- Nghiên cứu nhằm mục tiêu đánh giá ảnh hưởng của chế độ tưới khô ngập luân phiên (AWD) so với ngập liên tục (CF) đến đạm (N) hữu dụng, năng suất hạt trên ruộng lúa và lượng N khoáng hóa trong phòng thí nghiệm.. - Nghiên cứu được thực hiện (i) trên vùng đất canh tác lúa vào vụ Đông Xuân 2014 tại Hòa Bình, Bạc Liêu và (ii) ủ khoáng hóa N yếm khí và hiếu khí trong phòng sau hai quá trình khô – ngập ngoài đồng. - Thí nghiệm được bố trí khối hoàn toàn ngẫu nhiên với 3 nghiệm thức gồm CF, AWD1 (tưới khi mực nước giảm -15cm) và AWD2 (giảm -30cm) và 3 lần lặp lại cho mỗi nghiệm thức.. - Áp dụng AWD2 và AWD1 đạt hàm lượng NH 4 + và NO 3 - cao tương ứng so với CF ở giai đoạn thu hoạch, tuy nhiên không ảnh hưởng đến năng suất lúa. - Kết quả ủ khoáng hóa cho thấy lượng N ủ hiếu khí cao hơn yếm khí. - Trong đó, AWD1 có sự gia tăng ý nghĩa về NH 4 + khoáng hóa sau 21, 28 ngày ủ yếm khí;. - Tương tự, áp dụng AWD1 cũng đạt hàm lượng NO 3 - khoáng hóa cao vào 21 ngày ủ yếm khí và 28 ngày ủ hiếu khí.. - Ảnh hưởng của biện pháp tưới khô ngập luân phiên đến khả năng cung cấp đạm trong đất và năng suất. - Trong đó, kỹ thuật tưới khô ngập luân phiên (alternate wetting and drying - AWD) được Viện Nghiên cứu Lúa quốc tế (IRRI) phát triển và áp dụng năm 2000. - Trong đó, lượng N khoáng hóa có tương quan với lượng N hấp thu cũng như năng suất cây trồng và không thể thay thế được bởi phân bón (Cassman et al., 1994). - Dự đoán lượng N khoáng hóa là yêu cầu quan trọng để đánh giá hiệu quả sử dụng N trong nhiều hệ thống mùa vụ (Wang et al., 1983). - Giả thuyết đặt ra là khi áp dụng kỹ thuật tưới khô ngập luân phiên có thể ảnh hưởng đến khả năng cung cấp N và khoáng hóa N từ đất cũng như năng suất lúa. - Do đó việc đánh giá ảnh hưởng của kỹ thuật tưới tiết kiệm đến năng suất lúa và N khoáng hóa là rất cần thiết trong nghiên cứu hiện nay.. - Phân K bón 1/2 vào giai đoạn 20 NSS và 1/2 vào 40 NSS.. - 2.2.1 Phương pháp đánh giá ảnh hưởng của tưới khô ngập luân phiên đến hàm lượng N hữu dụng và năng suất lúa ở thí nghiệm ngoài đồng. - Thí nghiệm được bố trí theo khối hoàn toàn ngẫu nhiên gồm 3 nghiệm thức (Bảng 2) với 3 lần lặp lại cho từng nghiệm thức. - Mỗi ô thí nghiệm có diện tích là 30 m 2 (5 m x 6 m), giữa các ô được chèn với màng phủ nông nghiệp nhằm ngăn nước rò rỉ qua lại giữa các nghiệm thức. - Các nghiệm thức thí nghiệm là duy trì nước ngập trong khoảng 5 – 10 cm trên mặt ruộng, tưới nước khi mực nước mặt ruộng giảm xuống -15 cm và -30 cm được mô tả như sau:. - Bảng 2: Mô tả nghiệm thức thí nghiệm quản lý nước TT Nghiệm thức Mô tả phương pháp thực hiện. - 2 Khô ngập luân phiên -15cm (AWD1). - 3 Khô ngập luân phiên -30cm (AWD2). - Theo dõi mực nước ruộng của các nghiệm thức được dựa theo kỹ thuật tưới khô ngập luân phiên bằng cách sử dụng ống nhựa PVC đường kính 15 cm và dài là 40 cm. - Ống nhựa được đặt xuống đất với độ sâu 15 cm và 30 cm tương ứng với nghiệm thức AWD1 và AWD2, sau đó lấy hết đất trong ống nhựa ra ngoài. - Tiến hành ghi nhận mực nước hằng ngày cũng như sau khi mưa hay bơm tưới từ đó tính được lưu lượng nước giữa các nghiệm thức.. - Mẫu đất tươi được thu ở độ sâu 0-20 cm vào các giai đoạn NSS và thu hoạch. - Đối với giai đoạn thu hoạch, mẫu được thu trên diện tích 5 m 2 . - 2.2.2 Phương pháp đánh giá ảnh hưởng của tưới khô ngập luân phiên đến khả năng khoáng hóa N ở thí nghiệm trong phòng. - Mẫu được trữ lạnh, sau đó tiến hành ủ khoáng hóa trên đất tươi ở hai điều kiện yếm khí và hiếu khí trong phòng thí nghiệm theo phương pháp của Keeney and Nelson (1982). - Tổng cộng số mẫu ủ là 90 mẫu (18 mẫu/đợt x 5 đợt lấy mẫu) cho mỗi điều kiện ủ trên các nghiệm thức thí nghiệm. - Phần mềm Minitab được sử dụng để so sánh khác biệt trung bình giữa các nghiệm thức thí nghiệm ở mức ý nghĩa 5% qua kiểm định Tukey.. - nghiệm thức CF được tưới 6 lần, trong khi đó ở nghiệm thức AWD1 và AWD2 thực hiện được lần lượt là 4 lần và 3 lần. - Giai đoạn 35-40 NSS mực nước đạt -12 cm và -24 cm tương ứng với nghiệm. - Hai giai đoạn 55-60 NSS và 65-75 NSS mực nước đạt -10 cm đối với nghiệm thức AWD1, đạt -30 cm đối với nghiệm thức AWD2 (Hình 1).. - Hình 1: Độ sâu ngập của các nghiệm thức theo thời gian ở vụ Đông Xuân 2014 Bảng 3: Lượng nước tưới và hiệu suất tiết kiệm. - nước với kỹ thuật khô ngập luân phiên Nghiệm. - 3.1 Ảnh hưởng của kỹ thuật tưới đến hàm lượng N hữu dụng trong đất. - 3.1.1 Hàm lượng ammonium (NH 4. - Kết quả trình bày ở Hình 2a cho thấy hàm lượng NH 4 + trong đất (dao động mgNH 4 + -N/kg) ở các thời điểm đầu vụ, 20 NSS, 45 NSS khác biệt không có ý nghĩa thống kê giữa các nghiệm thức. - Ở giai đoạn 75 NSS, hàm lượng NH 4 + đạt giá trị cao nhất đối với nghiệm thức CF 23,59 mgNH 4 + -N/kg trong khi AW1 29,07 mgNH 4 + -N/kg, tuy nhiên không có sự khác biệt giữa các nghiệm thức. - (2016) cũng ghi nhận không có sự khác biệt ý nghĩa về hàm lượng đạm NH 4 + trong đất vào giai đoạn 45, 65 và 75 NSS khi áp dụng tưới khô ngập luân phiên trên cây lúa. - Tuy nhiên, ở giai đoạn thu hoạch, hàm lượng NH 4. - trong đất của nghiệm thức AWD2 (12,07 mgNH 4. - N/kg) cao khác biệt có ý nghĩa thống kê so với nghiệm thức CF (7,32 mgNH 4 + -N/kg) và AWD1 (6,61 mgNH 4 + -N/kg). - và việc hút đạm trong giai đoạn đẻ nhánh có ảnh hưởng lớn nhất đến năng suất lúa (Nguyễn Như Hà, 2006).. - Hình 2: (a) Hàm lượng NH 4 + và (b) NO 3 - của các nghiệm thức qua các giai đoạn sinh trưởng lúa CF: tưới ngập liên tục, AWD1: tưới khi mực nước ruộng giảm -15 cm, AWD2: tưới khi mực nước ruộng giảm -30 cm.. - 3.1.2 Hàm lượng nitrate (NO 3. - trong đất Hình 2b cho thấy các nghiệm thức có hàm lượng NO 3 - trong đất cao ở đầu vụ (dao động từ 1,8-2,66 mgNO 3 - -N/kg) và giảm dần ở giai đoạn NSS mgNO 3 - -N/kg) và khác biệt không có ý nghĩa thống kê ở mỗi giai đoạn mặc dù hàm lượng NO 3 - có khuynh hướng cao khi áp dụng tưới AWD1 và AWD2. - Ở giai đoạn thu hoạch hàm lượng NO 3 - ở nghiệm thức AWD1 cao khác biệt có ý nghĩa so với nghiệm thức CF, điều này cho thấy việc áp dụng biện pháp tưới khô ngập luân phiên làm cho đất có thời gian thoáng khí giúp gia tăng hoạt động của vi sinh vật nitrate hóa. - Kết quả trình bày ở Hình 4a cho thấy sinh khối rơm khô tăng dần từ giai đoạn 20 NSS, 45 NSS đến 75 NSS (đạt trên 8 tấn/ha). - sau đó giảm vào giai đoạn thu hoạch (đạt trung bình khoảng 5 tấn/ha) và khác biệt không ý nghĩa thống kê giữa các nghiệm thức. - Hình 4a: Sinh khối rơm của các nghiệm thức qua các giai đoạn sinh trưởng của lúa. - Giai đoạn sinh trưởng. - 3.2.2 Năng suất lúa. - Năng suất lúa ở các nghiệm thức không có khác biệt ý nghĩa thống kê, dao dộng từ 3,7 – 4,2 tấn/ha (Hình 4b). - Kết quả thí nghiệm cho thấy áp dụng tưới khô ngập luân phiên không ảnh hưởng đến năng suất thực tế so với tưới ngập liên tục. - (2002), Belder et al. - (2004), Cabangon et al.. - Huan et al., 2008. - Mishra et al., 1991). - Stoop et al., 2002). - Nhìn chung, áp dụng phương pháp tưới khô ngập luân phiên giúp tiết kiệm nước tưới và không giảm năng suất lúa.. - 3.3 Ảnh hưởng của kỹ thuật tưới đến khả năng khoáng hóa N trong đất. - Hàm lượng NH 4 + khoáng hóa trong đất theo thời gian. - Khoáng hóa N là tiến trình N vô cơ được phóng thích từ các dạng N hữu cơ do hoạt động phân hủy chất hữu cơ của vi sinh vật đất nhằm đáp ứng nhu cầu năng lượng và phát triển sinh khối của chúng (Jansson and Persson, 1982. - Dự đoán lượng N khoáng hóa là yêu cầu quan trọng để đánh giá hiệu quả sử dụng N trong nhiều hệ thống mùa vụ (Wang et al., 1983) và tránh mất N trong việc điều chỉnh lượng phân N bón vào (Chesworth, 2008). - Hình 5a cho thấy giai đoạn 21 ngày sau khi ủ thì hàm lượng NH 4 + ở nghiệm thức AWD1 cao khác biệt có ý nghĩa thống kê so với nghiệm thức CF. - Hàm lượng NH 4 + khoáng hóa tăng dần và vẫn duy trì cao khác biệt ý nghĩa sau 28 ngày khi ủ (đạt khoảng 3,8 mgNH 4 + -N/kg) đối với nghiệm thức AWD1 so với nghiệm thức CF vẫn ở mức ổn định (trung bình khoảng 1,5 mgNH 4 + -N/kg). - Trong đó, các giai đoạn còn lại (7 và 14 ngày sau ủ) thì không khác biệt có ý nghĩa thống kê về sự khoáng hóa đạm NH 4 + giữa các nghiệm thức, mặc dù hàm. - lượng NH 4 + khoáng hóa ở điều kiện AWD có khuynh hướng cao hơn CF. - Nhìn chung, trong điều kiện ủ yếm khí cho thấy sự khoáng hóa có khuynh hướng tăng cao hơn qua 2 giai đoạn khô – ngập luân phiên ở ngoài đồng so với giai đoạn ngập liên tục, điều này có thể là do N đáp ứng cho mật số vi sinh vật khi có sự khô – ngập xảy ra trước đó (Deenik, 2006). - Tương tự với nghiên cứu của Cabrera (1993), điều kiện khô ngập luân phiên giúp gia tăng sự khoáng hóa N từ các nguồn khó phân hủy trong đất. - Điều này cho thấy áp dụng kỹ thuật tưới khô ngập luân phiên góp phần nào cho sự khoáng hóa N của đất hiệu quả hơn so với tưới ngập liên tục. - (1994), N khoáng hóa từ đất ủ yếm khí là một chỉ thị quan trọng cho tiềm năng cung cấp N cũng như đánh giá chất lượng của đất, có tương quan thuận với N hấp thu và năng suất lúa.. - Sự khoáng hóa C và N giảm sau khi để đất khô có thể do hoạt động của vi sinh vật giảm (Pulleman and Tietema, 1999) và chất dinh dưỡng hữu dụng hạn chế (Sommers et al., 1981). - (2005), điều kiện khô ngập luân phiên làm giảm lượng N khoáng hóa có thể do sự gia tăng hoạt động của vi sinh vật hoặc sự phát triển nhanh sinh khối vi sinh vật. - Hình 5: Ảnh hưởng của biện pháp tưới đến khoáng hóa đạm (a) NH 4. - Hàm lượng NO 3 - khoáng hóa trong đất theo thời gian. - Trong điều kiện ủ yếm khí, hàm lượng NO 3. - khoáng hóa ở mức tương đối thấp mgNO 3 - -N/kg) (Hình 5b). - Hàm lượng NO 3 - tương đối ổn định sau 7 và 14 ngày ủ, tuy nhiên tăng cao có ý nghĩa ở giai đoạn sau 21 ngày ủ giữa nghiệm thức AWD1 (đạt 0,7 mgNO 3 - -N/kg) so với nghiệm thức CF. - Hàm lượng NO 3 - sau đó giảm dần 28 ngày sau khi ủ (dao động khoảng 0,26-0,58 mgNO 3 - -N/kg) và khác biệt không có ý nghĩa thống kê giữa các nghiệm thức. - Wang et al. - Hàm lượng NH 4 + khoáng hóa trong điều kiện ủ thoáng khí tăng sau 7 ngày ủ và có khác biệt ý nghĩa giữa nghiệm thức AWD (đạt trung bình 7,8 mgNH 4 + -N/kg) và nghiệm thức CF (4,3 mgNH 4. - Ở giai đoạn 14, 21 ngày sau khi ủ hàm lượng NH 4 + khoáng hóa giảm dần, sau đó có khuynh hướng tăng ở các nghiệm thức nhưng khác biệt không có ý nghĩa thống kê (Hình 6a). - Hàm lượng NH 4 + cao vào giai đoạn đầu trong điều kiện ủ hiếu khí qua 2 giai đoạn khô – ngập ở đồng ruộng có thể là do lượng N cố định bởi vi sinh vật còn thấp, sau đó hoạt động của vi sinh vật tăng dẫn đến sự bất động N nên lượng NH 4 + giảm theo thời gian ủ (Mikha et al., 2005). - Hình 6: Ảnh hưởng của biện pháp tưới đến khoáng hóa đạm (a) NH 4. - Hàm lượng NH 4+(mgNH4+‐N/kg). - Hàm lượng NO 3‐(mgNO3‐‐N/kg). - Kết quả ủ khoáng hóa phù hợp với nghiên cứu của Paul (2014) là trên đất có giai đoạn thoáng khí giúp sự khoáng hóa N xảy ra tốt hơn so với đất bị ngập liên tục. - Tương tự, tốc độ khoáng hóa xảy ra nhanh giai đoạn đầu của 10-15 ngày sau khi ủ và sau đó giảm dần (Nguyễn Bảo Vệ và Nguyễn Văn Nhiều Em, 1999). - Kết quả trình bày ở Hình 6b cho thấy hàm lượng NO 3 - khoáng hóa tăng dần trong quá trình ủ, từ mgNO 3 - -N/kg, trong đó, giai đoạn 28 ngày sau khi ủ ở nghiệm thức AWD1 (3,01 mgNO 3 - -N/kg) cao khác biệt ý nghĩa so với CF (1,68 mgNO 3 - -N/kg). - Tóm lại, tốc độ khoáng hóa NO 3. - N ở nghiệm thức khô ngập luân phiên có xu hướng cao hơn nghiệm thức ngập liên tục nhưng khác biệt không ý nghĩa thống kê ở các thời điểm ủ khoáng hóa. - Ngoài ra, khả năng khoáng hóa N của đất phụ thuộc vào nhiều yếu tố môi trường, vì thế nó rất mẫn cảm với các thay đổi trong hệ thống canh tác (Paul, 2014).. - So với tưới ngập liên tục, kỹ thuật tưới khô ngập luân phiên tiết kiệm khoảng 13 – 18% lượng nước, nhưng không ảnh hưởng đến năng suất lúa.. - Đối với việc ủ khoáng hóa N trong phòng, kỹ thuật tưới khô ngập luân phiên khi giảm -15 cm giúp gia tăng hàm lượng NH 4 + sau 21, 28 ngày ủ yếm khí và 7 ngày ủ hiếu khí. - tương tự, hàm lượng NO 3 - đạt mức khoáng hóa cao vào 21 ngày ủ yếm khí và 28 ngày ủ hiếu khí. - Tuy nhiên, cần nghiên cứu thêm ảnh hưởng của tưới tiết kiệm đến khả năng cung cấp N và tốc độ khoáng hóa N trên những vùng đất bị nhiễm mặn.. - et al. - Sự khoáng hóa đạm và ảnh hưởng một số loại thuốc bảo vệ thực vật đến tiến trình này ở một vài loại đất ở ĐBSCL