Luận án Nghiên cứu giải pháp nâng cao hiệu suất sử dụng phân đạm viên nén cho ngô tại Thanh Hóa

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM TRẦN ĐỨC THIỆN NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU SUẤT SỬ DỤNG PHÂN ĐẠM VIÊN NÉN CHO NGÔ TẠI THANH HÓA LUẬN ÁN TIẾN SĨ NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP - 2016 HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM TRẦN ĐỨC THIỆN NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU SUẤT SỬ DỤNG PHÂN ĐẠM VIÊN NÉN CHO NGÔ TẠI THANH HÓA Chuyên ngành: Khoa học cây trồng Mã số: 62.62.01.10 Người hướng dẫn khoa học: 1. PGS.TS. Nguyễn Tất Cảnh 2. PGS.TS. Nguyễn Thế Hùng NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP - 2016 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các kết quả nghiên cứu được trình bày trong luận án là trung thực, khách quan và chưa được sử dụng để bảo vệ bất kỳ một học vị nào. Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận án đã được cảm ơn, các thông tin trích dẫn trong luận án đều được chỉ rõ nguồn gốc. Hà Nội, ngày tháng năm 2016 Tác giả luận án Trần Đức Thiện ii LỜI CẢM ƠN Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS. Nguyễn Tất Cảnh, PGS.TS. Nguyễn Thế Hùng đã tận tình hướng dẫn và tạo mọi điều kiện để tôi hoàn thành công trình nghiên cứu này. Nhân dịp này tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới các thầy, cô đang công tác tại Ban Quản lý đào tạo, Khoa Nông học, Bộ môn Cây lương thực, Bộ môn Canh tác học, Học viện Nông nghiệp Việt Nam đã tận tình giúp đỡ và tạo điều kiện để tôi hoàn thành luận án. Luận án này được hoàn thành còn có sự giúp đỡ tận tình của nhiều bạn bè, cùng với sự động viên khuyến khích của gia đình trong suốt thời gian học tập và nghiên cứu. Tôi xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày tháng năm 2016 Tác giả luận án Trần Đức Thiện iii MỤC LỤC Trang Lời cam đoan ..................................................................................................................... i Lời cảm ơn ........................................................................................................................ ii Mục lục ............................................................................................................................ iii Danh mục chữ viết tắt ...................................................................................................... vi Danh mục bảng ............................................................................................................... vii Danh mục hình ................................................................................................................. ix Trích yếu luận án .............................................................................................................. x Thesis abstract ................................................................................................................. xii Phần 1. Mở đầu ............................................................................................................... 1 1.1. Tính cấp thiết của đề tài ........................................................................................ 1 1.2. Mục đích của đề tài ............................................................................................... 2 1.3. Phạm vi nghiên cứu ............................................................................................... 3 1.4. Những đóng góp mới của đề tài ............................................................................ 3 1.5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài .............................................................. 3 1.5.1. Ý nghĩa khoa học .................................................................................................. 3 1.5.2. Ý nghĩa thực tiễn ................................................................................................... 4 Phần 2. Tổng quan tài liệu ............................................................................................. 5 2.1. Tình hình sản xuất ngô trên thế giới và ở Việt Nam ............................................. 5 2.1.1. Tình hình sản xuất ngô trên thế giới ..................................................................... 5 2.1.2. Tình hình sản xuất ngô ở Việt Nam và tại địa bàn nghiên cứu ............................. 7 2.2. Một số nghiên cứu về bón đạm cho ngô trên thế giới và Việt Nam ................... 12 2.2.1. Vai trò của dinh dưỡng đạm đối với cây ngô ...................................................... 12 2.2.2. Một số nghiên cứu về bón đạm cho cây ngô trên thế giới và Việt Nam ............. 13 2.3. Một số biện pháp nâng cao hiệu suất sử dụng đạm hiện nay .............................. 17 2.3.1. Bón đạm đúng liều lượng kết hợp với kiểm soát lượng đạm bón cùng với quản lý nước ........................................................................................................ 17 2.3.2. Bón phân sâu và chia lượng phân thành nhiều lần bón ....................................... 18 2.3.3. Bón cân đối phân đạm, lân, kali cùng với các nguyên tố trung, vi lượng ........... 20 2.3.4. Biện pháp che phủ đất ......................................................................................... 21 iv 2.3.5. Quản lý dinh dưỡng theo vùng chuyên biệt (Site - Specific Nutrient Management - SSNM) ........................................................................................ 23 2.3.6. Sử dụng các chất kìm hãm quá trình phân giải urea ........................................... 24 2.3.7. Nghiên cứu, sử dụng phân giải phóng chậm, giải phóng chất dinh dưỡng có sự điều tiết (SRF/CRF) ................................................................................... 26 2.4. Một số nhận xét rút ra từ tổng quan nghiên cứu ................................................. 29 Phần 3. Phương pháp nghiên cứu ............................................................................... 32 3.1. Vật liệu và đối tượng nghiên cứu ........................................................................ 32 3.2. Địa điểm và thời gian nghiên cứu ....................................................................... 32 3.2.1. Địa điểm nghiên cứu ........................................................................................... 32 3.2.2. Thời gian nghiên cứu .......................................................................................... 33 3.3. Nội dung nghiấn cứu ........................................................................................... 33 3.3.1. Đánh giá hiện trạng sản xuất ngô ở vùng nghiên cứu ......................................... 33 3.3.2. Nghiên cứu sử dụng phân đạm dạng viên nén nhằm nâng cao hiệu suất sử dụng đạm của ngô ............................................................................................... 33 3.3.3. Xây dựng mô hình thử nghiệm và đánh giá hiệu quả kinh tế ............................. 33 3.4. Phương pháp nghiên cứu..................................................................................... 34 3.4.1. Phương pháp thu thập số liệu .............................................................................. 34 3.4.2. Phương pháp thí nghiệm đồng ruộng .................................................................. 34 3.4.3. Phương pháp xây dựng mô hình bón phân đạm dạng viên nén cho ngô kết hợp với biện pháp che phủ cho cây ngô .............................................................. 40 3.4.4. Chỉ tiêu và phương pháp theo dõi ....................................................................... 40 3.4.5. Phương pháp phân tích và tính toán số liệu ........................................................ 43 Phần 4. Kết quả và thảo luận ....................................................................................... 50 4.1. Hiện trạng sản xuất ngô ở huyện Vĩnh Lộc, tỉnh Thanh Hóa ............................. 50 4.1.1. Điều kiện khí hậu, thời tiết, đất đai ảnh hưởng đến nghiên cứu ......................... 50 4.1.2. Tình hình sản xuất ngô ở vùng nghiên cứu ......................................................... 54 4.2. Nghiên cứu sử dụng phân đạm dạng viên nén nhằm nâng cao hiệu suất sử dụng đạm cho ngô ............................................................................................... 59 4.2.1. Xác định khả năng cung cấp dinh dưỡng của đất cho cây ngô ........................... 59 4.2.2. Đánh giá hiệu suất sử dụng đạm của giống ngô với các mức đạm khác nhau ........ 63 4.2.3. Xác định liều lượng đạm viên nén phù hợp cho cây ngô .................................... 72 4.2.4. Nghiên cứu sự di động của đạm dạng viên nén khi được bón vào đất ............... 79 4.2.5. Xác định cách bón đạm dạng viên nén thích hợp cho giống C919 ..................... 84 v 4.2.6. Xác định khoảng cách, độ sâu bón phân đạm viên nén cho ngô ......................... 90 4.2.7. Nghiên cứu ảnh hưởng của vật liệu che phủ khi sử dụng phân đạm dạng viên nén đến sinh trưởng, phát triển và năng suất giống ngô C919 .................... 98 4.3. Xây dựng mô hình kỹ thuật sử dụng phân đạm dạng viên nén kết hợp biện pháp che phủ cho ngô........................................................................................ 102 Phần 5. Kết luận và đề nghị ....................................................................................... 104 5.1. Kết luận ............................................................................................................. 104 5.2. Đề nghị .............................................................................................................. 105 Tài liệu tham khảo ...................................................................................................... 107 Phụ lục ......................................................................................................................... 121 vi DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Nghĩa tiếng Việt CIMMYT International Maize and Wheat Improvement Center - Trung tâm Cải lương giống ngô và lúa mì quốc tế CHDCND Cộng hòa dân chủ nhân dân CKTL Chất khô tích lũy CT Công thức CTTN Công thức thí nghiệm CCC Chiều cao cây CĐB Chiều cao đóng bắp CEC Cation Exchange Capacity - Dung tích hấp thu CS Cộng sự CV Coefficient of Variation – Hệ số biến động DD Dinh dưỡng IKS Indigenous Potassium Supply - Khả năng cung cấp kali của đất INS Indigenous Nitrogen Supply - Khả năng cung cấp N của đất IPS Indigenous Phophorus Supply - Khả năng cung cấp lân của đất KUE Potassium Use Efficiency - Hiệu suất sử dụng kali LSD Least Signification Difference – Sai khác nhỏ nhất có ý nghĩa NUE Nitrogen Use Efficiency - Hiệu suất sử dụng đạm OM Chất hữu cơ tổng số PUE Phophorus Use Efficiency - Hiệu suất sử dụng lân SL Số lá VĐ Vụ đông VX Vụ xuân vii DANH MỤC BẢNG TT Tên bảng Trang Bảng 2.1. Diện tích, năng suất và sản lượng ngô trên thế giới ....................................... 5 giai đoạn 2005 - 2014 .................................................................................... 5 Bảng 2.2. Tình hình sản xuất ngô tại một số quốc gia phát triển năm 2014 .................. 6 Bảng 2.3. Tình hình sản xuất ngô ở Việt Nam giai đoạn 2005 - 2014 ........................... 8 Bảng 2.4. Tình hình sản xuất ngô ở Thanh Hoá giai đoạn 2005 - 2015 ....................... 11 Bảng 4.1a. Một số chỉ tiêu khí hậu tại huyện Vĩnh Lộc tỉnh Thanh Hóa ...................... 51 Bảng 4.1b. Một số chỉ tiêu khí hậu tại huyện Vĩnh Lộc tỉnh Thanh Hóa ...................... 52 Bảng 4.2. Một số tính chất lý, hóa học của đất vùng nghiên cứu ................................ 53 Bảng 4.3. Diện tích, năng suất và sản lượng ngô của huyện Vĩnh Lộc ........................ 54 Bảng 4.4. Tình hình sử dụng phân bón cho ngô tại vùng nghiên cứu .......................... 55 Bảng 4.5. Lượng N trong thân lá, hạt và hiệu số giữa lượng N bón và lượng N cây hút .......................................................................................................... 56 Bảng 4.6. Hiệu suất sử dụng phân bón của giống ngô C919........................................ 60 Bảng 4.7. Nhu cầu dinh dưỡng cây hút để tạo 1 tấn ngô hạt ........................................ 61 Bảng 4.8. Ảnh hưởng của liều lượng đạm bón đến chiều cao cây cuối cùng và số lá của giống ngô C919 ................................................................................. 63 Bảng 4.9. Ảnh hưởng của liều lượng đạm đến chỉ số diện tích lá và khả năng tích lũy chất khô của giống ngô C919 ................................................................ 64 Bảng 4.10. Ảnh hưởng của liều lượng đạm đến các yếu tố cấu thànhnăng suất và năng suất giống ngô C919 ............................................................................ 66 Bảng 4.11. Hiệu suất sử dụng đạm của giống ngô C919 ............................................... 68 Bảng 4.12. Hệ số sử dụng đạm (NRE) và nhu cầu N cho 1 tấn ngô hạt ........................ 70 Bảng 4.13. Ảnh hưởng của lượng đạm bón đến hiệu quả .............................................. 71 kinh tế của sản xuất ngô ............................................................................... 71 Bảng 4.14. Thời gian sinh trưởng của giống ngô C919 ................................................. 72 Bảng 4.15. Chỉ số diện tích lá và chất khô tích lũy của giống ngô C919 ....................... 74 Bảng 4.16. Năng suất thực thu và hiệu suất sử dụng đạm (NUE) của giống ngô C919 ............................................................................................................. 75 Bảng 4.17. Hệ số sử dụng đạm (NRE) và nhu cầu đạm cho 1 tấn ngô hạt ..................... 77 Bảng 4.18. Hàm lượng đạm có trong hạt và thân lá của giống ngô C919 ở các mức bón phân đạm ....................................................................................... 78 Bảng 4.19. Hiệu quả kinh tế khi trồng giống ngô C919 ở các mức bón đạm dạng viên nén ........................................................................................................ 79 viii Bảng 4.20. Một số thông số vật lý nước khi bón phân urê và phân đạm viên nén vào đất trồng ngô ......................................................................................... 80 Bảng 4.21. Ảnh hưởng của cách bón đạm viên nén đến thời gian sinh trưởng của giống ngô C919 ............................................................................................ 84 Bảng 4.22. Chỉ số diện tích lá và tổng lượng chất khô tích lũy của giống ngô C919 ............................................................................................................. 86 Bảng 4.23. Một số đặc trưng hình thái cây và bắp của giống ngô C919 ........................ 87 Bảng 4.24. Ảnh hưởng của cách bón đạm viên nén đến ................................................. 88 sự tích lũy đạm của giống ngô C919 ........................................................... 88 Bảng 4.25. Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất ............................................... 89 giống ngô C919 ............................................................................................ 89 Bảng 4.26. Ảnh hưởng của khoảng cách và độ sâu bón đến thời gian sinh trưởng của giống ngô thí nghiệm C919 ................................................................... 90 Bảng 4.27. Một số đặc trưng hình thái cây và bắp của giống ngô C919 ........................ 91 Bảng 4.28. Chỉ số diện tích lá và lượng chất khô tích lũy của giống ngô C919 ............. 94 Bảng 4.29. Mức độ nhiễm một số loại sâu bệnh hại chính của giống ngô C919 ........... 95 Bảng 4.30. Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất giống ngô C919 .................... 97 Bảng 4.31. Thời gian sinh trưởng của giống ngô C919 .................................................. 98 Bảng 4.32. Chỉ số diện tích lá và chất khô tích lũy của giống ngô C919 ....................... 99 Bảng 4.33. Một số đặc trưng hình thái cây và bắp của giống ngô C919 ...................... 100 Bảng 4.34. Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất giống ngô C919 .................. 101 Bảng 4.35. Hiệu quả kinh tế của việc sử dụng vật liệu che phủ cho ............................ 102 giống ngô C919 .......................................................................................... 102 Bảng 4.36. Mô hình bón phân đạm dạng viên nén kết hợp với .................................... 103 biện pháp che phủ và năng suất ngô .......................................................... 103 Bảng 4.37. Hiệu quả kinh tế của mô hình sử dụng phân đạm dạng viên nén cho ngô C919 .................................................................................................... 103 ix DANH MỤC HÌNH TT Tên hình Trang Hình 4.1. Tổng số giờ nắng và nhiệt độ trung bình các năm 2010 - 2014 ...................... 50 Hình 4.2. Tổng lượng mưa và độ ẩm không khí trung bình các năm 2010 - 2014 ......... 53 Hình 4.3. Mối quan hệ giữa lượng đạm cây hút và năng suất ngô ................................. 57 Hình 4.4. Lượng đạm cây hút và lượng đạm bón ........................................................... 58 Hình 4.5. Mối quan hệ giữa liều lượng đạm bón với năng suất ngô vụ đông 2010 ........... 67 Hình 4.6. Mối quan hệ giữa liều lượng đạm bón với năng suất ngô vụ xuân năm 2011 ...... 67 Hình 4.7. Sự di động của N trong phân bón sau 5 ngày bón .......................................... 81 Hình 4.8. Sự di động của N trong phân bón sau 20 ngày bón ........................................ 82 Hình 4.9. Sự di động của N trong phân bón sau 40 ngày bón ........................................ 83 Hình 4.10. Sự di động của N trong phân bón sau 60 ngày bón ...................................... 83 x TRÍCH YẾU LUẬN ÁN Tên tác giả: Trần Đức Thiện Tên đề tài: Nghiên cứu giải pháp nâng cao hiệu suất sử dụng phân đạm viên nén cho ngô tại Thanh Hóa. Chuyên ngành: Khoa học cây trồng. Mã số: 62 62 01 10. Cơ sở đào tạo: Học viện Nông nghiệp Việt Nam. 1. Mục đích nghiên cứu Xác định khả năng cung cấp các chất dinh dưỡng NPK của đất, hiệu suất sử dụng đạm, liều lượng đạm bón dạng viên nén và một số giải pháp kỹ thuật phù hợp nhằm nâng cao hiệu suất sử dụng đạm cho ngô; góp phần hoàn thiện quy trình thâm canh ngô năng suất cao, chất lượng tốt tại Thanh Hóa. 2. Phương pháp nghiên cứu - Nội dung nghiên cứu: (1) Đánh giá hiện trạng sản xuất ngô ở vùng nghiên cứu. (2) Nghiên cứu sử dụng phân đạm dạng viên nén nhằm nâng cao hiệu suất sử dụng đạm của ngô. (3) Xây dựng mô hình thử nghiệm và đánh giá hiệu quả kinh tế. - Phương pháp nghiên cứu: + Phương pháp thu thập số liệu: Số liệu thứ cấp được thu thập thông qua các số liệu thống kê của Cục Thống kê tỉnh Thanh Hóa và các báo cáo sản xuất nông nghiệp của UBND huyện Vĩnh Lộc, tỉnh Thanh Hóa. Số liệu sơ cấp được thu thập bằng phương pháp điều tra nhanh nông thôn (PRA) với việc sử dụng phiếu điều tra. + Phương pháp thí nghiệm đồng ruộng. + Phương pháp phân tích và tính toán số liệu: (1) Phương pháp phân tích mẫu đất và mẫu thân lá. (2) Phương pháp phân tích hồi quy tuyến tính. (3) Phân tích sai số thí nghiệm bằng phần mềm IRRISTAT 5.0. - Vật liệu và đối tượng nghiên cứu: Giống ngô lai C919; Các loại phân chuồng, phân đạm dạng viên nén, đạm urê, lân supe, kali clorua. 3. Kết quả chính và kết luận 1) Việc sử dụng phân bón của các hộ dân tại khu vực nghiên cứu là chưa hợp lý và cân đối: Để đạt năng suất cao từ 4 tấn/ha trở lên, người dân ở huyện Vĩnh Lộc, tỉnh Thanh Hóa đã đầu tư một lượng phân bón lớn (tổng lượng N, P, K bón là trên 260 kg/ha), trong đó phân đạm được bón nhiều nhất (trên 180 kg N/ha). Người nông dân đã xi quan tâm bón phân chuồng cho ngô tuy nhiên lượng phân không cao. Các hộ dân chủ yếu chú trọng đến việc tăng lượng đạm bón, trong khi lượng lân, kali bón rất ít; chưa chú ý đến việc cung cấp một cách cân