Ảnh hưởng của phân hữu cơ trong cải thiện độ phì nhiêu đất, năng suất trái chôm chôm (Nephelium lappaceum L.) và sự phát thải khí gây hiệu ứng nhà kính

vii TÓM TẮT Sử dụng phân vô cơ với lượng cao trong thời gian dài góp phần suy giảm độ phì nhiêu đất liếp vườn cây ăn trái và có thể tăng sự phát thải khí gây hiệu ứng nhà kính GHG.. Do

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ

- -

LUẬN ÁN TIẾN SĨ

NGÀNH: KHOA HỌC ĐẤT

MÃ NGÀNH: 62-62-01-03

ẢNH HƯỞNG CỦA PHÂN HỮU CƠ TRONG CẢI THIỆN

ĐỘ PHÌ NHIÊU ĐẤT, NĂNG SUẤT TRÁI CHÔM CHÔM

(Nephelium lappaceum L.) VÀ SỰ PHÁT THẢI KHÍ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ

- -

LUẬN ÁN TIẾN SĨ

NGÀNH: KHOA HỌC ĐẤT

MÃ NGÀNH: 62-62-01-03

ẢNH HƯỞNG CỦA PHÂN HỮU CƠ TRONG CẢI THIỆN

ĐỘ PHÌ NHIÊU ĐẤT, NĂNG SUẤT TRÁI CHÔM CHÔM

(Nephelium lappaceum L.) VÀ SỰ PHÁT THẢI KHÍ

GÂY HIỆU ỨNG NHÀ KÍNH

VÕ VĂN BÌNH

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

PGs.Ts LÊ VĂN HÒA Gs.Ts VÕ THỊ GƯƠNG

2015

i

MỤC LỤC

Trang

LỜI CẢM ƠN ……… iv

LỜI CAM ĐOAN ……… v

KÝ TỰ VIẾT TẮT ……… vi

TÓM TẮT ……… vii

SUMMARY ……… x

DANH SÁCH HÌNH ……… xi

DANH SÁCH BẢNG ……… xiii

CHƯƠNG 1: Giới thiệu ……… 1

1.1 Tính cấp thiết của đề tài 1

1.2 Mục tiêu của đề tài……… 2

1.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu……… 2

1.4 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn ……… 2

1.5 Những đóng góp mới của luận án……… 3

1.6 Nội dung luận án……… 3

CHƯƠNG 2: Tổng quan tài liệu……… 5

2.1 Độ phì nhiêu đất vườn trồng cây ăn trái……… 5

2.1.1 Độ pH của đất liếp vườn cây ăn trái……… 5

2.1.2 Hàm lượng chất hữu cơ trong đất liếp vườn cây ăn trái……… 6

2.1.3 Hàm lượng đạm trong đất……… 7

2.1.4 Hàm lượng lân hữu dụng trong đất……… 9

2.1.5 Hàm lượng kali trao đổi trong đất……… 10

2.1.6 Khả năng hấp phụ cation và cation trao đổi trong đất……… 12

2.1.7 Hàm lượng Calcium trao đổi trong đất……… 13

2.1.8 Hàm lượng magnesium trao đổi trong đất……… 14

2.2 Đặc tính vật lý đất liếp vườn……… 14

2.2.1 Độ nén dẽ của đất……… 14

2.2.2 Dung trọng đất……… 15

2.2.3 Độ bền cấu trúc đất……… 16

2.3 Đặc tính sinh học đất liếp vườn cây ăn trái……… 17

2.4 Hiệu quả cải thiện một số đặc tính đất và năng suất cây trồng…… 18

ii

2.5 Sự phát thải khí gây hiệu ứng nhà kính từ sản xuất nông nghiệp… 19

2.5.1 Sự phát thải khí CO2 từ sản xuất nông nghiệp……… 22

2.5.2 Sự phát thải khí N2O từ sản xuất nông nghiệp……… 23

2.5.3 Sự phát thải khí CH4 từ sản xuất nông nghiệp……… 26

3 Tổng quan về hiện trạng canh tác cây chôm chôm tại khu vực nghiên cứu……… 28

CHƯƠNG 3: Nội dung và phương pháp nghiên cứu……… 31

3.1 Nội dung nghiên cứu……… 31

3.2 Phương pháp nghiên cứu……… 31

3.3 Phương pháp xử lý số liệu 41

CHƯƠNG 4: Kết quả và thảo luận……… 42

4.1 Hiệu quả của phân hữu cơ trong cải thiện một số đặc tính đất…… 42

4.1.1 Hiệu quả của phân hữu cơ trong cải thiện pH đất ……… 42

4.1.2 Hiệu quả của phân hữu cơ trong cải thiện chất hữu cơ trong đất 43 4.1.3 Hiệu quả của phân hữu cơ trong cải thiện đạm hữu dụng……… 44

4.1.4 Hiệu quả của phân hữu cơ trong cải thiện đạm hữu cơ dễ phân hủy trong đất ……… 45

4.1.5 Hiệu quả của phân hữu cơ trong tăng lân hữu dụng trong đất… 47

4.1.6 Hiệu quả của phân hữu cơ trong cải thiện kali trao đổi trong đất……… 48

4.1.7 Hiệu quả của phân hữu cơ cải thiện khả năng trao đổi cation trong đất……… 49

4.1.8 Hiệu quả của phân hữu cơ trong cải thiện calcium trao đổi trong đất ……… 50

4.1.9 Hiệu quả của phân hữu cơ trong cải thiện magnesium trao đổi trong đất vườn……… 51

4.1.10 Phần trăm base bão hòa trong đất vườn chôm chôm………… 53

4.1.11 Hiệu quả của phân hữu cơ trong cải thiện kẽm hữu dụng trong đất vườn……… 54

4.1.12 Hiệu quả của phân hữu cơ trong cải thiện dung trọng đất…… 55

4.1.13 Hiệu quả của phân hữu cơ trong cải thiện độ bền cấu trúc đất 56

4.1.14 Hiệu quả của phân hữu cơ trong cải thiện hô hấp đất……… 57

4.2 Hiệu quả của phân hữu cơ trong cải thiện sinh trưởng và năng suất trái chôm chôm……… 59 4.2.1 Ảnh hưởng của phân hữu cơ đến thời gian ra chồi của cây … 59

iii

4.2.2 Ảnh hưởng của phân hữu cơ đến đường kính của chồi ……… 60

4.2.3 Hiệu quả của phân hữu cơ trong rút ngắn thời gian xử lý ra hoa 61 4.2.4 Hiệu quả của phân hữu cơ trong cải thiện năng suất trái chôm chôm……… 62

4.2.5 Ảnh hưởng dài hạn của phân hữu cơ đến trọng lượng trái và năng suất trái ……… 64

4.2.6 Hiệu quả kinh tế trong phân hữu cơ ……… 66

4.3 Ảnh hưởng của ẩm độ và phân đạm vô cơ đến sự phát thải khí khí gây hiệu ứng nhà kính……… 67

4.3.1 Ảnh hưởng của ẩm độ và phân đạm vô cơ đến sự phát thải khí CO2……… 67

4.3.2 Ảnh hưởng của ẩm độ và phân đạm vô cơ đến sự phát thải khí N2O……… 68

4.3.3 Tổng hàm lượng khí CO2 và N2O tương đương CO2-eq ……… 71

4.4 Ảnh hưởng của phân bón đến sự phát thải khí gây hiệu ứng nhà kính 72 4.4.1 Ảnh hưởng của phân bón đến sự phát thải khí CO2 từ đất theo thời gian……… 72

4.4.2 Ảnh hưởng của phân bón đến sự phát thải khí N2O từ đất theo thời gian……… 78

4.4.3 Sự phát thải khí CH4 từ đất quy ra CO2-eq theo thời gian……… 86

4.4.4 Ảnh hưởng của phân bón đến tổng khí quy ra CO2-eq theo thời gian……… 88

CHƯƠNG 5: Kết luận và đề xuất……… 92

5.1 Kết luận……… 92

5.2 Đề xuất 93

Danh mục các công trình nghiên cứu liên quan đến luận án 94

TÀI LIỆU THAM KHẢO……… 95

PHỤ LỤC A……… 116

PHỤ LỤC B……… 118

iv

CẢM TẠ

Xin chân thành cảm ơn sâu sắc đến

PGs.Ts Lê Văn Hòa là giáo viên hướng dẫn chính đã tận tình hướng dẫn

và dành nhiều thời gian góp ý và hướng dẫn tôi hoàn thành luận án

Gs.Ts Võ Thị Gương là giáo viên hướng dẫn phụ đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo tạo điều kiện thuận lợi để tôi có thời gian triển khai thực hiện thí nghiệm cũng như đóng góp ý hữu ích trong suốt thời gian thực hiện thí nghiệm và hướng dẫn tôi hoàn thành luận án

Chân thành biết ơn:

Thầy Joachim Clemens đã giúp tôi xử lý mẫu, phân tích mẫu và luôn ủng

hộ tôi trong suốt quá trình thực hiện thí nghiệm ngoài đồng Thầy Trần Văn Dũng, Thầy Châu Minh Khôi, Thầy Dương Minh Viễn đã truyền đạt nhiều kinh nghiệm quý báu của quý thầy trong việc hoàn thành luận án

Biết ơn sâu sắc đến gia đình tôi đã ủng hộ và tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất cho tôi thực hiện đề tài

Luận án của tôi được thực hiện tốt là nhờ sự ủng hộ nhiệt tình của Vợ và con tôi

Luận án của tôi sẽ không thực hiện được nếu như không có sự hỗ trợ của chương trình SANSED và cán bộ của Bộ môn Khoa học Đất, Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng, Trường Đại học Cần Thơ

Võ Văn Bình

v

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu “Ảnh hưởng của phân hữu cơ

trong cải thiện độ phì nhiêu đất, năng suất trái chôm chôm (Nephelium

lappaceum L.) và sự phát thải khí gây hiệu ứng nhà kính” được thực hiện bởi

chính bản thân nghiên cứu sinh Võ Văn Bình dưới sự hướng dẫn của PGs.Ts

Lê Văn Hòa và Gs.Ts Võ Thị Gương Các số liệu, kết quả nêu trong luận án

là trung thực và chưa ai công bố trong bất kỳ công trình nào

Tác giả luận án

Võ Văn Bình

vi

KÝ TỰ VIẾT TẮT

GHG: Green House Gas (khí thải “gây hiệu ứng” nhà kính)

ANOVA: Analysis of Variance (phân tích phương sai)

LSD: Least Significant Difference (khác biệt ý nghĩa thấp nhất)

CV: Coefficient of Variation (độ biến động)

CEC: Cation Exchange Capacity (khả năng trao đổi cation)

MWDd: Mean weight diameter dry (Trọng lượng trung bình của đường kính hạt đất qua rây khô)

MWDw: Mean weight diameter wet (Trọng lượng trung bình của đường kính hạt đất qua rây ướt)

IS: Soil instability index (chỉ số độ kết cấu đất không bền)

SI: Soil Stability index (chỉ số độ bền kết cấu đất)

SQ: Stability Quotient (độ bền cấu trúc đất)

Zn: Zinc (kẽm Zn2+)

MPa: MegaPascal (đơn vị áp suất, độ nén dẽ)

vii

TÓM TẮT

Sử dụng phân vô cơ với lượng cao trong thời gian dài góp phần suy giảm độ phì nhiêu đất liếp vườn cây ăn trái và có thể tăng sự phát thải khí gây hiệu ứng nhà kính (GHG) Mục tiêu nghiên cứu của đề tài nhằm đánh giá hiệu quả của các dạng phân hữu cơ trong cải thiện một số tính chất hóa, lý, sinh học đất liếp vườn

và năng suất trái chôm chôm Đồng thời đánh giá ảnh hưởng của bón phân vô cơ

và phân hữu cơ đến sự phát thải khí CO2, N2O, CH4 Thí nghiệm được thực hiện trên đất liếp vườn 17 năm và tuổi cây chôm chôm là 15 năm tại xã Phú Phụng,

huyện Chợ Lách, tỉnh Bến Tre Đất thí nghiệm thuộc biểu loại Endo Protho

Thionic Gleysols Ba loại phân hữu cơ được sử dụng là bã bùn mía, cặn hầm ủ

biogas và phân trùn quế, với liều lượng 18 kg.cây-1 bón kết hợp với phân vô cơ theo khuyến cáo, so với lượng phân vô cơ như nông dân Tất cả nghiệm thức đều được bón vôi nền 7,5 kg.cây-1

Thí nghiệm đánh giá ảnh hưởng của bón phân vô

cơ và phân hữu cơ đến sự phát thải khí CO2, N2O và CH4, được bố trí thu mẫu khí

trên các lô thí nghiệm phân bón hữu cơ và vô cơ, từ vụ bón thứ hai Mẫu khí được thu qua việc sử dụng các ống nhựa được đóng vào đất Mẫu khí được thu theo định kỳ xen kẻ 3 lần/tháng và 1 lần/tháng Thí nghiệm ủ đất trong phòng để khảo sát sự phát thải khí CH4, CO2 và N2O do ảnh hưởng của ẩm độ đất, sử dụng phân

N vô cơ và phân hữu cơ Thí nghiệm gồm các nghiệm thức ở ẩm độ đất 40% và 60%; bón 140 và 200 mg N kết hợp với 0,8 g hữu cơ bã bùn mía

Kết quả phân tích đất cho thấy pH đất, chất hữu cơ, đạm hữu dụng, đạm hữu cơ dễ phân hủy, lân hữu dụng, kali trao đổi, calcium trao đổi, magnesium trao đổi, kẽm trao đổi, phần trăm bazơ bão hòa trong đất, dung trọng đất, độ bền cấu trúc đất, hô hấp đất, sinh trưởng của cây chôm chôm ở các nghiệm thức có

bón phân hữu cơ được cải thiện (p < 0,05) so với nghiệm thức chỉ sử dụng phân

vô cơ Kết quả cải thiện độ phì nhiêu đất qua ba vụ bón phân hữu cơ và vô cơ cân đối đưa đến cải thiện năng suất trái có ý nghĩa Trong vụ thứ 2 sau bón phân hữu

cơ, năng suất trái đạt cao nhất ở nghiệm thức bón phân bả bùn mía, khác biệt có ý nghĩa so với các nghiệm thức khác Sang vụ thứ ba, bón ba dạng phân hữu cơ giúp đạt năng suất cao nhất so với chỉ bón phân vô cơ Nghiệm thức bón phân bã bùn mía đạt 12,3 tấn.ha-1, cặn hầm ủ biogas 12,6 tấn.ha-1

và bón phân trùn quế 12,3 tấn.ha-1, khác biệt có ý nghĩa (p < 0,05) so với chỉ bón phân vô cơ, chỉ đạt

7,5 tấn.ha-1

Sau sáu vụ bón phân hữu cơ, năng suất ở các nghiệm thức bón phân hữu cơ giúp tăng cao 65 – 93% so với nghiệm thức chỉ sử dụng phân vô cơ Trọng lượng trái được cải thiện một cách có hiệu quả ở nghiệm thức bón phân bã bùn mía và cặn hầm ủ biogas Đường kính chồi và chiều dài của chồi tại thời

điểm lá trưởng thành đều cao hơn ở các lô bón phân hữu cơ (p < 0,05) Trong vụ

thứ 6 thời gian ra hoa ở các nghiệm thức bón phân hữu cơ 24 – 26 ngày so với

nghiệm thức chỉ bón phân vô cơ 29 ngày (p < 0.05) Kết quả đạt năng suất rất cao

viii

ở các nghiệm thức bón phân hữu cơ đạt 133 - 145 kg.cây-1

so với nghiệm thức chỉ

sử dụng phân vô cơ đạt 80 kg.cây-1 Trái to hơn, thể hiện qua số trái.kg-1 thấp hơn,

ở các nghiệm thức bón phân hữu cơ (p < 0,05)

Sự phát thải khí trong điều kiện ủ đất trong phòng cho thấy có bón phân hữu

cơ, kết hợp lượng N vô cơ cao trong điều kiện ẩm độ 60% lượng CO2 phát thải cao nhất Trong khi đó, lượng N2O phát thải cao nhất ở các nghiệm thức bón phân

N vô cơ, khác biệt có ý nghĩa (p < 0,05) Sự phát thải khí N2O cao nhất ở ẩm độ đất 40% so với 60% Tổng lượng khí N2O và CO2 (CO2 tương đương) cao nhất ở các nghiệm thức bón phân N vô cơ, cao hơn 480% so với các nghiệm thức có bón hữu cơ bã bùn mía Như vậy bón phân hữu cơ giúp giảm phát thải khí

Trong điều kiện thực tế trên vườn chôm chôm, kết quả thí nghiệm cho thấy phù hợp với kết quả trong phòng, lượng CO2 phát thải cao ở tất cả các nghiệm thức có bón phân hữu cơ Chất cặn hầm ủ biogas phát thải lượng CO2 cao nhất, kế đến là nghiệm thức bón phân bả bùn mía, phân trùn quế và thấp nhất là nghiệm thức chỉ sử dụng phân vô cơ Đối với sự phát thải khí N2O, bón các dạng phân hữu cơ kết hợp với lượng vô cơ cân đối giúp giảm lượng khí N2O có ý nghĩa (p <

0,05) Có sự tương quan giữa nhiệt độ đất (R2 = 0,85), nhiệt độ không khí (R2 = 0,80) và sự phát thải khí CO2 Đồng thời có sự tương quan giữa ẩm độ đất (R2 = 0,91), mực nước trong mương tưới (R2 = 0,67) và sự phát thải khí N2O Hàm lượng N-NH4 và N-NO3 trong đất ở nghiệm thức sử dụng phân vô cơ cao theo nông dân, cao hơn 1,7 - 1,9 lần so với các nghiệm thức sử dụng phân hữu cơ, là yếu tố giải thích sự tăng phát thải khí N2O

Tổng lượng khí phát thải CO2 tương đương (CO2-eq) sau 24 tháng giảm thấp nhất khi bón phân bã bùn mía, kế đến là bón phân trùn quế và bón cặn hầm ủ biogas, cao nhất ở nghiệm thức chỉ sử dụng phân vô cơ, khác biệt có ý nghĩa

thống kê (p < 0,05) Tổng lượng khí phát thải CO2 tương đương giảm có ý nghĩa qua bón phân hữu cơ so với chỉ bón phân vô cơ Sự phát thải khí CH4 rất thấp không đáng kể trên đất liếp vườn trồng chôm chôm

Từ khóa: Phân hữu cơ, độ phì nhiêu đất, vườn chôm chôm, năng suất trái, phát thải

khí gây hiệu ứng nhà kính

Tên đề tài: Ảnh hưởng của phân hữu cơ trong cải thiện độ phì nhiêu đất, năng

suất trái chôm chôm (Nephelium lappaceum L.) và sự phát thải khí gây hiệu ứng

nhà kính

ix

SUMMARY

Long-term application of high level of inorganic fertilizers contribute to soil fertility degradation and greenhouse gas emissions (GHG) The objectives of this study were to (1) evaluate the effect of different organic composts in improving soil properties and rambutan fruit yield; (2) determine the emission of CO2,N2O and CH4 by inorganic and organic amendments Experiment was conducted on rambutan orchard with 17-year-old raised beds and 15-year-old rambutan plants

in Phu Phung village, Cho Lach district, Ben Tre province The soil was classified

as Endo Protho Thionic Gleysols Three different composts including sugarcane

filter mud, biogas sludge and vermi-compost were used that each of 18 kg.plant-1 combined with a low dose of inorganic fertilizer in comparison with farmer‟s practice Lime 7.5 kg.plant-1 was applied to all treatments Evaluation of GHG was carried out in the rambutan orchard from the second crop after organic amendment Gas sampling was executed for two years using the plastic tubes which were inserted on rambutan raised beds Soil incubation in laboratory was carried out to evaluate the GHG emission under the effect of soil moisture content

at 40% and 60%; N fertilizer, and combination with sugarcane filter mud

The results showed that application of three kinds of compost with reduction in inorganic fertilizers led to significantly increase in soil pH, soil organic matter content, soil available nitrogen and phosphorus, soil labile organic nitrogen, exchangeable K, calcium and magnesium, soil exchangeable Zinc, base saturation percentage, soil structure stability, soil respiration and decrease soil

bulk density, in compared with farmers‟ practice (p < 0.05) In the second year,

the highest fruit yield was recorded in the treatment with sugarcane filter mud

compost (p < 0.05) In the third years, fruit yields in all three composts amendments were remarkable increased comparing to that in farmer„s practice (p

< 0.05) Treatment with sugarcane filter mud compost led to increase in fruit weigh of 12.3 tons.hecta-1 and with biogas sludge obtained 12.6 tons.hecta-1 and vermi-compost obtained 12.3 tons.hecta-1 comparing to 37.6 kg.plant-1 of farmers‟ practice In the sixth year/crop after organic amendment, flowering induced time was shorter, 24- 26 days in organic fertilizer treatments compared to 29 days in

farmers‟ practice (p < 0.05) In addition, the diameter and the length of new branches were higher (p < 0.05) in organic fertilizer treatments compared to that

in control one In this sixth crop, fruit yield was incredible increased, 133-145 kg.plant-1 in comparison to 80 kg.plant-1 of farmers‟ practice Fruit weigh was bigger through measuring the number of fruit per kg

Soil incubation in laboratory indicated that organic amendment in combination with high level of inorganic N under 60% soil moisture led to

x

highest CO2 emission In contrast, the highest N2O released was found in

inorganic N application (p < 0.05) comparing to organic added The emission of

N2O in 40% soil moisture was higher than in 60% After seven-day intervals soil incubation, the total CO2 equivalent emission was found highest in the treatments

of inorganic N fertilizer 480% higher than the 0.8 g treatment organic fertilizer sugarcane filter mud compost combined with the inorganic N fertilizer

Under field condition, the results on gas emission were matched with the laboratory test CO2 emission was high in all organic amendment treatments Among composts, CO2 released was highest in biogas sludge, then sugarcane filter mud and vermi-compost compared to farmers‟ practice Concerning N2O, compost amendment resulted in remarkable reduction of N2O gas emission (p <

0.05) There was a correlation between soil temperature (R2 = 0.85), air temperature (R2 = 0.80) and CO2 emission In addition, a correlation was found between soil moisture content (R2 = 0.91), water level in ditches (R2 = 0.67) and

N2O emission Beside soil moisture content of 40- 60% which was suitable for

N2O released, the high content of NH4+ and NO3- in soil of farmers‟ practice, due

to high N fertilizer application, might be the main explanation for this high N2O emission

After two years of monitoring, the total CO2 equivalent emission was found

highest (p < 0.05) in farmers‟ practice 78.42 g.m-2.h-1 compared to the lowest GHG emission in sugarcane filter mud compost 45.71 g.m-2.h-1, vermi-compost 51.76 g.m-2.h-1 and biogas sludge 62.19 g.m-2.h-1 Therefore, organic amendment led to mitigate the CO2 and N2O emission CH4 emission was not recorded in soil incubation experiments and was very little amount in rambutan orchard during two years observed

Keywords: Organic fertilizer, soil fertility, rambutan orchard, fruit yield, greenhouse gas emission

Title: Effects of organic fertilizers in improvement soil fertility, fruit yield

rambutan (Nephelium lappaceum L.) and green house gas emission

xi

Hình 2.1 Hoạt động nông nghiệp tác động đến khí nhà kính ……… 22

Hình 2.2 Sự phát thải khí N2O trong sản xuất nông nghiệp nguồn … 25 Hình 3.1a Sơ đồ nội dung nghiên cứu thí nghiệm 1……… 31

Hình 3.1b Sơ đồ nội dung nghiên cứu thí nghiệm 2 và 3……… 31

Hình 3.2 Bố trí thí nghiệm trong phòng……… 39

Hình 3.3a Cách đặt thùng nhựa thu mẫu khí……… 39

Hình 3.3b Vị trí đặt thùng nhựa và thao tác thu mẫu khí thải trong vườn chôm chôm……… 40

Hình 4.1 Hiệu quả của phân hữu cơ đến pH đất trên vườn chôm chôm 43 Hình 4.2 Hàm lượng chất hữu cơ trong đất vườn chôm chôm……… 44

Hình 4.3 Hàm lượng đạm hữu cơ dễ phân hủy trong đất vườn chôm chôm……… 46

Hình 4.4 Hàm lượng lân hữu dụng trong đất vườn chôm chôm……… 47

Hình 4.5 Hàm lượng kali trao đổi trong đất vườn chôm chôm……… 49

Hình 4.6 Khả năng trao đổi cation trong đất vườn chôm chôm……… 50

Hình 4.7 Hàm lượng calcium trao đổi trong đất trên vườn chôm chôm 51 Hình 4.8 Hàm lượng magnesium trao đổi trong đất vườn chôm chôm 52 Hình 4.9 Phần trăm base bão hòa trong đất vườn chôm chôm…… 53

Hình 4.10 Hiệu quả của phân hữu cơ đến hàm lượng kẽm hữu dụng trong đất……… 55

Hình 4.11 Hiệu quả của phân hữu cơ trong cải thiện dung trọng đất liếp vườn chôm chôm……… 56

Hình 4.12 Hiệu quả của phân hữu cơ trong cải thiện độ bền cấu trúc đất……… 57

Hình 4.13 Thời gian ra chồi của cây chôm chôm sau khi thu hoạch trái……… 60

Hình 4.14a Đường kính chồi tại thời điểm lá trưởng thành ………… 61

Hình 4.14b Hiệu quả của phân hữu cơ trong cải thiện sự phát triển của chồi trong thời gian xử lý ra hoa……… 61

Hình 4.15 Các nghiệm thức bón phân hữu cơ cây phát triển tốt dẫn đến thời gian xử lý ra hoa sớm hơn ……… 62

Hình 4.16 Hiệu quả cải thiện trọng lượng trái trên mỗi cây chôm chôm ……… 63

xii

Hình 4.17 Số trái chôm chôm.kg-1……… 65 Hình 4.18 Năng suất trái chôm chôm ở vụ thứ 6 bón phân hữu cơ… 65 Hình 4.19 Ảnh hưởng của ẩm độ và phân đạm vô cơ đến sự phát thải

khí CO2 từ đất vườn chôm chôm (A): đất không bón phân hữu cơ;

(B): đất được bổ sung phân hữu cơ……… 68 Hình 4.20a Ảnh hưởng của ẩm độ và phân đạm vô cơ đến phát thải

khí N2O từ đất vườn chôm chôm (A): đất không bón phân hữu

cơ; (B): đất được bổ sung phân hữu cơ……… 69 Hình 4.20b Hàm lượng đạm hữu dụng còn lại trong đất sau khi thu

Hình 4.21 Ảnh hưởng của ẩm độ đến sự phát thải khí N2O từ đất

vườn chôm chôm khi bón 14 g đạm vô cơ ……… 70 Hình 4.22a Ảnh hưởng của phân bón đến phóng thích CO2 từ đất

của các vườn xung quanh thí nghiệm (bốn thời điểm cùng với

thời gian thu mẫu trong thí nghiệm)……… 75 Hình 4.22b Ảnh hưởng của phân bón đến phóng thích CO2 từ đất tích

Hình 4.23a Tương quan giữa nhiệt độ không khí và hàm lượng CO2

Hình 4.23b Tương quan giữa nhiệt độ đất và hàm lượng CO2 phóng

Hình 4.24a Ảnh hưởng của phân bón đến phóng thích N2O từ đất của

các vườn xung quanh thí nghiệm (bốn thời điểm cùng với thời

gian thu mẫu trong thí nghiệm)……… 81 Hình 4.24b Ảnh hưởng của phân bón đến phóng thích N2O từ đất tích

Hình 4.25a Tương quan giữa hàm lượng N2O phóng thích từ đất và

Hình 4.25b Tương quan giữa hàm lượng N2O phóng thích từ đất và

Hình 4.26 Ảnh hưởng của phân bón đến tổng phóng thích CO2 và

N2O từ đất quy ra CO2-eq (kg.ha-1) tích lũy theo thời gian………… 90 Hình phụ lục A Mô tả phẩu diện đất tại điểm thí nghiệm……… 117

xiii

Bảng 2.1 Ước tính phần trăm diện tích của 10 tỉnh/thành phố bị ngập nặng

nhất theo kịch bản nước biển dâng 1 m……… 20 Bảng 2.2 Đánh giá cấp bệnh cháy lá của cây chôm chôm……… 29 Bảng 3.1 Đặc tính đất trước khi bố trí thí nghiệm……… 32 Bảng 3.2 Hàm lượng dinh dưỡng của phân hữu cơ trong thí nghiệm……… 33 Bảng 3.3 Phương pháp phân tích đất……… 33 Bảng 3.4 Thể tích nước cần làm ẩm lượng đất khô cho các loại đất khác

Bảng 4.1 Hàm lượng đạm hữu dụng trong đất vườn chôm chôm ………… 45

Bảng 4.2 Hiệu quả của phân hữu cơ trong cải thiện hô hấp đất liếp vườn

Bảng 4.3 Hiệu quả cải thiện năng suất trái chôm chôm tấn.ha-1 ………… 63 Bảng 4.4 Hiệu quả kinh tế của các nghiệm thức bón phân ở vụ thứ 3 …… 66 Bảng 4.5 Hiệu quả kinh tế của các nghiệm thức bón phân ở vụ thứ 3 …… 67 Bảng 4.6 Tổng hàm lượng khí CO2-eq phát thải sau 7 ngày……… 71

Bảng 4.7 Ảnh hưởng của phân bón đến phát thải CO2 từ đất theo thời gian 73 Bảng 4.8 Ảnh hưởng của phân bón đến phóng thích N2O từ đất theo thời

Bảng 4.9 Hàm lượng N-NH4 và N-NO3 trong đất có liên quan đến sự phát

Bảng 4.10 Ảnh hưởng của phân bón đến phát thải CH4 từ đất quy ra CO2-eq

Bảng 4.11 Ảnh hưởng của phân bón đến tổng lượng CO2 và N2O phóng

thích từ đất quy ra CO2-eq theo thời gian……… 89

- 1 -

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU 1.1 Tính cấp thiết của đề tài

Vườn cây ăn trái vùng đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) được xem là vùng trồng cây ăn trái quan trọng, hiện nay có gần 300.000 ha với sản lượng hơn 3 triệu tấn/năm, chiếm khoảng 38% về diện tích và 46% về sản lượng trái cây của cả nước (Niên giám thống kê, 2010) Trong đó chôm chôm

(Nephelium lappaceum L.) là cây ăn trái có giá trị dinh dưỡng và hiệu quả

kinh tế khá cao, được trồng nhiều ở các tỉnh như Bến Tre, Vĩnh Long, Tiền Giang Huyện Chợ Lách, Bến Tre là vùng trọng điểm trồng cây ăn trái, diện tích trồng cây chôm chôm là 1.744 ha, mang lại hiệu quả kinh tế cao cho nông dân Tuy nhiên, phần lớn nông dân canh tác chôm chôm theo kinh nghiệm truyền thống, bón phân chưa hợp lý, năng suất trái thấp khoảng 20 tấn.ha-1 so với khả năng đạt được khoảng 100 tấn.ha-1, nếu được áp dụng biện pháp canh tác tốt

Với điều kiện tự nhiên ở đồng bằng sông Cửu Long, vườn cây ăn trái được trồng trong khu vực có bờ bao ngăn lũ đồng thời được lên liếp Nhiều vườn đã có tuổi liếp trên ba mươi năm và có biểu hiện suy giảm độ phì nhiêu đất Sự giảm độ phì nhiêu tự nhiên về mặt hóa, lý, sinh học đất thể hiện qua

pH đất thấp, hàm lượng chất hữu cơ trong đất thấp và sự giảm khả năng cung cấp các dưỡng chất cần thiết cho cây trồng như N, P, K, Ca, Mg, độ bền cấu trúc đất kém, đất trở nên nén dẽ, giảm khả năng thấm nước và thóat nước (Diczbalis, 2002; Lê Văn Khoa, 2004, Võ Thị Gương, 2010; Pham Van Quang and Vo Thi Guong, 2011) Về mặt sinh học đất, đất vườn đã được lên liếp lâu năm, hoạt động của vi sinh vật đất giảm đưa đến sự chuyễn hóa dưỡng chất

kém, giảm sự đối kháng trong kiểm sóat bệnh hại từ đất (Shibistova et al.,

2009) Sự nghèo dưỡng chất và giảm độ hữu dụng chất dinh dưỡng trong đất đưa đến sự sinh trưởng và phát triển của cây trồng bị hạn chế, năng suất và phẩm chất kém (Brady and Weil, 2002) Do đó, đánh giá sự bạc màu dinh dưỡng trong đất và nghiên cứu biện pháp cải thiện độ phì nhiêu về mặt hóa, lý

và sinh học đất là rất cần thiết Mặt khác, sử dụng nhiều hóa chất nông nghiệp, cung cấp phân bón vô cơ với lượng lớn góp phần quan trọng trong phát thải khí gây hiệu ứng nhà kính, chiếm từ 10 - 15% tổng lượng khí phát thải

(Desjardins et al., 2002; Smith et al., 2007a; IPCC, 2007) Sự phát thải khí gây

hiệu ứng nhà liên quan đến các kiểu sử dụng đất, sử dụng phân bón đều có liên quan đến sự phát thải khí từ đất Hệ thống canh tác thâm canh, sử dụng lượng lớn phân bón, đặc biệt là phân N, góp phần quan trọng trong phát thải khí

- 2 -

N2O, CO2 và khí CH4 (Bouwman, 1990; IPCC, 2001; 2007; Smith et al.,

2007a) Hiện nay chưa có số liệu nghiên cứu về sự phát thải khí trong điều kiện canh tác vườn cây ăn trái ở ĐBSCL, đặc biệt trong điều kiện nông dân sử dụng lượng phân vô cơ cao trên vườn cây ăn trái

Do đó vấn đề cải thiện độ phì nhiêu đất liếp vườn cây ăn trái lâu năm, cải thiện năng suất trái, đồng thời ảnh hưởng của biện pháp cải thiện này đến sự phát thải khí gây hiệu ứng nhà kính theo chiều hướng nào là vấn đề cần thiết được nghiên cứu, nhằm cung cấp cơ sở khoa học và khuyến cáo cải thiện kỹ thuật canh tác trong thực tế sản xuất giúp tăng năng suất, tăng thu nhập cho nông dân, giảm tác động bất lợi đến môi trường

1.2 Mục tiêu của đề tài

- Đánh giá hiệu quả của các dạng phân hữu cơ trong cải thiện một số tính chất hóa, lý, sinh học đất liếp vườn và năng suất trái chôm chôm

- Nghiên cứu ảnh hưởng của bón phân vô cơ và phân hữu cơ đến sự phát thải khí CH4, CO2, N2O trên đất liếp vườn trồng chôm chôm

1.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đất liếp vườn trồng chôm chôm lâu năm tại huyện Chợ Lách, tỉnh Bến Tre được chọn làm đối tượng nghiên cứu của luận án Phạm vi nghiên cứu của

đề tài là sử dụng các dạng phân hữu cơ và lượng vô cơ cân đối để cải thiện độ phì nhiêu đất, năng suất trái chôm chôm và thời gian xử lý ra hoa nghịch vụ Đồng thời, đề tài đánh giá sự phát thải khí gây hiệu ứng nhà kính từ phân hữu

cơ kết hợp với lượng vô cơ cân đối

1.4 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

Ý nghĩa khoa học

Kết quả nghiên cứu của luận án cung cấp thông tin cơ bản về các tính chất hóa, lý và sinh học đất vườn trồng chôm chôm, làm cơ sở khoa học cho việc áp dụng phân hữu cơ để cải thiện sự bạc màu đất liếp vườn trồng cây ăn trái lâu năm, duy trì và nâng cao độ phì nhiêu đất, cải thiện năng suất trái, tăng lợi nhuận qua rút ngắn thời gian ra hoa nghịch vụ của chôm chôm Đồng thời, cung cấp số liệu khoa học về ảnh hưởng của sử dụng phân bón vô cơ và hữu

cơ đến sự phát thải khí gây hiệu ứng nhà kính trong quá trình canh tác vườn chôm chôm

Ý nghĩa thực tiễn

Kết quả của luận án giúp đánh giá được hiệu quả của ba loại phân hữu cơ trong cải thiện độ phì nhiêu đất và cung cấp dinh dưỡng cho cây trồng Kết quả của luận án còn giúp ứng dụng thực tế lượng phân hữu cơ, kết hợp phân

- 3 -

vô cơ cân đối trong tăng cao năng suất trái, giúp xử lý ra hoa trái vụ sớm, kết quả là nâng cao đáng kể lợi nhuận cho nông dân; mặt khác còn giúp giảm thiểu được sự phát khí thải gây hiệu ứng nhà kính và ô nhiễm môi trường trong canh tác vườn chôm chôm

1.5 Những đóng góp mới của luận án

- Đánh giá được yếu tố bất lợi trên đất liếp vườn trồng chôm chôm lâu

năm; hiệu quả của các dạng phân hữu cơ trong cải thiện một số đặc tính hóa học đất, tăng cao năng suất trái chôm chôm, rút ngắn thời gian xử lý ra hoa nghịch vụ

- Xác định được lượng khí phát thải gây hiệu ứng nhà kính qua việc sử dụng phân bón vô cơ và hữu cơ từ đất liếp vườn trồng chôm chôm Qua đó, khuyến cáo biện pháp giúp giảm lượng khí thải gây hiệu ứng nhà kính trong canh tác vườn cây ăn trái

1.6 Nội dung luận án

Đề tài nghiên cứu của luận án được thực hiện qua bốn thí nghiệm chính Nội dung luận án được trình bày trên khổ giấy A4, được đóng thành tập, tổng cộng có 170 trang và được cơ cấu thành các chương mục như sau:

- Chương 1: Giới thiệu

Khu vực nghiên cứu có nguy cơ bị suy giảm độ màu mỡ của đất, ảnh hưởng đến năng suất trái và quá trình canh tác có liên quan đến khí thải nhà kính

- Chương 2: Tổng quan tài liệu

Sự suy giảm độ phì nhiêu đất liếp vườn cây ăn trái lâu năm, ảnh hưởng đến khả năng cung cấp dưỡng chất cần thiết cho cây, đồng thời gây giảm năng suất trái và phát khí thải nhà kính trong sản xuất nông nghiệp

- Chương 3: Phương pháp nghiên cứu

Ảnh hưởng của phân hữu cơ trong cải thiện đặc tính hóa, lý, sinh học của đất liếp vườn và năng suất trái được dựa theo phương pháp nghiên cứu của

Diczbalis (2002), Vo Thi Guong et al (2009) Thí nghiệm đánh giá sự phát thải khí nhà kính được dựa theo phương pháp của Clemens et al (2006) và Silva et al (2008)

- Chương 4: Kết quả và thảo luận

Bón phân hữu cơ với lượng 18 kg.cây-1.năm-1 trên nền vôi 7,5 kg.cây-1kết hợp với lượng 1,5 kg N, 1,0 kg P2O5 và 1,7 kg K2O giúp cải thiện được các đặc tính hóa học, vật lý, sinh học đất, sinh trưởng cây trồng, tăng năng suất trái, thời gian ra hoa nghịch vụ sớm và giúp giảm thiểu được khí thải gây hiệu

- 4 -

ứng nhà kính so với chỉ bón phân vô cơ ở lượng cao theo tập quán canh tác của nông dân

- Chương 5: Kết luận và đề xuất

Bón phân hữu cơ kết hợp với lượng vô cơ cân đối giúp cải thiện được độ phì nhiêu đất, tăng năng suất trái, rút ngắn thời gian ra hoa nghịch vụ, tăng hiệu quả kinh tế và giúp giảm thiểu được khí thải gây hiệu ứng nhà kính trên đất liếp vườn trồng chôm chôm lâu năm tại Chợ Lách, Bến Tre

- 5 -

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Độ phì nhiêu đất vườn trồng cây ăn trái

Sự suy kiệt dinh dưỡng trong đất được xem như là một loại hình chính của bạc màu đất (Marschner, 1990) Hầu hết các cation kiềm trong đất là những nguyên tố di động nên dễ bị rửa trôi cũng góp phần rất lớn vào việc làm cho đất bị chua và làm giảm độ bão hoà base trong đất (Landon, 1991; Võ Thị

Gương và ctv., 2010; Châu Minh Khôi và ctv., 2012) Đất bạc màu về mặt lý

hóa học là yếu tố bất lợi cho các phản ứng hóa học xảy ra trong đất liên quan đến độ phì nhiêu đất và sinh học đất, gây giảm sinh trưởng và phát triển của cây trồng (Marschner, 1990; Pham Van Quang, 2013)

Sự suy giảm độ phì nhiêu đất thể hiện qua sự nén dẽ, xói mòn đất, mất chất hữu cơ, suy kiệt dinh dưỡng và ô nhiễm đất (Oldeman, 1994; Syers, 1997; Fageria, 2012) Sử dụng phân bón hóa học lâu dài với liều lượng cao làm ảnh hưởng suy giảm độ phì nhiêu đất và giảm hoạt động của vi sinh đất (Võ Thị

Gương và ctv., 2006) Việc lên liếp vườn lâu năm cũng là nguyên nhân tác động đến chất hữu cơ và độ phì nhiêu đất (Raynet et al., 1996; Võ Thị Gương

và ctv., 2010) Phế phẩm thực vật, phân hữu cơ ủ hoai bón vào đất giúp cải

thiện sự bạc màu đất và giúp cải thiện năng suất cây trồng (Ngô Thị Hồng

Liên và Võ Thị Gương, 2007; Võ Thị Gương và ctv., 2010; Steven, 2011; Dương Minh Viễn và ctv., 2011) Kết quả thí nghiệm qua một vụ canh tác và

sử dụng phân bón hữu cơ có khuynh hướng giúp cải thiện một số đặc tính hóa

học và sinh học đất (Vo Thi Guong et al., 2009) Có nhiều nghiên cứu chứng

minh sự suy thoái đất của vùng đồng bằng sông Cửu Long trong những năm gần đây, trên những vùng canh tác lúa, vùng trồng cây ăn trái và rau màu (Võ

Thị Gương et al., 2009; Võ Thị Gương và ctv., 2010; Lê Thị Thanh Chi và

ctv., 2010; Dương Minh Viễn và ctv., 2011; Pham Van Quang and Vo Thi

Guong, 2011; Châu Thị Anh Thy và ctv., 2013; Pham Van Quang, 2013) Biện

pháp cải thiện suy thoái đất ở tầng mặt và tầng đất bên dưới cần có thời gian lâu dài (Dexter and Zoebisch, 2005; Pham Van Quang and Vo Thi Guong, 2011; Pham Van Quang, 2013) Do tập quán sử dụng phân bón của nông dân thường là phân N vô cơ cao, trong khi phân hữu cơ thì rất ít, đây là yếu tố đưa đến suy giảm độ phì nhiêu đất

2.1.1 pH của đất liếp vườn cây ăn trái

pH đất được xem là yếu tố ảnh hưởng đến sự hữu dụng của dưỡng chất trong đất, hoạt động của vi sinh vật đất và sự chuyển hoá chất hữu cơ trong đất

- 6 -

(Christopher et al., 2001) Cây ăn trái có thể phát triển tốt ở pH đất khoảng 5 –

8, nhưng tốt nhất ở pH 6 – 7 Đất có pH dưới 4,5 gây nhiều bất lợi cho sự sinh trưởng và phát triển của cây, dưỡng chất kém hữu dụng, giảm các hoạt động

của vi sinh vật có ích trong đất (Dauda et al., 2008)

Sự chua hoá của đất vườn cây ăn trái tăng dần theo thời gian của tuổi liếp, ghi nhận pH đất của liếp vườn trồng cam quýt giảm ở tầng mặt 0 – 15 cm

và tầng 15 – 30 cm có xu hướng giảm (Võ Thị Gương và ctv., 2005; 2010)

Đất vườn lên liếp từ 7 đến 9 năm có pH đất của vườn lên liếp, khoảng 5,3, khác biệt ý có nghĩa so với đất vườn có tuổi liếp từ 16 đến 26 năm, với pH trong khoảng 4,6 – 4,7 và đất vườn có tuổi liếp 33 năm có pH khoảng 3,5 thấp nhất so với các vườn có tuổi liếp trẻ hơn Sự giảm pH đất theo thời gian lên liếp do nhiều yếu tố kết hợp như một phần cation base được cây trồng hấp thu

và rửa trôi theo thời gian (Võ Thị Gương và ctv., 2010) và đồng thời, sự tích

luỹ ion H+ tăng dần, dẫn đến dưỡng chất trong đất mất cân đối Theo kết quả

nghiên cứu của Võ Thị Gương và ctv (2006) pH đất của vườn trồng sầu riêng

ở tầng mặt 0 – 20 cm và tầng 20 – 40 cm ở ba độ tuổi liếp 7 năm, 15 năm và

25 năm, pH đất biến động từ 4,6 – 5,0 Đất vườn trồng chôm chôm có tuổi liếp

32 và vườn sầu riêng có tuổi liếp 17 năm tại huyện Chợ Lách – Bến Tre, pH

đất tương ứng là 3,9 và 5,0 Theo một nghiên cứu khác của Võ Thị Gương và

ctv (2010) pH đất ở bốn độ tuổi liếp trên các vườn trồng cam trọng điểm của

vùng Hậu Giang biến động từ 4 - 4,5 thấp hơn so với pH giới hạn của cây có

múi Theo kết quả nghiên cứu của Võ Văn Bình và ctv (2014), vườn chôm

chôm có tuổi liếp 17 năm pH đất thấp 3,3 gây bất lợi cho hoạt động của vi sinh đất, sinh trưởng, phát tiển của cây và năng suất

Theo nghiên cứu của Pham Van Quang and Vo Thi Guong (2011) khảo sát hai nhóm đất vườn cây ăn trái có độ tuổi (≤ 30 năm) và nhóm vườn (> 30 năm) ở tầng (0 - 20 cm) và (20 - 50 cm), pH của đất thấp, nghèo chất hữu cơ,

độ hữu dụng các dưỡng chất trong đất kém, họat động vi sinh vật giảm theo độ

tuổi của vườn cây ăn trái Vi sinh vật phân giải chất hữu cơ rất mẫn cảm với

điều kiện pH đất và chúng hoạt động tốt nhất với điều kiện pH trung tính, đủ

dưỡng chất (Châu Minh Khôi, 2000; Shibistova et al., 2009)

2.1.2 Hàm lượng chất hữu cơ trong đất liếp vườn cây ăn trái

Chất hữu cơ được xem là chỉ tiêu quan trọng để đánh giá sức sản xuất của đất và có thể hấp thu được kim loại nặng, giảm hàm lượng kim loại nặng

di chuyển vào nước ngầm và hạn chế cây hấp thu kim loại nặng (Diczbalis, 2002; Fageria, 2012) Chất hữu cơ giúp duy trì chất lượng đất, giảm ô nhiễm

môi trường và giúp sản xuất nông nghiệp bền vững (Lal, 1993; Lind et al.,

Minh Khôi và ctv., 2012; Fageria, 2012) và là một trong những chỉ tiêu để đánh giá chất lượng đất (Chenu et al., 2000; Steven, 2011)

Hàm lượng chất hữu cơ trong đất liếp vườn cây ăn trái một số tỉnh ở Đồng bằng sông Cửu Long là khá thấp, có nơi chỉ khoảng từ 1,6 – 2,8%, đưa đến đất nghèo dinh dưỡng, bị nén dẽ, độ bền cấu trúc đất kém, họat động của

vi sinh vật trong đất rất thấp, dẫn đến tiến trình chuyển hóa dinh dưỡng trong

đất thấp (Võ Thị Gương và ctv., 2010; Pham Van Quang and Vo Thi Guong, 2011; Pham Van Quang et al., 2012) Đất liếp vườn có thời gian lên liếp lâu

năm làm suy giảm về phì nhiêu đất, giảm họat động của vi sinh vật đất

(Raynet et al., 1996; Shibistova et al., 2009; Võ Thị Gương và ctv., 2010)

Đất liếp vườn cây có múi lâu năm thể hiện rất rõ về tính chất bất lợi như pH, hàm lượng chất hữu cơ, các cation trao đổi, độ bão hòa base và các nguyên tố

vi lượng Cu, Zn đều thấp (Võ Thị Gương và ctv., 2010) Tăng chất hữu cơ

trong đất qua sử dụng phân bã bùn mía giúp cải thiện được chất lượng đất vì chất hữu cơ giữ vai trò quan trọng trong tiến trình lý, hóa và sinh học đất qua ảnh hưởng của chúng lên cấu trúc đất, khả năng giữ nước, khả năng trao đổi cation, tạo phức chất với ion kim loại và giúp tăng động của vi sinh vật đất

(Shibistova et al., 2009; Diczbalis, 2002; Lind et al., 2003; Steven, 2011)

2.1.3 Hàm lƣợng đạm trong đất

Đạm là dưỡng chất quan trọng của nhiều hợp chất cần thiết của cây trồng

(Mengel and Kirkby, 1987; Cassman et al., 1996) và là thành phần chính của

tất cả các amino acid tạo thành protein, enzyme mà các hợp chất này kiểm soát toàn bộ tiến trình sinh học bên trong cây Trên hầu hết các loại đất, bón phân

N giúp tăng trưởng của cây đặc biệt là sự phát triển thân lá (Ken, 2001) và cây được cung cấp N đầy đủ, thân lá và chồi phát triển tốt, bộ rễ phát triển cân đối hơn so với cây thiếu N Thông thường đạm dạng amonium trao đổi và hoà tan trong dung dịch đất, nitrite và nitrate chiếm ít hơn 2% của tổng lượng đạm trong đất (Nyle and Ray, 1999) và đạm dạng NO3-

và NO2- được tạo thành từ

sự phân huỷ háo khí của các hợp chất hữu cơ trong đất hoặc từ phân bón

- 8 -

Theo nghiên cứu của Schnitzer (2004) cho rằng, chất hữu cơ chứa khoảng 5% N, do đó khoảng 95% hàm lượng đạm tổng trong đất liên quan đến chất hữu cơ của đất N hữu dụng trong phân hữu cơ giúp tăng sinh trưởng và phát triển của cây (Diczbalis, 2002; Steven, 2011) Sự phân hủy chất hữu cơ

và phóng thích N thường xảy ra nhanh khi chỉ số C/N thấp so với chỉ số của lignin và polyphenol (Senevirantne, 2000) Sự phóng thích N từ sự phân hủy chất hữu cơ giúp cây trồng hấp thu tốt hơn so với N vô cơ và giảm được sự

mất đạm do rửa trôi (Cline and Silvernail, 2002) Theo Witty et al (1979) cho

rằng nguồn đạm du nhập vào trong đất qua việc bón phân đạm vô cơ, hoạt động của vi sinh vật cố định đạm, bên cạnh sự quang tổng hợp, sự cố định đạm sinh học là phản ứng sinh hoá học quan trọng nhất trong đời sống của vi

sinh vật trên trái đất Tương tự, theo nghiên cứu của Monaco et al (2008) bón

phân hữu cơ liên tục 11 năm giúp cải thiện các đặc tính vật lý, hóa học, sinh học đất, đồng thời giúp gia tăng chất hữu cơ trong đất và cung cấp lượng đạm hữu dụng cao cho cây trồng trong lúc phân hủy Tiến trình chuyển khí N2trong khí quyển thành hợp chất hữu cơ chứa đạm và sau đó trở thành đạm hữu dụng cho cây trồng có sự tham gia của một vài loài vi sinh vật đất (Shibistova

et al., 2009) Bên cạnh đó, chất hữu cơ trong đất có tương quan chặt với N

tổng số trong đất (Stevenson, 1982) nhưng đạm hữu dụng lại tương quan

không cao với chất hữu cơ hoặc đạm tổng số trong đất (Cassman et al., 1996)

Theo kết quả nghiên cứu của Diczbalis (2002) bón hữu cơ từ cống rãnh đã được ủ hoai với lượng 20 kg.cây-1

liên tục trong 3 năm giúp cải thiện đạm hữu dụng trong đất vườn chôm chôm (10 – 60 mg.kg-1

đất) Theo Craswell and Lefroy (2001) bón phân hữu cơ giúp gia tăng khả năng giữ đạm và những dưỡng chất cần thiết cho cây trồng, đồng thời sự phân hủy của chất hữu cơ trong đất cung cấp nhiều dưỡng chất cần thiết cho đất, đây là yếu tố rất quan trọng làm tăng độ màu mỡ đất và năng suất cây trồng

Theo kết quả nghiên cứu của Võ Thị Gương và ctv (2005) cho thấy hàm

lượng đạm tổng số trong đất vườn trồng cam có tuổi liếp từ 7 đến 26 năm biến động từ 0,16 – 0,23 % Hàm lượng đạm tổng số trong đất liếp vườn trông sầu riêng là 17 năm và liếp vườn trồng chôm chôm là 15 năm tại huyện Chợ Lách-

Bến Tre tương ứng 0,16 – 0,12 % (Võ Thị Gương và ctv., 2006) Tầng đất (15

-30 cm) của vườn có tuổi liếp từ 16 và 26 năm có lượng đạm tổng số rất thấp

so với thang đánh giá đất của (Kyuma, 1976) và đối với vườn có tuổi liếp 33 năm hàm lượng đạm tổng số thấp ở tầng đất 0 - 30 cm Hàm lượng đạm hữu

cơ dễ phân hủy giảm dần theo tuổi liếp, vườn có tuổi liếp càng cao thì hàm lượng đạm hữu cơ dễ phân hủy càng giảm và ở tầng đất (0 - 15 cm) hàm lượng đạm hữu cơ dễ phân hủy ở vườn có tuổi liếp 16, 26 và 33 năm tương ứng là

- 9 -

281,5 mg.kg-1, 252 mg.kg-1 và 210,7 mg.kg-1 đất và tương tự ở tầng đất (15-30 cm) hàm lượng đạm hữu cơ dễ phân hủy tương ứng là 250,1 mg.kg-1

, 240 mg.kg-1 và 190 mg.kg-1 đất (Võ Thị Gương và ctv., 2010) Theo Pham Van

Quang and Vo Thi Guong (2011) khảo sát hai nhóm đất vườn cây ăn trái có độ tuổi (≤ 30 năm) và nhóm vườn (> 30 năm), đạm tổng số và đạm hữu dụng dạng NH4+ và NO3- cao không khác biệt ý nghĩa giữa các nhóm đất Theo Bauer and Black (1981) thì canh tác lâu năm làm giảm chất hữu cơ trong đất,

N hữu cơ giảm 25% trong trong 20 năm và giảm 35% trong 60 năm canh tác Theo kết quả nghiên cứu của Hồ Văn Thiệt (2006) thì bón phân hữu cơ với lượng 10 tấn.ha-1

trên đất vườn trồng cây chôm chôm lâu năm sau 1 vụ giúp cải thiện hàm lượng đạm hữu dụng từ 5,6 lên 10,7 mg.kg-1 đất Tương tự, theo

kết quả nghiên cứu của Võ Thị Gương và ctv (2010) thì tăng chất hữu cơ

trong đất giúp tăng tính đệm của đất, giúp cải thiện tính chất vật lý đất, tăng khả năng giữ nước và dưỡng chất, tăng lượng đạm hữu cơ dễ phân hủy, đạm hữu dụng và hoạt động vi sinh vật đất

2.1.4 Hàm lƣợng lân hữu dụng trong đất

Mặc dù lân tổng số hiện diện cao trong đất, nhưng lân hữu dụng thường

có giới hạn cho sự sinh trưởng và phát triển của cây trồng (Abel et al., 2002)

Chu trình chuyển hóa P trong đất rất có ý nghĩa cho sự sinh trưởng của thực vật, đặc biệt trong điều kiện stress (Marschner, 1995).Lân thường rất ít bị mất trong dung dịch đất, nhưng thiếu lân thường xuất hiện ở nhiều đất canh tác trên thế giới, lân là nguyên tố dinh dưỡng chính trong sinh trưởng, phát triển

và ảnh hưởng rất lớn đến năng suất cây trồng (Buresh et al., 1997)

Lân là nguyên tố thiết yếu cho tất cả các sinh vật sống như vi khuẩn, xạ khuẩn, nấm và protozoa trong đất phân giải lân hữu cơ, tuy nhiên P trong đất không hiện diện ở hình thức đơn như trong tự nhiên, mà nó luôn luôn ở hình

thức liên kết với các nguyên tố khác rất phức tạp (Hu et al., 2005) Sự hiện

diện của chất hữu cơ làm tăng tỷ lệ khoáng hóa lân do tăng hoạt động của enzym phosphatase hoặc do acid hữu cơ và phenol có thể hòa tan một cách dễ

dàng và tạo chelate với chất hữu cơ (Hu et al., 2005) Theo Nguyễn Tử Siêm

và ctv (2000), hầu hết các hệ thống cây trồng cân bằng lân hữu cơ thường

bằng không hoặc âm vì chỉ riêng vi sinh vật đất đã tiêu tốn 10g P2O5 để tiêu để phân hủy 1g xenlulose khi phân giải hữu cơ và độ hữu dụng của lân được gia tăng, khi cung cấp chất hữu cơ thông qua tiến trình phóng thích P hữu dụng từ phân hữu cơ trong suốt tiến trình phân hủy sẽ là nguồn cung cấp P liên tục, hạn chế sự cố định P Cây trồng hấp thu P ở dạng anion H2PO4- hoặc HPO42- Trong các loại đất chua, hàm lượng các ion Fe, Al và Mn cao, chúng phản ứng

- 10 -

nhanh chóng với ion H2PO4- tạo thành hợp chất lân không hòa tan (Trần Kim

Tính, 1999; Do Thi Thanh Ren et al., 1993) vàkhác với nguyên tố N, P luôn giữ ở dạng oxyt hóa bên trong cây Hàm lượng lân hữu dụng trong đất rất thấp, trên đất chua-phèn P bị cầm giữ do phản ứng với Fe, Al và các hydroxite của chúng tạo ra những chất kết tủa mà cây trồng không sử dụng được và độ hữu dụng cũng phụ thuộc vào pH của đất (Trần Kim Tính, 1999) Độ hữu dụng của P trong đất cũng phụ thuộc vào pH của đất, pH tối hão để cây hấp thu lân từ 5,5 – 7,0 và ở điều kiện oxy hoá như đất liếp thì lân bị cố định nhiều (Pham Van Quang and Vo Thi Guong, 2011; Pham Van Quang, 2013) Trong đất lân tổng số chia làm hai dạng lân hữu cơ và lân vô cơ (Tisdale and Nelson, 1975) và tỉ lệ này, phụ thuộc vào nguồn gốc hình thành đất, lân hữu cơ thường chiếm từ 20 – 80% lân tổng số và hàm lượng lân vô cơ gia tăng theo độ sâu phẫu diện đất, trong khi hàm lượng lân hữu cơ cao nhất ở tầng mặt Dưỡng chất lân có vai trò rất quan trọng trong việc tạo năng lượng biến dưỡng của cây và hiện diện trong enzyme điều khiển các phản ứng hoá học với nhiều nguyên tố khác để tạo nên cấu trúc thực vật (Terry and Ulrich, 1974) Khi thiếu P cây nhỏ, chồi ngọn kém phát triển, hệ thống rễ phát triển rất kém, lá có màu xanh đậm do hàm lượng diệp lục tố tăng, sự phân chia và sự dãn nở tế bào xảy ra chậm, sự hô hấp và quang hợp đều giảm (Terry and Ulrich, 1974)

Theo Châu Minh Khôi và ctv (2012), bón phân hữu cơ bã bùn mía với lượng

10 kg.cây-1 giúp gia tăng hàm lượng P dễ tiêu trong đất (thuộc nhóm đất

Haplic Acrisols) trồng Gấc so với không bón hữu cơ

Theo Võ Thị Gương và ctv (2010), hàm lượng lân dễ tiêu trong đất ở

vườn có tuổi liếp lớn hơn 30 năm cao nhất và được đánh giá ở mức giàu lân và vườn có tuổi liếp nhỏ hơn 10 năm đến vườn có tuổi liếp từ 12 đến 28 năm tìm thấy hàm lượng lân dễ tiêu trong đất ở khoảng trung bình đến khá Khảo sát hai nhóm đất vườn cây có múi có độ tuổi (≤ 30 năm) và nhóm đất vườn (> 30 năm) ở tầng (0 - 20 cm) và (20 - 50 cm) P trong đất ở mức rất giàu (Pham Van Quang and Vo Thi Guong, 2011) Sự giàu P trong đất liếp vườn cây ăn trái có thể do sự lưu tồn P qua việc bón phân P với lượng cao trong nhiều năm canh

tác (Võ Thị Gương và ctv., 2010) Theo nghiên cứu của Brady and Weil

(1996) cho rằng sự tích lũy P trong đất qua nhiều năm do cung cấp từ phân bón đã làm bão hòa khả năng cố định lân trong đất

2.1.5 Hàm lƣợng kali trao đổi trong đất

Kali là nguyên tố đa lượng rất quan trọng đối với sự sinh trưởng của cây trồng và kali giữ nhiều vai trò sinh lý quan trọng hoạt hoá các enzyme, tham gia tổng hợp protein, vận chuyển carbohydrate, kiểm soát tính thấm và pH của

- 11 -

màng tế bào (Evans and Wildes, 1971) Kali có vai trò điều hoà sự bốc thoát hơi nước của cây thông qua cơ chế đóng mở khẩu, đồng hoá nitrate, làm tăng tốc độ ngậm nước của nguyên sinh chất, giúp cây chịu hạn, chịu rét tốt hơn (Humble and Hsiao, 1970) Theo nghiên cứu của Diczbalis (2002) công thức bón N, P, K cho cây chôm chôm (1,53 kg N, 0,85 kg P2O5, 1,71 kg

K2O)/cây/mùa, đặc biệt ở giai đoạn mang trái rất cần kali, nếu thiếu kali trong giai đoạn này làm giảm màu sắc và phẩm chất trái

Phân chuồng khá giàu kali, cho nên trên nền đất đã có bón nhiều phân chuồng thì kali thể hiện hiệu lực sẽ không rõ (Nguyễn Mỹ Hoa, 2003) Theo

kết quả nghiên cứu của Võ Thị Gương và ctv (2006) hàm lượng kali trao đổi

trong đất liếp vườn trồng chôm chôm 15 năm và liếp vườn trồng sầu riêng 17 năm tại huyện Chợ Lách- Bến Tre tương ứng 0,33 và 0,21 cmol.kg-1 đất, hàm lượng này đều nằm trong mức trung bình so với thang đánh giá hàm lượng kali trao đổi trong đất của (Kyuma, 1976) Hàm lượng kali trao đổi trong đất liếp vườn trồng cam tại Hậu Giang ở mức trung bình thấp (0,28 – 0,34 cmol.kg-1 đất) và số liệu thu thập được có đến 55 % nhà vườn bón kali thấp

hơn so với khuyến cáo (Võ Thị Gương và ctv., 2010) Trên đất vườn trồng sầu

riêng có tuổi liếp 15 năm hàm lượng kali trao đổi trong đất rất thấp khoảng 0,16 cmol.kg-1 thuộc nhóm nghèo kali (Võ Thị Gương và ctv., 2010) Theo kết

quả nghiên cứu của Diczbalis (2002) bón hữu cơ từ cống rãnh đã được ủ hoai với lượng 20 kg.cây-1 liên tục trong 3 năm giúp cải thiện kali trao đổi trong đất vườn chôm chôm (> 0,4 cmol.kg-1 đất) đủ đáp ứng cho cây trồng Theo Diczbalis (2002) cho rằng hàm lượng kali trong đất tối hảo lớn hơn 0.4 cmol.kg-1 đất và hàm lượng kali trong lá là 0.65% và trái 0.88% trên giống

chôm chôm Rongrieng Theo kết quả nghiên cứu của Lê Văn Bé và ctv (2006)

thì bón phân với tỉ lệ K/N thấp thì tăng sự cháy lá chôm chôm Bón đủ K giúp gia tăng kích thước trái và phẩm chất trái Theo kết quả nghiên cứu của Võ

Văn Bình và ctv (2014), bón kali với tỉ lệ K/N khoảng gần 1 kết hợp với phân

hữu cơ làm giảm số lá bị cháy và tăng năng suất trái chôm chôm khác biệt ý nghĩa so với chỉ sử dụng phân vô cơ theo tập quán với K/N rất thấp

Theo Pham Van Quang and Vo Thi Guong (2011) khảo sát hai nhóm đất vườn cây ăn trái có độ tuổi (≤ 30 năm) và nhóm vườn (> 30 năm) ở tầng mặt (0 - 20 cm) và tầng (20 - 50 cm) hàm lượng K trao đổi trong đất ở mức trung bình Bón phân hữu cơ bã bùn mía với lượng 10 tấn.ha-1 kết hợp phân vô cơ cân đối giúp tăng hàm lượng kali trao đổi ở vườn trồng chôm chôm và sầu riêng (Hồ Văn Thiệt, 2006) Mặt khác, bón thân lá cây dã quỳ trên đất vườn trồng cam và bưởi giúp tăng hàm lượng kali trao đổi khác biệt có ý nghĩa

- 12 -

thống kê so với nghiệm thức đối chứng bón theo nông dân (Võ Thị Gương và

ctv., 2010)

2.1.6 Khả năng hấp phụ cation và cation trao đổi trong đất

Khả năng hấp phụ cation của đất được định nghĩa như là tổng cation trao

đổi được hấp phụ trên bề mặt keo đất (Dierolf et al., 2001) Khả năng hấp phụ

cation của một loại đất, được xác định bởi các loại keo có trong đất và bởi khả năng hấp phụ cation của chính bản thân các loại keo đất này (Nguyễn Mỹ Hoa, 2003) và đất cát có khả năng hấp phụ cation thấp hơn đất có hàm lượng sét cao

và đất có hàm lượng chất hữu cơ cao, khả năng hấp phụ cation thường cao Theo Phạm Văn Quang and Võ Thị Gương (2011) khảo sát hai nhóm đất vườn cây ăn trái có độ tuổi (≤ 30 năm), CEC trung bình 19,2 cmol.kg–1 đất ở tầng mặt (0 - 20 cm) và 18,7 cmol.kg–1 đất ở tầng (20 - 50 cm) và nhóm vườn (> 30 năm) CEC trung bình 16,7 cmol.kg–1 đất ở tầng mặt and 15,8 cmol.kg–1 đất ở tầng (20 - 50 cm)

Khả năng hấp phụ cation của một loại đất được xác định bằng NH4OAC

pH 7 hoặc BaCl2 1M pH 8,1 Do đó, Khi pH gia tăng khả năng hấp phụ cation gia tăng do một số keo có điện tích thay đổi sẽ tích điện âm trong điều kiện pH cao (Nguyễn Mỹ Hoa, 2003) và khả năng hấp phụ cation ở điều kiện thực tế đồng ruộng được xác định bằng dung dịch không đệm được gọi là khả năng

hấp phụ cation hữu hiệu Theo kết quả nghiên cứu của Võ Thị Gương và ctv

(2005) thì khả năng hấp phụ cation của đất giảm theo tuổi liếp và khác biệt có

ý nghĩa giữa liếp có độ tuổi là 7 năm và 9 năm hấp phụ cation tương ứng là 24,1 và 19,8 cmol.kg-1 đất và riêng các vườn có tuổi lên liếp là 16 và 33 năm, khả năng hấp phụ cation tương ứng là 19,3 và 14,9 cmol.kg-1 đất được đánh giá ở mức trung bình khá Kết quả nghiên cứu tại huyện Chợ Lách, tỉnh Bến Tre, trên đất liếp vườn trồng chôm chôm 15 năm và liếp vườn trồng sầu riêng

17 năm tuổi cho thấy khả năng hấp phụ cation trong đất dao động 14,2 – 12,9 mg.100g-1 đất Kết quả nghiên cứu của Diczbalis (2002), bón hữu cơ từ cống rãnh đã được ủ hoai với lượng 20 kg.cây-1 liên tục trong 3 năm giúp cải thiện cation trao đổi trong đất vườn chôm chôm (> 0,7 cmol.kg-1 đất)

Theo kết quả nghiên cứu của Võ Thị Gương và ctv (2010), kết quả phân

tích trên 60 mẫu đất vườn cây có múi ở hai tầng đất 0 - 15 cm và 15 - 30 cm của cả bốn độ tuổi liếp vườn nhỏ hơn 10 năm, vườn 12 đến 18 năm, vườn 22 đến 28 năm và vườn trên 30 năm cho thấy khả năng trao đổi cation của đất biến động trung bình từ 16,2 đến 18,7 cmol.kg-1 đất Theo kết quả nghiên cứu

của Tất Anh Thư và ctv (2013), cũng có kết luận rằng, vườn cây ăn trái có

- 13 -

tuổi liếp trên 30 năm, khả năng hấp phụ cation (11,1 cmol.kg-1 đất) thấp hơn vườn có tuổi liếp 7 – 10 năm (15,4 cmol.kg-1

đất)

2.1.7 Hàm lƣợng calcium trao đổi trong đất

Calcium có vai trò quan trọng trong việc giảm độc chất nhôm vì calcium hiện diện cao ở vùng rễ giúp cản trở sự hấp thu Al của cây trồng (Foy, 1974) calcium rất cần thiết cho việc hình thành hệ thống rễ, đồng thời giúp giảm độ thấm của màng tế bào, có thể ngăn cản sự xâm nhập của sắt và nhôm di chuyển vào màng tế bào Ngoài ra, calcium đối kháng với nhiều cation khác, đặc biệt là các nguyên tố vi lượng nên hạn chế sự xâm nhập quá của các ion này vào cây (Hanson, 1984) Theo nhiều nghiên cứu của Kinraide and Parker

(1987); Yan et al (1992); Yermiyahu et al (1997a) cho rằng, khi cung cấp

calcium vượt quá giới hạn gây ức chế sinh trưởng của cây trồng Yếu tố để xác định nhu cầu calcium cho sự sinh trưởng tối hão của cây trồng là nồng độ các cation khác trong dung dịch hoà tan bên ngoài, do calcium sẵn sàng bị thay thế bởi các cation khác (Burstrom, 1968) Theo kết quả phân tích mẫu đất trước

khi tiến hành thí nghiệm của Võ Thị Gương và ctv (2006), cho thấy hàm

lượng calcium trao đổi của vườn chôm chôm 15 năm tuổi và sầu riêng 17 năm tuổi tương ứng 4,0 và 1,51 meq.100g-1 đất thuộc nhóm thấp so với thang đánh giá calcium trao đổi của (Marx and Steven, 1999) Hàm lượng calcium trao đổi ở vườn có tuổi liếp 30 năm thấp hơn so với vườn có tuổi liếp thấp 10 và 18 năm tuổi và thời gian canh tác càng lâu, lượng calcium bị mất do quá trình rửa trôi và cây hấp thu, ngoài ra do tập quán canh tác của nông dân không bón vôi

và sử dụng các loại phân bón không chứa calcium đã góp phần làm giảm

calcium trao đổi trong đất (Võ Thị Gương và ctv., 2010) Theo kết quả nghiên cứu của Châu Minh Khôi và ctv (2012), bón phân hữu cơ bã bùn mía với

lượng từ 5-10 kg.cây-1

giúp gia tăng hàm lượng Ca2+ trên đất (thuộc nhóm đất

Haplic Acrisols) trồng Gấc so với không bón hữu cơ Kết quả nghiên cứu của

Diczbalis (2002) calcium rất cần thiết cho cây chôm chôm và hàm lượng cây hấp thu sau đạm, kali và thí nghiệm bón hữu cơ từ cống rãnh đã được ủ hoai với lượng 20 kg.cây-1 liên tục trong 3 năm giúp cải thiện hàm lượng calcium trao đổi trong đất vườn chôm chôm (> 0,5 cmol.kg-1 đất)

Theo Nguyễn Thế Đặng và Nguyễn Thế Hùng (1999) qua các thí nghiệm và thực tiễn bón vôi ở Việt Nam, bón vôi được xem vừa như một biện pháp cải tạo đất, vừa như một biện pháp kỹ thuật có hiệu quả nhanh bằng tăng năng suất cây trồng, đặc biệt là ở những loại đất có độ chua cao Bón vôi trước tiên có ảnh hưởng đến cân bằng cation giữa keo đất và dung dịch đất (Do Thi

Thanh Ren et al., 1993) và cation Ca2+ trong vôi sẽ trao đổi và đẩy các cation

- 14 -

dinh dưỡng như NH4+

, K+, từ bề mặt keo đất ra để cung cấp chất dinh dưỡng cho cây Vai trò của vôi khi bón vào đất cũng được thể hiện qua việc thúc đẩy quá trình khoáng hóa, giúp tăng khả năng hữu dụng của dưỡng chất trong đất

(Vo Thi Guong et al., 1995) Theo các kết quả phân tích cho thấy thứ tự các

nguyên tố mà cây hấp thu được xếp như sau: N>K>Ca>P>Mg (Diczbalis, 2002)

2.1.8 Hàm lượng magnesium trao đổi trong đất

Magnesium là thành phần cấu tạo của diệp lục tố và rất di động trong cây, trong lá, hàm lượng magnesium chiếm khoảng 15 – 20% (Clarkson and Hanson, 1980) và magnesium ảnh hưởng đến sự chuyển hoá CO2, liên quan đến sự tạo đường và tinh bột Nhiều enzyme xúc tác các phản ứng tổng hợp protein và biến dưỡng năng lượng cần có sự hiện diện của magnesium và nhu cầu magnesium cho sinh trưởng và phát triển của cây trồng trung bình là 0,5% của tổng trọng lượng chất khô của cây (Terry and Ulrich, 1974) và tuy nhiên, khi thiếu magnesium tạm thời trong giai đoạn sinh trưởng thì không ảnh hưởng đến năng suất của cây trồng

Theo kết quả nghiên cứu của Võ Thị Gương và ctv (2010) cho thấy hàm

lượng magnesium trao đổi trong đất ở các vườn có độ tuổi liếp nhỏ hơn 10 năm, vườn 12 – 18 năm, vườn 22 – 28 năm và vườn lớn hơn 30 năm tuổi biến động trong khoảng từ 4,1 – 5,84 cmol.kg-1 đất và được đánh giá ở mức cao so với thang đánh giá magnesium trao đổi của (Marx and Steven, 1999) Theo Pham Van Quang and Vo Thi Guong, (2011) khảo sát hai nhóm đất vườn cây

ăn trái có độ tuổi (≤ 30 năm) và nhóm đất vườn (> 30 năm) ở tầng mặt (0 - 20 cm) và ở tầng (20 - 50 cm) hàm lượng Mg2+ ở mức thấp và có khác biệt ý nghĩa giữa hai nhóm đất vườn có tuổi liếp khác nhau

Theo nghiên cứu của Dương Minh Viễn và ctv (2007) và Võ Thị Gương

và ctv (2010) thì bón thân lá cây dã quỳ trên đất vườn trồng cam giúp cải

thiện hàm lượng magnesium trao đổi so với chỉ bón phân vô cơ Theo nghiên

cứu khác của Võ Thị Gương và ctv (2010), bón phân hữu cơ bã bùn mía có bổ sung nấm Trichoderma giúp tăng có ý nghĩa lượng Ca trao đổi so với chỉ bón

phân vô cơ và bón thân lá cây dã quỳ và bón phân vô cơ

2.2 Đặc tính vật lý đất liếp vườn

2.2.1 Độ nén dẽ của đất

Sự nén dẽ là quá trình phá vỡ cấu trúc đất, tăng độ chặt của đất làm giảm thể tích các tế khổng trong đất, tăng dung trọng, giảm độ xốp, giảm khả năng thấm nước , quá trình này xảy ra khi có lực bên ngoài tác động làm cho

- 15 -

các hạt đất nén lại Nhiều vùng đất ở đồng bằng sông Cửu Long đã được khai thác và sử dụng khá triệt để qua nhiều thế hệ, để có được năng suất và sản lượng cao, người dân địa phương đã áp dụng nhiều biện pháp canh tác như làm đất thủ công hoặc cơ giới, rửa phèn, bón phân, cùng với tiến trình tự nhiên của đất có thể làm cho đất bị nén dẽ (Lê Văn Khoa, 2004) Theo kết quả

nghiên cứu của Võ Thị Gương và ctv (2005) trên đất liếp trồng cam có tỷ lệ

sét cao, hàm lượng chất hữu cơ trong đất thấp qua thời gian lên liếp lâu năm thì tình trạng nén dẽ của đất đã xảy ra Kết quả đo độ chặt của đất trên các vườn trồng cam có tuổi liếp 26 và 33 năm tuổi cho thấy ở tầng đất mặt 0 – 15

cm tương ứng là 2,8 MPa, ở tầng đất 15 – 30 cm độ nén dẽ của đất rất cao từ 5,60 – 5,83 MPa và ở tầng đất 30 – 45 cm có độ nén dẽ là 3,0 – 4,7 MPa Theo

Materechera et al (1992) độ chặt của đất các vườn cây ăn trái trên ngưỡng 3

MPa được xem là đất bị nén dẽ và ảnh hưởng đến sự phát triển của bộ rễ, giảm

khả năng thấm nước và hấp thu chất dinh dưỡng Theo Sonu et al (2008) cho

rằng, đất bị nén dẽ làm giảm khả năng thấm nước, giữ nước trong đất kém, giảm độ thoáng khí trong đất, đồng thời có ảnh hưởng đến sự sinh trưởng và phát triển của cây trồng, nhất là trong điều kiện đất khô hạn, thiếu nước tưới

Theo Lê Văn Khoa (2004) cho rằng, dung trọng được dùng để tính tổng lượng nước có thể được giữ bởi đất theo một thể tích nhất định và cũng để đánh giá khả năng phát triển của rễ cây trồng, mức độ thoáng khí của đất Đồng thời, khi dung trọng của đất cao, tế khổng trong đất giảm sẽ hạn chế sự phát triển của hệ rễ cây trồng, giới hạn khả năng hấp thu dinh dưỡng, hấp thu nước và cuối cùng là năng suất cây trồng giảm Dung trọng của đất phụ thuộc vào cấp hạt của đất, hàm lượng chất hữu cơ trong đất, độ chặt và cấu trúc đất

(Trần Văn Chính, 2006) Theo kết quả nghiên cứu của Võ Thị Gương và ctv

(2005), khảo sát trên liếp vườn trồng cam quýt tại Cần Thơ cho thấy dung trọng trên các vườn có tuổi liếp 7 đến 16 năm có biến động từ 0,9 – 1,1 g.cm-3được xem là đất không bị nén dẽ và vườn có tuổi liếp 26 đến 33 năm có dung trọng khoảng 1,3 g.cm-3

khá cao Các loại đất có dung trọng thấp thường là

- 16 -

những loại đất có kết cấu tốt, hàm lượng mùn cao (Nguyễn Thế Đặng và Nguyễn Thế Hùng, 1999)

Theo kết quả nghiên cứu của Võ Thị Gương và ctv (2010), dung trọng

đất liếp vườn trồng sầu riêng 17 năm và liếp vườn chôm chôm 15 năm cho thấy, ở tầng đất (0 – 20 cm) tương ứng 1,12 và 1,15 g.cm-3; ở tầng đất (20 -

40 cm) tương ứng 1,25 và 1,13 g.cm-3; ở tầng đất (40 - 60 cm) tương ứng 1,24 và 1,19 g.cm-3 Đất có dung trong vượt quá 1,2 g.cm-3 nằm trong khoảng đất bị nén dẽ theo thang đánh giá dung trọng đất của (Karchinski, 1965)

Theo kết quả nghiên cứu của Châu Thị Anh Thy và ctv (2013), bón phân bã

bùn mía với lượng 18 kg.cây-1 qua 2 vụ liên tiếp giúp cải thiện dung trọng đất vườn chôm chôm, khác biệt ý nghĩa so với đối chứng chỉ sử dụng phân vô

giúp giữ nước và thoát nước tốt (Ekwue, 1992; Esawy et al., 2009) Nấm trong

đất có tác dụng liên kết các hạt đất lại với nhau và tạo thành những đoàn lạp to

(Bossuyt et al., 2001) Trong khi đó, vi khuẩn trong đất giúp ổn định các cỡ

hạt sét - thịt trong đất (Tisdall, 1994) Theo Haynes and Naidu (1998) cho rằng, tăng cường thêm chất hữu cơ vào đất, giúp đất gia tăng diện tích bề mặt, dẫn đến tăng kích thước đoàn lạp, đồng thời giúp tăng khả năng thấm và giữ nước, làm giảm dung trọng đất và đóng váng bề mặt Các kết quả nghiên cứu khác cũng có kết luận rằng sử dụng phân hữu cơ được xem là biện pháp lâu dài và giúp duy trì ổn định chất hữu cơ trong đất, đồng thời bón phân hữu cơ không những cải thiện các tính chất vật lý, hóa học và sinh học đất, mà còn

cung cấp thêm nguồn dinh dưỡng cần thiết cho cây trồng (Khaleel et al., 1981; Davies and Albrigo, 1994; Dauda et al., 2008; Võ Thị Gương và ctv., 2010; Dương Minh Viễn và ctv., 2011; Châu Minh Khôi và ctv., 2012) Bón phân

hữu cơ kết hợp với lượng vô cơ cân đối giúp cải thiện độ bền cấu trúc đất, ẩm

độ thể tích và ẩm độ hữu dụng vườn cây ăn trái ở tầng (0 - 10 cm) có khác biệt

ý nghĩa so với chỉ sử dụng phân vô cơ (Trần Bá Linh và ctv., 2013) Tương tự, kết quả nghiên cứu của Châu Thị Anh Thy và ctv (2013), bón phân bã bùn

- 17 -

mía với lượng 18 kg.cây-1

qua 2 vụ liên tiếp giúp tăng độ bền cấu trúc đất vườn chôm chôm, khác biệt ý nghĩa so với đối chứng chỉ sử dụng phân vô cơ

2.3 Đặc tính sinh học đất liếp vườn cây ăn trái

Hệ vi sinh vật đất đóng vai trò quan trọng trong việc chuyển hóa chất hữu cơ và góp phần cải thiện tính chất lý, hóa đất và bản thân sinh vật đất sau khi chết đi cũng trở thành chất hữu cơ và được phân hủy là một trong những nguồn cung cấp chất dinh dưỡng rất tốt cho cây trồng (Võ Thị Gương, 2002) Trong đất quần thể vi sinh vật rất đa dạng có rất nhiều vi sinh vật có lợi và có khả năng cố định đạm, phân giải lân cho cây trồng hay phân hủy xác bã thực vật thành mùn, tăng độ hữu dụng (Nguyễn Thanh Hiền, 2003) Theo Sparling (1997) tất cả nguồn hữu cơ bón vào đất đều thông qua chu trình phân hủy của

vi sinh vật đất và phóng thích ra đạm, lân và lưu huỳnh bởi sự khoáng hóa chất hữu cơ, đồng thời giúp gia tăng cộng đồng vi sinh vật đất và làm thay đổi môi trường đất Sự giảm mật số nấm, vi khuẩn trong đất liếp lâu năm ngoài việc ảnh hưởng bất lợi đến các tiến trình sinh học như sự khoáng hoá chất hữu cơ trong đất thì ảnh hưởng bất lợi về mặt vật lý đất là đất càng chặt, tế khổng trong đất kém, trao đổi khí và vận chuyển dưỡng chất kém gây ra bất lợi cho

sự phát triển của rễ và sinh trưởng của cây trồng (Võ Thị Gương và ctv.,

2010)

Theo Bot and Benites (2005) hoạt động của vi sinh vật như vi khuẩn, xạ khuẩn, nấm và protozoa trong đất có phân giải lân hữu cơ thông qua quá trình khoáng hóa carbon hữu cơ trong đất Quần thể vi sinh vật đóng vai trò quan trọng trong việc phân hủy xác bã hữu cơ, tham gia vào các phản ứng sinh hóa trong đất, làm tăng độ phì nhiêu đất và ảnh hưởng đến tính chất vật lý đất có lợi cho cây trồng, mật số vi sinh vật trong tầng đất mặt liếp vườn 33 năm tuổi

rất thấp so với các vườn có tuổi liếp 7, 9 và 26 năm (Võ Thị Gương và ctv.,

2005) Các nhóm vi sinh vật trong đất, thường được quan sát là: vi khuẩn, xạ khuẩn, tuyến trùng, trùng đất, nấm, tảo, động vật nguyên sinh, virus và hệ vi sinh vật đất này đóng vai trò quan trọng trong các tiến trình phân huỷ chất hữu

cơ, cung cấp dưỡng chất hữu dụng cho cây trồng, giúp đất phát triển cấu trúc,

chống xói mòn đất (Bot and Benites, 2005) Theo Dương Minh và ctv (2003) phân lập nhiều dòng nấm Trichoderma spp từ các vườn cam quýt tại Tiền

Giang, Đồng Tháp, Vĩnh Long và Cần Thơ có khả năng khống chế hiệu quả

đối với sự phát triển của nấm Fusarium solani gây bệnh thối rễ trên cam quýt Theo Dương Minh (2004) nấm Trichoderma phân bố rộng khắp trên thế giới

có thể sống và phát triển trong điều kiện dinh dưỡng, nhiệt độ, ẩm độ khác nhau và có khả năng phòng trị các loại nấm bệnh hại rễ cây ăn trái và rau màu

- 18 -

như Fusarium, Rhizoctonia, Selerotium, Colletotrichum, Verticilium… và trứng tuyến trùng hại rễ Sự kết hợp chủng vi khuẩn Rhizobium với dung dịch

lân chứa vi khuẩn và Trichoderma làm tăng sinh trưởng của cây, hấp thu đạm

và năng suất (Rudresh et al., 2004)

Kết quả đo hô hấp đất thông qua nồng độ CO2 (mg.kg-1 đất) theo thời gian một tuần, hai tuần và bốn tuần sau khi ủ đất, trên hai tầng đất 0 – 20 và 20 – 40 cm của mẫu đất đầu vụ tại hai vườn thí nghiệm, có sự chênh lệch giữa hai vườn có tuổi liếp khác nhau, đất liếp vườn sầu riêng 15 năm tuổi có quần thể

vi sinh vật trong đất nhiều hơn so với đất liếp vườn chôm chôm 25 năm tuổi

(Võ Thị Gương và ctv., 2005) Theo kết quả nghiên cứu của Võ Thị Gương và

ctv (2010) cho rằng, sự hô hấp đất được đánh giá hoạt động của vi sinh vật đất

thông qua việc phát thải CO2 và hô hấp đất tăng cao sau các tuần ủ, ở các nghiệm thức có bón phân hữu cơ bã bùn mía và cây phân xanh (thân lá cây dã quỳ), khác biệt có nghĩa so với chỉ bón phân vô cơ Theo Dương Minh Viễn

và ctv (2011), phân hữu cơ càng hoai mục thì hàm lượng CO2 thoát ra càng giảm là do sự khoáng hóa của chất hữu cơ Theo Hồ Văn Thiệt (2006); Ngô Thị Hồng Liên và Võ Thị Gương (2007) khi bón phân hữu cơ, hữu cơ vi sinh thì sự hô hấp đất gia tăng khác biệt ý nghĩa so với không bón hữu cơ Bón phân hữu cơ vào đất giúp quần thể vi sinh vật trong đất hoạt động mạnh, vì phân hữu cơ là nguồn cung cấp dinh dưỡng và năng lượng chủ yếu cho nhiều sinh vật đất (Bot and Benites, 2005) và bón liên tục phân hữu cơ giúp gia tăng sinh khối vi sinh vật đất, đồng thời kích thích hoạt động của các enzyme Kết

quả nghiên cứu của Shibistova et al (2009) bón phân hữu cơ bã bùn mía, cặn

hầm ủ biogas, phân trùn quế với lượng 18 kg.cây-1 trong hai vụ liên tiếp giúp

tăng sinh khối vi sinh vật đất liếp vườn chôm chôm khác biệt so với đối chứng

không bón hữu cơ

2.4 Hiệu quả cải thiện một số đặc tính đất và năng suất cây trồng

Theo nhiều nghiên của của Võ Thị Gương và ctv (2005; 2010); Ngô Thị Hồng Liên và Võ Thị Gương (2007); Dương Minh Viễn và ctv (2011),

bón phân hữu cơ với lượng 10 tấn.ha-1 trên đất liếp vườn cây ăn trái có sự gia tăng hàm lượng hữu cơ trong đất khác biệt có ý nghĩa thống kê so với không

bón hữu cơ Tương tự, nhiều nghiên cứu của Hồ Văn Thiệt (2006); Vo Thi

Guong et al (2009); Châu Thị Anh Thy và ctv (2013), bón phân bã bùn mía

với lượng 18 kg.cây-1 qua 2 vụ liên tiếp giúp cải thiện chất hữu cơ trong đất vườn chôm chôm, khác biệt ý nghĩa so với đối chứng chỉ sử dụng phân vô

cơ Theo kết quả nghiên cứu của Võ Văn Bình và ctv (2014), bón phân hữu

cơ kết hợp với lượng vô cơ theo khuyến cáo (1,5 kg N, 1,0 kg P2O5 và 1,7 kg

- 19 -

K2O) cây-1.năm-1

giúp tăng hàm lượng chất hữu cơ trong đất, Kali trao đổi,

% base bão hòa và năng suất trái chôm chôm cao hơn khác biệt ý nghĩa thống

kê so với chỉ sử phân vô cơ (2,2 kg N, 1,5 kg P2O5 và 0,3 kg K2O).cây-1.năm

-1 theo tập quán

Theo Võ Thị Gương và ctv (2010), bón phân hữu cơ bã bùn mía với

lượng 10 tấn.ha-1 trên đất của vườn bưởi lên liếp 30 năm và vườn cam tuổi liếp 26 năm, có sự gia tăng hàm lượng chất hữu cơ trong đất khác biệt ý nghĩa so với chỉ sử dụng phân vô cơ và bón 20 tấn.ha-1 thân lá dã quỳ tươi Tăng chất hữu cơ trong đất qua sử dụng phân bã bùn mía giúp cải thiện được chất lượng đất vì chất hữu cơ giữ vai trò quan trọng trong tiến trình lý, hóa và sinh học đất qua ảnh hưởng của chúng lên cấu trúc đất, khả năng giữ nước, khả năng trao đổi cation, tạo phức chất với ion kim loại và giúp tăng động

của vi sinh vật đất (Shibistova et al., 2009; Diczbalis, 2002; Lind et al., 2003;

Steven, 2011) Kết quả nghiên cứu của Leu (2003) cho thấy kết quả phân tích trên vườn cây ăn trái sau khi sử dụng phân hữu cơ liên tục 11 năm thì chất hữu cơ tăng từ 1 - 9 %, khả năng trao đổi cation từ 6.66 - 24.7 meq.100g-1đất Đạm hữu dụng 46-123 kg.ha-1 Ngoài ra chất hữu cơ còn góp phần làm gia tăng độ phì nhiêu đất giúp tăng sinh trưởng cây trồng qua cung cấp nước, dinh dưỡng và tăng năng suất cây trồng

2.5 Sự phát thải khí gây hiệu ứng nhà kính từ sản xuất nông nghiệp

Nông nghiệp chiếm 37% diện tích bề mặt của trái đất và sự phát thải khí

CH4 chiếm 52% và N2O 84% có nguồn gốc từ nông nghiệp (Smith et al.,

2007b) Nông nghiệp phóng thích một lượng lớn CO2, CH4 và N2O vào khí

quyển (Cole et al., 1997; IPCC, 2001; Paustian et al., 2004) và khí CO2 phóng thích từ vi sinh vật phân hủy chất hữu cơ hoặc đốt thực vật (Christensen, 2004; Janzen, 2004; Smith, 2004b) Khí CH4 phát thải từ phân hủy chất hữu cơ trong điều kiện yếm khí, nhiều nhất là từ lên men đường ruột của động vật nhai lại,

tồn trữ phân và lúa nước (Mosier et al., 1998) Khí N2O phóng thích phần lớn

từ chuyển hóa N bởi vi sinh vật đất và thường lượng N hữu dụng vượt mức

nhu cầu của cây trồng (Smith and Conen, 2004; Oenema et al., 2005)

Khí gây hiệu ứng nhà kính từ nông nghiệp do con người gây ra, được

ước tính từ 10 đến 15% của tổng lượng phát thải (Desjardins et al., 2002)

Trong các khí phát thải từ đất gây ảnh hưởng chủ yếu là N2O và CO2 (Hansen

et al., 2000) Đất bị mất carbon do thâm canh và sử dụng nhiều phân bón hóa

học, dẫn đến phát thải khí N2O cao (Janzen et al., 1998; Smith et al., 2000)

Bón phân hữu cơ trong sản xuất nông nghiệp làm tăng phát thải CO2,nhưng giúp giảm lượng khí thải N2O là loại khí có ảnh hưởng gây hiệu ứng nhà kính

có ẩm độ cao so với đất không bón phân urê Theo Carter et al (2010) thì sự

phát thải khí N2O liên quan đến vi sinh vật đất làm tăng phân hủy thực vật ở vùng rễ dẫn đến tăng phát thải khí CO2 và giảm hàm lượng N trong đất

Theo Hoàng Minh Hiền và Nguyễn Hữu Ninh (2008) sự gia tăng lượng

khí thải từ năm 1970 đến năm 2004 thì CO2 từ 280 ppm tăng lên 372 ppm,

NOx từ 270 ppb tăng lên 310 ppb, CH4 từ 800 ppb tăng lên 1750 ppb Trong thế kỷ qua nhiệt độ tăng khoảng 0.74 ± 0.18oC Ước tính đến năm 2100 nhiệt

độ trái đất có thể tăng lên 1,1 – 6,4oC và hiện tượng băng tan làm nước biển dâng tại Việt Nam với tốc độ 2,5 – 3,0 cm/thập kỷ

Bảng 2.1 Ước tính phần trăm diện tích của 10 tỉnh/thành phố bị ngập nặng nhất theo kịch bản nước biển dâng 1 m

Nguồn: Hoàng Minh Hiền và Nguyễn Hữu Ninh (2008)

Theo Nguyễn Văn Bộ và Phạm Quang Hà (2008) và IPCC (2007) thì biến đổi khí hậu ảnh hưởng đến 9 lĩnh vực trong nông nghiệp như:

1 An ninh lương thực bị đe dọa Với tốc độ biến đổi khí hậu như hiện nay, sản lượng lương thực giảm trung bình 15%, trong đó, nếu nhiệt độ tăng lên 1oC năng suất bắp giảm từ 5 – 20% và năng suất lúa giảm 10%, nếu nhiệt

độ tăng lên 4oC năng suất bắp giảm tới 60% Khi nhiệt độ tăng cũng làm tăng nguy cơ cháy rừng

- 21 -

2 Hạn hán sẽ tăng lên làm cây trồng sinh trưởng và phát triển kém do thiếu nước tưới, nhiệt độ tăng lên làm tăng sự bốc hơi nước và nhu cầu nước của cây trồng cũng tăng lên Nếu nhiệt độ tăng lên 1oC thì nhu cầu nước tưới cho cây trồng sẽ tăng lên 10% Hạn hán cũng sẽ làm cho các vùng đất cát ven biển miền Trung sẽ trở nên khô hơn, quá trình sa mạc hóa và hoang mạc hóa diễn ra trầm trọng hơn

3 Dự báo, chỉ riêng hạn hán sẽ đẩy thêm 50 triệu người trên thế giới lâm vào cảnh nghèo đói trong vài thập kỷ tới

4 Đa dạng sinh học bị đe dọa, suy giảm về số lượng và chất lượng do ngập nước và khô hạn, tăng thêm nguy cơ diệt chủng của các loài động thực vật, làm mất các nguồn gen quí hiếm

5 Gia tăng về cường độ và tần suất các cơn bão gây lũ quét, ngập lụt, trượt lở đất và xói mòn vào mùa mưa, đồng thời gia tăng mức độ hạn hán vào mùa khô

6 Nước biển dâng làm thay đổi diện tích rừng ngập mặn, nguy cơ suy giảm mất mùa, giảm sản lượng lương thực do ngập, xâm nhập mặn

7 Nguồn lợi thủy, hải sản bị suy giảm do nguồn thức ăn bị thay đổi làm cho cá di cư hoặc giảm năng suất

8 Vùng khô hạn và bán khô hạn trở nên khắc nghiệt hơn như các vùng đất cát ven biển miền Trung sẽ trở nên nóng và khô hạn hơn dẫn đến tình trạng

sa mạc hóa diễn ra trầm trọng hơn

9 Biến đổi khí hậu làm tăng một số nguy cơ đối với con người, nhất là vùng nông thôn sẽ dễ bị thay đổi nhịp sinh học Biến đổi khí hậu cũng sẽ làm xuất hiện nhiều bệnh mới lạ và đang “toàn cầu hóa” và đã được ghi nhận được

30 căn bệnh mới xuất hiện trong 3 thập kỷ qua

Nhiều thực hành giảm thiểu GHG từ nông nghiệp, quan trọng nhất là cải thiện đất trồng trọt và quản lý đất chăn nuôi gia súc và phục hồi vùng đất

suy thoái (Smith et al., 2007a) và kế đến là quản lý lúa nước, thay đổi kiểu sử

dụng đất và sử dụng phân hữu cơ Theo Hoàng Minh Hiền và Nguyễn Hữu

Ninh (2008) sự nóng lên toàn cầu làm thay đổi khí hậu: mực nước biển dâng

cao gây xói lở bờ và chìm ngập vùng đất thấp ven biển, mưa lụt gia tăng ở vùng ven biển trong khi sa mạc hóa tăng ở những vùng nằm sâu trong lục địa, dịch bệnh tăng lên do nóng ẩm

- 22 -

2.5.1 Sự phát thải khí CO 2 từ sản xuất nông nghiệp

Hoạt động trong sản xuất nông nghiệp đóng góp lượng CO2 đáng kể vào khí quyển (Wager, 2007) và sự hô hấp của vi sinh vật đất cũng phóng thích khoảng 20% lượng CO2 vào khí quyển Nhiều nghiên cứu cho rằng, phân hữu

cơ có thể tạo ra nhiều CO2, nhưng phân vô cơ có thể tạo ra các hợp chất đạm ở thể khí N2O, NO, NH3 vào khí quyển hay rửa trôi theo nước (Ngô Ngọc Hưng, 2004; Nguyễn Như Hà, 2006)

Hình 2.1 Hoạt động nông nghiệp tác động đến khí nhà kính Nguồn: Smith et

al (2007a)

Theo Smith et al (2007a) cho rằng, nguyên nhân làm tăng khả năng

phóng thích khí nhà kính từ hoạt động sản xuất nông nghiệp (Hình 2.1) là do dân số ngày càng tăng và nhu cầu về lương thực thực phẩm cũng tăng lên Nhiều nghiên cứu cho rằng, sự phát thải CO2 vào không khí từ việc bón phân hữu cơ chưa được ủ hoai (Schlesinger, 1999; Robertson and Grace, 2004;

Gregorich et al., 2005; Dương Minh Viễn và ctv., 2007; Võ Văn Bình và ctv.,

2012) Theo kết quả nghiên cứu của Miyittah and Inubushi (2003) khả năng phóng thích CO2 vào khí quyển cũng phụ thuộc vào hàm lượng carbon trong đất, mật số vi sinh vật phân hủy chất hữu cơ và tùy vào loại phân hữu cơ đã bón vào đất Khả năng phóng thích CO2 vào khí quyển cũng phụ thuộc vào hàm lượng chất hữu cơ trong đất, đặc tính đất, việc sử dụng phân khoáng và phân hữu cơ có ảnh hưởng đáng kể đến khả năng phóng thích CO2 (Ginting et

al., 2003; Agustin et al., 2004) Quá trình khoáng hóa các hợp chất hữu cơ

trong đất và giải phóng CO2 phụ thuộc vào hoạt động của vi sinh vật đất, ẩm

- 23 -

độ, cấu trúc đất và thành phần cơ giới đất, thành phần khoáng trong đất, lượng oxy trong đất (Lê Văn Khoa, 2004) Việc phát thải CO2 từ đất chủ yếu từ khoáng hóa chất hữu cơ và phát thải N2O từ đất là do quá trình nitrat hóa và khử và các quá trình này được kiểm soát bởi nhiệt độ, ẩm độ, nguồn carbon,

các chất dinh dưỡng, oxy hữu dụng và các yếu tố sinh học (Paustian et al.,

1998) Tương tự, theo nghiên cứu của Fuyuan (2005) khả năng phóng thích

CO2 từ đất vào khí quyển cũng phụ thuộc vào nhiệt độ đất, khi nhiệt độ đất tăng thì sẽ tạo ra CO2 nhiều hơn do các quá trình sinh học trong đất xảy ra mạnh và sự phóng thích CO2 vào ban ngày cao hơn ban đêm Sự phát thải

CO2, CH4, N2O phụ thuộc vào nhiệt độ, vật liệu hữu cơ, thí nghiệm được thực hiện thời gian 100 ngày trong mùa xuân CO2 thải ra dao động 14.3–17.1 kg.m−3 và 40.5–90.5 kg.m−3 thời gian 140 ngày trong mùa hè (Clemens et

al., 2006)

Theo nghiên cứu của Bouwman (1990) cho rằng thay đổi kiểu sử dụng đất, cách quản lý đất, cách sử dụng phân bón đều rất liên quan đến sự phóng thích CO2 từ đất và theo Maljanen et al (2004) đất trồng cạn, khi có trồng cây

thì phóng thích CO2 cao hơn đất không trồng cây và ngược lại thì sự phóng thích khí N2O cao ở đất không trồng cây Theo nghiên cứu của Smith et al

(2007b) sự phát thải khí CO2 từ rất nhiều nguồn khác nhau, quản lý đất trồng

cỏ chiếm 1.500 Mt CO2-eq/năm, canh tác nông nghiệp trên đất có hàm lượng hữu cơ cao chiếm 1.400 Mt CO2 và kế đến là những vùng đất suy thoái đã được phục hồi để canh tác 700 Mt CO2 Theo nghiên cứu khác của Fageria (2012) cho rằng, chất hữu cơ là nguồn cung cấp carbon quan trọng cho cây trồng, giúp chống xói mòn đất, ổn định năng suất và giúp giảm thiểu phát thải

CO2 vào không khí

2.5.2 Sự phát thải khí N 2 O từ sản xuất nông nghiệp

N2O là một khí nhà kính quan trọng và nồng độ của nó trong khí quyển chiếm khoảng 70% có nguồn gốc từ đất (Mosier, 1998) và việc sử dụng phân bón N đã góp phần đáng kể vào việc phát thải khí N2O (Mosier and Kroeze, 2000) Khí N2O được tạo ra bởi sự chuyển hóa đạm trong đất bởi vi sinh vật

và thường tăng cao nếu có đạm (N) cao trong đất, trong điều kiện ẩm ướt

(Oenema et al., 2005; Smith and Conen, 2004) và khí nhà kính (GHG) trong nông nghiệp rất phức tạp và rất biến động Theo Hefting et al (2006) điều

kiện nghiên cứu trong phòng thí nghiệm, các mẫu đất đồng nhất về tính chất hóa học và vi sinh vật để so sánh sự nitrat hóa và tiềm năng phát thải khí N2O

- 24 -

không có sự khác biệt ý nghĩa thống kê so với trong điều kiện sản xuất ngoài đồng

Đạm từ phân bón, chất rắn sinh học và các nguồn khác của N không phải

luôn luôn được sử dụng hiệu quả cho cây trồng (Galloway et al., 2003; Cassman et al., 2003) Đạm dư dễ bị ảnh hưởng đến phát thải N2O (McSwiney

and Robertson, 2005) và một nghiên cứu khác của Maljanen et al (2004) đất

lúa nước cũng có thể phát thải N2O cao, nếu không được ngập nước liên tục Nhiều nghiên cứu cho rằng, sự phát thải N2O vào khí quyển có nguồn gốc từ việc bón phân đạm (Schlesinger 1999; Robertson and Grace 2004; Gregorich

et al., 2005; Smith et al., 2007b) Bón phân N cao làm tăng phát thải khí N2O

(Chantigny et al., 1998) Sự phát thải khí N2O vào khí quyển đều liên quan đến phân đạm, do tính chất chuyển hoá tự nhiên của N trong đất (Ngô Ngọc Hưng, 2004) Đối với đất trồng bắp lượng phân bón là 180 kg N ha-1

làm tăng lượng phát thải N2O (Donald et al., 2006)

Lượng phát thải N2O từ nông nghiệp dự kiến tăng 35-60% đến năm 2030

do sử dụng phân đạm trong sản xuất nông nghiệp tăng và nhu cầu lương thực, thực phẩm tăng (FAO, 2003) Theo nhiều tác giả nghiên cứu của Mosier and Kroeze (2000) và US-EPA (2006a) ước tính lượng khí thải N2O sẽ tăng khoảng 50% vào năm 2020 (so với năm 1990) cũng do nhu cầu lương thực và thực phẩm tăng Theo ước tính của các nhà khoa học, ở nước ta các khí "nhà kính" phát thải từ nguồn hoạt động nông nghiệp chủ yếu là N2O từ phân đạm với lượng khoảng 0,06 tấn.năm-1

(Trần Thanh Lâm, 1998) Theo báo cáo của IPCC, (2007) ước lượng khí N2O phát thải trực tiếp hoặc gián tiếp từ việc bón phân N hoá học vào đất nông nghiệp và từ đất trồng cây họ đậu với sự cố định

N sinh học là 40% lượng N2O phát thải bắt nguồn từ Bắc và Trung Mỹ, Châu

Âu và Nga chiếm 20% và phát thải N2O chiếm 40% từ các quốc gia Châu Á Theo kết quả nghiên cứu của Ying and Zhang (2005) lượng phát thải khí

N2O từ đất trồng lúa mì cũng ảnh hưởng bởi nhiệt độ đất và độ sâu ở từng tầng đất và kết quả thí nghiệm cho thấy, ở nhiệt độ đất khoảng 30 oC thì ở tầng đất (0 - 5 cm) nhiệt độ ảnh hưởng không đáng kể đến sự phóng thích N2O từ đất, nhưng ở độ sâu (0 - 10 cm); (0 – 15 cm) và (0 – 20 cm) thì nhiệt độ ảnh hưởng không đáng kể đến sự phóng thích N2O từ đất Tương tự, theo nghiên cứu của

Donald et al (2006) sự phát thải khí N2O cao trong suốt mùa xuân và mùa thu khi ẩm độ đất cao, trong khi CO2 phát thải cao vào giữa hè và có liên quan với nhiệt độ Bón phân N là yếu tố quan trọng dẫn đến sự phát thải khí N2O và sự phát thải N2O tăng khi nhiệt độ không khí cao hơn 15 o

C (Akinori and

đủ, quá trình này có sự tham gia của vi sinh vật đất và carbon hữu dụng

(Davidson et al., 2000; Shelton et al., 2000) Tỷ lệ C/N trong phân hữu cơ khi

bón vào đất có liên quan đến quá trình khoáng hóa chất hữu cơ trong đất để tạo thành khí CO2 cao hay khí N2O (Tenuta et al., 2000) Theo một nghiên cứu khác của Rochette et al (2007) đất nhiều sét (thuộc nhóm đất Typic

Dystrochrept) hàm lượng N2O tích lũy cao hơn đất nhiều mùn (thuộc nhóm

đất Typic Humaquept) và lượng N2O phát thải có liên quan với phân bón N trong điều kiện đủ oxy thay đổi từ 12 đến 45 kg N2O ha-1 Tiến trình chính làm phóng thích khí N2O vào khí quyển là sự phân huỷ quang hoá do ánh sáng mặt trời (bước sóng 180-230 nm) trong tầng bình lưu và lượng phóng thích N2O được ước lượng là 12,3 triệu tấn N.năm-1

(Ngô Ngọc Hưng, 2004) Theo một

nghiên cứu khác của Carter et al (2010) cho rằng, sự phát thải khí N2O liên quan đến vi sinh vật đất làm tăng phát thải khí CO2 và giảm hàm lượng nitơ trong đất

Hình 2.2 Sự phát thải khí N2O trong sản xuất nông nghiệp Nguồn: Rochette et

al (2007)