Bài giảng khoa học phân bón

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM HUẾ

DỰ ÁN HỢP TÁC VIỆT NAM – HÀ LAN

BÀI GIẢNG

KHOA HỌC PHÂN BÓN

Người biên soạn: TS. Trần Thị Thu Hà

Huế, 08/2009

1

CHỦ ĐỀ I.

QUAN HỆ ĐÂT - CÂY TRỒNG - PHÂN BÓN

Bài 1. Đại cương về khoa học phân bón

1. Khái niệm chung về môn học

Khoa học phân bón là ngành học nghiên cứu về mối quan hệ giữa đất - cây

trồng và phân bón, từ đó tìm ra các biện pháp hữu hiệu tác động lên nó, nhằm tạo điều

kiện để cây trồng sinh trưởng, phát triển thuận lợi, đạt năng suất cao, đảm bảo chất

lượng sản phẩm, góp phần duy trì và cải thiện độ phì đất.

2. Đối tượng và nhiệm vụ nghiên cứu

2.1. Đối tượng nghiên cứu

 Đặc điểm sinh lý của cây trồng liên quan đến khả năng thu hút và sử dụng chất

dinh dưỡng

 Các tính chất đất liên quan đến khả năng thu hút và sử dụng chất dinh dưỡng

của cây trồng và hiệu quả sử dụng phân bón.

 Tính chất các loại phân bón.

2.2. Nhiệm vụ nghiên cứu

 Mối quan hệ giữa đất - cây trồng và phân bón.

 Nghiên cứu các biện pháp hữu hiệu tác động lên mối quan hệ đó.

3. Một số khái niệ m cơ bản thường được sử dụng trong ngành khoa học phân

bón

3.1.Khái niệm về phân bón

Phân bón là những chất hoặc hợp chất hữu cơ hoặc vô cơ có chứa một hoặc

nhiều chất dinh dưỡng thiết yếu được đưa vào sử dụng trong sản xuất nông nghiệp với

mục đích chính là cung cấp chất dinh dưỡng cho cây trồng nhằm giúp chúng sinh

trưởng, phát triển tốt và cho năng suất cao.

3.2. Loại phân

 Phân hóa học (Chemical fertilizer)

Là phân bón được sản xuất theo công nghệ thường có phản ứng hóa học xảy ra. Tuy

nhiên, trong một số trường hợp, các sản phẩm được sản xuất theo công nghệ tinh tuyển

vật lý những khoáng vật có sẵn trong tự nhiên cũng được xem là phân hóa học.

 Phân khoáng (Mineral fertilizer)

2

Từ khi phân bón bón thương mại ra đời, phân khoáng được coi là phân có nguồn gốc từ

khoáng vật do khai thác từ lòng đất và qua quá trình tinh tuyển (làm giàu) hoặc chế

biến.

 Phân vô cơ (Inorganic fertilizer)

Là phân bón mà thành phần cấu tạo phân tử không có nguyên tố cacbon.

 Phân hữu cơ (Organic fertilizer)

Là loại phân bón mà trong thành phần cấu tạo phân tử của nó có hiện diện liên kết C –

C và C – H

Một số nước dùng thuật ngữ phân hóa học, phân khoáng hoặc phân vô cơ để

phân biệt giữa sản phẩm được sản xuất bằng phương pháp vật lý, hóa học với sản phẩm

có nguồn gốc từ cây trồng hoặc vật nuôi (phân hữu cơ)

 Phân đơn (Straight fertilizer)

Là loại phân bón trong đó chỉ có một nguyên tố dinh dưỡng đa lượng

 Phân phức hợp (Compound fertilizer)

Là loại phân bón trong đó có chứa từ 2 đến nhiều hơn các nguyên tố dinh dưỡng.

 Phân sinh học (Biofertilizer)

Là chế phẩm sinh học có chứa một hoặc nhiều chủng vi sinh vật sống có tác dụng tăng

cường quá trình tổng hợp đạm từ không khí ở bộ rễ của cây trồng hoặc phân hủy,

chuyển hóa các chất khó tiêu trong đất thành dễ tiêu để cung cấp cho cây trồng. Vi sinh

vật trong phân phải còn sống trong quá trình sản xuất và chúng sẽ phát huy tác dụng

khi bón ra ngoài đồng ruộng.

 Phân sinh hóa (Biochemical fertilizer)

Là loại phân bón được sản xuất bằng cả công nghệ sinh học và hóa học. Công nghệ

sinh học có sự tham gia của vi sinh vật với vai trò xúc tác quá trình phân giải nguyên

liệu và công nghệ hóa học sử dụng để tạo nên sản phẩm cụ thể. Trong phân sinh hóa, vi

sinh vật hầu như không còn dụng khi bón ngoài đồng ruộng.

 Phân bón lá (Foliar fertilizer)

Là loại phân được sản xuất ở dạng nước hoặc được hòa tan trong nước và phun lên lá

nhằm cung cấp dinh dưỡng cho cây trồng.

 Phân lỏng (Liquit fertilizer)

Là một chất dinh dưỡng hoặc hỗn hợp các chất dinh dưỡng ở dạng lỏng được sử dụng

để bón cho cây trồng.

3.3. Dạng phân

Là khái niệm chỉ các dạng công thức hóa học khác nhau của nguyên tố dinh

dưỡng được sử dụng làm phân bón.

3.4. Chất cải tạo đất

3

Chất cải tạo đất là những chất hoặc hợp chất hữu cơ hoặc vô cơ được đưa vào

sử dụng trong sản xuất nông nghiệp với mục đích chính là cải tạo đất

3.5. Số lần bón

Chỉ số lần khi một hoặc một vài loại /dạng phân bón được đưa vào trong đất

hoặc phun trực tiếp lên lá cho các loại/giống cây trồng trong một khoảng thời gian nhất

địnhtheo nhu cầu của loại/giống cây trồng đó.

3.6. Thời điểm bón

Chỉ thời điểm nhất định khi một hoặc một vài loại /dạng phân bón được đưa vào

trong đất hoặc phun trực tiếp lên lá cho các loại/giống cây trồng theo nhu cầu của

loại/giống cây trồng đó.

3.7. Cách bón

Là phương thức để một hoặc một vài loại /dạng phân bón được sử dụng cho các

loại cây trồng theo nhu cầu của loại/giống cây trồng đó.

3.8. Độ sâu bón

Chỉ độ sâu trong đất (ở tầng canh tác) mà một hoặc một vài loại /dạng phân

bón được đưa vào đất nhằm mục đích cung cấp dinh dưỡng cho cây trồng.

3.9. Khái niệm yếu tố dinh dưỡng hạn chế năng suất cây trồng

 Yếu tố hạn chế thiếu

Là yếu tố dinh dưỡng mà khi thiếu sẽ nó làm cho năng suất cây trồng bị

sụt giảm rõ rệt.

Ví dụ: Thiếu Ca và Mg trên đất bạc màu

 Yếu tố gây độc

Là yếu tố khi nồng độ của chúng trong đất vượt quá mức cho phép và gây độc

cho cây, từ đó làm giảm năng suất cây trồng rõ rệt.

Ví dụ: Hàm lượng muối tan trong đất mặn; Nhôm trên đất chua mặn.

3.10. Dinh dưỡng tổng số

Tất cả các dạng chất dinh dưỡng trong đất được gọi là chất dinh dưỡng ở

dạng tổng số.

3.10. Dinh dưỡng hữu hiệu( dinh dưỡng dễ tiêu)

Dinh dưỡng cây trồng được hút bởi rễ hoặc lá ở những dạng ion hoặc phức

trong dung dịch. Các dạng chất dinh dưỡng thiết yếu với cây trồng rất khác biệt bởi cấu

tạo hóa học và độ hòa tan của nó trong nước. Chỉ những dạng mà cây trồng có khả

năng hút được mới được coi là hữu hiệu.

4. Các phương pháp thường được sử dụng trong nghiên cứu

4.1. Nghiên cứu trong phòng thí nghiệm

4

- Phân tích các chỉ tiêu về hàm lượng dinh dưỡng trong đất

- Phân tích các chỉ tiêu về hàm lượng dinh dưỡng trong thân lá

- Phân tích các chỉ tiêu về chất lượng nước mặt và nước ngầm

4.2. Nghiên cứu trong chậu

Thường tiến hành với các thí nghiệm có tính chất thăm dò

4.3. Nghiên cứu trên đồng ruộng

Thường tiến hành sau khi đã có các kết quả nghiên cứu trong chậu

4.4. Xây dựng mô hình trình diễn

Thường tiến hành sau khi đã có các kết quả nghiên cứu trong chậu, ngoài đồng

5

Bài 2. Quan hệ giữa đất – cây trồng và phân bón

1. Quan hệ giữa đất – cây trồng và phân bón

Quan hệ Đất - Cây trồng - Phân bón, vấn đề Quản lý tổng hợp dinh dưỡng cho

cây trồng (IPNM) và bón phân cân đối

Quan hệ giữa đất, phân bón và cây trồng là mối quan hệ qua lại và được thể hiện

qua sơ đồ dưới đây.

ĐẤT

CÂY TRỒNG PHÂN BÓN

Sơ đồ1. Quan hệ đất – cây trồng và phân bón của Prianisnicov

Đất là nơi cung cấp không khí, nước và dinh dưỡng, là giá đỡ cho cây trồng.

Cây trồng trong khi đó cùng với các yếu tố khác đóng vai trò rất quan trọng trong quá

trình hình thành và tiến hóa của đất. Có thể nói đất trồng không thể hình thành nếu

không có chất hữu cơ.

1.1. Quan hệ giữa đất và cây trồng

1.1.1. pH đất, tính đệm của đất và sinh trưởng, phát triển của cây trồng

* pH đất

+ Ảnh hưởng trực tiếp đến sinh trưởng và phát triển của bộ rễ cây trồng

Trên đất chua, bộ rễ của phần lớn các loại cây trồng, đặc biệt là các loại cây mẫn

cảm với độ chua như các loại cây họ cải, họ cà đều phát triển kém do vậy khả năng thu

hút dinh dưỡng giảm, sinh trưởng và phát triển của cây trồng vì vậy giảm rõ.

+ Ảnh hưởng gián tiếp

- Trên đất chua, lân dễ tiêu trong đất dễ dàng bị cố định và vì vậy

khả năng đáp ứng lân cho cây giảm.

- Trên đất chua, hoạt động của các vi sinh vật phân giải chất hữu

cơ thường xảy ra chậm, các hợp chất khoáng hình thành ít và không đáp ứng kịp thời

nhu cầu dinh dưỡng của cây.

- Trên đất chua, khả năng hòa tan của một số nguyên tố vi lượng

như Zn, Cu, Mo giảm nên thường xảy ra hiện tượng thiếu hụt các nguyên tố dinh dưỡng này.

* Tính đệm

6

Trên đất có tính đệm cao, cây trồng ít bị “shock” khi pH đất thay đổi đổi ngột do bón

các loại phân chua /kiềm sinh lý vào đất. Sinh trưởng và phát triển của cây vì vậy ít chịu tác

động xấu của hiện tượng thay đổi này.

1.1.2. Thành phần, hàm lượng chất dinh dưỡng của đất với sinh trưởng và phát triển của

cây trồng.

Cây trồng thường sinh trưởng, phát triển tốt, cho năng suất cao, phẩm chất tốt trên

các chân đất có hàm lượng dinh dưỡng cao, tỷ lệ và thành phần các chất dinh dưỡng

trong đất cân đối.

1.1.3. CEC (Cation Exchange Capacity) và sinh trưởng và phát triển của cây trồng.

Trong phần lớn trường hợp, đất có CEC cao thường có khả năng hấp phụ tốt các

chất dinh dưỡng trong đất cũng như các chất dinh dưỡng được bổ sung từ bên ngoài để

cung cấp từ từ cho cây.

1.2. Quan hệ giữa cây trồng và phân bón

- Cây trồng có hệ rễ phát triển mạnh có khả năng thu hút dinh dưỡng tốt sẽ làm

tăng hiệu quả sử dụng phân bón

- Cây trồng có hệ rễ có khả năng đồng hóa lân cao sẽ làm tăng hiệu quả sử dụng

phân lân.

- Thân lá các loại cây trồng sau thu hoạch được sử dụng như một loại phân bón

hữu cơ. Thành phần dinh dưỡng trong thân lá cao khi sử dụng để bón vào đất sẽ có tác

dụng như một loại phân bón chất lượng cao, góp phần cải thiện tính chất đất và cung cấp

dinh dưỡng cho cây trồng vụ sạu.

1.3. Quan hệ giữa đất và phân bón

1.3.1. Ảnh hưởng của một số tính chất lý học chính của đất đến hiệu quả sử dụng phân

bón.

 Thành phần cơ giới đất

 Kết cấu đất

 Chế độ khí trong đất

 Chế độ nước trong đất

1.3.2. Ảnh hưởng của một số tính chất hóa học chính của đất đến hiệu quả sử dụng phân bón.

 pH

 Hàm lượng mùn

 Hàm lượng các chất dinh dưỡng tổng số và dễ tiêu

 Tỷ lệ các chất dinh dưỡng trong đất

 Tính đệm của đất

 Dung tích hấp phụ (CEC)

1.3.3. Số lượng, thành phần vi sinh vật đất và hiệu quả sử dụng phân bón.

7

 Vi sinh vật phân giải chất hữu cơ

 Vi sinh vật cố định đạm.

 Vi sinh vật phân giải lân hữu cơ

 Vi sinh vật phân giải lân vô cơ

 Vi sinh vật nitrat hóa

 Vi sinh vật phản nitrat hóa

2. Vai trò của phân bón

2.1. Vai trò tăng năng suất cây trồng

Bảng 1. Nhu cầu phân bón ở Việt Nam

Năm Nhu cầu N P2O5 K2O Tổng

Lượng (1000 tấn) 1371,2 728,6 534,0 2633,8

2000

Tỷ lệ N : P2O5

:

K2O 1 0,561 0,378

Lượng (1000 tấn) 1504,0 813,0 598,0 2915,0

2005

Tỷ lệ N : P2O5

:

K2O 1 0,541 0,398

Lượng (1000 tấn) 1627,0 892,0 669,0 3118,0

2010

Tỷ lệ N : P2O5

:

K2O 1 0,548 0,411

Nguồn. Nguyễn Văn Bộ, 1999

Cây trồng có thể sinh trưởng và phát triển bình thường ngay cả khi không được

bón phân. Nhưng để đạt được năng suất cây trồng cao, ổn định thì sử dụng phân bón

được xem là giải pháp hữu hiệu nhất. Thực tế sản xuất cho thấy, một giống cây trồng

nào đó dù có tiềm năng năng suất cao bao nhiêu đi chăng nữa nhưng nếu không được

chăm bón tốt, được gieo trồng trong điều kiện khí hậu thời tiết thuận lợi và nhất là

không được bón phân một cách cân đối và hợp lý thì cũng khó đạt được mức năng suất

cao như mong muốn. Điều này thể hiện rõ ở các quốc gia mà ở đó trình độ thâm canh

cũng như khả năng đầu tư của người sản xuất còn hạn chế. Chính vì vậy mà nhu cầu sử

dụng phân bón ở các quốc gia này ngày một tăng (bảng 1)

2.2. Vai trò nâng cao chất lượng nông sản

Bón phân cân đối và hợp lý sẽ có tác dụng nâng cao chất lượng nông sản. Việc

bón thiếu hay thừa chất dinh dưỡng đều làm giảm chất lượng nông sản của tất cả các

loại cây trồng và ảnh hưởng xấu đến sức khỏe của người và gia súc. Bón thừa đạm làm

giảm tỷ lệ đồng trong chất khô của cỏ thì có thể gây bệnh vô sinh cho bò sinh sản. Bón

8

thiếu hay thừa đạm cho rau có thể làm giảm tỷ lệ riboflavin (vitamin B2) là chất chống

tác tác động gây bệnh ung thư cho người trong hợp chất 4. Dimethylamino –

azobenzen.

Bón đầy đủ lân cho cây có tác dụng làm tăng tỷ lệ hạt chắc. Bón đầy đủ có tác dụng

làm tăng hàm lượng vitamin, đường ở các loại quả.

2.3. Vai trò cải thiện và nâng cao độ phì đất

Phân bón, đặc biệt là các loại phân hữu cơ có khả năng cải thiện tính chất đất rất

rõ rệt như tăng độ xốp, tăng dung tích hấp phụ, tăng hàm lượng mùn trong đất. Bón các

loại phân vô cơ một cách hợp lý và cân đối cũng có thể góp phần đảm bảo cân bằng

dinh dưỡng trong đất, tạo điều kiện cho các vi sinh vật hoạt động và giúp cho cây trồng

sinh trưởng, phát triển tốt.

Bài 3. Bón phân cân đối và hợp lý với phát triển nông nghiệp bền vững

1. Khái niệm bón phân cân đối

Cây trồng có thể duy trì quá trình sinh trưỏng phát triển của mình nhờ được

cung cấp dinh dưỡng từ đất mà không cần phải bón phân. Tuy nhiên, để đạt được năng

suất cao, ổn định và chất lượng nông sản tốt, bên cạnh các yếu tố về giống, điều kiện

thời tiết khí hậu, kỹ thuật canh tác v.v.., cây trồng rất cần phải được cung cấp đầy đủ

và hợp lý các chất dinh dưỡng. Mỗi loại cây trồng khác nhau có nhu cầu dinh dưỡng rất

khác nhau. Cùng một loại cây trồng, thậm chí cùng một giống nhưng nếu trồng trên các

loại đất khác nhau thì cũng cần có những chế độ bón phân khác nhau.

Nguyễn Văn Bộ (1999); Bùi Đình Dinh (1998); Võ Minh Kha, 1996; Vũ Hưũ

Yêm (1995) cho biết: khái niệm cân đối là một khái niệm cụ thể và luôn biến động. Đó

là cân đối về nhu cầu và lượng hút của cây trồng, cân đối giữa các chất dinh dưỡng tại

các thời kỳ sinh trưởng khác nhau, cân đối giữa các điều kiện tự nhiên liên quan đến

hiệu lực phân bón (như nước, ánh sáng v.v..) cũng như cân đối trong mối quan hệ với

từng loại cây trồng trong một hệ thống luân canh. Do vậy, để có các công thức khuyến

cáo phân bón ngày càng gắn với điều kiện cụ thể thì một hệ thống nghiên cứu hiệu lực

phân bón theo vùng sinh thái cần được thiết lập ổn định

Vì vậy, bón phân cân đối và hợp lý là bón phân dựa trên đặc điểm sinh lý và nhu

cầu dinh dưỡng của cây trồng, tính chất của từng loại đất và điều kiện mùa vụ cụ thể,

tức là sử dụng phân bón theo 4 đúng: (*) đúng chủng loại; (*) đúng liều lượng; (*)

đúng tỷ lệ và (*) đúng lúc.

Bón phân cân đối cho cây trồng thể hiện ở các khía cạnh sau đây:

Cân đối Đạm - Lân

9

Ngoài việc sử dụng giống mới, tăng vụ, sử dụng phân đạm với liều lượng ngày

càng cao chính là nguyên nhân làm tăng hiệu lực phân lân. Bội thu nhờ bón lân có thể

đạt từ 5-6 tạ/ha trên đất phù sa Sông Hồng và từ 10 - 15 tạ/ha trên đất phèn với liệu

lượng thích hợp là 90 - 120 kg P2O5

/ha trong vụ xuân và 60 - 90Kg P2O5

/ha trong vụ

mùa (đối với lúa). Đối với các loại đất chua thì việc bón cân đối đạm - lân là yêu cầu

bắt buộc để cây trồng sinh trưởng, phát triển tốt và sử dụng được đạm, tránh hiện tượng

bị ngẹt rễ.... do thiếu lân. Đất càng chua lượng lân bón càng cao hơn (Nguyễn Văn Bộ và cs,

1999) [8].

Tác giả Bùi Đình Dinh (1999) cho biết: bón lân cân đối với đạm trên từng loại

đất không những tăng hiệu quả của phân lân mà còn cải thiện hiệu quả của phân đạm,

giảm được tiêu tốn chi phí cho một đơn vị sản phẩm khoảng 20 – 30 % Khi bón kết

hợp N và P, năng suất lạc quả tăng 16,89 - 24,46 % so với chỉ bón đạm. Nếu bón kết

hợp giữa N,P,K thì sẽ làm tăng khả năng hấp thu của N từ 2,0 – 6,1 %, lân từ 1,6 –

6,1 %, nhờ đó mà tăng khả năng cố định của nốt sần lên từ 13,5 - 2,3 %. Hiện tượng

mất đạm giảm 2,3 -16,4 %, mất lân giảm 2,8 - 4,3 %, tồn dư đạm trong đất tăng 2,7 -

7,2 % và lân tăng 2,6 -4,0 % (Duan Shufen, 1998). Nhiều kết quả nghiên cứu cho thấy,

bón phân cân đối cho lạc thì dù trên loại đất nào cũng đều làm tăng năng suất đáng kể.

Trên đất cát biển, bón cân đối đạm, lân (30 kg N , 60 – 90 kg P2O5

) cho bội thu 2,5 -

3,2 tạ/ha, trên đất bazan bội thu 5,6 - 10 tạ/ha.

Quy luật tương tự cũng thấy ở Việt Nam. Trên đất phèn nếu không bón lân, cây

trồng chỉ hút được từ 40 - 50 kg N. Song bón lân đã làm cây trồng hút được từ 120 -

130 kg N/ha. Tương tự, trên đất bạc màu không bón kali cây trồng chỉ hút được từ 80 -

90 kg N. Trong khi đó bón kali làm cây trồng hút được từ 120 – 150 kg N/ha (Nguyễn

Văn Bộ, 1999).

Bón phân cân đối cho cây trồng thể hiện ở các khía cạnh sau đây:

Cân đối Đạm - Kali.

Quan hệ tương hỗ của kali và đạm thể hiện ở vai trò của kali đối với quá trình

đồng hoá đạm trong cây. Theo Vũ Văn Vụ và cs (1993); Trần Văn Lài (1993); Vũ Hữu

Yêm (1995) thì do tác động đến quá trình quang hợp và hô hấp nên kali có ảnh hưởng

tích cực đến việc trao đổi đạm và tổng hợp protein. Thiếu kali mà nhiều đạm NH4

+

sẽ

gây độc cho cây (Kemmler, 1988).

Abd và cs (1990); Golakiya (1999) có nhận xét: cây trồng có phản ứng tích cực

với lượng kali bón ở mức cao khi được cung cấp đầy đủ đạm và bón đạm sẽ đạt năng

suất cây trồng cao khi cây được cung cấp đầy đủ kali. Zhu (1995) cũng cho rằng: để

đạt được năng suất cao và tăng hiệu quả tích luỹ đạm, cây đậu đỗ rất cần phải được bón

kali với liều lượng thích hợp.