Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU VÀ CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI 1. Cơ sở khoa học của đề tài Theo đánh giá của Viện Dinh dưỡng Cây trồng Quốc tế, phân bón đóng góp khoảng 30-35% tổng sản lượng cây trồng. Tại Trung Quốc, phân bón đóng góp 40%, giống mới đóng góp 30%, bảo vệ thực vật đóng góp 20% và cơ giới hóa đóng góp 10% vào việc tăng năng suất cây trồng (Dongxin FENG, 2012). Điều đó cho thấy, phân bón đóng vai trò quan trọng nhất trong nhóm kỹ thuật nâng cao năng suất cây trồng.
Theo Nguyễn Văn Luật (2009), để đạt năng suất lúa tối đa và tối ưu cần nghiên cứu mối tương quan giữa đất, phân bón và năng suất lúa nhằm xác định khả năng cung cấp dinh dưỡng cho cây lúa ở từng loại đất, còn phải bón phân cho lúa bao nhiêu nữa và bón như thế nào. Nghiên cứu về mối quan hệ giữa dinh dưỡng đất, lượng phân bón và năng suất cây trồng của Phan Liêu (1994) cho thấy đất cho năng suất cao và cho lợi nhuận là nhờ đất có độ phì, mà độ phì đất lại phụ thuộc vào trạng thái dinh dưỡng của đất và vai trò của phân bón. Lượng dinh dưỡng có trong đất thường không đủ cung cấp cho cây để đạt năng suất và chất lượng mong muốn. Do vậy, bón phân để cung cấp đủ nhu cầu dinh dưỡng cho cây là rất cần thiết.
Việc bón bổ sung phân cho cây phụ thuộc vào đặc điểm của từng giống, chân đất, mùa vụ và kỹ thuật canh tác. Nghiên cứu bón phân theo nhu cầu của cây, có xem xét đến khả năng cung cấp dinh dưỡng từ nguồn trong đất đã được Dobermann and Witt. (2004) đánh giá một cách chính xác thông qua ứng dụng kỹ thuật ô khuyết. Để tính toán lượng phân N, P, K theo yêu cầu của cây cho từng vùng chuyên biệt (SSNM), mô hình QUEFTS cải tiến (Janssen et al., 1990) được sử dụng.
Các thông số cần thiết như năng suất mục tiêu, nhu cầu N, P, K của cây để đạt năng suất mục tiêu, khả năng cung cấp N, P, K của đất, hiệu quả sử dụng phân bón N, P, K cần thiết phải xác định. Chương trình nghiên cứu bón phân theo nhu cầu của cây đã xây dựng được phần mềm tính toán lượng phân bón khuyến cáo cho nông dân khá chính xác đang được ứng dụng rộng rãi ở 6 Indonesia và Philippines. Các phần mềm này cũng được giới thiệu tại Trung Quốc, Ấn Độ và Việt Nam (Buresh, 2010). Tổng quan về phân bón trong sản xuất lúa ở ĐBSCL 1.
Tình hình sản xuất lúa ở ĐBSCL Đồng bằng sông Cửu Long là vựa lúa lớn nhất nước, với diện tích sản xuất lúa trên 4 triệu hecta và sản lượng lúa khoảng 24 triệu tấn/năm, chiếm tỷ lệ trên 50% sản lượng lúa cả nước (Cục trồng trọt, 2014). Tổng diện tích đất lúa của toàn khu vực gần 2 triệu hecta, chiếm 46,9% diện tích đất lúa cả nước (Nguyễn Hoàng Đan và ctv, 2015). Trong đó, diện tích đất lúa hai vụ chiếm nhiều nhất (58,0%), đất lúa một vụ là ít nhất (17,7%) và diện tích đất lúa ba vụ chiếm 27,3% (Steven Jaffee, 2012). Tuy nhiên, diện tích đất sản xuất lúa ngày càng giảm do quá trình công nghiệp hóa, đô thị hóa, phát triển hạ tầng và chuyển đổi cơ cấu sản xuất.
Do đó, để duy trì sản lượng lúa, đảm bảo an ninh lương thực của quốc gia và góp phần ổn định xuất khẩu, sản xuất lúa phải tiến hành thâm canh, tăng vụ và ứng dụng các tiến bộ kỹ thuật mới nhằm tăng năng suất, tăng sản lượng. Cơ cấu đất lúa ba vụ và đất lúa hai vụ ngày càng tăng mới đáp ứng được yêu cầu của sản xuất. Công tác nghiên cứu khoa học, tìm ra những giải pháp tăng năng suất lúa không những phải hiệu quả mà còn phải bền vững. Sản xuất lúa định hướng theo sự phát triển bền vững cần phải đảm bảo (i) năng suất, sản lượng lúa phải ổn định trong từng vụ lúa, từng năm và trong nhiều năm; (ii) thu nhập, lợi nhuận và đời sống nông dân được nâng cao; (iii) giảm thiểu sự suy thoái về đất đai canh tác lúa, nguồn nước phục vụ sản xuất và tiêu dùng, sức khỏe người trồng lúa được bảo vệ; (iv) đời sống văn hóa – xã hội nông thôn được cải thiện.
ĐBSCL từng bước đã phát triển phương thức canh tác thâm canh, tăng vụ sản xuất lúa trong năm. Bộ giống lúa ngắn ngày đã tạo thuận lợi cho việc thay đổi mùa vụ, tăng vụ, mở rộng diện tích lúa ba vụ trong năm, góp phần lớn vào việc gia tăng sản lượng lúa trong toàn vùng. Giống lúa được sử dụng phải đạt năng suất và chất lượng, đồng thời chống chịu được với một số sâu bệnh gây hại chính cho cây lúa như bệnh bạc lá, cháy lá và rầy nâu, chống chịu với một số điều kiện của môi trường khó khăn (Phạm Văn Dư và Lê Thanh Tùng, 2011). Có thể thấy, 7 xu hướng chuyển đổi rõ nét về cơ cấu giống lúa ở ĐBSCL những năm gần đây là việc tăng nhanh sử dụng các giống lúa cao sản, ngắn ngày, năng suất cao, chất lượng gạo tốt hoặc chấp nhận được.
Hiện nay, nhóm giống này chiếm trên 70% diện tích gieo trồng lúa toàn vùng. Các giống lúa cao sản có thời gian sinh trưởng ngắn, canh tác nhiều vụ trong năm đòi hỏi kỹ thuật thâm canh cao vừa đạt năng suất, chất lượng nhưng cũng vừa phải giữ được tính chất và độ phì nhiêu của đất để tái canh tác có hiệu quả hơn. Sự phóng thích giống lúa OM5451 đã góp phần giải quyết yêu cầu về giống lúa cao sản có thời gian sinh trưởng ngắn, năng suất, phẩm chất tốt và tính chống chịu tốt. Giống lúa OM5451 đã được Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn công nhận là giống lúa sản xuất thử trong năm 2010 theo quyết định số 457/QĐ-TT-CLT ngày 05 tháng 11 năm 2010 và được công nhận chính thức là giống lúa mới theo quyết định số 711/QĐ-TT-CLT ngày 07 tháng 12 năm 2011 (Trần Thị Cúc Hòa và ctv.
Giống lúa OM5451 được canh tác khá nhiều tại các vùng trồng lúa ở ĐBSCL. Theo Trần Xuân Định và ctv. (2015), diện tích canh tác giống lúa OM5451 trên cả nước năm 2015 đạt trên 670. Hiện nay, giống lúa OM5451 được canh tác với diện tích khoảng một triệu hecta mỗi năm (Bộ Nông nghiệp và PTNT, 2018).
Có thể thấy, với những đặc tính ưu việt và sự phù hợp với yêu cầu của thị trường, giống lúa OM5451 là giống lúa cao sản có triển vọng mở rộng diện tích trên phạm vi toàn vùng. Do đó, việc nghiên cứu những kỹ thuật bón phân sao cho hiệu quả nhất và tiết kiệm nhất đối với giống lúa OM5451 sẽ góp phần rất lớn trong việc nâng cao hiệu quả sản xuất lúa của khu vực. Đất trồng lúa ở ĐBSCL Đất trồng lúa được hình thành trong điều kiện khác nhau về đá mẹ, địa hình, mực nước ngầm và chế độ nước nhưng nói chung đều mang đặc điểm chung của loại hình đất ngập nước có những quá trình diễn biến khác đất cạn. Trong đất ngập nước, Fe 2+ có thể chuyển hóa thành FeS không có hại cho cây lúa, nhưng khi thiếu ôxy, có nhiều chất độc hại khác phát sinh làm cho rễ bị đen và thối.
Rễ phát triển kém ảnh hưởng đến quá trình 8 sinh trưởng và phát triển của cây lúa do hấp thụ dinh dưỡng kém. Cho nên, cần dựa vào đặc tính cơ bản của loại đất lúa để có biện pháp tạo điều kiện cho rễ lúa phát triển tốt nhất (Đinh Văn Lữ, 1978). Đồng bằng sông Cửu Long nằm ở hạ lưu sông Mê Công và là châu thổ lớn có độ phì nhiêu bậc nhất của Việt Nam và Đông Nam Á (Nguyễn Văn Nhân, 2002), được kiến tạo chủ yếu bằng phù sa mới vừa cả biển, vừa cả sông (Nguyễn Văn Luật, 2009), với diện tích tự nhiên gần 4 triệu hecta, trong đó, đất phèn chiếm tỷ lệ cao nhất, kế đến là đất phù sa, còn lại là đất mặn, đất cát giồng, đất xám, đất lầy, than bùn, …. Nguồn tài nguyên đất đai cho sản xuất nông nghiệp rộng lớn lại nằm trong vùng có nhiệt đới ẩm, gió mùa cận xích đạo, nắng nhiều (2.800 giờ/năm), nhiệt độ cao quanh năm (trung bình 260C-290C), bức xạ tổng cộng trung bình năm khoảng 150-160 kcal/cm2, độ ẩm 70-80%.
Lượng mưa hàng năm từ 1.400 mm, mùa mưa hàng năm xuất hiệt từ tháng 5 đến tháng 11, tập trung nhiều vào tháng 7 đến tháng 9 (Viện Khoa học khí tượng thủy văn và mội trường, 2010). Theo số liệu thống kê của Bộ Tài nguyên và Môi trường (2014), diện tích đất lúa vùng ĐBSCL là 1. Phần lớn diện tích đất lúa trong vùng là đất phù sa và đất phèn nhẹ, có hàm lượng mùn 1,5-2,5%, N tổng số chiếm 0,1-0,2%, K tương đối cao 1,5-2%, pH (KCl) khoảng 4,5-5 (Vũ Văn Hiển, 2011). Võ Thị Gương và Jean Claude Revel (2001) đã công bố nghiên cứu về khả năng cung cấp dinh dưỡng của đất lúa BĐSCL.
Đối với nhóm đất cho năng suất thấp, nhóm đất phèn trung bình đã phát triển, nghèo dinh dưỡng, bị độc Al, Fe thì khả năng đáp ứng cao của năng suất lúa với P và K. Nhóm đất phù sa mặn thì năng suất có ý nghĩa khi bón đầy đủ N. Nhóm đất có năng suất cao thuộc nhóm đất phù sa được bồi, có độ phì tự nhiên khá, khả năng cung cấp dưỡng chất chỉ tăng năng suất lúa từ 14-26%. Kết quả đánh giá tiềm năng cung cấp dưỡng chất của đất của BĐSCL cho thấy lượng N cây lúa hấp thu từ đất khoảng 40-77% tổng lượng hấp thu.
9 Theo Nguyễn Văn Luật (2009), đất phù sa ĐBSCL có diện tích khoảng 850 nghìn hecta, nằm ven sông Tiền và sông Hậu, có độ phì nhiêu cao và không có yếu tố hạn chế nào. Lượng phù sa trên sông Cửu Long khoảng 0,1 kg/m3 vào mùa cạn và 0,3 kg/m3 vào mùa lũ, tổng lượng phù sa hàng năm có thể đạt đến 1,4 tỷ tấn. Canh tác lúa trên loại đất này thường cho năng suất rất cao 6-7 t/ha, có những nơi đạt 8-10 t/ha. Cơ cấu mùa vụ trên đất phù sa khá đa dạng với những vùng luân canh lúa – màu, vùng chuyên lúa 2-3 vụ/năm, có những vùng thâm canh 7 vụ 2 năm.
Trong đó, diện tích đất lúa 2-3 vụ chiếm đại đa số, hầu hết đều sử dụng các giống lúa cao sản ngắn ngày hoặc cực ngắn ngày. Đất phèn là nhóm đất có diện tích lớn nhất ở ĐBSCL, phân bố chủ yếu ở các vùng chính Tứ giác Long Xuyên, Đồng Tháp Mười, Tây sông Hậu và giữa vùng sông Tiền và sông Hậu, bán đảo Cà Mau và Vịnh Thái Lan (Võ Quang Minh và Phạm Thanh Vũ, 2015).