Một Số Kết Quả Nghiên Cứu Chế Phẩm Sinh Học Trên Cây Ngô

chịu sâu bệnh, thúc đẩy việc hút và đồng hóa các chất dinh dưỡng khác như đạm và lân, làm tăng hiệu quả phân bón (Ngô Hữu Tình, 2003) [24].

Cây ngô hút kali chủ yếu vào giai đoạn đầu đến trổ cờ phun râu và tập trung chủ yếu trong thân lá và rễ, một phần nhỏ K tập trung trong hạt (Roy và cộng sự, 2006) [136]. Giai đoạn 25 ngày đầu cây ngô hút 9% K, 25 ngày tiếp theo hút thu 44% K, thời kỳ phun râu 31% K, thời kỳ tạo hạt 14% K, thời kỳ chín 2% K (Ngô Hữu Tình, 2003) [24]. Khi sinh trưởng 50% so với tổng sinh khối khi thành thục, cây ngô đã tích lũy gần 100% lượng K cần thiết (Pagani, 2013) [124]. Theo Faregia (2009) [86], giai đoạn 30 - 45 ngày sau gieo nồng độ kali thích hợp trong toàn bộ cây ngô đạt 30 - 50 g/kg, giai đoạn trước trổ cờ nồng độ kali trong phiến dưới đạt 20

- 25 g/kg.

Thiếu kali đưa đến chóp lá và mép lá có màu vàng nâu lan dần vào gân, các lá dưới bị cháy khô, cây ngô dễ bị đổ, bắp ngô nhỏ, đầu bắp không hạt (Ngô Hữu Tình, 2003) [24].

1.4.2 Một số kết quả nghiên cứu chế phẩm sinh học trên cây ngô

1.4.2.1 Một số kết quả nghiên cứu trên thế giới

Phân nhả chậm giúp chất dinh dưỡng được phóng thích từ từ vào đất, đưa tăng tổng hấp thu các nguyên tố dinh dưỡng đa lượng (N, P, K) và vi lượng (Fe, Mn, Zn, Cu) (Patil và Kadlag, 2018) [127]. Kết quả nghiên cứu của Guan và cộng sự (2014) [92] cho thấy đã cải thiện sản lượng riêng phần của N từ 10,0 - 26,7% và P đạt từ 11,0 - 26,7%. Zavaschi (2014) [175] cũng đã kết luận sử dụng phân nhả chậm giúp hạn chế sự mất kali trên đất thịt pha cát.

Trên cây ngô, báo cáo của Dong và cộng sự (2016) [84] cho thấy sử dụng phân nhả chậm giúp tăng hàm lượng tinh bột, protein và hiệu quả sử dụng phân bón. Sử dụng phân nhả chậm đưa đến cải thiện đặc điểm hình thái, thành phần năng suất, năng suất sinh học, năng suất thực thu và chỉ số thu hoạch (Khaveh và cộng sự, 2015) [104]. Kết quả nghiên cứu của Guan và cộng sự (2014) [92] cho thấy sử dụng phân nhả chậm đưa đến năng suất ngô tăng 15,1 - 18,4%. Ngoài ra, nhiều kết quả

Có thể bạn quan tâm!

Xem toàn bộ 213 trang tài liệu này.

nghiên cứu khác cũng cho thấy sử dụng phân nhả chậm giúp tăng năng suất ngô (Zavaschi, 2014) [175]; Shilpha, 2018) [145].

Trong thực vật có chứa một nhóm đa dạng các cộng đồng vi sinh vật, chúng có đóng góp đáng kể cho sức khỏe thực vật. Endophytes là các vi sinh vật sống bên trong cây trồng phần lớn chu kỳ sống của chúng mà không có bất kỳ tác động bất lợi nào đối với cây chủ (Kandel và cộng sự, 2017) [100]; các cộng đồng endophyte chủ yếu thuộc về ngành Proteobacteria, Firmicutes, Actinobacteria và Bacteroidetes. Vi khuẩn sử dụng các đặc tính nhất định để xâm chiếm thực vật, trong quá trình xâm chiếm, nhiều hợp chất khác nhau được giải phóng bởi cả cây cũng như vi khuẩn đóng một vai trò quan trọng trong việc thúc đẩy tăng trưởng của thực vật và bảo vệ chúng chống lại các yếu tố sinh học và phi sinh học (Chaturvedi và cộng sự, 2016) [78].

Theo Kandel và cộng sự (2017) [100] endophytes thúc đẩy tăng trưởng thực vật thông qua cố định nitơ, sản xuất phytohormone, thu nhận chất dinh dưỡng, chống chịu stress phi sinh học và stress sinh học. Báo cáo của Chaturvedi và công sự (2016) [78] cho thấy sự tăng cường sự xâm chiếm của vi khuẩn được thúc đẩy bởi carbonaceous exudates bởi rễ cây và khả năng của một số vi khuẩn để điều chỉnh sự trao đổi chất thực vật.

Một số nhóm vi khuẩn đang được sử dụng thành công ở một số quốc gia trên thế giới. Kết quả tổng hợp từ nhiều nguồn của Kandel và cộng sự (2017) [100] cho thấy trên cây ngô có nhiều chủng vi khuẩn endophytes như Azospirillum sp.; Bacillus megaterium; Bacillus sp.; Enterobacter sp.; Gluconacetobacter diazotrophicus; Herbaspirillum seropedicae; Klebsiella pneumoniae; Klebsiella sp.; Pantoea agglomerans; Rhizobium sp., mỗi loài có những ảnh hưởng khác nhau lên cây ngô như tăng cường sinh trưởng, chống chịu khô hạn, tăng cường sự phát triển của rễ, thay đổi sự biểu hiện gen, tăng hàm lượng chlorophyll, sự cố định N. Chaturvedi và cộng sự (2016) [78] báo cáo trong thành phần lipopolysaccharide chứa nhiều rhamnose có ảnh hưởng đến sự gắn kết và sự xâm nhiễm của rễ ngô bởi vi khuẩn Herbaspirillum seropedicae.

Theo Kandel và cộng sự (2017) [100], endophytes giúp phân bố 65% N tổng số trong lá và tăng sinh khối thông qua cố định N sinh học. Chủng endophytes trích từ cây dương và cây liễu giúp cải thiện khả năng quang hợp và tăng sinh khối trên cây ngô trong điều kiện dinh dưỡng đạm bị giới hạn. Việc sử dụng các hợp chất tự nhiên này tạo cơ hội để tối đa hóa năng suất cây trồng trong khi giảm các tác động môi trường do giảm lượng hóa chất sử dụng trong nông nghiệp (Chaturvedi và cộng sự, 2016 [78]; Kandel và cộng sự, 2017 [100]).

1.4.2.2 Một số kết quả nghiên cứu ở Việt Nam

Nền nông nghiệp nước ta đang đi vào mức độ thâm canh cao với việc sử dụng ngày càng nhiều phân bón hóa học, thuốc bảo vệ thực vật hóa học đã làm cho đất đai ngày càng thoái hóa, dinh dưỡng bị mất cân đối, mất cân bằng hệ sinh thái trong đất, hệ vi sinh vật trong đất bị phá hủy, tồn dư các chất độc hại trong đất ngày càng cao, nguồn bệnh tích lũy trong đất càng nhiều dẫn đến phát sinh một số dịch hại không dự báo trước (Dương Hoa Xô, 2012) [10]. Do đó, xu hướng quay trở lại nền nông nghiệp hữu cơ với việc tăng cường sử dụng chế phẩm sinh học, phân bón hữu cơ trong canh tác cây trồng đang là xu hướng thế giới và ở Việt Nam. Theo Nguyễn Đăng Nghĩa (2015) [30], các nhóm, loại phân bón thế hệ mới hiện nay được khai thác và chế biến từ nguyên liệu hữu cơ thiên nhiên, với các tính năng và hiệu lực hữu ích đã góp phần giảm lượng sử dụng các loại phân hóa học, tăng chất lượng nông sản, bảo tồn độ phì đất và hạn chế ô nhiễm đất nông nghiệp, ô nhiễm nguồn nước ngầm vào hệ thống sông ngòi.

Hiện nay, có nhiều nghiên cứu sử dụng các vi sinh vật có ích để sản xuất các chế phẩm sinh học áp dụng trong nông nghiệp, bao gồm các chế phẩm sinh học ứng dụng cho việc phòng trừ dịch hại trên cây trồng; sản xuất phân bón hữu cơ sinh học, phân bón vi sinh; cải tạo đất, xử lý phế thải nông nghiệp; điều hòa sinh trưởng cây trồng (Dương Hoa Xô, 2012) [10]. Phân bón vi sinh vật (VSV) đã được chứng minh là có hiệu quả trên một số loại đất, với một số cây trồng tại các vùng sinh thái khác nhau. Theo Nguyễn Đăng Nghĩa (2015) [30], một số loại vi sinh có lợi đã được đưa vào công nghệ sản xuất phân bón như: Vi sinh vật cố định đạm (Rhizobium,

Bradyrhizobium), VSV cố định nitơ tự do (A. chroococcum, P. tinctorius), VSV phân giải lân (Pseudomonas sp, Achromobacter sp, A. polymixa), VSV kích thích sinh trưởng (E. cloaceae, A. radiobacter, A. bejerinckii, E. Aerogenes), VSV đối kháng vi khuẩn, nấm bệnh (B. subtilis, Pseudomonas sp, Bacillus sp). Ngoài ra còn có một số chủng VSV có lợi khác như: Bacillus licheniformis, Bacillus subtilis, Lactobacillus acidophilus, Pseudomonas putida, Saccharomyces cerevisiace. Nhiều kết quả nghiên cứu phân lập các dòng vi sinh vật bản địa phục vụ cho nông nghiệp, bao gồm các nhóm vi sinh vật cố định đạm, hòa tan lân, kali trên nhiều loại cây trồng đã giúp tiết kiệm lượng phân hóa học sử dụng trong canh tác (Nguyễn Hữu Hiệp và Trần Thị Tuyết Linh, 2009 [34]; Nguyễn Hữu Hiệp và Nguyễn Thị Mai Khanh, 2010 [33]; Nguyễn Thị Dơn và Cao Ngọc Điệp, 2017 [44]).

Trên cây ngô, kết quả nghiên cứu của Đặng Thị Ngọc Thanh (2017) [13] cho thấy có 180 dòng vi khuẩn vùng rễ và 319 dòng vi khuẩn nội sinh có khả năng cố định đạm và hòa tan phosphate được phân lập từ cây ngô trồng trên đất xám Đông Nam Bộ, trong đó hai dòng nổi trội là DDN10b (Burkholderia sp.) và VTN2b (Bacillus subtilis) có tiềm năng thúc đẩy tăng trưởng thực vật như giúp tiết kiệm 25% phân N, P và cải thiện năng suất ngô tăng từ 11,7% đến 24,9 %. Trên đất phù sa ở ĐBSCL, Nguyễn Quốc Khương và cộng sự (2020) [41] đã phân lập được 13 dòng vi khuẩn có khả năng cố định đạm, hòa tan lân gồm các dạng P-Al, P-Fe, P-Ca và tổng hợp IAA trên rễ cây ngô lai.

Ngoài ra, trên thị trường có nhiều sản phẩm phân chậm tan đã được sử dụng trên nhiều loại cây trồng, kết quả cho thấy có hiệu quả làm tăng năng suất nông sản như mía, lúa, rau màu (Mai Văn Quyền, 2016) [186]; các chế phẩm ứng dụng công nghệ cao như chế phẩm nano, endophyte … đã được thử nghiệm trên nhiều loại cây trồng cho thấy hiệu quả trong việc cải thiện năng suất lúa, rau (Nguyen Tien Dung, 2018) [187]. Tuy nhiên, chưa có nhiều kết quả thí nghiệm trên cây ngô, chưa có những kết quả công bố rộng rãi nên người dân chưa thấy rõ hiệu quả từ những sản phẩm này.

1.5 Một số yếu tố ảnh hưởng đến năng suất ngô

1.5.1 Ảnh hưởng của điều kiện thổ nhưỡng lên sinh trưởng và năng suất ngô

Đồng bằng sông Cửu Long với nhiều đặc điểm sinh thái nông nghiệp được xác định bởi loại đất và đặc tính thủy văn khác nhau, hiệu lực của phân bón cho cây ngô khác nhau tùy tiểu vùng sinh thái. Mặc dù cây ngô có thể được trồng thành công ở nhiều loại đất khác nhau, từ cát mùn đến đất sét, tuy nhiên, đất mùn màu mỡ thoát nước tốt và đất sét phù sa có hàm lượng chất hữu cơ tốt có khả năng giữ nước cao với độ pH trung tính được coi là tốt cho năng suất cao hơn (Ansari và cộng sự, 2015) [65]. Nhu cầu phân bón trên cây ngô ở ĐBSCL khác nhau tùy thuộc vào điều kiện thổ nhưỡng, giống và mùa vụ trồng.

Đối với các giống chưa cải tiến nhu cầu phân N có thể là khoảng 50 kg N/ha khi lượng mưa không thuận lợi. Tuy nhiên có thể tăng lên 250 - 300 kg N/ha với năng suất tiềm năng từ 12 tấn/ha hoặc cao hơn. Đối với các giống năng suất cao, tưới tiêu phù hợp, khuyến cáo chung là cung cấp 60 - 80 kg N/ha cho các giống chín sớm, 80 - 100 kg N/ha cho các giống trung bình và 90 - 150 kg N/ha đến các giống chín muộn. Trong điều kiện phát triển tốt, mức đáp ứng năng suất có thể đạt 30 kg hạt/kg N (Roy và cộng sự, 2006) [136].

Theo Nguyễn Văn Bộ (2013) [45], trong khi chỉ khoảng 50% đất ở Việt Nam nghèo đạm thì có tới 87% đất nghèo lân. Báo cáo của Phạm Thị Phương Thúy và cộng sự (2012) [47] cho thấy sự cố định lân đạt rất cao (>95% so với lượng lân bón vào) trên đất có hàm lượng lân dễ tiêu thấp đến trung bình và thấp hơn trên đất có hàm lượng lân cao (15 - 95% so với lượng lân bón vào) tùy thuộc vào sa cấu đất. Hàm lượng lân cố định tối đa trên đất có sa cấu sét và sét pha thịt là 400 - 714 mg P/kg; trên đất có sa cấu thịt pha sét là 227 - 555 mg P/kg; trên đất cát pha thịt là 200

- 357 mg P/kg. Trên đất có hàm lượng lân dễ tiêu cao, sự hấp phụ lân thấp nhất là trên đất có sa cấu cát.

Báo cáo của Nguyễn Bảo Vệ và cộng sự (2012) [28] cho thấy đất ở ĐBSCL không thiếu K. Theo Ngô Ngọc Hưng (2009) [26] kali tổng số ở đất ĐBSCL tương đối cao từ 1,70 - 1,91%, trung bình 1,80%, hàm lượng kali trao đổi ở nhóm đất phù

sa được đánh giá là trung bình đến khá. Tuy nhiên cần sử dụng phân kali tối thiểu ở những nơi không có hoặc thiếu phân hữu cơ để đảm bảo cân bằng dinh dưỡng trong đất (Nguyễn Văn Bộ, 2013) [45]. Theo Roy và cộng sự (2006) [136], lượng kali khuyến cáo trong khoảng 30 - 100 kg K2O/ha.

Trên đất phù sa Ô Môn - Cần Thơ và đất phèn nhẹ Giồng Riềng - Kiên

Giang, lượng dưỡng chất N; P2O5; K2O cây ngô lấy đi khoảng 168 - 208; 41 - 58; 125 - 158 kg/ha khi năng suất 8,0 - 8,3 tấn/ha (Nguyễn Quốc Khương và Ngô Ngọc Hưng, 2011) [40].

Trên đất phù sa, cung cấp N, P, K, Ca, Mg giúp cải thiện chiều cao cây, đường kính thân, số lá và năng suất ngô; hiệu quả trên đất phù sa được bồi cao hơn so với trên đất phù sa không được bồi. Trong đó N, P và Ca có hiệu quả cải thiện năng suất hạt trên đất phù sa không được bồi và N cho thấy có hiệu quả cải thiện năng suất hạt trên đất phù sa được bồi. Phản ứng với năng suất theo thứ tự N>P>K>Ca, Mg trên đất phù sa không được bồi và N>K>Ca>Mg>P trên đất phù sa được bồi (Nguyễn Quốc Khương và cộng sự (2017) [42].

Trên cùng một năng suất đạt được (11 - 12 tấn/ha) nhu cầu bón N, P, K trên đất có bao đê cao hơn đất không bao đê. Khả năng cung cấp N từ đất đạt từ 45 - 50%, giá trị này đạt >80% đối với P và K; khả năng cung cấp dưỡng chất N, P, K từ đất theo thứ tự K>P>N. Đất bao đê có khả năng cung cấp nguồn dinh dưỡng N, P, K từ đất thấp hơn so với đất không bao đê, khả năng cung cấp dưỡng chất N, P, K từ đất theo thứ tự 51 - 80 - 91%; 54 - 86 - 91% (Lê Phước Toàn và Ngô Ngọc Hưng, 2018) [20].

Đất nhiễm phèn có nhiều yếu tố giới hạn như pH thấp trong đất phèn dẫn đến sự hòa tan quá mức các nguyên tố kim loại nặng gây độc như Fe, Cu, Mn, Zn và Al, thiếu các chất sinh dưỡng thiết yếu khác như P, Mg, Ca, K, Na. Báo cáo của Tandzi và cộng sự (2018) [152] năng suất ngô có thể giảm đến 69% do sự sinh trưởng và chống chịu của cây ngô bị ảnh hưởng trong điều kiện đất nhiễm phèn. Trong vụ Xuân Hè, trên đất phèn nhẹ ở Trà Vinh, kết quả nghiên cứu cho thấy năng suất ngô tăng khi tăng lượng đạm cung cấp và đạt cao nhất ở mức 150 kg N/ha, tăng lượng

phân đạm đưa đến năng suất có xu hướng giảm. Phân lân giúp tăng năng suất ngô có ý nghĩa ở mức 60 kg P2O5/ha, hiệu quả của phân kali chưa rõ (Châu Minh Khôi và Nguyễn Mỹ Hoa, 2016) [9]. Tuy nhiên, vụ Xuân Hè tiếp theo nhu cầu đạm cao hơn, để đạt năng suất 5,5 tấn/ha cần 250 kg N/ha. Nhìn chung, trên đất phèn nhẹ nghèo dinh dưỡng, canh tác ngô đạt hiệu quả kinh tế thấp.

Trên đất xám ở Long An, tăng lượng phân đạm từ 120 đến 240 kg N/ha đưa đến năng suất ngô tăng (Đoàn Thị Hồng Cam và cộng sự (2018) [14], chứng tỏ khả năng cung cấp đạm của đất thấp.

Tóm lại, khả năng cung cấp dinh dưỡng cho cây ngô khác nhau tùy loại đất và chất đạm là yếu tố giới hạn năng suất quan trọng nhất trên các nhóm đất ở ĐBSCL.

1.5.2 Ảnh hưởng của phân bón lên sinh trưởng và năng suất ngô

1.5.2.1 Một số nghiên cứu trên thế giới

Trong tất cả các nguyên tố dinh dưỡng cung cấp cho cây, chỉ có N được giữ ở mức cao trong cây, nồng độ nitơ trong cây sẽ tăng lên cùng với sự tăng trưởng và năng suất khi tăng cung cấp đạm (Barker và Pilbeam, 2007) [73]. Báo cáo của Below (2017) [177] cho thấy 26% năng suất ngô phụ thuộc vào lượng đạm cây ngô sử dụng. Kết quả nghiên cứu dài hạn từ năm 1960 của Berzsenyi và Dang Quoc Lap (2007) [74] cho thấy phân bón đóng góp 30,6% năng suất ngô. Phân đạm giúp cây ngô phát triển diện tích lá, tăng chỉ số sinh trưởng sinh lý, tăng năng suất ngô và khả năng hấp thu bức xạ quang hợp (Dahmardeh, 2011) [80]. Năng suất ngô và hiệu quả sử dụng N cao hơn khi bón N ở giai đoạn V6 - V10 (Walsh, 2006) [169]. Theo Roy và cộng sự (2006) [136], bón phân khi cây ngô cao „đầu gối‟ hoặc cung cấp tỉ lệ rất cao ở giai đoạn trổ cờ thường được khuyến cáo. Ngoài ra, thời tiết cũng là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến độ hữu dụng và sử dụng đạm của ngô. Trong mùa vụ thuận lợi, sự kết hợp giữa thời tiết và đạm đóng góp hơn 50% tổng sản lượng ngô, trung bình năng suất đáp ứng của phân đạm khoảng 4,4 tấn/ha, trong điều kiện khô hạn đáp ứng của đạm chỉ đạt 1,3 tấn/ha (Below, 2017) [177].

Hiệu quả sử dụng phân bón thấp là yếu tố hạn chế trong sản xuất nông nghiệp nói chung và canh tác ngô nói riêng. Theo Hassell và cộng sự (2013) [16], mất đạm qua con đường bay hơi ammoniac có thể lên đến 30% hoặc hơn so với tổng lượng đạm bón cho cây trồng do phân urê không được chôn vùi trong lúc làm đất. Hiệu quả sử dụng phân bón hiện nay tương đối thấp, trung bình ít hơn 50% đối với đạm (Baligar và cộng sự, 2001 [71]; Sharma và Bali, 2017 [143]), 15 - 25% đối với lân (Chaturvedi và cộng sự, 2016) [78]. Báo cáo của Baligar và cộng sự (2001)

[71] cho thấy hiệu quả của lân trên một số loại đất thường thấp (ít hơn 10%), hiệu quả sử dụng kali khoảng 40%. Tuy nhiên, Brar và cộng sự (2011) [76] cho rằng hiệu quả sử dụng K khoảng từ 60 - 80%. Kết quả nghiên cứu của Ghaffari (2011) [91]; Drinkard (2012) [85] cho thấy trong một vụ khoảng 50% N và 70% K cung cấp vào đất không hữu dụng do sự kết hợp của rửa trôi, cố định và bay hơi.

Kết quả nghiên cứu của Nemati (2012) [119] cho thấy chất lượng, sản lượng, đặc tính nông học và hiệu quả sử dụng đạm của ngô khác biệt thống kê bởi tỉ lệ đạm cung cấp và số lần bón đạm. Số hàng hạt không bị ảnh hưởng bởi tỉ lệ đạm cung cấp và số lần bón đạm. Kết quả cũng cho thấy kết hợp tỉ lệ và số lần bón đạm có ảnh hưởng thống kê lên hiệu quả sử dụng phân bón; lượng phân bón cao (225 kg N/ha) đưa đến hiệu quả sử dụng phân bón thấp hơn so với mức 75 kg N/ha (19,41 so với 38,16 kg/kg theo thứ tự). Báo cáo của Khalili và cộng sự (2018) [103] cũng cho thấy hiệu quả sử dụng đạm (NUE) giảm khi tăng lượng phân đạm từ 120 - 240 kg N/ha, NUE đạt 53 kg/kg và 36 kg/kg theo thứ tự. Hiệu quả sử dụng đạm tăng từ 13 - 35% trong hệ thống luân canh ngô - lúa mì và ngô - alfalfa so với độc canh ngô (Ma và cộng sự, 2013) [111].

Nhu cầu dinh dưỡng trong hệ thống luân canh lúa - ngô cao hơn so với hệ thống canh tác lúa - lúa hoặc lúa - lúa mì do năng suất ngô lai cao hơn so với lúa hoặc lúa mì, đòi hỏi lượng dinh dưỡng lấy đi từ đất và phân bón lớn hơn (Buresh và cộng sự, 2010) [77]. Ngoài ra, hiệu quả sử dụng phân bón trong hệ thống canh tác lúa – ngô khác nhau tùy điều kiện thổ nhưỡng (Timsina và cộng sự, 2013) [156]. Kết quả nghiên cứu ở Banglades và Ấn Độ cho thấy không bón kali đưa đến sản