Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Nông nghiệp: Nghiên cứu cân bằng dinh dưỡng kali cho mía đồi vùng Lam Sơn - Thanh Hóa

Chia sẻ: Minh Van Thuan | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:28

Thêm vào BST

Báo xấu

135
lượt xem 11
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận án Tiến sĩ Nông nghiệp: Nghiên cứu cân bằng dinh dưỡng kali cho mía đồi vùng Lam Sơn - Thanh Hóa nhằm thiết lập phương trình xác định lượng bón K phù hợp cho mía thông qua cân bằng dinh dưỡng, tạo cở sở để thực hiện quản lý bền vững dinh dưỡng K theo vùng chuyên biệt, góp phần nâng cao năng suất, chất lượng, hiệu quả sản xuất mía đồi vùng Lam Sơn Thanh Hóa.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Nông nghiệp: Nghiên cứu cân bằng dinh dưỡng kali cho mía đồi vùng Lam Sơn - Thanh Hóa

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO - BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM PHẠM THỊ THANH HƯƠNG NGHIÊN CỨU CÂN BẰNG DINH DƯỠNG KALI CHO MÍA ĐỒI VÙNG LAM SƠN THANH HÓA Chuyên ngành: Khoa học Đất Mã số: 62.62.01.03 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI, 2014
CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN 1. Phạm Thị Thanh Hương, Đặng Thế Giang (2009), “ Tình hình sản xuất mía vùng nguyên liệu mía đường Lam Sơn Thanh Hóa”, Tạp chí Khoa học đất, Số 31 năm 2009, tr 175-181. 2. Phạm Thị Thanh Hương, Trần Công Hạnh, Nguyễn Văn Bộ, (2013), “Khả năng cung cấp kali cho mía của đất xám điển hình (Haplic Ferralic Acrisols) vùng mía Lam Sơn tỉnh Thanh Hóa”, Tạp chí Nông nghiệp & Phát triển nông thôn, Số 20 năm 2013, tr 67-71. 3. Phạm Thị Thanh Hương, Trần Công Hạnh, Nguyễn Văn Bộ (2013), “Hiệu lực bón kali cho mía trên đất xám điển hình (Haplic Ferralic Acrisols) vùng mía Lam Sơn tỉnh Thanh Hóa”, Tạp chí Nông nghiệp & Phát triển nông thôn, Số 21 năm 2013, tr 22-26.
Công trình hoàn thành tại : VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM Người hướng dẫn: 1. PGS.TS Nguyễn Văn Bộ 2. TS Trần Công Hạnh Phản biện 1: Phản biện 2: Phản biện 3: Luận án được bảo vệ tại hội đồng chấm luận án cấp viện họp tại: Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam Vào hồi giờ ngày tháng năm Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện: Thư viện Quốc gia Việt Nam Thư viện Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam
1 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Cây mía (Saccharum officinarum L.) có nguồn gốc nhiệt đới, tiềm năng năng suất cao, phạm vi thích ứng rộng, đã và đang được xác định là cây trồng có lợi thế cạnh tranh trên các vùng đất đồi, khô hạn. Trong các yếu tố góp phần tăng năng suất, chất lượng mía, phân bón đa lượng đạm (N), lân (P), kali (K) đóng vai trò quan trọng. K là nguyên tố cây mía hấp thu nhiều nhất và có ảnh hưởng tích cực đến hầu hết các quá trình sinh lý, sinh hóa xảy ra trong tế bào, đặc biệt là quá trình tổng hợp, vận chuyển và tích lũy đường. Tuy nhiên, mức độ phản ứng của mía với việc bón K có sự biến động lớn, phụ thuộc vào khí hậu, đất đai, giống mía, kỹ thuật canh tác và mối quan hệ tương tác giữa K với các nguyên tố dinh dưỡng thiết yếu khác. Khác với N và P, cây mía có hiện tượng tiêu dùng “xa xỉ” K. Mặt khác, triệu chứng thiếu K thường không thể hiện ngay lập tức trong các trường hợp K bị mất do xói mòn, rửa trôi hay bị cố định. Nhu cầu bón K thường chỉ xuất hiện rõ sau một vài vụ trồng mía không bón hoặc bón không đủ so với lượng K mất đi sau mỗi vụ thu hoạch và khi đó dự trữ K trong đất đã giảm đến mức “nghèo kiệt”. Vì vậy, trong cả hai trường hợp bón thừa hoặc bón thiếu K đều dẫn đến làm giảm hiệu quả sản xuất mía. Vùng mía Lam Sơn tỉnh Thanh Hóa có tổng diện tích đất trồng mía qui hoạch đến năm 2020 là 54.314 ha, thuộc địa bàn 10 huyện khu vực trung du, miền núi phía Tây của tỉnh. Diện tích mía đứng hàng năm (giai đoạn 2005 - 2013) trung bình 15.000 ha, trong đó trên 70% thuộc nhóm đất xám ferralit vùng đồi. Trong điều kiện khí hậu nhiệt đới, quá trình khoáng hóa, quá trình xói mòn, rửa trôi xảy ra mạnh, hàm lượng chất hữu cơ cũng như tỷ lệ và thành phần các loại khoáng sét giàu K trong đất thấp là nguyên nhân làm cho đất trồng mía không chỉ nghèo về K mà khả năng giữ K cũng kém, ảnh hưởng đến hiệu suất bón K. Đề tài luận án “Nghiên cứu cân bằng dinh dưỡng kali cho mía đồi vùng Lam Sơn Thanh Hóa” được thực hiện nhằm đánh giá khả năng cung cấp K cho mía của đất xám ferralit; mối quan hệ giữa lượng bón K với năng suất, chất lượng mía và các nguồn dinh dưỡng đầu vào, đầu ra của cân bằng K trong điều kiện sản xuất mía hiện tại, qua đó đánh giá tình trạng dự trữ K trong đất, phát hiện nguyên nhân gây mất cân bằng và đề xuất giải pháp nhằm quản lý bền vững dinh dưỡng K, góp phần nâng cao hiệu quả sản xuất và duy trì hàm lượng K dự trữ trong đất để phát triển bền vững sản xuất mía trên vùng đất đồi. 2. Mục đích yêu cầu của đề tài 2.1. Mục đích Thiết lập phương trình xác định lượng bón K phù hợp cho mía thông qua cân bằng dinh dưỡng, tạo cở sở để thực hiện quản lý bền vững dinh dưỡng K theo vùng chuyên biệt, góp phần nâng cao năng suất, chất lượng, hiệu quả sản xuất mía đồi vùng Lam Sơn Thanh Hóa. 2.2. Yêu cầu 1) Đánh giá được điều kiện cơ bản vùng mía Lam Sơn trong mối quan hệ với cân bằng K cho mía. 2) Xác định được khả năng cung cấp K cho mía của đất xám ferralit và lượng các nguồn dinh dưỡng đầu vào, đầu ra của cân bằng K cho mía. 3) Xác định được mối quan hệ giữa lượng bón K với năng suất, chất lượng mía, năng suất đường và lượng K mất theo sản phẩm thu hoạch. 4) Xác định được cân bằng K ở các mức bón K khác nhau và trong điều kiện sản xuất mía hiện tại. 5) Thiết lập được phương trình xác định lượng bón K phù hợp cho mía thông qua cân bằng dinh dưỡng. 6) Xác định được hiệu quả mô hình thực nghiệm quản lý bền vững dinh dưỡng K cho mía trên cơ sở kết quả cân bằng dinh dưỡng.
2 3. Giới hạn nghiên cứu Nghiên cứu cân bằng dinh dưỡng K cho mía vùng Lam Sơn Thanh Hóa được thực hiện ở cấp độ nhỏ (qui mô cánh đồng) trên loại đất xám ferralit điển hình, giống mía chủ lực MY 55 - 14 và các biện pháp kỹ thuật canh tác hiện đang được áp dụng phổ biến trong vùng. 4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn Kết quả nghiên cứu của đề tài luận án góp phần bổ sung dữ liệu khoa học phục vụ cho đánh giá cân bằng dinh dưỡng và xác định lượng bón K phù hợp cho mía thông qua cân bằng dinh dưỡng. Đồng thời là cơ sở để phổ biến, khuyến cáo thực hiện quản lý bền vững dinh dưỡng K theo vùng chuyên biệt trong sản xuất mía đồi vùng Lam Sơn và các vùng trồng mía trong nước có điều kiện tượng tự. 5. Điểm mới của luận án Đề tài luận án đã xác định được khả năng cung cấp K của đất; lượng và mối quan hệ giữa các nguồn dinh dưỡng đầu vào, đầu ra của cân bằng K; thiết lập phương trình xác định lượng bón K phù hợp cho mía thông qua cân bằng dinh dưỡng và xây dựng mô hình quản lý bền vững dinh dưỡng K cho mía trên đất xám ferralit điển hình vùng đồi Lam Sơn Thanh Hóa đạt năng suất, chất lượng, hiệu quả cao, duy trì được hàm lượng K dự trữ trong đất. Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU Cân bằng dinh dưỡng trong hệ thống cây trồng là việc xác định lượng của tất cả các nguồn dinh dưỡng đầu vào, đầu ra trên một đơn vị diện tích đất canh tác trong những điều kiện sản xuất cụ thể, qua đó đánh giá tình trạng dự trữ dinh dưỡng trong đất và mức độ thoái hóa đất. Kết quả nghiên cứu cân bằng dinh dưỡng là cơ sở quan trọng để xây dựng và thực hiện chiến lược quản lý bền vững dinh dưỡng, đáp ứng yêu cầu nâng cao năng suất, chất lượng, hiệu quả sản xuất cây trồng, đồng thời cải thiện, duy trì và nâng cao độ phì nhiêu đất. Trên thế giới và Việt Nam, đã có khá nhiều các công trình nghiên cứu về cân bằng dinh dưỡng cây trồng. Tùy thuộc phạm vi không gian và mục tiêu nghiên cứu, cân bằng dinh dưỡng được thực hiện ở các cấp độ khác nhau: cấp độ lớn (phạm vi toàn cầu, châu lục hay quốc gia) với mục tiêu chính là định lượng các nguồn đầu vào, đầu ra đối với ba nguyên tố dinh dưỡng đa lượng N, P, K; cấp độ trung bình (phạm vi huyện, vùng sinh thái) nhằm tạo cơ sở cho việc hoạch định các chính sách, kế hoạch sản xuất kinh doanh trong khu vực; cấp độ nhỏ (phạm vi cánh đồng, nông trại) chủ yếu phục vụ cho việc quản lý dinh dưỡng cây trồng theo vùng chuyên biệt. Theo đó, nội dung, phương pháp, mức độ chính xác, tin cậy của việc định lượng các nguồn dinh dưỡng đầu vào, đầu ra cũng như tính khả thi của kết quả nghiên cân bằng dinh dưỡng có sự khác biệt giữa các cấp độ nghiên cứu (FAO, 1998; Roy. R. N et al, 2003; Sheldrick et al, With. C et al, 2009; Buresh et al, 2010…). Đối với cây mía, K là nguyên tố dinh dưỡng có vai trò quan trọng trong các hoạt động sinh lý, sinh hóa xảy ra trong tế bào, đặc biệt là sự chuyển hóa giữa đường hexoza và saccaroza. Kali tham gia xúc tác hoạt động của men invertaza trong quá trình tổng hợp đường, tham gia quá trình tổng hợp và vận chuyển protein, dẫn đến làm tăng hàm lượng chất khô hòa tan (Brix), độ giàu đường tương đối (Pol), độ tinh khiết của nước mía ép (AP), giảm hàm lượng đường khử (RS), tăng hàm lượng đường thương phẩm (CCS). Trong đất, K tồn tại ở các dạng K cấu trúc, K không trao đổi, K trao đổi và K trong dung dịch. Giữa các dạng K trong đất luôn có sự chuyển hóa theo một cân bằng động với hai quá trình phục hồi và thoái hóa K. Sự chuyển hóa giữa các dạng K trong đất cũng như mức độ phản ứng và hiệu lực bón K cho mía có sự biến động lớn, mang tính địa phương cao, phụ thuộc vào điều kiện khí hậu, đất đai, giống mía, kỹ thuật canh tác và mối quan hệ tương tác với các nguyên tố dinh dưỡng khác (Van Dillewijn, 1952; Gururaj Hunsigi, 2011; Alex Gerchell Alexander, 1973…).
3 Chương 2 VẬT LIỆU, NỘI DUNG, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Vật liệu nghiên cứu Các thí nghiệm của đề tài luận án được thực hiện trên loại đất xám ferralit điển hình; giống mía chủ lực MY 55-14 (chiếm trên 60% trong cơ cấu giống mía toàn vùng); phân bón NPK Lam Sơn chuyên dùng cho cây mía (NPK - HC: 6,4 - 3,2 - 6,6 - HC 9,5); các loại phân khoáng thông dụng trên thị trường (urê 46% N, supe lân - SSP 16% P2O5, kali clorua 60% K2O) và ngọn lá mía sau thu hoạch. 2.2. Nội dung nghiên cứu Để đạt mục đích, yêu cầu đề ra, đề tài luận án tập trung nghiên cứu các nội dung sau: 1) Điều kiện cơ bản vùng Lam Sơn Thanh Hóa trong mối quan hệ với cân bằng K cho mía. 2) Khả năng cung cấp K của đất; lượng K do nước mưa cung cấp; lượng K mất do xói mòn, rửa trôi. 3) Mối quan hệ giữa lượng bón K với năng suất, chất lượng mía, năng suất đường và lượng K mất theo sản phẩm thu hoạch. 4) Cân bằng dinh dưỡng K cho mía ở các lượng bón K và trong điều kiện sản xuất hiện tại. 5) Thiết lập phương trình xác định lượng bón K phù hợp cho mía trên cơ sở cân bằng dinh dưỡng. 6) Hiệu quả mô hình quản lý bền vững dinh dưỡng K cho mía trên cơ sở kết quả cân bằng dinh dưỡng. 2.3. Phương pháp nghiên cứu 2.3.1. Tiến trình nghiên cứu Toàn bộ công việc nghiên cứu của đề tài luận án được thực hiện trong thời gian từ tháng 1/2010 đến tháng 2/2013 qua ba bước: (1) điều tra, đánh giá tình hình cơ bản vùng Lam Sơn Thanh Hóa; (2) bố trí các thí nghiệm theo nội dung nghiên cứu; (3) xây dựng mô hình thực nghiệm quản lý bền vững dinh dưỡng K cho mía trên cơ sở kết quả cân bằng dinh dưỡng. 2.3.2. Phương pháp thu thập thông tin thứ cấp Điều tra, thu thập các nguồn tài liệu, số liệu thống kê, bản đồ, qui trình kỹ thuật, kết quả nghiên cứu có liên quan đến điều kiện khí hậu, đất đai vùng Lam Sơn. 2.3.3. Phương pháp thu thập thông tin Điều tra, thu thập các thông tin liên quan đến tình hình sản xuất, kỹ thuật thâm canh mía trong vùng thông qua điều tra nông hộ bằng bảng câu hỏi in sẵn. Số hộ điều tra 200 hộ, thuộc 4 huyện trồng mía trọng điểm (Thọ Xuân, Ngọc Lặc, Lang Chánh, Thường Xuân), mỗi huyện 50 hộ. Tổng hợp, xử lý thông tin thu thập được bằng phương pháp mô tả thống kê theo nhóm tiêu chí. 2.3.4. Phương pháp bố trí thí nghiệm trong vại Bố trí thí nghiệm trong vại theo phương pháp lô khuyết (không bón K), để tự nhiên ngoài trời, nhằm nghiên cứu khả năng cung cấp dinh dưỡng K cho mía của đất xám ferralit điển hình trong các điều kiện tưới nước và bón N, P khác nhau. Thí nghiệm gồm 4 công thức, bố trí theo kiểu RCB, nhắc lại 3 lần: (1) Không tưới - không bón N, P; (2) Không tưới - bón N, P; (3) Có tưới - không bón N, P; (4) Có tưới - bón N, P. Đất thí nghiệm được lấy trên ruộng mía phá gốc để trồng mới ở độ sâu 0 - 40 cm. Mỗi vại 30 kg đất. Trồng bằng hom 1 mầm (3 hom/vại). Bón N, P theo mức (kg/ha) 200 N + 100 P2O5 (3,32 g urê/vại; 4,46 g supe lân/vại) ở các công thức có bón phân (công thức 2; 4). Thường xuyên kiểm tra và tưới nước (sử dụng nước cất 1 lần để tưới nhằm loại bỏ khả năng cung cấp K từ nước tưới) để duy trì độ ẩm đất trong giới hạn 70 - 80% độ ẩm tối đa đồng ruộng ở các công thức có tưới (công thức 1, 3). Theo dõi các chỉ tiêu sinh trưởng, yếu tố cấu thành sinh khối và sinh khối của tất cả các bộ phận cây mía (trên và dưới mặt đất) khi cây ngừng sinh trưởng.
4 Xác định hàm lượng chất khô, hàm lượng K2O, khối lượng K2O tích lũy trong các bộ phận của cây. Tính lượng K2O đất có khả năng cung cấp. Thời gian, địa điểm nghiên cứu: ngày trồng 10/2/2010, ngày thu hoạch 15/9/2010. Thí nghiệm được đặt tại trường Đại học Hồng Đức. 2.3.5. Phương pháp bố trí thí nghiệm đồng ruộng Bố trí thí nghiệm đồng ruộng nghiên cứu ảnh hưởng của lượng bón K đến sinh trưởng, năng suất, chất lượng mía, năng suất đường, lượng K mất theo sản phẩm thu hoạch và mối quan hệ giữa chúng. Thí nghiệm gồm 6 công thức, tương ứng với 6 mức bón K (0; 50; 100; 150; 200; 250 và 300 kg K2O/ha) trên nền bón 200 N + 100 P2O5. Diện tích ô thí nghiệm 90 m2 (trồng 5 hàng mía dài 15 m, khoảng cách hàng 1,20 m), bố trí theo kiểu RCB, nhắc lại 3 lần: Kỹ thuật canh tác: trồng mía bằng hom 2 mầm (mía 8 tháng tuổi). Lượng hom trồng 32.000 hom/ha (4 hom/m dài). Bón lót (khi trồng hoặc khi xử lý mía để lưu gốc) 100% P + 30% N + 30% K. Bón thúc đẻ nhánh 30% N + 30% K. Bón thúc vươn cao 40% N + 40% K (theo lượng bón của từng công thức). Các biện pháp kỹ thuật canh tác khác được thực hiện thống nhất theo qui trình hiện đang được áp dụng trong vùng. Theo dõi các chỉ tiêu sinh trưởng, năng suất, chất lượng mía, năng suất đường, khối lượng ngọn lá mía, hàm lượng chất khô, hàm lượng K2O có trong mía cây và trong ngọn lá mía khi thu hoạch. Xác định lượng bón K tối đa về kỹ thuật, tối thích về kinh tế đối với năng suất mía, năng suất đường; hiệu suất nông học của K (RIEK), chỉ số thu hoạch của K (HIK); hiệu suất sử dụng K trong phân khoáng (REK). Thí nghiệm được bố trí lặp lại liên tục trong 1 chu kỳ mía (1 vụ mía tơ, 2 vụ mía gốc): ngày trồng 11/1/2010, ngày thu hoạch 29/1/2011 (mía tơ); 10/2/2012 (mía gốc 1); 25/2/2013 (mía gốc 2). Địa điểm tại Trạm nguyên liệu Thọ Xuân - Sao Vàng, xã Thọ Lâm, huyện Thọ Xuân. 2.3.6. Phương pháp xác định lượng K do nước mưa cung cấp Theo dõi lượng mưa qua các tháng trong năm bằng Vũ lượng kế tại trạm Khí tượng Thủy văn Bái Thượng, huyện Thường Xuân, tỉnh Thanh Hóa. Lấy mẫu nước mưa phân tích hàm lượng K tại thùng hứng đặt ngoài trời tại khu vực bố trí thí nghiệm đồng ruộng. Mẫu nước (mẫu hỗn hợp của các trận mưa trong tháng) được lấy vào ngày cuối cùng của tháng. Lượng K do nước mưa cung cấp cho đất (kg K2O/ha/năm) được xác định thông qua lượng mưa và hàm lượng K2O có trong nước mưa của các tháng trong năm. Thời gian nghiên cứu: 3 năm (2010, 2011, 2012). 2.3.7. Phương pháp xác định lượng K mất do xói mòn Bố trí ô đo xói mòn theo các ô thí nghiệm đồng ruộng, tương ứng với các lượng bón K (0 - 300 kg K2O/ha). Diện tích ô đo xói mòn 90 m2 (6 x 15 m), trồng 5 hàng mía theo chiều dài, khoảng cách hàng 1,20 m. Bể hứng được bố trí ở cuối mỗi ô (kích thước: dài 1,5 m x rộng 1,0 m x cao 1,0 m). Đáy bể hứng được lót bằng một tấm vải ni lông thưa. Sau mỗi trận mưa, tiến hành xác định lượng nước, lượng đất huyền phù, lượng đất cặn lắng xói mòn và lấy mẫu phân tích hàm lượng K2O có trong chúng. Lượng K mất do xói mòn (kg K2O/ha/năm) là tổng lượng K2O mất theo nước, theo đất huyền phù và theo đất cặn lắng xói mòn ở tất cả các tháng trong năm. Thời gian, địa điểm nghiên cứu: 3 năm (2010, 2011, 2012) tại Trạm nguyên liệu Thọ Xuân - Sao Vàng, xã Thọ Lâm, huyện Thọ Xuân. 2.3.8. Phương pháp xác định lượng K mất do rửa trôi Bố trí thiết bị Lizimet đo rửa trôi theo các ô thí nghiệm đồng ruộng, tương ứng với các lượng bón K (0 - 300 kg K2O/ha). Phễu hứng nước rửa trôi có kích thước 40 x 40 cm, đặt ở độ sâu 40 cm (tính từ bề mặt đất,
5 thuộc phạm vi hoạt động của trên 80% bộ rễ mía). Sau mỗi trận mưa, tiến hành thu và xác định thể tích dịch nước rửa trôi, lượng đất huyền phù rửa trôi và lấy mẫu phân tích hàm lượng K có trong chúng. Lượng K mất do rửa trôi (kg K2O/ha/năm) là tổng lượng K2O mất theo nước rửa trôi, theo huyền phù rửa trôi của tất cả các tháng trong năm. Thời gian, địa điểm nghiên cứu: 3 năm (2010, 2011, 2012), tại Trạm nguyên liệu Thọ Xuân - Sao Vàng, xã Thọ Lâm, huyện Thọ Xuân. 2.3.9. Phương pháp xây dựng mô hình thực nghiệm quản lý bền vững dinh dưỡng K cho mía trên cơ sở kết quả cân bằng dinh dưỡng Vận dụng kết quả nghiên cứu về cân bằng dinh dưỡng để xây dựng mô hình thực nghiệm quản lý bền vững K cho mía vùng đồi Lam Sơn theo 2 công thức: Công thức đối chứng (5 ha): bón phân theo qui trình kỹ thuật hiện đang phổ biến trong vùng: 2 tấn/ha phân NPK Lam Sơn. Không vùi trả lại ngọn lá mía. Công thức thử nghiệm (5 ha): bón phân trên cơ sở vận dụng kết quả nghiên cứu cân bằng dinh dưỡng: 2 tấn/ha phân NPK Lam Sơn; vùi trả lại 100% ngọn lá mía, đồng thời bổ sung thêm N, P khoáng cho đủ bằng lượng bón 200 N, 100 P2O5. Riêng lượng bón K được xác định trên cơ sở mục tiêu năng suất mía, các yếu tố đầu vào, đầu ra của cân bằng K và yêu cầu về mức độ dự trữ hàm lượng K trong đất. Mô hình được thực hiện đất xám ferralit điển hình, vụ trước trồng mía, phá gốc để trồng mới. Các biện pháp kỹ thuật canh tác khác thực hiện theo qui trình hiện đang được phổ biến áp dụng trong vùng. Theo dõi các chỉ tiêu sinh trưởng, năng suất, chất lượng mía, năng suất đường, hiệu quả sản xuất mía, tính chất đất trước và sau khi xây dựng mô hình. Thời gian, địa điểm: Vụ mía tơ (ngày trồng 3/12/2011, ngày thu hoạch 28/12/2012). Địa điểm Trạm nguyên liệu Thọ Xuân - Sao Vàng, xã Thọ Lâm, huyện Thọ Xuân. 2.3.10. Phương pháp theo dõi và xác định các chỉ tiêu nghiên cứu đối với cây mía Theo dõi các chỉ tiêu sinh trưởng, yếu tố cấu thành năng suất và năng suất mía bằng phương pháp cân, đo, đếm trực tiếp ngoài đồng. Theo dõi tình hình sâu bệnh hại mía (sâu đục thân, rệp xơ trắng) theo Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về phương pháp phát hiện dịch hại cây trồng (QCVN 0138/BNN- PTNT- 2010). Xác định lượng bón K tối đa về kỹ thuật, tối thích về kinh tế trên cơ sở phương trình tương quan giữa năng suất mía, năng suất đường với lượng bón K theo Michel Lecompt (1965). Hiệu suất nông học của K (RIEK%): xác định thông qua tỷ lệ giữa lượng K2O có trong mía cây và trong ngọn lá sau thu hoạch so với năng suất mía cây. Chỉ số thu hoạch của K (HIK): xác định thông qua tỷ lệ giữa lượng K2O có trong mía cây so với tổng lượng K2O có trong mía cây và trong ngọn lá mía khi thu hoạch. Hiệu suất sử dụng K trong phân khoáng (REK%): xác định thông qua tỷ lệ giữa lượng K2O có trong mía cây và trong ngọn lá so với lượng K2O bón từ phân khoáng. Tỷ suất chi phí lợi nhuận cận biên (MBCR): xác định thông qua tỷ lệ giữa phần giá trị sản phẩm tăng thêm so với chi phí sản xuất tăng thêm từ việc áp dụng tiến bộ kỹ thuật. 2.3.11. Phương pháp phân tích đất, nước, phân bón, cây trồng Phân tích đất, nước, phân bón, cây theo tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN) tại phòng thí nghiệm trường Đại học Hồng Đức: thành phần cơ giới đất TCVN 8567: 2010; pH(KCl) TCVN 5979: 2007; chất hữu cơ tổng số TCVN 7376-2004; N tổng số TCVN 7373: 2004; P2O5 tổng số TCVN 7374: 2004; P2O5 dễ tiêu TCVN 5256: 2009; K2O tổng số TCVN 7375: 2004; K2O trao đổi TCVN 8569: 2010; CEC TCVN 6646: 2000 . Bùn thải nhà máy đường: N tổng số: TCVN 8557: 2010; P2O5 hữu hiệu 8563: 2010; K2O hữu hiệu TCVN 8560: 2010; hàm lượng K trong nước QCVN 39: 2011; hàm lượng K trong mía cây, ngọn lá mía TCN - 454: 2001.
6 Phân tích các chỉ tiêu chất lượng nước mía ép: hàm lượng chất khô hòa tan (Brix); độ giàu đường tương đối (Pol); độ tinh khiết của nước mía ép (AP); hàm lượng đường khử (RS); chữ đường (CCS) theo các phương pháp hiện đang áp dụng tại Phòng kiểm tra chất lượng mía, Công ty Cổ phần Mía đường Lam Sơn. 2.3.12. Phương pháp xử lý số liệu Xác định phương trình và vẽ đồ thị tương quan bằng EXCEL - 2007. Xử lý số liệu bằng chương trình IRIRSTAT 5.0. Chương 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 3.1. Điều kiện cơ bản vùng Lam Sơn trong mối quan hệ với cân bằng K 3.1.1. Khí hậu Vùng mía Lam Sơn Thanh Hóa nằm ở phía Tây tỉnh Thanh Hóa, thuộc khu vực khí hậu nhiệt đới, chịu ảnh hưởng của gió mùa Tây nam khô, nóng và gió mùa Đông bắc khô, lạnh. Tổng diện tích đất trồng mía theo qui hoạch đến năm 2020 là 54.314 ha, phân bổ trên địa bàn 10 huyện, thuộc 3 tiểu vùng địa hình: tiểu vùng đồng bằng (huyện Yên Định, Thiệu Hóa, Triệu Sơn), tiểu vùng trung du (huyện Cẩm Thủy, Thọ Xuân, Như Thanh, Như Xuân, Ngọc Lặc), tiểu vùng núi cao (huyện Thường Xuân, Lang Chánh). Diễn biến các yếu tố khí hậu qua các tháng trong năm (số liệu trung bình trong 20 năm, từ 1993 - 2012 được trình bày trong hình 3.1. tháng Hình 3.1. Diễn biến các yếu tố khí hậu vùng Lam Sơn Thanh Hóa (1993 - 2012) Kết quả ở hình 3.1 cho thấy: khí hậu vùng Lam Sơn có nhiều điểm thuận lợi, cho phép khai thác tốt tiềm năng năng suất và hàm lượng đường cao của cây mía: tổng nhiệt độ (trung bình năm) là 8.960o, nhiệt độ không khí 23,8oC, lượng mưa 1.659 mm/năm, độ ẩm không khí 84,8%, lượng bốc hơi 897mm, số giờ nắng 1.542 giờ (trung bình 4,2 giờ/ngày). Trong đó, các tháng có nhiệt độ, độ ẩm không khí, ánh sáng và lượng mưa cao (tháng 5 đến tháng 10) trùng với thời kỳ cây mía sinh trưởng mạnh, vươn dóng và tạo năng suất kinh tế. Từ tháng 11 năm trước đến tháng 4 năm sau, nhiệt độ, độ ẩm không khí, ánh sáng và lượng mưa thấp, chênh lệch nhiệt độ giữa ngày và đêm cao là những điều kiện rất thuận lợi cho quá trình lũy đường của cây mía cũng như quá trình thu hoạch, vận chuyển và chế biến đường. Hạn chế chủ yếu của điều kiện khí hậu là vấn đề nhiệt độ, độ ẩm không khí và lượng mưa thấp trong thời vụ trồng, xử lý mía để lưu gốc (tháng 12, 1, 2) gây ảnh hưởng xấu đến khả năng nảy mầm, tái sinh của mía và lượng mưa tháng 8, 9, 10 gây tình trạng xói mòn, rửa trôi dinh dưỡng. 3.1.2. Đất trồng mía Kết quả ở bảng 3.1 cho thấy: tổng diện tích đất trồng mía toàn vùng 54.314 ha, trong đó nhóm đất ferralit (AC) chiếm 88,5% (48.064 ha), còn lại là nhóm đất phù sa (FL) 6.250 ha. Trong nhóm đất xám ferralit, diện tích đất xám ferralit điển hình (Acfa - h) là 40.225 ha, chiếm 83,7% và 74,1% so với tổng diện tích của nhóm đất xám ferralit và của toàn vùng, tương ứng.
7 Bảng 3.1. Diện tích đất trồng mía vùng Lam Sơn Thanh Hóa (qui hoạch đến năm 2020) Ký hiệu Diện tích % so với % so với TT Nhóm đất (ha) toàn vùng nhóm đất Toàn vùng 54.314 100 1 Nhóm đất xám ferralit AC 48.064 88,5 100 1.1 Đất xám ferralit điển hình Acfa - h 40.225 74,1 83,7 1.2 Đất xám ferralit đá lẫn nông Acfe 7.839 14,4 16,3 2 Nhóm đất phù sa FL 6.250 11,5 100 2.1 Đất phù sa trung tính ít chua P–h 3.408 6,3 54,5 2.2 Đất phù sa chua Pgc 2.842 5,2 45,5 (Nguồn: Công ty Cổ phần Mía đường Lam Sơn, 2008) 3.1.3.Giống mía Bảng 3.2. Cơ cấu giống mía vùng Lam Sơn Thanh Hóa (niên vụ 2007 - 2008) Diện Năng % so % so TT Nhóm giống mía tích suất với với (ha) (tấn/ha) tổng số nhóm Tổng toàn vùng 15.571 61,15 1 Nhóm chín sớm 2.180 62,46 14,0 - Giống chủ lực: QĐ 93 - 159 2.107 62,80 13,5 96,7 Giống khác 73 49,80 0,5 3,3 2 Nhóm chín sớm - trung bình 2.893 66,61 18,6 - Giống chủ lực: QĐ 94 -119; ROC 10; ROC 23 1.684 67,89 10,8 58,2 Giống khác 1.209 64,82 7,8 41,7 3 Nhóm chín trung bình - muộn 10.498 59,38 67,4 - Giống chủ lực: MY 55 – 14 9.589 58,30 61,6 91,3 Giống khác 909 70,77 5,8 8,7 (Nguồn: Công ty Cổ phần mía đường Lam Sơn, 2009) Kết quả ở bảng 3.2 cho thấy: trong cơ cấu giống toàn vùng, nhóm giống chín sớm chiếm 14%, năng suất trung bình 62,46 tấn/ha, giống chủ lực QĐ 93 - 159. Nhóm chín sớm - trung bình chiếm 18,6%, năng suất trung bình 66,61 tấn/ha, giống chủ lực QĐ 94 - 119, ROC 10 và ROC 23. Nhóm giống chín trung bình - muộn chiếm 67,4%, năng suất trung bình 59,38 tấn/ha, giống chủ lực MY 55 - 14. Diện tích trồng giống MY 55-14 là 9.589 ha, năng suất 58,3 tấn/ha, chiếm 91,3% và 61,6% trong cơ cấu của nhóm giống chín trung bình - muộn và của toàn vùng, tương ứng, và được xác định là giống chủ lực trong cơ cấu giống hiện tại của vùng Lam Sơn. 3.1.4. Diện tích, năng suất mía Bảng 3.3. Diện tích, năng suất mía qua điều tra nông hộ vùng Lam Sơn Thanh Hóa Diện tích điều tra (ha) Năng suất (tấn/ha) % so với Loại đất TT Mía Mía Tổng Mía Mía Trung diện tích trồng mía tơ gốc số tơ gốc bình điều tra Tổng số 244,5 326,9 571,4 61,5 60,8 62,7 100 1 Đất đồi 197,3 243,1 440,4 61,9 56,2 58,8 77,1 2 Đất ruộng 40,4 59,4 99,8 78,0 73,2 75,1 17,5 3 Đất bãi 6,8 24,4 31,2 82,5 76,7 78,0 2,75
8 Kết quả điều tra diện tích, năng suất mía của 200 hộ nông dân, thuộc 4 huyện trồng mía trọng điểm ở vùng Lam Sơn, phân loại theo 3 nhóm đất: đất đồi, đất ruộng (đất chuyên lúa chuyển sang trồng mía) và đất bãi (đất phù sa ngoài đê) trình bày trong bảng 3.3 cho thấy: Cây mía ở vùng Lam Sơn được trồng chủ yếu trên đất đồi, chiếm 77,1% tổng diện tích mía đứng, năng suất trung bình 58,8 tấn/ha. Trong đó, năng suất mía trồng mới 61,9 tấn/ha, cao hơn mía để lưu gốc trung bình 10%. Tỷ lệ diện tích giữa mía trồng mới và mía lưu gốc là 44,8% và 55,2%. So với mía trồng trên đất ruộng và đất bãi, năng suất mía trồng trên đất đồi thấp hơn 22,2% (16,8 tấn/ha) và 26,1 (20,8 tấn/ha), tương ứng. 3.1.5. Phân bón cho mía Kết quả điều tra nông hộ về tình hình sử dụng các loại phân bón cho mía ở vùng Lam Sơn được trình bảng trong bảng 3.4 và 3.5. Bảng 3.4. Tình hình sử dụng phân bón cho mía ở vùng Lam Sơn Thanh Hóa Diện tích Diện tích phân theo nhóm đất (ha) TT Loại phân bón điều tra (ha) Đất đồi Đất ruộng Đất bãi 1 Phân hữu cơ 43,5 16,7 19,2 7,6 2 Phân khoáng 571,4 440,4 99,8 31,2 2.1 Bón hoàn toàn bằng NPK Lam Sơn 542,3 424,6 89,5 28,2 2.2 Bón hoàn toàn bằng N, P, K đơn 3,7 - 2,6 1,1 2.3 Bón NPK Lam Sơn, bổ sung phân đạm 17,4 11,0 5,4 1,0 2.4 Bón bằng các loại NPK hỗn hợp khác 8,0 4,8 2,3 0,9 Bảng 3.5. Tình hình sử dụng phân bón NPK Lam Sơn cho mía ở vùng Lam Sơn Thanh Hóa Diện tích điều tra (ha) Phân loại diện tích theo mức bón (ha) TT Đất trồng mía Mía tơ Mía gốc Cộng Mức 1 Mức 2 Mức 3 Tổng số 243,9 302,1 546,0 91,3 397,2 59,0 1 Đất đồi 197,3 219,1 416,4 63,0 307,6 45,8 2 Đất ruộng 39,8 58,6 98,4 21,5 67,4 11,0 3 Đất bãi 6,8 24,4 31,2 6,8 22,2 2,2 Mức bón NPK Lam Sơn (kg/ha): Mức 1: 1500 - dưới 2000; Mức 2: 2000 - dưới 2500; Mức 3: 2500 - 3000. - Đối với phân hữu cơ: trong tổng số 571,4 ha điều tra, có 43,5 ha (7,6%) được bón phân hữu cơ. Tỷ lệ diện tích mía trồng trên đất đồi được bón phân hữu cơ chỉ chiếm 3,8%; đất ruộng 19,2%, đất bãi 24,4%, so với diện tích điều tra của từng nhóm. - Đối với phân khoáng: trong tổng số 571,4 ha điều tra có 542,3 (94,9%) diện tích mía được bón hoàn toàn bằng NPK Lam Sơn (NPK - HC: 6,4 - 3,2 - 6,6 HC 9,5) do Công ty Cổ phần Phân bón Lam Sơn sản xuất và đầu tư ứng trước cho nông dân thông qua hợp đồng thu mua mía nguyên liệu; 3,1% bón bằng NPK Lam Sơn kết hợp với bổ sung N vô cơ. Ngoài ra một tỷ lệ nhỏ diện tích (2%) bón bằng phân vô cơ hoặc các loại phân NPK khác có trên thị trường. Lượng bón NPK Lam Sơn trung bình 2.000 - 2.200 kg/ha. Nguyên liệu hữu cơ cho sản xuất phân NPK Lam Sơn là bùn thải nhà máy đường. 3.1.6. Tưới nước cho mía Các hình thức tưới nước cho mía hiện đang áp dụng ở vùng Lam Sơn bao gồm: (1) tưới thủ công (chủ yếu đối với diện tích mía trồng trên đất vườn, vườn đồi, sử dụng các loại máy bơm áp lực công suất nhỏ với hệ thống ống dẫn tưới trực tiếp vào rãnh mía; (2) tưới rãnh (áp dụng đối với diện tích mía
9 trồng trên đất ruộng, địa hình bằng phẳng, có hệ thống kênh mương chủ động tưới, tiêu) và (3) tưới nhỏ giọt - drip irrigation (thuộc dự án xây dựng mô hình thử nghiệm tưới nước cho mía vùng đồi theo công nghệ của Israel, qui mô 1.000 ha, chủ yếu tập trung ở huyện Thọ Xuân). Bảng 3.6. Tình hình tưới nước cho mía ở vùng Lam Sơn Thanh Hóa Diện tích điều tra (ha) Diện tích được tưới nước (ha) TT Đất trồng mía Mía tơ Mía gốc Cộng Mức 1 Mức 2 Mức 3 Tổng số 244,5 326,9 571,4 3,2 20,0 9,0 1 Đất đồi 197,3 243,1 440,4 1,3 - 11,0 2 Đất ruộng 40,4 59,4 99,8 20,0 5,1 3 Đất bãi 6,8 24,4 31,2 1,3 - - Mức 1: tưới 1 lần; Mức 2: tưới 2 - 3 lần; Mức 3: tưới thường xuyên Kết quả điều tra tình hình tưới nước cho mía trình bày trong bảng 3.6 cho thấy: trừ diện tích mía xây dựng mô hình thử nghiệm tưới nước nhỏ giọt, diện tích mía được tưới theo cả hai hình thức tưới thủ công và tưới rãnh là rất hạn chế. Trong tổng số 571,4 ha điều tra, chỉ có 32,2 ha (5,6%) mía được tưới từ 1 lần trở lên. Trong nhóm đất đồi, chỉ có 6,2% diện tích được tưới theo hình tưới thủ công, tưới 1 lần khi trồng. Như vậy, sản xuất mía ở vùng đồi Lam Sơn chủ yếu là dựa vào nước trời. 3.1.7. Sử dụng NLM sau thu hoạch Kết quả điều tra nông hộ về tình hình sử dụng ngọn lá mía cho thấy: việc quản lý ngọn lá mía sau thu hoạch chưa được người trồng mía quan tâm đúng mức. Tập quán canh tác trước đây là đốt hoặc dồn và vùi trả lại cho đất. Song hiện nay, một phần do công tác quản lý không tốt, một phần do giá công lao động cao nên các hộ trồng mía áp dụng hình thức chi trả một phần tiền thuê nhân công thu hoạch mía bằng cách cho họ lấy ngọn lá mía mang về. Vì vậy, gần như toàn bộ ngọn lá mía đều bị lấy ra khỏi đồng ruộng ngay sau khi kết thúc thu hoạch mía. 3.2. Khả năng cung cấp K của đất; lượng K do nước mưa cung cấp; lượng K mất do xói mòn, rửa trôi. 3.2.1. Khả năng cung cấp K của đất 3.2.1.1. Tính chất đất thí nghiệm Kết quả phân tích các chỉ tiêu nông hóa đất xám ferralit điển hình vùng đồi Lam Sơn, sử dụng trong thí nghiệm nghiên cứu khả năng cung cấp K cho mía của đất cho thấy: đất có thành phần cơ giới nhẹ, dung trọng 1,05 g/cm3, đất chua (pH 4,64), hàm lượng chất hữu cơ tổng số nghèo (OM 1,22%), N, P, K tổng số đều ở mức nghèo (N 0,11%; P2O5 0,05%; K2O: 0,08%), lân dễ tiêu, kali trao đổi nghèo (P2O5 4,15 mg/100 g đất; K2O trao đổi 5,75 mg/100 g đất); khả năng trao đổi cation thấp (CEC 11,31 mg/100 g đất). 3.2.1.2. Tình hình sinh trưởng của mía Bảng 3.7. Ảnh hưởng của tưới nước và bón N, P đến sinh trưởng của mía Thời Hệ số đẻ Chiều Đường Khối Số cây gian nảy nhánh cao kính lượng (cây/ TT Công thức mầm (lần) cây thân cây vại) (ngày) (cm) (mm) (g/cây) 1 Không tưới – không N, P 15 1,33 145,1 16,4 103,0 4,0 2 Không tưới - bón N, P 15 1,47 159,8 17,8 115,5 4,3 3 Có tưới - không N, P 10 1,63 186,5 20,7 116,7 4,5 4 Có tưới - bón N, P 10 1,90 225,5 24,6 153,3 5,4 LSD0,05 - 0,06 10,2 1,4 7,14 0,3
10 Kết quả theo dõi các chỉ tiêu sinh trưởng của mía trình bày trong bảng 3.7 cho thấy: Trong điều kiện có tưới, các chỉ tiêu sinh trưởng của mía tăng nhanh so với không tưới trong cả hai trường hợp không bón và bón N, P. Khi bón N, P các chỉ tiêu sinh trưởng tăng so với không bón N, P trong cả hai trường hợp không tưới và có tưới, song mức tăng thấp hơn so với mức tăng trong điều kiện tưới. Tưới nước kết hợp với bón N, P các chỉ tiêu sinh trưởng của mía tăng cao so với các trường hợp hoặc là có tưới - không bón N, P hoặc là bón N, P - không tưới nước. So với công thức bón N, P - không tưới và công thức có tưới - không bón N, P, hệ số đẻ nhánh của mía ở công thức có - bón N, P tăng 29,3% và 16,6%; chiều cao cây tăng 41,1% và 20,9%; đường kính thân tăng 38,2% và 18,8%; khối lượng cây tăng 32,7% và 31,4%; mật độ cây tăng 25,6% và 20%, tương ứng. 3.2.1.3. Lượng K2O tích lũy trong cây Bảng 3.8. Ảnh hưởng của tưới nước và bón N, P đến khối lượng K2O tích lũy trong cây Khối Hàm lượng Khối Hàm lượng Lượng TT Công thức lượng tươi chất khô lượng khô K2 O K2O tích (g/vại) (%) (g/vại) (%) lũy (g/vại) 1 Không tưới - không N, P 568,0 27,4 153,5 0,19 0,34 2 Không tưới - bón N, P 684,3 28,7 197,5 0,22 0,51 3 Có tưới - không N, P 766,3 22,9 171,1 0,22 0,45 4 Có tưới - bón N, P 1059,9 25,3 264,4 0,280 0,87 Kết quả ở bảng 3.8 cho thấy: so với không tưới nước, các công thức có tưới làm giảm hàm lượng chất khô ở tất cả các bộ phận của cây trong cả hai trường hợp không bón và bón N, P. Song do sinh khối, khối lượng chất khô và hàm lượng K2O tăng cao, dẫn đến khối lượng K2O tích lũy trong cây tăng cao: tăng 32,4% và 70,6% so với không tưới, trong trường hợp không bón và bón N, P, tương ứng. Bón N, P làm tăng sinh khối, hàm lượng chất khô và hàm lượng K2O, dẫn đến khối lượng K2O tích lũy trong cây tăng 50% và 93,3% so với không bón N, P, trong trường hợp không tưới và có tưới, tương ứng. Tưới nước kết hợp với bón N, P, khối lượng K2O tích lũy đạt giá trị cao nhất (0,87 g/vại), tăng 93,3% so với trường hợp chỉ tưới nước, không bón N, P và 70,6% so với trường hợp chỉ bón N, P, không tưới nước. 3.2.1.4. Ảnh hưởng của tưới nước và bón N, P đến khả năng cung cấp K của đất cho cây Bảng 3.9. Lượng K2O có trong hom giống khi trồng Số hom Khối lượng hom Hàm lượng chất Hàm lượng K2O Lượng K2O (hom) (g/hom) khô (%) (%) (g/vại) 3 11,5 31,2 0,47 0,05 Bảng 3.10. Lượng K2O đất có khả năng cung cấp cho mía K2O tích lũy trong K2O cây hút được từ K2O đất có khả năng TT Công thức cây (g/vại) đất (g/vại) cung cấp (kg K2O/ha) 1 Không tưới – không N, P 0,34 0,32 44,8 2 Không tưới - bón N, P 0,51 0,44 61,6 3 Có tưới - không N, P 0,45 0,38 53,2 4 Có tưới - bón N, P 0,87 0,80 112,0 LSD0,05 0,03 0,05 6,93 Khả năng cung cấp K của đất cho cây trong các điều kiện tưới nước và bón N, P khác nhau được xác định thông qua tổng lượng K2O tích lũy trong tất cả các bộ của cây mía sau khi đã trừ đi lượng K2O có trong hom giống khi trồng. Lượng K2O đất có khả năng cung cấp cho cây (kg K2O/ha) được qui đổi
11 từ khối lượng đất trong vại và khối lượng đất trong phạm vi hoạt động của 90% bộ rễ mía (độ sâu 0 - 40 cm, dung trọng đất 1,05 g/cm3). Kết quả nghiên cứu trình bày trong bảng 3.9; 3.10 cho thấy. Trồng mía trong điều kiện có tưới, lượng K2O đất có khả năng cung cấp cho cây tăng 37,9% và 78,3% so với điều kiện không tưới trong trường hợp không bón và có bón N, P, tương ứng. Trồng mía trong điều kiện có bón N, P, lượng K2O đất có khả năng cung cấp cho cây tăng 58,6% và 105% so với điều kiện không bón N, P trong trường hợp không tưới và có tưới, tương ứng. Trồng mía trong điều kiện có tưới kết hợp với bón N, P lượng K2O đất có khả năng cung cấp cho mía đạt giá trị cao nhất: đạt 0,80 g/vại (kg/ha), tăng 105% (0,42 g/vại) so với trường hợp tưới - không bón N, P và 78,3% (0,36 g/vại) so với trường hợp bón N, P - không tưới nước. Từ kết quả trên cho thấy, tưới nước và bón N, P có ảnh hưởng rõ rệt đến khả năng cung cấp K của đất xám ferralit điển hình. Tưới nước kết hợp với bón N, P, lượng K2O đất có khả năng cung cấp đạt mức cao nhất (112,0 kg K2O/ha). Trong trường hợp chỉ tưới nước, không bón N, P hoặc chỉ bón N, P, không tưới nước, lượng K2O đất có khả năng cung cấp giảm xuống chỉ còn 53,2 kg K2O/ha (giảm 47,5%) và 61,6 kg K2O/ha (giảm 55,0%) so với trường hợp tưới nước kết hợp bón N, P. 3.2.2. Lượng K do nước mưa cung cấp Xuất phát từ giả thuyết cho rằng, trong khu vực các nhà máy đường, hàm lượng K có trong nước mưa cao hơn so với các khu vực khác do trong quá trình chế biến, các nhà máy đường sử dụng bã mía để làm nguyên liệu đốt lò hơi và thải vào khí quyển một lượng đáng kể bụi tro lò. Bên cạnh đó, tập quán đốt ngọn lá mía sau mỗi vụ thu hoạch cũng góp phần làm tăng hàm lượng tro bụi trong không khí. Khi gặp mưa, tro bụi theo nước mưa đi vào đất, qua đó trả lại cho đất một lượng K nhất định. Lượng mưa (mm) Hàm lượng K2O (mg/lít ) Lượng K2O (kg/ha) tháng tháng tháng Lượng mưa Hàm lượng K2O Lượng K2O Hình 3.2: Lượng K nước mưa cung cấp cho đất vùng Lam Sơn Thanh Hóa (2010 - 2013) Lượng K2O do nước mưa cung cấp cho đất (kg K2O/ha/năm) được xác định thông qua lượng mưa và hàm lượng K2O trong nước mưa qua các tháng trong năm. Kết quả theo dõi diễn biến lượng mưa, hàm lượng K2O và lượng K2O trong nước mưa qua các tháng trong 3 năm (2010 - 2012) ở vùng Lam Sơn trình bày trong hình 2 cho thấy: trong điều kiện khí hậu của vùng Lam Sơn, các tháng 6, 7, 8, 9, 10, 11 có tổng lượng mưa cao nhất (trung bình 1.684,3 mm, chiếm 87,5% tổng lượng mưa trong năm). Hàm lượng K trong nước mưa ở mức thấp (trung bình 0,38 mg/l). Lượng K2O cung cấp cho đất đạt 5,81 kg K2O/ha/năm, chiếm 70,8% tổng lượng K2O do nước mưa cung cấp trong năm. Ngược lại, các tháng 12, 1, 2, 3, 4, 5 có hàm lượng K trong nước mưa cao (1,18 mg/l), cao gấp 3,1 lần so với trung bình của các tháng 6, 7, 8, 9, 10, 11. Song do tổng lượng mưa thấp (chỉ bằng 12,47% tổng lượng mưa trong năm) nên hàm lượng K cung cấp cho đất chỉ đạt ở mức 2,4 kg K2O/ha/năm.
12 3.2.3. Lượng K mất do xói mòn Bảng 3.11. Lượng K mất do xói mòn ở vùng Lam Sơn Thanh Hóa (2010 - 2012) Nền Nền + Nền + Nền + Nền + Nền + TT Chỉ tiêu theo dõi 100 150 200 250 300 K2O K2O K2O K2O K2O 1 K mất theo mước xói mòn Nước xói mòn (m3/ha) 713,45 535,09 442,34 385,26 299,65 278,24 Hàm lượng K2O (mg/l) 2,91 3,32 3,46 3,40 3,49 3,48 K2O mất theo nước xói mòn (kg/ha) 2,08 1,78 1,53 1,31 1,05 0,97 2 K mất theo đất huyền phù Đất huyền phù xói mòn (kg/ha) 1.555 1.211 1050 926 846 1.123 Hàm lượng K2O (mg/l) 1,38 1,48 1,51 1,52 1,55 1,30 K2O mất theo đất huyền phù (kg/ha) 21,46 17,92 15,86 14,08 13,11 14,60 3 K mất theo cặn lắng Đất cặn lắng xói mòn (m3/ha) 773,16 602,43 543,94 472,45 408,01 520,43 Hàm lượng K2O (mg/l) 0,58 0,61 0,61 0,62 0,63 0,50 K2O mất theo đất cặn lắng (kg/ha) 4,48 3,67 3,32 2,93 2,57 2,60 4 Tổng K2O mất do xói mòn (kg/ha) 28,02 23,37 20,71 18,32 16,73 18,17 Kết quả nghiên cứu lượng K2O mất do xói mòn (trung bình 3 năm 2010 - 2012) trình bày trong bảng 3.11 cho thấy: bón K có ảnh hưởng tích cực đến việc hạn chế lượng K mất do xói mòn. Lượng nước, lượng đất huyền phù và đất cặn lắng xói mòn có xu hướng giảm khi tăng lượng bón K, ngược lại, hàm lượng K2O trong chúng có xu hướng tăng. Song do mức giảm về lượng nước, lượng đất huyền phù và lượng đất cặn lắng xói mòn nhanh hơn mức tăng về hàm lượng K2O có trong chúng, dẫn đến lượng K mất theo các thành phần cũng như tổng lượng K mất do xói mòn giảm dần. Tuy nhiên sự khác biệt chỉ thể hiện rõ khi so sánh giữa các công thức bón K với công thức không bón K, còn giữa các mức bón K, sự khác biệt chỉ thể hiện không rõ. Tổng lượng K mất do xói mòn trung bình của các lượng từ 100 đến 300 kg K2O/ha là 19,5 kg K2O/ha/năm, trong đó 77,7% (15,1 kg K2O/ha) mất theo đất huyền phù xói mòn. Lượng K mất theo đất cặn lắng xói mòn chỉ chiếm 15,5% (3,0 kg K2O/ha). Lượng K mất theo nước xói mòn chỉ chiếm một phần nhỏ (6,8%, tương ứng 1,3 kg K2O/ha). Trong trường hợp không bón K, lượng K mất do xói mòn là 28,0 kg K2O/ha, cao hơn 8,56 kg K2O/ha (44,0%), so với trung bình của các công thức bón từ 100 đến 300 kg K2O/ha. Lượng K mất do xói mòn trung bình của ba lượng bón 200, 250 và 300 kg K2O/ha là 17,7 kg K2O/ha, giảm 5,6 kg K2O/ha (giảm 23,4%), so với lượng bón 100 kg K2O/ha. Từ kết quả nêu trên, lượng K mất do xói mòn đề nghị sử dụng trong đánh giá cân bằng dinh dưỡng và xác định lượng bón K phù hợp cho mía trồng trên đất xám ferralit điển hình, không có tưới, giống MY 55 - 14, nền bón 200 kg N + 100 kg P2O5 ở vùng Lam Sơn là 17,7 kg K2O/ha. 3.2.4. Lượng K mất do rửa trôi Kết quả nghiên cứu lượng K2O mất do rửa trôi (trung bình 3 năm 2010 - 2012) trình bày trong bảng 3.12 cho thấy: diễn biến về lượng nước, lượng đất huyền phù rửa trôi, hàm lượng K 2O có trong chúng và lượng K2O mất do rửa trôi ở các mức bón K khác nhau cũng xảy ra tương tự như đối với trường hợp xói mòn. Tổng lượng K mất do rửa trôi trung bình của các mức bón từ 100 - 300 kg K2O/ha là 29,5 kg K2O/ha/năm, trong đó 99,2% mất theo nước rửa trôi. Lượng K mất theo đất huyền phù rửa trôi chỉ chiếm 0,8%. Trong trường hợp không bón K, lượng K mất do rửa trôi là 36,25 kg K2O/ha, cao
13 hơn 6,71 kg K2O/ha (22,7%) so với trung bình của các công thức bón từ 100 - 300 kg K2O/ha. Lượng K mất do rửa trôi trung bình của ba lượng bón 200, 250, 300 kg K2O/ha là 26,7 kg K2O/ha, giảm 8,54 kg K2O/ha (giảm 24,3%), so với lượng bón 100 kg K2O/ha. Bảng 3.12. Lượng K mất do rửa trôi ở vùng Lam Sơn Thanh Hóa (2010 - 2012) Nền Nền + Nền + Nền + Nền + Nền + TT Chỉ tiêu theo dõi 100 150 200 250 300 K2O K2O K2O K2O K2O 1 K mất theo mước rửa trôi Nước rửa trôi (m3/ha) 9.186 7.257 6.522 6.063 4.961 4.593 Hàm lượng K2O (mg/l) 3,92 4,82 4,94 5,02 5,06 5,18 K2O mất theo nước rửa trôi (kg/ha) 36,01 34,98 32,22 30,44 25,10 23,79 2 K mất theo đất huyền phù Đất huyền phù rửa trôi (kg/ha) 10,67 8,43 8,11 7,79 7,90 7,36 Hàm lượng K2O (mg/l) 2,23 2,76 2,83 2,89 2,92 2,96 K2O mất theo đất huyền phù (kg/ha) 0,24 0,23 0,23 0,23 0,23 0,22 Tổng K mất do rửa trôi (kg/ha) 36,25 35,21 32,45 30,67 25,33 24,01 Từ kết quả nêu trên, lượng K mất do rửa trôi hàng năm đề nghị sử dụng trong đánh giá cân bằng dinh dưỡng và xác định lượng bón K phù hợp cho mía trồng trên đất xám ferralit điển hình, không có tưới, giống MY 55 -14, nền bón 200 kg N + 100 kg P2O5/ha ở vùng Lam Sơn là 26,7 kg K2O/ha. 3.3. Mối quan hệ giữa lượng bón K với năng suất chất lượng mía, năng suất đường và lượng K mất theo sản phẩm thu hoạch 3.3.1. Ảnh hưởng của lượng bón K đến sinh trưởng, năng suất, chất lượng mía, năng suất đường Bảng 3.13. Ảnh hưởng của K đến sinh trưởng, năng suất, chất lượng mía, năng suất đường Nền Nền + Nền + Nền + Nền + Nền + LSD0.05 TT Chỉ tiêu theo dõi 100 150 200 250 300 K2O K2O K2O K2O K2O 1 Sinh trưởng Hệ số đẻ nhánh (lần) 0,97 1,17 1,27 1,31 1,30 1,31 0,13 Chiều cao cây (cm) 232,75 253,66 264,09 268,87 270,45 273,15 28,73 Đường kính thân (cm) 2,45 2,67 2,76 2,77 2,77 2,80 0,26 Khối lượng cây (kg/cây) 1,02 1,13 1,18 1,2 1,21 1,22 0,14 Mật độ cây (cây/m2) 5,34 5,68 5,99 6,17 6,16 6,21 6,62 2 Năng suất mía (tấn/ha) 57,85 66,37 70,13 71,77 71,08 71,83 7,17 3 Chất lượng mía Độ Bix (0) 18,40 19,16 19,43 19,97 20,23 20,63 - Độ giàu đường (Pol %) 13,39 15,95 16,39 17,15 17,32 17,67 - Độ tinh khiết (AP %) 81,62 84,44 86,76 88,22 88,14 89,90 - Hàm lượng đường khử (RS %) 2,59 1,44 1,23 1,10 0,97 1,00 - 4 Chữ đường (CCS) 8,98 10,12 10,70 11,11 11,13 11,39 0,27 5 Năng suất đường (tấn/ha) 5,19 6,71 7,49 7,97 8,16 8,18 0,73
14 Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của các lượng bón K đến sinh trưởng, năng suất, chất lượng mía, năng suất đường của giống mía MY 55 - 14 trồng trên đất xám ferrlit điển hình, không có tưới, nền bón 200 kg N + 100 kg P2O5/ha ở vùng Lam Sơn trình bày trong bảng 3.13 cho thấy: - Đối với sinh trưởng của mía: bón K có ảnh hưởng tích cực đến tình hình đẻ nhánh, vươn cao và các chi tiêu đường kính cây, trọng lượng cây, mật độ cây hữu hiệu khi thu hoạch. Tuy nhiên mức tăng về các chỉ tiêu sinh trưởng chỉ thể hiện rõ ở lượng bón thấp (100 - 150 kg K2O/ha) và dừng lại ở lượng bón 200 kg K2O/ha. So sánh giữa các công thức bón K với công thức không bón K cho thấy có sự khác biệt đáng kể về các chỉ tiêu sinh trưởng của mía: hệ số đẻ nhánh trung bình của các lượng bón 100 kg K 2O/ha đến 300 kg K2O/ha tăng 0,31 lần, chiều cao cây tăng 14,3% (33,3 cm), đường kính thân tăng 12,4% (0,30 cm), khối lượng cây tăng 16,5% (0,17 kg/cây); mật độ cây hữu hiệu khi thu hoạch tăng 13,2% (0,70 cây/m2). Giữa các lượng bón K, các chỉ tiêu sinh trưởng tăng ở lượng bón 100 kg K2O/ha đến 150 kg K2O/ha, sau đó dừng lại ở mức bón 200 kg K2O. - Đối với năng suất mía: bón K làm tăng các chỉ tiêu sinh trưởng, dẫn đến tăng năng suất mía, song sự khác biệt cũng chỉ thể hiện rõ khi so sánh giữa các công thức có bón K với công thức không bón K. Giữa các mức bón, năng suất mía chỉ tăng ở lượng bón 100 kg/ha và dừng lại ở lượng bón từ 150 kg K2O/ha. Không bón K, năng suất mía đạt 57,85 tấn/ha. Bón 100 kg K2O/ha, năng suất đạt 66,37, tăng 14,7%, (8,52 tấn/ha), vượt giới hạn sai khác có ý nghĩa ở mức xác xuất 95% (LSD 0,05 = 7,17 tấn/ha). Lượng bón 150 kg K2O/ha, năng suất mía tiếp tục tăng so với lượng bón 100 kg K2O/ha, song mức tăng thấp (3,76 tấn/ha) và nằm trong phạm vi sai số thí nghiệm. Như vậy, mặc dù các chỉ tiêu sinh trưởng tăng cho đến lượng bón 150 kg K2O/ha, song mức tăng chưa đủ lớn để có thể làm tăng năng suất một cách chắc chắn ở mức bón này. - Đối với chất lượng mía: bón K có tác dụng cải thiện rõ rệt các chỉ tiêu chất lượng nước mía ép và hàm lượng đường tích lũy trong cây. Các chỉ tiêu: hàm lượng chất khô hòa tan (Brix), độ giàu đường tương đối (Pol), độ tinh khiết của nước mía ép (AP) tăng liên tục ở các lượng bón từ 100 kg K2O/ha đến 300 kg K2O/ha, đồng thời hàm lượng đường khử (RS) giảm dần. So với đối chứng không bón K, độ Brix (trung bình của các lượng bón 100 - 300 kg K2O/ha) tăng 1,48 độ, Pol tăng 3,51 độ, AP tăng 5,87%, RS giảm 1,44%. - Đối với chữ đường: hàm lượng đường thương phẩm của mía cũng tăng liên tục ở các lượng bón từ 100 kg K2O/ha đến 250 kg K2O/ha và chỉ dừng lại ở mức bón 300 kg K2O/ha. So với không bón K, chữ đường trung bình ở các công thức bón từ 100 kg K2O/ha đến 300 kg K2O/ha tăng 21,7%, tương ứng 1,95 CCS. So sánh giữa các mức bón K cho thấy: mức tăng về hàm lượng đường giữa 150 kg K2O/ha so với 100 kg K2O/ha là 0,58 CCS và giữa 200 kg K2O/ha so với 150 kg K2O/ha là 0,41 CCS. Mức chênh lệch là rất đáng tin cậy, vượt giới hạn sai khác có ý nghĩa ở mức xác suất 95% (LSD0,05 = 0,35 CCS). Chênh lệch về hàm lượng đường giữa lượng bón 250 kg K2O/ha so với 200 kg K2O/ha tuy chưa vượt phạm vi số thí nghiệm, nhưng vẫn ở mức khá cao (tăng 0,22 CCS). - Đối với năng suất đường: bón K làm tăng năng suất mía, đặc biệt hàm lượng đường, dẫn đến tăng năng suất đường. So với đối chứng không bón K, năng suất đường trung bình của các lượng bón từ 100 kg K2O/ha đến 300 kg K2O/ha đạt 7,7 tấn/ha, tăng 48,4% (2,51 tấn/ha). Giữa các mức bón K, chênh lệch về năng suất đường giữa lượng bón 150 kg K2O/ha so với 100 kg K2O/ha (0,78 tấn/ha) là đáng tin cậy (LSD0,05 = 0,73 tấn/ha). Chênh lệch giữa lượng bón 200 kg K2O/ha so với 150 kg K2O/ha là 0,48 tấn/ha, tuy chưa vượt phạm vi sai số thí nghiệm nhưng mức tăng cao (tăng 0,48 tấn/ha).
15 Như vậy, mức bón K có lợi cho sinh trưởng và năng suất mía là 150 kg K2O/ha. Tuy nhiên do hàm lượng của mía tăng liên tục từ lượng bón 100 kg K2O/ha cho đến 200 kg K2O/ha và chỉ dừng lại khi bón đến 250 kg K2O/ha, nên lượng bón K có lợi đối với năng suất đường được xác định ở mức là 200 kg/K2O/ha. 3.3.2. Ảnh hưởng của lượng bón K đến tình hình sâu bệnh hại mía Bảng 3.14. Ảnh hưởng của lượng bón K đến tình hình sâu bệnh hại mía Sâu đục thân Rệp xơ trắng TT Công thức Tỷ lệ (%) Mức độ (cấp) Tỷ lệ (%) Mức độ (cấp) 1 Nền 26,2 4 47,6 4 2 Nền + 100 K2O 19,7 3 34,5 3 3 Nền + 150 K2O 18,4 2 25,2 2 4 Nền + 200 K2O 16,6 2 23,3 2 5 Nền + 250 K2O 13,8 2 22,7 2 6 Nền + 300 K2O 13,4 2 22,8 2 Kết quả theo dõi tình hình sâu đục thân và rệp xơ trắng hại mía ở các lượng bón K trình bày trong bảng 3.24 cho thấy: bón K có tác dụng hạn chế rõ rệt mức độ gây hại của sâu đục thân và rệp xơ trắng hại mía. Lượng bón K càng tăng, tỷ lệ hại càng giảm. Trên nền bón 200 N + 100 P2O5, không bón K, tỷ lệ sâu đục thân thời kỳ cây con ở mức 26,2% (cấp 4), tỷ lệ rệp xơ trắng thời kỳ mía chín - thu hoạch (tháng 9 năm trước đến tháng 4 năm sau) là 47,6% (cấp 4), tăng 9,82% và 21,9% (tăng 1 cấp) so với trung bình của các lượng bón từ 100 kg K2O/ha đến 300 kg K2O/ha đối với tỷ lệ sâu đục thân và tỷ lệ rệp xơ trắng, tương ứng. Giữa các mức bón K, tỷ lệ sâu đục thân giảm từ 19,7% xuống 13,4%, tỷ lệ rệp xơ trắng giảm từ 35,5% xuống 22,8% (giảm từ cấp 3 xuống cấp 2) ở lượng bón 100 kg K2O/ha và 300 kg K2O/ha, tương ứng. Đây cũng chính là một trong những lý do dẫn đến tăng chất lượng mía khi tăng lượng bón K. 3.3.3. Hiệu suất K ở các lượng bón khác nhau Bảng 3.15. Hiệu suất K ở các lượng bón khác nhau Năng suất Chênh lệch so với Nền Hiệu suất Kali TT Công thức Mía Đường Mía Đường Kg mía/ Kg đường/ (tấn/ha) (tấn/ha) (tấn/ha) (tấn/ha) kg K2O kg K2O 1 Nền 57,85 5,19 - - - - 2 Nền + 100 K2O 66,37 6,71 8,52 1,52 85,20 15,20 3 Nền + 150 K2O 70,13 7,49 12,28 2,30 81,87 15,33 4 Nền + 200 K2O 71,77 7,97 13,92 2,78 69,60 13,90 5 Nền + 250 K2O 71,98 8,16 14,13 2,97 56,52 11,88 6 Nền + 300 K2O 71,83 8,18 13,98 2,99 46,60 9,97 Kết quả ở bảng 3.25 cho thấy: hiệu suất K đạt cao nhất ở lượng bón 100 kg K2O/ha đối với mía (85,2 kg mía/kg K2O) và lượng bón 150 kg K2O/ha đối với đường (đạt 15,33 kg đường/kg K2O), sau đó giảm dần ở lượng bón cao hơn (từ 150 K2O/ha trở lên đối với mía và 200 K2O/ha trở lên đối với đường). So với lượng bón 100 kg K2O/ha, lượng bón tại đó hiệu suất bắt đầu giảm mạnh đối với mía là 250 kg K2O/ha (giảm 33,7%, tương ứng 28,68 kg mía/kg K2O) và đối với đường là 300 kg K2O/ha (giảm 34,9%, tương ứng 5,36 kg đường /kg K2O). 3.3.4. Mối quan hệ giữa lượng bón K và năng suất mía, năng suất đường Trên cơ sở nền bón 200 N + 100 P2O5, giống mía MY 55-14 trồng trên đất xám ferrlit điển hình, không có tưới ở vùng Lam Sơn, giữa năng suất mía, năng suất đường và lượng bón K (0 - 300 kg K2O/ha) có tương quan bậc hai như sau (hình 3.3)
16 NS mía (kg/ha) NS đường (kg/ha) Lượng bón K2O (kg/ha) Lượng bón K2O (kg/ha) Năng suất mía - vụ mía tơ Năng suất đường - vụ mía tơ NS mía (kg/ha) NS đường (kg/ha) Lượng bón K2O (kg/ha) Lượng bón K2O (kg/ha) Năng suất mía - vụ mía gốc 1 Năng suất đường - vụ mía gốc 1 NS mía (kg/ha) NS đường (kg/ha) Lượng bón K2O (kg/ha) Lượng bón K2O (kg/ha) Năng suất mía - vụ mía gốc 2 Năng suất đường - vụ mía gốc 2 Năng suất mía – trung bình 3 vụ Năng suất đường – trung bình 3 vụ Hình 3.3. Tương quan giữa lượng bón K và năng suất mía, năng suất đường Trên cơ sở phương trình tương quan, lượng bón K tối đa về kỹ thuật và tối thích về kinh tế đối với năng suất mía, năng suất đường được xác định và trình bày trong bảng 3.16 Bảng 3.16. Lượng bón K tối đa về kỹ thuật và tối thích về kinh tế TT Loại mía Lượng bón tối đa về kỹ thuật Lượng bón tối thích về kinh tế (kg K2O/ha) (kg K2O/ha) Đối với mía Đối với đường Đối với mía Đối với đường 1 Mía tơ 252,14 299,27 209,70 269,19 2 Mía gốc 1 254,82 316,15 213,14 286,91 3 Mía gốc 2 261,75 285,26 198,29 251,30 Trung bình 255,70 301,00 204,80 267,90 Ghi chú: giá phân KCl (60% K2O): 12.000đ/kg; giá mía 10 CCS: 950đ/kg Từ kết quả ở bảng 3.16 cho thấy: với giá mua mía nguyên liệu 10 CCS là 950 đ/kg; giá phân KCl (60% K2O) 12.000 đ/kg, lượng bón tối thích về kinh tế đối với năng suất mía là 204,8 kg K2O/ha, thấp