Luận án Nghiên cứu hiệu lực trực tiếp và tồn dư của phân vô cơ đa lượng đối với cây lúa trên đất phù sa sông Thái bình và lúa, ngô trên đất xám bạc màu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM TRẦN NGỌC HƢNG NGHIÊN CỨU HIỆU LỰC TRỰC TIẾP VÀ TỒN DƢ CỦA PHÂN VÔ CƠ ĐA LƢỢNG ĐỐI VỚI CÂY LÚA TRÊN ĐẤT PHÙ SA SÔNG THÁI BÌNH VÀ LÚA, NGÔ TRÊN ĐẤT XÁM BẠC MÀU Chuyên ngành: KHOA HỌC ĐẤT Mã số: 62 62 01 03 LUẬT ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: 1. GS.TS. BÙI ĐÌNH DINH 2. TS. CAO KỲ SƠN HÀ NỘI - 2017 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan các kết quả của công trình nghiên cứu đề tài này (Kể cả kết quả thu đƣợc trong giai đoạn 2011-2015) là hoàn toàn trung thực, do tôi trực tiếp thực hiện. Mọi sự giúp đỡ hoàn thành luận án này đã đƣợc cám ơn và các trích dẫn sử dụng trong luận án này đã đƣợc ghi rõ nguồn gốc. Tác giả Trần Ngọc Hƣng ii LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành cảm ơn: GS.TS Bùi Đình Dinh và TS Cao Kỳ Sơn đã tận tình hƣớng dẫn, giúp đỡ tôi cả về khoa học và kinh phí để tôi thực hiện tốt luận án này. Tôi xin chân thành cảm ơn: PGS.TS Nguyễn Văn Bộ là chủ nhiệm đề tài cấp Nhà Nƣớc “Nghiên cứu hiệu lực trực tiếp và tồn dƣ của phân vô cơ đa lƣợng đối với lúa, ngô, cà phê làm cơ sở cân đối cung cầu phân bón ở Việt Nam” đã tận tình giúp đỡ tôi cả về khoa học và kinh phí để tôi thực hiện tốt luận án này. Tôi xin chân thành cảm ơn các cán bộ và giảng viên Ban Đào tạo Sau đại học, Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam đã giảng dạy và giúp đỡ tôi trong suốt thời gian học tập. Tôi xin chân thành cảm ơn lãnh đạo và cán bộ của Viện Thổ nhƣỡng Nông hóa, Trung tâm Nghiên cứu Đất và Phân bón vùng Trung du, Bộ môn Canh tác – Viện Cây Lƣơng thực và Cây Thực phẩm đã giúp đỡ và tạo điều kiện cho tôi thực hiện tốt đề tài Cuối cùng, xin bày tỏ lòng biết ơn đối với vợ, con, gia đình, bố, mẹ, những ngƣời luôn động viên và tạo sức mạnh để tôi hoàn thành luận án này. Hà Nội, ngày 22 tháng 7 năm 2017 Tác giả Trần Ngọc Hƣng iii MỤC LỤC Lời cam đoan ................................................................................................................................................................. i Lời cảm ơn .................................................................................................................................................................... ii Mục lục .......................................................................................................................................................................... iii Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt ..................................................................................................... vi Danh mục các bảng .............................................................................................................................................. viii Danh mục hình ........................................................................................................................................................... xi MỞ ĐẦU ............................................................................................................................................................................ 1 1. Tính cấp thiết của luận án ................................................................................................................. 1 2. Mục tiêu của luận án............................................................................................................................. 2 3. Đóng góp mới của luận án................................................................................................................ 3 4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn ....................................................................................................... 3 CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU .................................................................................................... 5 1.1. Diễn biến khí hậu vùng nghiên cứu, đặc điểm đất PSSTB và đất XBM .......... 5 1.1.1. Diễn biến khí hậu vùng nghiên cứu ........................................................................................... 5 1.1.2. Đặc điểm đất đai ...................................................................................................................................... 9 1.2. Diện tích, năng suất và sản lƣợng lúa trên đất phù sa sông Thái Bình và đất xám bạc màu ................................................................................................................................... 15 1.2.1. Diện tích, năng suất và sản lƣợng lúa trên đất phù sa sông Thái Bình ................. 15 1.2.2. Diện tích, N.suất và S.lƣợng lúa và ngô trên đất xám bạc màu Bắc Giang ...... 17 1.3. Dinh dƣỡng của cây lúa, ngô ....................................................................................................... 18 1.4. Các dạng và sự chuyển hóa dinh dƣỡng đa lƣợng trong đất .................................. 23 1.4.1. Các dạng đạm và chuyển hóa đạm trong đất .................................................................... 23 1.4.2. Các dạng lân và chuyển hóa lân trong đất .......................................................................... 24 1.4.3. Các dạng kali và chuyển hóa kali trong đất .......................................................................... 26 1.5. Phân bón cho lúa, ngô ...................................................................................................................... 27 1.6. Hiệu lực của phân bón ...................................................................................................................... 32 1.6.1. Chỉ tiêu đánh giá .................................................................................................................................. 32 1.6.2. Khái niệm hiệu lực trực tiếp và hiệu lực tồn dƣ ............................................................. 32 1.6.3. Các yếu tố ảnh hƣởng đến hiệu lực của phân bón......................................................... 32 iv 1.7. Hiệu lực trực tiếp phân đạm với lúa và ngô ...................................................................... 35 1.7.1. Các nghiên cứu ở nƣớc ngoài ...................................................................................................... 35 1.7.2. Các nghiên cứu ở trong nƣớc ...................................................................................................... 37 1.8. Hiệu lực trực tiếp, tồn dƣ của P và K với lúa và ngô .................................................. 38 1.8.1. Các nghiên cứu ở nƣớc ngoài ...................................................................................................... 38 1.8.2. Các nghiên cứu ở trong nƣớc ...................................................................................................... 40 CHƢƠNG 2. VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................................. 44 2.1 Vật liệu nghiên cứu ............................................................................................................................ 44 2.1.1. Đất nghiên cứu....................................................................................................................................... 44 2.1.2. Phân bón .................................................................................................................................................... 44 2.1.3. Giống lúa, ngô........................................................................................................................................ 44 2.1.4. Địa điểm và thời gian ...................................................................................................................... 44 2.2. Nội dung nghiên cứu ......................................................................................................................... 44 2.2.1. Điều kiện khí hậu, đất đai và sản xuất trồng trọt vùng phù sa sông Thái Bình tại Hải Dƣơng và đất xám bạc màu Bắc Giang ...................................................... 44 2.2.2. Nghiên cứu hiệu lực trực tiếp, tồn dƣ và cộng dồn của phân vô cơ đa lƣợng đối với cây lúa thuần trên đất phù sa sông Thái Bình. .................................................... 45 2.2.3. Nghiên cứu hiệu lực trực tiếp, tồn dƣ và cộng dồn của phân vô cơ đa lƣợng đối với cây lúa thuần và ngô lai trên đất xám bạc màu. ................................. 45 2.2.4. Đề xuất lƣợng bón phân vô cơ đa lƣợng cho lúa trên đất phù sa sông Thái Bình và cho lúa, ngô trên đất xám bạc màu. ......................................................................... 45 2.3. Phƣơng pháp nghiên cứu và kỹ thuật sử dụng ................................................................. 45 2.3.1. Phƣơng pháp điều tra, thu thập tài liệu, số liệu ................................................................... 45 2.3.2. Phƣơng pháp bố trí thí nghiệm ................................................................................................... 46 2.3.3. Công thức thí nghiệm ....................................................................................................................... 46 2.3.4. Liều lƣợng và thời kỳ bón phân cho thí nghiệm ............................................................ 51 2.3.5. Chỉ tiêu theo dõi và các phƣơng pháp phân tích, xử lý số liệu ............................ 51 CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN .......................................................... 55 3.1. Tình hình sản xuất trồng trọt của vùng N.cứu và kết quả điều tra nông hộ ....... 55 3.1.1. Tình hình sản xuất trồng trọt và kết quả điều tra nông hộ tại Hải Dƣơng. ......... 55 3.1.2. Tình hình sản xuất trồng trọt và kết quả điều tra nông hộ tại Bắc Giang ............... 62 v 3.2. Kết quả thí nghiệm nghiên cứu hiệu lực trực tiếp của NPK, hiệu lực tồn dƣ và cộng dồn của P, K đối với lúa trên đất PSSTB và lúa, ngô trên đất XBM. .. 68 3.2.1. Một số chỉ tiêu nông hóa đất trƣớc thí nghiệm và diễn biến của lân dễ tiêu, kali dễ tiêu trong đất dƣới ảnh hƣởng của chế độ bón phân. ..................... 68 3.2.2. Ảnh hƣởng của phân bón đến khả năng hấp thu dinh dƣỡng N,P,K của lúa và ngô trên hai loại đất. ........................................................................................................... 71 3.2.3. Hiệu lực trực tiếp của NPK đối với lúa thuần trên đất PSSTB và lúa thuần, ngô lai trên đất XBM ......................................................................................................... 77 3.2.4. Hiệu lực tồn dƣ của phân lân và kali đối với lúa thuần trên đất PSSTB và lúa thuần, ngô lai trên đất XBM ............................................................................................................ 91 3.2.5. Hiệu lực cộng dồn của phân lân và kali đối với lúa thuần trên đất PSSTB và lúa thuần, ngô lai trên đất XBM ................................................................................................. 108 3.3. Đề xuất lƣợng phân bón cho lúa thuần và ngô lai ...................................................... 112 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ .................................................................................................................................. 113 Kết luận ...................................................................................................................................................................... 113 Đề nghị ....................................................................................................................................................................... 115 DANH MỤC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CÓ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN ................... 116 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................................................... 117 A. Tài liệu tiếng Việt ............................................................................................................................. 117 B. Tài liệu tiếng Anh ............................................................................................................................. 124 PHỤ LỤC .................................................................................................................................................................... 128 vi DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Nguyên nghĩa CS: Cộng sự CT: Công thức DHBTB: Duyên hải bắc trung bộ DHNTB: Duyên hải nam trung bộ ĐB: Đồng bằng ĐBSCL: Đồng bằng sông Cửu Long ĐBSH: Đồng bằng sông Hồng Đ/c: Đối chứng ĐT: Đồ thị ĐNB: Đông nam bộ HL: Hiệu lực HTX: Hợp tác xã K.dt: Kali dễ tiêu Ktd: Kali tồn dƣ K.tđ: Kali trao đổi Kts: Kali tổng số Nnk: Những ngƣời khác NS: Năng suất Nts: Đạm tổng số PC: Phân chuồng PS: Phù sa PSSH: Phù sa sông Hồng PSSTB: Phù sa sông Thái Bình P.dt: Lân dễ tiêu Ptd: Lân tồn dƣ PTNT: Phát triển nông thôn vii Pts: Lân tổng số TCVN: Tiêu chuẩn Việt Nam TDMNBB: Trung du miền núi phía bắc Td: Tồn dƣ TX : Thị xã VĐ: Vụ đông VM: Vụ mùa VX: Vụ xuân XBM: Xám bạc màu viii DANH MỤC BẢNG STT Tên bảng Trang 1.1. Diện tích, N.suất, sản lƣợng lúa tỉnh Hải Dƣơng giai đoạn 2010- 2014 ......... 16 1.2. Diện tích, N.suất, sản lƣợng lúa tỉnh Bắc Giang giai đoạn 2010 - 2014 ......... 17 2.1. Chi tiết công thức thí nghiệm áp dụng theo vụ trong suốt thời gian nghiên cứu ................................................................................................................................................ 47 3.1. Diện tích, N.suất, sản lƣợng các cây trồng tỉnh Hải Dƣơng, năm 2015. ......... 55 3.2. Diện tích, năng suất, sản lƣợng, giống lúa theo mùa vụ năm 2015 .................. 56 3.3. Lƣợng phân bón sử dụng cho lúa tại một số địa phƣơng trong tỉnh Hải Dƣơng năm 2015 ................................................................................................................................. 58 3.4. Lƣợng dinh dƣỡng cung cấp cho cây lúa thuần năm 2011 ..................................... 59 3.5. Lƣợng dinh dƣỡng cung cấp cho cây lúa lai năm 2011 ............................................ 59 3.6. Thời kỳ và tỷ lệ % lƣợng bón phân cho lúa của các hộ năm 2011 .................... 61 3.7. Diện tích, N.suất, sản lƣợng các cây trồng tỉnh Bắc Giang năm 2015 ........... 62 3.8. Diện tích, năng suất, sản lƣợng theo mùa vụ năm 2015 ........................................... 63 3.9. Diện tích, năng suất, sản lƣợng lúa ở các huyện năm 2015 ................................... 64 3.10. Lƣợng phân bón sử dụng cho lúa năm 2011 ..................................................................... 65 3.11. Phân bón cho lúa thuần và lúa lai trong các vụ năm 2011 ...................................... 65 3.12. Thời kỳ bón phân cho lúa năm 2011 ...................................................................................... 66 3.13. Thời kỳ bón phân cho lúa thuần, lúa lai trong vụ xuân 2011 ............................................. 67 3.14. Tính chất đất trƣớc thí nghiệm ................................................................................................... 68 3.15. Ảnh hƣởng của dinh dƣỡng đạm, lân, kali đến lƣợng NPK cây hút vụ xuân trên đất PSSTB và đất XBM ........................................................................................... 73 3.16. Ảnh hƣởng của dinh dƣỡng đạm, lân, kali đến lƣợng NPK cây lúa mùa hút trên đất PSSTB và đất XBM ............................................................................................... 74 3.17. Ảnh hƣởng của dinh dƣỡng đạm, lân, kali đến lƣợng NPK cây ngô đông hút .. 76 3.18. Ảnh hƣởng của dinh dƣỡng đạm, lân, kali đến yếu tố cấu thành năng suất lúa thuần vụ xuân ...................................................................................................................... 78 3.19. Ảnh hƣởng của dinh dƣỡng đạm, lân, kali đến yếu tố cấu thành năng suất lúa thuần vụ mùa ....................................................................................................................... 79 ix 3.20. Ảnh hƣởng của dinh dƣỡng đạm, lân, kali đến sinh trƣởng và yếu tố cấu thành năng suất ngô đông .............................................................................................................. 81 3.21. Ảnh hƣởng trực tiếp của đạm, lân, kali đến năng suất lúa thuần vụ xuân trên hai loại đất ...................................................................................................................................... 82 3.22. Ảnh hƣởng trực tiếp của đạm, lân, kali đến năng suất lúa thuần vụ mùa trên hai loại đất ...................................................................................................................................... 85 3.23. Ảnh hƣởng trực tiếp của đạm, lân, kali đến năng suất ngô đông........................ 86 3.24. Ảnh hƣởng trực tiếp của đạm, lân, kali đến hiệu suất sử dụng N,P,K của lúa thuần vụ Xuân trên hai loại đất .......................................................................................... 87 3.25. Ảnh hƣởng trực tiếp của đạm, lân, kali đến hiệu suất sử dụng N,P,K của lúa thuần vụ mùa trên hai loại đất ............................................................................................ 89 3.26. Ảnh hƣởng trực tiếp của đạm, lân, kali đến hiệu suất sử dụng N,P,K của ngô đông .................................................................................................................................................... 91 3.27. Ảnh hƣởng tồn dƣ của phân lân đến yếu tố cấu thành N.suất lúa thuần ......... 92 3.28. Ảnh hƣởng tồn dƣ của phân lân đến yếu tố cấu thành năng suất ngô ............. 93 3.29. Ảnh hƣởng tồn dƣ của phân lân đến năng suất lúa trên đất PSSTB ................. 94 3.30. Ảnh hƣởng tồn dƣ của phân lân đến năng suất lúa trên đất XBM ..................... 95 3.31. Ảnh hƣởng tồn dƣ của phân lân đến năng suất ngô đông ........................................ 97 3.32. Lƣợng bón P2O5 trong các vụ cho lúa trên đất PSSTB, kg P2O5 /ha ............... 98 3.33. Ảnh hƣởng của tồn dƣ phân lân đến hiệu suất sử dụng P của lúa thuần trên đất phù sa sông Thái Bình (so CT 2-6 với CT1) ................................................. 98 3.34. Lƣợng bón P2O5 trong các vụ cho lúa thuần và ngô lai, kg P2O5 /ha .............. 99 3.35. Ảnh hƣởng tồn dƣ của phân lân đến hiệu suất sử dụng P của lúa thuần và ngô lai trên đất XBM (so CT 2-6 với CT1) ................................................................ 99 3.36. Ảnh hƣởng tồn dƣ của phân kali đến yếu tố cấu thành N.suất lúa thuần ...... 100 3.37. Ảnh hƣởng tồn dƣ của phân kali đến yếu tố cấu thành năng suất ngô......... 102 3.38. Ảnh hƣởng tồn dƣ của phân kali đến năng suất lúa trên đất PSSTB ............ 103 3.39. Ảnh hƣởng tồn dƣ của phân kali đến năng suất lúa trên đất XBM ................ 104 3.40. Ảnh hƣởng tồn dƣ của phân kali đến năng suất ngô đông ................................... 105 3.41. Lƣợng bón K2O trong các vụ cho lúa tại Hải Dƣơng, kg/ha .............................. 106 x 3.42. Ảnh hƣởng của tồn dƣ của phân kali đến hiệu suất sử dụng K lúa thuần trên đất PSSTB ................................................................................................................................... 106 3.43. Lƣợng bón K2O trong các vụ cho lúa thuần và ngô lai tại Bắc Giang ......... 107 3.44. Ảnh hƣởng tồn dƣ của phân kali đến hiệu suất sử dụng K của lúa thuần và ngô lai trên đất XBM (so CT 2-6 với CT1) ............................................................. 107 3.45. Hiệu lực cộng dồn của P đối với cây lúa .......................................................................... 108 3.46. Hiệu lực cộng dồn của P đối với ngô đông trên đất XBM ................................... 109 3.47. Hiệu lực cộng dồn của phân kali bó