KHẢO sát DIỄN BIẾN hóa học của đất TRỒNG lúa và TRỒNG bắp TRÊN đất PHÈN tại HUYỆN GIỒNG RIỀNG – KIÊN GIANG

Nguyên nhân chính làm sụt giảm năng suất lúa có thể do suy giảm độ hữu dụng của đạm hữu cơ trong đất, làm hạn chế khả năng khoáng hóa và hàm lượng đạm cây lúa hấp thu được từ đất Cassman

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA NÔNG NGHIỆP & SINH HỌC ỨNG DỤNG

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chuyên ngành KHOA HỌC ĐẤ

Cần Thơ, 05/2012

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA NÔNG NGHIỆP & SINH HỌC ỨNG DỤNG

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chuyên ngành KHOA HỌC ĐẤT

Cần Thơ, 05/2012

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân và thầy hướng dẫn Các số liệu, kết quả trình bày trong luận văn là trung thực và chưa được ai công bố trong bất kỳ luận văn nào trước đây

Tác giả luận văn

Huỳnh Chí Thông

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA NÔNG NGHIỆP & SINH HỌC ỨNG DỤNG

BỘ MÔN KHOA HỌC ĐẤT

o0o

NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN Xác nhận đề tài: “Khảo sát diễn biến hóa học của đất trồng lúa và trồng bắp trên đất phèn tại huyện Giồng Riềng – Kiên Giang” Do sinh viên: Huỳnh Chí Thông MSSV: 3084150 Lớp Khoa học đất khóa 34 - Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng - Trường Đại học Cần Thơ thực hiện từ 12/2011 đến 05/2012 Nhận xét của cán bộ hướng dẫn: ………

………

………

………

………

………

………

………

Kính trình Hội đồng chấm luận văn tốt nghiệp thông qua

Cần Thơ, ngày… tháng… năm 2012

Cán bộ hướng dẫn

PGS.TS NGÔ NGỌC HƯNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA NÔNG NGHIỆP & SINH HỌC ỨNG DỤNG

BỘ MÔN KHOA HỌC ĐẤT

o0o

XÁC NHẬN CỦA BỘ MÔN KHOA HỌC ĐẤT Xác nhận đề tài: “Khảo sát diễn biến hóa học của đất trồng lúa và trồng bắp trên đất phèn tại huyện Giồng Riềng – Kiên Giang” Do sinh viên: Huỳnh Chí Thông MSSV: 3084150 Lớp Khoa học đất khóa 34 - Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng - Trường Đại học Cần Thơ thực hiện từ 12/2011 đến 05/2012 Ý kiến của Bộ Môn: ………

………

………

………

………

………

Cần Thơ, ngày… tháng… năm 2012

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA NÔNG NGHIỆP & SINH HỌC ỨNG DỤNG

BỘ MÔN KHOA HỌC ĐẤT

o0o

XÁC NHẬN CỦA HỘI ĐỒNG BÁO CÁO Hội đồng chấm báo cáo luận văn tốt nghiệp chấp thuận đề tài: “Khảo sát diễn biến hóa học của đất trồng lúa và trồng bắp trên đất phèn tại huyện Giồng Riềng – Kiên Giang” Do sinh viên: Huỳnh Chí Thông MSSV: 3084150 Lớp Khoa học đất khóa 34 - Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng - Trường Đại học Cần Thơ thực hiện và bảo vệ trước hội đồng ngày… tháng… năm 2012 Luận văn tốt nghiệp đã được hội đồng đánh giá ở mức………

Ý kiến của hội đồng: ………

………

………

………

………

………

………

Cần Thơ, ngày… tháng… năm 2012

Chủ tịch hội đồng

LÝ LỊCH CÁ NHÂN

I Lý lịch sơ lược

Họ và tên: Huỳnh Chí Thông

Ngày sinh: 28/04/1989

Nơi sinh: Giồng Riềng – Kiên Giang

Hộ khẩu thường trú: ấp Vĩnh Thanh, xã Vĩnh Thạnh, huyện Giồng Riềng, tỉnh Kiên Giang

Kính dâng

Cha, mẹ đã hết lòng nuôi con khôn lớn nên người, là nguồn động viên quan trọng giúp con học tập và vươn lên trong cuộc sống

Chúng em xin chân thành biết ơn:

Thầy Ngô Ngọc Hưng người đã tận tình hướng dẫn, quan tâm và giúp đỡ chúng em trong suốt quá trình làm luận văn tốt nghiệp và quá trình học tập tại trường

Anh Nguyễn Quốc Khương, Chị Trương Thúy Liễu đã nhiệt tình giúp đỡ, động viên chúng em trong thời gian thực hiện đề tài và hoàn thành luận văn này

Quý thầy cô và các anh chị trong phòng hóa – lý đất đã nhiệt tình giúp đỡ tôi rất nhiều để hoàn thành bài luận văn

Toàn thể quý thầy cô của trường Đại học Cần Thơ đã tận tình dìu dắt, truyền đạt những kiến thức quý giá cho chúng em trong suốt thời gian theo học tại trường

Các bạn lớp Khoa học đất khóa 34 đã động viên giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và thực hiện đề tài

Huỳnh Chí Thông, 2012: “Khảo sát diễn biến hóa học của đất trồng lúa và trồng bắp trên đất phèn tại huyện Giồng Riềng – Kiên Giang” Luận văn Tốt nghiệp Đại

học ngành Khoa học đất khóa 34, Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng, Trường Đại học Cần Thơ

Giá trị pH và hàm lượng lân hữu dụng trong đất có chiều hướng tăng dần qua các giai đoạn khảo sát Giá trị EC, hàm lượng NH 4 + và hàm lượng kali trao đổi có khuynh hướng giảm theo các giai đoạn khảo sát So sánh tính chất hóa học giữa hai tầng 0–5 và 5–20 cm trên đất trồng lúa và đất trồng bắp, giá trị pH và kali trao đổi gần như không khác biệt Tuy nhiên, hàm lượng NH 4 + và lân của đất tầng mặt thì cao hơn so với tầng 5–20 cm Riêng giá trị EC của đất tầng mặt thì thấp hơn so với tầng 5–20 cm Diễn biến hóa học của đất tầng mặt qua 3 năm canh tác bắp và lúa

có chiều hướng như sau: Giá trị pH, NH 4 + , kali trao đổi gần như không thay đổi,

EC có giảm trên đất trồng bắp

Cần tìm hiểu mối tương quan giữa độ hữu dụng trong đất và khả năng hút thu dưỡng chất trong cây trồng

MỤC LỤC

Trang

TRANG PHỤ BÌA .i

LỜI CAM ĐOAN .ii

NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN iii

XÁC NHẬN CỦA BỘ MÔN iv

XÁC NHẬN CỦA HỘI ĐỒNG BÁO CÁO v

LÝ LỊCH CÁ NHÂN vi

LỜI CẢM TẠ .vii

TÓM LƯỢC viii

MỤC LỤC ix

DANH SÁCH HÌNH xi

DANH SÁCH BẢNG xii

DANH SÁCH CHỮ VIẾT TẮC .xiii

MỞ ĐẦU 1

Chương 1: LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 3

1.1 Hiện trạng thâm canh lúa ở Đồng bằng sông Cửu Long 3

1.2 Ảnh hưởng của thâm canh đến năng suất lúa .4

1.3 Ảnh hưởng của thâm canh lúa đến môi trường đất .5

1.4 Một số khái niệm hệ thống canh tác và luân canh .6

1.4.1 Các khái niệm hệ thống canh tác .6

1.4.2 Các khái niệm luân canh 7

1.5 Tác động của luân canh lúa với cây trồng cạn đến độ phì nhiêu của đất 7

1.6 Ảnh hưởng của luân canh lúa – bắp đến năng suất cây trồng 8

1.7 Ảnh hưởng của luân canh lúa – bắp đến môi trường đất .10

1.8 Độ chua hiện tại (pH H2O) của đất .10

1.9 Độ dẫn điện (EC) của đất .11

1.10 Chất đạm trong đất 12

1.10.1 Vai trò của đạm đối với cây trồng 12

1.10.2 Các dạng đạm trong đất 12

1.10.3 Nguồn cung cấp đạm trong đất 13

1.11 Lân trong đất .15

1.11.1 Vai trò của lân .15

1.11.2 Các dạng lân trong đất 15

1.11.3 Sự biến đổi của lân trong đất ngập nước 16

1.12 Kali trong đất 18

1.12.1 Vai trò của kali 18

1.12.2 Các dạng kali trong đất 19

1.12.3 Hàm lượng kali trong đất .19

1.12.4 Sự đáp ứng của kali đối với cây trồng 20

Chương 2: PHƯƠNG TIỆN – PHƯƠNG PHÁP .22

2.1 Địa điểm – thời gian thí nghiệm .22

2.2 Phương tiện thí nghiệm 22

2.3 Phương pháp thí nghiệm 23

2.3.1 Bố trí thí nghiệm 23

2.3.2 Phương pháp lấy mẫu đất 24

2.3.3 Phương pháp phân tích mẫu đất 24

2.4 Phương pháp xử lý số liệu .24

Chương 3: KẾT QUẢ THẢO LUẬN .25

3.1 Diễn biến pH của đất trồng bắp và trồng lúa 25

3.2 Diễn biến EC của đất trồng bắp và trồng lúa 27

3.3 Diễn biến hàm lượng đạm (NH 4 + ) của đất trồng bắp và trồng lúa 28

3.4 Diễn biến hàm lượng lân hữu dụng của đất trồng bắp và trồng lúa .30

3.5 Diễn biến hàm lượng kali trao đổi (K + ) của đất trồng bắp và trồng lúa 32

Chương 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .35

4.1 Kết luận 35

4.2 Kiến nghị .35

TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC

DANH SÁCH HÌNH

1 Sơ đồ bố trí thí nghiệm vụ Xuân Hè tại xã Hòa Hưng, Giồng Riềng,

2 Diễn biến giá trị pH đất tầng 0–5 cm (a) và 5–20 cm (b) giữa đất trồng

3 Diễn biến giá trị EC đất tầng 0–5 cm (a) và 5–20 cm (b) giữa đất trồng

lúa và trồng bắp Giồng Riềng, Xuân Hè 2009, 2010 và 2011 27

4 Diễn biến hàm lượng NH 4+ đất tầng 0 – 5 cm (a) và 5–20 cm (b) giữa

đất trồng lúa và trồng bắp Giồng Riềng, Xuân Hè 2009, 2010 và 2011 29

5 Diễn biến hàm lượng lân hữu dụng đất tầng 0–5 cm (a) và 5–20 cm

(b) giữa đất trồng lúa và trồng bắp Giồng Riềng, Xuân Hè 2009, 2010

và 2011

31

6 Diễn biến hàm lượng kali trao đổi đất tầng 0–5 cm (a) và 5–20 cm (b)

giữa đất trồng lúa và trồng bắp Giồng Riềng, Xuân Hè 2009, 2010 và

2011

33

DANH SÁCH BẢNG

1 Diễn biến tăng diện tích 3 vụ lúa/năm ở Đồng bằng sông Cửu Long 4

3 Liều lượng và thời kỳ bón N-P-K cho cây lúa trong thí nghiệm 22

4 Một số tính chất lý hóa học đất trồng lúa ở Giồng Riềng – Kiên

DANH SÁCH CHỮ VIẾT TẮC

MỞ ĐẦU

Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) là vùng sản xuất lương thực trọng điểm của cả nước với diện tích chiếm trên 3,9 triệu ha và năng suất lúa chiếm gần 52% sản lượng cả nước (Tổng cục thống kê, 2007) ĐBSCL có điều kiện tự nhiên thích hợp cho sản xuất nông nghiệp, đặc biệt là canh tác lúa

Thực tế cho thấy việc trồng lúa liên tục thì môi trường đất ngày càng bị ảnh hưởng (Nguyễn Bảo Vệ, 2003) và khi canh tác lúa nhiều vụ trong năm hàm lượng đạm (ammonium, nitrate,…) trên tầng đất mặt bị giảm, bề dày tầng đế cày ngày càng tăng lên, pH đất bị chua, EC đất ngày càng gia tăng (Trần Quang Tuyến, 1997) Nguyên nhân chính làm sụt giảm năng suất lúa có thể do suy giảm độ hữu dụng của đạm hữu cơ trong đất, làm hạn chế khả năng khoáng hóa và hàm lượng đạm cây lúa

hấp thu được từ đất (Cassman et al., 1995)

Trong những năm gần đây, một bộ phận không nhỏ nông dân ở ĐBSCL đã chuyển đổi mô hình sản xuất lúa độc canh sang mô hình sản xuất luân canh lúa – màu để

nâng cao lợi nhuận (Tạp chí Nghiên cứu Khoa học 2006:6 203-212 Trường Đại học Cần Thơ)

Việc chuyển đổi cơ cấu cây trồng từ độc canh cây lúa sang luân canh lúa với cây trồng cạn không những giúp đa dạng hóa cây trồng mà còn mang lại hiệu quả kinh

tế cao so với đơn thuần chỉ là cây lúa (Trương Trọng Ngôn, 2003) Hiệu quả tích cực của luân canh trên năng suất cây trồng từ lâu được ghi nhận: giảm nguy cơ dịch bệnh trên cây trồng; cải thiện điều kiện hoạt động trên hệ thống rễ; đưa đến giảm thiểu cày xới, bón phân và thuốc bảo vệ thực vật Vì thế năng suất cây trồng sẽ cao hơn khi luân canh với cây trồng cạn thay vì trồng lúa liên tục Do đó, việc lựa chọn giữa luân canh cây trồng cạn nào với lúa cho năng suất cao cũng như về lợi ích kinh

tế đang là vấn đề được quan tâm Có nhiều công thức luân canh khác nhau: lúa – đậu – lúa, lúa – bắp – lúa, lúa – mè – lúa,… đang từng bước cho kết quả rất khả quan Như vậy, tất cả các công thức luân canh hiện nay đều không làm đất xấu đi

mà trái lại tính chất hóa lý đất thay đổi theo chiều hướng tốt

Tuy nhiên, ảnh hưởng của luân canh đến độ phì nhiêu đất chưa được nghiên cứu đầy đủ Do kỹ thuật canh tác và nhu cầu dinh dưỡng khác nhau giữa cây lúa và cây trồng cạn cũng như thời gian để đất thoáng khí khi canh tác cây trồng cạn có thể ảnh

hưởng đến độ hữu dụng của các nguyên tố dinh dưỡng trong đất Vì vậy, đề tài

“Khảo sát diễn biến hóa học của đất trồng lúa và trồng bắp trên đất phèn tại huyện Giồng Riềng – Kiên Giang” đã được thực hiện nhằm mục tiêu khảo sát tính

chất và diễn biến hóa học của 2 hệ thống canh tác trên đất phèn qua 3 năm canh tác

Chương 1: LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 1.1 Hiện trạng thâm canh lúa ở Đồng bằng sông Cửu Long

Từ xa xưa, ĐBSCL là vùng đất xanh được bao bọc bởi rừng dày đặc, những người Việt Nam đầu tiên từ phía Đông Nam đến khai phá và định cư từ thế kỷ XVII (Huỳnh Lụa, 1987) Họ đào các con kênh phục vụ đời sống cũng như hoạt động trồng trọt và cây lúa nước là loại cây trồng chủ yếu mà họ chọn để canh tác, đến nay cây lúa vẫn là cây trồng chính ở ĐBSCL

Ngày nay, ĐBSCL được biết đến với vai trò là một trong những vùng sản xuất lúa gạo lớn nhất của cả nước do ở đây có diện tích trồng lúa lớn gần 3,92 triệu ha và đất phì nhiêu vào bậc nhất của Việt Nam và Đông Nam Á (Nguyễn Văn Nhân, 2002) ĐBSCL có 1,68 triệu ha đất phèn (chiếm 44% diện tích chung), tập trung ở Đồng Tháp Mười, Tứ Giác Long Xuyên, dọc theo hai bờ sông Tiền, sông Hậu, vùng có khí hậu nhiệt đới gió mùa, nắng nhiều, lượng mưa hằng năm khoảng 1.200-2.500

mm, nhiệt độ trung bình 26-27oC, thuận lợi cho phát triển nông nghiệp

Từ đầu những năm 80 của thế kỷ XX, với sức ép gia tăng dân số thì việc đảm bảo

an toàn lương thực đã và đang là vấn đề được ưu tiên hàng đầu cho cho sự phát triển nông nghiệp bền vững Để giải quyết cho vấn đề này thì việc tăng sản lượng lúa – các loại cây lương thực phục vụ cho phát triển và chăn nuôi được các nhà khoa học

và nông dân đặc biệt quan tâm Diện tích đất canh tác ngày càng giảm do đô thị hóa, đất dành cho phát triển công nghiệp, giao thông, trường học,… nên một trong những giải pháp để gia tăng sản lượng lúa là thâm canh tăng vụ Việc thâm canh tăng vụ còn góp phần điều hòa lao động, hạn chế tính thời vụ trong nông nghiệp và góp phần tăng thu nhập cho người nông dân

Các chuyên gia tư vấn của FAO cho rằng, để được xếp vào một hệ thống thâm canh thì hệ thống canh tác phải sản xuất ít nhất 8 tấn/ha/năm quy ra thóc và tốc độ quay vòng của đất ít nhất là 2 Mô hình canh tác lúa 3 vụ/năm ở ĐBSCL ngày càng tăng Tuy nhiên, việc thâm canh lúa trong thời gian dài đã tác động mạnh đến môi trường đất cũng như ảnh hưởng đến năng suất cây trồng

Bảng 1: Diễn biến tăng diện tích 3 vụ lúa/năm ở Đồng bằng sông Cửu Long

1.2 Ảnh hưởng của thâm canh đến năng suất lúa

Thâm canh là tăng sản lượng, năng suất nhờ tăng diện tích gieo trồng theo nhiều cách Canh tác lúa 3 vụ/năm trên cùng một nhóm đất trong thời gian dài sẽ làm năng suất lúa thay đổi theo chiều hướng giảm dần theo thời gian Trong những thí nghiệm dài hạn về việc canh tác 2 hoặc 3 vụ lúa/năm, sau khi đạt tiềm năng năng suất tối đa thì năng suất lúa đã sụt giảm hơn 35% trong suốt 20–30 năm qua, nếu không tăng lượng phân bón vào Nếu như vào thập niên 60 tổng năng suất lúa trung bình là 17,3 tấn/năm, vào thập niên 70 là 16,7 tấn thì đến cuối thập niên 80 tổng

năng suất lúa trung bình giảm chỉ còn là 13,5 tấn (Olk et al., 1996)

Một nghiên cứu khác của Nguyễn Hữu Chiếm et al (1999) về ảnh hưởng của thâm

canh lúa ở ba nhóm ruộng có thời gian canh tác 3 vụ lúa/năm khác nhau (dưới 8 năm, từ 8-15 năm và trên 15 năm) thì năng suất lúa có chiều hướng giảm dần theo thời gian canh tác ở cả ba vụ Đông Xuân, Hè Thu và Thu Đông Muốn ổn định năng suất cần phải tăng lượng phân bón vào Một nguyên nhân khác làm suy giảm năng suất lúa có thể là do sự suy giảm độ hữu dụng của N hữu cơ trong đất, làm hạn chế

khả năng khoáng hóa và hàm lượng N cây lúa hấp thu được từ đất (Cassman et al., 1995; Dobermann et al., 1996)

Thâm canh lúa làm cho đất bị ngập nước quanh năm ảnh hưởng đến môi trường đất, sâu bệnh phát triển làm giảm năng suất lúa theo thời gian canh tác Tốc độ khoáng hóa đạm kém và có sự cố định kali (Nguyễn Bảo Vệ, 2003) Canh tác quá mức làm

cho đất bị cạn kiệt chất dinh dưỡng, suy thoái về mặt vật lý, hóa học thì cho dù có được cải thiện, bón nhiều phân thì năng suất cây trồng vẫn không được đảm bảo (Ngô Thị Hồng Liên, 2006) Để khắc phục tình hình giảm năng suất của cây trồng, hiện nay trên thế giới người ta bắt đầu chú ý đến sự đa dạng hóa cây trồng

1.3 Ảnh hưởng của thâm canh lúa đến môi trường đất

Trần Quang Tuyến (1997) cho rằng thâm canh lúa trong thời gian dài đã khai thác quá mức độ phì nhiêu đất mà không chú ý bồi hoàn hoặc bồi hoàn không cân đối làm cho dưỡng chất trong đất ngày càng bị cạn kiệt Ngoài ra, việc cày ải phơi đất, chôn vùi rơm rạ, tập quán sử dụng phân hữu cơ không được chú trọng làm cho độ xốp của đất giảm, tính thấm kém,… ảnh hưởng đến sự phát triển của cây lúa về lâu dài Trong điều kiện ngập liên tục của hệ thống thâm canh lúa nước, sự phân hủy yếm khí dư thừa thực vật làm hạn chế khả năng tái khoáng hóa đạm từ các thành phần mùn của chất hữu cơ trong đất

Theo Lê Văn Khoa (2004) sự cạn kiệt dinh dưỡng trong đất là hậu quả của việc sử dụng đất không hợp lý, không có biện pháp bồi hoàn hoặc cải thiện chất lượng đất,… Sự cạn kiệt dinh dưỡng trong đất là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến sinh trưởng và phát triển của cây trồng, cho dù được cung cấp một lượng lớn từ phân bón vô cơ nhưng năng suất cây trồng vẫn thấp

Theo Trần Quang Tuyến (1997) lượng phân bón hóa học đặc biệt là phân đạm được bón vào đồng ruộng ngày càng gia tăng theo thời gian canh tác Cây chỉ sử dụng được khoảng 30% lượng phân đạm bón vào (Lê Huy Bá, 2000) Thực tế cho thấy nông dân đã bón thừa đạm dẫn đến sự ô nhiễm môi trường đất, tác động đến hệ sinh vật đất ảnh hưởng đến việc phân giải chất hữu cơ và khoáng hóa để cung cấp dinh dưỡng cho đất

Qua nghiên cứu, khảo sát những vùng thâm canh lúa ở huyện Vĩnh Ngươn, Vĩnh

Mỹ, Châu Phú, Tịnh Biên (An Giang), huyện Cầu Kè (Trà Vinh), huyện Cai Lậy (Tiền Giang) và huyện Mộc Hóa (Long An), các nhà khoa học nhận định: đất ở những vùng này đang bị suy thoái, bạc màu dẫn đến năng suất lúa bị sụt giảm Nguyên nhân là do canh tác lúa 3 vụ liên tục trong năm, đất bị ngập nước từ 8 – 10

tháng, dẫn đến giảm sự phân hủy chất hữu cơ, giảm khả năng cung cấp dưỡng chất

từ đất, giảm hoạt động của vi sinh vật có lợi,… Những diện tích canh tác lúa có đê bao ngăn lũ không còn phù sa bồi đắp nên độ phì nhiêu, màu mỡ của đất bị giảm Việc sử dụng bừa bãi thuốc bảo vệ thực vật không chỉ gây ra hiện tượng tái bộc phát

và kháng thuốc ở các đối tượng dịch hại, mà còn diệt luôn những thiên địch và những vi sinh vật có lợi sống trong môi trường đất, nước,… gây ô nhiễm môi

trường (Lê Văn Khoa et al., 1996)

Vấn đề quan trọng cần được chú ý là một khi đất đã kiệt quệ về dưỡng chất, bị thoái hóa về mặt vật lý như: nén dẽ, mất cấu trúc, giảm khả năng thấm rút thì dù đất có được cải tạo và bón phân cao hơn, năng suất cây trồng vẫn không đảm bảo Vì thế, cần có biện pháp để quản lý, cải thiện cũng như duy trì và cân bằng độ phì của đất

để đảm bảo cho tính bền vững trong xu thế hiện nay

1.4 Một số khái nệm hệ thống canh tác và luân canh

1.4.1 Các khái niệm hệ thống canh tác

Hệ thống canh tác (hệ thống nông trại) (Ferming systems) là sự bố trí một cách thống nhất và ổn định các ngành nghề trong nông trại, được quản lý bởi hộ gia đình trong môi trường tự nhiên, sinh học và kinh tế xã hội, phù hợp với mục tiêu, sự mong muốn và nguồn lực của hộ (Shanor, Philipp và Sohomohl, 1981)

Hệ thống canh tác là một tập hợp các đơn vị chức năng riêng biệt là: hoạt động trồng trọt, chăn nuôi và tiếp thị Các đơn vị đó có mối quan hệ qua lại với nhau vì cùng dùng chung những nguồn nhân lực từ môi trường (IRRI, 1980)

Hệ thống canh tác là hình thức tập hợp của một tổ hợp đặc thù các tài nguyên trong nông trại ở một môi trường nhất định, bằng những phương pháp công nghệ sản xuất

ra những sản phẩm nông nghiệp sơ cấp Định nghĩa này không bao gồm hoạt động chế biến vốn thường vượt quá hình thức phổ biến của nông trại cho các sản phẩm chăn nuôi và trồng trọt riêng biệt Nhưng nó bao gồm những nguồn lực của nông trại được sử dụng cho việc thiếp thị những sản phẩm đó (IRRI, 1989)

Từ các khái niệm trên cho chúng ta một khái niệm chung nhất về hệ thống canh tác

là một hệ thống bao gồm nhiều hệ thống: trồng trọt, chăn nuôi, chế biến, tiếp thị, quản lý kinh tế được bố trí một cách hệ thống và ổn định phù hợp với mục tiêu trong từng nông trại hay từng tiểu vùng nông nghiệp (Bài giảng hệ thống canh tác trường cao đẳng tài nguyên và môi trường Tp.HCM)

1.4.2 Các khái niệm luân canh

Luân canh là xác định sự thay đổi của cây trồng về thời gian, nghĩa là xác định trên cùng một khu ruộng qua từng thời gian một, trồng những loại cây gì và không trồng những loại cây gì (Trần Kông Tấu, 2006)

Theo Chu Thị Thơm (2006), luân canh là hệ canh tác gồm việc trồng luân phiên các loại cây trồng khác nhau trên cùng một mảnh đất đem lại hiệu quả kinh tế Bên cạnh

đó còn tận dụng được nguồn lao động ở nông thôn và trả lại cho đất sinh khối thân,

lá, rễ của các cây họ đậu

Luân canh là sự luân phiên thay đổi cây trồng theo không gian và thời gian trong chu kỳ nhất định Có thể tiến hành hai loại luân canh sau: luân canh giữa các cây trồng cạn với nhau, luân canh giữa các cây trồng cạn với cây trồng nước

1.5 Ảnh hưởng của luân canh lúa với cây trồng cạn đến độ phì nhiêu của đất

Luân canh lúa với cây trồng cạn trên một diện tích đất sẽ làm thay đổi kiểu canh tác, liều lượng và dạng phân bón sử dụng, do đó có tác dụng duy trì và làm tăng độ phì nhiêu của đất Nhu cầu về dinh dưỡng của các loại cây trồng trong luân canh khác nhau làm cho chế độ dinh dưỡng trong đất không bị mất cân đối Rễ của các loại cây trồng khác nhau nên chúng có thể hút dưỡng chất ở các độ sâu khác nhau, làm cho đất không bị cạn kiệt dinh dưỡng Khi luân canh với cây họ đậu là những cây có khả năng cố định đạm của khí trời, cũng góp phần làm cho độ phì nhiêu đất gia tăng

(Đỗ Thị Thanh Ren et al., 1999)

Để tạo ra một tấn hạt cây lúa lấy từ đất và phân 22.2 kg N; 7.1 kg P2O5; 31.6 kg

K2O và nhiều nguyên tố khác Như vậy, nếu canh tác 2 vụ lúa mỗi năm để có sản lượng trung bình 10 tấn/ha thì cây lúa đã lấy đi một lượng dinh dưỡng tương đương

482 kg Urea, 430 kg Super lân và 528 kg KCl/ha Cây sử dụng lân, kali và nhiều

nguyên tố khác rất xa xỉ (Võ Thị Gương et al., 2001)

Đối với các cây màu như cây đậu nành thì nhu cầu dinh dưỡng không cao, để tạo một tấn hạt kể cả thân lá, cây lấy từ đất 81 kg N, 17 kg P2O5 và 36 kg K2O Nhu cầu đạm của cây đậu nành khá cao nhưng nhờ vi khuẩn cộng sinh có khả năng cố định đạm từ khí trời nên giảm được lượng phân N bón vào đất Các nhóm đậu nành có nhiều nốt sần thì lượng phân N cố định được có thể đáp ứng tới 75% nhu cầu N của

cây (Trần Thị Kim Ba et al., 1999) Nguồn xác bả thực vật từ đậu sẽ cung cấp cho

đất một lượng dinh dưỡng đáng kể cần thiết cho các cây trồng vụ sau

Luân canh cây lúa với cây màu có thể cải thiện độ phì nhiêu của đất, ít sử dụng phân bón hóa học, thuốc bảo vệ thực vật làm giảm sự ô nhiễm môi trường (Trương trọng Ngôn, 2003) Khi luân canh cây lúa với cây màu thì khả năng khoáng hóa đạm trên đất lúa có luân canh cao hơn đất chuyên canh lúa (Mai Nam, 2006)

Như vậy, luân canh làm cho tính chất hóa lý của đất thay đổi theo chiều hướng tốt

Mai Văn Quyền et al., 2003) Luân canh các loại cây trồng khác nhau thì nhu cầu

tưới nước và dinh dưỡng khác nhau, đất có thời gian thoáng khí, bắt đầu hình thành những hạt sét và giữ được kết cấu (Nguyễn Văn Hoàng, 1989)

1.6 Ảnh hưởng của luân canh lúa – bắp đến năng suất cây trồng

Luân canh là thực hành phát triển một loạt các loại khác nhau của cây trồng trong cùng một khu vực trong mùa tuần tự cho lợi ích khác nhau như để tránh xây dựng các tác nhân gây bệnh và sâu bệnh thường xảy ra khi một loài được liên tục cắt

Ưu điểm của luân canh:

Ngăn chặn sư suy thoái đất

Duy trì độ phì của đất

Làm giảm xói mòn đất

Kiểm soát côn trùng

Làm giảm sự phụ thuộc vào hóa chất tổng hợp

Giảm sâu bệnh

Ngăn ngừa bệnh

Giúp kiểm soát cỏ dại

Mô hình luân canh lúa – màu trên nền đất lúa rất đa dạng ở ĐBSCL Diện tích luân canh cây lúa với cây màu khoảng 115.000 ha (Nguyễn Văn Nhân, 2002) và gồm các cây trồng như: bắp, đậu nành, đậu xanh, rau dưa,… Việc chuyển đổi cơ cấu cây trồng từ độc canh cây lúa sang luân canh lúa với cây trồng cạn không những giúp đa dạng hoá cây trồng mà còn mang lại hiệu quả kinh tế cao nếu so sánh với mô hình độc canh cây lúa (Trương Trọng Ngôn, 2003) Năng suất trong cơ cấu 2 lúa – 1 màu cao hơn so với cơ cấu 3 lúa và 2 màu – 1 lúa Theo kết quả nghiên cứu về việc trồng đậu phộng, đậu xanh, đậu nành, mè, bắp lai trước vụ lúa cho thấy: lúa sau vụ đậu phộng bón lượng đạm 40 kg/ha đạt năng suất 4,75 tấn/ha, lúa sau vụ đậu nành và bắp lai bón lượng đạm 80 kg/ha đạt năng suất 4,58 tấn/ha Kết quả luân canh đậu nành với lúa so với vụ lúa trồng trên ruộng không trồng đậu với mức phân bón cho lúa như nhau 40 kg N/ha + 40 kg P205/ha thì năng suất lúa tăng rõ rệt ở nghiệm thức

có trồng đậu nành Luân canh cây trồng hợp lý trên một diện tích đất sẽ làm thay đổi thường xuyên kiểu canh tác và có tác dụng tăng cường độ phì cho đất

Luân canh lúa màu (bắp) thay cho chuyên canh cây lúa một mặt hạn chế tình trạng ngập nước liên tục làm tăng độ tự do của sắt và thành phần chất hữu cơ tích lũy trong đất chủ yếu là rơm rạ lúa Mặt khác nó tạo ra môi trường oxy hóa thúc đẩy quá trình khoáng hóa chất hữu cơ, góp phần trong việc cung cấp những khoáng chất cần thiết cho cây trồng

Luân canh các loại cây trồng với hệ rễ khác nhau thì nhu cầu dinh dưỡng, nước tưới cũng khác nhau làm cho đất không bị nghèo dinh dưỡng, giúp cho đất có thời gian thoáng khí, cung cấp thêm mùn cho đất, và đất bắt đầu hình thành những hạt sét, từ

đó đất vẫn giữ được kết cấu

Kết quả thí nghiệm của bộ môn Khoa Học Đất trường Đại Học Cần Thơ trên ruộng của nông dân ở huyện Cai Lậy, tỉnh Tiền Giang trong vụ TĐ 2005: mô hình trồng lúa 3 vụ/năm cho năng suất 3,3 tấn/ha, trong khi năng suất lúa ở mô hình luân canh lúa – bắp – lúa đạt gần 4,1 tấn/ha , mô hình lúa – đậu xanh – lúa đạt trên 4,5 tấn/ha Thí nghiệm trong vụ ĐX 2006 ở huyện Cầu Kè, tỉnh Trà Vinh cũng cho kết quả tương tự: mô hình thâm canh lúa chỉ đạt năng suất 2,9 tấn/ha, trong khi năng suất

lúa ở mô hình luân canh lúa – bắp – lúa đạt 4,3 tấn/ha, mô hình lúa – đậu nành – lúa đạt 3,2 tấn/ha

1.7 Ảnh hưởng của luân canh lúa – bắp đến môi trường đất

Luân canh cây trồng hợp lý trên một diện tích đất sẽ làm thay đổi kiểu canh tác, lượng và dạng phân bón sử dụng Điều này có tác dụng duy trì và làm tăng độ phì nhiêu của đất Nhu cầu về dinh dưỡng của các loại cây trồng được luân canh là khác nhau và hệ thống rễ của chúng cũng không giống nhau trong việc hút các chất dinh dưỡng khác nhau ở độ sâu thay đổi nên không làm mất cân đối chất dinh dưỡng trong đất Sự luân canh cây trồng với cây họ đậu là những cây có khả năng

cố định đạm khí trời, cũng góp phần làm gia tăng độ phì đất (Đỗ Thị Thanh Ren, 1999)

Nếu chỉ canh tác một loại cây trồng trên một vùng đất trong thời gian dài sẽ dẫn đến cấu trúc đất bị phá vỡ, việc luân canh các loại cây trồng với hệ rễ khác nhau thì nhu cầu tưới nước và dinh dưỡng khác nhau, vòng quay của đất ngắn giúp đất có thời gian thoáng khí cung cấp thêm mùn cho đất, đất bắt đầu hình thành những hạt sét và vẫn giữ được kết cấu (Nguyễn Văn Hoàng, 1989)

1.8 Độ chua hiện tại (pH H2O) của đất

Theo Ngô Ngọc Hưng et al (2004), pH đất là chỉ tiêu đánh giá rất quan trọng, vì nó

ảnh hưởng trực tiếp đến sự phát triển của cây trồng, vi sinh vật đất, vận tốc phản ứng sinh hóa trong đất Độ hữu dụng của dưỡng chất trong đất, hiệu quả của phân bón cũng phụ thuộc rất nhiều vào pH đất

Kết quả nghiên cứu của Trần Thành Lập (1999) cho thấy, đất ĐBSCL thường có pH thấp, đất phù sa không phèn thường có pH khoảng 4 – 5,5 Loại đất có pH thấp nhất là đất phèn, trên đất phèn nặng pH có thể nhỏ hơn 3 Đất bị nhiễm mặn thường

có pH từ 6–7,5 và tỷ lệ với độ mặn

Một loại đất rất axit có pH thấp, đất này ít Ca và Mg trao đổi, các chất Al, Fe, Mn

và Bo hòa tan nhiều, Mo ít hòa tan, độ hữu dụng của N và P thấp Một loại đất kiềm có pH cao, đất này có nhiều Ca, Mg và Mo, ít Al, độ hữu dụng của N cao

(Trần Thành Lập, 1999) Đất có pH khoảng 6 – 7 là tốt nhất vì ở mức pH này có sự

hữu dụng tối đa của chất dinh dưỡng (Ngô Ngọc Hưng et al., 2004)

Trên đất trồng lúa, sự luân phiên giữa điều kiện đất khô và đất ngập nước làm cho trị số pH thay đổi do quá trình thoáng khí và yếm khí Ở hầu hết các biểu loại đất đều có khuynh hướng đạt pH gần trung tính (6,5 – 7,2) trong vòng một tháng sau khi ngập nước và giữ trị số này cho đến khi đất chuyển sang trạng thái oxy hóa (Võ Thị Gương & Revel J C, 2001) pH tốt nhất cho cây lúa phát triển là pH= 5,5 – 7,5

Bảng 2: Thang đánh giá độ chua hiện tại pH H2O 1:2,5

(Washington University-tree Fruit research & Extention center, 2001)

Vai trò của pH đối với cây trồng:

pH đất có ảnh hưởng lớn đến khả năng cung cấp chất dinh dưỡng của đất cho cây Phản ứng đất ảnh hưởng trực tiếp đến hệ vi sinh vật trong đất và hoạt động của chúng, quan hệ chặt chẽ với sự phân giải xác hữu cơ và sự chuyển hóa của các chất dinh dưỡng như đạm và lưu huỳnh trong đất

Nói chung, phạm vi thích ứng của pH đất đối với các loại thực vật rất rộng nhưng cũng có một số yêu cầu chặt chẽ: chúng chỉ sinh trưởng và phát triển tốt ở loại đất

có phản ứng nhất định

1.9 Độ dẫn điện (EC) của đất

EC (Electrical conductivity) là độ dẫn điện của đất, biểu thị trực tiếp hoặc gián tiếp nồng độ muối hòa tan trong dung dịch đất Độ mặn trong đất làm cản trở quá trình hút nước và dinh dưỡng của cây trồng, giảm lượng nước hữu dụng trong đất, phá hủy cấu trúc của đất Không chỉ có đất mặn mới có lượng muối hòa tan cao, mà

trong đất phèn với sự tác động của acid vào khoáng sét, nồng độ muối có thể cao và gây dộc cho cây trồng (ĐỗThị Thanh Ren, 1999)

EC trung bình ở đất ĐBSCL là 0,23 mS/cm, EC có liên quan với hàm lượng các muối tan trong dung dịch, thường nồng độ các muối tan trong dung dịch tăng lên thì

EC trong dung dịch cũng tăng lên (Lê Văn Khoa et al., 2000) Các muối Na+, Ca2+,

Mg2+, Cl-, SO42- là những ion chính tạo nên độ mặn, khi các muối hòa tan trong dung dịch nhiều thì cây hút nhiều muối dẫn đến sự thiếu nước, làm giảm sự sinh trưởng của cây

Trên đất phèn EC lúc đầu nhỏ rồi tăng lên nhanh trong tháng đầu ngập nước, sau đó giảm xuống thật nhanh, sự biến đổi này trùng với sự biến đổi của nồng độ Fe2+ và

Mn2+ Trên đất ngập nước EC có khuynh hướng gia tăng là do sự gia tăng nồng độ các chất khử như Fe2+, Mn2+ và tích lũy các ion như NH4+, HCO3-, RCOO-, ngập nước trong thời gian dài EC sẽ giảm dần sau khi đạt đến đỉnh cao là do sự kết tủa

Fe2+ thành Fe(OH)2 và Mn2+ thành Mn(OH)2 (Dương Minh Viễn, 2004)

1.10 Chất đạm trong đất

1.10.1 Vai trò của đạm đối với cây trồng

Đạm (N) giữ vai trò quan trọng trong các hoạt động sinh học, là thành phần của protein và acid amin vì chất nguyên sinh của tế bào sống là protein N còn giữ vai trò là cấu trúc của chlorophyll N là nguyên tố dinh dưỡng quan trọng nhất giới hạn năng suất thực tế

Trên hầu hết các loại cây, bón phân N gia tăng sự sinh trưởng của cây, đặc biệt là phát triển thân lá Cây được cung cấp N đầy đủ, thân lá và chồi phát triển tốt, rễ phát triển cân đối so với cây thiếu N N là nguyên đa lượng di động trong lá trưởng thành và chuyển vị tới vùng sinh trưởng mới Do N là nguyên tố di động nên khi thiếu N thể hiện ở lá già (Ngô Ngọc Hưng, 2009)

1.10.2 Các dạng đạm trong đất

Đạm trong đất tồn tại dưới ba dạng khác nhau về số lượng cũng như khả năng cung cấp cho cây trồng: N hữu cơ, N amôn bị khoáng sét giữ chặt và N vô cơ hoà tan

trong dung dịch đất (Nguyễn Như Hà, 2006) Dạng N hữu cơ trong đất chiếm khoảng 95% N trong đất, do đó hàm lượng chất hữu cơ cao thường đi đôi với giàu N

tổng số trong đất Lượng N tổng số trong đất phèn khá cao (0,1 – 0,4%), có nơi rất cao (0,7%) nhưng lượng N dễ tiêu nghèo, mà cây lúa lại cần lượng N dễ tiêu này, vì vậy rất cần bón N cho lúa đất phèn (Lê Huy Bá, 2000)

Lớp đất mặt có lẽ chứa đến vài ngàn kg N/ha, hầu hết chúng được giữ trong chất hữu cơ và không trực tiếp hữu dụng cho cây trồng Vi sinh vật (VSV) sẽ biến đổi chất hữu cơ thành N vô cơ, N khoáng hóa là một tiến trình cơ bản quan trọng để cung cấp Ncho cả trong tự nhiên và hệ thống cây trồng Sự khác nhau về số lượng

và chất lượng của chất hữu cơ trong đất, yếu tố thời tiết như ẩm độ và nhiệt độ, và quản lý đất như làm đất, vùi chất hữu cơ dẫn đến ngưỡng N khoáng hóa trên đồng ruộng thay đổi theo thời gian và không gian

Trong đất, các hợp chất N mà cây có thể hấp thu được chủ yếu là NH4+ và NO3- Một phần N khác có thể được thủy phân từ các chất hữu cơ có chứa N dưới tác động của các VSV đất cũng tạo thành NH4+ và NO3- NH4+ chủ yếu được keo đất hấp thụ và sẽ phóng thích NH4+ vào dung dịch đất khi có nguồn trao đổi ion NH4+hiện diện nhiều trong đất ngập nước NO3- lại thường gặp trong môi trường thoáng khí và khô Ion NO3- ít bị keo đất hấp thu và dễ dàng bị rửa trôi khỏi đất Các dạng

NH4+ và NO3- dễ dàng chuyển biến qua lại và động thái của chúng trong đất khá phức tạp Hàm lượng của chúng cho biết lượng N hữu dụng cho cây trồng (Ngô Ngọc Hưng, 2009)

1.10.3 Nguồn cung cấp đạm trong đất

Rơm rạ chứa khoảng 0,6% N, là nguồn cung cấp chất N nếu được bón trả lại cho đất, nói chung các dư thừa thực vật để lại tại chỗ không kể hệ thống rễ cung cấp từ

10 – 60 kgN/ha Lượng N đưa vào đất qua nước mưa chứa khoảng 2/3 là đạm ammonium, 1/3 là N nitrate, hai dạng N này đưa vào đất qua mưa hàng năm khoảng

1–25 kgN/ha (Võ Thị Gương et al., 2004) Trên 80% N cây lúa hấp thu trong mỗi

vụ ở ngoài đồng là lấy từ chất hữu cơ trong đất (Ponnamperuma, 1985)

Sự khoáng hoá và sự bất động N là hai tiến trình nối tiếp nhau, ảnh hưởng của hai tiến trình này làm tăng hay giảm lượng đạm vô cơ và tuỳ thuộc vào tỉ lệ C/N Tỉ lệ C/N tăng thì tốc độ khoáng hóa giảm, tỉ lệ C/N bằng 20/1 được coi là cân đối tỉ lệ này cao hơn 25 sự bất động N sẽ xảy ra

Thông thường, việc phục hồi lượng N trong đất qua cung cấp phân bón ít khi đạt hơn 30 – 40%, thậm chí, đối với những vùng trồng chuyên thì cũng ít khi vượt quá

60 – 68% (De Datta et al., 1981) Hiệu quả sử dụng đạm thấp hơn ở mức N cung

cấp cao hơn và vào khoảng 44% Hiệu quả sử dụng đạm thấp trong đất lúa ngập nước có liên quan tới sự bốc hơi của NH3, sự khử nitrate, sự rửa trôi, cố định và sự bất động N Sự bốc hơi NH3 trong đất lúa ngập nước là một cơ chế quan trọng gây

ra sự mất N từ 5 – 47% lượng N cung cấp trong điều kiện ngoài đồng Sự bốc hơi

NH3 có thể từ 20 – 80% lượng đạm từ nguồn phân bón Sự mất đạm ở dạng NH3xảy ra mạnh trong đất có pH cao, đất khô và đất cát, đất sét có khả năng kiềm giữ

NH4+, đạm bị mất ở dạng này thường xảy ra trên các loại đất chua nhẹ De Datta (1987) cho rằng lượng N mất đi do sự khử nitrat vào khoảng 28 – 33% Trong điều kiện đồng ruộng, N2O và N2 bị mất đi với số lượng lớn và tuỳ thuộc vào sự canh tác

và điều kiện đất, thông thường khoảng từ 60 – 70% N bị mất ở dạng này

Đạm hữu dụng cung cấp trong suốt đời sống cây trồng bao gồm sự đóng góp từ

NO3-N và NH4+-N, sự khoáng hóa thực tế, sự phóng thích NH4+-N cố định và sự cung cấp từ phân bón, nước mưa, nước tưới Trong đất ngập nước cũng bao gồm sự đóng góp từ vi khuẩn cố định N2 trong vùng rễ, từ tảo lam trong đất ngập nước Đất phèn ở ĐBSCL có 0,4%N và bón 140N vẫn có hiệu lực Trên đất phèn khả năng cung cấp N từ sự khoáng hoá thường thấp do trên đất phèn tuy hàm lượng chất hữu

cơ cao nhưng phần lớn ở dạng khó phân hủy, việc bón biogas trên đất phèn đã làm tăng nguồn carbon dễ phân huỹ giúp tăng cường hoạt động của vi sinh vật, do đó tăng khả năng cung cấp N cho đất Sự khoáng hoá N bị giới hạn trong đất khô có lượng nước hữu dụng thấp, nhưng trong đất ướt, sự khoáng hoá gia tăng tối đa, tiếp theo đó sự khoáng hoá N trong đất giảm khi nước trong đất bảo hoà Sự khoáng hoá trong nước bị giới hạn bởi lượng oxy trong đất thấp Đất thoáng khí có tốc độ khoáng hóa N cao hơn đất ngập nước thường xuyên (Lê Văn Quân, 1999)

Vào ngày đầu tiên của bón phân, hàm lượng urê trong nước phát hiện được là 20 – 30% của lượng urê bón ở đợt 1 và lên đến 50% của lượng urê bón vào ở đợt 2 Lượng urê trong nước giảm rất nhanh và hầu như biến mất sau ngày thứ 3 sau khi bón Sự giảm nhanh này là do ảnh hưởng của: hoạt động thuỷ phân urê, hấp phụ của sinh vật thuỷ sinh, hấp phụ của các vật liệu trong đất Lượng NH4+ còn lại trong nước đáng kể cho đến ngày thứ 7 sau khi bón, do đó cần lưu ý cho việc quản lý chặt

chẽ nguồn nước sau khi bón phân urê (Ngô Ngọc Hưng et al., 2002)

Có thể hạn chế sự mất N bằng cách bón phân vào tầng sâu của đất có thể hạn chế sự mất N-NH4+ Sử dụng phân urê tan chậm giúp giảm 30% lượng N sử dụng so với mức bón phân thích hợp cho lúa, giảm số lần bón phân so với urê thường

1.11 Lân trong đất

1.11.1 Vai trò của lân

Lân (P) là một trong những nguyên tố thiết yếu cho cây trồng P xuất hiện trong đất

ở dạng vô cơ và hữu cơ Cây trồng chỉ hút được P ở các dạng ion vô cơ như: H2PO4, HPO42-, trong đó dạng H2PO4- chiếm ưu thế ở đất acid và dạng HPO42- chiếm ưu thế ở đất kiềm Hầu hết P liên kết với thành phần ít hòa tan của đất

-Lân là thành phần của adenosine triphosphate (ATP), P có tác dụng thúc đẩy quá trình chín, P là nguồn năng lượng vận chuyển và bảo tồn vật chất, P cần thiết cho hình thành axit nucleic và phospholipid, thúc đẩy đẻ nhánh, trổ bông và tăng cường chất lượng hạt (Đỗ Ánh, 2003) Ngoài ra, theo Mai Thành Phụng (2005) P còn có tác dụng giải độc phèn (khi bón cho đất phèn)

1.11.2 Các dạng lân trong đất

Trong các loại khoáng, các dạng P vô cơ chiếm ưu thế, P hữu cơ chiếm ưu thế trên các loại đất hữu cơ Hàm lượng P tổng số trong đất biến thiên trung bình từ 0,02 – 0,15 % P2O5 (Đỗ Thị Thanh Ren et al., 2004) Lân có trong thành phần của chất

hữu cơ nên đất nào giàu mùn, nhiều chất hữu cơ thì tỷ lệ P cũng cao P được tích lũy trên lớp đất mặt nên thông thường tầng mặt có tỷ lệ P cao hơn ở lớp đất dưới (Vũ Hữu Yêm, 1995)

Hai dạng chủ yếu của P tổng số là P vô cơ và P hữu cơ Lân hữu cơ được tìm thấy trong đất mùn, lá cây và các dư thừa thực vật và động vật đất vì đây là dạng P liên kết với chất hữu cơ nên nó được tìm thấy chủ yếu ở lớp đất mặt, P hữu cơ trong đất

biến động từ 10 – 15% P tổng số (Nguyễn Tử Siêm et al., 2000) Lân vô cơ chiếm

khoảng 80% P tổng số, bao gồm phosphate K, Na, NH4, Ca, Mg, Fe, Al,… đây là sản phẩm do phong hóa đá mẹ, do phân giải chất hữu cơ hoặc do chuyển biến phân

P từ ngoài vào Dạng dễ dàng tan là phosphate của các cation hóa trị I (KH2PO4; NaH2PO4), hay phosphate của kim loại kiềm thổ, phosphate Ca, Mg ở dạng khó tan (CaHPO4; MgHPO4; Ca3(PO4)2; Mg3(PO4)2 và còn có thể ở dạng hydroxyt apatit

Ca5(PO4)3OH khó tan hơn P vô cơ nằm dưới dạng muối phosphate Ở đất chua giàu sắt, nhôm là các phosphate sắt, nhôm., ở đất kiềm là các phosphate Ca và phosphate

Mg, ở đất mặn P vô cơ có thể là phosphate natri (Vũ Hữu Yêm, 1995)

Lân dễ tiêu trong đất là một chỉ tiêu dao động và không ổn định ngay cả trong một thời gian rất ngắn, ở ngay trong một loại đất Mặt dù vậy P dễ tiêu là một chỉ tiêu đánh giá độ phì của đất rất quan trọng không thể thiếu được Nhưng P dễ tiêu trong đất là một chỉ tiêu tương đối phức tạp chịu sự tác động mạnh mẽ của điều kiện môi trường, VSV trong đó pH và các kim loại như: Fe, Al, Mn, Ca cũng như các tinh khoáng silicat và các hydroxyt của các kim loại trên có vai trò hết sức quan trọng đối với sự hữu dụng của P (Ngô Ngọc Hưng, 2009)

1.11.3 Sự biến đổi của lân trong đất ngập nước

Đất ngập nước có trị số P hữu dụng cao hơn đất để khô Sự gia tăng độ hữu dụng của chất P trong đất ngập nước là do: (1) Sự khử FePO4.2H2O thành Fe3(PO4).8H2O

dễ hòa tan hơn; (2) Sự phóng thích của phosphate bị hút vào do sự khử hóa của lớp bao bọc oxyt sắt (III) ngậm nước; (3) Do sự thủy phân của FePO4 và AlPO4 trong đất chua; (4) Sự gia tăng khoáng hóa P hữu cơ trong đất chua; (5) Do H2S tích lũy trong quá trình ngập nước có khả năng hòa tan các phosphate sắt; (6) Do anion hữu

cơ trao đổi với ion PO43- trên bề mặt keo đất; và (7) Do sự khuếch tán lớn hơn của chất P (Ponnamperuma, 1985)

Trong đất lúa ngập nước, P thường tồn tại dưới dạng phosphate sắt hai dễ tan hơn

và là nguồn cung cấp P cho cây lúa (Nguyễn Như Hà, 2006) Sự phóng thích P trên một số loại đất không bón và có bón P ở các nồng độ khác nhau dưới điều kiện oxy hóa và khử oxy ghi nhận rằng đất khử phóng thích nhiều P vào dung dịch đất có nồng độ P thấp và hấp thụ nhiều lân khi dung dịch có nồng độ P cao hơn là đất ở điều kiện oxy hóa Sự khác biệt được giải thích là do sự biến đổi của hydroxyt Fe(III) trong đất khử

Trong đất phèn, lượng P dễ tiêu rất nghèo do trên đất phèn có pH thấp, độ hòa tan

và tái tạo của P yếu Ngoài ra, P vô cơ trong đất chủ yếu ở dạng phosphate Canxi có khả năng thủy phân, nhưng trong đất phèn lại nghèo Canxi Bón P vừa cung cấp dinh dưỡng cho lúa vừa có khả năng hạn chế độc chất, đất có hàm lượng kali và phospho thấp sẽ xảy ra ngộ độc sắt ngay cả Fe2+ ở nồng độ thấp (30ppm)

Lượng P hữu dụng trong đất gia tăng tỉ lệ thuận với thời gian ngập nước, và sự mất mát chất P do trực di rất thấp trong ruộng lúa nước Tùy theo loại đất, sự ngập nước tăng nồng độ P trong dung dịch đất từ 0,05 – 0,6 ppm và sau đó giảm xuống Việc tăng sự hòa tan P trong đất ngập nước là do sự khử phosphate sắt ba thành phosphate sắt hai hòa tan nhiều hơn, và sự di động của phosphate sắt ba và phosphate nhôm bởi anion hữu cơ Sự giảm tiếp theo có thể gây ra bởi sự hấp thu phosphate lên sét hoặc hidroxyt nhôm và sự gia tăng pH (Yoshida, 1981)

Trong đất phèn trồng lúa, nếu để ngập nước 1–2 cm thường xuyên thì P2O5 có chiều hướng tăng dần, nhưng tăng chậm và dừng lại ở 102 ngày (Lê Huy Bá, 1982) Đối với đất, P là một chỉ tiêu của độ phì nhiêu đất, đất giàu P mới có độ màu mỡ cao và ngược lại đất có độ màu mỡ cao đều giàu P

Lượng P đi vào trong đất từ không khí rất thấp (0,05 – 0,5 kg/ha/năm), lượng P mất mát do hoa màu lấy đi và qua các sản phẩm sau thu hoạch khoảng 5 – 50 kg/ha/năm, P mất đi do xói mòn khoảng 0,1 – 10 kg/ha/năm và P hoà tan mất đi do nước chảy tràn bề mặt khoảng 0,1 – 3 kg/năm

Bón P giúp gia tăng năng suất lúa từ 3% đến 6% trên vùng đất phèn hoạt động và năng suất tăng từ 3% đến 43% trên vùng đất phèn tiềm tàng Lân bị cố định ở đất phèn rất cao và rất khó tác động làm cho lượng phân này trở thành dạng hữu dụng

cung cấp cho cây lúa Lượng P mà lúa hấp thụ không luôn luôn tương quan chặt với lượng lân hiện diện trong dung dịch đất Điều này chỉ ra rằng cây lúa hấp thụ chất P

từ nhiều nguồn khác nhau trong đất phèn

Có nhiều kết quả nghiên cứu khẳng định P là nhân tố tham gia cải thiện đất phèn vì

P kết hợp với Fe và Al tạo thành trạng thái không hòa tan, hay nói cách khác là làm giảm phèn Các tác giả khác nhau đều cho rằng: “P là yếu tố chính hạn chế năng

suất lúa trên đất phèn” Vì vậy bón P cho các loại đất phèn đều có hiệu quả rất rõ 1.12 Kali trong đất

1.12.1 Vai trò của kali

Trong cây, kali (K) đảm nhiệm nhiều vai trò quan trọng khác như thẩm thấu, trung hoà điện tích, vai trò biến dưỡng trong cây K đóng vai trò quan trọng trong trao đổi chất; K như một cation, kèm anion NO3- vận chuyển từ rễ đến thân, nơi đó NO3- bị khử thành NH3 hợp thành các amino acid, tiền chất của protein, cây trồng thiếu K hoạt động của chất khử nitrate bị kìm hãm và xa hơn nữa cây trồng được cung cấp

dư N mà thiếu K thì khả năng đề kháng dịch bệnh sẽ giảm, năng suất sẽ thấp Theo Mai Thành Phụng (2005), K giúp tăng khả năng chống chịu cho cây, tăng cường

khả năng tích lũy chất về hạt và nâng cao chất lượng gạo (đối với cây lúa)

Kali trong thành phần khoáng sét có thể chuyển dần sang dạng trao đổi rồi đi vào dung dịch đất, hoặc ngược lại K từ dung dịch đất cũng có thể bị giữ lại trong các mạng lưới tinh thể của khoáng sét, không tham gia cung cấp cho nhu cầu dinh dưỡng của cây trồng, Khi cân bằng K từ dạng giữ chặc sang K trao đổi hoặc K hòa tan được gọi là sự phóng thích, ngược lại được gọi là sự cố định Sự phóng thích

xảy ra khi K hòa tan được cây hấp thụ mạnh hoặc trực di nhiều Lúc này K trong dung dịch suy kiệt và K trao đổi chuyển ra trong dung dịch để thiết lập lại cân bằng Dạng K trao đổi luôn luôn có khuynh hướng cân bằng với K không trao đổi, K không trao đổi sẽ chuyển thành K trao đổi nhưng rất chậm chạp Đồng thời, dưới tác động của sự phong hóa, các khoáng sét bị vỡ và giải phóng K thành dạng K hữu dụng Ngược lại khi rơi vào tình trạng thoái hóa K, nếu bón K cho đất thì cân bằng

sẽ chuyển dịch theo hướng cố định K

Các yếu tố ảnh hưởng đến sự cân bằng K trong đất gồm có: các loại khoáng sét, mùn, nhiệt độ, luân phiên ẩm và khô Các khoáng sét càng có khả năng hấp thu mạnh càng có khả năng cố định chặt K Mùn làm tăng hoạt động của K, làm cho K

ít bị keo sét giữ chặt hơn, nhiệt độ làm tăng sự giải phóng K Luân phiên ẩm và khô

có tác dụng khác nhau tùy thuộc hàm lượng K trao đổi của đất Đất có hàm lượng K trao đổi từ nghèo tới trung bình, luân phiên ẩm khô làm gia tăng lượng K trao đổi trong đất, đối với đất có hàm lượng K trao đổi cao thì luân phiên ẩm khô lại làm giảm lượng K trao đổi trong đất (Nguyễn Như Hà, 2006)

1.12.3 Hàm lượng kali trong đất

Kali là nguyên tố dinh dưỡng quan trọng thứ 3 đối với cây trồng, K được cây hấp thu với số lượng lớn hơn các nguyên tố khoáng khác, ngoại trừ N Không giống như

P, K hiện diện trong hầu hết các loại đất

Hàm lượng K của vỏ trái đất khoảng 0,11%, trái lại hàm lượng K tổng số có trong đất biến động rất lớn từ 4,29% đến nhỏ hơn 0,1%, với khoảng biến động thông thường là 0,3 – 2% K tổng số trong đất có thể từ 0,07 – 0,2%, đặc biệt có nơi 3%, nhìn chung cây trồng trên đất phèn chưa thấy biểu hiện thiếu K Ở ĐBSCL, K tổng

số trong đất từ 1,41 – 1,91% K2O (Nguyễn Mỹ Hoa, 1998)

Hàm lượng K trong nước mưa biến động trong khoảng 0,35 – 0,39 mg/l, trong nước tưới là 1 – 5mg/l Hàm lượng K đo được trong nước mưa ở hai điểm khảo sát Cần Thơ và Đồng Tháp biến động 0,3 – 1,04 mg/l và hàm lượng K cung cấp từ nước mưa là 6 – 10 kg/ha/năm với lượng nước mưa trung bình là 1500 – 1900mm và hàm lượng K cung cấp từ nước tưới là 14 – 18 kg/ha/năm ở một số điểm khảo sát vùng

ĐBSCL Lượng phù sa trong nước lũ hàng năm cung cấp 3 – 10 kgK ở dạng K(NH4OAc), 10 – 60 kgK dạng K(NaTPB) và cung cấp một lượng K tổng cộng 300 – 2000 kg

Sự ngập nước làm gia tăng nồng độ K trong đất (Yoshida,1981) Sự thiếu K cũng xảy ra trên đất thoát nước kém, một phần do những chất độc được tạo ra trong đất khử cao làm chậm sự hấp thu K và một phần vì K trong đất ít được giải phóng ở điều kiện thoát nước kém

1.12.4 Sự đáp ứng của kali đối với cây trồng

Hiệu lực của K không rõ trên đất phèn vì đất phèn không quá nghèo K Mặc khác,

K luôn được bổ sung trong rơm rạ, xác thực vật và cả nước thuỷ triều Các kết quả nghiên cứu về bón phân cho lúa ở ĐBSCL từ năm 1970 – 1997 cho thấy không có

sự đáp ứng K rõ trên lúa Tuy nhiên các kết quả nghiên cứu này đã ghi nhận hàm lượng K trong rơm rạ đạt thấp dưới 1% ở nhiều nơi Điều này cho thấy khả năng

cung cấp K cho cây trồng đang giảm dần

Thí nghiệm dài hạn tại viện lúa ĐBSCL qua 42 vụ lúa (từ năm 1986) cho thấy lô có bón K với liều lượng 30 kgK2O/ha liên tục so với lô không bón K, năng suất ghi nhận là không khác nhau đáng kể Điều đó cho thấy K vẫn chưa là yếu tố cần thiết

để gia tăng năng suất lúa ở ĐBSCL mà có thể chỉ là yếu tố cải thiện chất lượng nông sản và gia tăng sức đề kháng cho cây khi mà tập quán nông dân ĐBSCL bón quá nhiều N

Sự đáp ứng của cây lúa đối với K bón vào trong đất không rõ ràng như trường hợp chất N và P Sự đáp ứng của lúa đối với K đã được kết luận trên đất cát và đất có sa cấu thô tại Việt Nam, Sri Lanka, Malaysia Sự thiếu hụt K trong canh tác lúa chưa phổ biến, nhưng cũng có xảy ra ở Ấn Độ và Trung Quốc ĐBSCL diện tích canh tác lúa ngày càng mở rộng trong khi lượng phân K cung cấp cho canh tác lúa cũng rất

ít, triệu chứng thiếu K trên lúa tuy chưa xuất hiện rõ nhưng hiện tượng dễ đổ ngã, dễ mẫm cảm với sâu bệnh và hàm lượng K trong rơm rạ thu hoạch thấp dưới 1% cho thấy sự cung cấp K từ đất đang có xu hướng giảm ở nhiều nơi, nhất là vùng canh tác

ba vụ không được bồi phù sa Trong hệ thống trồng lúa liên tục với các giống lúa