TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
Tình hình nghiên cứu trên thế giới
1.1.1 Tính chất đất dưới các kiểu sử dụng đất
Các kiểu sử dụng đất đóng vai trò quan trọng trong việc ảnh hưởng đến các tính chất lý học, hóa học và sinh học của đất Chúng tác động đến các quá trình diễn ra trong đất như phân giải chất hữu cơ, xói mòn và sa mạc hóa.
Hàm lượng carbon tổng số trong đất thay đổi theo kiểu sử dụng đất, với đất rừng tự nhiên có hàm lượng cao nhất, như nhiều nghiên cứu đã chỉ ra (Singh et al 2018; Manpoong và Tripathi 2019; Ebabu et al 2020) Tại khu vực Đông Bắc Ấn Độ, hàm lượng carbon trong lớp đất mặt của các loại đất như rừng trồng cao su, đất trồng cọ, đất rừng tre, đất bỏ hoang và đất rừng tự nhiên dao động từ 2.02% đến 2.81%, với thứ tự tăng dần là đất rừng cao su < đất trồng cỏ < đất rừng tre < đất hoang < đất rừng tự nhiên (Manpoong và Tripathi 2019) Nghiên cứu của Negasa et al (2017) cũng chỉ ra sự khác biệt lớn về hàm lượng carbon giữa nông lâm kết hợp, đất canh tác truyền thống và đất đồng cỏ tại phía Nam Ethiopia Mặc dù không có sự đồng nhất về các giá trị pH, khả năng trao đổi cation, hàm lượng nitơ tổng số, phốt pho tổng số và hàm lượng nitơ, phốt pho dễ tiêu giữa các nghiên cứu, nhưng sự khác biệt giữa các kiểu sử dụng đất được xác nhận bởi hầu hết các nghiên cứu toàn cầu (Singh et al 2018; Alabi et al 2019; Panday et al 2019; Tufa et al 2019; Tesfahunegn và Gebru 2020; Ebabu et al 2020) Hàm lượng nitơ tổng số cao nhất được tìm thấy trong đất dưới rừng với 0.28% (Tufa et al 2019), trong khi đất đồng cỏ có hàm lượng cao nhất là 0.34% (Tellen và ).
Yerima (2018) Singh et al (2018) đã đưa ra kết luận rằng hàm lượng N, P và
Nghiên cứu cho thấy rằng hàm lượng K dễ tiêu trong đất dưới kiểu sử dụng rừng cao nhất, và có sự biến động mạnh trong các kiểu nông lâm kết hợp Hàm lượng Mg có thể trao đổi cũng giảm dần từ đất đồng cỏ, nông lâm kết hợp đến nông nghiệp truyền thống Sự phân bố và đa dạng của động vật cũng như cộng đồng vi sinh vật trong đất đã được nhiều tác giả nghiên cứu (Negasa et al 2017; Cao et al 2017) Sự chuyển đổi giữa các kiểu sử dụng đất, như từ rừng sang nông lâm kết hợp hoặc từ đất nông nghiệp sang đất đồng cỏ, dẫn đến sự thay đổi các tính chất đất (Rửmkens et al 1999; Bizuhoraho et al 2018; Tellen and Yerima 2018) Sau hơn 20 năm trồng ngô, hàm lượng carbon tổng số giảm, nhưng có thể phục hồi dần lên đến 90%.
Chuyển đổi từ đất rừng sang đất canh tác ngắn ngày trong 9 năm đã dẫn đến sự giảm hàm lượng chất hữu cơ và ni tơ dễ tiêu, đồng thời làm tăng giá trị pH và dung trọng đất, trong khi phốt pho và ka li dễ tiêu không có sự thay đổi đáng kể (Rửmkens et al 1999; Bizuhoraho et al 2018) Kết quả này cũng được xác nhận bởi Tellen và Yerima (2018) khi nghiên cứu sự chuyển đổi từ đất rừng tự nhiên sang đất nông nghiệp.
1.1.2 Ảnh hưởng của khô hạn đến tính chất đất và vai trò của phốt pho trong hệ sinh thái
1.1.2.1 Ảnh hưởng của khô hạn đến tính chất đất
Sự gia tăng cường độ và phạm vi khí hậu toàn cầu đang làm gia tăng tần suất và cường độ khô hạn (Schmitt và Glaser 2011, Ouyang và Li 2013) Khô hạn là hiện tượng tự nhiên ảnh hưởng lớn đến đất, đặc biệt là lớp đất mặt, thông qua các quá trình lý học và sinh hóa học (Blackwell et al 2013) Thay đổi hàm lượng nước trong đất có thể làm thay đổi kích thước và cấu trúc của các hạt đất, với việc kết cấu đất có thể bị phá vỡ do sự đè nén hoặc trương nở của khoáng sét (Bissonnais 1996) Quá trình sinh học trong đất diễn ra khi vi sinh vật giảm dần và chết do khô hạn, dẫn đến việc giải phóng chất dinh dưỡng vào dung dịch đất (Ouyang và Li 2013) Khi thế năng của nước trong đất giảm, tế bào bị hủy hoại và chất dinh dưỡng trở thành một phần của chất hữu cơ Một số vi sinh vật có khả năng sống sót sau khô hạn nhờ sản xuất tế bào thấm lọc, trong khi nhiều vi sinh vật khác sử dụng chất hữu cơ đơn giản để duy trì cân bằng và hạn chế tác động vật lý (Csonka 1989).
Quá trình khô - tái ẩm phá vỡ các hạt kết cấu đất, giải phóng chất hữu cơ và dinh dưỡng cần thiết cho cây trồng (Denef et al 2001; Bünemann et al 2013) Trong giai đoạn khô hạn, một số chất dinh dưỡng có thể được sử dụng bởi sinh vật khác hoặc lưu giữ trong dung dịch đất (Csonka 1989) Sự giảm hàm lượng nước làm giảm hoạt động vi sinh vật, dẫn đến việc carbon được giữ trong hợp chất khó tan và làm chậm quá trình phân giải chất hữu cơ, ảnh hưởng đến khoáng hóa và giải phóng dinh dưỡng (Couˆteaux et al 1995; Davidson et al 2012; Manzoni et al 2012; Sharma and Arora 2015) Tỷ lệ C/N cũng giảm khi khô hạn gia tăng (Li and Sarah 2003) Nghiên cứu cho thấy hàm lượng ni tơ dễ tan dưới dạng NH4+ tăng sau khô hạn (Homyak et al 2017) và phốt pho hòa tan trong đất tăng do sự gia tăng phốt pho hữu cơ (Sardans and Peủuelas 2007) Hàm lượng K tổng số tăng khoảng 10%, nhưng K hòa tan giảm 20% (Sardans and Peủuelas 2007) Quá trình khô hạn có thể giết chết đến 58% vi sinh vật trong đất, thể hiện qua sự giảm sinh khối vi sinh vật (Van Gestel et al 1993; Wu and Brookes 2005; Blackwell et al 2010).
Nghiên cứu của Geang et al (2009), Borken và Matzner (2014) cho thấy sinh khối vi sinh vật là nguồn phốt pho quan trọng trong dung dịch đất sau khi đất khô được tái ẩm Khô hạn ảnh hưởng đến thành phần cộng đồng vi sinh vật (Fierer et al 2003; Chen et al 2011; Chowdhury 2015; Siebert et al 2018) Nấm thường ít nhạy cảm với khô hạn hơn vi khuẩn nhờ có thành tế bào dày và chuỗi polyme bảo vệ khỏi mất nước (Bapiri et al 2010; Yuste et al 2011) Trong khi đó, vi khuẩn gram dương có sức chịu đựng tốt hơn gram âm do thành tế bào dày và bền vững, giúp giảm thiểu mất nước, trái ngược với vi khuẩn gram âm có thành tế bào mỏng hơn (Madigan 2012).
1.1.2.2 Phốt pho trong hệ sinh thái
Phốt pho là nguyên tố thiết yếu cho mọi sinh vật, đóng vai trò quan trọng trong quá trình trao đổi chất và tổng hợp axit nucleic như DNA và RNA Nó có mặt trong phốt pho lipid và màng tế bào Tuy nhiên, nồng độ phốt pho hòa tan trong dung dịch đất, dạng mà cây trồng có thể sử dụng, rất thấp, thường nhỏ hơn 1 kg trên 1 ha, chiếm dưới 1% tổng hàm lượng phốt pho trong đất Điều này dẫn đến tình trạng thiếu hụt phốt pho hòa tan, không đủ cung cấp cho nhu cầu của cây trồng.
Trong đất, phốt pho tồn tại dưới hai dạng chính là phốt pho vô cơ (Pi) và phốt pho hữu cơ (Po) Phốt pho vô cơ chiếm từ 35% đến 75% tổng lượng phốt pho trong đất, với tốc độ hòa tan phụ thuộc vào kích thước hợp chất và độ pH (Harrison 1987; Pierzynski và McDowell 2005; Oelkers và Valsami-Jones 2008) Trong khi đó, phốt pho hữu cơ chiếm từ 30% đến 65% tổng lượng phốt pho, và ở những loại đất giàu chất hữu cơ, tỷ lệ này có thể lên tới 90% (Harrison 1987) Nguồn gốc phốt pho hữu cơ đến từ tàn tích sinh vật, chất thải động vật và sinh khối vi sinh vật, trong đó sinh khối vi sinh vật chiếm khoảng 2% đến 5% tổng lượng phốt pho trong đất (Nash và Halliwell 1999).
% tổng lượng phốt pho hữu cơ trong đất canh tác, nhưng con số này lên đến
20 % trong đất đồng cỏ (Plante 2007) và 50 % trong tầng thảm thực vật và tầng đất rừng (Achat et al 2010)
Trong dung dịch đất, phốt pho chủ yếu tồn tại dưới dạng phốt pho hữu cơ hòa tan (DOP), với hàm lượng DOP rất khác nhau giữa các kiểu sử dụng đất và loại đất, dao động từ dưới 0,02 đến 1mg L-1 Nghiên cứu về DOP trong đất rừng còn hạn chế so với đất canh tác nông nghiệp DOP trong đất rừng di chuyển theo chiều sâu từ các tầng bề mặt xuống các tầng đất, góp phần làm tăng nguồn phốt pho hữu cơ trong phẫu diện đất Đặc biệt, trong đất rừng nhiệt đới, DOP có thể bị rửa trôi lên đến 66% xuống các tầng sâu hơn.
Chu trình phốt pho trong đất bị ảnh hưởng mạnh bởi các dạng vô cơ và hữu cơ của phốt pho tự nhiên, cây trồng, hoạt động vi sinh vật, và các yếu tố môi trường khác Dung dịch đất đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp phốt pho cho cây trồng và vi sinh vật, với phần lớn phốt pho được hấp thụ dưới dạng HPO4 2-.
Chu trình phốt pho trong đất bao gồm nhiều quá trình quan trọng như hòa tan - kết tủa, giải phóng - hấp phụ, và khoáng hóa - kết tinh Các quá trình hấp phụ, kết tủa và sự hút thu phốt pho của cây trồng và vi sinh vật làm giảm hàm lượng phốt pho hòa tan trong dung dịch đất Ngược lại, quá trình hòa tan, giải hấp phụ và khoáng hóa lại làm tăng hàm lượng phốt pho hòa tan trong dung dịch đất (Pierzynski và McDowell 2005).
Tình hình nghiên cứu trong nước và sự cần thiết tiến hành nghiên cứu của đề tài
Nghiên cứu về tính chất đất dưới các kiểu sử dụng đất khác nhau đã được nhiều tác giả thực hiện trong thời gian dài, như Nguyễn Viết Khoa (2007) và Hoàng Thị Minh (1999, 2000) Các nghiên cứu này chỉ ra sự khác biệt trong tính chất đất tùy thuộc vào kiểu sử dụng Tuy nhiên, chúng chủ yếu tập trung vào các yếu tố như carbon tổng số, phốt pho tổng số và ni tơ tổng số, mà ít đề cập đến các dạng dinh dưỡng dễ tiêu cũng như sinh khối vi sinh vật, nấm và vi khuẩn Đặc biệt, chưa có nghiên cứu nào xem xét phản ứng của các kiểu sử dụng đất đối với tình trạng khô hạn và sự thay đổi của các tính chất đất.
Việt Nam là một trong những quốc gia chịu tác động nghiêm trọng từ biến đổi khí hậu, theo dự báo của Ủy ban Liên chính phủ về Biến đổi khí hậu (IPCC).
Khí hậu nắng nóng tại Việt Nam đang dẫn đến mùa khô kéo dài với cường độ và phạm vi ngày càng gia tăng Dự báo trong thế kỷ 21, nhiệt độ trung bình của Việt Nam sẽ tăng từ 1,6 đến 3 độ C, với một số vùng có thể tăng từ 2,5 đến 3,7 độ C Sự thay đổi khí hậu này đồng nghĩa với việc khô hạn sẽ kéo dài và đạt đến mức cực đoan Do đó, phản ứng của đất đối với biến đổi khí hậu đóng vai trò quan trọng trong việc cân bằng các nguyên tố dinh dưỡng trong đất.
Chiềng Ngần là một trong 12 xã, phường của thành phố Sơn La, nằm ở độ cao trung bình 670 m so với mực nước biển Với địa hình phức tạp và đặc biệt không có sông, suối, nguồn nước chủ yếu ở đây là từ mưa và nước ngầm Khí hậu Chiềng Ngần mang đặc trưng của vùng nhiệt đới, chia thành hai mùa rõ rệt: mùa mưa và mùa khô, với nhiệt độ trung bình năm khoảng
Chiềng Ngần, với nhiệt độ trung bình 20,5 độ C, đang được định hướng phát triển nông nghiệp nông thôn và cây trồng trên đất dốc kết hợp với rừng Tuy nhiên, khu vực này thường xuyên gặp tình trạng thiếu nước vào mùa khô do không có sông, suối, chỉ có hồ Điều này dẫn đến hạn hán kéo dài Vì vậy, tôi thực hiện nghiên cứu với đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng của một số phương thức sử dụng đất dốc và điều kiện khô hạn đến tính chất đất tại xã Chiềng Ngần, thành phố Sơn La, tỉnh Sơn La.” Nghiên cứu được tiến hành dựa trên các giả thiết cụ thể.
1) Tính chất đất ở các phương thức sử dụng đất khác nhau có sự khác biệt
2) Sự giải phóng phốt pho hòa tan tăng dưới ảnh hưởng của điều kiện khô hạn
3) Một số chủng vi sinh vật vừa có khả năng phân giải phốt pho, vừa có khả năng chống chịu khô hạn.
MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Mục tiêu nghiên cứu
Mục tiêu tổng quát của nghiên cứu là đánh giá ảnh hưởng của các kiểu sử dụng đất khác nhau đến tính chất lý học, hóa học và sinh học của đất Từ đó, nghiên cứu sẽ đề xuất các biện pháp sử dụng đất hợp lý nhằm nâng cao hiệu quả canh tác và bảo vệ môi trường.
Xác định, đánh giá được một số tính chất lý học, hóa học của đất tại khu vực nghiên cứu
Nghiên cứu này xác định và đánh giá hàm lượng dinh dưỡng hòa tan từ đất rừng, đất trồng cà phê và đất trồng ngô dưới tác động của quá trình khô hạn Kết quả cho thấy sự biến đổi của các yếu tố dinh dưỡng trong đất, góp phần hiểu rõ hơn về ảnh hưởng của điều kiện khô hạn đến chất lượng đất và khả năng cung cấp dinh dưỡng cho cây trồng.
Phân lập và tuyển chọn được một số chủng vi sinh vật phân giải phốt phát khó tan.
Đối tượng nghiên cứu
Mẫu đất được thu thập từ ba loại hình sử dụng đất chính là đất rừng tự nhiên, đất trồng cà phê và đất trồng ngô tại xã Chiềng Ngần, thành phố Sơn La, tỉnh Sơn La.
Nội dung nghiên cứu
Để đạt được các mục tiêu nghiên cứu đã đề ra, đề tài sẽ tiến hành triển khai thực hiện các nội dung nghiên cứu dưới đây:
- Nghiên cứu một số tính chất cơ bản của đất dưới các phương thức sử dụng đất khác nhau tại khu vực nghiên cứu
- Nghiên cứu sự giải phóng một số dinh dưỡng hòa tan từ đất ở các phương thức sử dụng đất trong điều kiện khô hạn
- Phân lập và xác định hiệu lực phân giải phốt pho vô cơ khó tan.
Địa điểm lấy mẫu
Khu vực nghiên cứu nằm tại xã Chiềng Ngần, thành phố Sơn La, tỉnh Sơn La, nơi có mẫu đất nâu đỏ trên đá vôi Nhiệt độ trung bình hàng năm ở đây khoảng 20,5°C, với hai mùa rõ rệt: mùa khô và mùa mưa Mùa khô kéo dài khoảng 6 tháng, từ tháng 10 năm trước đến tháng 3 năm sau, với lượng mưa rất thấp, dẫn đến tình trạng khô hạn Đặc biệt, khu vực này thiếu hệ thống sông suối, chỉ có các hồ chứa nước, làm tăng nguy cơ khô hạn vào mùa khô.
Tại địa điểm nghiên cứu, ba ô tiêu chuẩn tạm thời đã được thiết lập: một ô đại diện cho khu rừng, một ô cho khu trồng cà phê và một ô cho khu trồng ngô Tất cả ba ô này có cùng điều kiện khí hậu, địa hình và phát triển trên cùng loại đá mẹ và đất.
Phương pháp nghiên cứu
2.5.1 Phương pháp thu thập mẫu ngoài thực địa
Mẫu đất được thu thập theo Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 7538-2:2005 (ISO 10381-2:2002), đảm bảo chất lượng đất thông qua việc lấy mẫu một cách đồng đều trên bề mặt của loại hình sử dụng đất.
Tại mỗi ô tiêu chuẩn, mẫu đất được thu thập theo phương pháp mạng lưới trên địa hình đồng nhất, không có sự khác biệt có ý nghĩa thống kê về độ dốc và sự trộn lẫn.
Tại mỗi vị trí, mẫu đất được lấy từ tầng A (độ sâu 0-10cm); khoảng 400g đất được thu thập bằng dụng cụ lẫy mẫu đất chuyên dụng
Mẫu đất được thu thập từ 12 vị trí khác nhau nhằm thiết lập các thí nghiệm và phân tích các tính chất của đất Để đảm bảo độ ẩm trong quá trình vận chuyển về phòng thí nghiệm, mẫu đất được bảo vệ cẩn thận Tại phòng thí nghiệm, các mẫu đất được lưu trữ ở nhiệt độ 5 độ C để duy trì chất lượng.
Thu thập mẫu ngoài thực địa được tiến hành 1 lần trong tháng 10 năm 2020
2.5.2 Phương pháp xử lý đất, thiết kế thí nghiệm
2.5.2.1 Phương pháp xử lý đất
Tại phòng thí nghiệm, các mẫu đất được xử lý để loại bỏ tạp vật như đá và sỏi, sau đó được rây ướt qua rây có đường kính 2 mm Các mẫu đất được trộn đều và bảo quản ở nhiệt độ 5°C để nghiên cứu các tính chất lý hóa học và sinh học Một lượng nhỏ đất khoảng 200 g được phơi khô trong không khí, nghiền nhỏ và rây qua các lưới 0,25 mm và 0,10 mm nhằm phân tích hàm lượng dinh dưỡng trong đất Mỗi tính chất đất được phân tích với ba lần lặp lại để đảm bảo độ chính xác.
2.5.2.2 Thí nghiệm về khô hạn Đất được trải thành một lớp mỏng có độ dày 2 cm trong các hộp nhựa có nắp Tất cả các thí nghiệm nghiên cứu được thiết lập trong môi trường nhiệt độ 28°C trong suốt thời gian thí nghiệm diễn ra Tất cả các mẫu thí nghiệm được điều chỉnh đến 60% của độ ẩm bão hòa trong đất và được ủ từ một tuần trước khi quá trình khô hạn bắt đầu Sau giai đoạn ủ, các mẫu đất được chia thành hai phương pháp xử lí : khô hạn và đối chứng với 3 lần nhắc lại (cụ thể tổng số hộp mẫu là 54 chia đều cho đất rừng tự nhiên, đất trồng ngô và đất trồng cà phê Mỗi loại đất sẽ bao gồm 9 hộp đối chứng và 9 hộp cho thí nghiệm khô hạn) Các mẫu đối chứng được đậy nắp để giữ cho độ ẩm đất không thay đổi (60% độ ẩm bão hòa), các mẫu khô hạn thì nắp hộp được mở ra để cho quá trình khô trong không khí bắt đầu
Sau 6 tuần tính từ ngày mở nắp (độ ẩm đất ở trong các hộp tiến hành khô hạn vào khoảng 2% đến 5% ; độ ẩm đất trong các hộp thí nghiệm đối chứng giữ nguyên 60%) thì đất bắt đầu được lấy ra cả ở hộp tiến hành thí nghiệm khô hạn (3 hộp được lấy đất) và hộp đối chứng (3 hộp được lấy) được lấy ra để phân tích (thời điểm T1) Đất được lấy ra từ mỗi hộp được cho vào các lọ nhựa dung tích 100 ml, sau đó cho nước cất tinh khiết vào với tỷ lệ đất/nước là 1/10, sau đó lắc trên hệ thống lắc trong 150 phút; dung dịch được lọc qua giấy lọc 0,42 àm cellulozo axetat để tiến hành phõn tớch tổng phốt pho hũa tan và phốt pho vô cơ hòa tan 10 g đất từ mỗi hộp được dùng để xác định vi sinh vật phân giải phốt pho trong đất Lượng đất còn lại được dùng để xác định sinh khối vi sinh vật các bon và khả năng khoáng hóa các bon
2.5.3 Phương pháp phân tích trong phòng thí nghiệm
Tất cả các chỉ tiêu được xác định với 3 lần lặp
2.5.3.1 Phương pháp nghiên cứu xác định tính chất lý học, hóa học của đất
Thành phần cơ giới của đất được xác định theo tiêu chuẩn quốc TCVN 8567:2010 Chất lượng đất - Phương pháp xác định thành phần cấp hạt
Hàm lượng carbon tổng số trong đất được xác định theo phương pháp Walkley và Black (1934) theo tiêu chuẩn TCVN 8941:2011, trong khi hàm lượng nitơ tổng số được xác định bằng phương pháp Kjeldahl theo tiêu chuẩn TCVN 8557:2010.
Xác định tổng phốt pho trong đất được thực hiện theo phương pháp của Olsen và Sommers (1982) theo tiêu chuẩn TCVN 8563:2010 Để đo pH, tỷ lệ đất/nước là 1/5, sau đó giá trị pH được đo bằng máy đo pH metter theo tiêu chuẩn TCVN 5979:2007.
2.5.3.2 Phương pháp xác định phốt pho hòa tan Để xác định được hàm lượng phốt pho hòa tan trong đất, dung dịch đất được chiết xuất với nước cất tinh khiết theo tỷ lệ đất:nước là 1:10, sau đó lắc trờn hệ thống lắc trong 150 phỳt Dung dịch được lọc qua giấy lọc 0,42 àm cellulozo axetat, sau đó được phân tích để xác định tổng phốt pho hòa tan (TDP), phốt pho vô cơ hòa tan (DIP) Phốt pho hòa tan trong dung dịch chiết được xác định bằng phương pháp màu xanh của molybdate (Murphy và Riley
1962) sử dụng máy quang phổ kế ở bước sóng 882 nm theo tiêu chuẩn quốc gia TCVN 6202:2008 (ISO 6878:2004) Chất lượng nước - Xác định phospho
- Phương pháp đo phổ dùng amoni molipdat
2.5.3.3 Phương pháp phân lập, tuyển chọn vi sinh vật phân giải phốt pho
Phân lập vi sinh vật phân giải lân được thực hiện bằng phương pháp pha loãng tới hạn trên môi trường Pikovskaya có chứa Ca3(PO4)2 Mỗi mẫu đất 10g được hòa với 90ml nước cất đã khử trùng, khuấy đều trong 10 phút và để lắng Dịch nước sau đó được cấy trên môi trường Pikovskaya Sau 2 đến 3 ngày, các chủng vi sinh vật mọc được tách thuần khiết và cấy trên đĩa môi trường Pikovskaya khác Các chủng vi sinh vật này được nuôi ở nhiệt độ 25-30 độ C, và đường kính vòng phân giải lân (Dpgl) được đo sau 1, 3, 5 và 7 ngày, tính theo công thức Dpgl = (D1+D2)/2 (đơn vị: mm) Hiệu lực phân giải lân được đánh giá dựa trên đường kính vòng phân giải lân.
Hiệu lực thấp: Dpgl < 5 mm Hiệu lực trung bình: 5 mm < Dpgl 10 mm
2.5.3.4 Xác định sinh khối vi sinh vật đất và tổng các bon hòa tan
Sinh khối vi sinh vật các bon được xác định theo tiêu chuẩn TCVN 6856-2-2001 (ISO 14240-2-1997) bằng phương pháp chiết xông hơi Cụ thể, 6g đất sẽ được xông hơi bằng CHCl3 trong 24 giờ, sau đó các bon hữu cơ hòa tan được tách chiết bằng cách lắc đất với 20 ml K2SO4 0.5M Đối với 6g đất không qua xông hơi, chiết xuất ngay với 20 ml K2SO4 0.5M Sinh khối vi sinh vật các bon được tính bằng cách lấy sự khác biệt giữa phần chiết xông hơi và không xông hơi, sau đó nhân với hệ số chuyển đổi tương ứng là 2,22 và 0,54.
Tổng các bon hòa tan (TOC) cũng được xác định
2.5.3.5 Xác định hô hấp vi sinh vật đất
Trong nghiên cứu này, 70g đất được lấy từ các hộp ủ kín Mason ở nhiệt độ ổn định 28°C Mỗi hộp Mason chứa một cốc nhỏ 10 ml NaOH 1N để hấp thụ CO2 thải ra từ quá trình hô hấp của vi sinh vật Dung dịch CO2-NaOH thu được được chuẩn độ bằng HCl 0,1N với chỉ thị phenolphthalein sau 72 giờ (Zibilske, 1994) Nồng độ CO2 hấp thụ được tính toán bằng công thức cụ thể.
CO2 thu được (àmol C g -1 soil h -1 ) = ((0.5 * (VNaOH(ml)*1(mol.l -1 )/1000 –
V HCl (ml)*0.1(mol.l -1 )/1000)/ (khối lượng đất (g) * thời gian ủ (h))
Hô hấp vi sinh vật được tính toán bằng cách chia tổng lượng CO2 thu được cho 72 giờ ủ (Qiao et al., 2013)
2.5.4 Phương pháp xử lý số liệu
Lượng phốt pho hòa tan thực được xác định bằng cách tính sự khác biệt giữa hàm lượng phốt pho hòa tan trong các mẫu khô (D) và hàm lượng phốt pho hòa tan trong các mẫu đối chứng (C) sau quá trình khô tái ẩm của tổng phốt pho hữu cơ hòa tan và phốt pho vô cơ hòa tan.
Hàm lượng phốt pho được giải phóng theo thời gian khô đã được phân tích bằng phương pháp ANOVA, cho thấy sự khác biệt rõ rệt.
Các phân tích, tính toán được thực hiện trên phần mềm Excel 2013.
ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN KHU VỰC NGHIÊN CỨU
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
Một số tính chất cơ bản của đất tại khu vực nghiên cứu
Giá trị pH của đất trồng cà phê là 4,80, cho thấy đất có tính acid, trong khi đất trồng ngô có pH 5,88, phản ứng trung tính, và đất rừng tự nhiên đạt pH cao nhất 5,95 cũng có phản ứng trung tính Nồng độ H+ trong đất ảnh hưởng đến giá trị pH, liên quan đến nhiều quá trình sinh hóa như oxy hóa và thủy phân các gốc CO3 2- và chất hữu cơ Kết quả pH tại các khu vực nghiên cứu cho thấy sự mất mát cation kim loại kiềm như Ca2+, Mg2+, K+, Na+ do xói mòn, với độ che phủ thực vật giảm dần từ rừng tự nhiên đến đất trồng ngô và đất trồng cà phê Đất trồng ngô và cà phê thường xuyên được bón phân, bổ sung cation NH4+ và NO3-.
- được bổ sung thường xuyên thúc đẩy quá trình oxy hóa chuyển hóa NH4
Khi nồng độ H+ trong dung dịch đất tăng, pH của đất trồng cà phê giảm xuống dưới 5, dẫn đến tỷ lệ nấm/vi khuẩn giảm do không tạo điều kiện tối ưu cho vi khuẩn phát triển Ngược lại, đất trồng ngô và đất rừng tự nhiên có giá trị pH phù hợp hơn cho sự phát triển của vi khuẩn, do đó tỷ lệ nấm/vi khuẩn tăng cao hơn so với đất trồng cà phê.
Hình 4.1 Biểu đồ giá trị pH của đất tại các khu vực nghiên cứu
Đất trồng cà phê có giá trị pH thấp, không tạo điều kiện thuận lợi cho sự hòa tan của các chất dinh dưỡng N, P, K Tuy nhiên, khi pH của đất được cải thiện trong khoảng từ 5,88 đến 5,95, khả năng cung cấp dinh dưỡng cho cây trồng sẽ tốt hơn, tương tự như đất trồng rừng tự nhiên.
Chất hữu cơ đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp các chất dinh dưỡng hòa tan cho dung dịch đất, tạo cấu trúc và màu sắc đất, đồng thời là nguồn dinh dưỡng carbon cho các sinh vật trong đất.
Khu vực nghiên cứu cho thấy hàm lượng cacbon tổng số trong đất trồng cà phê thấp nhất, chỉ đạt 1,10%, trong khi đất rừng tự nhiên có 2,54% và đất trồng ngô cao nhất với 3,68% Sự khác biệt này có thể được giải thích bởi lớp phủ thực vật; rừng tự nhiên có các lớp cây bụi và thảm thực vật phong phú, cung cấp nguồn chất hữu cơ cho đất Đối với đất trồng ngô, sau mỗi mùa vụ, các sản phẩm phụ như thân, bẹ và lá ngô được để lại trên mặt đất để tự phân hủy, góp phần làm tăng hàm lượng chất hữu cơ trong đất.
Cà phê Ngô Rừng tự nhiên pH
Hình 4.2 Biểu đồ Cacbon tổng số (TC%) trong đất tại các khu vực nghiên cứu
Nitơ tổng số bao gồm ba dạng nitơ: nitơ hữu cơ, nitơ trong hợp chất hữu cơ đơn giản và nitơ vô cơ Hàm lượng nitơ tổng số cao nhất được ghi nhận ở đất trồng ngô với 0,48%, tiếp theo là đất rừng tự nhiên với 0,34%, trong khi hàm lượng này chỉ đạt 0,13% ở đất trồng cà phê, cho thấy sự khác biệt rõ rệt về mức độ nitơ giữa các loại đất.
Tỷ lệ C:N là chỉ số quan trọng để đánh giá tốc độ phân hủy và chất lượng chất hữu cơ trong đất (Saljnikov et al., 2013) Tại các khu vực nghiên cứu, tỷ lệ C/N của đất tăng dần theo thứ tự: đất rừng tự nhiên (7,44) < đất trồng cà phê (12,22) < đất trồng ngô (16,72) Tất cả các tỷ lệ C/N đều nhỏ hơn 20, cho thấy quá trình phân giải chất hữu cơ đã cung cấp đủ nitơ hòa tan cho cây trồng (Gardiner and Miller, 2008) Sự khác biệt trong tỷ lệ C/N giữa các loại đất có thể được giải thích bởi nguồn chất hữu cơ khác nhau.
Cà phê Ngô Rừng tự nhiên
Hình 4.3 Biểu đồ Nitơ tổng số (TN%) trong đất tại các khu vực nghiên cứu
Phốt pho là nguyên tố đóng vai trò quan trọng trong quá trình trao đổi chất, là nguyên tố không thể thiếu cho mọi cơ thể sinh vật (Marschner H.D,
Trong nghiên cứu, phốt pho trong đất được chia thành hai dạng: phốt pho hữu cơ và phốt pho vô cơ Kết quả cho thấy, hàm lượng phốt pho tổng số cao nhất ở đất rừng tự nhiên đạt 0,27%, gấp ba lần so với đất trồng cà phê (0,09%) Đất trồng ngô có hàm lượng phốt pho đạt 0,22%, cao hơn hơn hai lần so với đất trồng cà phê Điều này chỉ ra rằng, đất trồng cà phê có mức phốt pho tổng số nghèo, trong khi đất rừng tự nhiên và đất trồng ngô đều thuộc mức giàu phốt pho tổng số.
Cà phê Ngô Rừng tự nhiên
Hình 4.4 Phốt pho tổng số (TP%) trong đất tại các khu vực nghiên cứu
4.1.4 Thành phần cơ giới của đất
Thành phần cơ giới của đất, đặc biệt là tỷ lệ các cấp hạt, đóng vai trò quan trọng trong các tính chất lý học của nó Trong đó, tỷ lệ % hạt sét (d < 0,002 mm) ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng hấp phụ trao đổi cation, độ xốp, độ thấm, cũng như khả năng giữ nước và chất dinh dưỡng từ phân bón.
Bảng 4.1 Thành phần cơ giới của đất tại khu vực nghiên cứu
Mẫu Sử dụng đất TPCG
Kết quả phân tích thành phần cơ giới cho thấy đất tại khu vực nghiên cứu chủ yếu là đất sét pha limon, với tỷ lệ hạt sét từ 44,57% đến 45,55%, hạt limon từ 40,94% đến 44,28%, và hạt cát từ 11,15% đến 14,27% Tỷ lệ sét cao ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ và trao đổi cation, anion, từ đó tác động đến khả năng giữ các chất dinh dưỡng hòa tan như PO4.
Cà phê Ngô Rừng tự nhiên
Tỷ lệ sét trong đất trồng cà phê, đất trồng ngô và đất rừng tự nhiên tại khu vực nghiên cứu đều xấp xỉ 45%, cho thấy nó không phải là yếu tố quyết định sự khác biệt về hàm lượng dinh dưỡng của đất Mặc dù các loại đất này phát triển trên cùng một loại đất và tại cùng một địa điểm, nhưng chúng vẫn có sự khác biệt về các đặc điểm tính chất cơ bản Nguyên nhân có thể là do bản chất của các loài cây trồng khác nhau trong khu vực, dẫn đến sự biến đổi về thành phần và hàm lượng chất hữu cơ trong tầng đất cũng như thảm thực vật bề mặt Các loài cây khác nhau có khả năng thay đổi các đặc tính của đất, bao gồm tính chất vật lý, hóa học và sinh vật, đặc biệt là các đặc tính liên quan đến carbon trong đất.
Sự giải phóng dinh dưỡng hòa tan từ đất ở các phương thức sử dụng đất trong điều kiện khô hạn
Cây hấp thụ dinh dưỡng chủ yếu từ các chất hòa tan trong đất và phân bón Khi bón phân với nồng độ thích hợp, cây sẽ hấp thụ dễ dàng và hiệu quả hơn Tuy nhiên, nếu nồng độ quá cao, cây có thể bị ngộ độc, dẫn đến hiện tượng cháy lá và thối rễ Ngược lại, nồng độ quá thấp sẽ khiến cây khó khăn trong việc hấp thụ dinh dưỡng từ đất.
Nồng độ các chất dinh dưỡng có ảnh hưởng lẫn nhau trong quá trình hấp thụ của cây Chẳng hạn, khi kali có mặt ở nồng độ cao, nó sẽ cản trở sự hấp thụ canxi, dẫn đến tình trạng cây thiếu canxi, phát triển yếu ớt và dễ bị sâu bệnh Ngược lại, một số nguyên tố có thể hỗ trợ lẫn nhau, giúp tăng cường khả năng hấp thụ của các nguyên tố khác.
Nitơ là nguyên tố dinh dưỡng thiết yếu cho cây trồng, chiếm phần lớn (>95%) trong đất dưới dạng hữu cơ có trong mùn, nhưng lại khó tiêu đối với thực vật Chỉ một lượng nhỏ nitơ tồn tại dưới dạng dễ tiêu như NH4+ và NO3-.
Hàm lượng nitơ trong đất có mối liên hệ chặt chẽ với hàm lượng mùn và carbon, trong khi lân là nguyên tố dinh dưỡng quan trọng chỉ đứng sau nitơ Tại Việt Nam, do quá trình tích lũy sắt nhôm, hàm lượng lân dễ tiêu trong đất thấp, đặc biệt ở các vùng đất đồi chua, nơi lân bị cố định bởi phốt phát sắt nhôm Kết quả đánh giá hàm lượng các chất hòa tan trong đất tại khu vực nghiên cứu được tổng hợp trong bảng 4.2.
Bảng 4.2 Ảnh hưởng của điều kiện khô hạn đến một số dinh dưỡng hòa tan trong đất
Mẫu Sử dụng đất Thí nghiệm TDP TOC
3 Cà phê Khô hạn 0,91 ± 0,01 0,24 ± 0,01 Đối chứng 0,80 ± 0,30 0,65 ± 0,06
4 Ngô Khô hạn 0,75 ± 0,09 0,13 ± 0,01 Đối chứng 0,69 ± 0,06 0,18 ± 0,02
5 Rừng tự nhiên Khô hạn 1,17 ± 0,11 0,13 ± 0,02 Đối chứng 1,00 ± 0,26 0,16 ± 0,06
4.2.1 Hàm lượng tổng phốt pho hòa tan
Kết quả nghiên cứu cho thấy ảnh hưởng của quá trình khô hạn đến sự giải phóng tổng phốt pho hòa tan (TDP) và tổng chất hữu cơ (TOC) khác nhau giữa các kiểu sử dụng đất Cụ thể, hàm lượng TDP trong đất rừng tự nhiên luôn cao hơn so với đất trồng cà phê và đất trồng ngô, với TDP của thí nghiệm đối chứng lần lượt là 1,00 mg/kg cho đất rừng tự nhiên, 0,80 mg/kg cho đất trồng cà phê và 0,69 mg/kg cho đất trồng ngô Trong thí nghiệm khô hạn, TDP của đất rừng tự nhiên đạt 1,17 mg/kg, trong khi đất trồng cà phê và đất trồng ngô lần lượt đạt 0,91 mg/kg và 0,75 mg/kg.
Hàm lượng TDP trong các kiểu sử dụng đất ở thí nghiệm khô hạn cao hơn so với thí nghiệm đối chứng, cho thấy khô hạn làm tăng hàm lượng phốt pho hòa tan trong đất Hàm lượng này biến đổi tùy thuộc vào loại đất và kiểu sử dụng đất, dao động từ dưới 0,02 mg/kg đến 1,00 mg/kg (Turner, 2005) Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng, dưới ảnh hưởng của quá trình khô hạn tái ẩm, hàm lượng phốt pho hòa tan giải phóng từ đất tăng lên so với điều kiện bình thường (Turner và Haygarthe, 2001; Butterly et al, 2009).
Hình 4.5 Biểu đồ tổng phốt pho hòa tan trong các kiểu sử dụng đất dưới ảnh hưởng của điều kiện khô hạn
4.2.2 Hàm lượng tổng cacbon hòa tan
Hàm lượng các bon hòa tan (TOC) trong đất trồng cà phê cao hơn so với đất trồng ngô và đất rừng tự nhiên, cả trong thí nghiệm khô hạn và thí nghiệm đối chứng.
Cà phê Ngô Rừng tự nhiên m g/kg đấ t
Trong thí nghiệm khô hạn, hàm lượng TOC của đất trồng cà phê đạt 0,24 mg/kg, trong khi đất trồng ngô và đất rừng tự nhiên đều đạt 0,13 mg/kg Ngược lại, trong thí nghiệm đối chứng, TOC của đất trồng cà phê cao hơn, đạt 0,65 mg/kg, tiếp theo là đất trồng ngô (0,18 mg/kg) và đất rừng tự nhiên (0,16 mg/kg) Điều này cho thấy hàm lượng TOC trong thí nghiệm khô hạn thấp hơn từ 1,2 đến 2,7 lần so với mẫu đối chứng.
Hình 4.6 Biểu đồ tổng các bon hòa tan trong đất các kiểu sử dụng đất dưới ảnh hưởng của điều kiện khô hạn
4.2.3 Sinh khối vi sinh vật cacbon của đất tại khu vực nghiên cứu
Sinh khối vi sinh vật chủ yếu bao gồm vi khuẩn và nấm, đóng vai trò quan trọng trong việc phân hủy tàn dư thực vật và chất hữu cơ trong đất Chúng giúp giải phóng các chất dinh dưỡng hòa tan như nitơ (NO3-, NH4+) và lưu huỳnh (S) vào đất, cung cấp cho vi sinh vật và cây trồng Sinh khối vi sinh vật tập trung chủ yếu ở tầng đất mặt, nơi hầu hết các dinh dưỡng hòa tan được giải phóng từ chất hữu cơ Khoảng 5% tổng lượng carbon và nitơ hữu cơ trong đất nằm trong sinh khối vi sinh vật, và khi vi sinh vật chết, các chất dinh dưỡng này sẽ được giải phóng dưới dạng mà cây có thể hấp thụ.
Cà phê Ngô Rừng tự nhiên m g/kg đấ t
Khi đất khô hạn, lượng cacbon hòa tan giải phóng ra giảm đáng kể, không đủ để đáp ứng nhu cầu dinh dưỡng của vi sinh vật và cây trồng.
Kết quả đánh giá ảnh hưởng của khô hạn đến sinh khối vi sinh vật và khả năng khoáng hóa các bon được thể hiện ở bảng 4.3
Bảng 4.3 Ảnh hưởng của khô hạn đến sinh khối vi sinh vật và khả năng khoáng hóa các bon
Mẫu Sử dụng đất Thí nghiệm
Kết quả nghiên cứu cho thấy sinh khối các bon của vi sinh vật (MBC) trong thí nghiệm đối chứng luôn cao hơn từ 2,48 đến 4,01 lần so với thí nghiệm khô hạn Quá trình khô hạn đã làm giảm MBC đến 4,01 lần ở đất trồng ngô, 2,55 lần ở đất trồng cà phê và 2,48 lần ở đất rừng tự nhiên Điều này phù hợp với giả thuyết rằng độ ẩm giảm sẽ dẫn đến giảm sinh khối vi sinh vật Đất trồng cà phê có MBC cao nhất trong thí nghiệm đối chứng với 1343,98 mg/kg đất, trong khi thí nghiệm khô hạn chỉ đạt 526,56 mg/kg đất Nghiên cứu của Hueso et al (2011) cũng xác nhận rằng khô hạn làm giảm sinh khối vi sinh vật từ 48 đến 63%, nhưng không gây hủy hoại hệ vi sinh vật đất ngay cả khi khô hạn kéo dài 2 tháng Trong thí nghiệm đối chứng, MBC ở đất trồng ngô cao hơn đất rừng tự nhiên, nhưng trong thí nghiệm khô hạn, MBC ở đất rừng tự nhiên lại cao hơn đất trồng ngô Đặc biệt, khô hạn làm giảm sinh khối vi sinh vật ở đất trồng cà phê gần 4 lần so với đất trồng ngô và gần 6 lần so với đất rừng tự nhiên, với sự giảm sinh khối vi sinh vật lớn nhất ở đất trồng cà phê, phù hợp với lượng chất hữu cơ trong đất trồng ngô là cao nhất.
Hình 4.7 Biểu đồ sinh khối các bon vi sinh vật trong các kiểu sử dụng đất dưới ảnh hưởng của điều kiện khô hạn
4.2.4 Hàm lượng cacbon khoáng hóa
Hàm lượng carbon khoáng hóa trong các phương pháp sử dụng khác nhau là tương đương ở cả hai loại thí nghiệm, không có sự chênh lệch rõ rệt Trong thí nghiệm đối chứng, hàm lượng carbon khoáng hóa dao động từ 1,05.
Cà phê Ngô rừng tự nhiên m g/kg đấ t
Trong điều kiện khô hạn, hàm lượng các bon khoáng hóa trong đất dao động từ 0,64 mg/kg đến 0,67 mg/kg, trong khi đó, đối chứng cho thấy hàm lượng này đạt mức cao hơn, lên đến 1,08 mg/kg đất.
Quá trình khô hạn đã tạo áp lực lên vi sinh vật đất, dẫn đến sự chuyển đổi sang trạng thái không hoạt động hoặc làm phá vỡ tế bào Điều này lý giải vì sao MBC của vi sinh vật giảm từ 2,48 đến 4,01 lần trong điều kiện khô hạn so với mẫu đối chứng.
Hình 4.8 Biểu đồ sinh khối Nitơ vi sinh vật trong các kiểu sử dụng đất ở
Phân lập và xác định hiệu lực phân giải phốt pho vô cơ khó tan
Các chất dinh dưỡng từ đất và phân bón thường ở dạng khó tiêu, do đó cần có vi sinh vật đất để phân giải và hòa tan chúng Một số chất dinh dưỡng bị keo đất giữ lại, gây khó khăn cho cây trong việc hấp thụ Vì vậy, việc xác định hiệu lực phân giải phốt pho vô cơ khó tan và khả năng tồn tại của các chủng vi khuẩn phân giải phốt pho trong điều kiện khô hạn là rất quan trọng.
Vi sinh vật phân giải phốt phát khó tan là những sinh vật có khả năng chuyển hóa hợp chất phốt phát khó tan thành dạng dễ tiêu cho cây trồng Sự hiện diện của các vi sinh vật này đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp dinh dưỡng cho cây, giúp tăng cường khả năng hấp thụ lân từ đất Số lượng lớn vi sinh vật phân giải hợp chất này có thể cải thiện hiệu quả sử dụng phân bón, góp phần nâng cao năng suất cây trồng.
Cà phê Ngô rừng tự nhiên m g/kg đấ t
Khô hạn ảnh hưởng đến sự phân giải phốt phát khó tan trong vùng rễ cây trồng, với sự tham gia của nhiều loại vi sinh vật như vi khuẩn, nấm sợi, xạ khuẩn, Cyanobacteria và nấm rễ Những vi sinh vật này có khả năng chuyển đổi phốt pho vô cơ khó tan thành dạng dễ hấp thụ như (HPO4)2- và H2PO4 thông qua quá trình sản sinh axit hữu cơ và chelat Hầu hết phốt pho trong đất ở dạng khó tiêu, không thể sử dụng bởi cây trồng Vi sinh vật phân giải phốt phát khó tan giúp tăng cường lượng phốt pho dễ tiêu trong đất từ phân bón vô cơ và nguồn gốc tự nhiên Kết quả đánh giá hiệu lực của các chủng vi khuẩn phân giải phốt pho vô cơ khó tan trong điều kiện khô hạn được tổng hợp trong bảng 4.4.
Bảng 4.4 Ảnh hưởng của khô hạn đến vi khuẩn phân giải phốt pho
Mẫu Sử dụng đất Thí nghiệm Kí hiệu chủng Đường kính vòng phân giải
3 Cà phê Khô hạn Không có chủng vi khuẩn Đối chứng Không có chủng vi khuẩn
Khô hạn Không có chủng vi khuẩn Đối chứng
Khô hạn Không có chủng vi khuẩn Đối chứng
Kết quả nghiên cứu cho thấy, trong điều kiện khô hạn, không có sự tồn tại của các chủng vi sinh vật phân giải phốt pho khó tan ở cả ba loại hình sử dụng đất Đặc biệt, trong loại hình đất trồng cây cà phê, cả thí nghiệm đối chứng và thí nghiệm khô hạn đều không phát hiện vi sinh vật này.
Trong nghiên cứu về vi sinh vật phân giải phốt pho trong môi trường lỏng, đã phát hiện ba chủng vi khuẩn VK 22.1, VK 30.1 và VK 30.2 có khả năng phân giải phốt pho khó tan Đường kính vòng phân giải của các chủng này dao động từ 2,33 mm đến 8,00 mm, trong khi hàm lượng phốt pho hòa tan trong dịch nuôi cấy đạt từ 22,13 P2O5 mg/100 ml đến 29,78 mg/100 ml.
Nghiên cứu đã xác định được 6 chủng vi khuẩn có khả năng phân giải phốt pho khó tan trong điều kiện bình thường, với nồng độ P2O5 đạt mg/100 ml, đặc biệt trong loại hình sử dụng đất rừng tự nhiên.
VK 9.2, VK 9.3.1, VK 9.3.2, VK 26.1, VK 31.1 và VK 31.2 với đường kính vòng phân giải đạt 2,50 mm đến 9,33 mm và hàm lượng phốt pho hòa tan trong dịch nuôi cấy đạt 11,55 P 2 O 5 mg/100 ml đến 129,71 P 2 O 5 mg/100 ml
Hình 4.10 Vi sinh vật phân giải phốt pho trên môi trường Agar
KẾT LUẬN, TỒN TẠI VÀ KIẾN NGHỊ
Trong khu vực nghiên cứu, các loại hình sử dụng đất cho thấy sự khác biệt rõ rệt về tính chất đất Đất trồng cà phê có giá trị pH thấp nhất, chỉ đạt 4,80, cho thấy tính acid, trong khi đất trồng ngô có pH trung tính là 5,88, và đất rừng tự nhiên có pH cao nhất đạt 5,95 Về hàm lượng cacbon, đất trồng cà phê có mức thấp nhất (1,10 %), tiếp theo là đất rừng tự nhiên (2,54 %) và cao nhất là đất trồng ngô (3,68 %) Hàm lượng nitơ tổng số lớn nhất được ghi nhận ở đất trồng ngô (0,48 %), tiếp theo là đất rừng tự nhiên (0,34 %), trong khi đất trồng cà phê chỉ có 0,13 % Đất trồng cà phê có hàm lượng lân tổng số ở mức nghèo, trong khi đất trồng ngô và đất rừng tự nhiên thuộc mức giàu lân Đặc điểm chung của đất trong khu vực nghiên cứu là đất sét pha limon.
Quá trình khô hạn làm tăng hàm lượng phốt pho và carbon hòa tan trong đất, với phốt pho dao động từ 0,69 mg/kg đến 1,00 mg/kg và carbon từ 0,13 mg/kg đến 0,65 mg/kg Sinh khối carbon của vi sinh vật (MBC) trong thí nghiệm đối chứng cao hơn từ 2,48 đến 4,01 lần so với thí nghiệm khô hạn Hàm lượng carbon khoáng hòa trong các kiểu sử dụng đất khác nhau tương đương nhau ở cả hai loại thí nghiệm mà không có sự chênh lệch rõ rệt.
Trong khu vực nghiên cứu, vi khuẩn phân giải phốt pho hoà tan không tồn tại trong điều kiện khô hạn trên cả ba loại hình sử dụng đất Đặc biệt, trong loại hình sử dụng đất trồng cây cà phê, vi sinh vật phân giải phốt pho khó tan cũng không có mặt ngay cả trong điều kiện bình thường.
Quá trình khô hạn đã làm giảm hoàn toàn hoạt động của vi sinh vật trong đất, do đó, cần xem xét khả năng phục hồi của chúng và các quá trình chuyển hóa dinh dưỡng trong đất sau thời gian khô hạn để cải thiện chất lượng đất Tuy nhiên, cần thực hiện các nghiên cứu quy mô lớn hơn để hiểu rõ hơn về cơ chế và tác động của khô hạn đối với chu trình dinh dưỡng và cộng đồng vi sinh vật trong đất.
3 Đề xuất các biện pháp sử dụng đất hợp lý
Diện tích đất đồi núi ở Việt Nam chiếm 75% tổng diện tích cả nước, do đó, đời sống của đa số người dân phụ thuộc vào canh tác trên đất dốc Đất đồi dốc đóng vai trò quan trọng trong phát triển nông nghiệp quốc gia, nhưng môi trường sinh thái đã bị suy thoái do khai thác và canh tác không hợp lý trong quá khứ Hiện tượng xói mòn và rửa trôi do hoạt động của con người đã làm cho những vùng đất màu mỡ trở nên thoái hóa, với độ phì nhiêu thấp.
Sự gia tăng dân số và áp lực lên đất đai ở những khu vực xa xôi, bao gồm cả rừng cấm đầu nguồn, đang dẫn đến tình trạng xâm hại tài nguyên thiên nhiên Hệ quả là độ che phủ rừng giảm sút nghiêm trọng, sức sản xuất của đất suy giảm và đa dạng sinh học bị thoái hóa Lối canh tác truyền thống không còn phù hợp cho sự phát triển bền vững của nông – lâm nghiệp, không chỉ ở vùng đồi dốc mà còn cả ở đồng bằng.
Cần áp dụng các phương thức canh tác hợp lý trên vùng đất đồi dốc để phát triển nông nghiệp bền vững, đồng thời đảm bảo sự cân bằng giữa các yếu tố kinh tế, xã hội và môi trường sinh thái.
Dưới đây là những kỹ thuật canh tác cơ bản để canh tác bền vững trên đất đồi dốc:
Thâm canh tăng vụ là phương pháp ứng dụng thành tựu khoa học kỹ thuật vào sản xuất nông nghiệp nhằm cải tạo đất trồng và nâng cao năng suất thu hoạch Đây là cách làm hiệu quả, mang lại lợi ích kinh tế cho nông dân và đáp ứng yêu cầu chất lượng nông sản trên thị trường Bản chất của thâm canh là đầu tư thêm vốn, nhân công và công nghệ trên cùng một đơn vị diện tích để thu được nhiều sản phẩm hơn với chi phí thấp hơn.