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

Trong điề u kiệ n nề n nông nghiệ p thâm canh cao, sử dụ ng nhiề u phânkhoáng làm cho đấ t ngày càng bị axit hóa mạ nh.. Sự dị ch chuyể n thủ y phân củ a các cation bazơ và cung cấ p thê

LUẬ N VĂN THẠ C SĨ KHOA HỌ C

NGƯ Ờ I HƯ Ớ NG DẪ N KHOA HỌ C

TS Trầ n Thị Tuyế t Thu

Hà Nộ i - 2020

LỜ I CẢ M Ơ N

Để hoàn thành luậ n văn này, họ c viên xin chân thành cả m ơ n các thầ y cô trong

Bộ môn Tài nguyên và Môi trư ờ ng đấ t, Khoa Môi trư ờ ng, Trư ờ ng Đạ i họ c Khoa họ c

Tự nhiên đã giả ng dạ y, chỉ bả o và tạ o điề u kiệ n cho họ c viên trong suố t quá trình họ c

tậ p và hoàn thiệ n luậ n văn thạ c sĩ

Đặ c biệ t là sự hư ớ ng dẫ n tậ n tình, chu đáo và nhữ ng đóng góp quý báu về

chuyên môn khoa họ c và kỹ năng làm việ c củ a TS Trầ n Thị Tuyế t Thu cán bộ

giả ng dạ y củ a Bộ môn Tài nguyên và Môi trư ờ ng đấ t, Khoa Môi trư ờ ng, Trư ờ ng Đạ i

họ c Khoa họ c Tự nhiên, Đạ i họ c Quố c gia Hà Nộ i

Đồ ng thờ i, họ c viên xin trân trọ ng cả m ơ n đề tài QG.16.19 đã tạ o mọ i điề ukiệ n thuậ n lợ i và hỗ trợ toàn bộ kinh phí trong quá trình đi thự c đị a, khả o sát, phỏ ng

vấ n điề u tra xác đị nh các tính chấ t cơ bả n củ a đấ t, thự c hiệ n thí nghiệ m cả i tạ o độchua trong đấ t trồ ng cam Cao Phong, tỉ nh Hòa Bình

Cuố i cùng họ c viên xin gử i lờ i cả m ơ n đế n gia đình, ngư ờ i thân và bạ n bè,nhữ ng ngư ờ i đã luôn độ ng viên, giúp đỡ , tạ o mọ i điề u kiệ n về vậ t chấ t và tinh thầ ncho họ c viên trong suố t thờ i gian họ c tậ p và làm luậ n văn

Họ c viên xin trân trọ ng cả m ơ n mọ i sự giúp đỡ quý báu đó!

Hà Nộ i, tháng 04 năm 2020

Họ c viên

Phạ m Mạ nh Hùng

MỤ C LỤ C

Trang

DANH MỤ C TỪ VIẾ T TẮ T iii

DANH MỤ C BẢ NG iv

DANH MỤ C HÌNH v

MỞ ĐẦ U 1

Chư ơ ng 1 TỔ NG QUAN TÀI LIỆ U 3

1.1 Tổ ng quan về độ chua củ a đấ t 3

1.1.1 Khái niệ m độ chua và phân loạ i độ chua 3

1.1.3 Ả nh hư ở ng củ a độ chua đế n chấ t lư ợ ng đấ t và năng suấ t cây trồ ng 5

1.2 Tổ ng quan về cây cam và đấ t trồ ng cam 8

1.2.1 Đặ c điể m sinh thái và hình thái cây cam 8

1.2.2 Nhu cầ u dinh dư ỡ ng củ a cây cam 9

1.2.3 Vấ n đề suy thoái đấ t trồ ng cam ở Việ t Nam 12

1.3 Mộ t số biệ n pháp cả i thiệ n độ chua củ a đấ t 14

1.3.1 Cả i thiệ n độ chua củ a đấ t thông qua bón vôi 14

1.3.2 Biochar giúp cả i thiệ n tính chấ t đấ t 18

Chư ơ ng 2 ĐỐ I TƯ Ợ NG VÀ PHƯ Ơ NG PHÁP NGHIÊN CỨ U 24

2.1 Đố i tư ợ ng và phạ m vi nghiên cứ u 24

2.2 Nộ i dung nghiên cứ u 24

2.3 Phư ơ ng pháp nghiên cứ u 24

2.3.1 Phư ơ ng pháp thu thậ p tổ ng hợ p tài liệ u và thông tin 24

2.3.2 Phư ơ ng pháp điề u tra, khả o sát thự c đị a và lấ y mẫ u nghiên cứ u 24

2.3.3 Phư ơ ng pháp trong phòng thí nghiệ m 25

2.3.4 Phư ơ ng pháp xử lý số liệ u, tính toán 29

Chư ơ ng 3 KẾ T QUẢ NGHIÊN CỨ U VÀ THẢ O LUẬ N 30

3.1 Hiệ n trạ ng chấ t lư ợ ng đấ t trồ ng cam Cao Phong 30

3.1.1 Độ chua và hàm lư ợ ng chấ t hữ u cơ trong đấ t trồ ng cam Cao Phong trong năm 2015-2016 30

3.1.2 Hàm lư ợ ng N, P, K dễ tiêu trong đấ t Cao Phong trong năm 2015 - 2016 33

3.1.3 Hàm lư ợ ng Ca, Mg trao đổ i trong đấ t Cao Phong trong năm 2015-2016 34

3.2 Ả nh hư ở ng củ a vôi, chấ t cả i tạ o đấ t và Ca(OH)2đế n đấ t thí nghiệ m 35

3.2.1 Ả nh hư ở ng củ a vôi, chấ t cả i tạ o và Ca(OH)2đấ t đế n pH đấ t 35

3.2.2 Ả nh hư ở ng củ a vôi, chấ t cả i tạ o đấ t và Ca(OH)2đế n phố t pho, kali dễ tiêu 36 3.2.3 Ả nh hư ở ng củ a vôi, chấ t cả i tạ o đấ t và Ca(OH)2đế n Feox, Alox 38

3.2.4 Ả nh hư ở ng củ a vôi, chấ t cả i tạ o đấ t và Ca(OH)2đế n Ca, Mg trao đổ i 39

3.3 Ả nh hư ở ng củ a biochar đế n độ chua củ a đấ t thí nghiệ m 40

3.3.1 Tính chấ t biochar từ canh cam và cành lá cam tỉ a 40

3.3.2 Biochar và sự thay đổ i pH củ a đấ t thí nghiệ m 46

3.3.3 Ả nh hư ở ng củ a biochar đế n P, K dễ tiêu 48

3.3.4 Tác độ ng củ a biochar đế n hàm lư ợ ng Fe và Al hydroxit 49

3.3.5 Biochar và hàm lư ợ ng Ca2+, Mg2+ 51

3.4 Kế t quả mô hình tổ ng hợ p biệ n pháp cả i tạ o độ chua củ a đấ t trồ ng cam 53

KẾ T LUẬ N VÀ KIẾ N NGHỊ 56

TÀI LIỆ U THAM KHẢ O 57

DANH MỤ C BẢ NG

Trang

Bả ng 1.1 Các quá trình giả i phóng và thu H+trong hệ thố ng tự nhiên 4

Bả ng 1.2 Lư ợ ng dinh dư ỡ ng bón cho cây cam thờ i kỳ kinh doanh (kg/ha) 10

Bả ng 1.3 Lư ợ ng vôi cầ n bón tính theo pHKClvà theo loạ i đấ t 11

Bả ng 1.4 Tác độ ng củ a việ c bón vôi đế n các chấ t dinh dư ỡ ng (đa lư ợ ng, vi lư ợ ng) và kim loạ i nặ ng trong đấ t 16

Bả ng 2.1 Chấ t lư ợ ng đấ t nề n thí nghiệ m 25

Bả ng 2.2 Chấ t lư ợ ng vôi và chấ t cả i tạ o đấ t 26

Bả ng 2.3 Thí nghiệ m ả nh hư ở ng củ a vậ t liệ u vôi đế n độ chua củ a đấ t 27

Bả ng 2.4 Thí nghiệ m ả nh hư ở ng củ a biochar đế n độ chua 28

Bả ng 2.5 Phư ơ ng pháp xác đị nh các chỉ tiêu trong đấ t, vậ t liệ u và biochar 29

Bả ng 3.1 Mộ t số chỉ tiêu chấ t lư ợ ng đấ t trồ ng cam Cao Phong 30

Bả ng 3.2 Mứ c sử dụ ng phân bón năm 2015 ở Cao Phong 32

Bả ng 3.3 Mộ t số tính chấ t củ a biochar tạ i các nhiệ t độ khác nhau 40

Bả ng 3.4 Tỷ lệ thành phầ n hóa họ c bề mặ t củ a biochar BCL và BCC 46

Bả ng 3.5 Các vư ờ n áp dụ ng tổ ng hợ p các biệ n pháp cả i tạ o chấ t lư ợ ng đấ t 54

DANH MỤ C HÌNH

Trang

Hình 1.1 Phân bố đấ t axit trên toàn cầ u 7

Hình 1.2 Các tác độ ng củ a bón vôi đố i vớ i đấ t, cây trồ ng và đa dạ ng sinh họ c vớ i theo thờ i gian trong hệ sinh thái nông nghiệ p 16

Hình 1.3 Biế n đổ i tính chấ t biochar vớ i nhiệ t độ nhiệ t phân tăng 19

Hình 1.4 Cả i thiệ n tính chấ t bề mặ t biochar bằ ng các phư ơ ng pháp khác nhau 20

Hình 1.5 Các ả nh hư ở ng củ a biochar đế n tính chấ t đấ t 21

Hình 2.1 Bả n đồ khu vự c nghiên cứ u và các vư ờ n áp dụ ng mô hình tổ ng hợ p 25

Hình 3.1 Độ chua và chấ t hữ u cơ củ a đấ t trồ ng cam Cao Phong 2015 - 2016 31

Hình 3.2 Hàm lư ợ ng N, P, K dễ tiêu trong đấ t Cao Phong 2015-2016 33

Hình 3.3 Hàm lư ợ ng Ca, Mg trao đổ i trong đấ t Cao Phong năm 2015 - 2016 34

Hình 3.4 Sự thay đổ i pH khi sử dụ ng các vậ t liệ u vôi khác nhau 35

Hình 3.5 Hàm lư ợ ng P, K dễ tiêu có bổ sung các vậ t liệ u vôi khác nhau 37

Hình 3.6 Ả nh hư ở ng củ a các vậ t liệ u vôi đế n Feox, Aloxtrong đấ t thí nghiệ m 38

Hình 3.7 Ả nh hư ở ng củ a các vậ t liệ u vôi đế n Ca, Mg trao đổ i trong đấ t 39

Hình 3.8 Kế t quả ả nh hư ở ng củ a quá trình nhiệ t phân đế n pH củ a biochar 41

Hình 3.9 Kế t quả độ ẩ m và độ tro củ a biochar 42

Hình 3.10 Kế t quả hàm lư ợ ng P tổ ng số và K tổ ng số trong biochar 43

Hình 3.11 Kế t quả tác độ ng củ a nhiệ t độ tớ i chỉ số CCE củ a các mẫ u biochar 44

Hình 3.12 Cấ u trúc bề mặ t biochar BCL và BCC 45

Hình 3.13 Kế t quả ả nh hư ở ng củ a biochar đế n pH đấ t 47

Hình 3.14 Kế t quả ả nh hư ở ng củ a lư ợ ng và loạ i biochar đế n P, K dễ tiêu 48

Hình 3.15 Kế t quả ả nh hư ở ng củ a lư ợ ng và loạ i biochar đế n Feoxvà Alox 50

Hình 3.16 Kế t quả ả nh hư ở ng củ a biochar đế n Ca và Mg trao đổ i 51

Hình 3.17 Giá trị pH và OM sau 2 năm áp dụ ng các biệ n pháp cả i tạ o độ chua 54

Hình 3.18 Hàm lư ợ ng Ca2+, Mg2+sau 2 năm áp dụ ng biệ n pháp cả i tạ o độ chua 55

MỞ ĐẦ U

Cây cam là cây trồ ng chủ lự c trong phát triể n kinh tế ở huyệ n Cao Phong,

tỉ nh Hòa Bình Năm 2017, diệ n tích đấ t trồ ng cam toàn huyệ n là 3.015 ha, gấ p 5,4

lầ n năm 2010 và 1,7 lầ n năm 2014 Vùng trồ ng cam ở Cao Phong, Hòa Bình đư ợ cnhậ n chỉ dẫ n đị a lý “Cam Cao Phong” năm 2014 đã góp phầ n thúc đẩ y quá trình tiêuthụ và sả n xuấ t cam Đấ t trồ ng cam Cao Phong chủ yế u là đấ t Ferralit đỏ vàng hìnhthành trong điề u kiệ n khí hậ u nhiệ t đớ i, đị a hình dố c thoả i nên sẵ n có thuộ c tính tựnhiên mang tính axit do bị rử a trôi các kim loạ i kiề m, kiề m thổ và tích lũy lạ i nhiề u

sắ t nhôm Trong điề u kiệ n nề n nông nghiệ p thâm canh cao, sử dụ ng nhiề u phânkhoáng làm cho đấ t ngày càng bị axit hóa mạ nh Theo Trầ n Thị Tuyế t Thu (2016),phả n ứ ng củ a đấ t Cao Phong ở mứ c rấ t chua đế n chua vừ a (pHKCl 4,13-5,10), đư ợ ccho là mộ t nhân tố giớ i hạ n quan trọ ng đố i vớ i nhu cầ u dinh dư ỡ ng và sinh thái củ acây cam Do vậ y cầ n phả i có nhữ ng biệ n pháp cả i tạ o độ chua mộ t cách hiệ u quả đểgiả m nhữ ng tác độ ng bấ t lợ i đế n các quá trình thoái hóa đấ t Đế n nay đã có nhiề u hộgia đình đư ợ c cấ p giấ y chứ ng nhậ n sả n xuấ t theo tiêu chuẩ n VietGAP như ng phầ n

lớ n vẫ n sả n xuấ t theo mô hình truyề n thố ng và axit hóa đấ t trở thành mộ t vấ n đề quanngạ i do làm tăng mạ nh nguy cơ mấ t cân bằ ng dinh dư ỡ ng và suy thoái độ phì đấ t

Trong nề n nông nghiệ p hữ u cơ , việ c quả n lý đấ t đai đư ợ c xem là mộ t yế u tốquan trọ ng giúp duy trì năng suấ t và chấ t lư ợ ng sả n phẩ m Việ c quả n lý đấ t đai dự avào sự phân hủ y tự nhiên củ a vậ t chấ t hữ u cơ , sử dụ ng các kỹ thuậ t như ủ phân xanh,phân compost, để thay thế các chấ t dinh dư ỡ ng lấ y từ đấ t củ a vụ trư ớ c, sử dụ ng mộ tloạ t các phư ơ ng pháp để cả i thiệ n độ phì đấ t Trong mộ t số trư ờ ng hợ p pH có thể cầ nphả i điề u chỉ nh Thay đổ i pH tự nhiên bằ ng các phư ơ ng pháp dùng vôi và đôlomit…

vẫ n đư ợ c cho phép trong canh tác hữ u cơ Như vậ y, cả i thiệ n độ chua củ a đấ t cũng

đư ơ c phép sử dụ ng trong canh tác hữ u cơ để đả m bả o điề u kiệ n thích hợ p nhấ t chocây trồ ng nói chung và cây cam nói riêng phát triể n

Biochar là mộ t vậ t liệ u phù hợ p vớ i canh tác hữ u cơ và đư ợ c nghiên cứ u rộ ngrãi trong nông nghiệ p, có giá trị tiề m năng trong nông nghiệ p để cả i thiệ n tính chấ t

củ a đấ t và trong việ c giả m các mố i nguy do axit hóa đấ t và trong các đấ t chua tựnhiên (Zhongmin Dai, 2017) Tuy nhiên, tác dụ ng cả i thiệ n củ a biochar và vôi đố i

vớ i đấ t axit tạ i các vùng trồ ng cam và các cơ chế liên quan chư a đư ợ c đánh giá đầ y

đủ Trên cơ sở nhữ ng giả thiế t trên đề tài “Nghiên cứ u biệ n pháp cả i thiệ n độ chua

trong đấ t trồ ng cam ở huyệ n Cao Phong, tỉ nh Hòa Bình” đư ợ c đặ t ra nhằ m cung

cấ p cơ sở dữ liệ u và bằ ng chứ ng khoa họ c để luậ n giả i về nhữ ng ả nh hư ở ng củ a mộ t

số biệ n pháp cả i thiệ n độ chua củ a đấ t và tiề m năng tậ n dụ ng lạ i sinh khố i cành lácam đố n tỉ a để sả n xuấ t và ứ ng dụ ng củ a biochar trong cả i thiệ n độ phì đấ t trồ ng cam

Mụ c tiêu nghiên cứ u

1 Đánh giá đư ợ c hiệ n trạ ng axit hóa đấ t tạ i vùng trồ ng cam nghiên cứ u

2 Nghiên cứ u đư ợ c biệ n pháp hiệ u quả cả i tạ o độ chua củ a đấ t bằ ng việ c sử dụ ngliề u lư ợ ng vôi và biochar thích hợ p

3 Đánh giá đư ợ c kế t quả tổ ng hợ p các biệ n pháp cả i tạ o độ chua củ a đấ t nghiên cứ u

Ý nghĩa khoa họ c và thự c tiễ n

Nghiên cứ u sẽ chỉ ra đư ợ c lư ợ ng vậ t liệ u vôi cầ n sử dụ ng để cả i tạ o độ chua củ a

đấ t nói chung và vùng trồ ng cam Cao Phong nói riêng Tiề m năng sả n xuấ t và sử

dụ ng biochar từ phụ phẩ m cây cam (cành lá cam) góp phầ n vào tiế n tớ i quá trình canhtác cam hữ u cơ

Chư ơ ng 1 TỔ NG QUAN TÀI LIỆ U

1.1 Tổ ng quan về độ chua củ a đấ t

1.1.1 Khái niệ m độ chua và phân loạ i độ chua

Độ chua là yế u tố độ phì quan trọ ng củ a đấ t, ả nh hư ở ng đế n các quá trình lýhóa và sinh họ c trong đấ t, tác độ ng đế n nhu cầ u dinh dư ỡ ng và đư ợ c coi là nhân tốsinh thái giớ i hạ n đố i vớ i cây trồ ng cũng như đờ i số ng sinh vậ t đấ t Có nhiề u nguyênnhân làm gia tăng nồ ng độ ion H+ trong đấ t Tuy nhiên, độ chua chủ yế u đư ợ c phả nánh thông qua sự hiệ n diệ n hoặ c trao đổ i nồ ng độ H+và Al3+trên bề mặ t keo đấ t vàotrong dung dị ch đấ t Trong đấ t nhiệ t đớ i, các dạ ng nhôm khác nhau và mộ t số nguyên

tố , hợ p chấ t khác là nguyên nhân chính gây nên độ chua củ a đấ t [Lê Đứ c, 2006].Trong canh tác, trư ớ c khi gieo trồ ng, điề u đầ u tiên cầ n quan tâm là hiệ u chỉ nh pH củ a

đấ t thích hợ p vớ i điề u kiệ n sinh trư ở ng và dinh dư ỡ ng củ a cây trồ ng

Thông thư ờ ng, độ chua đư ợ c phân thành 2 loạ i:

- Độ chua hiệ n tạ i là độ chua gây nên do các ion H+tự do trong dung dị ch đấ t

và đư ợ c xác đị nh khi sử dụ ng nư ớ c cấ t biể u thị ở dạ ng pHH2O

- Độ chua tiề m tàng đư ợ c xác đị nh thông qua việ c chiế t rút bằ ng dung dị chmuố i Dự a vào chấ t chiế t rút, độ chua tiề m tàng lạ i đư ợ c phân chia thành: Độ chuatrao đổ i đư ợ c chiế t rút bằ ng các dung dị ch muố i trung tính và đư ợ c sử dụ ng để xemxét mứ c độ ả nh hư ở ng đế n nhu cầ u cung cấ p các chấ t dinh dư ỡ ng dễ tiêu cho câytrồ ng, cũng như nhữ ng rủ i ro đế n đờ i số ng trong đấ t; Độ chua thủ y phân đư ợ c chiế trút bằ ng dung dị ch muố i thủ y phân như CH3COONa và đư ợ c sử dụ ng để tính toán

lư ợ ng vôi tố i đa cầ n bón để cả i tạ o pH đấ t đế n giá trị mong muố n

1.1.2 Nguyên nhân gây ra quá trình axit hóa đấ t

Các nguyên nhân chính gây chua đấ t liên quan đế n quá trình phát sinh họ c hìnhthành mộ t số nhóm đấ t chính; Các quá trình hô hấ p đấ t, chuyể n hóa C, N, P, S; Nư ớ cthả i công nghiệ p và khai khoáng; Sử dụ ng nhiề u phân khoáng và mư a axit, …

Theo thố ng kê, Việ t Nam có khoả ng 20 triệ u ha đấ t đồ i núi, 2 triệ u ha đấ t phèn,

450 nghìn ha đấ t glây và 35 nghìn ha đấ t than bùn có phả n ứ ng chua đế n rấ t chua

Đấ t chua vùng đồ i núi chiế m hơ n 70% diệ n tích đấ t toàn quố c vớ i pHKCltầ ng mặ t dao

độ ng trong khoả ng 4,0 đế n 5,5 và có xu hư ớ ng chua hóa tăng lên nhanh chóng(Nguyễ n Tử Siêm, 1999).

Các hoạ t độ ng công nghiệ p và khai thác khoáng sả n dẫ n đế n axit hóa đấ t doaxit đư ợ c tạ o ra từ quá trình oxy hóa pyrite và từ sự lắ ng đọ ng axit gây ra bở i sự phátthả i củ a khí lư u huỳ nh (S) và nitơ (N) Trong các hệ sinh thái đư ợ c quả n lý, axit hóa

đấ t chủ yế u là do sự giả i phóng các proton (H+) trong quá trình biế n đổ i và tuầ n hoàncacbon (C), nitơ và lư u huỳ nh Các phả n ứ ng giả i phóng H+ đư ợ c tăng mạ nh từ quátrình sử dụ ng phân khoáng (Bả ng 1.1) [Robarge và cộ ng sự , 2008]

Bả ng 1.1 Các quá trình giả i phóng và thu H + trong hệ thố ng tự nhiên

(mol c /mol)

Lắ ng đọ ng axit

Oxi hóa lư u huỳ nh đioxit

Thủ y phân lư u huỳ nh trioxit

Oxi hóa quang hóa oxit nitric

Thủ y phân nitơ đioxit

2SO2+ O2→ 2SO3

SO3+ H2O → H2SO4→ SO42-+ 2H+

O3+ NO → N2O + O22NO2+ H2O → HNO3+ HNO2→ NO3-+ H+

0+20+1

Oxi hóa Pyrit

Oxi hóa Pyrit bở i oxy

Oxi hóa ion sắ t (II)

Kế t tủ a ion sắ t (III)

Oxi hóa Pyrit bở i ion sắ t (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

Tổ ng hợ p axit hữ u cơ

CO2+ H2O → H2CO3→ H++ HCO3C-hữ u cơ → RCOOH → RCOO-+ H+

-+1+1

NH4++ R-OH → R-NH2+ H2O + H+

NH4++ OH-→ NH3↑ + H2O

NH4++ 2O2→ NO3-+ H2O + 2H+

NO3-+ 8H++ 8e-→ NH3+ 2H2O + OH4NO3-+ 4H+→ 2N2+ 5O2+ 2H2O

-0

−1

−1+1+1+2

−1

−1

Chu trình lư u huỳ nh

Khoáng hóa lư u huỳ nh hữ u cơ

Đồ ng hóa sunfat

Oxi hóa S0

2 S-hữ u cơ + 3O2+ 2H2O → 2SO42-+ 4H+

SO42-+ 8H++ 8e-→ SH2+ 2H2O + 2OH2S0+ 2H2O + 3O2→ 2SO42-+ 4H+

-+2

−2+2

Sự hiệ n diệ n củ a ion H+ trong dung dị ch đấ t quyế t đị nh độ chua củ a đấ t vàchị u ả nh hư ở ng củ a các yế u tố môi trư ờ ng đấ t, khí hậ u và sinh họ c Lư ợ ng mư a cao

ả nh hư ở ng đế n tố c độ axit hóa do rử a trôi mạ nh các bazơ (Ca2+, Mg2+, K+, Na+và ion

CO32-khỏ i đấ t Quá trình thủ y phân dẫ n đế n giả m pH củ a đấ t khi kim loạ i kiề m hòatan trong nư ớ c, giả i phóng các proton Sự dị ch chuyể n thủ y phân củ a các cation bazơ

và cung cấ p thêm axit từ các phả n ứ ng oxy hóa là nguyên nhân chính củ a quá trìnhaxit hóa đấ t [Tandzi và cộ ng sự , 2018]

Đấ t bị chua do tăng rử a trôi các ion kim loạ i kiề m bở i nư ớ c mư a, do nư ớ c tư ớ igiàu H+, đồ ng thờ i quá trình oxy hóa thư ờ ng sinh ra ion H+ Các ion NH4+từ chấ t hữ u

cơ hoặ c từ phân bón bị oxy hóa bở i vi sinh vậ t hình thành ion nitrat Đồ ng thờ i, câytrồ ng hút dinh dư ỡ ng (N, P, K) còn hút khá nhiề u (Ca, Mg…) do trồ ng nhiề u vụ /năm,giố ng năng suấ t cao, vì thế lư ợ ng Ca và Mg trong đấ t mấ t đi càng nhiề u

Sự phân giả i chấ t hữ u cơ thả i ra nhiề u loạ i axit Cacbonic (H2CO3), axitSunfuric (H2SO4), axit Nitric (HNO3), axit Axetic (CH3COOH), …các axit này hòatan Ca, Mg trong mộ t số khoáng và rử a trôi hai ion trên gây chua đấ t Mặ t khác, bónphân khoáng phố t pho luôn mang theo mộ t lư ợ ng dư ion H+ từ quá trình sả n xuấ t;

đồ ng thờ i các phân sinh lý chua mang gố c axit như : Phân Sunphat amôn (SA), Kaliclorua (KCl), Kali sunphat (K2SO4), Suppe lân…cũng làm đấ t bị chua Phầ n đángchú ý là việ c sử dụ ng quá nhiề u phân nitơ đã làm tăng mạ nh quá trình axit hóa đấ tliên quan đế n sự hình thành ion H+trong các pha củ a chu trình chuyể n hóa N

Ư ớ c tính lư ợ ng ion H+đư ợ c bổ sung vào đấ t từ sử dụ ng phân khoáng khoả ng0,2-2 kg/ha/năm, lắ ng đọ ng khí quyể n do mư a axit 0,3-2,4 kg/ha/năm và nguồ n tựnhiên trung bình từ 0,1-0,7 kg/ha/năm [Dogo và cộ ng sự , 1994]

1.1.3 Ả nh hư ở ng củ a độ chua đế n chấ t lư ợ ng đấ t và năng suấ t cây trồ ng

Sự tăng độ chua củ a đấ t có ả nh hư ở ng xấ u đố i vớ i cây trồ ng do sự thiế u hụ t

Ca2+và Mg2+, làm tăng nồ ng độ củ a các ion độ c hạ i vớ i thự c vậ t Al3+, Mn2+, H+, làmthay đổ i tính chấ t vậ t lý củ a đấ t và khả năng dễ tiêu củ a các nguyên tố dinh dư ỡ ng(đa lư ợ ng và vi lư ợ ng) đố i vớ i thự c vậ t [Lê Đứ c, 2006]

Độ chua củ a đấ t là mộ t trong nhữ ng yế u tố hạ n chế năng suấ t đố i vớ i cây trồ ng.Khi đấ t bị axit hóa, pH giả m mạ nh sẽ tăng độ hòa tan củ a các nguyên tố kim loạ i nặ ng

độ c hạ i (sắ t, đồ ng, mangan, kẽ m và nhôm), thiế u chấ t dinh dư ỡ ng thiế t yế u (phố t pho,magiê, canxi, kali, natri) Do đó khi pH đấ t < 5 có thể gây dư thừ a nhôm, sắ t vàmangan, gây độ c, đồ ng thờ i giả m cung cấ p dinh dư ỡ ng phố t pho cho cây trồ ng[Tandzi và cộ ng sự , 2018] Theo Nguyễ n Tử Siêm, pH đấ t giả m khoả ng 0,5 – 1,0 đơ n

vị làm Al3+tăng lên khoả ng 4 lầ n Nhôm tăng độ t ngộ t nhấ t là trong khoả ng pH từ 5,5xuố ng dư ớ i 4 [Nguyễ n Tử Siêm, 1999]

Độ axit củ a đấ t ả nh hư ở ng đế n sự huy độ ng và dễ tiêu sinh họ c củ a các chấ tdinh dư ỡ ng chính như N, P, S và các cation cơ bả n Độ axit củ a đấ t điề u chỉ nh tố c độkhoáng hóa chấ t hữ u cơ , làm giả m số lư ợ ng các phân tử hữ u cơ đơ n giả n có sẵ n đểphân hủ y tiế p và cuố i cùng làm cho N và các nguyên tố cấ u thành khác (P và S) hòatan Mấ t chấ t hữ u cơ làm khả năng cố đị nh lân tăng vọ t từ vài trăm ppm P lên đế ntrên 1000 ppm P, dẫ n đế n giả m hiệ u lự c phân bón vào đấ t [Nguyễ n Tử Siêm, 1999].Tính ra, khi đấ t bị mấ t 1% C thì khả năng giữ chặ t lân tăng lên khoả ng 500 ppm P.Việ c giả m pH đấ t ban đầ u làm tăng nồ ng độ Fe và Al trong dung dị ch đấ t, làm tăng

sự hấ p phụ /kế t tủ a củ a P Trong điề u kiệ n axit, các khoáng chấ t mica và fenspat tăng

cư ờ ng giả i phóng các ion K+ vào dung dị ch đấ t Tuy nhiên, việ c tăng độ chua trong

đấ t có độ dẫ n điệ n cao làm giả m khả năng hấ p phụ các ion K+củ a đấ t dẫ n đế n nhiề u

K+trong dung dị ch đấ t [Kunhikrishnan và cộ ng sự , 2016]

Độ c tính Al hạ n chế năng suấ t nông nghiệ p bằ ng cách giớ i hạ n cây trồ ng đạ t

đư ợ c đế n năng suấ t tiề m năng củ a chúng Độ c tính Al (60 đế n 300 μ g/lít nư ớ c trong

đấ t) có thể gây ra tổ n thấ t năng suấ t 25-80 (%) tùy thuộ c vào các loạ i cây trồ ng khácnhau Axit hóa làm tăng độ c tính Al và làm giả m sự hấ p thu nitơ (N), P và kali (K) dễtiêu [Tandzi và cộ ng sự , 2018] Độ chua có ả nh hư ở ng quan trọ ng đế n khả năng cung

cấ p P dễ tiêu cho cây do sự liên kế t củ a ion PO43-vớ i Al3+và Fe3+tạ o thành các muố ikhó hòa tan trong đấ t Bên cạ nh đó, khi pH < 5,3 thì các kim loạ i nặ ng trong đấ t sẽ hòatan ở mứ c cự c đạ i, tạ o ra nhiề u ion linh độ ng gây độ c cho cây trồ ng và sinh vậ t đấ t

củ a sắ t và nhôm Khi pH thấ p, lư ợ ng hạ t mang điệ n tích dư ơ ng tăng lên, đồ ng thờ i

lư ợ ng sắ t và nhôm tự do cũng tăng lên làm cho cả hai quá trình hấ p thu PO43-cũngtăng theo Sự có mặ t củ a sắ t, nhôm hòa tan trong đấ t chua thì Fe3+, Al3+phả n ứ ng vớ i

H2PO4-tạ o ra phố t phát kiề m không hòa tan

Al3++ H2PO4-+ H2O 繒 H+ + Al(OH)2H2PO4↓Khi mứ c độ axit hóa đấ t tăng, lư ợ ng Mg2+giả m vẫ n ở dạ ng trao đổ i do giả mđiệ n tích Nhiề u Mg2+ có mặ t trong dung dị ch do cạ nh tranh trao đổ i kém hơ n ion

Al3+và Ca2+do đó dễ bị rử a trôi Trong đấ t rấ t axit, phứ c Cu vớ i chấ t hữ u cơ có tố c

độ phân hủ y chậ m làm giả m sự giả i phóng củ a Cu Hoạ t tính kẽ m (Zn) tăng nhanhkhi giả m pH, cho thấ y các vấ n đề dinh dư ỡ ng Zn hiế m khi gặ p trong đấ t có giá trị pH

dư ớ i 5,5 vớ i điề u kiệ n chúng chứ a đủ Zn Độ hòa tan củ a Zn phụ thuộ c vào pH và bịchi phố i bở i mộ t hỗ n hợ p phứ c tạ p củ a các cơ chế , bao gồ m sự hấ p phụ trên keo oxit,

đồ ng hóa vớ i Al và tạ o phứ c vớ i chấ t hữ u cơ [Kunhikrishnan và cộ ng sự , 2016]

Theo Ruhberg (2017), độ pH củ a đấ t thấ p làm tăng sự phân tán và suy thoái

đấ t sét trong lớ p đấ t mặ t gây suy yế u cấ u trúc đấ t Điề u này có thể dẫ n đế n xói mòn

mạ nh, và do điề u kiệ n yế m khí trong đấ t để khử nitơ , gây ra tổ n thấ t 15-30% nitơ[Frank và cộ ng sự , 2019]

1.1.4 Hiệ n trạ ng axit hóa đấ t

Hiệ n nay, tình trạ ng axit hóa đấ t diễ n ra ngày càng phổ biế n trên thế giớ i đư ợ cthể hiệ n qua sự phân bố đấ t có pH < 5 trong Hình 1.1 dư ớ i đây:

Hình 1.1 Phân bố đấ t axit trên toàn cầ u

Nguồ n: [Tandzi và cộ ng sự , 2018]

pH đấ t

Trên toàn cầ u, đấ t chua có pH < 5,5 tậ p trung chủ yế u ở vành đai phía bắ c vớ ikhí hậ u ôn đớ i lạ nh, ẩ m và vành đai nhiệ t đớ i phía nam, vớ i điề u kiệ n ấ m áp và ẩ m

ư ớ t Sự phân bố toàn cầ u củ a đấ t 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 Khoả ng 67% diệ ntích đấ t axit nằ m dư ớ i hệ sinh thái rừ ng, 18% dư ớ i đồ ng cỏ và thả m thự c vậ t thả onguyên, 4,5% trong đấ t trồ ng trọ t và dư ớ i 1% ở vùng đấ t nhiệ t đớ i lâu năm ỞCameroon, đấ t axit chiế m 75% diệ n tích đấ t trồ ng trọ t, trong khi ở Kenya chỉ chiế m13% tổ ng diệ n tích đấ t Ở Nam Phi, 5 triệ u ha đấ t bị axit hóa nghiêm trọ ng vớ i ư ớ ctính 11 triệ u ha có độ axit vừ a phả i Ở KwaZulu Natal, 85% đấ t có pH <5 và khoả ng

mộ t nử a trong số này có độ bão hòa axit > 10% [Tandzi và cộ ng sự , 2018]

Trên toàn cầ u, diệ n tích đấ t bị ả nh hư ở ng bở i axit hóa ư ớ c tính khoả ng 4 tỷ ha,chiế m khoả ng 30% và trên 48 quố c gia đang phát triể n gặ p vấ n đề vớ i đấ t axit nằ mchủ yế u ở các vùng đấ t nhiệ t đớ i Ở vùng nhiệ t đớ i Nam Mỹ , 85% trong số các loạ i

đấ t này có tính axit và 850 triệ u ha không đư ợ c sử dụ ng Hầ u hế t phầ n trung tâm củ aBrazil là vùng savan nhiệ t đớ i chiế m khoả ng 23% diệ n tích cả nư ớ c Hầ u hế t các loạ i

đấ t trong khu vự c này là đấ t đỏ nhiệ t đớ i-Oxisols (46%), Ultisols (15%) và Entisols(15%), vớ i độ phì củ a đấ t tự nhiên thấ p, độ bão hòa nhôm cao và khả năng cố đị nh Pcao [Fageria và cộ ng sự , 2008]

1.2 Tổ ng quan về cây cam và đấ t trồ ng cam

1.2.1 Đặ c điể m sinh thái và hình thái cây cam

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

Aurantioideae đư ợ c trồ ng phổ biế n ở các vùng nhiệ t đớ i và cậ n nhiệ t đớ i Cây có múi

là cây ăn quả có khố i lư ợ ng sả n xuấ t lớ n nhấ t trên thế giớ i, sả n lư ợ ng lên đế n gầ n 147triệ u tấ n năm 2017 [FAO, 2017]

Cây cam thuộ c loạ i cây thân gỗ , dạ ng bụ i hoặ c bán bụ i Các cành chính thư ờ ng

mọ c trong khoả ng 1 m cách mặ t đấ t Cành cam phát triể n theo lố i hợ p trụ c, phát triể n

từ cành chính đế n các cành thứ cấ p Tùy thuộ c vào chứ c năng mà có thể chia cànhcam thành các nhóm như : cành mang quả , cành mẹ , cành dinh dư ỡ ng và cành vư ợ t

Hoa cam thư ờ ng có 5 cánh, là loạ i hoa lư ỡ ng tính có khả năng tự thụ phấ n,

độ dày vỏ cùng vớ i hình dạ ng, kích thư ớ c, trọ ng lư ợ ng và số lư ợ ng hạ t trong phụthuộ c vào loài và giố ng cam Hạ t cam có nhiề u phôi (1-7 phôi), rễ cam gồ m rễ cọ c cóthể ăn sâu đế n 2 m tùy thuộ c vào loạ i đấ t, rễ hút lan rộ ng gấ p 2 đế n 3 lầ n đư ờ ng kínhtán tậ p trung ở độ sâu 0-20 cm và rễ bên.

1.2.2 Nhu cầ u dinh dư ỡ ng củ a cây cam

Cây cam là loài cây lâu năm, chu kỳ số ng từ 15 đế n 20 năm, thờ i kỳ kinh doanh

củ a cây cam có thể kéo dài từ 10-15 năm nế u đư ợ c chăm sóc tố t Cây có múi sinhtrư ở ng và phát triể n tố t ở điề u kiệ n nhiệ t độ từ 23,9oC đế n 27oC, ngừ ng hoạ t độ ngsinh lý sinh hóa ở nhiệ t độ 35-37oC và khi nhiệ t độ giả m xuố ng từ -11oC đế n -8,8oCthì cây chế t [Bose T.K và cộ ng sự , 1990]

Cam là loài cây ư a ẩ m như ng không chị u đư ợ c úng rễ do rễ cam thuộ c loạ i rễ

nấ m hút thu dinh dư ỡ ng qua hệ nấ m cộ ng sinh, vì vậ y nế u đấ t bị ngậ p nư ớ c lâu ngày

sẽ làm thố i rễ Nhu cầ u nư ớ c củ a cây cam phụ thuộ c vào tuổ i cây, thờ i kỳ sinh trư ở ng

và phát triể n Trung bình mỗ i hecta cam cầ n cung cấ p lư ợ ng nư ớ c từ 9.000-12.000

m3/năm, tư ơ ng đư ơ ng vớ i lư ợ ng mư a 900-1.200 mm/năm Vớ i cam trong thờ i kì kinhdoanh, lư ợ ng nư ớ c cầ n khoả ng 10.000-15.000 m3/ha/năm [Davies F S và cs, 1980]

Theo Bose và Mitra (1990), cây cam quýt không ư a ánh sáng mạ nh, phù hợ p

vớ i điề u kiệ n ánh sáng tán xạ có cư ờ ng độ 10.000-15.000 lux tư ơ ng ứ ng vớ i ánh sánglúc 8 giờ sáng và 4-5 giờ chiề u trong mùa hè [Bose T.K và cộ ng sự , 1990] Ánh sángquá mạ nh hoặ c quá yế u đề u làm ả nh hư ở ng đế n năng suấ t và chấ t lư ợ ng sả n phẩ m

Cây cam trồ ng đư ợ c trên nhiề u loài đấ t, tuy nhiên nế u đấ t trồ ng phù hợ p vớ icác yêu cầ u sinh thái củ a cam sẽ tạ o điề u kiệ n cho cây cam phát triể n khỏ e mạ nh.Cây cam ư a đấ t phù sa, xố p, nhẹ , nhiề u mùn, thoáng khí, hàm lư ợ ng oxy từ 1,2-1,5%,giữ ẩ m và thoát nư ớ c tố t, tầ ng đấ t dày trên 1m, có mự c nư ớ c ngầ m sâu lớ n hơ n 1m

đế n 1,5m, hàm lư ợ ng các chấ t dinh dư ỡ ng N, P, K, Ca, Mg,… đạ t từ trung bình khátrở lên [Bose T.K và cộ ng sự , 1990]

Có thể trồ ng cam trên các loạ i đấ t có pH dao độ ng từ 4,0-8,0, tuy nhiên pH tố tnhấ t là từ 5,5-6,0 [Bose T.K và cộ ng sự , 1990] Cây phát triể n trên đấ t nhiề u mùn(hàm lư ợ ng chấ t hữ u cơ trong đấ t từ 2-2,5%)

Để đả m bả o cho quá trình sinh trư ở ng và phát triể n bình thư ờ ng trong suố t chu

kỳ canh tác, cây cam cầ n đư ợ c cung cấ p đầ y đủ các chấ t dinh dư ỡ ng khoáng đa, trung

và vi lư ợ ng Theo nghiên cứ u củ a Walter Reuther và cộ ng sự (1989), cây cam hút dinh

dư ỡ ng mạ nh vào thờ i kỳ nở hoa và ra đọ t mớ i Tỷ lệ đạ m, lân và kali ở nhiề u loạ i quả

có múi thư ờ ng là N:P2O5:K2O = 3:1:4 [Walter Reuther, 1989] Theo Đỗ Đình Ca(2013), hàm lư ợ ng nitơ tổ ng số từ 0,1-0,15%, lân dễ tiêu từ 5-7 mg/100g đấ t và kali dễtiêu từ 7-10 mg/100g đấ t là thích hợ p trong đấ t trồ ng cam

Theo Embleton và cộ ng sự (1978), khi hàm lư ợ ng phố t pho dễ tiêu trong đấ ttăng sẽ làm giả m nhu cầ u dinh dư ỡ ng nitơ , đặ c biệ t là gây thiế u hụ t kali, Zn, Cu và làmtăng độ chua, giả m vị ngọ t củ a quả , giả m kích thư ớ c quả , tăng độ dày củ a vỏ Hàm

lư ợ ng kali dễ tiêu trong đấ t tăng sẽ làm tăng độ thô ráp, kéo dài thờ i gian trư ở ng thành,giả m hàm lư ợ ng nư ớ c trong quả dẫ n đế n quả khô sầ n sùi, giả m giá thành tiêu thụ Chu

kỳ sinh trư ở ng củ a cây cam thư ờ ng trả i qua 3 giai đoạ n chính: thờ i kỳ cây non (thờ i kỳkiế n thiế t cơ bả n, 1-4 năm đầ u), thờ i kỳ sả n xuấ t kinh doanh và thờ i kỳ già cỗ i phụthuộ c vào sứ c bề n vữ ng củ a cây (thư ờ ng từ 12-15 đế n 20 năm tuổ i) Nhu cầ u dinh

dư ỡ ng củ a cây có quan hệ tỷ lệ thuậ n vớ i lư ợ ng dinh dư ỡ ng cây đư ợ c lấ y đi bở i sả nphẩ m thu hoạ ch và các quá trình gây mấ t chấ t dinh dư ỡ ng từ đấ t Lư ợ ng phân bón hóa

họ c khuyế n cáo bón cho cam quýt thờ i kỳ sả n xuấ t kinh doanh ở bả ng 1.2 như sau:

Bả ng 1.2 Lư ợ ng dinh dư ỡ ng bón cho cây cam thờ i kỳ kinh doanh (kg/ha)

(Nguồ n: đư ợ c trích bở i Hoàng Minh Châu, 1998)

Trong nhóm dinh dư ỡ ng vi lư ợ ng, đồ ng và kẽ m là nhữ ng nguyên tố có vai trò

rấ t quan trọ ng đố i vớ i cây có múi Thiế u đồ ng làm cho lá dị dạ ng, cành mớ i bị chế t,quả bị rụ ng, nhữ ng quả còn lạ i bị nứ t nẻ , mép lá quăn lạ i, phiế n lá có màu xanh nhạ t,gân lá vẫ n xanh và chấ t lư ợ ng giả m rõ rệ t Thừ a đồ ng gây nên hiệ n tư ợ ng nứ t vỏ ,

chả y gôm và rụ ng lá Cây cam thiế u kẽ m có thể gây nên các bệ nh sinh lý củ a cây, lá

có kích thư ớ c nhỏ , ở vùng thị t lá xuấ t hiệ n nhữ ng nố t lố m đố m vàng

Do đặ c điể m phát sinh họ c và ả nh hư ở ng củ a lị ch sử sử dụ ng đấ t mà đấ t nhiệ t

đớ i thư ờ ng chua đế n rấ t chua, hàm lư ợ ng kim loạ i kiề m và kiề m thổ nghèo đế n rấ tnghèo Bên cạ nh đó, cây cam có nhu cầ u về canxi khá cao Khi đấ t thiế u canxi làmtăng độ chua, mứ c độ linh độ ng củ a sắ t và nhôm tăng, giả m hiệ u lự c sử dụ ng lân, gây

hạ i cho cây Cây thiế u canxi làm cho lá cam rụ ng sớ m, cành bị khô từ ngọ n trở xuố ng.Hàm lư ợ ng Ca và Mg trong đấ t trồ ng cam từ 3-4 mg/100g đấ t thích hợ p cho trồ ngcam [Đỗ Đình Ca, 2013] Trong khi điề u kiệ n pH tố i ư u cho sự phát triể n củ a cây cómúi là 5,5-6,5 Bón vôi đư ợ c xem là mộ t trong nhữ ng giả i pháp đư ợ c lự a chọ n để cả i

tạ o độ chua, cung cấ p thêm dinh dư ỡ ng đa lư ợ ng Ca, Mg và huy độ ng các chấ t dinh

dư ỡ ng ở dạ ng khó tiêu trong đấ t như phố t pho liên kế t chặ t vớ i các hợ p phầ n sắ tnhôm, tăng cư ờ ng phân giả i chấ t hữ u cơ , đồ ng thờ i làm giả m tác độ ng củ a các nguyên

tố độ c hạ i Phư ơ ng pháp bón vôi đư ợ c tính căn cứ vào độ chua thủ y phân theo côngthứ c: Q = 0,28.S.h.dv.H Trong đó, Q là lư ợ ng vôi bón (kg CaO/S); S là diệ n tích đấ t(m2); h là độ sâu tầ ng đấ t canh tác (cm); dv là dung trọ ng đấ t (g/cm3); H là độ chuathủ y phân (me/100 g đấ t); 0,28 là li đư ơ ng lư ợ ng gam củ a CaO

Bả ng 1.3 Lư ợ ng vôi cầ n bón tính theo pH KCl và theo loạ i đấ t

(Nguồ n: Lê Văn Căn, 1978)

Có thể thấ y rằ ng, cây cam là cây có biên độ sinh thái rộ ng, thích hợ p ở nhữ ngvùng nhiệ t đớ i và cậ n nhiệ t đớ i, trồ ng đư ợ c trên nhiề u loạ i đấ t, ư a ẩ m phụ thuộ c vào

từ ng thờ i kỳ sinh trư ở ng và phát triể n củ a cây Khi đư ợ c đả m bả o các yêu cầ u về sinh

thái, cây sẽ cho quả có chấ t lư ợ ng tố t, năng suấ t cao và ổ n đị nh Tuy nhiên, nế u pháttriể n đầ u tư thâm canh, sử dụ ng quá nhiề u phân bón hóa họ c, thuố c bả o vệ thự c vậ t,thuố c diệ t cỏ , giố ng cây không sạ ch bệ nh làm tăng quá trình suy thoái đấ t, gây rủ i ro

đế n sứ c khỏ e và sứ c đề kháng củ a đấ t, tăng các nguy cơ về bệ nh cây và bệ nh vùng rễ ,đáng chú ý là bệ nh gây ra bở i nấ m, vi khuẩ n, tuyế n trùng trong đấ t Do đó mà việ c

sử dụ ng phân bón hóa họ c hợ p lý đư ợ c coi là mộ t trong nhữ ng giả i pháp giả m thiể ucác quá trình gây suy thoái đấ t

1.2.3 Vấ n đề suy thoái đấ t trồ ng cam ở Việ t Nam

Nhìn chung, hoạ t độ ng sả n xuấ t cam ở Việ t Nam vẫ n chủ yế u theo xu hư ớ ng

độ c canh, tậ p trung chú trọ ng đầ u tư thâm canh cao sử dụ ng nhiề u phân bón hóa họ c

và hóa chấ t hữ u cơ độ c hạ i trong mộ t thờ i gian dài dẫ n đế n gây ả nh hư ở ng không nhỏ

đế n độ phì nhiêu củ a đấ t cũng như năng suấ t và chấ t lư ợ ng sả n phẩ m cam tiêu thụ

Đế n nay, các nghiên cứ u về hiệ n trạ ng chấ t lư ợ ng đấ t trồ ng cam ở Việ t Nam khôngnhiề u như ng cũng đã có mộ t số kế t quả công bố chỉ ra nhữ ng tác độ ng bấ t lợ i củ a hoạ t

độ ng canh tác cam đế n mộ t số tính chấ t lý, hóa, sinh họ c đấ t

Theo Võ Thị Gư ơ ng (2005), sự suy thoái các tính chấ t hóa họ c đã thể hiệ n rấ t

rõ ở các vư ờ n trồ ng cam có tuổ i vư ờ n khác nhau 7, 9, 16, 26 và 33 (năm) tạ i các vùng

đồ ng bằ ng Sông Cử u Long Mứ c độ suy thoái thể hiệ n rõ nét nhấ t là độ chua củ a đấ tgiả m mạ nh, tỷ lệ nghị ch vớ i mứ c độ tăng lên củ a các tuổ i vư ờ n (pHKCl ở các vư ờ ncam 7-9 tuổ i khoả ng 5,3, vư ờ n 16-26 tuổ i khoả ng 4,6-4,7, còn vư ờ n 33 tuổ i thấ p nhấ t

là 3,5 ), hàm lư ợ ng chấ t hữ u cơ , nitơ tổ ng số ở các mứ c nghèo, các cation trao đổ inhư Ca, Mg, và CEC, kẽ m vi lư ợ ng ở mứ c rấ t thấ p tạ i các vư ờ n lớ n hơ n 16 năm canhtác [Võ Thị Gư ơ ng, 2005] Các nghiên cứ u mớ i nhấ t cũng chỉ ra độ chua củ a đấ t trồ ngcây ăn quả vùng đồ ng bằ ng sông Cử u Long là yế u tố giớ i hạ n ả nh hư ở ng đế n sự pháttriể n củ a thự c vậ t, đặ c biệ t là nhu cầ u P dễ diêu pHKCltrong các nhóm đấ t khác nhau

ở Đồ ng Tháp đề u ở mứ c chua đế n rấ t chua, dao độ ng trung bình 3,4-4,1 ở đấ t phèn

và đấ t xám đị a hình cao; 4,4-4,7 ở đấ t phù sa sông và đấ t xám đị a hình thấ p [Vũ Ngọ cHùng và cs, 2019] Giá trị pHKCltrong 120 mẫ u đấ t trồ ng cây ăn quả ở Vĩnh Long cógiá trị trung bình là 4,89 [Võ Quang Minh và cs, 2019] pHKCl trong các phẫ u diệ n

đấ t phèn canh tác quýt đư ờ ng ở Long Mỹ , Hậ u Quang đề u ở mứ c chua đế n rấ t chua,trung bình từ 2,58 đế n 5,34 Hệ quả là hàm lư ợ ng Al3+và Fe2+đề u ở mứ c cao đế n rấ tcao, trung bình 7,12 meq Al3+/100g đấ t và 134,96 mg Fe2+/kg đấ t, đây là hàm lư ợ nggiớ i hạ n sự sinh trư ở ng và phát triể n củ a cây quýt đư ờ ng do tiề m ẩ n nguy cơ gây ngộ

độ c vi lư ợ ng và giả m cung cấ p P dễ tiêu [Nguyễ n Quố c Khư ơ ng và cộ ng sự , 2019]

Theo nghiên cứ u củ a Cao Việ t Hà và cộ ng sự (2010) ở các vư ờ n cam có tuổ i

vư ờ n từ 2-20 năm ở huyệ n Hàm Yên, tỉ nh Tuyên Quang, đấ t có xu hư ớ ng ngày càng

bị nén theo tuổ i cây tăng dung trọ ng đấ t và quá trình rử a trôi sét xuố ng tầ ng đấ t sâu,giả m độ xố p, độ trữ ẩ m đồ ng ruộ ng, hàm lư ợ ng chấ t hữ u cơ và nitơ tổ ng số , kẽ m dễtiêu trong đấ t giả m rõ rệ t, đấ t có phả n ứ ng từ chua đế n rấ t chua, Ca, Mg trao đổ i, CEC

đề u ở mứ c rấ t thấ p do trồ ng độ c canh cam [Cao Việ t Hà và cộ ng sự , 2010]

Theo Nguyễ n Quố c Hiế u và cộ ng sự (2012), tạ i đấ t đỏ bazan ở Phủ Quỳ , Nghệ

An hàm lư ợ ng chấ t hữ u cơ ở mứ c thấ p đế n trung bình (SOM 1,61-2,78%), đấ t rấ tchua (pHKCl3,89-4,68), kali tổ ng số nghèo (K2O 0,27-0,52%), lân dễ tiêu thấ p (P2O5

4,82-13,68 mg/100g đấ t), Ca trao đổ i thấ p (Ca2+ 2,41-5,47 meq/100g đấ t) [Nguyễ nQuố c Hiế u, 2012] Còn theo Phạ m Văn Linh (2017) tạ i vùng Nghĩa Đàn và Quỳ Hợ p,Nghệ An, có 21 điể m đấ t chua nhiề u chiế m phầ n lớ n vớ i 38,18% số mẫ u (pHKCl =3,5-4,5); 16 điể m đấ t chua chiế m tỷ lệ 29,09 % số mẫ u (pHKCl=4,5-5,5); 12 điể m đấ t

đặ c biệ t chua chiế m 21,82% số mẫ u (pHKCl <3,5); 6 điể m (chiế m 10,91% số mẫ u) là

đấ t ít chua (pHKCl=5,5-6,5); và không có điể m nào đấ t không chua Hàm lư ợ ng chấ t

hữ u cơ tổ ng số (SOM) trong đấ t tạ i các khu vự c khá chênh lệ ch nhau, N tổ ng số tạ icác khu vự c ở mứ c thấ p đế n trung bình nên cầ n bổ sung thêm đạ m trong quá trìnhchăm sóc cây, bón cân đố i và hợ p lý, P tổ ng số tạ i các khu vự c hầ u như cao như ng P

dễ tiêu tạ i điể m các khu vự c lạ i thấ p, kali tổ ng số và kali dễ tiêu hầ u hế t nghèo [Phạ mVăn Linh và cộ ng sự , 2017]

Theo Vũ Văn Hiế u và cs (2015), trong số 51 hộ trồ ng cam Sành ở huyệ n Bắ cQuang, tỉ nh Hà Giang, tấ t cả các hộ đề u sử dụ ng các loạ i phân vô cơ , trong đó chỉ29,4% số vư ờ n sử dụ ng phân hữ u cơ Kế t quả phân tích mẫ u đấ t cho thấ y độ chua củ a

đấ t ở mứ c chua vừ a đế n trung tính, pHKCldao độ ng trong khoả ng 4,58 đế n 6,15 Hàm

lư ợ ng chấ t hữ u cơ ở mứ c nghèo (<1,5%), hàm lư ợ ng dinh dư ỡ ng N, P, K đề u cao hơ n

rấ t nhiề u so vớ i yêu cầ u đố i vớ i cây có múi [Vũ Văn Hiế u và cs, 2015]

Theo Lê Công Tuấ n Minh (2017) đã so sánh đư ợ c chấ t lư ợ ng đấ t chấ t trồ ngcam ở huyệ n Hàm Yên, tỉ nh Tuyên Quang giữ a biệ n pháp để cỏ mọ c tự nhiên rồ i cắ t

vớ i biệ n pháp sử dụ ng thuố c diệ t cỏ Các vư ờ n không sử dụ ng thuố c diệ t cỏ có chấ t

lư ợ ng đấ t tố t hơ n, cụ thể , đấ t có phả n ứ ng từ chua vừ a đế n chua (pH 3,5 - 4,45); chấ t

hữ u cơ tổ ng số trung bình đế n giàu (SOM 2,18-3,54%); CEC trung bình (10,33-15,50meq/100 g đấ t), hàm lư ợ ng Ca trao đổ i (1,28-4,33 meq/100g đấ t); Mg trao đổ i (1,50-4,60 meq/100g đấ t) Đố i vớ i các chấ t dinh dư ỡ ng đa lư ợ ng tổ ng số , hàm lư ợ ng Nts

trung bình đế n giàu; P2O5 tổ ng số ở mứ c trung bình Đố i vớ i các chấ t dinh dư ỡ ng dễtiêu, hàm lư ợ ng Ndtở mứ c giàu; P2O5dtvà K2Odtnghèo [Lê Công Tuấ n Minh, 2017]

Cây cam là cây trồ ng chủ lự c trong phát triể n kinh tế ở huyệ n Cao Phong, HòaBình Tính đế n cuố i năm 2017, diệ n tích đấ t trồ ng cam toàn huyệ n là 3.015 ha, gấ p5,4 lầ n năm 2010 và 1,7 lầ n năm 2014 Năm 2014, vùng trồ ng cam ở Cao Phong, HòaBình đư ợ c nhậ n chỉ dẫ n đị a lý “Cam Cao Phong”, thúc đẩ y quá trình tiêu thụ và sả nxuấ t cam tạ i vùng Đấ t trồ ng cam Cao Phong chủ yế u là đấ t đồ i dố c, cầ n áp dụ ng cácbiệ n pháp canh tác làm giả m tác dụ ng củ a xói mòn do đị a hình nên độ chua thư ờ ngthấ p và tích lũy nhiề u sắ t, nhôm Theo Trầ n Thị Tuyế t Thu (2016), phả n ứ ng củ a đấ tCao Phong ở mứ c rấ t chua đế n chua vừ a (pHKCl 4,13-5,10) [Trầ n Thị Tuyế t Thu và

cộ ng sự , 2016] Đấ t trồ ng cam Cao Phong cầ n có nhữ ng biệ n pháp cả i tạ o độ chua

mộ t cách hiệ u quả để duy trì khoả ng thích hợ p cho cây cam phát triể n

1.3 Mộ t số biệ n pháp cả i thiệ n độ chua củ a đấ t

1.3.1 Cả i thiệ n độ chua củ a đấ t thông qua bón vôi

1.3.1.1 Ả nh hư ở ng củ a vôi đế n đấ t và cây trồ ng

Sử dụ ng vôi ả nh hư ở ng đế n sự sẵ n có củ a tấ t cả các yế u tố khoáng chấ t và độ c

hạ i trong đấ t do tác độ ng đế n pH ả nh hư ở ng đế n mộ t loạ t các quá trình bao gồ m hoạ t

độ ng sinh họ c và sinh hóa, khoáng hóa các yế u tố liên kế t vô cơ , hấ p phụ hóa họ c,phả n ứ ng kế t tủ a và hấ p thu chấ t dinh dư ỡ ng củ a thự c vậ t

Nhữ ng lợ i ích củ a việ c áp dụ ng vôi để cả i tạ o đấ t chua đã đư ợ c biế t đế n trong

sả n xuấ t mà còn duy trì môi trư ờ ng lành mạ nh Do đó, ngày nay, thách thứ c đố i vớ iviệ c bón vôi (và các phư ơ ng pháp cả i tạ o khác) đã đạ t đư ợ c sự quả n lý bề n vữ ng theocách tiế p cậ n toàn hệ thố ng Tác độ ng củ a việ c bón vôi là rấ t lớ n và trong khi nghiên

cứ u trư ớ c đây về việ c bón vôi đã tậ p trung mạ nh vào các thành phầ n riêng lẻ củ a cácquá trình trong đấ t hoặ c trên các cây trồ ng đơ n lẻ , thì cầ n phả i hiể u rõ hơ n về tác độ ng

rộ ng hơ n củ a việ c bón vôi [Holland và cộ ng sự , 2018]

Việ c áp dụ ng vậ t liệ u vôi làm thay đổ i cân bằ ng hóa họ c củ a đấ t Vậ t liệ u vôichứ a các cation Ca2+hoặ c Mg2+(hoặ c cả hai) và có tác dụ ng trung hòa làm thay thế H+

trong dung dị ch đấ t Phả n ứ ng giữ a đá vôi (1), dolomit (2) và canxi silicat (3) đư ợ c mô

tả như sau:

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

Các loạ i đấ t nhiệ t đớ i có hàm lư ợ ng Ca trao đổ i rấ t thấ p và biể u hiệ n sự thiế u hụ t

Ca củ a cây trồ ng trên đấ t Sử dụ ng đá vôi (canxi cacbonat) và vôi dolomit (Canxi vàMagie bicacbonat) làm tăng khả năng trao đổ i Ca và Mg củ a đấ t Cả i thiệ n tăng trư ở ngthự c vậ t trong đấ t axit không phả i là do bổ sung các cation cơ bả n (Ca, Mg), mà do tăng

pH làm giả m độ c tính củ a mứ c độ độ c củ a Al và Mn [Fageria và cộ ng sự , 2008]

Bón vôi vào đấ t trồ ng trọ t hoặ c đấ t đồ ng cỏ gây ả nh hư ở ng đế n mứ c độ đa dạ ng

củ a hầ u hế t các loài sinh vậ t đấ t bao gồ m vi khuẩ n, nấ m, tuyế n trùng và giun đấ t Trong

đó, mậ t độ tuyế n trùng và giun đấ t tăng lên khi tăng lư ợ ng vôi bón vào đấ t Thay đổ i

lư ợ ng vôi bón ả nh hư ở ng rấ t nhiề u đế n thành phầ n loài và mậ t độ tuyế n trùng [Holland

và cộ ng sự , 2018]

Bả ng 1.4 Tác độ ng củ a việ c bón vôi đế n các chấ t dinh dư ỡ ng (đa lư ợ ng, vi

lư ợ ng) và kim loạ i nặ ng trong đấ t

P

Tăng khoáng hóa P hữ u cơTăng nguy cơ mấ t PThay đổ i P dễ tiêu

Phát hành SO42−nhiề u hơ n và nguy cơ mấ t S nhiề u hơ n

Nguyên tố vi lư ợ ng Tăng hấ p phụ B, Cu, Co và Zn

Tăng khả dụ ng SeKim loạ i nặ ng

Tăng cố đị nh CdTăng hấ p thu thự c vậ t củ a Mn, Cd, Pb, NiTăng nguy cơ kim loạ i nặ ng bị rử a trôi

Hình 1.2 Các tác độ ng củ a bón vôi đố i vớ i đấ t, cây trồ ng và đa dạ ng sinh họ c

vớ i theo thờ i gian trong hệ sinh thái nông nghiệ p

Bệ nh cây trồ ng

Thành

phầ n cỏ

Sinh trư ở ng cây trồ ng

Sả n xuấ t thự c phẩ m

Sả n xuấ t chính

Vòng tuầ n hoàn dinh

Vậ t liệ u vôi chứ a Ca và CO32-, do vậ y khi bổ sung vôi sẽ ả nh hư ở ng đế n điề ukiệ n số ng củ a sinh vậ t và khả năng dễ tiêu sinh họ c củ a các cation Mg2+và K+và anionphố t phát trong đấ t (Holland và cộ ng sự , 2018) Bên cạ nh đó, bổ sung vôi vào đấ t giúpkích hoạ t các quá trình đệ m làm thay đổ i sự cân bằ ng củ a các cation trao đổ i và hòa tancác khoáng chấ t Al, Mn và Fe Ả nh hư ở ng củ a bón vôi đế n các nguyên tố dinh dư ỡ ng

và kim loạ i nặ ng trong đư ợ c trình bày trong Bả ng 1.4 (Holland và cộ ng sự , 2018)

Bón vôi có tác độ ng tích cự c hoặ c tiêu cự c đế n đấ t trồ ng trọ t/cây trồ ng, đồ ng

cỏ và đa dạ ng sinh họ c Bả n chấ t củ a các tác độ ng dài hạ n và tạ m thờ i đư ợ c trình bày

tạ i (Hình 1.2) [Holland và cộ ng sự , 2018] Vôi đư ợ c đặ t ở trung tâm và các hiệ u ứ ng

củ a vôi đư ợ c thể hiệ n dư ớ i dạ ng mô hình giố ng như gợ n sóng Điề u này cho thấ y vaitrò củ a thờ i gian đố i vớ i sự thay đổ i quá trình do vôi gây ra và mỗ i pha đạ i diệ n cho

mộ t khoả ng thờ i gian tăng dầ n Ngoài ra, giả n đồ này (Hình 1.2) cung cấ p mộ t dấ uhiệ u về ả nh hư ở ng tiề m năng quả n lý đố i vớ i vôi trong thự c tiễ n theo thờ i gian

1.3.1.2 Các nghiên cứ u về sử dụ ng vôi cả i thiệ n độ chua

Theo Materechera (2002), bổ sung vôi và phân gà vào đấ t vớ i tỷ lệ 0; 5; 10 và

20 Mg/ha; tro vớ i tỷ lệ 0; 3 và 5 Mg/ha làm tăng đáng kể pHKCl củ a đấ t (4,1-5,6) vàgiả m axit trao đổ i Mứ c độ hiệ u quả phụ thuộ c vào từ ng loạ i vậ t liệ u, trong đó tăng

dầ n theo thứ tự vôi> phân gà> tro (Materechera và cộ ng sự , 2002)

Thí nghiệ m củ a Danilo Rheinheimer dos Santos (2018) trên đấ t đồ ng cỏ bả n đị a

củ a Nam Brazil có tính axit cao đư ợ c bón vôi vớ i tỷ lệ vôi 0; 2; 8,5 và 17,0 tấ n/ha Saukhi bón vôi 12 và 18 năm, các mẫ u đấ t đư ợ c thu thậ p ở mỗ i từ độ sâu 1-60cm cho thấ yquá trình tái axit hóa đã phụ c hồ i làm tăng 50% lư ợ ng Al có thể trao đổ i và 30% độaxit tiề m năng so vớ i đấ t bả n đị a [dos Santos và cộ ng sự , 2018]

Nghiên cứ u củ a Tina Frank (2019) khả o sát trên ba loạ i đấ t khác nhau: EutricGleyic Cambisol (Loamic) (Magdeburg, Sachsen-Anhalt), Haplic Luvisol(Neubrandenburg, Mecklenburg-Western Pomerania) và Eutric Cambisol (Loamic)(Puch, Bavaria) đư ợ c bổ sung tỷ lệ vôi (canxi cacbonat) khác nhau cho thấ y pH tăngđáng kể và tăng khả năng chứ a nư ớ c, tổ ng khố i lư ợ ng khoả ng hổ ng và giả m mậ t độkhố i trong đấ t sau sáu tháng sử dụ ng vôi, như ng mư ờ i hai tháng sau khi bón vôi, cấ utrúc đấ t bị suy giả m do cày xớ i [Frank và cộ ng sự , 2019]

Nghiên cứ u củ a Lê Văn Dũng (2018), sử dụ ng 5 tấ n phân hữ u cơ /ha và 500 kgCaCO3 trên đấ t phèn nhiễ m mặ n canh tác lúa giúp gia tăng độ pH củ a đấ t, giả m độ cchấ t nhôm, vôi và phân hữ u cơ có chứ a lư ợ ng Ca2+cao, giúp cả i thiệ n hàm lư ợ ng Natrao đổ i trên đấ t nhiễ m mặ n Nguyên nhân Ca2+có thể thay thế Na+trao đổ i trên phứ c

hệ hấ p thu, do đó giả m sự kiề m hoá, đồ ng thờ i gia tăng hàm lư ợ ng đạ m và lân dễ tiêutrong đấ t, giúp tăng khả năng chị u mặ n, từ đó giúp cây lúa sinh trư ở ng và phát triể n

tố t trên đấ t phèn nhiễ m mặ n, thể hiệ n qua gia tăng số bông, hạ t chắ c/bông, trọ ng

lư ợ ng hạ t dẫ n đế n gia tăng năng suấ t lúa [Lê Văn Dũng và cộ ng sự , 2018]

1.3.2 Biochar giúp cả i thiệ n tính chấ t đấ t

1.3.2.1 Biochar và mộ t số tính chấ t cơ bả n

Than sinh họ c (biochar) đư ợ c coi là “vàng đen” vì nhữ ng tác dụ ng quý báu củ a

nó đố i vớ i nông nghiệ p và môi trư ờ ng, là nhân tố chủ yế u tạ o ra cuộ c cách mạ ng xanh

lầ n thứ 3 Than sinh họ c đư ợ c dùng để vùi vào đấ t, sau chuyể n hóa sẽ cho ra mộ t loạ iphân bón hữ u cơ , đây là mộ t loạ i phân bón tố t và thân thiệ n môi trư ờ ng vớ i hàm

lư ợ ng cacbon cao và đặ c tính xố p giúp đấ t giữ nư ớ c, dư ỡ ng chấ t và bả o vệ vi khuẩ n

có lợ i cho đấ t, còn đặ c tính như mộ t bể chứ a cacbon tự nhiên, cô lậ p và giữ khí CO2

trong đấ t [Nguyễ n Đăng Nghĩa, 2014].

Than sinh họ c gầ n đây đã nhậ n đư ợ c sự chú ý ngày càng tăng do nhiề u lợ i íchnông nghiệ p Than sinh họ c là mộ t chấ t rắ n dự a trên cacbon thu đư ợ c bằ ng phư ơ ngpháp nhiệ t phân sinh khố i Thành phầ n nguyên tố củ a nó bao gồ m C, N, H, K và Mg

tấ t cả đề u có thể đóng vai trò là chấ t dinh dư ỡ ng chính trong sự phát triể n củ a thự c

vậ t [Kavitha và cộ ng sự , 2018] Mộ t số tính chấ t khác củ a biochar (Hình 1.3)

Hình 1.3 cho thấ y, sự biế n đổ i mộ t số tính chấ t củ a biochar vớ i các nhiệ t độnhiệ t phân khác nhau vớ i màu sắ c biochar thay đổ i từ nâu sáng đế n đen khi nhiệ t độtăng đồ ng thờ i là hàm lư ợ ng C đen và độ tro tăng cao Tuy nhiên, năng suấ t tạ o thànhbiochar lạ i giả m cùng vớ i hàm lư ợ ng H và O trong biochar như ng giá trị pH củ abiochar tăng cao khi nhiệ t độ tăng do sự phá vỡ các mạ ch thẳ ng và tái hình thànhvòng thơ m giả i phóng các ion kim loạ i

Hình 1.3 Biế n đổ i tính chấ t biochar vớ i nhiệ t độ nhiệ t phân tăng

Nguồ n: (Xiao và cộ ng sự , 2018)

Hàm lư ợ ng P không bề n trong birochar có sự khác biệ t so vớ i nguyên liệ u ban

đầ u Khả năng dễ tiêu củ a P trong than sinh họ c thấ p đư ợ c sả n xuấ t ở nhiệ t độ cao cóthể là do độ hòa tan củ a P trong than sinh họ c kém, điề u này có thể đư ợ c cho là sựhiệ n diệ n củ a pyrophosphate hình thành ở nhiệ t độ cao hơ n Do đó, than sinh họ c

đư ợ c sả n xuấ t ở nhiệ t độ thấ p vớ i nồ ng độ C tư ơ ng đố i nhỏ dự kiế n sẽ thể hiệ n khảnăng phả n ứ ng cao hơ n trong đấ t và đóng góp nhiề u hơ n cho độ phì củ a đấ t so vớ i

sả n xuấ t ở nhiệ t độ cao [Li và cộ ng sự , 2019]

Than sinh họ c sả n xuấ t ở nhiệ t độ cao (800oC) có pH và EC cao, mấ t NO3

-trong khi ở nhiệ t độ thấ p (350oC) lấ y ra P, NH4+và phenol Diệ n tích bề mặ t riêng và

vi khoả ng hổ ng củ a than sinh họ c tăng theo nhiệ t độ Mặ c dù cùng nguyên liệ u như ngcông nghệ sả n xuấ t khác nhau sẽ cho ra các loạ i than sinh họ c khác nhau [Nguyễ nĐăng Nghĩa, 2014] Thiế t kế sả n xuấ t biochar vớ i các đặ c tính mong muố n để cả ithiệ n năng suấ t cây trồ ng thì mộ t nguyên liệ u phù hợ p cầ n đư ợ c xác đị nh bằ ng cáchxem xét thành phầ n nguyên tố và các yế u tố bề mặ t củ a biochar đư ợ c nhắ m mụ c tiêu

Màu sắ c Năng suấ t

Các điề u kiệ n nhiệ t phân phả i đư ợ c tố i ư u hóa để thu đư ợ c biochar cụ thể vớ i các sử a

đổ i cấ u trúc và hóa lý thích hợ p để giả m thiể u hoặ c tránh tạ o thành các biochar khôngmong muố n hoặ c tác độ ng tiêu cự c có thể đế n sự phát triể n củ a cây hoặ c độ phì nhiêu

củ a đấ t đư ợ c thể hiệ n bằ ng các biệ n pháp tác độ ng khác nhau (Hình 1.4)

Hình 1.4 Cả i thiệ n tính chấ t bề mặ t biochar bằ ng các phư ơ ng pháp khác nhau

Nguồ n:(El-Naggar và cộ ng sự , 2019)

Than sinh họ c sả n xuấ t ở nhiệ t độ thấ p có khả năng trao đổ i cation cao, trongkhi than sinh họ c sả n xuấ t ở nhiệ t độ cao (cao trên 600oC) thì khả năng trao đổ i cation

rấ t ít hoặ c không có [Nguyễ n Đăng Nghĩa, 2014]

Theo Mai Thị Lan Anh (2008), nhiệ t độ nhiệ t phân có ả nh hư ở ng đế n lư ợ ngbiochar thu đư ợ c, pH, CEC và lư ợ ng chấ t dinh dư ỡ ng có trong biochar: Ở nhiệ t độnhiệ t phân thấ p (300-450oC) có năng suấ t cao nhấ t (46,98%) và giả m dầ n nhiệ t độnhiệ t phân tăng cao Giá trị pH, CEC cũng tăng theo nhiệ t độ nhiệ t phân CEC cũngphụ thuộ c vào nhiệ t độ nhiệ t phân thông qua sự tăng pH củ a than khi nhiệ t độ nhiệ tphân tăng Khả năng hấ p phụ củ a biochar từ tre (~77,6%) > CEC từ biochar gỗ keolai (~ 70,4%) > CEC củ a biochar từ rơ m rạ (67,2%) Trong các loạ i biochar sả n xuấ t

Nhiệ t độ nhiệ t phân

Diệ n tích bề mặ t

lớ n hơ n

pH cao hơ n Khử nư ớ c

Khử cacboxyl

Bề mặ t phong hóa

Bể chứ a chấ t dinh dư ỡ ng

bề mặ t mớ i

Giả i phóng

dinh dư ỡ ng thấ p

Bề mặ t BC

giố ng như keo

ngăn hòa tan

dinh dư ỡ ng

Tăng phả n

ứ ng bề mặ t

Giữ lạ i chấ t dinh

dư ỡ ng

Kích thích hoạ t độ ng

vi sinh vậ t

Khoả ng hổ ng Chấ t dinh dư ỡ ng Chấ t hữ u cơ

đề u có chứ a các nguyên tố C, O, N, P, Ca… Hàm lư ợ ng các chấ t dinh dư ỡ ng (Nts,

P2O5ts, K2Ots) trong biochar cũng phụ thuộ c vào nhiệ t độ nhiệ t phân [Mai Thị LanAnh và cộ ng sự , 2008]

1.3.2.2 Ả nh hư ở ng củ a biochar tớ i tính chấ t đấ t

Ả nh hư ở ng biochar đế n các đặ c tính sinh họ c củ a đấ t axit, bao gồ m độ chua

củ a đấ t (pH), độ c tính Al, mứ c độ dễ tiêu củ a các chấ t dinh dư ỡ ng, tính độ c củ a cáckim loạ i nặ ng và các hoạ t độ ng củ a vi sinh vậ t (quá trình nitrat hóa)

Hình 1.5 Các ả nh hư ở ng củ a biochar đế n tính chấ t đấ t

Nguồ n : (Shaaban và cộ ng sự , 2018)

Do tính chấ t kiề m và khả năng đệ m pH cao nên biochar đư ợ c ứ ng dụ ng trong

cả i thiệ n độ chua củ a đấ t Việ c bổ sung biochar làm tăng độ pH củ a đấ t axit, vì độ pH

củ a biochar hầ u hế t đề u > 7,0, cao hơ n ít nhấ t 1,5 đơ n vị so vớ i đấ t axit (pH <5,5).Tuy nhiên, vớ i đấ t kiề m, than sinh họ c không có tác độ ng tích cự c đế n việ c tăng pH

củ a đấ t, và thậ m chí có thể làm giả m pH đấ t [Dai và cộ ng sự , 2017]

Đấ t

Sự trao đổ i chấ t Sự phong phú Hệ enzym Hệ gen Sự đa dạ ng

Hệ vi sinh vậ t

loạ i nặ ng

Giả m độ chua củ a

đấ tGiả m tính độ c củ aKLNTăng tính đệ m đấ tTăng dinh dư ỡ ngcho cây trồ ng hấ p

thụ

Khi biochar đư ợ c thêm vào đấ t, các chấ t kiề m đư ợ c giả i phóng từ than sinh

họ c có thể chố ng lạ i quá trình axit hóa Tiề m năng củ a than sinh họ c để cả i thiệ n độchua củ a đấ t có liên quan đế n độ kiề m củ a than sinh họ c Để xác đị nh các tác độ ng

hạ n chế củ a than sinh họ c, Yuan và Xu (2011) đã quan sát thấ y rằ ng pH đấ t có mố i

tư ơ ng quan dư ơ ng vớ i độ kiề m củ a than sinh họ c trong đấ t bổ sung than sinh họ c[Shaaban và cộ ng sự , 2018] Tăng pH đấ t có thể ả nh hư ở ng đáng kể đế n CEC và khảnăng trao đổ i anion (AEC) trong nhiề u loạ i đấ t Trong đấ t cát, sự tăng trư ở ng và pháttriể n củ a cây nói chung bị hạ n chế bở i các chấ t dinh dư ỡ ng và nư ớ c có thể giả i quyế t

bằ ng than sinh họ c Độ pH củ a hầ u hế t các loạ i than sinh họ c nằ m trong khoả ng từtrung tính đế n kiề m và do đó việ c sử dụ ng than sinh họ c rấ t phù hợ p để tăng độ pH

củ a đấ t, sau đó làm tăng CEC và khả năng giữ chấ t dinh dư ỡ ng củ a đấ t Sự phongphú củ a các nhóm carboxyl trên bề mặ t than sinh họ c có thể làm tăng CEC đấ t và do

đó làm giả m quá trình lọ c chấ t dinh dư ỡ ng Do đó, việ c kế t hợ p than sinh họ c vào đấ tchua có thể làm tăng CEC và khả năng lư u giữ củ a Ca2+, Mg2+ và K+ [Shaaban và

cộ ng sự , 2018]

Biochar là mộ t chấ t có khả năng giữ lạ i các chấ t dinh dư ỡ ng đa lư ợ ng trự c tiế p.Than sinh họ c có thể hoạ t độ ng như mộ t loạ i phân bón hữ u cơ bằ ng cách cung cấ pcác chấ t đấ t có trong sinh khố i tiề n chấ t Laghari và cộ ng sự (2015) đã bổ sung biocharvào đấ t cát có độ phì thấ p làm cho C tổ ng số tăng lên 7-11%, K tăng 37-42%, P tăng68-70% và Ca tăng 69-75% so vớ i không áp dụ ng [El-Naggar và cộ ng sự , 2019]

Biochar còn làm giả m khả năng linh độ ng củ a Al3+trong đấ t axit và làm giả m

độ c tính củ a nó đố i vớ i sự phát triể n củ a cây Theo Alling (2014) nồ ng độ Al3+trongdung dị ch đấ t bị rử a trôi đã giả m từ khoả ng 2 mg/L xuố ng mứ c không thể phát hiệ nsau khi bổ sung than sinh họ c ở mứ c 5% trong đấ t Unza Nồ ng độ Al3+hòa tan trong

đấ t cũng giả m theo cấ p số nhân khi tăng pH sau khi bổ sung biochar Mộ t số cơ chế

mà sinh họ c làm giả m độ c tính Al đó là Al3+bị kế t tủ a do phả n ứ ng vớ i các vậ t liệ ukiề m trong than sinh họ c, Al3+đư ợ c tạ o phứ c vớ i các nhóm chứ c hữ u cơ hydroxyl vàcarboxyl trên bề mặ t Các nhóm chứ c carboxylic cung cấ p các vị trí gắ n kế t bổ sungcho Al3+bên cạ nh các thành phầ n vô cơ và các nhóm oxy đặ c biệ t trong than sinh

họ c Ngoài ra, than sinh họ c có diệ n tích bề mặ t và độ xố p cao đư ợ c giả đị nh để cung

cấ p nhiề u vị trí hấ p phụ hơ n cho sự hấ p phụ củ a Al linh độ ng [Dai và cộ ng sự , 2017]

Biochar có thể làm tăng phố t pho dễ tiêu sinh họ c trong đấ t đế n mộ t mứ c độnào đó Liu và cộ ng sự (2017) đã chỉ ra biochar sả n xuấ t từ trấ u đư ợ c bổ sung vào đấ tsét đỏ và đấ t kiề m vớ i lư ợ ng 40 tấ n/ha đã làm tăng mứ c độ dễ tiêu củ a phố t pho lên

52,63 và 33,37(%) Tuy nhiên, nhiề u nghiên cứ u đã báo cáo rằ ng mộ t số loạ i thansinh họ c như rơ m lanh, rơ m ngô và thân cây liễ u không có tác dụ ng đáng kể đố i vớ iphố t pho dễ tiêu trong đấ t Các nghiên cứ u khác đã chỉ ra rằ ng than sinh họ c thậ m chí

có thể làm giả m lư ợ ng phố t pho này trong đấ t Biochar dễ dàng tư ơ ng tác vớ i cácthành phầ n hữ u cơ và vô cơ củ a đấ t như chấ t hữ u cơ hoặ c khoáng chấ t, gián tiế p ả nh

hư ở ng đế n khả năng dễ tiêu sinh họ c củ a phố t pho trong đấ t [Li và cộ ng sự , 2019]

1.3.2.3 Tiề m năng sả n xuấ t biochar ở Việ t Nam

Nguyên liệ u sả n xuấ t than sinh họ c rấ t phong phú và đa dạ ng từ vỏ đậ u tư ơ ng,

bã mía, vỏ dừ a, vỏ ca cao cho đế n cây tre, lau sậ y, phế thả i từ khai thác rừ ng, cùng

rấ t nhiề u các chấ t thả i xanh khác Ngoài ra, than sinh họ c còn có thể đư ợ c sả n xuấ t từ

vỏ trấ u, mộ t phế phẩ m gầ n gũi vớ i ngư ờ i nông dân Việ t Nam

Theo Nguyễ n Tri Quang Hư ng (2017), ở vùng huyệ n Gò Công Tây, Tiề nGiang phát sinh khố i lư ợ ng rơ m rạ trung bình 233.190,72 tấ n/năm Lư ợ ng sinh khố i

rơ m rạ có thành phầ n hữ u cơ và nhiệ t lư ợ ng cao, chiế m tỷ lệ 44,1% cacbon và 4.030kcal/kg Vớ i khố i lư ợ ng 100 kg củ i rơ m nguyên liệ u đầ u vào, sau 6 giờ đố t lư ợ ngthan sinh họ c thu đư ợ c tư ơ ng ứ ng 48,25±2,25 kg (chiế m 48,25%) Lư ợ ng tro sinh ra

và than số ng có tỷ lệ khá thấ p vớ i lầ n lư ợ t 0,75±0,13 kg và 3,95±1,33 kg [Nguyễ nTri Quang Hư ng và cộ ng sự , 2017]

Ở Việ t Nam phân bón hoặ c các thành phầ n để sả n xuấ t phân bón phầ n lớ n

đư ợ c nhậ p khẩ u từ nư ớ c ngoài, tạ o nên áp lự c nhậ p siêu lớ n cho đấ t nư ớ c Bên cạ nh

đó dân số vẫ n còn hơ n 70% lao độ ng trong lĩnh vự c nông nghiệ p Các phụ phẩ m nôngnghiệ p rấ t lớ n vớ i chi phí thấ p Việ c áp dụ ng công nghệ sả n xuấ t than sinh họ c ở Việ tNam sẽ giúp giả i quyế t đư ợ c nhiề u vấ n đề mang lạ i lợ i ích vô cùng to lớ n [Nguyễ nĐăng Nghĩa, 2014]

Ở các vùng trồ ng cây có múi, việ c đố n tỉ a cành lá cam hàng năm tạ o ra lư ợ ngtàn dư thự c vậ t rấ t lớ n Tạ i huyệ n Cao Phong, tỉ nh Hòa Bình, lư ợ ng cành tỉ a (đư ờ ngkính < 0,5 cm) hàng năm khoả ng 5-10 kg/cây, tư ơ ng đư ơ ng 2,5-5,0 tấ n/ha/năm; cànhcây cam (1-5cm) đư ợ c đố n tỉ a là 15-50 tấ n/ha/năm Ở nhữ ng vư ờ n có độ tuổ i càng

lớ n thì lư ợ ng đố n tỉ a hàng năm tăng lên Như vậ y, tiề m năng sả n xuấ t than sinh họ c

từ cành lá đố n tỉ a là rấ t lớ n Điề u này vừ a giúp tậ n dụ ng đư ợ c tài nguyên sẵ n có, vừ a

cả i thiệ n đư ợ c tính chấ t đấ t, giúp tăng hiệ u quả kinh tế cho sả n xuấ t cam tạ i huyệ n

Chư ơ ng 2 ĐỐ I TƯ Ợ NG VÀ PHƯ Ơ NG PHÁP NGHIÊN CỨ U

2.1 Đố i tư ợ ng và phạ m vi nghiên cứ u

Đố i tư ợ ng nghiên cứ u: Đấ t tạ i vùng trồ ng cam thị trấ n Cao Phong, huyệ n Cao

Phong, tỉ nh Hòa Bình Đấ t nghiên cứ u là đấ t Ferralit đỏ vàng phát triể n trên nề n đá

mắ c ma trung tính, có độ dầ y tầ ng đấ t trung bình trên 100 cm

Thờ i gian nghiên cứ u: từ tháng 2015 đế n tháng 12 năm 2019, trong đó các

kế t quả nghiên cứ u trong năm 2015 và 2016 đư ợ c kế thừ a số liệ u từ đề tài QG 16.19,

do chính họ c viên thự c hiệ n cùng vớ i nhóm nghiên cứ u đề tài; trong năm 2017-2019

là thờ i gian họ c viên trự c tiế p họ c tậ p và thự c hiệ n toàn bộ kế t quả nghiên cứ u

2.2 Nộ i dung nghiên cứ u

1) Nghiên cứ u mộ t số tính chấ t lý hóa củ a đấ t, nguyên nhân và hiệ n trạ ng axit hóa

đấ t tạ i vùng trồ ng cam Cao Phong, Hòa Bình;

2) Nghiên cứ u ả nh hư ở ng củ a liề u lư ợ ng vôi bón đế n hiệ u quả cả i thiệ n độ chua

2.3.1 Phư ơ ng pháp thu thậ p tổ ng hợ p tài liệ u và thông tin

Các tài liệ u, thông tin đư ợ c thu thậ p, tổ ng hợ p và xử lý từ các công trình nghiên

cứ u trong và ngoài nư ớ c, qua sách, báo cáo, tạ p chí khoa họ c

2.3.2 Phư ơ ng pháp điề u tra, khả o sát thự c đị a và lấ y mẫ u nghiên cứ u

Thờ i gian lấ y mẫ u đấ t đánh giá hiệ n trạ ng đư ợ c tiế n hành sau khi ngư ờ i trồ ngcam bón phân khoáng 2 đế n 3 tháng và vào thờ i điể m đố n tỉ a dọ n vư ờ n sau khi kế tthúc năm thu hoạ ch cam quả , vào tháng 3 năm 2015 và tháng 12 năm 2016

Mẫ u đấ t đư ợ c lấ y ở độ sâu 0-30 cm tạ i 20 vư ờ n có tuổ i canh tác khác nhau tạ ivùng trồ ng cam ở thị trấ n Cao Phong, huyệ n Cao Phong, tỉ nh Hòa Bình, trung bìnhtrồ ng 400 đế n 500 cây cam/ha, chủ yế u gồ m giố ng cam Xã Đoài hoặ c lòng vàng xenV2 Mỗ i vư ờ n lấ y 5 mẫ u đạ i diệ n và đư ợ c tiề n xử lý bằ ng cách phơ i khô không khí,nhặ t bỏ xác thự c vậ t, sỏ i đá lẫ n, sau đó nghiề n bằ ng chày cố i sứ và rây qua rây 1m

Thờ i gian lấ y mẫ u đánh giá hiệ u quả củ a tổ ng hợ p các biệ n pháp cả i tạ o đấ tvào tháng 12 năm 2018 và 2019.

Vậ t liệ u vôi đư ợ c lấ y tạ i củ a hàng phân bón tạ i thị trấ n Cao Phong, cành lácam đư ợ c tiế n hành lấ y vào tháng 1 năm 2018 (thờ i gian dọ n tỉ a vư ờ n để bắ t đầ u nuôicành mang quả mớ i)

Hình 2.1 Bả n đồ khu vự c nghiên cứ u và các vư ờ n áp dụ ng mô hình tổ ng hợ p

2.3.3 Phư ơ ng pháp trong phòng thí nghiệ m

2.3.3.1 Thí nghiệ m nghiên cứ u ả nh hư ở ng củ a vôi đế n độ chua củ a đât thí nghiệ m

Vậ t liệ u thí nghiệ m:

- Mẫ u đấ t đư ợ c lấ y vào tháng 11 năm 2018, độ sâu lấ y mẫ u từ 0-30 cm tạ i

vư ờ n 5 tuổ i chu kỳ 1 Kế t quả đấ t nề n trư ớ c thí nghiệ m trong bả ng 2.1

-Kế t quả bả ng 2.1 cho thấ y, độ chua củ a đấ t trư ớ c thí nghiệ m ở mứ c chua vớ i

pH = 4,47±0,41, hàm lư ợ ng chấ t hữ u cơ ở mứ c cao 4,81±0,89% Hàm lư ợ ng N, P, K

dễ tiêu ở mứ c giàu lầ n lư ợ t là 15,10±0,76 mgN/100g đấ t, 39,08±5,56 mgP2O5/100g

đấ t và 31,04±1,46 mgK2O/100g đấ t Hàm lư ợ ng Ca2+, Mg2+tư ơ ng ứ ng là 4,75±0,66

và 3,38±0,64 meq/100g đấ t ở mứ c thích hợ p cho cây cam phát triể n Hàm lư ợ ng Fe,

Al vô đị nh hình đư ợ c chiế t bở i hỗ n hợ p muố i oxalat ở mứ c 1,17 g/kg và 2,64 g/kg

Độ chua thủ y phân ở giá trị 6,86±0,14 meq/100g đấ t, dự a theo công thứ c tínhtoán lư ợ ng CaO bổ sung để cả i tạ o đấ t củ a Lê Văn Khoa (2002): CaO (tấ n/ha) = 0,42

Htfcó thể thấ y lư ợ ng CaO tư ơ ng đư ơ ng sẽ là 2,88 tấ n/ha (CaCO3 tư ơ ng ứ ng là 5,15

tấ n/ha) Dự a trên lư ợ ng CaCO3 tính toán đư ợ c khố i thí nghiệ m liên quan đế n ả nh

hư ở ng củ a vậ t liệ u vôi đư ợ c tiế n hành

- Vậ t liệ u vôi: vôi bộ t và chấ t cả i tạ o đấ t (hỗ n hợ p củ a dolomit và vôi bộ t

đư ợ c sả n xuấ t bở i Họ c việ n Nông nghiệ p Hà Nộ i đư ợ c bán trên đị a bàn huyệ n CaoPhong) đư ợ c lấ y vào cùng thờ i điể m vớ i đấ t, chấ t lư ợ ng củ a vậ t liệ u vôi đư ợ c trìnhbày trong bả ng 2.2 và Ca(OH)298% tinh khiế t Trung Quố c

Từ bả ng 2.2 cho thấ y, chấ t lư ợ ng vôi bộ t và chấ t cả i tạ o đấ t đư ợ c dùng trongthí nghiệ m có giá trị trung hòa CCE cao trong khoả ng từ 163,2-171,8% qua đó có thểđánh giá đư ợ c khả năng cả i tạ o độ chua củ a hai vậ t liệ u trên rấ t tố t

Bố trí thí nghiệ m: Nghiên cứ u ả nh hư ở ng củ a vôi, chấ t cả i tạ o đấ t và Ca(OH)2

đế n độ chua vớ i các công thứ c như bả ng 2.1 Tiế n hành ủ 100g đấ t đã rây 1mm vớ i

lư ợ ng vậ t liệ u vôi theo bả ng 2.3 trong hộ p nhự a có nắ p trộ n đề u Sau đó, thêm 50 ml

nư ớ c cấ t để tạ o độ ẩ m 30% để yên tạ i nhiệ t độ phòng, sau 15 ngày sấ y khô ở 40oC

rồ i nghiề n qua rây 1mm để xác đị nh mộ t số tính chấ t

Bả ng 2.3 Thí nghiệ m ả nh hư ở ng củ a vậ t liệ u vôi đế n độ chua củ a đấ t

1 ĐC Đố i chứ ng (đấ t + không bổ sung vậ t liệ u vôi)

1 Thí nghiệ m ả nh hư ở ng củ a liề u lư ợ ng chấ t cả i tạ o đấ t

3 Thí nghiệ m ả nh hư ở ng củ a vôi bộ t (50%) và chấ t cả i tạ o đấ t (50%)

8 CT7 Đấ t + tổ ng lư ợ ng 2 tấ n/ha vôi và chấ t cả i tạ o đấ t

9 CT8 Đấ t + tổ ng lư ợ ng 4 tấ n/ha vôi và chấ t cả i tạ o đấ t

10 CT9 Đấ t + tổ ng lư ợ ng 6 tấ n/ha vôi và chấ t cả i tạ o đấ t

4 Thí nghiệ m ả nh hư ở ng củ a Ca(OH)2 khan

2.3.3.2 Thí nghiệ m ả nh hư ở ng củ a biochar đế n độ chua củ a đấ t thí nghiệ m

Vât liệ u thí nghiệ m:

Nguyên liệ u tạ o biochar bao gồ m cành lá cam tỉ a (đư ờ ng kính cành tỉ a từ 0 0,5cm) và cành cam (đư ờ ng kính 1-5cm) đư ợ c cắ t nhỏ từ 0 - 5cm sau đo phơ i khô khôngkhí bả o quả n trong túi nilon Cành lá cam tỉ a và cành cam đư ợ c cho vào trong nố i đấ t