CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU 1.1 Tính cấp thiết của đề tài Cùng với sự gia tăng dân số trên thế giới, vấn đề anh ninh lương thực đang tạo áp lực rất lớn lên ngành sản xuất nông nghiệp đặc biệt là ngành trồng lúa nước. Do đó, cải thiện các biện pháp canh tác lúa như tăng vụ, tăng sử dụng lượng phân bón đã được thực hiện nhằm duy trì và gia tăng sản lượng lúa. Trong canh tác lúa, lân (P) là nguyên tố dinh dưỡng đa lượng cần thiết bên cạnh đạm (N) và kali (K) (Tanwar và Shaktawat, 2003; Li et al., 2005; Zhang et al., 2009; Yu et al. Hiện nay, sử dụng phân P trong canh tác nông nghiệp nói chung và đặc biệt là canh tác lúa nước đang nhận được rất nhiều sự quan tâm của các nhà khoa học do nguồn tài nguyên P đang ngày càng cạn kiệt và trở nên không thể phục hồi (Cordell et al.
Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) là vựa lúa lớn nhất của Việt Nam, hằng năm cung cấp khoảng 90% sản lượng lúa xuất khẩu của cả nước. Cùng với sản lượng cao nên phân bón sử dụng trong canh tác lúa ở ĐBSCL mỗi năm rất cao. Đối với phân P, lượng phân được nông dân bón trên đất lúa thực tế thường cao hơn khuyến cáo và cao hơn tổng lượng P được cây lúa hấp thu và lấy đi khỏi đất qua thu hoạch và rơm rạ do khả năng hữu dụng của P trong đất canh tác lúa thường thấp do P bị cố định bởi phản ứng với các nguyên tố như sắt (Fe), nhôm (Al), canxi (Ca) và các keo sét. Theo Vũ Văn Long và ctv.
(2016), nông dân tại tỉnh Bạc Liêu bón phân P với liều lượng phổ biến từ 60 đến 90 kg P2O5/ha trong vụ Đông Xuân 2013-2014 tại tỉnh Bạc Liêu mặc dù lượng P được cây lúa lấy đi khoảng 40 kg P2O5/ha. Bón phân P cao trong nhiều năm có thể đã tăng tích lũy P trong đất canh tác lúa, gây lãng phí lượng phân P và tăng chi phí sản xuất. Kết quả nghiên cứu trên vùng đất phèn trồng lúa tại huyện Phụng Hiệp của tỉnh Hậu Giang cho thấy đối với nghiệm thức bón 90 kg P2O5/ha kết hợp với bón 120 kg N/ha ở vụ 1 và không bón phân P sau 2 vụ liên tiếp thì hiệu quả sử dụng phân P vẫn lưu tồn đến vụ thứ 3, năng suất lúa ở hai vụ sau đối với nghiệm thức không bón P khác biệt không ý nghĩa so với nghiệm thức có bón phân P (Võ Thị Gương và ctv. Kết quả nghiên cứu về tích lũy P trong đất trồng rau màu ở ĐBSCL cũng ghi nhận hàm lượng P hữu dụng trong đất ở nhiều vùng trồng rau chuyên canh tại các tỉnh như huyện Châu Thành (Tiền Giang), huyện Chợ Mới (An Giang), huyện Bình Tân (Vĩnh Long) và huyện Châu Thành của tỉnh Trà Vinh thường rất cao (129-234 mg P/kg) do tập quán bón phân P với liều lượng cao (Nguyễn Mỹ Hoa và ctv., 2006; Phạm Thị Phương Thúy và ctv.
Các kết quả nghiên cứu trên cho thấy hiện tượng tích lũy P trong đất đã và đang diễn ra ở các 1 vùng sản xuất nông nghiệp ở ĐBSCL (Nguyễn Mỹ Hoa và ctv., 2006; Phạm Thị Phương Thúy và ctv. Do đó, bón giảm lượng phân P trong canh tác lúa là một trong những vấn đề cần được nghiên cứu nhằm giảm chi phí phân bón, tăng hiệu quả sử dụng phân P trong khi vẫn duy trì lượng P trong đất và năng suất lúa. Bón giảm phân P trong canh tác lúa có thể sẽ làm thay đổi khả năng cung cấp P hữu dụng trong đất. Bên cạnh đó, thay đổi biện pháp canh tác để thích hợp với tình trạng khan hiếm nước ngọt trong tình hình xâm nhập mặn ngày càng nghiêm trọng ở ĐBSCL cũng có thể ảnh hưởng đến độ hữu dụng của P trong đất.
Trong canh tác lúa truyền thống, nông dân thường xuyên giữ nước trên mặt ruộng, nhưng để thích ứng với lượng nước ngọt để sản xuất lúa đang giảm đi trong những năm gần đây thì áp dụng biện pháp tưới tiết kiệm nước trong canh tác lúa là cần thiết. Theo Bouman et al. (2007a), một số điểm nóng trồng lúa nước của nhiều quốc gia trên thế giới sẽ bị thiếu nước tưới bao gồm Philippines, Bangladesh, Trung Quốc, Ấn Độ, Thái Lan và vùng ĐBSCL của Việt Nam. Ở ĐBSCL, theo dự đoán của các nhà khoa học, mực nước biển sẽ gia tăng 30 cm cho đến năm 2050 và diện tích sản xuất lúa của ĐBSCL sẽ chịu ảnh hưởng rất lớn bởi tình trạng xâm nhập mặn (Smajgl et al.
Theo tính toán, khoảng 2,3 triệu ha diện tích canh tác lúa chịu ảnh hưởng lớn (= 60% diện tích sản xuất lúa của ĐBSCL), 0,6 triệu ha (= 15% diện tích sản xuất lúa) chịu ảnh hưởng trung bình và 1 triệu ha (= 25% diện tích sản xuất lúa) chịu ảnh hưởng một phần của xâm nhập mặn (Wassmann et al. Do đó, thay đổi kỹ thuật canh tác lúa bằng cách áp dụng biện pháp tưới tiết kiệm nước cho lúa và thay đổi cơ cấu cây trồng từ chuyên canh lúa sang luân canh lúa-màu nhằm ứng phó với tình trạng thiếu hụt nguồn nước ngọt và xâm nhập mặn là vấn đề hết sức cấp bách. Trong đó, biện pháp tưới khô-ngập luân phiên hay còn gọi là biện pháp tưới ngập-khô xen kẽ (AWD-Alternate wetting and drying irrigation) được xem là biện pháp có rất nhiều triển vọng. Nhiều nghiên cứu trên thế giới cho thấy rằng, so với tưới nước theo phương pháp truyền thống, biện pháp tưới ngập-khô xen kẽ có thể giúp tiết kiệm được nguồn nước tưới trong canh tác mà vẫn duy trì được năng suất lúa.
Sau giai đoạn lúa trổ, áp dụng biện pháp tưới ngập-khô xen kẽ có thể giúp giảm 40-70% lượng nước vào ruộng so với kỹ thuật tưới ngập truyền thống (Hatta, 1967; Singh et al. Biện pháp tưới ngập-khô xen kẽ đã được áp dụng thành công ở nhiều quốc gia như Trung Quốc, Bangladesh, Philippines, Pakistan và Ấn Độ. Ở Trung Quốc, áp dụng biện pháp tưới ngập-khô xen kẽ có thế giúp tiết kiệm được từ 5-35% lượng nước tưới cho lúa (Li, 2001; Belder et al., 2004; Cabangon et al., 2004; Li và Barker, 2004; Moya et al., 2004; Yang et al., 2 2005; Tao et al., 2006; Feng et al., 2007; Cabangon et al., 2011; Tan et al. Một số kết quả nghiên cứu khác cho thấy có thể áp dụng biện pháp tưới ngập-khô xen kẽ ở Bangladesh, Philippines và Pakistan trong canh tác lúa mà vẫn duy trì được năng suất lúa so với tưới ngập liên tục (Aslam và Prathapar, 2001; Tabbal et al., 2002; Lampayan et al., 2004; Belder et al., 2005; Tuong, 2007; Bouman et al., 2007a; Salim và Shehzad, 2008; Rejesus et al., 2011; Bouman và Tuong, 2001).
Ở ĐBSCL, biện pháp tưới ngập-khô xen kẽ cũng đã được thử nghiệm tại một số địa phương trọng điểm sản xuất lúa ba vụ như An Giang và Bạc Liêu. Kết quả cho thấy biện pháp tưới ngập-khô xen kẽ giúp tiết kiệm lượng nước và chi phí tưới, năng suất lúa vẫn ổn định nếu như vẫn đảm bảo lượng nước tưới tại những giai đoạn sinh trưởng quan trọng của lúa (nhảy chồi tích cực, trổ hoa). Lượng nước tiết kiệm được khi áp dụng tưới ngập-khô xen kẽ có thể đạt được 9% (Nhan et al., 2007), 21% (Dung et al., 2009) và có thể đạt 50% (Phạm Phước Nhẫn và ctv. Bên cạnh áp dụng biện pháp tưới nước tiết kiệm, thay đổi cơ cấu cây trồng theo hướng luân canh lúa với các loại cây trồng có nhu cầu tiêu thụ nước ít có thể ứng phó được với tình trạng thiếu hụt nguồn nước và hạn chế ảnh hưởng của xâm nhập mặn.
Trong các hệ thống luân canh, luân canh cây rau màu trên nền đất lúa được xem là giải pháp mang lại nhiều triển vọng cho ngành nông nghiệp. Do thời gian sinh trưởng của cây màu ngắn hơn so với cây lúa, do đó người dân có thể chủ động canh tác và thu hoạch trước khi tình trạng khô hạn và xâm nhập mặn diễn ra. Các nghiên cứu trước đây cho thấy canh tác lúa sau khi áp dụng biện pháp luân canh còn có thể giúp tăng năng suất lúa so với mô hình độc canh lúa (Nguyễn Minh Đông và ctv., 2009; Võ Thị Gương và ctv. Sau vụ canh tác rau màu, năng suất lúa vụ tiếp theo có thể gia tăng từ 13-20% (Witt et al.
Áp dụng biện pháp tưới ngập-khô xen kẽ và chuyển đổi mô hình canh tác lúa truyền thống sang mô hình luân canh lúa với cây màu sẽ làm thay đổi tình trạng thoáng khí của đất, từ đó ảnh hưởng đến các phản ứng hóa học trong đất có liên quan đến tiến trình khử các hợp chất Fe, Al có khả năng liên kết với P, do đó dẫn đến sự thay đổi về khả năng cung cấp P hữu dụng trong đất. P hữu dụng trong đất là một chỉ tiêu đánh giá độ phì nhiêu của đất rất quan trọng bên cạnh N và K. Ngoài ra, P hữu dụng cũng được xem là một trong những công cụ để đánh giá tác động đối với môi trường của P trong đất (Allen và Mallarino, 2006). Trên thế giới và tại Việt Nam, đã có rất nhiều nghiên cứu ảnh hưởng của biện pháp tưới ngập-khô xen kẽ và biện pháp luân canh cây màu đối với dinh dưỡng N của cây trồng, chuyển hóa N trong đất và phát thải khí gây hiệu ứng nhà kính như N2O trong quá trình canh tác lúa (Cabangon et 3 al., 2004; Huan et al., 2008; Dong et al.
Tuy nhiên, những nghiên cứu về ảnh hưởng của bón giảm phân P, áp dụng biện pháp tưới ngập-khô xen kẽ, kết hợp biện pháp tưới ngập-khô xen kẽ với bón giảm phân P và áp dụng luân canh lúa-màu đến khả năng cung cấp P của đất lúa ở ĐBSCL còn rất hạn chế. Do đó, nghiên cứu về đánh giá khả năng cung cấp P của đất lúa dưới điều kiện bón giảm phân P, thay đổi biện pháp tưới ngập trong canh tác lúa truyền thống bằng biện pháp tưới ngập-khô xen kẽ và luân canh lúa-màu là rất cần thiết ở ĐBSCL, đặc biệt trong điều kiện nguồn nước ngọt ngày càng khan hiếm do phát triển thủy điện ở thượng nguồn sông Cửu Long và xâm nhập mặn trong mùa khô. Kết quả nghiên cứu của đề tài sẽ tạo cơ sở lý luận và thực tiễn giúp quản trị nguồn tài nguyên P một cách hợp lý và hiệu quả trong canh tác lúa thích ứng với điều kiện thiếu nước tưới và xâm nhập mặn có xu hướng gia tăng ở ĐBSCL.2 Cở sở lý thuyết và giả thuyết nghiên cứu Lân (P) là một trong những nguyên tố dinh dưỡng đa lượng cần thiết cho sinh trưởng và phát triển của cây trồng.