Nghiên cứu ảnh hưởng của phân hữu cơ và than sinh học đến năng suất cây trồng và một số tích chất của đất xám bạc màu huyện hiệp hòa, tỉnh bắc giang

2.3.1 Nghiên cứu điều kiện khí hậu, tính chất đất bạc màu và tình hình sử dụng phân bón vùng nghiên cứu 2.3.4 Nghiên cứu ảnh hưởng của liều lượng PHC đối với năng suất cây trồng trong cơ

NGUYỄN DUY PHƯƠNG

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA PHÂN HỮU CƠ

VÀ THAN SINH HỌC ĐẾN NĂNG SUẤT CÂY TRỒNG

VÀ MỘT SỐ TÍNH CHẤT CỦA ĐẤT XÁM BẠC MÀU

HUYỆN HIỆP HÒA, TỈNH BẮC GIANG

LUẬN ÁN TIẾN SỸ NÔNG NGHIỆP

HÀ NỘI - 2017

NGUYỄN DUY PHƯƠNG

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA PHÂN HỮU CƠ

VÀ THAN SINH HỌC ĐẾN NĂNG SUẤT CÂY TRỒNG

VÀ MỘT SỐ TÍNH CHẤT CỦA ĐẤT XÁM BẠC MÀU

HUYỆN HIỆP HÒA, TỈNH BẮC GIANG

Chuyên ngành: Khoa học đất

Mã số: 9620103

LUẬN ÁN TIẾN SỸ NÔNG NGHIỆP

Người hướng dẫn khoa học:

1 TS Trần Đức Toàn

2 TS Lars S Jensen

HÀ NỘI - 2017

LỜI CAM ĐOAN

Nghiên cứu sinh xin cam đoan các kết quả của công trình nghiên cứu đề tài này trong giai đoạn 2010 - 2014 là hoàn toàn trung thực, do nghiên cứu sinh trực tiếp thực hiện cùng với sự giúp đỡ của các đồng nghiệp Sự giúp tận tình của các đồng nghiệp để hoàn thành luận án này đã được cảm ơn và các trích dẫn sử dụng trong luận án này đã được ghi rõ nguồn gốc

Hà Nội, ngày 29 tháng 11 năm 2017

Tác giả luận án

Nguyễn Duy Phương

LỜI CÁM ƠN

Nghiên cứu sinh chân thành cảm ơn TS Trần Đức Toàn và TS Lars Stoumann Jensen đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ nghiên cứu sinh về khoa học và phương pháp luận, xin chân thành cảm ơn PGS.TS Vũ Chí Cương, điều phối viên

dự án tại Việt Nam, TS Sven G Sommer giám đốc dự án SUSANE đã hỗ trợ toàn

bộ kinh phí để nghiên cứu sinh thực hiện thành công luận án này

Nghiên cứu sinh chân thành cảm ơn các cán bộ và giảng viên Ban Đào tạo Sau đại học, Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam đã giảng dạy và giúp đỡ nghiên cứu sinh trong suốt thời gian học tập và làm luận án

Nghiên cứu sinh chân thành cảm ơn lãnh đạo và cán bộ của Viện Thổ nhưỡng Nông hoá, cán bộ Bộ môn Sử dụng đất, bộ môn Dinh dưỡng Cây trồng, Viện Chăn Nuôi quốc gia, các cán bộ của dự án SUSANE, Trung tâm Nghiên cứu Đất và Phân bón vùng Trung du, cùng các hộ nông dân ở xã Lương Phong, huyện Hiệp Hòa, tỉnh Bắc Giang đã giúp đỡ và tạo điều kiện cho nghiên cứu sinh thực hiện và hoàn thành đề tài nghiên cứu

Cuối cùng, xin bày tỏ lòng biết ơn đối với vợ, con, gia đình, bố, mẹ, những người luôn động viên và tạo sức mạnh để nghiên cứu sinh hoàn thành luận án này

Hà Nội, ngày 29 tháng 11 năm 2017

Tác giả luận án

Nguyễn Duy Phương

Nguyễn Duy Phương

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU VÀ CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI

1.1.3 Vai trò của than sinh học đến năng suất cây trồng và cải thiện tính chất đất 15

1.2.3 Vai trò của than sinh học đến năng suất cây trồng và cải thiện tính chất đất 34

CHƯƠNG 2 VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.3.1 Nghiên cứu điều kiện khí hậu, tính chất đất bạc màu và tình hình sử dụng

phân bón vùng nghiên cứu

2.3.4 Nghiên cứu ảnh hưởng của liều lượng PHC đối với năng suất cây trồng

trong cơ cấu lúa xuân, lúa mùa và ngô đông trên đất bạc màu

45

2.3.5 Nghiên cứu ảnh hưởng trực tiếp và tồn dư của PHC đến tính chất đất và năng

suất cây trồng trong cơ cấu lúa xuân, lúa mùa, ngô đông trên đất bạc màu

45

2.3.6 Nghiên cứu ảnh hưởng của PHC đến khả năng giảm phân khoáng đến năng

suất cây trồng và hiệu quả kinh tế trên đất bạc màu

45

2.3.7 Kết quả thực nghiệm về ảnh hưởng của PHC phối trộn với 15% TSH trên

đất bạc màu

45

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN

3.1 Nghiên cứu điều kiện khí hậu, tính chất đất bạc màu và tình hình sử dụng

phân bón vùng nghiên cứu

59

3.2 Nghiên cứu ảnh hưởng của TSH đến năng suất cây trồng trên đất bạc màu 66

3.3 Nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ TSH phối trộn với PHC đến năng suất cây

trồng trên đất bạc màu

71

3.3.1 Ảnh hưởng của tỷ lệ TSH phối trộn với PHC đến năng suất lúa xuân 72 3.3.2 Ảnh hưởng của tỷ lệ TSH phối trộn với PHC đến năng suất lúa mùa 73 3.3.3 Ảnh hưởng của tỷ lệ TSH phối trộn với PHC đến năng suất ngô đông 74 3.3.4 Hiệu quả kinh tế của TSH phối trộn với PHC bón cho cây trồng trong cơ cấu

lúa xuân - lúa mùa - ngô đông

76

3.4 Nghiên cứu ảnh hưởng của liều lượng PHC đối với năng suất cây trồng

trong cơ cấu lúa xuân lúa mùa và ngô đông trên đất bạc màu

78

3.4.4 So sánh hiệu quả của PHC phối trộn với TSH và PHC ủ theo phương pháp

truyền thống

82

3.5 Nghiên cứu ảnh hưởng trực tiếp và tồn dư của PHC đến tính chất đất và năng

suất cây trồng trong cơ cấu lúa xuân, lúa mùa, ngô đông trên đất bạc màu

85

3.5.1 Ảnh hưởng của PHC đến hàm lượng các chất dinh dưỡng N, P, K dễ tiêu

3.6 Nghiên cứu ảnh hưởng của PHC đến khả năng giảm phân khoáng đến năng

suất cây trồng và hiệu quả kinh tế trên đất bạc màu

117

3.6.1 Ảnh hưởng của giảm phân khoáng đến năng suất cây trồng 117 3.6.2 Hiệu quả kinh tế của TSH phối trộn với PHC khi giảm thiểu phân khoáng 119 3.7 Kết quả thực nghiệm về ảnh hưởng của PHC phối trộn với 15% TSH trên

3.7.3 Mô hình thực nghiệm PHC phối trộn với TSH đối với ngô đông năm 2014 123 3.7.4 Hiệu quả kinh tế của mô hình thực nghiệm trên đồng ruộng đối với ngô

PHỤ LỤC 2 Các số liệu liên quan

PHỤ LỤC 3 Xử lý thống kê cho các thí nghiệm

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

Từ, cụm từ viết tắt Nghĩa từ, cụm từ

DANH MỤC BẢNG

2.2 Diễn giải công thức thí nghiệm qua 6 vụ trong thí nghiệm 4 52

3.3 Lượng phân sử dụng bón cho lúa và ngô ở địa bàn nghiên cứu 62

3.7 Ảnh hưởng của tỷ lệ TSH phối trộn với PHC đến năng suất lúa xuân năm

3.11 Ảnh hưởng của liều lượng PHC đến năng suất lúa xuân trên đất bạc màu

3.15 Ảnh hưởng của bón PHC đến hàm lượng N,P,K dễ tiêu trong đất 86 3.16 Hàm lượng N,P,K tích lũy trong cây lúa ở giai đoạn đẻ nhánh và ngô ở

giai đoạn 9 - 10 lá

89

3.17 Ảnh hưởng của PHC đến năng suất lúa và ngô trên đất bạc màu 92

3.18 Ảnh hưởng tồn dư của PHC trên nền không bón phân khoáng 96 3.19 Ảnh hưởng tồn dư của PHC trên nền có bón phân khoáng đối với năng

suất cây trồng

98

3.20 Ảnh hưởng tích lũy và tồn dư của PHC trên nền phân khoáng đến năng

suất lúa mùa 2012

101

3.21 Ảnh hưởng tích lũy và tồn dư của PHC trên nền phân khoáng đến năng

suất ngô đông 2012

103

3.22 Ảnh hưởng tích lũy và tồn dư của PHC trên nền phân khoáng đến năng

suất lúa xuân 2013

104

3.23 Ảnh hưởng của PHC đến một số tính chất hóa học của đất bạc màu 110 3.24 Ảnh hưởng của PHC đến một số tính chất lý học của đất bạc màu 116 3.25 Khả năng giảm phân khoáng khi sử dụng PHC-15%TSH đến năng suất

cây trồng

117

3.28 Hiệu quả kinh tế của mô hình thực nghiệm đối với lúa mùa 122

3.30 Hiệu quả kinh tế của mô hình thực nghiệm ngô đông trên đất bạc màu 124

3.2 Đồ thị tỷ lệ % số hộ và lượng phân hữu cơ sử dụng cho lúa xuân 63

3.3 Đồ thị tỷ lệ % số hộ và lượng phân hữu cơ sử dụng cho lúa mùa 63

3.4 Đồ thị tỷ lệ % số hộ và lượng phân hữu cơ sử dụng cho ngô đông 64

3.5 Đồ thị suy giảm năng suất lúa mùa năm 2012 do không bón PHC 107

3.6 Đồ thị suy giảm năng suất ngô năm 2012 do không bón PHC 107

3.7 Đồ thị suy giảm năng suất lúa xuân năm 2013 do không bón PHC 107

3.8 Đồ thị năng suất cộng dồn của các công thức thí nghiệm qua sáu vụ 109

3.11 Biểu đồ hàm lượng Ca2+ và Mg2+ trong đất trước và sau thí nghiệm 115

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Đất đai là nguồn tài nguyên quan trọng cho các mục đích phát triển kinh tế

xã hội Trong sản xuất nông nghiệp, đất là nguồn tư liệu sản xuất không thể thay thế

để tạo ra lương thực và thực phẩm cho con người từ thế hệ này đến thế hệ khác Do vậy, việc bảo vệ và duy trì sức sản xuất của đất cho sản xuất nông nghiệp nhằm đáp ứng nhu cầu lương thực ngày càng tăng của con người là yêu cầu cấp bách đáp ứng cho an ninh lương thực ở cấp Quốc gia, cũng như nhu cầu cho xuất khẩu

Ở nước ta, diện tích đất canh tác trên đầu người ngày càng khan hiếm do quá trình chuyển đổi đất nông nghiệp sang lĩnh vực công nghiệp, đô thị hóa và phát triển

cơ sở hạ tầng Ngoài ra, thoái hóa và ô nhiễm đất nông nghiệp với nhiều nguyên nhân khác nhau đang có chiều hướng gia tăng làm cho đất ngày càng mất dần sức sản xuất Nếu không kịp thời có những giải pháp kỹ thuật phù hợp để duy trì và nâng cao sức sản xuất của đất, thì trong tương lai không xa tình trạng thiếu đất canh tác là điều không thể tránh khỏi Do vậy, việc sử dụng hiệu quả và bền vững nguồn tài nguyên đất nông nghiệp được đặt ra như một yêu cầu tất yếu trong giai đoạn hiện nay

Huyện Hiệp Hòa tỉnh Bắc Giang với tổng diện tích đất tự nhiên 20.112 ha, bằng 5,25% diện tích toàn tỉnh, nằm trong vùng bán sơn địa với đặc trưng đồi thấp xen kẽ đồng bằng theo hướng từ Đông bắc xuống Tây nam, có độ cao trung bình từ

20 - 120 m so với mực nước biển Do ảnh hưởng của điều kiện địa hình và nguồn gốc phát sinh học mà đất của huyện được chia thành 7 nhóm đất khác nhau, trong

đó đất xám bạc màu trên phù sa cổ có diện tích lớn nhất với diện tích 6.909 ha, chiếm tỷ lệ 37,6% tổng diện tích đất của toàn huyện và chủ yếu được sử dụng cho mục đích sản xuất nông nghiệp Đất xám bạc màu có tính chất “nghèo, chua, khô, chặt”, đất có thành phần cơ giới từ cát pha đến thịt nhẹ, dinh dưỡng từ rất nghèo đến nghèo, đặc biệt là hàm lượng hữu cơ trong đất thường rất thấp Hơn nữa, do có tốc

độ khoáng hóa nhanh nên hữu cơ trong đất lại càng trở nên nghèo kiệt, thêm vào đó

là dung tích hấp thu và độ no bazơ thấp, dẫn đến khả năng điều hòa dinh dưỡng của

đất xám rất hạn chế Ngoài ra, đất lại thường xuyên bị tác động của quá trình rửa trôi theo chiều sâu và xói mòn trên bề mặt, dẫn đến hậu quả là các chất dinh dưỡng trong đất đã nghèo, ngày càng trở nên nghèo kiệt hơn

Theo các nhà chuyên môn, để duy trì và nâng cao sức sản xuất của đất trồng trọt nói không còn con đường nào khác là phải bổ sung hữu cơ cho đất vì hữu cơ có vai trò đặc biệt quan trọng trong cải tạo và phục hồi độ phì nhiêu của đất Khi bón phân hữu cơ cho đất trồng trọt hàng năm không chỉ cung cấp các chất dinh dưỡng (đa, trung và vi lượng) cho cây trồng sinh trưởng và phát triển thông qua hàm lượng dinh dưỡng sẵn có trong phân hữu cơ mà bón phân hữu cơ còn cải tạo tính chất lý hóa học của đất Hiệu quả của việc sử dụng phân hữu cơ đối với năng suất cây trồng cũng đã được chứng minh qua rất nhiều nghiên cứu trong và ngoài nước, bón phân hữu cơ làm tăng năng suất cây trồng, tùy theo từng loại cây trồng cụ thể, tính chất đất trồng, liều lượng bón cũng như chất lượng của phân hữu cơ mà hiệu quả của phân hữu cơ đem lại sẽ khác nhau Đối với các loại đất có thành phần cơ giới nhẹ, nghèo dinh dưỡng như đất cát, đất cát ven biển, đất xám bạc màu khi bón phân hữu

cơ thường đem lại hiệu quả nông học và kinh tế cao hơn so với các loại đất khác Ngoài ra bón phân hữu cơ còn làm tăng hiệu quả sử dụng phân khoáng góp phần tăng năng suất cây trồng và chất lượng nông sản

Tuy nhiên, trong thực tế sản xuất nông nghiệp hiện nay lượng phân hữu cơ (PHC) sử dụng cho sản xuất nông nghiệp hàng năm trên cả nước nói chung và ở huyện Hiệp Hòa nói riêng đang có chiều hướng giảm do người dân đã quen với sử dụng phân hóa học vì phân hóa học có hiệu quả nhanh và giảm công vận chuyển, mặt khác do quy mô chăn nuôi ở một số vùng nông thôn bị thu hẹp, dẫn đến nguồn PHC từ các hộ gia đình đã không đủ cho sản xuất nông nghiệp nên phân hóa học ngày càng được sử dụng nhiều hơn, sử dụng phân hóa học trong thời gian dài không chỉ làm suy giảm hữu cơ trong đất mà còn làm cho đất ngày càng trở lên bị thoái hóa trầm trọng hơn

Đất bạc màu có thành phần cơ giới nhẹ, có tốc độ khoáng hóa nhanh nên hàm lượng hữu trong đất thường nghèo, để cải thiện hàm lượng hữu cơ trong đất

bạc màu ngoài việc bón phân hữu cơ thường xuyên thì việc lựa chọn dạng hữu cơ cũng cần được quan tâm Trong những năm gần đây vai trò của TSH trong nông nghiệp đã được đề cập ở nhiều nước trên thế giới.TSH được chế biến bằng cách đốt yếm khí từ các nguồn nguyên liệu hữu cơ khác nhau như gỗ, tre nứa, rơm rạ, vỏ trấu vv sản phẩm TSH sau khi đốt thường có hàm lượng các bon tổng số cao, các bon ở dạng bền, khó bị phân hủy khi bón vào đất TSH thường bị phân hủy chậm nên TSH thường phát huy hiệu quả trong việc cải thiện hàm hượng hữu cơ trong đất, đồng thời cải thiện tính chất lý, hóa và sinh học đất theo chiều hướng có lợi, nên việc sử dụng nguồn hữu cơ ở dạng TSH chế biến từ rơm rạ cho đất bạc màu có thể là giải pháp kỹ thuật phù hợp đối với điều kiện của địa phương trong bối cảnh nguồn phân hữu cơ từ chăn nuôi ngày càng khan hiếm trong khi đó phần lớn các loại phế phụ phẩm nông nghiệp đều bị đốt sau thu hoạch

Xuất phát từ yêu cầu thực tiễn của địa phương trong việc bảo vệ, nâng cao

sức sản xuất của đất, NCS đã thực hiện đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng của phân hữu

cơ và than sinh học đến năng suất cây trồng và một số tích chất của đất xám bạc màu huyện Hiệp Hòa, tỉnh Bắc Giang”

2 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài

Mục tiêu chung:

Đánh giá được vai trò của TSH và ảnh hưởng của PHC phối trộn với TSH đến năng suất cho cây trồng, cải thiện tính chất lý, hóa học của đất xám bạc màu huyện Hiệp Hòa, tỉnh Bắc Giang, từ đó đưa ra các khuyến cáo cho việc sử dụng hợp

lý PHC trong cơ cấu cây trồng lúa xuân - lúa mùa - ngô đông tại địa phương

3 Ý nghĩa khoa học và tính thực tiễn của đề tài

3.1 Ý nghĩa khoa học

Kết quả nghiên cứu đã bổ sung thêm luận cứ khoa học về vai trò của TSH trong nông nghiệp, cụ thể trong việc nâng cao năng suất cây trồng (lúa và ngô) và cải tạo tính chất đất xám bạc màu nói chung và của huyện Hiệp Hòa nói riêng

3.2 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài

- Kết quả nghiên cứu đã chỉ ra rằng khi sử dụng TSH hoặc phối trộn TSH với phân gia súc đã làm tăng năng suất lúa và ngô so với sử dụng phân hữu cơ truyền thống

- Sử dụng phân hữu cơ phối trộn với TSH theo tỷ lệ 15% theo khối lượng đã giảm được 20% lượng phân lân mà vẫn duy trì được năng suất, góp phần tăng hiệu quả kinh tế cho người dân

- Phân hữu cơ phối trộn với TSH còn đem lại tác động tồn dư, khi sử dụng phân hữu cơ phối trộn với 15% TSH trên nền phân khoáng cho lúa liên tục trong ba

vụ có thể bỏ một vụ không bón không làm ảnh hưởng đến năng suất, tượng tự đối ngô khi sử dụng bốn vụ liên tục bỏ một vụ không bón vẫn duy trì được năng suất

- Tính chất của đất bạc màu cũng được cải thiện theo chiều hướng tích cực khi sử dụng PHC phối trộn với TSH từ đó góp phần làm giảm nguy cơ suy thoái đất, đảm bảo cho sản xuất nông nghiệp lâu bền

4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

4.1 Đối tượng

- Đất xám bạc màu huyện Hiệp Hòa, tỉnh Bắc Giang

- Phân hữu cơ phối trộn với TSH với các tỷ lệ khác nhau

- Cơ cấu cây trồng: lúa xuân-lúa mùa - ngô đông trên đất xám bạc màu tại xã Lương Phong, huyện Hiệp Hòa, tỉnh Bắc Giang

4.2 Phạm vi nghiên cứu

Đề tài được thực hiện trên đất xám bạc màu tại xã Lương Phong, huyện Hiệp Hòa, tỉnh Bắc Giang

5 Những đóng góp mới của luận án về học thuật và lý luận

- Luận án đã làm rõ vai trò của PHC và TSH đến năng suất của cây trồng trong cơ cấu “lúa xuân - lúa mùa - ngô đông” trên đất bạc màu PHC phối trộn với TSH đã đem lại hiệu quả rõ nét đến năng suất cây trồng trên ba vụ nhờ tính chất của TSH

- Ngoài ảnh hưởng trực tiếp PHC còn đem lại tác động tích lũy và tồn dư đối với năng suất cây trồng, cũng như những ảnh hưởng tích cực đến một số tính chất lý

- hóa của đất xám bạc màu, từ đó đưa ra định hướng về sử dụng PHC có hiệu quả hơn trong sản xuất nông nghiệp

CHƯƠNG I TỔNG QUAN TÀI LIỆU VÀ CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI

1.1 Các kết quả nghiên cứu ở nước ngoài

1.1.1 Ảnh hưởng của phân hữu cơ đối với độ phì đất

Độ phì nhiêu của đất hay còn gọi là khả năng sản xuất của đất là tổng hợp các điều kiện, các yếu tố để đảm bảo cho cây trồng sinh trưởng và phát triển tốt, trong đó hữu cơ và độ ẩm là hai yếu tố hàng đầu quyết định độ phì nhiêu của đất Các nhà khoa học đều cho rằng sử dụng PHC sẽ đem lại giá trị rất lớn và có tác động trực tiếp đến độ phì của đất do có mối quan hệ tương hỗ giữa chất hữu cơ và các chất dinh dưỡng dễ tiêu, mặc dù hàm lượng dinh dưỡng trong PHC không cao Bón PHC không chỉ làm tăng hàm lượng hữu cơ tổng số trong đất, mà còn cải thiện đáng kể hàm lượng các chất dinh dưỡng (đạm, lân, kali) ở cả hai dạng tổng số và dễ tiêu thông qua cơ chế điều hòa các chất dinh dưỡng trong đất, tăng khả năng giữ các chất dinh dưỡng, hạn chế rửa trôi Chức năng điều hòa dinh dưỡng còn được hiểu ở khả năng chuyển hóa các chất dinh dưỡng từ dạng khó tiêu sang dễ tiêu để cung cấp thêm dưỡng chất cho cây trồng

Nghiên cứu của Agbenin và cộng sự (1997) đã tiến hành thí nghiệm đánh giá ảnh hưởng của PHC đến độ phì đất tại Nigeria trong hệ thống luân canh lạc và ngô trong vòng 45 năm liên tục trên đất có thành phần cơ giới nhẹ với 7 công thức thí

nghiệm bao gồm: i) PHC với mức 5 tấn/ha, ii) PHC kết hợp với NPK, iii) PHC kết hợp với NP, iv) chỉ bón NP, (v) chỉ bón phân NPK; vi) đối chứng (không bón phân)

và vii) bỏ hóa tự nhiên Sau 45 năm nghiên cứu cho thấy hàm lượng các bon trong

lớp đất tầng mặt (0-15 cm) ở các công thức bỏ hóa tự nhiên, bón kết hợp PHC với phân khoáng NPK đạt cao hơn, tương ứng là 7,0 - 6,9 g/kg đất so với công thức chỉ bón PHC ở mức 5 tấn/ha hàm lượng hữu cơ trong đất: 5,7 g/kg đất, còn ở các công thức chỉ bón phân vô cơ NP và NPK, hàm lượng hữu cơ trong đất thấp nhất có giá trị tương ứng: 4,7 g/kg đất và 3,1 g/kg đất Ngoài ra, các chỉ tiêu khác như đạm hữu

cơ, đạm tổng số trong đất ở công thức bón kết hợp PHC với phân khoáng đạt: 501 mg/kg đất gấp 2 lần so với công thức không bón phân và 1,3 lần so với công thức

chỉ bón PHC mà không bón phân khoáng Theo tác giả, hàm lượng hữu cơ cao ở các công thức bỏ hóa tự nhiên là do hữu cơ từ tàn dư thực vật đã được tích tụ qua nhiều năm Đối với công thức bón PHC kết hợp với phân khoáng, hàm lượng hữu

cơ trong đất cao là do sự tích lũy của PHC qua nhiều năm kết hợp với sinh khối rễ của cây trồng, trong khi đó hàm lượng hữu cơ trong đất ở công thức chỉ bón phân khoáng thấp nhất do hữu cơ không được bổ sung hàng năm (phần lớn sinh khối bị lấy đi khi thu hoạch và sinh khối rễ không đủ bù đắp cho hàm lượng hữu cơ trong đất trồng) Như vậy, bón PHC kết hợp với phân khoáng là một giải pháp hữu hiệu

để duy trì và nâng cao hàm lượng hữu cơ trong đất, đồng thời cải thiện được độ phì đất thông qua hàm lượng đạm dễ tiêu trong đất một cách rõ nét

Nghiên cứu của Azeez và cộng sự (2010) đã tiến hành thí nghiệm đánh giá ảnh hưởng của bón PHC (hỗn hợp phân gia súc) đến các dạng đạm trong đất bằng phương pháp ủ trong phòng thí nghiệm, lượng hữu cơ bón vào đất được tính toán tương đương với 120 kg N/ha Kết quả nghiên cứu cho thấy hàm lượng đạm NH4+trong đất cao nhất sau 20 ngày ủ là 1,49 mg/kg đất, tăng 0,68 mg/kg đất so với ngày đầu (0,81 mg/kg đất) Sau đó hàm lượng đạm NH4+ trong đất giảm dần, ở ngày thứ

70 sau ủ hàm lượng đạm NH4+

trong đất chỉ còn 0,26 mg/kg đất Tiếp tục theo dõi ở ngày thứ 90 sau ủ, hàm lượng đạm NH4+ trong đất tăng trở lại 0,42 mg/kg đất và ở ngày thứ 120 là 0,45 mg/kg đất Đối với dạng đạm NO3-: đạm NO3- giải phóng chậm hơn, đạt cao nhất ở 55 ngày sau khi ủ với hàm lượng 358,02 mg/kg đất, tăng 331,87 mg/kg so với ngày đầu Hàm lượng NO3- trong đất giảm dần và thấp nhất là 19,09 mg/kg đất ở 90 ngày sau ủ Nhưng đến ngày thứ 120 sau ủ thì hàm lượng NO3- trong đất lại tăng trở lại ở mức cao hơn với hàm lượng là 190,2 mg/kg đất do PHC tiếp tục phân giải Mặc dù tác giả không theo dõi sự biến thiên của hai dạng đạm trong giai đoạn tiếp theo nhưng từ kết quả nghiên cứu cho thấy khi bón PHC, các chất dinh dưỡng trong PHC đã không giải phóng triệt để một lần mà giải phóng

từ từ cho phép cung cấp dần các chất dinh dưỡng cho đất theo thời gian

Nghiên cứu của Azeez và cộng sự (2010) cũng chỉ ra rằng khi bón các loại PHC khác nhau cũng ảnh hưởng đến lượng đạm dễ tiêu được giải phóng trong đất,

từ đó ảnh hưởng trực tiếp đến độ phì đất Tác giả đã sử dụng 3 loại PHC khác nhau (phân gia cầm, phân bò và phân dê) tương đương 120 kg N/ha và ủ trong vòng 120 ngày, kết quả sau 120 ngày ủ cho thấy ở công thức không có phân bón hàm lượng đạm NH4+ trong đất: 0,56 mg/kg đất và đạm NO3-: 117,9 mg/kg đất, do trong đất vẫn tồn tại một lượng hữu cơ nhất định Ở công thức ủ với phân gia cầm lượng đạm

NH4+ đạt 1,11 mg/kg đất, cao gấp đôi so với đối chứng (0,56 mg/kg đất) cũng như các công thức ủ với phân bò và phân dê (0,56 mg/kg đất và 0,51 mg/kg đất) Theo dõi quá trình giải phóng đạm NO3- ở các công thức cho thấy ở công thức ủ phân gia cầm và phân bò thì lượng đạm chênh nhau không đáng kể (124,75 mg/kg đất và 126,40 mg/kg đất), tuy nhiên ở công thức ủ phân dê lượng đạm NO3- chỉ đạt 100,49 mg/kg đất, thấp hơn so với công thức đối chứng là 117,93 mg/kg đất Theo tác giả, lượng đạm giải phóng trong đất ở công thức ủ với phân dê thấp hơn so với đối chứng do tỷ lệ C/N của phân dê cao hơn so với phân gia cầm và phân bò Như vậy,

để nâng cao hàm lượng đạm dễ tiêu trong đất, việc lựa chọn các dạng PHC cũng cần được quan tâm, những loại PHC có tỷ lệ C/N thấp sẽ cải thiện hàm lượng đạm trong đất ngay sau khi bón

Khi nghiên cứu về về khả năng cung cấp đạm cho đất của một số loại hữu cơ Vityakon và cộng sự (2000) đã chỉ ra rằng, quá trình giải phóng đạm trong đất đối với các chất hữu cơ có tỷ lệ C/N thấp như thân lá lạc (C/N = 23), trong điều kiện hảo khí, quá trình khoáng hóa xảy ra ngay sau khi hữu cơ được bón vào đất Theo dõi diễn biến đạm trong đất nghiên cứu, tác giả cho thấy khi bón thân lá lạc với liều lượng 10 tấn/ha (hàm lượng đạm của thân lá lạc N = 1,73%), hàm lượng đạm trong đất tăng cao nhất sau 4 tuần ủ là 50,1 kgN/ha, tương đương với khoảng 29% lượng đạm bón vào đã được khoáng hóa Đối với các loại hữu cơ có tỷ lệ C/N cao như rơm rạ (C/N = 79) và lá cây rừng (C/N = 62) bón với lượng 10 tấn/ha (tỷ lệ đạm trong rơm rạ N = 0,49%, trong lá cây rừng N = 0,68%) thì sau 3 - 4 tuần ủ hàm lượng đạm trong đất giảm so với đối chứng Nguyên nhân là do VSV đã lấy đạm từ đất để phân giải hữu cơ, hàm lượng đạm trong đất chỉ tăng sau 8 tuần ở cả công thức bón rơm rạ và lá cây rừng (lượng đạm tương ứng ở các công thức là 9,5 - 10,4

kg N/ha sau đó giảm dần ở tuần thứ 15 sau khi bón) Trong điều kiện ruộng ngập nước, bón phụ phẩm rơm rạ với lượng 10 tấn/ha vào đất, tốc độ phân giải chậm hơn, hàm lượng đạm trong đất sau 3 tuần hầu như không tăng mà có chiều hướng giảm, hàm lượng đạm trong đất chỉ tăng sau 26 tuần sau khi nước ruộng được rút cạn Như vậy, để nâng cao hàm lượng đạm trong đất bằng hữu cơ cần phải lựa chọn các nguồn hữu cơ có tỷ lệ C/N thấp và chế độ ẩm trong đất cũng cần phải quan tâm

Bón PHC có thể làm tăng hàm lượng lân dễ tiêu trong đất đặc biệt là lân ở dạng Calcium photphat (Ca - P) Khi hàm lượng lân dễ tiêu trong đất cao sẽ tạo điều kiện cho cây hấp thu lân một cách dễ dàng, hay nói cách khác hiệu quả sử dụng phân lân của cây sẽ tăng khi bón PHC kết hợp với phân khoáng (Garg và cộng Sự, 2008) Theo tác giả, trong đất, lân (P) có thể tồn tại ở hai dạng lân hữu cơ và lân vô

cơ Lân hữu cơ có trong thành phần của nhiều hợp chất hữu cơ của tàn tích sinh vật Các hợp chất hữu cơ chứa lân gồm có: Phitin, axit nucleic, nucleoproteit, photphatit, sacarophotphat và trong thành phần vi sinh vật đất Trong thực tế, trong tầng đất mặt thường chứa nhiều lân hữu cơ hơn các tầng dưới sâu, do vậy hàm lượng phốt pho được tích luỹ trong tầng đất mặt thường cao hơn nhờ sự tích lũy sinh học Tỷ lệ lân hữu cơ phụ thuộc chủ yếu vào hàm lượng mùn trong đất và dao động trong khoảng từ 10 - 50% của lân tổng số trong đất, việc tích lũy lân như vậy sẽ làm cho đất có độ phì cao hơn và là nguồn dưỡng chất cung cấp cho cây trồng

Tại Ấn Độ, nghiên cứu của Rekhe và cộng sự (2000) sau 13 năm nghiên cứu khi kết hợp phân hoá học và tàn dư từ cây lúa mỳ trong hệ thống canh tác lúa nước với mức bón như sau: (i) N:P:K (120:60:30) kết hợp 6 tấn phân chuồng và 3 tấn phụ phẩm, (ii) chỉ bón phân hóa học N:P:K (120:60:30) và (iii) đối chứng không bón phân, kết quả cho thấy hàm lượng các bon (OC%) là 0,41% và lân dễ tiêu 14 mg/kg trong khi đó ở công thức đối chứng không bón phân hàm lượng các bon (OC%) chỉ

có 0,2 % và lân là 2,2 mg/kg; ở công thức chỉ bón phân hoá học với mức N:P:K (120:60:30) hàm lượng các bon (OC%) là 0,37% và lân dễ tiêu là 1,1 mg/kg Từ kết quả nghiên của tác giả cho thấy rất rõ vai trò của hữu cơ và hiệu quả của việc kết

hợp giữa PHC và phân hóa học trong việc duy trì và nâng cao hàm lượng các bon cũng như hàm lượng lân dễ tiêu trong đất

Nghiên cứu của Bhattacharyya và cộng sự (2007) về ảnh hưởng của PHC đến tính chất đất được tiến hành trên đất thịt trung bình tại Ấn Độ trong vòng 8 năm trên cơ cấu cây trồng lúa mì và đậu tương Kết quả nghiên cứu đã chỉ ra rằng nếu chỉ bón phân đạm với mức 120 kg N/ha thì hàm lượng hữu cơ trong đất sau thí nghiệm tăng khoảng 8% so với không bón, nguyên nhân chủ yếu là do đạm đã làm tăng sinh khối rễ và thân lá cây trồng và là nguồn hữu cơ chính trả lại cho đất sau mỗi chu kỳ canh tác Trong khi đó, nếu bón đạm 120 kg N/ha kết hợp với PHC 10 tấn/ha, hàm lượng chất hữu trong đất sau thí nghiệm tăng 17% so với không bón Bón PHC (10 tấn/ha) kết hợp với N, P, K ở mức 120 kg N/ha 26 kg P/ha và 33 kg K/ha, hàm lượng hữu cơ tăng 27% so với không bón phân Như vậy, bón PHC đã làm tăng hàm lượng hữu cơ trong đất và bón kết hợp PHC với đạm, lân, kali đã làm tăng hàm lượng các bon trong đất tới 10% so với chỉ bón đạm

Nghiên cứu của Wei và cộng sự (2015) trong bốn năm liền về ảnh hưởng của bón phế phụ phẩm của lúa mỳ với các mức khác nhau (3 tấn, 6 tấn và 9 tấn trên ha

và không bón) đến hàm lượng đạm, lân và kali dễ tiêu trong đất ở tầng 0 - 20 cm Kết quả nghiên cứu cho thấy hàm lượng đạm dễ tiêu ở năm thứ nhất tương ứng với các mức bón phế phụ phẩm là 53,0 mg/kg 57,0 mg/kg 58,0 mg/kg, trong khi đó hàm lượng đạm dễ tiêu ở công thức không bón chỉ có 51,0 mg/kg Lân dễ tiêu trong đất cũng có thay đổi tương ứng với các mức bón là 16,0 mg/kg 18,0 mg/kg và 21,0 mg/kg và công thức không bón chỉ có 14,0 mg/kg Đối với kali dễ tiêu cũng có thay đổi theo chiều hướng tích cực, hàm lượng kali dễ tiêu trong đất tương ứng là 152,0 mg/kg 165 mg/kg 163,0 mg/kg trong khi đó ở công thức không bón hàm lượng kali dễ tiêu chỉ có 136,0 mg/kg Theo dõi sau 4 năm bón liên tục với lượng phế phụ phẩm bón tích lũy là 12 tấn/ha, 24 tấn/ha và 36 tấn/ha Kết quả cho thấy, hàm lượng đạm dễ tiêu trong đất tương ứng là 55,0 mg/kg, 62,0 mg/kg và 66,0 mg/kg, trong khi đó ở công thức đối chứng là 53,0 mg/kg hàm lượng lân dễ tiêu trong đất tương ứng là 20,0 mg/kg, 24,0 mg/kg và 28,0 mg/kg trong khi đó ở công thức đối chứng

không bón chỉ có 17,0 mg/kg Kali dễ tiêu trong đất cũng được cải thiện rất rõ, tương ứng là 160,0 mg/kg 174,0 mg/kg 180,0 mg/kg, trong khi đó ở công thức không bón chỉ có 138,0 mg/kg Như vậy, bón phế phụ đã làm thay đổi rất rõ hàm lượng các chất dinh dưỡng dễ tiêu (đạm, lân và kali) trong đất

Bón hữu cơ liên tục qua nhiều năm còn cải thiện các tính chất vật lý đất Nghiên cứu của Liao và cộng sự (2013) tại Trung Quốc đã chỉ ra rằng khi bón hữu

cơ vào đất trong thời gian dài không chỉ làm thay đổi hàm lượng hữu cơ trong đất,

mà hàm lượng sét trong đất cũng được cải thiện rõ từ đó đã nâng cao hàm lượng kali trong đất

Các tính chất vật lý đất cũng được cải thiện khi bón PHC theo nghiên cứu của Munkholm và cộng sự, (2002) bón PHC làm tăng chủng loại và mật độ sinh vật đất (động vật đất và các VSV đất), trong đó quần thể quần thể giun đất được thể hiện rõ nhất Hoạt động của giun đất đã làm gia tăng lỗ hổng trong đất, làm cho đất tơi xốp hơn, từ đó cải thiện tính thấm cũng như chế độ khí trong đất

Bón PHC sẽ cải thiện được các tính chất vật lý đất như dung trọng đất vì tỷ trọng của các hợp chất hữu cơ nhỏ hơn so với tỷ trọng của đất, cải thiện kết cấu và đoàn lạp bền, độ bền của đoàn lạp liên quan chặt hơn với tỷ lệ hữu cơ so với hàm lượng các bon tổng số trong đất Khi tăng hàm lượng hữu cơ trong đất từ 2,3 đến 3,5% sẽ làm giảm khả năng vỡ đoàn lạp (Franzluebbers và cộng sự, 2000) nguyên nhân là do hữu cơ trong đất được xem như là chất liên kết và tạo cấu trúc đoàn lạp, đất có hàm lượng hữu cơ thấp thì đoàn lạp vỡ, làm đất mất kết cấu và dễ phân tán khi gặp mưa hay xói mòn rửa trôi (Lado M và cộng sự, 2004)

Kết quả nghiên cứu của Bhogal A và cộng sự (2001) xác nhận rằng bón bổ sung PHC trong thời gian từ 7 - 23 năm đã làm thay đổi tính chất vật lý đất như: độ xốp, dung trọng, kết cấu đất, khả năng giữ nước và cung cấp dinh dưỡng, làm tăng năng suất cây trồng, tăng hiệu quả kinh tế, giảm lượng đất mất do xói mòn và lắng cặn chảy tràn (tăng độ xốp và tốc độ thấm của đất)

Bón phân chuồng cải thiện kết cấu và đoàn lạp bền trong nước, làm tăng đoàn lạp có kích thước lớn hơn và tăng khả năng chống lại sự trương nở Việc tăng

sự tích trữ các bon hữu cơ trong đất dẫn đến làm tăng hoạt tính sinh học đất, điều này dần dần làm tăng độ xốp và giảm dung trọng đất (Kay, 1998) Đất không được bón phân chuồng thường chứa ít các bon hữu cơ, sinh khối của vi sinh vật, dung trọng cao hơn so với đất được bổ sung phân chuồng Ngoài ra, bón phân chuồng làm tăng sự phân tán của các đại đoàn lạp lớn, ảnh hưởng đến pH và lân dễ tiêu trong đất (Whalen và cộng sự, 2002)

1.1.2 Ảnh hưởng của phân hữu cơ đến năng suất cây trồng

Nghiên cứu của Hati và cộng sự (2006) tại Ấn Độ về vai trò của PHC đối với đậu tương trên đất thịt nặng sau 3 vụ liên tục đã chỉ ra rằng năng suất đậu tương trung bình tăng khoảng 16% so với chỉ bón phân khoáng Kết quả nghiên cứu của Zhao và cộng sự (2009) về ảnh hưởng của hữu cơ đến năng suất ngô và lúa mì trên đất thịt pha tại Trung Quốc trong vòng 25 năm cho thấy: Bón PHC (phân lợn) kết hợp với phân khoáng cho năng suất hạt tăng 18% so với chỉ sử dụng PPNN và tăng 31% so với không bón hữu cơ, theo tác giả nguyên nhân năng suất tăng không chỉ

do dinh dưỡng của PHC mà khi bón PHC còn làm tăng hiệu lực của phân khoáng Kết quả nghiên cứu của Ming - Gang và cộng sự (2008) cho thấy khi bón PHC làm tăng lượng đạm dễ tiêu trong đất và hiệu quả sử dụng phân đạm tăng khoảng 10%

so với không bón hữu cơ, đồng thời khi bón PHC kết hợp với phân khoáng đã cho năng suất lúa tăng 12,4% so với không bón Hiệu quả sử dụng đạm tăng do khi bón PHC vào đất đã cải thiện tính đệm của đất, nâng cao khả năng giữ và trao đổi các chất dinh dưỡng, tạo điều kiện cho cây hút và sử dụng đạm tốt hơn trong thời gian sinh trưởng và kiến tạo năng suất

Nghiên cứu về ảnh hưởng của PHC đến năng suất ngô hạt trên các vùng sinh thái khác nhau tại Kenya, Smaling và cộng sự (1992) đã kết luận rằng mặc dù ở các vùng sinh thái khác nhau, có điều kiện khí hậu và thổ nhưỡng không tương đồng, bón PHC đều cho kết quả rất khả quan đến năng suất cây trồng Khi kết hợp PHC với phân khoáng cho năng suất tăng từ 15%-20% so với không sử dụng PHC, tác giả cũng khẳng định rằng mặc dù năng suất tăng phần lớn là do đóng góp của phân

khoáng nhưng hiệu lực của phân khoáng vẫn phải dựa trên nền hữu cơ của đất được hình thành từ nguồn phân hữu cơ cung cấp hàng năm qua mỗi vụ canh tác

Nghiên cứu của Ouédraogo và cộng sự (2001) về ảnh hưởng của PHC đến năng suất kê trên đất nâu vùng bán khô hạn với trình độ thâm canh thấp ở vùng phía Tây Châu Phi Nghiên cứu tiến hành trong 2 năm liên tục, mức PHC bón là 5 tấn/ha tại vùng Yimtenga và 10 tấn/ha tại vùng Mediga Kết quả theo dõi về tác động của PHC đến các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của cây kê tại Yimenta cho thấy: số hạt trên bông ở công thức có bón hữu cơ tăng gấp 2 lần và năng suất hạt tăng 61% so với không bón PHC Đối với vùng Mediga khi bón PHC với mức 10 tấn/ha đã cho số hạt trên bông gấp 5 lần, năng suất hạt tăng gấp 3,3 lần so với không bón PHC Theo tác giả, nguyên nhân dẫn đến năng suất kê tăng là do PHC đóng vai trò tích cực trong việc cung cấp dinh dưỡng cho cây trồng trong điều kiện đất nghèo dinh dưỡng Hơn nữa việc bón PHC cho kê có thể cho phép gieo muộn hơn, vì bón PHC đã làm tăng khả năng trữ ẩm của đất, giúp cho cây kê sinh trưởng và phát triển bình thường và kiến tạo năng suất trong các tháng đầu mùa khô

Đánh giá ảnh hưởng dài hạn của PHC đối với năng suất cây trồng trong cơ cấu lúa mỳ và đậu tương trong vòng 30 năm tại Ấn Độ, Bhattacharyya và cộng sự (2007) đã chỉ ra rằng đối với đậu tương, không bón phân năng suất đậu tương trung bình chỉ đạt 0,56 tấn/ha, chỉ bón phân khoáng (NPK) năng suất đạt 1,42 tấn/ha và khi bón PHC kết hợp với phân khoáng cho năng suất trung bình đạt 2,83 tấn/ha cao gấp đôi so với công thức chỉ bón phân khoáng và gấp 5 lần so với không bón phân Tương tự đối với lúa mỳ không bón phân, năng suất trung bình chỉ đạt 0,7 tấn/ha, nếu chỉ bón phân khoáng trung bình năng suất đạt 1,09 tấn/ha và khi bón kết hợp phân khoáng và PHC năng suất đạt 1,88 tấn/ha gấp 1,7 lần so với chỉ bón phân khoáng và 2,6 lần so với không bón phân

Khi bón PHC vào đất không phải cây trồng sử dụng được toàn bộ, một phần PHC còn tồn tại trong đất tiếp tục bị phân giải tạo ra các chất dinh dưỡng cung cấp cho cây trồng ở các vụ sau (Motavalli và cộng sự, 1989) đó được coi là ảnh hưởng tồn dư của PHC Nghiên cứu của Eghball và cộng sự (1999) cũng chỉ ra rằng khi

bón PHC cho cây trồng chỉ khoảng 40% đạm trong PHC được sử dụng trong năm đầu tiên và khoảng 60% đạm từ PHC bị tồn dư trong đất và được sử dụng trong những năm sau Tỷ lệ tồn dư của PHC trong đất thay đổi tùy theo từng loại phân sử dụng, thông thường các loại PHC dễ phân giải thì hiệu lực tồn dư sẽ không kéo dài

ở những năm sau Eghball và cộng sự (2004) đã nghiên cứu về ảnh hưởng tồn dư

của PHC đối với ngô theo 2 công thức i) NPK; ii) NPK+ HC, PHC được bón liên

tục trong 4 năm, đến năm thứ 5 trở đi không bón để theo dõi biến động năng suất ngô Tác giả cho thấy sau một năm không bón PHC năng suất ngô vẫn cao hơn so với công thức đối chứng không bón PHC là 34,1%, sau hai năm không bón năng

suất ở công thức (ii) cao hơn so với đối chứng 16,8% và sau ba năm không bón năng suất công thức (ii) vẫn cao hơn đối chứng 5,1% Theo dõi về ảnh hưởng của

bón PHC đến một số tính chất hóa học đất sau bốn năm không bón, hàm lượng lân, đạm NO3- trong đất, EC và pH đất vẫn cao hơn so với công thức đối chứng không bón PHC

Nghiên cứu về vai trò của PHC và PHC có bổ sung xenluloza từ bột gỗ đến một số loại rau và dưa hấu theo công thức luân canh: Dưa hấu - au cải - au cải - dưa hấu - rau cải - au cải (một năm dưa hấu hai năm rau cải) trong điều kiện nhà lưới tại vùng phía nam của Italy, Bonanomi và cộng sự (2014) đã thực hiện nghiên cứu trong vòng 3 năm với 6 vụ khác nhau để đánh giá tác động tích lũy hữu

cơ của PHC (PHC được trộn với mùn cưa với tỷ lệ 2:1 và tỷ lệ C/N = 25) đến năng suất dưa hấu và rau cải, thí nghiệm được bón với mức PHC là 30 tấn/ha trên nền đối chứng sử dụng phân khoáng ở dạng phân hỗn hợp NPK tỷ lệ 14:7:17 với lượng bón

200 kg/ha Kết quả cho thấy rằng trong vụ đầu tiên năng suất dưa hấu thấp hơn so với công thức đối chứng chỉ bón NPK là 25,5% Nguyên nhân do năm đầu phân hữu cơ có hàm lượng C/N cao, khi bón vào đất sẽ gây hiện tượng thiếu hụt đạm trong đất do vi sinh vật lấy đạm từ đất để phân hủy hữu cơ, nên đạm trong đất không đủ cung cấp cho cây dẫn đến năng suất dưa hấu thấp hơn so với đối chứng

Vụ thứ hai đối với rau cải, năng suất rau tăng cao hơn so với đối chứng 47,4%, do nguồn hữu cơ tồn dư trong đất từ vụ đầu đã phân giải, giải phóng các chất dinh

dưỡng đồng thời điều hòa nguồn dinh dưỡng khoáng dẫn đến năng suất rau tăng Ở

vụ thứ 3 cho thấy năng suất rau giảm so với vụ thứ hai 15,5% nhưng vẫn cao hơn so với đối chứng 20,5% Đến vụ thứ tư tiếp tục bón PHC với lượng 30 tấn/ha đã làm cho năng suất dưa hấu ở vụ thứ tư cao hơn so với đối chứng tới 70% nguyên nhân là

do phân khoáng đã phát huy hiệu quả trên nền hữu cơ từ những vụ trước kết hợp với hữu cơ bón thêm dẫn đến năng suất dưa hấu tăng Không bón PHC ở những vụ rau tiếp theo (vụ thứ năm và vụ thứ sáu) năng suất rau vẫn duy trì cao hơn so với đối chứng từ 30%-34% Như vậy khi bón hỗn hợp PHC và mùn cưa với tỷ lệ C/N cao, lượng các bon trong PHC phân hủy chậm nên đã đem lại tác động tồn dư của phân hữu cơ từ những vụ trước đến những vụ sau và đã thể hiện rất rõ qua kết quả nghiên cứu của tác giả Theo dõi về khả năng tích lũy hữu cơ trong đất sau ba năm bón hỗn hợp PHC và mùn cưa liên tục, tác giả đã chỉ ra rằng hàm lượng hữu cơ trong đất đã tăng 1,2 lần so với công thức đối chứng Từ kết quả nghiên cứu của tác giả cho thấy rằng việc bón PHC không chỉ làm tăng năng suất, mà tác động tích lũy và tồn dư của hữu cơ có thể kéo dài trong những vụ tiếp theo góp phần tăng năng suất cây trồng và cải thiện độ phì đất Ngoài ra, ảnh hưởng tồn dư của PHC đối với khía cạnh về dinh dưỡng các tính chất vật lý đất như cấu trúc, độ xốp đất và chế độ ẩm cũng đã được cải thiện Những thay đổi này đã dẫn đến sự thay đổi về hệ sinh vật đất giúp cho các quá trình trao đổi và hấp thu chất dinh dưỡng của đất với hệ rễ của cây trồng diễn ra một cách thuận lợi hơn, từ đó hiệu quả sử dụng phân bón Theo tác giả ảnh hưởng tồn dư của PHC và mùn cưa trong đất có ý nghĩa hết sức quan trọng không chỉ giảm lượng PHC sử dụng, mà còn tận dựng nguồn mùn cưa sẽ giảm thiểu tác động đến môi trường do mùn cưa từ nguồn công nghiệp chế biến gỗ tại Italy

1.1.3 Vai trò của TSH đến năng suất cây trồng và cải thiện tính chất đất

TSH hay còn gọi là Biochar được biết đến là sản phẩm từ quá trình đốt cháy sinh khối hữu cơ trong điều kiện hiếm khí Gần đây TSH đã được sử dụng rộng rãi trong nông nghiệp với vai trò là một loại hữu cơ để cải tạo đất, hỗ trợ cho cây trồng phát triển và tăng năng suất Hiện tại trên thế giới đã có nhiều nghiên cứu về vai trò của TSH trong nông nghiệp Những nghiên cứu mới đây (Glaser và cộng sự 2002a)

chỉ ra rằng các vật liệu được các bon hóa từ việc đốt cháy không hoàn toàn các chất hữu cơ ở dạng TSH hay dạng carbon đen khi bón vào đất có tác dụng rất tốt trong việc hấp phụ và duy trì hàm lượng các chất dinh dưỡng dễ tiêu trong đất Ngoài ra bón TSH cho đất sẽ làm tăng mức độ hoạt động của các loại VSV đất, giúp cho cấu trúc đất được cải thiện và cây trồng thường phát triển tốt hơn (Steinbiess và cộng

sự, 2009) Tuy nhiên tính chất của TSH phụ thuộc vào nguyên vật liệu sử dụng để chế biến và kỹ thuật chế biến, trong đó nhiệt độ đốt là yếu tố quyết định đến khối lượng thu hồi cũng như chất lượng của TSH Kết quả nghiên cứu của Jindo và cộng

sự (2014) chỉ ra rằng cùng một loại nguyên vật liệu hữu cơ khi nhiệt phân ở nhiệt

độ càng cao thì hiệu suất thu hồi TSH càng giảm, nhưng giá trị pH và diện tích bề mặt của TSH lại tăng lên Giá trị pH và diện tích bề mặt của TSH có ý nghĩa hết sức quan trọng trong cải tạo đất và nâng cao dung tích hấp thu của đất Đặc điểm của TSH còn phụ thuộc vào nguồn nguyên liệu sử dụng để chế biến TSH, kết quả nghiên cứu của Jindo và cộng sự (2014) cũng cho thấy tỷ lệ các nguyên tố C, H, N

và O tạo nên các nhóm chức trong cấu trúc của TSH cũng thay đổi theo dạng nguyên liệu đầu vào

Do TSH có giá trị pH cao nên bón vào đất sẽ cải thiện đáng kể giá trị pH đất Nghiên cứu của Zwieten và cộng sự (2010) tiến hành tại bang New South Wale, Úc cho kết quả như sau: khi bón 10 tấn TSH trên ha cho đất chua đã cải thiện đáng kể tính chất đất, cụ thể giá trị pH đất đã tăng lên 2 đơn vị, CEC cũng tăng đáng kể, hàm lượng Al+3 di động giảm 2 cmol/kg hàm lượng OC tăng 0,5% đến 1,0% Ngoài

ra các loại sinh vật đất cũng thay đổi, lượng giun đất trong các công thức bón TSH cũng tăng lên 92% so với công thức đối chứng trên đất thoái hóa chua Theo tác giả, TSH không những cải thiện hàm lượng dinh dưỡng dễ tiêu mà còn tăng cả khả năng giữ dinh dưỡng trong đất Các sản phẩm hữu cơ thoái hóa như tro than hoặc tro bay không có khả năng này Nghiên cứu của Cheng và cộng sự (2010) về ảnh hưởng của than đen đến khả năng trao đổi caction (CEC) của đất cho thấy, đất có chứa than đen tại Quebec, Canada có dung tích hấp thu (CEC) cao hơn từ 3 - 4 lần so với đất ở gần khu vực không chứa than đen, do vậy khi bón TSH cho đất sẽ làm cải thiện

đáng kể dung tích hấp thu của đất Đánh giá về khả năng hấp phụ của TSH, Fujita

và cộng sự (1991) đã tính được khả năng hấp phụ ion của TSH nguyên chất là 88,2 cmol/kg Với đặc tính này khi bón nhiều Biochar vào đất sẽ làm tăng khả năng hấp phụ của đất và các chất dinh dưỡng trong đất được giữ lại trên bề mặt của TSH vì cấu trúc bề mặt của TSH có nhiều lỗ hổng nhỏ là nơi chứa đựng các ion theo cơ chế hấp phụ vật lý và hóa học Nhiều nghiên cứu khác cũng cho thấy bón TSH vào đất ngoài khả năng giữ ion trong đất, còn làm giảm sự rửa trôi của chất hữu cơ hòa tan

từ đó lượng hữu cơ trong đất sẽ được cải thiện, đồng thời tính chất vật lý đất sẽ được cải thiện

Cùng với việc cải thiện các tính chất đất do tác động của TSH, việc bón TSH cũng cho tác động rất rõ đến sinh trưởng và năng suất cây trồng Nghiên cứu của Wani và cộng sự (2013) tại Indonesia cho thấy, ở công thức bón TSH với lượng 10 tấn/ha làm từ mùn mía với công thức bón phân chuồng và công thức bón mùn bã mía 20 tấn/ha trên nền phân khoáng (100 kg đạm sulphat amôn, 300 kg đạm Urê,

300 kg supe photphat và 200 kg clurua kali trên hecta) Kết quả cho thấy, năng suất mía ngọn ở công thức đối chứng không bón phân là 56,9 tấn/ha, ở công thức bón 20 tấn phân chuồng/ha là 84,7 tấn/ha, bón mùn bã mía là 64,5 tấn/ha và ở công thức bón TSH làm từ mùn mía năng suất đạt 75,8 tấn/ha Hơn nữa, hàm lượng đường ở

vụ mía ngọn ở công thức bón TSH là 7,1% cao hơn so với công thức bón phân chuồng là 6,3% và công thức bón mùn bã mía 6,9%, trong khi đó công thức đối chứng 6,4% Tác động của TSH ở vụ đầu về năng suất còn thấp hơn so với bón 20 tấn phân chuồng/ha nhưng ở vụ mía gốc thứ nhất, năng suất mía đã tăng cao hơn (đạt 77,9 tấn/ha), tăng 32,7% so với công thức bón phân chuồng (58,7 tấn/ha) và 25% so với công thức bón mùn bã mía (62,3 tấn/ha) Hàm lượng đường ở công thức bón TSH cũng đạt cao hơn đạt 7,1% ở vụ mía ngọn và vụ mía gốc, trong khi đó ở công thức bón phân chuồng đạt 6,3 - 6,5% cả hai vụ mía ngọn và mía gốc

Nghiên cứu của Julie và cộng sự (2010) về ảnh hưởng của TSH đến năng suất ngô ở vùng khô hạn tại Colombia trên nền phân khoáng (165 kg N 33 kg P2O5+ 112 kg K2O) với các mức bón TSH là: 8 tấn/ha, 20 tấn/ha và đối chứng không

bón TSH Kết quả nghiên cứu trong 4 năm liên tục cho thấy, ở năm đầu không có sự sai khác về năng suất ngô giữa các mức bón TSH và công thức đối chứng Quan sát

ở năm thứ 2 cho thấy, năng suất ngô ở mức bón 8 tấn TSH/ha tăng 19% và 20 tấn TSH/ha tăng 28% so với công thức đối chứng Năng suất ngô ở năm thứ 3 cũng có chiều hướng tăng tương tự, ở hai công thức bón TSH so với công thức đối chứng lần lượt là 15% và 30% Năng suất ngô tăng mạnh trong năm thứ 4 so với công thức đối chứng, năng suất tăng tương ứng ở hai công thức có bón TSH là 71% và 140% Nguyên nhân năng suất ngô tăng là do khi bón TSH đã làm tăng giá trị pH đất từ 3,91 lên 4,17 kali dễ tiêu trong tầng đất mặt (0 - 5 cm) cũng được cải thiện rõ rệt Ở công thức đối chứng hàm lượng kali dễ tiêu chỉ có 2,29 mg/100 gam đất, trong khi

đó ở các công thức bón TSH với mức 8 tấn và 20 tấn/ha, hàm lượng kali dễ tiêu tương ứng là 3,64 mg và 5,49 mg/100 gam đất Đạm tổng số trong đất ở các công thức bón TSH sau 4 năm cũng cao hơn so với công thức đối chứng Các yếu tố dinh dưỡng trung lượng như Ca và Mg cũng tăng gấp 2 lần ở các công thức bón TSH so với công thức đối chứng

Nghiên cứu của Muhammad và cộng sự (2012) về ảnh hưởng của TSH đến năng suất ngô tại Pakistan, kết quả cho thấy khi bón TSH với lượng 30 tấn/ha đã làm tăng một cách có ý nghĩa về khối lượng nghìn hạt và năng suất ngô tăng 16,8%

so với không bón Khi bón kết hợp 15 tấn TSH và 75 kg N trên ha, năng suất ngô tăng 74% so với năng suất ở công thức chỉ bón 30 tấn TSH/ha Khi bón kết hợp 15 tấn TSH với 5 tấn phân chuồng đã cho năng suất ngô tăng 32,9% so với công thức chỉ bón 10 tấn phân chuồng Tác giả cho rằng khi bón TSH đã làm tăng hoạt động của VSV đất, tăng độ ẩm đất, hàm lượng các chất dinh dưỡng dễ tiêu và hàm lượng cac bon trong đất đã được cải thiện đáng kể Ngoài ra bón TSH còn làm giảm sự mất đạm và tăng dung tích hấp thu của đất giúp cho đất có khả năng điều hòa các chất dinh dưỡng và giúp cho cây hấp thu thuận lợi hơn, đó là các yếu tố cơ bản dẫn đến năng suất tăng khi bón TSH cho ngô

Nghiên cứu của Jose và cộng sự (2013) về ảnh hưởng của TSH đến khả năng hấp thu dinh dưỡng trong cây và năng suất lúa mỳ tại Tây Ban Nha, kết quả nghiên

cứu của tác giả với hai loại TSH được chế biến từ gỗ và phế phụ phẩm lúa mỳ, kết quả cho thấy khi bón TSH vào đất đã làm tăng giá trị pH từ 6,2 ở công thức đối chứng lên 8,6 và 7,6 tương ứng với hai loại TSH Độ ẩm đất cũng tăng tương ứng từ 14,0% và 15,8% so với công thức đối chứng Kết quả nghiên cứu của tác giả cho thấy nếu chỉ bón TSH thì năng suất lúa mỳ không tăng đáng kể so với không bón, nhưng khi kết hợp với phân hóa học thì năng suất lúa mỳ tăng so với công thức đối chứng không bón TSH, tương ứng là 33% đến 22% Theo dõi ở các công thức có bón TSH kết hợp với phân khoáng, hàm lượng đạm hòa tan (NH4+ và NO3-), lân và kali dễ tiêu, Ca và Mg trong đất đều có sự khác biệt rõ so với công thức đối chứng chỉ bón phân khoáng Theo tác giả, khi bón TSH đã làm thay đổi pH và độ ẩm đất

đó là những yếu tố cơ bản giúp cho lúa mỳ hấp thu dinh dưỡng một cách tốt hơn để kiến tạo năng suất Ngoài ra, khi bón TSH đã làm giảm sự thất thoát đạm trong đất dẫn đến năng suất lúa mỳ tăng cao so với công thức chỉ bón phân khoáng

Nghiên cứu của Agegnehu và cộng sự (2015) về ảnh hưởng của TSH và phân hữu cơ kết hợp với TSH đến năng suất lạc trên đất đồi chua tại vùng Queensland, Úc cho thấy trên nền phân khoáng khi bón TSH với mức 10 tấn trên ha

đã làm năng suất lạc tăng 23%, hàm lượng các bon (OC) trong đất cũng được cải thiện, ở công thức chỉ bón phân khoáng hàm lượng các bon chỉ có 0,93%, ở công thức bón 10 tấn TSH hàm lượng các bon trong đất đã tăng lên 1,25% Ngoài ra, độ

ẩm đất cũng được cải thiện ở công công thức bón TSH là 23% trong khi đó ở công thưc chỉ bón phân hóa học độ ẩm đất chỉ có 18% Dung tích hấp thu của đất cũng thay đổi đáng kể từ 8,9 cmol/kg lên tới 10,3 cmol/kg

Nghiên cứu của Zhang và cộng sự (2016) về ảnh hưởng của TSH đối với năng suất ngô trên đất đồi tại Trung Quốc với các mức bón TSH khác nhau (0, 20

và 40 tấn/ha) trên nền phân khoáng (217 kg kg N và 145,3 kg P2O5) trong thời gian hai năm (2011 và 2012), kết quả nghiên cứu cho thấy năng suất ngô năm thứ nhất ở công thức chỉ bón phân khoáng chỉ đạt 9,06 tấn/ha trong khi đó ở công thức bón kết hợp 20 tấn TSH năng suất đạt 10,58 tấn/ha, tăng 16,7% và khi bón 40 tấn TSH năng suất đạt 10,14 tấn/ha, tăng 14,7% so với công thức không bón TSH Tuy nhiên giữa

hai mức TSH không có sự khác biệt về năng suất trong năm đầu Theo dõi năng suất ngô năm thứ hai cho thấy ở công thức đối chứng chỉ đạt 9,23 tấn/ha, ở công thức bón 20 tấn TSH năng suất đạt 11,06 tấn/ha, tăng 19,8 % và ở công thức bón 40 tấn TSH năng suất đạt 12,5 tấn/ha, tăng 35,4% so với công thức đối chứng Giữa hai mức bón TSH đã có sự sai khác về năng suất (ở công thức bón 40 tấn TSH cho năng suất cao hơn so với bón 20 tấn là 13,0%) Ngoài ra, khi theo dõi về hàm lượng chất hữu cơ trong đất sau hai năm bón TSH cũng được cải thiện, cụ thể ở công thức đối chứng hàm lượng chất hữu cơ (SOC) là 5,54 g/kg, trong khi đó ở hai mức bón TSH hàm lượng hữu cơ tương ứng là 8,45 g/kg và 9,48 g/kg Kết quả nghiên cứu của tác giả cho thấy TSH ngoài vai trò làm tăng năng suất ngô còn có vai trò hết sức quan trong trong cải tạo tính chất đất thông qua sự tích lũy các bon trong đất

1.2 Các kết quả nghiên cứu trong nước

1.2.1 Ảnh hưởng của phân hữu cơ đối với độ phì đất

Vai trò của PHC đối độ phì đất và năng suất cây trồng đã được chứng minh qua rất nhiều nghiên cứu ở nước ta từ thế kỷ trước PHC không chỉ cung cấp các chất dinh dưỡng vốn có của nó cho cây trồng mà còn cải độ phì nhiêu của đất trong dài hạn (Phạm Tiến Hoàng và cộng sự, 1999) PHC cải thiện độ phì nhiêu của đất vì bón PHC sẽ làm thay đổi cơ bản về tính chất đất bao gồm cả tính chất vật lý, hóa học và sinh học theo chiều hướng tích cực Các nghiên cứu đều cho rằng khi bón PHC sẽ làm tăng dung tích hấp thu của đất (CEC), từ đó cải thiện các chất dinh dưỡng trong đất như đạm, lân, kali dễ tiêu, kể cả các nguyên tố trung vi lượng Đánh giá về mối quan hệ giữa hàm lượng hữu cơ với độ phì hữu hiệu của đất, Nguyễn Tử Siêm và cộng sự (1999) đã cho rằng có mối tương quan rất chặt giữa hàm lượng chất hữu cơ với hàm lượng các chất dinh dưỡng trong đất, cụ thể hệ số tương quan (r) giữa hữu cơ và đạm trong đất là 0,86 giữa hữu cơ và lân dễ tiêu là 0,98 và giữa hữu cơ và kali trao đổi là 0,95 Các nguyên tố vi lượng như Ca và Mg,

hệ số tương quan là 0,86 và 0,79 và mối quan hệ giữa dung tích hấp thu (CEC) và hữu cơ là 0,87 Nghiên cứu về quan hệ giữa hàm lượng hữu cơ và đạm trong đất lúa, Trần Thúc Sơn (1999) đã chỉ ra rằng đạm tổng số trong đất lúa và hàm lượng

hữu cơ có tương quan rất chặt, tùy theo từng loại đất mà mối quan hệ giữa đạm và hàm lượng hữu trong đất là khác nhau, đất phù sa sông Thái Bình có hệ số tương quan r = 0,72, đất bạc màu r = 0,75 và đất cát biển r = 0,6 Từ các nghiên cứu trên cho thấy vai trò của PHC có ý nghĩa hết sức quan trọng đối với độ phì đất, không những vậy PHC còn làm tăng hiệu quả của phân khoáng mặc dù phân khoáng có ảnh hưởng rất lớn đến năng suất cây trồng nhưng tác dụng này chỉ phát huy trên cơ

sở có nền PHC nhất định

Nghiên cứu của Hoàng Thị Bích Hợp và cộng sự năm (2016) về ảnh hưởng của bón phân gà và PPNN đến hàm lượng chất hữu cơ (OM%) trong đất trồng khoai tây tại huyện Quế Võ, Bắc Ninh cho thấy trên nền phân khoáng 165 kg N 102 kg

P2O5 + 150 kg K2O trên hecta, khi bón 10,2 tấn phân gà thì hàm lượng chất hữu cơ trong đất sau khi thu hoạch là 2,44%, nếu bón kết hợp 7,7 tấn phân gà và 8,3 tấn rơm rạ hàm lượng chất hữu cơ trong đất là 2,59 % và nếu chỉ bón 8,3 tấn rơm rạ thì hàm lượng chất hữu cơ trong đất sau thu hoạch là 2,39%, trong khi đó ở công thức không bón PHC mà chỉ bón phân khoáng hàm lượng chất hữu cơ trong đất sau thu hoạch chỉ có 1,31% Theo dõi về hàm lượng axit mùn trong đất sau thí nghiệm, tác giả cho thấy tổng hàm lượng axit humic và fulvic cũng có thay đổi tương ứng với các mức bón 10,2 tấn phân gà: 0,78%, bón kết hợp 7,7 tấn phân gà và 8,3 tấn rơm rạ: 0,82%, chỉ bón 8,3 tấn rơm rạ: 0,72% và công thức đối chứng: 0,51% Từ kết quả nghiên cứu, tác giả cho thấy PHC đã làm tăng hàm lượng chất hữu cơ trong đất

và axit mùn mặc dù chỉ sau có một vụ canh tác với thời gian 90 ngày

Nghiên cứu về ảnh hưởng dài hạn của bón hữu cơ trên đất bạc màu đối với hàm lượng hữu cơ và các chất dinh dưỡng trong đất với các cơ cấu cây trồng khác nhau trong vòng 9 năm liên tục, Trần Thị Thu Trang và cộng sự (2013) cho thấy hàm lượng hữu cơ (OM %) trong đất trên cơ cấu đậu tương xuân - lúa mùa sớm - ngô đông khi bón phế phụ phẩm rơm rạ đã làm hàm lượng hữu cơ trong đất tăng từ 1,28% lên 1,65%, còn trên nền đất chỉ bón phân khoáng thì hàm lượng hữu cơ không thay đổi sau thời gian theo dõi và duy trì ở mức OM% = 1,12%, hàm lượng đạm tổng số trong đất tăng từ 0,065% lên 0,084% trong khi ở công thức bón phân

khoáng hàm lượng đạm tổng số trong đất có chiều hướng giảm từ 0,053% xuống còn 0,05%, hàm lượng lân tổng số (P2O5%) trong đất tăng từ 0,12% lên 0,16%, trong khi đó hàm lượng kali tổng số (K2O%) trong đất bạc màu hầu như không tăng

mà lại có chiều hướng giảm từ 0,36% xuống 0,30% Đối với cơ cấu cây trồng lúa xuân - lúa mùa sớm - ngô đông, hàm lượng hữu cơ (OM%) cũng tăng từ 1,31 - 1,84%, trong khi đó ở công thức bón phân khoáng hàm lượng hữu cơ có thay đổi nhưng không đáng kể 1,24 - 1,38%, hàm lượng đạm tổng số trong đất thay đổi từ 0,067% lên 0,073% và hàm lượng kali hầu như không thay đổi ở mức 0,03% Kết quả cho thấy đối với đất bạc màu, việc bón phế phụ phẩm rơm rạ cũng đã cải thiện hàm lượng chất hữu cơ cũng như đạm và lân tổng số trong đất, tuy nhiên mức độ cải thiện không nhiều mặc dù phế phụ phẩm đã được bón liên tục trong vòng 9 năm

Nghiên cứu của Vũ Thị Kim Thoa và cộng sự (1999) đã chỉ ra rằng trên đất phù sa sông Hồng tại Hà Nội nếu bón phân chuồng liên tục với mức 10 - 12 tấn/ha/vụ thì hàm lượng cacbon hữu cơ trong đất đạt từ 1,43 - 1,59%, trong khi đó nếu bón với mức 5 - 7 tấn phân chuồng/ha/vụ thì hàm lượng hữu cơ trong đất chỉ đạt 1,27 - 1,48% Hữu cơ trong đất thường liên kết với 2O3 tạo ra dạng liên kết hữu cơ khoáng ở hai dạng liên kết hờ và liên kết chặt (C- R2O3) Ngoài ra, khi xem xét đến mối quan hệ giữa các dạng hữu cơ với lân dễ tiêu trong đất tác giả chỉ ra rằng hàm lượng lân dễ tiêu có quan hệ với hàm lượng hữu cơ trong đất, đặc biệt các dạng hữu cơ khoáng Về bản chất, khi bón PHC làm tăng các liên kết khoáng hữu

cơ trong đất, trong đó bao gồm các liên kết C-R2O3 và C-Ca, các liên kết này sẽ tham gia vào quá trình tạo phức với các ion kim loại như Al+3

và Fe+3 để giải phóng các ion HPO4- và HPO4-

Ngoài phân chuồng từ chăn nuôi, các loại PPNN cũng có thể được sử dụng như nguồn hữu cơ bổ sung cho đất để tăng năng suất cây trồng Kết quả nghiên cứu của Tạ Văn Sơn (1996) về hàm lượng dinh dưỡng trong PPNN được tính trong 1 tạ chất khô như sau: thân lá lạc chứa 0,95 kg N, 0,14 kg P2O5, 1,03 kg K2O thân lá đỗ tương chứa 0,65 kg N, 0,14 kg P2O5, 0,68 kg K2O thân lá ngô chứa 0,47 kg N, 0,13

kg P2O5, 0,42 kg K2O thân lá khoai tây chứa 0,74 kg N, 0,12 kg P2O5, 0,66 kg K2O;

thân lá khoai lang chứa 0,61 kg N, 0,12 kg P2O5, 0,45 kg K2O Từ đó cho thấy nếu các loại phế phụ phẩm cây trồng được sử dụng làm nguồn hữu cơ bón cho cây trồng thì có thể cung cấp một lượng đáng kể kali cho cây trồng

Nghiên cứu về ảnh hưởng của bón PPNN đến khả năng cung cấp dinh dưỡng cho đất lúa Nghiên cứu của Hoàng Ngọc Thuận (2012) bằng phương pháp vùi PPNN trong đất và tính toán tỷ lệ PPNN bị phân giải theo thời gian, tác giả cho rằng tùy theo loại đất, mùa vụ mà lượng dinh dưỡng và tốc độ phân giải PPNN có khác nhau Đối với vụ mùa, sau 30 ngày bón PPNN vào đất, tỷ lệ phế phụ phẩm rơm rạ

bị phân giải từ 22 - 47% đối với đất phù sa sông Hồng và 24 - 52% đối với đất xám bạc màu Bắc Giang Tính toán tỷ lệ các chất dinh dưỡng, tác giả chỉ ra rằng sau 30 ngày bón, tỷ lệ các chất dinh dưỡng N, P2O5 và K2O của rơm rạ còn lại: 62 - 68%

N, 62 - 71% P2O5, 60 - 66% K2O, như vậy khoảng 29 - 40% hàm lượng các chất dinh dưỡng trong PPNN đã giải phóng vào đất và cung cấp cho cây trồng Theo dõi sau 105 ngày thu hoạch, khối lượng phụ phẩm giảm được 67 - 79% với đất phù sa sông Hồng và 68 - 81% với đất xám bạc màu Bắc Giang và hàm lượng các chất dinh dưỡng còn lại trong phế phụ phẩm chỉ còn 26 - 36% N, 23 - 37% P2O5 và 24 - 33% K2O, như vậy trên 60% các chất dinh dưỡng đã giải phóng vào đất và cung cấp cho cây trồng Theo tính toán của tác giả nếu bón lượng phế phụ phẩm rơm rạ là 15,5 tấn/ha/năm thì có thể cung cấp vào đất tương đương 95,5 kg N 50,4 kg P2O5+ 210 kg K2O trên ha, một nguồn dinh dưỡng đáng kể cho đất và cây trồng được tận dụng từ PPNN, ngoài ra khi bón phế phụ phẩm hữu cơ còn bổ sung chất hữu cơ cho đất và cải thiện độ phì đất ở những vụ sau

Nghiên cứu của Nguyễn Thị Hồng Liên và cộng sự (2007) về ảnh hưởng của PHC ở dạng bùn bã mía đến hàm lượng đạm và lân dễ tiêu trên đất phèn đồng bằng sông Cửu Long bằng phương pháp ủ cho thấy khi bón PHC ở dạng bùn bã mía với mức 10 tấn và 40 tấn/ha sau 3 tuần, hàm lượng đạm dễ tiêu trong đất tương ứng là 15,9 mg/kg và 17,5 mg/kg, trong khi đó ở công thức đối chứng không bón phân hàm lượng đạm dễ tiêu chỉ có 11,7 mg/kg Theo dõi về động thái lân dễ tiêu trong đất sau 3 tuần ủ cho thấy ở các công thức bón PHC hàm lượng lân dễ tiêu trong đất

tương ứng 18,8 mg/100 gam đất và 29,8 mg/100gam đất và ở công thức đối chứng hàm lượng lân dễ tiêu chỉ có 2,8 mg/100gam đất

Nghiên cứu về vai trò của PHC trên đất bazan, Lê Hồng Lịch và cộng sự (2005) đã chỉ ra rằng, bón phân chuồng và vùi tàn dư thực vật cho cà phê trong độ tuổi kinh doanh đã làm giảm khả năng cố định lân trên đất Bazan Cụ thể, nếu bón với mức 5 kg PHC trên gốc thì lượng lân cố định giảm xuống còn 90,72% và bón với lượng 10 kg PHC trên gốc thì lượng lân cố định chỉ còn 83,93%, trong khi đó ở công thức không bón phân lượng lân cố định chiếm tới 99,46% Giảm lượng lân cố định có nghĩa rằng lân trong đất được giải phóng ở dạng dễ tiêu cho cây trồng sử dụng hỗ trợ cho quá trình sinh trưởng, phát triển và kiến tạo năng suất Nghiên cứu của Trình Công Tư (2006) về ảnh hưởng của PHC đến khả năng giữ đạm dễ tiêu trong đất, kết quả nghiên cứu đã chỉ ra rằng khi bón lượng hữu cơ từ 6,5 - 13 tấn/ha

đã làm tăng khả năng hấp thu đạm NH4+ của đất từ 15 - 22% so với không bón PHC Việc tăng khả năng hấp thu đạm dễ tiêu trong đất do ảnh hưởng của bón PHC không chỉ cung cấp cho cây trồng mà còn làm tăng hiệu quả sử dụng đạm của cà phê trên đất bazan

Vai trò của PHC đối với sự chuyển hóa các nhóm lân dễ tiêu cũng đã được

làm sáng tỏ qua các nghiên cứu của Phạm Tiến Hoàng và cộng sự (1999), kết quả

nghiên cứu cho thấy bón phân chuồng hoặc bèo hoa dâu có thể làm tăng hàm lượng lân dễ tiêu trong đất tương ứng 12,9 mg/100 gam đất và 9,4 mg/100 gam đất, trong khi đó đối với công thức không bón PHC lượng lân dễ tiêu chỉ có 6,8 mg/100 gam đất và chỉ bón phân khoáng lượng lân dễ tiêu trong đất là 7,5 mg/100 gam đất Nghiên cứu về ảnh hưởng của liều lượng PHC đến hàm lượng lân trong đất lúa cho thấy không chỉ lân dễ tiêu mà lân tổng số (P2O5) cũng có thay đổi rất rõ khi tăng lượng PHC bón vào đất Khi bón phân chuồng với mức 5-7 tấn/ha thì hàm lượng lân tổng số trong đất 0,6%, khi bón 10 - 12 tấn/ha, lân tổng số trong đất đạt 1,1%, tương ứng với các mức bón PHC thì lân dễ tiêu trong đất ở mức bón 5 - 7 tấn/ha là 10,2 mg/100 gam đất và 25,9 mg/100 gam đất

Kali trong đất cũng thay đổi khi bón hữu cơ cho đất, nghiên cứu của Phạm Thị Nhung (2006) đã chỉ ra rằng khi bón hữu cơ bằng phế phụ phẩm rơm rạ với mức 6 tấn/ha cho cơ cấu lúa xuân, lúa mùa và ngô đông trên đất phù sa Sông Hồng

đã làm tăng hàm lượng kali trong đất, ở vụ lúa xuân lượng kali hòa tan trong đất tại thời kỳ lúa làm đòng đạt: 1,85 mg/kg đất, kali trao đổi: 7,77 mg/kg đất, kali hữu hiệu: 70,6 mg/kg đất cao hơn so với công thức đối chứng không bón (hàm lượng các dạng kali trong đất tương ứng là 1,28 mg/kg 5,22 mg/kg 61,45 mg/kg) Trong khi đó đối với vụ lúa mùa do điều kiện nhiệt độ cao, quá trình phân giải diễn ra nhanh hơn, nên hàm lượng kali trong đất cao hơn so với vụ xuân, hàm lượng kali hòa tan 2,66 mg/kg đất, kali trao đổi 8,87 mg/kg đất, ngoại trừ kali hữu hiệu chỉ có

65 mg/kg đất, trong khi đó ở công thức đối chứng trong vụ mùa, hàm lượng kali hòa tan: 1,32 mg/kg kali trao đổi: 6,67 mg/kg kali hữu hiệu: 59,52 mg/kg Theo dõi về diễn biến hàm lượng kali trong đất ở vụ ngô đông tại thời điểm 10 lá, tác giả chỉ ra rằng hàm lượng kali trong đất cao hơn so với hai vụ lúa (hàm lượng kali hòa tan 3,06 mg/kg đất, kali trao đổi 19,84 mg/kg đất và kali hữu hiệu 70,04 mg/kg đất) Hàm lượng kali trong đất ở vụ đông cao hơn so với vụ lúa xuân và lúa mùa là do yếu tố môi trường, mặc dù nhiệt độ trong vụ đông thấp hơn nhưng do đất có chế độ khô ẩm xen kẽ trong vụ đông dưới tác động của quá trình tưới dẫn đến tốc độ phân giải hữu cơ diễn ra mạnh hơn Hơn nữa, nguồn hữu cơ tồn dư trong đất từ hai vụ lúa khi gặp điều kiện hảo khí trong vụ ngô đông tiếp tục phân giải và kali được giải phóng nhiều hơn

Bón PHC còn làm tăng dung tích hấp thu (CEC) của đất, từ đó có thể tăng khả năng chứa đựng và điều hòa dinh dưỡng qua cơ chế hấp phụ và trao đổi các cation và aninon vì dung tích hấp thu phụ thuộc vào hai yếu tố là hàm lượng chất hữu cơ và tỷ lệ cấp hạt sét trong đất (Đỗ Ánh, 2003) Nghiên cứu của Hoàng Văn Tám và cộng sự (2014) trên đất xám vùng Đông Nam Bộ cho thấy bón PHC ngoài cải thiện một số chỉ tiêu độ phì nhiêu của đất xám (nâng cao hàm lượng hữu cơ trong đất và sức chứa ẩm đồng ruộng), dung tích hấp thu của đất đã tăng từ 6,33 cmol/kg ở công thức không bón PHC lên 6,86 cmol/kg ở công thức bón 7 tấn PHC

trên ha Nghiên cứu của Lê Hồng Lịch và cộng sự (2005) cũng chỉ ra rằng bón hữu

cơ cho cà phê đã làm tăng dung tích hấp thu của đất bazan so với trước thí nghiệm,

cụ thể khi bón với lượng 5 kg/gốc và 10 kg/gốc, sau năm thứ nhất dung tích hấp thu của đất tương ứng với hai mức bón là 20,3 lđl/100 gam đất và 21,0 lđl/100 gam đất, sau hai năm bón PHC liên tục, dung tích hấp thu của đất được cải thiện, tương ứng 20,9 lđl/100 gam đất và 22,3 lđl/100gam đất, trong khi đó ở công thức đối chứng dung tích hấp thu có chiều hướng giảm từ 19,6 lđl/100 gam đất ở năm thứ nhất xuống còn 18,5 lđl/100 gam đất ở năm thứ hai

Nhiều nghiên cứu ở nước ta đã có cùng kết luận rằng PHC dù ở bất cứ loại nào (hỗn hợp hữu cơ và phân gia súc hoặc PPNN) khi bón vào đất đều đóng vai trò quan trọng trong việc cải tạo tính chất vật lý đất trên nhiều phương diện như tăng độ

ẩm, độ xốp, giảm dung trọng, cải thiện cấu trúc đoàn lạp (Lê Duy Mì và cộng sự,1991) Về bản chất khi bón PHC vào đất chất hữu cơ bị phân giải tạo ra các hợp chất mùn, các hợp chất mùn là thành phần chính tham gia vào quá trình cải tạo các tính chất vật lý đất, các hợp chất mùn gắn các hạt đất với nhau tạo thành những hạt kết tốt, bền vững hơn, sự thay đổi của kích cỡ hạt kết sẽ ảnh hưởng đến toàn bộ lý tính đất như dung trọng, độ xốp, chế độ khí, chế độ nhiệt và chế độ ẩm (tính thấm

và giữ nước) Theo nghiên cứu của Nguyễn Tử Siêm và cộng sự (1999) bón phân hữu cơ có thể làm tăng độ xốp của đất từ 8 - 11%, tăng độ ẩm từ 5 - 15% đồng thời tăng cường cấu trúc đoàn lạp từ đó sẽ cải thiện tính chất vật lý đất

Trên vùng đất đồi bón PPNN đã ảnh hưởng tích cực tới các đặc tính lý hóa

và sinh học đất Thí nghiệm vùi thân lá dứa của Vũ Hữu Yêm, (1982) trên đất phiến thạch sét ở Ba Vì cho thấy hàm lượng mùn cao hơn 42,62% và tỷ lệ cấp hạt có đường kính 1 - 10 mm ở lớp đất mặt tăng 10% so với công thức so với công thức đối chứng không vùi lá dứa Quan sát ở lớp đất sâu hơn (14 - 40 cm) cho thấy không có sự khác biệt về hàm lượng hữu cơ cũng như tỷ hạt có đường kính 1-10

mm giữa công thức có và không vùi lá dứa

Kết quả nghiên cứu của Nguyễn Thị Dần (1995) cho thấy bón hữu cơ bằng phế phụ phẩm của cây trồng trước cho cây trồng sau trên đất bạc màu Bắc Giang, đã

làm độ ẩm đất tăng 2,0% - 2,5%, độ xốp đất tăng 3% - 5% so với công thức bón phân chuồng kết hợp phân khoáng nhưng không vùi PPNN và độ ẩm đất tăng 2,0%

- 3,5%, độ xốp đất tăng 5%-6% so với công thức chỉ bón phân khoáng Nghiên cứu của tác giả cũng chỉ ra rằng khi dùng phụ phẩm cây trồng vụ trước bón cho vụ sau trên đất bạc màu sau bảy vụ thí nghiệm với tổng lượng phế phụ phẩm vùi vào đất là

88 tấn tươi/ha, tổng sản lượng quy thóc ở các công thức được vùi phế phụ phẩm tăng 2,0 - 25 tạ thóc/ha Tính chất đất đã được cải thiện, hàm lượng hữu cơ trong đất

ở tầng canh tác tăng 0,1 - 0,2%, độ xốp trung bình tăng 3 - 5%, sức chứa ẩm đồng ruộng tăng 2,1 - 3,5% so với công thức không vùi phế phụ phẩm

Nghiên cứu về ảnh hưởng của bón hữu cơ đến độ ẩm đất trồng chè từ

1982-1987, Nguyễn Văn Tạo và cộng sự (2006) đã chỉ ra rằng việc bón PHC đã làm thay đổi độ ẩm đất trồng chè tại Phú Hộ Mặc dù độ ẩm đất trồng chè thay đổi theo từng thời điểm trong năm, nhưng khi bón các dạng hữu cơ khác nhau đã làm tăng khả năng giữ ẩm của đất, độ ẩm ở tầng đất mặt (5 - 10 cm) tăng từ 1,49 - 1,71% và ở tầng đất sau hơn (20 - 25 cm) độ ẩm đất cũng tăng từ 1,91 - 2,53 % so với công thức đối chứng không bón PHC Như vậy, từ nghiên cứu của tác giả cho thấy dù bón hữu cơ ở dạng nào đi chăng nữa thì độ ẩm đất cũng thay đổi theo chiều hướng tích lũy dương Tương tự nghiên cứu của Trình Công Tư (2006) cũng chỉ ra rằng khi bón hữu cơ trong

ba năm liên tục (tổng lượng bón 83 tấn/ha) đã làm thay đổi đáng kể độ ẩm đất bazan trồng cà phê, không bón hữu cơ độ ẩm đất chỉ có 26,2% và ở công thức có bón hữu

cơ độ ẩm đất tăng lên 29,3% Bón hữu cơ cũng đã hạn chế được sự sụt giảm độ ẩm đất, đối với công thức bón hữu cơ sau 7 ngày không tưới độ ẩm đất giảm 10,6% trong khi đó ở công thức không bón hữu cơ độ ẩm đã giảm đến 15,4%

Nghiên cứu Lê Hồng Lịch và cộng sự (2005) cho thấy bón PHC đã làm giảm dung trọng và tăng độ xốp của đất trồng cà phê trong giai đoạn kinh doanh Không bón hữu cơ dung trọng đất là 1,05 gam/cm3, khi bón 5 kg phân chuồng trên gốc cà phê sau hai năm nghiên cứu, dung trọng đất giảm xuống còn 0,90 gam/cm3

và khi tăng lượng bón lên 10 kg/gốc dung trọng đất giảm xuống còn 0,85 gam/cm3 Tương

tự với hai mức phân hữu cơ đã bón, độ xốp của đất sau hai năm nghiên cứu đã tăng

tương ứng là 55,82% và 59,73%, đối với công thức không bón hữu cơ dung trọng chỉ có 48,57% Xem xét sự thay đổi về tỷ lệ cấu trúc đoàn lạp nghiên cứu của tác giả cũng chỉ ra rằng tỷ lệ đoàn lạp cấp hạt kích thước từ 0,25 - 1 mm đã tăng từ 3,98% ở công thức đối chứng lên 5,73% ở công thức bón 5 kg/gốc và 6,52% ở công thức 10 kg/gốc

1.2.2 Ảnh hưởng của phân hữu cơ đến năng suất cây trồng

Ở nước ta đã có nhiều nghiên cứu về ảnh hưởng của PHC đến năng suất cây trồng trên các loại đất khác nhau Các nghiên cứu đều cho rằng khi bón PHC hoặc PPNN đều đưa lại các tác động tích cực đến năng suất cây trồng, tuy nhiên ảnh hưởng của PHC đối với năng suất cây trồng là khác nhau tùy theo loại đất và từng cây trồng cụ thể

Nghiên cứu của Bùi Huy Hiền và cộng sự (2005) đã kết luận rằng trên đất phù sa Sông Hồng bón phân chuồng đã làm tăng năng suất lúa xuân từ 8,3% - 13,5%, lúa mùa từ 9,3% - 18,4% Đối với đất bạc màu, hiệu quả của phân chuồng cao hơn so với đất phù sa Sông Hồng, năng suất lúa xuân tăng từ 13,0% - 20,5% và năng suất lúa mùa tăng từ 8,9% - 21,7%

Nghiên cứu ảnh hưởng của PHC vi sinh trên đất phù sa đối với lúa, tác giả Hoàng Hải (2005) đã chỉ ra rằng trên nền phân khoáng 100 kg N 100 kg P2O5 + 80

kg K2O khi bón phân HCVS với lượng 500 kg/ha đã cho năng suất đạt 63,1 tạ/ha, tăng 8,2% so với đối chứng chỉ bón phân khoáng (58,3 tạ/ha) và khi giảm 25% lượng phân khoáng bón cho lúa, năng suất vẫn đạt 59,5 tạ/ha, tăng so với công thức nền 2,1% Khi giảm 50% lượng phân khoáng thì năng suất lúa chỉ đạt 54,7 tạ/ha, giảm 6,2% so với công thức nền

Nghiên cứu về ảnh hưởng của PHC trên đất phèn vùng đồng bằng sông Cửu Long, tác giả Đỗ Thị en và cộng sự (2002) đã khi bón PHC trên đất phèn với mức

2 tấn/ha cho lúa trên nền phân khoáng (120 kg N 0 kg P2O5 + 30 kg K2O) đã cho năng suất lúa hè thu đạt 4,97 tấn/ha, cao hơn 15,8% so với không bón PHC (4,29 tấn/ha) Tương tự năng suất lúa đông xuân đạt 5,41 tấn/ha, cao hơn 36,6% so với không bón PHC (3,96 tấn/ha) Khi bón thêm phân lân ở dạng supe với mức 60 kg