Nghiên cứu một số tính chất hóa học và sinh học của đất bạc màu dưới ba loại hình sử dụng đất phổ biến ở huyện hiệp hòa tỉnh bắc giang và biện pháp cải tạo

Luận văn

NINH MINH PHƯƠNG

NGHIÊN CỨU MỘT SỐ TÍNH CHẤT HÓA HỌC VÀ SINH HỌC

CỦA ðẤT BẠC MÀU DƯỚI BA LOẠI HÌNH SỬ DỤNG ðẤT

PHỔ BIẾN Ở HUYỆN HIỆP HÒA TỈNH BẮC GIANG

VÀ BIỆN PHÁP CẢI TẠO

LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP

Chuyên ngành: ðất và dinh dưỡng cây trồng

Mã số : 62 62 15 01

Người hướng dẫn khoa học: 1 PGS.TS Nguyễn Xuân Thành

2 TS Nguyễn ðức Minh

HÀ NỘI - 2010

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận án tiễn sỹ khoa học nông nghiệp…… i

LỜI CAM ðOAN

Tôi xin cam ñoan luận án “Nghiên cứu một số tính chất hoá học và sinh học của ñất bạc màu dưới ba loại hình sử dụng ñất phổ biến ở huyện Hiệp Hoà, tỉnh Bắc Giang và biện pháp cải tạo" là công trình nghiên cứu của riêng tôi Những số liệu, kết quả nghiên cứu nêu trong luận án này là trung thực, khách quan và chưa từng ñược ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Tôi xin cam ñoan rằng mọi sự giúp ñỡ trong quá trình thực hiện luận án này ñã ñược cám ơn và các thông tin trích dẫn trong luận án ñều ñược chỉ rõ nguồn gốc

TÁC GIẢ LUẬN ÁN

Ninh Minh Phương

Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận án tiễn sỹ khoa học nông nghiệpẦẦ ii

Nhân dịp này cho phép tôi ựược bày tỏ lòng cảm ơn ựến tập thể cán bộ, nhân viên cơ quan Trung tâm điều tra, đánh giá tài nguyên ựất - Tổng cục Quản lý ựất ựai - Bộ Tài nguyên và Môi trường ựã tạo ựiều kiện giúp ựỡ tôi trong suốt thời gian thực hiện ựề tài

Tôi xin chân thành cám ơn các ựồng chắ lãnh ựạo UBND huyện Hiệp Hòa, phòng Tài nguyên và Môi trường, phòng Nông nghiệp và Phát triển nông thôn huyện Hiệp Hòa, cán bộ và nhân dân xã Hoàng Vân ựã tạo ựiều kiện giúp ựỡ tôi thực hiện ựề tài

TÁC GIẢ LUẬN ÁN

Ninh Minh Phương

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận án tiễn sỹ khoa học nông nghiệp…… iii

1.1 Nghiên cứu về ñất bạc màu trên thế giới và Việt Nam 6

1.1.1 Quá trình hình thành và phân bố ñất bạc màu 6 1.1.2 Tính chất lý, hóa học của ñất xám bạc màu 15

1.2 Hệ thống cây trồng và loại hình sử dụng ñất trên ñất bạc màu 33

1.2.3 Hiệu quả kinh tế của các loại hình sử dụng ñất trên ñất bạc màu 36

Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận án tiễn sỹ khoa học nông nghiệpẦẦ iv

2.1.1 Nghiên cứu ựiều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội của huyện Hiệp

2.1.2 đánh giá thực trạng các loại hình sử dụng ựất nông nghiệp của

2.1.3 Nghiên cứu tắnh chất lý, hóa học và sinh học ựất bạc màu 45 2.1.4 Nghiên cứu ảnh hưởng của phân bón ựến tắnh chất hóa học và

2.1.5 Nghiên cứu ảnh hưởng của phân bón ựến năng suất cây trồng 46 2.1.6 Tìm hiểu mối quan hệ giữa tắnh chất sinh, hóa học ựất với

2.2.1 Phương pháp kế thừa, phân tắch tài liệu, số liệu thống kê ựã có 46

2.2.3 Phương pháp ựiều tra thực ựịa, lấy mẫu ựất 47

2.2.5 Phương pháp phân tắch các chỉ tiêu về tắnh chất hoá học và

2.2.6 Phương pháp ựánh giá hiệu quả kinh tế của các loại hình sử

3.1 Khái quát ựiều kiện tự nhiên, kinh tế, xã hội huyện Hiệp Hòa, tỉnh

3.1.2 điều kiện kinh tế, xã hội và thực trạng phát triển các ngành,

lĩnh vực của huyện Hiệp Hòa, tỉnh Bắc Giang 64

3.2 Thực trạng sử dụng ựất nông nghiệp huyện Hiệp Hòa 66

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận án tiễn sỹ khoa học nông nghiệp…… v

3.2.3 Các loại hình sử dụng ñất nông nghiệp trên ñất bạc màu huyện

3.3 Kết quả nghiên cứu tính chất lý, hóa học và sinh học dưới 3 loại

3.3.1 Tính chất lý, hóa học và sinh học ñất bạc màu huyện Hiệp

3.3.2 Tính chất lý, hóa học và sinh học của ñất dưới 3 loại hình sử

dụng ñất lựa chọn trên ñất bạc màu ở huyện Hiệp Hòa, tỉnh

3.4 Kết quả nghiên cứu bón phân ñể cải tạo ñất bạc màu dưới 3 loại

hình sử dụng ñất phổ biến ở huyện Hiệp Hòa, tỉnh Bắc Giang 106

3.4.1 Ảnh hưởng của phân bón ñến tính chất hoá học và sinh học ñất

bạc màu dưới 3 loại hình sử dụng ñất phổ biến ở huyện Hiệp

3.4.2 Hiệu quả của phân bón ñến năng suất cây trồng trên ñất bạc màu

dưới 3 loại hình sử dụng ñất ở huyện Hiệp Hòa, tỉnh Bắc Giang 121 3.4.3 Hiệu quả kinh tế của phân bón trên ñất bạc màu dưới 3 loại

hình sử dụng ñất phổ biến ở huyện Hiệp Hòa, tỉnh Bắc Giang 127

Danh mục công trình công bố có liên quan ñến luận án 142

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận án tiễn sỹ khoa học nông nghiệp…… vi

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

CEC Dung tích hấp thu (Cation exchange capacity)

CFU ðơn vị hình thành khuẩn lạc (Colony forming unit)

VSVðCN Vi sinh vật ña chức năng

LUT Loại hình sử dụng ñất (Land Use Type)

VKPGL Vi khuẩn phân giải lân

VKPG Cell Vi khuẩn phân giải xenlulôza

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận án tiễn sỹ khoa học nông nghiệp…… vii

1.2 Ảnh hưởng của các công thức bón phân ñến số lượng giun ñất 24 1.3 Thành phần và số lượng VSV trên một số loại ñất chính ở Việt Nam 31 1.4 Số lượng vi sinh vật ở ñất bạc màu và ñất phù sa sông Hồng 31 1.5 Tính chất hóa học, sinh học và năng suất cây trồng ở nhóm ñất

1.6 Hiệu quả kinh tế của một số loại hình sử dụng ñất trên ñất bạc màu 36 3.1 Diện tích và một số tính chất nông hóa của các loại ñất huyện

3.2 Tình hình phát triển chăn nuôi của huyện Hiệp Hòa (1995-2006) 65 3.3 Hiện trạng sử dụng ñất nông nghiệp huyện Hiệp Hòa năm 2006 67 3.4 Diễn biến diện tích, năng suất, sản lượng cây trồng huyện Hiệp

3.4 Diễn biến diện tích, năng suất, sản lượng cây trồng huyện Hiệp

3.5 Một số tính chất ñặc trưng của các loại hình sử dụng ñất trên ñịa

3.5 Một số tính chất ñặc trưng của các loại hình sử dụng ñất trên ñịa

3.5 Một số tính chất ñặc trưng của các loại hình sử dụng ñất trên ñịa

3.6 Hiệu quả kinh tế của một số loại hình sử dụng ñất phổ biến trên

3.7 Tính chất lý, hóa học tầng ñất mặt của các phẫu diện ở ñịa hình

3.8 Thành phần và số lượng sinh vật tầng ñất mặt của các phẫu diện

ở ñịa hình cao, loại hình sử dụng ñất chuyên màu 85

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận án tiễn sỹ khoa học nông nghiệp…… viii

3.9 Tính chất lý, hóa học tầng ñất mặt của các phẫu diện ở ñịa hình

vàn cao, loại hình sử dụng ñất 2 màu - 1 lúa 87 3.10 Thành phần và số lượng sinh vật tầng ñất mặt của các phẫu diện

ở ñịa hình vàn cao, loại hình sử dụng ñất 2 màu - 1 lúa 88

3.11 Tính chất lý, hóa học tầng ñất mặt của các phẫu diện ở ñịa hình

3.12 Thành phần và số lượng vi sinh vật tầng ñất mặt của các phẫu

diện ở ñịa hình vàn thấp, loại hình sử dụng ñất 2 lúa 90 3.13 Tính chất lý, hóa học ñất của phẫu diện số 01 (CM) 95 3.14 Thành phần và số lượng sinh vật ñất của phẫu diện số 01 (CM) 96 3.15 Tính chất lý, hóa học ñất của phẫu diện số 02 (2M+1L) 99 3.16 Thành phần và số lượng sinh vật ñất của phẫu diện số 02 (2M+1L) 100 3.17 Tính chất lý, hóa học ñất của phẫu diện số 03 (2L) 104 3.18 Thành phần và số lượng vi sinh vật ñất của phẫu diện số 03 (2L) 105 3.19 Ảnh hưởng của phân bón ñến tính chất hóa học ở tầng mặt (0 -

18 cm) của ñất bạc màu dưới loại hình sử dụng ñất chuyên màu 107 3.20 Ảnh hưởng của phân bón ñến vi sinh vật ở tầng mặt (0 - 18 cm)

của ñất bạc màu dưới loại hình sử dụng ñất chuyên màu 109 3.21 Ảnh hưởng của phân bón ñến tính chất hóa học ở tầng mặt (0 -

14 cm) của ñất bạc màu dưới loại hình sử dụng ñất 2 màu - 1 lúa 112 3.22 Ảnh hưởng của phân bón ñến vi sinh vật ñất bạc màu ở tầng mặt

( 0 - 14 cm) dưới loại hình sử dụng ñất 2 màu + 1 lúa 113 3.23 Ảnh hưởng của phân bón ñến tính chất hóa học ở tầng mặt (0 -

16 cm) của ñất bạc màu dưới loại hình sử dụng ñất chuyên lúa 115 3.24 Ảnh hưởng của phân bón ñến vi sinh vật ở tầng mặt (0-16 cm)

của ñất bạc màu dưới loại hình sử dụng ñất chuyên lúa 117 3.25 Ảnh hưởng của phân bón ñến số lượng giun ñất ở tầng ñất mặt

của ñất bạc màu ở huyện Hiệp Hòa, tỉnh Bắc Giang 119

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận án tiễn sỹ khoa học nông nghiệp…… ix

3.26 Hiệu quả của phân bón ñến năng suất thực thu của cây trồng ở

3.27 Hiệu quả của phân bón ñến năng suất thực thu của cây trồng ở

3.28 Hiệu quả của phân bón ñến năng suất thực thu của cây lúa ở loại

hình sử dụng ñất 2 lúa trên ñất bạc màu huyện Hiệp Hòa, tỉnh

3.29 Hiệu quả kinh tế của phân bón ở loại hình sử dụng ñất chuyên màu 127 3.30 Hiệu quả kinh tế của phân bón ở loại hình sử dụng ñất 2 màu - 1 lúa 130 3.31 Hiệu quả kinh tế của phân bón ở loại hình sử dụng ñất chuyên lúa 133 3.32 Hiệu quả kinh tế của phân bón dưới 3 loại hình sử dụng ñất phổ

biến (CM, 2 M - 1 L, 2 L) trên ñất bạc màu huyện Hiệp Hòa, tỉnh

Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận án tiễn sỹ khoa học nông nghiệpẦẦ x

DANH MỤC HÌNH

3.1 Loại hình sử dụng ựất CM ở ựịa hình cao (cây khoai lang) 79 3.2 Loại hình sử dụng ựất chuyên rau, màu ở ựịa hình cao (cây cà chua) 79 3.3 Loại hình sử dụng ựất 2Màu + 1Lúa (ựịa hình vàn cao) 80 3.4 Loại hình sử dụng ựất 2 L (ựịa hình vàn thấp) 80 3.5 Biểu ựồ bình quân thu nhập thuần của các loại hình sử dụng ựất

trên ựất bạc màu ở huyện Hiệp Hòa, tỉnh Bắc Giang 83 3.6 Ảnh phẫu diện số 01 (ựịa hình cao, loại hình sử dụng ựất CM) xứ

3.7 Ảnh phẫu diện số 02 (ựịa hình vàn - vàn cao, loại hình sử dụng

ựất 2M - 1L) xứ ựồng Cầu Mục, thôn Lạc Yên, xã Hoàng Vân 97 3.8 Ảnh phẫu diện số 03 (ựịa hình vàn thấp - thấp, loại hình sử dụng

ựất 2L) xứ ựồng đìa Mét, thôn Vạn Thạnh, xã Hoàng Vân 102 3.9 Biểu ựồ hiệu quả kinh tế của phân bón ở LUT chuyên màu 127 3.10 Biểu ựồ hiệu quả kinh tế của phân bón ở LUT 2 màu - 1 lúa 130 3.11 Biểu ựồ hiệu quả kinh tế của phân bón ở LUT chuyên lúa 133 3.12 Biểu ựồ hiệu quả kinh tế của phân bón ở 3 LUT phổ biến trên ựất

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận án tiễn sỹ khoa học nông nghiệp…… 1

MỞ ðẦU

1 Tính cấp thiết của ñề tài

ðất là tài nguyên thiên nhiên và là tư liệu sản xuất ñặc biệt không thể thay thế trong sản xuất nông nghiệp Chất lượng và hiệu quả kinh tế của ñất phụ thuộc vào quá trình khai thác sử dụng của con người Nếu khai thác ñúng

sẽ cho hiệu quả kinh tế cao, cải tạo ñất tốt và ngược lại

ðất bạc màu là ñất ñược hình thành do quá trình rửa trôi mạnh, có thành phần cơ giới nhẹ, chua và nghèo dinh dưỡng, ñộ phì tự nhiên thấp; hệ vi sinh vật trong ñất bạc màu thấp hơn rất nhiều so với các loại ñất khác, ñặc biệt

là nhóm vi sinh vật hữu ích: Azotobacter, Rhizobium, Flavobacterium…

Dù có nhiều nhược ñiểm về tính chất và ñộ phì nhưng ñất bạc màu lại phân bố ở ñịa hình tương ñối bằng, thuận lợi cho quá trình sản xuất nông nghiệp; do vậy tỷ lệ ñất bạc màu trong cơ cấu ñất nông nghiệp của một số ñịa phương khá lớn ðất bạc màu tập trung ở trung du, nơi ñã ñược khai thác sử dụng từ lâu ñời bằng phương thức quảng canh, ñộc canh nên hiện tượng xói mòn, rửa trôi theo bề mặt và theo chiều sâu trong mùa mưa diễn ra rất mạnh, nếu không có các biện pháp bảo vệ thì ñất sẽ suy thoái rất nhanh Vì vậy việc nghiên cứu ñể bảo vệ, cải tạo và sử dụng ñất bạc màu là hướng nghiên cứu ñược nhiều nhà khoa học quan tâm

Trong những năm qua nhiều nhà khoa học ñã tập trung nghiên cứu các biện pháp canh tác ñể cải tạo ñất bạc màu, như: phương thức làm ñất thích hợp, bón vôi, bón phân cân ñối, luân canh, xen canh, tưới, tiêu,…

Bắc Giang là một tỉnh thuộc vùng trung du Bắc bộ, có diện tích tự nhiên 3.823,3 km2, chiếm 1,16% diện tích tự nhiên của cả nước Theo số liệu của Viện Quy hoạch và Thiết kế Nông nghiệp năm 1996, trên ñịa bàn của tỉnh có 6 nhóm ñất chính, trong ñó ñất bạc màu có diện tích 42.897,84

ha, bao gồm 40.653,84 ha phân bố ở ñộ dốc từ 0 - 30, chiếm 94,77% và 2.244,0 ha phân bố ở ñộ dốc từ 3 - 80, chiếm 5,23%

Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận án tiễn sỹ khoa học nông nghiệpẦẦ 2

Huyện Hiệp Hòa, tỉnh Bắc Giang có ựặc ựiểm tự nhiên tương ựối thuận lợi ựể phát triển sản xuất nông - lâm nghiệp Diện tắch tự nhiên là 20.100,54

ha, trong ựó ựất bạc màu trên phù sa cổ có diện tắch lớn nhất, chiếm gần 40% tổng diện tắch tự nhiên của huyện; do phân bố ở ựịa hình tương ựối bằng, ựộ dốc không lớn nên toàn bộ diện tắch thuộc loại ựất này ựã ựược sử dụng vào mục ựắch sản xuất nông nghiệp với các loại hình sử dụng ựất tương ựối ựa dạng và phong phú

để góp phần vào việc cải tạo và sử dụng ựất bạc màu huyện Hiệp Hòa

có hiệu quả trong sản xuất nông nghiệp thì cần phải có những nghiên cứu sâu

về các biện pháp cải tạo, ựây là việc làm rất cần thiết, do ựó chúng tôi tiến hành

ựề tài: "Nghiên cứu một số tắnh chất hoá học và sinh học của ựất bạc màu

dưới 3 loại hình sử dụng ựất phổ biến ở huyện Hiệp Hoà tỉnh Bắc Giang và biện pháp cải tạo"

2 Mục ựắch nghiên cứu của ựề tài

- Nghiên cứu một số tắnh chất hóa học và sinh học ựất bạc màu dưới 3 loại hình sử dụng ựất (LUT) phổ biến ở huyện Hiệp Hòa, tỉnh Bắc Giang

- đánh giá ảnh hưởng của biện pháp cải tạo ựất bạc màu bằng bón phân hữu cơ vi sinh vật ựa chức năng (VSVđCN) phối hợp với phân chuồng, phân ựạm khoáng ựến tắnh chất hóa học, sinh học ựất, năng suất cây trồng dưới 3 LUT phổ biến trên ựất bạc màu ở huyện Hiệp Hòa, tỉnh Bắc Giang

3 đối tượng và phạm vi nghiên cứu của ựề tài

- đất bạc màu trên phù sa cổ huyện Hiệp Hoà, tỉnh Bắc Giang

- Các loại hình sử dụng ựất nông nghiệp trên ựất bạc màu huyện Hiệp Hòa, tỉnh Bắc Giang

- Tắnh chất hóa học, sinh học ựất dưới 3 LUT sản xuất nông nghiệp phổ biến trên 3 nền ựịa hình: cao, vàn - vàn cao, vàn thấp - thấp trên ựất bạc màu huyện Hiệp Hoà, tỉnh Bắc Giang;

- Phân bón: Ure, lân supe, kali clorua, phân chuồng và phân hữu cơ

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận án tiễn sỹ khoa học nông nghiệp…… 3

VSVðCN - Sản phẩm của ñề tài cấp Nhà nước, mã số: KC04 - 04, gồm các

chúng giống VSV có chức năng ñồng hóa nitơ không khí (Azotobacter, Rhizobium ); phân hủy chuyển hóa photphat (Bacillus, Pseudomonas); quang hợp (Enterobacterium)

Chất lượng phân hữu cơ vi sinh ña chức năng, sản phẩm của ñề tài cấp Nhà nước, Mã số KC 04-04 (2004) [65] (Sau 6 tháng bảo quản trong phòng bình thường)

Mật ñộ VSV hữu hiệu (CFU/gam phân) Chỉ tiêu

Ngày kiểm tra

ðộ ẩm (%)

pHKCl Tỷ lệ

nhiễm tạp

VKQH - Vi sinh vật quang hợp (Enterobacterium)

Phân tích trước khi triển khai thí nghiệm (sau thành phẩm), ngày 15/12/2004 tại phòng Sinh học ñất phân Trường ðHNN Hà Nội

- Cây trồng: lúa - giống Khang Dân; lạc - giống L16; ñậu tương - giống

Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận án tiễn sỹ khoa học nông nghiệpẦẦ 4

đT93; khoai lang - giống Hoàng Long;

- Thắ nghiệm chắnh quy ựược bố trắ tại xã Hoàng Vân huyện Hiệp Hòa, tỉnh Bắc Giang cho 3 LUT phổ biến: LUT chuyên màu - ựịa hình cao, LUT 2 màu + 1 lúa - ựịa hình vàn - vàn cao, LUT 2 lúa - ựịa hình vàn thấp - thấp

4 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của ựề tài

- Khuyến cáo người nông dân sử dụng phân hữu cơ VSVđCN với phân chuồng trong sử dụng, cải tạo ựất bạc màu theo hướng hiệu quả và bền vững

5 Những ựóng góp mới của ựề tài

- Là công trình nghiên cứu ựầu tiên ựánh giá ựược mối quan hệ giữa tắnh chất hóa học, sinh học ựất bạc màu và năng suất cây trồng dưới 3 loại hình sử dụng ựất phổ biến ở huyện Hiệp Hòa, tỉnh Bắc Giang

- đã khẳng ựịnh ựược sự cần thiết của việc bón phân hữu cơ VSVđCN trong quy trình thâm canh cây trồng và trong việc cải tạo tắnh chất ựất bạc màu huyện Hiệp Hòa, tỉnh Bắc Giang Bón 500 kg phân hữu cơ VSVđCN trên ựất bạc màu huyện Hiệp Hòa, tỉnh Bắc Giang có thể thay thế ựược từ 20 -

30 kg N/ha

- đã xác ựịnh ựược liều lượng phối hợp tối ưu giữa phân hữu cơ VSVđCN với phân chuồng và phân ựạm khoáng dưới 3 loại hình sử dụng ựất phổ biến trên ựất bạc màu huyện Hiệp Hòa, tỉnh Bắc Giang:

+ Bón 500 kg phân hữu cơ VSVđCN phối hợp với 5 tấn phân chuồng,

20 kg N/ha cho loại hình sử dụng ựất CM và 2 M + 1 L (cây lạc, cây ựậu

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận án tiễn sỹ khoa học nông nghiệp…… 5

tương)

+ Bón 500 kg phân hữu cơ VSVðCN phối hợp với 10 tấn phân chuồng,

20 kg N/ha cho loại hình sử dụng ñất CM và 2 M + 1 L (cây khoai lang)

+ Bón 500 kg phân hữu cơ VSVðCN phối hợp với 8 tấn phân chuồng,

80 kg N/ha cho loại hình sử dụng ñất 2 M + 1 L và 2 L (cây lúa)

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận án tiễn sỹ khoa học nông nghiệp…… 6

Chương 1 TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU VỀ ðẤT BẠC MÀU

1.1 Nghiên cứu về ñất bạc màu trên thế giới và Việt Nam

1.1.1 Quá trình hình thành và phân bố ñất bạc màu

1.1.1.1 Khái ni ệm, thuật ngữ ñất bạc màu

Bạc màu là một cụm từ dân gian Việt Nam chỉ loại ñất: màu bạc, do ít mùn, ít sét và kém màu mỡ (chất dinh dưỡng ít) Về mặt phát sinh học là loại ñất nằm trên ñịa hình dốc thoải bị rửa trôi nhiều Fe, mất chất dinh dưỡng nên ñất có màu xám trắng, trắng xám, có thành phần cơ giới nhẹ, nghèo chất dinh dưỡng

Tập hợp các kết quả nghiên cứu về ñất bạc màu, năm 1976 Ban biên tập Bản ñồ ðất Việt Nam ñã xếp ñất bạc màu vào nhóm "ñất xám bạc màu" gọi là ñất bạc màu (Degraded soil hay grey degraded soils) Năm 1996 Hội Khoa học ðất Việt Nam xếp vào nhóm Acrisols (AC) theo phân loại của FAO

- UNESCO [25]

1.1.1.2 ðặc ñiểm hình thành ñất xám bạc màu

ðất xám bạc màu ñược hình thành trên phù sa cổ hoặc sản phẩm phong hóa của các loại ñá macma axit và ñá cát (granit, sa thạch ) ðất có thành phần cơ giới nhẹ, cấu trúc kém, thường phân bố ở ñịa hình dốc thoải, bị rửa trôi, xói mòn mạnh vào mùa mưa lại trải qua quá trình canh tác lạc hậu cấy chay, cày gãi, bừa chùi lâu ñời nên ñất càng bị thoái hóa mạnh

Theo Driessen và Dudal (1991) [89] phần sét của ñất xám chứa chủ yếu

là khoáng kaolinít kết dính và một phần Gibsít Phần lớn ñất xám ñều có tầng ñất mỏng

Các kết quả nghiên cứu của FAO (1990, 1998, 2001) [90], [91], [110], Driessen và Dudal (1991) [89], Hội Khoa học ðất Việt Nam (1996, 2000) [25], [26], Vũ Cao Thái & cs (1997) [48], Nguyễn Mười (2000) [40] cho thấy ñất xám (X) - Acrisols (AC) có những tính chất sau:

Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận án tiễn sỹ khoa học nông nghiệpẦẦ 7

đây là nhóm ựất có tầng B tắch sét (Argic) với CEC ≤ 24 ldl/100g sét và

ựộ no ba zơ < 50%, tối thiểu là ở một phần của tầng B của lớp ựất 0 - 125 cm, không có tầng E nằm ựột ngột ngay trên 1 tầng có tắnh thấm chậm

Võ Tòng Xuân (1984) [75] cho rằng "đất bạc màu ựược hình thành trong quá trình phát triển, dưới tác ựộng của ánh sáng, nhiệt ựộ, nước, các chất dinh dưỡng và keo sét trong ựất bị rửa trôi mạnh từ tầng mặt xuống sâu"

Theo Trần đình Chuyên và Vũ Sĩ điệp (1976) [13] sự hình thành ựất xám do hai quá trình feralit và quá trình xói mòn rửa trôi

Theo Lê Duy Mỳ (1990) [35] ựất xám bạc màu ựược hình thành trên các thềm phù sa cổ, ựất dốc tụ hoặc ựất feralit bạc màu có mẫu chất từ macma axit hoặc sa thạch địa hình phổ biến là những cánh ựồng dốc thoải

về ựồng bằng hoặc những dải hẹp bị những ựồi thấp hoặc sông suối chia cắt, tạo nên những ruộng bậc thang, có ựộ cao trung bình 6 - 10 m so với mặt biển Do tác ựộng của khắ hậu nhiệt ựới ẩm, quá trình xói mòn và rửa trôi xảy ra theo cường ựộ lớn

Theo Hội Khoa học đất Việt Nam (2000) [26] ựiều kiện tiền ựề ựể hình thành ựất bạc màu là:

- địa hình dốc thoải, thuận lợi cho quá trình rửa trôi

- Thành phần cơ giới nhẹ, thuận lợi cho quá trình khoáng hóa và rửa trôi Với các ựiều kiện tiền ựề như trên thì mùn, thậm chắ cả sắt, bị rửa trôi mạnh nên ựất có màu trắng, xám trắng hoặc xám tro, các chất màu của ựất bị mất nhiều, ựất trở nên nghèo

Các Chương trình nghiên cứu 48 - C (1991) [7], Vũ Cao Thái & cs (1997) [48] cho rằng ựất xám thường ựược hình thành trên các loại ựá mẹ hoặc mẫu chất nghèo kiềm và thường có thành phần cơ giới nhẹ, phân bố trong ựiều kiện khắ hậu nhiệt ựới ẩm; khoáng sét bị biến ựổi ựáng kể; quá trình rửa trôi là quá trình chủ ựạo xảy ra trong ựất ựã làm mất sét và các cation kiềm thổ và tạo ra tầng tắch tụ sét, làm ựất có dung lượng trao ựổi

Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận án tiễn sỹ khoa học nơng nghiệp…… 8

cation và độ bão hịa bazơ thấp

Tầng B tích sét là tầng dưới tầng đất mặt, cĩ hàm lượng sét cao hơn hẳn tầng mặt Sự khác biệt về thành phần cơ giới cĩ thể do: sự tích tụ sét do rửa trơi từ trên xuống; sự phá hủy sét ở tầng mặt, hoạt động của vi sinh vật… Chỉ tiêu chẩn đốn tầng B tích sét:

ðược gọi là tầng B tích sét khi tầng này đạt các tiêu chuẩn sau (7 tiêu chuẩn): 1- Cĩ thành phần cơ giới là thịt pha cát hoặc mịn hơn và cĩ ít nhất là 8% sét 2- Cĩ hàm lượng sét cao hơn tầng mặt, cụ thể:

- Nếu tầng mặt trên cĩ hàm lượng sét < 15% thì tầng B tích sét phải cĩ lượng sét nhiều hơn ít nhất là 3% (SB - SA >3)

- Nếu tầng nằm trên cĩ hàm lượng sét từ 15% - < 40% thì tầng B tích sét phải cĩ lượng sét ≥ 1,2 lần (SB/SA ≥1,2)

- Nếu tầng nằm trên cĩ hàm lượng sét ≥ 40% thì tầng B tích sét phải

cĩ lượng sét nhiều hơn ít nhất là 8% (SB - SA ≥ 8)

3- Lượng sét tăng phải đạt được trong vịng 30 cm theo chiều thẳng đứng nếu một phần của tầng xuất hiện màng sét Sự tăng hàm lượng sét ở tầng B phải đạt trong khoảng thẳng đứng là 15 cm, nếu khơng cĩ màng sét xuất hiện 4- Tầng B cĩ độ dày ít nhất bằng 1/10 tổng độ dày các tầng nằm trên Nếu tầng B bao gồm các lá sét mỏng thì tổng các lá sét mỏng cĩ độ dày ít nhất là 15 cm

5- Nếu tầng trên cĩ thành phần cơ giới thơ hơn thì tầng B tích sét phải

cĩ độ dày ít nhất là 18 cm, nếu cĩ sự chuyển tiếp thành phần cơ giới đột ngột thì độ dày tầng B tích sét ít nhất là 5 cm

6- Khơng cĩ các tính chất của tầng B Feralit

7- Khơng cĩ những đặc điểm về cấu trúc và độ no bazơ của tầng B chứa natri

M ối quan hệ với các tầng chuẩn đốn khác: tầng B tích sét thường gắn

liền và nằm dưới tầng bị rửa trơi, tức là tầng đất bị mất sét và sắt Cho dù

Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận án tiễn sỹ khoa học nông nghiệpẦẦ 9

ban ựầu tầng tắch tụ sét ựược hình thành như tầng ựất dưới, tầng tắch sét có thể xuất hiện ngay trên mặt do kết quả của quá trình xói mòn hoặc sự bóc ựi của tầng nằm trên nó

1.1.1.3 Phân b ố ựất xám bạc màu

Theo FAO (2001) [111] trên thế giới diện tắch ựất xám là 996,6 triệu

ha, chiếm 7% diện tắch ựất toàn cầu, phân bổ theo các khu vực như sau (ựơn

vị 1000 ha):

- Bắc và Trung Á : 148.241 - Nam và đông Nam Á : 263.005

- Châu Úc : 32.482 - Nam và Trung Mỹ : 341.161

Ở Việt Nam ựất bạc màu phân bố rộng khắp ở vùng trung du, ựồi núi và rìa ựồng bằng, nằm ở vị trắ trung gian giữa vùng ựồi gò và vùng phù sa hiện ựại, hoặc xen giữa vùng ựồi gò, vùng bán sơn ựịa

Từ năm 1959, dưới sự hướng dẫn của Fridland, một bản chú giải ựất miền Bắc Việt Nam kèm theo sơ ựồ thổ nhưỡng 1/1.000.000 ựã ựược xây dựng Nhóm ựất xám bạc màu ựược thống kê phân bố ở các tỉnh Bắc Ninh, Bắc Giang, Hà Tây (cũ), Thanh Hóa, Hà Nội, Nghệ An, Vĩnh PhúcẦ ựến vĩ tuyến

17 với diện tắch khoảng 176,0 nghìn ha, trong ựó tập trung ở các tỉnh Bắc Giang, Vĩnh Phúc, Hà Nội, Hà Tây (cũ), lúc ựó gọi loại ựất này là ựất phù sa

bạc màu (degraded alluvial soils)

Theo Vũ Ngọc Tuyên và cs (1963) [59] diện tắch ựất bạc màu trên toàn miền Bắc ước khoảng 30 vạn ha và phân bố theo các dải sau:

- Dải bạc màu Vĩnh Phúc, nam Thái Nguyên sang đông Triều lớn nhất miền Bắc Việt Nam

- Dải bạc màu hẹp ở phắa Tây Bắc thị trấn Quảng Yên

- Dải bạc màu chạy từ nam Phú Thọ sang trung du thị xã Sơn Tây và tây bắc Hà đông, dải này thường phân bố lẻ tẻ và thường bị chia cắt bởi

Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận án tiễn sỹ khoa học nông nghiệpẦẦ 10

các dải phù sa sông Hồng

- Dải bạc màu tây nam Ninh Bình có diện tắch nhỏ

- Dải bạc màu phắa tây và tây bắc tỉnh Thanh Hóa chạy từ phắa nam Bái Thượng, một phần huyện Ngọc Lạc, Thọ Xuân, Yên định, Nông Cống và Tĩnh Gia đây là dải lớn thứ hai ở miền Bắc Việt Nam

- Dải bạc màu ở các huyện phắa tây và tây bắc tỉnh Nghệ An thuộc các huyện: Nghĩa đàn, Anh Sơn, Thanh Chương và một phần huyện Yên Thành

- Dải bạc màu hẹp phắa tây tỉnh Hà Tĩnh

- Ở Vĩnh Linh thuộc tỉnh Quảng Bình, ựất bạc màu cũng tạo thành một dải hẹp giáp vùng ựồi núi

Theo Hội Khoa học đất Việt Nam (1996) [25] - Bản thuyết minh dùng cho bản ựồ ựất Việt Nam tỷ lệ 1/1.000.000, 1976 và tài liệu ựiều tra, tổng kết của Viện Quy hoạch và Thiết kế Nông nghiệp (xuất bản năm 1984), nhóm ựất xám bạc màu ở Việt Nam gồm 3 loại ựất sau:

- đất xám bạc màu trên phù sa cổ có diện tắch 183,96 nghìn ha Phân bố tập trung ở vùng đông Nam bộ (Tây Ninh) và rải rác ở một số tỉnh phắa Bắc như Bắc Giang, Thái Nguyên đó là những thềm phù sa cổ cao chừng 15 - 20 m, ựịa hình bằng phẳng hoặc bậc thang, quanh năm không ngập nước đất có thành phần cơ giới từ tầng mặt xuống sâu ựều từ thịt nhẹ, cát pha ựến cát Mực nước ngầm nông, ựất có màu xám trắng, tỷ lệ mùn thấp, ựất có phản ứng chua, ựạm, lân và kali ựều nghèo

- đất xám bạc màu gley trên phù sa cổ có diện tắch 185,0 nghìn ha Phân bố chủ yếu ở các tỉnh Bắc Giang, Vĩnh Phúc, Nghệ An, Hà Tây (cũ) điều kiện hình thành loại ựất này tương tự như ựất xám bạc màu trên phù sa

cổ, nhưng do ở ựịa hình thấp, thường bị ngập nước vào mùa mưa, lớp ựất mặt thường là thịt nhẹ, màu xanh trắng, tầng ựế cày hơi chặt và xuất hiện gley, xuống sâu hơn là tầng loang lổ ựỏ vàng, sâu nữa gặp nước ngầm, ựất bị gley mạnh Ở Phúc Yên (Vĩnh Phúc) loại ựất này có thành phần cơ giới nặng

ở các tầng sâu So với loại ựất xám bạc màu trên phù sa cổ thì loại này có

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận án tiễn sỹ khoa học nông nghiệp…… 11

khả năng giữ ẩm tốt hơn, hàm lượng mùn cao hơn, các chất dinh dưỡng khác như: ñạm, lân và kali cũng khá hơn

- ðất xám bạc màu trên sản phẩm phong hóa của ñá macma axit và ñá cát Loại này tập trung ở vùng Tây Nguyên, các tỉnh Duyên hải Nam Trung bộ và rải rác ở huyện Sóc Sơn (Hà Nội) và tỉnh Quảng Ninh Hình thành trên sản phẩm phong hóa của macma axit và ñá cát, thành phần cơ giới thô hơn hai loại trên, ñộ dày tầng ñất mịn, hầu như không có nước ngầm do ñất không giữ ñược nước và

ở ñịa hình cao, ñất chua và rất nghèo các chất dinh dưỡng

1.1.1.4 Phân lo ại ñất bạc màu

Trong hệ thống phân loại của Mỹ (Soil Taxonomy), thì ñất Ultisols mang nhiều ñặc ñiểm và tính chất tương tự như ñất xám (theo cách phân loại của FAO

- UNESCO) và loại ñất này tương tự như ñất bạc màu ở Việt Nam, là ñất có sự biểu hiện suy kiệt về mặt ñộ phì (UNEP - 1992 [108], USDA - 1995 [106])

Phân loại ñất theo phát sinh học của Liên Xô (cũ) giữ nguyên tên ñất bạc màu và ñặt vào nhóm ñất xám bạc màu Hội Khoa học ðất Việt Nam (1996) [25], Vũ Ngọc Tuyên & cs (1963) [59], Vũ Ngọc Tuyên (1970) [60] Năm 1976 Ban Biên tập Bản ñồ ðất Việt Nam ñã xếp ñất bạc màu vào nhóm

“ñất xám bạc màu” và gọi là ñất bạc màu Khi ứng dụng phân loại ñất theo FAO - UNESCO Hội Khoa học ðất Việt Nam, (1996) [25], Viện Thổ nhưỡng

- Nông hóa (1995) [66] và các nhà khoa học ñất Lê Thái Bạt & cs (1980) [5], Hoàng Văn Mùa & cs (1995) [39], Nguyễn Công Pho & cs (1995) [42] ñã kết luận nhóm ñất bạc màu miền Bắc Việt Nam tương ứng với nhóm ñất chính là ñất xám (Acrisols) của hệ thống phân loại ñất theo FAO - UNESCO Theo phương pháp ñịnh lượng của FAO - UNESCO có thể chia ñất bạc màu miền Bắc Việt Nam ra các ñơn vị, gồm:

- ðất xám bạc màu ñiển hình (Haplic Acrisols - ACh);

- ðất xám có tầng loang lổ (Plinthic Acrisols - ACp);

Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận án tiễn sỹ khoa học nông nghiệpẦẦ 12

- đất xám glây (Gleyic Acrisols - ACg)

Moorman (1961) [38] chuyên gia thổ nhưỡng của FAO với những nghiên cứu của mình về nhóm ựất xám, ựã ựặt tên cho nhóm ựất xám là ựất xám tro hay ựất xám nghèo mùn Moorman chia ựất miền Nam Việt Nam ra thành 25 ựơn vị, trong ựó có 6 ựơn vị ựất xám tro (Potzols) chịu tác ựộng của quá trình podzolic Tác giả dùng quá trình podzolic ựể phản ánh quá trình rửa trôi Những nghiên cứu của Moorman còn rất sơ lược Nhìn chung, trước năm

1975 các nghiên cứu về ựất xám ở miền Nam Việt Nam chưa nhiều và còn sơ sài, chỉ giúp cho chúng ta những hiểu biết ban ựầu

Theo tài liệu "Báo cáo hội nghị khoa học kỹ thuật chuyên ựề về ựất các tỉnh phắa Nam" tổ chức tại TP Hồ Chắ Minh 11/1977 khi nghiên cứu ựất xám ở các vùng đông Nam bộ, Tây Nguyên và Duyên hải Nam Trung bộ, cho thấy: ựất xám hình thành trên phù sa cổ, ựịa hình bằng, hơi lượn sóng, ựộ dốc thấp,

ựộ cao so với mặt biển từ 25 - 200 m, có thể nằm phủ trên lớp bazan hoặc xen

kẽ với các khối bazan rộng lớn ở vùng Tây Nguyên và đông Nam bộ

Khi nghiên cứu các phẫu diện của loại ựất này ở ngoài ựồng, tắnh chất của chúng gần giống với loại ựất bạc màu ở các tỉnh phắa Bắc Màu sắc tầng mặt thay ựổi từ màu xám ựến xám sáng tuỳ thuộc vào hàm lượng chất hữu cơ trong ựất, thành phần cơ giới nhẹ, hàm lượng sét thấp, phản ứng của ựất thường chua và rất chua, pHKCl < 4,5; hàm lượng mùn cao hơn ựất bạc màu ở phắa Bắc, ở tầng mặt là 1,5%, xuống sâu thường giảm nhanh và rất thấp; hàm lượng lân dễ tiêu và tổng số thấp, khả năng trao ựổi cation và ựộ no bazơ thấp đối với vùng Tây Nguyên, các nghiên cứu trong Chương trình Tây Nguyên I [61] ựã chia nhóm ựất xám ra 2 ựơn vị:

- đất xám bạc màu trên phù sa cổ

- đất xám bạc màu trên sản phẩm phong hóa của ựá cát và ựá granit

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận án tiễn sỹ khoa học nông nghiệp…… 13

Kết quả nghiên cứu của Chương trình Tây Nguyên II (1984-1989) [7] ñã phân ñất xám Tây Nguyên thành 4 loại:

- ðất xám trên phù sa cổ

- ðất xám trên ñá macma axit và ñá cát

- ðất xám bạc màu trên phù sa cổ

- ðất xám bạc màu trên ñá macma axit và ñá cát

Sự phân loại nhóm ñất xám theo phát sinh học căn cứ chủ yếu vào nguồn gốc và quá trình hình thành với những ñặc tính: thành phần cơ giới tầng ñất mặt, loại ñá mẹ, hàm lượng mùn, sét và một số yếu tố khác như sự xuất hiện glây, loang lổ ñỏ vàng và kết von Trong phân loại này còn thiếu nhiều thông tin ñịnh lượng và không phản ánh ñược các quá trình hiện tại xảy ra trong ñất dưới tác ñộng rất sâu sắc của con người và ñiều kiện ñịa phương, hơn nữa qua quá trình canh tác lâu dài, các tính chất vật lý và hóa học xảy ra trong ñất luôn luôn thay ñổi mà tên ñất vẫn không thay ñổi

Năm 1996 dựa vào nghiên cứu ñã có và tiếp thu phân loại ñất thế giới của FAO - UNESCO, Hội Khoa học ðất Việt Nam (1996) [25] ñã xây dựng bảng phân loại ñất Việt Nam theo phương pháp ñịnh lượng dùng cho chú dẫn bản ñồ ñất toàn quốc tỷ lệ 1:1.000.000 Trên bản ñồ này nhóm ñất xám ñược chia thành 5 ñơn vị ñất với diện tích như sau (Bảng 1.1):

Bảng 1.1: Diện tích các loại ñất xám ở Việt Nam

hiệu

Tên ñất theo FAO - UNESCO

Diện tích (ha)

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận án tiễn sỹ khoa học nông nghiệp…… 14

Ngu ồn: Hội Khoa học ðất Việt Nam, 1996

Như vậy khi chuyển sang bảng phân loại ñất theo phương pháp FAO - UNESCO, do các tiêu chuẩn phân loại thay ñổi nên diện tích nhóm ñất xám

ñã tăng lên rất nhiều so với bảng phân loại theo phát sinh ðồng thời tên nhóm từ nhóm ñất xám bạc màu ñược thay thế bằng nhóm ñất xám

Ở mức ñộ phân loại chi tiết hơn, nhiều tác giả ñã tiến hành nghiên cứu phân loại ñất theo phương pháp ñịnh lượng ñến cấp ñơn vị ñất phụ Về biểu loại Vũ Cao Thái & cs (1997) [48] chia ñất xám tỉnh ðồng Nai thành 5 ñơn vị

và 30 ñơn vị ñất phụ; Tôn Thất Chiểu và Lê Thái Bạt (1998) [11] chia nhóm ñất xám tỉnh Bình ðịnh thành 28 ñơn vị ñất phụ; Trần Văn Chính & cs (2000) [12] chia nhóm ñất xám tỉnh Quảng Ngãi thành 19 ñơn vị ñất phụ

1.1.1.5 Hình thái ph ẫu diện

ðối với ñất xám phần lớn có phẫu diện dạng A(E) BtC Sự biến ñổi trong các loại ñất xám chủ yếu liên quan ñến sự biến ñổi của ñịa hình (thoát nước, rửa trôi) Tầng A mỏng có màu thẫm, chất hữu cơ thô, ñến tầng E màu hơi vàng Tầng Bt có màu ñỏ nhạt hay vàng nhạt hơn tầng E phía trên theo Driessen và Dudal (1991) [89]

Theo Lê Duy Mỳ (1991) [36] tuỳ theo ñiều kiện hình thành ñất như ñịa hình, nguồn gốc mẫu chất, chế ñộ canh tác, chế ñộ nước mà hình thái phẫu diện của ñất xám bạc màu có sự khác nhau Tuy nhiên nhìn chung, phẫu diện thường ñược chia thành 3 tầng khá rõ:

- Tầng bạc màu cũng chính là tầng canh tác, thường có ñộ dày khoảng 8

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận án tiễn sỹ khoa học nông nghiệp…… 15

-15 cm, màu xám trắng, thành phần cơ giới thường là cát pha hoặc thịt pha sét, ở trạng thái khô ñất lắng chặt, kết cấu kém, khi ñất bị ngập nước quá trình lắng nhẹ rất nhanh, phân lớp rõ

- Tầng ñế cày thường có ñộ dày 5 - 7 cm, màu xám vàng, rất chặt, thường có kết cấu phiến mỏng, thành phần cơ giới là sét pha cát, pha limon hoặc sét trung bình

- Tầng ñất nền thường có màu loang lổ ñỏ vàng, thành phần cơ giới là thịt pha sét hoặc sét, ít chặt hơn hai tầng trên, kết cấu lăng trụ, ở các vết nứt thường chứa limon màu xám trắng, ở tầng này một số nơi ñã xuất hiện kết von, thậm chí ñá ong

Theo Vũ Cao Thái, Phạm Quang Khánh và Nguyễn Văn Khiêm (1997) [48] ñất xám có phẫu diện ñặc trưng kiểu A.Bt hoặc A.Bt.C Trong ñó tầng Bt (tích tụ sét) có thể có kết von (tầng Bto), có gley (Btg) hoặc tích luỹ sắt nhôm yếu (Bts)

Theo Trần Mậu Tân (1997) [46] ñất xám ở Tây Nguyên chủ yếu có hình thái phẫu diện kiểu ABC

1.1.2 Tính chất lý, hóa học của ñất xám bạc màu

1.1.2.1 Tính ch ất lý học

Theo Driessen và Dudal (1991) [89] hầu hết ñất xám có vi cấu trúc kém

và cấu trúc lớn thô vì sự phân bố không ñều của cát trong khắp khối ñất với một lượng nhỏ ở tầng mặt Mối quan hệ giữa dung lượng anion trao ñổi – (anion exchange capacity - AEC) và CEC của sesquioxit kém bền vững hơn trong ñất ñỏ (Ferralsols) Trong ñất xám tỷ lệ phân tán trong nước của sét tự nhiên/sét tổng số cao hơn ñất ñỏ (Ferralsols)

Các nghiên cứu trên ñất bạc màu của Nguyễn Thị Dần và Thái Phiên (1991) [16], Nguyễn Thị Dần & cs (1995) [17] cho thấy: cấp hạt sét (< 0,001 mm) không quá 10%, tỷ trọng từ 2,6 - 2,7 g/cm3, dung trọng từ 1,2 - 1,5 g/cm3

Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận án tiễn sỹ khoa học nông nghiệpẦẦ 16

và ựộ xốp tổng số ở lớp mặt 45 - 50%

Các nghiên cứu của Nguyễn Vy và đỗ đình Thuận (1977) [70], Lê Duy

Mỳ (1991) [36] ựã tổng kết ựược tỷ lệ sét của tầng canh tác thường nhỏ hơn 10%, trung bình 6 - 8% Tỷ lệ sét phụ thuộc vào ựất ựược hình thành trên phù

sa cổ hay ựá cát Xuống sâu tỷ lệ sét tăng lên ựột ngột, có thể tới 45 - 50%

Kết quả nghiên cứu của Bộ Khoa học - Công nghệ Việt Nam (1968) [6],Viện Khoa học Kỹ thuật Nông nghiệp Việt Nam (1968) [62], trường đại học Nông nghiệp I (1975) [52] tỷ trọng, dung trọng, ựộ xốp của ựất bạc màu như sau:

- Tầng bạc màu (canh tác) có tỷ trọng: 2,6 - 2,65 g/cm3, dung trọng: 1,58 - 1,65 g/cm3, ựộ xốp: > 40%

- Tầng ựế cày thường có tỷ trọng: 2,65 - 2,70 g/cm3, dung trọng: 1,70 - 1,78 g/cm3, ựộ xốp: 30 - 50%

- Tầng tắch tụ có tỷ trọng: 2,65 - 2,75 g/cm3, dung trọng: 1,4 - 1,65 g/cm3, ựộ xốp 40 - 48%

đất bạc màu có ựộ hổng thấp nên ựộ ẩm ựồng ruộng tối ựa cũng thấp, thường chỉ 21 - 24% độ ẩm cây héo và lượng hút ẩm tối ựa cũng thấp đặc biệt tầng ựế cày chặt nên ựộ ẩm ựồng ruộng tối ựa rất thấp, chỉ khoảng 16 - 18%

Xuống sâu ựộ ẩm ựồng ruộng tối ựa tăng dần, khoảng 20 - 29% và lượng hút ẩm tối ựa, ựộ ẩm cây héo cũng tăng lên độ ẩm phi mao quản trong ựất bạc màu thấp, chỉ khoảng 1% độ ẩm ựồng ruộng tối ựa thấp, tuy nhiên

ựộ ẩm hữu hiệu lại tương ựối cao do ựộ ẩm cây héo thấp

Phan Thị Công (1997) [14] nghiên cứu trên ựất xám ựiển hình (Haplic Acrisols) vùng đông Nam bộ thấy rằng lý tắnh của ựất có ảnh hưởng rất lớn ựến sinh trưởng và phát triển của cây trồng Dung trọng của ựất từ 1,44 g/cm3

ở ựất rừng ựến 1,53 g/cm3 ở ựất trồng cao su Hàm lượng sét tầng mặt thấp trong khi lượng sét phân tán trong nước cao, chiếm 80 - 92% hàm lượng sét của ựất đặc ựiểm này làm cho ựất dễ bị thoái hóa dưới tác ựộng của nước

Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận án tiễn sỹ khoa học nơng nghiệp…… 17

Theo Nguyễn Thị Dần (2000) [15] đất xám bạc màu ở Việt Nam cĩ độ bền trong nước giảm rõ rệt chỉ đạt 5%; hệ số cấu trúc cũng thấp nhất, chỉ đạt 16% Cấu trúc đất cĩ liên quan chặt chẽ đến thành phần cơ giới, đất cĩ thành phần cơ giới nặng thì độ bền trong nước và hệ số cấu trúc của chúng cao và ngược lại ðất xám bạc màu trên phù sa cổ cĩ hàm lượng sét 6% thì

độ bền trong nước của đồn lạp là 5% và hệ số cấu trúc chỉ đạt 16% ðất xám bạc màu cĩ dung trọng từ 1,4 - 1,7 g/cm3 và độ xốp 36 - 47% phù hợp với nhiều loại cây trồng ngắn ngày

Theo Fridland (1973) [24] đất xám bạc màu cĩ trúc rất kém, về hình thái đất xám bạc màu phát triển trên phù sa cổ đặc trưng bởi cấu trúc tấm - vỉa - dẹt, hoặc dạng cấu trúc vảy, hình lá ðây là dạng cấu trúc cĩ chất lượng kém nhất

Cùng một nhĩm đất xám nhưng do nguồn gốc đá mẹ khác nhau, thảm thực vật khác nhau, điều kiện sinh thái khác nhau làm cho tính chất vật lý của đất thay đổi rất khác nhau Dung trọng của đất vàng đỏ phát triển trên gơ nai (Acrisols) cĩ mức dao động ít nhất là 1,05 - 1,36 g/cm3 tính cho cả phẫu diện đến độ sâu 100 cm ðất xám bạc màu trên phù sa cổ cĩ mức biến động nhiều nhất từ 1,08 đến 1,76 g/cm3

Theo Hội Khoa học ðất Việt Nam (2000) [26] đất xám bạc màu cĩ thành phần cơ giới nhẹ, dung trọng 1,30 - 1,50 g/cm3, tỷ trọng 2,65 - 2,70 g/cm3, độ xốp

43 - 45%, sức chứa ẩm đồng ruộng 27 - 31%, độ ẩm cây héo 5 - 7%, nước hữu hiệu 22 - 24%, độ thấm nước lớp đất mặt 68 mm/giờ, ở lớp đất sâu là 25 mm/giờ

ðất xám cĩ tầng loang lổ (Xl), dung trọng đất từ 1,4 - 1,6 g/cm3, tỷ trọng từ 2,6 - 2,7 g/cm3, độ xốp trung bình < 40%, sức chứa ẩm cực đại 28 - 31% Trong phẫu diện đất thường cĩ tầng kết von đá ong ở độ sâu > 50 cm ðất xám cĩ tầng loang lổ và đất xám gley thường cĩ thành phần cơ giới từ nhẹ đến trung bình ðất xám feralit (Xf) cĩ thành phần cơ giới từ trung bình đến nặng Dung trọng đất thấp (0,96 - 1,26 g/cm3), tỉ trọng cao (2,73 - 2,80 g/cm3), độ xốp (55 - 64%)

Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận án tiễn sỹ khoa học nông nghiệpẦẦ 18

Tỉ trọng thể rắn của ựất xám dao ựộng chủ yếu từ 2,56 - 2,74 g/cm3 độ xốp ựất (trừ ựất xám bạc màu trên phù sa cổ) dao ựộng trong khoảng 40 - 55% Nguyễn Mười & cs (2000) [40] cho rằng ựất xám có thành phần cơ giới nhẹ, kết cấu kém, dễ bị chặt, bắ và thường bị khô hạn

Nghiên cứu của Lê Duy Mỳ (1991) [36] tập trung phản ánh các tắnh chất vật lý, nước của ựất xám bạc màu Kết quả nghiên cứu cho thấy sức hút

ẩm và ựộ ẩm cây héo thấp, ựộ ẩm ựồng ruộng tối ựa nhỏ hơn rất nhiều so với các loại ựất khác Tuy nhiên, lượng nước khuyếch tán thể hiện bằng ựộ ẩm hữu hiệu khá cao, nên trong ựiều kiện hạn hán nghiêm trọng, nếu nhiệt ựộ ựất không cao, tuy có bị thiếu nước, cây trồng không bị chết nhiều như trên những loại ựất khác đất này thường có thành phần cơ giới nhẹ với cấp hạt sét (< 0,001mm) thường < 10% với khoáng sét chủ yếu là kaolinit, haluazit Các nghiên cứu của Vũ Cao Thái & cs (1997) [48] cho thấy ở đồng Nai ựất xám ựiển hình có thành phần cơ giới nhẹ, thịt pha cát mịn ựến thịt pha sét

Ở tầng mặt cấp hạt sét chiếm khoảng 10 - 22% thậm chắ có khu vực chỉ có 6 - 8% sét và có sự gia tăng rõ rệt theo chiều sâu Mức ựộ gia tăng ựạt 1,2 ựến 1,7 lần, cấp hạt cát chiếm 50 - 70% đất xám có kết von và ựất xám vàng có thành phần cơ giới thịt trung bình: thịt pha sét - cát ựến thịt pha sét, cấp hạt sét ở tầng mặt khoảng 22 - 35% và tăng khá rõ theo chiều sâu

Một nghiên cứu khác của Phạm Quang Khánh (1995) [29] cho thấy ựất xám trên granit ở tỉnh đồng Nai có tỷ lệ cấp hạt thô rất cao: 83 - 86% ở tầng mặt

và giảm rất nhanh theo chiều sâu (51% ở ựộ sâu 115 cm) Cấp hạt sét rất thấp ở tầng mặt (5%) đất xám trên phù sa cổ có tỷ lệ cấp hạt cát trung bình và cát mịn cao nhất và có sự gia tăng sét rất rõ theo chiều sâu ựể tạo thành tầng tắch sét Theo Nguyễn Vy và đỗ đình Thuận (1997) [70] một số ựặc ựiểm nổi bật của ựất xám bạc màu là: lớp ựất mặt có màu vàng trắng hoặc xám trắng, rất nghèo sét (tỷ lệ sét thường < 10%), thành phần cơ giới nhẹ

1.1.2.2 Tắnh ch ất hóa học

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận án tiễn sỹ khoa học nông nghiệp…… 19

ðất bạc màu nghèo kiệt về thành phần hóa học, các muối dễ tan, chất kiềm và kiềm thổ bị rửa trôi Kết quả là ñất rất chua và nghèo các chất dinh dưỡng, ñất chưa cải tạo pH thường dưới 5 ðất nghèo mùn, do ñất nhẹ, ñộ thông khí cao nên mùn và chất hữu cơ khác khó tích lũy Lân (P) và kali (K) tổng số nghèo ðạm (N) dễ tiêu chỉ thay ñổi từ 2 - 3 mg/100g ñất Keo sét ở ñất bạc màu chủ yếu thuộc nhóm kaolinit, tỷ lệ sét rất ít, tổng cation bazơ trao ñổi (Total exchange base -TEB) rất thấp thường từ 7 - 8 lñl/100g ñất Cao Liêm và nhiều người khác (1975) [32]

Theo Driessen và Dudal (1991) [89] trong ñất xám vật liệu phong hóa

có ít Tỷ lệ SiO2/Al2O3 < 2, các mảnh sét nhỏ chủ yếu là tinh thể kaolinit và ñôi khi là gibsit Keo sét có cấu trúc 1:1 nên không có khả năng co giãn, lực liên kết chặt làm cho ñất có khả năng trao ñổi cation thấp, ñất chua, khả năng giữ nước, giữ mùn kém Tuy nhiên do keo có ñộ phân tán làm cho ñất

có khả năng thấm nước cao, cây trồng không bị úng vào mùa mưa; mặt khác do sức hút ẩm kém nên ñộ ẩm cây héo thấp, tính trương co của ñất thấp nên ñất ít bị nứt nẻ

Theo Hội Khoa học ðất Việt Nam (2000) [26], Nguyễn Mười & cs (2000) [40] tính chất hóa học của ñất xám như sau:

- ðất xám bạc màu (X) Haplic Acrisols (ACh):

+ ðất có phản ứng từ chua vừa ñến rất chua, pHKCl phổ biến từ 3,0 - 4,5, trong ñất xám có tầng loang lổ (ACp), pHKCl của ñất thay ñổi từ 3,5 - 5,5 + Nghèo cation kiềm trao ñổi (Ca++, Mg++ <2 lñl/100g ñất), ñộ no bazơ

và dung tích hấp thu thấp, hàm lượng mùn tầng mặt từ nghèo ñến rất nghèo (0,50 - 1,50%), chất hữu cơ phân giải mạnh (C/N < 10), các chất tổng số và

dễ tiêu nghèo

- ðất xám có tầng loang lổ (Xl) Plinthic Acrisols (ACp) có phản ứng chua vừa ñến rất chua (pHKCl = 3,0 - 4,5), nghèo mùn (<1%), ñộ no bazơ và

Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận án tiễn sỹ khoa học nông nghiệpẦẦ 20

dung tắch hấp thu thấp, nghèo các chất dinh dưỡng tổng số và dễ tiêu

- đất xám gley (Xg) Gleyic Acrisols (ACg): phản ứng của ựất rất chua, ựộ

no bazơ và dung tắch hấp thu thấp, nghèo các chất dinh dưỡng tổng số và dễ tiêu

- đất xám feralit (Xf) Ferralic Acrisols (ACf) có phản ứng chua (pHKCl = 3,6 - 4,8), hàm lượng mùn trung bình, dung tắch hấp thu trung bình, nghèo cation kiềm trao ựổi, ựộ no bazơ thấp

Theo Nguyễn Vy và đỗ đình Thuận (1977) [70] ựặc ựiểm nổi bật của ựất bạc màu là:

- Rất nghèo các chất dinh dưỡng, hàm lượng hữu cơ (OM%) không quá 1%, lân tổng số nghèo (trung bình 0,05%), kali tổng số rất nghèo (trung bình: 0,15%) bằng 1/10 trong ựất phù sa sông Hồng

- Phản ứng của ựất rất chua (pHKCl 3,8 - 4,5)

- Hàm lượng các cation kiềm, kiềm thổ thấp, thường dưới 3 ldl/100g ựất Kết quả nghiên cứu của Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam năm (1968) [62] và các tác giả khác như: Cao Liêm & cs (1962) [31], Cao Liêm (1976) [33],Lê DuyMỳ và cs (1979) [34], Fridland (1962) [23], Phạm Gia Tu

(1970) [58], Nguyễn Vy và Trần Khải (1978) [71] cho thấy tắnh chất hoá học ựất bạc màu ở một số ựịa phương như sau:

- Hàm lượng mùn ở tầng ựất mặt: tại Phú Thọ và Vĩnh Yên tỷ lệ mùn trung bình ở tầng ựất mặt của 932 mẫu là 0,98%, tại tỉnh Bắc Thái (cũ) trung bình của 75 mẫu là 0,97%, tại tỉnh Nghệ An trung bình 17 mẫu là 0,38%, tại tỉnh Hà Tĩnh trung bình của 27 mẫu là 0,87% Ngay ở những chân ruộng có năng suất cao thì tỷ lệ mùn cũng chỉ ựạt 1,35%, còn ruộng có năng suất thấp thì chỉ ựạt 0,65%, cá biệt có mẫu chỉ ựạt 0,20%

đạm tổng số: ở tầng ựất mặt tuỳ chân ựất, hàm lượng ựạm có biên ựộ dao ựộng khá lớn, từ 0,03 - 0,14%, nhưng trung bình chỉ ựạt 0,07% đất nghèo ựạm vì quá trình khoáng hóa chất hữu cơ và quá trình mất ựạm do rửa

Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận án tiễn sỹ khoa học nông nghiệpẦẦ 21

trôi ở ựất bạc màu diễn ra khá nhanh

Lân tổng số (P2O5%) rất nghèo, trung bình chỉ ựạt 0,05%, có nơi dưới 0,03% Kali tổng số (K2O%) cũng rất nghèo, trung bình chỉ có 0,15% Nguyên nhân của hiện tượng nghèo kali ở ựất bạc màu là do kali chủ yếu trong các hạt tinh thể sét, hơn nữa khoáng vật sét trong ựất bạc màu chủ yếu lại là haluazit, là loại khoáng nghèo kali

Lân và kali dễ tiêu chỉ chiếm khoảng 2 - 6% trong hàm lượng tổng số

độ chua: đất bạc màu có phản ứng chua, pHKCl dao ựộng 4,5 - 5,2, bình quân khoảng 4,5 độ chua thuỷ phân HTP (lựl/100 gam ựất) = 1,0 - 3,0, trung bình chỉ ựạt 2,25 đặc biệt là sự chênh lệch giữa pHKCl rất nhỏ (phổ biến là 0,3 ựơn vị), chứng tỏ ựộ chua tiềm tàng của ựất bạc màu không lớn

Các cation trao ựổi: Ca++ trong khoảng 0,8 - 3,6 lựl/100 gam ựất Mg++trong khoảng 0,3 - 0,2 lựl/100 gam ựất Dung tắch hấp thụ (CEC) = 4,7 - 7,0 lựl/100 gam ựất độ no bazơ (BS) ở hầu hết các mẫu ựất ựều dưới 50%, dao ựộng trong khoảng 43 - 58%

Các nghiên cứu về ựất xám ở vùng đông Nam bộ của Phạm Quang Khánh (1995) [29], Vũ Cao Thái & cs (1997) [48] cho thấy: ựất có ựộ chua vừa ựến khá chua, pHH20 khoảng 4,8 - 6,5, pHKCl khoảng 4,2 - 5,5, ựộ chua tiềm tàng lên ựến 8 - 12 lựl/100g ựất Dung lượng trao ựổi cation thấp, khoảng 16 - 22 lựl/100g sét, trong ựó các cation kiềm trao ựổi kể cả ở tầng A ựều rất thấp, chỉ ựạt 4,0 - 4,5 lựl/100g sét Dung lượng trao ựổi cation hữu hiệu (ECEC) cũng chỉ khoảng 5,0 - 5,5 lựl/100g sét Vì vậy ựộ no bazơ ở tầng B chỉ ựạt 35 - 40%

Nghiên cứu của Trần Mậu Tân (1997) [46] về ựất xám trên phù sa cổ vùng Tây Nguyên cho thấy: ựất có phản ứng chua, pHKCl từ 4,0 - 4,5 Cation kiềm trao ựổi thấp ở ựịa hình cao và khá ở ựịa hình thấp Mùn, ựạm, lân và

Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận án tiễn sỹ khoa học nông nghiệpẦẦ 22

kali tổng số cũng như lân và kali dễ tiêu ựều nghèo và rất nghèo đất xám trên

ựá macma axit và ựá cát có hàm lượng mùn trung bình ở tầng mặt và ở tầng sâu nghèo (< 1%), ựạm tổng số nghèo Lân tổng số và dễ tiêu trong ựất rất nghèo Kali tổng số giàu do bản chất ựá mẹ nhưng kali dễ tiêu nghèo do bị rửa trôi Cation kiềm trao ựổi không cao nhưng do dung tắch hấp thu thấp và H+rất thấp nên ựộ no bazơ của ựất vào loại khá

Nghiên cứu của Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam (1968) [62] cho thấy hàm lượng sắt trong keo của ựất bạc màu rất ắt, trái lại hàm lượng nhôm, silic tương ựối cao Tỷ lệ SiO2/R2O3 ựều dưới 3, thành phần keo trong ựất bạc màu chủ yếu là keo kaolinit, haluazit So với ựất phù sa sông Hồng, ựất bạc màu rất nghèo sắt và nhôm

Kết quả nghiên cứu của Bùi đình Dinh (1995) [18] về yếu tố dinh dưỡng ựể phát triển nền nông nghiệp bền vững cũng nhận ựịnh ựất bạc màu

có ựộ phì tự nhiên thấp: hàm lượng mùn < 1%, ựạm tổng số 0,04 - 0,08%, lân tổng số 0,02 - 0,06%, kali tổng số 0,02 - 0,04%, lân dễ tiêu 4 - 6 mg/100g ựất, kali trao ựổi 2,5 mg/100g ựất

Nhận xét:

Các kết quả nghiên cứu về ựất xám bạc màu trên thế giới và ở Việt Nam cho thấy ựây là các loại ựất có thành phần cơ giới nhẹ ựến trung bình, dung tắch hấp thu thấp và nghèo dinh dưỡng Tuy nhiên, do phân bố ở ựịa hình thuận lợi, thoát nước tốt và có diện tắch lớn nên nhóm ựất này rất có ý nghĩa ựối với sản xuất nông nghiệp ở nước ta Trên các vùng ựất bạc màu nếu ựầu tư phân bón hợp lý, tưới tiêu chủ ựộng thì việc nâng cao năng suất cây trồng không phải là khó

1.1.3 Sinh vật ựất

1.1.3.1 Giun ựất

Các kết quả nghiên cứu của Thái Trần Bái (1987, 1999) [3], [4], Lê Văn Triển (1993) [57], Nguyễn Văn Thuận (1992, 1994) [54], [55] cho

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận án tiễn sỹ khoa học nông nghiệp…… 23

rằng các yếu tố quan trọng chi phối sự phân bố về loài và giống của giun ñất ở nước ta gồm: yếu tố ñịa lý - khí hậu, yếu tố cảnh quan và môi trường, yếu tố lưu vực sông

Nghiên cứu của Huỳnh Thị Kim Hối và Nguyễn ðức Anh (2004) [27] trên ñất bạc màu tại Trại Cải tạo ñất bạc màu huyện Hiệp Hoà tỉnh Bắc Giang theo 4 công thức bón (NPK + vùi phụ phẩm, NPK + phân chuồng + vùi phụ phẩm, phân chuồng + vùi phụ phẩm và không bón phân + vùi phụ phẩm), trên mỗi công thức có hai ô thí nghiệm: ô không bón phân và ô bón phân có vùi phụ phẩm của vụ trước, kết quả thể hiện ở bảng 1.2

Kết quả thu ñược khi bón 30 kg N + 60 kg P2O5 + 60 kg K2O + 8 tấn phân chuồng thì thu ñược số lượng giun là 24,7 con/ m2; khi bón phân chuồng + vùi phụ phẩm thu ñược số lượng giun trung bình tới 26,23 con/ m2 và không bón phân chuồng + vùi phụ phẩm chỉ thu ñược số lượng giun trung bình 12,29 con/ m2.

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận án tiễn sỹ khoa học nông nghiệp…… 24

Bảng 1.2 Ảnh hưởng của các công thức bón phân ñến số lượng giun ñất

CT5 5b 30 kg N + 60 kg P2O5 + 60 kg K2O + 8 tấn phân

chuồng + vùi phụ phẩm

24,70

CT7 7b ðối chứng, không bón phân chuồng + vùi phụ phẩm 12,29

Ngu ồn: Huỳnh Thị Kim Hối, Nguyễn ðức Anh, 2004

Như vậy ñối với ñất bạc màu khi bón phân chuồng kết hợp với phân hóa học và phụ phẩm hoặc chỉ kết hợp phân chuồng với phụ phẩm sẽ cho số lượng giun ñất nhiều hơn so với các công thức không bón phân chuồng chỉ vùi phụ phẩm hoặc vùi phụ phẩm với bón phân hóa học

1.1.3.2 Vai trò c ủa vi sinh vật trong quá trình hình thành ñất

ðến nay các nhà khoa học thổ nhưỡng ñã chứng minh ñất tự nhiên ñược hình thành dưới tác ñộng tổng hợp của 5 yếu tố: ñá mẹ, sinh vật, khí hậu, ñịa hình và thời gian; ñất ñã có sự sử dụng, tác ñộng của con người là 6 yếu tố Vi sinh vật ñất có vai trò quan trọng trong việc hình thành ñất Sự khác nhau cơ bản giữa ñất và ñá mẹ là ñộ phì nhiêu ðộ phì nhiêu của ñất là khả năng cung cấp nước và chất dinh dưỡng, không khí thích hợp ñể cây trồng phát triển bình thường và cho sản lượng ðộ phì nhiêu của ñất ñược tạo thành là nhờ quá trình hoạt ñộng của VSV trong các vòng tiểu tuần hoàn sinh học với quá trình hình thành mùn trong ñất

Trong quá trình hình thành ñất, VSV ñã ñưa nitơ vào ñất thông qua quá trình cố ñịnh nitơ từ không khí Vi sinh vật ñất tham gia trực tiếp vào quá trình phân giải xác ñộng vật, thực vật thành các chất dễ tiêu cho cây trồng sử

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận án tiễn sỹ khoa học nông nghiệp…… 25

dụng Hoạt ñộng của VSV kết hợp với các quá trình sinh hóa trong ñất ñã quyết ñịnh thành phần và số lượng mùn trong ñất Vì vậy VSV có vai trò to lớn trong việc hình thành ñất và ñộ phì nhiêu của ñất

Các nhà nghiên cứu mùn theo quan ñiểm sinh học như Brewbaker và Sun (1996) [85], Brockwell & cs (1979) [86] ñều thấy vai trò không thể thiếu của VSV trong quá trình tạo thành mùn Tất cả những phản ứng sinh - hóa trong ñất thực hiện ñược là nhờ các enzym do VSV sản sinh ra

Ngoài việc tích lũy chất dinh dưỡng ñể tạo thành mùn, VSV còn giữ vai trò quan trọng trong quá trình hình thành kết cấu của ñất Các hạt kết của ñất ñược tạo thành trước hết nhờ axit humic tác dụng với ion canxi làm kết gắn những hạt ñất với nhau Kết quả của sự liên kết này ñã tạo ra ñược những loại ñất chứa hàng loạt các lỗ hổng và ñường dẫn ñể cho nước, các chất dinh dưỡng khoáng và không khí ñi qua một cách dễ dàng (Мishustin, 1974) [113]

Trong quá trình phân giải xác hữu cơ, nấm mốc phát triển ñầu tiên tạo ra một lượng lớn sợi nấm, sau ñó vi khuẩn phân giải sợi nấm thành chất keo kết gắn hạt ñất Nhân tố kết dính các hạt ñất trong ñất trồng cây họ ñậu chính là sản phẩm kết hợp giữa axit galacturonic và sản phẩm tự dung giải của vi khuẩn

Clostridium polymyxa Axit galacturonic là sản phẩm ñược hình thành dưới tác dụng của enzym protopectinaza do vi khuẩn tiết ra (Phedorov 1954) [114]

Vi khuẩn và nấm có hiệu quả tốt trong sự tạo thành cấu trúc ñất, nhất là

nhiều loài thuộc các chi Trichoderma, Mucor, có tác dụng cải thiện kết cấu

ñất (Kjoller và Struwe, 1982) [96]

Vi khuẩn Rhizobium, Azotobacter, có thể sinh ra chất keo gắn kết hạt

ñất lại với nhau (Agnihotri, 1970) [77], (Ahmad và Jha, 1968) [79] Các

niêm dịch chất nhầy của vi khuẩn Pseudomonas có tác dụng rất lớn trong

việc gắn kết tạo ra cấu trúc bền của ñất (Ahmad và Bose, 1959) [78], (Katoh

và Itoh, 1983) [94] Các nghiên cứu của Мishustin (1974) [113], Phedorov

Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận án tiễn sỹ khoa học nông nghiệpẦẦ 26

(1954) [114], cho rằng sự gắn kết của các chất nhầy polisaccarit, aminosaccarit tạo nên các hạt kết trong ựất; nhận xét này cũng phù hợp với kết quả nghiên cứu của Trần Kông Tấu & cs, (1986) [47]

Như vậy, VSV có vai trò to lớn trong quá trình tạo ra và làm bền vững kết cấu ựất Chúng phân giải chất hữu cơ, tàn dư thực vật, hình thành sản phẩm trung gian gắn các hạt ựất thành kết cấu viên

Ngoài ra, VSV giữ vai trò quan trọng trong các chu trình chuyển hóa vật chất trong ựất Nhiều VSV tham gia vào quá trình phân giải các chất hữu

cơ, giải phóng ra các chất nitơ, CO2 và các chất khoáng Các hợp chất nitơ giải phóng ra ựược VSV hấp thụ ựể xây dựng cơ thể và ựể lại trong ựất Do

ựó tỷ lệ C/N trong ựất giảm dần, khi chất hữu cơ phân hủy hoàn toàn thì tỷ lệ C/N thường nhỏ hơn 12 và nitơ tồn tại dưới dạng NH4+ ựể cung cấp cho thực vật (Nguyễn Xuân Thành & cs, 2004) [50] đó là nhóm VSV tham gia vào quá trình chuyển hóa các hợp chất nitơ có tác dụng làm tăng ựộ phì của ựất

Kết quả nghiên cứu của Abaidoo & cs (1990) [76], Blamey, Hutton (1995) [83], Boonkerd và Weaver (1982) [84], Kloepper & cs (1980) [97], cho

thấy: hàng năm Rhizobium cộng sinh với cây họ ựậu làm giàu cho ựất 50 - 60

kg N/ha, các loại vi khuẩn tự do cung cấp cho ựất hàng năm 10 - 20 kg N như:

vi khuẩn cố ựịnh N hiếu khắ (Azotobacter chroococum) 10 - 20 kg N/ha, vi khuẩn cố ựịnh N yếm khắ (Clostridium pasteurianium) 5 - 10 kg N/ha, các loài

vi khuẩn lam 15 - 20 kg N/ha Ngoài ra còn phải kể ựến lượng nitơ cố ựịnh ựược do một số loại xạ khuẩn sống trong ựất và khoảng 200 loài cây không phải họ ựậu có khả năng cộng sinh với VSV cố ựịnh nitơ

Trong ựất lúa nước có mặt tất cả các nhóm vi khuẩn cố ựịnh nitơ: hiếu khắ, kỵ khắ không bắt buộc, kỵ khắ bắt buộc, vi khuẩn quang hợp, vi khuẩn sống tự do và cộng sinh Các nhóm vi khuẩn này ựã làm giàu nitơ sinh học cho ựất lúa hàng năm khoảng 15 - 50 kg N/ha (Brewbaker và Sun, 1996) [85], Brockwell & cs (1979) [86], Kostov (1990) [99], Lie (1974) [100]

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận án tiễn sỹ khoa học nông nghiệp…… 27

Ngoài vai trò cố ñịnh nitơ sinh học, trong nông nghiệp người ta cũng nhận thấy vai trò của VSV trong việc cung cấp photpho (P) dễ tiêu cho cây Trong ñất trồng ở Canada, vi sinh vật chứa lượng P của tất cả cây trên 1 ha (cây xanh chứa 2,1 kg P/ha), cây cỏ chết 2,1, rác 0,7, gốc rễ 10,7 và khu hệ sinh vật ñất 19,8) Lượng P này ñược cố ñịnh một cách tạm thời, khi tế bào VSV chết nó lại ñược giải phóng vào ñất và cung cấp trở lại cho cây trồng Agnihotri (1970) [77], Ahmad và Jhe (1968) [79], Bardiya và Gaur (1972) [80], Bardiya và Gaur (1974) [81], Bisoyi và Singh (1988) [82]

Khu hệ sinh vật trong ñất lúa nước, ñặc biệt là VSV vùng rễ lúa, có khả năng hòa tan phospho vô cơ khó tan ñể làm giàu P dễ tiêu cho cây Guyer

(1970) [92], Pareek và Gaur (1973) [105] Sử dụng Bacillus firmus và Azotobacter nhiễm vào cây lúa sẽ tăng năng suất lúa 10 - 70% (trung bình là 28%) Vasantharajan (1964) [109], FAO (2001) [110], Kudakov (1966) [116]

Trong ñất có một số VSV có khả năng chuyển hóa sắt và lưu huỳnh Trong quá trình sống, VSV sản sinh ra nhiều chất hoạt tính sinh học ảnh hưởng trực tiếp ñến sinh trưởng và phát triển của cây trồng (axit amin, vitamin, enzym, chất kháng sinh, ñộc tố…) Các chất này ñược tích lũy trong ñất, góp phần thúc ñẩy sự phát triển của loài cây này, lại có thể hạn chế sự phát triển của loài cây khác Nếu không có VSV giúp cây trồng tiêu thụ các sản phẩm trao ñổi chất do cây tiết ra quanh bộ rễ thì một số sản phẩm sẽ tích lũy ñến mức trở lại ñầu ñộc cây trồng Jones và Mollison (1948) [93], Ahmad và Bose (1959) [78], Mishustin và Naumova (1956) [103], Phedorov (1966) [115]

Vi sinh vật là nhân tố quan trọng tham gia vào việc duy trì tính bền vững của các hệ sinh thái trong tự nhiên Thiếu hoạt ñộng của chúng thì sự sống trên trái ñất không thể tiếp tục ñược Ở trong ñất cũng vậy, quá trình hình thành ñất luôn luôn gắn liền với hoạt ñộng ña dạng, liên tục không ngừng của VSV, từ giai ñoạn ñầu tiên khi ñá mẹ và khoáng vật bị phá hủy thành ñất, rồi tiếp ñến các quá trình biến ñổi thành phần, cấu trúc của ñất -

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận án tiễn sỹ khoa học nông nghiệp…… 28

môi trường dinh dưỡng của thực vật

Vi sinh vật hoạt ñộng ở trong ñất rất ña dạng Trong hoạt ñộng sống, chúng có khả năng tiết ra các loại enzym khác nhau, như: Nitrogenaza ñể ñồng hóa nitơ trong không khí (Azotobacter, Rhizobium, Azospirillum,

Clostridium), hoặc enzym xenlulaza ñể phân hủy chuyển hóa các hợp chất xenlulo khó tan trong ñất thành các dinh dưỡng dễ tiêu cung cấp dinh dưỡng

cho cây trồng và tăng ñộ màu mỡ của ñất (Bacillus, Pseudomonas, Basidomycetes, Cytophaga, Aspezgillus) Tất cả các phản ứng sinh hoá trong ñất thực hiện ñược là nhờ các enzym do VSV sản sinh ra, Kononova và Alexandrova (1984) [98], Linn và Doran 91984) [101]

Ngoài ra vi sinh vật còn sản sinh ra nhiều axít hữu cơ và các chất keo dính có tác dụng rất lớn ñối với việc cải thiện ñộ phì của ñất và thành phần cơ giới ñất, làm cho ñất tơi xốp Như vậy VSV tham gia tích cực vào việc chuyển hoá các chất có trong ñất như quá trình chuyển hoá N, P, K, Ca, S, Fe …

1.1.3.3 S ự phân bố của vi sinh vật trong ñất

ðất là môi trường sống của VSV Trong ñất có ñầy ñủ những ñiều kiện cho VSV tồn tại và phát triển:

- Về nhiệt ñộ: trong ñất nhiệt ñộ giữ trong khoảng 22 - 28oC, nhiệt ñộ này rất thích hợp ñối với VSV

- Về ñộ ẩm: trong ñất ñộ ẩm thường dao ñộng từ 30 - 90%, vi sinh vật thường phát triển ở ñộ ẩm 30 - 70%

- Về dinh dưỡng: trong ñất có ñầy ñủ những nguyên tố dinh dưỡng và các enzym, các chất kích thích cho VSV hoạt ñộng

Trong 1 gam ñất có chứa tới hàng trăm triệu [100x106] tế bào vi khuẩn, chục triệu [10x106] tế bào nấm và xạ khuẩn, hàng vạn [1x104] tế bào tảo

Vi sinh vật ñất phụ thuộc vào tính chất của từng loại ñất, vào quá trình hình thành ñất, vào ñịa hình, chế ñộ canh tác và các biện pháp, quy

Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận án tiễn sỹ khoa học nông nghiệpẦẦ 29

trình thâm canh cây trồng trong quá trình khai thác sử dụng ựất Vì vậy sự phân bố của chúng trong ựất cũng rất khác nhau, tuy nhiên về cơ bản cũng tuân theo một quy luật chung

- Phân bố vi sinh vật ựất theo ựộ cao: ở trên núi có ựộ cao 4.000 m (Pasmia) một số nhà nghiên cứu phát hiện nhóm vi khuẩn hoại sinh tham gia

vào quá trình phân huỷ các khoáng vật silicat đã xác ựịnh ựược Bacillus extorpuens, vi khuẩn nitrat hoá có khả năng phân huỷ các khoáng vật aluminosilicat, apatit và mica

- Phân bố vi sinh vật theo ựộ sâu của tầng ựất:

Những công trình của Phedorov (1954) [114] và Кudakov (1966) [116] nghiên cứu về quy luật phân bố của VSV ở ựất podzol cho rằng các quá trình hoạt ựộng của VSV cũng như số lượng của chúng tập trung chủ yếu ở lớp ựất mặt, giảm dần theo ựộ sâu của phẫu diện ựất

Ở một số loại ựất như ựất bạc màu và ựất phèn VSV không phân bố tập trung ở tầng mặt mà phân bố tập trung ở tầng dưới do quá trình rửa trôi chất dinh dưỡng và hạt sét tầng mặt rồi tắch tụ xuống tầng dưới (Linn và Doran, [101]), Menkina (1963) [102]

Ở tầng mặt (tầng canh tác) do thoáng khắ, giàu chất hữu cơ và chất dinh dưỡng nên VSV thường tập trung nhiều; nhưng ở lớp ựất mặt (0 - 3 cm) VSV bị ức chế do bức xạ mặt trời và các tác nhân khác nên phát triển kém (Behera và Dash, 1979) [87], Blaine (1993) [88], Sonani và Bhandari (1989) [107] Các nhận xét trên cũng phù hợp với kết quả nghiên cứu của

các tác giả Việt Nam (Hoàng Lương Việt & cs, 1981, 1982) [68], [69]

Như vậy thành phần, số lượng VSV ựất phụ thuộc vào từng loại ựất và giảm dần theo ựộ sâu tầng ựất Trên loại ựất nào ở tiểu vùng khắ hậu thuận lợi, thành phần cơ giới thắch hợp, các ựiều kiện tưới tiêu chủ ựộng, ựất thoáng khắ, chế ựộ canh tác hợp lý thì ở ựó cho số lượng VSV ựất nhiều hơn và ngược lại