Sự tích lũy photpho trong cây lúa dưới tác động của supe lân, phân lân nung chảy và photphorit

JOURNAL OF SCIENCE OF HNUE Natural Sci., 2013, Vol. 58, No. 3, pp. 69-75 This paper is available online at SỰ TÍCH LŨY PHOTPHO TRONG CÂY LÚA DƯỚI TÁC ĐỘNG CỦA SUPE LÂN, PHÂN LÂN NUNG CHẢY VÀ PHOTPHORIT Vũ Văn Hiển1 và Phạm Việt Hà2 1Khoa Sinh học, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2 Trường THPT Lý Thường Kiệt, Gia Lâm, Hà Nội Tóm tắt. Để tìm hiểu tác động của supe lân, phân lân nung chảy và photphorit đến sự tích lũy photpho trong cây lúa, chúng tôi tiến hành một thí nghiệm trong chậu tại vườn Thực nghiệm thuộc khoa Sinh học, trường Đại học Sư phạm Hà Nội. Mỗi chậu thí nghiệm chứa 10 kg đất phù sa sông Hồng đã được phơi khô trong không khí. Lượng phân bón cho mỗi chậu thí nghiệm là 2,7 g phân hữu cơ, 1,25 g supe lân, 1,45 g phân lân nung chảy và 1,45 g photphorit. Mỗi công thức thí nghiệm được lặp lại bốn lần. Các chậu thí nghiệm được bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên. Kết quả nghiên cứu cho thấy photpho phân bố không đều trong cây. Ở giai đoạn đẻ nhánh khoảng 60% photpho trong cây được tích lũy ở thân. Ở giai đoạn trổ bông một phần photpho trong thân lá được vận chuyển đến bông. Ở giai đoạn thu hoạch phần lớn photpho được tích lũy trong hạt. Trong 3 loại phân bón sử dụng trong thí nghiệm, supe lân có tác động tích cực nhất đến sự tích lũy photpho trong cây, tiếp đó là phân lân nung chảy và cuối cùng là photphorit. Từ khóa: Tích lũy, photpho, supe lân, lân nung chảy, photphorit, cây lúa. 1. Mở đầu Vai trò của photpho trong cơ thể thực vật nói chung và cây lúa nói riêng rất quan trọng và đa dạng. Photpho tham gia vào cấu trúc nhiều chất hữu cơ quan trọng như AND, ARN, photphoprotein, photpholipit. . . Photpho là thành phần không thể thiếu được của nhiều chất hữu cơ quan trọng điều tiết các quá trình trao đổi chất và năng lượng như các hợp chất cao năng (ATP, ADP. . . ), các coenzim (NAD, NADP, FAD,. . . ) [8]. Các vai trò sinh lí, hóa sinh nêu ở trên có liên quan chặt chẽ với lượng photpho tích lũy trong cây. Trong số các nguyên tố dinh dưỡng cần thiết đối với cây lúa, photpho chiếm vị trí thứ hai sau nitơ. Vì vậy, trên thế giới đã có khá nhiều công trình nghiên cứu về dinh dưỡng photpho của cây lúa được công bố. Năm 1981, Shouichi Y. đã công bố những thông tin về Ngày nhận bài: 25/1/2013. Ngày nhận đăng: 22/5/2013. Tác giả liên lạc: Vũ Văn Hiển, địa chỉ e-mail: hienvv@hnue.edu.vn 69 Vũ Văn Hiển và Phạm Việt Hà hiệu lực của phân lân đối với lúa [11]. Hirata H (1982) công bố kết quả nghiên cứu về tác động của việc bón thiếu lân và kali đến dịch tiết của rễ cây lúa mì và lúa gạo [6]. Kết quả nghiên cứu về hấp thụ và tích lũy photpho trong cây lúa được tìm thấy trong công trình của Yashuco Sasaki and Hiroshi Hirata năm 1995 [14]. . . Ở nước ta cũng đã có một số công trình nghiên cứu về dinh dưỡng photpho của cây lúa được công bố trong các tài liệu [1, 4, 5, 7, 9, 10]. Tuy nhiên, những nghiên cứu ở nước ta mới chỉ tập trung vào hướng tìm hiểu ảnh hưởng của phân lân đến các chỉ tiêu sinh lí sinh trưởng, năng suất và chất lượng lúa gạo. Những nghiên cứu về sự xâm nhập và tích lũy photpho trong các cơ quan khác nhau của cây lúa còn rất ít. Nghiên cứu sự tích lũy photpho trong cây giúp ta biết được khả năng sử dụng phân lân của cây, từ đó đề xuất biện pháp sử dụng phân bón một cách có hiệu quả. Bài báo này trình bày kết quả nghiên cứu ban đầu của chúng tôi về sự tích lũy photpho trong cây lúa giống Khang dân 18 dưới tác động của supe lân, phân lân nung chảy và photphorit. 2. Nội dung nghiên cứu 2.1. Phương pháp nghiên cứu * Bố trí thí nghiệm: Thí nghiệm được tiến hành trong chậu sứ có dung tích 10 kg đất. Đất thí nghiệm là đất phù sa sông Hồng trồng lúa được lấy ở hợp tác xã Thượng Cát, Từ Liêm, Hà Nội. Thí nghiệm được tiến hành với các công thức sau (lượng phân bón cho 1 chậu): Công thức 1: Nền - 2,7 g phân hữu cơ + 0,87 g urê + 0,2 g KCl; Công thức 2: Nền + 1,25 g supe lân; Công thức 3: Nền + 1,45 g lân nung chảy; Công thức 4: Nền + 1,45 g photphorit. (Lượng phân bón tương đương với 8 tấn phân hữu cơ + N120 + P60 + K30kg/ha). Thí nghiệm được nhắc lại 4 lần. Thí nghiệm được tiến hành trong hai vụ : vụ mùa năm 2009 và vụ xuân năm 2010, tại vườn Thực nghiệm, khoa Sinh học, trường Đại học Sư phạm Hà Nội. * Lấy mẫu phân tích:Mẫu phân tích được lấy ở 3 giai đoạn: đẻ nhánh, trổ bông và thu hoạch. Mỗi chậu thí nghiệm lấy một cây làm mẫu phân tích. * Chỉ tiêu nghiên cứu và phương pháp xác định: - Hàm lượng photpho trong cây được xác định bằng phương pháp so màu. - Hệ số sử dụng phân bón được xác định dựa vào công thức: Hệ số sử dụng phân bón (%) = Lượng phân bón cây hấp thụ Lượng phân bón được bón vào đất x 100 * Xử lí kết quả thí nghiệm: Số liệu thí nghiệm được xử lí theo phương pháp thống kê dành cho nghiên cứu nông nghiệp [3]. 70 Sự tích lũy photpho trong cây lúa dưới tác động của supe lân, phân lân nung chảy và photphorit 2.2. Kết quả nghiên cứu và thảo luận 2.2.1. Sự tích lũy photpho trong cây Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của supe lân, lân nung chảy và photphorit đến sự tích lũy photpho trong cây được trình bày trong Bảng 1. Bảng 1. Sự tích lũy photpho trong cây (% chất khô) Công thức Giai đoạn đẻ nhánh Giai đoạn trổ bông Giai đoạn thu hoạch Thân Lá Thân Lá Bông Thân Lá Hạt CT1 0,24dc 0,15dc 0,20dc 0,13dc 0,16dbc 0,09dc 0,06c 0,24d CT2 0,30a 0,19a 0,25a 0,17a 0,21a 0,14a 0,08a 0,35a CT3 0,27bc 0,17b 0,22bc 0,15bc 0,18bcd 0,12ba 0,07bac 0,31b CT4 0,26cbd 0,16cb 0,21cbd 0,14cbd 0,17cbd 0,11cbd 0,07bac 0,30cb LSD05 0,02 0,01 0,02 0,01 0,02 0,02 0,01 0,03 CT: Công thức Số liệu trong Bảng 1 cho thấy ở các công thức bón supe lân, lân nung chảy, lượng photpho tích lũy trong thân lá cao hơn lượng photpho tích lũy trong thân lá ở công thức nền. Ở công thức bón photphorit, lượng photpho tích lũy trong cây không khác biệt so với công thức nền. Chênh lệch về lượng photpho tích lũy trong cây ở hai công thức này không có ý nghĩa thống kê. Ở giai đoạn đẻ nhánh lượng photpho trong thân dao động từ 0,24% đến 0,30% chất khô, lượng photpho tích lũy trong lá biến động trong phạm vi 0,15% - 0,19% chất khô. Khoảng 60% photpho được tích lũy trong thân, phần còn lại (khoảng 40%) được tích lũy trong lá và rễ. Kết quả nghiên cứu tương tự cũng thấy được trong những công trình nghiên cứu của Yasuko Sasaki và Hiroshi Hirata [14], Vũ Văn Hiển [4]. Ở giai đoạn trổ bông lượng photpho tích lũy trong thân, lá (0,20% - 0,25% và tương ứng là 0,13% - 0,17%) thấp hơn lượng photpho tích lũy trong thân, lá ở giai đoạn đẻ nhánh. Ở giai đoạn này, một phần photpho trong thân, lá được vận chuyển tới bông. Lượng photpho tích lũy trong bông lúa dao động từ 0,16% - 0,21% chất khô. Lượng photpho tích lũy trong bông lúa ở các công thức bón supe lân và lân nung chảy đều cao hơn so với công thức nền. Trong khi đó, hàm lượng photpho trong bông lúa ở công thức bón photphorit chỉ tương đương với hàm lượng photpho trong bông lúa ở công thức nền. So với giai đoạn đẻ nhánh và giai đoạn trổ bông, lượng photpho tích lũy trong thân lá ở giai đoạn thu hoạch đạt giá trị thấp nhất. Hàm lượng photpho trong thân thay đổi từ 0,09% đến 0,14% chất khô, trong lá từ 0,06% đến 0,08% chất khô. Ở các công thức bón supe lân và lân nung chảy, lượng photpho tích lũy trong thân, lá đều cao hơn so với lượng photpho tích lũy trong thân, lá ở công thức nền với xác suất 95%. Khác biệt về lượng photpho tích lũy trong thân, lá ở công thức bón photphorit và công thức nền không có ý nghĩa thống kê. Ở giai đoạn thu hoạch, phần lớn lượng photpho tích lũy trong cây được vận chuyển đến hạt. Hàm lượng photpho trong hạt dao động từ 0,24% - 0,35% chất khô. Ở 71 Vũ Văn Hiển và Phạm Việt Hà tất cả các công thức có bón phân lân, lượng photpho tích lũy trong hạt đều cao hơn so với lượng photpho tích lũy trong hạt ở công thức nền. Lượng photpho tích lũy trong hạt đạt giá trị lớn nhất ở công thức bón supe lân (0,35% chất khô), tiếp đó là công thức bón lân nung chảy (0,31% chất khô). Ở công thức bón photphorit, lượng photpho tích lũy trong hạt tương đương với lượng photpho tích lũy trong hạt ở công thức nền. Trong ba loại phân bón sử dụng trong thí nghiệm, supe lân có tác động tích cực nhất đến sự tích lũy phopho trong cây. Bón photphorit, lượng photpho tích lũy trong cây thấp nhất. Supe lân là loại phân bón dễ tan trong nước. Hiệu lực của supe lân cao nhất ở những loại đất có phản ứng trung tính [12]. Đất thí nghiệm là đất phù sa trung tính sông Hồng [13].Trong điều kiện này, supe lân hòa tan mạnh và photpho trong phân bón được cây hấp thụ một cách dễ dàng. Lân nung chảy là loại phân bón có phản ứng sinh lí trung tính. Hiệu lực của lân nung chảy cao nhất ở những loại đất có phản ứng chua nhẹ. Trong môi trường trung tính hoặc kiềm, photpho trong lân nung chảy ít nhiều được chuyển hóa thành dạng PO3−4 khó hòa tan nên cây khó sử dụng được photpho trong phân bón [13]. Photphorit là loại phân lân tự nhiên có thành phần chính là Ca3(PO4)2 khó hòa tan. Ở đất có phản ứng chua, loại phân bón này cho hiệu quả cao. Ở đất có phản ứng trung tính như đất phù sa sông Hồng, photpho trong photphorit rất khó tan nên cây rất khó sử dụng được photpho. Đây chính là nguyên nhân giải thích vì sao lượng photpho tích lũy trong cây ở các công thức bón supe lân cao nhất và ở công thức bón photphorit thấp nhất trong số ba loại phân bón sử dụng trong thí nghiệm. 2.2.2. Hệ số sử dụng phân bón Hệ số sử dụng phân phân bón được hiểu là tỉ lệ giữa lượng phân bón cây hút được và lượng phân bón được bón vào đất. Như vậy, lượng photpho tích lũy trong cây lúa phản ánh khả năng sử dụng photpho trong phân lân của cây. Hệ số sử dụng phân hóa học ở nước ta còn rất thấp. Hệ só sử dụng phân đạm chỉ đạt 35%, - 50%, hệ số sử dụng phân lân là 20%, - 30%. Phân kali có hệ số sử dụng cao hơn chút ít: 40%, - 60% [2]. Điều này có nghĩa là khoảng 50%, - 65% lượng phân đạm, 70%, - 80% lượng phân lân và 40%, - 60% lượng phân kali bón vào đất cây không sử dụng được. Tính toán hệ số sử dụng supe lân, lân nung chảy và hệ số sử dụng của photphorit của cây lúa chúng tôi thu được số liệu trong Bảng 2. Bảng 2. Hệ số sử dụng supe lân, phân lân nung chảy và photphorit Vụ đông Vụ xuân Trung bình Phân bón năm 2009 năm 2010 của hai năm (%) (%) (%) Supe lân 25,6 27,5 26,6 Lân nung chảy 23,1 24,7 23,9 Photphorit 21,3 22,4 21,8 Số liệu trong Bảng 2 cho thấy hệ số sử dụng supe lân là 25,6%, - 27,5% với giá trị 72 Sự tích lũy photpho trong cây lúa dưới tác động của supe lân, phân lân nung chảy và photphorit trung bình là 26,6%. Hệ số sử dụng của lân nung chảy là 23,1%, - 24,7% và hệ số sử dụng photphorit là 21,3%, - 22,4%. Ở ba loại phân bón sử dụng trong thí nghiệm, cây lúa sử dụng phopho trong supe lân tốt nhất, sau đó đến lân nung chảy. Hệ số sử dụng photpho trong photphorit thấp nhất. Nguyên nhân của hiện tượng này có liên quan đến khả năng hòa tan của các loại phân bón sử dụng trong thí nghiệm. Như đã trình bày ở trên, supe lân là loại phân bón dễ hòa tan nhất trong số ba loại phân bón nghiên cứu. Vì vậy, photpho trong supe lân được cây hấp thụ tốt nhất nên hệ số sử dụng loại phân bón này cao nhất. Ngược lại, photphorit có độ hòa tan kém nhất, cây khó sử dụng được photpho trong phân bón. Điều này làm cho hệ số sử dụng photphorit thấp nhất. Số liệu trong Bảng 2 cũng cho thấy hệ số sử dụng phân bón ở vụ xuân cao hơn vụ mùa. Như ta đã biết, ở vụ mùa cây lúa sinh trưởng, phát triển trong điều kiện nóng, ẩm, nhiệt độ tương đối cao. Trong điều kiện này các quá trình chuyển hóa, phân hủy chất hữu cơ trong đất diễn ra mạnh mẽ, lượng chất dinh dưỡng được giải phóng ra nhiều cung cấp cho cây. Vì vậy, cây ít sử dụng nguồn dinh dưỡng do phân bón cung cấp làm cho hệ số sử dụng phân bón ở vụ mùa thấp. Ngược lại, ở vụ xuân nhiệt độ thấp, các quá trình phân hủy chất hữu cơ trong đất diễn ra với tốc độ chậm, lượng chất dinh dưỡng giải phóng ra để cung cấp cho cây bị hạn chế. Vì vậy, cây phải sử dụng nguồn dinh dưỡng bổ sung qua phân bón. Điều này dẫn đến hệ số sử dụng phân bón ở vụ xuân cao hơn so với vụ mùa. 2.2.3. Năng suất lúa Năng suất cây trồng là kết quả tương tác của nhiều yếu tố: tính chất đất, giống cây trồng, điều kiện thời tiết, chế độ chăm sóc, phân bón. . . Khả năng của cây lúa sử dụng chất dinh dưỡng trong đất, trong phân bón (hay nói cách khác là hệ số sử dụng phân bón) là một trong số những yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến năng suất. Năng suất lúa dưới tác động của supe lân, phân lân nung chảy và photphorit được trình bày trong Bảng 3. Bảng 3. Năng suất lúa dưới tác động của supe lân, phân lân nung chảy và photphorit Công thức Vụ đông năm 2009 Vụ xuân năm 2010 g/chậu % so với nền g/chậu % so với nền CT1 17,5d 100,0 18,1d 100,0 CT2 21,4a 122,3 22,6a 124,9 CT3 20,1ba 115,1 21,9ba 121,4 CT4 18,6cd 106,3 19,4cd 107,2 LSD05 1,3 - 1,5 - Số liệu trong Bảng 3 cho thấy bón phân lân làm tăng năng suất lúa 15,1% đến 22,3% so với nền ở vụ mùa năm 2009 và từ 21,4% đến 24,9 ở vụ xuân năm 2010. Trong ba loại phân bón sử dụng trong thí nghiệm, supe lân làm tăng năng suất lúa mạnh nhất (22,3 và 24,9). Phân lân nung chảy làm tăng năng suất lúa 15,1 ở vụ mùa năm 2009 và 21,4 ở vụ xuân 2010. Bón photphorit, năng suất lúa tăng được 6,3 - 7,2% so với nền. Song, mức tăng năng suất này không đáng tin cậy (không có ý nghĩa thống kê). 73 Vũ Văn Hiển và Phạm Việt Hà 3. Kết luận - Photpho trong cây lúa phân bố không đều. Ở giai đoạn sinh trưởng sinh dưỡng, khoảng 60% lượng photpho trong cây tập trung trong thân. Ở giai đoạn sinh trưởng sinh thực, một phần photpho trong thân lá được vận chuyển đến bông. Ở giai đoạn thu hoạch phần lớn photpho được tích lũy trong hạt. - Trong ba loại phân bón sử dụng trong thí nghiệm, supe lân có ảnh hưởng tích cực nhất đến sự hấp thụ và tích lũy photpho trong cây, tiếp đến là phân lân nung chảy và cuối cùng là photphorit. - Cây lúa sử dụng photpho trong supe lân tốt nhất, hệ số sử dụng trung bình là 26,6%. Hệ số sử dụng của phân lân nung chảy trung bình là 23,9% và của photphorit là 21,8%. - Bón supe lân năng suất lúa tăng 22,3% - 24,9% so với nền. Bón phân lân nung chảy năng suất lúa tăng 15,1% - 21,4%. Khi bón photphorit năng suất lúa chỉ tương đương với năng suất ở công thức nền. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Lê Thanh Bồn, 1997. Xác định yếu tố dinh dưỡng khoáng hạn chế năng suất lúa và hiệu quả của phân lân bón cho lúa ở đất cát biển Thừa Thiên Huế. Tạp chí Nông nghiệp và Công nghiệp Thực phẩm, số 8 - 1997, tr. 331 - 333. [2] Bùi Đình Dinh, 1995. Tổng quan về sử dụng phân bón ở Việt Nam. Báo cáo tại Hội thảo quốc gia Chiến lược phân bón với đặc điểm đất Việt Nam, Hà Nội, tháng 7 - 1995, tr.17 - 27. [3] Gomez K.A. Gomez A.A., 1986. Statistical procedures for agricultural research. John Wiley and sons, New York, p. 1680. [4] Vũ Văn Hiển, 2011. Sự tích luỹ nitơ, photpho và kali trong cây lúa trồng trên đất phù sa sông Hồng dưới tác động của chế độ phân bón khác nhau. Tạp chí Khoa học, Đại học Sư phạm Hà Nội, Vol. 56, No. 3, 2011, tr. 93 - 99. [5] Vu Van Hien, 2011. Influence of phosphoric fertilizer on the some physio-biochemical parameters and rice yield cultivated on Red River Alluvial soil in Dan Phuong District, Hanoi City. Journal of Science of HNUE, Vol. 56 No. 7, 2011, pp. 117-123. [6] Hirata H., 1982. Effect of phosphorus and potassium deficit treatment on roots secretion of wheat and rice seedling. Soil Sci. plant nutrition 28, pp. 543-552. [7] Nguyễn Thị Lan, 2005.Hiệu quả của lân đến một số chỉ tiêu sinh trưởng và năng suất lúa mùa ở tỉnh Hà Tây. Tạp chí Khoa học Kỹ thuật nông nghiệp, Đại học Nông nghiệp 1 Hà Nội, số 2- 2005, tr. 1-2. [8] Lincoln Taiz, Eduardo Zeiger, 2005. Phant Physiology. Sinaure Associate In. Publishers Sundland Masachusettes. [9] Nguyễn Trọng Nhương, Võ Minh Kha, 1997. Hiệu lực của phân lân trên đất phèn đã cải tạo trồng lúa thâm canh ở huyện Vĩnh Bảo, Hải Phòng. Tạp chí Nông nghiệp và Công nghiệp Thực phẩm, số 12 - 1997, tr. 542-544. 74 Sự tích lũy photpho trong cây lúa dưới tác động của supe lân, phân lân nung chảy và photphorit [10] Mai Thành Phụng, Nguyễn Đức Thuận, 1998. Một số kết quả nghiên cứu và ứng dụng bón phân lân cho lúa ở Đồng Tháp Mười. Tạp chí Nông nghiệp và Công nghiệp Thực phẩm, số 5 - 1998, tr. 211-213. [11] Shouichi Yoshida, 1981. Fundamentals of Rice crop science. IRRI, Los Banoss Lagunna, Philippines, P.O. Box 933, Manila, Philippines pp. 156-246. [12] Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam, 2009. Hướng dẫn quản lí dinh dưỡng cho cây lúa theo vùng đặc thù ở Việt Nam. Nxb Nông nghiệp, tr. 50-122. [13] Viện Thổ nhưỡng Nông hoá, Vụ Khoa học và Công nghệ, 2001. Những thông tin cơ bản về các loại đất chính Việt Nam. Nxb Thế giới, Hà Nội 2001, tr. 56-75. [14] Yasuko Sasaki and Hiroshi Hirata. 1995. Absorption and metabolism of phosphate. In Science of the Rice plant. Vol. two-Physiology. Food and Agriculture Police Research Center, Tokyo, pp. 368-383. ABSTRACT Accumulation of phosphorus in rice plants fertilized with superphosphate, thermophosphate and phosphorite In order to investigate the impact of superphosphate, thermophosphate and phosphorite on the accumulation of phosphorus in rice plants, experimental pots set up at the Experimental Garden of the Faculty of Biology, Hanoi National University of Education. Each pot was filled with 10 kg of air-dried Red River alluvial soil. To each pot was added 2.7 g of organic fertilizer, 1.25 g of superphosphate, 1.45 g of thermal phosphate or 1.45 g phosphorite. The experimental pots were arranged in a random order with four replications per treatment. This study showed that phosphorus is irregularly distributed in rice plants. In the tillering stage about 60% of the phosphorus in the plant accumulates in the stems. In the flowering stage some phosphorus moves from the stems and leaves to the panicles. In the harvest stage, most of the phosphorus is concentrated in the grain. Of the 3 fertilizers used in this experiment, the greatest accumulation of phosphorus occurred in plant grown in soil with superphosphate. A lesser accumulation occurred with the use of was thermophosphate. The least accumulation of phosphorus occurred in the rice plants grown with phosphorite. We ignored the plants that were grown in soil with organic fertilizer. 75