Tóm tắt luận án Nghiên cứu cân bằng dinh dưỡng Kali cho mía đồi vùng Lam Sơn - Thanh Hóa

h 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 TT Loại phân bón Diện tích điều tra (ha) Diện tích phân theo nhóm đất (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 TT Đất trồng mía Diện tích điều tra (ha) Phân loại diện tích theo mức bón (ha) 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 TT Đất trồng mía Diện tích điều tra (ha) Diện tích được tưới nước (ha) 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 TT Công thức Thời gian nảy mầm (ngày) Hệ số đẻ nhánh (lần) Chiều cao cây (cm) Đường kính thân (mm) Khối lượng cây (g/cây) Số cây (cây/ vại) 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 TT Công thức Khối lượng tươi (g/vại) Hàm lượng chất khô (%) Khối lượng khô (g/vại) Hàm lượng K2O (%) Lượng K2O tích 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 (hom) Khối lượng hom (g/hom) Hàm lượng chất khô (%) Hàm lượng K2O (%) Lượng K2O (g/vại) 3 11,5 31,2 0,47 0,05 Bảng 3.10. Lượng K2O đất có khả năng cung cấp cho mía TT Công thức K2O tích lũy trong cây (g/vại) K2O cây hút được từ đất (g/vại) K2O đất có khả năng 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 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. Lượng mưa (mm) tháng Hàm lượng K2O (mg/lít ) tháng Lượng K2O (kg/ha) tháng 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) TT Chỉ tiêu theo dõi Nền Nền + 100 K2O Nền + 150 K2O Nền + 200 K2O Nền + 250 K2O Nền + 300 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 K2O 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) TT Chỉ tiêu theo dõi Nền Nền + 100 K2O Nền + 150 K2O Nền + 200 K2O Nền + 250 K2O Nền + 300 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 TT Chỉ tiêu theo dõi Nền Nền + 100 K2O Nền + 150 K2O Nền + 200 K2O Nền + 250 K2O Nền + 300 K2O LSD0.05 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 K2O/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% (LSD0,05 = 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 TT Công thức Sâu đục thân Rệp xơ trắng 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 TT Công thức Năng suất Chênh lệch so với Nền Hiệu suất Kali Mía (tấn/ha) Đường (tấn/ha) Mía (tấn/ha) Đường (tấn/ha) Kg mía/ kg K2O Kg đường/ 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 Năng suất mía - vụ mía tơ Năng suất đường - vụ mía tơ Năng suất mía - vụ mía gốc 1 Năng suất đường - vụ mía gốc 1 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 (kg K2O/ha) Lượng bón tối thích về kinh tế (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 NS mía (kg/ha) Lượng bón K2O (kg/ha) Lượng bón K2O (kg/ha) Lượng bón K2O (kg/ha) Lượng bón K2O (kg/ha) Lượng bón K2O (kg/ha) Lượng bón K2O (kg/ha) NS mía (kg/ha) NS mía (kg/ha) NS đường (kg/ha) NS đường (kg/ha) NS đường (kg/ha) 17 hơn 50,9 kg K2O/ha) so với lượng bón tối đa về kỹ thuật. Lượng bón tối thích về kinh tế đối với năng suất đường là 267,9 kg K2O/ha, thấp hơn 33,1 kg K2O/ha) so với lượng bón tối đa về kỹ thuật. Về mặt lý thuyết, có thể bón K ở mức trung bình 255,7 kg K2O/ha để đạt năng suất mía tối đa và 301 kg K2O/ha để đạt năng suất đường tối đa. 3.3.5. Mối quan hệ giữa lượng bón K và lượng K mất theo sản phẩm thu hoạch Bảng 3.17. Ảnh hưởng của K đến lượng K2O tích lũy trong sản phẩm thu hoạch TT Nội dung Nền Nền + 100 K2O Nền + 150 K2O Nền + 200 K2O Nền + 250 K2O Nền + 300 K2O LSD0.05 1 Mía cây Khối lượng tươi 57,85 66,37 70,13 71,77 71,98 71,83 7,17 Hàm lượng chất khô (%) 22,58 23,69 24,08 24,35 24,42 24,38 2,28 Hàm lượng K2O (%) 0,38 0,52 0,57 0,63 0,67 0,68 0,046 Lượng K2O tích lũy (kg/ha) 49,49 81,78 96,06 109,31 116,07 118,35 5,26 2 Ngọn lá mía Khối lượng tươi 21,33 24,56 25,98 26,69 27,72 26,66 2,72 Hàm lượng chất khô (%) 22,35 24,37 24,49 24,51 24,57 24,55 2,43 Hàm lượng K2O (%) 0,45 0,71 0,74 0,77 0,81 0,83 0,054 Lượng K2O tích lũy (kg/ha) 21,39 42,40 47,13 50,32 52,57 54,08 3,54 Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của lượng bón K đến lượng K2O mất theo sản phẩm thu hoạch (mía cây, ngọn lá mía) trình bày trong bảng 3.17 cho thấy: - Đối với lượng K mất theo sản phẩm mía cây: bón K làm tăng khối lượng mía cây, hàm lượng chất khô và hàm lượng K2O, dẫn đến tăng lượng K2O tích lũy. So với không bón K, khối lượng mía cây trung bình ở các công thức bón từ 100 kg K2O/ha đến 300 kg K2O/ha tăng 21,7% (12,57 tấn/ha), hàm lượng chất khô cao hơn 1,6%, hàm lượng K2O cao hơn 0,23%, dẫn đến lượng K2O tăng 110,9% (54,82 kg K2O/ha). Giữa các mức bón K, lượng K2O tích lũy trong mía cây tăng liên tục ở các lượng bón từ 100 kg K2O/ha đến 250 kg K2O/ha và dừng lại ở mức bón 300 kg K2O/ha. So với bón 100 kg K2O/ha, lượng K2O tích lũy trong mía cây ở lượng bón 150 kg K2O/ha, 200kg K2O/ha và 250 kg K2O/ha tăng tương ứng là: 17,5% (14,28 kg K2O/ha), 13,8% (13,25 kg K2O/ha) và 6,2% (6,76 kg K2O/ha). Chênh lệch về lượng K2O là rất đáng tin cậy, vượt giới hạn sai khác có ý nghĩa ở mức xác suất 95% (LSD0,05 = 5,26 kg K2O/ha). - Đối với lượng K mất theo ngọn lá mía sau thu hoạch: tương tự như mía cây, khối lượng ngọn lá, hàm lượng chất khô, hàm lượng K2O trong ngọn lá tăng khi tăng lượng bón K. So với không bón K, khối lượng ngọn lá mía trung bình của các công thức bón 100 – 300 kg K2O/ha tăng 22,5% (cao hơn 4,79 tấn/ha), hàm lượng chất khô cao hơn 2,5%, hàm lượng K2O cao hơn 0,32%, dẫn đến lượng K2O tăng 30,5% (cao hơn 27,91 kg K2O/ha). Mức tăng của các chỉ tiêu theo dõi là rất đáng tin cậy, vượt giới hạn LDS0.05 (khối lượng ngọn lá mía tươi = 2,72 tấn/ha; hàm lượng chất khô = 2,43%; hàm lượng K2O = 0,054%; lượng K2O tích lũy = 3,54 kg/ha). So sánh giữa các mức bón K khác nhau cho thấy, khối lượng ngọn lá mía và hàm lượng chất khô có xu hướng tăng liên tục ở các lượng bón từ 100 kg K2O/ha đến 250 kg K2O/ha. Hàm lượng K2O và lượng K2O tích lũy tăng liên tục cho đến 300 kg K2O/ha. Tuy nhiên chênh lệch về lượng K2O chỉ thể hiện rõ ở mức bón 150 kg K2O/ha so với 100 kg K2O/ha (tăng 4,73 kg K2O/ha), từ 200 kg K2O/ha trở lên, chênh lệch giữa các mức bón K chưa vượt phạm vi sai số thí nghiệm (LSD0,05= 3,54 kg K2O/ha). Ảnh hưởng của lượng bón K đến hiệu suất nông học của K (RIEK), chỉ số thu hoạch K (HIK) và hiệu suất sử dụng K trong phân khoáng (REK) ở các mức bón K khác nhau được trình bày trong bảng 3.18. 18 Bảng 3.18. Ảnh hưởng của K đến hiệu suất nông học, chỉ số thu hoạch và hiệu suất sử dụng K TT Công thức Lượng K tích lũy (kg K2O /ha) Chênh lệch so với Nền (kg K2O/ha) Hiệu suất nông học của K (RIEK) Chỉ số thu hoạch của (HIK) Hiệu suất sử dụng phân K REK (%) Mía cây Ngọn lá Tổng 1 Nền 49,49 21,39 70,88 - 0,12 0,70 - 2 Nền + 100 K2O 81,78 42,40 124,18 53,30 0,19 0,66 45,09 3 Nền + 150 K2O 96,06 47,13 143,19 72,31 0,21 0,67 42,73 4 Nền + 200 K2O 109,31 50,32 159,63 88,75 0,22 0,68 40,27 5 Nền + 250 K2O 116,07 52,57 168,64 97,76 0,24 0,69 35,82 6 Nền + 300 K2O 118,35 54,08 172,43 101,55 0,24 0,69 31,11 - Đối với RIEK: bón K làm tăng khối lượng mía cây, khối lượng ngọn lá mía sau thu hoạch cũng như hàm lượng chất khô, hàm lượng K2O và lượng K2O tích lũy trong chúng, dẫn đến làm tăng RIEK. RIEK trung bình của các mức bón 100 -300 kg K2O/ha là 0,22%, cao hơn 0,83 lần so với RIEK của công thức không bón K. Giữa các mức bón K, RIEK tăng liên tục ở mức bón từ 100 kg K2O/ha đến 250 kg K2O/ha (tăng từ 0,19% ở lượng bón 100 kg K2O/ha lên 0,24% ở lượng bón 250 kg K2O/ha) và dừng lại ở mức bón 300 kg K2O/ha. Từ kết quả nêu trên, tương quan tuyến tính giữa lượng bón K và hiệu suất nông học của K (RIEK ) ở các vụ mía khác nhau được xác định và trình bày trong hình 3.4. Vụ mía tơ Vụ mía gốc 1 Vụ mía gốc 1 Trung bình 3 vụ Hình 3.4. Tương quan giữa năng suất mía và hiệu suất nông học của K (RIEK) Đối với HIK: Bón K có tác dụng đồng thời làm tăng khối lượng K2O cả trong sản phẩm mía cây và trong ngọn lá mía khi thu hoạch. Song do mức tăng về lượng K2O trong mía cây cao hơn so với mức tăng về lượng K2O trong ngọn lá, dẫn đến HIK ở các công thức bón K có xu hướng giảm so với không bón K. HIK trung bình của các lượng bón từ 100 kg K2O/ha đến 300 kg K2O/ha là 0,68, trong khi đó HIK ở công thức không bón K là 0,70. Tuy nhiên, khi so sánh giữa các mức bón K nhận thấy, HIK có xu hướng tăng dần khi tăng lượng bón K: tăng từ 0,66 ở mức bón 100 kg K2O/ha lên 0,70 ở mức bón 300 kg K2O/ha. Từ kết quả trên cho thấy không có sự biến động lớn về HIK giữa các lượng bón K. Vì vậy có thể sử dụng số liệu trung bình (HIK = 0,68) để tính toán cân bằng và thiết lập phương trình xác định lượng lượng bón K phù hợp cho mía trên cơ sở cân bằng dinh dưỡng. RIEK(% ) RIEK(% ) RIEK(% ) RIEK(% ) Năng suất mía (tấn/ha) Năng suất mía (tấn/ha) Năng suất mía (tấn/ha) Năng suất mía (tấn/ha) 19 - Đối với REK: với mức bón 100 - 300 kg K2O/ha, REK biến động trong khoảng 31 - 47% và theo hướng giảm dần khi tăng lượng bón K. REK ở mức bón 100 kg K2O/ha là 45,9%. Tăng lượng bón lên 250 kg K2O/ha và 300 kg K2O/ha, REK giảm xuống mức 35,82% (giảm 9,27%) và 31,11% (giảm 13,98%), tương ứng. Để đơn giản và thuận lợi cho việc vận dụng kết quả nghiên cứu trong thực tiễn sản xuất, REK giới thiệu sử dụng trong tính toán cân bằng và xác định lượng bón K trên cơ sở cân bằng dinh dưỡng là 40%. 3.4. Cân bằng K và lượng bón K phù hợp cho mía trên cơ sở cân bằng dinh dưỡng 3.4.1. Cân bằng K cho mía ở các mức bón K khác nhau Trên cơ sở các kết quả nghiên cứu về lượng và mối quan hệ giữa các nguồn dinh dưỡng K đầu vào, đầu ra, cân bằng K cho mía ở các mức bón K khác nhau, nền bón 200 N + 100 P2O5, giống mía MY 55-14 trồng trên đất xám ferralit điển hình, không có tưới vùng Lam Sơn được xác định và trình bày trong bảng 3.19. Bảng 3.19. Cân bằng K cho mía ở các lượng bón K khác nhau TT Nguồn dinh dưỡng Nền Nền + 100 K2O Nền + 150 K2O Nền + 200 K2O Nền + 250 K2O Nền + 300 K2O 1 Đầu vào 8,21 108,21 158,21 208,21 258,21 308,21 Từ phân khoáng - 100 150 200 250 300 Từ nước mưa 8,21 8,21 8,21 8,21 8,21 8,21 2 Đầu ra 135,2 182,86 196,34 208,63 210,65 214,56 Mất theo mía cây 49,49 81,78 96,06 109,31 116,07 118,35 Mất theo NLM 21,39 42,4 47,13 50,32 52,57 54,08 Mất do xói mòn 28,07 23,45 20,7 18,35 16,69 18,14 Mất do rửa trôi 36,25 35,23 32,45 30,65 25,32 23,99 3 Cân bằng -126,99 -74,65 -38,13 -0,42 47,56 93,65 Kết quả ở bảng 3.19 cho thấy: không bón K, không vùi trả lại ngọn lá mía, cân bằng K âm ở mức trung bình 127 K2O/ha/vụ. Bón K khoáng, cân bằng K giảm từ âm 74,6 kg K2O/ha ở mức bón 100 kg K2O/ha xuống âm 0,4 kg K2O ở mức bón 200 kg K2O/ha. Cân bằng K dương đạt được ở mức bón từ 250 kg K2O/ha trở lên, Như vậy để đảm bảo cho dự trữ K trong đất không bị sụt giảm, lượng K cần bón tối thiểu là 200 K2O/ha/vụ. 3.4.2. Cân bằng K cho mía trong điều kiện sản xuất hiện tại Hình 3.5. Sơ đồ cân bằng K cho mía trong điều kiện sản xuất hiện tại vùng Lam Sơn Đầu vào Cân bằng Đầu ra Trung gian Kali cung cấp từ phân khoáng (IN1) Kali cung cấp từ nước mưa (IN 3) Kali cung cấp từ phân hữu cơ (IN2) Dinh dưỡng kali dự trữ trong đất Kali mất do rửa trôi chiều sâu (OUT 4) Kali mất theo ngọn lá mía sau thu hoạch (OUT 2) Kali mất theo sản phẩm mía nguyên liệu (OUT1) Kali mất do xói mòn bề mặt (OUT 3) Cân bằng kali theo sản phẩm (IN1 + IN2 + IN 3) – (OUT1 + OUT 2) Cân bằng kali hoàn toàn (IN1 + IN2 + IN 3) – (OUT1 + OUT 2 + OUT 3 + OUT 4) 20 - Nguồn dinh dưỡng K đầu vào từ phân bón: kết quả phân tích thành phần hóa học nguyên liệu hữu cơ và xác định lượng K do phân bón NPK cung cấp hiện tại được trình bày trong bảng 3.20; 3.21. Bảng 3.20. Thành phần hóa học nguyên liệu hữu cơ sản xuất phân bón NPK Lam Sơn Nguyên liệu pH(KCl) Chất khô (%) N P2O5 K2O (% trọng lượng chất khô) Bùn thải nhà máy đường 7,1 31,5 1,76 1,91 1,28 Bảng 3.21. Lượng dinh dưỡng N, P2O5, K2O được cung cấp từ NPK Lam Sơn Nguồn cung cấp Số lượng (kg/ha) N P2O5 K2O (kg/ha) NPK Lam Sơn 2.000 5,8 6,3 4,2 - Nguồn dinh dưỡng K mất theo sản phẩm thu hoạch: với năng suất mía trung bình 62 tấn/ha, lượng K2O mất theo sản phẩm mía cây và ngọn lá mía khi thu hoạch xác định thông qua hiệu suất nông học của K (RIEK = 0,007 GY - 0,327) là 107 Kg K2O/ha. - Cân bằng: kết quả tính toán cân bằng K trình bày trong bảng 3.22 cho thấy, trong điều kiện sản xuất mía hiện tại, với lượng bón 2.000 kg/ha phân NPK Lam Sơn, năng suất mía trung bình 62 tấn/ha, không vùi trả lại ngọn lá mía, cân bằng K âm ở mức 7 kg/K2O/ha/vụ Bảng 3.22. Cân bằng K cho mía trong điều kiện sản xuất mía hiện tại Nguồn dinh dưỡng K Ký hiệu Mô tả Số lượng (kg K2O/ha) Đầu vào IN 1 K khoáng trong phân NPK Lam Sơn 132,0 IN 2 K hữu cơ trong phân NPK Lam Sơn 4,2 IN 3 K do nước mưa cung cấp 8,2 Cộng 144,4 Đầu ra OUT 1 K mất theo sản phẩm mía cây 107,0 OUT 2 K mất theo NLM sau thu hoạch OUT 3 K mất do xói mòn bề mặt 17,7 OUT 4 K mất do rửa trôi chiều sâu 26,7 Cộng 154,4 Cân bằng - 7,0 3.4.2. Phương trình xác định lượng bón K phù hợp cho mía trên cơ sở cân bằng dinh dưỡng - Phương trình tổng quát: trên cơ sở kết quả nghiên cứu mối quan hệ giữa lượng bón K với năng suất, chất lượng mía, lượng K mất theo sản phẩm thu hoạch và lượng các yếu tố dinh dưỡng K đầu vào, đầu ra trong điều kiện của vùng Lam Sơn, phương trình xác định lượng bón K phù hợp cho giống mía MY 55-14 trồng trên đất xám điển hình, không có tưới, nền bón 200 N + 100 P2O5, có dạng: FK= [(GY x RIEK - KCR - KR + KE + KL) x FM] + (GY - GY0K) x RIEK/REK). Trong đó: FK: lượng K khoáng cần bón để đạt năng suất mục tiêu (kg K2O/ha) GY: năng suất mía dự kiến (tấn/ha) GY0K: năng suất mía trong điều kiện không bón kali (tấn/ha) RIEK: hiệu suất nông học của kali (%) KR: lượng K do nước mưa cung cấp (kg K2O/ha/năm) KE: lượng K mất do xói mòn (kg K2O/ha/năm) KL: lượng K mất do rửa trôi (kg K2O/ha/năm) 21 KCR: lượng K trả lại cho đất thông qua trả lại ngọn lá mía (kg K2O/ha). KCR = GY x RIEK x (1 - HIK) x CRR, trong đó HIK là chỉ số thu hoạch của K; CRR là phần NLM dự kiến trả lại đồng ruộng (%); REK: hệ số sử dụng K trong phân khoáng FM: hệ số duy trì lượng K dự trữ trong đất so với đầu vụ (FM >1 dự trữ kali trong đất được tăng cường, FM < 1 dự trữ kali trong đất bị sụt giảm, FM =1 dự trữ kali trong đất được duy trì). - Phương trình thực nghiệm: với các kết quả và thông số đã được xác định được trong các nội dung nghiên cứu: GY0K = 57,85 tấn/ha; RIEK = 0,007 GY - 0,327; KCR = GY x RIEK x (1 - HIK) x CRR; HIK = 0,68, CRR = 1; KR = 8,2 kg K2O/ha/năm; KE = 17,7 kg K2O/ha/năm; KL = 26,7 kg K2O/ha/năm; REK = 40%, phương trình thực nghiệm xác định lượng bón K nhằm đạt mục tiêu năng suất và duy trì được hàm lượng K dự trữ trong đất (FM =1), có dạng: FK = 10 GY x RIEK + 25 (GY – 57,85) x RIEK - KCR + 36,2. Trong đó RIEK = 0,007 GY - 0,327; KCR = GY x RIEK x 0,32 CRR Với mục tiêu năng suất mía dự kiến là 70 tấn/ha, lượng K2O cần bón xác định thông qua phương trình thực nghiệm là 163,3 kg/ha trong trường hợp vùi trả lại 100 ngọn lá mía (CRR = 1; KCR = 36,5 kg K2O/ha) và 199,8 kg K2O/ha trong trường hợp không vùi trả lại ngọn lá mía (CRR = 0; KCR = 0). Với mức bón 199,8 kg K2O/ha trong trường hợp không vùi trả lại ngọn lá mía, nếu tính theo mức bón tối thích về kinh tế theo phương pháp phương trình tương quan thì năng suất mía được xác định ở mức 73,1 tấn/ha. Chênh lệch về năng suất giữa hai phương pháp là 3,1 tấn/ha, thuộc phạm vi sai số thí nghiệm (LSD0.05 vụ mía tơ = 7,06 tấn/ha). Từ đó cho thấy, kết quả xác định lượng bón K theo phương pháp cân bằng dinh dưỡng nêu trên là hoàn toàn phù hợp với phương pháp xác định lượng theo phương trình tương quan hiện đang phổ biến áp dụng. Điểm khác nhau là ở chỗ xác định lượng bón K trên cơ sở cân bằng dinh dưỡng cho phép kiểm soát được tình trạng dự trữ K trong đất, các nguồn dinh dưỡng K đầu vào, đầu ra, đặc biệt là nguồn K đầu vào từ ngọn lá mía sau thu hoạch. Qua đó có thể điều chỉnh lượng K cung cấp từ phân khoáng và xác định các biện pháp kỹ thuật nhằm thực hiện quản lý bền vững dinh dưỡng K phù hợp với điều kiện cụ thể của từng cánh đồng. 3.5. Hiệu quả mô hình quản lý bền vững dinh dưỡng K cho mía trên cơ sở cân bằng dinh dưỡng Mô hình quản lý bền vững dinh dưỡng K trong sản xuất mía vùng Lam Sơn được thực hiện nhằm mục đích kiểm chứng độ chính xác, tin cậy và hiệu quả của phương pháp xác định lượng bón K theo cân bằng dinh dưỡng. Nội dung cụ thể của mô hình bao gồm: mục tiêu năng suất mía 70 tấn/ha, vùi trả lại lại 100% ngọn lá mía, sử dụng phân bón NPK Lam Sơn (NPK - HC: 6,4 - 3,2 - 6,6 HC 15), lượng bón 2.000 kg/ha, đồng thời bổ sung phân khoáng cho đủ lượng bón 200 N + 100 P2O5 và lượng K2O xác định được từ phương trình thực nghiệm sau khi đã trừ đi lượng N, P2O5, K2O có trong phân NPK Lam Sơn, cụ thể: Lượng bón K2O xác định được từ phương trình thực nghiệm với mục tiêu năng suất mía 70 tấn/ha; trả lại 100% ngọn lá mía là 163,3 kg K2O/ha. Từ đó, lượng bón N, P, K ở công thức thử nghiệm được xác định và trình bày trong bảng 3.23. Bảng 3.23. Lượng phân bón trong mô hình quản lý bền vững dinh dưỡng K TT Loại phân bón Số lượng (kg/ha) Lượng dinh dưỡng (kg/ha) N P2O5 K2O 1 Phân bón NPK Lam Sơn 2.000 129,8 74,3 136,2 2 Đạm urê 152,6 70,2 - - 3 Super lân 160,6 - 25,7 - 4 Kali clorua 45,2 - - 27,1 Cộng 200,0 100,0 163,3 22 3.5.1. Chỉ tiêu kỹ thuật của mô hình Bảng 3.24. Chỉ tiêu sinh trưởng, năng suất, chất lượng mía, năng suất đường trong mô hình 1. Sinh trưởng Công thức Tỷ lệ nảy mầm (%) Mật độ cây kết thúc nảy mầm (cây/m 2 ) Hệ số đẻ nhánh (lần) Mật độ cây kết thúc đẻ nhánh (cây/m 2 ) Đối chứng 48,13 5,78 1,28 7,40 Thử nghiệm 53,17 5,96 1,36 8,11 2. Yếu tố cấu thành năng suất và năng suất Công thức Chiều cao cây (cm) Đường kính cây (cm) Khối lượng cây (kg/cây Mật độ cây (cây/m 2 ) Năng suất mía (tấn/ha) Đối chứng 267,00 2,69 1,25 6,12 63,45 Thử nghiệm 298,00 2,84 1,34 6,26 69,67 3. Chất lượng, chữ đường, năng suất đường Công thức Brix (độ) Pol (độ) AP (%) RS (%) Chữ đường (CCS) Năng suất đường (tấn/ha) Đối chứng 20,15 15,41 82,27 1,12 10,14 6,43 Thử nghiệm 23,18 16,67 88,12 1,06 11,97 8,35 Kết quả ở bảng 3.24 cho thấy: - Sinh trưởng: do điều kiện thời tiết vụ đông xuân 2011 - 2012 khô hạn và rét kéo dài đã ảnh hưởng chung đến tình hình nảy mầm: mía nảy mầm chậm, thời gian nảy mầm kéo dài, tỷ lệ nảy mầm thấp (trung bình chỉ đạt 50%). So với công thức đối chứng, tỷ lệ nảy mầm, hệ số đẻ nhánh, mật độ cây kết thúc nảy mầm, kết thúc đẻ nhánh của mía ở công thức thử nghiệm có cao hơn: tỷ lệ nảy mầm đạt 53,1% (cao hơn 5,04%), hệ số đẻ nhánh đạt 1,45 lần (cao hơn 0,13 lần), dẫn đến mật độ cây kết thúc đẻ nhánh tăng 16,8% (1,24 cây/m2). Nguyên nhân dẫn đến sự khác biệt này là do vùi tủ ngọn lá mía khi trồng đã phát huy tác dụng trong việc giữ nhiệt, giữ ẩm cho đất trong điều kiện nhiệt độ và độ ẩm không khí thấp, từ đó thúc đẩy mía nảy mầm, đẻ nhánh, tăng mật độ cây. - Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất mía: các chỉ tiêu sinh trưởng tăng, dẫn đến các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất mía của công thức thử nghiệm tăng so với công thức đối chứng. Chiều cao cây mía khi thu hoạch ở công thức thử nghiệm là 298 cm (tăng 11,6%), đường kính cây 0,15 cm (tăng 5,6%), khối lượng cây 0,09 kg/cây (tăng 8,0%), mật độ cây thu hoạch 6,26 cây/m2 (tăng 6,7%), năng suất mía đạt 69,76 tấn/ha (tăng 9,8%, tương ứng 6,22 tấn/ha), so với công thức đối chứng, tương ứng. - Các chỉ tiêu chất lượng, hàm lượng đường và năng suất đường: so với công thức đối chứng, các chỉ tiêu chất lượng và hàm lượng đường của mía ở công thức thử nghiệm tăng mức cao: hàm lượng chất khô (Brix) tăng 3,03 độ, độ giàu đường (Pol) tăng 1,26 độ, độ tinh khiết của nước mía (AP) ở mức 88,12% (tăng 5,85%), hàm lượng đường khử giảm 0,09%, chữ đường đạt 11,97 CCS, tăng 13,8 % (1,65 CCS). Năng suất, chất lượng mía, đặc biệt là chữ đường ở công thức thử nghiệm tăng cao, dẫn đến tăng năng suất đường, đạt 8,35 tấn/ha, tăng % (tấn/ha) so với công thức đối chứng. Tóm lại: Các chỉ tiêu kỹ thuật của mía trong mô hình quản lý bền vững dinh dưỡng K đều đạt mức cao hơn so với kỹ thuật bón phân hiện tại và đạt mục tiêu năng suất đề ra. Đây chính là cơ sở góp phần khẳng định tính khả thi và thực tiễn về mặt kỹ thuật của mô hình. 23 3.5.2. Hiệu quả kinh tế của mô hình Bảng 3.25. Hiệu quả kinh tế của mô hình thực nghiệm TT Chỉ tiêu theo dõi ĐVT Công thức đối chứng Công thức thử nghiệm Số lượng Đơn giá Thành tiền Số lượng Đơn giá Thành tiền I Tổng chi phí - - 9.000 - - 15.164 1 Chi phí phân bón - - 9.000 - - 11.631 1.1 Phân NPK Lam Sơn kg 2.0000 4,5 9.000 2000 4,5 9.000 1.2 Đạm u rê kg - - - 152,6 10 1.526 1.3 Lân supe – SSP kg - - - 160,6 3,5 562 1.4 Kali clorua kg - - - 45,2 12 524 2 Công lao động tăng thêm công - - - 26 - 3.533 2.1 Thu gom, rải ngọn lá mía công - - - 20 130 2.600 2.2 Thu hoạch mía tăng thêm tấn - - - 6,22 150 933 II Chi phí sản xuất tăng thêm - - - - - 6.164 III Sản phẩm thu hoạch - - - - - 1 Năng suất mía tấn/ha 63 - - 70 - - 2 Chữ đường CCS 10,14 - - 11,97 - - 3 Năng suất đường tấn/ha 6,43 - - 8,35 - - IV Giá trị sản phẩm 1.000đ - - 61.085 - 79.325 V Giá trị sản phẩm tăng thêm 1.000đ - - - - - 18.240 VI Tỷ suất chi phí lợi nhuận cận biên (MBCR) lần - - - - 2,96 Kết quả ở bảng 3.24 cho thấy: mô hình quản lý bền vững dinh dưỡng K, bón phân theo cân bằng dinh dưỡng đạt hiệu quả kinh tế cao hơn hẳn so với qui trình kỹ thuật bón phân hiện đang áp dụng trong vùng: So với công thức đối chứng, chi phí sản xuất của công thức thử nghiệm tăng 68,5% (bằng 6.166.000 đồng/ha), trong đó 39,3% chi phí tăng là công lao động thu gom, vùi tủ ngọn lá mía khi trồng và thu hoạch sản phẩm tăng thêm (3.533.000 đồng/ha), chi phí mua phân khoáng (N, P, K) tăng 29,2% (2.633.000 đồng/ha). Giá trị sản lượng thu hoạch tăng thêm thu được từ việc tăng năng suất, chất lượng mía, năng suất đường trong công thức thử nghiệm là 18.240.000đ, tăng 29,9%, so với công thức đối chứng. Tỷ suất chi phí lợi nhuận cận biên đạt 2,96 lần. Với mức lợi nhuận này, các biện pháp kỹ thuật trong mô hình dễ dàng được người trồng mía chấp nhận và áp dụng trong sản xuất diện rộng. Đây cũng chính là cơ sở góp phần khẳng định tính khả thi về mặt kinh tế của mô hình. 3.5.3. Tác động của mô hình đến tính chất đất trồng mía Kết quả phân tích đất sau khi xây dựng mô hình cho thấy: nhìn chung, các chỉ tiêu nông hóa đất không có sự biến động lớn khi so sánh giữa trước với sau khi xây dựng mô hình và giữa công thức đối chứng với công thức thử nghiệm. Sự chênh lệch về lượng các chỉ tiêu ở mức thấp, chưa thực sự rõ ràng. Đối với K, hàm lượng K tổng số giữ được mức tương đương so với trước khi xây dựng mô hình. Riêng K trao đổi tăng từ 5,75 lên 5,82 mg/100g đất (tăng 0,07 mg/100 g đất). Đối với thành phần cơ giới đất, do tác động của xói mòn đất, tỷ lệ các cấp hạt trong đất có sự biến động theo hướng giảm tỷ lệ cấp hạt sét, tăng tỷ lệ cấp hạt cát (1%) so với trước khi xây dựng mô hình. Như vậy mô hình thực nghiệm quản lý bền vững dinh dưỡng K đảm bảo duy trì được hàm lượng K dự trữ trong đất sau mỗi vụ trồng mía. 24 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 1. Kết luận 1.1. Vùng mía Lam Sơn Thanh Hóa thuộc khu vực khí hậu nhiệt đới, chịu ảnh hưởng của gió mùa đông bắc khô lạnh và gió mùa Tây Nam khô nóng. Trên 80% diện tích mía đứng hàng năm được trồng trên nhóm đất xám ferralit, không có tưới, giống mía chủ lực MY 55 - 14. Năng suất mía trung bình toàn vùng 62 tấn/ha. Phân bón chủ yếu là NPK Lam Sơn (6,4 - 3,2 - 6,6 HC 9,5), lượng bón trung bình 2.000 kg/ha. K trong ngọn lá mía sau thu hoạch không được trả lại cho đất. Các yếu tố sử dụng cho đánh giá cân bằng dinh dưỡng K trong điều kiện sản xuất hiện tại gồm ba nguồn K đầu vào: phân khoáng, nguyên liệu hữu cơ trong phân bón NPK Lam Sơn, nước mưa và bốn nguồn K đầu ra: mía cây, ngọn lá mía, xói mòn, rửa trôi. 1.2. Trong điều kiện trồng mía không có tưới, đất xám ferralit điển hình có khả năng cung cấp cho cây mía 61,6 kg K2O/ha/vụ. Lượng K do nước mưa cung cấp trung bình 8,2 kg K2O/ha/năm. Lượng K mất do xói mòn 17,7 kg K2O/ha/năm. Lượng K mất do rửa trôi 25,3 kg K2O/ha/năm. 1.3. K có ảnh hưởng tích cực đến năng suất, chất lượng mía, năng suất đường và lượng K2O tích lũy trong sản phẩm thu hoạch. Trên cơ sở nền bón 200 N + 100 P2O5, giống mía MY 55-14, trồng trên đất xám ferralit điển hình, không có tưới, hiệu suất K đạt cao nhất khi bón 100 kg K2O/ha (đạt 85 kg mía/kg K2O, 15 kg đường/kg K2O), hiệu suất nông học (RIEK) của K biến động từ 0,19 - 0,24%, chỉ số thu hoạch K (HIK) từ 0,68 - 0,74, hiệu suất sử dụng K trong phân khoáng (REK) từ 45 - 39%, tương ứng lượng bón 100 - 300 kg K2O/ha. 1.4. Với năng suất mía trung bình 62 tấn/ha, lượng K bổ sung thông qua bón phân NPK Lam Sơn (133,8 kg K2O/ha), cân bằng K trong điều kiện sản xuất mía hiện tại ở vùng Lam Sơn có giá trị âm ở mức 7,5 kg K2O/ha/vụ. Trên nền bón 200 N + 100 P2O5, không trả lại NLM sau thu hoạch, để đạt năng suất mía 70 tấn/ha trở lên, đồng thời duy trì được dự trữ K trong đất, cần bổ sung tối thiểu 200 kg K2O/ha/vụ. 1.5. Trên cơ sở mối quan hệ giữa lượng bón K với năng suất, chất lượng mía, năng suất đường và các nguồn dinh dưỡng đầu vào, đầu ra của cân bằng K, phương trình thực nghiệm xác định lượng bón K theo năng suất mục tiêu đối với giống mía MY 55 - 14 trồng trên đất xám ferralit điển hình, nền bón 200 N + 100 P2O5, có dạng: FK = 10 GY x RIEK + 25 (GY - 57,85) x RIEK - KCR + 36,2. Trong đó: - GY: năng suất mục tiêu (tấn/ha). - RIEK: hiệu suất nông học của K. RIEK = 0,007 GY - 0,327. - KCR: lượng K do trả lại NLM. KCR = GY x RIEK x 0,32 CRR (CRR là số phần trăm NLM vùi trả lại cho đất). 1.6. Mô hình quản lý bền vững dinh dưỡng K: xác định lượng bón K trên cơ sở cân bằng dinh dưỡng với mục tiêu năng suất mía 70 tấn/ha, nền bón 200 N + 100 P2O5, vùi trả lại 100% ngọn NLM (CRR =1) không chỉ có tác dụng tăng năng suất, chất lượng, hiệu quả sản xuất mía mà còn duy trì được dự trữ K trong đất. So với kỹ thuật bón phân hiện đang áp dụng trong vùng, năng suất mía trong mô hình tăng 9,8% (6,22 tấn/ha), năng suất đường tăng 29,9% (1,92 tấn/ha), tỷ suất chi phí lợi nhuận cận biên đạt 2,96 lần, đồng thời duy trì được hàm lượng K dự trữ trong đất sau mỗi vụ trồng mía. 2. Đề nghị Phương trình thực nghiệm xác định lượng bón K được thiết lập trên cơ sở kết quả nghiên cứu mối quan hệ giữa năng suất, chất lượng mía, năng suất đường ở các lượng bón K khác nhau với các nguồn đầu vào, đầu ra của cân bằng dinh dưỡng K cho mía trong điều kiện cụ thể vùng Lam Sơn. Mức độ tin cậy đã được kiểm chứng về mặt lý thuyết và thực tiễn xây dựng mô hình, đạt hiệu quả kinh tế cao, duy trì được dự trữ K trong đất. Đề nghị cho phổ biến, khuyến cáo và nhân rộng mô hình quản lý bền vững dinh dưỡng K trong sản xuất mía ở vùng Lam Sơn, các vùng trồng mía khác có điều kiện tương tự trong tỉnh Thanh Hóa và cả nước./