Nghiên cứu sự biến động của vi sinh vật có ích trong đất và sâu hại chính dưới tác động của bón phân hữu cơ vi sinh và một số biện pháp kỹ thuật canh tác trên giống chè LDP1 tại Phú Thọ (Luận án tiến sĩ)

Nghiên cứu sự biến động của vi sinh vật có ích trong đất và sâu hại chính dưới tác động của bón phân hữu cơ vi sinh và một số biện pháp kỹ thuật canh tác trên giống chè LDP1 tại Phú ThọNghiên cứu sự biến động của vi sinh vật có ích trong đất và sâu hại chính dưới tác động của bón phân hữu cơ vi sinh và một số biện pháp kỹ thuật canh tác trên giống chè LDP1 tại Phú ThọNghiên cứu sự biến động của vi sinh vật có ích trong đất và sâu hại chính dưới tác động của bón phân hữu cơ vi sinh và một số biện pháp kỹ thuật canh tác trên giống chè LDP1 tại Phú ThọNghiên cứu sự biến động của vi sinh vật có ích trong đất và sâu hại chính dưới tác động của bón phân hữu cơ vi sinh và một số biện pháp kỹ thuật canh tác trên giống chè LDP1 tại Phú ThọNghiên cứu sự biến động của vi sinh vật có ích trong đất và sâu hại chính dưới tác động của bón phân hữu cơ vi sinh và một số biện pháp kỹ thuật canh tác trên giống chè LDP1 tại Phú ThọNghiên cứu sự biến động của vi sinh vật có ích trong đất và sâu hại chính dưới tác động của bón phân hữu cơ vi sinh và một số biện pháp kỹ thuật canh tác trên giống chè LDP1 tại Phú Thọ

VŨ NGỌC TÚ

NGHIÊN CỨU SỰ BIẾN ĐỘNG CỦA VI SINH VẬT

CÓ ÍCH TRONG ĐẤT VÀ SÂU HẠI CHÍNH DƯỚI TÁC ĐỘNG CỦA BÓN PHÂN HỮU CƠ VI SINH VÀ MỘT SỐ BIỆN PHÁP KỸ THUẬT CANH TÁC TRÊN

GIỐNG CHÈ LDP1 TẠI PHÚ THỌ

LUẬN ÁN TIẾN SĨ SINH HỌC

THÁI NGUYÊN - 2019

VŨ NGỌC TÚ

NGHIÊN CỨU SỰ BIẾN ĐỘNG CỦA VI SINH VẬT

CÓ ÍCH TRONG ĐẤT VÀ SÂU HẠI CHÍNH DƯỚI TÁC ĐỘNG CỦA BÓN PHÂN HỮU CƠ VI SINH VÀ MỘT SỐ BIỆN PHÁP KỸ THUẬT CANH TÁC TRÊN

GIỐNG CHÈ LDP1 TẠI PHÚ THỌ

Ngành: Sinh thái học

Mã số: 9420120

LUẬN ÁN TIẾN SĨ SINH HỌC

Người hướng dẫn: 1 PGS.TS Nguyễn Văn Toàn

2 PGS.TS Lê Tất Khương

THÁI NGUYÊN - 2019

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 kì học vị nào

Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận án đã được cám ơn, các thông tin trích dẫn trong luận án này đều được chỉ rõ nguồn gốc

Thái Nguyên, ngày tháng năm 2019

Tác giả

Vũ Ngọc Tú

LỜI CẢM ƠN

Tác giả xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới các thầy hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Văn Toàn và PGS.TS Lê Tất Khương, những người thầy đã tận tình hướng dẫn trong suốt thời gian làm nghiên cứu và viết luận án để tác giả có thể hoàn thành được bản luận án này

Xin trân trọng cảm ơn các đồng nghiệp tại Viện Khoa học kĩ thuật nông lâm nghiệp miền núi phía Bắc đã tạo điều kiện giúp đỡ trong quá trình thực hiện các thí nghiệm nghiên cứu

Xin trân trọng cảm ơn tập thể thầy cô giáo tại Khoa Sinh học, Phòng Đào tạo, Trường Đại học Sư phạm - Đại học Thái Nguyên đã nhiệt tình giúp đỡ trong suốt thời gian học tập tại Trường

Xin được gửi lời cảm ơn tới gia đình và bạn bè, những người luôn quan tâm, động viên và khích lệ để tác giả có thể hoàn thành luận án này

Tác giả xin trân trọng cảm ơn!

Thái Nguyên, ngày tháng năm 2019

Tác giả luận án

Vũ Ngọc Tú

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT iv

DANH MỤC CÁC BẢNG v

DANH MỤC CÁC HÌNH vi

MỞ ĐẦU 1

1 Tính cấp thiết của đề tài 1

2 Mục tiêu nghiên cứu 2

3 Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài 2

4 Đóng góp mới của đề tài 3

Chương 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 4

1.1 Cây chè 4

1.1.1 Nguồn gốc, phân loại và phân bố 4

1.1.2 Tầm quan trọng về mặt kinh tế của cây chè 5

1.1.3 Tình hình sản xuất và tiêu thụ chè trên thế giới và Việt Nam 6

1.1.4 Mô tả về cây chè sử dụng trong nghiên cứu và điều kiện tự nhiên vùng nghiên cứu 7

1.1.5 Hệ sinh thái trong vườn chè 9

1.2 Cơ sở khoa học của đề tài nghiên cứu 10

1.2.1 Cơ sở khoa học của việc nghiên cứu sự biến động của vi sinh vật có ích trong đất 10

1.2.2 Cơ sở khoa học của việc nghiên cứu sự biến động của sâu hại chính trên chè dưới tác động của bón phân 12

1.2.3 Cơ sở khoa học của việc xác định kĩ thuật canh tác cho chè 14

1.2.4 Cơ sở khoa học của việc xác định phân bón chè 16

1.3 Tình hình nghiên cứu về phân bón hữu cơ, các kĩ thuật canh tác (tủ gốc, kĩ thuật hái và cây che bóng) trên thế giới 19

1.3.1 Ảnh hưởng của phân bón hữu cơ đến sự biến động của vi sinh vật có ích

trong đất và sâu hại chính ở một số loại cây trồng và cây chè 19

1.3.2 Ảnh hưởng của các kĩ thuật canh tác (tủ gốc, kĩ thuật hái và cây che bóng) đến sự biến động của vi sinh vật có ích trong đất và các sinh vật hại chính ở cây chè 26

1.4 Tình hình nghiên cứu về phân bón hữu cơ và các kĩ thuật canh tác ở nước ta 32

1.4.1 Ảnh hưởng của phân bón hữu cơ đến sự biến động của vi sinh vật có ích trong đất và sâu hại chính ở một số loại cây trồng và cây chè 32

1.4.2 Những nghiên cứu về ảnh hưởng của các kĩ thuật canh tác đến đến sự biến động của vi sinh vật có ích trong đất và sâu hại chính trên chè ở nước ta 36

1.5 Luận giải những vấn đề cần đặt ra nghiên cứu 42

Chương 2: VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 45

2.1 Vật liệu nghiên cứu 45

2.2 Phạm vi nghiên cứu của đề tài 46

2.3 Địa điểm và thời gian nghiên cứu 46

2.4 Nội dung nghiên cứu 46

2.5 Phương pháp nghiên cứu 47

2.5.1 Nghiên cứu ảnh hưởng của lượng bón phân hữu cơ vi sinh đến sự biến động của VSV có ích trong đất trồng chè và sự biến động của sinh vật hại chính trên chè 47

2.5.2 Nghiên cứu ảnh hưởng của các vật liệu tủ gốc đến sự biến động của VSV có ích trong đất 53

2.5.3 Nghiên cứu ảnh hưởng của phương thức hái đến sự biến động của sinh vật hại chè và năng suất, chất lượng chè 53

2.5.4 Nghiên cứu ảnh hưởng của cây che bóng đến sự biến động của sinh vật hại chè và sự phát triển của cây chè 54

Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 56

3.1 Ảnh hưởng của lượng bón phân hữu cơ vi sinh đến sự biến động của VSV trong đất trồng chè và sự biến động của sinh vật hại chính trên chè tại Phú Thọ 56

3.1.1 Thành phần lý hóa tính của đất trồng chè 56

3.1.2 Ảnh hưởng của lượng bón phân hữu cơ vi sinh đến sự biến động của VSV trong đất trồng chè 58

3.1.3 Ảnh hưởng của lượng bón phân hữu cơ vi sinh đến sự biến động của sinh vật hại chè 65

3.1.4 Ảnh hưởng của bón phân hữu cơ vi sinh đến thành phần lý hóa tính của đất trồng chè 84

3.1.5 Ảnh hưởng của lượng bón phân hữu cơ vi sinh đến các yếu tố cấu thành năng suất chè 87

3.2 Ảnh hưởng của các vật liệu tủ gốc chè tạo chất hữu cơ cho đất đến sự biến động của VSV có ích trong đất 89

3.2.1 Ảnh hưởng của các vật liệu tủ gốc đến thành phần VSV tổng số trong đất 89

3.2.2 Ảnh hưởng của các vật liệu tủ gốc đến sự đa dạng VSV trong đất 94

3.3 Ảnh hưởng của phương thức hái đến sự biến động của sinh vật hại chè và năng suất, chất lượng chè 96

3.3.1 Ảnh hưởng của phương thức hái chè đến diễn biến sâu hại chính 96

3.3.2 Ảnh hưởng của phương thức hái đến các yếu tố cấu thành năng suất chè 101

3.3.3 Ảnh hưởng của phương thức hái đến chất lượng nguyên liệu chè 102

3.4 Nghiên cứu ảnh hưởng của cây che bóng đến sự biến động của sinh vật hại chè và sự phát triển của cây chè 103

3.4.1 Ảnh hưởng của cây che bóng đến một số sâu hại chính trên chè 104

3.4.2 Ảnh hưởng của cây che bóng đến thành phần cơ giới búp chè 111

3.4.3 Ảnh hưởng của cây che bóng đến các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất chè 112

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 115

Kết luận 115

Kiến nghị 116

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN 117

TÀI LIỆU THAM KHẢO 118

PHỤ LỤC

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

C/N Cacbon / nitơ

CEC Cation Exchange Capacity (Khả năng trao đổi cation)

CFU Colony-Forming Units (Đơn vị hình thành khuẩn lạc)

PPM Parts Per Million (Phần triệu)

PTNT Phát triển nông thôn

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 3.1: Tính chất lý học của đất khu thí nghiệm (tầng 0 - 20cm) 57 Bảng 3.2: Tính chất hoá học đất khu thí nghiệm (tầng 0 - 20cm) 57 Bảng 3.3: % chủng VSV được đánh giá hoạt tính sinh học (sau 240 ngày) 61 Bảng 3.4: Tính đa dạng vi sinh vật đất trồng chè khi bón phân hữu cơ (thời

gian phân tích: sau 240 ngày bón phân) 62 Bảng 3.5: Thành phần vi sinh vật đất và sự phân bố của chúng trong các

công thức bón phân hữu cơ vi sinh khác nhau (thời gian lấy mẫu phân tích: 240 ngày sau bón phân) 63 Bảng 3.6: Thành phần sâu hại chè tại Phú Thọ 66 Bảng 3.7: Thành phần thiên địch sâu hại chè tại Phú Thọ 68 Bảng 3.8: Mối quan hệ giữa rầy non và rầy trưởng thành và tỷ lệ búp chè bị

hại trên chè LDP1 tại Phú Thọ (trung bình 3 năm, 2013-2015) 72 Bảng 3.9: Khối lượng búp chè bị hại ở các cấp độ khác nhau 75 Bảng 3.10: Thành phần thiên địch trên nương chè thí nghiệm (2014) tạiPhú Thọ 76 Bảng 3.11: Diễn biến mật độ xuất hiện thiên địch trên chè LDP1 tại Phú Thọ

(con/khay) 77 Bảng 3.12: Biến động mật độ rầy xanh trong các năm 2013-2015 79 Bảng 3.13: Sự biến động mật độ bọ trĩ hại chè LDP1 qua các năm 2013-

2015 (con/búp) 81 Bảng 3.14: Khối lượng búp chè bị hại ở các cấp độ khác nhau (năm 2014) 82 Bảng 3.15: Thành phần thiên địch trên nương chè thí nghiệm (2014) tại Phú Thọ 83 Bảng 3.16: Tính chất lý học của đất trước và sau khi bón phân hữu cơ vi

sinh sau ba năm thí nghiệm 85 Bảng 3.17: Tính chất hóa học của đất trước và sau khi bón phân hữu cơ vi

sinh sau ba năm thí nghiệm 86 Bảng 3.18: Ảnh hưởng của lượng bón phân hữu cơ vi sinh đến các yếu tố

cấu thành năng suất chè LDP1 87 Bảng 3.19: Mật độ vi khuẩn tổng số trước và sau khi tủ gốc 90 Bảng 3.20: Mật độ xạ khuẩn tổng số trước và sau khi tủ gốc 90

Bảng 3.21: Mật độ nấm ở các mẫu phân tích (Đơn vị: CFU/g đất) 91

Bảng 3.22: % chủng VSV được đánh giá hoạt tính sinh học (sau 180 ngày) 92

Bảng 3.23: Đa dạng thành phần vi sinh vật và sự phân bố trong các loại đất trồng chè sử dụng các vật liệu tủ gốc khác nhau (thời gian theo dõi: sau 180 ngày) 94

Bảng 3.24: Ảnh hưởng của các kỹ thuật hái đến sâu hại chính trên chè 96

Bảng 3.25: Kết quả phân tích các yếu tố cấu thành năng suất giống LDP1 theo các công thức hái khác nhau 101

Bảng 3.26: Kết quả đánh giá chất lượng nguyên liệu chè LDP1 ở các công thức hái 102

Bảng 3.27a: Diễn biến phát sinh rầy xanh hại chè (con/khay) 104

Bảng 3.27b: Sự khác nhau về mật độ rầy xanh hại trên các thí nghiệm (con/khay) 105

Bảng 3.28a: Diễn biến phát sinh bọ trĩ hại chè qua các tháng (con/búp) 106

Bảng 3.28b: Sự khác nhau về mật độ bọ trĩ hại chè trên các thí nghiệm (con/búp) 107

Bảng 3.29: Tỷ lệ búp chè bị hại (%) qua các tháng theo dõi 107

Bảng 3.30a: Diễn biến mật độ nhện đỏ trên các thí nghiệm (con/lá) 108

Bảng 3.30b: Mật độ của nhện đỏ trên các thí nghiệm (con/lá) 109

Bảng 3.31: Thành phần nhóm thiên địch đã xác định được trên chè 110

Bảng 3.32: Kết quả phân tích thành phần cơ giới búp chè giống LDP1 (1 tôm 3 lá) 111

Bảng 3.33: Kết quả phân tích các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất chè 113

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1: Cây chè được trồng ở các vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới Màu

xanh trên bản đồ chỉ ra vùng trồng chè chính trên thế giới 5

Hình 1.2: Một số sinh vật hại trên chè 13

Hình 3.1: Ảnh hưởng của phân bón hữu cơ vi sinh đến mật độ vi khuẩn tổng số 59

Hình 3.2: Mật độ xạ khuẩn tổng số trong các mẫu đất 60

Hình 3.3: Biến động mật độ rầy xanh qua các tháng trong các năm 2013-2015 (con/khay) 71

Hình 3.4: Sự biến động mật độ bọ trĩ hại chè qua các tháng trong các năm 2013-2015(con/búp) 74

Hình 3.5: Diễn biến mật độ rầy xanh theo tháng ở các công thức hái khác nhau 97

Hình 3.6: Diễn biến mật độ bọ trĩ theo tháng 98

Hình 3.7: Diễn biến tỷ lệ búp chè bị hại bởi bọ xít muỗi theo tháng 99

Hình 3.8: Diễn biến mật độ nhện đỏ theo tháng 100

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Trà là một trong những đồ uống được tiêu thụ nhiều nhất trên thế giới và

được sản xuất từ lá của cây chè (Camellia sinensis) Sự sinh trưởng và phát triển

của cây chè, chất lượng chè nguyên liệu cũng như chè thành phẩm ngoài việc phụ thuộc vào yếu tố giống còn phụ thuộc rất nhiều vào các yếu tố môi trường và các biện pháp kỹ thuật canh tác như như bón phân, tủ gốc, hái,

Việc bón phân hữu cơ, đặc biệt là phân hữu cơ vi sinh sẽ cung cấp nguồn dinh dưỡng cho cây và bổ sung vi sinh vật đất [40] Một trong những chức năng quan trọng của vi sinh vật đất là chuyển hóa chất hữu cơ trong đất và tham gia vào các chu trình chuyển hóa các bon, đạm, lân, [56], từ đó cung cấp dưỡng chất cho cây trồng Ngoài ra, việc bón phân hữu cơ còn làm giảm sự tấn công của côn trùng gây hại trên cây trồng [73], [128] do dinh dưỡng được giải phóng dần dần thông qua các hoạt động của vi sinh vật, vì vậy thực vật có được dinh dưỡng cân bằng hơn, qua đó tăng sức đề kháng đối với sinh vật hại [54]

Ngoài bón phân, các biện pháp canh tác như tủ gốc, hái và trồng cây che bóng cũng tác động đến sinh trưởng của cây chè và ảnh hưởng đến chất lượng nguyên liệu búp chè Che phủ đất hay tủ gốc giúp giảm sự phát triển của cỏ dại, bảo

vệ độ ẩm của đất bằng cách giảm lượng nước bốc hơi, bảo vệ đất khỏi sự xói mòn [48], giảm biến động của nhiệt độ đất [6] và tăng chất hữu cơ do đó thường làm tăng sự phát triển của cây [158] Hái chè vừa là thao tác thu hoạch cũng là biện pháp

kĩ thuật có ảnh hưởng lớn đến năng suất và chất lượng búp chè [31] Một số nghiên cứu chỉ ra rằng kĩ thuật hái chè có ảnh hưởng đến sự sinh trưởng, bộ tán, diện tích búp non trên cây, do đó ảnh hưởng gián tiếp đến mức độ phát sinh và gây hại của các sinh vật hại chè [16], [131] Mức độ gây hại của các sinh vật hại chè giảm đồng nghĩa với việc giảm lượng thuốc bảo vệ thực vật, qua đó nâng cao chất lượng chè Bên cạnh đó, việc trồng cây che bóng giúp cho cây chè sinh trưởng tốt hơn, tăng sản lượng chè, cải tạo đất và hạn chế sâu bệnh hại [126] Khi lá của cây che bóng bị rụng và thối rữa, chúng giải phóng chất dinh dưỡng và gốc chè ở tầng nông có thể hấp thụ chất dinh dưỡng Cây che bóng cũng được cho là biện pháp giúp giảm các vấn đề với một số sâu bệnh, đặc biệt là bọ trĩ [126]

Giống chè LDP1 sinh trưởng khoẻ, năng suất búp khá cao, có khả năng chống chịu với điều kiện bất lợi và sâu bệnh tốt Nguyên liệu từ giống chè LPD1 dùng được cho chế biến cả chè xanh và che đen với chất lượng tốt Hiện nay, diện tích trồng giống LDP1 khá lớn, chiếm 25% diện tích cả nước cũng như tỉnh Phú Thọ [160] Đất trồng chè ở Phú Thọ thuộc loại đất chua, dốc và tập quán bón nhiều phân vô cơ, ít bổ sung phân hữu cơ càng làm cho đất bị xói mòn, rửa trôi Sử dụng quá nhiều phân đạm có thể dẫn đến hàm lượng nitrat quá ngưỡng trong sản phẩm chè Ngoài ra, việc áp dụng các biện pháp kĩ thuật canh tác không phù hợp cũng có thể làm tăng sự phát sinh của các sinh vật hại dẫn tới sử dụng thuốc bảo vệ thực vật nhiều hơn Để góp phần nâng cao chất lượng sản phẩm chè nhằm hướng tới một nền

sản xuất chè bền vững và nâng cao giá trị cho ngành chè, "Nghiên cứu sự biến

động của vi sinh vật có ích trong đất và sâu hại chính dưới tác động của bón phân hữu cơ vi sinh và một số biện pháp kỹ thuật canh tác trên giống chè LDP1 tại Phú Thọ" là cần thiết để có thể đưa ra các giải pháp tích cực cho sản xuất chè ở

Phú Thọ nói riêng và cả nước nói chung

2 Mục tiêu nghiên cứu

- Xác định được tác động của phân bón hữu cơ vi sinh đến sự biến động của một số vi sinh vật có ích trong đất và sự phát sinh của một số sâu hại chính trên chè làm cơ sở cho việc bón phân hợp lý

- Xác định được ảnh hưởng của một số biện pháp kĩ thuật đến sự biến động của một số vi sinh vật có ích trong đất và sâu hại chính nhằm nâng cao năng suất và chất lượng chè, giảm sự phát sinh gây hại của các sinh vật hại

3 Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài

3.1 Ý nghĩa khoa học của đề tài

- Kết quả nghiên cứu về ảnh hưởng của phân bón hữu cơ vi sinh đến quần thể

vi sinh vật đất và sinh vật hại chè làm cơ sở cho việc xác định loại phân bón thích hợp cho vùng trồng chè hướng tới sản xuất chè chất lượng cao, an toàn và bền vững

- Kết quả nghiên cứu về kĩ thuật tủ gốc, thu hái và trồng cây che bóng trên chè làm cơ sở khoa học để hoàn thiện quy trình trồng chè nâng cao năng suất, chất lượng chè búp tươi

- Kết quả nghiên cứu có thể sử dụng làm tài liệu tham khảo cho công tác giảng dạy và nghiên cứu khoa học về chè

3.2 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài

Kết quả nghiên cứu đề tài bổ sung thông tin khoa học hoàn thiện quy trình trồng, thâm canh cho giống chè LDP1 giai đoạn sản xuất kinh doanh đang được trồng phổ biến tại vùng miền núi phía Bắc góp phần nâng cao năng suất, chất lượng nguyên liệu chè búp tươi

4 Đóng góp mới của đề tài

Từ những kết quả nghiên cứu đạt được đề tài có một số đóng góp mới cho khoa học đó là: (1) Cung cấp thông tin cụ thể về sự biến động của vi sinh vật và tăng chất lượng đất trồng chè dưới tác động của phân bón hữu cơ vi sinh; (2) Sử dụng tế guột để tủ gốc cho cây chè, số lượng vi khuẩn tổng số tăng nhanh, vật liệu tủ gốc được phân hủy nhanh chóng, do vậy giúp cải tạo đất trong thời gian ngắn; (3) Áp dụng phương thức hái chè bằng máy giúp tăng năng suất chè và giảm sự phát sinh gây hại của một số côn trùng gây hại trên chè như rầy xanh, bọ trĩ và bọ xít muỗi

Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU1.1 Cây chè

1.1.1 Nguồn gốc, phân loại và phân bố

Nguồn gốc

Theo Mondal, cây chè (Camellia sinensis L.) có nguồn gốc từ Đông Nam

châu Á, đặc biệt xung quanh các vùng đất của Đông Bắc Ấn Độ, Bắc Myanmar, Tây Nam Trung Quốc và Tây Tạng [112] Các cuộc khảo sát và nghiên cứu về tiến hoá của cây chè của các nhà khoa học Pháp, Hà Lan và Liên Xô ở nhiều vùng thuộc khu vực Đông Nam châu Á, bao gồm cả Việt Nam cũng kết luận rằng cây chè có

nguồn gốc từ vùng bắc Đông Nam Á cổ đại, trong khu vực mà nay là vùng Assam của

Ấn Độ, qua bắc Myanmar, Thái Lan, Lào, Việt Nam đến Vân Nam Trung Quốc Như

vậy, Việt Nam cũng là cái nôi của cây chè Camellia sinensis [35]

Phân loại

Cây chè trong hệ thống phân loại thực vật thuộc: Ngành hạt kín Angiospermae; Lớp song tử diệp Dicotyledonae; Bộ chè Theales; Họ chè Theaceae;

Chi chè Camellia; Loài Camellia sinensis

Camellia là chi lớn nhất và cũng là chi quan trọng nhất xét về mặt kinh tế

trong họ Theaceae với khoảng 250 loài [101] Chang và Bartholomew chia toàn bộ

chi Camellia thành 4 chi phụ (sub-genera) và 20 nhánh (section) [113] Loài quan trọng nhất trong chi Camellia là C sinensis và C assamica, những loài được dùng

để sản xuất chè

Phân bố

Có nguồn gốc từ khu vực Đông Nam châu Á, vì vậy cây chè phát triển mạnh

ở những vùng có khí hậu nóng và ẩm ướt với lượng mưa đều trong suốt cả năm Những nước trồng chè chính trên thế giới là: Trung Quốc, Ấn Độ, Nhật Bản, Đài Loan, Nepal, Sri Lanka, Indonesia, Malaysia, Việt Nam, Bangladesh (Châu Á), Cameroon, Mauritius, Kenya, Rwanda, Zimbabwe (Châu Phi), Argentina, Braxin (Nam Mỹ), Georgia, Iran và Thổ Nhĩ Kỳ (quanh biển Caspian và Biển Đen)

Hình 1.1: Cây chè đƣợc trồng ở các vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới Màu xanh

trên bản đồ chỉ ra vùng trồng chè chính trên thế giới

Nguồn: Internet

Ở Việt Nam, do điều kiện đất đai và khí hậu thích hợp nên cây chè được trồng rải rác ở hầu hết các tỉnh trung du và miền núi Ở miền Nam chè được trồng chủ yếu ở hai tỉnh Lâm Đồng và Gia Lai, ở miền Bắc là các tỉnh: Thái Nguyên, Phú Thọ, Tuyên Quang, Sơn La, Hà Giang, Yên Bái, Lào Cai

1.1.2 Tầm quan trọng về mặt kinh tế của cây chè

Chè là cây công nghiệp lâu năm, nhanh cho sản phẩm, hiệu quả kinh tế cao

và ổn định Chè trồng một lần có thể thu hoạch hàng chục năm hoặc lâu hơn nữa Chè là sản phẩm có thị trường ổn định, rộng lớn và ngày càng được mở rộng Chi

Camellia có tầm quan trọng về mặt kinh tế do lá non của cây C sinensis var sinensis và C sinensis var assamica được dùng để sản xuất chè Cây chè là cây chủ

lực của một số nước như Ấn Độ, Trung Quốc, Nhật Bản, Sri Lanka, Indonesia và một số nước ở châu Phi như Malawi, Kenya, [113] Trong số những loài hoang

dại, cây C japonica có giá trị kinh tế cao nhất do cây có hoa tuyệt đẹp Một số loài dại khác như C oleifera, C chekiangoleosa, C reticulata, C grijsii, C

vietnamensis, C crapnelliana và C gauchowensis được dùng để sản xuất dầu từ hạt

(dùng để nấu ăn và trong ngành dược phẩm ở Trung Quốc) Ngoài ra, lá chè có chứa catechin là chất chống oxy hoá mạnh, một số vitamin và một số chất được dùng trong ngành dược phẩm bao gồm xanthine, teophiline, teabromine, adenine, tearine và oleic acid [113], [118]

1.1.3 Tình hình sản xuất và tiêu thụ chè trên thế giới và Việt Nam

Sản xuất và tiêu thụ chè trên thế giới

Trong vòng 20 năm, diện tích trồng chè trên thế giới tăng từ 2563,75 nghìn

ha (năm 1991) lên 3.691,89 nghìn ha (2010) Sản xuất chè cũng theo xu hướng tăng trong giai đoạn này, từ 2.631,05 triệu kg lên 4.162,33 triệu kg [63] Đến 2015, sản lượng chè thế giới đã đạt 5,3 triệu tấn, trong khi mức tiêu thụ là 4,99 triệu tấn [168]

Có tới hơn 40 nước sản xuất chè thương mại [67] và theo dự báo của FAO nhu cầu tiêu thụ chè trên thế giới sẽ tiếp tục tăng Chỉ với riêng chè đen, nhu cầu tiêu thụ của thế giới sẽ đạt hơn 3,5 triệu tấn vào năm 2023 [60]

Tăng sản lượng chè trên thế giới là do tăng sản lượng ở các nước sản xuất chè lớn (Phụ lục1.1) Trung Quốc vẫn là quốc gia sản xuất chè lớn nhất với sản lượng 1,9 triệu tấn, chiếm hơn 38% tổng sản lượng thế giới, trong khi sản lượng của

Ấn Độ, nước sản xuất lớn thứ hai, cũng tăng lên 1,2 triệu tấn vào năm 2013 Sản lượng cũng tăng ở hai nước xuất khẩu lớn nhất, nơi sản xuất đạt 436.300 tấn ở Kenya và 343.100 tấn ở Sri Lanka Ngoài mức giảm của Việt Nam xuống còn 185.000 tấn, sản lượng của các nước sản xuất chính khác tăng: Indonesia đạt 152.700 tấn; Bangladesh đạt 66.200 tấn Các nhà sản xuất khác ở châu Phi tăng nhẹ: Burundi lên đến 8.800 tấn; Zimbabwe đến 8.500 tấn và Nam Phi đến 2.500 tấn

Tiêu thụ chè của thế giới tiếp tục tăng trong năm 2013 Tổng tiêu thụ chè tăng gần 5% trong năm 2013 lên 4,84 triệu tấn Nhu cầu tiêu thụ tăng mạnh ở Trung Quốc, tổng tiêu thụ đã tăng 9% trong năm 2013, đạt mức 1,61 triệu tấn, lớn nhất trên thế giới Tại Ấn Độ, mức tiêu thụ đã tăng 2,4% trong năm 2009 và 6,6% trong năm 2013 lên tới 1 triệu tấn (Phụ lục1.2)

Sản xuất và tiêu thụ chè ở Việt Nam

Việt Nam là nước xuất khẩu và sản xuất chè lớn thứ 5 thế giới với diện tích trồng chè khoảng hơn 100.000 héc ta và thu hút khoảng 2 triệu lao động Năm 2016,

cả nước có diện tích trồng chè là 133.400 ha với năng suất 86,9 tạ/ha, sản lượng chè nguyên liệu 1.025,2 nghìn tấn và xuất khẩu là 132.600 tấn [1]

Cả nước có khoảng hơn 500 cơ sở chế biến chè có công suất đạt > 500 nghìn tấn chè khô/năm, trong đó có khoảng 31 nhà máy có quy mô sản xuất lớn 30 tấn

búp tươi/ngày chiếm 47% công suất chế biến; 103 nhà máy có quy mô vừa công suất chế biến 10 đến 28 tấn búp tươi/ ngày chiếm 43%, còn lại là cơ sở chế biến nhỏ công suất từ 3 đến 5 hoặc 6 tấn búp tươi/ngày và các hộ chế biến nhỏ lẻ chiếm khoảng 10% tổng công suất chế biến

Về tiêu thụ, năm 2016, xuất khẩu chè của cả nước đạt 130 nghìn tấn, trị giá hơn 200 triệu USD [171] Thị trường xuất khẩu mở rộng tới gần 100 quốc gia, trong

đó Pakistan là thị trường Việt Nam xuất khẩu nhiều chè nhất, tiếp đến là Đài Loan, đứng thứ ba là Nga rồi Trung Quốc, Indonesia, Mỹ,… Theo Vinanet [171], trong 6 tháng đầu năm 2017 cả nước xuất khẩu 63.123 tấn chè các loại, thu về 97,45 triệu USD (Phụ lục 1.3); trong đó riêng tháng 6/2017 xuất khẩu 12.810 tấn, trị giá 21,43 triệu USD

Mục tiêu ngành chè Việt Nam năm 2017 là xuất khẩu chính ngạch đạt trên 150.000 tấn, thu về 250 triệu USD, đồng thời chiếm lĩnh được thị trường trong nước với sản lượng khoảng 50.000 tấn và doanh thu khoảng 10.000 tỷ đồng [171] Pakistan luôn dẫn đầu thị trường về tiêu thụ chè của Việt Nam, chiếm 19% trong tổng khối lượng chè xuất khẩu của cả nước và chiếm 25% trong tổng kim ngạch (đạt 12.088 tấn, tương đương 24,48 triệu USD) Đài Loan đứng thứ 2 về thị trường tiêu thụ chè của Việt Nam, chiếm trên 12% trong tổng khối lượng và tổng kim ngạch (đạt 7.613 tấn, tương đương trên 12,19 triệu USD) Sau đó là thị trường Nga đạt 8.582 tấn, trị giá 11,53 triệu USD (chiếm 13,6% trong tổng lượng và chiếm 11,8% trong tổng giá trị xuất khẩu chè của cả nước)

Mặc dù là một trong những nước sản xuất và xuất khẩu chè lớn trên thế giới, nhưng đa phần chè Việt Nam vẫn chủ yếu xuất khẩu sang các thị trường dễ tính, chưa có nhiều sản phẩm đạt tiêu chuẩn xuất khẩu vào thị trường có yêu cầu chất lượng cao như EU, Mỹ Chính vì vậy đến nay, lượng chè xuất khẩu của Việt Nam chỉ chiếm tỷ trọng nhỏ so với sức tiêu thụ của thế giới [166]

1.1.4 Mô tả về cây chè sử dụng trong nghiên cứu và điều kiện tự nhiên vùng nghiên cứu

1.1.4.1 Mô tả về cây chè sử dụng trong nghiên cứu

C sinensis là cây bụi hoặc cây gỗ nhỏ, cây thường xanh (không rụng lá vào

mùa đông) Hoa có nhiều màu sắc, từ trắng đến hồng và đỏ, có đường kính từ 2,5cm

- 4cm Hoa thường nở vào giữa tháng 9 và tháng 4 [113] Lá chè có gân rất rõ Những gân chính của lá chè thường không phát triển ra đến tận rìa lá Rìa lá chè thường có răng cưa, hình dạng răng cưa trên lá chè khác nhau tùy theo giống

Phú Thọ hiện đứng thứ 4 về diện tích, thứ 3 về sản lượng chè trong số các tỉnh sản xuất chè của cả nước Toàn tỉnh hiện có 16.181ha chè Tỷ lệ diện tích chè giống mới có năng suất, chất lượng cao như LDP1, LDP2, chè Ấn Độ, Kim Tuyên,… chiếm trên 73% [161]

Giống chè LDP1 là con lai được chọn ra từ quần thể F1 thuộc tổ hợp lai giữa giống Đại Bạch Trà của Trung Quốc có chất lượng tốt và giống chè PH1 sinh trưởng khoẻ, năng suất cao [51] Cây LDP1 sinh trưởng khoẻ, tán rộng, phân cành thấp, mật độ cành dày, mật độ búp dày, búp to trung bình LDP1 có khả năng thích ứng rộng, khả năng chống chịu với điều kiện bất lợi của môi trường rất tốt [32] Nguyên liệu từ giống chè LPD1 dùng được cho chế biến cả chè xanh và che đen với chất lượng tốt, được công nhận giống chè quốc gia năm 2002

1.1.4.2 Điều kiện tự nhiên vùng nghiên cứu

Phú Thọ là tỉnh miền núi, trung du nên địa hình bị chia cắt, được chia thành các tiểu vùng Tiểu vùng núi cao phía Tây và phía Nam của Phú Thọ, tuy gặp một

số khó khăn về việc đi lại, giao lưu song ở vùng này lại có nhiều tiềm năng phát triển lâm nghiệp, khai thác khoáng sản và phát triển kinh tế trang trại Tiểu vùng gò, đồi thấp bị chia cắt nhiều, xen kẽ là đồng ruộng và dải đồng bằng ven sông Hồng, hữu Lô, tả Đáy Vùng này thuận lợi cho việc trồng các loại cây công nghiệp, phát triển cây lương thực và chăn nuôi [162]

Phú Thọ có khí hậu nhiệt đới gió mùa với 4 mùa: xuân, hạ, thu, đông rõ rệt Trong đó, mùa đông khí hậu lạnh, khô hanh từ tháng 11 đến tháng 2 của năm sau, thời gian này nhiệt độ thường xuống thấp không thích hợp cho sinh trưởng và phát triển của cây chè

- Về nhiệt độ: Nhiệt độ trung bình năm 23oC [162] Trong năm, nhiệt độ cao nhất vào tháng 6 và tháng 7, nhiệt độ thấp nhất vào tháng 1 và tháng 2

- Về lượng mưa: Tổng lượng mưa trong năm trung bình 1600-1800 mm [162] nhưng phân bố không đều, tập trung chủ yếu từ tháng 6 đến tháng 9

- Về ẩm độ không khí: Độ ẩm trung bình năm 85-87% [162] Tổng lượng bốc hơi trung bình năm khoảng 800 mm

- Về ánh sáng: Tổng số giờ nắng trung bình 1.316,4 giờ/năm

Như vậy điều kiện thời tiết về cơ bản thích hợp và đáp ứng được yêu cầu sinh trưởng, phát triển của cây chè tuy nhiên tính chất nhiệt đới gió mùa như trên có ảnh hưởng sâu sắc tới mùa vụ, tập quán trồng, chăm sóc và chế biến chè Thời gian thích hợp cho sinh trưởng và phát triển của cây chè kéo dài từ đầu tháng 2 đến hết tháng 11, thời gian chè cho búp và thu hái khoảng 7 - 8 tháng Do chế độ nhiệt, lượng mưa phân bố không đều trong năm, mưa lớn thường gây xói mòn, rửa trôi rất mạnh đối với đất đồi chè vì vậy cần có những biện pháp canh tác để chống xói mòn như: Trồng theo băng và theo đường đồng mức, khi trồng mới chè phải được che phủ đất Ngược lại, mưa ít gây hạn hán cho cây trồng vụ đông xuân, làm tăng khả năng quá trình đá ong hoá đối với đất đồi chè vì vậy cần áp dụng biện pháp tưới nước để đảm bảo độ ẩm cho chè

1.1.5 Hệ sinh thái trong vườn chè

Hệ sinh thái có nghĩa đơn giản là sự kết hợp các yếu tố hiện hữu trong nương chè, bao gồm cả những yếu tố hữu sinh (như cây chè, các vi sinh vật, côn trùng, cỏ dại, các cây trồng trong hệ thống nông lâm kết hợp như cây che bóng, cây trồng xen ) và các yếu tố vô sinh (nắng, gió, mưa) [172] Theo đó, hệ sinh thái trong vườn chè có thể bao gồm các thành phần chính như quần thể cây chè, các vi sinh vật trong đất trồng [163], các sinh vật tồn tại trên cây chè (thiên địch, sinh vật hại chè,…) [110] và các yếu tố môi trường xung quanh vườn chè, trong đó, quần thể cây chè đóng vai trò là yếu tố chính của hệ sinh thái Thông thường, với một vườn sản xuất chè, quần thể cây chè là đồng nhất về thành phần loài, cùng giống (trường hợp lẫn giống có thể xảy ra song là hiếm gặp, chỉ tính trên đơn vị cá thể) và tồn tại

ổn định qua một thời gian dài Tuy nhiên, thành phần còn lại của quần xã sinh vật tạo nên hệ sinh thái trong vườn chè như hệ vi sinh vật, động vật khác có liên quan

và cả các yếu tố môi trường vô sinh (ánh sáng, nhiệt độ, chất vô cơ,…) lại thường xuyên biến đổi, phụ thuộc nhiều vào việc áp dụng quy trình canh tác chè

Các biện pháp kỹ thuật chính có thể ảnh hưởng đến hệ sinh thái trong vườn chè bao gồm: Sự thay đổi của các yếu tố dinh dưỡng cung cấp cho cây chè: bón phân hữu cơ, vô cơ, phân bón qua lá,…; Kĩ thuật thu hái sản phẩm; Kĩ thuật đốn chè; Trồng cây che bóng; Việc sử dụng các chế phẩm bảo vệ thực vật trên chè Tuy nhiên, mức độ ảnh hưởng của từng biện pháp, kỹ thuật khác nhau lên hệ sinh thái trong vườn chè cũng khác nhau, và cũng có sự khác biệt giữa vườn sản xuất chè kinh doanh (cây chè đi vào giai đoạn ổn định, cho năng suất) với vườn chè kiến thiết cơ bản (giai đoạn từ 1-3 năm sau trồng)

Một hệ sinh thái đa dạng sẽ trở nên cân bằng và ổn định hơn, có nghĩa là trong một hệ sinh thái nếu càng có nhiều loài sinh vật sống khác nhau thì tính ổn định càng cao Điều này là do các sinh vật càng khác nhau thì các lưới tác động kéo đẩy càng nhiều hơn và chặt chẽ hơn [172] Trong một vườn chè với sự sống đa dạng như vậy, khó có thể có một loại sinh vật nào đó phát triển đến mức bùng phát Tuy nhiên, một hệ sinh thái ổn định và cân bằng cần nhiều thời gian để phát triển Những thay đổi lớn và bất ngờ trong hệ sinh thái (như thay đổi đột ngột về thời tiết hoặc độ ẩm, sử dụng thuốc trừ sâu, ) sẽ làm gián đoạn sự cân bằng và có thể làm cho một số loài sâu hại phát triển bùng phát Các biện pháp như tủ gốc và sử dụng cây che bóng có thể giảm được những thay đổi đột ngột về nhiệt độ và độ ẩm qua các mùa Trong khi đó, biện pháp hái phù hợp có thể giảm sự phát triển của sâu hại thông qua việc hạn chế nguồn thức ăn của những loài này [172] Bên cạnh đó, bảo

vệ và hỗ trợ thiên địch, những loài thiên địch sinh sống tự nhiên trên vườn chè, một

số loài sống trên những cây trồng khác xung quanh vườn, quản lý để chúng phát triển mạnh hơn và có hiệu quả hơn sẽ giúp hạn chế sự phát triển của sâu hại chè

1.2 Cơ sở khoa học của đề tài nghiên cứu

1.2.1 Cơ sở khoa học của việc nghiên cứu sự biến động của vi sinh vật có ích trong đất

Đất là nơi cư trú rộng rãi nhất của vi sinh vật, cả về thành phần cũng như số lượng so với các môi trường khác [52] Điều kiện môi trường cũng như các yếu tố

vô sinh đều ảnh hưởng đến mật độ và thành phần vi sinh vật trong đất

 Tính chất đất

Phế phẩm từ cây trồng có ảnh hưởng đáng kể đến hàm lượng chất hữu cơ trong đất, sinh khối vi sinh vật, tỷ lệ phân hủy và động học dinh dưỡng Phế phẩm của cây được sử dụng và quản lý để bảo vệ đất khỏi xói mòn do gió và nước, để duy trì năng suất và hàm lượng chất hữu cơ trong đất và cải thiện tính chất vật lý của đất

Sự suy giảm mạnh chất hữu cơ trong đất ở nhiều vùng đất canh tác trên thế giới trong

80 năm qua đã gây chú ý đến tầm quan trọng của việc trả lại phần dư thừa từ cây trồng cho đất [138] Một trong những yếu tố cải thiện lượng cacbon hữu cơ trong đất

là bằng cách bổ sung phần dư thừa từ cây trồng để duy trì độ màu mỡ của đất

 Tác động của phân bón đến vi sinh vật đất

Hoạt động của vi sinh vật có thể làm thay đổi đặc tính lý hóa của môi trường đất, trực tiếp tham gia vào sự biến đổi của nitơ, phốt pho và lưu huỳnh, và hình thành các liên kết cộng sinh với cây trồng, tất cả các hoạt động này dẫn đến kích thích sự sinh trưởng tốt hơn của thực vật Ngược lại, loại phân bón sử dụng cũng ảnh hưởng đến sự sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật đất [52]

Phân hữu cơ như phân chuồng, phân xanh, làm tăng nhanh số lượng vi sinh vật trong đất do trong những loại phân này đã có sẵn một số lượng lớn vi sinh vật Các loại vi sinh vật phân giải xenlulo, phân giải protein và nguyên sinh động vật sẽ tăng nhanh khi đất được bổ sung phân hữu cơ [52] Các nguyên tố N, P, K là những yếu tố khoáng chất cần thiết cho vi sinh vật, vì vậy bón phân vô cơ cũng có tác dụng thúc đẩy sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật đất

 Mối quan hệ giữa vi sinh vật và thực vật

Mỗi loại cây đều có một khu hệ vi sinh vật vùng rễ đặc trưng bởi vì rễ thực vật thường tiết ra các chất hữu cơ, vô cơ, các chất sinh trưởng, đặc trưng cho từng loại cây Những chất tiết của rễ có ảnh hưởng quan trọng đến vi sinh vật vùng rễ Vi sinh vật đất thường được tìm thấy ở những vùng gần rễ cây, nơi mà một lượng lớn các hợp chất hữu cơ có sẵn được tiết ra bởi rễ cây Chất lượng của dịch tiết từ rễ cây

có thể thúc đẩy việc chọn lựa các nhóm vi sinh vật khác nhau trong đất Thành phần

vi sinh vật vùng rễ không những phụ thuộc vào loại cây trồng mà còn phụ thuộc vào

thời kì phát triển của cây Vi sinh vật phân giải xenlulo có rất ít khi cây còn non nhưng xuất hiện với số lượng lớn hơn khi cây già [52]

Vi sinh vật có ích sống trong vùng rễ có quan hệ mật thiết với cây, chúng sử dụng những chất tiết của cây làm chất dinh dưỡng, đồng thời cung cấp chất dinh dưỡng cho cây qua quá trình phân giải Điều này giúp cây sinh trưởng và phát triển tốt hơn Trái lại, hoạt động của các vi sinh vật gây hại thường gây bệnh và ức chế sự sinh trưởng của cây

Rõ ràng vi sinh vật đóng một vai trò vô cùng quan trọng trong đời sống của thực vật Việc nghiên cứu xác định loại phân bón thích hợp cho từng đối tượng cây trồng có ý nghĩa quan trọng trong việc nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm cây trồng Những nghiên cứu về biến động của hệ vi sinh vật đất khi sử dụng các loại phân hữu cơ khác nhau trên nhiều loại cây trồng đã được thực hiện ở nhiều nước Tuy nhiên, ở Việt Nam hướng nghiên cứu này còn hạn chế, đặc biệt là trên cây chè Ngoài ra, phạm vi áp dụng phân bón hữu cơ, đặc biệt phân hữu cơ vi sinh ở Việt Nam nói chung và khu vực trung du miền núi phía Bắc nói riêng còn hạn chế

1.2.2 Cơ sở khoa học của việc nghiên cứu sự biến động của sâu hại chính trên chè dưới tác động của bón phân

Kết quả nghiên cứu và thu thập về thành phần sâu nhện hại chè của tác giả Hill cho biết trên chè có 500 loài sâu và nhện hại chè, trong số đó phần lớn số loài

có tính đặc trưng cho vùng sinh thái, chỉ khoảng 3% số loài có tính phân bố rộng giữa các vùng trồng chè Ở Trung Quốc, đã xác định được khoảng 200 loài sâu và 5 loài nhện hại chè Ở một số vùng khác như Grosusin (thuộc Liên Xô cũ) thu được

66 loài, vùng Azecbaidan có 44 loài, vùng Kraxnoda có 25 loài, các nước trồng chè

ở Châu Phi xác định 155 loài sâu hại và 4 loài nhện Loài gây hại chính ở Ấn Độ và Indonesia là bọ xít muỗi, còn ở Srilanka thì sâu cuốn búp hại nặng [49]

Các kết quả nghiên cứu thành phần sâu hại chè của tác giả Nguyễn Văn Hùng và Cs [18], [19], [20], [21] đã xác định được 46 loài sâu hại, 5 loài nhện trên cây chè Các tác giả trên cùng với tác giả Đỗ Ngọc Quỹ và Nguyễn Kim Phong [35] chia ra các nhóm hại theo bộ phận là:

* Nhóm hại búp: Rầy xanh, bọ xít muỗi, bọ cánh tơ, sâu cuốn lá non, rệp muội hại búp, nhện vàng hại búp non… Trong nhóm này chú ý nhất là rầy xanh, bọ xít muỗi, bọ cánh tơ và sâu cuốn búp

* Nhóm hại lá: Có rất nhiều loài thuộc bộ cánh vẩy (Lepidoptera) như sâu róm, bọ nẹt, sâu kèn cùng với nhóm nhện thuộc Acarina thường tích luỹ số lượng bùng phát gây hại nghiêm trọng

* Nhóm hại hoa quả: Có bọ xít hoa hại quả làm mất sức nảy mầm có ý nghĩa trong chọn giống chè theo phương pháp lai hữu tính

* Nhóm hại cành, thân, rễ: Có rất nhiều loài gây hại trong đó quan trọng nhất

là mối, dế cắn chè con tuổi 1

Các tác giả này còn khẳng định thành phần sâu hại chè ở Việt Nam gần giống với một số nước vùng cận nhiệt đới như Gruzia, Srilanka, Indonesia, tuy nhiên ở các nước này có một số loài sâu hại mà ở Việt Nam không thấy có

Hình 1.2: Một số sinh vật hại trên chè A-Rầy xanh (Empoasca flavescens); B- Bọ xít muỗi (Helopeltis theivora); C- bọ cánh tơ (Physothrips setiventris); D- Sâu cuốn lá non (Gracillaria theivora); E- Rệp muội hại búp (Toxoptera aurantii); F- Nhện vàng hại búp non (Hemitarsonemus latus).

Nguồn: Internet

Việc bón phân làm thay đổi các đặc tính của đất và ảnh hưởng đến sức đề kháng của cây đối với sinh vật hại Những thay đổi rõ ràng về mặt hình thái của cây trồng khi được bón phân, ví dụ như thay đổi về tốc độ sinh trưởng, kích thước các

B

bộ phận của cây, độ dày và độ cứng của lớp sáp đều ảnh hưởng đến khả năng tấn công của nhiều loại sâu bệnh [54]

Các loại phân bón khác nhau cũng dẫn đến những thay đổi về khả năng chống chịu sinh vật hại ở cây trồng Phân hoá học có thể gây ảnh hưởng đáng kể đến sự cân bằng các yếu tố dinh dưỡng trong cây và việc sử dụng quá mức có khả năng gây ra sự mất cân bằng dinh dưỡng, do đó giảm sức đề kháng với côn trùng và sâu bệnh

Mặc dù những nghiên cứu về lĩnh vực này trên thế giới đã được tiến hành trong nhiều năm, trên nhiều loại cây trồng bao gồm cả cây chè Tuy nhiên, các nghiên cứu về phân bón trên cây chè ở nước ta chủ yếu tập trung vào ảnh hưởng của loại/lượng phân bón đến sinh trưởng, phát triển và năng suất cây chè, rất ít nghiên cứu chỉ ra mối quan hệ giữa phân bón đến tình hình sâu hại cho cây chè Đặc biệt là chưa có nội dung nghiên cứu về ảnh hưởng của phân hữu cơ vi sinh đến các đối tượng sâu hại chè Vì vậy, việc nghiên cứu sự tác động của bón phân đến khả năng chống chịu sinh vật hại ở cây chè là cần thiết, bởi bón phân hợp lý làm tăng khả năng chống chịu của cây, dẫn đến giảm sử dụng thuốc bảo vệ thực vật, tạo ra môi trường sinh thái an toàn và bền vững, từ đó nâng cao chất lượng sản phẩm chè

1.2.3 Cơ sở khoa học của việc xác định kĩ thuật canh tác cho chè

Kĩ thuật canh tác hay biện pháp canh tác gồm tất cả các hoạt động của con người có liên quan tới cây trồng, bắt đầu từ lúc gieo hạt giống cho đến thu hoạch như: làm đất, luân canh, xen canh cây trồng, thời vụ gieo trồng, mật độ gieo trồng,

sử dụng phân bón, tưới tiêu hợp lý, Các kĩ thuật canh tác không chỉ tác động đến

sự sinh trưởng, phát triển của cây trồng mà còn ảnh hưởng tới quần thể vi sinh vật đất, sự phát sinh, phát triển và sự gây hại của sinh vật hại và các sinh vật khác [27]

Đối với cây chè, việc sử dụng phân bón hợp lý nhằm tăng độ phì của đất, tủ gốc để giữ độ ẩm cho đất, trồng cây che bóng và hái chè hợp lí nhằm kích thích sinh trưởng của cây là những kĩ thuật canh tác quan trọng đã được tập trung nghiên cứu

và áp dụng trong thực tiễn sản xuất trong những năm qua nhằm nâng cao năng suất

và chất lượng chè

Trong kĩ thuật bón phân, việc áp dụng một chế độ bón phân hợp lí (tỉ lệ và liều lượng bón phân, thời kì và phương pháp bón phân) sẽ mang lại hiệu quả về

năng suất và chất lượng cho cây trồng Sự biến động về năng suất chè hàng năm còn

do những biến động về thời tiết, lượng nước hữu hiệu trong đất và chế độ quản lý nương chè Nếu thay đổi chế độ bón phân mà không chú ý đến các yếu tố liên quan thì năng suất chè có thể bị giảm Do vậy, tỉ lệ và liều lượng bón phân khoáng cho cây chè cũng thay đổi theo từng giai đoạn [39] Ngoài ra, thời kì bón phân cũng phải căn cứ vào tính chất đất trồng chè, quy luật phân bố sản lượng búp chè tươi trong năm Sản lượng búp chè tươi trong năm tập trung chủ yếu từ tháng 6 đến tháng 9, chiếm 50% sản lượng Ở giai đoạn này, chế độ ánh sáng, nước, thích hợp nhất cho cây chè sinh trưởng vì vậy huy động dinh dưỡng từ đất ở giai đoạn này rất lớn [39]

Chè là cây lâu năm nên trong giai đoạn kiến thiết cơ bản cây chưa khép tán

để che phủ được hết mặt đất, vì vậy rất cần được phủ kín mặt đất bằng các vật liệu khác nhau [8] Ngoài ra, quá trình khai hoang trồng mới đã phá vỡ hầu hết thực bì trên bề mặt đất Sau vài năm, từ lúc trồng đến hết giai đoạn kiến thiết cơ bản đất bị

lộ thiên, dưới ảnh hưởng trực tiếp của điều kiện khí hậu nhiệt đới nóng ẩm, sự tổn thất về chất hữu cơ càng rõ rệt Chuyển sang giai đoạn kinh doanh cây chè theo chế

độ canh tác kém bền vững đã làm giảm đáng kể lượng mùn trong đất [39] Vì vậy, tăng cường cung cấp nguồn chất hữu cơ ổn định sẽ giúp tăng năng suất và chất lượng chè Sử dụng nguồn tại chỗ như cành lá chè đốn hàng năm, chất xanh từ cây che bóng mát họ đậu, cỏ dại trên nương chè để tủ gốc sẽ là biện pháp khả thi [39]

Tủ gốc làm tăng ẩm độ đất, tăng hàm lượng chất hữu cơ, giảm sự cạnh tranh từ cỏ dại [94], do đó thường làm tăng sự phát triển của cây [158] Tủ gốc kích thích sự gia tăng của các động vật chân đất, giun đất và các vi sinh vật có lợi khác làm thay đổi độ phì của đất [154]

Trồng cây che bóng mang đến những tác động tích cực cho các nương chè như làm tăng sản lượng chè, cải tạo đất và hạn chế sâu bệnh hại [126] Đối với cây chè, nhiệt độ tối ưu cho quang hợp là 30°C Tốc độ quang hợp giảm nhanh chóng khi nhiệt độ tăng lên trên 35°C Không có cây che bóng, sản lượng chè bị giới hạn bởi nhiệt độ lá cao Vì vậy để tăng sản lượng chè, trồng cây che bóng ở mật độ vừa phải thường được áp dụng ở điều kiện miền Bắc Việt Nam Ngoài ra, cây che bóng

kéo chất dinh dưỡng từ đất sâu, nơi mà rễ chè không thể tiếp cận Khi lá của cây che bóng bị rụng và thối rữa, chúng giải phóng chất dinh dưỡng và gốc chè nông có thể hấp thụ chất dinh dưỡng Trong hạn hán, có thể giúp bảo tồn nước và tăng hàm lượng nước trong lòng đất Cây che bóng cũng được cho là làm giảm các vấn đề với một số sâu bệnh, đặc biệt là bọ trĩ Mặc dù cây che bóng có những tác động tích cực đối với nương chè nhưng cây che bóng cũng có thể làm tăng một số dịch hại (đặc biệt là bọ xít muỗi và bệnh phồng lá) Tuy nhiên, dịch hại nghiêm trọng xảy ra khi trồng quá nhiều cây che bóng và lựa chọn loại cây che bóng không phù hợp [126]

Kĩ thuật hái không chỉ ảnh hưởng đến năng suất và chất lượng búp [17], [44]

mà còn ảnh hưởng đến tán chè, do đó ảnh hưởng đến mức độ phát sinh và phát triển của các loài sâu bệnh hại chè Đối với phương pháp hái san trật, do nhiều búp non được chừa lại nên luôn tạo ra nguồn thức ăn dồi dào cho các loài sâu bệnh hại Khi hái chọn lọc, bộ tán chè cũng phát triển mạnh hơn, dẫn đến cường độ ánh sáng dưới tán thấp hơn, và độ ẩm cao hơn, đây là những điều kiện thuận lợi cho bệnh hại chè phát triển Trái lại, khi áp dụng phương pháp hái triệt để theo lứa thì mức độ gây hại của sâu bệnh giảm

Việc áp dụng hiệu quả và hợp lí các kĩ thuật canh tác kết hợp với bảo vệ thực vật và đốn hái chè là nội dung tổng hợp để đảm bảo cho năng suất cao và bền vững Cải tạo đất theo hướng tăng cường dinh dưỡng đất giúp cây chè sinh trưởng và phát triển tốt trong một thời gian dài, từ đó ổn định và nâng cao năng suất, chất lượng búp chè, đáp ứng được yêu cầu của sản xuất chế biến chè chất lượng cao, giúp tăng khả năng cạnh tranh của sản phẩm chè trên thị trường tiêu thụ Đó là cơ sở cho việc xác định biện pháp canh tác phù hợp, từ đó nâng cao năng suất và chất lượng chè thông qua cải tạo đất trồng chè và giảm thiểu việc sử dụng thuốc bảo vệ thực vật

1.2.4 Cơ sở khoa học của việc xác định phân bón chè

Tất cả các cây trồng đều cần chất dinh dưỡng để phát triển và một phần đáng

kể các chất dinh dưỡng bị mất đi hoặc được tạo ra sau khi một vụ mùa được thu hoạch Đối với những cây trồng lâu năm, việc bổ sung dinh dưỡng cho đất là cần thiết, nhằm cải tạo chất lượng đất và giúp phát triển cây trồng

Sử dụng các loại phân bón khác nhau sẽ ảnh hưởng đến sinh khối vi sinh vật đất, số lượng các quần thể vi sinh vật và hàm lượng dinh dưỡng trong đất, do đó ảnh hưởng đến sự sinh trưởng và phát triển của cây trồng, năng suất cây trồng và năng suất bền vững của đất [45], [89] Việc sử dụng một lượng lớn phân bón hoá học trong một thời gian dài đã dẫn đến suy thoái đất Một số nghiên cứu đã chỉ ra rằng loại đất trong các chế độ canh tác hữu cơ có mức độ đa dạng về hoạt động của vi sinh vật cao hơn so với những loại đất trong hệ thống canh tác thông thường [105] Theo một số nhà nghiên cứu, sự đa dạng của vi khuẩn luôn luôn cao hơn ở những loại đất bón phân gia súc bất kể loại đất canh tác được sử dụng [81] Mặc dù việc bón phân đã dẫn đến sự gia tăng năng suất cây trồng, nhưng chỉ áp dụng bón phân thì không đủ gây ra một sự cải thiện đáng kể các thuộc tính của vi sinh vật đất, ngoài ra còn có các yếu tố lý hóa tính của đất, hệ vi sinh vật đã tồn tại trong đất,… [149] Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra ảnh hưởng của phân bón hữu cơ, phân bón hữu

cơ vi sinh trên cộng đồng vi khuẩn như tăng mật độ vi sinh vật [40], ức chế vi sinh vật hại giảm tỉ lệ mắc bệnh của cây và giảm thiệt hại về năng suất [124]

Chè là cây công nghiệp dài ngày, sản phẩm của chè là búp chè gồm tôm và lá chè non được thu hái nhiều lần trong một năm Cây chè cần nguồn dinh dưỡng liên tục trong suốt quá trình sinh trưởng và phát triển Vào mùa đông, cây chè tạm ngừng sinh trưởng nhưng vẫn đòi hỏi một lượng dinh dưỡng nhất định, vì vậy việc cung cấp dinh dưỡng cho cây chè cần được duy trì thường xuyên

Phân đạm có vai trò quan trọng trong việc quyết định năng suất chè Nitơ (N)

là một thành phần quan trọng của các bộ phận cây và đóng một vai trò quan trọng trong sinh lý học của chè Theo Verma, cây trồng đến kì thu hoạch chứa khoảng 3,5-5% N trên tổng chất khô [147] Vì vậy, bón phân đạm kích thích cho mầm và búp phát triển, qua đó làm tăng sản lượng chè Tuy nhiên, nếu bón nhiều N, chất lượng của sản phẩm chè bị giảm

Phân lân: Cùng với nitơ và kali, phốt pho là một chất dinh dưỡng quan trọng trong dinh dưỡng chè Một số nghiên cứu đã ghi nhận sự cải thiện sản lượng chè sau khi sử dụng phân lân [58], [82] Lợi ích về năng suất được ghi nhận khi áp dụng 50

kg P2O5 ha-l, hiệu quả về năng suất đạt được là do phốt pho làm tăng cường sự hấp thu và di chuyển nitơ [82] Tuy nhiên, việc sử dụng trên 50 kg P2O5 ha-1 năm không

có lợi và không làm tăng năng suất do những ảnh hưởng bất lợi của lượng P2O5thấp đối với hoạt động của các enzym chịu trách nhiệm đồng hoá nitơ [58]

Phân kali: Bón phân kali là biện pháp được khuyến cáo trong sản xuất chè, bởi kali là một chất dinh dưỡng quan trọng cho cây chè, cùng với nitơ và phốt pho [121] Ở hầu hết các quốc gia, bón phân kali được áp dụng trong phân bón tổng hợp dạng NPK Khi bón đầy đủ phân kali, năng suất chè được cải thiện

Độ phì của đất thấp là một trong những trở ngại quan trọng nhất đối với sản xuất nông nghiệp Phân bón được sử dụng để cải thiện độ phì nhiêu của đất [38] nhưng sử dụng phân bón vô cơ trong nông nghiệp gây ra rất nhiều vấn đề về sức khoẻ và vấn đề ô nhiễm môi trường không thể phục hồi Vì vậy, để giảm và loại bỏ các tác dụng bất lợi của phân bón tổng hợp đối với sức khoẻ con người và môi trường, hiện nay đã có một thực hành nông nghiệp mới được gọi là nông nghiệp hữu cơ, nông nghiệp bền vững hoặc nông nghiệp sinh thái Phân hữu cơ chủ yếu có hiệu quả về chi phí, dễ dàng có sẵn từ các sản phẩm tại địa phương [139]

Phân bón hữu cơ được lấy từ các vật liệu sinh học hoặc vật liệu sống Những phân bón này mất nhiều thời gian để giải phóng chất dinh dưỡng trong đất [133] Phân hữu cơ được chia thành 2 nhóm: Phân hữu cơ truyền thống và Phân hữu cơ công nghiệp Phân hữu cơ truyền thống có thể chia ra làm 4 nhóm: Phân chuồng; Phân rác; Than bùn và Phân xanh

Phân hữu cơ công nghiệp là một loại phân được chế biến từ các nguồn hữu

cơ khác nhau để tạo thành phân bón tốt hơn so với bón nguyên liệu thô ban đầu Hiện nay có thể chia ra 5 loại phân hữu cơ công nghiệp, đó là: phân hữu cơ, phân hữu cơ khoáng, phân hữu cơ sinh học, phân vi sinh, phân hữu cơ vi sinh [165] Bón phân hữu cơ cung cấp dinh dưỡng cho cây trồng, cải thiện đặc tính lý - hoá của đất

và làm tăng hoạt tính của vi sinh vật đất như cải thiện hoạt tính của enzym đất và tăng sinh khối vi sinh vật đất [104], [143]

Theo Gautam và Cs [80] nhóm nấm có khả năng phân hủy xenlulo trong đất

thuộc nhóm Trichoderma sp., Penicillium sp., và Aspergillus sp.; nhóm vi khuẩn có khả năng phân hủy xenlulo gồm Clostridium thermocellum, Streptomyces sp.,

Ruminococcus sp., Pseudomonas sp., Cellulomonas sp., Bacillus sp., Serratia, Proteus, Staphylococcus sp., và Bacillus subtilis thuộc cả hai nhóm gram âm và

gram dương Ngoài việc thúc đẩy quá trình phân hủy các vật liệu hữu cơ, gia tăng

độ phì của đất, sự gia tăng quần thể vi sinh vật phân hủy xenlulo giúp cây trồng có khả năng chống lại một số mầm bệnh [83], [109]

Phú Thọ là tỉnh thuộc miền núi trung du Bắc bộ, có 8 nhóm đất với 18 loại đất khác nhau [26] Đất trồng chè của Phú Thọ thuộc nhóm đất xám feralit, chủ yếu

là đất đồi thấp, nghèo dinh dưỡng và chua Đất đồi dốc hay bị rửa trôi do gặp những trận mưa lớn gây nên sự mất dinh dưỡng và độ phì của lớp đất mặt, dẫn đến sự axít hóa trong đất [170] Ở những vùng đất chua, một lượng lớn sắt và nhôm di động được giải phóng ra, các chất này có khả năng giữ chặt lân thông qua nhóm hydroxyl Khi chất hữu cơ mất đi, lượng lân bị giữ chặt trong đất tăng từ vài trăm đến 1000 ppm [34]

Như vậy, nguồn dinh dưỡng có vai trò quan trọng đối với cây trồng nói chung và cây chè nói riêng Việc áp dụng kĩ thuật bón phân (loại phân, liều lượng, tỉ

lệ, thời gian bón phân, ) sẽ ảnh hưởng đến sự sinh trưởng và phát triển, năng suất

và chất lượng của cây chè; tác động đến dinh dưỡng của lớp đất mặt và hệ vi sinh vật đất Do đó, việc cải tạo lý hóa tính để nâng cao độ phì của đất trồng chè là yêu cầu được đặt ra Để giải quyết được vấn đề này, việc bón phân hữu cơ vi sinh sẽ giúp cải tạo đất, tăng độ phì của đất, từ đó tăng hiệu quả kinh tế trong sản xuất chè hiện nay tại vùng chè Phú Thọ

1.3 Tình hình nghiên cứu về phân bón hữu cơ, các kĩ thuật canh tác (tủ gốc, kĩ thuật hái và cây che bóng) trên thế giới

1.3.1 Ảnh hưởng của phân bón hữu cơ đến sự biến động của vi sinh vật có ích trong đất và sâu hại chính ở một số loại cây trồng và cây chè

1.3.1.1 Phân bón hữu cơ và sự biến động của vi sinh vật có ích trong đất

Các hoạt động nông nghiệp như canh tác, xen canh, luân canh, sử dụng thuốc

trừ sâu và phân bón đều có liên quan mật thiết đến sự có mặt của các vi sinh vật trong đất Các vi sinh vật đất nhạy cảm với sự thay đổi của môi trường đất xung quanh và một số nghiên cứu đã chỉ ra sự biến đổi của quần thể vi sinh vật sau khi bón phân Việc bón phân trực tiếp kích thích sự phát triển của quần thể vi sinh vật bằng cách cung cấp chất dinh dưỡng và có thể ảnh hưởng đến thành phần của các cộng đồng vi sinh vật trong đất Nhìn chung, việc sử dụng phân bón hóa học cải

thiện sản xuất cây trồng; tuy nhiên, những lo lắng đã tăng cao không chỉ về những vấn đề môi trường nghiêm trọng do những hành động này gây ra mà còn về sự bền vững lâu dài của các hệ thống như vậy [105] Trái lại, các ứng dụng hữu cơ làm tăng tình trạng dinh dưỡng, hoạt động của vi sinh vật và tiềm năng sản xuất của đất trong khi việc sử dụng phân bón hoá học trong hệ thống canh tác đã làm cho hoạt động của vi khuẩn và tiềm năng sản xuất của đất không tốt

Khi nghiên cứu ảnh hưởng của bón phân hữu cơ và phân hoá học đối với quần thể vi sinh vật trên cánh đồng lúa mì trong thời gian 7 năm, Kaur và Cs thấy rằng

quần thể Azotobacter chroococcum (vi khuẩn cố định nitơ sống tự do trong đất) và

Rhizobium leguminosarum (vi khuẩn này xâm chiếm tế bào rễ của cây tạo thành các

nốt rễ, cũng có khả năng cố định nitơ) lớn hơn ở những nơi được bón phân hữu cơ [95] Tương tự, nghiên cứu của Nakhro và Dkhar [115] cho thấy bón phân hữu cơ trên cánh đồng lúa đã làm thay đổi đặc tính lý hoá của đất, do tăng hàm lượng cacbon hữu cơ Số lượng vi sinh vật trong đất cũng tăng, cụ thể ở tầng đất có độ sâu 0-15cm,

số lượng quần thể nấm đạt 48 x 103 CFU/g đất khô, cao hơn so với đối chứng (35 x

103 CFU/g đất khô) Tương tự, quần thể vi khuẩn cũng tăng ở nghiệm thức bón phân hữu cơ, với số lượng vi khuẩn đạt 2,2 x 103

CFU/g đất khô, trong khi số lượng vi khuẩn chỉ đạt 1,2 x 103

CFU/g đất khô ở nghiệm thức đối chứng

Những biến động về sinh khối vi sinh vật đất, cấu trúc cộng đồng vi khuẩn

và nấm dưới tác động của việc bón phân trong một thời gian dài cũng đã được nghiên cứu trên loại đất nâu ở Đông Bắc Trung Quốc Phân hữu cơ (phân lợn hoặc phân lợn có bổ sung NPK) có tác động lớn hơn đáng kể đến sinh khối vi sinh vật (chủ yếu gồm vi khuẩn và nấm) khi so sánh với bón phân khoáng Sinh khối vi sinh vật là phép đo trọng lượng của vi sinh vật trong đất bằng cách đo trọng lượng của cacbon hoặc nitơ có trong vi sinh vật đất Trong nghiên cứu này, sinh khối vi sinh vật đạt 170mg Cacbon/kg đất khi bón phân hữu cơ, trong khi bón phân vô cơ sinh khối vi sinh vật chỉ đạt khoảng 85mg C/kg đất Ngoài ra, bón phân hữu cơ trong một thời gian dài cũng làm tăng mức độ đa dạng của vi khuẩn và nấm [106]

Tại Philippines, khi sử dụng phân hoá học hoặc phân hữu cơ (phân compost)

để bón cho cây lúa ở vùng đất thấp (trong điều kiện nhà lưới), Chhogyel và Cs thấy rằng mức độ đa dạng và số lượng vi sinh vật đất ở những ô thí nghiệm bón phân

hữu cơ cao hơn những ô thí nghiệm chỉ bón phân hoá học Cụ thể, số lượng vi khuẩn đạt 14,5 x 104 CFU/g đất ở thí nghiệm bón phân hữu cơ, trong khi số lượng này là 9,3 x 104

CFU/g đất ở thí nghiệm bón phân hoá học Quần thể nấm cũng tăng mạnh khi bón phân hữu cơ (22 x 103 CFU/g đất), trái lại số lượng quần thể nấm rất thấp (3,2 x 103 CFU/g đất) khi sử dụng phân hoá học [68]

Một nghiên cứu khác trên cánh đồng ngô ngọt được tiến hành bởi Lazcano

và Cs [99] để phân tích các tác động ngắn hạn của việc thay thế phân khoáng bằng phân hữu cơ đối với một số thông số vi sinh vật (cấu trúc quần xã vi sinh vật, sự sinh trưởng của vi khuẩn và nấm) và sinh hóa (cacbon tổng số, cacbon hữu cơ hoà tan) liên quan đến độ màu mỡ của đất và năng suất cây trồng Kết quả cho thấy sinh khối của vi khuẩn tăng lên đáng kể khi bón phân hữu cơ Trong số các nhóm vi khuẩn khác nhau, loại phân bón chỉ ảnh hưởng đến sinh khối vi khuẩn Gram âm và sinh khối vi khuẩn đạt cao nhất trong xử lý kết hợp giữa phân chuồng và phân trùn quế (vermicompost)

Rõ ràng việc bón phân hữu cơ đã có những ảnh hưởng tích cực đến quần thể vi sinh vật đất Những nghiên cứu về ảnh hưởng của việc bón phân hữu cơ vi sinh đến chất lượng đất cũng được tiến hành ở nhiều loại đất trồng khác nhau Nghiên cứu của Zhen và Cs chỉ ra rằng việc áp dụng phân hữu cơ vi sinh có thể ngay lập tức cải thiện cấu trúc cộng đồng vi sinh vật và sự đa dạng của đất canh tác bị suy thoái [159]

Ở vùng đất trồng táo, để đánh giá đặc điểm tăng trưởng của rễ, tổng số vi

khuẩn trong đất, số bào tử nấm và mức độ liên kết của nấm mycorrhiza trong rễ cây,

một số loại phân khác nhau (phân vô cơ, phân hữu cơ, phân hữu cơ vi sinh, ) đã được sử dụng Kết quả cho thấy, so với thí nghiệm chỉ bón NPK, thí nghiệm áp dụng bón phân hữu cơ vi sinh đã tạo ra những phản ứng tích cực đối với sự phát

triển của rễ, mức độ kết hợp nấm mycorrhiza, số lượng bào tử nấm, tổng số vi

khuẩn và nấm trong vùng rễ của cây táo được xử lý Tổng số vi khuẩn tăng mạnh ở thí nghiệm bón phân vi sinh (256,4 x 106

CFU/g đất) khi so sánh với thí nghiệm bón phân NPK (99 x 106

CFU/g đất) [72]

Laila và Cs cho rằng bón phân hữu cơ vi sinh kết hợp với NPK cho kết quả tốt nhất, tăng sinh trưởng của tất cả các cơ quan sinh dưỡng như chiều cao cây, số

chồi bên, đường kính gốc, số lá/ cây, số rễ của cây ô liu giai đoạn trồng trong nhà lưới khi so sánh với các nghiệm thức khác [98]

Von-Bennewitz và Hlusek cho biết phân hữu cơ vi sinh có lợi trong việc kích thích sự sinh trưởng và quá trình ra quả ở bưởi và quả hạch [148] Phân hữu cơ vi sinh cũng đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao chất lượng quả và năng suất

nho [53] Ngoài ra, El-Naggar báo cáo rằng Mycorrhiza và vi khuẩn phân giải lân,

Rhizobium và Azotobacter đều có lợi trong việc cải thiện tình trạng dinh dưỡng của

cây, tăng năng suất của cây nho [75]

Aseri và Cs cho biết việc sử dụng phân bón hữu cơ vi sinh (phân bón bổ sung

vi khuẩn cố định nitơ) đã làm tăng đáng kể sự sinh trưởng và năng suất quả lựu ở

Ấn Độ cũng như tăng cường hoạt động của vi sinh vật ở vùng rễ [57]

Các nguồn hữu cơ khác nhau (phân chuồng trại, phân gia cầm,

vermicompost) cùng với các hỗn hợp phân vi sinh khác nhau (Azotobacter,

Azospirillum) đã được thử nghiệm trên cây ổi 4 năm tuổi "Sardar" để nghiên cứu tác

động của chúng đối với sự sinh trưởng và năng suất Kết quả cho thấy khi bón phân hữu cơ vi sinh, cây cho quả có trọng lượng lớn hơn (230,5 và 224,8 g), số lượng quả tối đa cho mỗi cây (626,3 qủa/cây) và năng suất tối đa (114 kg/cây) đều cao hơn so với đối chứng Vì vậy, Devi và Cs kết luận rằng bón phân hữu cơ vi sinh có thể đã cải thiện độ phì của đất xét về mặt quần thể vi sinh vật ở vùng rễ khi so sánh với đối chứng [73]

Kết quả nghiên cứu của Sau và Cs trên đất trồng cây xoài cho thấy quần thể

vi khuẩn đất đạt mức tối đa khi áp dụng phân bón hữu cơ vi sinh trong khi số lượng này đạt thấp nhất ở đối chứng (không bón), tiếp đến là ở thí nghiệm bón phân hoá học Trong số các thí nghiệm phân bón khác nhau, việc sử dụng phân bón hữu cơ vi sinh dẫn đến trọng lượng quả và năng suất đạt cao nhất [136]

Cũng như nhiều loại cây trồng khác, những nghiên cứu nhằm xác định loại

phân bón thích hợp để tăng năng suất ở cây chè đã được tiến hành Các loại phân bón khác nhau đã được sử dụng để kiểm tra hiệu quả của phân bón hữu cơ đối với sinh trưởng và năng suất chè Kết quả cho thấy phân bón hữu cơ cải thiện mật độ

chồi, chiều dài và trọng lượng chồi, tăng tốc độ sinh trưởng của chè, và cải thiện đáng kể năng suất chè [69], [163]

Nghiên cứu về ảnh hưởng của phân bón hữu cơ đến chất lượng đất, quần thể

vi sinh vật đất cũng được thực hiện Qiu và Cs đã tiến hành một thí nghiệm trên đất trồng chè trong thời gian 5 năm để nghiên cứu ảnh hưởng của các chế độ bón phân đến năng suất chè, đặc tính hoá học của đất, quần thể nấm và vi sinh vật đất Kết quả cho thấy, so với đối chứng (không bón phân), việc bón phân NPK không có ảnh hưởng đến chất hữu cơ trong đất nhưng số lượng vi khuẩn và nấm trong đất đạt mức thấp nhất Trái lại, khi bón phân hữu cơ, quần thể vi sinh vật lại đa dạng nhất Năng suất chè đạt mức cao nhất khi bón kết hợp phân hữu cơ và 1/2 NPK Dựa vào chất lượng đất và năng suất chè, các tác giả này kết luận rằng việc bón kết hợp phân hữu

cơ và phân hoá học là lựa chọn tốt hơn cho những vùng đất trồng chè ở phía Đông Nam Trung Quốc [124]

Han và Cs đã tiến hành một nghiên cứu ở phạm vi rộng hơn (5 cánh đồng ở các vị trí khác nhau phía đông Trung Quốc trong các khoảng thời gian từ 2-11 năm)

để kiểm tra tác động của việc bón phân hữu cơ theo thời gian đến hàm lượng cacbon hữu cơ trong đất, lượng nitơ (N), phốt pho (P), kali (K), magiê (Mg) tổng số và sinh khối vi sinh vật đất Kết quả cho thấy nồng độ cacbon hữu cơ trong đất, sinh khối vi sinh vật đất cao hơn ở những nơi canh tác hữu cơ được áp dụng lâu hơn Tuy nhiên, nồng độ N vô cơ, P và K có sẵn trong đất thường thấp hơn ở những vùng đất canh tác hữu cơ Các kết quả cho thấy rằng canh tác hữu cơ có thể thúc đẩy sự hấp thụ C đất và kích cỡ sinh khối vi sinh vật, nhưng về lâu dài cần phải có thêm phân bón hữu cơ giàu N và các loại phân bón P và K tự nhiên cho những vùng sản xuất chè hữu cơ bền vững [84]

Báo cáo của IGG/TEA cho biết việc áp dụng phân hữu cơ sinh học có chứa

Trichoderma harzianum và các vi sinh vật khác cùng với hàm lượng nitơ tương đối

cao ở vườn chè hữu cơ tại Trung Quốc trong thời gian ba năm dẫn đến những thay đổi về tính chất đất, số lượng vi sinh vật đất, sản lượng và chất lượng chè Kết quả cho thấy, bón phân hữu cơ sinh học làm tăng chất hữu cơ trong đất, đặc biệt số lượng vi sinh vật đã tăng gấp 13 lần so với đối chứng (không bón phân hữu cơ)

Ngoài ra, sản lượng chè đã tăng từ 1980kg/ha (đối chứng) lên 2480kg/ha (khi bón phân hữu cơ sinh học) Hàm lượng các chất như axit amin, polyphenol và caffein cũng tăng khi sử dụng phân hữu cơ sinh học so với đối chứng [90]

Việc chuyển đổi mục đích sử dụng từ đất rừng sang đất trồng chè dẫn đến phát thải khí oxit nitơ tăng Một nghiên cứu thực địa về sự phát thải khí oxit nitơ (N2O) ở những vùng trồng chè (với lượng bón 225kg N/ha/năm) thuộc khu vực cận nhiệt đới Trung Quốc cho thấy lượng N2O trung bình cao gấp 9,4 ± 6,2 lần so với đất trồng rừng trước đó Để giải quyết vấn đề này, nhóm nghiên cứu đã sử dụng phân hữu cơ sinh học (lên men tinh bột khoai lang (dạng nước), lên men rơm rạ

(dạng rắn) kết hợp chủng Trichoderma viride và bổ sung 58,7 kg N/ha) cho vườn

chè Kết quả cho thấy, so với sử dụng phân bón tổng hợp, lượng khí N2O thải ra đã giảm đáng kể (33,3% - 71,8%) và sản lượng chè tăng 16,2% - 62,2% [153]

1.3.1.2 Bón phân hữu cơ làm thay đổi khả năng chống chịu sâu bệnh của cây trồng

Đã có những bằng chứng cho thấy rằng phân bón tổng hợp làm giảm khả

năng chống chịu của cây đối với côn trùng gây hại [87], có xu hướng làm tăng quần thể sinh vật hại và có thể dẫn đến nhu cầu sử dụng thuốc trừ sâu tăng Ví dụ, bón phân đạm dẫn đến tăng sự phá hoại của rệp trên cây lúa mì vụ đông [85] Tương tự,

số lượng Aphis fabae Scopoli đã tăng ở đậu răng ngựa (Vicia faba) khi bón phân ure [122] Barbour và Cs cũng cho biết sự sống sót của Leptinotarsa decemlineata

(Say) - bọ cánh cứng gây hại ở khoai tây - đến tuổi trưởng thành thì tỉ lệ thuận với lượng phân bón NPK [60]

Ngược lại, nhiều nghiên cứu đã chứng minh rằng sử dụng phân bón hữu cơ làm giảm sự tấn công của côn trùng gây hại [128] Khi nghiên cứu ảnh hưởng của việc bón phân hữu cơ và phân tổng hợp NPK đến quần thể sinh vật hại (gồm rệp và

bọ nhảy) trên cây cà chua, Yardim và Edwards [156] thấy rằng quần thể rệp giảm đi

ở những cây cà chua được bón phân hữu cơ trong thời gian hai năm Từ đó, các tác giả kết luận rằng phân bón hữu cơ có khả năng làm giảm sự tấn công của côn trùng gây hại trong một thời gian dài

Trong một nghiên cứu khác ở vùng cao nguyên Guatemala, Morales và Cs đã phát hiện ra rằng các cánh đồng ngô được bón phân hữu cơ (áp dụng trong 2 năm)

thì ít bị rệp (Rhopalosiphum maidis) hại hơn cánh đồng ngô được bón bằng phân

bón tổng hợp Sự khác biệt này được lý giải là do nồng độ N trong bắp của cây ngô được bón phân bón tổng hợp cao hơn so với bắp của cây ngô bón phân hữu cơ [114] Tương tự, bón phân hữu cơ cũng làm giảm côn trùng gây hại như sâu đục

thân "European corn borer" (có tên khoa học là Ostrinia nubilalis ) ở ngô và sâu

đục quả ở cà tím [141]

Ở lúa, Ramesh và Cs kết luận rằng các loại cây hữu cơ có khả năng kháng lại

sự tấn công của côn trùng và gạo hữu cơ được cho là có thành tế bào dày hơn và hàm lượng axit amin tự do thấp hơn so với gạo thông thường [127]

Ngoài việc thúc đẩy quá trình phân hủy các vật liệu hữu cơ, gia tăng độ phì của đất, sự gia tăng quần thể vi sinh vật phân hủy xenlulo giúp cây trồng có khả năng

chống lại một số mầm bệnh như bệnh thối mềm củ do nấm Pythium sp [83], [109]

Theo Calderon và Cs sức đề kháng với bệnh của cây nho gia tăng khi sử dụng phân

hữu cơ do phân hữu cơ đã giúp loài nấm Trichoderma viride trong đất phát triển mạnh, nấm Trichoderma viride trong quá trình phát triển đã tiết ra cellulase [64]

Như đã trình bày ở trên, việc bón phân có những ảnh hưởng nhất định đến khả năng chống chịu sâu bệnh hại ở nhiều loại cây cây trồng Đối với cây chè, bón quá nhiều phân đạm cũng là nguyên nhân dẫn đến nguy cơ nhiễm bệnh cao Nhưng lượng phân kali cao lại giảm nguy cơ nhiễm một số loại sâu bệnh hại nhất định và ảnh hưởng của phân kali đến khả năng kháng sâu bệnh hại ở chè cũng đã được báo cáo

Những tác động của việc bón phân hữu cơ đến khả năng kháng sâu bệnh hại

ở chè cũng được nghiên cứu Xu và Cs đã sử dụng phân hữu cơ vi sinh (phân hữu

cơ được chế biến từ tinh bột khoai lang có bổ sung chủng Paenibacillus polymyxa -

là một vi khuẩn gram dương, được xếp vào nhóm vi khuẩn giúp thúc đẩy sinh trưởng ở thực vật) cho cây chè Kết quả cho thấy năng suất và hàm lượng polyphenol trong chè cao hơn đáng kể khi bón phân bón hữu cơ vi sinh so với đối chứng (cao hơn 16,7% và 10,4%, tương ứng với năng suất và hàm lượng polyphenol) Ngoài ra, nhóm tác giả cho rằng việc sử dụng loại phân bón này cũng

tăng khả năng chống chịu bệnh ở cây chè do chủng P polymyxa có thể đã cảm ứng

hệ thống miễn dịch ở cây [152]

Như vậy, các kết quả nghiên cứu trên thế giới đều chỉ ra rằng bón phân hữu

cơ có tác động tích cực đến cải thiện cấu trúc đất, tính chất lý hoá của đất, sinh khối

vi sinh vật, tăng số lượng vi sinh vật đất và sự đa dạng của quần thể vi sinh vật đất ở nhiều loại đất trồng khác nhau, từ đất trồng cây hàng năm cho đến đất trồng cây lâu năm Sử dụng phân bón hữu cơ cũng dẫn đến tăng sinh trưởng, phát triển và tăng năng suất cây trồng Tuy nhiên, đối với cây chè, có rất ít những nghiên cứu đánh giá

sự tác động trở lại của bón phân (cả phân bón hữu cơ và vô cơ) đối với sự biến động của các nhóm vi sinh vật có trong đất Điều này có thể được giải thích bởi nhiều nguyên nhân khác nhau, và một trong số đó chính là việc tập trung nghiên cứu nhiều hơn cho việc tăng năng suất, chất lượng cây trồng chính, ít quan tâm đến sự cân bằng và bền vững của hệ sinh thái Ngoài ra, bón phân cũng ảnh hưởng đến khả năng chống chịu bệnh của cây trồng Bón phân tổng hợp dẫn đến giảm tính chống chịu của cây trồng, do vậy cây trồng dễ bị sâu bệnh Ngược lại, bón phân hữu cơ làm giảm sự tấn công của côn trùng gây hại trong một thời gian dài Từ các kết quả nghiên cứu trên, sử dụng phân bón hữu cơ, đặc biệt là phân hữu cơ vi sinh sẽ là lựa chọn tất yếu trong sản xuất nông nghiệp hiện đại

1.3.2 Ảnh hư ở ng củ a các kĩ thuậ t canh tác (tủ gố c, kĩ thuậ t hái và cây che bóng) đ ế n sự biế n đ ộ ng củ a vi sinh vật có ích trong

nhưng những vật liệu tủ gốc hữu cơ khác thì chậm hơn Một tập hợp các nhóm vi sinh vật và các enzym sẽ tham gia vào quá trình phân huỷ này [146]

Jodaugiene và Cs sử dụng các vật liệu tủ gốc hữu cơ khác nhau như rơm, than bùn, mùn cưa và cỏ để đánh giá hoạt tính enzym đất Kết quả cho thấy tủ gốc bằng rơm và than bùn có ảnh hưởng tích cực đến hoạt động phân giải saccharose trong đất trong suốt hai năm thí nghiệm Việc tủ gốc bằng mùn cưa và cỏ có ảnh hưởng tích cực đến hoạt động phân giải urê trong đất [93]

Ni và Cs tiến hành nghiên cứu so sánh ảnh hưởng của lớp phủ đất với các vật liệu khác nhau như chất vô cơ (sỏi tròn -round gravel (RG)), hữu cơ (gỗ vụn -wood chips (WC)) và vật liệu sống (manila turfgrass, MG) trên đất ở các độ sâu khác nhau (5cm và 10cm), cũng như về sự phát triển và đặc điểm sinh lý của cây mộc

Osmanthus fragrans Kết quả cho thấy, độ ẩm ở cả hai độ sâu của đất cao hơn đáng

kể sau khi phủ với RG và WC so với đối chứng Việc tủ gốc không ảnh hưởng đến

độ pH hoặc hàm lượng nitơ tổng số của đất, nhưng liên tục cải thiện chất hữu cơ trong đất Nồng độ nitơ trong đất tăng lên sau khi che phủ bằng RG và WC, nhưng lại giảm sau khi áp dụng che phủ bằng MG trong giai đoạn thử nghiệm Việc tủ gốc cũng cải thiện sự phát triển của cây bằng cách tăng hoạt tính của rễ, đường hòa tan

và hàm lượng chlorophyll A, cũng như cung cấp điều kiện và dưỡng chất phù hợp trong vùng rễ Chiều cao thân cây và đường kính thân cây tăng đáng kể sau khi tủ gốc, đặc biệt với RG và WC [119]

Là giống cây trồng lâu năm và thu hoạch lá, chè cần nhiều nitơ hơn so với các loại cây trồng cho thu hoạch hoa quả là sản phẩm cuối cùng Chè là một loại cây đặc biệt vì đất bị axit hóa mạnh sau khi trồng và pH đất tiếp tục giảm với sự gia tăng tuổi cây, qua đó làm hạn chế kích cỡ và hoạt động của vi sinh vật trong đất Do vậy, cần trồng xen với cây đậu, cây che phủ và việc áp dụng hàm lượng nitơ cao trong phân bón hữu cơ là cần thiết [87] Ngoài việc sử dụng phân hữu cơ, tủ gốc cho chè cũng là một trong những biện pháp giúp cải tạo độ phì của đất, kích thích sự sinh trưởng của chè Tủ gốc là một phương pháp được ưa chuộng khi mà lớp phủ bề mặt đất không đầy đủ và sự kiểm soát xói mòn kém Một lớp mùn được coi là một hàng rào vật lý tốt, làm tăng sự cản trở của lớp ranh giới trên bề mặt đất, do đó làm

giảm mất độ ẩm của đất qua quá trình bốc hơi Vật liệu tủ gốc cho cây chè bao gồm

cỏ Guatemala (Tripsicum laxum) hoặc cỏ Mana (Cymbopogan confertiflorus) [62]

Nghiên cứu của Krishnarajah [99] cho thấy tầm quan trọng của lớp phủ mặt đất trong việc giảm sự mất đất bằng việc che phủ đất Tủ gốc, đặc biệt là với cây chè còn non chủ yếu để bảo vệ nước ở các vùng trồng chè Tủ gốc là việc làm cần thiết

để giảm sự thiếu nước vào mùa khô và để việc sử dụng nước trở nên hiệu quả

Tại Nhật Bản, những ảnh hưởng tích cực của việc tủ gốc bằng rơm cho chè

đã được làm rõ Dùng rơm để tủ gốc cho chè giúp cây chè sinh trưởng tốt, từ đó tăng năng suất chè gấp hai lần ở giai đoạn cây non và tăng 30% ở giai đoạn cây trưởng thành Tủ gốc bằng rơm cũng giúp cải thiện độ phì của đất và kích thích sự phát triển của hệ rễ chè [106]

Một lượng lớn phế phẩm giàu polyphenol được đưa trở lại đất do lá rụng và việc tỉa cành ở những vùng trồng chè Những quan sát được thực hiện trong thời gian dài chỉ ra rằng những phế phẩm giàu polyphenol này không ức chế sự nitrat hóa trong đất trồng chè ở Sri Lanka [136] Mặt khác, Vallis và Jones cho thấy mặc

dù cả hai loài cây họ đậu Desmodium intortum và Phaseolus atropurpureus đều có hàm lượng nitơ tương tự nhau, nhưng sự khoáng hoá nitơ của Desmodium intortum

ít hơn do hàm lượng polyphenol cao hơn [145]

Sun và Cs đã nghiên cứu ảnh hưởng của các phương thức tủ gốc khác nhau đến hàm lượng nước trong đất, động học dinh dưỡng và sự sinh trưởng của cây chè hai tuổi ở tỉnh Sơn Đông, Trung Quốc Bốn phương thức che phủ được áp dung: đối chứng (không tủ gốc), tủ gốc bằng rơm (T1), che phủ màng nhựa (T2) và che phủ bằng màng nhựa kết hợp với rơm (T3) Kết quả cho thấy so với đối chứng, tủ gốc

có thể giữ hàm lượng nước trong đất ở mức cao hơn và nâng cao hiệu quả sử dụng nước Trong các nghiệm thức T1 và T3, hiệu quả sử dụng nước cho sự sinh trưởng của chè và hiệu quả sử dụng nước cho năng suất chè tăng lần lượt là 43% -48% và 7% -13% so với đối chứng Ngoài ra, ở các nghiệm thức T1 và T3, hàm lượng chất

hữu cơ trong đất, N, Nitrat-N và Ammonium-N tăng lên đáng kể, cùng với cải thiện

độ màu mỡ của đất, dẫn đến tăng sinh trưởng và năng suất chè (12% -13% so với đối chứng) và thời kỳ cao điểm của sự phát triển của chồi xuất hiện sớm hơn Xét

về sự tăng trưởng và năng suất chè, hiệu quả sử dụng nước và chất dinh dưỡng, an

toàn với môi trường và lợi ích kinh tế, nhóm tác giả cho rằng việc tủ gốc bằng rơm

rạ có thể là phương pháp che phủ mặt đất hiệu quả cho vườn chè trẻ [142]

Cây che bóng

Cây che bóng giúp cải thiện và duy trì độ phì của đất, ảnh hưởng đến độ ẩm của đất, hàm lượng chất dinh dưỡng trong đất và đặc tính sinh học đất Lá rơi từ cây che bóng (hoạt động như một cái bơm dinh dưỡng) có tác động tốt đến chất hữu cơ trong đất, điều này rất quan trọng đối với sự đa dạng và mật độ quần thể vi sinh vật đất [100] Cây che bóng cải thiện độ màu mỡ của đất bằng cách tăng cường các hoạt động của vi sinh vật và giun đất

Khi trồng cây Dalbergia sissoo (một loại cây có khả năng cố định nitơ) xen

kẽ với trồng lúa mì (Triticum aestivum) và đậu đũa (Vigna sinensis), Chander và

Cs cho biết chất hữu cơ, nitơ tổng số và sinh khối vi sinh vật đều cao hơn so với

nghiệm thức không trồng cây Dalbergia sissoo Tuy nhiên, chất hữu cơ trong đất,

sinh khối vi sinh vật và các hoạt động của enzyme đất tăng lên khi khoảng cách

trồng D.sissoo giảm Từ kết quả này nhóm tác giả cho rằng việc áp dụng các

phương pháp nông lâm kết hợp đã dẫn đến cải thiện tình trạng chất hữu cơ và các hoạt động vi sinh vật trong đất Tuy nhiên, khoảng cách giữa các cây trồng xen nên được duy trì hợp lý để giảm thiểu tác động của lớp bóng lên những cây trồng

ở giữa [65]

Trong một nghiên cứu khác, Souza và Cs chỉ ra rằng tổng số chất hữu cơ trong đất, sự khoáng hoá nitơ và hoạt động của vi sinh vật trong đất cao hơn ở diện tích trồng cà phê kết hợp cây che bóng so với khu vực chỉ trồng cà phê, trong khi chất lượng đất xét về mặt sinh học và hoá học thì không khác biệt so với diện tích

trồng cà phê không có cây che bóng sau 13 năm [140]

1.3.2.2. Ả nh hư ở ng củ a các kĩ thuậ t canh tác đ ế n sự biế n

đ ộ ng củ a các sinh vậ t hạ i chè

Các loại vật liệu tủ gốc khác nhau đã được sử dụng để làm giảm hoặc kìm

hãm sự phát triển của các sinh vật hại đối với cây trồng Petrikovszki và Cs [123] đã

sử dụng lá rụng để tủ gốc cho cây cà chua nhằm giảm sự gây hại của một số sinh vật

hại như Phytophthora infestans (gây bệnh tàn rụi muộn), Helicoverpa armigera