(LUẬN văn THẠC sĩ) tình hình chất hữu cơ, mùn và các biện pháp cải thiện chất hữu cơ trong đất xám tỉnh bắc giang

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM LUYỆN HỮU CỬ TÌNH HÌNH CHẤT HỮU CƠ, MÙN VÀ CÁC BIỆN PHÁP CẢI THIỆN CHẤT HỮU CƠ TRONG ĐẤT XÁM TỈNH BẮC GIANG CHUYÊN NGÀNH: KHOA HỌC ĐẤT MÃ SỐ: 62 62 01 03 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÀ NỘI, NĂM 2014 download by : skknchat@gmail.com Cơng trình hồn thành Học viện Nông nghiệp Việt Nam Người hướng dẫn khoa học: GS.TS Vũ Hữu Yêm PGS.TS Cao Việt Hà Phản biện 1: PGS.TS Nguyễn Văn Bộ Phản biện 2: PGS.TS Lê Văn Thiện Phản biện 3: TS Trần Đức Toàn Luận án bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận án cấp Học viện họp Học viện Nông nghiệp Việt Nam vào hồi ngày tháng năm Có thể tìm hiểu Luận án thư viện: - Thư viện Quốc gia - Thư viện Học viện Nông nghiệp Việt Nam download by : skknchat@gmail.com MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Chất hữu dấu hiệu để phân biệt đất mẫu chất Chất hữu nguồn cung cấp dinh dưỡng cho trồng đồng thời thành phần chi phối khả hấp phụ dinh dưỡng đất Trong trình phân hủy, chất hữu tạo axit humic kích thích rễ phát triển đẩy mạnh việc hút chất dinh dưỡng Số lượng, tính chất chất hữu có ảnh hưởng định tính chất: lý, hố, sinh học độ phì nhiêu đất Việt Nam nằm vùng nhiệt đới nóng ẩm mưa nhiều, chất hữu đất bị phân giải nhanh dễ bị rửa trơi vào mùa mưa phần lớn diện tích đất tự nhiên Việt Nam có hàm lượng chất hữu không cao, chất lượng mùn (chủ yếu mùn thuộc nhóm funvat Funvat-humat) Nguồn cung cấp hữu cho đất canh tác tàn dư thực vật phân hữu Hiện nay, việc đầu tư phân bón cho sản xuất, đặc biệt đất đồi hạn chế, phân hữu Bón phân vơ thuận lợi nhiều so với bón phân hữu q trình chế biến, bảo quản phân hữu tốn nhiều công sức Trong đó, nơng dân nhiều vùng thường đốt tàn dư thực vật sau thu hoạch dẫn đến tình trạng suy giảm lượng chất hữu tươi xâm nhập vào đất Tất tác động khiến cho lượng hữu đất bị suy giảm dẫn đến giảm độ phì đất suất trồng Sự chất hữu đất kéo theo hàng loạt hậu nghiêm trọng làm suy giảm độ phì nhiêu đất: suy giảm tính chất vật lý đất, giảm lượng chất dung tích hấp thu dinh dưỡng dễ tiêu đất Đó nguyên nhân hàng đầu làm đất sức sản xuất Cùng với việc rừng, việc canh tác đất đồi núi khơng có biện pháp bảo vệ đất làm cho chất hữu đất hàm lượng tiêu dinh dưỡng đất ngày giảm sút nghiêm trọng, đặc biệt đất vùng đồi núi thuộc tỉnh phía Bắc Việt Nam Bên cạnh đó, việc tích lũy chất hữu đất sở quan trọng cho việc lưu giữ khí CO2, nguyên nhân gây nên tượng nóng lên khí hậu tồn cầu Ở Việt Nam 3/4 diện tích tự nhiên đất đồi núi, nhóm đất xám (Acrisols) chiếm khoảng 20 triệu (Bộ NN&PTNT, 2009a) Đặc điểm chung nhóm đất xám đất chua, hàm lượng hữu không cao, nghèo chất dinh dưỡng, dễ bị khơ hạn, Việc khai thác nhóm đất xám nói riêng có tác động lớn đến phát triển kinh tế - xã hội đất nước Bắc Giang tỉnh thuộc vùng trung du miền núi Bắc bộ, có nhóm đất xám chiếm 70% diện tích đất nơng nghiệp (Sở Tài nguyên Môi trường tỉnh Bắc Giang, 2012) Do nâng cao độ phì nhiêu đất xám để từ nâng cao hiệu sử dụng đất việc làm cần thiết Xuất phát từ tình hình việc thực đề tài download by : skknchat@gmail.com “Tình hình chất hữu cơ, mùn biện pháp cải thiện chất hữu đất xám tỉnh Bắc Giang” có ý nghĩa khoa học ý nghĩa thực tiễn cao Trên sở xác định tình hình chất hữu chất lượng mùn đất xám số loại hình sử dụng đất tỉnh Bắc Giang đưa giải pháp cải thiện chất hữu đất xám; định hướng sử dụng đất xám hợp lý, cho hiệu kinh tế, xã hội môi trường; đảm bảo xây dựng chiến lược phát triển nông nghiệp bền vững Đối tượng phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu: Chất hữu mùn đất xám huyện Lạng Giang, tỉnh Bắc Giang; Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu loại hình sử dụng: Lâm nghiệp, ăn (vải), chuyên lúa, lúa màu chuyên màu đơn vị đất xám chiếm diện tích lớn huyện Lạng giang đất xám điển hình (Haplic Acrisols), đất xám có tầng loang lổ (Plinthic Acrisols) đất xám feralit (Ferralic Acrisols); Nghiên cứu tiến hành địa bàn huyện Lạng Giang huyện Lạng Giang có đầy đủ đặc điểm khí hậu, thời tiết, đất đai đặc trưng cho tỉnh Bắc Giang, bên cạnh diện tích đất xám chiếm đến 67% diện tích đất tự nhiên phân bố đầy đủ đơn vị đất xám địa bàn huyện Mục tiêu nghiên cứu Đánh giá thực trạng chất hữu mùn nhóm đất xám huyện Lạng Giang, tỉnh Bắc Giang; Đánh giá ảnh hưởng loại hình sử dụng đất tới số lượng chất lượng chất hữu mùn nhóm đất nghiên cứu; Đề xuất biện pháp cải thiện tình trạng chất hữu nhằm trì nâng cao độ phì nhiêu nhóm đất xám huyện Lạng Giang, tỉnh Bắc Giang Ý nghĩa khoa học thực tiễn 4.1 Ý nghĩa khoa học Đóng góp vào lý luận ảnh hưởng chế độ sử dụng đất đến số lượng chất hữu chất lượng mùn đất xám; Phát triển lý luận ảnh hưởng việc sử dụng đất đến trình hình thành phát triển đất xám 4.2 Ý nghĩa thực tiễn Đánh giá ảnh hưởng số loại hình sử dụng đất đến số lượng chất lượng chất hữu mùn đất xám huyện Lạng Giang, tỉnh Bắc Giang; Đề xuất biện pháp cải thiện số lượng chất lượng chất hữu đất xám huyện Lạng Giang, tỉnh Bắc Giang Những đóng góp đề tài Cung cấp thêm sở khoa học trạng, trình biến đổi chất hữu mùn số biện pháp cải thiện chất hữu đất xám huyện Lạng Giang, tỉnh Bắc Giang download by : skknchat@gmail.com CHƯƠNG TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Tổng quan chất hữu mùn đất 1.1.1 Khái niệm nguồn gốc chất hữu đất Toàn hợp chất hữu có đất gọi chất hữu đất Trong đất tự nhiên nguồn hữu cung cấp cho đất tàn dư sinh vật bao gồm xác thực vật, động vật vi sinh vật Ðối với đất canh tác ngồi tàn dư sinh vật cịn có nguồn hữu bổ sung thường xuyên phân hữu 1.1.2 Thành phần đặc điểm thành phần mùn Bằng phương pháp hoá học người ta xác định hợp chất mùn đất bao gồm thành phần chính: axit humic, axit fulvic hợp chất humin 1.1.2.1 Axit humic Axit humic axit hữu cao phân tử chứa nitơ, có chứa hợp chất cấu tạo mạch vịng, hình thành mơi trường trung tính, hồ tan tốt dung dịch kiềm loãng NaOH, Na2CO3, Na4P2O7.10H2O, khơng hồ tan nước axit vơ Tuỳ theo nồng độ loại đất mà dung dịch thu có màu anh đào đến màu đen 1.1.2.2 Axit fulvic Axit fulvic có màu vàng, axit hữu cao phân tử chứa nitơ, có chứa hợp chất cấu tạo mạch vịng, hình thành môi trường chua, dễ tan nước, axit kiềm lỗng 1.1.2.3 Hợp chất humin Ngồi axit humic, axit fulvic mùn tồn dạng hợp chất khác humin Humin tổ hợp chất mùn cấu tạo liên kết axit humic, fulvic khoáng sét đất Humin màu đen, khơng tan dung dịch kiềm axit, có phân tử lượng lớn, bền vững đất, trồng khơng sử dụng 1.1.3 Q trình chuyển hố chất hữu hình thành mùn đất Sự biến hoá xác hữu đất trình sinh hố học phức tạp, có tham gia trực tiếp vi sinh vật, giun đất, oxy không khí nước 1.1.3.1 Q trình khống hố xác hữu Khống hố q trình phân huỷ hợp chất hữu tạo thành hợp chất khoáng đơn giản, sản phẩm cuối hợp chất tan khí 1.1.3.2 Q trình mùn hóa xác hữu Mùn hố q trình tổng hợp sản phẩm phân giải xác hữu dẫn đến hình thành hợp chất mùn, hợp chất hữu cao phân tử phức tạp bao gồm nhiều đơn vị cấu tạo khác nhau, chúng nối với cầu nối Mỗi đơn vị cấu tạo bao gồm nhân vịng, mạch nhánh, chúng chứa nhiều nhóm định chức khác mang tính axit 1.1.4 Vai trị chất hữu mùn đất Chất hữu mùn có vai trị quan trọng q trình hình thành tính chất đất, sinh vật bảo vệ đất download by : skknchat@gmail.com 1.1.5 Tình hình nghiên cứu chất hữu mùn 1.1.5.1 Những nghiên cứu giới Chất hữu nhiều nhà khoa học nghiên cứu nhiều nơi Lomonosov (1763) cho đất giàu mùn thường có màu đen kết phân giải động, thực vật vùi đất tác dụng vi sinh vật Komow (1789) nghiên cứu vai trò mùn dinh dưỡng trồng ảnh hưởng đến khả thấm giữ nước cho đất Thaer (1800) đưa học thuyết mùn cho mùn chất làm thức ăn cho trồng Shoreya et al (1908-1911) nghiên cứu hợp chất mùn chất béo, axit hữu cơ, hydrocác bon, hợp chất chứa N, P, Oden (1922) hệ thống hóa hợp chất mùn thành nhóm cụ thể: bon hữu cơ, axit humic, axit hymatomelanowy, axit fulvic Trong kỷ 20 nhà khoa học khẳng định hợp chất mùn nhóm hữu đặc trưng phần hữu đất Một người có nhiều cơng trình nghiên cứu chất hữu giới Kononova Chiurin người có nhiều đóng góp việc nghiên cứu mùn đất, cho đặc điểm mùn hoá phản ứng sinh hoá, oxy hoá hợp chất cao phân tử có mạch vịng khác nhau, protein, licnin đóng vai trị quan trọng Các nghiên cứu mặt số lượng, đánh giá chất hữu đất thong qua tiêunhư: tỷ lệ cac bon hữu tổng số (%OC) tỷ lệ mùn % chất hữu tổng số (OM với OM= OC x 1,72) so với đất khô kiệt Giá trị tiêu cao đất tốt Về chất lượng chất hữu mùn đất đánh giá qua tỷ lệ C/N tỷ lệ CA.H/CA.F Tỷ lệ cao chất lượng mùn tốt 1.1.5.2 Những nghiên cứu Việt Nam So với nhiều nước giới, nghiên cứu chất hữu Việt Nam hạn chế nghiên cứu ứng dụng đa dạng Castagnol, Fridland, Tôn Thất Chiểu, Thái Phiên, Nguyễn Tử Siêm, Ngơ Văn Phụ, Đỗ Đình Sâm có nghiên cứu tập trung vào hướng: Hàm lượng chất hữu đất; Thành phần chất hữu cơ; Những biến đổi chất hữu theo thời gian tác động người qua biện pháp canh tác Nhiều nghiên cứu hàm lượng hữu mùn biến động lớn loại đất, nhìn chung loại đất nơng nghiệp có hàm lượng hữu mùn không cao Nhiều nghiên cứu cho thấy đất mùn núi, đất lầy thụt có lượng hữu tổng số cao lại chứa nhiều mùn thô Trong thành phần hợp chất mùn tỷ lệ nhóm humin cao nhiều so với tỷ lệ axit humic axit fulvic Tỷ lệ bon axit humic bon axit fulvic nhiều loại đất < 1, nghĩa lượng axit fulvic cao hẳn lượng axit humic Nhiều nghiên cứu thấy axit humic đất Việt Nam hầu hết thuộc nhóm axit humic di động gần với axit fulvic, đặc điểm chung đất nhiệt đới Theo chiều sâu phẫu diện đất, xuống sâu, đất chứa bazơ hơn, nên axit humic hình thành Tỷ số C/N mùn đất Việt Nam dao động 7,5-23,0 Tỷ lệ cao mùn thô Theo Hội Khoa học Đất Việt Nam (2000) phần lớn đất trồng download by : skknchat@gmail.com nghèo chất hữu Theo Đỗ Ánh (2005) đất đồng nên đơn giản phân theo cấp sau: Hàm lượng chất hữu nhỏ 1% đất nghèo hữu cơ; Hàm lượng chất hữu 1- 2% đất trung bình hữu cơ; Hàm lượng chất hữu từ 2% trở lên đất giàu hữu 1.1.5.3 Chất hữu tượng phát thải khí nhà kính Hiện trước tượng nóng lên khí hậu tồn cầu, nhiều quốc gia tham gia Công ước khung Liên hiệp quốc Biến đổi khí hậu Vấn đề quản lý bon, xem chiến lược hữu hiệu ứng phó với biến đổi khí hậu Hiện thị trường bon xem cơng cụ để giảm phát thải CO2 Việt Nam số nước tích cực hưởng ứng giải vấn đề Trong năm tới cần có chế, sách giải pháp hợp lý giúp cho việc quản lý bon có hiệu kinh tế, xã hội mơi trường 1.2 Đặc điểm nhóm đất xám Việt Nam 1.2.1 Khái niệm đất xám Theo phân loại FAO-UNESCO đất xám (Acrisols) nhóm đất có tầng tích sét (tầng argic), có hoạt tính khả hấp phụ thấp (CEC < 24 ldl/100g sét), có độ no bazơ thấp (BS