Nghiên cứu tác động của việc sử dụng phân bón đến cây và đất trong trồng ngô trên đất dốc tại sơn la

2.1 Sản xuất nông nghiệp trên đất dốc và vấn đề môi trường 3 2.2.1 Vai trò của phân bón đối với năng suất, chất lượng sản phẩm cây 2.2.2 Vai trò của phân bón đối với hiệu quả sản xuất 16

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

-

NGUYỄN THỊ KIM DUNG

NGHIÊN CỨU TÁC ĐỘNG CỦA VIỆC SỬ DỤNG PHÂN BÓN ĐẾN CÂY VÀ ĐẤT TRONG TRỒNG NGÔ

TRÊN ĐẤT DỐC TẠI SƠN LA

LUẬN VĂN THẠC SĨ NÔNG NGHIỆP

Chuyên ngành : KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG

Mã số : 60.85.02 Người hướng dẫn : PGS.TS NGUYỄN NHƯ HÀ

HÀ NỘI - 2012

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được sử dụng để bảo vệ một học vị nào

Tôi cam đoan rằng, mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn đều được chỉ rõ nguồn gốc

Hà Nội, ngày 18 tháng 05 năm 2012

Tác giả

Nguyễn Thị Kim Dung

Đặc biệt, cho phép tôi bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc sự giúp đỡ và chỉ bảo tận tình của hai thầy cô là Phó Giáo sư Tiến sĩ Nguyễn Như Hà và Thạc sỹ Lê Bích Đào, những người đã trực tiếp hướng dẫn tôi trong quá trình triển khai thực hiện đề tài nghiên cứu và viết luận văn

Tôi xin bày tỏ lời cảm ơn đối với sự giúp đỡ quý báu của Trung tâm Phát triển nông lâm nghiệp miền núi Phía Bắc tại tỉnh Sơn La và nhân dân địa phương đã tạo mọi điều kiện giúp đỡ tôi thực hiện đề tài này

Bản thân tôi có được thành quả ngày hôm nay, không thể quên được sự động viên, giúp đỡ của gia đình, người thân và bạn bè đã cùng cảm thông, chia

sẻ những khó khăn vất vả và tạo mọi điều kiện để tôi yên tâm làm luận văn

Một lần nữa cho phép tôi được cảm ơn những ý kiến đóng góp của các Thầy trong Hội đồng và sự có mặt của bạn bè đồng nghiệp trong buổi bảo vệ của tôi hôm nay là nguồn động viên cổ vũ to lớn đối với tôi

Xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 18 tháng 05 năm 2012

Học viên

Nguyễn Thị Kim Dung

2.1 Sản xuất nông nghiệp trên đất dốc và vấn đề môi trường 3

2.2.1 Vai trò của phân bón đối với năng suất, chất lượng sản phẩm cây

2.2.2 Vai trò của phân bón đối với hiệu quả sản xuất 16

2.4 Khả năng và giải pháp giảm thiểu ảnh hưởng xấu của bón phân

2.4.1 Giải pháp phát triển trồng trọt bền vững trên đất dốc 23 2.4.2 Giải pháp giảm thiểu ảnh hưởng xấu tới môi trường của tình

3.1 Đối tượng nghiên cứu 32

4.1 Kết quả điều tra tình hình sản xuất lương thực và ngô tại Sơn La 39

4.1.3 Tình hình sản xuất lương thực và ngô tại Sơn La 41 4.2 Đánh giá tác động của việc bón phân trong trồng ngô 46 4.2.1 Tác động của phân bón đến đến cây ngô trong quá trình trồng trọt 46 4.2.2 Tác động của việc sử dụng phân bón tới khả năng che phủ bảo vệ

4.2.3 Tác động của việc bón phân trong trồng ngô tới sức sản xuất của đất 53

4.2.5 Đánh giá tác động của việc sử dụng phân bón trong trồng ngô tới đất 57 4.3 Đề xuất các giải pháp giảm thiểu ảnh hưởng xấu của tình trạng sử

4.3.1 Khả năng ảnh hưởng tiêu cực tới môi trường của tình trạng sử

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

CEC : Dung tích hấp thu trao đổi của đất

FAO : Tổ chức Nông nghiệp và lương thực thế giới

DANH MỤC BẢNG

2-1 Ảnh hưởng của xói mòn đến một số chỉ tiêu hóa tính đất ở những

2-2 Bón phân đạm làm tăng năng suất và hàm lượng proteintrong hạt ngô 13 2.3 Ảnh hưởng của bón phân khoáng tới các chất bị mất do xói mòn đất 17 2-4 Ảnh hưởng của bón phân cho ngô tới tình trạngvi sinh vật trong đất 18

2-6 Tình hình sử dụng phân hóa học và năng suất trên đất Đông Anh 27 2-7 Ảnh hưởng của phân bón đến khả năng sản xuất & năng suất đất

2-10 Bón phân cân đối, không cân đối và năng suất ngô ở Mỹ 31

4-2 Hiện trạng sử dụng phân bón trong trồng ngô của nông dân tại 3

4-3 So sánh hiện trạng sử dụng phân bón của nông dân với quy trình

4-5 Tác dụng của phân bón đối với cây ngô trong quá trình trồng trọt 46 4-6 Ảnh hưởng của bón phân tới tình trạng các chất khoáng N,P,K

4-7 Ảnh hưởng của bón phân tới khả năng che phủ đất của cây ngô 50 4-8 Ảnh hưởng của bón phân cho ngô đến khả năng sản xuất của đất 53

4-9 Ảnh hưởng của bón phân tới khả năng sử dụng nguồn nước và

4-11 Ảnh hưởng của bón phân tới một số tính chất hóa học đất sau

4-12 Ảnh hưởng của bón phân tới lượng N, P, K cây ngô lấy từ đất

4-13 Tình trạng suy thoái các chất khoáng N,P,K của đất do cây lấy đi

sau một vụ trồng ngô không bón phân hay bón không đủ 60 4-14 Ảnh hưởng của bón phân cho ngô tới một số chỉ tiêu vi sinh vật

4-15 Khả năng ảnh hưởng tiêu cực tới đất của việc bón phân trong

4-16 Khả năng ảnh hưởng tiêu cực tới môi trường do bón phân N,P,K

DANH MỤC HÌNH, ĐỒ THỊ

Đồ thị 4.1 Lượng mưa và nhiệt độ không khí tại Sơn La, bình quân giai

Đồ thị 4.2 Diện tích, năng suất và sản lượng ngô qua các năm tại Sơn La 43

Đồ thị 4.3 Ảnh hưởng của bón phân đến chiều cao cây ngô qua các giai

1 MỞ ĐẦU

1.1 Tính cấp thiết của đề tài

Trong tiến trình phát triển của xã hội loài người, sản xuất nông nghiệp

sẽ ngày càng chiếm một tỷ trọng nhỏ trong GDP của mỗi quốc gia, mỗi vùng lãnh thổ Nhưng mãi mãi đóng vai trò quan trọng và không ngành nào có thể thay thế được Vì nó không chỉ đảm bảo an ninh lương thực, thực phẩm, cung cấp nguồn nguyên liệu cho các ngành công nghiệp sản xuất hàng tiêu dùng và chế biến lương thực, thực phẩm, sản xuất ra những mặt hàng có giá trị xuất khẩu, tăng thêm nguồn thu ngoại tệ, mà còn góp phần quan trọng cho ổn định chính trị, an sinh xã hội cho mỗi quốc gia Trên 40% số lao động trên thế giới đang tham gia vào hoạt động nông nghiệp, phần lớn diện tích đất đai đang được sử dụng phục vụ cho sản xuất nông nghiệp Ở Việt Nam hiện nay tỷ lệ lao động nông nghiệp vẫn còn chiếm tới 70%, phần lớn diện tích đất đai trong

đó có đất dốc đang sử dụng để sản xuất nông nghiệp

Để đảm bảo ANLT an sinh xã hội cho phần lớn dân cư sống bằng nghề nông

và sử dụng hiệu quả tài nguyên đất rất cần thâm canh SXNN Có nhiều nhân tố ảnh hưởng tới sự phát triển của nông nghiệp: đất đai, khí hậu và nguồn nước, dân cư và nguồn lao động, sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật… Theo FAO trên phạm vi toàn thế giới, trung bình phân bón quyết định 50% năng suất cây trồng Để nâng cao năng suất trong sản xuất lương thực thì không thể không sử dụng phân bón, đặc biệt

là phân bón hóa học Đây là những loại phân bón có chứa hàm lượng lớn những nguyên tố dinh dưỡng thiết yếu (N, P, K…) ở dạng hòa tan, khi bón cho cây sẽ giúp tăng năng suất và chất lượng cây trồng, tuy nhiên nếu bón phân không hợp lý sẽ để lại các hậu quả tiêu cực lên nông sản và môi trường sinh thái

Vấn đề môi trường gần đây thu hút nhiều sự chú ý của toàn xã hội Báo động để loài người có đầy đủ ý thức cảnh giác hơn là cần thiết, nhưng gây sợ

hãi đến mức chống lại công nghiệp hóa, sinh học hóa, hiện đại hóa, đòi trở lại cuộc sống “tự nhiên ” hoang dã thì hoàn toàn không đúng Vấn đề ảnh hưởng của phân bón đến môi trường cũng vậy, cần được nhìn toàn diện hơn [24] Vì như người được giải thưởng Nobel trong lĩnh vực nông nghiệp - ông N Borlaurg đã phát biểu “Những người đang hoạt động trên mặt trận lương thực hãy luôn nhớ rằng, hòa bình không thể có và không thể thiết lập trên cái dạ dày trống rỗng Ngăn ngừa người nông dân tiếp cận với giống mới, phân bón, thuốc BVTV, thế giới sẽ bị diệt vong bởi nạn đói và rối loạn xã hội trước khi

bị diệt vong do bị ô nhiễm môi trường như một số người vẫn thường nói”[24]

Sơn La là một trong những tỉnh miền núi, biên giới đang còn rất nhiều khó khăn ở phía Tây Bắc của Việt Nam Hiện tại và trong tương lai gần nền kinh tế và đời sống của dân trong tỉnh vẫn phải chủ yếu dựa vào sản xuất nông nghiệp mà chủ yếu là trồng trọt Trong đó cây trồng chính là ngô và đất canh tác chính lại là đất dốc Vì vậy, trong hoàn cảnh dân số ngày càng tăng, quỹ đất sản xuất lương thực có hạn, không còn con đường nào khác buộc Sơn

La phải thâm canh ngô trên đất dốc để đảm bảo an ninh lương thực và an sinh

xã hội nhưng phải gắn liền với bảo vệ môi trường

Xuất phát từ những yêu cầu của thực tiễn nêu trên, chúng tôi thực hiện

đề tài: “Nghiên cứu tác động của việc sử dụng phân bón đến cây và đất

trong trồng ngô trên đất dốc tại Sơn La” để góp phần phát triển sản xuất ngô

bền vững trên đất đồi núi

1.2 Mục tiêu của đề tài

• Đánh giá tác động của việc sử dụng phân bón tới cây ngô và đất trồng ngô

• Xác định ảnh hưởng xấu của việc sử dụng phân bón tới môi trường trong trồng ngô trên đất dốc

• Đề xuất các giải pháp giảm thiểu ảnh hưởng xấu của việc sử dụng phân bón trong trồng ngô trên đất dốc

2 TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU

2.1 Sản xuất nông nghiệp trên đất dốc và vấn đề môi trường

2.1.1 Vai trò của sản xuất nông nghiệp

2.1.1.1 Đáp ứng nhu cầu thiết yếu và an sinh xã hội

Trong lịch sử phát triển của xã hội loài người nông nghiệp là ngành sản xuất ra đời đầu tiên Từ lâu nông nghiệp được coi là một trong hai ngành sản xuất vật chất cơ bản của xã hội bao gồm công nghiệp và nông nghiệp Vai trò quan trọng của nông nghiệp thể hiện ở sự đóng góp to lớn, toàn diện vào việc phát triển kinh tế - xã hội, bảo vệ môi trường của mỗi đất nước [3]

Nông nghiệp là ngành sản xuất và cung cấp cho xã hội những sản phẩm tiêu dùng không thể thay thế được, đó là những sản phẩm có ý nghĩa quyết định đến sự tồn tại và phát triển của xã hội loài người như: lương thực, thực phẩm Vì vậy, Ănghen nói: “Trước hết con người cần phải có ăn, uống và ở trước khi lo đến chuyện làm chính trị, khoa học, kỹ thuật, tôn giáo ” Chủ tịch

Hồ Chí Minh cũng nói: “Có thực mới vực được đạo, phải làm cho nhân dân ta ngày càng ấm no” [17]

Nông nghiệp là một trong những ngành quan trọng sản xuất và cung cấp nguồn nguyên liệu cho các ngành công nghiệp chế biến thực phẩm, công nghiệp Sự phát triển của nông nghiệp có ảnh hưởng rất lớn đến tốc độ phát triển kinh tế đất nước và tốc độ tăng trưởng của thu nhập quốc dân [30]

Nông nghiệp là thị trường rộng lớn tiêu thụ sản phẩm công nghiệp Đối với nước ta hiện nay hơn 70% dân số sống ở nông thôn đang đòi hỏi công nghiệp phải cung cấp một khối lượng lớn các loại tư liệu sản xuất cũng như hàng tiêu dùng Sản xuất nông nghiệp phát triển, đời sống kinh tế của nông dân được đảm bảo sẽ góp phần ổn định chính trị - xã hội, an ninh trật tự được giữ vững, từng bước đô thị hóa nông thôn

Nông nghiệp là nơi bổ sung lực lượng lao động cho công nghiệp và các ngành khác của nền kinh tế quốc dân Phát triển nông nghiệp sẽ tăng nguồn

dự trữ lương thực cho quốc gia, đảm bảo nhu cầu cho quân đội, tăng cường khả năng quốc phòng cho đất nước

Như vậy nếu không có một nền nông nghiệp phát triển, một nền nông nghiệp tiên tiến thì nền kinh tế quốc dân khó có thể phát triển vững mạnh và với tốc độ cao được Điều đó càng có ý nghĩa quan trọng đối với những nước

có nền kinh tế lạc hậu, sản xuất chủ yếu là nông nghiệp như nước ta [14]

2.1.1.2 Sử dụng tài nguyên thiên nhiên, bảo vệ và chống suy thoái môi trường

Bản chất của quá trình trồng trọt là tạo điều kiện cho quá trình quang hợp của cây trồng xảy ra thuận lợi, trong đó áp dụng các biện pháp kỹ thuật canh tác khác nhau (giống, kỹ thuật trồng, chăm sóc, BVTV ) nhằm sử dụng hiệu quả các nguồn tài nguyên thiên nhiên: năng lượng mặt trời, tài nguyên nước, tài nguyên đất bằng bón phân hợp lý trong hệ thống: cây trồng - đất trồng - khí hậu - phân bón - kỹ thuật canh tác [15]

Vì năng suất cây trồng là kết quả của quá trình quang hợp và được tạo thành trực tiếp từ các chất: nước, dinh dưỡng khoáng, CO2 và năng lượng mặt trời Trong đó nguồn năng lượng mặt trời và CO2 có rất nhiều trong tự nhiên

do các cơ thể quang hợp mới chỉ sử dụng được khoảng 2% tổng lượng mà mặt trời chiếu lên trái đất, CO2 do cây trồng lấy từ khí quyển qua lá cũng chỉ mới chiếm 3% tổng khối lượng của khí này có trong khí quyển và được phát thải

từ rất nhiều nguồn trong tự nhiên tới mức gây ô nhiễm môi trường Xét về tổng số, nước có trong tự nhiên thường thừa thãi so với yêu cầu của cây từ lượng mưa hàng năm nhưng do mưa phân bố không phù hợp với yêu cầu (lúc quá nhiều khi quá ít) nên cây trồng vẫn thường bị thiếu nước Do đó trong trồng trọt vẫn thường phải quan tâm cung cấp nước (tưới, tiêu) theo nhu cầu tạo năng suất của từng loại cây trồng, nhưng có thể khai thác từ những nguồn có sẵn trong tự nhiên (nước sông, suối ) [15]

Xét theo thành phần hóa học, cây có các nguyên tố cấu tạo chính là: C chiếm tới 42%, H - 44%, O - 6% và tổng của chúng chiếm 92% khối lượng khô của cây, khoảng 8% chất khô còn lại do các nguyên tố dinh dưỡng khoáng (N, P…) tạo thành Các nguyên tố cấu tạo trên được cây trồng lấy từ

CO2 trong khí quyển, còn H2O và các chất dinh dưỡng khoáng được cây lấy từ đất qua hệ thống rễ (A Gros, 1977) [15]

Nước được rễ cây hút từ đất vừa là nguồn dinh dưỡng (H và O) vừa là phương tiện vận chuyển các nguyên tố dinh dưỡng khoáng Nước không chỉ cần cho cây dinh dưỡng khoáng và quang hợp mà còn cần với số lượng lớn để thoát hơi nước qua lá Đây là quá trình có tác dụng điều hòa hoạt động sống của cây, trong đó sử dụng một phần năng lượng mặt trời, thải nước thừa của cây vào khí quyển Sự thoát hơi nước từ mặt lá cây cũng rất cần thiết cho quá trình quang hợp và tạo năng suất, do có tác dụng duy trì nồng độ dịch bào và giữ cho nhiệt độ trên mặt lá mà cây có thể chấp nhận được

Như vậy đối với cây trồng nước là nguồn cung cấp các nguyên tố cấu tạo chính H, O, đặc biệt H ( 42% chất khô) Do đó nước rất quan trọng không chỉ với cây trồng mà cả với khả năng sản xuất (độ phì nhiêu) của đất Nước chỉ phát huy tác dụng đối với cây thông qua đất và được bổ sung từ các nguồn

có sẵn trong tự nhiên như: nước mưa, nước sông và suối Để tạo 1 tấn chất khô trong quá trình sinh trưởng tùy theo điều kiện cây cần bốc hơi nước, dao động từ 30 - 80 tấn (I.A.Gôđin, 1989), trung bình 40 - 50 tấn nước (A Gros, 1977)[15]

Sản xuất nông nghiệp còn góp phần phòng chống, ngăn ngừa thiên tai, bảo vệ môi trường sinh thái, điều hòa khí hậu đáp ứng nhu cầu nghỉ ngơi, du lịch, đặc biệt là du lịch sinh thái Rừng có vai trò rất quan trọng đối với cuộc sống của con người cũng như môi trường: cung cấp nguồn gỗ, củi, điều hòa, tạo ra oxy, điều hòa nước, là nơi cư trú động thực vật và tàng trữ các nguồn

gen quý hiếm, bảo vệ và ngăn chặn gió bão, chống xói mòn đất, đảm bảo cho

sự sống, bảo vệ sức khỏe của con người… Có thể nói, trong các nhu cầu sử dụng tài nguyên đất để phát triển kinh tế xã hội ( công nghiệp, giao thông…) của con người, sử dụng đất cho trồng trọt là số ít nhu cầu sử dụng đất còn có tác dụng bảo vệ môi trường sinh thái, đặc biệt trong tiêu thụ nguồn CO2 [15]

2.1.2 Vai trò của trồng ngô ở miền núi phía Bắc

Đất dốc chiếm khoảng 3/4 diện tích đất tự nhiên của Việt Nam phân

bố ở vùng trung du và miền núi nước ta và là vùng chậm phát triển, đời sống nông dân còn rất nhiều khó khăn, kinh tế nghèo nàn Vì vậy dù muốn hay không thì bắt buộc người dân ở vùng trung du miền núi cũng phải sử dụng đất đồi núi để sản xuất nông nghiệp thì mới đủ đáp ứng cho cuộc

sống của họ [25]

Trên thế giới, ngô (Zea mays) là cây lương thực có tiềm năng năng suất rất cao Ngô là cây có thể trồng trong những điều kiện khí hậu khác nhau, có khả năng chịu hạn và sử dụng nước tiết kiệm, không kén đất, có thể trồng được nhiều vụ trong năm Vì vậy cây ngô được trồng phổ biến ở khắp nơi và

là cây trồng thích hợp cho vùng đất dốc Ngô là cây lương thực có vị trí thứ 2 (sau lúa) ở Việt Nam, ngoài tác dụng làm lương thực (là lương thực chính của một số dân tộc ít người), ngô hiện được dùng chủ yếu cho chăn nuôi, làm nguyên liệu quan trọng cho công nghiệp chế biến thức ăn chăn nuôi [17] Cây ngô là một cây ngũ cốc quang hợp theo chu trình C4, là cây ưa nhiệt có hệ thống rễ chùm phát triển (FAO, 1993)[2]

Miền núi phía Bắc là một trong những vùng trồng ngô chính của Việt Nam Sản xuất ngô ở đây còn đặc biệt quan trọng trong ổn định đời sống của phần lớn dân số sống bằng nghề nông Vì vậy nhu cầu phát triển sản xuất ngô bền vững ở đây càng trở nên cấp thiết hơn bất cứ nơi nào Tuy nhiên trồng ngô ở miền núi ngoài những hạn chế, khó khăn như những vùng trồng ngô

khác ở nước ta còn có một số khó khăn khác: đất dốc bị xói mòn, rửa trôi mạnh và vận chuyển khó khăn; thường hoàn toàn dựa vào nước trời [19]

Điều kiện và yêu cầu phát triển sản xuất ngô ở Việt Nam rất lớn, đặc biệt

ở vùng miền núi phía Bắc, trong đó có tỉnh Sơn La Nhưng hiện tại nước ta vẫn phải nhập khẩu 500.000 - 700.000 tấn ngô hạt/năm, do sản xuất ngô đang có một số tồn tại lớn: Năng suất ngô trung bình của Việt Nam tuy đã tăng liên tục trong 20 năm gần đây, nhưng mới đạt 3,96 tấn/ha và bằng 81% của thế giới, thấp hơn rất nhiều so với các nước năng suất cao ( 8 - 10 tấn/ha) và với năng suất trong thí nghiệm

Song ngô chưa phát huy được tiềm năng phát triển của nó do trong sản xuất ta mới chỉ chú trọng được nhiều đến giống ngô Để đạt năng suất cao cây ngô lai đòi hỏi phải thâm canh, trong đó có yêu cầu đầu tư vốn không chỉ cho giống mà cả phân bón và các vật tư khác Các biện pháp canh tác ngô mặc dù

đã được cải thiện nhiều xong vẫn chưa đáp ứng được đòi hỏi của các giống mới nên là những yếu tố hạn chế năng suất ngô hiện nay ở Việt Nam [19]

2.1.3 Trồng trọt trên đất dốc và vấn đề môi trường

2.1.3.1 Quá trình xói mòn, rửa trôi

Xói mòn đất là quá trình có thể làm suy thoái độ phì nhiêu đất rất nhanh do liên quan trực tiếp tới tác động tiêu cực của khí hậu, độ dốc của đất

tự nhiên và trình độ áp dụng kỹ thuật canh tác của người sản xuất [15]

Ở Việt Nam có một số đặc điểm chung về mưa (lượng mưa hàng năm cao, bình quân 1500 - 2000 mm, có nơi tới 3000 mm, mưa lại tập trung vào một thời gian xác định thành mùa mưa) cùng với địa hình dốc của phần lớn diện tích đất (đặc biệt ở vùng đồi núi) Những đặc điểm trên đã tạo điều kiện rất thuận lợi cho việc hình thành những dòng nước chảy và tạo ra một quá trình tự nhiên tác động mạnh nhất đến độ phì nhiêu của các loại đất ở nước ta

là quá trình xói mòn bề mặt [24]

Bảng 2-1 Ảnh hưởng của xói mòn đến một số chỉ tiêu hóa tính đất

ở những vị trí khác nhau trên sườn đồi

%

Mili định lượng /100 g đất Loại đất dốc

Kiềm thổ

Độ chua trao đổi

A 0,86 0,07 0,30 0,03 1,86 3,17

B 2,12 0,18 0,90 0,25 4,17 1,65

A 1,87 0,11 0,76 0,17 5,63 1,17 Feralit trên đá

cát 12,00 B 3,46 0,30 1,12 0,63 10,98 0,62

A 3,14 0,17 0,26 0,02 2,32 4,89 Feralit trên đá

bazan 15,40 B 5,22 0,29 0,73 0,21 5,75 2,15

A 1,61 0,10 0,60 0,16 3,96 5,63 Feralit trên đá

đất mà cuốn trôi đất và các chất dinh dưỡng hòa tan và không hoà tan Kết quả của những điều nêu trên, là xói mòn có thể làm mất lớp đất bề mặt (vốn thể hiện tiềm năng cao nhất của độ phì nhiêu tự nhiên) dày 1 - 2 cm với khối lượng đất hàng chục tấn/ha cùng với lượng lớn (hàng chục kg/ha) các chất dinh dưỡng và chất hữu cơ Làm cho các chỉ tiêu hóa tính đất trên đỉnh đồi và dưới chân đồi hoàn toàn khác hẳn nhau [24]

Song song với quá trình xói mòn bề mặt, một quá trình khác có thể làm giảm mạnh độ phì nhiêu của đất, dẫn tới thoái hóa và kiệt quệ các chất dinh dưỡng khoáng, đặc biệt là các chất ở dạng hòa tan, đó là quá trình rửa trôi theo phẫu diện Quá trình này còn gọi là rửa trôi theo trọng lực, rửa trôi theo chiều sâu, rửa trôi thẳng đứng Lượng mưa lớn ở nước ta đã làm cho dung dịch đất,

có một thời gian dài trong năm luôn ở trạng thái pha loãng, không còn đủ điều kiện thích ứng cho đất hấp thu cơ học, hấp thu phân tử và ảnh hưởng không nhỏ đến hấp thu hóa lý và hấp thu hóa học Trong hoàn cảnh này các ion có trong dung dịch đất đã theo trọng lực di chuyển xuống các lớp đất dưới, tạo ra hiện tượng rửa trôi theo phẫu diện Quá trình rửa trôi mang cả anion và cation xuống các lớp đất sâu, song quan trọng nhất vẫn là các cation kiềm và kiềm thổ Do đó dẫn đến sự thay đổi cơ bản về lượng và chất của dung tích hấp thu trong lớp đất mặt cũng như toàn phẫu diện, ảnh hưởng tới hàng loạt quan hệ tương tác trong dinh dưỡng cây trồng [15][24]

Nước ta có lượng mưa lớn lại tập trung theo mùa, nên mỗi trận mưa thường rất to Khi mưa, do hạt mưa rơi từ trên cao xuống, nếu mặt đất không

có gì che phủ thì hạt mưa sẽ gõ rất mạnh vào mặt đất, làm tan rã các hạt đất Sau đó trên mặt đất sẽ xuất hiện dòng chảy cuốn trôi các hạt đất này đem xuống phía dưới chân núi và chảy theo sông suối Cứ như thế mỗi năm lớp đất mặt bị bào mòn dần cho đến khi trơ sỏi đá không thể canh tác được nữa Nơi

có điều kiện dòng chảy tập trung sẽ xảy ra xói mòn khe rãnh

Tán rừng như một lá chắn rộng lớn làm chậm dòng chảy của nước và tầng thảm mục trong rừng như một bọt xốp khổng lồ hút nước khi mưa và nhả dần nước khi khô hạn Do chặt phá rừng bừa bãi, làm nương rẫy du canh liên tục nhiều năm, do canh tác không đúng kỹ thuật trên đất dốc nên đất đai bị mất dần làm cho tài nguyên đất giảm sút Do mất rừng, nên nguồn nước ngày càng cạn kiệt làm cho tài nguyên nước ngày càng giảm sút Khi rừng đã mất, mặt đất bị trơ trọi, đất lại dốc thì sau mỗi trận mưa lớn, nước sẽ dồn xuống rất nhanh tạo ra các trận lũ quét, lở đất ở vùng miền núi và lụt lội ở vùng đồng bằng gây ra nhiều thiệt hại về người và kinh tế Khi đất đai đã không thể canh tác được nữa, người dân tất phải di chuyển đến chỗ khác để phá rừng trồng cây lương thực, như vậy diện tích rừng bị giảm dần, phá vỡ vòng tuần hoàn tự nhiên theo hướng bất lợi như hạn hán, khi hậu biến đổi gây tổn hại về môi trường cho toàn nhân loại [25]

1997) [5][15]

Các nguyên nhân gây thoái hóa đất trồng thường là: Xói mòn, rửa trôi; Chế độ tưới tiêu; Bón phân không cân đối; Kỹ thuật canh tác không hợp lý Xói mòn và rửa trôi là nguyên nhân gây thoái hoá thường xuyên và quan trọng nhất đối với đất dốc vùng nhiệt đới ẩm, vì nó không chỉ làm suy thoái

độ phì nhiêu tầng đất mặt, gây chua hoá đất mà còn có thể làm mất dần lớp đất canh tác Tác động này càng nặng nề, nếu đất dốc không được che phủ thường xuyên, hoặc đất bị canh tác ngay trước hay trong khi mưa [15][24]

Xói mòn và rửa trôi thường liên quan tới lượng mưa; độ dốc; độ che phủ và thảm thực vật; biện pháp canh tác… Chế độ tưới, tiêu “nhờ nước trời”, lúc gây hạn, lúc quá nhiều nước, đặc biệt khi lượng mưa quá lớn, trở thành

“đồng minh đắc lực” của xói mòn, rửa trôi Kỹ thuật canh tác không hợp lý như: sử dụng giống cây trồng không phù hợp với điều kiện sinh thái; làm đất, gieo trồng không theo đường đồng mức; xới xáo đất khi mưa sẽ trở thành nguyên nhân không nhỏ làm suy thoái đất [15][24] [28]

Người dân ở một số vùng miền núi vẫn tiến hành canh tác nương rẫy du canh theo chu kỳ:

Rừng Phát đốt Trồng cây ngắn ngày Bỏ hóa

Kiểu canh tác này gây ra xói mòn đất nghiêm trọng Khi áp lực dân số tăng lên, nhu cầu về đất đai canh tác cũng tăng dẫn đến thời gian bỏ hóa ngắn lại làm cho đất bị thoái hóa nhanh hơn [43] Thông qua việc phá rừng, đốt rẫy, canh tác trên đất dốc không có biện pháp bảo vệ đất, làm xói mòn và thoái hóa đất rất mạnh

Trên những vùng canh tác đất dốc lạc hậu, không có biện pháp bảo vệ đất chống xói mòn đã làm lượng đất bị bào mòn bình quân hàng năm trên 1 ha lên tới hàng chục tấn Trong trường hợp này con người đã cùng các yếu tố tự nhiên tự hủy hoại môi trường sống của mình và xã hội [16]

Trồng một loài cây liên tục trong nhiều năm trên cùng một mảnh đất, đồng thời không bón phân làm cho cạn kiệt chất màu, không duy trì được độ phì và khả năng sản xuất của đất một cách lâu dài Thực hiện các biện pháp sai như cày xới toàn diện trong mùa mưa, lên luống xuôi theo chiều dốc, trồng cây không theo đường đồng mức đều làm ảnh hưởng xấu đến đất dốc

2.2 Vai trò của phân bón trong sản xuất nông nghiệp

2.2.1 Vai trò của phân bón đối với năng suất, chất lượng sản phẩm cây trồng

2.2.1.1 Phân bón với năng suất cây trồng

Theo Nguyễn Trọng Thi, Nguyễn Văn Bộ (1999)[32], giải pháp phát triển lương thực bền vững trên nguyên tắc dựa vào phân bón sẽ có vị trí ngày càng quyết định để sử dụng hiệu quả đất hiện có Nhiều cuộc điều tra tổng kết

về vai trò của phân bón với cây trồng ở khắp các châu lục trên thế giới đều cho thấy, trong số các biện pháp kỹ thuật trồng trọt liên hoàn, bón phân luôn là biện pháp kỹ thuật có ảnh hưởng lớn nhất, quyết định nhất đối với cây trồng [16]

Theo FAO trong thập niên 1969 - 1979 trên phạm vi toàn thế giới, trung bình phân bón quyết định 50% năng suất cây trồng, cứ bón 1 tấn các chất dinh dưỡng nguyên chất chính thì sản xuất được 10 tấn hạt ngũ cốc Ở các nước có hệ thống nông nghiệp phát triển trong hơn 100 năm gần đây (từ khi bắt đầu sử dụng phân bón hóa học), hơn 60% năng suất cây trồng tăng là nhờ sử dụng phân khoáng Kết quả nghiên cứu và điều tra ở Việt Nam cho đến năm 1997 cho thấy, tính trung bình phân bón làm tăng 38 - 40% tổng sản lượng, bón 1 tấn dinh dưỡng nguyên chất có thể thu được 13 tấn thóc (Viện thổ nhưỡng nông hóa, 1999) Tổng kết về vai trò của từng yếu tố kỹ thuật trong nông nghiệp hiện đại ở Mỹ cho thấy: Năng suất quyết định bởi: 41% do phân khoáng, 15 - 20% do thuốc BVTV, 15% do hoàn thiện các biện pháp kỹ thuật, 8% do chọn giống, 8% do tưới nước, 11 - 18% do các yếu tố khác (Lê Văn Khoa, 1996) [16]

2.2.1.2.Phân bón với chất lượng sản phẩm

Mặc dù chất lượng sản phẩm cây trồng quyết định bởi đặc điểm của cây

và giống cây trồng Nhưng do cây trồng hút chất dinh dưỡng từ đất và phân bón để tạo nên năng suất và chất lượng sản phẩm nên việc thiếu hay thừa một

số chất nhất định trong dinh dưỡng của cây làm ảnh hưởng đến hoạt động của men, do đó ảnh hưởng đến phẩm chất nông sản

Phân bón (nhất là phân vi lượng, phân kali) tác động mạnh lên hàm lượng và tính chất các loại men nên vừa có khả năng tạo năng suất cây trồng cao vừa có khả năng tạo phẩm chất tốt (chất khoáng, protein, đường và

vitamin) Phân lân làm tăng rõ phẩm chất các loại rau, cỏ làm thức ăn gia súc

và chất lượng hạt giống Kết quả nghiên cứu ở Việt Nam cho thấy, bón phân kali cho cây làm tăng chất lượng của nhiều loại cây trồng: Tăng tỷ lệ bột, giảm mạnh hàm lượng HCN (axit xianhidric) trong củ sắn; Tăng hàm lượng

và năng suất protein, năng suất dầu trong các hạt cây đậu đỗ; Tăng tỷ lệ đường trong mía; Tăng tỷ lệ tananh và chất hoà tan trong búp chè; Tăng tỷ lệ đường và nhựa thơm trong lá thuốc lá; Tăng tỷ lệ đường, đặc biệt là đường gluco trong quả cam và dứa; Giảm chất xơ trong cải bắp (Viện Thổ nhưỡng - Nông hoá, 1999)

Phân đạm hóa học thường được nói tới như một "tội phạm" trong tác dụng xấu đối với chất lượng sản phẩm và vệ sinh an toàn thực phẩm (VSATTP), nhưng loại phân này cũng có những ảnh hưởng tốt đến chất lượng sản phẩm Khi bón phân đạm cho cây trồng làm cho cây hút được nhiều đạm hơn, có hàm lượng protein trong sản phẩm tăng lên rõ, hàm lượng xenlulo giảm xuống Bón phân đạm còn có khả năng làm tăng hàm lượng caroten trong cây, nhất là khi bón phối hợp với phân lân

Bảng 2-2 Bón phân đạm làm tăng năng suất và hàm lượng protein

trong hạt ngô Lượng đạm bón

(kg/ha)

Năng suất hạt (tấn/ha)

Hàm lượng protein trong

Vì vậy, bón phân cân đối và hợp lý cho cây trồng không chỉ làm tăng năng suất mà còn làm tăng chất lượng sản phẩm như: hàm lượng các chất khoáng, protein, đường, bột và vitamin… Điều này được thể hiện rõ trong

nhiều công trình nghiên cứu và thực tiễn sản xuất ở khắp nơi trên thế giới [16]

Trong thực tế sản xuất có những hiện tượng chứng tỏ là bón nhiều phân hóa học phẩm chất nông sản bị sút kém rõ rệt Bón quá nhiều đạm ảnh hưởng xấu tới chất lượng của các nông sản (làm tăng tỷ lệ nước và hàm lượng NO3–gây bất lợi cho người sử dụng, làm giảm tỷ lệ Cu trong cỏ nên có thể gây vô sinh cho bò sinh sản) Bón phân không cân đối tạo ra các nông sản (thức ăn) không cân đối, thiếu các vitamin, thiếu các nguyên tố vi lượng khiến người và động vật mắc các bệnh suy dinh dưỡng, thiếu máu, vô sinh… Vì bón phân không cân đối đều có thể gây mất an toàn chất lượng nông sản và môi trường, điều này thường thấy rõ nhất với yếu tố N (Vũ Hữu Yêm, 1995) [16]

Vì vậy, để sử dụng phân bón hiệu quả và an toàn, ngoài kiến thức về phân bón còn cần có những hiểu biết về mối quan hệ giữa bón phân với các yếu tố liên quan khác như: đất trồng, khí hậu, kỹ thuật trồng trọt [16]

2.2.1.3 Vai trò của các chất dinh dưỡng chính đối với cây

Trong ngành trồng trọt sở dĩ việc cung cấp các chất dinh dưỡng khoáng thiết yếu, đặc biệt là các chất đa lượng, có vai trò rất quan trọng đối với cây trồng vì những lý do sau đây:

Đạm là chất không thể thiếu đối với các cơ thể sinh vật nói chung; đạm là yếu tố chính, yếu tố quyết định sự sinh trưởng, phát triển và năng suất của cây Do đạm là thành phần cơ bản và thường chiếm 15 - 17% của chất protein - chất biểu hiện của sự sống Đạm có trong nhiều hợp chất hữu

cơ, rất cơ bản và rất cần thiết cho sự sinh trưởng và phát triển của cây: Diệp lục, các axit nucleic (ADN và ARN), các loại men, bazơ có đạm, một

số hợp chất có hoạt tính sinh học cao Đạm là yếu tố cơ bản của quá trình đồng hoá các bon, đạm có tác dụng kích thích sự phát triển của bộ rễ và việc hút các yếu tố dinh dưỡng khác của cây

Lân là một trong những chất cần thiết bậc nhất của quá trình trao đổi chất của thực vật, do có ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình phân chia tế bào, tạo thành chất béo và protein Lân thúc đẩy sự phát triển bộ rễ, đặc biệt là các rễ bên và lông hút (là bộ phận trực tiếp hấp thu dinh dưỡng của cây),

Kali tham gia rất tích cực vào quá trình quang hợp, tổng hợp các chất

hydratcácbon hay gluxit của cây Kali điều tiết các hoạt động sống của cây,

tham gia vào quá trình phân chia tế bào; tăng cường khả năng hút các chất dinh dưỡng khác, làm giảm tác hại của việc thừa N, tăng khả năng chống đổ

và chống chịu các điều kiện khí hậu bất thuận, chống chịu sâu, bệnh hại cây Kali có ảnh hưởng nhiều tới chất lượng sản phẩm của cây trồng, làm tăng hàm lượng đường, tinh bột, số lượng và chất lượng sợi, chất lượng thương phẩm của các nông sản

Cây trồng lấy các nguyên tố dinh dưỡng khoáng thiết yếu chủ yếu từ đất, tuy nhiên trữ lượng và khả năng cung cấp dưới dạng dễ tiêu đối với cây của các chất này có trong đất lại có hạn, đặc biết đối với các loại đất nghèo dinh dưỡng

Do đó việc đảm bảo dinh dưỡng khoáng bằng bón phân cân đối cho cây trồng trở thành một trong những yếu tố quan trọng nhất của trồng trọt

2.2.2 Vai trò của phân bón đối với hiệu quả sản xuất

Như trên đã thấy, bón phân là biện pháp kỹ thuật có ảnh hưởng quyết định đối với năng suất, phẩm chất nông sản, nên trong trồng trọt người sản xuất rất coi trọng đầu tư phân bón Vì việc sử dụng phân bón hiệu quả sẽ làm tăng nhiều thu nhập và lợi nhuận cho người sản xuất [16]

Andre Gros (1977) cho biết: Một trong những điều kiện cơ bản của lợi nhuận nông nghiệp là tận dụng được vốn kinh doanh, trong đó vốn dùng cho phân bón có tác dụng kích thích lãi và không nên hà tiện Người trồng trọt có thể bón phân để đạt lợi nhuận tối đa từ một đơn vị diện tích trồng trọt thông qua việc xác định được lượng phân bón và năng suất tối thích [16]

Nghiên cứu của HLS Tandon (1994) về sản xuất của một nông hộ trên

2 ha cho thấy, nhờ thâm canh cao dù chi phí sản xuất tăng nhiều hơn (1200$, trong đó tăng chi phí phân bón nhiều nhất - 500$) mà làm tăng thu nhập (4000$) hơn 8 lần so với không thâm canh (480$).[16]

2.3 Tác dụng của phân bón đối với môi trường

2.3.1 Tác dụng tích cực của phân bón đối với đất

Trong trồng trọt cần bón phân nhằm đạt năng suất cây trồng cao thỏa đáng với chất lượng tốt, hiệu quả sản xuất cao, đồng thời để ổn định và bảo vệ được đất trồng Bón phân là biện pháp để hoàn trả lại các chất khoáng cây trồng hút để tạo sản phẩm hay bị rửa trôi, xói mòn, giữ cho đất khỏi bị suy kiệt đi Bón phân còn là biện pháp bổ sung và điều chỉnh các chất khoáng trong đất làm cho môi trường đất trở nên tốt hơn và cân đối hơn Ví dụ như bón vôi cho đất chua, bón lân cho đất nghèo lân hay đất nhiều đạm mà ít lân, đạm - lân không cân đối, nên năng suất không cao Bón magie cho đất thiếu magie để chữa bệnh vàng lá chè (Lê Văn Đức - 1996), bón lưu huỳnh để chữa bệnh vàng lá cà phê (Công Huyền Tôn Nữ Tuấn Nam, 1998) [10]

Bảng 2.3 Ảnh hưởng của bón phân khoáng tới các chất

bị mất do xói mòn đất

(nghiên cứu trên lúa mì, kg/ha)

Các chất bị mất từ đất Công thức không bón phân N 60 P 60 K 60

Nguồn: Nguyễn Như Hà, 2011

Thực tế cho thấy 2 mảnh đất có độ phì tự nhiên khác nhau trong trồng trọt không được bón phân, đều bị giảm độ phì tương ứng Nhưng nếu bón phân thích hợp thì đất có độ phì tự nhiên ban đầu cao có thể tăng năng suất thêm một phần so với trước, còn đất có độ phì tự nhiên ban đầu thấp có thể tăng rất mạnh và đưa năng suất xấp xỉ đất có độ phì tự nhiên ban đầu cao.[16]

Bón phân (đặc biệt là phân khoáng) trong trồng trọt còn tạo cho cây trồng phát triển tốt, do đó che phủ đất tốt hơn nên còn hạn chế được quá trình xói mòn, rửa trôi đất Bón nhiều phân hữu cơ về lâu dài có tác dụng làm cho đất tích lũy mùn và các chất dinh dưỡng, do đó nâng cao được độ phì của đất;

có khả năng cải thiện tính chất lý, hóa, sinh của đất Bón phân hóa học với lượng hợp lý có tác dụng tăng cường hoạt động của vi sinh vật có ích, do đó lại tăng cường sự khoáng hóa chất hữu cơ có sẵn trong đất, chuyển độ phì tự nhiên của đất thành độ phì thực tế [16]

Bảng 2-4 Ảnh hưởng của bón phân cho ngô tới tình trạng

VSV nitrat hóa

VSV phân giải xenlulo

Nguồn: Nguyễn Như Hà, 2011

Như vậy sử dụng phân bón hợp lý là biện pháp kỹ thuật hiệu quả nhất đối với sự phát triển và hoàn thiện của trồng trọt Vì không chỉ quyết định năng suất, chất lượng nông sản cao và ổn định, ổn định độ phì nhiêu đất mà còn là cơ sở quan trọng cho việc đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm nhằm đem lại lợi nhuận tối đa cho người sản xuất mà không gây hại môi trường [16]

2.3.2 Khả năng gây ảnh hưởng xấu của bón phân tới môi trường

Bón không hợp lí, khai thác đất kiệt quệ theo một hướng làm cho hàm lượng các chất dinh dưỡng trong đất trở nên mất cân đối, do các loại phân bón

có thể tạo ra các chất gây ô nhiễm môi trường Bón nhiều nguyên tố đa lượng

mà không đồng thời cung cấp các chất dinh dưỡng vi lượng, đất sẽ dần dần trở nên mất cân đối đa - vi lượng, lúc này dù có bón nhiều phân đa lượng, năng suất vẫn không tăng lên được mà chất lượng sản phẩm lại xấu đi Bón thừa phân đạm làm cho nước ngầm bị ô nhiễm amon và nitrat [10]

Dù bón ít phân (cả hữu cơ và vô cơ) mà thiếu những hiểu biết cần thiết cho việc bón phân hiệu quả và an toàn thì vẫn tạo điều kiện để phân bón ảnh hưởng xấu tới tính chất đất Ví dụ: Chỉ cần thực hiện không đúng một nội dung (của quy trình bón phân) là độ sâu bón phân, có thể làm thất thoát tới 60

- 70% của tổng lượng phân đạm và 35 - 40% của lượng đạm dễ tiêu có trong phân chuồng đã được sử dụng, kết quả vừa làm giảm hiệu quả của việc bón phân vừa gây ảnh hưởng xấu tới môi trường

Đã có nhiều kết quả nghiên cứu khẳng định về ảnh hưởng xấu của phân bón tới môi trường: Sự ô nhiễm nitrat nguồn nước ngầm; Hiện tượng phản nitrat hóa làm đất hóa chua; Hiện tượng tích đọng kim loại nặng Cu, Pb, Zn, Cd trong nước và đất Nguy cơ gây ô nhiễm môi trường từ việc sử dụng phân bón hữu cơ ở Việt Nam còn do sử dụng phân bắc tươi trong trồng rau [16]

Năng suất cây trồng ở tất cả các hệ canh tác đều tăng nhanh, nông sản

và phụ phẩm đã lấy đi của đất khá nhiều chất dinh dưỡng Trong khi đó, việc bón phân thiếu so với lượng dinh dưỡng cây trồng lấy đi, chi trả lại cho đất được một phần so với lượng chất dinh dưỡng đã lấy đi (bình quân cả nước mới đạt khoảng 20%; Nguyễn Vy, 2003) Điều này dẫn đến một kiểu thoái hóa độ phì và ô nhiễm môi trường đất do sử dụng phân bón không hợp lý đang là vấn đề môi trường không nhỏ ở Việt Nam (Nguyễn Vi, 2003).[16] Bón các loại phân hoá học cũng ảnh hưởng đến độ chua của đất như các loại phân: amôn sunfat, amôn clorua, supe lân chưa trung hoà hết axit, các loại phân kali, kali clorua, kali sunfat là phân gây chua Các loại phân khử được chua như phân lân tự nhiên và phân lân nung chảy phân lân axit hoá một phần và kali cacbonat, vôi, phân chuồng [29]

Grati (1978) đã chỉ ra rằng : việc sử dụng phân vô cơ một cách hệ thống đã làm ảnh hưởng đáng kể lên tính chất của dung dịch đất Trong dung dịch đất đã làm tăng nồng độ ion nitrát và các nguyên tố như canxi, magiê, natri, clo, những chất này có thể dẫn tới sự hóa mặn của đất [27]

Các loại phân hóa học thuộc nhóm chua, nếu bón liên tục mà không có

biện pháp trung hòa sẽ làm chua đất và xuất hiện nhiều độc tố đối với cây

trồng (Al3+, Fe3+, Mn2+…) làm giảm hoạt tính sinh học của đất [6]

Khi bón phân khoáng vào đất có 5 quá trình xảy ra: [26]

- Thực vật và động vật hấp thụ;

- Đất hấp phụ chặt hay hấp phụ trao đổi;

- Rửa trôi và mất dưới dạng hòa tan thông qua việc tiêu nước;

- Mất dưới dạng khí do bay hơi vào khí quyển;

- Mất ở dạng rắn theo bề mặt do xói mòn và rửa trôi [7] (hình 24)

Hình 2.2: Diễn biến của nitơ khi bón vào đất [8]

Nông nghiệp sử dụng nhiều dạng phân đạm khác nhau Đây là nguồn

sản sinh nitrat (NO3−) rồi đi vào đất, nước Nguồn phân đạm hóa học được sử

dụng trực tiếp cho cây trồng chỉ khoảng 50%, còn lại đi vào môi trường [26]

Tuy nhiên phần lớn lượng N bón mà cây trồng không sử dụng trực tiếp lại

được đất giữ (25-35% của tổng lượng N bón, tùy theo loại đất) góp phần tạo

độ phì nhiêu hay sức sản xuất tự nhiên của đất thông qua các khả năng hấp

NH 4+

Vi khuẩn Nitrosomona

Cố định trao đổi ion

Nitrat hóa

Amôn hóa Nhiều loại vi

khuẩn phân giải

Không khí

thu (trao đổi, hóa học và sinh học) của đất Lượng N bị rửa trôi và xói mòn có thể dao động trong khoảng 5-15% tùy thuộc vào nhiều yếu tố trong đó khả

năng hấp thụ của đất cũng đống vai trò quan trọng (V.G Mineev,1990) [15]

Mặt khác lượng đạm sản sinh ra trên đồng ruộng chỉ khoảng 35 - 55% là có nguồn gốc từ phân hóa học, còn lại là từ phân hữu cơ, do các ngành công nghiệp thải ra hoặc do nguồn gốc động vật [26]

Tỷ lệ các chất dinh dưỡng do thực vật hấp thụ từ phân bón thay đổi lớn giữa các loại phân bón Trong năm đầu, cây có thể hấp thụ N 50 - 60% từ phân đạm vô cơ, 20 - 30% từ phân hữu cơ chỉ vào khoảng Tương tự như vậy, sự hấp thụ Phôtpho và kali từ phân khoáng thứ tự khoảng 20 - 30% và 60 - 75% [15]

Theo White, 1987 thì sự mất nitơ do rửa trôi và phản nitrat hóa có thể tới

30 - 35% của lượng phân bón vào đất [7] Kết quả nghiên cứu của Russel (1972) của 18 con sông ở nước Anh cho thấy, hệ số tương quan giữa sự gia tăng hàm lượng NO3−, nước sông và mức độ sử dụng phân bón N có tương quan dương R = 0,7.[9]

Những kết quả nghiên cứu khác bằng nguyên tử “đánh dấu” đã khẳng định, N - NH4+ trong nước cũng có nguồn gốc chủ yếu từ nitơ bón vào đất Như vậy, nguồn gốc NO3− trong nước là do bón phân vô cơ và hữu cơ, đặc biệt khi người nông dân không biết cách bón, bón không đều và bón thúc vào thời kỳ cây không cần Ở các nước công nghiệp phát triển, NO3− được lắng đọng từ khí quyển, còn ở các nước vùng nhiệt đới NO3− cũng lắng đọng do mưa giông sấm sét [8]

Lân khi bón vào đất phần lớn tồn tại trong đất ở dạng khó hòa tan, liên kết chặt chẽ với Fe, Al, Ca,… chỉ một phần được cây trồng sử dụng, phần nhỏ khác dễ hòa tan sẽ bị rửa trôi theo dòng chảy Ở một số vùng ngập úng dư thừa lân cùng với sự sinh trưởng, phát triển của rong tảo sẽ dẫn đến hiện tượng dư thừa dinh dưỡng (phú dưỡng) Kali bón vào đất thường linh động hơn nhiều Khi bón phân vào đất, nó nhanh hoà tan và K+ bị keo đất hấp thu

rất mạnh nên vừa ít bị rửa trôi vừa có khả năng đẩy các cation khác (Ca2+,

Mg2+, H+, Al3+, Mn2+, ) vào dung dịch đất làm đất mất canxi, hoá chua[16][31] Dư thừa kali trong môi trường sẽ làm thay đổi tính chất keo đất, ion K+ thay thế Ca2+ làm tính bền keo đất giảm, dẫn đến rễ bị rửa trôi Mặt khác, nồng độ ion K+ cao trong đất và dung dịch đất có thể dẫn đến hiện tượng làm tăng áp suất thẩm thấu của đất, do đó khả năng cung cấp nước từ đất kém đi, cung cấp dinh dưỡng từ đất cũng kém đi [26]

Ô nhiễm kim loại nặng trong đất, nước thường do rất nhiều nguyên nhân Phân bón hóa học được sản xuất từ nguyên liệu chính là nguyên liệu khai mỏ (apatit, photphorit, secpentin, pyrite…) Tất cả các nguyên liệu này đều có một tỷ

lệ nhất định các kim loại nặng Phân bón hữu cơ bao gồm phân chuồng, phân bã, nước thải, bã thải, phân rác chế biến từ rác thải, bùn cặn thải… Trong đại đa số các loại phân này hàm lượng kim loại nặng thấp, tuy vậy chúng được sử dụng với khối lượng lớn nên sự tích lũy và tồn đọng là đáng kể [26]

Phân bón hữu cơ thường gây ô nhiễm môi trường đất, nước do một số nguyên nhân chính sau đây: Chất hữu cơ hòa tan, chất hữu cơ bán phân hủy; Hiện tượng thải khí CH4, SO2, NO2, H2S; Làm tích đọng kim loại nặng và các hợp chất hữu cơ; Ô nhiễm vi sinh vật, vi khuẩn, vi trùng Các chất hữu cơ được phân hủy trong môi trường dù có nguồn gốc như thế nào sau khi phân giải chúng đều đi vào đất, nước làm nguồn dự trữ hữu cơ cho hoạt động sinh học

Quá trình phân giải chất hữu cơ kéo theo việc thải ra các chất khí CH4,

NO, H2S, SO2, CO và nhiều chất độc hữu cơ như: hợp chất hữu cơ clo hóa, chất hữu cơ mạch vòng, methanol, phenol, các hidrocacbon thơm đa vòng Ngoài các khí, chất độc hữu cơ, còn sinh ra nhiều chất độc thuộc nhóm vô cơ khác Đáng lưu ý là các nitrat (NO3−), nitrit (NO2−), các kim loại nặng (Pb,

Cd, Hg, As, Zn,…) Các chất độc này tồn tại trong phân bón hữu cơ với hàm lượng không lớn, tuy vậy chúng được tích tụ do sử dụng lượng lớn, với thời gian dài sẽ gây ra nguy hiểm đột biến

Phân bón hữu cơ từ phân chuồng, bã thải vệ sinh, nước thải khu dân cư… luôn mang theo các vi sinh vật, vi trùng, ấu trùng giun, sán [26] Tập quán sử dụng phân bắc, phân chuồng tươi trong nông nghiệp còn phổ biến Chỉ tính riêng thành phố Hà Nội, hàng năm lượng phân bắc thải ra khoảng

550000 tấn, trong đó 2/3 được dùng bón cho cây trồng gây ô nhiễm môi trường đất và nông sản Ở đồng bằng sông Cửu Long, phân bắc và phân chuồng tươi được coi là nguồn thức ăn cho cá [6]

2.4 Khả năng và giải pháp giảm thiểu ảnh hưởng xấu của bón phân trong trồng trọt tới môi trường

2.4.1 Giải pháp phát triển trồng trọt bền vững trên đất dốc

Để chống xói mòn và rửa trôi cần áp dụng tổng hợp các biện pháp bảo

vệ đất và nước gồm: Trồng băng phân xanh; đào mương, đắp bờ hoặc kết hợp

cả hai theo đường đồng mức; Làm đất; trồng xen, trồng gối vụ, che phủ đất…Tuy nhiên theo Mạng lưới Bảo vệ đất dốc châu Á " Không có một kỹ thuật tuyệt vời nào để giải quyết tất cả các vấn đề giữ đất, giữ nước Cần phải xem xét nhu cầu và điều kiện của mỗi địa phương để quyết định giải pháp nào

là phù hợp" [28]

Làm đất, canh tác theo đường đồng mức là một biện pháp tối thiểu phải triệt để thực hiện khi sử dụng đất dốc để trồng trọt Trên cơ sở đó tiến hành: Cày ải, bừa, làm luống để tăng độ thấm nước của đất và hạn chế xói mòn; Gieo trồng cây, xới xáo, làm cỏ theo đường đồng mức và cần tránh làm vào thời kỳ mưa to Chế độ canh tác nêu trên với cơ cấu cây trồng hợp lý vừa tạo

ra tổng sản lượng cao vừa bảo vệ được đất [15][28]

Theo FAO (1994), trong trồng trọt dựa vào nước trời, chuẩn bị ruộng gieo trồng kịp thời vụ cũng có ảnh hưởng lớn đến việc bảo vệ và sử dụng nước cho cây trồng Việc hoàn thành mọi khâu chuẩn bị ruộng cho gieo trồng trước khi mùa mưa bắt đầu sẽ khiến cho việc gieo trồng đúng thời vụ hơn, giảm thiểu tổn thất năng suất, tận dụng được mưa tốt hơn cho trồng trọt Muốn vậy đất phải được làm vào lúc tương đối khô[15]

Thực tiễn sản xuất ở khắp nơi trên thế giới cho thấy, trồng trọt mà không bón phân thì năng suất cây trồng vừa không thể đạt cao vừa nhanh chóng giảm và không còn cho hiệu quả kinh tế Bón phân còn làm giảm rửa trôi, xói mòn đất nhờ sự tăng trưởng mạnh sinh khối cây trồng, tạo độ che phủ mặt đất tốt hơn.Vì vậy để trồng trọt trên đất dốc hiệu quả và bền vững cần chú

ý tới các biện pháp chống làm đất bị suy kiệt đất, gồm: làm đất, bón phân, chế

độ canh tác, biện pháp chống xói mòn, rửa trôi bảo vệ môi trường đất [15]

Từ lâu ở vùng đồng bằng người nông dân đã biết sử dụng rơm rạ để che phủ mặt đất khi canh tác các loài cây như hành tỏi, cà chua, rau thơm Nhưng

ở vùng trung du và miền núi thì biện pháp này ít được quan tâm, nhất là khi canh tác trên đất dốc Che phủ đất đáng phải được thực hiện phổ biến hơn do những lợi ích của nó đem lại rất hữu hiệu Ngày nay phương pháp che phủ cũng đã phát triển ở mức cao hơn với việc sử dụng những thực vật sống, tạo điều kiện để áp dụng rộng rãi trên diện tích lớn ở vùng trung du miền núi [21]

Che phủ đất có tác dụng giữ ẩm khi khô hạn, chống xói mòn rửa trôi khi mưa nhiều, đây còn là biện pháp chống cỏ dại Để che phủ đất có thể dùng nhiều biện pháp và nguyên liệu như: xác hữu cơ (phụ phẩm cây trồng…), nilon, biện pháp sinh học (luân canh cây trồng, trồng xen, gối, ) Trong đó biện pháp che phủ đất sinh học, kết hợp với che phủ đất bằng phụ phẩm cây trồng vừa có tác dụng: giữ ẩm, chống xói mòn, bảo vệ và cải tạo đất tốt; vừa không tốn kém, dễ thực hiện lại tăng thêm thu nhập cho nông dân nên được người dân chấp nhận [20][18]

Bảng 2-5 Lợi ích của che phủ trên đất có độ dốc 10%

Giá trị cả năm Đất không che phủ Đất được che phủ

Theo đánh giá của FAO ở Đông Nam Á, hai biện pháp có tác động giảm thiểu thoái hoá đất lớn nhất là biện pháp che phủ đất sinh học và biện pháp

canh tác [28]

2.4.2 Giải pháp giảm thiểu ảnh hưởng xấu tới môi trường của tình trạng

sử dụng phân bón trong trồng trọt

2.4.2.1 Nguyên nhân ảnh hưởng xấu tới môi trường do sử dụng phân bón

Nguyên nhân của tình trạng ô nhiễm môi trường gây ra do sử dụng phân bón nêu lên trong các tài liệu gần đây như sau:

- Sử dụng phân hữu cơ không được xử lý, chế biến (phân chuồng, phân bắc tươi, nước cống rãnh) gây mất vệ sinh.[29]

- Bón phân không cân đối, nặng về sử dụng phân đạm Bón thừa phân

N cây không sử dụng hết do bào mòn và rửa trôi làm nước ngầm có nhiều nitrat có thể ô nhiễm nguồn nước Theo FAO tính bình quân, bón phân không cân đối là nguyên nhân có thể làm giảm hiệu lực của phân bón lớn nhất và có thể đạt tới 50% Nguy hiểm hơn khi người sản xuất vẫn cho là đã và đang bón phân cho cây trồng mà không biết rằng việc liên tục bón phân không cân đối càng làm năng suất cây trồng và hiệu lực của phân bón giảm rất mạnh, đồng thời tạo khả năng vừa suy thoái vừa ô nhiễm môi trường từ phân bón

- Hệ số sử dụng phân hóa học ở trên thế giới nói chung ở nước ta nói riêng còn thấp Hệ số sử dụng phân đạm chỉ đạt 30 - 50%, hệ số sử dụng phân lân chỉ 20 - 30%, hệ số sử dụng phân kali 40 - 60% [4]

- Sử dụng không đúng kỹ thuật nên hiệu lực phân bón thấp [8]

- Sử dụng không cân đối giữa các nguyên tố dinh dưỡng cần thiết cho cây trồng, ngay cả các nguyên tố dinh dưỡng đa lượng N, P, K, suốt một thời gian dài người dân chỉ chú ý tới bón phân N, P mà ít quan tâm đến bổ sung kali cho đất

- Sản xuất các loại phân hữu cơ không đúng phương pháp gây ô nhiễm Chất lượng phân bón không đảm bảo, các loại phân bón N - P - K, hữu cơ vi sinh, do các cơ sở nhỏ lẻ sản xuất trôi nổi trên thị trường không đảm bảo chất lượng đăng ký, nhãn mác bao bì nhái, đóng gói không đúng khối lượng

Người ta ước tính rằng cây trồng chỉ có thể hấp thụ từ 50 - 65% chất dinh dưỡng từ phân đạm vô cơ ở năm đầu, trong khi đó ở phân hữu cơ chỉ khoảng 20 - 30% Do đó, liều lượng bón và thời gian bón là rất quan trọng

2.4.2.2 Nghiên cứu giảm thiểu ảnh hưởng xấu tới môi trường của tình trạng

sử dụng phân bón trong trồng trọt

Hệ thống nông nghiệp bền vững là hệ thống nông nghiệp trong đó phân bón phải bảo đảm trả lại chất dinh dưỡng đã bị lấy đi, ổn định hoặc tăng lượng mùn cho đất, độ chua không biến động theo chiều hướng xấu, không đưa chất độc vào đất và bảo đảm khống chế được xói mòn [10]

Chế độ bón tốt xúc tiến sự phát triển của hệ vi sinh vật đất, cải thiện môi trường vật lý để bộ rễ phát triển tốt, nâng cao hiệu suất sử dụng phân bón của cây Chế độ bón không dẫn đến làm ô nhiễm đất và không khí, không làm

ô nhiễm nguồn nước Chế độ bón tạo ra sản phẩm tốt về mặt chất lượng là chế

độ bón kết hợp phân hữu cơ với phân hóa học và bón một cách cân đối, hợp

lý các chất dinh dưỡng đa và vi lượng

* Thực hiện bón phân theo hệ thống dinh dưỡng cây trồng tổng hợp [10]

Duy trì hay điều chỉnh độ phì nhiêu của đất và cung cấp thức ăn cho cây đến mức tối thích để ổn định năng suất cây trồng như mong muốn qua việc vận dụng tối thích mọi nguồn thức ăn có thể có cho cây một cách tổng hợp Kết hợp thích đáng các loại phân khoáng, các loại phân hữu cơ, mọi tàn thể thực vật, các loại phân ủ hay cây cố định đạm tùy theo hệ thống sử dụng đất và các điều kiện sinh thái xã hội và kinh tế (R.Roy 1995)

Rất coi trọng việc bổ sung chất hữu cơ cho đất: bảo đảm cân bằng hữu

cơ cho đất Đối với đất hàm lượng chất hữu cơ đã xuống thấp thì phải có kế hoạch nâng dần chất hữu cơ cho đất Kết hợp phân khoáng trên cơ sở coi trọng chất hữu cơ Các biện pháp cung cấp chất hữu cơ chủ yếu là :

- Ở các loại đất vốn cằn cỗi ngay cây phân xanh cũng khó phát triển thì có

thể dùng phân hóa học đi trước một bước để tạo nhanh và nhiều sinh khối

Ví dụ : việc bón phân hóa học đi trước một bước ở các vùng đất xấu mà

chăn nuôi chưa phát triển kịp để cân đối với trồng trọt [10]

Bảng 2-6: Tình hình sử dụng phân hóa học và năng suất

trên đất Đông Anh

(số liệu trung bình)

Lượng N+P 2 O 5 +K 2 O(kg/ha)

Năng suất (tạ/ha Cây trồng

Nguồn : Võ Minh Kha, Nguyễn Như Hà,1994

Trên đất đồi xấu , tầng canh tác mỏng, đất chua, pHKCl từ 3,8 - 4,0, lân

và kali đều nghèo, phân xanh cũng khó phát triển, bón phân hóa học cân đối

đi trước một bước làm tăng sinh khối [10]

Bảng 2-7 Ảnh hưởng của phân bón đến khả năng

sản xuất & năng suất đất đồi xấu

Chỉ tiêu theo dõi Không

bón

Bón 45 NPK 6N+21P 2 O 5 +18K 2 O

Bón 90 NPK 12N+42P 2 O 5 +36K 2 O

Nguồn: Võ Minh Kha, Nguyễn Như Hà, 1994 )

- Bón phối hợp phân hữu cơ và phân vô cơ để bảo đảm chất lượng mong muốn

Bảng 2-8 Hàm lượng NO 3 − trong rau thâm canh bằng

phân hóa học & phân chuồng

Nguồn: Nguyễn Văn Hiền, Phan Thúc Đường, Tô Thị Thu Hà, 1996

- Kết hợp tàn thể thực vật, phân chuồng, phân hóa học để bảo đảm phát triển nông nghiệp bền vững

Kết hợp với tàn thể thực vật để giảm bớt lượng phân hóa học bón Dùng phân hóa học cân đối lại chất dinh dưỡng đã lấy đi theo sản phẩm thu hoạch kết hợp với phân chuồng ở mức có thể được đảm bảo cho môi trường bền vững (không để lại những hậu quả do bón nhiều phân hóa học) và chất

lượng nông sản không ảnh hưởng xấu đến con người và vật nuôi [10]

Kết quả thí nghiệm (Bảng 2.10) cho thấy: vụ đầu năng suất ở công thức bón thân lá dứa kết hợp phân hóa học năng suất tăng 30% so với công thức chỉ bón phân hóa học, đến vụ thứ hai thì công thức bón thân lá dứa kết hợp với phân hóa học năng suất tăng gấp 2 công thức chỉ bón đơn thuần phân hóa học Công thức chỉ bón phân hóa học vụ thứ hai năng suất thấp hẳn vì đã xuất hiện bệnh tật do hậu quả của chế độ bón đơn thuần phân hóa học Sai số thí nghiệm cho thấy năng suất giữa công thức bón phối hợp 20 tấn phân chuồng và công thức bón phối hợp 5 tấn phân chuồng chênh lệch nhau không đáng kể Như vậy chỉ cần 5 tấn phân chuồng cũng đủ

Bảng 2-10 Ảnh hưởng của các kiểu phối hợp phân bón

đến khả năng ổn định địa bàn trồng dứa

Công thức

Thí nghiệm quả/ô g/quả kg/ô quả/ô g/quả kg/ô

Năng suất Tấn/ha

20tPc+TLD+NPK 100 575 57,57 79 462 36,50 39,13 5tPc+TLD+NPK 100 561 56,16 90 466 37,50 38,76

tích sau đó bù đủ chất dinh dưỡng cho bằng công thức 2 toàn NPK

* Bón phân cân đối để nâng cao hiệu quả sử dụng phân bón

Khi bón thiếu hoặc quá nhiều một yếu tố nào đó, mặc dù các yếu tố khác được bón đảm bảo cho cây trồng, nhưng vẫn không thể cho năng suất cao, chất lượng tốt, thậm chí có lúc còn giảm năng suất Bón phân cân đối sẽ phát huy hiệu lực của từng yếu tố cao hơn và góp phần bảo vệ môi trường đất, (Lê Văn Khoa 1983[20], Nguyễn Văn Trường, Lê Văn Nghĩa 1997[28])

Sử dụng cân đối P, K với N giảm được lượng N tiêu tốn cho 1 tấn sản phẩm (lúa) khoảng 24 - 26% và hiệu suất N đạt 50 - 88% (Bùi Đình Đinh, 1995[1]) Bón cân đối K với N tăng hiệu suất N trên đất bạc màu 62% (vụ Xuân), 124% (vụ Mùa) so với không bón kết hợp N với K (Nguyễn Văn Bộ, 1993[23])

Trong nghiên cứu bón phân cho ngô ở Mỹ (Bảng 2.11) cho thấy ở vụ đầu chỉ bón phân đạm cho năng suất ngô kém không nhiều (0,32 tấn/ha) so với có bón đủ N,P,K nhưng sau 11 vụ liên tục bón phân không cân đối có thể làm giảm năng suất rất lớn (9,54 tấn/ha), tổng sản lượng mất do bón phân không cân đối trong 11 vụ đạt tới 59,33 tấn/ha Ngoài ra còn làm suy kiệt lân

và kali của đất tới mức mất khả năng sản xuất đồng thời tạo khả năng ô nhiễm môi trường do phân đạm bón mà cây trồng không có khả năng sử dụng hết

Bảng 2-10 Bón phân cân đối, không cân đối và năng suất ngô ở Mỹ

Tổng sản lượng mất trong 11 năm, tấn/ha 59,33

Nguồn: Dẫn theo Nguyễn Văn Bộ, 2003