THÔNG TIN LUẬN ÁN
Tên luận án: Hiệu quả của các dạng phân đạm trên phát thải N2O, bốc thoát NH3 và năng suất trong canh tác lúa ở Đồng bằng sông Cửu Long.
Chuyên ngành: Khoa học đất . Mã số: 62 62 01 03.
Họ tên nghiên cứu sinh: Võ Thanh Phong.
Người hướng dẫn khoa học: PGS. TS. Nguyễn Mỹ Hoa.
Cơ sở đào tạo: Trường Đại học Cần Thơ.
1. Tóm tắt nội dung luận án
Nghiên cứu được thực hiện nhằm khảo sát hiệu quả của việc bón các dạng phân đạm: urê, urê-nBTPT [N-(n-butyl) thiophosphoric triamide], NPK viên nén và NPK IBDU (Isobutylidene diurea) trên sự phát thải N2O, sự mất đạm do bốc hơi NH3 và năng suất trong canh tác lúa ở Đồng bằng sông Cửu Long.
Nghiên cứu 1: Khảo sát sự hòa tan và thủy phân của các dạng phân đạm trong điều kiện phòng thí nghiệm. Kết quả thí nghiệm cho thấy phân urê nBTPT có hiệu quả giảm thủy phân urê nhưng chưa đạt cao. Trong khi đó, phân NPK IBDU có tỷ lệ NH4+-N thủy phân chỉ 17,3% hàm lượng N ban đầu có trong phân sau 2 tháng ủ có thể do phân IBDU có chứa đến 90% dạng đạm không trong tan trong nước.
Nghiên cứu 2: Khảo sát sự phân bố đạm trong đất và lượng đạm trong nước sau các đợt bón phân. Kết quả khảo sát chỉ ra rằng hàm lượng NH4+-N trong nước và ở lớp đất 0 – 3 mm ở nghiệm thức bón phân urê và urê-nBTPT có khuynh hướng cao ở 1 – 3 ngày đầu sau các đợt bón phân và giảm dần sau đó. Trong khi đó, nghiệm thức bón NPK viên nén có hàm lượng NH4+-N trong nước và ở lớp đất 0 – 3 mm duy trì ở mức thấp và ổn định trong suốt giai đoạn được khảo sát. Bón vùi NPK viên nén thì hàm lượng NH4+-N tập trung trong đất cao ở độ sâu 5 – 10 cm.
Nghiên cứu 3: Nghiên cứu sự phát thải N2O và sự bốc thoát NH3 trong canh tác lúa.
(1) Ảnh hưởng của các dạng phân đạm và tưới khô ngập luân phiên đến sự phát thải N2O và năng suất trong canh tác lúa. Thí nghiệm đồng ruộng cho thấy tổng lượng N2O phát thải của các nghiệm thức urê-nBTPT, NPK viên nén hay NPK IBDU (1,67, 1,47 hay 1,29 kgN2O/ha, theo thứ tự) thấp hơn so với nghiệm thức bón urê (2,47 kgN2O/ha). Trong khi đó tổng lượng N2O phát thải ở chế độ tưới khô ngập luân phiên (1,77 kgN2O/ha) không khác biệt ở chế độ tưới theo nông dân (1,69 kgN2O/ha). Kết quả trên năng suất lúa cho thấy biện pháp tưới khô ngập luân phiên đã góp phần tăng năng suất (4,71 tấn/ha) so với cách tưới ngập của nông dân (4,31 tấn/ha). Tương tự, lượng đạm trong rơm và trong hạt cũng như hiệu quả thu hồi đạm ở hai chế độ nước cũng cho kết quả tương tự năng suất.
(2) Thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của các dạng phân đạm đến lượng bốc thoát NH3 trên đất lúa trong vòng 1 – 7 NSKB của cả 3 đợt bón phân ở điều kiện đồng ruộng. Kết quả thí nghiệm cho thấy tổng lượng bốc thoát NH3 ở mức thấp (3,14% – 5,94%). Tuy nhiên, tốc độ bốc thoát NH3 tăng theo sự gia tăng lượng NH4+ trong nước ruộng sau mỗi đợt bón vãi phân urê và urê-nBTPT. Kết quả nghiên cứu chỉ ra rằng trong điều kiện đất phèn tiềm tàng (pH = 4,5), bón phân khi ruộng có nước và pH nước ruộng chỉ ở mức gần trung tính có thể đã dẫn đến tổng lượng NH3 bốc thoát ở mức thấp kể cả khi bón phân đạm urê.
Nghiên cứu 4: Đánh giá ảnh hưởng của các dạng phân đạm trên năng suất lúa và hiệu quả sử dụng phân đạm. Kết quả nghiên cứu cho thấy bón phân urê-nBTPT và NPK viên nén ở liều lượng 80 kgN/ha (5,80 tấn/ha và 5,77 tấn/ha, theo thứ tự) có khuynh hướng làm gia tăng năng suất, nhưng không khác biệt có ý nghĩa thống kê so với bón urê ở liều lượng 80 kgN/ha (5,17 tấn/ha) nhưng làm gia tăng năng suất so với bón urê ở liều lượng 100 kgN/ha (4,83 tấn/ha). Bên cạnh đó, hàm lượng đạm trong rơm và trong hạt khi bón phân urê-nBTPT (0,69% và 1,14%) hay phân NPK viên nén (0,68% và 1,15%) cho thấy được hiệu quả hấp thu đạm của cây lúa cao hơn so với bón phân urê (0,63% và 1,08%) ở lượng bón 80 kgN/ha. Năng suất lúa đạt cao ở lượng bón 80 kgN/ha, tương đương bón 100kg N/ha qua 3 vụ canh tác trên đất phèn tiềm tàng và đất phù sa ven sông Cửu Long, nên một lần nữa khẳng định liều lượng bón phù hợp cho lúa là 80kg N/ha, cần được khuyến cáo để nông dân áp dụng nhằm giảm chi phí phân bón và giảm tác động môi trường.
2. Những kết quả mới của luận án:
Luận án đã cho thấy việc bón các dạng phân đạm mới như urê-nBTPT, NPK viên nén, IBDU đã làm giảm phát thải khí N2O so với bón urê thường. Điều này có ý nghĩa rất lớn trong khuyến cáo nông dân bón các dạng phân đạm mới, có hiệu quả làm giảm phát thải khí nhà kính từ canh tác lúa, góp phần làm giảm ảnh hưởng của canh tác nông nghiệp ở Đồng bằng sông Cửu Long đến biến đổi khí hậu.
Luận án cũng cho thấy kỹ thuật tưới khô ngập luân phiên đã không làm tăng phát thải khí N2O so với tưới ngập theo nông dân và có hiệu quả làm tăng năng suất lúa. Đây cũng là một đóng góp mới làm cơ sở cho khuyến cáo áp dụng biện pháp tưới khô ngập luân phiên góp phần tăng năng suất lúa, tiết kiệm nước tưới và điều quan trọng là biện pháp này không gây tác hại làm tăng phát thải N2O nên có ý nghĩa quan trọng trong bảo vệ môi trường, cần được khuyến cáo cho nông dân áp dụng trong canh tác lúa ở ĐBSCL.
Kết quả nghiên cứu cũng cho thấy trong điều kiện đất có pH = 4,5, bón phân khi ruộng có nước và pH nước ruộng đạt ≤ 7, lượng NH3 bốc thoát của phân urê đạt thấp nên đạt tương đương với bón các dạng phân đạm mới. Bên cạnh đó, việc bón vãi phân urê và urê-nBTPT trên bề mặt ruộng đã gây ra sự tích lũy NH4+ cao trong nước ruộng vào những ngày đầu sau khi bón, điều này có thể dẫn đến sự mất đạm do rửa trôi, bốc thoát NH3. Trong khi đó bón vùi sâu phân NPK viên nén đã tạo nên sự tích lũy cao lượng NH4+ trong đất ở độ sâu 10 cm, do đó cây lúa có thể thu hút đạm hiệu quả trong suốt vụ, mặc dù phân NPK viên nén được vùi sâu một lần vào 10 ngày sau khi sạ lúa.
Năng suất lúa đạt cao ở lượng bón 80 kgN/ha, tương đương bón 100 kgN/ha trong vụ đông xuân và vụ hè thu trên đất phèn tiềm tàng và đất phù sa ven sông Cửu Long, nên một lần nữa khẳng định liều lượng bón phù hợp cho lúa là 80 kgN/ha, cần được khuyến cáo để nông dân áp dụng nhằm giảm chi phí phân bón và giảm các tác hại môi trường.
Bón phân urê-nBTPT hay NPK viên nén có hiệu quả hấp thu đạm trong cây lúa gia tăng hơn so với bón phân urê, tuy nhiên chưa thấy được hiệu quả rõ làm tăng năng suất lúa. Đối với dạng phân NPK viên nén mặc dù bón vùi một lần sau khi sạ, nhưng vẫn không làm giảm năng suất cho thấy triển vọng của dạng phân bón này nếu việc vùi phân sâu được cơ giới hóa.
Bón các dạng phân đạm mới tuy chưa làm tăng năng suất lúa nhưng làm tăng hấp thu đạm trong cây, giảm phát thải khí N2O, do đó cần được khuyến cáo cho nông dân sử dụng.
3. Các ứng dụng trong thực tiễn.
Luận án cung cấp những thông tin khoa học về sự phát thải khí N2O trên đất lúa cho thấy các dạng phân đạm mới như urê-nBTPT, NPK viên nén và NPK IBDU có ý nghĩa trong việc giảm phát thải khí nhà kính cần được khuyến cáo đưa vào sử dụng trong nông nghiệp nhằm giảm thiểu các tác động môi trường.
Kỹ thuật tưới khô ngập luân phiên góp phần tăng năng suất nhưng không tăng lượng N2O phát thải cần được khuyến cáo cho nông dân áp dụng kết hợp với các dạng đạm mới nhằm tiết kiệm nước tưới tăng hiệu quả sử dụng phân bón. Các biện pháp này góp phần tăng hiệu quả kinh tế và cũng nhằm ứng phó với tình hình khan hiếm nước như hiện nay ở Đồng Bằng Sông Cửu Long.
Lượng NH4+ trong nước tăng sau các đợt bón vãi phân urê và urê-nBTPT kéo theo lượng đạm mất do bốc thoát NH3 tăng. Do đó, cần tiếp tục có các biện pháp cải tiến trong sản xuất phân bón, phương pháp bón phân kết hợp với các biện pháp quản lý dưỡng chất và các biện pháp canh tác để tăng hiệu quả sử dụng phân bón và giảm sự phát thải trực tiếp và gián tiếp khí nhà kính.
