Tình hình chất hữu cơ, mùn và các biện pháp cải thiện chất hữu cơ trong đất xám tỉnh Bắc Giang ( tóm tắt)

Trang thông tin Luận án tiến sĩ của NCS 1. Tên luận án: Tình hình chất hữu cơ, mùn và các biện pháp cải thiện chất hữu cơ trong đất xám tỉnh Bắc Giang2. Thông tin về nghiên cứu sinh:Họ và tên nghiên cứu sinh: Luyện Hữu CửChuyên ngành: Khoa học đất Mã số chuyên ngành: 62 62 01 03Chức danh khoa học, học vị và tên người hướng dẫn:1. GS.TS Vũ Hữu Yêm Hội Khoa học Đất Việt Nam2. PGS.TS Cao Việt Hà Học viện Nông nghiệp Việt NamCơ sở đào tạo: Học viện Nông nghiệp Việt Nam3. Giới thiệu về luận án:Những nội dung nghiên cứuchínhcủa luận án:Đánh giá điều kiện tự nhiên, kinh tế, xã hội của huyện Lạng Giang; Nghiên cứu đặc điểm của nhóm đất xám huyện Lạng Giang; Nghiên cứu ảnh hưởng của các loại hình sử dụng đất đến diễn biến chất hữu cơ và mùn; Xác định các biện pháp canh tác thích hợp nhằm duy trì và nâng cao hàm lượng chất hữu cơ trong đất; Nghiên cứu tốc độ phân hủy tàn dư thực vật trên đất xám điển hình; Đề xuất các giải pháp cải thiện chất hữu cơ và mùn trên đất xám.4. Đóng góp mới về học thuật, lý luận của luận án:Cung cấp thêm cơ sở khoa học về hiện trạng, quá trình biến đổi chất hữu cơ và mùn và một số biện pháp cải thiện chất hữu cơ trong đất xám huyện Lạng Giang, tỉnh Bắc Giang.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

Công trình được hoàn thành tại Học viện Nông nghiệp Việt Nam

Người hướng dẫn khoa học:

1 GS.TS Vũ Hữu Yêm

2 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 sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận án cấp Học viện họp tại Học viện Nông nghiệp Việt Nam

vào hồi giờ ngày tháng năm

Có thể tìm hiểu Luận án tại thư viện:

- Thư viện Quốc gia

- Thư viện Học viện Nông nghiệp Việt Nam

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Chất hữu cơ là dấu hiệu cơ bản để phân biệt đất và mẫu chất Chất hữu cơ là nguồn cung cấp các dinh dưỡng cho cây trồng đồng thời cũng là thành phần chi phối khả năng hấp phụ dinh dưỡng của đất Trong quá trình phân hủy, chất hữu cơ tạo ra axit humic kích thích bộ rễ phát triển đẩy mạnh việc hút chất dinh dưỡng của cây Số lượng, tính chất của chất hữu cơ có ảnh hưởng và quyết định đối với các tính chất: lý, hoá, sinh học và độ phì nhiêu của đất

Việt Nam nằm trong vùng nhiệt đới nóng ẩm mưa nhiều, chất hữu cơ trong đất

bị phân giải nhanh và dễ bị rửa trôi vào mùa mưa do đó phần lớn diện tích đất tự nhiên của Việt Nam có hàm lượng chất hữu cơ không cao, chất lượng mùn kém (chủ yếu là mùn thuộc nhóm funvat và Funvat-humat) Nguồn cung cấp chính hữu cơ cho đất canh tác là tàn dư thực vật và phân hữu cơ Hiện nay, việc đầu tư phân bón cho sản xuất, đặc biệt là trên đất đồi còn hạn chế, nhất là phân hữu cơ Bón phân vô cơ thuận lợi hơn nhiều so với bón phân hữu cơ do quá trình chế biến, bảo quản phân hữu cơ tốn nhiều công sức hơn Trong khi đó, nông dân ở nhiều vùng thường đốt tàn dư thực vật sau khi thu hoạch dẫn đến tình trạng suy giảm lượng chất hữu cơ tươi xâm nhập vào đất Tất

cả các tác động này khiến cho lượng hữu cơ trong đất bị suy giảm dẫn đến giảm độ phì đất và năng suất cây trồng

Sự mất chất hữu cơ trong đất kéo theo hàng loạt các hậu quả nghiêm trọng như làm suy giảm độ phì nhiêu của đất: suy giảm các tính chất vật lý đất, giảm lượng và chất của dung tích hấp thu cũng như dinh dưỡng dễ tiêu trong đất Đó là nguyên nhân hàng đầu làm đất mất sức sản xuất Cùng với việc mất rừng, việc canh tác đất đồi núi không có biện pháp bảo vệ đất làm cho chất hữu cơ trong đất và hàm lượng các chỉ tiêu dinh dưỡng trong đất ngày càng giảm sút nghiêm trọng, đặc biệt là ở đất vùng đồi núi thuộc các tỉnh phía Bắc Việt Nam Bên cạnh đó, việc tích lũy được các chất hữu cơ trong đất còn là cơ sở quan trọng cho việc lưu giữ được khí CO2, một trong những nguyên nhân gây nên hiện tượng nóng lên của khí hậu toàn cầu

Ở Việt Nam 3/4 diện tích tự nhiên là đất đồi núi, trong đó nhóm đất xám (Acrisols) chiếm khoảng 20 triệu ha (Bộ NN&PTNT, 2009a) Đặc điểm chung của nhóm đất xám là đất chua, hàm lượng hữu cơ không cao, nghèo chất dinh dưỡng, dễ bị khô hạn, Việc khai thác nhóm đất xám nói riêng có tác động lớn đến sự phát triển kinh tế - xã hội của đất nước

Bắc Giang là tỉnh thuộc vùng trung du miền núi Bắc bộ, có nhóm đất xám chiếm trên 70% diện tích đất nông nghiệp (Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Bắc Giang, 2012) Do đó nâng cao độ phì nhiêu của đất xám để từ đó nâng cao hiệu quả sử

“Tình hình chất hữu cơ, mùn và các biện pháp cải thiện chất hữu cơ trong đất xám tỉnh Bắc Giang” là có ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn cao Trên cơ sở xác định

được tình hình chất hữu cơ và chất lượng mùn trong đất xám trên một số loại hình sử dụng đất tỉnh Bắc Giang đưa ra các giải pháp cải thiện chất hữu cơ trên đất xám; định hướng sử dụng đất xám hợp lý, cho hiệu quả kinh tế, xã hội và môi trường; đảm bảo xây dựng chiến lược phát triển nền nông nghiệp bền vững

2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu: Chất hữu cơ và mùn trong đất xám ở huyện Lạng Giang, tỉnh Bắc Giang; Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu trên các loại hình sử dụng: Lâm nghiệp, cây ăn quả (vải), chuyên lúa, lúa màu và chuyên màu ở 3 đơn vị đất xám chiếm diện tích lớn nhất ở huyện Lạng giang là đất xám điển hình (Haplic Acrisols), đất xám có tầng loang lổ (Plinthic Acrisols) và đất xám feralit (Ferralic Acrisols); Nghiên cứu được tiến hành trên địa bàn huyện Lạng Giang vì ở huyện Lạng Giang có đầy đủ các đặc điểm về khí hậu, thời tiết, đất đai đặc trưng cho tỉnh Bắc Giang, bên cạnh đó diện tích đất xám chiếm đến 67% diện tích đất tự nhiên và phân bố đầy đủ các đơn vị đất xám trên địa bàn huyện

3 Mục tiêu nghiên cứu

Đánh giá thực trạng chất hữu cơ và mùn trong nhóm đất xám ở huyện Lạng Giang, tỉnh Bắc Giang; Đánh giá ảnh hưởng của các loại hình sử dụng đất tới số lượng

và chất lượng chất hữu cơ và mùn trong nhóm đất nghiên cứu; Đề xuất các biện pháp cải thiện tình trạng chất hữu cơ nhằm duy trì và nâng cao độ phì nhiêu nhóm đất xám huyện Lạng Giang, tỉnh Bắc Giang

4 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

4.1 Ý nghĩa khoa học

Đóng góp vào lý luận về ảnh hưởng của chế độ sử dụng đất đến số lượng chất hữu cơ và chất lượng mùn trong đất xám; Phát triển lý luận về ảnh hưởng của việc sử dụng đất đến quá trình hình thành và phát triển của đất xám

4.2 Ý nghĩa thực tiễn

Đánh giá được ảnh hưởng của một số loại hình sử dụng đất đến số lượng và chất lượng chất hữu cơ và mùn trong đất xám huyện Lạng Giang, tỉnh Bắc Giang; Đề xuất các biện pháp cải thiện số lượng và chất lượng chất hữu cơ trên đất xám huyện Lạng Giang, tỉnh Bắc Giang

5 Những đóng góp mới của đề tài

Cung cấp thêm cơ sở khoa học về hiện trạng, quá trình biến đổi chất hữu cơ và mùn và một số biện pháp cải thiện chất hữu cơ trong đất xám huyện Lạng Giang, tỉnh Bắc Giang

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 Tổng quan về chất hữu cơ và mùn trong đất

1.1.1 Khái niệm và nguồn gốc chất hữu cơ trong đất

Toàn bộ các hợp chất hữu cơ có trong đất được gọi là chất hữu cơ của đất Trong đất tự nhiên nguồn hữu cơ cung cấp duy nhất cho đất là tàn dư sinh vật bao gồm xác thực vật, động vật và vi sinh vật Ðối với đất canh tác ngoài tàn dư sinh vật còn có một nguồn hữu cơ bổ sung thường xuyên là phân hữu cơ

1.1.2 Thành phần và đặc điểm của thành phần mùn

Bằng phương pháp hoá học người ta đã xác định hợp chất mùn của đất bao gồm

3 thành phần chính: axit humic, axit fulvic và hợp chất humin

1.1.2.1 Axit humic

Axit humic là axit hữu cơ cao phân tử chứa nitơ, có chứa các hợp chất cấu tạo mạch vòng, được hình thành trong môi trường trung tính, hoà tan tốt trong các dung dịch kiềm loãng NaOH, Na2CO3, Na4P2O7.10H2O, không hoà tan trong nước và axit vô cơ Tuỳ theo nồng độ và loại đất mà các dung dịch thu được có màu anh đào đến màu đen

1.1.2.2 Axit fulvic

Axit fulvic có màu vàng, là axit hữu cơ cao phân tử chứa nitơ, có chứa các hợp chất cấu tạo mạch vòng, hình thành trong môi trường chua, dễ tan trong nước, axit hoặc kiềm loãng

1.1.2.3 Hợp chất humin

Ngoài axit humic, axit fulvic trong mùn còn tồn tại một dạng hợp chất khác là humin Humin là tổ hợp của các chất mùn được cấu tạo bởi các liên kết giữa các axit humic, fulvic và các khoáng sét trong đất Humin màu đen, không tan trong dung dịch kiềm và axit, có phân tử lượng lớn, rất bền vững trong đất, cây trồng không sử dụng được

1.1.3 Quá trình chuyển hoá chất hữu cơ và hình thành mùn trong đất

Sự biến hoá xác hữu cơ trong đất là một quá trình sinh hoá học phức tạp, có sự tham gia trực tiếp của vi sinh vật, giun đất, oxy không khí và nước

1.1.3.1 Quá trình khoáng hoá xác hữu cơ

Khoáng hoá là quá trình phân huỷ các hợp chất hữu cơ tạo thành các hợp chất khoáng đơn giản, sản phẩm cuối cùng là những hợp chất tan và khí

1.1.3.2 Quá trình mùn hóa xác hữu cơ

Mùn hoá là quá trình tổng hợp những sản phẩm phân giải xác hữu cơ dẫn đến

sự hình thành những hợp chất mùn, là những hợp chất hữu cơ cao phân tử phức tạp bao gồm nhiều đơn vị cấu tạo khác nhau, chúng được nối với nhau bằng các cầu nối Mỗi đơn vị cấu tạo bao gồm nhân vòng, mạch nhánh, chúng chứa nhiều nhóm định chức khác nhau và mang tính axit

1.1.4 Vai trò của chất hữu cơ và mùn trong đất

Chất hữu cơ và mùn có vai trò rất quan trọng đối với quá trình hình thành và

1.1.5 Tình hình nghiên cứu chất hữu cơ và mùn

1.1.5.1 Những nghiên cứu ở trên thế giới

Chất hữu cơ đã được nhiều nhà khoa học nghiên cứu ở rất nhiều nơi Lomonosov (1763) cho rằng đất giàu mùn thường có màu đen và đó chính là kết quả phân giải động, thực vật vùi trong đất dưới tác dụng của vi sinh vật Komow (1789) đã nghiên cứu vai trò của mùn đối với dinh dưỡng cây trồng và những ảnh hưởng của nó đến khả năng thấm và giữ nước cho đất Thaer (1800) cũng đã đưa ra học thuyết về

mùn và cho rằng chính mùn là chất duy nhất làm thức ăn cho cây trồng Shoreya et al

(1908-1911) đã nghiên cứu các hợp chất mùn như chất béo, axit hữu cơ, hydrocác bon, hợp chất chứa N, P, Oden (1922) đã hệ thống hóa các hợp chất mùn thành 4 nhóm cụ thể: các bon hữu cơ, axit humic, axit hymatomelanowy, axit fulvic Trong thế kỷ 20 các nhà khoa học đã khẳng định hợp chất mùn là nhóm hữu cơ đặc trưng của phần hữu cơ đất Một trong những người có nhiều công trình nghiên cứu về chất hữu cơ nhất trên thế giới là Kononova Chiurin cũng là người có nhiều đóng góp trong việc nghiên cứu về mùn đất, đã cho rằng đặc điểm cơ bản của sự mùn hoá là những phản ứng sinh hoá, oxy hoá dần dần những hợp chất cao phân tử có mạch vòng khác nhau, trong đó protein, licnin đóng vai trò quan trọng Các nghiên cứu đã chỉ ra về mặt số lượng, có thể đánh giá chất hữu cơ trong đất thong qua các chỉ tiêunhư: tỷ lệ cac bon hữu cơ tổng số (%OC) hoặc tỷ lệ mùn hoặc % chất hữu cơ tổng số (OM với OM= OC x 1,72) so với đất khô kiệt Giá trị các chỉ tiêu này càng cao thì đất càng tốt Về chất lượng chất hữu cơ và mùn trong đất có thể đánh giá qua tỷ lệ C/N và tỷ lệ CA.H/CA.F Tỷ lệ này càng cao chất lượng mùn càng tốt

1.1.5.2 Những nghiên cứu ở Việt Nam

So với nhiều nước trên thế giới, nghiên cứu cơ bản chất hữu cơ ở Việt Nam tuy còn hạn chế nhưng những nghiên cứu ứng dụng cũng rất đa dạng Castagnol, Fridland, Tôn Thất Chiểu, Thái Phiên, Nguyễn Tử Siêm, Ngô Văn Phụ, Đỗ Đình Sâm đã có những nghiên cứu tập trung vào các hướng: Hàm lượng chất hữu cơ trong đất; Thành phần chất hữu cơ; Những biến đổi của chất hữu cơ theo thời gian và tác động của con người qua các biện pháp canh tác Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra hàm lượng hữu cơ và mùn biến động rất lớn giữa các loại đất, nhìn chung các loại đất nông nghiệp có hàm lượng hữu cơ và mùn không cao Nhiều nghiên cứu cũng cho thấy đất mùn trên núi, đất lầy thụt có lượng hữu cơ tổng số cao nhưng lại chứa nhiều mùn thô Trong thành phần của hợp chất mùn thì tỷ lệ nhóm humin cao hơn nhiều so với tỷ lệ axit humic và axit fulvic Tỷ lệ giữa các bon của axit humic và các bon của axit fulvic trong nhiều loại đất đều < 1, nghĩa là lượng axit fulvic cao hơn hẳn lượng axit humic Nhiều nghiên cứu cũng thấy rằng các axit humic của đất Việt Nam hầu hết thuộc nhóm axit humic di động và rất gần với axit fulvic, đó cũng là đặc điểm chung của đất nhiệt đới Theo chiều sâu phẫu diện đất, càng xuống sâu, đất càng chứa ít bazơ hơn, nên axit humic hình thành càng ít Tỷ số C/N của mùn trong đất Việt Nam dao động 7,5-23,0 Tỷ lệ này càng cao mùn càng thô Theo Hội Khoa học Đất Việt Nam (2000) phần lớn đất trồng của

chúng ta đều nghèo chất hữu cơ Theo Đỗ Ánh (2005) ở đất đồng bằng nên đơn giản phân theo 3 cấp như sau: Hàm lượng chất hữu cơ nhỏ hơn 1% là đất nghèo hữu cơ; Hàm lượng chất hữu cơ 1- 2% là đất trung bình hữu cơ; Hàm lượng chất hữu cơ từ 2% trở lên là đất giàu hữu cơ

1.1.5.3 Chất hữu cơ và hiện tượng phát thải khí nhà kính

Hiện nay trước hiện tượng nóng lên của khí hậu toàn cầu, nhiều quốc gia đã tham gia Công ước khung của Liên hiệp quốc về Biến đổi khí hậu Vấn đề quản lý các bon, được xem là chiến lược hữu hiệu ứng phó với biến đổi khí hậu Hiện nay thị trường các bon được xem là công cụ chính để giảm phát thải CO2 Việt Nam là một trong số những nước tích cực nhất hưởng ứng giải quyết vấn đề này Trong những năm tới cần có các cơ chế, chính sách và giải pháp hợp lý giúp cho việc quản lý các bon có hiệu quả cả về kinh tế, xã hội và môi trường

1.2 Đặc điểm nhóm đất xám Việt Nam

1.2.1 Khái niệm về đất xám

Theo phân loại của FAO-UNESCO đất xám (Acrisols) là nhóm đất có tầng tích sét (tầng argic), có hoạt tính và khả năng hấp phụ thấp (CEC < 24 ldl/100g sét), có độ no bazơ thấp (BS<50%) trong lớp đất từ 25 đến 100 cm (FAO-UNESCO,1990; FAO, ISRIC and ISSS, 1998, 2006) Do vậy, phần lớn diện tích đất đỏ vàng, đất mùn vàng đỏ

trên núi, đất xám bạc màu có tầng B tích sét điển hình cùng nằm trong nhóm Acrisols

1.2.4 Phân loại và tính chất các đơn vị đất

Nhóm đất xám trong bảng phân loại 1996 có nguồn gốc từ các nhóm: đất xám bạc màu, đất đỏ vàng (Feralit), đất mùn vàng đỏ trên núi (feralit - mùn trên núi) trong bảng phân loại đất 1976 Theo đó, nhóm đất xám có 5 đơn vị: Ðất xám bạc màu điển hình (Haplic Acrisols); Ðất xám có tầng loang lổ (Plinthic Acrisols); Ðất xám glây (Gleyic Acrisols); Ðất xám feralit (Ferralic Acrisols) và Ðất xám mùn trên núi (Humic Acrisols)

1.3 Các biện pháp cải thiện chất hữu cơ và mùn trong đất xám Việt Nam

Các biện pháp cải thiện chất hữu cơ và mùn trong đất xám là: Bảo vệ đất; Tăng cường tuần hoàn chất hữu cơ trong đất; Sử dụng phân hữu cơ; Biện pháp công trình; Biện pháp bón vôi và Biện pháp canh tác

CHƯƠNG 2 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Nội dung nghiên cứu

- Đánh giá điều kiện tự nhiên, kinh tế, xã hội của vùng nghiên cứu

- Nghiên cứu các đặc điểm của nhóm đất xám huyện Lạng Giang

- Nghiên cứu ảnh hưởng của các loại hình sử dụng đất đến diễn biến chất hữu

cơ và mùn trên các địa điểm nghiên cứu

- Nghiên cứu tốc độ phân hủy tàn dư thực vật trên đất xám điển hình

- Xác định các biện pháp canh tác thích hợp nhằm duy trì và nâng cao hàm lượng chất hữu cơ trong đất

- Đề xuất các giải pháp cải thiện chất hữu cơ trên đất xám

2.2 Phương pháp nghiên cứu

2.2.1 Phương pháp điều tra thu thập số liệu thứ cấp

Thu thập số liệu, tài liệu, bản đồ từ các phòng, ban chức năng có liên quan: Phòng NN&PTNT, Phòng TN&MT, Phòng Thống kê, Phòng Khuyến nông huyện Lạng Giang, UBND xã Quang Thịnh, Phòng Thổ nhưỡng, Viện QH & TKNN

2.2.2 Phương pháp điều tra thu thập số liệu sơ cấp

Tiến hành phỏng vấn nông hộ về hiệu quả kinh tế, xã hội và môi trường theo mẫu phiếu điều tra Số hộ được điều tra là 15 Tiêu chí chọn hộ: toàn bộ các hộ trong thôn Ngọc Sơn tham gia mô hình thực nghiệm

2.2.3 Phương pháp điều tra, lấy mẫu đất ngoài thực địa

Điều tra lấy mẫu đất theo tầng phát sinh dựa theo Quy phạm điều tra lập bản đồ đất tỷ lệ lớn của Bộ Nông nghiệp năm 1984 (10 TCN 68-84) Tiến hành đào 17 phẫu diện để nghiên cứu các tính chất của đất cũng như đánh giá chất hữu cơ trong đất Thông tin chung về phẫu diện được được thể hiện trong bảng 2.1

Bảng 2.1 Thông tin chung về các phẫu diện nghiên cứu Đơn vị đất LUT Phẫu

Đất xám điển hình

(ACh)

LM LG10 Thôn Ngọc Sơn, xã Quang Thịnh

CM LG13 Thôn Ngọc Sơn, xã Quang Thịnh

LG16 Thôn Yên Lại, xã Yên Mỹ

CAQ LG07 Thôn Ngọc Sơn, xã Quang Thịnh

LG15 Thôn Ngọc Sơn, xã Quang Thịnh Đất xám có tầng

loang lổ CM

LG01 Thôn Yên Lại, xã Yên Mỹ LG09 Thôn Yên Lại, xã Yên Mỹ

(ACp)

CL LG03 Thôn Yên Lại, xã Yên Mỹ

LG08 Thôn Yên Lại, xã Yên Mỹ

LM

LG02 Thôn Yên Lại, xã Yên Mỹ LG18 Thôn Ngọc Sơn, xã Quang Thịnh LG19 Thôn Ngọc Sơn, xã Quang Thịnh

Đất xám feralit

(ACf)

CAQ LG11 Thôn Ngọc Sơn, xã Quang Thịnh

LG12 Thôn Ngọc Sơn, xã Quang Thịnh RSX

LG04 Thôn Cần Cốc, xã Hương Sơn LG14 Thôn Ngọc Sơn, xã Quang Thịnh LG17 Thôn Ngọc Sơn, xã Quang Thịnh

2.2.4 Phương pháp phân tích đất

Các mẫu đất được xử lý, phân tích theo các phương pháp phân tích thông dụng của ISRIC và phổ biến tại Việt Nam: TPCG: phương pháp pipet; Dung trọng: phương pháp ống trụ kim loại; Tỷ trọng: phương pháp Picnomet; pHH2O, pHKCl: đo bằng máy đo

pH, tỷ lệ chiết đất: nước (dung dịch muối trung tính) = 1:5; Độ xốp: P(%) = (1 - D/ d) x

100 Trong đó: P - độ xốp của đất (%); D - Dung trọng đất; d - Tỷ trọng đất; N(%): Mẫu được công phá bằng axit H2SO4 đặc với hỗn hợp chất xúc tác N trong dịch công phá được định lượng bằng phương pháp Kjeldahl; Ca++, Mg++, CEC trong đất: phương pháp Amon axetat (pH=7); Chất hữu cơ (OM): phương pháp Walkley-Black; Mùn được xác định bằng phương pháp Tiurin; Thành phần mùn (CF,CH): Phương pháp Kononova - Beltricova; Độ ẩm đất (W%): phương pháp khối lượng; P2O5 tổng số: phương pháp so màu trên máy phổ quang kế (spectrophotometer), công phá mẫu bằng hỗn hợp H2SO4 + HClO4; P2O5 dễ tiêu: phương pháp Olsen, xác định lân trong dung dịch bằng máy quang phổ; K2O tổng số: Công phá mẫu bằng hỗn hợp HF và HClO4, xác định K trong dung dịch công phá bằng quang kế ngọn lửa; K2O dễ tiêu: Chiết K bằng amon axetat 1M (pH

=7), xác định K trong dung dịch bằng quang kế ngọn lửa; Al3+ di động: phương pháp Xocolov; Trữ lượng chất hữu cơ và mùn: Tính theo công thức: Trữ lượng chất hữu cơ =

M x OM (%), Trữ lượng mùn = M x Mùn (%), trong đó: M là khối lượng đất: M = S.h.D, S: diện tích đất (m2); h: độ dày tầng đất (m); D: dung trọng của đất (g/cm3); Đánh giá chất lượng mùn: theo tỷ lệ C/N và Ca.h/Ca.f

2.2.5 Phương pháp phân tích cây

Độ ẩm: xác định bằng phương pháp khối lượng (sấy thực vật ở nhiệt độ 75oC đến khối lượng không đổi); N% trong mẫu thực vật: mẫu được công phá ướt với axit H2SO4

đặc với hỗn hợp chất xúc tác N trong dịch công pháp được xác định bằng phương pháp Kjeldahl; Để phân tích lân và kali, mẫu thực vật được tro hóa khô ở nhiệt độ 500oC trong

hai giờ rồi hòa tan bằng HCl 6M Lân tổng số: xác định lân trong dung dịch công phá bằng máy quang phổ, kali tổng số: bằng máy quang kế ngọn lửa

2.2.6 Phương pháp bố trí thí nghiệm theo dõi tốc độ phân hủy tàn dư hữu cơ (Thí nghiệm trong chậu)

Đất được sử dụng là đất xám điển hình (ACh) Đất ruộng lúa nước (trồng lúa khi ngập nước) lấy ở tầng mặt (0-13 cm), dung trọng D = 1,2 g/cm3; Đất ruộng cạn (đất canh tác cây trồng cạn: đất chuyên rau màu và đất trồng cây ăn quả) lấy ở tầng mặt (0-15 cm), dung trọng D = 1,1 g/cm3

Thí nghiệm tiến hành trong chậu với 3 lần nhắc lại Lượng đất sử dụng là 10 kg/chậu Chậu nhựa có kích thước: cao 50 cm, đường kính 30 cm Đáy chậu có lỗ thoát nước Chậu được đặt trên nền trong nhà lưới, có mái che để khống chế độ ẩm đất theo yêu cầu của các thí nghiệm Thí nghiệm không trồng cây, chỉ để đất trống

Đối với đất ruộng lúa nước duy trì lớp nước ngập 5 cm (đất ngập nước) Đối với đất ruộng cạn (đất khô) duy trì độ ẩm đất dao động trong khoảng 14-20% (giống như trạng thái ẩm đất tự nhiên của đất xám điển hình) Khi độ ẩm <14% thì tưới nước

để nâng độ ẩm lên đến 20%

Trong các thí nghiệm sử dụng chế phẩm Streptomyces hygroscopicus có khả năng phân giải xenlulo và phân giải tinh bột, mật độ VSV 109 CFU/g Chế phẩm VSV được tưới đều vào đất ở CT3 và CT4 Vôi tán nhỏ, trộn đều vào đất thí nghiệm ở CT2

và CT4 Bón vôi, chế phẩm VSV vào túi chứa tàn dư thực vật theo liều lượng nghiên cứu ở CT1, CT2, CT3 của các thí nghiệm

Các tàn dư thực vật được vùi vào đất với liều lượng 5 tấn khô/ha/vụ Lượng chất hữu cơ này tương đương với lượng tàn dư thực vật thu được trong 1 vụ/ha ở vùng đất bạc màu Tàn dư thực vật được cắt nhỏ 3 - 5 cm, cho vào túi vải màn, vùi xuống đất sâu 5 cm

* Thí nghiệm 1: Đánh giá tốc độ phân hủy rơm rạ trong đất ngập nước

CT1 (ĐC): Bón vùi rơm rạ (5 tấn khô/ha – 32,05 g/chậu); CT2: ĐC + vôi (1 tấn CaO/ha – 6,41 g/chậu); CT3: ĐC + Chế phẩm vi sinh vật (1.100 lít/ha – 7,05 ml chế phẩm/chậu); CT4: ĐC + Chế phẩm vi sinh vật (như CT3) + vôi (như CT2)

* Thí nghiệm 2: Đánh giá tốc độ phân hủy của dây lạc trong ngập nước

CT1 (ĐC): Vùi dây lạc (5 tấn khô/ha – 32,05 g/chậu); CT2: ĐC + vôi (1 tấn CaO/ha – 6,41 g/chậu); CT3: ĐC + Chế phẩm vi sinh vật (1.100 lít/ha – 7,05 ml chế phẩm/chậu); CT4: ĐC + Chế phẩm vi sinh vật (như CT3) + vôi (như CT2)

* Thí nghiệm 3: Đánh giá tốc độ phân hủy của rơm rạ ngập nước

CT1 (ĐC): Vùi rơm rạ (5 tấn khô/ha – 30,30 g/chậu); CT2: ĐC + vôi (1 tấn CaO/ha – 6,06 g/chậu); CT3: ĐC + Chế phẩm vi sinh vật (1.100 lít/ha – 6,67 ml chế phẩm/chậu); CT4: ĐC + Chế phẩm vi sinh vật (như CT3) + vôi (như CT2)

* Thí nghiệm 4: Đánh giá tốc độ phân hủy của dây lạc trong đất khô

CT1 (ĐC): Vùi dây lạc (5 tấn khô/ha – 30,30 g/chậu); CT2: ĐC + vôi (1 tấn CaO/ha – 6,06 g/chậu); CT3: ĐC + Chế phẩm vi sinh vật (1.100 lít/ha – 6,67 ml chế phẩm/chậu); CT4: ĐC + Chế phẩm vi sinh vật (như CT3) + vôi (như CT2)

* Thí nghiệm 5: Đánh giá tốc độ phân hủy của cúc dại Thái Lan trong đất khô

CT1 (ĐC): Vùi cúc dại Thái Lan (5 tấn khô/ha – 30,30 g/chậu); CT2: ĐC + vôi (1 tấn CaO/ha – 6,06 g/chậu); CT3: ĐC + Chế phẩm vi sinh vật (1.100 lít/ha – 6,67 ml chế phẩm/chậu); CT4: ĐC + Chế phẩm vi sinh vật (như CT3) + vôi (như CT2)

Theo dõi thí nghiệm: Định kỳ 30-60 ngày lấy túi vải màn lên rửa sạch đất, đem sấy khô chất hữu cơ còn lại, cân để xác định khối lượng bị phân hủy; Đối với thí nghiệm vùi rơm rạ tiến hành trong 1 năm từ 4/2011 đến 3/2012, cả trong điều kiện ruộng nước và ruộng cạn; Đối với thí nghiệm vùi lạc và cúc dại Thái Lan chỉ tiến hành trong giai đoạn từ 4-10/2011, riêng cúc dại Thái Lan chỉ tiến hành thí nghiệm trên đất ruộng cạn vì cúc dại Thái Lan là loại cây phát triển trên đất trồng cạn

2.2.7 Phương pháp thí nghiệm đồng ruộng

Địa điểm thực hiện các thí nghiệm 1, 2, 3 và 4: Thôn Ngọc Sơn, xã Quang Thịnh, huyện Lạng Giang, tỉnh Bắc Giang

* Thí nghiệm 6: Mô hình trồng cây che phủ dưới tán vải trên đất xám feralit:

Thí nghiệm được tiến hành trên đồi trồng vải 15 năm tuổi Công thức thí nghiệm như sau: CT1: Đối chứng - không trồng cây phủ đất; CT2: Trồng lạc dại dưới tán vải; CT3: Trồng chè khổng lồ dưới tán vải; CT4: Trồng cúc dại Thái Lan dưới tán vải

Thí nghiệm được tiến hành từ 5.2008 đến 12.2010 trên các ô lớn diện tích

144 m2 Chế độ bón phân cho vải: 10 kg phân chuồng hoai, 0,1 kg phân supe phốt phát đơn và 0,1 kg kali clorua (cây/năm); Trong đó: Phân chuồng hoai hàm lượng trung bình: N = 0,34%, P2O5 = 0,38%, K2O = 0,45%; Phân urê (46% N), phân supe phốt phát đơn (16% P2O5), phân kali clorua (60% K2O) Cúc dại, lạc dại, chè khổng

lồ được trồng theo băng đường đồng mức, không bón phân, chỉ tưới nước đảm bảo

độ ẩm khi trồng Cách thức xác định năng suất các cây che phủ đất: trên mỗi công thức, chọn 18 ô, mỗi ô 1m2, lần lượt cắt mỗi lần 3 ô và xác định năng suất trung bình cho 1 ô theo thứ tự các thời gian cần cắt (6 thời điểm) để theo dõi biến động

về năng suất

* Thí nghiệm 7: Mô hình trồng cây che phủ dưới tán vải trên đất xám điển hình:

CT1: Đối chứng - không trồng cây phủ đất dưới tán vải; CT2: Trồng lạc chịu hạn (giống MD9) dưới tán vải; CT3: Trồng đỗ tương chịu hạn (giống DT 2008) dưới tán vải; CT4: Trồng lạc trên đất trồng màu (giống MD6) ; CT5: Trồng đỗ tương trên

Chế độ bón phân cho vải: 10 kg phân chuồng hoai, 0,1 kg phân supe phốt phát đơn và 0,1 kg kali clorua (cây/năm) Chế độ bón phân cho lạc MD6 và lạc chịu hạn MD9: Phân chuồng 8 tấn + vôi bột 500 kg + 90 kg N + 120 kg P2O5 + 60 kg K2O /ha/vụ Chế độ bón phân cho đỗ tương DT96 và đỗ tương chịu hạn DT2008: 8 tấn phân chuồng + 300 kg vôi bột + 60 N + 90 P2O5 + 60 K2O /ha/vụ

Thời gian tiến hành thí nghiệm: Trồng lạc MD6 và lạc chịu hạn MD9: Vụ thu đông năm 2008, vụ xuân năm 2009, vụ thu đông năm 2009 và năm 2010 Trồng đỗ tương DT96 và đỗ tương chịu hạn DT2008: vụ xuân năm 2009, vụ hè thu năm 2009 và vụ đông năm 2009 Diện tích ô thí nghiệm: 144 m2 Số lần lặp lại: 3

* Thí nghiệm 8: Đánh giá ảnh hưởng của bón phân hữu cơ và cày vùi tàn dư thực vật

tới chất lượng đất lúa nước Thí nghiệm được tiến hành trên đất xám có tầng loang lổ, đất trồng 2 vụ lúa/năm; CT1: Đối chứng - Đất chỉ bón phân khoáng, không vùi tàn dư thực vật + trồng lúa; CT2: Bón phân khoáng + phân hữu cơ + cày vùi tàn dư thực vật + trồng lúa Trong đó: Vụ xuân: Phân khoáng: bón phân NPK (100 kg N + 80 kg P2O5 + 80

kg K2O) /1 ha Phân hữu cơ: bón phân chuồng 8 tấn/ha Cày vùi tàn dư thực vật: cày vùi 12,5 tấn tươi/ha thân rơm rạ của vụ lúa trước, tương đương với 5,0 tấn khô không khí/ha Cày vùi lật gốc rơm rạ 15-20 cm; Vụ mùa: Phân khoáng: bón phân NPK (90 kg N + 60 kg

P2O5 + 60 kg K2O) /1 ha Phân hữu cơ: bón phân chuồng 8 tấn/ha Cày vùi tàn dư thực vật: cày vùi 11,0 tấn tươi/ha thân rơm rạ của vụ lúa trước, tương đương với 5,0 tấn khô không khí/ha Cày vùi lật gốc rơm rạ 15-20 cm; Thí nghiệm được tiến hành trong 2 năm với 3 vụ: Vụ mùa 2009, vụ xuân 2010 và vụ mùa 2010 Giống lúa được gieo trồng là Khang Dân; Thí nghiệm được thực hiện trên các ô lớn có diện tích 360 m2

* Thí nghiệm 9: Đánh giá ảnh hưởng của bón phân hữu cơ và cày vùi tàn dư thực vật

tới chất lượng đất trồng cạn

Thí nghiệm được tiến hành trên đất xám có tầng loang lổ gồm 6 CT: CT1: Đối chứng - Đất chỉ bón phân khoáng, không vùi tàn dư thực vật, trồng lạc CT2: Bón phân khoáng + phân hữu cơ + cày vùi tàn dư thực vật, trồng lạc CT3: Đối chứng - Đất chỉ bón phân khoáng, không vùi tàn dư thực vật, trồng ngô CT4: Bón phân khoáng + phân hữu cơ + cày vùi tàn dư thực vật, trồng ngô CT5: Đối chứng - Đất chỉ bón phân khoáng, không vùi tàn dư thực vật, trồng đỗ tương CT6: Bón phân khoáng + phân hữu cơ + cày vùi tàn dư thực vật, trồng đỗ tương

Thí nghiệm được tiến hành trong 2 năm với 4 vụ: Vụ đông 2009, vụ xuân 2010,

vụ hè thu 2010 và vụ đông 2010 Các giống được gieo trồng: lạc MD6, đỗ tương DT96, ngô LVN10; Liều lượng bón phân cho từng cây như sau:

+ Lạc MD6: vụ xuân và vụ hè thu bón 8 tấn phân chuồng + 500 kg vôi bột + 90

N + 100 P2O5 + 60 K2O /ha; Vụ đông: 8 tấn phân chuồng + 500 kg vôi bột + 90 N +

120 P2O5 + 60 K2O/ ha

+ Đỗ tương DT96: vụ xuân và vụ hè thu bón 8 tấn phân chuồng + 300 kg vôi bột + 50 N + 90 P2O5 + 70 K2O / ha; vụ đông bón 8 tấn phân chuồng + 300 kg vôi bột + 60 N + 90 P2O5 + 60 K2O/ ha

+ Ngô LVN10: vụ xuân và vụ hè thu bón 8 tấn phân chuồng + 120 N + 90 P2O5+ 60 K2O / ha; Vụ đông bón 8 tấn phân chuồng + 150 N + 90 P2O5 + 90 K2O/ ha;

ở các vụ đều tiến hành vùi tàn dư thực vật: Thân tàn ngô được cày vùi 16,5 tấn tươi/ha tương đương với 5,0 tấn khô không khí/ha; Thân đỗ tương và lạc được cày vùi 12,5 tấn tươi/ha tương đương với 5,0 tấn khô không khí/ha Thí nghiệm được thực hiện trên các ô lớn có diện tích 360 m2

2.2.8 Phương pháp theo dõi sinh trưởng, phát triển và năng suất cây

Chọn 5 khóm cây theo phương pháp đường chéo trên mỗi ô thí nghiệm để theo dõi các chỉ tiêu sinh trưởng, phát triển Chiều cao cây được đo từ gốc đến phần cao nhất của cây; Năng suất chất xanh: Chọn 3 ô (kích thước 1 x 1 m) dọc theo chiều dài của ô thí nghiệm, cắt toàn bộ cách đất 3 cm rồi cân sinh khối tươi, tính năng suất trung bình cho 1 m2

2.2.9 Phương pháp thống kê

Xử lý các số liệu nghiên cứu bằng thủ công và các phần mềm chuyên dụng như Excel, IRRISTAT 5.0

2.2.10 Phương pháp tính hiệu quả kinh tế

Tổng chi phí (C): Bao gồm tổng các loại chi phí phục vụ cho canh tác một loại cây trồng/vụ (tính cả lao động gia đình) C = IE+Dp+LĐg trong đó IE: Chi phí trung gian (không tính LĐ gia đình); Dp: Khấu hao tài sản cố định; LĐg: Lao động gia đình; Trong đó: IE = VC+DVP+LĐt+LV VC: Chi phí vật chất (giống, phân bón, thuốc BVTV); DVP: Dịch vụ phí (làm đất, thủy lợi, BVTV, vận tải, khuyến nông, ); LĐt: Lao động thuê; LV: Lãi vay ngân hàng

Tổng thu nhập (Giá trị sản xuất - GO): được quy ra bằng tiền mặt, tính theo sản ượng thu được của các loại cây trồng, so với giá sản phẩm tại thời điểm điều tra GO = SL x

l-GB trong đó SL: Sản lượng thu được; l-GB: Giá bán sản phẩm

Thu nhập thuần (Lợi nhuận - Pr): Tổng thu nhập – Tổng chi phí (bao gồm cả chi phí công lao động) Pr = GO – C hoặc Pr = MI – LĐg MI: Thu nhập hỗn hợp (không tính LĐ gia đình)