Chương 1 CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Cơ sở khoa học Trong các loại phân thì phân hoá học có chứa nồng độ các chất khoáng cao hơn cả. Từ khi có kỹ nghệ phân hoá học ra đời, năng suất cây trồng trên thế giới cũng như ở nước ta ngày càng được tăng lên rõ rệt. Chỉ tính từ năm 1960 đến 1997, năng suất và sản lượng lúa trên thế giới đã thay đổi theo tỷ lệ thuận với số lượng phân hoá học đã được sử dụng (NPK, trung, vi lượng) bón cho lúa.
Trong những thập kỷ cuối thế kỷ 20 (từ 1960-1997), diện tích trồng lúa toàn thế giới chỉ tăng có 23,6% nhưng năng suất lúa đã tăng 108% và sản lượng lúa tăng lên 164,4%, tương ứng với mức sử dụng phân hoá học tăng lên là 242%. Nhờ vậy đã góp phần vào việc ổn định lương thực trên thế giới. Phân hoá học đã trở thành nhân tố quyết định làm tăng năng suất và sản lượng cây trồng lên rất rõ, đặc biệt là cây lúa. Rõ ràng năng suất cây trồng phụ thuộc rất chặt chẽ với lượng phân hoá học bón vào.
Tuy nhiên không phải cứ bón nhiều phân hoá học thì năng suất cây trồng cứ tăng. Bên cạnh số lượng, việc bón phân cân đối, đúng cách và cân bằng dinh dưỡng cũng rất quan trọng. Vì vậy các loại phân chuyên dùng đã ra đời là để giúp người trồng cây sử dụng phân bón được tiện lợi hơn (Trương Đích, 2002)[22]. Cây lúa cũng giống như nhiều loại cây trồng khác yêu cầu nhiều loại nguyên tố dinh dưỡng, trong đó gồm những nguyên tố không thể thiếu là C, H, O, N, P, K, S, Ca, Mg, Zn, Fe, Cu, Mo, Bo, Mn và các nguyên tố vi lượng khác.
Khi có đầy đủ các chất dinh dưỡng cây lúa mới có thể sinh trưởng, phát triển bình thường và cho năng suất (Hoàng Đức Cự, 1995)[10]. Nhiều công trình nghiên cứu đã khẳng định,hiệu quả sử dụng phân đạm đối với lúa nước không cao. Nguyên nhân của hiệu quả sử dụng phân bón thấp là do đạm trong đất lúa bị mất theo các con đường bốc hơi dưới dạng NH3, do rửa trôi bề mặt khi nước tràn bờ, do rửa trôi theo chiều sâu nhất là 4 dạng nitrat (NO3-), bay hơi dưới dạng N2 do hiện tượng phản nitrat hoá (Đinh Dĩnh, 1970) [17]. Theo kết quả nghiên cứu của trung tâm phát triển phân bón quốc tế (IFDC) thì cây lúa chỉ hút được 30% lượng đạm được bón cho lúa nếu bón theo phương pháp vãi trên mặt ruộng.
Do vậy, để đáp ứng nhu cầu về dinh dưỡng đạm cho cây lúa, người nông dân phải bón lượng đạm gấp 3 lần lượng đạm cây lúa cần hút. Điều đó dẫn đến tăng chi phí, tăng giá thành trong sản xuất lúa. Hơn nữa, nó có thể gây ô nhiễm nước ngầm bởi NO 3- bị rửa trôi theo chiều sâu. Quá trình mất đạm xảy ra mạnh hay yếu chủ yếu phụ thuộc vào loại hệ thống nông nghiệp, đặc điểm đất đai, phương thức canh tác, biện pháp bón phân và điều kiện thời tiết.
Đối với đất ngập nước, việc mất đạm dưới dạng khí NH3 và phản đạm hoá là hai quá trình chủ yếu (Lê Văn Khoát,2004) [35]. Nông nghiệp thế kỷ XXI phát triển trên cơ sở đảm bảo an toàn dinh dưỡng cho cây và đất trồng. Nhiệm vụ của loài người là phải cải tạo một mức nông nghiệp bền vững trong đó giảm đến mức tối đa việc mất chất dinh dưỡng để không làm ô nhiễm môi sinh ngăn chặn thải NH4+ và NO3- vào nguồn nước sinh hoạt. Tuy nhiên, mỗi chân đất khác nhau thì khả năng cung cấp dinh dưỡng khác nhau, mỗi giống lúa khác nhau thì nhu cầu sử dụng phân bón cũng khác nhau do vậy cần xác định lượng phân viên, kích thước viên và tỷ lệ các chất trong viên phân phù hợp với một số chân đất mỗi vùng (Lê Doãn Diên, 2003) [15], (Vũ Tuyên Hoàng, 1999) [30].
Mặt khác phân hoá học thường có độ cứng thấp, dễ hút ẩm nên dễ bị vỡ khi vận chuyển, thời gian cất giữ ngắn nên không vận chuyển đi xa được và thường phải sản xuất chỉ trong một thời gian ngắn trước khi gieo cấy, gây nên tình trạng căng thẳng trong sản xuất phân và cung ứng không kịp cho sản xuất lúa. Do vậy cần xác định tỷ lệ phối trộn hợp lý, bổ sung các chất phụ gia, một mặt để tăng độ cứng của viên phân, một mặt cung cấp thêm dinh dưỡng cho cây trồng. Trước thực trạng đó, ý tưởng lớn về phân bón sâu cho lúa đã được 5 nghiên cứu và hình thành từ những năm 30 của thế kỷ 20 ở Nhật, sau đó được thử nghiệm ở Việt Nam, nhưng không được triển khai vì tốn nhiều công lao động và hiệu quả kinh tế thấp. Cuối những năm 90 của thế kỷ 20, với sự tài trợ của quỹ Quốc tế về phát triển nông nghiệp (IFAD), tổ chức phát triển phân bón Quốc tế (IFDC) có nhiều nghiên cứu về phân bón sâu và đưa ra giải pháp nén phân ure lại thành viên để bón sâu cho ruộng lúa.
Kỹ thuật này được triển khai ở một số nước châu Á như Bangladesh, Philippines, Trung Quốc,. đã tiết kiệm đáng kể lượng phân bón và nâng cao năng suất lúa, được nông dân trồng lúa ở các nước nói trên chấp nhận và áp dụng. Tuy nhiên, để sử dụng hiệu quả phân nén bón sâu cần có nghiên cứu thử nghiệm trên các chân đất, điều kiện sinh thái của từng vùng sản xuất. Tổng quan tài liệu 1.
T nh h nh n xu t và tiêu thụ lúa gạo trên thế giới và iệt Na Theo FAO, 2006[88] toàn thế giới có 114 nước trồng lúa và phân bổ ở tất cả các châu lục: Châu Phi có 41, châu Á 30 nước, Bắc Trung Mỹ 14 nước, Nam Mỹ 13 nước, châu Âu 11 nước và châu Đại Dương 5 nước. Diện tích lúa biến động và đạt khoảng 152.000 triệu ha, năng suất bình quân xấp xỉ 1,0 tấn/ha. Ấn Độ có diện tích trồng lúa cao nhất 44.790 triệu ha, Jamaica có diện tích trồng lúa thấp nhất 24 ha. Năng suất lúa cao nhất đạt 94,5 tạ/ha tại Australia và thấp nhất là 9 ta/ha tại Irắc.
Theo thống kê của Bộ Nông nghiệp Mỹ (USDA) sản lượng gạo trên thế giới niêm vụ 2005 – 2006 đạt 415,49 triệu tấn, tăng 15 triệu tấn so với niêm vụ trước, dự báo sẽ tiếp tục tăng trong niêm vụ tới lên 416,5 triệu tấn. Trong các nước xuất khẩu gạo lớn trên thế giới, sản lượng gạo tăng lên cao nhất là Ấn Độ, Trung Quốc, Pakistan và Thái Lan, nhờ đó năm 2006 lượng gạo dự trữ trên thế giới cũng được tăng lên tới 80,42 triệu tấn, trong khi đó năm 2004 là 78,14 triệu tấn. Về nhu cầu lúa gạo trên thế giới có 27 nước thường xuyên nhập khẩu gạo từ 100.000 tấn/năm trở lên, trong đó có 5 nước thường xuyên nhập khẩu với 6 số lượng trên 1 triệu tấn/năm. Một số nước tùy thuộc những nước có diện tích sản xuất lúa gạo trên thế giới song do năng suất thấp hoặc dân số đông nên vẫn phải nhập một số lượng gạo lớn như: Indonesia, Philippin, Banglades, Brazin.
Thị trường nhập khẩu chính tập trung ở Đông Nam Á (Indonesia, Philippin, Malaysia), Trung Đông (Iran, Irắc, Ả Rập Xê Út…) và châu Phi (Nigieria, Senegan, Nam Phi).1 Diện tích, năng suất, sản lượng lúa gạo của thế giới giai đoạn 2007 – 2011 Diện tích Năng suất Sản lượng STT Năm (triệu ha) (tạ/ha) (triệu tấn) 1 2007 156.0 Nguồn: FAO STAT, 2012 [87] Ở Việt Nam, trồng lúa là một nghề truyền thống từ xưa thân thiết lâu đời nhất của nhân dân. Cây lúa chiếm trên 50% diện tích đất nông nghiệp và trên 60% tổng diện tích gieo trồng hàng năm. Khoảng 80% hộ nông dân Việt Nam tham gia sản xuất lúa gạo. Từ năm 1985 đến năm 1998, với tốc độ tăng bình quân hàng năm đạt 4,8%, sản lượng thóc của Việt Nam đã tăng gấp đôi từ 15.90 triệu tấn trong năm 1985 lên tới 29,10 triệu tấn năm 1998.
Năm 1999 sản lượng thóc đạt 31 triệu tấn và đến năm 2005 đã tăng lên 35 triệu tấn (Nguyễn Văn Hoan, 2006a)[29]. Từ năm 1980 đến 1996 diện tích gieo trồng lúa nước tăng 25%, từ 5,6 triệu ha lên 7,004 triệu ha. Diện tích trồng lúa của cả nước năm 1998 là 7,37 triệu ha, tăng 9,5% so với năm 1995 và tăng 3,3% so với năm 1997. Năm 2006 diện tích trồng lúa cả nước đạt 7.32 triệu ha với năng suất trung bình 48 ta/ha, sản lượng dao động khoảng 35,8 triệu tấn/năm, xuất khẩu gạo ổn định từ 2,5 triệu tấn đến 4 triệu tấn/năm.
Trong giai đoạn tới diện tích trồng lúa sẽ 7 duy trì 7,0 triệu ha, phấn đấu trung bình 50 tạ/ha, sản lượng lương thực 35 triệu tấn và xuất khẩu ổn định ở mức 3,5 – 4 triệu tấn gạo chất lượng cao. Năm 2007, diện tích trồng lúa cả nước đạt 7,2 triệu ha giảm so với năm 2006, song sản lượng vẫn đạt 35,87 triệu tấn ngang bằng năm 2006. Tình hình sản xuất lúa Việt Nam từ năm 2000- 2006 Diện tích Sản lượng Năm ( Nghìn ha) (Nghìn tấn) 2001 7.826,8 (Nguồn:Niên giám thống kê, 2012) [44] Như vậy, diện tích trồng lúa ở nước ta có tăng từ năm 1996-1999 nhưng từ năm 2000 đến nay, diện tích trồng lúa đã bị giảm dần do quá trình đô thị hoá và sự gia tăng dân số nước ta. Mặc dù vậy, sản lượng lúa vẫn tăng qua từng năm.
Sự tăng sản lượng lúa trong đó có sự đóng góp của lúa lai, tạo điều kiện vững chắc cho xuất khẩu gạo nước ta trong những năm qua. Các nhà Khoa học Việt Nam đang tập trung nghiên cứu và ứng dụng rộng rãi thành tựu nghiên cứu về lúa lai.Trong đó không những mở rộng diện tích lúa lai bằng tổ hợp đã có mà cùng các biện pháp canh tác toàn diện đạt hiệu quả cao đảm bảo nền Nông nghiệp bền vững (Nguyễn Công Tạo, 2002) [49]. Trong những năm gần đây, diện tích lúa lai mới chỉ có 100 ha thì đến năm 2003 diện tích tăng lên 600.000 ha với sản lượng 3780000 tấn. Tuy vậy năng suất lúa lai trong vòng gần 10 năm qua lại không tăng lên.
Diện tích, năng suất, sản lượng lúa lai ở Việt Nam giai đoạn 2001- 2003 Diện tích Năng suất Sản lượng Năm (ha) (tấn/ha) ( tấn) 2001 480.000 (Nguồn: Niên giám thống kê, 2012) [44] Theo thống kế của FAO năm 2008[89], Việt Nam có diện tích lúa khoảng 7,4 triệu ha đứng thứ 7 sau các nước có diện tích lúa trồng nhiều ở Châu Á theo thứ tự Ấn Độ (~44.0 triệu ha), Trung Quốc (~29.5 triệu ha), Indonesia (~12.3 triệu ha), Bangladesh (~11.7 triệu ha), Thái Lan (~10.2 triệu ha), Myanmar (~8.