Tổng quan luận án

Luận án tiến sĩ nông nghiệp với đề tài "Đánh giá hiệu lực trực tiếp và lưu tồn của phân bón vô cơ đa lượng đến sinh trưởng, năng suất và chất lượng lúa cao sản tại Đồng bằng sông Cửu Long" được thực hiện bởi nghiên cứu sinh Mai Nguyệt Lan, dưới sự hướng dẫn khoa học của TS. Vũ Tiến Khang, bảo vệ tại Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam năm 2019, thuộc chuyên ngành Khoa học cây trồng, mã số 9620110.

Về tính cấp thiết, thâm canh lúa tại Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) phụ thuộc lớn vào việc sử dụng phân bón vô cơ. Trong ba yếu tố dinh dưỡng đa lượng, phân đạm (N) đóng góp làm tăng năng suất khoảng 40–45%, phân lân (P) tăng khoảng 20–30% và phân kali (K) tăng khoảng 5–10% (Phạm Sỹ Tân, 2008). Thống kê của Nguyễn Văn Bộ (2013) ghi nhận từ năm 1970 đến năm 2012, lượng phân bón vô cơ tiêu thụ tại Việt Nam tăng 8,92 lần, cao hơn nhiều mức tăng 2,55 lần của thế giới; giai đoạn 1985–2007, lượng phân bón vô cơ tăng 517% trong khi diện tích gieo trồng chỉ tăng 57,7%. Năm 2011, cây lúa tiêu thụ trên 1,4 triệu tấn trong tổng số hơn 2,3 triệu tấn N, P, K nguyên chất của cả nước, riêng lúa ĐBSCL chiếm 39% (Patrick Heffer, 2013). Năm 2013, tổng lượng phân bón quy chuẩn sử dụng đạt gần 10 triệu tấn (Nguyễn Văn Bộ và ctv., 2015). Tình trạng lạm dụng phân hóa học, bón thừa đạm diễn ra phổ biến (Bùi Bá Bổng, 2013). Hiệu suất sử dụng phân bón ở Việt Nam còn thấp: N đạt 45–50%, P đạt 25–35% và K khoảng 60%; dẫn đến lượng thất thoát hàng năm tương đương 1,7 triệu tấn urê, 2 triệu tấn supe lân và 300 ngàn tấn kali clorua, gây lãng phí khoảng 2 tỉ USD (Nguyễn Văn Bộ, 2014) và làm gia tăng nguy cơ ô nhiễm nguồn nước mặt, phát thải khí nhà kính (Trương Hợp Tác, 2009).

Khoảng trống nghiên cứu được luận án chỉ ra là: phần lớn các công trình trước đây chỉ đánh giá hiệu lực phân bón trong từng vụ canh tác đơn lẻ; các nghiên cứu về hiệu lực tồn dư và cộng dồn của lân và kali qua nhiều vụ liên tiếp trên các hệ sinh thái lúa cao sản ĐBSCL còn rất ít được quan tâm.

Mục tiêu nghiên cứu của luận án được xác định cụ thể gồm 5 nội dung:

  1. Xác định được hiệu lực trực tiếp của phân N, phân P, phân K đến năng suất lúa ba vụ trên đất phù sa và lúa hai vụ trên đất phèn ở ĐBSCL.
  2. Xác định hiệu lực tồn dư của phân P và phân K đến năng suất lúa ba vụ trên đất phù sa và lúa hai vụ trên đất phèn ở ĐBSCL.
  3. Xác định hiệu lực cộng dồn của phân P và phân K đến năng suất lúa ba vụ trên đất phù sa và lúa hai vụ trên đất phèn ở ĐBSCL.
  4. Đánh giá hiệu lực trực tiếp của phân N, hiệu lực trực tiếp và tồn dư phân P, phân K đến một số chỉ tiêu chất lượng gạo trên cơ cấu lúa ba vụ trên đất phù sa và lúa hai vụ trên đất phèn ở ĐBSCL.
  5. Đề xuất điều chỉnh lượng phân bón N, P, K thích hợp cho lúa cao sản trên đất phù sa và đất phèn, nhằm nâng cao hiệu suất sử dụng phân bón đa lượng đối với cây lúa ở ĐBSCL.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng cây trồng: Giống lúa cao sản ngắn ngày OM5451, công nhận sản xuất thử năm 2010 (Quyết định số 457/QĐ-TT-CLT) và công nhận chính thức năm 2011 (Quyết định số 711/QĐ-TT-CLT), chiếm diện tích canh tác khoảng 1 triệu ha/năm tại ĐBSCL.
  • Đối tượng đất: Đất phù sa tại huyện Thới Lai, thành phố Cần Thơ (đại diện vùng Tây sông Hậu) và đất phèn tại tỉnh Hậu Giang (đại diện vùng Bán đảo Cà Mau).
  • Vật liệu nghiên cứu: Phân đạm (N), phân lân (P) và phân kali (K).
  • Phạm vi không gian và thời gian: Thực hiện trên hệ thống lúa 3 vụ/năm (Đông Xuân - ĐX, Xuân Hè - XH, Hè Thu - HT) tại Cần Thơ theo dõi liên tục 11–12 vụ; hệ thống lúa 2 vụ/năm (ĐX, HT) tại Hậu Giang theo dõi liên tục 8 vụ từ vụ ĐX 2011–2012 đến vụ HT 2015.

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Luận án tổng thuật có hệ thống các hướng nghiên cứu trong nước và quốc tế về dinh dưỡng khoáng và quản lý phân bón cho cây lúa nước:

  • Nghiên cứu về phân đạm: Trần Thúc Sơn (1999) và Nguyễn Ngọc Đệ (2008) chỉ rõ N cấu tạo nên protein, diệp lục và quyết định khả năng đẻ nhánh; Lê Văn Căn (1964) phân tích động thái tích lũy N qua các thời kỳ sinh trưởng từ mạ (1,54%) đến chín (0,4%); Bùi Huy Đáp (1980) nhấn mạnh vai trò quyết định năng suất của đạm. Vũ Cao Thái (1994) tính toán để tạo 1 tấn lúa cần 15 kg N (vụ ĐX) và 18 kg N (vụ HT), trong khi Nguyễn Như Hà (2006) ghi nhận trung bình cần 22,2 kg N. Về thất thoát N, Freney (1996) chỉ ra sự bốc hơi NH3 làm mất 20–80% lượng N bón; De Datta (1987) ghi nhận mất do khử nitrate từ 28–33%; Võ Thị Gương (2004) xác định N mất qua khí N2O và N2 chiếm 60–70%. Koyama (1981), Sarker và ctv. (2002), Buresh và ctv. xác nhận đạm dư thừa không để lại hiệu lực tồn dư cho vụ sau. Lương Thu Trà (2002), Phạm Quang Hà và Vũ Đình Tuấn (2006) ứng dụng kỹ thuật đồng vị đánh dấu 15N xác định hệ số sử dụng N đạt 12,3–59,6%. Phạm Sỹ Tân (2001, 2008) đề xuất mức khuyến cáo N cho ĐBSCL từ 80–120 kg N/ha trên đất phù sa và 60–100 kg N/ha trên đất phèn.

  • Nghiên cứu về phân lân: Sinclair và Horie (1989), Đỗ Thị Thanh Ren (1999) phân tích vai trò của ATP, nucleic acid và quá trình cố định lân bởi Fe, Al trong môi trường chua và Ca trong môi trường kiềm. Cây lúa cần 6,0–7,1 kg P2O5 cho 1 tấn lúa (Phạm Sỹ Tân, 2005; Nguyễn Như Hà, 2006). Patrick và Khalid (1974), Nguyễn Như Hà (2006) chứng minh đất ngập nước khử Fe(III) thành Fe(II) giải phóng P hữu dụng. Pham Sy Tan và Nguyen Van Luat (1995), Mai Thành Phụng và ctv. khuyến cáo bón 40–60 kg P2O5/ha cho đất phù sa và 60–80 kg P2O5/ha cho đất phèn. Sarker và ctv. (2002) chứng minh hiệu suất lân cao nhất ở giai đoạn đầu nên cần bón lót.

  • Nghiên cứu về phân kali: Võ Minh Kha (2003), Broadbent (1979), Nguyễn Xuân Trường và ctv. (2000) khẳng định K kích hoạt hơn 60 loại enzyme, điều tiết khí khổng và vận chuyển carbohydrate. Cây lúa hút 31,6 kg K2O cho 1 tấn lúa, tập trung 28,4 kg trong rơm rạ. Khảo sát của Nguyễn Mỹ Hoa (2005), Nguyễn Đỗ Châu Giang và Nguyễn Mỹ Hoa (2012) cho thấy đất ĐBSCL giàu K tổng số nhưng K hòa tan và trao đổi thấp, đặc biệt suy giảm nhanh ở vùng thâm canh 3 vụ (Nguyễn Bảo Vệ, 2003; Nguyễn Mỹ Hoa và ctv., 2009). Tuy nhiên, thí nghiệm 42 vụ của Viện Lúa ĐBSCL từ năm 1986 ghi nhận bón 25 kg K2O/ha không làm tăng năng suất khác biệt so với không bón (Phạm Sỹ Tân, 2008).

  • Các biện pháp nâng cao hiệu quả phân bón: Sử dụng urê viên dúi sâu (Bumb và Baanante, 1996), urê bọc agrotain (Nguyễn Văn Bộ và ctv.), phân lân bọc polymer Avail (Dunn và Stevens, 2008; de la Cruz, 2008; Sandersa và ctv.). Phương pháp quản lý dinh dưỡng theo vùng đặc thù (SSNM) và mô hình QUEFTS cải tiến (Janssen và ctv., 1990; Dobermann và Witt, 2004; Buresh, 2010; Witt và ctv.), kỹ thuật bảng so màu lá LCC (Balasubramaniam và ctv.; Phạm Sỹ Tân, 2005; Phạm Sỹ Tân và Chu Văn Hách, 2013), và thử nghiệm SSNM của Lê Vĩnh Thúc và ctv. (2015) trên giống OM4900 tại Vĩnh Long.

Khoảng trống luận án lựa chọn giải quyết: Các công trình trên chưa lượng hóa được hiệu lực tồn dư và hiệu lực cộng dồn của lân và kali qua chuỗi mùa vụ canh tác dài ngày trên hai nhóm đất phù sa và đất phèn tại ĐBSCL đối với giống lúa cao sản OM5451, cũng như chưa đánh giá toàn diện tác động của việc ngưng bón lân và kali đến tỷ lệ xay xát và tỷ lệ bạc bụng gạo.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Luận án vận dụng lý thuyết dinh dưỡng khoáng cây trồng kết hợp nguyên lý cân bằng dinh dưỡng đất và quản lý dinh dưỡng theo vùng đặc thù (SSNM). Hiệu lực phân bón được phân định thành hiệu lực trực tiếp (ảnh hưởng làm gia tăng năng suất tại mùa vụ bón) và hiệu lực tồn dư (ảnh hưởng của lượng dưỡng chất đã bón ở các vụ trước đối với năng suất các vụ sau). Bốn chỉ tiêu đánh giá hiệu lực phân bón của Dobermann và ctv. (2004) được áp dụng: hiệu quả nông học, hiệu quả thu hồi, hiệu quả sinh lý và hiệu suất một phần. Luận án ứng dụng kỹ thuật ô khuyết dinh dưỡng (nutrient omission plot technique) dài hạn của Dobermann và Witt (2004) nhằm xác định khả năng cung cấp dưỡng chất nội tại của đất và nhu cầu phân bón thực tế của cây lúa.

Phương pháp thực nghiệm định lượng được triển khai qua các thí nghiệm đồng ruộng dài hạn:

  • Thiết kế thí nghiệm: Bố trí theo khối ngẫu nhiên đầy đủ, gồm 3 tổ hợp nghiệm thức phân tích chuyên biệt:
    • Tổ hợp 1: Gồm 5 nghiệm thức đánh giá hiệu lực trực tiếp của N, P, K (Bảng 2.5: đối chứng không bón NPK; bón đầy đủ NPK; khuyết N; khuyết P; khuyết K).
    • Tổ hợp 2: Gồm 7 nghiệm thức đánh giá hiệu lực tồn dư và cộng dồn của phân P (Bảng 2.6: bón P liên tục; không bón P liên tục; các tần suất bỏ bón lân gồm P tồn dư 1 vụ - P(td_1 vụ), tồn dư 2 vụ - P(td_2 vụ), tồn dư 3 vụ - P(td_3 vụ), tồn dư 4 vụ - P(td_4 vụ), và bón nhắc lại sau các vụ gián đoạn).
    • Tổ hợp 3: Gồm 7 nghiệm thức đánh giá hiệu lực tồn dư và cộng dồn của phân K (Bảng 2.7: bón K liên tục; không bón K liên tục; các tần suất gồm K(td_1 vụ), K(td_2 vụ), K(td_3 vụ), K(td_4 vụ), và bón nhắc lại).
  • Quy mô bố trí:
    • Thí nghiệm 1: Cơ cấu 3 vụ lúa/năm trên đất phù sa tại Thới Lai, Cần Thơ; theo dõi liên tục 11–12 vụ.
    • Thí nghiệm 2: Cơ cấu 2 vụ lúa/năm trên đất phèn tại Hậu Giang; theo dõi liên tục 8 vụ từ vụ ĐX 2011–2012 đến vụ HT 2015.

Nguồn tư liệu và phương pháp thu thập dữ liệu:

  • Tính chất đất: Phân tích các chỉ tiêu lý hóa học ban đầu (pH, mùn, N tổng số, K trao đổi, P dễ tiêu) tại hai địa bàn thực nghiệm (Bảng 3.1).
  • Chỉ tiêu nông học và năng suất: Theo dõi số bông/m2, số hạt chắc/bông, khối lượng 1000 hạt (g); năng suất lúa thực thu quy đổi về độ ẩm tiêu chuẩn 14% (tấn/ha).
  • Chỉ tiêu chất lượng lúa gạo: Tỷ lệ xay xát (tỷ lệ gạo lứt, gạo trắng, gạo nguyên); tỷ lệ bạc bụng gạo được đánh giá theo thang phân cấp chuẩn của Hệ thống Đánh giá Tiêu chuẩn Lúa gạo (SES) do IRRI (1996) ban hành (Bảng 2.4).
  • Xử lý số liệu: Phân tích phương sai (ANOVA) và so sánh sai khác giá trị trung bình giữa các nghiệm thức bằng trắc nghiệm Duncan hoặc LSD ở mức xác suất p < 0,05 trên các phần mềm thống kê nông học.

Nội dung chính theo từng chương

Luận án có cấu trúc gồm 149 trang nội dung chính và 85 trang phụ chương; bao gồm 51 bảng, 22 hình, 152 tài liệu tham khảo (97 tiếng Việt, 55 tiếng Anh); phần phụ chương gồm 224 bảng và 18 hình minh họa. Luận án được chia thành các chương chính:

Chương 1: Tổng quan tài liệu và cơ sở khoa học của đề tài

Chương này trình bày cơ sở lý luận về vai trò sinh lý của ba nguyên tố N, P, K; động thái chuyển hóa dinh dưỡng trong đất ngập nước; thực trạng sản xuất lúa, tài nguyên đất đai và diễn biến sử dụng phân bón vô cơ tại ĐBSCL. Tác giả phân tích các yếu tố hạn chế trên đất phèn (độc chất Fe, Al, cố định lân) và đất phù sa thâm canh; đồng thời tổng hợp các phương pháp nâng cao hiệu suất phân bón như kỹ thuật ô khuyết, mô hình QUEFTS, quản lý dinh dưỡng SSNM và bảng so màu lá LCC. Chương 1 làm rõ luận điểm: việc thiếu vắng các nghiên cứu dài hạn về hiệu lực tồn dư của P và K là nguyên nhân dẫn đến tình trạng nông dân bón phân theo thói quen, gây lãng phí vật tư và suy thoái môi trường.

Chương 2: Vật liệu, nội dung và phương pháp nghiên cứu

Chương 2 mô tả chi tiết vật liệu nghiên cứu (giống lúa OM5451, phân urê, supe lân/DAP, kali clorua), địa điểm thực nghiệm tại Thới Lai (Cần Thơ) và Hậu Giang. Tác giả thiết lập công thức bón phân chuẩn và hệ thống các nghiệm thức ô khuyết nhằm tách biệt hiệu lực trực tiếp, hiệu lực tồn dư và hiệu lực cộng dồn:

Nhóm thí nghiệm Địa bàn / Loại đất Cơ cấu mùa vụ Số nghiệm thức Thời gian theo dõi
Tổ hợp 1 (Trực tiếp N, P, K) Cần Thơ (Phù sa) & Hậu Giang (Phèn) 3 vụ/năm (Cần Thơ) & 2 vụ/năm (Hậu Giang) 5 nghiệm thức 11 vụ (Cần Thơ); 8 vụ (Hậu Giang)
Tổ hợp 2 (Tồn dư & cộng dồn P) Cần Thơ (Phù sa) & Hậu Giang (Phèn) 3 vụ/năm (Cần Thơ) & 2 vụ/năm (Hậu Giang) 7 nghiệm thức 11 vụ (Cần Thơ); 8 vụ (Hậu Giang)
Tổ hợp 3 (Tồn dư & cộng dồn K) Cần Thơ (Phù sa) & Hậu Giang (Phèn) 3 vụ/năm (Cần Thơ) & 2 vụ/năm (Hậu Giang) 7 nghiệm thức 11 vụ (Cần Thơ); 8 vụ (Hậu Giang)

Chương 2 quy định chi tiết quy trình lấy mẫu đất, phương pháp xác định các thành phần cấu thành năng suất (số bông/m2, số hạt chắc/bông, khối lượng 1000 hạt), kỹ thuật phân tích tỷ lệ xay xát, đánh giá tỷ lệ bạc bụng gạo theo tiêu chuẩn SES (IRRI, 1996) và thuật toán xử lý dữ liệu thống kê.

Chương 3: Kết quả và thảo luận

Chương 3 là phần trọng tâm của luận án, công bố các phát hiện thực nghiệm qua 11 vụ lúa tại Cần Thơ và 8 vụ lúa tại Hậu Giang:

  • Đặc điểm đất thực nghiệm (Bảng 3.1): Cung cấp các chỉ số ban đầu về pH, dung lượng hấp thu, hàm lượng mùn, đạm tổng số, lân dễ tiêu và kali trao đổi tại hai vùng nghiên cứu.
  • Hiệu lực trực tiếp của N, P, K:
    • Trên đất phù sa Cần Thơ (3 vụ/năm): Phân N thể hiện vai trò chi phối rõ rệt nhất. Nghiệm thức khuyết N làm suy giảm nghiêm trọng số bông/m2 và năng suất hạt qua tất cả các vụ XH, HT và ĐX (Bảng 3.2, Bảng 3.5, Bảng 3.6, Bảng 3.7, Bảng 3.8). Khuyết P làm giảm năng suất ở mức độ trung bình. Ngược lại, nghiệm thức khuyết K không làm giảm năng suất có ý nghĩa thống kê so với công thức bón đầy đủ NPK liên tục qua 11 vụ (Bảng 3.9).
    • Trên đất phèn Hậu Giang (2 vụ/năm): Hiệu lực trực tiếp của cả N và P đều rất cao. Thiếu lân làm giảm mạnh số bông/m2 và số hạt chắc/bông do độc chất nhôm và sắt kìm hãm rễ (Bảng 3.11, Bảng 3.12, Bảng 3.14). Phân K ở liều lượng 30 kg K2O/ha/vụ hoàn toàn không làm gia tăng năng suất lúa so với nghiệm thức không bón K qua 8 vụ liên tục từ ĐX 2011–2012 đến HT 2015 (Bảng 3.15, Bảng 3.16).
  • Hiệu suất sử dụng phân bón (Bảng 3.10, Bảng 3.17, Hình 3.1, Hình 3.2): Hiệu suất sử dụng phân N đạt cao nhất ở vụ Đông Xuân và suy giảm trong vụ Hè Thu trên cả hai chân đất.
  • Hiệu lực tồn dư và cộng dồn của phân lân (P):
    • Tại Cần Thơ: Nghiệm thức bón P với tần suất 1 vụ bỏ 1 vụ (P tồn dư 1 vụ) cho năng suất lúa qua các vụ tương đương với nghiệm thức bón P liên tục từng vụ (Bảng 3.20, Bảng 3.21, Bảng 3.22, Bảng 3.23). Khi ngừng bón P liên tiếp từ 2 đến 4 vụ, năng suất có xu hướng giảm; tuy nhiên khi bón P trở lại ở bất kỳ vụ nào, năng suất lúa phục hồi ngay lập tức tương đương với mức bón P liên tục (Hình 3.3 đến Hình 3.13).
    • Tại Hậu Giang: Hiệu lực tồn dư của phân lân cũng duy trì tốt trong chu kỳ bón cách vụ (1 vụ bón 1 vụ nghỉ); việc tái bón lân sau 2–4 vụ bỏ bón giúp khôi phục năng suất về mức tối ưu (Bảng 3.27, Bảng 3.28, Bảng 3.29, Hình 3.14 đến Hình 3.21).
  • Hiệu lực tồn dư và cộng dồn của phân kali (K):
    • Qua 11 vụ tại Cần Thơ và 8 vụ tại Hậu Giang, nghiệm thức không bón K liên tục không làm suy giảm các yếu tố cấu thành năng suất cũng như năng suất thực thu so với nghiệm thức bón K đầy đủ (Bảng 3.30, Bảng 3.31, Bảng 3.32, Bảng 3.33). Đất phù sa và đất phèn nghiên cứu vẫn bảo đảm cung cấp đủ lượng kali cho cây lúa sinh trưởng trong thời gian 4 năm.
  • Ảnh hưởng đến chất lượng gạo:
    • Tỷ lệ xay xát và tỷ lệ bạc bụng gạo tại Cần Thơ (đánh giá ở vụ thứ 10 XH 2014, vụ 11 HT 2014, vụ 12 ĐX 2014–2015; Bảng 3.34 đến 3.39) và tại Hậu Giang (đánh giá ở vụ thứ 7 ĐX 2014–2015, vụ 8 HT 2015; Bảng 3.40 đến 3.43) chỉ ra: Nghiệm thức không bón phân và nghiệm thức khuyết N làm giảm tỷ lệ gạo nguyên và làm tăng tỷ lệ bạc bụng gạo rõ rệt. Ngược lại, nghiệm thức khuyết P và khuyết K không gây ảnh hưởng bất lợi đến tỷ lệ xay xát và tỷ lệ bạc bụng hạt gạo.
  • Đề xuất kỹ thuật bón phân (Mục 3.5, Bảng 3.44): Luận án tổng hợp sơ đồ phương pháp và kết quả, xây dựng khuyến cáo giảm tần suất bón lân xuống 1 vụ bón 1 vụ nghỉ và tạm ngừng bón phân kali (ở mức 30 kg K2O/ha/vụ) cho lúa cao sản OM5451 trên đất phù sa và đất phèn đã cải tạo trong 4 năm canh tác.

Kết quả và những đóng góp mới

Luận án tự xác định các đóng góp mới về mặt học thuật và ứng dụng thực tiễn:

  • Về mặt lý luận khoa học:

    1. Là công trình nghiên cứu có hệ thống đầu tiên xác định được hiệu lực trực tiếp và hiệu lực tồn dư của phân bón vô cơ đa lượng N, P, K đối với hệ thống lúa 3 vụ trên đất phù sa và lúa 2 vụ trên đất phèn ở ĐBSCL.
    2. Xác định được rằng với mức bón 30 kg K2O/ha/vụ, phân K không làm gia tăng năng suất lúa so với không bón K sau 4 năm canh tác liên tục, kết quả đạt tính đồng nhất cao ở cả hai hệ thống canh tác lúa 3 vụ tại Cần Thơ và lúa 2 vụ tại Hậu Giang.
    3. Chứng minh quy luật phản ứng của phân lân: Tần suất bón P theo chế độ 1 vụ bón 1 vụ nghỉ ảnh hưởng không đáng kể đến năng suất lúa của các vụ trong năm trên cả hai vùng đất; trường hợp từ 2 đến 4 vụ trước đó không bón P, khi được bón bổ sung lân trở lại dù ở vụ nào thì năng suất lúa vẫn đạt mức tương đương với công thức bón P liên tục.
    4. Làm rõ tác động dinh dưỡng đến phẩm chất hạt: Việc không bón phân hoặc khuyết N làm giảm chất lượng gạo nguyên và tăng tỷ lệ bạc bụng gạo; trong khi đó, không bón P và K không làm ảnh hưởng đến tỷ lệ xay xát và tỷ lệ bạc bụng gạo trên cả hai cơ cấu luân canh.

  • Kiến nghị và giải pháp đề xuất:

    • Về sử dụng phân lân: Chuyển đổi từ quy trình bón lân liên tục từng vụ sang tần suất bón luân phiên 1 vụ bón 1 vụ nghỉ cho lúa cao sản OM5451 trên đất phù sa Cần Thơ và đất phèn Hậu Giang, giúp tiết kiệm 50% chi phí phân lân mà vẫn duy trì năng suất tối ưu.
    • Về sử dụng phân kali: Tạm thời không cần bón bổ sung phân kali với liều lượng 30 kg K2O/ha/vụ trong chu kỳ canh tác 4 năm trên đất phù sa ngọt và đất phèn đã cải tạo, tận dụng nguồn kali sẵn có trong đất và lượng hoàn trả từ tàn dư rơm rạ, phù sa.
    • Về phân đạm: Tiếp tục duy trì bón đạm cân đối theo từng mùa vụ, ưu tiên mức bón hợp lý trong vụ Đông Xuân và giảm bớt trong vụ Hè Thu để hạn chế sâu bệnh, duy trì tỷ lệ gạo nguyên và giảm tỷ lệ bạc bụng.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Căn cứ vào phạm vi và nội dung văn bản luận án trình bày:

  • Hạn chế: Thí nghiệm thực hiện trên hai địa bàn đại diện (Thới Lai - Cần Thơ và tỉnh Hậu Giang) trên nền giống lúa đơn nhất là OM5451; kết quả chưa bao quát cho các tiểu vùng sinh thái đặc thù khác như đất phèn nặng chưa cải tạo, đất mặn ven biển, cũng như các nhóm giống lúa thuần chất lượng cao hoặc lúa nếp có nhu cầu dinh dưỡng khác biệt. Ngoài ra, thí nghiệm kali mới khảo sát ở mức liều lượng 30 kg K2O/ha/vụ và giới hạn trong khung thời gian 4 năm liên tục.
  • Hướng nghiên cứu tiếp:
    • Tiếp tục quan trắc dài hạn (trên 4 năm) các nghiệm thức khuyết K để xác định thời điểm và ngưỡng suy kiệt kali trao đổi trong đất phù sa và đất phèn.
    • Mở rộng đánh giá hiệu lực tồn dư của lân và kali trên các giống lúa cao sản xuất khẩu mới và các mô hình luân canh lúa - màu.
    • Nghiên cứu tích hợp các giải pháp bón phân cách vụ với công cụ bảng so màu lá LCC và các ứng dụng tư vấn dinh dưỡng cây trồng trên thiết bị di động cho nông dân ĐBSCL.

Giá trị tham khảo

Luận án mang lại giá trị tham khảo thiết thực cho nhiều nhóm đối tượng trong ngành nông nghiệp:

  • Nghiên cứu sinh, học viên cao học và giảng viên chuyên ngành Khoa học cây trồng, Nông học, Thổ nhưỡng - Nông hóa: Bản luận án là tài liệu chuẩn mực về phương pháp bố trí thí nghiệm ô khuyết dinh dưỡng dài hạn qua chuỗi 8–11 mùa vụ, cung cấp phương pháp luận chặt chẽ trong việc bóc tách hiệu lực trực tiếp, hiệu lực tồn dư và hiệu lực cộng dồn của từng nguyên tố khoáng.
  • Cán bộ kỹ thuật nông nghiệp và hệ thống khuyến nông tại ĐBSCL: Tài liệu cung cấp cơ sở dữ liệu thực nghiệm chuẩn xác để xây dựng quy trình canh tác tiết kiệm vật tư; hướng dẫn nông dân áp dụng lịch bón phân lân cách vụ và cắt giảm phân kali hợp lý, giảm giá thành sản xuất lúa hạt trong bối cảnh giá phân bón tăng cao.
  • Nhà quản lý nông nghiệp và hoạch định chính sách: Luận án cung cấp số liệu thực tế về cung cầu phân bón và cân bằng dinh dưỡng đất, hỗ trợ xây dựng các chính sách quản lý dinh dưỡng bền vững, giảm thiểu lượng phân bón dư thừa rửa trôi gây ô nhiễm nguồn nước mặt và hạn chế phát thải khí nhà kính tại vùng đồng bằng.

Phần đáng tham khảo nhất trong luận án là Chương 2 với thiết kế 3 tổ hợp nghiệm thức ô khuyết và Chương 3 với hệ thống số liệu chi tiết về năng suất cộng dồn, hiệu suất sử dụng phân bón và bảng đánh giá chất lượng gạo (tỷ lệ xay xát, bạc bụng).

Câu hỏi thường gặp

1. Vì sao phân kali ở mức bón 30 kg K2O/ha/vụ không làm gia tăng năng suất lúa qua 4 năm thực nghiệm tại Cần Thơ và Hậu Giang?
Kết quả thực nghiệm 11 vụ tại Cần Thơ và 8 vụ tại Hậu Giang cho thấy đất phù sa và đất phèn nghiên cứu có hàm lượng kali tự nhiên và lượng kali cung cấp từ nước phù sa, nước tưới (14–18 kg K/ha/năm) cùng tàn dư rơm rạ cày vùi (20–60 kg K2O) đủ đáp ứng nhu cầu của cây lúa OM5451; do đó lượng bón 30 kg K2O/ha/vụ chưa tạo ra sự khác biệt có ý nghĩa thống kê về năng suất so với nghiệm thức không bón K.

2. Luận án khuyến cáo tần suất bón phân lân như thế nào để vừa duy trì năng suất vừa tiết kiệm chi phí?
Luận án kết luận tần suất bón phân lân 1 vụ bón 1 vụ nghỉ (tận dụng hiệu lực tồn dư 1 vụ của lân) cho năng suất tương đương với chế độ bón lân liên tục qua tất cả các vụ trên cả đất phù sa và đất phèn, giúp giảm 50% lượng phân lân sử dụng.

3. Điều gì xảy ra nếu ruộng lúa không được bón phân lân liên tiếp từ 2 đến 4 vụ?
Nếu ngừng bón lân liên tiếp 2–4 vụ, năng suất lúa sẽ giảm dần do cạn kiệt lân dễ tiêu; tuy nhiên, khi được bón bổ sung lân trở lại ở bất kỳ vụ nào thì năng suất lúa lập tức phục hồi tương đương với mức bón lân liên tục.

4. Thiếu hụt nguyên tố phân bón nào ảnh hưởng tiêu cực nhất đến phẩm chất xay xát và độ bạc bụng của gạo OM5451?
Nghiệm thức không bón phân hoàn toàn và nghiệm thức khuyết phân đạm (N) làm giảm tỷ lệ gạo nguyên và làm tăng tỷ lệ bạc bụng gạo; trong khi đó, nghiệm thức không bón lân (P) và không bón kali (K) không làm ảnh hưởng đến tỷ lệ xay xát và độ bạc bụng gạo.

5. Luận án ghi nhận thực trạng hiệu suất sử dụng phân bón vô cơ đa lượng tại Việt Nam ở mức độ nào?
Theo số liệu các chuyên gia nông hóa học được luận án tổng kết, hiệu suất sử dụng phân đạm (N) mới chỉ đạt 45–50%, phân lân (P) đạt 25–35% và phân kali (K) đạt khoảng 60%; lượng thất thoát chưa được cây hấp thu hàng năm tương đương 1,7 triệu tấn urê, 2 triệu tấn supe lân và 300 ngàn tấn kali clorua.

Kết luận

Luận án của nghiên cứu sinh Mai Nguyệt Lan là công trình nghiên cứu thực nghiệm dài hạn có hệ thống, giải quyết trọn vẹn câu hỏi khoa học về hiệu lực trực tiếp, tồn dư và cộng dồn của phân bón N, P, K trên cây lúa cao sản OM5451 tại ĐBSCL. Kết quả nghiên cứu chứng minh tính khả thi của việc giảm tần suất bón phân lân xuống 1 vụ bón 1 vụ nghỉ và cắt giảm bón phân kali ở mức 30 kg K2O/ha/vụ trong chu kỳ 4 năm trên đất phù sa và đất phèn đã cải tạo mà không làm suy giảm năng suất và chất lượng lúa gạo. Các phát hiện thực nghiệm này cung cấp luận cứ khoa học vững chắc để điều chỉnh quy trình bón phân chu kỳ, nâng cao hiệu quả kinh tế và giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường nông nghiệp đồng bằng.