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 LUẬN ÁN TIẾN SĨ CHUYÊN NGÀNH: KHOA HỌC ĐẤT HÀ NỘI, NĂM 2014 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 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. GS.TS. VŨ HỮU YÊM 2. PGS.TS. CAO VIỆT HÀ HÀ NỘI, NĂM 2014 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các kết quả nghiên cứu được trình bày trong luận án là trung thực, khách quan và chưa từng để bảo vệ ở bất kỳ học vị nào. Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận án đã được cảm ơn, các thông tin trích dẫn trong luận án đều chỉ rõ nguồn gốc. Hà Nội, ngày 11 tháng 11 năm 2014 Tác giả luận án Luyện Hữu Cử ii LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận án này, trước hết tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến sự quan tâm, giúp đỡ và tận tình hướng dẫn của GS.TS. Vũ Hữu Yêm và PGS.TS. Cao Việt Hà. Tôi xin trân trọng cảm ơn các thầy, cô giáo Bộ môn Khoa học đất, Khoa Quản lý đất đai, Ban Quản lý Đào tạo, Dự án Việt-Bỉ, Học viện Nông nghiệp Việt Nam, Hội Khoa học Đất Việt Nam, Liên hiệp các hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam đã quan tâm và tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài. Tôi xin trân trọng cảm ơn lãnh đạo, các cán bộ và nhân dân xã Quang Thịnh, huyện Lạng Giang, phòng Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn, phòng Tài nguyên và Môi trường huyện Lạng Giang, sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Bắc Giang đã tạo điều kiện thuận lợi, giúp đỡ tôi trong quá trình thu thập số liệu và xây dựng các mô hình thực nghiệm. Xin chân thành cảm ơn những người thân trong gia đình và tất cả bạn bè đã luôn quan tâm, động viên, tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện luận án. Hà Nội, ngày 11 tháng 11 năm 2014 Tác giả luận án Luyện Hữu Cử iii MỤC LỤC Lời cam đoan i Lời cảm ơn ii Mục lục iii Danh mục viết tắt vi Danh mục bảng vii Danh mục hình ix MỞ ĐẦU 118 1. Tính cấp thiết của đề tài 1 2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2 3. Mục tiêu nghiên cứu 3 4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 3 4.1. Ý nghĩa khoa học 3 4.2. Ý nghĩa thực tiễn 3 5. Những đóng góp mới của đề tài 3 CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 4 1.1. Tổng quan về chất hữu cơ và mùn trong đất 4 1.1.1. Khái niệm và nguồn gốc chất hữu cơ trong đất 4 1.1.2. Thành phần và đặc điểm của thành phần mùn 6 1.1.3. Quá trình chuyển hoá chất hữu cơ và hình thành mùn trong đất 11 1.1.4. Vai trò của chất hữu cơ và mùn trong đất 17 1.1.5. Tình hình nghiên cứu chất hữu cơ và mùn 19 1.2. Đặc điểm nhóm đất xám Việt Nam 40 1.2.1. Khái niệm về đất xám 40 1.2.2. Quá trình hình thành 40 1.2.3. Phân bố 42 1.2.4. Phân loại và tính chất các đơn vị đất 43 iv 1.3. Các biện pháp cải thiện chất hữu cơ và mùn trong đất xám Việt Nam 45 1.3.1. Bảo vệ đất 45 1.3.2. Tăng cường tuần hoàn chất hữu cơ trong đất 46 1.3.3. Sử dụng phân hữu cơ 46 1.3.4. Biện pháp công trình 47 1.3.5. Biện pháp bón vôi 47 1.3.6. Biện pháp canh tác 47 CHƢƠNG 2. NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 50 2.1. Nội dung nghiên cứu 50 2.2. Phương pháp nghiên cứu 50 2.2.1. Phương pháp điều tra thu thập số liệu thứ cấp 50 2.2.2. Phương pháp điều tra thu thập số liệu sơ cấp 50 2.2.3. Phương pháp điều tra, lấy mẫu đất ngoài thực địa 50 2.2.4. Phương pháp phân tích đất 51 2.2.5. Phương pháp phân tích cây 53 2.2.6. Phương pháp bố trí thí nghiệm theo dõi tốc độ phân hủy tàn dư hữu cơ 53 2.2.7. Phương pháp thí nghiệm đồng ruộng 55 2.2.8. Phương pháp theo dõi sinh trưởng, phát triển và năng suất cây trồng 59 2.2.9. Phương pháp thống kê 59 2.2.10. Phương pháp tính hiệu quả kinh tế 60 CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 61 3.1. Điều kiện tự nhiên, kinh tế, xã hội của vùng nghiên cứu 61 3.1.1. Điều kiện tự nhiên 61 3.1.2. Thực trạng phát triển kinh tế, xã hội 68 v 3.1.3. Đánh giá chung về điều kiện tự nhiên, kinh tế, xã hội và môi trường 71 3.2. Đặc điểm nhóm đất xám huyện Lạng Giang, tỉnh Bắc Giang 73 3.2.1. Phân loại đất xám của huyện Lạng Giang 73 3.2.2. Một số tính chất lý, hóa học của đất nghiên cứu 74 3.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của các loại hình sử dụng đất đến diễn biến chất hữu cơ và mùn ở vùng nghiên cứu 81 3.3.1. Các loại hình sử dụng đất và các kiểu sử dụng đất trên đất xám huyện Lạng Giang, tỉnh Bắc Giang 81 3.3.2. Một số đặc điểm chất hữu cơ và mùn của đất nghiên cứu 83 3.3.3. Đánh giá trạng thái mùn của đất nghiên cứu 96 3.4. Nghiên cứu tốc độ phân hủy tàn dư thực vật trên đất xám điển hình 99 3.4.1. Hàm lượng dinh dưỡng N, P, K, OC trong các phụ phẩm 99 3.4.2. Kết quả phân tích tốc độ phân hủy tàn dư thực vật 100 3.4.3. Chất lượng đất trước và sau thí nghiệm 104 3.5. Xác định các biện pháp canh tác thích hợp nhằm duy trì và nâng cao hàm lượng chất hữu cơ trong đất 107 3.5.1. Thí nghiệm trồng vải có cây che phủ trên đất đồi 108 3.5.2. Thí nghiệm xác định biện pháp bón phân hữu cơ và cày vùi tàn dư thực vật đối với cây hàng năm (chuyên lúa, lúa - màu và chuyên màu) 114 3.5.3. Hiệu quả kinh tế, xã hội và môi trường của các thí nghiệm đồng ruộng 118 3.6. Đề xuất các mô hình và các giải pháp cải thiện chất hữu cơ trên đất xám 123 3.6.1. Đề xuất các mô hình cải thiện chất hữu cơ trên đất xám tỉnh Bắc Giang 123 vi 3.6.2. Các giải pháp cải thiện chất hữu cơ trên đất xám tỉnh Bắc Giang 124 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 127 1. Kết luận 127 2. Kiến nghị 129 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN 130 TÀI LIỆU THAM KHẢO 131 PHỤ LỤC vii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ACh Đất xám điển hình ACf Đất xám feralit ACp Đất xám có tầng loang lổ CAQ Cây ăn quả CERs Chứng chỉ giảm phát thải CL Chuyên lúa CM Chuyên màu CNH-HĐH Công nghiệp hóa-Hiện đại hóa CT Công thức EU Cộng đồng Châu Âu FAO Tổ chức Nông nghiệp và Lương thực Thế giới LĐ Lao động LG Lạng Giang LM Lúa màu ISRIC Trung tâm Tham chiếu tài nguyên đất Thế giới ISSS Hội Khoa học Đất Quốc tế REDD Giảm phát thải khí nhà kính OC Các bon hữu cơ OM Chất hữu cơ POP Các chất hữu cơ bền vững gây ô nhiễm QH&TKNN Quy hoạch và Thiết kế Nông nghiệp RSX Rừng sản xuất SALT Hệ thống canh tác trên đất dốc TN Thí nghiệm TNNH Thổ nhưỡng Nông hóa TTCN Tiểu thủ công nghiệp UNESCO Tổ chức Văn hóa, Khoa học và Giáo dục của Liên hiệp quốc VSV Vi sinh vật viii DANH MỤC BẢNG STT Tên bảng Trang 1.1. Công thức và phân tử lượng của đơn vị cấu trúc và mạng cấu trúc mùn trong đất potzol và đất xám 7 1.2. Thành phần mùn ở tầng mặt của đất Liên Xô (cũ) 20 1.3. Tiêu chuẩn đánh giá hàm lượng chất hữu cơ trong đất 24 1.4. Hàm lượng mùn của một số loại đất Việt Nam 27 1.5. Tỉ lệ faC haC của một số loại đất Việt Nam 28 2.1. Thông tin chung về các phẫu diện nghiên cứu 51 3.1. Số liệu khí hậu, thời tiết bình quân trong 10 năm (2001 – 2010) của huyện Lạng Giang, tỉnh Bắc Giang 63 3.2. Tài nguyên đất huyện Lạng Giang, tỉnh Bắc Giang 65 3.3. Kết quả phân tích các phẫu diện đất điển hình Tỷ lệ cấp hạt (%) 80 3.4. Hàm lượng chất hữu cơ và mùn trong đất 86 3.5. Trữ lượng chất hữu cơ và mùn trong đất nghiên cứu 88 3.6. Thành phần mùn của đất nghiên cứu 92 3.7. Chất lượng chất hữu cơ và mùn trong đất nghiên cứu 94 3.8. Trạng thái mùn của đất nghiên cứu 97 3.9. Hàm lượng các chất dinh dưỡng trong một số loại tàn dư thực vật 99 3.10. Hàm lượng OM%, N% và tỷ lệ C/N của đất ngập nước trước và sau thí nghiệm 105 3.11. Hàm lượng OM%, N% và tỷ lệ C/N của đất ruộng cạn trước và sau thí nghiệm 106 3.12. Tỷ lệ cây sống và thời gian bén rễ hồi xanh của cây che phủ trên đất thí nghiệm 108 3.13. Khả năng sinh trưởng và phát triển của lạc chịu hạn, đỗ tương chịu hạn tại Lạng Giang 108 3.14. Năng suất chất xanh trung bình năm 2009 của các cây phủ đất 110 3.15. Năng suất chất xanh trung bình của lạc và đỗ tương chịu hạn 110 [...]... phát từ tình hình trên việc thực hiện đề tài 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... 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. .. về chất hữu cơ và mùn trong đất 1.1.1 Khái niệm và nguồn gốc chất hữu cơ trong đất Chất hữu cơ đóng vai trò rất quan trọng trong sự hình thành và độ phì nhiêu đất Toàn bộ các hợp chất hữu cơ có trong đất được gọi là chất hữu cơ của đất Mọi chất hữu cơ đều chứa các bon Lượng các bon hữu cơ trong đất cao gấp 3 lần số lượng các bon có trong toàn bộ giới thực vật trên trái đất Do đó sự chuyển hóa chất hữu. .. 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... xuất cho đất, thể hiện ở những điểm sau: 1.1.4.1 Ðối với quá trình hình thành và tính chất đất - Chất hữu cơ và mùn trong đất là dấu hiệu cơ bản phân biệt đất với đá mẹ Sự tích luỹ của chất hữu cơ và mùn trong đất gắn liền với sự phát sinh đất - Sự tích luỹ chất hữu cơ và mùn tập trung ở tầng đất mặt là dấu hiệu hình thái quan trọng biểu thị độ phì nhiêu của đất - Với lý tính đất: chất hữu cơ và mùn có... xám huyện Lạng Giang dưới các loại hình sử dụng đất (tầng đất mặt) 85 3.9 Hàm lượng mùn trong đất xám huyện Lạng Giang dưới các loại hình sử dụng đất (tầng đất mặt) 85 3.10 Trữ lượng chất hữu cơ trong đất xám huyện Lạng Giang dưới các loại hình sử dụng đất (tầng đất mặt) 89 3.11 Trữ lượng mùn trong đất xám huyện Lạng Giang dưới các loại hình sử dụng đất (tầng đất mặt) ... xanh, bùn ao, phân hữu cơ vi sinh, được sử dụng phổ biến Theo Dalzell (1987) và Pushparaja (1990) chất hữu cơ có thể đưa vào trong đất bằng cả hai cách: phủ lên trên mặt đất hoặc vùi vào trong đất, bao gồm phụ phẩm, phân xanh, phân trộn và phế thải nông nghiệp Mục tiêu chính của việc đưa chất hữu cơ vào đất là để làm tăng chất hữu cơ và mùn trong đất Chất hữu cơ đóng vai trò quan trọng trong việc nâng... 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 chất dinh dưỡng bị rửa trôi vào mùa mưa Vì vậy phần lớn diện tích đất tự nhiên của Việt Nam có hàm lượng chất hữu cơ không cao Nguồn cung cấp hữu cơ cho đất chính là thực vật và phân hữu cơ. .. Đối với các sinh vật sống trong đất, chất hữu cơ và mùn vừa là nguồn thức ăn vừa là môi trường sống của quần thể sinh vật này - Đối với cây, chất hữu cơ và mùn vừa là kho dự trữ vừa là nguồn cung cấp thức ăn cho cây sinh trưởng và phát triển: + Chất hữu cơ đất (kể cả các chất mùn và ngoài mùn) đều chứa một lượng khá lớn các nguyên tố dinh dưỡng: N, P, K, S, Ca, Mg và các nguyên tố vi lượng, trong đó... Александрова, 1980; Hội Khoa học Đất Việt Nam, 2000) Có thể chia chất hữu cơ của đất làm 2 phần: những tàn tích hữu cơ chưa bị phân giải (rễ, thân, lá cây, xác động vật) vẫn giữ nguyên hình thể và những chất hữu cơ đã được phân giải Phần hữu cơ sau có thể chia thành 2 nhóm: nhóm hợp chất hữu cơ chưa phải mùn và nhóm các hợp chất mùn Nhóm hữu cơ chưa phải mùn gồm những hợp chất có cấu tạo đơn giản hơn như: . tài 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. 3.6.1. Đề xuất các mô hình cải thiện chất hữu cơ trên đất xám tỉnh Bắc Giang 123 vi 3.6.2. Các giải pháp cải thiện chất hữu cơ trên đất xám tỉnh Bắc Giang 124 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ. 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