Nghiên cứu yếu tố hạn chế trong đất sản xuất nông nghiệp tỉnh sơn la và đề xuất giải pháp khắc phục

Nghiên cứu thực trạng chất lượng đất đai và các yếu tố hạn chế trong đất sản xuất nông nghiệp .... Mục tiêu cụ thể - Đánh giá được thực trạng chất lượng đất sản xuất nông nghiệp và các

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC ĐẤT

Người hướng dẫn Khoa học

1 PGS.TSKH Nguyễn Xuân Hải

2 PGS.TS Hồ Quang Đức

HÀ NỘI - 2017

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan rằng, đây là công trình nghiên cứu khoa học của riêng tôi Các số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận án là trung thực và chưa từng được sử dụng để bảo vệ bất cứ học vị nào khác

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

Tác giả luận án

Lương Đức Toàn

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành luận án, ngoài sự nỗ lực của bản thân, tôi đã nhận được sự giúp đỡ tận tình của tập thể, cá nhân, người thân trong gia đình

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến Lãnh đạo Viện, Lãnh đạo Phòng

KH&HTQT và toàn thể cán bộ Viện Thổ nhưỡng Nông hóa đã tạo điều kiện cho tôi tham gia thực hiện trực tiếp và sử dụng một số số liệu của đề tài Độc lập cấp Nhà nước “Nghiên cứu nâng cao hiệu quả sử dụng tài nguyên đất nông nghiệp vùng miền núi Tây Bắc Việt Nam” Tôi xin chân thành cám ơn TS Trần Minh Tiến, chủ nhiệm

đề tài đã tạo mọi điều kiện tốt nhất cho tôi trong suốt quá trình thực hiện luận án Tôi xin chân thành cám ơn Lãnh đạo và cán bộ Bộ môn Phát sinh học và Phân loại đất, Viện Thổ nhưỡng Nông hóa; các đơn vị, ban, ngành trong tỉnh Sơn La, Phòng Sau đại học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên đã cùng cộng tác, hỗ trợ và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi hoàn thành tốt công việc của mình

Đặc biệt, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS.TSKH Nguyễn Xuân Hải và PGS TS Hồ Quang Đức là những người thầy trực tiếp hướng dẫn tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu

Tôi xin gửi lời cám ơn chân thành đến các Thầy, Cô giáo trong Bộ môn Thổ nhưỡng & Môi trường đất, Khoa Môi trường, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên

đã tạo điều kiện và tận tình giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu tại trường

Trân trọng cảm ơn tới các đồng nghiệp, bạn bè, người thân đã luôn sát cánh bên tôi, động viên và tạo mọi điều kiện để tôi hoàn thành luận án này!

NCS Lương Đức Toàn

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

MỤC LỤC 1

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT 4

DANH MỤC CÁC BẢNG 5

DANH MỤC CÁC HÌNH 7

MỞ ĐẦU 8

1 Tính cấp thiết của đề tài 8

2 Mục tiêu của đề tài 10

3 Phạm vi nghiên cứu 10

4 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 11

4.1 Ý nghĩa khoa học của đề tài nghiên cứu 11

4.2 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài nghiên cứu 11

5 Những đóng góp mới của đề tài 11

Chương 1 TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 12

1.1 KHÁI QUÁT VỀ ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, KINH TẾ - XÃ HỘI TỈNH SƠN LA 12

1.1.1 Điều kiện tự nhiên 12

1.1.2 Đặc điểm kinh tế - xã hội 17

1.2 NHỮNG NGHIÊN CỨU TRÊN THẾ GIỚI VỀ CÁC VẤN ĐỀ LIÊN QUAN 18 1.2.1 Yếu tố hạn chế (YTHC) và nguyên nhân 18

1.2.2 Xác định các yếu tố hạn chế của đất đối với cây trồng 21

1.2.3 Nghiên cứu giải pháp khắc phục các yếu tố hạn chế của đất 25

1.3 NHỮNG NGHIÊN CỨU TRONG NƯỚC VỀ CÁC VẤN ĐỀ LIÊN QUAN 30

1.3.1 Nguyên nhân xuất hiện các yếu tố hạn chế trong đất Việt Nam 30

1.3.2 Nghiên cứu các giải pháp khắc phục các yếu tố hạn chế trong đất trồng 34

1.4 NHỮNG NGHIÊN CỨU VỀ HẠN CHẾ TRONG ĐẤT DỐC TẠI VÙNG TÂY BẮC VÀ CÁC GIẢI PHÁP KHẮC PHỤC 39

1.5 ĐÁNH GIÁ CHUNG NHỮNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC 45

Chương 2 ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG, CÁCH TIẾP CẬN VÀ PHƯƠNG

PHÁP NGHIÊNCỨU 47

2.1 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 47

2.2 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 47

2.2.1 Nghiên cứu thực trạng sản xuất nông nghiệp tỉnh Sơn La 47

2.2.2 Nghiên cứu thực trạng chất lượng đất đai và các yếu tố hạn chế trong đất sản xuất nông nghiệp 47

2.2.3 Đề xuất một số giải pháp nhằm khắc phục các yếu tố hạn chế, sử dụng hợp lý nguồn tài nguyên đất đai và nâng cao hiệu quả sử dụng đất cho một số cây trồng chính tỉnh Sơn La (ngô, mía, cà phê chè) 48

2.3 CÁCH TIẾP CẬN 49

2.3.1 Tiếp cận kế thừa 49

2.3.2 Tiếp cận hệ thống 49

2.3.3 Tiếp cận sinh thái 49

2.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 50

2.4.1 Phương pháp thu thập và xử lý dữ liệu 50

2.4.2 Phương pháp lấy mẫu đất và phân tích đất 50

2.4.3 Phương pháp đánh giá hiệu quả sử dụng đất 53

2.4.4 Phương pháp đánh giá thực trạng chất lượng đất 54

2.4.5 Xác định các yếu tố hạn chế của đất đối với cây trồng 55

2.4.6 Phương pháp xây dựng các loại bản đồ 56

2.4.7 Phương pháp xây dựng mô hình thực nghiệm 57

Chương 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 61

3.1 THỰC TRẠNG SẢN XUẤT NÔNG NGHIỆP TỈNH SƠN LA 61

3.1.1 Thực trạng các loại sử dụng đất nông nghiệp 61

3.1.2 Đánh giá biến động các loại sử dụng đất sản xuất nông nghiệp 62

3.1.3 Đánh giá hiệu quả sử dụng đất 66

3.2 THỰC TRẠNG TÀI NGUYÊN ĐẤT TỈNH SƠN LA 78

3.2.1 Phân loại và xây dựng bản đồ đất nông nghiệp tỉnh Sơn La 78

3.2.2 Một số tính chất của đất nông nghiệp tỉnh Sơn La 81

3.3 XÁC ĐỊNH CÁC YẾU TỐ HẠN CHẾ CHÍNH TRONG ĐẤT NÔNG NGHIỆP TỈNH SƠN LA 84

3.3.1 Chất lượng đất đai và yếu tố hạn chế chính 84

3.3.2 Những yếu tố hạn chế khác 99

3.3.3 Kết luận về yếu tố hạn chế chính của đất nông nghiệp tỉnh Sơn La 100

3.4 ĐÁNH GIÁ HẠN CHẾ CỦA ĐẤT ĐAI ĐỐI VỚI MỘT SỐ CÂY TRỒNG CHÍNH 102

3.4.1 Xây dựng bản đồ chất lượng đất đai 103

3.4.2 Căn cứ khoa học xác định hạn chế của đất đai đối với cây trồng 105

3.4.3 Xác định các yếu tố hạn chế của đất đai đối với cây trồng chính 105

3.5 XÂY DỰNG MỘT SỐ MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM NÂNG CAO HIỆU QUẢ SỬ DỤNG ĐẤT TẠI SƠN LA 115

3.5.1 Mô hình thực nghiệm cho cây ngô 115

3.5.2 Mô hình thực nghiệm cho cây mía 119

3.5.3 Mô hình thực nghiệm cho cây cà phê chè 123

3.6 ĐỀ XUẤT MỘT SÔ GIẢI PHÁP KHẮC PHỤC HẠN CHẾ VÀ NÂNG CAO HIỆU QUẢ SỬ DỤNG ĐẤT CHO TỈNH SƠN LA 128

3.6.1 Giải pháp về khoa học kỹ thuật 128

3.6.2 Một số giải pháp khác 136

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 138

1 KẾT LUẬN 138

2 KIẾN NGHỊ 140

TÀI LIỆU THAM KHẢO 142

PHỤ LỤC 151

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

ADB Asian Development Bank - Ngân hàng phát triển châu Á

ASEAN Association of Southeast Asian Nations-Hiệp hội các quốc gia Đông

Nam Á

CEC Cation Exchange Capacity – Khả năng trao đổi cation

DMC Direct seeding Mulch-based Cropping-System - Gieo hạt cây trồng

trực tiếp qua tàn dư thực vật

FAO Food and Agriculture Organization - Tổ chức Nông Lương Thế giới GDP Gross Domestic Product - Tổng sản phẩm quốc nội

GIS Geographic Information System - Hệ thống Thông tin Địa lý

LMU Land Mapping Unit - Đơn vị bản đồ đất đai

LUT Land Use Type - Loại sử dụng đất

SBC Sum of basic cations- Tổng cation kiềm trao đổi

UNESCO United Nations Educational, Scientific and Cultural Organization - Tổ

chức Giáo dục, Khoa học và Văn hóa của Liên hiệp quốc) WHO World Health Organization - Tổ chức Y tế thế giới

WRB World Reference Base for Soil Resources - Tham chiếu Tài nguyên

đất Thế giới

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 2.1 Diện tích đất bị thoái hóa trên thế giới 19

Bảng 2.2 Nguyên nhân chính gây thoái hóa đất trên thế giới 20

Bảng 2.3 Phân cấp mức độ hạn chế trong đất đối với cây trồng 56

Bảng 3.1 Cơ cấu 3 loại đất chính 61

Bảng 3.2 Cơ cấu các loại sử dụng đất nông nghiệp 62

Bảng 3.3 Biến động diện tích gieo trồng một số cây trồng chính (ha) 64

Bảng 3.4 Khó khăn của người dân trong sản xuất nông nghiệp tại Sơn La 66

Bảng 3.5 Đánh giá hiệu quả kinh tế các loại sử dụng đất nông nghiệp chính tỉnh Sơn La 68

Bảng 3.6 Tổng hợp kết quả đánh giá hiệu quả kinh tế sử dụng đất sản xuất nông nghiệp tỉnh Sơn La 70

Bảng 3.7 Mức độ đầu tư phân bón của một số loại cây trồng chính 76

Bảng 3.8 Phân cấp chỉ tiêu đánh giá hiệu quả của các loại sử dụng đất 76

Bảng 3.9 Tổng hợp đánh giá khả năng sử dụng bền vững của các LSD 77

Bảng 3.10 Kết quả phân loại đất tỉnh Sơn La 79

Bảng 3.11 Một số chỉ tiêu vật lý đất 81

Bảng 3.12 Một số chỉ tiêu hóa học đất 82

Bảng 3.13 Một số chỉ tiêu dinh dưỡng đất 83

Bảng 3.14 Đánh giá độ chua của đất nông nghiệp tỉnh Sơn La 84

Bảng 3.15 Kết quả đánh giá dung tích trao đổi cation trong đất 86

Bảng 3.16 Kết quả đánh giá hàm lượng chất hữu cơ trong đất 88

Bảng 3.17 Kết quả đánh giá hàm lượng đạm tổng số 90

Bảng 3.18 Kết quả đánh giá hàm lượng lân tổng số 90

Bảng 3.19 Kết quả đánh giá hàm lượng kali tổng số 90

Bảng 3.20 Kết quả đánh giá hàm lượng lân dễ tiêu 92

Bảng 3.21 Kết quả đánh giá hàm lượng kali dễ tiêu 92

Bảng 3.22 Kết quả đánh giá độ phì nhiêu của đất 94

Bảng 3.23 Kết quả đánh giá độ dày tầng đất của các loại đất 94

Bảng 3.24 Kết quả đánh giá mức độ đá lẫn 95

Bảng 3.25 Kết quả đánh giá thành phần cơ giới của đất 97

Bảng 3.26 Kết quả đánh giá, phân cấp độ dốc 98

Bảng 3.27 Đánh giá khả năng cung cấp nước tưới 99

Bảng 3.28 Thống kê các đơn vị đất đai theo loại đất 103

Bảng 3.29 Một số yêu cầu về đất đai của cây ngô 106

Bảng 3.30 Thống kê các mức độ hạn chế của đất đai đối với cây ngô 107

Bảng 3.31 Một số yêu cầu về đất và khí hậu của cây mía 109

Bảng 3.32 Thống kê các mức độ hạn chế của đất đai đối với cây mía 110

Bảng 3.33 Một số yêu cầu về đất đai của cây cà phê chè 112

Bảng 3.34 Thống kê các mức độ hạn chế của đất đai đối với cây cà phê chè 113

Bảng 3.35 Tính chất đất trước thí nghiệm cho cây ngô 115

Bảng 3.36 Ảnh hưởng của các phương thức canh tác đến năng suất ngô 116

Bảng 3.37 Hiệu quả kinh tế mô hình ngô 116

Bảng 3.38 Một số tính chất đất sau thí nghiệm ngô 117

Bảng 3.39 Tính chất đất trước thí nghiệm cho cây mía 119

Bảng 3.40 Ảnh hưởng của các phương thức canh tác đến năng suất mía 120

Bảng 3.41 Hiệu quả kinh tế mô hình thâm canh mía 120

Bảng 3.42 Một số tính chất đất sau thí nghiệm mía 121

Bảng 3.43 Tính chất đất trước thí nghiệm cho cây cà phê chè 123

Bảng 3.44 Ảnh hưởng của các phương thức canh tác đến năng suất cà phê chè 124

Bảng 3.45 Hiệu quả kinh tế mô hình thâm canh cà phê chè bền vững 124

Bảng 3.46 Một số tính chất sau thí nghiệm cà phê 125

Bảng 3.47 Đề xuất hướng sử dụng phân bón phù hợp cho 1 số cây trồng chính 134

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1 Bản đồ số độ cao (DEM) tỉnh Sơn La 13

Hình 1.2 Phân bố và áp dụng kỹ thuật DMC-System (triệu ha) 29

Hình 3.1 Bản đồ đất tỉnh Sơn La 80

Hình 3.2 Giá trị pHKCl của các loại đất trong vùng điều tra 85

Hình 3.3 Tổng cation kiềm trao đổi và CEC trong các loại đất 87

Hình 3.4 Hàm lượng chất hữu cơ tổng số trong các loại đất 89

Hình 3.5 Hàm lượng dinh dưỡng tổng số trong các loại đất 91

Hình 3.6 Hàm lượng lân, kali dễ tiêu trong các loại đất 93

Hình 3.7 Thành phần cấp hạt của các loại đất nông nghiệp tỉnh Sơn La 97

Hình 3.8 Bản đồ chất lượng đất đai tỉnh Sơn La 104

Hình 3.9 Bản đồ mức độ hạn chế của đất đối với cây ngô 107

Hình 3.10 Bản đồ mức độ hạn chế của đất đối với cây mía 110

Hình 3.11 Bản đồ mức độ hạn chế của đất đối với cây cà phê chè 113

Hình 3.12 Một số hình ảnh về mô hình ngô 118

Hình 3.13 Một số hình ảnh về mô hình mía 122

Hình 3.14 Một số hình ảnh về mô hình cà phê 127

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Đất đai là yếu tố quan trọng hàng đầu, không thể thay thế được đối với tất cả các hoạt động sản xuất nông, lâm nghiệp Nghiên cứu cải tiến, phát triển các hoạt động sản xuất nông, lâm nghiệp đều phải bắt đầu từ việc tìm hiểu, nghiên cứu, phân loại, đánh giá tài nguyên đất Từ đó xác định được những ưu thế, tiềm năng cũng

như những hạn chế của các hoạt động canh tác hiện tại sẽ tạo cơ sở đề xuất những

giải pháp khoa học và xây dựng kế hoạch sử dụng đất hợp lý, giúp xây dựng mô hình canh tác phù hợp nhằm khai thác sử dụng đất tốt hơn và đảm bảo môi trường sinh thái bền vững

Nhiều kết quả điều tra, nghiên cứu gần đây cho thấy việc khai thác, sử dụng đất nông nghiệp ở nước ta còn chưa hợp lý và hiệu quả Sử dụng và khai thác đất nông nghiệp vẫn chủ yếu lợi dụng tiềm năng của đất, xem nhẹ việc duy trì, cải tạo và phục hồi nguồn tài nguyên đất; một số nơi sử dụng phân hóa học, thuốc bảo vệ thực vật quá nhiều… dẫn đến tình trạng đất thoái hóa, ô nhiễm, giảm khả năng sản xuất của đất…do vậy hiệu quả sử dụng đất ngày càng giảm sút Hầu hết các khuyến cáo để nâng cao hiệu quả sử dụng đất nông nghiệp đều cho rằng cần có một giải pháp tổng thể về đất - phân bón - cây trồng gắn với định hướng phát triển sản xuất hợp lý theo từng vùng, địa phương cụ thể

Sơn La là tỉnh vùng cao, địa hình hiểm trở, nằm sâu trong nội địa, cách xa các trung tâm lớn; hệ thống giao thông vận tải chưa phát triển toàn diện, đi lại giao lưu trao đổi hàng hoá gặp nhiều khó khăn, đây là yếu tố hạn chế cơ bản trong việc thu hút đầu tư, thúc đẩy phát triển nền kinh tế - xã hội của tỉnh

Tỉnh Sơn La có tổng diện tích tự nhiên là 1.412.349 ha, đứng thứ 3 trên tổng số 63 tỉnh, thành phố trực thuộc Trung ương của cả nước (sau Nghệ An và Gia Lai), bằng 4,28% tổng diện tích tự nhiên toàn quốc và bằng 37,88% tổng diện tích vùng Tây bắc Tỉnh có 12 đơn vị hành chính cấp huyện (11 huyện và 01 thành phố) Dân số toàn tỉnh là 1.192.100 người (năm 2015) với 12 dân tộc (Cục Thống kê tỉnh Sơn La, 2016)

Hiện nay, kinh tế Sơn La phát triển chủ yếu dựa vào ngành Nông Lâm nghiệp với 30,42 % trong tổng sản phẩm trên địa bàn và với giá trị 28.716,29 tỷ đồng (2015) (Cục Thống kê tỉnh Sơn La, 2016) Là một tỉnh vùng cao, quỹ đất nông nghiệp hạn chế, hiện đang sử dụng bình quân đầu người 0,2 ha, trong đó cho sản xuất lương thực là 0,16 ha, riêng ruộng nước bình quân chỉ có 0,017 ha

Sơn La có diện tích đất sản xuất nông nghiệp không nhiều, đồng thời do địa hình bị chia cắt mạnh, đồi núi, cao nguyên, thung lũng xen kẽ nhau, đất sản xuất phân tán, thời tiết khí hậu diễn biến phức tạp, hạn hán kéo dài, tần suất xuất hiện sương muối thất thường, hệ thống thủy lợi được đầu tư nhưng chưa đảm bảo đủ lượng nước tưới là những yếu tố hạn chế cho sản xuất nông nghiệp của tỉnh Tập quán sản xuất của người dân còn lạc hậu, gây khó khăn trong việc tiếp cận các biện pháp, các mô hình sản xuất tiên tiến Trình độ thâm canh chưa cao, sản xuất hàng hóa phát triển chậm, các sản phẩm nông lâm nghiệp còn đơn điệu, chủ yếu nguyên liệu thô Tình trạng thoái hóa, xói mòn đất sản xuất nông nghiệp diễn ra mạnh Để nền nông nghiệp tỉnh Sơn La phát triển theo xu hướng phát triển kinh tế - xã hội của tỉnh còn nhiều câu hỏi đặt ra cần được nghiên cứu: (i) Thực trạng canh tác đất nông nghiệp hiện tại đã phù hợp với điều kiện đất đai của tỉnh chưa? (ii) những khó khăn nào, hạn chế gì của đất đai đã tác động đến quá trình sản xuất? (iii) những tiến bộ khoa học kỹ thuật nào phù hợp cho sản xuất nông nghiệp hiệu quả, bền vững và bảo

vệ môi trường cho tỉnh Sơn La?

Trong vòng 10 năm trở lại đây, đã có nhiều nghiên cứu tập trung vào việc chống xói mòn đất, phục hồi sức sản xuất của đất trên địa bàn tỉnh Sơn La của nhiều

tổ chức trong và ngoài nước Tuy nhiên, đa số các nghiên cứu sâu chỉ dừng lại ở quy mô hẹp, thiếu các nghiên định hướng, hệ thống, xuyên ngành, tin cậy về các hạn chế trong đất sản xuất nông nghiệp trên quy mô rộng và đưa ra các giải pháp nhằm khắc phục và nâng cao hiệu quả sử dụng đất phục vụ chiến lược phát triển nông nghiệp nói chung và sử dụng bền vững nguồn tài nguyên đất đai nói riêng cho tỉnh Sơn La

Chính vì vậy, đề tài: “Nghiên cứu yếu tố hạn chế trong đất sản xuất nông

nghiệp tỉnh Sơn La và đề xuất giải pháp khắc phục” được đặt ra là rất cấp thiết và

2.2 Mục tiêu cụ thể

- Đánh giá được thực trạng chất lượng đất sản xuất nông nghiệp và các yếu tố hạn chế (YTHC) trong đất sản xuất nông nghiệp đối với một số cây trồng chính tỉnh Sơn La

- Xây dựng được 03 mô hình thực nghiệm áp dụng tiến bộ kỹ thuất cho việc khắc phục yếu tố hạn chế và nâng cao hiệu quả sử dụng đất cho một số cây trồng chính ngô, mía, cà phê tại tỉnh Sơn La

- Đề xuất được một số giải pháp nhằm khắc phục các yếu tố hạn chế, sử dụng hợp lý nguồn tài nguyên đất đai và nâng cao hiệu quả sử dụng đất cho một số cây trồng chính tỉnh Sơn La

3 Phạm vi nghiên cứu

3.1 Phạm vi về không gian: Đề tài nghiên cứu giới hạn trong phạm vi đất sản xuất

nông nghiệp và vùng đất có khả năng khai thác vào mục đích nông nghiệp tỉnh Sơn

La

3.2 Phạm vi về thời gian: Đề tài được thực hiện trong thời gian từ năm 2012 đến

2015

3.3 Phạm vi nghiên cứu các yếu tố hạn chế trong đất: Đề tài tập trung phân tích

một số yếu tố hạn chế chính về tính chất vật lý, hóa học của đất tác động đến năng

suất cây trồng; một số yếu tố hạn chế về địa hình (độ dốc), tưới tiêu, yếu tố khí hậu tác động đến quá trình sinh trưởng và phát triển của cây trồng

4 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

4.1 Ý nghĩa khoa học của đề tài nghiên cứu

Kết quả của đề tài là cơ sở khoa học tin cậy để đề xuất các giải pháp khai thác

và sử dụng hợp lý nguồn tài nguyên đất đai của địa phương Chuyển giao tiến bộ khoa học kỹ thuật trong sử dụng đất có hiệu quả cao và bảo vệ môi trường

4.2 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài nghiên cứu

- Đề xuất được các giải pháp sử dụng đất hiệu quả trên cơ sở thực trạng nguồn tài nguyên đất đai của địa phương

- Xây dựng mô hình thực nghiệm đạt hiệu quả KT-XH cao, cải thiện chất lượng đất đai

5 Những đóng góp mới của đề tài

- Đánh giá được một cách hệ thống, xuyên ngành mối quan hệ giữa thực trạng

sử dụng đất, chất lượng đất và xác định được các yếu tố hạn chế chính trong đất sản xuất nông nghiệp đối với việc phát triển các cây trồng chính (ngô, mía, cà phê) trên địa bàn tỉnh Sơn La

- Đề xuất được một số giải pháp nhằm khắc phục các yếu tố hạn chế trong đất đối với một số cây trồng chính (ngô, mía, cà phê) thông qua kết quả nghiên cứu lý thuyết và mô hình thực nghiệm ngoài đồng ruộng

Chương 1 TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1 KHÁI QUÁT VỀ ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, KINH TẾ - XÃ HỘI TỈNH SƠN LA

1.1.1 Điều kiện tự nhiên

1.1.1.1 Vị trí địa lý

Sơn La là tỉnh miền núi thuộc vùng cao phía Tây Bắc Việt Nam, nằm ở khu vực trung tâm của vùng, có tọa độ địa lý từ 20o39’đến 22o02’ vĩ độ Bắc và từ

103o11’đến 105o02’ kinh độ Đông, có giáp ranh như sau:

- Phía Bắc giáp tỉnh Lai Châu và Yên Bái

- Phía Nam giáp tỉnh Thanh Hoá và nước CHDCND Lào

- Phía Đông giáp tỉnh Hoà Bình và Phú Thọ

- Phía Tây giáp tỉnh Điện Biên

Tỉnh Sơn La nằm sâu trong lục địa, cách thủ đô Hà Nội 320 km theo Quốc lộ

6 Tỉnh có đường biên giới hữu nghị đặc biệt Việt - Lào dài 250 km với cửa khẩu quốc gia Pa Háng, cửa khẩu Chiềng Khương Trong địa bàn tỉnh có các tuyến Quốc

lộ 6, Quốc lộ 37, Quốc lộ 32b, Quốc lộ 43, Quốc lộ 279, Quốc lộ 4G, …

1.1.1.2 Địa hình

Địa hình của tỉnh bị chia cắt phức tạp, núi đá cao xen lẫn đồi, thung lũng, lòng chảo và các cao nguyên, có độ cao trung bình 600 - 700 m so với mặt nước biển, có 3

hệ thống núi chính chạy song song theo hướng Tây Bắc - Đông Nam

- Hệ thống núi phía tả ngạn sông Đà, là ranh giới giữa Sơn La và Yên Bái, bắt

nguồn từ đỉnh Nậm Khan (Quỳnh Nhai) có độ cao 1.130 m, chạy qua Mường La,

Bắc Yên đến Phù Yên với các đỉnh cao 1.000 - 2.500 m hình thành lưu vực tả ngạn sông Đà

- Hệ thống núi phía hữu ngạn sông Mã, là ranh giới giữa Sơn La và Lào, bắt nguồn từ đỉnh Phù Dinh đến đỉnh PuTenLuông có đỉnh cao đến 2.000 m, hình thành nên vùng giữa hữu ngạn sông Mã

- Hệ thống núi xen giữa lưu vực sông Đà và sông Mã, bắt nguồn từ đỉnh Tà

Con (Thuận Châu) có độ cao 1.717 m qua Mai Sơn, Yên Châu, Mộc Châu gồm các

đỉnh núi cao 1.000 - 1.500 m

Nguồn: Xây dựng từ dữ liệu bản đồ địa hình tỉnh Sơn La, tỷ lệ 1 : 50.000

Hình 1.1 Bản đồ số độ cao (DEM) tỉnh Sơn La

Thu từ tỷ lệ 1 : 25.000

1.1.1.3 Thời tiết, khí hậu

Sơn La nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa vùng núi, mùa đông lạnh khô, mùa hè nóng ẩm, mưa nhiều Khí hậu Sơn La được chia thành 4 mùa rõ rệt: xuân, hạ, thu, đông Sơn La nóng ẩm vào mùa xuân, nắng nóng vào lúc giao mùa giữa mùa xuân

và mùa hạ, se lạnh vào mùa thu, lạnh buốt vào mùa đông Trong những năm gần đây nhiệt độ không khí trung bình/năm có xu hướng tăng hơn so với 20 năm trước đây 0,50C - 0,60C (thành phố Sơn La từ 20,90C lên 21,10C, Yên Châu từ 22,60C lên 230C), lượng mưa trung bình năm có xu hướng giảm (thành phố từ 1.445 mm xuống 1.402

mm, Mộc Châu từ 1.730 mm xuống 1.563 mm), độ ẩm không khí trung bình năm cũng giảm Cụ thể các yếu tố cơ bản về khí hậu Sơn La như sau:

- Mùa đông lạnh và khô kéo dài từ tháng Mười đến tháng Ba năm sau Mùa hè nóng ẩm, mưa nhiều, bắt đầu từ tháng Tư đến tháng Chín

- Nhiệt độ trung bình trong năm 21,50C, nhiệt độ cao nhất là 370C, nhiệt độ thấp nhất là 20C Tổng tích ôn bình quân một năm là 7.5500C

- Lượng mưa trung bình/năm là 1.400 mm Số ngày mưa trung bình trong một năm là 118 ngày Lượng mưa phân bố không đều ở các tháng, trung bình là 120 mm/tháng Mùa mưa kéo dài 6 - 7 tháng với lượng mưa chiếm 84 - 92% tổng lượng mưa cả năm, là thời kỳ độ ẩm được cải thiện, thuận lợi cho sinh trưởng của nhiều

loại cây trồng Tuy nhiên trong thời kỳ này do lượng mưa lớn, tập trung (lượng mưa

ngày cực đại lên tới 146 mm) dễ gây ra hiện tượng xói mòn, rửa trôi, trượt lở đất, lũ

ống, lũ quét làm hư hỏng các công trình giao thông, thuỷ lợi, gây thiệt hại cho sản xuất, tài sản và đời sống nhân dân, làm giảm chất lượng nông sản sau thu hoạch

(đặc biệt với ngô, cà phê ) Ngược lại, mùa khô kéo dài, lượng mưa nhỏ thường

gây khô hạn, thiếu nước cho sản xuất và sinh hoạt, nhất là các bản vùng cao, ảnh hưởng đến khả năng sinh trưởng các loại cây trồng

- Độ ẩm trung bình/năm 80-82%, cao nhất trung bình 86 - 87% (tháng 6, 7, 8), tối thấp tuyệt đối 6 - 10% (tháng 1, 2, 3) Lượng bốc hơi trung bình năm là 800

mm/năm Lượng bốc hơi quan hệ với lượng mưa phân bố không đều tạo nên một

thời kỳ khô hạn gay gắt (từ tháng 10 năm trước đến tháng 5 năm sau) Đây là thời

kỳ lượng bốc hơi cao hơn lượng mưa nhiều lần, khiến độ ẩm ở tầng đất mặt luôn dưới mức độ ẩm cây héo rất nhiều nên thời kỳ này không thể canh tác cây ngắn ngày nếu không có tưới

- Sương muối: Vào tháng Mười Hai đến tháng Một năm sau, một số khu vực trong tỉnh bị ảnh hưởng của vài đợt sương muối Trong những năm gần đây tần suất xuất hiện sương muối trên địa bàn tỉnh có xu hướng giảm (Nguyễn Hồng Sơn và cs., 2011)

1.1.1.4 Thủy văn, sông ngòi

Sơn La có mạng lưới sông, suối khá dày, mật độ 1,2 - 1,8 km/km2 nhưng phân bố không đều, sông suối có độ dốc lớn, nhiều thác ghềnh do địa hình núi cao, chia cắt sâu Dòng chảy biến đổi theo mùa, biên độ dao động giữa mùa mưa và mùa khô khá lớn Mùa lũ thường diễn ra từ tháng Sáu đến tháng Mười trong năm nhưng diễn ra sớm hơn ở các nhánh thượng lưu và muộn hơn ở hạ lưu Có đến 65 - 80% tổng lượng dòng chảy trong năm tập trung trong mùa lũ này Trên địa bàn tỉnh có 2 con sông lớn chảy qua: sông Đà và sông Mã cùng 35 con suối lớn, hàng trăm con suối nhỏ nằm trên địa hình dốc với nhiều thác nước Sông Đà, đoạn chảy vào địa phận tỉnh Sơn La dài khoảng 250 km, tổng diện tích lưu vực khoảng 9.844 km2 Sông Mã (đoạn chảy trên địa phận tỉnh Sơn La) dài 93 km, tổng diện tích lưu vực khoảng 3.978 km2 Hiện tại, Sơn La có gần 20.000 ha mặt nước (hồ chứa của thủy điện Hòa Bình và thủy điện Sơn La), trong đó có gần 16.000 ha có khả năng khai thác, nuôi trồng thủy sản (UBND tỉnh Sơn La, 2012)

1.1.1.4 Các nguồn tài nguyên

a) Tài nguyên đất

Là một tỉnh với diện tích đất đồi núi chiếm trên 80% DTTN, vùng giữa sông Đà

và sông Mã hình thành 2 cao nguyên lớn là cao nguyên Mộc Châu với diện tích khoảng

2 vạn ha, chạy dọc theo 2 bên đường Quốc lộ 6 thuộc 2 huyện của tỉnh là Vân Hồ (huyện mới thành lập) và Mộc Châu và cao nguyên Sơn La - Nà Sản với diện tích

khoảng 1,5 vạn héc ta từ Yên Châu đến đèo Pha Đin (Thuận Châu) Nằm xen kẽ giữa các cao nguyên là vùng lòng chảo, thung lũng được bồi đắp bởi phù sa các con sông suối tạo thành các cánh đồng có thể canh tác lúa (UBND tỉnh Sơn La, 2011)

Tài nguyên đất đồi núi của tỉnh Sơn La là một lợi thế trong phát triển các cây công nghiệp dài ngày và phát triển các cây trồng cạn ngắn ngày khác Tuy nhiên, đây cũng là một thách thức lớn trong bảo vệ nguồn tài nguyên đất đai này; nhiều vùng đất dốc độc canh cây trồng như ngô, lúa nương đã được khai thác nhiều năm

mà không có biện pháp bảo vệ và cải tạo đất nào được áp dụng đã làm cho đất đai bị hoang hóa dẫn đến diện tích chưa sử dụng còn nhiều, hiện tại, toàn tỉnh còn khoảng 380.000 ha đất đồi núi chưa sử dụng khai thác, chiếm khoảng 26% quỹ đất

b) Tài nguyên nước nước mặt

Tài nguyên nước mặt của toàn tỉnh Sơn La hàng năm vào khoảng 19 tỷ m3 chủ yếu từ nguồn nước mưa tích trữ vào hai hệ thống sông chính là: Sông Đà bắt nguồn

từ tỉnh Vân Nam Trung Quốc có lưu vực ở tỉnh Sơn La là 9.844 km2, đoạn chảy qua Sơn La dài 250 km, tổng lượng nước đến công trình thủy điện Sơn La là 47,6.109

m3 Sông Mã bắt nguồn từ huyện Điện Biên và Tuần Giáo - Điện Biên, đoạn chảy qua Sơn La dài 93 km, có diện tích lưu vực 3.978 km2 Bên cạnh 2 hệ thống sông chính, tỉnh Sơn La còn có 35 con suối lớn, hàng trăm con suối nhỏ nằm trên địa hình dốc (UBND tỉnh Sơn La, 2011)

c) Tài nguyên rừng

Sơn La là một trong những tỉnh có diện tích rừng và đất có khả năng phát triển lâm nghiệp khá lớn (chiếm khoảng 44,7% DTTN) Độ che phủ của rừng đạt khoảng 45%, còn thấp so với yêu cầu - nhất là đối với một tỉnh có độ dốc lớn, mưa tập trung theo mùa, lại có vị trí là mái nhà phòng hộ cho đồng bằng Bắc bộ, điều chỉnh nguồn nước cho thuỷ điện Hoà Bình

Toàn tỉnh hiện có 662.955 ha đất có rừng, gồm: rừng phòng hộ 386.219 ha, có vai trò quan trọng trong việc phòng chống xói mòn, rửa trôi, ngăn lũ ống, lũ quét và

có vai trò phòng hộ đầu nguồn sông Đà, điều hoà mực nước các hồ thuỷ điện Sơn

La, Hoà Bình, bảo vệ vùng hạ du đồng bằng Bắc bộ; rừng đặc dụng với 55.275 ha, trong đó có 4 khu rừng đặc dụng bảo tồn thiên nhiên: Xuân Nha (Mộc Châu) 38.000

ha, Sốp Cộp (Sông Mã) 27.700 ha, Copia (Thuận Châu) 9.000 ha, Tà Xùa (Bắc Yên) 16.000 ha; rừng sản xuất 221.461 ha Trrữ lượng rừng hiện có là 16,5 triệu m3

gỗ và 202,3 triệu cây tre nứa, chủ yếu là rừng tự nhiên, rừng trồng có trữ lượng gỗ

154 ngàn m3 và 220 ngàn cây tre nứa; toàn tỉnh có khoảng 325.000 ha đất chưa sử dụng có khả năng phát triển nông, lâm nghiệp (UBND tỉnh Sơn La, 2011, 2012)

1.1.2 Đặc điểm kinh tế - xã hội

1.1.2.1 Dân số, lao động

Năm 2015 dân số toàn tỉnh có 1.192.100 người, gồm 12 dân tộc, trong đó đông nhất là dân tộc Thái chiếm 55%, dân tộc Kinh chiếm 18%, dân tộc Mông chiếm 12%, dân tộc Mường chiếm 8,4%, dân tộc Khơ Mú chiếm 1,89%, dân tộc Dao chiếm 1,82%, Số dân khu vực nông thôn 1.029.400 người, chiếm 86,35%, dân số thành thị 162.700 người, chiếm 13,65% Mật độ dân số trung bình 84 người/km2, mật độ dân số cao nhất ở thành phố Sơn La 317 người/km2, thấp nhất ở huyện Sốp Cộp 31 người/km2

(Cục Thống kê tỉnh Sơn La, 2016) Phần lớn các dân tộc thiểu số có trình độ dân trí thấp, sống phân tán rải rác, còn du canh du cư và có tỷ lệ tăng dân số tự nhiên cao Lao động trong độ tuổi năm 2015 có khoảng 753.130 người (Cục Thống kê tỉnh Sơn La, 2016), chiếm khoảng 63% dân số toàn tỉnh, trong đó khu vực thành thị chiếm khoảng 13%, khu vực nông thôn chiếm khoảng 87% số lao động trong độ tuổi Chất lượng nguồn lao động nhìn chung còn rất thấp, số lao động đã qua đào tạo hiện nay mới chiếm 12% tổng số lao động, 88% số lao động chưa qua đào tạo

Về cơ cấu, lao động nông - lâm nghiệp chiếm chủ yếu 85%, lao động thuộc khu vực công nghiệp - xây dựng và dịch vụ chiếm tỷ lệ thấp

1.1.2.2 Kết cấu hạ tầng

a) Giao thông

Sơn La là một tỉnh miền núi vùng cao, địa hình bị chia cắt mạnh bởi hệ thống sông, suối, thêm vào đó là chất lượng đường giao thông còn thấp nên công tác vận

chuyển hành khách và hàng hoá, đi lại gặp nhiều khó khăn Giao lưu kinh tế với bên ngoài chủ yếu bằng một số tuyến đường quốc lộ như: quốc lộ 6, quốc lộ 37 các tuyến đường ngang đi một số huyện chỉ thông suốt về mùa khô Theo Thống kê của

Sở Giao thong vận tải tỉnh Sơn La, hệ thống GTVT đường bộ trên địa bàn tỉnh Sơn

La (tính đến 30/4/2017) có tổng chiều dài mạng: 9.588 km, mật độ đường ô tô đạt 0,68 km/km2

Trên địa bàn tỉnh Sơn La có 2 hệ thống sông chính chảy qua là sông Đà (dài

378 km, gồm lòng hồ sông Đà trên đập thuỷ điện Hoà Bình dài 203 km và lòng hồ sông Đà trên đập thuỷ điện Sơn La dài 175 km) và sông Mã (dài 93 km) đã tạo ra nhiều điều kiện thuận lợi cho việc phát triển kinh tế - xã hội vùng ven sông nói riêng và toàn tỉnh Sơn La nói chung

1.2.1 Yếu tố hạn chế (YTHC) và nguyên nhân

Nhiều tác giả cho rằng YTHC xuất hiện khi đất bị thoái hóa có ảnh hưởng nghiêm trọng tới sản lượng nông nghiệp Trên phạm vi toàn cầu, thoái hóa đất đã làm giảm trên 5% sản lượng nông nghiệp hàng năm (Crosson, P.R., 1995) Có rất nhiều nguyên nhân gây suy thoái đất, như: xói mòn đất do nước, gió, suy thoái hóa học đất, suy thoái vật lý và sinh học đất Xói mòn đất do nước chịu ảnh hưởng bởi nhiều yếu

tố như: kết cấu, độ dốc, lượng mưa, cường độ mưa, tốc độ chảy tràn…, và đây là một trong những nguyên nhân chính gây suy thoái đất ở vùng đồi núi Suy thoái hóa học đất được chia ra các loại như: mất dinh dưỡng hay vật liệu hữu cơ do thâm canh, tăng

vụ làm cho đất mất dinh dưỡng nếu không đầu tư phân bón cân đối và hợp lý, mặn

hóa do môi trường đất bị nhiễm mặn, phèn hóa do môi trường đất bị nhiễm phèn, chua hóa do xói mòn, rửa trôi, do các cation kiềm, kiềm thổ bị cây trồng lấy đi (Nguyễn Văn Bộ, 1999)

Trong những năm qua, tài nguyên đất của thế giới có xu hướng ngày càng suy thoái nghiêm trọng do xói mòn rửa trôi, nhiễm mặn, nhiễm phèn, ô nhiễm và biến đổi khí hậu (khô hạn, hoang mạc hóa và sa mạc hóa) Theo thống kê, hiện nay trên toàn thế giới có khoảng 10% đất có tiềm năng nông nghiệp bị sa mạc hóa; trong

50 năm qua có khoảng 2/3 diện tích đất nông nghiệp đã bị suy thoái do xói mòn rửa trôi, sa mạc hóa, chua hóa, mặn hóa, ô nhiễm môi trường, khủng hoảng hệ sinh thái đất; khoảng 40% đất nông nghiệp đã bị suy thoái mạnh hoặc rất mạnh, 10% bị sa mạc hóa do biến động khí hậu bất lợi và khai thác sử dụng không hợp lý Chỉ tính riêng sa mạc Sahara mỗi năm mở rộng lấn mất 100.000 ha đất nông nghiệp và đồng

cỏ Thoái hóa môi trường đất có nguy cơ làm giảm 10 - 20% sản lượng lương thực

thế giới trong 25 năm tới (Viện Nghiên cứu Quản lý đất đai, 2012)

Bảng 2.1 Diện tích đất bị thoái hóa trên thế giới

Đơn vị tính: Triệu ha

Loại hình thoái

hóa

Thế giới

Diện tích phân theo lãnh thổ

Đông Nam Á

Tây

Á

Châu Phi

Theo mức độ thoái hóa, châu Á chiếm tỷ lệ 30 - 40% tổng diện tích thoái hóa

ở tất cả các mức, trong đó đặc biệt lưu ý là ở vùng Đông Nam Á diện tích đất bị thoái hóa mạnh chiếm hơn 2/3 so với toàn châu Á và chiếm 23% tổng diện tích bị thoái hóa mạnh của toàn thế giới Quá trình thoái hóa đất trên thế giới xảy ra do nhiều nguyên nhân khác nhau và cũng không giống nhau ở các châu lục, trong đó:

do mất rừng chiếm 30%, do khai thác rừng quá mức chiếm 7%, do chăn thả gia súc quá mức chiếm 35%, do canh tác nông nghiệp không hợp lý chiếm 28%, do công

nghiệp hóa gây ô nhiễm chiếm 1% (Viện Nghiên cứu Quản lý đất đai, 2012)

Bảng 2.2 Nguyên nhân chính gây thoái hóa đất trên thế giới

Nguyên nhân gây

thoái hóa

Thế giới

Diệu tích phân theo lãnh thổ (triệu ha)

Đông Nam Á

Tây Á

Châu Phi

Chăn thả gia súc 678 67 131 243 68 9 29 48 83 Quản lý kém trong

các hoạt động NN

Nguồn: Viện Nghiên cứu Quản lý Đất đai, 2012

Canh tác không hợp lý là nguyên nhân gây ra hiện tượng đất bị chai cứng, dẫn đến thoái hóa đất Ở Ohio (Mỹ) do canh tác không hợp lý liên tục trong 7 năm liền đã làm cho đất bị chai cứng, dẫn tới sản lượng ngô bị giảm 25%, đậu tương giảm 20%

và yến mạch giảm 30% Xói mòn đất là nguyên nhân chính làm cho đất bị thoái hóa

nhanh chóng (Lal et al., 1996) Sản lượng lương thực của Châu Phi bị mất do xói

mòn dao động 2 - 40%, trung bình toàn châu lục khoảng 8% (Lal and R., 1995) Ở khu vực Nam Á sản lượng lương thực bị mất vì xói mòn do nước khoảng 36 triệu tấn/năm (UNEP, 1994)

Phân bón cũng là một trong những nguyên nhân gây ra suy thoái đất nếu chúng

ta sử dụng nó không hợp lý, quá thừa, thiếu, không cân đối Hiện nay, sử dụng phân bón trên thế giới rất biến động, có nơi chỉ bón 10-15 kg (N + P2O5 + K2O)/ha như ở châu Phi song lại cũng có nơi bón tới 200 kg (N + P2O5 + K2O)/ha như ở các nước Tây Âu và một số nước châu Á Một số nước sử dụng lượng phân bón khá lớn so với

bình quân của thế giới, như Hàn Quốc bón 466 kg, Trung Quốc bón 303 kg, Malaixia bón 198 kg (N + P2O5 + K2O)/ha (Nguyễn Văn Bộ, 1999)

Ở những vùng khô hạn và bán khô hạn chủ yếu tiến hành canh tác có tưới Theo thống kê, khoảng 15% đất canh tác nông nghiệp trên thế giới phải tưới và diện tích này lại sản xuất ra khoảng 40% lượng lương thực của thế giới Nhưng mặt trái của vấn đề là do kỹ thuật tưới tiêu không hợp lý, do nguồn nước và khả năng bốc hơi mạnh ở vùng khô hạn Do đó, mặn hoá tác động tới cả đất và nước Ước tính, có khoảng 45 triệu trong số 230 triệu ha đất canh tác có tưới bị mặn hoá và có khoảng

10 triệu ha bị thoái hoá do úng nước Hiện nay, hàng năm mất khoảng 1,5 - 2 triệu ha

do mặn hoá và úng nước, các cây trồng nông nghiệp rất nhạy cảm với độ mặn, đặc biệt là ở giai đoạn cây non Nếu Na+ chứatrong nước tưới thay thế Ca2+ và Mg2+ trên keo đất thì dẫn tới thoái hoá cấu trúc đất, giảm tốc độ thấm lọc và độ thoáng khí của đất Đồng thời, các sông, hồ và thuỷ vực cũng có thể bị nhiễm mặn do nước tiêu từ khu vực có tưới xuống (Brian J Wienhold, 1999) Theo Schecter (1988) diện tích đất

bị nhiễm mặn chiếm hơn 50% đất canh tác ở Iran, 25-50% ở Xiri, 30% ở Iraq, 20% ở Trung Quốc và 15% ở Ấn Độ (dẫn theo Nguyễn Xuân Hải, 2016)

Tất cả các quá trình trên đều làm mất tính năng sản xuất của đất, suy thoái tài nguyên đất và hậu quả là nhiều vùng đất rộng lớn trở nên khô cằn - hoang mạc hoá

1.2.2 Xác định các yếu tố hạn chế của đất đối với cây trồng

Có nhiều phương pháp để xác định được các YTHC của đất, tuy nhiên đánh giá đất đai là một phương pháp tổng hợp nhất và có thể áp dụng ở tất cả các quy mô khác nhau Thuật ngữ “Đánh giá đất đai” bắt đầu được sử dụng từ năm 1950 tại Hội nghị Khoa học Đất Thế giới tại Hà Lan và được hiểu là quá trình đoán định tiềm năng của đất cho một hoặc một số loại hình sử dụng đất đai được lựa chọn (trích theo FAO, 1976) Có thể hiểu một cách rõ ràng hơn như sau: Trong mỗi loại đất đều tồn tại độ phì nhiêu tự nhiên và được thể hiện thông qua các số liệu phân tích các tính chất lý, hóa và sinh học đất Tuy nhiên, hiệu quả sản xuất, năng suất cây trồng lại không chỉ phụ thuộc vào độ phì nhiêu tự nhiên của đất mà còn phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố

khác, chúng tổng hợp thành độ phì nhiêu thực tế của đất Đánh giá đất đai (ĐGĐĐ)

có thể hiểu là xác định độ phì nhiêu thực tế của từng loại đất cho từng cây trồng hay

hệ thống canh tác cụ thể

Một số nước Tây Âu, như ở Anh, áp dụng 2 phương pháp đánh giá đất đai: (1) đánh giá đất đai dựa vào thống kê sức sản xuất thực tế của đất Cơ sở của phương pháp này là dựa vào năng suất bình quân nhiều năm so với năng suất thực tế trên đất được lấy làm chuẩn; (2) đánh giá đất đai dựa vào thống kê sức sản xuất tiềm tàng của đất Phương pháp này chia làm các hạng, mỗi hạng được mô tả trong quan hệ và tác động giữa các yếu tố hạn chế của đất so với sử dụng đất trong sản xuất nông nghiệp (dẫn theo Đào Châu Thu và Nguyễn Khang, 1998) Canada đánh giá đất theo các tính chất tự nhiên của đất và năng suất ngũ cốc nhiều năm Trong nhóm cây ngũ cốc lấy lúa mỳ làm tiêu chuẩn và khi có nhiều loại cây thì dùng hệ số quy đổi ra lúa mỳ

Ở Mỹ sử dụng 2 phương pháp đánh giá đất đai: (1) Phương pháp đánh giá đất đai tổng hợp Phương pháp này chia lãnh thổ thành các tổ hợp đất (đơn vị đất đai) và tiến hành đánh giá đất theo năng suất bình quân của cây trồng trong nhiều năm (thường trên

10 năm) và chú ý đánh giá đất cho từng loại cây trồng, qua đó xác định mối tương quan giữa đất và các loại cây trồng và đề ra các biện pháp tăng năng suất; (2) Phương pháp đánh giá đất đai từng yếu tố Thống kê các yếu tố tự nhiên của đất (thành phần cơ giới, dinh dưỡng, địa hình…) để xác định tính chất và phương hướng sử dụng đất, qua đó xác định hạng đất, đồng thời cũng thống kê các yếu tố kinh tế chi phối tới sản xuất (chi phí sản xuất, tổng hợp lợi nhuận, lợi nhuận thuần túy ), lấy lợi nhuận tối đa để làm mốc so sánh các loại đất khác nhau (dẫn theo Bùi Tân Yên, 2001)

Nhận thức được ý nghĩa, tầm quan trọng của công tác ĐGĐĐ trong việc quản

lý, sử dụng, cải tạo và bảo vệ được nguồn tài nguyên đất, từ những năm 70 của thế

20, FAO đã tập hợp nhiều nhà khoa học của nhiều nước trên thế giới để tập trung nghiên cứu nhằm xây dựng một phương pháp ĐGĐĐ chung, dung hòa và phát huy được các ưu điểm của các phương pháp đánh giá đất đai khác nhau trên thế giới và đề

ra phương pháp đánh giá đất đai dựa trên cơ sở phân loại đất đai thích hợp “Land suitability classification” Cơ sở của phương pháp này là sự so sánh giữa yêu cầu sử

dụng đất với chất lượng đất gắn với phân tích các khía cạnh về kinh tế - xã hội - môi trường để lựa chọn phương án sử dụng đất tối ưu (FAO, 1976) Phương pháp này là

cơ sở cho việc quy hoạch sử dụng đất theo quan điểm sinh thái và phát triển lâu bền

và đã được nhiều quốc gia trên thế giới áp dụng

Vận dụng các phương pháp nghiên cứu, đã có rất nhiều tác giả đề cập đến việc xác định các yếu tố hạn chế trong đất trồng đối với từng cây trồng cũng như đối với từng loại đất nói riêng

Theo Buringh (1979), yếu tố hạn chế chính của đất phát triển trên bazan là lân

dễ tiêu, tiếp đến là kali và lưu huỳnh; sự thiếu hụt lân dễ tiêu đến mức trở thành yếu

tố hạn chế là do trong đất bazan giàu sesquyoxyt nên lân dễ tiêu dễ bị cố định mặc dù

đá bazan khi phong hóa cho ra đất giàu lân Ngoài ra, đất bazan dùng trong trồng trọt còn bị hạn chế bởi yếu tố kali, các nguyên tố trung lượng như canxi, magiê, lưu huỳnh thậm chí còn thiếu cả silic nếu là trồng cỏ Một số nguyên tố vi lượng bị hòa tan trong môi trường pH thấp như kẽm, mangan cũng có thể thiếu hụt, đôi khi lại là độc tố đối với cây trồng

Nghiên cứu về thoái hóa đất ở Nam và Đông Nam Châu Á cho thấy diện tích đất bị thoái hóa vật lý chiếm 9% (không kể 21% thoái hóa do xói mòn đất) và thoái hóa hóa học chiếm đến 24%; sự thoái hóa của đất về mặt vật lý đồng nghĩa với việc biến đổi tính chất vật lý của đất theo chiều hướng bất lợi đối với sản xuất nông nghiệp

và được coi là yếu tố hạn chế; đất tầng mặt bị phá vỡ cấu trúc, rửa trôi sét, hình thành tầng tích sét làm giảm khả năng thấm nước, đất kém tơi xốp, giữ nước, giữ dinh dưỡng kém; sự thoái hóa của đất về mặt hóa học đồng nghĩa với việc làm suy giảm tính chất hóa học của đất đên mức cạn kiệt, làm suy giảm sức sản xuất của đất Tuy

nhiên các yếu tố hạn chế phụ thuộc vào nguồn gốc đá mẹ, chế độ phân bón (G.W.J et

al., 1997)

Độ chua của đất là yếu tố tác động đến đặc điểm hóa tính, lý tính và sinh học đất (Bradi N.C and R.R Weil, 2002), ở đất chua áp lực thẩm thấu của bộ rễ bị kìm hãm, đặc biệt ở tầng đất có tỷ lệ Ca/Al thấp, dẫn đến sự phân bố bộ rễ nông hơn, vì

vậy quá trình sử dụng nước cũng như dinh dưỡng bị hạn chế, gây rữa trôi dinh dưỡng

(Goldman I.L et al., 1989), trong đất chua, đặc biệt là chua do nồng độ Al+3 cao thì ảnh hưởng rõ đến sự tăng trưởng của rễ và sự hút nước, gây hiện tượng thiếu dinh

dưỡng và gây nên stress hạn cho cây trồng (Marschner H.,1991) Theo Huang et al

(1992) khi nồng độ nhôm trao đổi trong đất cao sẽ kìm hãm sự hấp thu Ca, Mg trong màng tế bào gây ra tình trạng thiếu Ca và Mg trong cây, đặc biệt là hiện tượng thiếu

mg rất rõ

Nghiên cứu về các yếu tố hạn chế năng suất của ngô trồng thuần ở bang Illinois (Mỹ) cho thấy sự sụt giảm năng suất ngô có sự tác động của các yếu tố như khả năng cung cấp đạm của đất trồng (85%), lịch sử của vùng đất trồng thuần (97%) và tác động của thời tiết (99%); những vùng đất có khả năng khoáng hóa đạm cao sẽ cho năng suất cao hơn kể cả trong trường hợp không bón phân, thời gian trồng thuần ngô tỷ lệ thuận với khả năng sụt giảm năng suất ngô, năng suất ngô bị giảm lớn nhất trong những năm có thời tiết cực đoan khi mà hàm lượng đạm dễ tiêu trong

đất bị hạn chế (Laura F.Gentry et al., 2013)

Trồng cà phê trong 20 năm thì hàm lượng dinh dưỡng trong đất có xu hướng

giảm so với khi bắt đầu trồng mới từ đất rừng (Lumbanraja J et al., 1998), điều

đáng quan tâm là CEC, Ca giảm mạnh từ ở tầng 0-20 cm, chứng tỏ chất lượng đất

đã bị suy giảm thì khả năng cung cấp dinh dưỡng cho cây cà phê bị hạn chế Nghiên

cứu của Seila et al (2007) chỉ ra rằng: đất trồng cà phê sau một thời gian dài và

bước vào thời kỳ tái canh thì pH và lân dễ tiêu có xu hướng giảm so với đất rừng và tạo thành yếu tố hạn chế cho việc tái canh cà phê Nghiên cứu các yếu tố hạn chế

đến sản xuất cà phê ở Uganda đã cho thấy (N.Wang et al., 2015): Đất nghèo dinh

dưỡng (đặc biệt là kali) và khả năng che phủ đất kém là nguyên nhân gây ra sự mất năng suất của cà phê Robusta trồng ở khu vực phía Bắc; đặc tính đất bất lợi (pH đất

và hàm lượng lân cao) và số lượng cây che bóng quá mức là những yếu tố hạn chế nhất đối với cà phê Arabica ở phía Đông; hàm lượng magiê trong đất cao ảnh hưởng đến năng suất cà phê bị hạn chế ở vùng Tây Nam; đất nghèo dinh dưỡng (đặc biệt là lân và kali) và mật độ trồng cây cà phê thưa là những hạn chế năng suất

ở phía vùng Tây Bắc Bên cạnh đó sự sụt giảm lượng mưa theo mùa xảy ra ở Tây Nam là một hạn chế đáng kể đối với sản xuất cà phê Arabica, trong khi lượng mưa quá nhiều trong toàn bộ vụ mùa vụ liên quan đến việc giảm sản lượng ở các vùng Đông và Tây Bắc

Nghiên cứu các yếu tố hạn chế đối với năng suất mía tại những vùng đất đỏ ở Quảng Đông (Trung Quốc) đã chỉ ra rằng; khi bón phân kali kết hợp với Mg và S không những làm tăng năng suất đáng kể từ 80-140 tấn/ha mà còn tăng hàm lượng chữ đường trong mía, kết quả nghiên cứu cho rằng năng suất mía có tương quan với

lượng kali trong đất rất chặt (r=0,979) (Hongwei TAN et al., 2005) Theo Solomon Erifo et al (2016), thành phần cơ giới của đất, chi phí đầu vào cho việc chuẩn bị đất

trồng và các yếu tố dinh dưỡng như DAP, Ure có tác động đến năng suất mía ở Wondo Genet, Ethiopia với hàm hồi quy có tỷ lệ 1% và trình độ học vấn, chi phí lao

động có tỷ lệ 5%

1.2.3 Nghiên cứu giải pháp khắc phục các yếu tố hạn chế của đất

Để hạn chế quá trình thoái hoá đất và phục hồi đất thoái hóa, trên thế giới đã

có nhiều nghiên cứu và đưa ra những biện pháp như: sinh học, hóa học, canh tác,… Trong đó biện pháp hóa học là rất quan trọng Theo tính toán của IFPRI (1996), 80% sản lượng cây trồng tăng trên thế giới nhờ vào việc tăng năng suất, trong đó

phần lớn do đóng góp của phân (Nguyễn Văn Bộ và cs., 2003) Rõ ràng, nền nông

nghiệp thâm canh đã chuyển hẳn từ sản xuất “dựa vào đất” sang sản xuất “dựa vào phân bón” Phân hóa học cung cấp cho cây trồng những chất dinh dưỡng cần thiết

mà đất không đủ khả năng đáp ứng, đồng thời góp phần vào việc duy trì độ phì nhiêu đất trong quá trình canh tác Do vậy, một chế độ cung cấp dinh dưỡng hợp lý cho cây trồng trên đất bị thoái hóa sẽ vừa làm tăng năng suất vừa duy trì và cải thiện tính chất đất

Nguyen Van Bo et al (2003), cho rằng trong nền nông nghiệp dựa vào phân

bón, bón phân cân đối phải là nền tảng của tất cả các hoạt động, vì sử dụng phân bón mất cân đối có thể dẫn tới thoái hoá đất và giảm sức sản xuất của đất Theo

nghiên cứu, đạm là yếu tố dinh dưỡng phổ biến nhất, vì vậy bón đạm dẫn đến tăng năng suất rất lớn Nhưng bón đạm không đóng góp vào việc tăng cường độ phì đất, ngược lại sử dụng đạm không cân đối hiện là yếu tố lớn gây ra sự cạn kiệt dinh dưỡng trong đất

Vùi phế phụ phẩm và phân hữu cơ cũng là một trong những biện pháp nâng cao năng suất cây trồng và bảo vệ đất Theo Achim Dobermann and Thomas Fairurst (2000), thân lá lúa vào thời kỳ lúa chín chứa 40% tổng lượng đạm, 80-85% tổng lượng kali, 30-35% tổng lượng lân và 40-45% tổng lượng lưu huỳnh mà cây hút được Rơm rạ là nguồn hữu cơ quan trọng cung cấp kali, silíc và kẽm cho cây trồng Vùi phụ phẩm với lượng 5 tấn/ha đã làm cho hàm lượng các bon hữu cơ tổng số trong đất tăng 5,0-5,5 g/kg đất; hàm lượng lân dễ tiêu tăng 30-40 kg/ha và kali dễ tiêu tăng

150-160 kg/ha (Gangwar KS et al., 2005) Theo Dierlf, Fairhurst và Mutert (2001)

thêm chất hữu cơ vào đất đã làm giảm độ độc của nhôm, do bón 1 tấn chất hữu cơ tươi tương đương với hiệu quả của 100 kg vôi Bón phân xanh và vùi phụ phẩm cây trồng vào đất đều làm tăng năng suất cây trồng và cân bằng dinh dưỡng trong đất Bón 1,5 tấn phân xanh sau 5 vụ làm tăng năng suất 20-26% Phân xanh và rơm rạ đã làm tăng 457 kg N và 60 kg P2O5/ha/năm (Whitbread et al., 2003) Nghiên cứu của

Sánchez-de León et al (2006) cho thấy bón phân hữu cơ từ vỏ cà phê đã xử lý (20 tấn/ha) đã làm tăng lượng giun đất, tăng sinh khối của vi sinh vật đất và do vậy góp phần cải thiện được tính chất lý, hóa học đất, giúp cây sinh trưởng và phát triển tốt,

đề kháng được các loại sâu bệnh

Theo FAO (1983) trên toàn thế giới có khoảng 1 tỷ 476 triệu ha đất nông nghiệp, trong đó đất dốc ở vùng đồi núi chiếm khoảng 65,9% và có khoảng 544 triệu

ha đất canh tác mất khả năng sản xuất do sử dụng đất không đúng cách Để bảo đảm nhu cầu về nông sản cho con người trên trái đất, ngoài việc nghiên cứu hướng thâm canh, tăng vụ trên cơ sở bố trí các hệ thống cây trồng tối ưu ở các vùng đất bằng, xu hướng hiện nay trên thế giới là tập trung nghiên cứu, khai thác đất nông nghiệp ở vùng đồi núi theo hướng đa dạng hóa cây trồng và bảo vệ đất canh tác trên đất dốc để phát triển bền vững

Kỹ thuật canh tác nông nghiệp trên đất dốc (SALT- Slope Agricultural Land

Technology) là hệ sinh thái canh tác nhằm sử dụng đất dốc được bền vững đã được Trung tâm Đời sống nông thôn Minđanao (Philippin) tổng kết, hoàn thiện và phát triển từ năm 1970, đã có một số mô hình tổng hợp về kỹ thuật canh tác nông nghiệp đất dốc bền vững được ghi nhận và ứng dụng tại Việt Nam (dẫn theo Nguyễn Xuân Hải, 2016):

+ Mô hình SALT 1: Mô hình này bố trí trồng những băng cây ngắn ngày xen

kẽ với những băng cây dài ngày sao cho phù hợp với đặc tính và yêu cầu đất đai của các loài cây đó và đảm bảo thu hoạch đều đặn Các băng này được trồng theo đường đồng mức, giữa những băng cây trồng chính rộng 4-6 m còn có những băng hẹp trồng cây cố định đạm để giữ đất chống xói mòn, làm phân xanh hoặc lấy gỗ Cây

cố định đạm được trồng dày theo hàng đôi, khi cây cao 1 m thì cắt bớt cành, lá xếp vào gốc Cơ cấu cây trồng trong mô hình thường là 75% cây nông nghiệp, 25% cây lâm nghiệp (trong cây nông nghiệp thì 50% là cây hàng năm, 25% là cây lâu năm) Đây là mô hình canh tác đất dốc đơn giản, người nông dân có thể thu nhập cao hơn gấp 1,5 lần so với cách trồng sắn thông thường Kỹ thuật này làm giảm xói mòn 50% so với hệ thống canh tác vùng cao theo tập quán

+ Mô hình SALT 2- Mô hình kỹ thuật nông súc kết hợp đơn giản: ở mô hình này người ta bố trí trồng trọt kết hợp với chăn nuôi bằng cách dành một phần đất trong mô hình để canh tác nông nghiệp cho chăn nuôi Việc sử dụng đất dốc được thực hiện theo phương thức nông - lâm - súc kết hợp Ở Philippin người ta thường nuôi dê để lấy thịt, sữa Một phần diện tích khác được dành để trồng cỏ và cây làm thức ăn cho dê

+ Mô hình SALT 3 - Mô hình kỹ thuật canh tác nông - lâm kết hợp bền vững:

Mô hình kỹ thuật canh tác này kết hợp một cách tổng hợp việc trồng rừng qui mô nhỏ với việc sản xuất lương thực, thực phẩm Cơ cấu sử dụng đất thích hợp là 40% dành cho nông nghiệp và 60% cho lâm nghiệp Bằng cách đó đất đai được bảo vệ có hiệu quả, đồng thời cung cấp được nhiều lương thực, thực phẩm, gỗ củi và các sản phẩm khác, tăng thu nhập cho nông dân Thực chất mô hình này cũng là sự điều hoà

phối hợp và mở rộng qui hoạch hợp lý các mô hình trên nhưng có sự chú trọng đặc biệt tới phát triển rừng Mô hình này có thể mở rộng cho một hộ có quĩ đất đai tương đối rộng (khoảng 5-10 ha) trên nhiều dạng địa hình hay qui mô lớn hơn cho một nhóm hộ

+ Mô hình SALT 4 - Mô hình kỹ thuật canh tác nông nghiệp - cây ăn quả qui

mô nhỏ Trong mô hình này các loài cây ăn quả nhiệt đới được đặc biệt chú ý do

sản phẩm của nó có thể bán để thu tiền mặt và cũng là những cây lâu năm nên dễ dàng duy trì được sự ổn định và lâu bền hơn về môi trường sinh thái so với cây hàng năm Đối với cây ăn quả yêu cầu đất đai phải tốt hơn, có đầu tư thâm canh cao hơn (về biện pháp làm đất, bón phân, chọn giống) Do đó, giúp nông dân hiểu biết hơn về khoa học và kỹ thuật Mô hình này có ý nghĩa lớn, ngoài lương thực, thực phẩm thu được còn có sản phẩm của cây cố định đạm, chống xói mòn, cải tạo đất, đặc biệt là có thêm sản phẩm hàng hoá, hoa quả bán, thu tiền mặt, mua sắm thêm các vật dụng cần thiết khác

Có rất nhiều biện pháp có thể làm lồng ghép trong suốt quá trình từ phát hoang, làm đất đến chăm sóc, thu hoạch Canh tác theo đường đồng mức, trồng trong rảnh, trồng trong hố, tạo bồn, phủ đất, tủ gốc, xới xáo, làm cỏ, sắp xếp cơ cấu cây trồng, lên lịch gieo trồng, thu hoạch

Biện pháp kỹ thuật canh tác rất hiệu quả để giữ đất, giữ nước và cải thiện độ phì nhiêu của đất, tại các vùng núi của nhiều nước đã được triển khai và áp dụng, kỹ thuật này có tên gọi bằng tiếng Anh là DMC-System (Direct seeding Mulch-based Cropping-System), có nghĩa là gieo hạt cây trồng trực tiếp qua tàn dư thực vật và rơm

rạ từ vụ trước, không cày xới đất, ít tác động đến cấu trúc đất, trên bề mặt đất thường xuyên có lớp tàn dư thực vật che phủ

Các phương thức canh tác truyền thống của nông dân (chặt, đốt, cày bừa trên vùng đất có độ dốc cao) đã ảnh hưởng lớn đến sử dụng đất và đẩy nhanh quá trình xói mòn đất, làm mất khả năng giữ đất giữ nước và mất cân bằng của hệ sinh thái trong

Australia 9.0

More than 1.4 Canada 13.4

America 23.7

Brazil 23.4 Paraquay 1.5

đó hơn 84% đã được thực hiện ở Nam Mỹ và Bắc Mỹ

Nguồn: PRONAE, 2010

Hình 1.2 Phân bố và áp dụng kỹ thuật DMC-System (triệu ha)

Tại tỉnh Sayaboury (CHDCND Lào) kỹ thuật DMC được triển khai thực hiện

từ năm 2003 và được chấp nhận, áp dụng vào việc canh tác của các địa phương Từ kết quả thực hiện kỹ thuật DMC giai đoạn 2006 - 2010 (05 năm) tại 04 huyện phía Nam của tỉnh đã cho thấy, áp dụng kỹ thuật DMC có thể giảm tới 60 - 70% lượng đất

bị xói mòn và giúp năng suất cây trồng tăng từ 18 - 25% (PRONAE, 2010) Tại các tỉnh miền núi phía Bắc của Lào, kỹ thuật này, thường được áp dụng trong canh tác bằng cách luân canh hoặc xen canh với các loại cây họ đậu và các loại cỏ chăn nuôi

để có hiệu quả cao hơn (tăng năng suất cây trồng và cải tạo độ phì nhiêu của đất)

(Tivet F et al., 2008)

Trong một vùng đất nguyên khi chưa có sự tác động của sản xuất nông nghiệp, đất dưới thảm thực vật tự nhiên, chu trình sinh địa được điều khiển bởi các yếu tố tự nhiên liên kết với nhau như khí hậu, loại đất, đá mẹ, địa hình, thảm thực vật và sinh vật sẽ luôn có một vòng tuần hoàn để tự hệ thống giữa đất và rừng cây

tự nhiên có thể duy trì một cách cân bằng động lâu dài mà con người không cần can thiệp đến (bón phân, tưới nước, trừ sâu) Như vậy, nông nghiệp bảo tồn cũng đã chứng minh tiềm năng để đáp ứng mục tiêu này thông qua việc thiết kế sử dụng đất

và thúc đẩy cân bằng của môi trường sinh thái đất vào hệ thống sản xuất nông nghiệp có hiệu quả (Lucien Séguy, 2012)

1.3 NHỮNG NGHIÊN CỨU TRONG NƯỚC VỀ CÁC VẤN ĐỀ LIÊN QUAN

1.3.1 Nguyên nhân xuất hiện các yếu tố hạn chế trong đất Việt Nam

1.3.1.1 Xuất hiện yếu tố hạn chế trong đất do quá trình hình thành đất tự nhiên

Theo phân loại của Ban Biên tập Bản đồ Đất Việt Nam (1976) thì nước ta có

14 nhóm với 33 loại đất Đất đỏ vàng feralit có diện tích lớn nhất là với trên 17,6 triệu ha (chiếm 53% diện tích tự nhiên), tiếp sau là Đất phù sa 3,4 triệu ha (10%), Đất mùn vàng đỏ trên núi 3,2 triệu ha (9%), Đất xám bạc màu 2 triệu ha (6%), Đất phèn 1,8 triệu ha (5%), Đất mặn xấp xỉ 1 triệu ha (3%), Đất cát khoảng 0,6 triệu ha (2%), các loại đất còn lại chiếm diện tích không đáng kể Hầu hết các loại đất của nước ta xét ở điều kiện phát sinh và hình thành đất (bản chất đất) đều là các loại đất

“có vấn đề”

Phơ-rit-lan (1973), khi nghiên cứu về đất và vỏ phong hóa miền Bắc Việt Nam

đã cho rằng quá trình hình thành đất nhiệt đới ở miền Bắc Việt Nam đã tạo ra nhóm đất feralit vùng đồi núi có những tính chất rất đặc trưng như chua, nhiều hyđroxyt sắt nhôm, khoáng sét chủ yếu là caolinit, đất có khả năng trao đổi cation thấp,… Những tính chất này được hình thành chủ yếu là do đá mẹ (nghèo kiềm), đặc điểm thời tiết khí hậu (nóng, ẩm) làm tăng nhanh quá trình phong hóa, làm cho quá trình

khoáng hóa nhanh hơn mùn hóa dẫn đến tỷ lệ mùn trong đất thường thấp, chưa kể

sự thống trị của quá trình fulvat hóa so với humat hóa Mưa nhiều với cường độ cao dẫn đến xói mòn, rửa trôi tầng đất mặt, mất đi các cation Thái Phiên và Nguyễn Tử Siêm (1999), đã đưa ra các biểu hiện về sự thoái hóa đất đồi núi như sau: xói mòn

và rửa trôi, giảm khả năng trao đổi hấp phụ và độ no bazơ, tăng độ chua, tăng hàm lượng sắt nhôm di động và khả năng cố định lân, suy giảm cấu trúc đất, tăng độ chặt, giảm khả năng thấm nước và giữ ẩm của đất, và ô nhiễm đất

Lê Duy Mỳ (1991), cho rằng YTHC đối với sản xuất nông nghiệp của đất xám bạc màu là thành phần cơ giới nhẹ, dễ bị rửa trôi chất dinh dưỡng, hàm lượng chất hữu cơ và các chất dinh dưỡng khác đều nghèo, khả năng trao đổi cation thấp,… đặc biệt là hàm lượng kali rất thấp, thua kém các loại đất phù sa khác 6-7 lần Đối với đất cát ven có rất nhiều YTHC đối với sản xuất nông nghiệp như độ ẩm, thành phần cơ giới và hàm lượng dinh dưỡng trong đất (Nguyễn Thị Dần và Trần Thúc Sơn, 1990)

1.3.1.2 Xuất hiện yếu tố hạn chế do thiếu hụt chất dinh dưỡng trong đất

Hầu hết các loại đất vùng đồng bằng Việt Nam có tính chất lý, hóa học phù hợp với yêu cầu của canh tác lúa Số liệu phân tích đất của Viện Thổ nhưỡng Nông hóa (2011) cho thấy đất phù sa sông Hồng có thành phần cơ giới thịt trung bình đến nặng; đất trung tính đến hơi chua, hàm lượng OC và các chất dinh dưỡng N, P, K trung bình đến khá Tuy nhiên, do chế độ canh tác thay đổi, việc sử dụng các giống mới năng suất cao, khả năng hút dinh dưỡng trong đất lớn và việc không hoàn trả hoặc hoàn trả không cân đối là một trong những nguyên nhân dẫn tới thiếu hụt, hình thành các YTHC trong đất (Viện Thổ nhưỡng Nông hóa, 2011) Theo Nguyễn Vy (1998), lượng chất dinh dưỡng do thóc và rơm rạ đã lấy đi từ đất (kg/ha trong 2 vụ) của các giống lúa mới cao gấp 2-3 lần giống lúa cũ

Trong các yếu tố hóa học, yếu tố hạn chế được nhiều nghiên cứu xác định là suy giảm hữu cơ, theo Lương Đức Loan (1991), đất mới khai hoang từ rừng có hàm lượng hữu cơ từ 5-6%, nhưng sau 4-5 năm canh tác thì lượng hữu cơ chỉ còn 2-3% Khi hàm lượng hữu cơ trong đất giảm sẽ dẫn đến hàng loạt các tính chất của đất

cũng bị thay đổi theo hướng bất lợi cho quá trình sinh trưởng, phát triển cũng như năng suất cà phê (Trình Công Tư, 1999) Sau yếu tố hạn chế về hữu cơ, thì hàm lượng lân được coi là yếu tố hạn chế trong đất trồng cà phê (Lương Đức Loan 1991; Tôn Nữ Tuấn Nam, 1995) Nguyễn Tử Siêm (1990), cho rằng lân dễ tiêu thấp đã trở thành yếu tố hạn chế đến sinh trưởng và năng suất cà phê trên đất bazan Phủ Quỳ, Nghệ An (dẫn theo Nguyễn Tiến Sỹ, 2010) Theo Nguyễn Tiến Sỹ (2010) nhóm đất

đỏ phát triển trên đá bazan trồng cà phê tỉnh Đăk Nông đang có dấu hiệu bị thoái hóa, đất nghèo lân dễ tiêu, hàm lương kali tổng số và kali dễ tiêu đều ở mức nghèo, khả năng cố định kali cũng rất thấp

Nghiên cứu của Hoàng Trọng Quý và cs (2014), cho thấy một trong những

nguyên nhân hạn chế năng suất và chất lượng mía ở vùng ĐBSCL được cho là do

sự xuất hiện của các yếu tố hạn chế (YTHC) độ phì nhiêu đất Các yếu tố này hình thành trong quá trình sử dụng đất lâu dài, dưới tác động của chế độ sử dụng phân bón, canh tác chưa hợp lý, dẫn đến thiếu hụt một số nguyên tố dinh dưỡng trong đất, hay tích lũy trong đất một số nguyên tố gây độc cho mía Yếu tố mang tính hạn chế duy nhất của đất đối với mía ở vùng ĐBSCL là thành phần cơ giới, ngoài ra còn các yếu tố cũng cần được chú ý khi canh tác mía như là: đất chua, nghèo bazơ và các cation trao đổi

1.3.1.3 Xuất hiện yếu tố hạn chế do tích lũy độc tố mới trong đất

Một trong những YTHC đối với đất sản xuất nông nghiệp mới được đề cập nhiều trong thời gian gần đây là tích luỹ kim loại nặng trong đất, do ảnh hưởng của các khu công nghiệp, nước thải sinh hoạt hoặc do ảnh hưởng của chế độ canh tác

(Phạm Quang Hà và cs., 2005; Hà Mạnh Thắng và Phạm Quang Hà, 2005) Nguyên

nhân ô nhiễm đất cũng có thể đến từ việc sử dụng phân bón, sử dụng các loại phân động vật hay phân bắc không qua xử lý dễ dẫn đến việc lan truyền các loại vi khuẩn gây bệnh Sử dụng phân đạm quá nhiều sẽ gây phú dưỡng nguồn nước, mất đạm dạng NH3, N2O,… góp phần gây hiệu ứng nhà kính, và còn làm tăng hàm lượng nitrat trong nông sản Bón quá nhiều lân cũng gây phú dưỡng nước ngầm và nước mặt, ảnh hưởng đến nuôi trồng thuỷ sản

Đất bị thoái hóa do bị ô nhiễm chất độc do các hoạt động khác của con người như rác thải và nước thải sinh hoạt và công nghiệp, nước thải của chế biến thực phẩm, làng nghề Nhiều diện tích đất sản xuất nông nghiệp và thủy sản quanh các khu dân cư, khu công nghiệp và sản xuất làng nghề bị thoái hóa do ô nhiễm chất độc, trở thành các cánh đồng hoang, bãi đất trống Nguyên nhân gây thoái hóa đất này còn gây độc cho con người và sinh vật khi ăn sản phẩm và uống nước ở khu vực đất và nước bị ô nhiễm Đặc biệt nghiêm trọng khi đất bị nhiễm kim loại nặng vượt ngưỡng cho phép của tiêu chuẩn đo lường quốc gia Hiện tượng ô nhiễm đất

do chất thải gây độc sẽ là những nỗi đe dọa và gây hậu quả rất lớn đến khả năng sản xuất của đất và đặc biệt đến sức khỏe con người: sinh bệnh, gây mùi hôi thối, nước bẩn, mất cảnh quan sinh thái

Tại Quảng Trị và một số tỉnh miền Trung, do hậu quả Mỹ rải chất độc màu da cam chứa dioxin từ thời chiến tranh đã tàn phá một diện tích lớn rừng trên vùng đồi núi và rừng ngập mặn ven biển Cho đến nay, vẫn còn khá nhiều diện tích đất đồi núi hoang hóa chưa được phục hồi thành rừng mà chỉ là những sườn đồi cỏ tranh

và cây bụi lúp xúp Sự suy thoái đất này cũng thuộc về nguyên nhân hủy hoại sự sống của đất do chất độc hóa học (dẫn theo Nguyễn Xuân Hải, 2016)

1.3.1.4 Xuất hiện yếu tố hạn chế do tác động của biến đổi khí hậu

Việt Nam là một trong những quốc gia chịu thiệt hại nhất của biến đổi khí hậu

do nước biển dâng Theo Đào Xuân Học (2009) địa hình vùng ĐBSCL thấp (khoảng 1,5 m) nên việc mất đất canh tác và diện tích đất canh tác nhiễm mặn do nước biển dâng lên là rất lớn, nếu nước biển dâng lên 1 m thì khoảng 40% diện tích đất vùng ĐBSCL sẽ bị mất Bên cạnh nước biển dâng, biến đổi khí hậu còn kéo theo hiện tượng khô hạn, nhiệt độ tăng cao,… sẽ dẫn đến hiện tượng bốc mặn, bốc phèn, làm tăng diện tích đất mặn và đất phèn hoạt động

Mưa liên tục, cường độ lớn, gây lũ quét, rửa trôi xói mòn trên vùng đồi núi và ngập úng ở vùng thấp trũng Nước ta nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới nóng ẩm, mưa lớn nên hiện tượng thoái hóa đất do nguyên nhân này rất phổ biến Trên vùng

đất dốc xói mòn rửa trôi mạnh sẽ tạo nên đất xói mòn trơ sỏi đá hoặc mất lớp đất mặt với tầng mùn/hữu cơ Ngược lại, tại những vùng thấp trũng ngập nước liên tục

sẽ tạo nên các loại đất lầy thụt, úng trũng, chỉ thích hợp với các loại thực vật thủy sinh Cả hai loại đất suy thoái này đều có hại cho sản xuất, thậm chí không còn khả năng sản xuất nông nghiệp

Khô hạn, nóng kéo dài: cây trồng không sinh trưởng, phát triển được, dẫn đến đất bị hoang mạc hóa, đất trống, đồi núi trọc Ở một số vùng cộng với khí hậu khô nóng lục địa, đất bị sa mạc hóa Hiện tượng đất bị hoang mạc hóa và đất trống đồi núi trọc là phổ biến ở nước ta

Một số vùng đồi với khí hậu hai mùa mưa và khô cộng với đất bị mất thảm thực vật sẽ dẫn đến bị kết von đá ong hóa Diện tích đất bị kết von hóa ở nước ta khá phổ biến, tầng đất mặt mỏng, lẫn nhiều kết von, độ phì rất thấp, cây trồng sinh trưởng, phát triển kém

Tại một số vùng đất phù sa ven biển thường bị thoái hóa do bị mặn hóa và phèn hóa Nếu đất phù sa ven biển không được sử dụng trồng trọt liên tục thì vào mùa khô đất hoang, trống sẽ có hiện tượng bốc mặn, nghĩa là nước mặn theo mao quản trong đất

sẽ leo lên tầng đất mặt và khi bị bốc hơi nước sẽ để lại một lượng muối, gây mặn cho đất Tại một số vũng biển cũ, đất phù sa được hình thành trên các bãi sú vẹt cũ có chứa khá nhiều lưu huỳnh - tầng bã chè tạo nên loại đất phèn vừa chua, vừa mặn, vừa chứa nhiều chất độc là nhôm di động (Al3+) (Đào Châu Thu, 2007)

1.3.2 Nghiên cứu các giải pháp khắc phục các yếu tố hạn chế trong đất trồng

Để khắc phục các YTHC độ phì nhiêu, tùy thuộc vào loại đất, các YTHC mà có

các biện pháp khắc phục khác nhau

1.3.2.1.Sử dụng phân bón và chế độ canh tác

Đã có khá nhiều nghiên cứu về phân bón, mức độ phân bón thích hợp, cách bón cho các loại cây trồng, đặc biệt là lúa Kết quả nghiên cứu của Viện Thổ nhưỡng Nông hóa (1995) cho rằng trên đất phù sa sông Hồng để có năng suất cao nên đầu tư 150-160 kg N phối hợp với 16 tấn phân chuồng, 90 kg P2O5 và 60 kg

K2O/ha, và để nâng cao năng suất lúa không thể không bón phân hữu cơ cho đất kết hợp với bón phân khoáng Trên đất phù sa sông Thái Bình hiệu lực của phân kali khá rõ, với một số giống lúa có thời gian sinh trưởng dài tỷ lệ N-P-K hiệu quả nhất

là 1-1-0,5 trên nền phân chuồng 10 tấn/ha Trên đất lúa cao sản đồng bằng sông Cửu Long, sử dụng phân hữu cơ cho đất lúa có hiệu quả rõ rệt và các tác giả đã đề xuất một số công thức phân hữu cơ, vô cơ kết hợp tốt nhất cho lúa Kết quả thí nghiệm N, P, K dài hạn trên lúa của Viện Lúa ĐBSCL được thực hiện từ năm 1986 tới nay cho thấy trong vụ hè thu, lân là yếu tố gia tăng năng suất cao nhất, kali bón

ở mức 90 kg K2O/ha cho năng suất tương đương với không bón, kết quả đồng nhất

ở cả 24 vụ Đông Xuân và 24 vụ hè thu (Phạm Sỹ Tân, 2005)

Đối với đất xám bạc màu, có nhiều biện pháp kỹ thuật được đưa ra như nâng cao khả năng trao đổi cation bằng phân bón, thay đổi thành phần cơ giới bằng cách

bổ sung sét, cày sâu không lật, tưới nước phù sa, tăng hàm lượng hữu cơ trong đất bằng bón phân hữu cơ, vùi phụ phẩm,… Vùi phế phụ phẩm làm tăng đáng kể hàm lượng kali trong đất, cải tạo tính chất đất và nâng cao năng suất cây trồng Bón 40-70% phế phụ phẩm cây trồng vụ trước cho cây trồng vụ sau làm tăng năng suất 4-21% (Trần Thị Tâm và Đào Trọng Hùng, 2010) Bón Ca và Mg cho lúa cũng cho hiệu lực khá rõ, đặc biệt là ở vụ xuân, Mg giúp cho cây chịu rét tốt hơn và hồi xanh

sau khi cấy nhanh hơn (Lê Văn Tiềm và cs., 1995) Theo Nguyễn Như Hà và cs

(2008) trên đất xám bạc màu phối hợp bón đồng thời các nguyên tố S, Ca, Mg, Si với N, P, K có tác dụng rõ rệt tới sinh trưởng của cây lúa, làm giảm sâu bệnh và tăng năng suất lúa (14-16%), tăng hiệu suất sử dụng phân bón (45-70%) ở cả 2 vụ xuân và mùa

Đối với đất đồi núi, trong nhiều năm trở lại đây có rất nhiều nghiên cứu về áp

dụng bón phân cho các loại cây trồng trên đất dốc Theo Đậu Cao Lộc và cs (1998)

khi nghiên cứu về hiệu quả của các giải pháp kỹ thuật canh tác trên đất dốc mạnh vùng Hòa Bình cho biết: được đầu tư phân bón mức 30 N + 60 P2O5 + 60 K2O/ha kết hợp trồng băng chắn, năng suất sắn tăng 130% so với canh tác thông thường của người dân (388,2 tạ/ha so với 299,7 tạ/ha) và tăng 116% so với chỉ trồng băng chắn

(388,2 tạ/ha so với 347,3 tạ/ha) Kết quả nghiên cứu của Nguyễn Văn Trường và Nguyễn Quốc Hải (2005) cho rằng trên nương định canh (2 vụ/năm) có băng cây xanh kết hợp đầu tư phân bón (45kgN + 45kgP2O5 + 60kgK2O/ha cho lúa và 30kgN + 60kgP2O5 + 60kgK2O/ha cho đậu tương) năng suất cây trồng tăng: Lúa (12-85%, trung bình tăng 40%/vụ), đậu tương (22-33%, trung bình tăng 28%/vụ) và lượng đất xói mòn giảm 10-20%, trung bình giảm 12%/năm (Nguyễn Văn Trường và Nguyễn Quốc Hải, 2005)

Kết quả nghiên cứu của Thái Phiên và cs (1996) về bón phân cho một số cây

trồng trên đất đồi ở Phủ Quỳ (Nghệ An) và Kim Bôi (Hòa Bình) đã cho thấy bón phân cho lạc trên đất bazan và đất phiến thạch cho hiệu quả cao, tăng năng suất 24-145% trên đất bazan và 11-71% trên đất phiến thạch so với không bón phân

Nghiên cứu ảnh hưởng của biện pháp tủ gốc và thời điểm tủ gốc giữ ẩm đến sinh trưởng và phát triển cà phê chè tại Tây Bắc cho thấy: Phương pháp tủ dọc theo hàng cà phê có khả năng sinh trưởng phát triển cho năng suất cao hơn so với tủ xung quanh gốc Phương pháp tủ dọc theo hàng cà phê cho năng suất nhân/ha tại Sơn La là 1,93 tấn, tại Điện Biên là 1,96 tấn cao hơn so với tủ quanh gốc 0,5 - 1,5 tấn và cao hơn so với không tủ từ 0,23 - 0,27 tấn Bón vỏ quả cà phê đã qua xử lý đạt hiệu quả gần tương đương với phân chuồng; khi bón 2 loại kết hợp 15 kg ZnSO4 và 20 kg H3BO4 với lượng bón (250kg N + 100 kg P2O5 + 300kg K2O/ha) sẽ cho tốc độ sinh trưởng cũng như năng suất của cây cà phê chè cao nhất (Vũ Hồng Tráng, 2013)

Thái Phiên và Nguyễn Tử Siêm (1994), Lê Quốc Doanh và cs (2009) đều

khẳng định vai trò không thể thay thế được của các biện pháp sinh học trong việc ngăn chặn và phục hồi sự thoái hóa của đất dốc và dùng cây che phủ đất có hiệu quả cao nhất Khi sử dụng các nguồn hữu cơ phủ đất, thì ngoài tác dụng làm tăng hàm lượng hữu cơ trong đất, giảm xói mòn, nó còn có tác dụng giữ ẩm và hạn chế cỏ dại cho đất giúp bảo vệ đất và tăng năng suất cây trồng Theo Nguyễn Thị Dần và Thái Phiên (1999) thì khi được che phủ bằng thực vật khô (quỳ dại, thân ngô, cỏ khô) lượng 5 kg cho mỗi gốc cà phê đã làm tăng độ ẩm đất 7 - 10% so với đối chứng, do vậy làm tăng năng suất cà phê Trên đất đỏ bazan (Buôn Ma Thuột) nếu sử dụng