Hiệu quả của bón phân hữu cơ trong hệ thống luân canh lúa màu lên đặc tính đất và năng suất lúa tại trà ôn vĩnh long

Sự cải thiện về hàm lượng dưỡng chất thiết yếu trong đất khi tác động các biện pháp này giúp cây lúa sinh trưởng tốt và gia tăng năng suất so với thâm canh lúa.. Vì thế đề tài: “Hiệu quả

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC AN GIANG

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THẠC SĨ NGÀNH KHOA HỌC CÂY TRỒNG

HIỆU QUẢ CỦA BÓN PHÂN HỮU CƠ TRONG

HỆ THỐNG LUÂN CANH LÚA MÀU LÊN

ĐẶC TÍNH ĐẤT VÀ NĂNG SUẤT LÚA

TẠI TRÀ ÔN-VĨNH LONG

LÊ VĂN CHẮN

AN GIANG, 8-2020

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC AN GIANG

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THẠC SĨ NGÀNH KHOA HỌC CÂY TRỒNG

HIỆU QUẢ CỦA BÓN PHÂN HỮU CƠ TRONG

HỆ THỐNG LUÂN CANH LÚA MÀU LÊN ĐẶC TÍNH ĐẤT VÀ NĂNG SUẤT LÚA

TẠI TRÀ ÔN-VĨNH LONG

LÊ VĂN CHẮN MSSV: CH165805

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

TS NGUYỄN MINH PHƯỢNG

AN GIANG, 8-2020

CHẤP THUẬN CỦA HỘI ĐỒNG

Luận văn tốt nghiệp Thạc Sĩ “Hiệu quả của bón phân hữu cơ trong hệ thống luân canh lúa màu lên đặc tính đất và năng suất lúa tại Trà Ôn – Vĩnh Long”, do học viên

Lê Văn Chắn, mã số học viên: CH165805, lớp Cao học Khoa Học Cây Trồng - Khóa 3 Thực hiện dưới sự hướng dẫn của TS Nguyễn Minh Phượng Tác giả đã báo cáo nghiên cứu và được Hội đồng Khoa học và Đào tạo thông qua ngày 07/8/2020

SƠ LƯỢC CÁ NHÂN

1 Sơ lược lý lịch

Họ và tên: Lê Văn Chắn Giới tính: Nam

Ngày sinh: 1988 Nơi sinh: Phú Hưng, Phú Tân, An Giang

Quê quán: Phú Hưng, Phú Tân, An Giang Dân tộc: Kinh

Địa chỉ liên lạc: Hưng Thới 2, Phú Hưng, Phú Tân, An Giang

Số điện thoại: 0888.474.866

E-mail: vanchanledh12tt@@gmail.com

2 Tóm tắt quá trình học tập

Từ năm 1992 - 1997: Học sinh - Trường tiểu học “A” Phú Hưng

Từ năm 1998 - 2002: Học sinh - Trường Trung Học Cơ sở Phú Hưng

Từ năm 2003 - 2006: Học sinh - Trường THPT Chu Văn An

Từ năm 2011 - 2015: Sinh viên Đại học, Ngành Khoa Học Cây Trồng - khóa 12, Trường Đại học An Giang

3 Quá trình đào tạo

Từ năm 2016 - 2018: Học viên Cao học, ngành Khoa Học Cây Trồng - khóa 3, Trường Đại học An Giang

An Giang, ngày 22 tháng 8 năm 2020

Người thực hiện

Lê Văn Chắn

LỜI CẢM TẠ

Tôi xin chân thành cảm ơn chương trình VLIR-TEAM, đã tạo điều kiện để tôi có

được luận văn này

Để hoàn thành được bài luận văn thạc sĩ này, tôi xin bày tỏ sự cảm ơn đặc biệt tới

cán bộ hướng dẫn của tôi, TS Nguyễn Minh Phượng - Người đã định hướng, trực

tiếp hướng cho tôi trong suốt thời gian thực hiện đề tài nghiên cứu khoa học Xin chân thành cảm ơn những bài giảng và bộ sách của cô đã giúp cho tôi mở mang thêm nhiều kiến thức hữu ích về chuyên ngành nói chung và luận văn nói riêng Đồng thời, cô cũng là người luôn cho tôi những lời khuyên vô cùng quý giá về cả kiến thức chuyên môn cũng như định hướng phát triển tư duy và ý thức bản thân Một lần nữa, tôi xin gửi lời cảm ơn đến cô bằng tất cả tấm lòng và sự biết ơn của mình

Tôi xin gửi lời cảm ơn đến anh Ths Trần Huỳnh Khanh đã giúp đỡ nhiệt tình, truyền đạt cho tôi những kiến thức và kinh nghiệm thực sự hay trong quá trình thực hiện thí nghiệm

Tôi cũng xin cảm ơn thầy cô Trường Đại học An Giang, Trường Đại học Cần Thơ, Viện Lúa ĐBSCL đã truyền đạt cho tôi những kiến thức chuyên sâu về chuyên ngành trong suốt thời gian học tập, để tôi có được nền tảng kiến thức hỗ trợ rất lớn cho tôi trong quá trình làm luận văn thạc sĩ

Thân ái gửi lời cảm ơn đến tập thể lớp Cao học Khoa Học Cây Trồng - khóa 3 đã đồng hành và giúp đỡ tôi trong suốt khóa học với lời chúc sức khỏe, hạnh phúc và đạt được nhiều thành công trong cuộc sống

Sau cùng, tôi xin tỏ lòng biết ơn đến cha mẹ, người thân và bạn bè đã luôn bên cạnh ủng hộ, động viên tôi trong cuộc sống cũng như trong thời gian hoàn thành luận văn thạc sĩ

Xin chân thành cảm ơn tất cả mọi người!

An Giang, ngày 22 tháng 8 năm 2020

Người thực hiện

Lê Văn Chắn

cơ vào đầu mỗi vụ (3) Hai vụ lúa luân canh với một vụ đậu nành (4) Hai vụ lúa luân canh với một vụ đậu nành, có bón bổ sung 2 tấn/ha phân hữu cơ vào đầu mỗi vụ Kết quả thí nghiệm cho thấy bón phân hữu cơ và luân canh lúa - đậu nành giúp gia tăng hàm lượng chất hữu cơ, hàm lượng đạm hữu dụng, lân hữu dụng, và kali trao đổi trong đất so với thâm canh lúa không sử dụng hữu cơ Sự cải thiện về hàm lượng dưỡng chất thiết yếu trong đất khi tác động các biện pháp này giúp cây lúa sinh trưởng tốt và gia tăng năng suất so với thâm canh lúa Tuy nhiên hiệu quả cải thiện các đặc tính vật lý đất như dung trọng, độ xốp chưa được thể hiện rõ Cần tiếp tục theo dõi thí nghiệm dài hạn để đánh giá chính xác hơn hiệu quả của các biện pháp này lên độ phì vật lý đất cũng như các thành phần năng suất khi thu hoạch

Từ khóa: Phân hữu cơ, luân canh lúa-màu, năng suất lúa, độ phì nhiêu đất

ABSTRACT

The research was conducted to evaluate the effect of farming methods such as upland crop (soybean) rotation and the use of organic fertilizers in improving soil fertility and rice yield on degraded alluvial soils which is intensively cultivated 3 rice crops per year in Tra On district, Vinh Long province The field experiment was in a completely randomized block design with 4 treatments and 3 replications, including: (1) intensive rice cultivation, 3 crops/year - control treatment (2) intensive rice cultivation, amended 2 tons/ha organic fertilizer at the beginning of each crop (3) two rice crops rotated with one soybean crop (4) Two rice crops rotated with one soybean crop, amended 2 tons/ha organic fertilizer at the beginning

rice-of each crop The results rice-of the experiment showed that amending organic fertilizer and rotating rice with soybean help increasing soil organic matter content, available nitrogen and phosphorus content as well as exchangeable potassium content in the soil as compared with intensive rice cultivation The increase of essential crop nutrients in the soil by these methods enhance rice growth and rice yield However, the effect on soil physical properties such as soil bulk density and porosity of these methods has not clearly been shown It’s necessary to follow-up long-term experiment to accurately evaluate the effects of these methods on soil physical fertility as well as rice yield components

Keywords: organic fertilizer, rice-upland crop rotation, rice yield, soil fertility

LỜI CAM KẾT

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu trong công trình nghiên cứu này có xuất sứ rõ ràng Những kết luận mới về khoa học của công trình nghiên cứu này chưa được công bố trong bất kỳ công trình nào khác

An Giang, ngày 22 tháng 8 năm 2020

Người thực hiện

Lê Văn Chắn

MỤC LỤC

CHẤP THUẬN CỦA HỘI ĐỒNG i

SƠ LƯỢC CÁ NHÂN ii

LỜI CẢM TẠ iii

TÓM TẮT iv

LỜI CAM KẾT vi

MỤC LỤC vii

DANH SÁCH BẢNG ix

DANH SÁCH HÌNH x

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT xi

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU 1

1.1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI 1

1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 2

1.3 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 2

1.4 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 2

1.5 NHỮNG ĐÓNG GÓP CỦA ĐỀ TÀI 2

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 3

2.1 GIỚI THIỆU VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 3

2.2 LƯỢC KHẢO VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 3

2.2.1 Tổng quan về vùng nghiên cứu 4

2.2.2 Ảnh hưởng của thâm canh lúa nước đến độ phì nhiêu đất 9

2.2.2.1 Ảnh hưởng thâm canh lúa đến môi trường đất 5

2.2.2.2 Hiện tượng suy giảm năng suất trong hệ thống thâm canh lúa nước 6

2.2.3 Hiệu quả của việc luân canh cây trồng 7

2.2.4 Hiệu quả của luân canh lúa với cây trồng cạn đến độ phì của đất 8

2.2.5 Chất hữu cơ và tính chất sinh học đất 9

2.2.5.1 Vai trò chất hữu cơ đối với độ phì nhiêu của đất 10

2.2.5.2 Chất hữu cơ đối với dinh dưỡng cây trồng 11

2.2.6 Phân hữu cơ 12

2.2.6.1 Ảnh hưởng của phân hữu cơ đối với tính chất lý, hoá và sinh học đất 13

2.2.6.2 Hiệu quả của phân hữu cơ cải thiện chất lượng đất và năng suất cây trồng 15

2.2.6.3 Vai trò của phân hữu cơ trong phát triển nông nghiệp bền vững 16

2.2.6.4 Một số kết quả nghiên cứu về hiệu quả phân hữu cơ trong cải tạo chất lượng đất và năng suất cây trồng 17

2.3 CÂU HỎI NGHIÊN CỨU 19

CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 20

3.1 MẪU NGHIÊN CỨU 20

3.2 THIẾT KẾ NGHIÊN CỨU 20

3.3 CÔNG CỤ NGHIÊN CỨU 21

3.4 TIẾN TRÌNH NGHIÊN CỨU 22

3.5 PHÂN TÍCH DỮ LIỆU 23

3.5.1 Thu thập mẫu 23

3.5.2 Phương pháp phân tích mẫu 24

3.5.3 Phương pháp xử lý số liệu 25

CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 26

4.1 ĐẶC TÍNH ĐẤT THÍ NGIỆM 26

4.2 ẢNH HƯỞNG CỦA LUÂN CANH CÂY TRỒNG VÀ PHÂN HỮU CƠ ĐẾN ĐẶC TÍNH LÝ HÓA HỌC CỦA ĐẤT LÚA THÂM CANH 03 VỤ Ở HUYỆN TRÀ ÔN, TỈNH VĨNH LONG 27

4.2.1 pH đất 27

4.2.2 Hàm lượng chất hữu cơ 27

4.2.3 Hàm lượng đạm hữu dụng trong đất 28

4.2.4 Hàm lượng lân hữu dụng trong đất 29

4.2.5 Hàm lượng kali trao đổi trong đất 29

4.2.6 Dung trọng trong đất 30

4.2.7 Độ xốp 31

4.3 ẢNH HƯỞNG CỦA BIỆN PHÁP CANH TÁC ĐẾN THÀNH PHẦN NĂNG SUẤT, NĂNG SUẤT VÀ SINH KHỐI LÚA 32

4.3.1 Thành phần năng suất 32

4.3.2 Năng suất và sinh khối 33

CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 35

5.1 KẾT LUẬN 35

5.2 KIẾN NGHỊ 35

TÀI LIỆU THAM KHẢO 36

PHỤ LỤC 43

DANH SÁCH BẢNG

Bảng 3.1: Các nghiệm thức thí nghiệm luân canh lúa-đậu nành kết hợp bón phân

hữu cơ 20

Bảng 3.2: đặc tính giống lúa IR 50404 21

Bảng 3.3: Thời điểm và liều lượng bón phân cho lúa 22

Bảng 3.4: Thành phần dinh dưỡng có trong phân hữu cơ 22

Bảng 3.5: Tiến độ thực hiện 22

Bảng 3.6: Thời điểm thu mẫu đất cuối vụ Thu Đông 2017 và Đông Xuân 2017 - 2018 23

Bảng 3.7: Các phương pháp phân tích mẫu đất 24

Bảng 4.1: Một số đặc tính lý hoá học của tầng mặt (0 - 15 cm) đất thâm canh lúa ba vụ trước khi bố trí thí nghiệm luân canh cây trồng tại huyện Trà ôn, tỉnh Vĩnh Long 26

Bảng 4.2: Giá trị pH đất cuối vụ Thu Đông 2017 và Đông Xuân 2017 - 2018 27

Bảng 4.3: Hàm lượng chất hữu cơ trong đất cuối vụ Thu Đông 2017 và Đông Xuân 2017 - 2018 28

Bảng 4.4: Hàm lượng lân hữu dụng trong đất cuối vụ Thu Đông 2017 và Đông Xuân 2017 - 2018 29

Bảng 4.5: Hàm lượng K trao đổi trong đất cuối vụ Thu Đông 2017 và Đông Xuân 2017 - 2018 30

Bảng 4.6: Thành phần năng suất vụ Thu Đông 2017 32

Bảng 4.7: Thành phần năng suất vụ Đông Xuân 2017 – 2018 33

Bảng 4.8: Sinh khối rơm và năng suất lúa Thu Đông 2017 34

Bảng 4.9: Sinh khối rơm và năng suất lúa Đông xuân 2017 - 2018 34

DANH SÁCH HÌNH

Hình 3.1: Bản đồ địa điểm bố trí thí nghiệm tại ấp Mỹ Lợi, xã Thiện Mỹ, huyện Trà

Ôn, tỉnh Vĩnh Long (9°57'13.07" N, 105°55'58.01" E) 20 Hình 3.2: Sơ đồ bố trí thí nghiệm 21 Hình 4.1: Hàm lượng N hữu dụng trong đất lúa vụ Thu Đông 2017 và Đông Xuân

2017 - 2018 38

Hình 4.2: Giá trị dung trọng ở 02 độ sâu khác nhau trong canh tác lúa vụ Đông

Xuân 2017 - 2018 30 Hình 4.3: Giá trị độ xốp (%) ở 02 độ sâu khác nhau trong canh tác lúa vụ Đông Xuân 2017 - 2018 31

1

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU 1.1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

Sự nghèo kiệt dinh dưỡng trong đất là hậu quả của việc sử dụng đất không hợp lý như tăng vòng quay của đất, nhưng không có biện pháp bồi dưỡng hoặc cải tạo chất lượng đất Sự nghèo 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 dinh dưỡng

từ phân bón vô cơ nhưng năng suất cây trồng vẫn thấp Với việc độc canh cây lúa, sản xuất ba vụ lúa trong năm thì cả lượng phân bón sử dụng, thời gian đất ngập nước

và tổng lượng chất hữu cơ để lại từ rễ lúa và gốc rạ đều tăng Duy trì độ phì nhiêu của đất dưới điều kiện tăng vụ là vấn đề được đặt ra, vì cây trồng canh tác liên tục trong thời gian dài là nguyên nhân làm thay đổi đặc tính đất (Cassman et al, 1995)

Theo Dương Minh Viễn và cs (2011) việc quản lý đất gồm các hoạt động nhằm duy trì độ phì nhiêu của đất, cải thiện các tính chất bất lợi của đất, ngăn ngừa hoặc làm chậm lại các tiến trình gây suy thoái đất, mà sự suy thoái này có thể đang diễn ra hoặc

sẽ diễn ra đưa đến giảm năng suất lúa và cây trồng khác Một trong các biện pháp góp phần thành công cho quản lý đất liên quan đến sản xuất nông nghiệp là bón phân hữu

cơ nhằm bồi hoàn lại dưỡng chất do cây trồng lấy đi, duy trì độ phì nhiêu của đất và hạn chế sử dụng thuốc bvtv

Huyện Trà Ôn, tỉnh Vĩnh Long đã đi đầu trong sản xuất thâm canh tăng vụ, theo quan niệm nông dân việc thâm canh tăng vụ để tăng vòng quay của đất thay vì bỏ đất trống Từ đó, dẫn đến việc canh tác liên tục ba vụ lúa, hay một số nơi canh tác 3,5 vụ/năm đã kéo dài ở vùng này Tuy nhiên, năng suất lúa ở những vùng thâm canh lúa 3 vụ có chiều hướng suy giảm Thể hiện rõ qua nông dân phải tăng chi phí đầu tư để duy trì năng suất lúa Kết quả nghiên cứu của chương trình VLIR-R3 hợp tác giữa các Trường Đại Học của Vương Quốc Bỉ và Trường Đại Học Cần Thơ cho thấy sản xuất lúa ba vụ liên tục nhiều năm có một số tác động đến độ phì của đất, giảm dưỡng chất cung cấp từ đất, tăng cường độ khử của đất đưa đến các tiến trình hoá học bất lợi ảnh hưởng đến năng suất lúa Theo Lê Văn Khoa (2011) việc độc canh cây lúa, thâm canh tăng vụ cùng các biện pháp làm đất không thích hợp đã làm đất bị suy thoái và bạc màu Với tình hình canh tác thâm canh liên tục nhiều vụ trong năm nếu không có những biện pháp quản lý đất hợp lý, về lâu dài sẽ ảnh hưởng đến tính bền vững của sản xuất nông nghiệp (Bell et al, 1995) Theo Nguyễn Minh Đông (2009) biện pháp luân canh lúa - cây trồng cạn có thể giúp tăng hàm lượng N hữu dụng (NH4+-N) và cải thiện chất lượng chất hữu cơ trong đất Bên cạnh đó, cây trồng cạn sau khi thu hoạch khi được cày vùi vào đất sẽ giúp đất duy trì hàm lượng chất hữu cơ và cải thiện cấu trúc đất Kết quả nghiên cứu của Võ Thị Gương và cs (2002) cũng cho thấy năng suất lúa vụ có khuynh hướng gia tăng rõ khi bón các dạng phân hữu cơ

Vì thế đề tài: “Hiệu quả của bón phân hữu cơ trong hệ thống luân canh lúa màu

lên đặc tính đất và năng suất lúa tại Trà Ôn-Vĩnh Long” được thực hiện nhằm

đánh giá ảnh hưởng của việc bón phân hữu cơ và biện pháp luân canh lúa - cây trồng cạn lên các đặc tính lý, hóa học đất và năng suất lúa trên vùng đất thâm canh lúa 3 vụ/năm Từ đó, có cơ sở để khuyến cáo nông dân chuyển đổi việc trồng lúa 3 vụ sang trồng 2 vụ lúa và 01 vụ màu góp phần cải thiện năng suất lúa trong vụ kế tiếp, đồng thời giúp duy trì độ phì nhiêu đất một cách bền vững

2

1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU:

Đánh giá hiệu quả của biện pháp luân canh lúa với cây trồng cạn (đậu nành) và bón

bổ sung phân hữu cơ trong cải thiện độ phì nhiêu đất và năng suất lúa trên nền đất thâm canh lúa

1.3 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU

- Đối tượng nghiên cứu: Hiệu quả của luân canh cây trồng kết hợp bón phân hữu cơ

trên vùng đất thâm canh lúa

- Phạm vi nghiên cứu: Đề tài được thực hiện trên đất thâm canh lúa tại huyện Trà

Ôn, tỉnh Vĩnh Long

1.4 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

Thí nghiệm luân canh (lúa - đậu nành - lúa) kết hợp với bón phân hữu cơ, được thực hiện trên vùng đất canh tác thâm canh lúa (3 vụ/năm) tại tỉnh Vĩnh Long nhằm đánh giá hiệu quả cải thiện chất lượng đất và năng suất lúa

1.5 NHỮNG ĐÓNG GÓP CỦA ĐỀ TÀI

- Đối với lĩnh vực giáo dục và đào tạo: Kết quả đề tài được bổ sung giáo trình giảng

dạy, tài liệu chuyên khảo

- Đối với lĩnh vực khoa học và công nghệ có liên quan: Đa dạng hóa cây trồng cạn

trên vùng đất thâm canh lúa, góp phần sử dụng hiệu quả nguồn phế thải sau thu hoạch định hướng phát triển nông nghiệp theo hướng bền vững

- Đối với phát triển kinh tế-xã hội: Năng cao năng suất lúa, tăng hiệu quả kinh tế

- Đối với tổ chức chủ trì và các cơ sở ứng dụng kết quả nghiên cứu: Kết quả nghiên

cứu có thể áp dụng, chuyển giao đến các địa phương ở các tỉnh ĐBSCL

3

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 2.1 GIỚI THIỆU VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

ĐBSCL nói chung và huyện Trà Ôn, tỉnh Vĩnh Long nói riêng, vốn là vùng độc canh trồng lúa 3 vụ/năm, mặc dù có nhiều biện pháp kỹ thuật đã được ứng dụng để giảm chi phí, nâng cao năng suất Trong khi một số kết quả nghiên cứu cho biết năng suất lúa còn có chiều hướng bị giảm và chi phí đầu tư ngày càng tăng, nông dân trồng lúa vẫn nghèo, kinh tế xã hội ở nông thôn phát triển còn chậm Với chủ trương chuyển đổi cơ cấu cây trồng, phát triển nông nghiệp bền vững, nhiều địa phương đã có bước chuyển dịch quan trọng thích hợp cho từng điều kiện đất đai Chuyển đổi cơ cấu cây trồng từ độc canh sang đa canh là vấn đề đang được đặc biệt quan tâm của các nhà lãnh đạo địa phương và các nhà khoa học Hiệu quả tích cực của luân canh dài hạn trên năng suất cây trồng từ lâu được ghi nhận vì nó có những ảnh hưởng: (1) giảm nguy cơ dịch bệnh cho cây trồng; (2) cải thiện điều kiện hoạt động cho hệ thống rễ; (3) đưa đến giảm thiểu: bón phân và thuốc bảo vệ thực vật

Vì thế, năng suất cây trồng sẽ đạt cao hơn khi luân canh lúa với cây trồng cạn thay

vì trồng lúa liên tục

Bên cạnh tập quán thâm canh liên tục 3 vụ lúa/năm cùng với việc nông dân sử dụng phân bón hóa học bừa bãi, đã dẫn đến đất ngày càng suy kiệt, mất độ phì nhiêu Năng suất lúa không tăng, ngược lại chi phí đầu tư ngày càng cao Vì thế cần có biện pháp mang tính ổn định và lâu dài, khai thác phải đi đôi với tái tạo Nhiều kết quả nghiên cứu đã chứng minh rằng phân hữu cơ được xem là thành phần quan trọng, có tác động tích cực trong việc tăng chất lượng đất về mặt lý, hóa học và độ phì nhiêu của đất Do đó quyết định sức sản xuất của đất Trong điều kiện khí hậu của nước ta quá trình phân hủy chất hữu cơ xảy ra tương đối mạnh và tập quán nông dân ít khi bón phân hữu cơ nên hàm lượng chất hữu cơ trong đất thường bị giảm dần theo quá trình canh tác dẫn đến sự bạc màu đất Từ đó nông dân sử dụng phân bón vô cơ có chiều hướng tăng, sâu bệnh hại ngày càng gia tăng Do đó, bón phân hữu cơ cho đất được xem là biện pháp hiệu quả giúp tăng chất hữu cơ trong đất, cải thiện đất lâu dài, hạn chế dịch bệnh cho cây trồng và giảm chi phí đầu tư

Chính vì thế, việc áp dụng các biện pháp luân canh cây trồng cạn trên nền đất thâm canh lúa kết hợp với bón phân hữu cơ, được xem là giải pháp bền vững giúp giảm chi phí đầu tư, giảm ô nhiễm môi trường, tăng độ phì của đất và tăng năng suất cây trồng

2.2 LƯỢC KHẢO VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

* Trong nước: Việc tăng cường mối quan tâm đến môi trường trong sản xuất nông

nghiệp nhằm giảm thiểu tác động của sản xuất đối với môi trường, chống suy thoái đất là biện pháp được các nhà khoa học quan tâm hiện nay Đất bị suy thoái sẽ không cung cấp đầy đủ dinh dưỡng, do đó không thể đảm bảo cho nền sản xuất nông nghiệp bền vững Việc hoàn trả lại cho đất chất thải hữu cơ trong nông nghiệp phải được quan tâm đẩy mạnh Phân hữu cơ là môi trường thích hợp cho vi sinh vật sống và phát triển Phân chuồng có ảnh hưởng đến vi sinh vật cố định đạm, đất được bón nhiều phân chuồng làm gia tăng hiệu quả cố định đạm Bổ sung phân hữu cơ vào đất làm tăng mặt số vi

sinh vật trong đất, giúp đất có cấu trúc tốt hơn (Võ Thị Gương và cs., 2004)

Kết quả nghiên cứu Võ Thị Gương và cs (2016), khi bón phân vô cơ với lượng 60 -

4

20 - 20 và 5 tấn phân hữu cơ (bã bùn mía hoặc Bio Pro) kết hợp 0,5 tấn vôi/ha đã giúp giảm nồng độ Na+ trao đổi, giảm trị số ESP, giúp gia tăng pH và giảm ECe trong đất, cải thiện hàm lượng đạm hữu dụng, lân hữu dụng trong đất có ý nghĩa Kết quả nghiên cứu Ngô Ngọc Hưng và Nguyễn Quốc Khương (2014), khi bón kết

hợp phân vô cơ cân đối + 3 tấn/ha phân bón rơm ủ với Trichoderma, cho thấy năng

suất đã làm tăng các thành phần năng suất lúa (số bông/m2, số hạt/bông, tỷ lệ hạt chắc) so với các nghiệm thức chỉ bón phân vô cơ Điều này góp phần làm gia tăng năng suất lúa ở nghiệm thức khi sử dụng phân rơm ủ với chế phẩm vi sinh

Trichoderma

* Ngoài nước: Luân canh lúa - màu sẽ làm cho đất trong hệ hống thâm canh lúa trãi

qua giai đoạn khô, thoáng khí trong thời gian canh tác cây trồng cạn Luân canh sẽ giúp cho đất thoáng khí, cung cấp đủ nhu cầu oxi cho hoạt động khoáng hóa của vi

sinh vật Kết quả nghiên cứu của Tariq Aziz et al (2010) cho thấy, khi bón phân

hữu cơ giúp cải thiện đặc tính lý, hoá, sinh học đất và dinh dưỡng cho cây trồng Thí nghiệm được thực hiện trên cây bắp với lượng phân hữu cơ sử dụng là 10 tấn/ha Kết quả cho thấy các nghiệm thức bón phân hữu cơ gia tăng hàm lượng chất hữu cơ, lân, kali ở trong đất và sự hấp thụ N, P, K của cây trồng, cải thiện chiều cao cây và trọng lượng rễ so với nghiệm thức đối chứng không bón phân hữu cơ Theo Thí nghiệm được thực hiện trong 5 năm với 42 vị trí nghiên cứu Kết quả cho thấy cây trồng sinh trưởng kém và độ phì nhiêu của đất giảm đáng kể nếu chúng ta

không cung cấp chất hữu cơ trở lại cho đất

Luân canh lúa - cây trồng cạn giúp gia tăng cấu trúc đất Hàm lượng lân dễ hấp thu giảm từ từ trong điều kiện canh tác lúa liên tiếp, nhưng lại gia tăng trong điều kiện luân canh cây trồng cạn Lân được phóng thích trong điều kiện có không khí và cố định trong điều kiện kỵ khí Không có sự thay đổi về chất canxi (Ca2+

) trong đất độc canh lúa, nhưng hàm lượng gia tăng sau khi luân canh cây trồng cạn Kali trao đổi giảm một ít trong đất độc canh lúa, nhưng gia tăng trong đất luân canh với cây trồng cạn Việc đưa cây họ đậu luân canh trên nền đất lúa giúp thay đổi pH đất, tăng lượng chất hữu cơ, cải thiện thành phần cơ giới và tăng lượng P và K dễ tiêu trong đất Bên cạnh đó, việc bón phân hữu cơ thường xuyên đặc biệt là phân compost sẽ làm tăng độ phì vật lý như tính bền cấu trúc và làm giảm dung trọng Ngoài ra, bón phân hữu cơ sẽ giúp cho việc phóng thích phân đạm chậm, tránh gây mất đạm, tăng hàm lượng đạm hữu cơ trong đất lên 90%, đây là nguồn dự trữ của sự khoáng hoá cho những mùa vụ sau, không có hiện tượng trực di nitrate xuống mực nước ngầm và tăng năng suất cây trồng (Mariangela Diacono et al, 2009)

2.2.1 Tổng quan về vùng nghiên cứu

* Vị trí địa lý:

Ấp Mỹ Lợi, xã Thiện Mỹ, huyện Trà Ôn nằm ở phía Tây Nam tỉnh Vĩnh Long, cách Thị xã Vĩnh Long khoảng 35 km và cách Thành Phố Cần Thơ chưa đầy 17 km theo đường chim bay, được giới hạn từ 9057’13.07’’ độ vĩ Bắc và từ 105055’58.01’’ độ

kinh Đông

* Đất đai, thổ nhưỡng:

Về tính chất cơ hóa, đất đai của huyện được chia thành 03 nhóm chính: nhóm đất phèn 8.512 ha chiếm 33,33% diện tích tự nhiên, phân bố chủ yếu ở các xã vùng trũng như Hòa Bình, Xuân Hiệp, Nhơn Bình, Thới Hòa và 1 phần của Thuận Thới,

5

Hựu Thành, tuy là đất phèn nhưng tầng sinh phèn ở rất sâu (đất phèn nông chỉ chiếm 34%), được cải tạo và canh tác khá thuần thục, bố trí 2 - 3 vụ lúa trong năm cho năng suất khá cao; Nhóm đất phù sa 17.140 ha chiếm 67,11% diện tích tự nhiên, phân bố tập trung ở các xã ven tuyến sông Hậu và sông Mang Thít, là vùng đất phì nhiêu thuận tiện cho trồng cây ăn quả; Nhóm đất cát giồng : 185 ha chiếm 0,72% diện tích tự nhiên, phân bố tập trung ở 3 giồng cát : giồng Thanh Bạch (xã Thiện Mỹ), giồng La Ghì (xã Vĩnh Xuân) và giồng Gòn (xã Thuận Thới), chủ yếu

là đất thổ cư, trồng cây lâu năm và rau màu (theo số liệu cổng thông tin điện tử tỉnh

Vĩnh Long)

Khí hậu huyện Trà Ôn mang tính chất khí hậu nhiệt đới gió mùa Hàng năm có 2 mùa rõ rệt: Mùa khô kéo dài từ tháng 12 đến tháng 4 năm sau, đây là mùa nắng gay gắt ảnh hưởng xấu đến sản xuất nông nghiệp Mùa mưa, từ tháng 5 đến tháng 11, trung bình có khoảng 115 ngày mưa, với lượng mưa khoảng 1400 - 1500 mm

Định hướng phát triển nông nghiệp của huyện, về lâu dài sản xuất nông nghiệp vẫn

là cây lúa Ngành nông nghiệp đang tích cực chuyển giao khoa học kỹ thuật trong thâm canh theo hướng khuyến khích bà con áp dụng phổ biến qui trình 03 giảm, 03 tăng nhằm giảm chi phí, tăng hiệu quả sản xuất Bên cạnh đó, cần chuyển đổi sản xuất trên nền đất lúa theo hướng phá thế độc canh, đưa cây màu xuống trồng trong

cơ cấu luân canh lúa - màu Xây dựng mạng lưới nhân giống ở các xã tiến hành thành lập hợp tác xã, xây dựng thương hiệu để sản phẩm có năng lực cạnh tranh cao (Phòng Nông nghiệp huyện Trà Ôn, 2018)

2.2.2 Ảnh hưởng của thâm canh lúa nước đến độ phì nhiêu đất

Canh tác lúa nhiều vụ trong năm và thâm canh lúa nước là giải pháp hiệu quả đáp ứng nhu cầu lương thực trước áp lực gia tăng dân số thế giới (Olk et al, 2002) Hiện tại, các hệ thống thâm canh lúa nước hai đến ba vụ trong năm với diện tích khoảng

14 triệu ha ở các nước đang phát triển của Châu Á đã góp một phần sản lượng lúa gạo của toàn cầu (Cassman & Pingali, 1995; Mahieu et al, 2002; Schmidt et al, 2004) Tuy nhiên, sự suy giảm năng suất lúa trong nhiều thí nghiệm thâm canh dài hạn từ 20 đến 30 năm qua đã đặt ra sự nghi ngờ về tính bền vững của hệ thống này (Cassman et al, 1995; Olk et al, 1996)

2.2.2.1 Ảnh hưởng thâm canh lúa đến môi trường đất

Sự nghèo 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 dinh dưỡng từ phân bón vô cơ nhưng năng suất cây trồng vẫn thấp, không thể so sánh với năng suất cây trồng trên đất có độ phì màu mỡ (Lê Văn Khoa, 2004) Trong điều kiện ngập nước liên tục của hệ thống thâm canh lúa nước, sự phân hủy yếm khí dư thừa thực vật làm hạn chế khả năng khoáng hoá đạm từ các thành phần mùn của chất hữu

cơ trong đất Thiếu oxi trong điều kiện ngập nước thường xuyên làm hạn chế hoạt động của vi sinh vật đất, đưa đến sự suy giảm sự phân hủy lignin, dẫn đến sự tích luỹ các nhóm phenolic có nguồn gốc từ lignin vào thành phần mùn của đất (Olk & Cassman, 2002)

Nghiên cứu ở Philippines cho thấy canh tác lúa nước liên tục trong thời gian dài năng suất giảm là do cây trồng giảm sự hấp thu nitrogen khoáng hoá từ chất hữu cơ trong đất Kết quả phân tích đất cho thấy có sự tích lũy hợp chất phenolic lignin trong chất hữu cơ Qua phân tích hàm lượng lignin - liên quan đến nitrogen cho thấy

6

phân hủy yếm khí của tồn dư thực vật thúc đẩy sự tích luỹ hợp chất phenolic và kết hợp với N trong đất (Olk et al, 2006) Canh tác ba vụ lúa/năm trong thời gian dài ở vùng nhiệt đới làm giảm N hữu dụng trong đất và giảm năng suất lúa Trong suốt 4 năm, điều kiện phân hủy yếm khí dẫn đến làm giàu hợp chất phenolic và giãm sự khoáng hoá N từ chất hữu cơ (22 kg N/ha) so với phân hủy thoáng khí Sự ức chế khoáng hoá N có liên quan đến giàu hợp chất phenol vào giữa đến cuối vụ, sinh khối của chất thải thực vật đạt cao nhất Phân hủy yếm khí của chất thải thực vật ức chế sự khoáng hoá N trong suốt giai đoạn sinh trưởng và làm tích lũy hợp chất phenol, trong thời gian dài giảm năng suất hạt (Olk & Cassman, 2002)

Phân hủy yếm khí của tồn dư thực vật thường xảy ra khi canh tác lúa nước ở Châu

Á, là nguyên nhân làm giảm sự hấp thu N từ đất của cây lúa khi canh tác lúa liên tục, không chỉ đơn thuần là số lượng N khoáng hoá mà còn liên quan đến thời gian khoáng hoá N (De Datta, 1981) N hữu dụng bị kiềm giữ ở đất lúa ngập nước thì cao hơn so với trong đất thoáng khí (Ponnamperuma, 1976; Dobermann & Fairhurst, 2000) Sự khoáng hoá chất hữu cơ và sự bất động nitrogen ở đất ngập nước ít hơn đất thoáng khí (Borthakur & Mazunda, 1968) Ở vùng thâm canh lúa ba

vụ trong năm, độ phì nhiêu đất thấp, đất bị nén dẽ, vì thế yếu tố vật lý đất có ảnh hưởng bất lợi cho sự phát triển của bộ rễ và giảm tiến trình sinh học trong đất: giảm

sự khoáng hoá và sự cung cấp N trong đất thông qua sự khoáng hoá N hữu cơ (Trần

Bá Linh và cs, 2002)

2.2.2.2 Hiện tượng suy giảm năng suất trong hệ thống thâm canh lúa nước

Sự suy giảm năng suất đã được chú ý trong những nghiên cứu dài hạn về chiều hướng năng suất của hệ thống thâm canh lúa nước ở vùng Châu Á nhiệt đới Vấn đề này đã được báo cáo lần đầu tiên về sự suy giảm năng suất của 28 giống lúa cao sản tại viện nghiên cứu lúa gạo quốc tế IRRI sau khi đã loại bỏ những ảnh hưởng của sâu bệnh, thời tiết (Flinn et al, 1982)

Trong những thí nghiệm dài hạn hai hoặc ba vụ, 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 như đầu thập niên 60 trung bình tổng năng suất lúa trong năm là 17,3 tấn; vào thập niên 70 là 16,7 tấn và đến cuối thập niên 80 năng suất lúa giảm chỉ còn 13,5 tấn (Olk et al, 1996; 2004)

Đặc biệt, hiện tượng suy giảm năng suất xảy ra ở cả hai mức độ bón và không bón

N với trung bình từ 90 đến 160kg/ha mỗi năm (Flinn et al, 1982) Mức độ giảm năng suất hạt từ 60 đến 100kg/ha mỗi năm kể từ khi thâm canh lúa nước được tiến hành ở IRRI từ năm 1966 đến 1991 (Lal & Stewart, 1995) Kết quả điều tra thâm canh lúa nước dài hạn ở Philippines và Ấn Độ cũng cho thấy năng suất lúa giảm mỗi năm từ 50 đến 240kg/ha khi canh tác liên tục gần 30 năm và kể cả thay thế liên tục giống củ bằng các giống mới có tiềm năng năng suất cao hơn cũng không làm gia tăng năng suất theo thời gian canh tác (Cassman et al, 1993) Vào giai đoạn

1966 - 1972, trung bình năng suất lúa đạt 8,8 tấn/ha, nhưng đến giai đoạn 1986 -

1992, năng suất lúa chỉ còn 7,2 tấn/ha (Lal & Stewart, 1995)

Ở ĐBSCL, năng suất lúa cũng có chiều hướng giảm dần theo thời gian canh tác ở cả

ba vụ Đông Xuân, Hè Thu và Thu Đông và muốn ổn định năng suất thì phải tăng lượng N bón vào (Nguyễn Hữu Chiếm và cs, 1999) Năng suất bị giới hạn bởi nhiều yếu tố khác ngoài N, mà có thể do loại cây trồng, mật độ trồng, quản lý nước và dịch hại, thiếu vi lượng, hạt giống gieo trồng kém chất lượng, bức xạ nhiệt thấp

7

(Hossainet al, 2005)

Nguyên nhân chính làm sụt giảm năng suất lúa có thể là do suy giảm độ hữu dụng của N hữu cơ trong đất, làm hạn chế khả năng khoáng hoá và hàm lượng N cây lúa hấp thụ được từ đất (Cassman et al, 1995; Dobermann et al, 2000; Schmidt et al, 2004), đặc biệt thường xảy ra vào giai đoạn nửa cho đến cuối vụ lúa (Olk et al, 2004) Mặt khác, trong suốt những năm có sự suy giảm năng suất xảy ra, hàm lượng chất hữu cơ, N tổng số trong đất và hiệu quả sử dụng N từ phân bón của lúa không đổi (Olk & Cassman, 2002; Olk et al, 2004) Vì vậy, các nghiên cứu đã tập trung vào giả thuyết về sự thay đổi trong đặc tính hoá học, chất lượng chất hữu cơ và N hữu cơ trong đất (Olk et al, 2004)

Theo Cassman et al (1995), canh tác lúa liên tục sau 10 năm năng suất giảm được

xác định do các nguyên nhân: (1) giảm đặc tính di truyền của giống lúa, (2) do thay đổi khí hậu, (3) thời gian dài làm thay đổi hoá tính của đất ngập nước ảnh hưởng đến khả năng cung cấp dinh dưỡng của đất, (4) thay đổi chất lượng chất hữu cơ của đất làm giảm khả năng cung cấp N của đất, (5) vi sinh vật trong đất ngập nước thay đổi, (6) thiếu N hoặc ngộ độc do các dinh dưỡng khác như Zn, B, (7) giảm sự hấp thu N từ rễ, (8) giảm số lượng, mật số rễ, (9) canh tác liên tục làm tăng áp lực sâu bệnh hại Thí nghiệm dài hạn của Cassman và Pingali (1995b), cây lúa được trồng liên tục dưới điều kiện ngập nước, dịch hại được quản lý tốt nhưng năng suất giảm, cho thấy chất lượng đất bị giảm

2.2.3 Hiệu quả của việc luân canh cây trồng

Hiện nay, việc chuyển đổi cơ cấu cây trồng, nghiên cứu cải thiện hệ thống canh tác theo hướng bền vững cho mỗi vùng đang là vấn đề được thường xuyên được quan tâm trong xu hướng phát triển nông nghiệp bền vững (Nguyễn Văn Quang, 2009) Tùy điều kiện cụ thể của mỗi địa phương mà mô hình canh tác, đối tượng sản xuất

sẽ thay đổi khác nhau Đối với các tỉnh thâm canh lúa ở ĐBSCL, việc luân canh cây trồng cạn trên nền đất lúa, luân canh bắp, mè, đậu…trên nền đất lúa 3 vụ/năm đã mang lại hiệu quả kinh tế cao, tăng thu nhập cho người nông dân

Quang Minh Nhật (2006) Cho thấy được tầm quan trọng của việc phá độc canh cây lúa và áp dụng mô hình luân canh cây lúa và cây màu xen kẽ, với mô hình trồng luân canh này đã góp phần nâng cao năng suất và sản lượng cho người nông dân Đồng thời, việc áp dụng mô hình trồng luân canh đã phần nào ngăn cản sự suy giảm

độ phì nhiêu của tài nguyên đất, ngăn cản sự bạc màu và thoái hóa của đất

Theo Trần Bá Linh và cs (2009) Canh tác ba vụ lúa, nếu có thời gian phơi đất ba tuần và bón phân hữu cơ (10 tấn/ha), sinh khối và năng suất lúa cũng đạt cao Kết quả của Huỳnh Đào Nguyên (2008) về biện pháp bón phân hữu cơ, luân canh lúa màu đạt hiệu quả cao giúp tăng năng suất lúa ba vụ trong đê bao Có bón phân hữu

cơ, hàm lượng chất hữu cơ trong đất và lượng chất hữu cơ dễ phân hủy gia tăng, giúp sự khoáng hóa chất hữu cơ cung cấp dinh dưỡng tốt hơn Thể hiện qua lượng dinh dưỡng N, P hữu dụng tăng có ý nghĩa Tổng lượng N, P, K cây lúa hấp thu thể hiện rõ sự liên quan với hàm lượng hữu dụng trong đất Mô hình lúa luân canh với bắp, có bón phân hữu cơ thì hàm lượng N, P, K cây lúa hấp thu cao hơn Điều này

có thể được giải thích là do canh tác độc canh cây lúa liên tục đã làm cho độ phì nhiêu của đất giảm, nếu chỉ phơi đất thì chưa đủ cải thiện hàm lượng dưỡng chất trong đất mà cần phải bón thêm phân hữu cơ hoặc luân canh với cây trồng cạn

8

Kết quả nghiên cứu của Ngô Ngọc Hưng (2009) trên đất lúa ở Giồng Riềng, Kiên Giang cho thấy luân canh ngô - lúa được ghi nhận là tác nhân đưa đến tiến trình biến đổi một số tính chất hóa học đất, làm thuận lợi dinh dưỡng cho lúa Hàm lượng đạm hữu dụng (45,3 - 46,6 kgN/ha) và kali trao đổi (0,21 - 0,26 cmol/kg) trong hệ thống ngô - lúa cao hơn hệ thống lúa - lúa trong hầu hết các giai đoạn sinh trưởng của lúa Hè Thu trên đất Kiên Giang Khả năng cung cấp dưỡng chất NPK từ đất cho lúa sau vụ ngô được gia tăng Năng suất lúa đạt được ở hệ thống ngô - lúa (4,19 tấn/ha) cao hơn so với lúa - lúa (3,43 tấn/ha) Luân canh với cây trồng cạn có hiệu quả trong cải thiện độ phì nhiêu của đất Luân canh giúp gia tăng có ý nghĩa hàm lượng carbon hữu cơ dễ phân huỷ, lượng đạm khoáng hoá hữu dụng cho cây trồng, hàm lượng lân hữu dụng Hàm lượng chất hữu cơ có khuynh hướng gia tăng và thành phần mùn tích luỹ trong đất có khuynh hướng giảm, qua đó sự khoáng hoá chất hữu cơ hữu hiệu hơn và tăng khả năng cung cấp dinh dưỡng cho cây trồng Cải thiện được tình trạng khử của đất, giúp hạn chế các yếu tố bất lợi về mặt hoá học Kết quả nghiên cứu của Võ Thị Gương và cs (2010) cho thấy hàm lượng carbon dễ phân huỷ trong hệ thống luân canh lúa với màu (bắp - đậu xanh) cao hơn và có khác biệt ý nghĩa thống kê so với hệ thống chuyên canh lúa, hệ thống luân canh lúa với cây màu (bắp - đậu xanh), hàm lượng phenol giảm thấp so với chuyên canh lúa, khác biệt có ý nghĩa thống kê, khả năng khoáng hóa cung cấp N-NH4+ tích luỹ trong

hệ thống luân canh lúa với cây màu (bắp - đậu xanh) cao hơn và khác biệt có ý nghĩa thống kê so với lúa ba vụ Canh tác nông nghiệp với việc sử dụng quá nhiều hoá chất nông nghiệp có thể làm cho đất bị suy thoái, ô nhiễm nguồn nước và không khí

2.2.4 Hiệu quả của luân canh lúa với cây trồng cạn đến độ phì của đất

Việc luân canh một số loại cây trồng trên nền đất có thể làm thay đổi thường xuyên kiểu canh tác, lượng và dạng phân bón sử dụng 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 khác nhau và hệ thống rễ có đặc điểm khác nhau trong việc hút các chất dinh dưỡng khác nhau ở độ sâu thay đổi nên không làm mất cân đối dinh dưỡng trong đất, luân canh các cây họ đậu là những cây có khả năng cố định đạm khí trời cũng góp phần làm cho độ phì của đất tăng (Đỗ Thị Thanh Ren và cs., 1999) Luân canh tăng vụ trên đất bạc màu, độ chua của đất có chiều hướng giảm so với độc canh cây lúa Cây đậu nành và khoai tây làm tăng hàm lượng mùn, hàm lượng mùn tăng lên nên hàm lượng đạm tổng số và hàm lượng đạm dễ tiêu trong đất tăng lên khá rõ ở các nghiệm thức luân canh (Trần Xuân Lạc, 1990)

Luân canh với cây trồng cạn có hiệu quả trong cải thiện độ phì nhiêu của đất Luân canh giúp gia tăng có ý nghĩa hàm lượng carbon hữu cơ dễ phân huỷ, lượng đạm khoáng hoá hữu dụng cho cây trồng, hàm lượng lân hữu dụng Hàm lượng chất hữu

cơ có khuynh hướng gia tăng và thành phần mùn tích luỹ trong đất có khuynh hướng giảm, qua đó sự khoáng hoá chất hữu cơ hữu hiệu hơn và tăng khả năng cung cấp dinh dưỡng cho cây trồng Cải thiện được tình trạng khử của đất, giúp hạn chế các yếu tố bất lợi về mặt hoá học Kết quả nghiên cứu của Võ Thị Gương và cs (2010) cho thấy hàm lượng carbon dễ phân huỷ trong hệ thống luân canh lúa với màu (bắp - đậu xanh) cao hơn và có khác biệt ý nghĩa thống kê so với hệ thống chuyên canh lúa, hệ thống luân canh lúa với cây màu (bắp - đậu xanh), hàm lượng phenol giảm thấp so với chuyên canh lúa, khác biệt có ý nghĩa thống kê, khả năng khoáng cung cấp N-NH4+ tích luỹ trong hệ thống luân canh lúa với cây màu (bắp -

9

đậu xanh) cao hơn và khác biệt có ý nghĩa thống kê so với lúa ba vụ

Khả năng khoáng hoá đạm trong đất ở các điểm thí nghiệm của Võ Thị Gương và

cs (2010) trong hệ thống canh tác được ghi nhận như sau: Ngoại trừ điểm Vĩnh Mỹ chưa khác biệt có ý nghĩa trong hàm lượng đạm khoáng hoá tích luỹ ở 8 tuần sau khi ủ yếm khí giữa mô hình chuyên canh ba vụ lúa so với luân canh lúa - màu, các điểm còn lại như Cai Lậy, Cầu Kè và Vĩnh Ngươn đều cho thấy khả năng khoáng hoá cung cấp đạm hữu dụng cho cây trồng được cải thiện một cách rõ rệt khi hệ thống canh tác lúa có luân canh cây trồng cạn, hàm lượng N-NH4 tích luỹ ở nghiệm thức luân canh lúa với một hoặc hai vụ màu đều tăng cao, khác biệt có ý nghĩa thống kê giữa chuyên canh lúa so với các mô hình luân canh lúa với cây màu Hàm lượng MHA (Mobile Acid humic) tích luỹ có khuynh hướng tăng cao ở các mô hình chuyên canh lúa so với luân canh lúa với một vụ hoặc hai vụ màu Ngoài ra, việc luân canh còn làm thay đổi trị số CEC trong đất, ở nghiệm thức luân canh đậu xanh - lúa đã làm tăng trị số CEC trong đất so với chỉ trồng chuyên canh lúa Phần trăm base bão hoà ở đất luân canh cũng giảm đáng kể, cụ thế là ở đất thâm canh lúa đạt 100%, đậu xanh - lúa đạt 97%, tuy nhiên ở nghiệm thức bắp - lúa giảm không đáng kể (99%) Việc luân canh giúp tăng hàm lượng lân hữu dụng, đạm hữu cơ dễ phân huỷ, đạm khoáng hoá, hàm lượng kali trao đổi, hoạt động của vi sinh vật của các nghiệm thức luân canh cao khác biệt có ý nghĩa so với chuyên canh lúa tại Mộc Hoá - Long

An Theo thí nghiệm ở Tịnh Biên - An Giang, luân canh làm thay đổi đáng kể tính chất vật lý của đất, độ xốp của tầng 0 - 20 cm ở nghiệm thức bắp - lúa, đậu xanh - lúa

và có bón phân hữu cơ không khác biệt nhưng khác biệt so với nghiệm thức độc canh lúa không bón phân hữu cơ Chỉ số tính bền của tầng này ở nghiệm thức bắp non - lúa

và đậu xanh - lúa khác biệt có ý nghĩa so với nghiệm thức độc canh lúa không bón phân hữu cơ Còn ở Vĩnh Mỹ, dung trọng tầng này ở nghiệm thức đậu xanh - lúa - lúa đậu xanh - đậu nành - lúa, bắp - đậu bắp - lúa và đậu xanh - bắp - lúa được cải thiện hơn so với nghiệm thức độc canh lúa, ở tầng 20 - 40 cm cũng tượng tự như tầng

0 - 20 cm dung trọng của các nghiệm thức luân canh lúa màu được cải thiện hơn nghiệm thức độc canh Độ xốp tầng 0 - 20 cm ở các nghiệm thức luân canh đậu xanh

- lúa - lúa, đậu xanh - đậu nành - lúa, bắp - đậu bắp - lúa, đậu xanh - bắp - lúa, cao hơn ở nghiệm thức độc canh, ở tầng 20 - 40 cm độ xốp ở nghiệm thức luân canh cao hơn nghiệm thức độc canh Tính bền thì ở cả hai tầng này của nghiệm thức luân canh đều được cải thiện hơn so với nghiệm thức độc canh lúa

2.2.5 Chất hữu cơ và tính chất sinh học đất

Chất hữu cơ còn là nguồn thức ăn cho các loài sinh vât sống trong đất Phần lớn vi sinh vật trong đất thuộc nhóm hoại sinh Nguồn thức ăn chủ yếu của nhóm này là

dư thừa và thải thực vật Cung cấp chất hữu cơ giúp duy trì nguồn thức ăn, tạo điều kiện phát triển sinh khối, đa dạng chủng loại và kiềm hãm sự gia tăng của các loài

vi sinh vật có hại Trong quá trình phân hủy chất hữu cơ, sinh vật sống trong đất

giúp phóng thích các chất dinh dưỡng khoáng trong chất hữu cơ thành dạng dễ tiêu đối với cây trồng, đồng thời lấy nguồn carbon năng lượng và dinh dưỡng cho hoạt động sống giúp chuyển hóa các vật chất khác trong đất Hô hấp đất, là chỉ tiêu đánh giá hoạt động của vi sinh vật đất Bossuyt et al (2001) thấy rằng sự hô hấp, hoạt động của vi sinh vật đất gia tăng khi chất hữu cơ thêm vào đất và khi tỉ lệ C/N trong chất hữu cơ phù hợp thì hoạt động của vi sinh vật càng gia tăng

Theo Saffigna et al (1989) hàm lượng chất hữu cơ trong đất có liên quan đến sinh

10

khối vi sinh vật đất Quần thể vi sinh vật đất đóng vai trò rất quan trọng trong việc gia tăng tính hữu dụng và đáp ứng chất dinh dưỡng, đặc biệt là trên đất nghèo dinh dưỡng Hệ thống cố định đạm, gồm cả sinh vật cộng sinh hoặc ký sinh, đóng góp một lượng đáng kể trong việc cố định đạm của các hệ thống canh tác Hệ thống vi khuẩn nốt sần cây họ đậu cố định đạm với số lượng 50 - 300 kg/ha/năm N

Cyanobateria cố định 15 - 25 kg/ha/năm N và quần thể Azospirillum-grass cố dịnh

10 - 30 kg/ha/năm N Quần thể vi sinh vật đóng vai trò rất quan trọng trong việc phân hủy xác bã hữu cơ, tham giạ vào các phản ứng sinh hóa trong đất làm tăng độ phì nhiêu đất Một yếu tố quan trọng trong 5 nguyên lý cơ bản của việc quản lý đất cần thiết cho hệ thống nông nghiệp bền vững có liên quan chặt chẽ đến độ phì nhiêu đất là yếu tố sinh học đất Yếu tố này liên quan mật thiết với hàm lượng chất hữu cơ trong đất và sự mất dần chất hữu cơ trong đất, cũng như kém hoạt động và đa dạng hóa quần thể động thực vật trong đất là điều kiện làm cho đất bị suy thoái sinh học Theo kết quả nghiên cứu của Ngô Thị Hồng Liên (2007) và Hô Văn Thiệt (2006) đều có kết luận tương tự khi bổ sung phân hữu cơ hay hữu cơ vi sinh thì hàm lượng

CO, trong đất tăng cao và khác biệt có ý nghĩa so với đổi chứng không bón phân hữu cơ Điều này cho thấy, trên đất nghèo dinh dưỡng và thiếu bồi hoàn hữu cơ trong thời gian dài hoạt động của vi sinh vật sẽ kém và khi bón phân hữu cơ giúp tăng dinh dưỡng, tăng nguồn năng lượng, cải thiện môi trường đất giúp quần thể vi sinh vật đất phát triển tốt

2.2.5.1 Vai trò chất hữu cơ đối với độ phì nhiêu của đất

Sản xuất nông nghiệp ở Đồng bằng Sông Cửu Long thâm canh, tăng vụ, quá chú trọng đến phân bón vô cơ, bón phân không cân đối, không sử dụng phân hữu cơ đã làm cho dất canh tác ngày càng bạc màu và suy thoái đất Nông dân phải đầu tư nhiều hơn cho mỗi đơn vị diện tích đất và dẫn dến giảm lợi nhuận Cùng đi đôi với việc thoái hóa đất do sự suy kiệt chất hữu cơ trong đât, dư thừa mất cân đối dinh dưỡng do bón phân là sự xuất hiện nhiều bệnh hại cây trồng do sự suy giảm sức cạnh tranh, đôi kháng của các quần thể vi sinh vật có lợi trong đất Do đó nông dân càng phài sử dụng nhiều thuốc bảo vệ thực vật hơn và dẫn đến ô nhiễm môi trường, tác động bất lợi dến sự đa dạng và số lượng của quần thể sinh vật trong đất Vòng lẩn quẩn của những bất lợi do không chú trọng đến phân hữu cơ làm cho diện tích đất bị suy thoái ngày càng gia tăng

Theo thống kê của Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn, hiện trong số 21 triệu

ha đất đang sử dụng trong canh tác nông, lâm nghiệp nước ta thì diện tích đất đáng

kể có hàm lượng chất hữu cơ thấp và nghèo dinh dưỡng Theo nghiên cứu của Lan

và Gerhard (2004) cho thấy việc sử dụng quá mức và không hợp lý đất nông nghiệp

đã làm cho đất vùng đồi cao bị bạc màu sau 4 năm sử dụng Đưa đến giảm năng suất cây trồng rõ rệt Theo nghiên cứu cùa Võ Thị Gương và cs (2004) về đất vườn trồng cây ăn trái lên liếp lâu năm đã kết luận rằng đất được lên liếp và canh tác càng lâu năm thì thể hiện càng rõ tính chất bât lợi, cụ thể là pH, hàm lượng chất hữu cơ

N hữu dụng, những nguyên tò vị lượng Cu, Zn, các cation trao đồi và độ bão hòa base dêu có giá tri thấp hơn những vườn có tuổi liếp trẻ hơn Cũng theo một nghiên cưu khác của Châu Minh Khôi và cs (2007), thí nghiệm về hiệu quả của phân hữu

cơ lên đất liếp vườn trồng cam cho thấy bón phân chuồng và bùn bã mía ủ hoai với lượng 10t/ha/năm mỗi loại giúp gia tăng hoạt động của vi sinh vật đất, hàm lượng chất hữu cơ, khả năng hấp thụ và trao đổi cation của đất Bên cạnh đó việc bón phân

2.2.5.2 Chất hữu cơ đối với dinh dưỡng cây trồng

Chất hữu cơ cung cấp lượng dinh dưỡng hữu dụng cho cây trồng, qua khoáng hoá

từ hoạt động của vi sinh vật và là thành phần có ý nghĩa đối với khả năng trao đổi cation trong đất Các hoạt động của vi sinh vật trong đất cũng sử dụng chất hữu cơ như một nguồn năng lượng cho các hoạt động chuyển hoá của chúng (Lefroy, 1995)

Trong cải thiện độ phì nhiêu đất, chất hữu cơ không những cung cấp cho đất các nguyên tố dinh dưỡng đa lượng mà nó còn là một nguồn cung cấp dưỡng chất vi lượng rất đáng kể Không những cung cấp dưỡng chất cho đất, chất hữu cơ còn làm tăng độ hữu dụng của các dưỡng chất Thông qua việc tăng cường khả năng trao đổi cation cho đất, chất hữu cơ làm tăng độ hữu dụng của những chất vi lượng như Ca,

Na, K Khả năng làm tăng tính trung hoà và đệm pH đất của chất hữu cơ cũng giúp làm tăng độ hữu dụng của các dưỡng chất vi lượng trong đất cho cây trồng trong trường hợp đất bị quá chua hoặc quá kiềm (Mark, 1995)

Chất hữu cơ khi bón vào đất sẽ tiếp tục được phân hủy, hoặc khoáng hoá Với nhiều loại phân hữu cơ, hơn phân nửa lượng phân bón vào sẽ khoáng hoá trong năm đầu tiên, nhưng lượng hữu cơ còn lại góp phần có ý nghĩa trong cải thiện tính chất lý hoá đất sẽ duy trì cho đến cuối vụ canh tác Tuy nhiên tốc độ khoáng hoá chất hữu

cơ rất khó dự đoán, vì ảnh hưởng không chỉ bởi tính chất của phân hữu cơ mà còn

do hoạt động của vi sinh vật đất Những yếu tố như loại đất, lịch sử canh tác, loại cây trồng, thời tiết và những quyết định trong quản lý canh tác đều ảnh hưởng đến tốc độ khoáng hoá Với cùng tỷ lệ C/N, tốc độ khoáng hoá đạm ở năm đầu tiên của phân hữu cơ chỉ khoáng từ 10% đến 30% nhưng lượng đạm được cung cấp từ phân hữu cơ sẽ còn tiếp tục khoáng hoá ở những năm tiếp theo (Mark, 1995)

Một số nghiên cứu cho thấy cây trồng hấp thu P hữu cơ hiệu quả hơn đối với P vô

cơ Kết quả này có thể là do hoạt động của vi sinh vật thủy phân P hữu cơ làm tăng

sự hoà tan P Cung cấp chất hữu cơ vào đất là tăng độ hữu dụng của P, đây là kết quả của sự hạn chế thấp nhất tiến trình cố định những hợp chất phosphohumic, sự thay thế các anion phosphate bằng các ion humate, giúp sự cố định P của đất Qua phân tích trong mô cây bắp trồng trong chậu cho thấy có đầy đủ lượng P trong cây ở các nghiệm thức có bón phân hữu cơ, với nghiệm thức không bón phân hữu cơ cần cung cấp cho cây 300 mgP/kg đất, trong khi đó chỉ cần bón 75% phân hữu cơ phối hợp với một lượng phân P hoá học thì duy trì lượng P cho cây trồng phát triển là 0,2 mgP/100g dung dịch đất Chất hữu cơ làm tăng pH đất đối với đất có khả năng đệm thấp và cung cấp một lượng lớn Ca do đó đối với đất bị acid hoá việc bón phân hữu

cơ rất hiệu quả trong cải thiện độ chua của đất Thí nghiệm bón phân hữu cơ trong

12 năm đối với đất trồng bông cải xanh cho thấy có sự gia tăng pH đất có ý nghĩa từ

12

5,6 lên 6,5 đối với nghiệm thức không bón vôi pH và lượng chất hữu cơ trong đất ảnh hưởng đến khả năng hấp thu ion của cây trồng nhất là đối với các ion kim loại, chất hữu cơ tạo phức với Cu giúp giảm độ hữu dụng và tiềm năng gây độc đối với cây trồng Độ hữu dụng của Zn cũng giảm do những humic acid trong chất hữu cơ tạo phức với Zn tạo thành những hợp chất Zn hữu cơ không tan Do đó cũng giảm bớt nguy cơ gây ngộ độc Zn đối với cây (Stratton et al, 1995)

2.2.6 Phân hữu cơ

Phân hữu cơ là các loại phân được sản xuất từ các vật liệu hữu cơ như tàn dư thực vật, rơm rạ, phân súc vật, phân chuồng, phân rác và phân xanh Tận dụng các nguồn chất thải là biện pháp hiệu quả và kinh tế trong giải quyết ô nhiễm chất thải hữu cơ vào đất hoặc nguồn nước từ sản xuất nông nghiệp (Thambirajah, 1993)

Phân hữu cơ là các loại chất hữu cơ sau khi vùi vào đất, phân huỷ và có khả năng cung cấp dinh dưỡng cho cây, quan trọng hơn là phân hữu cơ có khả năng cải tạo đất rất tốt (Vũ Hữu Yêm, 1995; Nguyễn Ngọc Nông, 1999) Lê Văn Khoa và cs (1996) đưa ra một định nghĩa khác, phân hữu cơ được gọi là những chất tươi hay đã hoai có nguồn gốc động thực vật bón vào đất để tăng năng suất cây trồng và tăng độ phì của đất, bao gồm: phân chuồng, than bùn, phân dơi, phân rác, phân xanh

Phân hữu cơ là những vật liệu có tính sinh học cao là kết quả của quá trình phân huỷ chất hữu cơ dưới những điều kiện được kiểm soát Phân hữu cơ được sử dụng nhằm cải thiện tính chất đất và cung cấp dưỡng chất cho cây trồng Bón phân hữu

cơ mang lại nhiều lợi ích cho đất, trong cải thiện chất lượng đất trên vùng đất bạc màu, lượng chất hữu cơ thấp do canh tác liên tục bón phân hữu cơ sẽ giúp tăng lượng chất hữu cơ có ý nghĩa trong đất (Mark, 1995)

Theo nghiên cứu của Mark (1995) bón 10 tấn/ha phân hữu cơ với độ sâu 10 cm lớp đất mặt có 1% chất hữu cơ sẽ làm tăng lượng chất hữu cơ trong đất lên khoảng 25% Nghiên cứu về ảnh hưởng của việc bón phân hữu cơ và vô cơ đối với năng suất bắp và tính chất hoá học đất trên một vùng trồng bắp ở Kenya cho thấy năng suất bắp đạt cao nhất 5,4 - 5,5 tấn/ha đối với nghiệm thức có bón phân hữu cơ so với nghiệm thức đối chứng chỉ đạt cao 1,5 tấn/ha qua bảy vụ trồng Sau hai năm thí nghiệm tổng lượng carbon và đạm trong đất được cải thiện rõ (Daniel, 2000)

Canh tác nông nghiệp với việc sử dụng quá nhiều hoá chất nông nghiệp có thể làm cho đất bị suy thoái, ô nhiễm nguồn nước và không khí Việc tăng cường mối quan tâm đến môi trường trong sản xuất nông nghiệp nhằm giảm thiểu tác động của sản xuất đối với môi trường, chống suy thoái đất là biện pháp được các nhà khoa học quan tâm hiện nay

Sự suy giảm hàm lượng chất hữu cơ trên nhiều loại đất đã trở thành tiến trình chính yếu trong trong hàng loạt tiến trình làm suy thoái đất đặc biệt ở Châu Âu và Địa Trung Hải Đất bị suy thoái sẽ không cung cấp đầy đủ dinh dưỡng Và do đó không thể đảm bảo cho nền sản xuất nông nghiệp bền vững Việc hoàn trả lại cho đất chất thải hữu cơ trong nông nghiệp phải được quan tâm đẩy mạnh Nhiều thí nghiệm trong nghiên cứu này được thực hiện dài hạn từ 3 - 60 năm nhằm mục đích xác định ảnh hưởng của việc tăng cường bón phân hữu cơ và giảm mức độ bón phân hoá học đến độ phì của đất, năng suất cây trồng

và môi trường Kết quả cho thấy bón phân hữu cơ cho mỗi mùa vụ làm tăng sinh khối vi sinh vật lên 100%, tăng hoạt động enzyme lên 30%, tăng 100% carbon hữu cơ so với nghiệm thức chỉ bón phân hoá học Bên cạnh đó, việc bón phân hữu cơ thường xuyên đặc biệt là phân compost sẽ làm tăng độ phì vật lý như tính bền cấu trúc và làm giảm dung trọng Kết quả thí nghiệm còn cho thấy để có hiệu quả cải thiện cao nhất nên bón

13

phân hữu cơ thường xuyên với liều lượng càng cao càng tốt Ngoài ra, bón phân hữu cơ

se giúp cho việc phóng thích phân đạm chậm, tránh gây mất đạm, tăng hạn lượng đạm hữu cơ trong đất lên 90%, đây là nguồn dự trữ của sự khoáng hoá cho những mùa vụ sau, không có hiện tượng trực di nitrate xuống mực nước ngầm và tăng năng suất cây trồng (Mariangela Diacono et al, 2009)

2.2.6.1 Ảnh hưởng của phân hữu cơ đối với tính chất lý, hoá và sinh học đất

Carbon hữu cơ trong đất là chỉ thị chính yếu của chất lượng đất, mỗi thành phần dễ phân huỷ khác nhau của nó đến tầm quan trọng trọng việc xác định độ phì nhiêu hoá học, lý học và sinh học đất Mục đích của đề tài nhằm đánh giá hàm lượng carbon và nitrogen trong đất Sau 18 năm với cơ cấu cây trồng lúa mì - bắp ở miền Bắc Trung Quốc Kết quả thí nghiệm cho thấy hàm lượng Carbon và N đạt cao nhất ở nghiệm thức bón phân hữu cơ, trong khi đó nghiệm thức không bón phân đạt giá trị thấp nhất Bón ½ chất hữu cơ, ½ phân hoá học NPK làm tăng hàm lượng Carbon và N có ý nghĩa so với nghiệm thức chỉ bón phân hoá học (Wei Gong et al, 2009)

Chất hữu cơ có những ảnh hưởng có lợi đối với tính chất lý, hoá và sinh học đất, những yếu tố tác động đến sức sản xuất của đất Việc cung cấp chất hữu cơ vào đất

là khả năng cải thiện cấu trúc đất thông qua sự gia tăng độ phì đoàn lạp bởi sự tương tác giữa vi sinh vật và những thành phần khoáng trong đất Chất hữu cơ cải thiện cấu trúc đất và tăng sự liên kết các hạt đất Sự liên kết này ảnh hưởng đến khả năng thấm của đất, khả năng giữ nước của đất, sự trao đổi khí trong đất, tính bền của đất và sự phát triển của rễ cây trồng Có mối tương quan có ý nghĩa giữa độ bền đoàn lạp và sinh khối của vi sinh vật trong đất Chất hữu cơ cũng giúp làm tăng độ xốp trong đất, tế khổng trong đất được duy trì làm tăng khả năng dự trữ nước trong đất giúp cây trồng phát triển tốt (Coughlan, 1994)

Đất bị nén dẽ làm giảm khả năng thấm nước của đất và ảnh hưởng quan trọng đến

sự tăng trưởng của bộ rễ Sự nén dẽ làm thay đổi một số đặc tính vật lý đất như dung trọng đất, độ chặt, độ xốp, khả năng thấm nước của đất Ảnh hưởng về khả năng và tốc độ thấm nước trong đất nghiêm trọng hơn là sự ảnh hưởng trực tiếp lên

sự phát triển của hệ rễ (Hammel, 1994; Unger & Kaspar, 1994) Do đó, hướng lâu dài và ổn định là tăng cường hàm lượng chất hữu cơ trong đất Chất hữu cơ có tác dụng liên kết các cấu tử trong đất tạo thành khối ổn định hạn chế sự đóng váng trên

bề mặt đất, gia tăng tính thấm nước trong đất

Mặt khác, trong đất bị nén dẽ dung trọng đất cao, tế khổng trong đất giảm, sự phát triển của hệ rễ cây trồng bị hạn chế làm giới hạn khả năng hấp thu dinh dưỡng, nước và cuối cùng là năng suất cây trồng bị giảm Chất hữu cơ sau khi mùn hoá sẽ làm tăng sự kết dính giữa các hạt đất giúp cải thiện cấu trúc, độ bền đoàn lạp và độ xốp của đất điều này giúp cho rễ cây trồng phát triển tốt (Hamblin, 1985)

Chất hữu cơ làm tăng khả năng trao đổi cation trong đất Điều này đặc biệt có ý nghĩa đối với đất cát, loại đất mà chất hữu cơ là nhân tố quan trọng nhất đối với khả năng trao đổi cation Theo nghiên cứu của Willett (1994) trên vùng đất cát ở miền Đông Bắc Thái Lan, chất hữu cơ là thành phần thiết yếu trong gia tăng khả năng trao đổi cation, khả năng đệm của đất

Chất hữu cơ có tác động tốt lên tính chất vật lý đẩt Hàm lượng chất hữu cơ trong đất gia tăng sẽ giúp cải thiện cấu trúc, khả năng thấm của đất, chống được xói mòn

do gió hoặc nước giúp rề phát triển, nảy mầm của hạt Khaleel (1996) khảo sát 42

14

ruộng thí nghiệm tìm thấy sự tương quan có ý nghĩa giữa bón phân hữu cơ và giảm dung trọng dât Tăng hàm lượng chất hữu cơ trong đất giúp tăng độ xốp của đất tăng độ bền của đoàn lạp, giảm dung trọng đất

Khi hàm lượng chất hữu cơ trong đất cao giúp gia tăng mật số cũng như đa dạng của quần thể vi sinh vật đất Đặc biệt khi quần thể nấm gia tăng, các sợi nấm sẽ liên kết các hạt đất lại với nhau, cải thiện độ bền cùa đoàn lạp giúp đất có cấu trúc tốt hơn Hiệu quả của chất hữu cơ lên tính chất vật lý đất quan trọng khác là độ hữu dụng của nước Nhiều kết quà nghiên cứu cho thấy lượng nước hữu dụng giạ tăng cùng với hàm lượng chất hữu cơ trong đất Nhìn chung, đất có cấu trúc bền vững sẽ giúp cải thiện độ xốp của đất hạn chế rửa trôi, giảm xói mòn đất Giúp cây hâp thu chất dinh dưỡng tốt hơn; gia tăng khả năng giữ nước của đất Bởi sự liên kết nước với chất hữu cơ, cải thiện độ thoáng khi của đất bằng cách cung cấp O2 cho rễ cây, tạo ra đường thoát CO2 từ không gian rể; làm gia tăng nhiệt độ đất do mùn có màu sẫm

Chất hữu cơ làm tăng tính hữu dụng của lân (P) P lân hữu dụng gia tăng qua cung cấp chất hữu cơ thông qua nhiều cơ chế Trước hết là sự phóng thích chậm P hữu dụng trong suốt tiến trình phân huỷ chất hữu cơ sẽ là nguồn cung cấp P liên tục, hạn chế sự cố định P Sự hiện diện của chất hữu cơ trong đất giúp giảm một cách có hữu hiệu sự cố định P do cơ chế acid hoá chelate hoá, ví sự phân huỷ chất hữu cơ phóng thích acid hữu cơ và CO2, hai sản phẩm này đều làm giảm pH của đất do tăng độ hoà tan P (Tiessen et al, 1992) Hiệu quả của chất hữu cơ trong cung cấp P cho cây trồng thì khó đánh giá hơn so với đạm vì P phóng thích từ nguồn P hữu dụng có thể bị các phản ứng khác như hấp phụ P, phản ứng kết tủa Tuy nhiên chất hữu cơ ảnh hưởng gián tiếp đến sự cung cấp P cho cây trồng thông qua hoạt động của vi sinh vật hoà tan

P là mycorrhiza

Theo kết quả nghiên cứu Bosuyt et al (2001) tìm thấy rằng sự hô hấp của vi sinh vật gia tăng, hay nói cách khác là hoạt động của vi sinh vật đất tăng cường trong điều kiện chất hữu cơ được thêm vào đất do độ hữu dụng của C và N cao Chất hữu cơ giúp tăng hoạt động và sự đa dạng của vi sinh vật đất Điều này sẽ làm tăng những hoạt động sinh học có lợi của đất, góp phần làm tăng cường sự phóng thích dưỡng chất vào đất trong quá trình phân hủy và mùn hoá (Syers, 1995)

Theo ước tính của các nhà khoa học về vi sinh vật đất, quần thể vi sinh vật đất ở tầng đất canh tác phong phú hơn so với các tầng bên dưới Ở độ sâu khoảng 30 cm lớp đất mặt canh tác qua các nghiên cứu cho thấy có khoảng 2-10 tấn /ha sinh khối của hệ sinh vật đất Hệ sinh vật này đóng vai trò quan trọng trong các tiến trình phân hủy chất hữu cơ, cung cấp dưỡng chất hữu dụng cho cây trồng, giúp đất phát triển cấu trúc, chóng xói mòn và góp phần phục hồi, nâng cao độ phì tự nhiên của đất (Lê Văn Khoa, 2004)

Qua kết quả nghiên cứu của Bossuyt et al (2001) cho thấy hàm lượng nấm trong đất

có tác dụng liên kết các hạt đất lại thành những đoàn lạp lớn Trong khi đó, vi khuẩn trong đất giúp ổn định các hạt sét-thịt trong đất (Tisdall, 1994) Do đó, sự giảm mật

số nấm và vi khuẩn trong đất liếp lâu năm ngoài ảnh hưởng bất lợi đến các tiến trình sinh học như sự khoáng hoá chất hữu cơ trong đất mà còn ảnh hưởng bất lợi về mặt vật lý đất càng chặt, tế khổng trong đất kém, trao đổi khí và vận chuyển dưỡng chất kém gây ra bất lợi cho sự phát triển của rễ và sinh trưởng của cây trồng

Ngoài ra, vi sinh vật có vai trò sản sinh enzyme phân hủy các hợp chất hữu cơ như:

15

cellulase, lignase, chitinase, protase, lipase… Sản sinh các chất kháng sinh giúp rễ

cây kháng bệnh, sản sinh một số chất kích thích sinh trưởng cây trồng: auxin,

giberellin, cytokinin Chất hữu cơ cũng góp phần và sự đa dạng của các nhóm vi

sinh vật trong đất qua đó giúp tăng nhóm vi sinh vật có khả năng đối kháng những

vi sinh vật gây bệnh cho cây trồng (Mark, 1995)

Tính đệm là một trong các yếu tố quan trọng của đất có tính quyết định đến khả năng phát triển của sinh vật trong và trên mặt đất vì khả năng đệm là yếu tố chính trong việc làm giảm nhẹ sự thay đổi về pH và chất dinh dưỡng trong đất Đất có khả năng đệm cao sẽ không bị trở ngại (nhạy cảm) cho sinh vật khi có sự thay đổi về acid và kiềm hóa Như vậy cây trồng sẽ phát triển tối ưu trong môi trường có khả năng đệm cao Việc duy trì và tránh làm ảnh hưởng đến tính đệm khi canh tác là điều rất cần thiết Trong môi trường canh tác, các vật liệu có tính đệm rất khác nhau, mùn là chất có tính đệm cao nhất

Hiệu quả của chất hữu cơ trong cải thiện đặc tính lý, hóa, sinh học thì khả năng làm gia tăng tính đệm cũng rất quan trọng Theo FIaig (1996), vai trò chất hữu cơ giúp cải thiện điều kiện phát triển đối với cây trồng, khi một số yếu tố của môi trường đạt thấp hơn hoặc cao hơn khoảng tối hảo Hay nói một cách khác hơnlà vai trò chất hữu cơ giúp duy trì diều kiện cho năng suất tối hảo

Chất hữu cơ làm tăng tính đệm của đất nghĩa là giúp đất ít có khuynh hướng biến chuyển đột ngột Do đặc tính giao trạng của chất mùn khi chất hữu cơ biến đổi, các cation H+ sẽ bị ngoại hấp trước khi gia tăng làm đất giảm chua Một nghiên cứu khác cũng cho rằng khả năng trung hòa và đệm pH của chất hữu cơ cũng giúp làm tăng độ hữu dụng của các dưỡng chất vi lượng trong đất cho cây trồng trong trường hợp đất quá chua hay quá kiềm (Mark, 1995)

2.2.6.2 Hiệu quả của phân hữu cơ cải thiện chất lượng đất và năng suất cây trồng

Chất hữu cơ là nhân tố không thể thiếu trong canh tác để đạt hiệu quả cao Tuy nhiên với tình hình sản xuất tăng vụ như hiện nay, hàng năm đã tiêu hao một lượng lớn chất hữu cơ trong đất Đất không có thời gian phục hồi vì phải canh tác liên tục nên chất hữu cơ trong đất ngày càng suy kiệt Do đó phân hữu cơ là nguồn cung cấp chất hữu cơ chính để tăng cường chất hữu cơ trong đất Phân hữu cơ bón vào đất sau khi được phân giải sẽ cung cấp cho đất các chất khoáng làm phong phú thêm nguồn dinh dưỡng cần thiết cho cây trồng Hiện nay phân hữu cơ là nguồn phân quí trong sản xuất nông nghiệp bền vững do những đặc tính có lợi của nó trong việc cải tạo đất

Phân hữu cơ luôn chứa các chất dinh dưỡng cần thiết cho cây trồng như: đạm, lân, kali, magie, natri và các nguyên tố vi lượng khác nhưng hàm lượng không cao, đây

là một ưu điểm mà không có một loại phân hoá học nào có được Ngoài ra, nó còn cung cấp chất mùn làm cho cấu trúc đất ngày càng tốt hơn như đất tươi xốp giúp cho bộ rễ phát triển nhanh hơn, hạn chế bốc hơi nước, chống xói mòn (Lê Văn Trí, 2002)

Bón phân hữu cơ cho đất sẽ làm tăng hàm lượng chất hữu cơ đất Sự phân giải hữu

cơ tạo ra các acid hữu cơ Các acid hữu cơ này sẽ liên kết với Fe, Al, Ca trong các hợp chất phosphate khó tan và chuyển nó vào hợp chất không bền vững (Phạm Tiến Hoàng, 2003) Bón phân hữu cơ giúp cải thiện cấu trúc đất như làm mất độ cứng, làm gia tăng khả năng giữ nước, nhiệt độ đất, cải tạo độ thoáng Ngoài ra bón phân hữu cơ

Các vật liệu hữu cơ được phân huỷ trong đất do hoạt động của vi sinh vật, vì thế những yếu tố ảnh hưởng đến chúng thì rất quan trọng trong việc chuyển hoá vật liệu hữu cơ, những yếu tố ảnh hưởng là nhiệt độ, ẩm độ, điều kiện thoáng khí, dinh dưỡng trong đất (Wolfgang Flaig, 1984)

Phân hữu cơ sau khi bón vào đất được phân giải sẽ cung cấp thêm các chất khoáng

đa lượng, trung lượng và vi lượng cần thiết cho cây Khi bổ sung phân hữu cơ vào đất giúp tăng hàm lượng đạm hữu cơ dễ phân huỷ và đạm hữu dụng trong đất cung cấp thêm cho đất một số nguyên tố vi lượng cần thiết cho cây trồng như Cu, Zn Cây có thể hút một lượng nhỏ chất hữu cơ dưới dạng amino acid, thông thường thì có thể hút dưới dạng muối khoáng có được từ sự khoáng hoá chất hữu cơ (Võ Thị Gương và cs, 2004)

Bón hoàn toàn phân hữu cơ rơm rạ sẽ làm năng suất lúa tăng 16% so với hoàn toàn không bón phân Bón kết hợp phân hữu cơ với phân hoá học sẽ tăng năng suất lúa 22% (Nguyễn Ngọc Hà, 2000) Để đảm bảo năng suất ổn định thì phân hữu cơ chiếm ít nhất là 25% trong tổng số dinh dưỡng cung cấp cho cây (Bùi Đình Dinh, 1984) Ngoài ra, khi dùng phân hữu cơ đơn thuần hoặc kết hợp phân hữu cơ với phân hoá học sâu bệnh sẽ xuất hiện trễ hơn và ít gây thiệt hại hơn (đặc biệt là đốm vằn) so với chỉ sử dụng phân hoá học đơn thuần (Nguyễn Ngọc Hà, 2000)

Theo Akio Inoko (1984), bón 20 tấn phân chuồng/ha sẽ cung cấp 78 kg N, 17 kg P

và 6 kg K Nhiều thí nghiệm cũng đã chứng minh nếu muốn có năng suất cao nhất, phải có sự phối hợp dinh dưỡng giữa phân khoáng và phân hữu cơ Theo kết quả nghiên cứu của Akio Inoko (1984), tại Nhật Bản thì phân hữu cơ là nguồn cung cấp dinh dưỡng có hiệu quả cao cho lúa ở đất không bón phân hay bón phân khoáng với liều lượng thấp Nếu chỉ bón phân khoáng đơn thuần thì không thể đạt được năng suất cao, độ phì nhiêu của đất dần dần giảm xuống

Theo Nguyễn Ngọc Hà (2000), bón hoàn toàn phân hữu cơ rơm rạ sẽ làm năng suất lúa tăng 16% so với hoàn toàn không bón phân Bón kết hợp phân hữu cơ với phân hoá học sẽ làm tăng năng suất lúa 22% Theo Bùi Đình Dinh (1984) để đảm bảo năng suất

ổn định thì phân hữu cơ chiếm ít nhất là 25% trong tổng số dinh dưỡng cung cấp cho cây

Ngoài ra khi dùng phân hữu cơ đơn thuần hoặc khi kết hợp phân hữu cơ với phân hoá học sâu bệnh sẽ xuất hiện trễ hơn và gây thiệt hại ít hơn (đặc biệt là bệnh đốm vằn) so với chỉ sử dụng phân hoá học đơn thuần (Nguyễn Ngọc Hà, 2000)

2.2.6.3 Vai trò của phân hữu cơ trong phát triển nông nghiệp bền vững

Dân số gia tăng làm cho thâm canh ngày càng mở rộng trong hầu hết các hệ thống nông nghiệp Ở các vùng đất thấp, sản xuất lúa tăng một cách nhanh chóng đồng

17

thời với việc sử dụng một khối lượng lớn phân bón vô cơ Phân hoá học ra đời làm cho năng suất cây trồng đạt được một bước nhảy kỳ diệu, song việc bón nhiều phân hoá học là nguyên nhân dẫn đến môi trường và chất lượng sản phẩm suy giảm (Vũ Hữu Yêm, 1995) Hiện nay các vùng nông nghiệp nhiệt đới đang đối mặt với hai vấn đề chính: sản lượng lương thực trên đầu người giảm trong khi đó sự suy thoái của môi trường lại gia tăng Do đó, trong một thập kỷ trở lại đây, chất hữu cơ và sự bền vững của tài nguyên đất rất được quan tâm trong hệ thống nông nghiệp Chất hữu cơ trong đất đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển bền vững này (Võ Thị Gương, 2005)

Bón phân đầy đủ và cân đối để có năng suất cây trồng cao, chất lượng sản phẩm tốt, không làm suy kiệt và ô nhiễm môi trường, đồng thời sản xuất có lãi Đó là mục tiêu của nền nông nghiệp bền vững Để đạt được mục tiêu này, việc duy trì một lượng đủ chất hữu cơ trong đất sẽ chỉ thị cơ bản trong việc phát triển các hoạt động quản lý đất đai thích hợp Tuy nhiên, Greenland (1988) đã nhấn mạnh rằng việc đạt được một lượng đủ chất hữu cơ trong đất phụ thuộc vào nhiều yếu

tố như loại đất, hệ thống canh tác và điều kiện môi trường

Việc thiết lập một lượng chất hữu cơ hợp lý cho hệ thống nông nghiệp sẽ là một khởi đầu hợp lý cho những hoạt động phù hợp đối với nguồn hữu cơ bổ sung vào đất và sự phân hủy để duy trì lượng chất hữu cơ tối hão Hơn nữa trong điều kiện khí hậu nhiệt đới, quá trình phân hủy chất hữu cơ xảy ra tương đối mạnh do đó việc duy trì đủ lượng chất hữu cơ bằng cách cân bằng giữa lượng chất hữu cơ thêm vào và lượng mất đi là một vấn đề thiết yếu (Syers, 1995)

2.2.6.4 Một số kết quả nghiên cứu về hiệu quả phân hữu cơ trong cải tạo chất

lượng đất và năng suất cây trồng

Kết quả nghiên cứu của Tariq Aziz1 et al, (2010) cho thấy, khi Phân bón hữu cơ

giúp cải thiện đặc tính lý, hoá, sinh học đất và dinh dưỡng cho cây trồng Thí nghiệm được thực hiện trên cây bắp, lượng phân hữu cơ sử dụng 10 tấn/ha Kết quả cho thấy các nghiệm thức bón phân hữu cơ gia tăng hàm lượng chất hữu cơ, lân, kali ở trong đất và sự hấp thụ N, P, K của cây trồng, cải thiện chiều cao cây, trọng lượng rễ so với nghiệm thức đối chứng không bón phân hữu cơ

Theo Robert L Fleming et al, (2006), Thí nghiệm được thực hiện trong 5 năm với

42 vị trí nghiên cứu Kết quả cho thấy cây trồng ảnh hưởng sinh trưởng, độ phì nhiêu của đất giãm đáng kể nếu chúng ta không cung cấp chất hữu cơ trở lại cho đất

Kết quả nghiên cứu ở Nigeria trên cây ngũ cốc cho thấy, thí nghiệm được tiến hành

3 năm khi bón phân heo sẽ làm cho dung trọng và nhiệt độ đất giảm khác biệt có ý nghĩa và làm tăng độ xốp và độ ẩm đất so với nghiệm thức đối chứng không bón phân heo Ngoài ra làm tăng hàm lượng chất hữu cơ trong đất và khác biệt có ý nghĩa, và tăng hàm lượng N, P, K, Ca, Mg trong đất và lá, chiều cao cây, trọng lượng rễ và năng suất khác biệt có ý nghĩa so với nghiệm thức đối chứng, trong đó năng suất tăng 39% (Agbede et al, 2008)

Một số nghiên cứu về hiệu quả cải thiện đất canh tác nông nghiệp bằng phân hữu cơ

ở ĐBSCL cho thấy về mặt hoá học, sinh học và vật lý đất được cải thiện rõ rệt, hơn nữa các chỉ tiêu về sinh trưởng của cây trồng, năng suất và chất lượng sản phẩm đều đạt hiệu quả cao Theo Hồ Văn Thiệt (2006) kết quả cải thiện sự suy thoái đất bằng

18

cách bón phân hữu cơ trên đất vườn trồng cây ăn trái cho thấy pH đất tăng rõ rệt từ 3,9 lên 4,3 lượng đạm hữu cơ dễ phân hủy từ 5,6 tăng lên 10,7 mg/kg đất, lân dễ tiêu từ 4,6 tăng lên 20,3 mgP/100g đất, phần trăm base bão hoà tăng từ 34,5% đến 61,4%, các cation trao đổi tăng một cách có ý nghĩa, hô hấp đất tăng, độ bền của đất tăng từ 27 lên 53,5 độ nén dẽ của đất giảm có ý nghĩa Hiệu quả cải tạo đất của phân hữu cơ cũng được thể hiện qua cải thiện sự sinh trưởng của bắp rau như tăng chiều cao và tăng sinh khối cây, khác biệt có ý nghĩa thống kê so với đối chứng Chiều cao cây ở các lô có phân bón hữu cơ cao hơn so với đối chứng từ 19 - 25%, sinh khối cao hơn đối chứng từ 20 - 40% (Ngô Thi Hồng Liên, 2007)

Kết quả nghiên cứu của Dương Minh Viễn và Võ Thị Gương (2006) bón phân hữu

cơ từ bã bùn mía cho đất phèn vùng trồng mía cho thấy hàm lượng Al trao đổi và Al liên kiết hữu cơ giảm đáng kể theo lượng tăng của phân bã bùn mía, hàm lượng Pi (lân vô cơ) dễ tiêu trong đất tăng lên đáng kể so với không bón với phân cải thiện Pi

dễ tiêu trên đất phèn

Theo Phạm Tiến Hoàng (2003) vai trò của phân hữu cơ trong việc điều hoà dinh dưỡng trong đất khá rõ ở nhiều yếu tố, trong đó rõ nét nhất là việc chuyển hoá lân khó tan thành lân dễ tan cung cấp lân cho cây trồng Với tác động của các lượng phân khác nhau cho thấy lân tổng số và lân dễ tiêu tăng lên rõ rệt

Kết quả nghiên cứu của Nguyễn Xuân Thành và Nguyễn Hạ Văn (2004) cho thấy ở các nghiệm thức được bón phân hữu cơ vi sinh không chỉ làm tăng pH, giảm độ chua của đất, mà còn làm tăng hàm lượng các chất dinh dưỡng tổng số và dễ tiêu trong đất, cải thiện hệ vi sinh vật đất, tăng số lượng vi sinh vật hữu ích trong đất Nhất là ở các nghiệm thức được bón phân hữu cơ vi sinh đa chức năng các chỉ số về dinh dưỡng đất, mật độ vi sinh vật đất luôn luôn cao hơn ở các công thức bán các loại phân khác, đặc biệt là vi khuẩn cố định Nitơ phân tử gấp hơn 2 lần so với ở công thức nền

Kết quả nghiên cứu của Tran Thi Ngoc Son và Ramaswami (1997) khi bón phế phẩm nông nghiệp hữu cơ trên đất sét nặng, độ phì nhiêu đất gia tăng, hàm lượng các chất

đa lượng như N, P, K và các nguyên tố đa lương và vi lượng đã tăng rất đáng kể đưa đến sự hấp thu dinh dưỡng của cây trồng thuận lợi và năng suất được năng cao từ 15% - 23% so với không bón Kết quả nghiên cứu của Luu Hong Man et al, (2007) bón hoàn toàn phân hữu cơ rơm rạ (6 tấn/ha) gia tăng năng suất lúa so với đối chứng không bón phân 13,52% trong vụ Hè Thu và 5,50% trong vụ Đông Xuân Trong khi đó, bón hoàn toàn phân hoá học (NPK) cho năng suất cao hơn đối chứng 44,19% trong vụ Hè Thu và 26,7% trong vụ Đông Xuân Những nghiệm thức nơi

mà phân hữu cơ rơm rạ được bón kết hợp với phân hoá học (NPK) cho năng suất cao hơn đối chứng từ 37,18% - 49,30% trong vụ Hè Thu và từ 27,20% - 29,36% trong vụ Đông Xuân

Kết quả nghiên cứu của Phạm Thị Phấn và Nguyễn Kim Chung (2005) cho thấy qua

2 vụ năng suất lúa trung bình có chiều hướng gia tăng ở các nghiệm thức bón phân hoá học cao và năng suất lúa giảm ở các nghiệm thức bón phân hoá học giảm, tuy nhiên xét về hiệu quả kinh tế, nghiệm thức bón phân hóa học với liệu lượng thấp có hoặc không có kết hợp với phân hữu cơ (rơm ủ hoai mục) cho hiệu quả kinh tế cao hơn nghiệm thức bón phân hoá học cao hoặc không có kết hợp với phân hữu cơ Kết quả nghiên cứu của Võ Thị Gương và cs (2002) cũng cho thấy năng suất lúa vụ Đông Xuân trên đất phù sa ở Tam Bình có khuynh hướng gia tăng rõ khi bón các dạng phân Cropmaster Trên đất phèn tại Hoà An - Phụng Hiệp sử dụng chế phẩm

19

Cropmaster kết hợp 1/2 hoặc 1/3 lượng phân đơn cho năng suất tương đương với sử dụng phân Ure, Supper P và KCl Tuy năng suất không tăng hơn so với đối chứng nhưng chi phí đầu tư phân bón thấp hơn Vụ Hè Thu ở 2 điểm nghiên cứu trên việc bón phân hữu cơ cho năng suất lúa khác biệt không ý nghĩa nhưng giá thành phân bón của công thức sử dụng phân hữu cơ thấp, giúp nông dân giảm chi phí đầu tư và tăng lợi nhuận

2.3 CÂU HỎI NGHIÊN CỨU

1) Áp dụng biện pháp luân canh lúa với cây trồng cạn giúp cải thiện năng suất lúa như thế nào?

2) Bón phân hữu cơ giúp phục hồi độ phì nhiêu của đất và năng suất lúa ra sao?

20

CHƯƠNG 3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1 MẪU NGHIÊN CỨU

Thời gian và địa điểm nghiên cứu: Thí nghiệm đồng ruộng được thực hiện trong

vụ Thu Đông 2017 và Đông Xuân 2017 - 2018, tại ấp Mỹ Lợi, xã Thiện Mỹ, huyện

Trà Ôn, tỉnh Vĩnh Long (Hình 3.1) Mô hình luân canh lúa và đậu nành được thực

hiện trên vùng đất phù sa có lịch sử canh tác thâm canh lúa (3 vụ/năm) Các đặc tính

lý, hóa học đất của đất thí nghiệm được phân tích nhằm đánh giá hiệu quả cải thiện chất lượng đất và năng suất lúa khi tác động thay đổi hệ thống canh tác từ thâm canh lúa sang luân canh lúa - màu, kết hợp với bổ sung phân hữu cơ trong canh tác lúa

Hình 3.1: Bản đồ địa điểm bố trí thí nghiệm tại ấp Mỹ Lợi, xã Thiện Mỹ, huyện Trà

Ôn, tỉnh Vĩnh Long (9°57'13.07" N, 105°55'58.01" E) (Nguồn Google Earth)

3.2 THIẾT KẾ NGHIÊN CỨU

Phương pháp bố trí thí nghiệm: Thí nghiệm được bố trí theo khối hoàn toàn ngẫu

nhiên với 4 nghiệm thức, 3 lần lặp lại (4 NT x 3 lặp lại = 12 lô thí nghiệm với diện tích mỗi lô là 25 m2

) Thí nghiệm được thực hiện trong vụ Thu Đông 2017 và Đông Xuân 2017 - 2018, các nghiệm thức thí nghiệm được trình bày trong (Bảng 3.1) với

các hệ thống cây trồng như sau:

Bảng 3.1: Các nghiệm thức thí nghiệm luân canh lúa-đậu nành kết hợp bón phân

hữu cơ

Nghiệm thức Hệ thống cây trồng Phân hữu cơ

3 Lúa-Đậu nành-Lúa Không hữu cơ

NT1: Lúa-Lúa-Lúa, Không hữu cơ

NT2: Lúa-Lúa-Lúa, bón hữu cơ - 2 tấn/ha

NT3: Lúa-Đậu nành-Lúa, Không hữu cơ

NT4: Lúa-Đậu nành-Lúa, bón hữu cơ - 2 tấn/ha

- Các ô trống là những nghiệm thức khác trong nghiên cứu của chương trình VLIR

3.3 CÔNG CỤ NGHIÊN CỨU

Các vật liệu dùng trong thí nghiệm

* Giống lúa: Giống lúa sử dụng trong thí nghiệm là IR 50404, được nông dân tại

vùng thí nghiệm sử dụng phổ biến để gieo sạ Hạt giống được sạ lan với lượng giống là 200 kg/ha (0,5 kg/25 m2)

Bảng 3.2: đặc tính giống lúa IR 50404

Thời gian sinh trưởng 85 - 90 ngày

Chiều cao cây 85 - 90 cm

Đặc tính khác Thấp cây, Khả năng đẻ nhánh khá, tỷ lệ hạt chắc cao

Bón phân vô cơ được sử dụng như sau:

 Liều lượng bón: vụ Thu Đông 2017 là 80 N - 45 P2O5 - 30 K2O; vụ Đông Xuân

2017 - 2018 là 100 N - 45 P2O5 - 30 K2O Công thức phân vô cơ được sử dụng theo khuyến cáo của Bộ môn Khoa học Đất và Bộ môn Khoa học Cây Trồng,

Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng, Trường Đại học Cần Thơ

 Thời gian bón: bón lót trước khi sạ, bón thúc ở giai đoạn 10 ngày, 21 ngày và 40 ngày sau khi sạ

22

Bảng 3.3: Thời điểm và liều lượng bón phân cho lúa

* Đậu nành (trồng trong vụ Xuân Hè 2017)

* Phân hữu cơ: Phân hữu cơ sử dụng là phân bò + rơm ủ với tỷ lệ 50 : 50 + nấm

Tricoderma ĐHCT (phân hữu cơ được ủ theo quy trình ủ phân hữu cơ của Bộ môn

Khoa Học Đất) Khi làm đất, phân hữu cơ được bón lót đầu mỗi vụ và cày vùi ở độ sâu 15 cm, Hàm lượng dinh dưỡng trong phân hữu cơ được trình bày ở (Bảng 3.4) Lượng phân bón: 2 tấn/ha phân hữu cơ ủ hoai sau khi quy về ẩm độ 30%

Bảng 3.4: Thành phần dinh dưỡng có trong phân hữu cơ

* Phân vô cơ: Các loại phân vô cơ được sử dụng trong thí nghiệm này là Super

Lân, Đạm Cà Mau (46% N), DAP (18% N, 46% P2O5), KCl (60% K2O) Liều lượng phân vô cơ được sử dụng theo khuyến cáo của Bộ môn Khoa học Đất và Bộ môn Khoa học Cây Trồng, Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng, Trường Đại học

Cần Thơ

* Kỹ thuật chăm sóc thí nghiệm: Tưới tiêu, phòng trừ sâu bệnh khi cần thiết và

chăm sóc được thực hiện giống nhau ở các nghiệm thức

* Công cụ thu thập và phân tích mẫu: sử dụng các trang thiết bị, máy móc dùng

để thu thập và phân tích mẫu đất, mẫu cây tại phòng thí nghiệm Hóa, lý và Phì

nhiêu đất, bộ môn Khoa Học Đất, ĐH Cần Thơ

3.4 TIẾN TRÌNH NGHIÊN CỨU

23

2 Thực hiện thí nghiệm đồng

ruộng

Bộ số liệu thu thập từ thí nghiệm đồng ruộng

3/2017 - 3/2018

3 Phân tích mẫu, tính toán số

liệu, phân tích thống kê Bộ số liệu và báo cáo kết quả

3.5.1 Thu thập mẫu: Thu thập các số liệu hóa - lý đất và cây trồng

* Phương pháp thu mẫu chỉ tiêu vật lý đất: Mẫu đất cuối vụ được tiến hành lấy

bằng các ống ring tại 2 vị trí khác nhau trên cùng một lô thí nghiệm ở các độ sâu 0 -

15 cm và 15 - 30 cm trên một lô thí nghiệm mang về phòng thí nghiệm để phân tích dung trọng, độ xốp, riêng mẫu đất xáo trộn được lấy bằng khoan ngắn (dài 20 cm) ngẫu nhiên trên từng lô, tại nhiều vị trí ở độ sâu 0 - 15 cm, (5 vị trí trên lô)

* Phương pháp thu mẫu chỉ tiêu hóa học đất: mẫu được thu tại nhiều vị trí ở độ

sâu 0 - 15 cm (5 vị trí trên lô), sau đó trộn đều, mang về phòng thí nghiệm để khô tự nhiên trong không khí, nghiền mịn để phân tích

* Chỉ tiêu phân tích như sau:

 Mẫu đất đầu vụ: pH, EC, CHC, (N, P, K) tổng số, N hữu dụng, P hữu dụng, K trao đổi, CEC, sa cấu (đầu vụ thí nghiệm vào tháng 2 năm 2017)

 Mẫu đất thu cuối vụ Thu Đông 2017 và cuối vụ Đông Xuân 2017 - 2018: pH, %CHC,

N hữu dụng, P hữu dụng, K trao đổi - Dung trọng, độ xốp Thời điểm thu mẫu trình bày ở (Bảng 3.6)

Bảng 3.6: Thời điểm thu mẫu đất cuối vụ Thu Đông 2017 và Đông Xuân 2017 - 2018

3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2Đậu Nành được trồng ở vụ Xuân Hè 2017 - - - -

20182017

Vụ mùa được thực hiện

* Thu mẫu nông học của cây lúa bao gồm:

- Năng suất (tấn/ha) được ghi nhận trong diện tích 5 m2 (2 m x 2,5 m) của từng ô, cân trọng lượng hạt chắc, giê sạch, phơi khô và cân trọng lượng của mẫu, sau đó xác định năng suất của lúa tại ẩm độ 14%

- Sinh khối rơm rạ: cắt sát gốc rạ trong ô thu mẫu có diện tích 5 m2, cân sinh khối, đem về sấy khô sau đó cân và quy chuẩn sinh khối trên hecta

- Xác định thành phần năng suất lúa:

+ Số bông/m2: Đếm tổng số bông trong mỗi khung (0,25 m2 x 4 khung trên mỗi lô)

+ Số hạt/bông: Tổng số hạt thu được/tổng số bông thu được trên đơn vị diện

24

tích

+ Tỷ lệ hạt chắc: (Tổng số hạt chắc/tổng số hạt) x 100%

+ Trọng lượng 1000 hạt: Cân trọng lượng 1000 hạt của mỗi nghiệm thức

3.5.2 Phương pháp phân tích các chỉ tiêu hóa học đất và vật lý đất

Các mẫu đất thí nghiệm được phân tích tại phòng thí nghiệm Hóa, Lý và Phì nhiêu Đất, Bộ môn Khoa học Đất, Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng, Trường Đại học Cần Thơ Các phương pháp phân tích một số tính chất hóa học đất được trình bày ở (Bảng 3.7)

Bảng 3.7: Các phương pháp phân tích mẫu đất

STT Chỉ tiêu Đơn vị tính Nguyên lý phân tích

K2Cr2O7 + H2SO4 và xác định lượng thừa K2Cr2O7 sau khi oxy hóa C hữu cơ bằng dung dịch FeSO4

Đạm tổng số được vô cơ hóa bằng hỗn hợp CuSO4, Se và K2SO4 và được xác định bằng phương pháp chưng cất Kjeldahl

6 N hữu dụng mg/kg

Đạm hữu dụng được trích bằng dung dịch 2M KCl với tỷ lệ đất: dung dịch = 1:10 Hàm lượng N-NH4+ trong dung dịch trích được xác định bằng cách đo cường độ màu trên máy so màu quang phổ tại bước sóng 640nm N-NO3- được xác định bằng cách đo cường độ màu trên máy so màu quang phổ tại bước sóng 430nm

8 Lân tổng số %P2O5

Được xác định bằng cách vô cơ hóa mẫu đất bởi hỗn hợp axit H2SO4 và HClO4 đậm đặc để chuyển tất cả các hỗn hợp vô cơ và hữu cơ trong đất thành dạng H3PO4 hòa tan Hàm lượng

P trong mẫu được đo trên máy so màu quang phổ có bước sóng 880nm

so màu quang phổ ở bước sóng 880 nm

(Olsen et al., 1982)

Trích bằng BaCl2 TEA pH:0.1 trao đổi với MgSO4 0.02N và chuẩn độ MgSO4

dư thừa bằng EDTA 0.01M

11 K trao đổi meq/100g Trích bằng BaCl2 0,1M trên máy hấp

Staff, 1998)

13 Dung trọng

g/cm3

Xác định bằng ống trụ kim loại đất ngoài đồng ở trạng thái tự nhiên Sấy khô kiệt để tính trọng lượng

26

CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 4.1 ĐẶC TÍNH ĐẤT THÍ NGHIỆM

Kết quả (Bảng 4.1) cho thấy, vùng đất phù sa có lịch sử canh tác lúa ba vụ trên 20 năm, tại huyện Trà Ôn, tỉnh Vĩnh Long, thuộc nhóm đất phù sa bạc màu với sa cấu sét pha thịt Theo hệ thống phân loại đất WRB (Võ Quang Minh, 2006), được đánh giá là biểu loại đất Eutri-Plinthic-Gleysols Giá trị pH = 4,63 được đánh giá hơi chua, EC đất thấp (1,08 mS/cm) không ảnh hưởng đến sinh trưởng của cây lúa, hàm lượng chất hữu cơ được đánh giá mức trung bình theo thang đánh giá của Metson (1961) Theo Apal Agricultural laboratory (2016) đạm tổng số (0,17%) ở mức thấp Theo Lê Văn Căn (1978) hàm lượng lân tổng số giàu (0,13% P2O5), hàm lượng lân dễ tiêu cao (40,53 mg/kg) (Nguyễn Xuân Cự và cs., 2000) Hàm lượng Ktổng sốtrung bình (1,48% K2O), hàm lượng Ktrao đổi trung bình, khả năng trao đổi cation khá Nhìn chung, đặc tính đất ở huyện Trà ôn thích hợp cho trồng lúa và các loại cây màu (đậu, mè,….)

Bảng 4.1: Một số đặc tính lý hoá học của tầng mặt (0 - 15 cm) đất thâm canh

lúa ba vụ trước khi bố trí thí nghiệm luân canh cây trồng tại huyện Trà ôn, tỉnh Vĩnh Long

27

4.2 ẢNH HƯỞNG CỦA LUÂN CANH CÂY TRỒNG VÀ PHÂN HỮU CƠ ĐẾN ĐẶC TÍNH LÝ HÓA HỌC CỦA ĐẤT LÚA THÂM CANH 03 VỤ TẠI HUYỆN TRÀ ÔN, TỈNH VĨNH LONG

4.2.1 pH đất

Kết quả phân tích được trình bày (Bảng 4.2) cho thấy, pH đất giữa các nghiệm thức biến động từ 5,22 đến 5,35 (vụ Thu Đông 2017), vụ Đông Xuân dao động từ 5,47 đến 5,68 Theo thang đánh giá Brady (1990), pH đất của các nghiệm thức ở mức chua vừa Giá trị pH ở các nghiệm thức khác biệt không có ý nghĩa thống kê Kết

quả này phù hợp với nghiên cứu của Isabel Greenberg et al, (2017) và Nisha Verma

and Sneh Goyal (2018) cho thấy bón phân hữu cơ cho đất không làm thay đổi pH đất đáng kể so với việc canh tác không bón phân hữu cơ Nghiên cứu của Võ Thị Gương (2010) cũng cho thấy sử dụng phân hữu cơ sau một năm thử nghiệm, pH vẫn chưa được cải thiện Ở thí nghiệm này, pH đất sau thí nghiệm tăng khoảng 0,42

- 0,59 đơn vị so với pH đất trước thí nghiệm, điều này có thể là do tác động của phân bón, cây trồng và việc quản lý nước tưới trong các mô hình canh tác

Bảng 4.2: Giá trị pH đất cuối vụ Thu Đông 2017 và Đông Xuân 2017 - 2018

TĐ 2017 ĐX 2017-2018

Hai lúa một vụ màu (đậu nành) có bón 2 tấn PHC 5,34 5,68

*: Khác biệt thống kê ở mức ý nghĩa 5%

ns: khác biệt không có ý nghĩa thống kê ở mức 5%

4.2.2 Hàm lượng chất hữu cơ

Kết quả trình bày ở (Bảng 4.3) cho thấy, hàm lượng chất hữu cơ trong đất ở nghiệm thức canh tác 3 vụ lúa liên tục đạt thấp nhất so với các nghiệm thức khác Nghiệm thức thâm canh 3 vụ lúa nhưng có bón hữu cơ và nghiệm thức lúa luân canh với đậu nành kết hợp bón phân hữu cơ giúp tăng chất hữu cơ trong đất khác biệt có ý nghĩa đối với nghiệm thức canh tác lúa liên tục ở cả 2 vụ Thu Đông 2017 và Đông Xuân

2017 - 2018

Điều này này cho thấy việc cung cấp chất hữu cơ vào đất và luân canh cây trồng giúp cải thiện hàm lượng chất hữu cơ trong đất Kết quả này phù hợp với các nghiên cứu của

Dương Minh Viễn và cs (2005); Châu Minh Khôi và cs (2007); Võ Thị Gương và cs

(2010), cho thấy bón 10 tấn/ha phân hữu cơ từ bã bùn mía và phân chuồng kết hợp với phân vô cơ trên đất trồng rau màu, đất liếp vườn cho thấy sự gia tăng rõ rệt hàm lượng

chất hữu cơ trong đất Kết quả thí nghiệm của Hellal et al (2015) and Magda et al

(2015) kết luận hàm lượng chất hữu cơ trong đất đã tăng lên nhờ bổ sung vật liệu hữu cơ cho đất, sự gia tăng chất hữu cơ đã giúp năng suất cây trồng gia tăng đáng

kể, sự gia tăng nhiều hơn khi bón kết hợp phân hữu cơ và phân khoáng Hàm lượng chất hữu cơ trong đất ở vụ Đông Xuân 2017 - 2018 có chiều hướng cao hơn vụ Thu Đông 2017 ở tất cả các nghiệm thức, điều này có thể là do việc quản lý rơm rạ sau khi thu hoạch ở vụ lúa trước đã góp phần làm gia tăng hàm lượng CHC trong đất