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 theo Bùi Huy Đáp - 1980 [15]: - 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.
Sử dụng phân bón cải tạo, cung cấp dinh dưỡng bị thiếu cho đất và cung cấp dinh dưỡng cho cây trồng, sử dụng thuốc sinh học, thuốc hóa học, thuốc bảo vệ thực vật vào trong cây trồng, vật nuôi… nhằm kích thích vật nuôi, cây trồng sinh trưởng nhanh, chắc khỏe, tạo giống lai mới… và bảo vệ cây trồng, vật nuôi chống lại sự tấn công của sâu hại, dịch bệnh góp phần nâng cao năng suất cho cây trồng, vật nuôi. 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". 5 Theo 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 [41], 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. Vai trò của phân bón đối với cây lúa Theo Phạm Sỹ Tân - 2008[40], thì vai trò của phân bón hết sức quan trọng trong thâm canh tăng năng suất lúa. Không có phân bón là không có năng suất gia tăng. Trong 3 nguyên tố phân đa lượng N, P, K trong thâm canh lúa thì phân N góp phầm làm tăng năng suất khoảng 40- 45%, phân lân góp phần khoảng 20-30% và phân kali góp phần khoảng 5-10%.
Thực tiễn trong sản xuất cho thấy nếu cây trồng không bón phân thì không thể cho năng suất cao. Theo Nguyễn Văn Luật -2001 [31] phân bón có khả năng tăng năng suất từ 25-50% so với đối chứng không bón phân. Theo Bùi Đình Dinh từ 1995-1999 [15] cho thấy: Trong thực tiễn, năng suất cây trồng còn quá thấp so với tiềm năng năng suất sinh vật của chúng. Nếu năng suất lúa ở mức 43,3 tạ/ha, so với các giống đang sử dụng thì chỉ đạt 30-40%.
Muốn đưa năng suất cây trồng lên nữa thì biện pháp sử dụng phân bón được coi là vật tư quan trọng. Trong những năm gần đây, ngoài vai trò của giống mới cho năng suất cao còn có sự bổ trợ của phân bón. Việc ra đời của phân bón hóa học trong sản xuất nông nghiệp đã làm tăng lên 50% năng suất cây trồng so với năng suất đồng ruộng luân canh cây bộ đậu tại các nước Tây Âu. 6 Theo FAO thì trong thập kỷ 80 của thế kỷ XX, phân bón đóng vai trò vào tăng năng suất nông nghiệp toàn cầu khoảng 50% (FAO-1984), Ở khu vực Châu Á - Thái Bình Dương là 75%.
Nhờ kỹ thuật canh tác, cải tiến, trong đó chủ yếu là tăng cường sử dụng phân bón hóa học mà năng suất cây trồng nông nghiệp tăng 2-3 lần trong vòng 60 năm. Ở Việt Nam năng suất cây lúa tăng từ 12,1 tạ/ha/vụ trong những năm 30 lên 31,7 tạ/ha/vụ trong những năm 90 của thế kỷ XX, tức là tăng 2,6 lần. Như vậy: "Không có phân hóa học, nông nghiệp trong vòng 50 năm qua không thể tăng năng suất gấp 4 lần, sử dụng phân bón có tác dụng sâu xa đến cân bằng dinh dưỡng trong đất. Nhu cầu về đạm của cây lúa Trong số các nguyên tố đa lượng thiết yếu thì đạm được xem là nguyên tố quan trọng nhất cho quá trình sinh trưởng và hình thành năng suất lúa, đạm luôn là yếu tố hạn chế năng suất hàng đầu trên tất cả các loại đất (De Data, 1981[56]).
Lúa cần đạm trong suốt quá trình sinh trưởng sinh dưỡng để tích lũy chất khô và đẻ nhánh, điều này xác định số lượng bông. Đạm góp phần tạo nên số hạt trong giai đoạn phân hóa đòng, tăng kích thước hạt bằng giảm số lượng hoa thoái hóa và tăng kích thước vỏ trấu trong suốt giai đoạn làm đòng. Đạm góp phần tích lũy hydratcacbon trong thân lá ở giai đoạn trước trỗ và trong hạt ở giai đoạn vào chắc vì chúng phụ thuộc vào tiềm năng quang hợp (Mae, 1997) [59]. Nghiên cứu của Yang và cs., (2000)[67] 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 đường. Một là tăng sức chứa có thể cho phép chuyển nhiều sản phẩm quang hợp ở lá cây vào hạt (Winder và cs. Hai là hormon điều chỉnh khả năng tổng hợp và vận chuyển chất hữu cơ. Đạm tác động đến cả sức chứa và lượng cytokinin trong cây vì vậy ảnh hưởng lớn đến số hạt chắc của lúa (Horton, 2000[58]; Richards, 2000[63]).
Trong các nguyên tố dinh dưỡng, đạm là chất dinh dưỡng quan trọng nhất. Cây lúa cần đạm trong tất cả các giai đoạn sinh trưởng, tuy nhiên giai đoạn đẻ nhánh lúa cần nhiều đạm nhất (Nguyễn Văn Hoan, 2006)[23]. Cung cấp đủ đạm và 7 đúng lúc làm cho lúa đẻ nhánh nhanh, tập trung tạo nhiều nhánh hữu hiệu. Đạm thúc đẩy hình thành đòng và các yếu tố cấu thành năng suất khác như số hạt/bông, khối lượng 1000 hạt và tỷ lệ hạt chắc.
Vì vậy, bón đạm ở giai đoạn làm đòng ảnh hưởng quyết định đến năng suất. Mặt khác bón đạm làm tăng hàm lượng protein nên ảnh hưởng đến chất lượng gạo. Đạm cũng ảnh hưởng tới đặc tính vật lý và sức đề kháng đối với sâu bệnh hại lúa. Thừa hoặc thiếu đạm đều làm lúa dễ bị nhiễm sâu bệnh hại do sức đề kháng giảm (Nguyễn Như Hà, 2006[22]; Nguyễn Văn Hoan 2006)[23].
Thiếu đạm làm cho cây lúa thấp, đẻ nhánh kém, đòng nhỏ, khả năng trỗ kém, số hạt/bông ít, lép nhiều, năng suất thấp. Thừa đạm làm cho lá to, dài, phiến lá mỏng, nhánh vô hiệu nhiều, lúa trỗ muộn, cây cao, lốp, đổ non ảnh hưởng xấu đến năng suất và phẩm chất lúa. Trong quá trình sinh trưởng, cây lúa có nhu cầu đạm tăng đều từ thời kỳ đẻ nhánh tới trỗ và giảm sau trỗ. Lượng đạm cần thiết để tạo ra một tấn thóc từ 17 - 25 kg N, trung bình cần 22,2 kg N (Nguyễn Như Hà, 2006 [22]; Nguyễn Thị Lẫm và cs, 2003)[30].
Nhu cầu về lân của cây lúa Trong cây lúa, tính theo chất khô, tỉ lệ nguyên chất (P2O5) chiếm xung quanh 0,2% trong rơm rạ và khoảng 0,48% trong hạt gạo. Phân lân tham gia vào thành phần AND và ARN của cây lúa, lân có mối quan hệ chặt chẽ đến sự hình thành diệp lục, prôtit và vận chuyển tinh bột; lân còn đóng góp vào quá trình hình thành chất béo và tổng hợp prôtêin trong cây. Cũng như đạm, tỉ lệ lân cao hơn tại các cơ quan non của cây lúa. Lân cũng làm tăng sự phát triển của bộ rễ, thúc đẩy việc ra rễ, đặc biệt là rễ bên và lông hút.
Cây lúa hút lân trong suốt thời kỳ sinh trưởng từ cây lúc mọc đến khi lúa trỗ, nhưng lân hút mạnh nhất vào thời kỳ đẻ nhánh và làm đòng, tuy nhiên giai đoạn đầu nhu cầu về lân của cây lúa là rất thấp. Theo Lê Văn Căn - 1964[8] thì lân làm tăng khả năng hút đạm cho cây và hấp phụ Fe làm giảm nồng độ Fe trong đất, có thể làm giảm nồng độ độc trong đất. Theo Nguyễn Xuân Cự - 1992 [10], Nguyễn Ngọc Nông - 1995 [33], Võ Đình Quang - 1999[34] lân là thành phần chủ yếu của acid nucleic, là chất chủ yếu của nhân tế bào, trong vật chất khô của cây có chứa hàm lượng lân từ 0,1 - 0,5%. 8 Theo Mai Văn Quyền - 2002 [35], thiếu lân lá có màu xanh đậm, phiến lá nhỏ, hẹp, mềm, yếu, mép lá có màu vàng, thân mềm, dễ đổ.
Thiếu lân ở thời kỳ đẻ nhánh làm cho lúa đẻ ít, tỷ lệ nhánh hữu hiệu thấp, thời kỳ trỗ và chín kéo dài nên hạt lép nhiều hơn, độ dinh dưỡng hạt thấp, bông nhỏ và năng suất không cao. Lân đối với lúa là một yếu tố dinh dưỡng rất quan trọng trong quá trình sinh trưởng và phát triển ảnh hưởng đến năng suất và sản lượng một cách rõ rệt. Nhu cầu về kali của cây lúa Theo Quách Ngọc Ân - 2002 [1] thì, cùng với đạm, lân thì kali là một nguyên tố đa lượng quan trọng đối với sự sinh trưởng và phát triển của cây lúa. Kali có tác dụng xúc tiến sự di chuyển của các chất đồng hóa trong cây.
