QUẢN LÝ DINH DƯỠNG TỔNG HỢP

Quản lý dinh dưỡng cho một đối tượng cây trồng nào đó là các hoạt động của nông dân trong việc bón phân cho cây trồng. Ở Việt Nam, người ta thường nói bón phân theo 4 đúng: Đúng lúc, đúng cách, đúng liều lượng và đúng loại phân. Mục đích của việc quản lý dinh dưỡng là cung cấp dinh dưỡng cho cây trồng để đạt năng suất tối ưu nhất, nhằm giảm thiểu ô nhiễm ở mức thấp nhất (do chảy tràn xuống sông, suối, ao, hồ và thấm sâu xuống gây ô nhiễm nguồn nước ngầm) mà vẫn cải thiện và duy trì được độ phì của đất.

Ch 2

Quản lý dinh dưỡng tổng hợp

2.1 Nhu cầu dinh dưỡng, sự cung

Thu nhận và mất mát do N canh tác

Khi trồng cây, N thường giảm đi

Kết quả là do sự oxid hóa chất hữu cơ

trong đất, nhất là phá vỡ đất thảo nguyên Bắc Mỹ

Vùng Saskatchewan có mưa ít, đất mặt có lượng N giảm từ 0,37 xuống 0,25% trong

22 năm canh tác, mất đi hàng năm 112 kg N/ha/năm, trong đó cây hút đi 36

kg/ha/năm

Vùng Kansas, đất mặt 0-18 cm có lượng N giảm từ 0,23 xuống 0,13% trong 30 năm

canh tác liên tục, nhưng canh tác thêm 30 năm nữa thì lượng N giảm là 0,12%

Bón phân vô cơ N thường có lượng đạm giảm theo từng năm

Bón phân hữu cơ tăng lượng N năm sau

trong đất

Sự thay đổi về thu nhận và mất mát N thay đổi theo hàm số mũ với thời gian Phương trình có thể diễn tả là:

dN/dt = A - rN hay là

rN = A –(A – rNo )e-rt

Trong đó: N là khối lượng N trong đất

A là lượng N bồi đắp hàng năm

r là tỉ lệ N được khoáng hóa hàng

năm

N o là lượng N ban đầu trong đất

r: tỉ lệ N khoáng hóa trong đất (1-3%) nhưng

giảm dần theo thời gian, nhưng tăng khi cung cấp nguyên liệu thực vật

Thu nhận và mất mát N ảnh hưởng lớn đến kinh tế và nông nghiệp thế giới

- Mất nitrate và nitrous oxide ảnh hưởng

môi trường

- Mất do khoáng hóa hợp chất N hữu cơ

thành ammonium và nitrate, với cách thức như là cung cấp phân đạm vào đất

N mất đi từ đất do các nguyên nhân:

- Cây hấp thu và thường tăng năng suất

khi lượng N cao Lưu ý cây lấy đạm nhưng bồi hoàn cho đất bằng lá rụng, rễ cây, chất tiết, rơm rạ, hoặc từ chăn thả

- Do trực di nitrate khoảng 200 kg/ha/năm trên lúa mì

- Do bay hơi dạng ammonia, dinitrogen,

nitrous oxide

Lân trong đất thường khoảng 1200 µg/g.Đất đỏ nhiều lân hơn đất từ đá granite

Lân thường chứa nhiều ở tầng đất mặt

- Vùng đất không canh tác, đất mặt nhiều lân hơn do lá cây rụng xuống

Sa cấu đất ảnh hưởng đến quá

trình hấp thu phosphate theo

phương trình:

Q = aB(Co – Cr)f(Dt/Ba2)

Trong đó a là bán kính của vùng rễ,

B là khả năng đệm của đất, D là hệ

nồng độ phosphate trong dung dịch,

Cr là nồng độ phosphate trong

vùng rễ

Lân dạng khoáng trong đất là apatite

thường rất ít hoà tan

Đất hấp thu lân nhanh và sau đó chậm lại

pH thích hợp là 3-5 và thấp hơn so với pH cao

Phosphate hữu hiệu cho cây:

khi hoà tan trong dung dịch khoảng 10-5M, chứa 6 cm nước ở đất mặt 30 cm, sẽ có 0,2

kg P/ha trong dung dịch

Cây trồng cần khoảng 20-40 kg P/ha Rễ

hấp thu lân qua quá trình khuếch tán (5 mm trong 1 tuần)

Phân lân được cây hấp thu khoảng 5-25 % bón 1 lần ở dạng phosphate tan trong

nước

Dư lượng phosphate được dùng cho mùa sau

2.1.3 Dinh dưỡng K (potassium)

chứa khoảng 0,01-4% trong đất

Lượng K trao đổi (kích thước như

ammonium khoảng 0,29 – 0,27 nm) giúp

cây hấp thu nhanh

Lượng K không trao đổi tuỳ vào khả năng hút của rễ cây, và đất tùy vào số lượng sét, hàm lượng K trong sét, số lượng K bón

trước đó bị cố định

Sự biến động của K trong các loại đất kiềm, trung tính hay acid có thể được biểu diễn

ak là nồng độ hữu hiệu của K, aCa là nồng

độ hữu hiệu của Ca

Khi bón phân vào đất, một số K bị cố định trong đất khô

Trên đất trung tính, K thường bị cố định

nhiều hơn khi bón nhiều vôi Có thể là

trong đất acid có nhiều polymer của

hydroxy Al nằm trong giữa các lớp sét

Nếu bón vôi để có pH trên 6, Al bị thay thế bởi Ca và khoảng cách các lớp sét trong

mở rộng, và làm cho K bị phóng thích hay

cố định tùy vào lượng K hiện có

2.2 Sử dụng nguồn dinh dưỡng vô cơ

và hữu cơ

2.2.1 Chất hữu cơ và phục hồi đất

- Cung cấp chất dinh dưỡng, chất hữu cơ

làm giảm trực di (leaching), nitrit hóa và các dạng cố định

- Nguồn cung cấp chất hữu cơ: phân xanh, rơm rạ, dư thừa thực vật, vỏ cà phê, phân chuồng

Phân chuồng số lượng chưa đủ cung cấp.Nhưng trồng 1 vụ cây phân xanh, có thể

kiến tạo chất hữu cơ bền vững

Cây phân xanh họ đậu chôn vùi vào đất,

tăng nguồn đạm

Một số đồng cỏ như clover (thu hạt) cũng tăng chất hữu cơ, cung cấp đạm do rễ nhỏ mọc trong đất

Hỗn hợp đồng cỏ họ đậu/cỏ lá nuôi chăn thả (grazing) thích hợp cung cấp chất hữu

cơ

Rơm rạ là nguồn cung cấp chất hữu cơ tốt, nhưng chậm phân hũy nhất là vào mùa

đông ở Úc: không đủ ẩm độ do đó dễ tích lũy mầm bệnh từ đất

Bắc NSW và Queensland nhiều mưa, rãi

rơm rạ trên mặt đất để chống xói mòn

Bảng 2.1 Bốn giai đoạn phân bón ảnh hưởng canh tác bền vững

Vai trò và sử

dụng

dinh dưỡng đất Hệ thống canh tác Độ phì đất Phân bón thêm vào Năng suất

1.a Khai thác tận dụng và phục hồi suy giảm không giảm

1.b Sử dụng hệ thống sử dụng

duy trì khả năng hiện

có không

2 Thay thế

duy trì ổn định với cây cải thiện đất duy trì qua thay thế cung cấp phân bón cho mất mát Tạo cân bằng ổn định

3 Tăng dinh

dưỡng

hệ thống chuỗi cây trồng

ổn định tăng nhờ cải thiện đất

phân chia phân bón để cung cấp

chất dinh dưỡng tối hảo cho cây

Tăng dần đến năng suất cao

4 Thay thế Hệ thống tự do tối ưu hay thay thế kết hợp dinh dưỡng tối hảo Năng suất cao

2.2.2 Sử dụng nguồn dinh dưỡng vô cơ

Luật phân bón, Iowa Fertilizer Law (Chapter 200),

Định nghĩa phân bón: bất kỳ hợp chất chứa 1 hay nhiều chất dinh dưỡng cây trồng sử dụng cho

cây có giá trị tăng trưởng cây trồng”

Phân bón đảm bảo: “ thành phần tối thiểu dinh

dưỡng đăng ký: tổng nitrogen (N), phosphorus

hữu hiệu(P) hay P 2 O 5 hay cả hai, potassium hòa tan(K) hay K 2 O hay cả hai."

Qui định Fertilizer and Agricultural Lime Rule

(Chapter 43), ngoài 3 nguyên tố N, P, and K cần có: calcium, magnesium, sulfur, boron, chlorine, cobalt, copper, iron, manganese, molybdenum, sodium, and zinc

Khi chế biến phân hỗn hợp, tổng số N tổng số, lân hữu hiệu ,P 2 O 5 , và K hoà tan K 2 O phải trên

20%

Dưới tiêu chuẩn này không được sản xuất.

Tiêu chuẩn này không áp dụng cho phân bón lá

Thành phần dinh dưỡng tối thiểu trong phân bón

2.3 Chiến lược quản lý phân bón

Phân lân:

- Đáp ứng của đất với phosphate

- Hiểu khi nào cắt giảm mức duy trì

để sử dụng hiệu quả phân lân

- Mức lân tích lũy do bón lân

khoảng 200 kg/ha trên đất nặng

xem như “mức duy trì”

(maintenance level)

Phân đạm:

- Sử dụng N với lượng ít hơn lân.

- Dạng sử dụng là ammonium trong

phức chất trao đổi cation, nitrate từ

dung dịch hòa tan.

- Lượng mưa tăng và trồng cây liên tục, lượng đạm bón tăng

Mưa 400-450 mm: 30-40 kg N/ha cho

ngũ cốc

Trên 450 mm:40-60 kg/ha

Phân S: lưu huỳnh

- S làm giảm pH nhưng tăng hấp thu lân, Mn và

Zn Sulphate trực di dễ dàng trong đất cát và

mưa nhiều (> 500 mm), nhưng giảm ở đất nặng.

S mất đi qua dạng hơi như mùi hành (onion).

S vô cơ dạng sulphate hòa tan nhanh cho cây hấp thu

S hữu cơ có trong hợp chất hữu cơ từ xác bả thực động vật

2.4 Tương tác dinh dưỡng và bệnh

- N cao tăng bệnh powdery mildew và rỉ sắt

- thiếu Zn tăng bệnh Crown rot (F grarmineaum)

và Root rot (Rhizoctonia)

- Copper và Zn hạn chế Take –all

- Copper và Mn ức chế mạnh powdery mildew

và rỉ sắt

- P có thể cải thiện tính kháng

- Zn và nickel hạn chế bệnh rỉ sắt

2.5 Chiến lược phân bón và giống thích nghi

tốt

- Thiếu Copper làm giảm năng suất vì tăng bất dục đực lúa mì

- Copper, Zn và Mn áp dụng có hiệu quả tăng

năng suất lúa tiểu mạch (rye)

- Bón vi lượng trong đất sâu 5-7 cm vì rễ cạn

- Kiểu gene bền vững: hấp thu dinh dưỡng?

2.6 DUY TRÌ NGUỒN TÀI NGUYÊN

Thời đại bảo tồn hay sử dụng đất cân đối

Các hoạt động liên quan cần hỗ trợ

chính sách qua tài chính trước khi áp dụng phương pháp sản xuất bảo tồn đất:

- Hỗ trợ tài chính để nâng cấp bền vững đất khác với sử dụng ngắn hạn.

- Hướng dẫn duy trì các vùng đất không được sử dụng theo luật, quản lý sử dụng đất đáp ứng cho cộng đồng

- Chi phí khai thác phải được hoàn trã vì làm giảm đi sản xuất và giá sản phẩm gia tăng Sức ép kinh tế thị trường cần duy trì nguồn tài nguyên đất đảm bảo sinh thái

xã hội

Thoái hoá đất

Thoái hóa đất là từ tập hợp diễn tả sự mất sản lượng do xói mòn đất, tăng mặn hóa, mất đi cấu trúc đất.

- Đất mặt chứa hữu cơ thường dưới 25 cm cho các vùng canh tác (Úc).

- Mưa bào mòn đất và các vùng hình thành đất mới vài cm hàng ngàn năm.

- Các vùng cảnh quan nguyên thủy ít xói mòn.

Tác động của xói mòn do nước và gió ảnh

hưởng nghiêm trọng đến đất và một phần do

con người

Quá trình xói mòn do nước

- Quá trình xói mòn tạo nên cảnh quan

ngày nay

- Xói mòn do mưa hay bão (erosivity)

- Xói mòn đất (erodibility) tuỳ thuộc vào loại đất, độ dốc, cây che đất, ẩm độ và độ dẽ

chặt của đất

Quá trình xói mòn do nước có 3 bước:

- Cục đất bị bể do mưa rơi trên mặt, tách phân tử đất ra khỏi khối đất

- Vật liệu gắn với đất bị di chuyển

- Khối đất tan rã Mưa với các hạt đồng

đều rơi trên bề mặt như nhau nên gây ra

xói mòn đều và bằng mặt Dòng nước chảy theo các đường rãnh và đất gồ ghề

Nước mưa to có thể cuốn trôi sỏi đá 10

mm đường kính khi các hạt này chìm trong nước

Quá trình xói mòn phân thủy (rally) do:

- dòng nước nhỏ từ rạch, suối làm sụp lở đất đá

- Các rảnh này càng ngày càng lớn và sâu

- Thác nước chảy xuống với thể tích và tốc

độ chảy tràn gây ra xói mòn nhiều hơn

Quản lý xói mòn do nước:

- Kỹ thuật cơ học: ngăn dòng nước bằng dường đồng mức, giữ dòng nước chảy

2.6.2 Xói mòn do gió

- Xuất hiện trên đất cát rời rạc

- Gió cuốn trôi đất cạnh gốc cây và các vùng nhiều cát, đá

- Một phần do xói mòn nhẹ trên mặt đất

- Gió mang cát gây tổn thương mặt lá

Có 3 loại xói mòn do gió:

- Di chuyển phân tử đất do gió

(saltation) có thể bay thành đám bụi

Kiểm soát xói mòn do gió:

- Trồng cây để giữ đất trong mùa gió

mạnh như đai rừng chắn gió

- Che phủ đất bằng rơm rạ hay cây nhỏ

2.6.3 Mặn hóa (salinity)

- Xảy ra ở vùng đá nhiều cát hay đất với hàm

lượng muối cao và do tốc độ bốc hơi nhanh

- Chảy tràn (run-off) mang muối xuống vùng thấp

và đậm đặc do bốc hơi ở các hồ nước.

- Biểu hiện là cây chết, tích lũy lớp váng màu

trắng (white crust) trên mặt đất

- Các cây bụi chịu mặn sống được ở các vùng

này

Các vùng biển mặn là nơi xảy ra quá trình mặn hóa tự nhiên được xem như là nhiễm mặn sơ

cấp

- Nhiễm mặn sơ cấp: các vùng biển mặn là nơi xảy ra quá trình mặn hóa tự nhiên

- Nhiễm mặn thứ cấp:

+ do dẫn nước: dẫn nước ít hay vùng khô

thường nhiều muối, sự nhiễm muối thường là ở chân đồi trên nhiều vùng đất khác nhau.

+ phá rừng làm mất cây, nước ngầm dâng lên cùng muối tích lũy gọi là xông muối (salt

effluxion) Qua chu kỳ nối tiếp khô và ướt, xông muối gây ra nồng độ muối cao làm chết cây

+ Đất nặng có thể cho nước thấm qua nhưng muối không thể trực di xuống tầng dưới

Đất kiềm gây mặn hóa đất

Kiểm soát mặn hóa:

- Trồng cây lâu năm rễ sâu.

- Xây kênh thoát đan nhau đến tầng sét chứa muối để nước cuốn trôi muối qua nơi thấp hơn

2.6.4 Trượt đất (Land slip)

- Sự di chuyển khối đá, đất xuống vùng độ dốc thấp.

- Sự trượt đất ảnh hưởng đến đường đồng mức.

- Nếu đất mới trượt, đất trơ trọi phía trên bị trôi đi.

Nếu đất trượt từ lâu, cây mọc theo 1 góc trượt của đất.

- Trượt đất xuất hiện thường do tầng đất dưới chứa sét hoặc các vật liệu dưới bề mặt đất làm trắc diện đất trôi đi khi mưa tạo bảo hòa đất

Trượt đất xuất hiện nhiều trong mùa mưa với

lượng mưa lớn.

- Vùng đất dốc đứng trượt đất lớn

- Phá rừng nhiều đất trượt nhiều

Những thoái hoá đất khác do:

- giảm cấu trúc đất: đất tan vỡ

- giảm hoạt tính trong đất: thiếu chất hữu cơ

- tăng acid đất: cần tăng pH bằng vôi, thạch cao

Vấn đề cần giải quyết

1 Thay đổi về thu nhận và mất mát N cho thấy cần áp

dụng phân N cho cây như thế nào?

2 Giải quyết dư lượng phosphate?

3 Khi chế biến phân hỗn hợp hóa học, cần chú ý điều gì?

4 Ý nghĩa của tương quan thành phần dinh dưỡng trong đất cho cây trồng?

5 Ý nghĩa của qui hoạch cây trồng?

6 Tác hại của xói mòn và mặn hóa, biện pháp giải quyết?

7 Phát triển kinh tế thị trường cần duy trì nguồn tài nguyên đất đảm bảo sinh thái xã hội, cho thí dụ tại Việt Nam