Chương I TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Cơ sở khoa học của đề tài Trong những năm gần đây nền móng nông nghiệp nước ta đã có những bước nhẩy vọt, từ một nước thiếu lương thực trầm trọng đã vươn lên sản xuất đủ nhu cầu lương thực đứng thứ 2 trên thế giới sau Thái Lan. Diện tích trồng lúa hầu như không tăng mà có xu hướng giảm dần, do đô thị hoá và chuyển sang đất chuyên dùng, nhưng sản lượng không ngừng tăng lên từ 25 triệu tấn thóc năm 1995, năm 2005 sản lượng lúa nước đạt 35,8 triệu tấn. Lương thực bình quân đầu người là 475,8kg/người/năm.
Lượng gạo xuất khẩu đạt trên 4 triệu tấn. Để đạt được thành quả đó là nhờ vào yếu tố giống, phân bón tạo tiền đề của năng suất và phẩm chất thì phương pháp thâm canh hợp lý đã làm thay đổi cấu trúc của cây lúa như: Quan hệ giữa năng suất và cá thể (khóm lúa, bông lúa) với năng suất quần thể ruộng lúa là rất chặt chẽ. Trên một đơn vị diện tích nếu mật độ càng cao (gieo cấy dày) thì số bông nhiều song số hạt trên bông càng ít (bông bé), tốc độ giảm số hạt trên bông mạnh hơn tốc độ tăng của mật độ. Vì vậy, gieo cấy dày quá sẽ làm giảm năng suất nghiêm trọng.
Nếu gieo cấy quá thưa nhất là những giống có thời gian sinh trưởng ngắn rất khó hoặc không thể đạt được số bông tối ưu. Vì vậy, các khâu kỹ thuật khác được duy trì thì chọn một mật độ vừa phải là phương án tối ưu để đạt được số lượng hạt thóc nhiều nhất trên một đơn vị diện tích gieo cấy. Trong quá trình sinh trưởng và phát triển của cây lúa cần một lượng dinh dưỡng nhất định, đặc biệt là phân đạm, lượng dinh dưỡng này một phần có sẵn ở trong đất, phần còn lại là do con người cung cấp (bón thêm). Nếu cung cấp hợp lý sẽ làm cho cây lúa sinh trưởng tốt năng suất cao.
Khi nghiên cứu về vai trò của đạm đối với cây trông nói chung, với cây lúa nói riêng, nhiều tác giả đã chỉ rõ: Đạm tham gia cấu thành nên cơ thể thực 5 vật, đạm có trong protein, đạm điều tiết các hoạt động sống của cây, tham gia vào các chất kích thích sinh trưởng các Xytokinin, Vitamin. Đạm có hoạt tính sinh học cao, làm tăng giảm các hoạt động sinh lý của cây. Người ta còn thấy đạm có trong các enzim xúc tiến các quá trình biến đổi sinh hoá trong cơ thể cây. Đặc biệt đạm có mặt trong diệp lục tố, vì thế lúa được bón đạm sẽ khác hẳn như: Lá to, dài, xanh, quang hợp tốt, đẻ nhiều.
Nếu thiếu đạm lá, vàng, nhỏ, đẻ ít, bông nhỏ, nhưng nếu quá nhiều đạm lúa sẽ lốp đổ, sâu bệnh nhiều, hạt lép (Nguyễn Thị Lẫm, 1994) [37]. Trong cây lúa, tính theo chất khô, tỉ lệ kali nguyên chất (K2O) chiếm khoảng 0,6-1,2% trong rơm rạ khoảng 0,3-0,45% trong hạt gạo. Khác với đạm và lân, kali không tham gia vào thành phần bất kỳ một hợp chất hữu cơ nào mà chỉ tồn tại dưới dạng ion trong dịch bào và một phần nhỏ kết hợp với chất hữu cơ trong tế bào chất của cây lúa. Cũng như đạm, lân và kali chiếm tỷ lệ cao hơn tại các cơ quan non của cây lúa.
Kali tồn tại dưới dạng ion nên nhờ vậy mà kali có thể len lỏi vào giữa các bào quan, xúc tiến quá trình vận chuyển dinh dưỡng, giúp cây lúa tăng cường hô hấp. Kali còn thúc đẩy tổng hợp protit, do vậy nó hạn chế việc tích luỹ nitrat trong lá, hạn chế tác hại của việc bón thừa đạm cho lúa. Ngoài ra kali còn giúp bộ rễ tăng khả năng hút nước và cây không bị mất nước quá mức ngay cả trong lúc gặp khô hạn. Kali làm tăng khả năng chống hạn và chống rét cho cây lúa.
Cây lúa được bón đầy đủ kali sẽ phát triển cứng cáp, không bị ngã đổ, chịu hạn và chịu rét tốt. Cây lúa thiếu kali lá có màu lục tối, mép lá có màu nâu hơi vàng. Thiếu kali nghiêm trọng trên đỉnh lá có vết hoại tử mầu nâu tối trong khi các lá già phía dưới thường có vết bệnh tiêm lửa. Khi tỷ lệ kali trong cây giảm xuống chỉ bằng 1/2-1/3 so bình thường thì mới thấy xuất hiện triệu chứng thiếu kali trên lá, cho nên khi triệu chứng xuất hiện thì năng suất đã giảm nên việc bón kali không thể bù đắp được.
Do vậy không nên đợi đến lúc xuất hiện triệu chứng thiếu kali rồi mới bón bổ xung cho cây. Trong sản xuất, 6 khi bón phân kali cho lúa, lượng kali clorua bao giờ cũng ít nhất trong 3 loại phân bón chính và thường sử dụng để bón thúc cùng với phân đạm. Tình hình nghiên cứu về cây lúa trên thế giới Lúa là cây lương thực chủ yếu trên thế giới và Châu Á là cái nôi của nghề trồng lúa trên thế giới. Việt Nam là một nước nông nghiệp sản xuất lúa gắn liền với sự phát triển nông nghiệp.
Theo tài liệu khảo cổ học cho thấy lúa được trồng ở nước ta từ 3000 – 2000 năm trước công nguyên. Nước ta nằm trong vùng nhiệt đới nóng ẩm, lượng bức xạ mặt trời cao và đất đai phù hợp, nên có thể trồng được nhiều vụ lúa trong năm và với nhiều giống lúa khác nhau. Một điểm nổi bật trong nghề trồng lúa ở nước ta là áp dụng nhanh nhất những tiến bộ kỹ thuật về giống, phân bón, phòng trừ tổng hợp, tưới tiêu hợp lý và các biện pháp kỹ thuật khác. Nhờ vậy, trong thời gian vừa qua hàng loạt các giống mới có năng suất cao, phẩm chất tốt, có khả năng chống chịu với điều kiện bất lợi, thích hợp với điều kiện tự nhiên và khả năng thâm canh của từng vùng đã được công nhận và gieo cấy trong sản xuất.
Việc kết hợp gieo cấy với các giống mới chọn tạo trong nước với việc tuyển chọn các giống từ nước ngoài của IRRI, Trung Quốc… đã tạo ra những triển vọng to lớn trong ngành trồng lúa của Việt Nam đặc biệt là các giống lúa lai. Như vậy, cùng với việc đổi mới cơ chế quản lý trong nông nghiệp, việc áp dụng các biện pháp kỹ thuật đã làm cho sản xuất lương thực ở Việt Nam những năm gần đây đạt được những thành tựu to lớn và ổn định. Mặc dù bình quân ruộng đất trên đầu người giảm nhưng bình quân lương thực trên đầu người lại tăng. Năm 1994 là 359 kg/người/năm thì năm 2009 đạt 513 kg/người/năm.
Hiện nay lúa vẫn là cây lương thực quan trọng nhất của nước ta, cây lúa cung cấp 85-87% tổng sản lượng lương thực trong nước. Trong những năm gần đây diện tích cây lúa không tăng nhưng năng suất lúa được cải thiện đáng kể và sản lượng lúa không ngừng tăng lên từ 24,9 triệu tấn thóc năm 1995 đến năm 2009 đạt 38,9 triệu tấn. Do bước nhảy vọt về sản xuất lúa 7 trong thập kỷ vừa qua mà Việt Nam đã trở thành nước xuất khẩu gạo đứng thứ hai trên thế giới. Năm 1989 là năm đầu tiên chúng ta xuất khẩu gạo được 1,42 triệu tấn.
Từ năm 1999 đến năm 2004 chúng ta luôn đạt mức xuất khẩu gạo trên dưới 4 triệu tấn và năm 2009 là chúng ta có số lượng suất khẩu gạo cao đạt 6 triệu tấn. Diện tích, năng suất và sản lượng lúa của Việt Nam những năm gần đây Diện tích Năng suất Sản lượng Năm (Nghìn ha) (tạ/ha) (Nghìn tấn) 1995 6765. Tình hình nghiên cứu đạm, lân và kali cho cây lúa trên thế giới Từ khi biết trồng trọt và chăn nuôi thì con người đã biết sử dụng phân bón, đầu tiên từ năm 900 năm trước công nguyên, người La Mã đã biết sử dụng phân chuồng bón cho ruộng nho. Người đầu tiên đặt nền móng cho sản xuất phân bón hoá học là Liebig (Justusvon).
Năm 1840, Liebig đã cho ra đời tác phẩm “Hoá học đối với nông nghiệp và sinh lý thực vật” (Vũ Hữu Yêm, 1995) [54]. Với tác phẩm này ông đã khẳng định rằng: tất cả các cây đều được nuôi dưỡng bằng các nguyên tố vô cơ hay nguyên tố khoáng, phân bón không tác động trực tiếp đến cây qua các chất hữu cơ trong phân bón mà gián tiếp đến cây qua các chất hữu cơ trong phân bón mà gián tiếp qua các sản phẩm phân giải của chất hữu cơ. Với công trình nghiên cứu của mình, Liebig đã đưa lại một bước tiến kỳ diệu cho nông nghiệp, qua đó đã tạo cho sự tăng trưởng mạnh mẽ về sản xuất phân bón hoá học ở Tây Âu và Bắc Mỹ trong nửa đầu thế kỷ XX cho đến những năm 60. Mức sản xuất phân bón năm 1905 của toàn thế giới chỉ có 1,9 triệu tấn dinh dưỡng (N,P,K), đến năm 1939 lên 9,2 triệu tấn (tăng 384%), bình quân mỗi năm tăng 11%.
Do chiến tranh, mức sản xuất phân bón thế giới sản xuất 1946 chỉ có 7,5 triệu tấn dinh dưỡng. Đến năm 1961 là 30,9 triệu tấn chất dinh dưỡng (tăng 312%), bình quân mỗi năm tăng là 20,8%. Thập kỷ 60, từ năm 1961 đến 1971 cũng còn tăng bình quân mỗi năm được 13,7% (Vũ Hữu Yêm, 1995) [54]. Vì những thành tựu hoá học to lớn đó con người đã lạm dụng quá mức về phân bón hoá học, do đó đã để lại những hậu quả nghiêm trọng đe doạ môi trường sống bị ô nhiễm và làm suy giảm sức khoẻ của con người ở các nước công nghiệp phát triển.
Nông nghiệp hoá học vì thế mà được xem lại và nông nghiệp sinh học ra đời. Tuy nhiên, với điều kiện hiện nay, dân số ngày càng tăng, nguồn lương thực sản xuất ra có hạn, nhất là các nước chậm phát triển và đang phát triển, nền nông nghiệp hoá học vẫn không thể thiếu, vấn đề là sử dụng thế nào để có thể đưa đến một nền nông nghiệp 9 bền vững cải thiện và duy trì độ phì nhiêu của đất qua việc sử dụng hợp lý và phân phối nguồn dinh dưỡng hữu cơ và phân bón hoá học trong hệ thống dinh dưỡng cây trồng tổng hợp. Nghiên cứu về đạm cho cây lúa trên thế giới Trong 3 yếu tố phân bón chính (đạm, lân, kali) thì phân đạm là yếu tố hàng đầu được nhiều nhà khoa học quan tâm nhất, nó cũng là yếu tố tăng năng suất nhanh nhất nhưng lại gây ô nhiễm môi trường nặng nhất. Các nghiên cứu ở ruộng cao sản của Philippin cho thấy với giống lúa IR36 sản lượng là 9,8 tấn hạt/ha và 8,3 tấn rơm/ha thì lượng đạm có trong rơm rạ là 7,6 kg/tấn thóc (SK.De Datta, 1989) tổng số là 22,2 kg N/tấn thóc (Hoàng Minh Châu, 1998) [10].