Tài liệu Nghiên cứu yếu tố dinh dưỡng trung lượng (ca, mg, s) cho lúa trên đất xám bạc màu tỉnh bắc giang

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM ------------------------------------ NGUYỄN THANH LĨNH NGHIÊN CỨU YẾU TỐ DINH DƯỠNG TRUNG LƯỢNG (Ca, Mg, S) CHO LÚA TRÊN ĐẤT XÁM BẠC MÀU TỈNH BẮC GIANG LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP Hà Nội - 2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM ------------------------------------ NGUYỄN THANH LĨNH NGHIÊN CỨU YẾU TỐ DINH DƯỠNG TRUNG LƯỢNG (Ca, Mg, S) CHO LÚA TRÊN ĐẤT XÁM BẠC MÀU TỈNH BẮC GIANG Chuyên ngành: KHOA HỌC ĐẤT Mã số: 62. 62. 01. 03 LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP Người hướng dẫn khoa học: 1. PGS.TS. NGUYỄN VĂN BỘ 2. TS. NGUYỄN VĂN CHIẾN Hà Nội - 2017 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan, số liệu và kết quả nghiên cứu được trình bày trong luận án này là trung thực và chưa được sử dụng để bảo vệ một học vị nào. Tôi xin cam đoan, mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận án này đã được cám ơn và các thông tin trích dẫn trong luận án đều đã được chỉ rõ nguồn gốc. Hà Nội, ngày .... tháng .... năm 2017 Tác giả Nguyễn Thanh Lĩnh ii LỜI CẢM ƠN Luận án này được thực hiện tại Viện Thổ nhưỡng Nông hóa - Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam. Luận án là một phần trong đề tài cấp Bộ "Nghiên cứu xác định yếu tố hạn chế của độ phì đất trồng lúa ở đồng bằng sông Hồng và đồng bằng sông Cửu Long và đề xuất giải pháp khắc phục" được thực hiện từ năm 2011 đến năm 2014. Số liệu của đề tài dùng trong luận án đã được Ban Chủ nhiệm đề tài đồng ý cho phép sử dụng. Luận án được hoàn thành nhờ sự giúp đỡ, hướng dẫn tận tình của PGS.TS. Nguyễn Văn Bộ và TS. Nguyễn Văn Chiến, cùng với sự góp ý của các Giáo sư, Tiến sĩ, các nhà khoa học trong các lĩnh vực đất, phân bón, cây trồng và các đồng nghiệp. Cho phép tôi được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc và chân thành đến các Giáo sư, Tiến sĩ, các nhà khoa học, bạn bè và đồng nghiệp đã giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện luận án. Nhân dịp này, tôi xin được gửi lời cảm ơn đến Ban Lãnh đạo Viện lúa đồng bằng sông Cửu Long, Lãnh đạo Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam, Lãnh đạo Viện Thổ nhưỡng Nông hóa, Trung tâm nghiên cứu Đất và Phân bón vùng Trung Du, tập thể Bộ môn Phát sinh học và Phân loại đất - Viện Thổ nhưỡng Nông hóa đã tạo điều kiện cho tôi trong quá trình học tập. Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn đến gia đình những người đã luôn bên tôi, động viên và khuyến khích tôi trong quá trình thực hiện đề tài và hoàn thiện luận án này. Hà Nội, ngày .... tháng .... năm 2017 Tác giả Nguyễn Thanh Lĩnh iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN................................................................................................... i LỜI CẢM ƠN ....................................................................................................... ii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT .................................................................. ix DANH MỤC BẢNG ............................................................................................. x MỞ ĐẦU ............................................................................................................... 1 1. Tính cấp thiết của đề tài .................................................................................... 1 2. Mục tiêu nghiên cứu .......................................................................................... 2 3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài .......................................................... 2 4. Những đóng góp mới của luận án ..................................................................... 3 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU ............................................................... 4 1.1. Đặc điểm đất xám bạc màu ............................................................................ 4 1.1.1. Đặc điểm hình thành và phân bố đất xám bạc màu .................................... 4 1.1.2. Tính chất lý, hóa đặc trưng của đất xám bạc màu ...................................... 5 1.2. Tổng quan về Ca, Mg và S trong đất ............................................................. 7 1.2.1. Canxi trong đất ............................................................................................ 7 1.2.1.1. Sự phân bố và chuyển hóa canxi trong đất .............................................. 7 1.2.1.2. Ngưỡng thiếu hụt canxi trong đất ............................................................ 9 1.2.2. Magiê trong đất ........................................................................................... 9 1.2.2.1. Sự phân bố và chuyển hóa magiê trong đất ............................................. 9 1.2.2.2. Ngưỡng thiếu hụt Mg trong đất.............................................................. 11 1.2.3. Lưu huỳnh trong đất .................................................................................. 12 1.2.3.1. Sự phân bố và chuyển hóa lưu huỳnh trong đất..................................... 12 1.2.3.2. Ngưỡng thiếu hụt lưu huỳnh trong đất ................................................... 14 1.3. Vai trò của Ca, Mg và S đối với cây trồng................................................... 14 1.3.1. Vai trò của canxi (Ca) đối với cây trồng. .................................................. 14 iv 1.3.1.1. Sự hút và vận chuyển canxi trong cây ................................................... 15 1.3.1.2. Ngưỡng thiếu hụt canxi trong cây ......................................................... 16 1.3.1.3. Hiệu lực của phân canxi đối với cây lúa ................................................ 16 1.3.2. Vai trò của magiê (Mg) đối với cây trồng................................................. 17 1.3.2.2. Sự hấp thu và vận chuyển magiê trong cây ........................................... 19 1.3.2.3. Triệu chứng thiếu hụt magiê ở cây trồng ............................................... 21 1.3.2.4. Ngưỡng thiếu hụt magiê ở cây trồng. .................................................... 21 1.3.2.5. Nguồn magiê cho cây trồng ................................................................... 22 1.3.2.6. Hiệu lực của phân Mg đối với cây lúa ................................................... 22 1.3.3. Vai trò của lưu huỳnh (S) đối với cây trồng ............................................. 23 1.3.3.1. Lưu huỳnh trong cây .............................................................................. 24 1.3.3.2. Sự hấp thu và vận chuyển lưu huỳnh trong cây ..................................... 25 1.3.3.3. Triệu chứng thiếu hụt lưu huỳnh ở cây trồng ........................................ 26 1.3.3.4. Lưu huỳnh trong phân bón ..................................................................... 26 1.3.3.5. Hiệu lực của phân lưu huỳnh đối với cây lúa. ....................................... 27 CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG, VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .................................................................................................... 32 2.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ................................................................ 32 2.1.1. Đối tượng và vật liệu nghiên cứu .............................................................. 32 2.1.2. Phạm vi nghiên cứu ................................................................................... 32 2.2. Nội dung nghiên cứu .................................................................................... 32 2.2.1. Điều kiện khí hậu, tình hình sử dụng phân bón vùng nghiên cứu ............ 32 2.2.2. Đặc điểm đất XBM tỉnh Bắc Giang .......................................................... 32 2.2.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của Ca, Mg, S đến năng suất lúa trên đất xám bạc màu Bắc Giang .................................................................................................... 32 2.3. Phương pháp nghiên cứu và kỹ thuật sử dụng ............................................. 33 2.3.1. Phương pháp thu thập thông tin và điều tra .............................................. 33 v 2.3.2. Phương pháp điều tra lấy mẫu đất ngoài đồng.......................................... 33 2.3.3. Phương pháp lấy mẫu cây và hạt .............................................................. 34 2.3.4. Phương pháp thí nghiệm đồng ruộng ........................................................ 34 2.3.5. Các chỉ tiêu theo dõi, đánh giá .................................................................. 36 2.3.6. Kiểm chứng hiệu lực của các chất dinh dưỡng Ca, Mg, S tối ưu trong điều kiện sản xuất. ....................................................................................................... 37 2.3.7. Phương pháp phân tích .............................................................................. 37 2.3.7.1. Phương pháp phân tích mẫu đất ............................................................. 37 2.3.7.2. Phương pháp phân tích mẫu cây ............................................................ 38 2.3.8. Phương pháp tính hiệu suất phân bón và đánh giá hiệu quả kinh tế ......... 39 2.3.8.1. Phương pháp tính hiệu suất phân bón .................................................... 39 2.3.8.2. Phương pháp đánh giá hiệu quả kinh tế ................................................. 39 2.3.9. Phương pháp xử lý số liệu thống kê .......................................................... 39 CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ............................ 40 3.1. Điều kiện khí hậu và tình hình sử dụng phân bón vùng nghiên cứu ........... 40 3.1.1. Điều kiện khí hậu vùng nghiên cứu .......................................................... 40 3.1.2. Tình hình sử dụng phân bón vùng nghiên cứu.......................................... 40 3.2. Đặc điểm chung về phân loại, phân bố và chất lượng đất XBM tỉnh Bắc Giang ................................................................................................................... 42 3.3. Thực trạng canxi, magiê và lưu huỳnh trong đất xám bạc màu Bắc Giang. 46 3.3.1. Đặc điểm chung của đất xám bạc màu Bắc Giang.................................... 46 3.3.2. Cơ cấu cây trồng chính trên đất XBM Bắc Giang .................................... 47 3.3.3. Ảnh hưởng của địa hình, cơ cấu cây trồng và thành phần cơ giới đến hàm lượng Ca2+, Mg2+ trao đổi trong đất xám bạc màu Bắc Giang ............................ 47 3.3.3.1. Ảnh hưởng của địa hình ......................................................................... 47 3.3.3.2. Ảnh hưởng của cơ cấu cây trồng............................................................ 48 3.3.3.3. Ảnh hưởng của thành phần cơ giới ........................................................ 49 vi 3.3.4. Hàm lượng SO42- tổng số và hòa tan trong đất xám bạc màu Hiệp Hòa, Bắc Giang ............................................................................................................ 50 3.4. Tính chất hóa học trước thí nghiệm tại địa điểm nghiên cứu và khả năng đáp ứng Ca, Mg, S cho lúa trên đất xám bạc màu Bắc Giang ................................... 51 3.4.1. Tính chất hóa học của đất xám bạc màu trước thí nghiệm tại Hiệp Hòa Bắc Giang ............................................................................................................ 51 3.4.2. Khả năng đáp ứng Ca, Mg, S của đất cho cây lúa .................................... 52 3.4.2.1. Khả năng đáp ứng Ca của đất cho lúa .................................................... 52 3.4.2.2. Khả năng đáp ứng Mg của đất cho lúa................................................... 53 3.4.2.3. Khả năng đáp ứng S của đất cho lúa ...................................................... 53 3.5. Ảnh hưởng của Ca, Mg, S đến sinh trưởng và phát triển của cây lúa ......... 54 3.5.1. Ảnh hưởng của Ca đến sinh trưởng và phát triển của cây lúa .................. 54 3.5.2. Ảnh hưởng của Mg đến sinh trưởng và phát triển của cây lúa ................. 57 3.5.3. Ảnh hưởng của S đến sinh trưởng và phát triển của cây lúa .................... 59 3.6. Ảnh hưởng của Ca, Mg, S đến khả năng hấp thu Ca, Mg, S của cây lúa .... 62 3.6.1. Ảnh hưởng của liều lượng Ca đến khả năng hấp thu Ca của cây lúa ....... 62 3.6.2. Ảnh hưởng của các liều lượng bón Mg đến khả năng hấp thu Mg của cây lúa ........................................................................................................................ 63 3.6.3. Ảnh hưởng của S đến khả năng hấp thu S của cây lúa ............................. 65 3.6.4. Ảnh hưởng của bón Ca, Mg, S đến lượng Ca, Mg, S cây lúa hút trên đất xám bạc màu........................................................................................................ 66 3.6.4.1. Ảnh hưởng của bón Ca đến lượng Ca cây lúa hút ................................. 66 3.6.4.2. Ảnh hưởng của bón Mg đến lượng Mg cây lúa hút ............................... 68 3.6.4.3. Ảnh hưởng của bón S đến lượng S cây lúa hút ...................................... 70 3.7. Ảnh hưởng của Ca, Mg, S đến các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất lúa trên đất xám bạc màu tỉnh Bắc Giang. .......................................................... 72 vii 3.7.1. Ảnh hưởng của Ca đến các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất lúa trên đất xám bạc màu Bắc Giang. ....................................................................... 72 3.7.2. Ảnh hưởng của Mg đến các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất lúa trên đất xám bạc màu Bắc Giang ........................................................................ 80 3.7.3. Ảnh hưởng của S đến các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất lúa trên đất xám bạc màu Bắc Giang................................................................................ 87 3.8. Ảnh hưởng của Ca, Mg, S đến hiệu suất và hiệu quả kinh tế của phân bón đối với lúa trên đất xám bạc màu ........................................................................ 94 3.8.1. Ảnh hưởng của Ca, Mg, S đến hiệu suất phân bón đối với lúa trên đất xám bạc màu................................................................................................................ 94 3.8.1.1. Ảnh hưởng của Ca đến hiệu suất phân bón đối với lúa trên đất xám bạc màu ...................................................................................................................... 94 3.8.1.2. Ảnh hưởng của Mg đến hiệu suất phân bón đối với lúa trên đất xám bạc màu ...................................................................................................................... 95 3.8.1.3. Ảnh hưởng của S đến hiệu suất phân bón đối với lúa trên đất xám bạc màu ...................................................................................................................... 96 3.8.1.4. Ảnh hưởng của Ca, Mg, S đến tính chất hóa học của đất xám bạc màu sau thí nghiệm ..................................................................................................... 98 3.8.2. Ảnh hưởng của Ca, Mg và S đến hiệu quả kinh tế. ................................ 100 3.8.2.1. Ảnh hưởng của Ca đến hiệu quả kinh tế .............................................. 100 3.8.2.2. Ảnh hưởng của Mg đến hiệu quả kinh tế ............................................. 101 3.8.2.3. Ảnh hưởng của S đến hiệu quả kinh tế ................................................ 102 3.9. Một số biện pháp khuyến cáo sử dụng phân Ca, Mg và S trong sản xuất nông nghiệp vùng đất XBM tỉnh Bắc Giang..................................................... 104 3.9.1. Xây dựng mô hình kiểm chứng hiệu lực của Ca, Mg và S trên đất XBM104 3.9.2. Lượng bón thích hợp để nâng cao hiệu quả sử dụng Ca, Mg, S trong sản xuất nông nghiệp vùng đất XBM tỉnh Bắc Giang ............................................. 105 viii KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ............................................................................... 107 1. Kết luận ......................................................................................................... 107 2. Đề nghị .......................................................................................................... 108 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN ..................................................................................................................... 109 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................. 110 PHỤ LỤC .......................................................................................................... 122 ix DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Số thứ tự 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 Chữ viết tắt ATP SA Ca Ca2+TĐ CT UNDP DAP CEC N Cu OC H K Zn RCBD P S Shh Mg Mg2+TĐ Mn FADINAP NSTT Al PC Sht Fe Si FAO TCVN TN1 TN2 TN3 P 1000 hạt XBM Giải thích Adenosin triphosphat Amon sunfat (đạm sun phát) Canxi Canxi trao đổi Công thức Chương trình phát triển của Liên hiệp quốc Diammonium phosphate Dung tích hấp thu Đạm Đồng Cacbon hữu cơ Hydro Kali Kẽm Khối ngẫu nhiên hoàn chỉnh Lân Lưu huỳnh Lưu huỳnh hữu hiệu Ma giê Ma giê trao đổi Man gan Mạng lưới thí nghiệm phân bón châu Á Năng suất thực thu Nhôm Phân chuồng S hòa tan Sắt Silic Tổ chức nông lương Quốc tế Tiêu chuẩn Việt Nam Thí nghiệm 1 Thí nghiệm 2 Thí nghiệm 3 Khối lượng 1000 hạt Xám bạc màu x DANH MỤC BẢNG TT Bảng Nội dung Trang 1.1 Chỉ tiêu lý, hóa tính đất xám bạc màu (lớp đất mặt 0 - 5 16cm) 2.1 Công thức thí nghiệm 35 2.2 Công thức thí nghiệm 35 2.3 Công thức thí nghiệm 36 3.1 Liề u lượng và tỷ lệ phân bón cho lúa ở vùng nghiên cứu 42 3.2 Phân loại đất XBM tỉnh Bắc Giang trước năm 1979 42 3.3 Diện tích và phân bố đất XBM tỉnh Bắc Giang theo 45 huyện trên bản đồ tỷ lệ 1/50.000 3.4 Kết quả phân tích Ca2+, Mg2+, SO42- và K+ của các mẫu 47 đất XBM 3.5 Hàm lượng Ca2+ và Mg2+ trong đất xám bạc màu theo địa 48 hình 3.6 Hàm lượng Ca2+ và Mg2+ trong đất xám bạc màu theo cơ 49 cấu cây trồng 3.7 Hàm lượng Ca2+ và Mg2+ trong đất xám bạc màu theo 49 thành phần cơ giới 3.8 Hàm lượng SO42- tổng số và hòa tan trong đất XBM 50 3.9 Một số tính chất hóa học của đất xám bạc màu trước thí 52 nghiệm tại Hiệp Hòa - Bắc Giang (0 - 20cm) 3.10 Tỷ lệ Ca2+/CEC trong đất xám bạc màu Bắc Giang 53 3.11 Hàm lượng Mg2+ trong đất xám bạc màu Bắc Giang 53 3.12 Hàm lượng SO42- trong đất xám bạc màu Bắc Giang 54 3.13 Ảnh hưởng của Ca đến sinh trưởng và phát triển của cây 55 xi lúa vụ xuân 2012 và 2013 3.14 Ảnh hưởng của Ca đến sinh trưởng và phát triển của cây 56 lúa vụ mùa 2012 và 2013 3.15 Ảnh hưởng của Mg đến sinh trưởng và phát triển của cây 57 lúa vụ xuân 2012 và 2013 3.16 Ảnh hưởng của Mg đến sinh trưởng và phát triển của cây 58 lúa vụ mùa 2012 và 2013 3.17 Ảnh hưởng của S đến sinh trưởng và phát triển của cây 60 lúa vụ xuân 2012 và 2013 3.18 Ảnh hưởng của S đến sinh trưởng và phát triển của cây 61 lúa vụ mùa 2012 và 2013 3.19 Ảnh hưởng của liều lượng Ca bón đến khả năng hấp thu 62 Ca của cây lúa vụ xuân và mùa giai đoạn thu hoạch năm 2012 3.20 Ảnh hưởng của liều lượng Ca bón đến khả năng hấp thu 63 Ca của cây lúa vụ xuân và mùa giai đoạn thu hoạch năm 2013 3.21 Ảnh hưởng của liều lượng Mg bón đến khả năng hấp thu 64 Mg của cây lúa vụ xuân và mùa giai đoạn thu hoạch năm 2012 3.22 Ảnh hưởng của liều lượng Mg bón đến khả năng hấp thu 64 Mg của cây lúa vụ xuân và mùa giai đoạn thu hoạch năm 2013 3.23 Ảnh hưởng của liều lượng S bón đến khả năng hấp thu S 65 của cây lúa vụ xuân và mùa giai đoạn thu hoạch năm 2012 3.24 Ảnh hưởng của liều lượng S bón đến khả năng hấp thu S 66 xii của cây lúa vụ xuân và mùa giai đoạn thu hoạch năm 2013 3.25 Ảnh hưởng của bón Ca đến lượng Ca cây lúa hút vụ xuân 67 và mùa năm 2012 3.26 Ảnh hưởng của bón Ca đến lượng Ca cây lúa hút vụ xuân 68 và mùa năm 2013 3.27 Ảnh hưởng của bón Mg đến lượng Mg cây lúa hút vụ 69 xuân và mùa năm 2012 3.28 Ảnh hưởng của bón Mg đến lượng Mg cây lúa hút vụ 70 xuân và mùa năm 2013 3.29 Ảnh hưởng của bón S đến lượng S cây lúa hút vụ xuân 70 và mùa năm 2012 3.30 Ảnh hưởng của bón S đến lượng S cây lúa hút vụ xuân 71 và mùa năm 2013 3.31 Ảnh hưởng của Ca đến các yếu tố cấu thành năng suất và 74 năng suất lúa vụ xuân 2012 - 2013 3.32 Ảnh hưởng của Ca đến các yếu tố cấu thành năng suất và 75 năng suất lúa vụ mùa 2012 - 2013 3.33 Ảnh hưởng của liều lượng Ca bón đến các năng suất lúa 77 vụ xuân 2012 và 2013 3.34 Ảnh hưởng của liều lượng Ca bón đến các năng suất lúa 78 vụ mùa 2012 và 2013 3.35 Ảnh hưởng của liều lượng bón Ca đến cân bằng dinh 79 dưỡng của cây lúa vụ xuân và mùa 2012 3.36 Ảnh hưởng của liều lượng bón Ca đến cân bằng dinh 79 dưỡng của cây lúa vụ xuân và mùa 2013 3.37 Ảnh hưởng của Mg đến các yếu tố cấu thành năng suất 80 xiii và năng suất lúa vụ xuân 2012 - 2013 3.38 Ảnh hưởng của Mg đến các yếu tố cấu thành năng suất 82 và năng suất lúa vụ mùa 2012 - 2013 3.39 Ảnh hưởng của liều lượng Mg bón đến các năng suất lúa 84 vụ xuân 2012 và 2013 3.40 Ảnh hưởng của liều lượng Mg bón đến các năng suất lúa 85 vụ mùa 2012 và 2013 3.41 Ảnh hưởng của liều lượng bón Mg đến cân bằng dinh 86 dưỡng của cây lúa vụ xuân và mùa 2012 3.42 Ảnh hưởng của liều lượng bón Mg đến cân bằng dinh 86 dưỡng của cây lúa vụ xuân và mùa 2013 3.43 Ảnh hưởng của S đến các yếu tố cấu thành năng suất và 88 năng suất lúa vụ xuân 2012 - 2013 3.44 Ảnh hưởng của S đến các yếu tố cấu thành năng suất và 89 năng suất lúa vụ mùa 2012 - 2013 3.45 Ảnh hưởng của liều lượng S bón đến các năng suất lúa 91 vụ xuân 2012 và 2013 3.46 Ảnh hưởng của liều lượng S bón đến các năng suất lúa 92 vụ mùa 2012 và 2013 3.47 Ảnh hưởng của liều lượng bón S đến cân bằng dinh 93 dưỡng của cây lúa vụ xuân và mùa 2012 3.48 Ảnh hưởng của liều lượng bón S đến cân bằng dinh 93 dưỡng của cây lúa vụ xuân và mùa 2013 3.49 Ảnh hưởng của Ca đến hiệu suất phân bón đối với cây 94 lúa trên đất xám bạc màu Bắc Giang 2012 - 2013 3.50 Ảnh hưởng của Mg đến hiệu suất phân bón đối với cây lúa trên đất xám bạc màu Bắc Giang 2012 - 2013 96 xiv 3.51 Ảnh hưởng của S đến hiệu suất phân bón đối với cây lúa 97 trên đất xám bạc màu Bắc Giang 2012 - 2013 3.52 Ảnh hưởng của Ca, Mg, S đến tính chất hóa học của đất 99 xám bạc màu sau thí nghiệm 3.53 Ảnh hưởng của Ca đến hiệu quả kinh tế trên cơ cấu lúa 100 xuân - lúa mùa năm 2012 và 2013 3.54 Ảnh hưởng của Mg đến hiệu quả kinh tế trên cơ cấu lúa 101 xuân - lúa mùa năm 2012 và 2013 3.55 Ảnh hưởng của S đến hiệu quả kinh tế trên cơ cấu lúa 103 xuân - lúa mùa năm 2012 và 2013 3.56 Năng suất và hiệu quả kinh tế của các công thức tối ưu trong điều kiện sản xuất 105 1 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Trong chu kì sinh trưởng và phát triển của cây lúa ngoài những nguyên tố đa lượng đạm, lân và kali thì các nguyên tố trung lượng như canxi, magiê, lưu huỳnh cũng đóng một vai trò quan trọng trong quá trình sinh trưởng của cây lúa, đặc biệt là lưu huỳnh và magiê vì chúng được xem là những nguyên tố thiết yếu đối với cây trồng. Đất xám bạc màu (XBM) chủ yếu phát triển trên mẫu chất phù sa cổ, đá macma axít và đá cát. Loại đất này có diện tích khá lớn, khoảng 1,4 triệu ha, phân bố tập trung ở miền Đông Nam Bộ và các tỉnh thành phía Bắc như: Vĩnh Phúc, Bắc Giang, Bắc Ninh, Thái Nguyên, Hà Nội… Đây là loại đất có thành phần cơ giới (TPCG) nhẹ, chua, hàm lượng hữu cơ thấp, độ phì nhiêu tự nhiên thấp, kể cả các nguyên tố đa lượng và trung lượng cũng có hàm lượng thấp. Tuy có nhiều nhược điểm về tính chất và độ phì nhưng đất bạc màu lại phân bố ở địa hình tương đối bằng, thuận lợi cho quá trình sản xuất nông nghiệp; do vậy tỷ lệ đất bạc màu trong cơ cấu đất nông nghiệp của một số địa phương khá lớn. Đất bạc màu tập trung ở trung du, nơi đã được khai thác sử dụng từ lâu đời bằng phương thức quảng canh, độc canh nên hiện tượng xói mòn, rửa trôi theo bề mặt và theo chiều sâu trong mùa mưa diễn ra rất mạnh, nếu không có các biện pháp bảo vệ thì đất sẽ suy thoái rất nhanh. Vì vậy việc nghiên cứu để bảo vệ, cải tạo và sử dụng đất bạc màu là hướng nghiên cứu được nhiều nhà khoa học quan tâm. Trong những năm qua nhiều nhà khoa học đã tập trung nghiên cứu các biện pháp canh tác để cải tạo đất bạc màu, như: phương thức làm đất thích hợp, bón vôi, bón phân cân đối, luân canh, xen canh, tưới, tiêu,… Trên đất xám bạc màu cây lúa muốn đạt năng suất cao cần bón phân cân đối theo nhu 2 cầu của cây và không chỉ bón NPK, mà cần bổ sung thêm các chất Ca, Mg, S (Nguyễn Xuân Trường, 2002). Bắc Giang là tỉnh nông nghiệp, có diện tích đất tự nhiên 384.945 ha, nhưng đất dành cho sản xuất nông nghiệp chỉ có 99.300 ha. Theo kết quả điều tra mới nhất về đất XBM tỉnh Bắc Giang (Viện Thổ nhưỡng Nông hóa, 2012), toàn tỉnh có 61.294,8 ha đất XBM, phân bố chủ yếu tại các huyện Tân Yên, Lục Nam và Hiệp Hòa,… Đất XBM dù có nhiều nhược điểm về tính chất và độ phì nhưng do phân bố ở địa hình tương đối bằng phẳng, thuận lợi cho quá trình sản xuất nông nghiệp, nên thường là những vùng sản xuất nông nghiệp tập trung, thâm canh cao, đặc biệt là những vùng đất XBM thuộc tỉnh Bắc Giang (Hồ Quang Đức và cs, 2012). Đã có khá nhiều nghiên cứu liên quan đến hiệu lực của các loại phân bón đối với một số cây trồng trên đất XBM tỉnh Bắc Giang, trong đó có các nguyên tố trung lượng; tuy nhiên vẫn chưa có một nghiên cứu nào được tiến hành một cách đầy đủ về khả năng đáp ứng cũng như hiệu lực của các nguyên tố này trong đất đối với cây lúa. Chính vì vậy, việc thực hiện đề tài: “Nghiên cứu yếu tố dinh dưỡng trung lượng (Ca, Mg, S) cho lúa trên đất xám bạc màu tỉnh Bắc Giang” là rất cần thiết. 2. Mục tiêu nghiên cứu - Xác định hàm lượng Ca, Mg trao đổi, và S hòa tan trong đất xám bạc màu tỉnh Bắc Giang. - Nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố dinh dưỡng trung lượng (Ca, Mg, S) đến năng suất lúa trên đất xám bạc màu tỉnh Bắc Giang. - Đề xuất được lượng bón thích hợp để nâng cao hiệu quả sử dụng Ca, Mg, S trong sản xuất nông nghiệp vùng đất XBM tỉnh Bắc Giang. 3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài - Xây dựng được một bộ số liệu về hàm lượng Ca, Mg, S trong đất XBM tỉnh Bắc Giang; 3 - Hoàn thiện cơ sở khoa học về tác động của Ca, Mg, S bón cho lúa trên đất xám bạc màu để đạt năng suất và hiệu quả kinh tế cao; - Kết quả nghiên cứu của đề tài góp phần nâng cao hiệu quả sử dụng phân bón Ca, Mg, S trong sản xuất nông nghiệp vùng đất XBM. 4. Những đóng góp mới của luận án Tiếp cận một cách khá toàn diện nghiên cứu về hàm lượng các nguyên tố trung lượng Ca, Mg, S trong đất xám bạc màu, thông qua điều tra thực địa, thí nghiệm đồng ruộng, từ đó đã: i) Xây dựng được một bộ số liệu khá hoàn chỉnh về hàm lượng Ca, Mg, S trong đất xám bạc màu tỉnh Bắc Giang, trong đó có biểu hiện thiếu Ca2+ và Mg2+ trao đổi và chưa có biểu hiện thiếu SO42- hòa tan; ii) Xác định được liều lượng bón Ca, Mg, S thích hợp cho cây lúa để đạt năng suất và hiệu quả kinh tế cao là 600kg Ca; 40kg Mg và 40kg S/ha. Hiệu lực và khả năng hấp thu Ca, Mg, S của cây lúa phụ thuộc vào mùa vụ gieo trồng. 4 CHƯƠNG I TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Đặc điểm đất xám bạc màu 1.1.1. Đặc điểm hình thành và phân bố đất xám bạc màu Theo quan điểm phát sinh học thì đất xám bạc màu được xếp trong nhóm đất xám (Cao Liêm, 1976). Khi ứng dụng phân loại đất theo FAO - UNESCO, các nhà khoa học đất Việt Nam đã kết luận nhóm đất xám bạc màu miền Bắc Việt Nam tương ứng nhóm đất chính là Acrisols và được chia ra các đơn vị đất như sau: đất xám bạc màu điển hình - Haplic Acrisols, đất xám có tầng loang lổ - Plinthic Acrisols và đất xám glây - Gleyic Acrisols. Nhóm đất xám bạc màu ở nước ta phân bố chủ yếu ở Đông Nam Bộ, Tây Nguyên và Trung du Bắc Bộ với tổng diện tích khoảng 3,1 triệu ha, gồm 3 đơn vị đất sau: đất xám bạc màu trên phù sa cổ có diện tích 1,4 triệu ha, tập trung chủ yếu ở miền Đông Nam Bộ và một số tỉnh miền Bắc như: Vĩnh Phúc, Bắc Giang, Bắc Ninh, Thái Nguyên,…; đất xám bạc màu glây trên phù sa cổ có diện tích khoảng 400 nghìn ha với chế độ canh tác điển hình là một vụ lúa một vụ màu (khoai lang, đậu, lạc, thuốc lá,…) tập trung ở miền Bắc và Tây Ninh, Đồng Nai,…; đất xám bạc màu trên sản phẩm phong hóa của đá macma axit và đá cát phân bố chủ yếu ở một số tỉnh miền Trung (Viện Thổ nhưỡng Nông hóa, 2001). Ở miền Bắc đất xám bạc màu có diện tích khoảng 260.000 ha phân bố thành vùng và dải lớn như sau: dải phía Bắc lớn nhất chạy từ Vĩnh Yên kéo sang Thái Nguyên về phía Bắc Hà Nội; dải từ Hải Dương tới Quảng Ninh bị chia cắt thành từng vùng nhỏ; dải phía Tây và Tây Nam đồng bằng Bắc Bộ kéo dài từ Phú Thọ qua Hà Tây (cũ) đến Nam Định; ở Bắc Trung Bộ có dải rìa phía Tây Thanh Hóa, Tây Nghệ An, Tây Hà Tĩnh kéo vào Thừa Thiên -