Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Công nghệ phân xanh: Tiềm năng, cách sử dụng và những hạn chế. Một nghiên cứu trường hợp cho lúa nước
Tóm tắt
Mối quan tâm ngày càng tăng về tính bền vững của hệ thống nông nghiệp nhiệt đới hoàn toàn trái ngược với sự suy giảm toàn cầu trong việc sử dụng các loại đậu cây cải tạo đất. Thời điểm hiện tại rất cần đánh giá vai trò tương lai mà các cây đậu cải tạo đất có thể đóng góp cho hệ thống nông nghiệp. Bài viết này đánh giá những tiến bộ gần đây, tiềm năng và giới hạn của công nghệ phân xanh, sử dụng hệ thống trồng lúa nước như một ví dụ. Hiện chỉ có một số ít loài đậu được sử dụng làm phân xanh trước lúa nước. Sesbania cannabina là loại phân xanh trước lúa được sử dụng rộng rãi nhất cho lúa tại các vùng nhiệt đới ẩm của châu Phi và châu Á. Astragalus sinicus là loài phân xanh mẫu cho lúa sau thu hoạch ở các vùng nhiệt đới mát. Loài S. rostrata có khả năng nút thân đã được nghiên cứu nhiều nhất trong thời gian gần đây. Nhiều loại đậu phân xanh cho thấy khả năng tích lũy N cao (80–100 kg N ha-1 trong 45–60 ngày phát triển) trong đó phần lớn (khoảng 80%) là từ quá trình cố định N2 sinh học. Lượng N trung bình tích lũy được từ phân xanh có thể hoàn toàn thay thế cho phân vi lượng N tại các mức áp dụng trung bình hiện tại. Với hiệu suất sử dụng N tương tự, phân xanh ít bị mất mát hơn so với phân N khoáng và do đó có thể góp phần vào các hiệu ứng dư âm lâu dài đối với năng suất đất. Mặc dù có tiềm năng cố định N2 cao và ảnh hưởng tích cực đến các thông số vật lý và hóa học của đất, nhưng việc sử dụng các loại đậu phân xanh cho sản xuất lúa nước đã giảm đáng kể trên toàn cầu trong 30 năm qua. Tình trạng thiếu đất do áp lực dân số gia tăng và giá ure N tương đối thấp có thể là những yếu tố quyết định chính cho sự giảm sử dụng phân xanh trước lúa trong dài hạn. Các loại phân xanh sau lúa đã bị thay thế phần lớn bằng các loại đậu hạt ngũ cốc có năng suất cao và thời gian thu hoạch sớm. Sự không đáng tin cậy của hiệu suất phân xanh, việc thiếu giống cây trồng và các hoạt động đòi hỏi nhiều lao động là những hạn chế nông học chính. Việc nhận diện và mở rộng các vùng có lợi thế so sánh cho phân xanh có thể cải thiện so sánh kinh tế không thuận lợi giữa phân xanh với cây trồng thương phẩm hoặc phân bón N. Các yếu tố kinh tế xã hội như chi phí đất, lao động và phân bón khoáng N được cho là quyết định hiệu quả chi phí và từ đó là việc nông dân áp dụng công nghệ phân xanh bền vững trước lúa. Thủy văn và kết cấu đất xác định khả năng cạnh tranh nông học của một loại phân xanh với phân bón N và với các cây trồng thương phẩm thay thế. Nhìn chung, các vùng cho phân xanh trước lúa có đặc điểm là thời gian tối ưu cho sự phát triển phân xanh khá ngắn và chế độ độ ẩm đất không thuận lợi cho cây trồng thương phẩm (các vùng đất thấp hay bị ngập nước với đất thô). Trong bối cảnh nhiều hạn chế nông học và kinh tế xã hội, việc sử dụng phân xanh không được xem là sẽ trở thành đặc điểm nổi bật của môi trường trồng lúa thuận lợi trong tương lai gần. Tuy nhiên, trong các môi trường mà các đặc tính đất và thủy văn là biên giới cho sản xuất thực phẩm, nhưng nông dân có thể bị ép buộc phải canh tác để đáp ứng nhu cầu thực phẩm sinh hoạt của mình, thì phân xanh có thể có tiềm năng thực tiễn và ứng dụng.
Từ khóa
#công nghệ phân xanh #lúa nước #cố định N2 #bền vững nông nghiệp #đậu cải tạo đấtTài liệu tham khảo
Abrol I P and Palaniappan S P 1988 Green manure crops in irrigated and rainfed lowland rice-based cropping systems. In Sustainable Agriculture: Green Manure in Rice Farming. pp 71–82. The International Rice Research Institute, Los Baños, IRRI, Philippines.
Alazard D and Becker M 1987 Aeschynomene as green manure for rice. Plant and Soil 101, 141–143.
Ali M and Narciso J H 1995 Comparative evaluation and farmer's perceptions of green manure use in the rice-based farming systems. In Proceedings of the International Rice Research Conference. The International Rice Research Institute, Los Baños, Philippines (In press).
Ali M and Narciso J H 1993 The perception and reality of GM use in rice: An economic evaluation. IRRI Social Science Division Paper Series. The International Rice Research Institute, Los Baños, Philippines. 42p.
Arunin S, Dissataporn C, Anuluxtipan Y and Nana D 1988 Potential of Sesbania as green manure in saline rice soils in Thailand. In Sustainable Agriculture: Green Manure in Rice Farming. pp 83–95. The International Rice Research Institute, Los Baños, IRRI, Philippines.
Becker M, Ladha J K and Ottow J C G 1988 Stem-nodulating legumes as green manure for lowland rice. Philipp. J. Crop Sci. 13, 121–127.
Becker M 1990 Potential use of the stem-nodulating legumes Sesbania rostrata and Aeschynomene afraspera as green manure for lowland rice (Oryza sativa L.). Ph.D. Thesis, University of Giessen, Germany. 113p.
Becker M 1993 Flood-tolerant legumes as green manures for lowland rice-based cropping systems. Terminal Report. The International Rice Research Institute, Los Baños, Philippines. 130p.
Becker M, Ladha J K and Ottow J C G 1990 Growth and nitrogen fixation of two stem-nodulating legumes and their effect as green manure on lowland rice. Soil Biol. Biochem. 22, 1109–1119.
Becker M, Ladha J K and Ottow J C G 1994 Nitrogen losses and lowland rice yield as affected by residue N release. Soil Sci. Soc Am. J. 58, 1660–1665.
Bhatti H M, Yasin M and Rashid M 1985 Evaluation of Sesbania green manuring in rice-wheat rotation. In Nitrogen and the Environment. Eds. K A Malik, S H M Naqvi and M I H Aleem. pp 275–284. Nuclear Institute for Agriculture and Biology, Faisalabad, Pakistan.
Bhuiyan N I, Zaman S K and Panaullah G M 1988 Dhaincha green manure: a potential nitrogen source for rainfed lowland rice. In Proceedings of the Workshop on Experiences with Modern Rice Cultivation in Bangledesh. 7 April 1988. pp 108–125. Bangladesh Rice Research Institute, Dhaka, Bangladesh.
Biswas T K 1988 Nitrogen dynamics and nitrogen-15 balance in lowland rice as affected by green manure and urea application. Ph.D. thesis, Indian Agric. Res. Inst., New Delhi, India.
Bouldin D R 1988 Effect of green manure on soil organic matter content and nitrogen availability. In Sustainable Agriculture: Green Manure in Rice Farming. pp 151–164. The International Rice Research Institute, Los Baños, Philippines.
Broadbent F E 1979 Losses of nitrogen from some flooded soils in tracer experiments. In Nitrogen and Rice. pp 105–117. The International Rice Research Institute, Los Baños, Philippines.
Buresh R J and De Datta S K 1991 Nitrogen dynamics and management of rice-legume cropping systems. Adv. Agron. 45, 1–59.
Cannell R Q and Lynch J M 1984 Possible adverse effects of decomposing crop residues on plant growth. In Organic Matter and Rice. pp 455–475. The International Rice Research Institute, Los Baños, Philippines.
Cassman K G and Pingali P L 1994 Extrapolating trends from long-term experiments to farmers fields: the case of irrigated rice systems in Asia. In Agricultural Sustainability in Economic, Environmental and Statistical Terms. Eds. V Varnett, P Payne and R Steiner. John Wiley and Sons, Ltd., London, UK (In press).
Chen L 1988 Green manure cultivation and use for rice in China. In Sustainable Agriculture: Green Manure in Rice Farming. pp 63–70. The International Rice Research Institute, Los Baños, Philippines.
Chou C H and Chiou S J 1979 Auto intoxification mechanism of Oryza sativa. J. Chem Ecol. 5, 839–859.
Crozat I and Sangchyo-sawat C 1985 Evaluation of different green manures on rice yield in Sonkla Laka Basin. J. Sci. Technol. 7, 391–397.
De Datta S K and Buresh R J 1989 Integrated nitrogen management in irrigated rice. Adv. Soil Sci. 10, 143–169.
Diekmann K H 1992 Einfluß der Gründüngung mit stengelknöllchen-bildenden Leguminosen auf die Stickstoffdynamic im Reisboden und die Ertragsbildung von Reis (Oryza sativa L.). Ph.D. Thesis, University of Giessen, Germany. 189p.
Evans D O and Rotar P P 1987 Sesbania in agriculture. Westview Tropical Agriculture Series, No. 8. Westview Press, Boulder, Colorado, USA.
Ferreira J and Rughu K 1981 Decontamination of hexochloro-cyclohexane iso isomers in soil by green manure application. Sci. Technol. Lett. 2, 357–364.
Furoc R E, Dixon M A, Meelu O P, Morris R A and Pandey R K 1989 Rice response to intersown and pre-rice Sesbania green manure and rates and methods of nitrogen application. Philipp. J. Crop Sci. 13, 77–80.
Garrity D P and Flinn J C 1988 Farm-level management systems for green manure crops in Asian rice environments. In Sustainable Agriculture: Green Manure in Rice Farming. pp 111–129. The International Rice Research Institute, Los Baños, IRRI, Philippines.
Garrity D P and Becker M 1995 Where do green manures fit in Asian rice farming systems? In Proceedings of the International Rice Research Conference, The International Rice Research Institute, Los Baños, Philippines (In press).
Germani G, Reversat G and Luc M 1983 Effect of Sesbania rostrata on Hirschaniella oryzae in flooded rice. J. Nematol. 15, 269–271.
George T, Ladha J K, Buresh R J and Garrity D P 1992 Managing native and legume-fixed nitrogen in lowland rice-based cropping systems. Plant and Soil 141, 69–91.
Ghai S K, Rao D L and Batra L 1985 Comparative study of the potential of Sesbania for green manuring. Trop. Agric. 62, 52–56.
Ghai S K, Rao D L N and Batra L 1988 Nitrogen contribution to wetland rice by green manuring with Sesbania spp. in an alkaline soils. Biol. Fertil. Soils 6, 22–25.
Huysman A 1983 Estimating risk of fertilizer use in rainfed rice production. Int. Rice Res. Paper Series, No. 93.
IRRI 1990 World Rice Statistics. The International Rice Research Institute, Los Baños, Philippines. 320p.
Ishikawa M 1988 Green manure in rice: the Japan experience. In Sustainable Agriculture: Green Manure in Rice Farming. pp 45–61. The International Rice Research Institute, Los Baños, Philippines.
King F H 1911 Farmers of Forty Centuries or Permanent Agriculture in China, Korea and Japan. Rodale Press, Inc. Book Division, Pennsylvania.
Ladha J K, Tirol-Padre A, Punzalan G C and Watanabe I 1989 Effect of inorganic N and organic fertilizers on nitrogen-fixing (acetylene-reducing) activity associated with wetland rice plants. In Nitrogen Fixation with Non-legumes. Eds. F A Skinner, R M Boddey and I Fendrik. pp 263–272. Kluwer Academic Publishers. Dordrecht.
Ladha J K, Kundu D K, Angelo-Van Coppenolle M G, Peoples M B, Carangal V R and Dart P J 1994 Grain and forage legume effects on soil nitrogen dynamics and nitrogen availability to following rice crops. Soil Sci. Soc. Am. J. (Submitted)
Ladha J K, Pareek R P and Becker M 1992, Stem-nodulating legume-Rhizobium symbiosis and its agronomic use in lowland rice. Adv. Soil Sci. 20, 147–192.
Liu C 1988 Integrated use of green manure in rice fields in South China. In Sustainable Agriculture: Green Manure in Rice Farming. pp 319–331. The International Rice Research Institute, Los Baños, Philippines.
Mar M, Saing T, Thein T and Palis R K 1995 Sesbania green manure program for rice farming in Myanmar. In Proceedings of the International Rice Research Conference, 21–25 April 1992. The International Rice Research Institute, Los Baños, Philippines (In press).
Mc Gill W B and Myers R J K 1987 Controls on dynamics of soil and fertilizer nitrogen. Soil fertility and organic matter as critical components of production systems. Soil Sci. Soc. Am. Special Publ. No. 19, 73–99.
Meelu O and Morris R 1988 Green manure management in rice based cropping systems. In Sustainable Agriculture: Green Manure in Rice Farming. pp 209–222. The International Rice Research Institute, Los Baños, Philippines.
Morris R A, Furoc R E, Rajbhandari N K, Marqueses E P and Dizon M A 1989 Rice response to waterlog-tolerant green manures. Agron. J. 81, 803–809.
N'Doye I and Dreyfus B L 1988 N2 fixation by Sesbania rostrata and Sesbania sesban estimated using 15N and total N difference methods. Soil Biol. Biochem. 20, 209–213.
Norman M J T 1982 A role for legumes in tropical agriculture. In Biological Nitrogen Fixation in Tropical Agriculture. Eds. P H Graham and S C Harris. pp 9–25. Centro Internacional de Agricultura Tropical, Cali, Columbia
Ottow J C G 1978 Chemie und Biochemie des Humuskörpers unserer Böden. Naturwiss. 65, 413–420.
Pareek R P, Ladha J K and Watanabe I 1990 Estimation of N2 fixation by Sesbania rostrata and S. cannabina in lowland rice soil by 15N dilution method. Biol. Fertil. Soils 10, 77–88.
Peoples M B and Herridge D F 1990 Nitrogen fixation by legumes in tropical and sub-tropical agriculture. Adv. Agron. 44, 152–223.
Peoples M B, Herridge D F and Ladha J K 1995 Biological nitrogen fixation: an efficient source of nitrogen for sustainable agricultural production. Plant and Soil 174.
Pingali P L, Moya P F and Velasco L E 1990 The post-green revolution blues in Asian rice production. IRRI Social Science Division Paper Series No 90–01. The International Rice Research Institute, Los Baños, Philippines.
Postgate J 1989 Fixing the nitrogen fixers. New Sci. 3, 57–61.
Premalata Dath 1981 Effect of soil amendment with green manure on sheath blight of rice. Int. Rice Res. Newsl. 21, 4–6.
Rinaudo G, Alazard D and Moudiongui A 1988 Stem nodulating legumes as green manures for rice in West Africa. In Sustainble Agriculture: Green Manure in Rice Farming. pp 97–109. The International Rice Research Institute, Los Baños, Philippines.
Roger P A and Watanabe I 1986 Technologies for utilizing biological nitrogen fixation in wetland rice: Potentialities, current usage and limiting factors. Fert. Res. 9, 39–77.
Rosegrant M W and Roumassett J H 1988 Economic feasibility of green manure in rice-based cropping systems. In Sustainable Agriculture: Green Manure in Rice Farming. pp 13–27. The International Rice Research Institute, Los Baños, Philippines.
Roy A C, Wanki S B C and Takow J A 1988 Use of green manure in rice farming systems in West and Northwest Cameroon. In Sustainable Agriculture: Green Manure in Rice Farming. pp 333–342. The International Rice Research Institute, Los Baños, Philippines.
Schultze-Kraft R 1988 Collection and evaluation of tropical legume germplasm. In Sustainable Agriculture: Green Manure in Rice Farming. pp 343–358. The International Rice Research Institute, Los Baños, Philippines.
Singh Y, Khind C S and Singh B 1991 Efficient management of leguminous green manures in wetland rice. Adv. Agron. 45, 135–189.
Ventura W, Mascarina G B, Furoc R E and Watanabe I 1987 Azolla and Sesbania as biofertilizers for lowland rice. Philipp. J. Crop Sci. 12, 61–69.
Westcott M P and Mikkelsen D S 1988 Effect of green manure on rice soil fertility in the United States. In Sustainable Agriculture: Green Manure in Rice Farming. pp 257–274. The International Rice Research Institute, Los Baños, Philippines.
Yoneyama T, Uchiama T, Sasakawa H, Gamo T, Ladha J K and Watanabe I 1991 Nitrogen accumulation and changes in natural 15N abundance in the tissue of legumes with emphasis on N2 fixation by stem-nodulating plants in upland and paddy fields. Soil Sci. Plant Nutr. 37, 75–82.
Yost R and Evans D 1988 Green manure and legume covers in the tropics. HITAHR, University of Hawaii. Research Series 055. 43p.