Tác động của than sinh học thay thế một phần phân khoáng đến sinh trưởng và năng suất ngô

(trồng tại Việt Trì – Phú Thọ)

Efects of biochar alternatives lớn partial of fertilizer lớn growth, yield of maize in Viet Tri – Phu Tho

ThS. Hoàng Thị Lệ Thu*, ThS. Trần Thành Vinh*

ThS. Nguyễn Quang Trung*, ThS. Phạm Thị Mai Trang**

* Trường Đại học Hùng Vương ** Trường Đại học Tân Trào

TÓM TẮT

Nghiên cứu nhằm nhận xét nbsp;tác động của việc sử dụng than sinh học thay thế một phần phân khoáng đến sinh trưởng và năng suất ngô tại Việt Trì, Phú Thọ. Thí nghiệm thực thi trên giống ngô VS36/ Những công thức thí nghiệm được bố trí theo kiểu khối ngẫu nhiên hoàn chỉnh với 3 lần nhắc lại. Theo dõi những chỉ tiêu về sinh trưởng, năng suất và nhận xét hiệu quả sản xuất ngô. Kết quả thí nghiệm chỉ ra rằng khi sử dụng than sinh học thay thế cho 20% lượng phân khoáng, cây ngô vẫn có khả năng phát triển sinh trưởng tốt và cho năng suất đạt 42,68 tạ/ hecta tương đương với công thức đối chứng.

ABSTRACT

Experimental study lớn evaluate the effect of biochar alternatives lớn partial fertilizer on the growth and yield of maize in Vietnam Tri, Phu Tho. The experiment was carried out on cultivar VS36/ The experiment consists of 4 treatments, was replicated three times in a complete randomized block design. Subscribe lớn the growth targets, corn yields. Results showed that use of biochar as a substitute for 20% of mineral fertilizers, the corn still good growth and development and high yield.

1/ Đặt vấn đề

Theo kết quả khảo sát của Cục Canh tác – Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn cho thấy, hiệu suất dùng phân bón ở Việt Nam ngày nay mới chỉ đạt 40 – 45% đối với đạm, lân từ 40 – 45% và kali từ 40 – 50%. Vậy nên đa phần phân bón nằm lại trong đất, bị rửa trôi theo nước, hoặc bị bốc hơi gây ô nhiễm nguồn nước và không khí.

Trước vấn đề đó, than sinh học (black carbon hay biochar) đang được đông đảo nhà khoa học trên toàn cầu quan tâm và ví như là “vàng đen” cho ngành nông nghiệp.

Biochar là sản phẩm của quá trình nhiệt phân chất hữu cơ ở nhiệt độ cao trong môi trường yếm khí (Lehmann et al.,2006). Bổ sung biochar vào trong đất có khả năng làm thay đổi đặc điểm lý hóa đất, tăng lượng dưỡng chất trong đất và gia nâng cao khả năng phát triển nấm cộng sinh rễ cây (Ishii and Kadoya, 1994), là nơi trú ngụ, bảo vệ cho nấm và vi sinh vật trong đất (Warnock et al., 2007). Việc dùng biochar để bón vào trong đất trồng trọt đã và đang ngày càng được lưu ý đến như là 1 cách để nâng cao nguồn có chứa cacbon, hạ hiệu ứng nóng lên toàn thế giới, nâng cấp khả năng giữ nước, dưỡng chất trong đất cũng như khống chế sự di động của đa số chất gây ô nhiễm môi trường (Lehmann et al., 2006; Verheijen et al., 2009; Van Zwieten et al., 2010). Hơn thế nữa, việc bón biochar vào trong đất còn nâng cao hiệu quả dùng nước, tăng độ phì của đất và sản lượng cây trồng do gây giảm sự rửa trôi những dưỡng chất và thậm chí cung ứng những dưỡng chất cho cây (Glaser et al., 2002; Lehmann et al., 2003).

Việc dùng than sinh học ở nước ta cho cây trồng chỉ mới bắt đầu được quan tâm nghiên cứu trong khoảng thời gian gần đây. Trong khi đó, đất canh tác ở tỉnh Phú Thọ phần lớn là đất đồi núi dốc, khả năng giữ nước kém, đất dễ bị rửa trôi.

Đó là nguyên do để chúng tôi thực thi nghiên cứu này.

2/ Nguyên vật liệu và biện pháp nghiên cứu

+ Thời gian và địa điểm: Thí nghiệm được thực thi trong vụ đông xuân 2014 – 2015 tại xã Chu Hóa – Việt Trì – Phú Thọ.

+ Nguyên vật liệu nghiên cứu: Giống ngô VS36 do Viện nghiên cứu ngô chọn tạo; Than sinh học được chế biến từ rơm rạ bằng cách đốt gián tiếp.

+ Biện pháp bố trí thí nghiệm

– Những công thức thí nghiệm

Công thức 1: Bón phân 100% theo quy trình (Nền) Công thức 2: 80% Nền + 10 tấn than sinh học/ hecta Công thức 3: 60% Nền + 10 tấn than sinh học/ hecta Công thức 4: 40% Nền + 10 tấn than sinh học/ hecta

Trong đó: Lượng phân bón cho 1ha theo quy trình là 180N + 90P2O5 + 120 K2O Kỹ thuật bón như sau:

Bón lót: bón tất cả phân lân + than sinh học

Bón thúc lần 1: Khi ngô được 3 – 4 lá, bón 1/3 lượng N + 1/3 lượng kali. Phối hợp vun nhẹ để lấp phân.

Bón thúc lần 2: Khi ngô được 7 – 9 lá, bón bón 1/3 lượng N + 1/3 lượng kali. Vun lấp phân và vun cao luống

Bón thúc lần 3: Khi ngô xoắn nõn, bón hết lượng phân đạm và phân kali còn lại phối hợp vun cao lần cuối.

Thí nghiệm được sắp xếp theo kiểu khối ngẫu nhiên hoàn chỉnh (RCB), với 3 lần nhắc. Diện tích ô thí nghiệm: 10 m2/

+ Những chỉ tiêu theo dõi: Theo dõi những chỉ tiêu về sinh trưởng; năng suất và những chỉ tiêu liên quan đến hiệu quả kinh tế.

+ Xử lý số liệu: Những số liệu thu được tiến hành tiến hành theo chương trình Excel và IRRISTAT.

3/ Kết quả và thảo luận

3/1/ Tác động của việc sử dụng than sinh học thay thế một phần phân khoáng đến động thái tăng trưởng chiều cao của giống ngô VS36

Động thái tăng trưởng chiều cao

Qua hình 1 cho biết những công thức khi dùng than sinh học thay thế cho phân khoáng ở những mức độ khác nhau đều có mức tăng trưởng chiều cao cây không giống nhau. Dùng 10 tấn phân chuồng thay thế cho 20% lượng phân khoáng, cây ngô có tốc độ tăng trưởng tương tự với công thức đối chứng. Đối với các loại cây ngô, chiều cao cây là đặc điểm di truyền dựa vào giống và chiều cao cây lớn không phải là nhân tố có ích vì nếu cây quá cao sẽ gây ảnh hưởng nhiều đến quá trình thụ phấn thụ tinh và khả năng chống đổ của cây. Tuy vậy, khi hạ lượng phân khoáng từ trên 20% cho dù đã thay thế bằng than sinh học thì mức độ tăng trưởng về chiều cao cây lại thấp hơn nhiều so sánh với đối chứng. Việc đó chứng minh vai trò cung ứng dưỡng chất của than sinh học còn hạn chế.

3/2/ Tác động của việc sử dụng than sinh học thay thế một phần phân khoáng đến động thái tăng trưởng số lá của giống ngô VS36

Động thái ra lá

Nhận xét tác động của việc thay thế một phần phân khoáng bằng than sinh học đến động thái ra lá của giống ngô VS36 được thể hiện trong hình 2/ Kết quả cho biết: chưa có sự khác nhau rõ rệt ở lần đo ngày 10/10, số lá dao động từ 2,3 – 2,4 lá/cây. Thời gian từ 17/10 đến 14/11: Trong thời kỳ này bộ rễ bắt đầu phát triển hoàn chỉnh bao gồm: Rễ chính, rễ phụ và rễ chân kiềng phát triển đầy đủ, ăn sâu và rộng hơn nên khả năng hút dưỡng chất mạnh hơn. Đồng thời, do đặc điểm của than sinh học có thể hấp thu nước tốt và gia đẩy mạnh khả năng hút dưỡng chất của cây nên công thức 2 cho dù lượng phân khoáng bón cho cây đã hạ đi 20% nhưng tốc độ ra lá vẫn tương tự với công thức đối chứng. Công thức 3 và công thức 4, cho dù đã được thay thế bằng than sinh học nhưng lượng phân khoáng đã bị hạ đi tương đối nhiều nên tốc độ ra lá chậm hơn. Vậy nên, số lá cuối cùng giữa những công thức nghiên cứu có sự khác nhau. Công thức đối chứng có số lá đạt cao nhất là 16,7 lá; công thức 2 có số lá tương tự với công thức 1/ Công thức 3 và công thức 4 có số lá thấp hơn đối chứng xấp xỉ từ 1 – 1,2 lá.

3/3/ Tác động của việc sử dụng than sinh học thay thế một phần phân khoáng đến chiều cao thân, chiều cao đóng bắp và đường kính thân của giống ngô VS36

Thành quả nghiên cứu về tác động của việc dùng than sinh học thay thế một phần phân khoáng đến chiều cao thân, chiều cao đóng bắp và đường kính thân của giống ngô VS36 được trình bày trong bảng 1/

Công thức	Chiều cao thân ( centimét )	Chiều cao đóng bắp		ĐK thân ( centimét )
		( centimét )	Tỷ lệ CĐB (%)
CT1	132,7	56,6	0,43	1,74
CT2	127,3	51,2	0,40	1,67
CT3	120,6	42,5	0,35	1,43
CT4	114,4	40,2	0,35	1,34
Pr	< 0,05	< 0,05		<0,05
LSD0,5	9,10	3,9		0,1
CV%	3,7	4,1		3,3

Bảng 1/ Tác động của lượng bón tan sinh học đến chiều cao thân, chiều cao đóng bắp và đường kính thân của giống ngô VS36

* Chiều cao thân: Qua kết quả thí nghiệm cho biết chiều cao thân giữa những công thức có sự sai khác chắc chắn ở độ tin tưởng 95%. Trong đó CT1 và CT2 có chiều cao thân thấp tương tự nhau. Cho dù đã được thay thế bằng than sinh học nhưng nếu hạ quá nhiều lượng phân khoáng so sánh với quy trình (hạ trên 20% lượng phân khoáng so sánh với quy trình) thì khiến cho khả năng sinh trưởng của cây ngô hạ đi rõ ràng. Việc đó cho biết vai trò cung ứng dưỡng chất cho cây từ than sinh học là chưa rõ ràng. Tại đây than sinh học chỉ đóng vai trò là chất đẩy mạnh khả năng hấp thụ dinh dưỡng, nâng cao khả năng giữ nước và giữ dưỡng chất.

* Chiều cao đóng bắp và tỷ lệ chiều cao đóng bắp: Chiều cao đóng bắp được tính từ gốc đến đốt mang bắp hữu hiệu giai đoạn đầu. Chiều cao đóng bắp hợp lý hỗ trợ cây ngô dễ nhận phấn, tăng chống đổ và có ý nghĩa cực kì quan trọng trong việc ứng dụng những giải pháp cơ giới hóa. Qua dữ liệu bảng 1 cho biết, CT1 có chiều cao đóng bắp cao nhất là 56,6,6 centimét tương ứng với tỷ lệ chiều cao trên thân là 43,0%. Những công thức cùng bón 10 tấn than sinh học/ hecta nhưng lượng phân khoáng càng hạ thì đều có chiều cao đóng bắp thấp hơn tương ứng với tỷ lệ chiều cao trên thân từ 35 – 40%. Như vậy thành quả nghiên cứu trên cũng thích hợp với nhận định của Nguyễn Thế Hùng (1996), trong hoàn cảnh nhiệt độ cao, dinh dưỡng đầy đủ, cây sinh trưởng tốt, bắp thường đóng cao hơn bình thường.

* Đường kính thân: Đường kính thân là một chỉ tiêu quan trọng liên quan đến khả năng sinh trưởng và tính chống đổ của cây ngô. Đường kính thân cây được đo cách gốc 10 centimét. Thành quả nghiên cứu cho biết đường kính thân cây ngô ở những công thức có sự sai khác 1 cách rõ ràng ở độ tin tưởng 95%. Trong đó CT1 và CT2 có đường kính thân tương tự nhau dao động từ 1,67 – 1,74 centimét. Cùng bón 10 tấn than sinh học/ hecta nhưng hạ đi từ 40 – 60% lượng phân khoáng đường kính thân cây hạ đi rõ ràng dao động từ 1,34 – 1,43 centimét.

3/4/ Tác động của việc sử dụng than sinh học thay thế một phần phân khoáng đến những nhân tố nbsp;cấu thành năng suất của giống ngô VS36/.

Qua bảng 2 cho biết:

* Số bắp hữu hiệu/cây: Là chỉ tiêu quan trọng ảnh hưởng nhiều đến năng suất ngô, nó phụ thuộc đa phần vào tính di truyền của giống, bên cạnh đó còn dựa vào cách chăm sóc. Qua sản xuất trên trong thực tế cũng như những công thức thí nghiệm để dinh dưỡng tập trung nuôi bắp số 1 nên bắp hữu hiệu giữa những công thức là 1 bắp/cây.

* Chiều dài đuôi chuột ( centimét ): Kết quả nhận xét cho biết công thức 1 có chiều dài đuôi chuột ngắn nhất là 1,56 centimét. Công thức 2, khi hạ đi 20% lượng phân khoáng và thay thế bằng 10 tấn than sinh học thì chiều dài đuôi chuột cũng không có sự sai khác với đối chứng. Những công thức còn lại, bắp ngô đều có chiều dài đuôi chuột lớn hơn so sánh với đối chứng. Việc đó cho biết việc bổ sung than sinh học đã có công dụng đẩy mạnh khả năng hấp thụ nước và dinh dưỡng, hạ sự mất dưỡng chất nên cho dù đã hạ đi 20% lượng phân khoáng nhưng không ảnh hưởng nhiều đến sinh trưởng của cây ngô.

* Chiều dài bắp và đường kính bắp ( centimét ): Dựa vào đặc điểm di truyền của từng giống, trong điều kiện ngoại cảnh, cách chăm sóc và chế độ dinh dưỡng. Cây ngô muốn có cho năng suất cao thì sức có chứa những chất dự trữ phải lớn tức là bắp ngô phải dài và có đường kính bắp lớn thì mới có chứa được số lượng hạt nhiều. Những công thức có chiều dài bắp dao động từ 14,80 – 17,42 centimét, đường kính bắp từ 2,75 – 3,74 centimét trong đó những công thức có lượng phân khoáng hạ đi từ 20% bắp ngô đều có chiều dài và đường kính bắp nhỏ hơn so sánh với đối chứng 1 cách chắc chắn ở độ tin tưởng 95%.

Công thức	Số bắp hữu hiệu/cây	Chiều dài đuôi chuột ( centimét )	Chiều dài bắp ( centimét )	Đường kính bắp ( centimét )	Số hàng/bắp (hàng)	Số hạt/hàng (hạt)	P 1000 hạt (g)
CT1 (đ/c)	1,0	1,56	17,42	3,74	14,81	32,16	213,54
CT2	1,0	1,62	16,84	3,54	14,26	30,68	208,70
CT3	1,0	1,71	15,42	2,86	13,74	27,84	198,62
CT4	1,0	2,16	14,80	2,75	13,68	25,62	197,36
LSD(0,05)		0,19	1,75	0,30	1,55	2,75	22,87
CV%		5,3	5,4	4,7	5,5	4,7	5,6

Bảng 2: Tác động của việc sử dụng than sinh học thay thế một phần phân khoáng đến những nhân tố nbsp;cấu thành năng suất của giống ngô VS36

* Số hàng/bắp và số hạt/hàng: Số hàng/bắp và số hạt/hàng của những công thức theo dõi dao động từ 13,68 – 14,81 hàng/bắp và 25,62 – 32,16 hạt/hàng. Kết quả này cho biết hạ đi quá nhiều lượng phân khoáng cho dù đã được thay thế bằng than sinh học thì nhân tố liên quan đến năng suất như số hạt/hàng đã bị hạ đi rõ ràng.

* Trọng lượng 1/000 hạt (g): Phụ thuộc đa phần vào đặc tính di truyền của từng dòng. Bên cạnh đó còn dựa nhiều vào điều kiện khí hậu, đất đai, phương pháp canh tác, chế độ dinh dưỡng và nước tưới. Nếu sau khi ngô trỗ cờ – thụ phấn – phun râu mà gặp hoàn cảnh không thuận lợi như thiếu hụt nước, sâu hại gây bệnh… làm hạn chế quá trình vận chuyển dinh dưỡng về hạt, ngăn ngừa sự tích luỹ vật chất khô và hạ khối lượng hạt. Qua bảng 3 cho biết: Trọng lượng 1/000 hạt ở những công thức không có sự sai khác nhau 1 cách rõ ràng.

3/5/ Tác động của việc sử dụng than sinh học thay thế một phần phân khoáng đến năng suất của giống ngô VS36

Qua kết quả bảng 3 cho biết:

Năng suất lý thuyết (NSLT): Trên giống ngô VS36, thay thế cùng một lượng than sinh học ở những mức hạ lượng phân khoáng khác nhau thì năng suất ngô khác nhau. Công thức đối chứng cho năng suất lý thuyết đạt cao nhất là 57,97 tạ/ hecta. Những công thức còn lại đều cho năng suất lý thuyết thấp hơn so sánh với đối chứng dao động từ 39,34 – 52,04 tạ/ hecta.

Năng suất thực thu (NSTT): Năng suất thực thu là chỉ tiêu tổng hợp những nhân tố để nhận xét về giống, những giải pháp kỹ thuật, chế độ dinh dưỡng và là mục tiêu cuối cùng trong sản xuất ngô. Qua kết quả thí nghiệm ở vụ Đông 2014 cho biết: Năng suất thực thu ở những công thức dao động từ 29,05 – 45,22 tạ/ hecta. Trong đó công thức 1 và công thức 2 có năng suất như nhau ở độ tin tưởng 95%. Công thức 3 và công thức 4 đều có năng suất thực thu thấp hơn so sánh với đối chứng 1 cách chắc chắn. Như vậy, khi hạ 20% lượng phân khoáng bón cho cây ngô và thay thế bằng 10 tấn than sinh học không ảnh hưởng nhiều đến sinh trưởng và năng suất của cây ngô.

Công thức	Năng suất lý thuyết (tạ/ hecta )	Năng suất thực thu (tạ/ hecta )
CT1(đ/c)	57,97	45/22
CT2	52,04	42,68
CT3	43,31	33,72
CT4	39,43	29,05

Bảng 3: Tác động lượng bón than sinh học đến năng suất của giống ngô VS36

3/6/ Hiệu quả kinh tế của việc sử dụng than sinh học thay thế một phần phân khoáng bón cho cây ngô trên giống ngô VS36

Qua bảng 4 cho biết: Về lãi thuần và tỷ suất lợi nhuận cho biết CT1 do phần thu được là cao nhất nên lãi thuần đạt được cũng cao nhất. CT2 cho dù phần thu được ít hơn nhưng do tiết kiệm phân bón nên phần chi ít hơn nên lợi nhuận thu được thấp hơn không đáng kể lắm và xét về tỷ suất lợi nhuận thì tương tự nhau. CT3, CT4 cho dù phần chi có thấp hơn cực kỳ nhiều nhưng do lượng phân bón cho cây thấp nên năng suất đạt được thấp, phần thu thấp nên lãi thuần cũng thấp hơn nhiều so sánh với đối chứng.

Công thức	NSTT (tạ/ hecta )	Tổng thu (đ/ hecta )	Tổng chi (đ/ hecta )	Lãi thuần (đ/ hecta )	Tỷ suất lợi nhuận
CT1	45,22	27/131/327	13/045/400	14/085/928	1/08
CT2	42,68	25/605/737	12/472/400	13/133/337	1/05
CT3	33,72	20.234/089	11/046/900	9/187/189	0.83
CT4	29,05	17/432/547	9/216/400	8/216/148	0.89

Bảng 4: Hiệu quả kinh tế của việc bổ sung than sinh học bón cho cây ngô

4/ Kết luận

+ Bón 10 tấn than sinh học thay thế cho 20% lượng phân khoáng bón cho 1ha ngô không ảnh hưởng nhiều đến sinh trưởng và năng suất của cây ngô.

+ Đối với giống ngô VS36, bón 10 tấn than sinh học thay thế cho 20% lượng phân khoáng sẽ tiết kiệm được chi phí đầu tư mà dường như không làm giảm hiệu quả sản xuất.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1/ Nguyễn Thế Hùng (1996), “Xác định kỹ thuật bón phân tốt nhất cho giống ngô LVN10 trên

đất phai màu vùng Đông Anh – Hà Nội”, Kết quả Nghiên cứu Khoa học Nông nghiệp 1995 – 1996, Nxb Nông nghiệp, Hà Nội.

2/ Lehman, J., da Silva Jr., J. P., Steiner, C., Nehls, T., Zech, W. & Glaser, B. (2003). Nutrient availability and leaching in an archaeological Anthrosol and a Ferralsol of the Central Amazon basin: fertilizer, manure and charcoal amendments. Plant Soil, 249, 343-357/

3/ Lehmann J., Gaunt J. and Rondon M. (2006). “Biochar sequestration in terrestrial ecosystems – a nhận xét, Mitigation and Adaptation Strategies for Global Change, 11, 403 – 427/

4/ Glaser B., Lehmann J., Zech W. (2002). Ameliorating physical and chemical properties of highly weathered soils in the tropics with charcoal – a nhận xét. Biology and Fertility of Soils 35: 219-230.

5/ Ishii, T. and K. Kadoya (1994). Effects of charcoal as a soilconditioner on citrus growth and vesicular-arbuscular mycorrhizal development. J. Japanese Soc. Hort. Sci., 63: 529-535/

6/ Warnock, D.D., Lehmann J., Kuyper T.W. and Rillig M.C. (2007). Mycorrhizal responses lớn biochar in soil-concepts and mechanisms. Plant Soil, 300:9-20.

7/ Van Zwieten L., S. KimberA, A. Downie,, S. MorrisA, S. Petty,, J. Rust, and K. Y. Chan. (2010). A glasshouse study on the interaction of low mineral ash biochar with nitrogen in a sandy soil. Australian Journal of Soil Research, 48:569-576/

Verheijen, F., Jeffery, S., Bastos, A.C., Velde, M.v.d., Diafas, I. (2009). Biochar Application lớn Soils – A Critical Scientific Nhận xét of Effects on Soil Properties, processes and functions. EUR 24099 EN. Office for the Official Publications of the European Communities, Luxemburg, p. 1-149/