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

LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP

HÀ NỘI, 2014

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

LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP

Người hướng dẫn khoa học:

1. PGS.TS. Nguyễn Văn Bộ

2. TS. Trần Công Hạnh

HÀ NỘI, 2014

i

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Kết quả

nghiên cứu nêu trong luận án là trung thực và chưa từng được ai công bố

trong bất kỳ công trình nào khác. Các thông tin trích dẫn đều được chỉ rõ

nguồn gốc.

Hà Nội, ngày tháng năm 2014

Tác giả luận án

Phạm Thị Thanh Hương

ii

LỜI CẢM ƠN

Tác giả luận án chân thành bày tỏ lòng biết ơn tập thể lãnh đạo trường Đại học

Hồng Đức, đã luôn động viên, giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tác giả trong

suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận án.

Tác giả chân thành bày tỏ lòng biết ơn tới:

PGS.TS Nguyễn Văn Bộ người hướng dẫn khoa học chính của luận án và TS

Trần Công Hạnh đã hướng dẫn, góp ý trao đổi về phương pháp luận, nội dung nghiên

cứu và các hướng dẫn khoa học khác, đảm bảo cho luận án hoàn thành có chất lượng.

Các nhà khoa học đã góp ý và tạo điều kiện cho việc hoàn thiện luận án.

Tập thể lãnh đạo Công ty Cổ phần Mía Đường Lam Sơn, Công ty Cổ phần

Phân Bón Lam Sơn Thanh Hóa đã tạo điều kiện thuận lợi cho tác giả trong quá trình

thực hiện luận án.

Ban Sau đại học Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam, Viện Nông hóa Thổ

Nhưỡng đã tạo mọi điều kiện cho việc học tập nghiên cứu và hoàn thành luận án.

Tập thể cán bộ giảng viên, phụ tá thí nghiệm và sinh viên các lớp K10, K11,

K13 ngành Khoa học Cây trồng khoa Nông Lâm Ngư nghiệp trường Đại học Hồng

Đức đã tạo điều kiện và giúp đỡ tác giả rất nhiều trong việc triển khai bố trí theo dõi

và phân tích các chỉ tiêu của thí nghiệm.

Cuối cùng, tác giả bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đối với gia đình, bố, mẹ, anh,

em, chồng, các con và bạn bè đồng nghiệp đã luôn động viên, giúp đỡ và tạo điều kiện

thuận lợi cho tác giả trong suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận án.

Hà Nội, tháng 5 năm 2014

Tác giả luận án

Phạm Thị Thanh Hương

iii

MỤC LỤC

Trang

Lời cam đoan………………………………………………….. i

Lời cảm ơn…………………………………………………….. ii

Mục lục………………………………………………………… iii

Danh mục viết tắt……………………………………………… iii

Danh mục bảng………………………………………………… vii

Danh mục hình………………………………………………… vii

MỞ ĐẦU……………………………………………………….. 1

1 Tính cấp thiết của đề tài…………………………………….. 1

2 Mục đích yêu cầu của đề tài…………………………………. 3

2.1 Mục đích……………………………………………………….. 3

2.2 Yêu cầu………………………………………………………… 3

3 Giới hạn nghiên cứu …………………………………………. 3

4 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài…………………… 4

4.1 Ý nghĩa khoa học……………………………………………. 4

4.2 Ý nghĩa thực tiễn……………………………………………… 4

5 Điểm mới của luận án…………………………………………. 4

Chương 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU………. 5

1.1 Lý luận chung về cân bằng dinh dưỡng cho cây trồng……. 5

1.1.1 Cân bằng dinh dưỡng trong hệ thống cây trồng……………… 5

1.1.2 Các cấp độ nghiên cứu cân bằng dinh dưỡng………………… 8

1.1.4 Các nguồn dinh dưỡng đầu vào, đầu ra của cân bằng dinh dưỡng 9

1.2 Cân bằng dinh dưỡng trong mối quan hệ với quản lý dinh

dưỡng theo vùng chuyên biệt…………………………………

16

1.3 Dinh dưỡng kali và kỹ thuật bón phân K cho mía………….. 18

1.3.1 K trong đất……………………………………………………… 18

iv

1.3.2 K trong cây và việc hút K…………………………………….. 24

1.3.3 Vai trò của K đối với cây mía………………………………… 25

1.3.4 Hiệu suất K và kỹ thuật bón K cho mía………………………. 28

1.4 Một số kết quả nghiên cứu về cân bằng dinh dưỡng kali trên thế

giới và ở Việt Nam……………………………………………..

31

1.4.1 Trên thế giới…………………………………………………… 31

1.4.2 Ở Việt Nam…………………………………………………….. 33

Chương 2. VẬT LIỆU, NỘI DUNG, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 35

2.1. Vật liệu nghiên cứu…………………………………………… 35

2.1.1. Đất thí nghiệm…………………………………………………. 35

2.1.2. Giống mía thí nghiệm…………………………………………. 35

2.1.3. Phân bón………………………………………………………. 36

2.2. Nội dung nghiên cứu…………………………………………. 36

2.3. Phương pháp nghiên cứu……………………………………. 36

2.3.1. Tiến trình nghiên cứu………………………………………….. 36

2.3.2. Phương pháp điều tra tình hình cơ bản……………………….. 37

2.3.3. Phương pháp bố trí thí nghiệm………………………………… 38

2.3.4. Phương pháp xác định lượng kali do nước mưa cung cấp, lượng

kali mất do xói mòn và lượng K mất do rửa trôi. …………….

41

2.3.5. Phương pháp xây dựng mô hình thực nghiệm quản lý bền vững

dinh dưỡng K trong sản xuất mía trên cơ sở cân bằng dinh dưỡng

44

2.3.6. Phương pháp xác định các chỉ tiêu nghiên cứu đối với cây mía.. 45

2.3.7. Phương pháp phân tích đất, nước, phân bón, cây trồng............... 48

2.3.8. Phương pháp xử lý số liệu……………………………………… 50

Chương 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU………………………. 51

3.1. Điều kiện cơ bản vùng Lam Sơn Thanh Hóa trong mối quan hệ

với cân bằng K cho mía…………………………………………

51

v

3.1.1. Điều kiện tự nhiên……………………………………………. 51

3.1.2. Hiện trạng sản xuất mía……………………………………… 56

3.1.3. Điều kiện cơ bản vùng Lam Sơn trong mối quan hệ với các

nguồn dinh dưỡng đầu vào, đầu ra của cân bằng K cho

mía..

62

3.2. Khả năng cung cấp K của đất; Lượng K do nước mưa cung cấp

và lượng K mất do xói mòn, rửa trôi. ………………….

64

3.2.1. Khả năng cung cấp K của đất xám ferralit……………………. 65

3.2.2. Lượng K do nước mưa cung cấp………………………………. 71

3.2.3. Lượng K mất do xói mòn……………………………………… 74

3.2.4. Lượng K mất do rửa trôi………………………………………. 79

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

85

3.3.1. Mối quan hệ giữa lượng bón K với năng suất, chất lượng mía

năng suất đường………………………………………………..

85

3.3.2. Mối quan hệ giữa lượng bón K và lượng K mất theo sản phẩm

thu hoạch……………………………………………………….

98

3.4. Cân bằng K và xác định lượng bón K phù hợp cho mía trên cơ

sở cân bằng dinh dưỡng ở vùng Lam Sơn………………...

99

3.4.1. Cân bằng K cho mía ở các mức bón K khác nhau……………. 99

3.4.2. Cân bằng K cho mía trong điều kiện sản xuất hiện tại………. 112

3.4.3. Xác định lượng bón K phù hợp cho mía trên cơ sở cân bằng

dinh dưỡng……………………………………………………..

114

3.4.4. Đánh giá kết quả xác định lượng bón K cho mía trên cơ sở cân

bằng dinh dưỡng……………………………………………….

116

3.5. Hiệu quả mô hình quản lý bền vững dinh dưỡng K cho mía trên

cơ sở cân bằng dinh dưỡng…………………………………….

118

vi

3.5.1. Phân bón trong mô hình thực nghiệm………………………… 118

3.5.2. Các chỉ tiêu kỹ thuật của mô hình……………………………. 119

3.5.3. Hiệu quả kinh tế của mô hình……………………………….. 122

3.5.4. Tác động của mô hình đến tính chất đất trồng mía………….. 124

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ…………………………………… 127

Kết luận………………………………………………………… 127

Đề nghị…………………………………………………………. 128

Các công trình đã công bố liên quan đến luận án……………. 129

TÀI LIỆU THAM KHẢO……………………………………. 130

PHỤ LỤC ……………………………………………………... 142

vii

DANH MỤC VIẾT TẮT

1. 100 K2O 100 kg K2O/ha…………………………………………….

2. 100 P2O5 100 kg P2O5/ha…………………………………………….

3. 200 N 200 kg N/ha……………………………………………......

4. ACfa-h Đất xám ferralit điển hình…………………………………

5. AP Độ thuần…………………………………………………..

6. Bx Brix………………………………………………………..

7. CCS Hàm lượng đường thương phẩm (Commercial Cane Sucrose)…..

8. Cs cộng sự…………………………………………………….

9. CV% Sai số thí nghiệm……………………………………….....

10. Dt dẫn theo……………………………………………………

11. et al và cộng sự………………………………………………….

12. HC Hữu cơ……………………………………………………..

13. HiK Chỉ số thu hoạch của K (Harvest Index of Potassium)…….

15. K Kali………………………………………………………...

16. LSD0,05 Giới hạn sai khác có ý nghĩa ở mức tin cậy 95% …………

17. MBCR Tỷ suất chi phí lợi nhuận cận biên ………………………..

(Margin Benifit Cost Ratio)……………………………….

18. N Đạm………………………………………………………..

19. NLM Ngọn lá mía………………………………………………..

20. Pol Độ giàu đường……………………………………………..

21. QCVN Quy chuẩn Việt Nam………………………………………

22. REK Hiệu suất sử dụng K trong phân khoáng………………….

(Recovery Efficiency of Potassium)……………………….

23. RIEK Hiệu suất nông học của K………………………………….

viii

(Reciprocal Internal Efficiencies of Potassium)…………...

24. RS Tỷ lệ đường khử…………………………………………..

25. SSNM Quản lý dinh dưỡng theo vùng chuyên biệt ………………

(Site Specific Nutrient Management)……………………..

26. TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam……………………………………...

ix

DANH MỤC BẢNG

TT Tên bảng Trang

1.1 Các nguồn dinh dưỡng đầu vào, đầu ra của cân bằng dinh dưỡng 9

3.1 Đất trồng mía theo qui hoạch mở rộng vùng nguyên liệu mía

đường Lam Sơn Thanh Hóa đến năm 2020

55

3.2 Cơ cấu giống mía vùng Lam Sơn Thanh Hóa 56

3.3 Diện tích, năng suất mía qua điều tra nông hộ 58

3.4 Tình hình sử dụng phân bón cho mía ở vùng Lam Sơn 59

3.5 Tình hình sử dụng phân bón NPK Lam Sơn cho mía ở vùng

Lam Sơn

59

3.6 Tình hình tưới nước cho mía ở vùng Lam Sơn 61

3.7 Các nguồn dinh dưỡng đầu vào, đầu ra của cân bằng K cho

mía vùng Lam Sơn.

63

3.8 Tính chất đất thí nghiệm 64

3.9 Ảnh hưởng của tưới nước và bón N, P đến sinh trưởng của mía 65

3.10 Ảnh hưởng của tưới nước và bón N, P đến khối lượng K2O

tích lũy trong cây

67

3.11 Lượng K2O có trong hom giống khi trồng 69

3.12 Lượng K2O đất có khả năng cung cấp cho mía trong điều

kiện tưới nước và bón N, P khác nhau

69

3.13 Lượng K do nước mưa cung cấp (2010 – 2012) 72

3.14 Khối lượng K mất theo nước xói mòn 75

3.15 Khối lượng K mất theo đất huyền phù xói mòn 76

3.16 Khối lượng K mất theo đất cặn lắng xói mòn 77

3.17 Tổng lượng K mất do xói mòn 78

x

3.18 Lượng K mất theo nước rửa trôi 80

3.19 Lượng K mất theo đất huyền phù rửa trôi 81

3.20 Tổng lượng K2O mất do rửa trôi ở lượng K bón khác nhau 82

3.21 Ảnh hưởng của K đến sinh trưởng và năng suất mía 87

3.22 Ảnh hưởng của K đến chất lượng mía và chữ đường 88

3.23 Ảnh hưởng của K đến năng suất đường 90

3.24 Ảnh hưởng của lượng bón K đến tính hình sâu bệnh hại mía 91

3.25 Hiệu suất K ở các lượng bón khác nhau 92

3.26 Lượng bón K tối đa về kỹ thuật và tối thích về kinh tế đối

với năng suất mía, năng suất đường

97

3.27 Ảnh hưởng của K đến khối K2O tích lũy trong sản phẩm mía

cây thu hoạch

99

3.28 Ảnh hưởng của K đến khối lượng K2O mất theo NLM 101

3.29 Ảnh hưởng của K đến hiệu suất nông học và chỉ số thu hoạch K 103

3.30 Hiệu suất sử dụng K ở các mức bón khác nhau 107

3.31 Cân bằng K cho mía ở các lượng bón K khác nhau 110

3.32 Thành phần hóa học nguyên liệu hữu cơ sản xuất phân bón

NPK Lam Sơn

113

3.33 Cân bằng K cho mía trong điều kiện sản xuất mía hiện tại 114

3.34 Phân bón trong mô hình quản lý bền vững dinh dưỡng K 119

3.35 Các chỉ tiêu sinh trưởng, năng suất, chất lượng mía, năng

suất đường trong mô hình thực nghiệm

120

3.36 Hiệu quả kinh tế của mô hình thực nghiệm 123

3.37 Tính chất đất trước và sau khi xây dựng mô hình 124

xi

DANH MỤC HÌNH

TT Tên hình Trang

3.1 Sơ đồ vùng nguyên liệu mía đường Lam Sơn Thanh Hóa 52

3.2 Diễn biến các yếu tố khí hậu vùng Lam Sơn Thanh Hóa 53

3.3 Một số hình ảnh thí nghiệm nghiên cứu khả năng cung cấp K của đất 70

3.4 Lượng mưa qua các tháng (2010 - 2012) 73

3.5 Hàm lượng K2O trong nước mưa qua các tháng (2010 - 2012) 73

3.6 Một số hình ảnh nghiên cứu về xói mòn 83

3.7 Một số hình ảnh nghiên cứu về rửa trôi 84

3.8 Tương quan giữa lượng bón K2O và năng suất mía - vụ mía tơ 94

3.9 Tương quan giữa lượng bón K2O và năng suất đường - vụ mía tơ 94

3.10 Tương quan giữa lượng bón K2O và năng suất mía - vụ mía gốc 1 95

3.11 Tương quan giữa lượng bón K2O và năng suất đường - mía gốc 1 95

3.12 Tương quan giữa lượng bón K2O và năng suất mía - vụ mía gốc 2 96

3.13 Tương quan giữa lượng bón K2O và năng suất đường - mía gốc 2 96

3.14 Tương quan giữa RIEK và năng suất mía - vụ mía tơ 105

3.15 Tương quan giữa RIEK và năng suất mía - vụ mía gốc 1 105

3.16 Tương quan giữa RIEK và năng suất mía - vụ mía gốc 2 106

3.17 Tương quan giữa RIEK và năng suất mía - trung bình 3 vụ 106

3.18 Một số hình ảnh thí nghiệm đồng ruộng về lượng bón K 108

3.19 Cân bằng kali ở các lượng bón K2O khác nhau- vụ mía tơ 111

3.20 Cân bằng kali ở các lượng bón K2O khác nhau - vụ mía gốc 1 111

3.21 Cân bằng kali ở các lượng bón K2O khác nhau- vụ mía gốc 2 111

3.22 Mối quan hệ giữa nguồn đầu vào, đầu ra của cân bằng K cho

mía trong điều kiện sản xuất hiện tại vùng Lam Sơn

112

xii

3.23 Một số hình ảnh mô hình thực nghiệm quản lý bền vững K cho mía 125

3.24 Một số hình ảnh lấy mẫu và xử lý mẫu của các thí nghiệm 126