 triệu tấn lên 138 triệu tấn (IFA, 1998) [41]. Như vậy, với diện tích đất chỉ tăng 3,5% trong khi sản lượng lương thực tăng đến 120% trong vòng 30 đã năm nói lên vai trò của thâm canh trong đó phân bón giữ vai trò quyết định. Theo FAO (1980), phân bón làm gia tăng năng suất đến 55% ở những nước đang phát triển trong giai đoạn 1965 đến 1975 và đầu tư 1 kg N-P2O5-K2O sẽ thu được 10 kg hạt ngũ cốc. Vì vậy trong giai đoạn này các nước đang phát triển sử dụng phân bón rất nhiều từ 4 triệu tấn năm 1960 lên đến 65 triệu tấn năm 1990 để gia tăng năng suất.
Phân bón có tác dụng thúc đẩy hoạt động quang hợp. Kết quả nghiên cứu các giống lúa Indica có phản ứng với phân bón là tăng diện tích lá lớn hơn so với giống lúa Japonica nhưng lại phản ứng yếu hơn khi hàm lượng phân bón tăng. Ở vùng ôn đới, giống Japonica thường cho năng suất cao vì nó phản ứng tốt với phân bón. Theo kết quả nghiên cứu của Sinclair và Horie - (1989)[36], hiệu suất bón đạm cho lúa rất khác nhau: 1kg N cho từ 3,1 - 23 kg thóc.
Các công trình nghiên cứu của Koyama - (1981)[33]. Sinclair - (1989)[36] về đặc điểm bón phân cho các giống lúa đều đi đến kết luận: giống mới yêu cầu về phân bón nhất là lân cao hơn giống cũ. Bón lân làm tăng khả năng hút đạm và kali, là cơ sở để tăng năng suất cây trồng. Để đánh giá khả năng cung cấp lân của đất cho cây trồng, người ta dựa vào hàm lượng lân tổng số, phân lân bón cho lúa có hiệu quả đứng thứ 2 sau đạm, nhưng trong một vài trường hợp, ở những đất nghèo dinh dưỡng thì phân lân lại làm tăng năng suất nhiều hơn đạm.
Tuy nhiên, bón phân lân cùng với đạm là điều kiện tốt để phát huy hiệu quả cao của phân lân. Khi 7 cây bị thiếu lân cây non có bộ lá hẹp, thường bị cuộn lại, sức đẻ nhánh giảm và đẻ muộn, giai đoạn đẻ nhánh kéo dài. Ở thời kỳ lúa đẻ nhánh và tròn mình phân lân có ảnh hưởng tốt đối với cây lúa, nó làm cho trọng lượng của phần trên mặt đất của cây lúa tăng khá lớn, sau đó đến thời kỳ chín mức tăng của trọng lượng thân cây giảm. Ở những chân đất tương đối phì nhiêu, hiệu quả của phân lân đối với năng suất lúa không lớn.
Bón lân làm cho lúa cứng cây và tăng khả năng chống đổ. Tình hình nghiên cứu phân bón ở Việt Nam Phân bón có từ rất lâu đời cùng với sự ra đời của nền nông nghiệp và bắt đầu bằng việc sử dụng các loại phân hữu cơ. Từ trước Công Nguyên con người đã quan tâm đến việc bón phân hữu cơ cho ruộng, ở Trung Quốc đã biết bón phân xanh và phân bón đã được bắt đầu sử dụng từ các phân của động vật và mở rộng ra các loại phân hữu cơ khác. Nông dân Việt Nam đã dùng phân hữu cơ từ rất lâu đời, từ việc phát nương làm rẫy, đốt rơm rạ trên nương để lại lớp tro rồi chọc lỗ bỏ hạt.
Việc cày vặn ngả rạ (làm dầm) mục đích là để rơm rạ được ủ nát thành phân ngay tại ruộng, người nông dân đã biết tận dụng ngay tại chỗ nguồn hữu cơ kết hợp với thu gom phân trâu bò, tro bếp. Khi nghiên cứu ảnh hưởng của phân đạm đến sự sinh trưởng và phát triển của cây lúa, Bùi Huy Đáp- (1999) [11] cho biết: “phân hoá học cung cấp từ 1/3 đến 1/2 lượng phân đạm cho lúa”. Những năm gần đây việc bón phân chuồng cho lúa không đáp ứng đủ nhu cầu dinh dưỡng cho cây nên con người đã sử dụng phân đạm hoá học để bón. Mỗi giống lúa khác nhau cần một lượng phân bón nhất định vào các thời kỳ cây đẻ nhánh, đẻ nhánh rộ và giảm dần khi lúa đứng cái.
Theo Lê Văn Căn -(1964) [5], ở đất phù sa sông Hồng nếu bón đơn thuần phân đạm mà không kết hợp với phân lân và kali vẫn phát huy được hiệu quả của phân đạm, lượng phân lân và kali bón thêm không làm tăng năng suất đáng kể, nhưng nếu cứ bón liên tục sau 3 - 4 năm thì việc phối hợp 8 bón lân và kali sẽ làm tăng năng suất rõ rệt trên tất cả các loại đất. Phân đạm là nguyên tố dinh dưỡng cần thiết nhất nên việc sử dụng phân đạm đã làm tăng năng suất rất lớn. Tuy nhiên, chỉ phân đạm khó có thể tạo lập độ phì nhiêu cho đất nên khi sử dụng không cân đối giữa đạm với nguyên tố khác sẽ làm suy thoái đất. Qua nghiên cứu về phân bón cho thấy: ở Việt Nam, trên đất phèn nếu không bón lân, cây trồng chỉ hút được 40 - 50 kg N/ha, nếu bón lân cây trồng sẽ hút 120 - 130 kg N/ha.
Do vậy, để đảm bảo đất không bị suy thoái thì về nguyên tắc phải bón trả lại cho đất một lượng dinh dưỡng tương tự lượng dinh dưỡng mà cây trồng đã lấy đi. Tuy nhiên, việc bón phân cho cây trồng lại không chỉ hoàn toàn dựa vào dinh dưỡng cây trồng hút từ đất và phân bón, mà phải dựa vào lượng dinh dưỡng dự trữ trong đất và khả năng hấp thu dinh dưỡng của cây. Lúa yêu cầu đạm ngay từ lúc nảy mầm và gần như đến cuối cùng của thời kỳ sinh trưởng sinh thực. Tỷ lệ đạm trong cây so với trọng lượng chất khô ở các thời kỳ như sau: thời kỳ mạ 1,54%, đẻ nhánh 3,65%, làm đòng 3,06%, cuối làm đòng 1,95%, trổ bông 1,17% và chín 0,4%.
Đối với nhiều loại đất, ngay từ đầu cần phải bón đạm kết hợp với lân mới cho năng suất cao. Sự tích luỹ đạm, lân, kali ở các cơ quan trên mặt đất không chỉ kết thúc ở thời kỳ trỗ mà còn được tiến hành ở giai đoạn tiếp theo của cây. Tuy nhiên, từ khi cây bắt đầu đẻ nhánh đến làm đòng, cây lúa phản ứng mạnh với dinh dưỡng N, K2O ở mức độ cao.
