Nghiên cứu biện pháp cải thiện độ chua trong đất trồng cam cao phong, hòa bình

Khái ni ệm độ chua và phân loại độ chua Độ chua là yếu tố độ phì quan trọng của đất, ảnh hưởng đến các quá trình lýhóa và sinh học trong đất, tác động đến nhu cầu dinh dưỡng và được coi

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

TS Trần Thị Tuyết Thu

Hà Nội - 2020

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành luận văn này, học viên xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong

Bộ môn Tài nguyên và Môi trường đất, Khoa Môi trường, Trường Đại học Khoa học

Tự nhiên đã giảng dạy, chỉ bảo và tạo điều kiện cho học viên trong suốt quá trình họctập và hoàn thiện luận văn thạc sĩ

Đặc biệt là sự hướng dẫn tận tình, chu đáo và những đóng góp quý báu về

chuyên môn khoa học và kỹ năng làm việc của TS Trần Thị Tuyết Thu cán bộ

giảng dạy của Bộ môn Tài nguyên và Môi trường đất, Khoa Môi trường, Trường Đạihọc Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội

Đồng thời, học viên xin trân trọng cảm ơn đề tài QG.16.19 đã tạo mọi điềukiện thuận lợi và hỗ trợ toàn bộ kinh phí trong quá trình đi thực địa, khảo sát, phỏngvấn điều tra xác định các tính chất cơ bản của đất, thực hiện thí nghiệm cải tạo độchua trong đất trồng cam Cao Phong, tỉnh Hòa Bình

Cuối cùng học viên xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, người thân và bạn bè,những người đã luôn động viên, giúp đỡ, tạo mọi điều kiện về vật chất và tinh thầncho học viên trong suốt thời gian học tập và làm luận văn

Học viên xin trân trọng cảm ơn mọi sự giúp đỡ quý báu đó!

Hà Nội, tháng 04 năm 2020

Học viên

Phạm Mạnh Hùng

MỤC LỤC

Trang

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT iii

DANH MỤC BẢNG iv

DANH MỤC HÌNH v

MỞ ĐẦU 1

Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3

1.1 Tổng quan về độ chua của đất 3

1.1.1 Khái niệm độ chua và phân loại độ chua 3

1.1.3 Ảnh hưởng của độ chua đến chất lượng đất và năng suất cây trồng 5

1.2 Tổng quan về cây cam và đất trồng cam 8

1.2.1 Đặc điểm sinh thái và hình thái cây cam 8

1.2.2 Nhu cầu dinh dưỡng của cây cam 9

1.2.3 Vấn đề suy thoái đất trồng cam ở Việt Nam 12

1.3 Một số biện pháp cải thiện độ chua của đất 14

1.3.1 Cải thiện độ chua của đất thông qua bón vôi 14

1.3.2 Biochar giúp cải thiện tính chất đất 18

Chương 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 24

2.1 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 24

2.2 Nội dung nghiên cứu 24

2.3 Phương pháp nghiên cứu 24

2.3.1 Phương pháp thu thập tổng hợp tài liệu và thông tin 24

2.3.2 Phương pháp điều tra, khảo sát thực địa và lấy mẫu nghiên cứu 24

2.3.3 Phương pháp trong phòng thí nghiệm 25

2.3.4 Phương pháp xử lý số liệu, tính toán 29

Chương 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 30

3.1 Hiện trạng chất lượng đất trồng cam Cao Phong 30

3.1.1 Độ chua và hàm lượng chất hữu cơ trong đất trồng cam Cao Phong trong năm 2015-2016 30

3.1.2 Hàm lượng N, P, K dễ tiêu trong đất Cao Phong trong năm 2015 - 2016 33

3.1.3 Hàm lượng Ca, Mg trao đổi trong đất Cao Phong trong năm 2015-2016 34

3.2 Ảnh hưởng của vôi, chất cải tạo đất và Ca(OH)2đến đất thí nghiệm 35

3.2.1 Ảnh hưởng của vôi, chất cải tạo và Ca(OH)2đất đến pH đất 35

3.2.2 Ảnh hưởng của vôi, chất cải tạo đất và Ca(OH)2đến phốt pho, kali dễ tiêu 36 3.2.3 Ảnh hưởng của vôi, chất cải tạo đất và Ca(OH)2đến Feox, Alox 38

3.2.4 Ảnh hưởng của vôi, chất cải tạo đất và Ca(OH)2đến Ca, Mg trao đổi 39

3.3 Ảnh hưởng của biochar đến độ chua của đất thí nghiệm 40

3.3.1 Tính chất biochar từ canh cam và cành lá cam tỉa 40

3.3.2 Biochar và sự thay đổi pH của đất thí nghiệm 46

3.3.3 Ảnh hưởng của biochar đến P, K dễ tiêu 48

3.3.4 Tác động của biochar đến hàm lượng Fe và Al hydroxit 49

3.3.5 Biochar và hàm lượng Ca2+, Mg2+ 51

3.4 Kết quả mô hình tổng hợp biện pháp cải tạo độ chua của đất trồng cam 53

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 56

TÀI LIỆU THAM KHẢO 57

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

DANH MỤC BẢNG

Trang

Bảng 1.1 Các quá trình giải phóng và thu H+trong hệ thống tự nhiên 4

Bảng 1.2 Lượng dinh dưỡng bón cho cây cam thời kỳ kinh doanh (kg/ha) 10

Bảng 1.3 Lượng vôi cần bón tính theo pHKClvà theo loại đất 11

Bảng 1.4 Tác động của việc bón vôi đến các chất dinh dưỡng (đa lượng, vi lượng) và kim loại nặng trong đất 16

Bảng 2.1 Chất lượng đất nền thí nghiệm 25

Bảng 2.2 Chất lượng vôi và chất cải tạo đất 26

Bảng 2.3 Thí nghiệm ảnh hưởng của vật liệu vôi đến độ chua của đất 27

Bảng 2.4 Thí nghiệm ảnh hưởng của biochar đến độ chua 28

Bảng 2.5 Phương pháp xác định các chỉ tiêu trong đất, vật liệu và biochar 29

Bảng 3.1 Một số chỉ tiêu chất lượng đất trồng cam Cao Phong 30

Bảng 3.2 Mức sử dụng phân bón năm 2015 ở Cao Phong 32

Bảng 3.3 Một số tính chất của biochar tại các nhiệt độ khác nhau 40

Bảng 3.4 Tỷ lệ thành phần hóa học bề mặt của biochar BCL và BCC 46

Bảng 3.5 Các vườn áp dụng tổng hợp các biện pháp cải tạo chất lượng đất 54

DANH MỤC HÌNH

Trang

Hình 1.1 Phân bố đất axit trên toàn cầu 7

Hình 1.2 Các tác động của bón vôi đối với đất, cây trồng và đa dạng sinh học với theo thời gian trong hệ sinh thái nông nghiệp 16

Hình 1.3 Biến đổi tính chất biochar với nhiệt độ nhiệt phân tăng 19

Hình 1.4 Cải thiện tính chất bề mặt biochar bằng các phương pháp khác nhau 20

Hình 1.5 Các ảnh hưởng của biochar đến tính chất đất 21

Hình 2.1 Bản đồ khu vực nghiên cứu và các vườn áp dụng mô hình tổng hợp 25

Hình 3.1 Độ chua và chất hữu cơ của đất trồng cam Cao Phong 2015 - 2016 31

Hình 3.2 Hàm lượng N, P, K dễ tiêu trong đất Cao Phong 2015-2016 33

Hình 3.3 Hàm lượng Ca, Mg trao đổi trong đất Cao Phong năm 2015 - 2016 34

Hình 3.4 Sự thay đổi pH khi sử dụng các vật liệu vôi khác nhau 35

Hình 3.5 Hàm lượng P, K dễ tiêu có bổ sung các vật liệu vôi khác nhau 37

Hình 3.6 Ảnh hưởng của các vật liệu vôi đến Feox, Aloxtrong đất thí nghiệm 38

Hình 3.7 Ảnh hưởng của các vật liệu vôi đến Ca, Mg trao đổi trong đất 39

Hình 3.8 Kết quả ảnh hưởng của quá trình nhiệt phân đến pH của biochar 41

Hình 3.9 Kết quả độ ẩm và độ tro của biochar 42

Hình 3.10 Kết quả hàm lượng P tổng số và K tổng số trong biochar 43

Hình 3.11 Kết quả tác động của nhiệt độ tới chỉ số CCE của các mẫu biochar 44

Hình 3.12 Cấu trúc bề mặt biochar BCL và BCC 45

Hình 3.13 Kết quả ảnh hưởng của biochar đến pH đất 47

Hình 3.14 Kết quả ảnh hưởng của lượng và loại biochar đến P, K dễ tiêu 48

Hình 3.15 Kết quả ảnh hưởng của lượng và loại biochar đến Feoxvà Alox 50

Hình 3.16 Kết quả ảnh hưởng của biochar đến Ca và Mg trao đổi 51

Hình 3.17 Giá trị pH và OM sau 2 năm áp dụng các biện pháp cải tạo độ chua 54

Hình 3.18 Hàm lượng Ca2+, Mg2+sau 2 năm áp dụng biện pháp cải tạo độ chua 55

MỞ ĐẦU

Cây cam là cây trồng chủ lực trong phát triển kinh tế ở huyện Cao Phong,tỉnh Hòa Bình Năm 2017, diện tích đất trồng cam toàn huyện là 3.015 ha, gấp 5,4lần năm 2010 và 1,7 lần năm 2014 Vùng trồng cam ở Cao Phong, Hòa Bình đượcnhận chỉ dẫn địa lý “Cam Cao Phong” năm 2014 đã góp phần thúc đẩy quá trình tiêuthụ và sản xuất cam Đất trồng cam Cao Phong chủ yếu là đất Ferralit đỏ vàng hìnhthành trong điều kiện khí hậu nhiệt đới, địa hình dốc thoải nên sẵn có thuộc tính tựnhiên mang tính axit do bị rửa trôi các kim loại kiềm, kiềm thổ và tích lũy lại nhiềusắt nhôm Trong điều kiện nền nông nghiệp thâm canh cao, sử dụng nhiều phânkhoáng làm cho đất ngày càng bị axit hóa mạnh Theo Trần Thị Tuyết Thu (2016),phản ứng của đất Cao Phong ở mức rất chua đến chua vừa (pHKCl 4,13-5,10), đượccho là một nhân tố giới hạn quan trọng đối với nhu cầu dinh dưỡng và sinh thái củacây cam Do vậy cần phải có những biện pháp cải tạo độ chua một cách hiệu quả đểgiảm những tác động bất lợi đến các quá trình thoái hóa đất Đến nay đã có nhiều hộgia đình được cấp giấy chứng nhận sản xuất theo tiêu chuẩn VietGAP nhưng phầnlớn vẫn sản xuất theo mô hình truyền thống và axit hóa đất trở thành một vấn đề quanngại do làm tăng mạnh nguy cơ mất cân bằng dinh dưỡng và suy thoái độ phì đất

Trong nền nông nghiệp hữu cơ, việc quản lý đất đai được xem là một yếu tốquan trọng giúp duy trì năng suất và chất lượng sản phẩm Việc quản lý đất đai dựavào sự phân hủy tự nhiên của vật chất hữu cơ, sử dụng các kỹ thuật như ủ phân xanh,phân compost, để thay thế các chất dinh dưỡng lấy từ đất của vụ trước, sử dụng mộtloạt các phương pháp để cải thiện độ phì đất Trong một số trường hợp pH có thể cầnphải điều chỉnh Thay đổi pH tự nhiên bằng các phương pháp dùng vôi và đôlomit…vẫn được cho phép trong canh tác hữu cơ Như vậy, cải thiện độ chua của đất cũngđươc phép sử dụng trong canh tác hữu cơ để đảm bảo điều kiện thích hợp nhất chocây trồng nói chung và cây cam nói riêng phát triển

Biochar là một vật liệu phù hợp với canh tác hữu cơ và được nghiên cứu rộngrãi trong nông nghiệp, có giá trị tiềm năng trong nông nghiệp để cải thiện tính chấtcủa đất và trong việc giảm các mối nguy do axit hóa đất và trong các đất chua tựnhiên (Zhongmin Dai, 2017) Tuy nhiên, tác dụng cải thiện của biochar và vôi đốivới đất axit tại các vùng trồng cam và các cơ chế liên quan chưa được đánh giá đầy

đủ Trên cơ sở những giả thiết trên đề tài “Nghiên cứu biện pháp cải thiện độ chua

trong đất trồng cam ở huyện Cao Phong, tỉnh Hòa Bình” được đặt ra nhằm cung

cấp cơ sở dữ liệu và bằng chứng khoa học để luận giải về những ảnh hưởng của một

số biện pháp cải thiện độ chua của đất và tiềm năng tận dụng lại sinh khối cành lácam đốn tỉa để sản xuất và ứng dụng của biochar trong cải thiện độ phì đất trồng cam

Mục tiêu nghiên cứu

1 Đánh giá được hiện trạng axit hóa đất tại vùng trồng cam nghiên cứu

2 Nghiên cứu được biện pháp hiệu quả cải tạo độ chua của đất bằng việc sử dụngliều lượng vôi và biochar thích hợp

3 Đánh giá được kết quả tổng hợp các biện pháp cải tạo độ chua của đất nghiên cứu

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

Nghiên cứu sẽ chỉ ra được lượng vật liệu vôi cần sử dụng để cải tạo độ chua củađất nói chung và vùng trồng cam Cao Phong nói riêng Tiềm năng sản xuất và sửdụng biochar từ phụ phẩm cây cam (cành lá cam) góp phần vào tiến tới quá trình canhtác cam hữu cơ

Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 Tổng quan về độ chua của đất

1.1.1 Khái ni ệm độ chua và phân loại độ chua

Độ chua là yếu tố độ phì quan trọng của đất, ảnh hưởng đến các quá trình lýhóa và sinh học trong đất, tác động đến nhu cầu dinh dưỡng và được coi là nhân tốsinh thái giới hạn đối với cây trồng cũng như đời sống sinh vật đất Có nhiều nguyênnhân làm gia tăng nồng độ ion H+ trong đất Tuy nhiên, độ chua chủ yếu được phảnánh thông qua sự hiện diện hoặc trao đổi nồng độ H+và Al3+trên bề mặt keo đất vàotrong dung dịch đất Trong đất nhiệt đới, các dạng nhôm khác nhau và một số nguyên

tố, hợp chất khác là nguyên nhân chính gây nên độ chua của đất [Lê Đức, 2006].Trong canh tác, trước khi gieo trồng, điều đầu tiên cần quan tâm là hiệu chỉnh pH củađất thích hợp với điều kiện sinh trưởng và dinh dưỡng của cây trồng

Thông thường, độ chua được phân thành 2 loại:

- Độ chua hiện tại là độ chua gây nên do các ion H+tự do trong dung dịch đất

và được xác định khi sử dụng nước cất biểu thị ở dạng pHH2O

- Độ chua tiềm tàng được xác định thông qua việc chiết rút bằng dung dịchmuối Dựa vào chất chiết rút, độ chua tiềm tàng lại được phân chia thành: Độ chuatrao đổi được chiết rút bằng các dung dịch muối trung tính và được sử dụng để xemxét mức độ ảnh hưởng đến nhu cầu cung cấp các chất dinh dưỡng dễ tiêu cho câytrồng, cũng như những rủi ro đến đời sống trong đất; Độ chua thủy phân được chiếtrút bằng dung dịch muối thủy phân như CH3COONa và được sử dụng để tính toánlượng vôi tối đa cần bón để cải tạo pH đất đến giá trị mong muốn

1.1.2 Nguyên nhân gây ra quá trình axit hóa đất

Các nguyên nhân chính gây chua đất liên quan đến quá trình phát sinh học hìnhthành một số nhóm đất chính; Các quá trình hô hấp đất, chuyển hóa C, N, P, S; Nướcthải công nghiệp và khai khoáng; Sử dụng nhiều phân khoáng và mưa axit, …

Theo thống kê, Việt Nam có khoảng 20 triệu ha đất đồi núi, 2 triệu ha đất phèn,

450 nghìn ha đất glây và 35 nghìn ha đất than bùn có phản ứng chua đến rất chua.Đất chua vùng đồi núi chiếm hơn 70% diện tích đất toàn quốc với pHKCltầng mặt dao

động trong khoảng 4,0 đến 5,5 và có xu hướng chua hóa tăng lên nhanh chóng(Nguyễn Tử Siêm, 1999).

Các hoạt động công nghiệp và khai thác khoáng sản dẫn đến axit hóa đất doaxit được tạo ra từ quá trình oxy hóa pyrite và từ sự lắng đọng axit gây ra bởi sự phátthải của khí lưu huỳnh (S) và nitơ (N) Trong các hệ sinh thái được quản lý, axit hóađất chủ yếu là do sự giải phóng các proton (H+) trong quá trình biến đổi và tuần hoàncacbon (C), nitơ và lưu huỳnh Các phản ứng giải phóng H+ được tăng mạnh từ quátrình sử dụng phân khoáng (Bảng 1.1) [Robarge và cộng sự, 2008]

Bảng 1.1 Các quá trình giải phóng và thu H + trong hệ thống tự nhiên

+

(mol c /mol)

Lắng đọng axit

Oxi hóa lưu huỳnh đioxit

Thủy phân lưu huỳnh trioxit

Oxi hóa quang hóa oxit nitric

Thủy phân nitơ đioxit

2SO2+ O2→ 2SO3SO3+ H2O → H2SO4→ SO42-+ 2H+O3+ NO → N2O + O2

2NO2+ H2O → HNO3+ HNO2→ NO3-+ H+

0+20+1

Oxi hóa Pyrit

Oxi hóa Pyrit bởi oxy

Oxi hóa ion sắt (II)

Kết tủa ion sắt (III)

Oxi hóa Pyrit bởi ion sắt (III)

2FeS2+ 7O2+ H2O → 2Fe2++ 4SO42-+ 4H+4Fe2++ O2+ 4H+→ 4Fe3++ 2H2O

Fe3++ 3H2O → Fe(OH)3+ 3H+FeS2+ 14Fe3++ H2O → 15Fe2++ 2SO42-+ 16H+

+2

−1+3

Chu trình C

Hòa tan cacbon đioxit

Tổng hợp axit hữu cơ

CO2+ H2O → H2CO3→ H++ HCO3C-hữu cơ → RCOOH → RCOO-+ H+

-+1+1

Chu trình N

Cố định N

Khoáng hóa N hữu cơ

Thủy phân urê

NH4++ 2O2→ NO3-+ H2O + 2H+NO3-+ 8H++ 8e-→ NH3+ 2H2O + OH-4NO3-+ 4H+→ 2N2+ 5O2+ 2H2O

0

−1

−1+1+1+2

−1

−1

Chu trình lưu huỳnh

Khoáng hóa lưu huỳnh hữu cơ

Đồng hóa sunfat

Oxi hóa S0

2 S-hữu cơ + 3O2+ 2H2O → 2SO42-+ 4H+SO42-+ 8H++ 8e-→ SH2+ 2H2O + 2OH-2S0+ 2H2O + 3O2→ 2SO42-+ 4H+

+2

−2+2

Sự hiện diện của ion H+ trong dung dịch đất quyết định độ chua của đất vàchịu ảnh hưởng của các yếu tố môi trường đất, khí hậu và sinh học Lượng mưa caoảnh hưởng đến tốc độ axit hóa do rửa trôi mạnh các bazơ (Ca2+, Mg2+, K+, Na+và ion

CO32-khỏi đất Quá trình thủy phân dẫn đến giảm pH của đất khi kim loại kiềm hòatan trong nước, giải phóng các proton Sự dịch chuyển thủy phân của các cation bazơ

và cung cấp thêm axit từ các phản ứng oxy hóa là nguyên nhân chính của quá trìnhaxit hóa đất [Tandzi và cộng sự, 2018]

Đất bị chua do tăng rửa trôi các ion kim loại kiềm bởi nước mưa, do nước tướigiàu H+, đồng thời quá trình oxy hóa thường sinh ra ion H+ Các ion NH4+từ chất hữu

cơ hoặc từ phân bón bị oxy hóa bởi vi sinh vật hình thành ion nitrat Đồng thời, câytrồng hút dinh dưỡng (N, P, K) còn hút khá nhiều (Ca, Mg…) do trồng nhiều vụ/năm,giống năng suất cao, vì thế lượng Ca và Mg trong đất mất đi càng nhiều

Sự phân giải chất hữu cơ thải ra nhiều loại axit Cacbonic (H2CO3), axitSunfuric (H2SO4), axit Nitric (HNO3), axit Axetic (CH3COOH), …các axit này hòatan Ca, Mg trong một số khoáng và rửa trôi hai ion trên gây chua đất Mặt khác, bónphân khoáng phốt pho luôn mang theo một lượng dư ion H+ từ quá trình sản xuất;đồng thời các phân sinh lý chua mang gốc axit như: Phân Sunphat amôn (SA), Kaliclorua (KCl), Kali sunphat (K2SO4), Suppe lân…cũng làm đất bị chua Phần đángchú ý là việc sử dụng quá nhiều phân nitơ đã làm tăng mạnh quá trình axit hóa đấtliên quan đến sự hình thành ion H+trong các pha của chu trình chuyển hóa N

Ước tính lượng ion H+được bổ sung vào đất từ sử dụng phân khoáng khoảng0,2-2 kg/ha/năm, lắng đọng khí quyển do mưa axit 0,3-2,4 kg/ha/năm và nguồn tựnhiên trung bình từ 0,1-0,7 kg/ha/năm [Dogo và cộng sự, 1994]

1.1.3 Ảnh hưởng của độ chua đến chất lượng đất và năng suất cây trồng

Sự tăng độ chua của đất có ảnh hưởng xấu đối với cây trồng do sự thiếu hụt

Ca2+và Mg2+, làm tăng nồng độ của các ion độc hại với thực vật Al3+, Mn2+, H+, làmthay đổi tính chất vật lý của đất và khả năng dễ tiêu của các nguyên tố dinh dưỡng(đa lượng và vi lượng) đối với thực vật [Lê Đức, 2006]

Độ chua của đất là một trong những yếu tố hạn chế năng suất đối với cây trồng.Khi đất bị axit hóa, pH giảm mạnh sẽ tăng độ hòa tan của các nguyên tố kim loại nặng

độc hại (sắt, đồng, mangan, kẽm và nhôm), thiếu chất dinh dưỡng thiết yếu (phốt pho,magiê, canxi, kali, natri) Do đó khi pH đất < 5 có thể gây dư thừa nhôm, sắt vàmangan, gây độc, đồng thời giảm cung cấp dinh dưỡng phốt pho cho cây trồng[Tandzi và cộng sự, 2018] Theo Nguyễn Tử Siêm, pH đất giảm khoảng 0,5 – 1,0 đơn

vị làm Al3+tăng lên khoảng 4 lần Nhôm tăng đột ngột nhất là trong khoảng pH từ 5,5xuống dưới 4 [Nguyễn Tử Siêm, 1999]

Độ axit của đất ảnh hưởng đến sự huy động và dễ tiêu sinh học của các chấtdinh dưỡng chính như N, P, S và các cation cơ bản Độ axit của đất điều chỉnh tốc độkhoáng hóa chất hữu cơ, làm giảm số lượng các phân tử hữu cơ đơn giản có sẵn đểphân hủy tiếp và cuối cùng làm cho N và các nguyên tố cấu thành khác (P và S) hòatan Mất chất hữu cơ làm khả năng cố định lân tăng vọt từ vài trăm ppm P lên đếntrên 1000 ppm P, dẫn đến giảm hiệu lực phân bón vào đất [Nguyễn Tử Siêm, 1999].Tính ra, khi đất bị mất 1% C thì khả năng giữ chặt lân tăng lên khoảng 500 ppm P.Việc giảm pH đất ban đầu làm tăng nồng độ Fe và Al trong dung dịch đất, làm tăng

sự hấp phụ/kết tủa của P Trong điều kiện axit, các khoáng chất mica và fenspat tăngcường giải phóng các ion K+ vào dung dịch đất Tuy nhiên, việc tăng độ chua trongđất có độ dẫn điện cao làm giảm khả năng hấp phụ các ion K+của đất dẫn đến nhiều

K+trong dung dịch đất [Kunhikrishnan và cộng sự, 2016]

Độc tính Al hạn chế năng suất nông nghiệp bằng cách giới hạn cây trồng đạtđược đến năng suất tiềm năng của chúng Độc tính Al (60 đến 300 μg/lít nước trongđất) có thể gây ra tổn thất năng suất 25-80 (%) tùy thuộc vào các loại cây trồng khácnhau Axit hóa làm tăng độc tính Al và làm giảm sự hấp thu nitơ (N), P và kali (K) dễtiêu [Tandzi và cộng sự, 2018] Độ chua có ảnh hưởng quan trọng đến khả năng cungcấp P dễ tiêu cho cây do sự liên kết của ion PO43-với Al3+và Fe3+tạo thành các muốikhó hòa tan trong đất Bên cạnh đó, khi pH < 5,3 thì các kim loại nặng trong đất sẽ hòatan ở mức cực đại, tạo ra nhiều ion linh động gây độc cho cây trồng và sinh vật đất

Trong phạm vi nhất định, pH càng thấp tức là đất có phản ứng càng chua thìcường độ hấp thu anion PO43-càng lớn Hấp thu anion PO43-trong đất diễn ra qua haiquá trình: hấp thu lý-hóa học của những hạt mang điện tích dương và hấp thu hóa họccủa những cation hóa trị cao để tạo thành các muối PO43-kim loại tương đối bền vững

của sắt và nhôm Khi pH thấp, lượng hạt mang điện tích dương tăng lên, đồng thờilượng sắt và nhôm tự do cũng tăng lên làm cho cả hai quá trình hấp thu PO43-cũngtăng theo Sự có mặt của sắt, nhôm hòa tan trong đất chua thì Fe3+, Al3+phản ứng với

H2PO4-tạo ra phốt phát kiềm không hòa tan

Al3++ H2PO4-+ H2O↔ H+ + Al(OH)2H2PO4↓Khi mức độ axit hóa đất tăng, lượng Mg2+giảm vẫn ở dạng trao đổi do giảmđiện tích Nhiều Mg2+ có mặt trong dung dịch do cạnh tranh trao đổi kém hơn ion

Al3+và Ca2+do đó dễ bị rửa trôi Trong đất rất axit, phức Cu với chất hữu cơ có tốc

độ phân hủy chậm làm giảm sự giải phóng của Cu Hoạt tính kẽm (Zn) tăng nhanhkhi giảm pH, cho thấy các vấn đề dinh dưỡng Zn hiếm khi gặp trong đất có giá trị pHdưới 5,5 với điều kiện chúng chứa đủ Zn Độ hòa tan của Zn phụ thuộc vào pH và bịchi phối bởi một hỗn hợp phức tạp của các cơ chế, bao gồm sự hấp phụ trên keo oxit,đồng hóa với Al và tạo phức với chất hữu cơ [Kunhikrishnan và cộng sự, 2016]

Theo Ruhberg (2017), độ pH của đất thấp làm tăng sự phân tán và suy thoáiđất sét trong lớp đất mặt gây suy yếu cấu trúc đất Điều này có thể dẫn đến xói mònmạnh, và do điều kiện yếm khí trong đất để khử nitơ, gây ra tổn thất 15-30% nitơ[Frank và cộng sự, 2019]

Trên toàn cầu, đất chua có pH < 5,5 tập trung chủ yếu ở vành đai phía bắc vớikhí hậu ôn đới lạnh, ẩm và vành đai nhiệt đới phía nam, với điều kiện ấm áp và ẩmướt Sự phân bố toàn cầu của đất axit như sau: 40,9% ở châu Mỹ, 26,4% ở châu Á,16,7% ở châu Phi, 9,9% ở châu Âu và 6,1% ở Úc và New Zealand Khoảng 67% diệntích đất axit nằm dưới hệ sinh thái rừng, 18% dưới đồng cỏ và thảm thực vật thảonguyên, 4,5% trong đất trồng trọt và dưới 1% ở vùng đất nhiệt đới lâu năm ỞCameroon, đất axit chiếm 75% diện tích đất trồng trọt, trong khi ở Kenya chỉ chiếm13% tổng diện tích đất Ở Nam Phi, 5 triệu ha đất bị axit hóa nghiêm trọng với ướctính 11 triệu ha có độ axit vừa phải Ở KwaZulu Natal, 85% đất có pH <5 và khoảngmột nửa trong số này có độ bão hòa axit > 10% [Tandzi và cộng sự, 2018].

Trên toàn cầu, diện tích đất bị ảnh hưởng bởi axit hóa ước tính khoảng 4 tỷ ha,chiếm khoảng 30% và trên 48 quốc gia đang phát triển gặp vấn đề với đất axit nằmchủ yếu ở các vùng đất nhiệt đới Ở vùng nhiệt đới Nam Mỹ, 85% trong số các loạiđất này có tính axit và 850 triệu ha không được sử dụng Hầu hết phần trung tâm củaBrazil là vùng savan nhiệt đới chiếm khoảng 23% diện tích cả nước Hầu hết các loạiđất trong khu vực này là đất đỏ nhiệt đới-Oxisols (46%), Ultisols (15%) và Entisols(15%), với độ phì của đất tự nhiên thấp, độ bão hòa nhôm cao và khả năng cố định Pcao [Fageria và cộng sự, 2008]

1.2 Tổng quan về cây cam và đất trồng cam

1.2.1 Đặc điểm sinh thái và hình thái cây cam

Cây cam (Citrus sinesis) thuộc họ cây có múi (Rutaceae) và họ phụ

Aurantioideae được trồng phổ biến ở các vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới Cây có múi

là cây ăn quả có khối lượng sản xuất lớn nhất trên thế giới, sản lượng lên đến gần 147triệu tấn năm 2017 [FAO, 2017]

Cây cam thuộc loại cây thân gỗ, dạng bụi hoặc bán bụi Các cành chính thườngmọc trong khoảng 1 m cách mặt đất Cành cam phát triển theo lối hợp trục, phát triển

từ cành chính đến các cành thứ cấp Tùy thuộc vào chức năng mà có thể chia cànhcam thành các nhóm như: cành mang quả, cành mẹ, cành dinh dưỡng và cành vượt

Hoa cam thường có 5 cánh, là loại hoa lưỡng tính có khả năng tự thụ phấn,tràng hoa thường có màu trắng, có nhiều nhị (20-40 nhị) Cam thuộc loại quả mọng,

độ dày vỏ cùng với hình dạng, kích thước, trọng lượng và số lượng hạt trong phụthuộc vào loài và giống cam Hạt cam có nhiều phôi (1-7 phôi), rễ cam gồm rễ cọc cóthể ăn sâu đến 2 m tùy thuộc vào loại đất, rễ hút lan rộng gấp 2 đến 3 lần đường kínhtán tập trung ở độ sâu 0-20 cm và rễ bên.

1.2.2 Nhu c ầu dinh dưỡng của cây cam

Cây cam là loài cây lâu năm, chu kỳ sống từ 15 đến 20 năm, thời kỳ kinh doanhcủa cây cam có thể kéo dài từ 10-15 năm nếu được chăm sóc tốt Cây có múi sinhtrưởng và phát triển tốt ở điều kiện nhiệt độ từ 23,9oC đến 27oC, ngừng hoạt độngsinh lý sinh hóa ở nhiệt độ 35-37oC và khi nhiệt độ giảm xuống từ -11oC đến -8,8oCthì cây chết [Bose T.K và cộng sự, 1990]

Cam là loài cây ưa ẩm nhưng không chịu được úng rễ do rễ cam thuộc loại rễnấm hút thu dinh dưỡng qua hệ nấm cộng sinh, vì vậy nếu đất bị ngập nước lâu ngày

sẽ làm thối rễ Nhu cầu nước của cây cam phụ thuộc vào tuổi cây, thời kỳ sinh trưởng

và phát triển Trung bình mỗi hecta cam cần cung cấp lượng nước từ 9.000-12.000

m3/năm, tương đương với lượng mưa 900-1.200 mm/năm Với cam trong thời kì kinhdoanh, lượng nước cần khoảng 10.000-15.000 m3/ha/năm [Davies F S và cs, 1980]

Theo Bose và Mitra (1990), cây cam quýt không ưa ánh sáng mạnh, phù hợpvới điều kiện ánh sáng tán xạ có cường độ 10.000-15.000 lux tương ứng với ánh sánglúc 8 giờ sáng và 4-5 giờ chiều trong mùa hè [Bose T.K và cộng sự, 1990] Ánh sángquá mạnh hoặc quá yếu đều làm ảnh hưởng đến năng suất và chất lượng sản phẩm

Cây cam trồng được trên nhiều loài đất, tuy nhiên nếu đất trồng phù hợp vớicác yêu cầu sinh thái của cam sẽ tạo điều kiện cho cây cam phát triển khỏe mạnh.Cây cam ưa đất phù sa, xốp, nhẹ, nhiều mùn, thoáng khí, hàm lượng oxy từ 1,2-1,5%,giữ ẩm và thoát nước tốt, tầng đất dày trên 1m, có mực nước ngầm sâu lớn hơn 1mđến 1,5m, hàm lượng các chất dinh dưỡng N, P, K, Ca, Mg,… đạt từ trung bình khátrở lên [Bose T.K và cộng sự, 1990]

Có thể trồng cam trên các loại đất có pH dao động từ 4,0-8,0, tuy nhiên pH tốtnhất là từ 5,5-6,0 [Bose T.K và cộng sự, 1990] Cây phát triển trên đất nhiều mùn(hàm lượng chất hữu cơ trong đất từ 2-2,5%)

Để đảm bảo cho quá trình sinh trưởng và phát triển bình thường trong suốt chu

kỳ canh tác, cây cam cần được cung cấp đầy đủ các chất dinh dưỡng khoáng đa, trung

và vi lượng Theo nghiên cứu của Walter Reuther và cộng sự (1989), cây cam hút dinhdưỡng mạnh vào thời kỳ nở hoa và ra đọt mới Tỷ lệ đạm, lân và kali ở nhiều loại quả

có múi thường là N:P2O5:K2O = 3:1:4 [Walter Reuther, 1989] Theo Đỗ Đình Ca(2013), hàm lượng nitơ tổng số từ 0,1-0,15%, lân dễ tiêu từ 5-7 mg/100g đất và kali dễtiêu từ 7-10 mg/100g đất là thích hợp trong đất trồng cam

Theo Embleton và cộng sự (1978), khi hàm lượng phốt pho dễ tiêu trong đấttăng sẽ làm giảm nhu cầu dinh dưỡng nitơ, đặc biệt là gây thiếu hụt kali, Zn, Cu và làmtăng độ chua, giảm vị ngọt của quả, giảm kích thước quả, tăng độ dày của vỏ Hàmlượng kali dễ tiêu trong đất tăng sẽ làm tăng độ thô ráp, kéo dài thời gian trưởng thành,giảm hàm lượng nước trong quả dẫn đến quả khô sần sùi, giảm giá thành tiêu thụ Chu

kỳ sinh trưởng của cây cam thường trải qua 3 giai đoạn chính: thời kỳ cây non (thời kỳkiến thiết cơ bản, 1-4 năm đầu), thời kỳ sản xuất kinh doanh và thời kỳ già cỗi phụthuộc vào sức bền vững của cây (thường từ 12-15 đến 20 năm tuổi) Nhu cầu dinhdưỡng của cây có quan hệ tỷ lệ thuận với lượng dinh dưỡng cây được lấy đi bởi sảnphẩm thu hoạch và các quá trình gây mất chất dinh dưỡng từ đất Lượng phân bón hóahọc khuyến cáo bón cho cam quýt thời kỳ sản xuất kinh doanh ở bảng 1.2 như sau:

Bảng 1.2 Lượng dinh dưỡng bón cho cây cam thời kỳ kinh doanh (kg/ha)

(Nguồn: được trích bởi Hoàng Minh Châu, 1998)

Trong nhóm dinh dưỡng vi lượng, đồng và kẽm là những nguyên tố có vai tròrất quan trọng đối với cây có múi Thiếu đồng làm cho lá dị dạng, cành mới bị chết,quả bị rụng, những quả còn lại bị nứt nẻ, mép lá quăn lại, phiến lá có màu xanh nhạt,gân lá vẫn xanh và chất lượng giảm rõ rệt Thừa đồng gây nên hiện tượng nứt vỏ,

chảy gôm và rụng lá Cây cam thiếu kẽm có thể gây nên các bệnh sinh lý của cây, lá

có kích thước nhỏ, ở vùng thịt lá xuất hiện những nốt lốm đốm vàng

Do đặc điểm phát sinh học và ảnh hưởng của lịch sử sử dụng đất mà đất nhiệtđới thường chua đến rất chua, hàm lượng kim loại kiềm và kiềm thổ nghèo đến rấtnghèo Bên cạnh đó, cây cam có nhu cầu về canxi khá cao Khi đất thiếu canxi làmtăng độ chua, mức độ linh động của sắt và nhôm tăng, giảm hiệu lực sử dụng lân, gâyhại cho cây Cây thiếu canxi làm cho lá cam rụng sớm, cành bị khô từ ngọn trở xuống.Hàm lượng Ca và Mg trong đất trồng cam từ 3-4 mg/100g đất thích hợp cho trồngcam [Đỗ Đình Ca, 2013] Trong khi điều kiện pH tối ưu cho sự phát triển của cây cómúi là 5,5-6,5 Bón vôi được xem là một trong những giải pháp được lựa chọn để cảitạo độ chua, cung cấp thêm dinh dưỡng đa lượng Ca, Mg và huy động các chất dinhdưỡng ở dạng khó tiêu trong đất như phốt pho liên kết chặt với các hợp phần sắtnhôm, tăng cường phân giải chất hữu cơ, đồng thời làm giảm tác động của các nguyên

tố độc hại Phương pháp bón vôi được tính căn cứ vào độ chua thủy phân theo côngthức: Q = 0,28.S.h.dv.H Trong đó, Q là lượng vôi bón (kg CaO/S); S là diện tích đất(m2); h là độ sâu tầng đất canh tác (cm); dv là dung trọng đất (g/cm3); H là độ chuathủy phân (me/100 g đất); 0,28 là li đương lượng gam của CaO

Bảng 1.3 Lượng vôi cần bón tính theo pH KCl và theo loại đất

(Nguồn: Lê Văn Căn, 1978)

Có thể thấy rằng, cây cam là cây có biên độ sinh thái rộng, thích hợp ở nhữngvùng nhiệt đới và cận nhiệt đới, trồng được trên nhiều loại đất, ưa ẩm phụ thuộc vàotừng thời kỳ sinh trưởng và phát triển của cây Khi được đảm bảo các yêu cầu về sinh

thái, cây sẽ cho quả có chất lượng tốt, năng suất cao và ổn định Tuy nhiên, nếu pháttriển đầu tư thâm canh, sử dụng quá nhiều phân bón hóa học, thuốc bảo vệ thực vật,thuốc diệt cỏ, giống cây không sạch bệnh làm tăng quá trình suy thoái đất, gây rủi rođến sức khỏe và sức đề kháng của đất, tăng các nguy cơ về bệnh cây và bệnh vùng rễ,đáng chú ý là bệnh gây ra bởi nấm, vi khuẩn, tuyến trùng trong đất Do đó mà việc

sử dụng phân bón hóa học hợp lý được coi là một trong những giải pháp giảm thiểucác quá trình gây suy thoái đất

1.2.3 V ấn đề suy thoái đất trồng cam ở Việt Nam

Nhìn chung, hoạt động sản xuất cam ở Việt Nam vẫn chủ yếu theo xu hướngđộc canh, tập trung chú trọng đầu tư thâm canh cao sử dụng nhiều phân bón hóa học

và hóa chất hữu cơ độc hại trong một thời gian dài dẫn đến gây ảnh hưởng không nhỏđến độ phì nhiêu của đất cũng như năng suất và chất lượng sản phẩm cam tiêu thụ.Đến nay, các nghiên cứu về hiện trạng chất lượng đất trồng cam ở Việt Nam khôngnhiều nhưng cũng đã có một số kết quả công bố chỉ ra những tác động bất lợi của hoạtđộng canh tác cam đến một số tính chất lý, hóa, sinh học đất

Theo Võ Thị Gương (2005), sự suy thoái các tính chất hóa học đã thể hiện rất

rõ ở các vườn trồng cam có tuổi vườn khác nhau 7, 9, 16, 26 và 33 (năm) tại các vùngđồng bằng Sông Cửu Long Mức độ suy thoái thể hiện rõ nét nhất là độ chua của đấtgiảm mạnh, tỷ lệ nghịch với mức độ tăng lên của các tuổi vườn (pHKCl ở các vườncam 7-9 tuổi khoảng 5,3, vườn 16-26 tuổi khoảng 4,6-4,7, còn vườn 33 tuổi thấp nhất

là 3,5 ), hàm lượng chất hữu cơ, nitơ tổng số ở các mức nghèo, các cation trao đổinhư Ca, Mg, và CEC, kẽm vi lượng ở mức rất thấp tại các vườn lớn hơn 16 năm canhtác [Võ Thị Gương, 2005] Các nghiên cứu mới nhất cũng chỉ ra độ chua của đất trồngcây ăn quả vùng đồng bằng sông Cửu Long là yếu tố giới hạn ảnh hưởng đến sự pháttriển của thực vật, đặc biệt là nhu cầu P dễ diêu pHKCltrong các nhóm đất khác nhau

ở Đồng Tháp đều ở mức chua đến rất chua, dao động trung bình 3,4-4,1 ở đất phèn

và đất xám địa hình cao; 4,4-4,7 ở đất phù sa sông và đất xám địa hình thấp [Vũ NgọcHùng và cs, 2019] Giá trị pHKCltrong 120 mẫu đất trồng cây ăn quả ở Vĩnh Long cógiá trị trung bình là 4,89 [Võ Quang Minh và cs, 2019] pHKCl trong các phẫu diện

đất phèn canh tác quýt đường ở Long Mỹ, Hậu Quang đều ở mức chua đến rất chua,trung bình từ 2,58 đến 5,34 Hệ quả là hàm lượng Al3+và Fe2+đều ở mức cao đến rấtcao, trung bình 7,12 meq Al3+/100g đất và 134,96 mg Fe2+/kg đất, đây là hàm lượnggiới hạn sự sinh trưởng và phát triển của cây quýt đường do tiềm ẩn nguy cơ gây ngộđộc vi lượng và giảm cung cấp P dễ tiêu [Nguyễn Quốc Khương và cộng sự, 2019].

Theo nghiên cứu của Cao Việt Hà và cộng sự (2010) ở các vườn cam có tuổivườn từ 2-20 năm ở huyện Hàm Yên, tỉnh Tuyên Quang, đất có xu hướng ngày càng

bị nén theo tuổi cây tăng dung trọng đất và quá trình rửa trôi sét xuống tầng đất sâu,giảm độ xốp, độ trữ ẩm đồng ruộng, hàm lượng chất hữu cơ và nitơ tổng số, kẽm dễtiêu trong đất giảm rõ rệt, đất có phản ứng từ chua đến rất chua, Ca, Mg trao đổi, CECđều ở mức rất thấp do trồng độc canh cam [Cao Việt Hà và cộng sự, 2010]

Theo Nguyễn Quốc Hiếu và cộng sự (2012), tại đất đỏ bazan ở Phủ Quỳ, Nghệ

An hàm lượng chất hữu cơ ở mức thấp đến trung bình (SOM 1,61-2,78%), đất rấtchua (pHKCl3,89-4,68), kali tổng số nghèo (K2O 0,27-0,52%), lân dễ tiêu thấp (P2O5

4,82-13,68 mg/100g đất), Ca trao đổi thấp (Ca2+ 2,41-5,47 meq/100g đất) [NguyễnQuốc Hiếu, 2012] Còn theo Phạm Văn Linh (2017) tại vùng Nghĩa Đàn và Quỳ Hợp,Nghệ An, có 21 điểm đất chua nhiều chiếm phần lớn với 38,18% số mẫu (pHKCl =3,5-4,5); 16 điểm đất chua chiếm tỷ lệ 29,09 % số mẫu (pHKCl=4,5-5,5); 12 điểm đấtđặc biệt chua chiếm 21,82% số mẫu (pHKCl <3,5); 6 điểm (chiếm 10,91% số mẫu) làđất ít chua (pHKCl=5,5-6,5); và không có điểm nào đất không chua Hàm lượng chấthữu cơ tổng số (SOM) trong đất tại các khu vực khá chênh lệch nhau, N tổng số tạicác khu vực ở mức thấp đến trung bình nên cần bổ sung thêm đạm trong quá trìnhchăm sóc cây, bón cân đối và hợp lý, P tổng số tại các khu vực hầu như cao nhưng P

dễ tiêu tại điểm các khu vực lại thấp, kali tổng số và kali dễ tiêu hầu hết nghèo [PhạmVăn Linh và cộng sự, 2017]

Theo Vũ Văn Hiếu và cs (2015), trong số 51 hộ trồng cam Sành ở huyện BắcQuang, tỉnh Hà Giang, tất cả các hộ đều sử dụng các loại phân vô cơ, trong đó chỉ29,4% số vườn sử dụng phân hữu cơ Kết quả phân tích mẫu đất cho thấy độ chua củađất ở mức chua vừa đến trung tính, pHKCldao động trong khoảng 4,58 đến 6,15 Hàm

lượng chất hữu cơ ở mức nghèo (<1,5%), hàm lượng dinh dưỡng N, P, K đều cao hơnrất nhiều so với yêu cầu đối với cây có múi [Vũ Văn Hiếu và cs, 2015].

Theo Lê Công Tuấn Minh (2017) đã so sánh được chất lượng đất chất trồngcam ở huyện Hàm Yên, tỉnh Tuyên Quang giữa biện pháp để cỏ mọc tự nhiên rồi cắtvới biện pháp sử dụng thuốc diệt cỏ Các vườn không sử dụng thuốc diệt cỏ có chấtlượng đất tốt hơn, cụ thể, đất có phản ứng từ chua vừa đến chua (pH 3,5 - 4,45); chấthữu cơ tổng số trung bình đến giàu (SOM 2,18-3,54%); CEC trung bình (10,33-15,50meq/100 g đất), hàm lượng Ca trao đổi (1,28-4,33 meq/100g đất); Mg trao đổi (1,50-4,60 meq/100g đất) Đối với các chất dinh dưỡng đa lượng tổng số, hàm lượng Nts

trung bình đến giàu; P2O5 tổng số ở mức trung bình Đối với các chất dinh dưỡng dễtiêu, hàm lượng Ndtở mức giàu; P2O5dtvà K2Odtnghèo [Lê Công Tuấn Minh, 2017]

Cây cam là cây trồng chủ lực trong phát triển kinh tế ở huyện Cao Phong, HòaBình Tính đến cuối năm 2017, diện tích đất trồng cam toàn huyện là 3.015 ha, gấp5,4 lần năm 2010 và 1,7 lần năm 2014 Năm 2014, vùng trồng cam ở Cao Phong, HòaBình được nhận chỉ dẫn địa lý “Cam Cao Phong”, thúc đẩy quá trình tiêu thụ và sảnxuất cam tại vùng Đất trồng cam Cao Phong chủ yếu là đất đồi dốc, cần áp dụng cácbiện pháp canh tác làm giảm tác dụng của xói mòn do địa hình nên độ chua thườngthấp và tích lũy nhiều sắt, nhôm Theo Trần Thị Tuyết Thu (2016), phản ứng của đấtCao Phong ở mức rất chua đến chua vừa (pHKCl 4,13-5,10) [Trần Thị Tuyết Thu vàcộng sự, 2016] Đất trồng cam Cao Phong cần có những biện pháp cải tạo độ chuamột cách hiệu quả để duy trì khoảng thích hợp cho cây cam phát triển

1.3 Một số biện pháp cải thiện độ chua của đất

1.3.1 Cải thiện độ chua của đất thông qua bón vôi

1.3.1.1 Ảnh hưởng của vôi đến đất và cây trồng

Sử dụng vôi ảnh hưởng đến sự sẵn có của tất cả các yếu tố khoáng chất và độchại trong đất do tác động đến pH ảnh hưởng đến một loạt các quá trình bao gồm hoạtđộng sinh học và sinh hóa, khoáng hóa các yếu tố liên kết vô cơ, hấp phụ hóa học,phản ứng kết tủa và hấp thu chất dinh dưỡng của thực vật

Những lợi ích của việc áp dụng vôi để cải tạo đất chua đã được biết đến trongnhiều thế kỷ Nông nghiệp tiếp tục phát triển và trọng tâm bây giờ không chỉ nằm ở

sản xuất mà còn duy trì môi trường lành mạnh Do đó, ngày nay, thách thức đối vớiviệc bón vôi (và các phương pháp cải tạo khác) đã đạt được sự quản lý bền vững theocách tiếp cận toàn hệ thống Tác động của việc bón vôi là rất lớn và trong khi nghiêncứu trước đây về việc bón vôi đã tập trung mạnh vào các thành phần riêng lẻ của cácquá trình trong đất hoặc trên các cây trồng đơn lẻ, thì cần phải hiểu rõ hơn về tác độngrộng hơn của việc bón vôi [Holland và cộng sự, 2018].

Việc áp dụng vật liệu vôi làm thay đổi cân bằng hóa học của đất Vật liệu vôichứa các cation Ca2+hoặc Mg2+(hoặc cả hai) và có tác dụng trung hòa làm thay thế H+

trong dung dịch đất Phản ứng giữa đá vôi (1), dolomit (2) và canxi silicat (3) được mô

tả như sau:

CaMg(CO3)2+ 2H+→ 2HCO3−+ Ca2+Mg2+; 2HCO3−+ 2H+→ 2CO2 + 2H2O (2)

Các loại đất nhiệt đới có hàm lượng Ca trao đổi rất thấp và biểu hiện sự thiếu hụt

Ca của cây trồng trên đất Sử dụng đá vôi (canxi cacbonat) và vôi dolomit (Canxi vàMagie bicacbonat) làm tăng khả năng trao đổi Ca và Mg của đất Cải thiện tăng trưởngthực vật trong đất axit không phải là do bổ sung các cation cơ bản (Ca, Mg), mà do tăng

pH làm giảm độc tính của mức độ độc của Al và Mn [Fageria và cộng sự, 2008]

Bón vôi vào đất trồng trọt hoặc đất đồng cỏ gây ảnh hưởng đến mức độ đa dạngcủa hầu hết các loài sinh vật đất bao gồm vi khuẩn, nấm, tuyến trùng và giun đất Trong

đó, mật độ tuyến trùng và giun đất tăng lên khi tăng lượng vôi bón vào đất Thay đổilượng vôi bón ảnh hưởng rất nhiều đến thành phần loài và mật độ tuyến trùng [Holland

và cộng sự, 2018]

Bảng 1.4 Tác động của việc bón vôi đến các chất dinh dưỡng (đa lượng, vi

lượng) và kim loại nặng trong đất

Phát hành SO42−nhiều hơn và nguy cơ mất S nhiều hơn

Nguyên tố vi lượng Tăng hấp phụ B, Cu, Co và Zn

Tăng khả dụng SeKim loại nặng

Tăng cố định CdTăng hấp thu thực vật của Mn, Cd, Pb, NiTăng nguy cơ kim loại nặng bị rửa trôi

Hình 1.2 Các tác động của bón vôi đối với đất, cây trồng và đa dạng sinh học

với theo thời gian trong hệ sinh thái nông nghiệp

Bệnh cây trồng

Thành

phần cỏ

Sinh trưởng cây trồng

Sản xuất thực phẩm

Sản xuất chính

Vòng tuần hoàn dinh dưỡng

Quy định về khí hậu

Quy định về chất lượng nước

VÔI

Quy định về dịch hại

Tuần Tháng

Vật liệu vôi chứa Ca và CO32-, do vậy khi bổ sung vôi sẽ ảnh hưởng đến điềukiện sống của sinh vật và khả năng dễ tiêu sinh học của các cation Mg2+và K+và anionphốt phát trong đất (Holland và cộng sự, 2018) Bên cạnh đó, bổ sung vôi vào đất giúpkích hoạt các quá trình đệm làm thay đổi sự cân bằng của các cation trao đổi và hòa tancác khoáng chất Al, Mn và Fe Ảnh hưởng của bón vôi đến các nguyên tố dinh dưỡng

và kim loại nặng trong được trình bày trong Bảng 1.4 (Holland và cộng sự, 2018)

Bón vôi có tác động tích cực hoặc tiêu cực đến đất trồng trọt/cây trồng, đồng

cỏ và đa dạng sinh học Bản chất của các tác động dài hạn và tạm thời được trình bàytại (Hình 1.2) [Holland và cộng sự, 2018] Vôi được đặt ở trung tâm và các hiệu ứngcủa vôi được thể hiện dưới dạng mô hình giống như gợn sóng Điều này cho thấy vaitrò của thời gian đối với sự thay đổi quá trình do vôi gây ra và mỗi pha đại diện chomột khoảng thời gian tăng dần Ngoài ra, giản đồ này (Hình 1.2) cung cấp một dấuhiệu về ảnh hưởng tiềm năng quản lý đối với vôi trong thực tiễn theo thời gian

1.3.1.2 Các nghiên cứu về sử dụng vôi cải thiện độ chua

Theo Materechera (2002), bổ sung vôi và phân gà vào đất với tỷ lệ 0; 5; 10 và

20 Mg/ha; tro với tỷ lệ 0; 3 và 5 Mg/ha làm tăng đáng kể pHKCl của đất (4,1-5,6) vàgiảm axit trao đổi Mức độ hiệu quả phụ thuộc vào từng loại vật liệu, trong đó tăngdần theo thứ tự vôi> phân gà> tro (Materechera và cộng sự, 2002)

Thí nghiệm của Danilo Rheinheimer dos Santos (2018) trên đất đồng cỏ bản địacủa Nam Brazil có tính axit cao được bón vôi với tỷ lệ vôi 0; 2; 8,5 và 17,0 tấn/ha Saukhi bón vôi 12 và 18 năm, các mẫu đất được thu thập ở mỗi từ độ sâu 1-60cm cho thấyquá trình tái axit hóa đã phục hồi làm tăng 50% lượng Al có thể trao đổi và 30% độaxit tiềm năng so với đất bản địa [dos Santos và cộng sự, 2018]

Nghiên cứu của Tina Frank (2019) khảo sát trên ba loại đất khác nhau: EutricGleyic Cambisol (Loamic) (Magdeburg, Sachsen-Anhalt), Haplic Luvisol(Neubrandenburg, Mecklenburg-Western Pomerania) và Eutric Cambisol (Loamic)(Puch, Bavaria) được bổ sung tỷ lệ vôi (canxi cacbonat) khác nhau cho thấy pH tăngđáng kể và tăng khả năng chứa nước, tổng khối lượng khoảng hổng và giảm mật độkhối trong đất sau sáu tháng sử dụng vôi, nhưng mười hai tháng sau khi bón vôi, cấutrúc đất bị suy giảm do cày xới [Frank và cộng sự, 2019]

Nghiên cứu của Lê Văn Dũng (2018), sử dụng 5 tấn phân hữu cơ/ha và 500 kgCaCO3 trên đất phèn nhiễm mặn canh tác lúa giúp gia tăng độ pH của đất, giảm độcchất nhôm, vôi và phân hữu cơ có chứa lượng Ca2+cao, giúp cải thiện hàm lượng Natrao đổi trên đất nhiễm mặn Nguyên nhân Ca2+có thể thay thế Na+trao đổi trên phức

hệ hấp thu, do đó giảm sự kiềm hoá, đồng thời gia tăng hàm lượng đạm và lân dễ tiêutrong đất, giúp tăng khả năng chịu mặn, từ đó giúp cây lúa sinh trưởng và phát triểntốt trên đất phèn nhiễm mặn, thể hiện qua gia tăng số bông, hạt chắc/bông, trọnglượng hạt dẫn đến gia tăng năng suất lúa [Lê Văn Dũng và cộng sự, 2018]

1.3.2 Biochar giúp cải thiện tính chất đất

1.3.2.1 Biochar và một số tính chất cơ bản

Than sinh học (biochar) được coi là “vàng đen” vì những tác dụng quý báu của

nó đối với nông nghiệp và môi trường, là nhân tố chủ yếu tạo ra cuộc cách mạng xanhlần thứ 3 Than sinh học được dùng để vùi vào đất, sau chuyển hóa sẽ cho ra một loạiphân bón hữu cơ, đây là một loại phân bón tốt và thân thiện môi trường với hàmlượng cacbon cao và đặc tính xốp giúp đất giữ nước, dưỡng chất và bảo vệ vi khuẩn

có lợi cho đất, còn đặc tính như một bể chứa cacbon tự nhiên, cô lập và giữ khí CO2

trong đất [Nguyễn Đăng Nghĩa, 2014].

Than sinh học gần đây đã nhận được sự chú ý ngày càng tăng do nhiều lợi íchnông nghiệp Than sinh học là một chất rắn dựa trên cacbon thu được bằng phươngpháp nhiệt phân sinh khối Thành phần nguyên tố của nó bao gồm C, N, H, K và Mgtất cả đều có thể đóng vai trò là chất dinh dưỡng chính trong sự phát triển của thựcvật [Kavitha và cộng sự, 2018] Một số tính chất khác của biochar (Hình 1.3)

Hình 1.3 cho thấy, sự biến đổi một số tính chất của biochar với các nhiệt độnhiệt phân khác nhau với màu sắc biochar thay đổi từ nâu sáng đến đen khi nhiệt độtăng đồng thời là hàm lượng C đen và độ tro tăng cao Tuy nhiên, năng suất tạo thànhbiochar lại giảm cùng với hàm lượng H và O trong biochar nhưng giá trị pH củabiochar tăng cao khi nhiệt độ tăng do sự phá vỡ các mạch thẳng và tái hình thànhvòng thơm giải phóng các ion kim loại

Hình 1.3 Biến đổi tính chất biochar với nhiệt độ nhiệt phân tăng

Nguồn: (Xiao và cộng sự , 2018)

Hàm lượng P không bền trong birochar có sự khác biệt so với nguyên liệu banđầu Khả năng dễ tiêu của P trong than sinh học thấp được sản xuất ở nhiệt độ cao cóthể là do độ hòa tan của P trong than sinh học kém, điều này có thể được cho là sựhiện diện của pyrophosphate hình thành ở nhiệt độ cao hơn Do đó, than sinh họcđược sản xuất ở nhiệt độ thấp với nồng độ C tương đối nhỏ dự kiến sẽ thể hiện khảnăng phản ứng cao hơn trong đất và đóng góp nhiều hơn cho độ phì của đất so vớisản xuất ở nhiệt độ cao [Li và cộng sự, 2019]

Than sinh học sản xuất ở nhiệt độ cao (800oC) có pH và EC cao, mất NO3

-trong khi ở nhiệt độ thấp (350oC) lấy ra P, NH4+và phenol Diện tích bề mặt riêng và

vi khoảng hổng của than sinh học tăng theo nhiệt độ Mặc dù cùng nguyên liệu nhưngcông nghệ sản xuất khác nhau sẽ cho ra các loại than sinh học khác nhau [NguyễnĐăng Nghĩa, 2014] Thiết kế sản xuất biochar với các đặc tính mong muốn để cảithiện năng suất cây trồng thì một nguyên liệu phù hợp cần được xác định bằng cáchxem xét thành phần nguyên tố và các yếu tố bề mặt của biochar được nhắm mục tiêu

Màu sắc Năng suất

Các điều kiện nhiệt phân phải được tối ưu hóa để thu được biochar cụ thể với các sửađổi cấu trúc và hóa lý thích hợp để giảm thiểu hoặc tránh tạo thành các biochar khôngmong muốn hoặc tác động tiêu cực có thể đến sự phát triển của cây hoặc độ phì nhiêucủa đất được thể hiện bằng các biện pháp tác động khác nhau (Hình 1.4).

Hình 1.4 Cải thiện tính chất bề mặt biochar bằng các phương pháp khác nhau

Nguồn:(El-Naggar và cộng sự, 2019)

Than sinh học sản xuất ở nhiệt độ thấp có khả năng trao đổi cation cao, trongkhi than sinh học sản xuất ở nhiệt độ cao (cao trên 600oC) thì khả năng trao đổi cationrất ít hoặc không có [Nguyễn Đăng Nghĩa, 2014]

Theo Mai Thị Lan Anh (2008), nhiệt độ nhiệt phân có ảnh hưởng đến lượngbiochar thu được, pH, CEC và lượng chất dinh dưỡng có trong biochar: Ở nhiệt độnhiệt phân thấp (300-450oC) có năng suất cao nhất (46,98%) và giảm dần nhiệt độnhiệt phân tăng cao Giá trị pH, CEC cũng tăng theo nhiệt độ nhiệt phân CEC cũngphụ thuộc vào nhiệt độ nhiệt phân thông qua sự tăng pH của than khi nhiệt độ nhiệtphân tăng Khả năng hấp phụ của biochar từ tre (~77,6%) > CEC từ biochar gỗ keolai (~ 70,4%) > CEC của biochar từ rơm rạ (67,2%) Trong các loại biochar sản xuất

từ tre, rơm rạ, gỗ keo lai, thành phần các nguyên tố có sự khác nhau nhưng nhìn chung

Nhiệt độ nhiệt phân

Thấp

Cao Hỗn hợp

Diện tích bề mặt lớn hơn

pH cao hơn Khử nước

Khử cacboxyl

Bề mặt phong hóa

Bể chứa chất dinh dưỡng

bề mặt mới

Giải phóng

dinh dưỡng thấp

Bề mặt BC

giống như keo

ngăn hòa tan

dinh dưỡng

Tăng phản ứng bề mặt

Giữ lại chất dinh dưỡng

Kích thích hoạt động

vi sinh vật

Khoảng hổng Chất dinh dưỡng Chất hữu cơ

đều có chứa các nguyên tố C, O, N, P, Ca… Hàm lượng các chất dinh dưỡng (Nts,

P2O5ts, K2Ots) trong biochar cũng phụ thuộc vào nhiệt độ nhiệt phân [Mai Thị LanAnh và cộng sự, 2008]

1.3.2.2 Ảnh hưởng của biochar tới tính chất đất

Ảnh hưởng biochar đến các đặc tính sinh học của đất axit, bao gồm độ chuacủa đất (pH), độc tính Al, mức độ dễ tiêu của các chất dinh dưỡng, tính độc của cáckim loại nặng và các hoạt động của vi sinh vật (quá trình nitrat hóa)

Hình 1.5 Các ảnh hưởng của biochar đến tính chất đất

Nguồn : (Shaaban và cộng sự, 2018)

Do tính chất kiềm và khả năng đệm pH cao nên biochar được ứng dụng trongcải thiện độ chua của đất Việc bổ sung biochar làm tăng độ pH của đất axit, vì độ pHcủa biochar hầu hết đều > 7,0, cao hơn ít nhất 1,5 đơn vị so với đất axit (pH <5,5).Tuy nhiên, với đất kiềm, than sinh học không có tác động tích cực đến việc tăng pHcủa đất, và thậm chí có thể làm giảm pH đất [Dai và cộng sự, 2017]

Đất

Sự trao đổi chất Sự phong phú Hệ enzym Hệ gen Sự đa dạng

Hệ vi sinh vật

Cấu trúc đất Kết cấu đất

Sự thoáng khí

Giữ nước

Hấp phụGiải phóngCác kim

loại nặng

Giảm độ chua của

đấtGiảm tính độc củaKLNTăng tính đệm đấtTăng dinh dưỡngcho cây trồng hấp

thụ

Khi biochar được thêm vào đất, các chất kiềm được giải phóng từ than sinhhọc có thể chống lại quá trình axit hóa Tiềm năng của than sinh học để cải thiện độchua của đất có liên quan đến độ kiềm của than sinh học Để xác định các tác độnghạn chế của than sinh học, Yuan và Xu (2011) đã quan sát thấy rằng pH đất có mốitương quan dương với độ kiềm của than sinh học trong đất bổ sung than sinh học[Shaaban và cộng sự, 2018] Tăng pH đất có thể ảnh hưởng đáng kể đến CEC và khảnăng trao đổi anion (AEC) trong nhiều loại đất Trong đất cát, sự tăng trưởng và pháttriển của cây nói chung bị hạn chế bởi các chất dinh dưỡng và nước có thể giải quyếtbằng than sinh học Độ pH của hầu hết các loại than sinh học nằm trong khoảng từtrung tính đến kiềm và do đó việc sử dụng than sinh học rất phù hợp để tăng độ pHcủa đất, sau đó làm tăng CEC và khả năng giữ chất dinh dưỡng của đất Sự phongphú của các nhóm carboxyl trên bề mặt than sinh học có thể làm tăng CEC đất và do

đó làm giảm quá trình lọc chất dinh dưỡng Do đó, việc kết hợp than sinh học vào đấtchua có thể làm tăng CEC và khả năng lưu giữ của Ca2+, Mg2+ và K+ [Shaaban vàcộng sự, 2018]

Biochar là một chất có khả năng giữ lại các chất dinh dưỡng đa lượng trực tiếp.Than sinh học có thể hoạt động như một loại phân bón hữu cơ bằng cách cung cấpcác chất đất có trong sinh khối tiền chất Laghari và cộng sự (2015) đã bổ sung biocharvào đất cát có độ phì thấp làm cho C tổng số tăng lên 7-11%, K tăng 37-42%, P tăng68-70% và Ca tăng 69-75% so với không áp dụng [El-Naggar và cộng sự, 2019]

Biochar còn làm giảm khả năng linh động của Al3+trong đất axit và làm giảmđộc tính của nó đối với sự phát triển của cây Theo Alling (2014) nồng độ Al3+trongdung dịch đất bị rửa trôi đã giảm từ khoảng 2 mg/L xuống mức không thể phát hiệnsau khi bổ sung than sinh học ở mức 5% trong đất Unza Nồng độ Al3+hòa tan trongđất cũng giảm theo cấp số nhân khi tăng pH sau khi bổ sung biochar Một số cơ chế

mà sinh học làm giảm độc tính Al đó là Al3+bị kết tủa do phản ứng với các vật liệukiềm trong than sinh học, Al3+được tạo phức với các nhóm chức hữu cơ hydroxyl vàcarboxyl trên bề mặt Các nhóm chức carboxylic cung cấp các vị trí gắn kết bổ sungcho Al3+bên cạnh các thành phần vô cơ và các nhóm oxy đặc biệt trong than sinhhọc Ngoài ra, than sinh học có diện tích bề mặt và độ xốp cao được giả định để cungcấp nhiều vị trí hấp phụ hơn cho sự hấp phụ của Al linh động [Dai và cộng sự, 2017]

Biochar có thể làm tăng phốt pho dễ tiêu sinh học trong đất đến một mức độnào đó Liu và cộng sự (2017) đã chỉ ra biochar sản xuất từ trấu được bổ sung vào đấtsét đỏ và đất kiềm với lượng 40 tấn/ha đã làm tăng mức độ dễ tiêu của phốt pho lên

52,63 và 33,37(%) Tuy nhiên, nhiều nghiên cứu đã báo cáo rằng một số loại thansinh học như rơm lanh, rơm ngô và thân cây liễu không có tác dụng đáng kể đối vớiphốt pho dễ tiêu trong đất Các nghiên cứu khác đã chỉ ra rằng than sinh học thậm chí

có thể làm giảm lượng phốt pho này trong đất Biochar dễ dàng tương tác với cácthành phần hữu cơ và vô cơ của đất như chất hữu cơ hoặc khoáng chất, gián tiếp ảnhhưởng đến khả năng dễ tiêu sinh học của phốt pho trong đất [Li và cộng sự, 2019]

1.3.2.3 Tiềm năng sản xuất biochar ở Việt Nam

Nguyên liệu sản xuất than sinh học rất phong phú và đa dạng từ vỏ đậu tương,

bã mía, vỏ dừa, vỏ ca cao cho đến cây tre, lau sậy, phế thải từ khai thác rừng, cùngrất nhiều các chất thải xanh khác Ngoài ra, than sinh học còn có thể được sản xuất từ

vỏ trấu, một phế phẩm gần gũi với người nông dân Việt Nam

Theo Nguyễn Tri Quang Hưng (2017), ở vùng huyện Gò Công Tây, TiềnGiang phát sinh khối lượng rơm rạ trung bình 233.190,72 tấn/năm Lượng sinh khốirơm rạ có thành phần hữu cơ và nhiệt lượng cao, chiếm tỷ lệ 44,1% cacbon và 4.030kcal/kg Với khối lượng 100 kg củi rơm nguyên liệu đầu vào, sau 6 giờ đốt lượngthan sinh học thu được tương ứng 48,25±2,25 kg (chiếm 48,25%) Lượng tro sinh ra

và than sống có tỷ lệ khá thấp với lần lượt 0,75±0,13 kg và 3,95±1,33 kg [NguyễnTri Quang Hưng và cộng sự, 2017]

Ở Việt Nam phân bón hoặc các thành phần để sản xuất phân bón phần lớnđược nhập khẩu từ nước ngoài, tạo nên áp lực nhập siêu lớn cho đất nước Bên cạnh

đó dân số vẫn còn hơn 70% lao động trong lĩnh vực nông nghiệp Các phụ phẩm nôngnghiệp rất lớn với chi phí thấp Việc áp dụng công nghệ sản xuất than sinh học ở ViệtNam sẽ giúp giải quyết được nhiều vấn đề mang lại lợi ích vô cùng to lớn [NguyễnĐăng Nghĩa, 2014]

Ở các vùng trồng cây có múi, việc đốn tỉa cành lá cam hàng năm tạo ra lượngtàn dư thực vật rất lớn Tại huyện Cao Phong, tỉnh Hòa Bình, lượng cành tỉa (đườngkính < 0,5 cm) hàng năm khoảng 5-10 kg/cây, tương đương 2,5-5,0 tấn/ha/năm; cànhcây cam (1-5cm) được đốn tỉa là 15-50 tấn/ha/năm Ở những vườn có độ tuổi cànglớn thì lượng đốn tỉa hàng năm tăng lên Như vậy, tiềm năng sản xuất than sinh học

từ cành lá đốn tỉa là rất lớn Điều này vừa giúp tận dụng được tài nguyên sẵn có, vừacải thiện được tính chất đất, giúp tăng hiệu quả kinh tế cho sản xuất cam tại huyện

Chương 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu: Đất tại vùng trồng cam thị trấn Cao Phong, huyện Cao

Phong, tỉnh Hòa Bình Đất nghiên cứu là đất Ferralit đỏ vàng phát triển trên nền đámắc ma trung tính, có độ dầy tầng đất trung bình trên 100 cm

Thời gian nghiên cứu: từ tháng 2015 đến tháng 12 năm 2019, trong đó các

kết quả nghiên cứu trong năm 2015 và 2016 được kế thừa số liệu từ đề tài QG 16.19,

do chính học viên thực hiện cùng với nhóm nghiên cứu đề tài; trong năm 2017-2019

là thời gian học viên trực tiếp học tập và thực hiện toàn bộ kết quả nghiên cứu

2.2 Nội dung nghiên cứu

1) Nghiên cứu một số tính chất lý hóa của đất, nguyên nhân và hiện trạng axit hóađất tại vùng trồng cam Cao Phong, Hòa Bình;

2) Nghiên cứu ảnh hưởng của liều lượng vôi bón đến hiệu quả cải thiện độ chuacủa đất thí nghiệm;

3) Nghiên cứu chế tạo biochar từ tàn dư cây cam đến hiệu quả cải thiện độ chuacủa đất thí nghiệm;

4) Đánh giá mô hình tổng hợp cải thiện độ chua của đất vùng trồng cam Cao Phong

2.3 Phương pháp nghiên cứu

2.3.1 Phương pháp thu thập tổng hợp tài liệu và thông tin

Các tài liệu, thông tin được thu thập, tổng hợp và xử lý từ các công trình nghiêncứu trong và ngoài nước, qua sách, báo cáo, tạp chí khoa học

2.3.2 Phương pháp điều tra, khảo sát thực địa và lấy mẫu nghiên cứu

Thời gian lấy mẫu đất đánh giá hiện trạng được tiến hành sau khi người trồngcam bón phân khoáng 2 đến 3 tháng và vào thời điểm đốn tỉa dọn vườn sau khi kếtthúc năm thu hoạch cam quả, vào tháng 3 năm 2015 và tháng 12 năm 2016

Mẫu đất được lấy ở độ sâu 0-30 cm tại 20 vườn có tuổi canh tác khác nhau tạivùng trồng cam ở thị trấn Cao Phong, huyện Cao Phong, tỉnh Hòa Bình, trung bìnhtrồng 400 đến 500 cây cam/ha, chủ yếu gồm giống cam Xã Đoài hoặc lòng vàng xenV2 Mỗi vườn lấy 5 mẫu đại diện và được tiền xử lý bằng cách phơi khô không khí,nhặt bỏ xác thực vật, sỏi đá lẫn, sau đó nghiền bằng chày cối sứ và rây qua rây 1m

Thời gian lấy mẫu đánh giá hiệu quả của tổng hợp các biện pháp cải tạo đấtvào tháng 12 năm 2018 và 2019.

Vật liệu vôi được lấy tại của hàng phân bón tại thị trấn Cao Phong, cành lácam được tiến hành lấy vào tháng 1 năm 2018 (thời gian dọn tỉa vườn để bắt đầu nuôicành mang quả mới)

Hình 2.1 Bản đồ khu vực nghiên cứu và các vườn áp dụng mô hình tổng hợp

2.3.3 Phương pháp trong phòng thí nghiệm

2.3.3.1 Thí nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng của vôi đến độ chua của đât thí nghiệm

-Kết quả bảng 2.1 cho thấy, độ chua của đất trước thí nghiệm ở mức chua với

pH = 4,47±0,41, hàm lượng chất hữu cơ ở mức cao 4,81±0,89% Hàm lượng N, P, K

dễ tiêu ở mức giàu lần lượt là 15,10±0,76 mgN/100g đất, 39,08±5,56 mgP2O5/100gđất và 31,04±1,46 mgK2O/100g đất Hàm lượng Ca2+, Mg2+tương ứng là 4,75±0,66

và 3,38±0,64 meq/100g đất ở mức thích hợp cho cây cam phát triển Hàm lượng Fe,

Al vô định hình được chiết bởi hỗn hợp muối oxalat ở mức 1,17 g/kg và 2,64 g/kg

Độ chua thủy phân ở giá trị 6,86±0,14 meq/100g đất, dựa theo công thức tínhtoán lượng CaO bổ sung để cải tạo đất của Lê Văn Khoa (2002): CaO (tấn/ha) = 0,42

Htfcó thể thấy lượng CaO tương đương sẽ là 2,88 tấn/ha (CaCO3 tương ứng là 5,15tấn/ha) Dựa trên lượng CaCO3 tính toán được khối thí nghiệm liên quan đến ảnhhưởng của vật liệu vôi được tiến hành

- Vật liệu vôi: vôi bột và chất cải tạo đất (hỗn hợp của dolomit và vôi bộtđược sản xuất bởi Học viện Nông nghiệp Hà Nội được bán trên địa bàn huyện CaoPhong) được lấy vào cùng thời điểm với đất, chất lượng của vật liệu vôi được trìnhbày trong bảng 2.2 và Ca(OH)298% tinh khiết Trung Quốc

Từ bảng 2.2 cho thấy, chất lượng vôi bột và chất cải tạo đất được dùng trongthí nghiệm có giá trị trung hòa CCE cao trong khoảng từ 163,2-171,8% qua đó có thểđánh giá được khả năng cải tạo độ chua của hai vật liệu trên rất tốt

Bảng 2.2 Chất lượng vôi và chất cải tạo đất

Bố trí thí nghiệm: Nghiên cứu ảnh hưởng của vôi, chất cải tạo đất và Ca(OH)2

đến độ chua với các công thức như bảng 2.1 Tiến hành ủ 100g đất đã rây 1mm vớilượng vật liệu vôi theo bảng 2.3 trong hộp nhựa có nắp trộn đều Sau đó, thêm 50 mlnước cất để tạo độ ẩm 30% để yên tại nhiệt độ phòng, sau 15 ngày sấy khô ở 40oCrồi nghiền qua rây 1mm để xác định một số tính chất

Bảng 2.3 Thí nghiệm ảnh hưởng của vật liệu vôi đến độ chua của đất

1 Thí nghi ệm ảnh hưởng của liều lượng chất cải tạo đất

2 Thí nghi ệm ảnh hưởng của vôi bột

3 Thí nghi ệm ảnh hưởng của vôi bột (50%) và chất cải tạo đất (50%)

4 Thí nghi ệm ảnh hưởng của Ca(OH)2 khan

2.3.3.2 Thí nghiệm ảnh hưởng của biochar đến độ chua của đất thí nghiệm

Vât liệu thí nghiệm:

Nguyên liệu tạo biochar bao gồm cành lá cam tỉa (đường kính cành tỉa từ 0 0,5cm) và cành cam (đường kính 1-5cm) được cắt nhỏ từ 0 - 5cm sau đo phơi khô khôngkhí bảo quản trong túi nilon Cành lá cam tỉa và cành cam được cho vào trong nối đất