Nghiên Cứu Biện Pháp Cải Thiện Độ Chua Trong Đất Trồng Cam Cao Phong, Hòa Bình

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Phạm Mạnh Hùng NGHIÊN CỨU BIỆN PHÁP CẢI THIỆN ĐỘ CHUA TRONG ĐẤT TRỒNG CAM CAO PHONG, HỊA BÌNH LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội - 2020 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Phạm Mạnh Hùng NGHIÊN CỨU BIỆN PHÁP CẢI THIỆN ĐỘ CHUA TRONG ĐẤT TRỒNG CAM CAO PHONG, HỊA BÌNH Chun ngành: Khoa học môi trường Mã số: 8440301.01 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS Trần Thị Tuyết Thu Hà Nội - 2020 LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận văn này, học viên xin chân thành cảm ơn thầy cô Bộ môn Tài nguyên Môi trường đất, Khoa Môi trường, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên giảng dạy, bảo tạo điều kiện cho học viên suốt trình học tập hoàn thiện luận văn thạc sĩ Đặc biệt hướng dẫn tận tình, chu đáo đóng góp q báu chun mơn khoa học kỹ làm việc TS Trần Thị Tuyết Thu cán giảng dạy Bộ môn Tài nguyên Môi trường đất, Khoa Môi trường, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội Đồng thời, học viên xin trân trọng cảm ơn đề tài QG.16.19 tạo điều kiện thuận lợi hỗ trợ tồn kinh phí q trình thực địa, khảo sát, vấn điều tra xác định tính chất đất, thực thí nghiệm cải tạo độ chua đất trồng cam Cao Phong, tỉnh Hịa Bình Cuối học viên xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, người thân bạn bè, người động viên, giúp đỡ, tạo điều kiện vật chất tinh thần cho học viên suốt thời gian học tập làm luận văn Học viên xin trân trọng cảm ơn giúp đỡ quý báu đó! Hà Nội, tháng 04 năm 2020 Học viên Phạm Mạnh Hùng MỤC LỤC Trang DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT iii DANH MỤC BẢNG iv DANH MỤC HÌNH v MỞ ĐẦU Chương TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Tổng quan độ chua đất 1.1.1 Khái niệm độ chua phân loại độ chua 1.1.3 Ảnh hưởng độ chua đến chất lượng đất suất trồng 1.2 Tổng quan cam đất trồng cam 1.2.1 Đặc điểm sinh thái hình thái cam 1.2.2 Nhu cầu dinh dưỡng cam 1.2.3 Vấn đề suy thoái đất trồng cam Việt Nam 12 1.3 Một số biện pháp cải thiện độ chua đất .14 1.3.1 Cải thiện độ chua đất thông qua bón vơi 14 1.3.2 Biochar giúp cải thiện tính chất đất 18 Chương ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 24 2.1 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 24 2.2 Nội dung nghiên cứu 24 2.3 Phương pháp nghiên cứu 24 2.3.1 Phương pháp thu thập tổng hợp tài liệu thông tin .24 2.3.2 Phương pháp điều tra, khảo sát thực địa lấy mẫu nghiên cứu 24 2.3.3 Phương pháp phịng thí nghiệm 25 2.3.4 Phương pháp xử lý số liệu, tính tốn 29 Chương KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 30 3.1 Hiện trạng chất lượng đất trồng cam Cao Phong .30 3.1.1 Độ chua hàm lượng chất hữu đất trồng cam Cao Phong năm 2015-2016 30 3.1.2 Hàm lượng N, P, K dễ tiêu đất Cao Phong năm 2015 - 2016 .33 3.1.3 Hàm lượng Ca, Mg trao đổi đất Cao Phong năm 2015-2016 .34 i 3.2 Ảnh hưởng vôi, chất cải tạo đất Ca(OH)2 đến đất thí nghiệm 35 3.2.1 Ảnh hưởng vôi, chất cải tạo Ca(OH)2 đất đến pH đất 35 3.2.2 Ảnh hưởng vôi, chất cải tạo đất Ca(OH)2 đến phốt pho, kali dễ tiêu 36 3.2.3 Ảnh hưởng vôi, chất cải tạo đất Ca(OH)2 đến Feox, Alox 38 3.2.4 Ảnh hưởng vôi, chất cải tạo đất Ca(OH)2 đến Ca, Mg trao đổi 39 3.3 Ảnh hưởng biochar đến độ chua đất thí nghiệm 40 3.3.1 Tính chất biochar từ canh cam cành cam tỉa 40 3.3.2 Biochar thay đổi pH đất thí nghiệm .46 3.3.3 Ảnh hưởng biochar đến P, K dễ tiêu .48 3.3.4 Tác động biochar đến hàm lượng Fe Al hydroxit .49 3.3.5 Biochar hàm lượng Ca2+, Mg2+ 51 3.4 Kết mơ hình tổng hợp biện pháp cải tạo độ chua đất trồng cam 53 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO .57 ii DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT BCC Biochar cành cam BCL Biochar cành cam tỉa CEC Dung tích trao đổi cation CTTN Cơng thức thí nghiệm FAO Tổ chức lương thực Thế giới KLN Kim loại nặng SOM (OM) Chất hữu đất iii DANH MỤC BẢNG Trang Bảng 1.1 Các q trình giải phóng thu H+ hệ thống tự nhiên Bảng 1.2 Lượng dinh dưỡng bón cho cam thời kỳ kinh doanh (kg/ha) 10 Bảng 1.3 Lượng vơi cần bón tính theo pHKCl theo loại đất .11 Bảng 1.4 Tác động việc bón vơi đến chất dinh dưỡng (đa lượng, vi lượng) kim loại nặng đất .16 Bảng 2.1 Chất lượng đất thí nghiệm 25 Bảng 2.2 Chất lượng vôi chất cải tạo đất 26 Bảng 2.3 Thí nghiệm ảnh hưởng vật liệu vơi đến độ chua đất 27 Bảng 2.4 Thí nghiệm ảnh hưởng biochar đến độ chua 28 Bảng 2.5 Phương pháp xác định tiêu đất, vật liệu biochar 29 Bảng 3.1 Một số tiêu chất lượng đất trồng cam Cao Phong 30 Bảng 3.2 Mức sử dụng phân bón năm 2015 Cao Phong 32 Bảng 3.3 Một số tính chất biochar nhiệt độ khác 40 Bảng 3.4 Tỷ lệ thành phần hóa học bề mặt biochar BCL BCC 46 Bảng 3.5 Các vườn áp dụng tổng hợp biện pháp cải tạo chất lượng đất 54 iv DANH MỤC HÌNH Trang Hình 1.1 Phân bố đất axit toàn cầu .7 Hình 1.2 Các tác động bón vơi đất, trồng đa dạng sinh học với theo thời gian hệ sinh thái nông nghiệp 16 Hình 1.3 Biến đổi tính chất biochar với nhiệt độ nhiệt phân tăng 19 Hình 1.4 Cải thiện tính chất bề mặt biochar phương pháp khác 20 Hình 1.5 Các ảnh hưởng biochar đến tính chất đất 21 Hình 2.1 Bản đồ khu vực nghiên cứu vườn áp dụng mơ hình tổng hợp .25 Hình 3.1 Độ chua chất hữu đất trồng cam Cao Phong 2015 - 2016 31 Hình 3.2 Hàm lượng N, P, K dễ tiêu đất Cao Phong 2015-2016 33 Hình 3.3 Hàm lượng Ca, Mg trao đổi đất Cao Phong năm 2015 - 2016 34 Hình 3.4 Sự thay đổi pH sử dụng vật liệu vơi khác 35 Hình 3.5 Hàm lượng P, K dễ tiêu có bổ sung vật liệu vơi khác .37 Hình 3.6 Ảnh hưởng vật liệu vôi đến Feox, Alox đất thí nghiệm 38 Hình 3.7 Ảnh hưởng vật liệu vôi đến Ca, Mg trao đổi đất 39 Hình 3.8 Kết ảnh hưởng trình nhiệt phân đến pH biochar 41 Hình 3.9 Kết độ ẩm độ tro biochar 42 Hình 3.10 Kết hàm lượng P tổng số K tổng số biochar 43 Hình 3.11 Kết tác động nhiệt độ tới số CCE mẫu biochar 44 Hình 3.12 Cấu trúc bề mặt biochar BCL BCC 45 Hình 3.13 Kết ảnh hưởng biochar đến pH đất 47 Hình 3.14 Kết ảnh hưởng lượng loại biochar đến P, K dễ tiêu 48 Hình 3.15 Kết ảnh hưởng lượng loại biochar đến Feox Alox .50 Hình 3.16 Kết ảnh hưởng biochar đến Ca Mg trao đổi 51 Hình 3.17 Giá trị pH OM sau năm áp dụng biện pháp cải tạo độ chua .54 Hình 3.18 Hàm lượng Ca2+, Mg2+ sau năm áp dụng biện pháp cải tạo độ chua .55 v MỞ ĐẦU Cây cam trồng chủ lực phát triển kinh tế huyện Cao Phong, tỉnh Hòa Bình Năm 2017, diện tích đất trồng cam tồn huyện 3.015 ha, gấp 5,4 lần năm 2010 1,7 lần năm 2014 Vùng trồng cam Cao Phong, Hòa Bình nhận dẫn địa lý “Cam Cao Phong” năm 2014 góp phần thúc đẩy q trình tiêu thụ sản xuất cam Đất trồng cam Cao Phong chủ yếu đất Ferralit đỏ vàng hình thành điều kiện khí hậu nhiệt đới, địa hình dốc thoải nên sẵn có thuộc tính tự nhiên mang tính axit bị rửa trôi kim loại kiềm, kiềm thổ tích lũy lại nhiều sắt nhơm Trong điều kiện nông nghiệp thâm canh cao, sử dụng nhiều phân khống làm cho đất ngày bị axit hóa mạnh Theo Trần Thị Tuyết Thu (2016), phản ứng đất Cao Phong mức chua đến chua vừa (pHKCl 4,13-5,10), cho nhân tố giới hạn quan trọng nhu cầu dinh dưỡng sinh thái cam Do cần phải có biện pháp cải tạo độ chua cách hiệu để giảm tác động bất lợi đến trình thối hóa đất Đến có nhiều hộ gia đình cấp giấy chứng nhận sản xuất theo tiêu chuẩn VietGAP phần lớn sản xuất theo mô hình truyền thống axit hóa đất trở thành vấn đề quan ngại làm tăng mạnh nguy cân dinh dưỡng suy thối độ phì đất Trong nông nghiệp hữu cơ, việc quản lý đất đai xem yếu tố quan trọng giúp trì suất chất lượng sản phẩm Việc quản lý đất đai dựa vào phân hủy tự nhiên vật chất hữu cơ, sử dụng kỹ thuật ủ phân xanh, phân compost, để thay chất dinh dưỡng lấy từ đất vụ trước, sử dụng loạt phương pháp để cải thiện độ phì đất Trong số trường hợp pH cần phải điều chỉnh Thay đổi pH tự nhiên phương pháp dùng vôi đôlomit… cho phép canh tác hữu Như vậy, cải thiện độ chua đất đươc phép sử dụng canh tác hữu để đảm bảo điều kiện thích hợp cho trồng nói chung cam nói riêng phát triển Biochar vật liệu phù hợp với canh tác hữu nghiên cứu rộng rãi nơng nghiệp, có giá trị tiềm nơng nghiệp để cải thiện tính chất đất việc giảm mối nguy axit hóa đất đất chua tự nhiên (Zhongmin Dai, 2017) Tuy nhiên, tác dụng cải thiện biochar vôi đất axit vùng trồng cam chế liên quan chưa đánh giá đầy đủ Trên sở giả thiết đề tài “Nghiên cứu biện pháp cải thiện độ chua đất trồng cam huyện Cao Phong, tỉnh Hịa Bình” đặt nhằm cung cấp sở liệu chứng khoa học để luận giải ảnh hưởng số biện pháp cải thiện độ chua đất tiềm tận dụng lại sinh khối cành cam đốn tỉa để sản xuất ứng dụng biochar cải thiện độ phì đất trồng cam Mục tiêu nghiên cứu Đánh giá trạng axit hóa đất vùng trồng cam nghiên cứu Nghiên cứu biện pháp hiệu cải tạo độ chua đất việc sử dụng liều lượng vơi biochar thích hợp Đánh giá kết tổng hợp biện pháp cải tạo độ chua đất nghiên cứu Ý nghĩa khoa học thực tiễn Nghiên cứu lượng vật liệu vôi cần sử dụng để cải tạo độ chua đất nói chung vùng trồng cam Cao Phong nói riêng Tiềm sản xuất sử dụng biochar từ phụ phẩm cam (cành cam) góp phần vào tiến tới q trình canh tác cam hữu Hiệu lớn có ý nghĩa thu bổ sung biochar vào đất có lẽ khả cung cấp trì chất dinh dưỡng, đặc biệt chất dinh dưỡng dễ tiêu cho trồng Trên hình 3.14 cho thấy, hàm lượng P dễ tiêu công thức cao công thức đối chứng dao động 43,51-51,46 mgP2O5/100g đất Đối với công thức sử dụng BCL, hàm lượng P dễ tiêu tăng 11,5; 31,2; 33,4 22,6 (%) so với đối chứng tương ứng với lượng biochar bổ sung 0,5-3% Bên cạnh đó, công thức sử dụng BCC cho hàm lượng P dễ tiêu tăng từ 16,4% đến 31,7% Sở dĩ hàm lượng P dễ tiêu đất tăng cao biochar có sẵn lượng P linh động định phù hợp với nghiên cứu Hanzhi Zhang (2016) biochar cung cấp phốt dễ tiêu cho đất, lượng dạng P dễ tiêu phụ thuộc vào loại biochar (Zhang cộng sự, 2016) Qua hình 3.14 cho thấy, hàm lượng K dễ tiêu tăng theo chiều thuận với chiều tăng lượng biochar bổ sung Trong đó, cơng thức sử dụng BCC có hàm lượng K dễ tiêu tăng 17,3; 28,0; 38,8 44 (%) tương ứng với công thức BCC1, BCC2, BCC3, BCC4 so với đối chứng (ĐC) Các công thức sử dụng BCL, hàm lượng K tăng dao động từ 22,5% đến 127,7% so với ĐC lượng tăng cao công thức BCL4 với hàm lượng K dễ tiêu 70,68 mg/100g đất Cùng lượng bổ sung vào đất biochar BCL huy động cung cấp lượng K dễ tiêu cho nhiều so với biochar BCC 5,2-83,7% điều chất biochar BCL tạo thành từ cành cam có sẵn lượng K linh động nhiều so với biochar BCC tạo từ cành cam thể gián tiếp thông qua lượng K tổng số cao gấp lần biochar BCL so với BCC Bên cạnh đó, biochar BCL có chứa lượng lớn nguyên tố khác Fe, Al, Mg, Ca tích cực tham gia vào q trình trao đổi cation với hạt keo đất giải phóng thêm ion K vào dung dịch đất làm tăng tính linh động K 3.3.4 Tác động biochar đến hàm lượng Fe Al hydroxit Hàm lượng Fe Al oxit hydroxit vơ định hình chiết dung dịch đệm oxalat thí nghiệm bổ sung biochar trình bày bảng (phụ lục 1) hình 3.15 sau: 49 Hàm lượng Fe, Al dạng hydroxit (g/kg) Alox Feox pHKCl pHKCl pH 2,5 1,5 0,5 0 CTTN Hình 3.15 Kết ảnh hưởng lượng loại biochar đến Feox Alox Hàm lượng Alox có xu hướng giảm mạnh theo chiều tăng lượng biochar bổ sung vào đất thí nghiệm Khi sử dụng BCL, hàm lượng Al vơ định hình giảm nhiều cơng thức BCL4 cơng thức BCL1 so với ĐC, tương ứng với lượng Alox 0,58 1,71 g/kg Đối với việc sử dụng BCC, hàm lượng Alox giảm 6,6 lần công thức BCC4 giảm 2,4 lần công thức BCC1 so với công thức ĐC Điều do, biochar thường có khoảng hổng cấu trúc có khả chặt keo vơ định hình Bên cạnh đó, bề mặt biochar cịn chứa nhóm chức khác có khả tạo liên kết giữ chặt không cho keo hydroxit chiết dung dịch oxalat, đồng thời ion Al3+ dễ dàng xâm nhập sâu vào khoảng hổng bị giữ lại khơng thể tham gia vào phản ứng hình thành hydroxit Hàm lượng Feox có tăng bổ sung biochar so với đối chứng khơng có khác biệt với lượng biochar bổ sung khác dao động 1,43-1,73 g/kg Điều khả trao đổi cation bề mặt với keo hữu cơ, khống sét giải phóng lượng ion Fe định nhiên ion Fe kết hợp với ion OH- sinh bổ sung biochar gây nên lượng tăng Feox 50 Dựa vào hình thái bề mặt mơ tả hình 3.12 thấy rằng, bề mặt biochar có khoảng hổng với kích thức khác làm tăng tính hấp thụ Điều giải thích cho giảm mạnh mẽ hydroxit Fe Al công thức bổ sung biochar Các công thức bổ sung biochar BCL có giảm hàm lượng hdroxit yếu công thức bổ sung BCC điều số lượng khoảng hổng BCL khơng nhiều, BCC có phân bố khoảng hổng giữ đặc tính cách mạch gỗ giúp cho xâm nhập hạt keo hydroxit sâu vào cấu trúc biochar hydroxit chặt khoảng hổng nên việc chiết dung dich oxalate kéo kết tất hydroxit Điều cho thấy, biochar có khả giảm tính độc Fe, Al thông qua việc hấp phụ hydroxit mạng cấu trúc 3.3.5 Biochar hàm lượng Ca2+, Mg2+ Kết nghiên cứu ảnh hưởng bổ sung biochar đến hàm lượng Ca2+, Mg2+ Hàm lượng canxi magie trao đổi (meq/100g đât) đất thí nghiệm trình bày bảng (phụ lục 1) hình 3.16 sau: Ca2+ Ca2+ Mg2+ Mg2+ pHKCl pHKCl 4 3 2 1 0 CTTN Hình 3.16 Kết ảnh hưởng biochar đến Ca Mg trao đổi 51 Từ hình 3.16 cho thấy, biochar có ảnh hưởng lớn đến hàm lượng Ca Mg trao đổi, hàm lượng Ca trao đổi có xu hướng tăng so với đối chứng theo chiều tăng lượng bổ sung biochar BCL BCC, nhìn chung hàm lượng Mg trao đổi có xu hướng giảm so với đối chứng khơng có xu hướng rõ rệt với lượng bổ sung biochar khác hai loại biochar Đối với công thức sử dụng biochar BCL, hàm lượng Ca2+ công thức BCL1 với lượng bổ sung 0,5% tăng thấp 17,1%, công thức BCL4 có tăng cao với lượng tăng lên đến 57,9% so với đối chứng ĐC Tương tự với việc sử dụng BCL, công thức sử dụng biochar BCC cho xu hướng tương tự với hàm lượng Ca2+ tăng thấp 23,7% công thức BCC1 tăng cao công thức BCC4 với tỉ lệ 68,4% so với đối chứng Điều do, biochar có tương tác trao đổi cation chất hữu giúp giải phóng Ca dạng liên kết chất hữu thành dạng linh động Tỉ lệ tăng hàm lượng Ca2+ mẫu biochar BCC khoảng 23,7-68,4% cao so với tỉ lệ tăng mẫu biochar BCL với khoảng dao động lớn 17,1- 57,9% điều q trình nhiệt phân cành cam (bộ phận chứa nhiều xenlulo) hình thành nhiều nhóm chức cacboxyl, este, phenol… giúp hình thành nên cầu nối phức bề mặt với hạt keo đất giải phóng cation Ca bề mặt vào dung dịch đất Hàm lượng lượng Mg2+ có xu hướng giảm tăng lượng bổ sung biochar hai khối công thức sử dụng biochar BCL BCC Khi sử dụng BCL, tỉ lệ giảm hàm lượng Mg2+ dao động từ 5,7% đến 22,3% so với đối chứng ĐC Các công thức sử dụng BCC, giảm tỉ lệ hàm lượng Mg2+ khoảng rộng 0,1-29,7% so với đối chứng ĐC Sự giảm hàm lượng Mg2+ hầu hết công thức bổ sung biochar kích thước ngun tử Mg nhỏ Ca khả xâm nhập sâu vào cấu trúc rỗng biochar với nhóm chức bề mặt biochar tạo liên kết với Mg làm cho Mg khó trao đổi Ca có mặt biochar lượng biochar tăng lượng Mg bị hấp phụ tăng 52 3.4 Kết mơ hình tổng hợp biện pháp cải tạo độ chua đất trồng cam Bón vôi xem giải pháp lựa chọn để cải tạo độ chua, cung cấp thêm dinh dưỡng đa lượng Ca, Mg huy động chất dinh dưỡng dạng khó tiêu đất phốt liên kết chặt với hợp phần sắt nhôm, tăng cường phân giải chất hữu cơ, đồng thời làm giảm tác động nguyên tố độc hại Căn vào liều lượng phân vôi sử dụng năm 2015, nghiên cứu đồng ruộng tiến hành điều chỉnh lượng vơi bón lên 2,5 -3 tấn/ha chia làm đợt bón tháng tháng 8, giảm lượng phân khoáng sử dụng xuống 30% so với lượng bón năm 2015 Thay phân suppe lân lân nung chảy Văn Điển với lượng bón sử dụng trung bình tấn/ha chia làm đợt bón Tăng cường bón phân hữu có nguồn gốc rõ ràng để cải thiện tính chất đất, tàn dư cỏ sau cắt nguồn cung cấp chất hữu cho đất, đồng thời bổ sung thêm chế phẩm sinh học có lợi EM, Ketomium, AT để ngăn chặn phòng ngừa sinh vật gây bệnh vùng rễ Biện pháp để cỏ cắt biện pháp giữ độ ẩm đất tốt áp dụng số vườn nghiên cứu với việc không phun thuốc diệt cỏ để cỏ mọc suốt giai đoạn mùa khô từ tháng 11 đến hết tháng năm sau Tuy nhiên có điều kiện khí hậu có thời gian hạn dài sơng suối chủ vườn cam cần chủ động nguồn nước tưới để đảm bảo suất việc đào ao trữ nước mùa mưa, đầu tư hệ thống kênh dẫn nước hệ thống tưới nhỏ giọt để chủ động nước tưới tích kiệm nước 53 Bảng 3.5 Các vườn áp dụng tổng hợp biện pháp cải tạo chất lượng đất Vườn (tuổi vườn năm 2019) Ca2+ pHKCl Mg2+ SOM (%) meq/100g đất Năm pH SD TB SD TB SD TB SD V1 (4 tuổi) 2018 4,19 0,10 3,14 0,48 3,31 0,79 2,67 0,80 2019 4,96 0,24 3,59 0,16 4,27 1,35 1,65 0,32 V2 (6 tuổi) 2018 4,57 0,50 4,81 1,08 4,25 1,38 4,71 2,64 2019 5,21 0,17 4,29 0,31 5,65 0,51 2,15 0,41 V3 (10 tuổi) 2018 4,57 0,83 4,07 0,68 6,10 2,44 3,35 1,17 2019 5,85 0,59 4,82 1,37 8,40 1,50 2,69 0,88 V4 (18 tuổi) 2018 5,41 0,74 4,26 0,16 9,64 1,78 2,83 0,87 2019 6,25 0,31 4,79 0,47 10,67 0,47 2,29 0,50 5 4 3 pH Hàm lượng SOM (%) pHKCl pHKCl OM 1 0 2018 2019 V1 2018 2019 V2 2018 2019 V3 2018 2019 V4 Hình 3.17 Giá trị pH OM sau năm áp dụng biện pháp cải tạo độ chua Theo bảng 3.5 hình 3.17 cho thấy, việc áp dụng tổng hợp biện pháp bón vơi, để cỏ, giảm lượng phân bón hóa học, tăng cường bón phân hữu đa giúp pH vườn năm 2018 2019 cải thiện từ chua nhẹ đến trng tính dao 54 động khoảng từ 4,96-6,25 Chất hữu tăng cao từ 3,14-4,82% giúp trì 12 Ca2+ Ca2+ pHKCl pHKCl Mg2+ Mg2+ 10 pH Hàm lượng Ca, Mg trao đổi (meq/100g đất) canh tác bền vững cam 2 0 2018 2019 V1 2018 2019 V2 2018 2019 V3 2018 2019 V4 Hình 3.18 Hàm lượng Ca2+, Mg2+ sau năm áp dụng biện pháp cải tạo độ chua Đến hàm lượng Ca, Mg cải thiện đáng kể đặc biệt vườn V3, V4 với hàm lượng Ca trao đổi từ 6,10-10,67 meq/100g đất vườn V4 chuyển sang bón phân cá ủ vừa cung cấp canxi vừa giúp cải tạo đất tăng tính đệm đất Đối với Mg trao đổi, vườn V3, V4 cải thiện tăng so với năm trước dao động khoảng 2,29-3,35 meq/100g đất năm khoảng phù hợp với phát triển cam 55 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Đất trồng cam Cao Phong, Hịa Bình có phản ứng chua vừa đến chua (pHKCl ≈ 4,25-5,16), hàm lượng chất hữu khoảng 2,94-3,30% (2016) Hàm lượng N, P, K dễ tiêu mức giàu Lượng Ca Mg trao đổi 3,51 - 6,77 meq/100g đất 1,31-2,71 meq/100g, đó, hàm lượng Mg trao đổi năm 2016 cao so với năm 2015 Vơi có chứa hàm lượng CaO chiếm 54%, chất cải tạo đất có chứa 12,7% CaO, 30,4% MgO có chứa thêm tạp chất Fe, Al Sử dụng vôi, chất cải tạo đất cung cấp Ca Mg cho đất, tạo điều kiện để cải thiện độ chua đất pH đất nghiên cứu tăng dần theo thứ tự: đất đối chứng < đất bổ sung chất cải tạo đất < đất bổ sung vôi chất cải tạo đất < đất bổ sung Ca(OH)2 Hàm lượng P dễ tiêu đất khơng có biến động nhiều, hàm lượng K giảm cơng thức bón vơi, ngược lại với công thức khác Đối với đất nghiên cứu (đất feralit đỏ vàng) có giá trị pHKCl 4,47 cần bổ sung ≥ vôi/ha/năm để đảm bảo hiệu cải thiện pH cung cấp đủ dinh dưỡng canxi cho cây, giảm thiểu tình trạng nứt sau mưa Biochar sản xuất từ cành cam nhiệt độ 700oC cành cam tỉa nhiệt độ 500oC cho chất lượng tốt với giá trị pH > 10, giá trị trung hòa CCE 14,5%, hàm lượng P, K tổng số có mức độ tích lũy cao Biochar giúp gia tăng giá trị pH lên tới 29,1%, tăng hàm lượng P K dễ tiêu tối đa 38,8 127,7% Trong đó, biochar BCL tạo thành từ cành cam tỉa giúp cải thiện pH, P K dễ tiêu mức tối đa với lượng bón 2-3% (tương ứng với 60 đến 90 tàn dư/ha) KIẾN NGHỊ Cần có biện pháp quản lý sử dụng vôi chất cải tạo đất cách hợp lý, bón thời điểm, đủ liều lượng; Nên tận thu cành cam đốn tỉa lúc dọn vườn cuối năm vườn cam chặt bỏ để sản xuất biochar làm chất cải thiện độ chua đất canh tác cam Cao Phong, Hịa Bình nói riêng vùng trồng ăn trái nói chung góp phần tiết kiệm chi phí sản xuất, sử dụng hợp lý phân khoáng đáp ứng yêu cầu sản xuất nơng nghiệp an tồn theo tiêu chuẩn VietGAP GlobalGAP nông nghiệp hữu 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng Việt Mai Thị Lan Anh, S Joseph, Nguyễn Văn Hiền, Trần Mạnh Hùng, Nguyễn Công Vinh, Ngô Thị Hoan Phạm Thị Anh (2008) Đánh giá chất lượng than sinh học sản xuất từ số loại vật liệu hữu phổ biến miền Bắc Việt Nam, Tạp chí Khoa học Cơng nghệ, (96), tr.231-236 Bộ Nông nghiệp Phát triển Nông thôn (2017), Báo cáo thực kế hoạch 12 tháng năm 2017 ngành nông nghiệp phát triển nông thôn, năm 2017 Bộ Nông nghiệp Phát triển Nông thôn (2019), Nâng cao hiệu sử dụng, cải thiện tính chất lý, hóa, sinh học đất canh tác lúa ăn vùng đồng sông Cửu Long hướng tới phát triển bền vững, Hội thảo Khoa học đất, Thành phố Hậu Giang Đỗ Đình Ca (2013), Tài liệu hội thảo chương trình phục hồi, phát triển vùng cam hàng hóa sản suất theo tiêu chuẩn VietGAP Hải Phịng Cao Văn Chí (2015), Tài liệu tập huấn "Kỹ thuật sản xuất cam theo hướng chất lượng, vệ sinh an toàn thực phẩm (VietGAP)", Trung tâm nghiên cứu phát triển có múi, Viện nghiên cứu rau Lê Văn Căn (1978), Giáo trình nơng hóa, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Hoàng Minh Châu (1998), Cẩm nang sử dụng phân bón, NXB Trung tâm Thơng tin Khoa học Kỹ thuật Hóa chất, Hà Nội Lê Văn Dũng, Tất Anh Thư, Nguyễn Duy Linh Võ Thị Gương (2018) Cải thiện đặc tính bất lợi đất phèn nhiễm mặn suất lúa qua sử dụng phân hữu vôi điều kiện nhà lưới., Journal of Science Can Tho University, tập 54, trang 65-74 Lê Đức (2006) Hóa học đất, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQGHN 10 Võ Thị Gương (2005), Sự suy thối hóa học vật lý đất vườn trồng cam đồng sơng Cửu Long, Tạp chí Khoa học đất, Số 22, tr 29-31 11 Cao Việt Hà, Lê Thanh Tùng (2010), “Nghiên cứu số tính chất lý hóa học đất trồng cam theo độ tuổi vườn Hàm Yên, Tuyên Quang”, Tạp chí Khoa học Phát triển, Tập 8, Số 3, tr 393-401 12 Nguyễn Quốc Hiếu (2012), “Nghiên cứu tính chất lý hóa đất số biện pháp thâm canh cam đất đỏ bazan Phủ Quỳ, Nghệ An”, Luận án tiến sỹ Nông 57 nghiệp, Trường Đại học Nông nghiệp 13 Vũ Văn Hiếu, Nguyễn Thị Phương Thảo, Vũ Quang Sáng (2015), “Ảnh hưởng sử dụng phân bón số biện pháp kỹ thuật đến tính chất lý, hóa học đất trồng cam sành huyện Bắc Quang, tỉnh Hà Giang”, Tạp chí Nơng nghiệp Phát triển Nông thôn, Kỳ 1, tr 46-51 14 Trần Văn Huệ (2012), Nghiên cứu cơng nghệ Các bon hố chất thải cháy rác thải đô thị thành than nhiên liệu, Luận văn thạc sỹ, Trường ĐHKHTN, năm 2012 15 Nguyễn Tri Quang Hưng, Lê Kiến Thông, Nguyễn Minh Kỳ (2017) Tiềm sinh khối phụ phẩm nông nghiệp hiệu ứng dụng sản xuất than sinh học (biochar) quy mơ hộ gia đình Gị Cơng Tây, Tỉnh Tiền Giang SCIENCE & TECHNOLOGY DEVELOPMENT, 20(M1), trang 68-78 16 Lê Văn Khoa, Nguyễn Xuân Cự, Bùi Thị Ngọc Dung, Lê Đức, Trần Khắc Hiệp, Cái Văn Tranh (2001) Phương pháp phân tích đất, nước, phân bón, trồng, NXB Giáo dục 17 Phạm Văn Linh, Trần Thị Quỳnh Nga, Trần Đình Hợp, Mai Sỹ Cường, Giáp Thị Luân cộng (2017) Đánh giá đặc điểm số tính chất đất vùng trồng có múi Phủ Quỳ Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Nghệ An, số 10, trang 1-7 18 Lê Công Tuấn Minh (2017) Đánh giá ảnh hưởng số biện pháp quản lý cỏ dại đến chất lượng đất trồng cam huyện Hàm Yên, tỉnh Tuyên Quang Luận văn Thạc sỹ, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQGHN 19 Nguyễn Đăng Nghĩa (2014) Vai trò than sinh học (Biochar) sản xuất ứng dụng hiệu than sinh học Báo Cáo Phân Tích Xu Hướng Cơng Nghệ, Trung Tâm Thông Tin Khoa Học Công Nghệ, Sở KH CN TP.HCM 20 Nguyễn Tử Siêm, Thái Phiên (1999), Đất đồi núi Việt Nam: Thối hóa phục hồi, NXB Nông nghiệp, Hà Nội 21 Trần Thị Tuyết Thu, Nguyễn Thị Phương Loan, Lê Minh Thảo, Lê Công Tuấn Minh, Nguyễn Trung Tuấn (2016), Nghiên cứu số tính chất đất trồng cam thị trấn Cao Phong, tỉnh Hòa Bình, Tạp chí Khoa học đất, Số 47, trang 16-21 22 Trần Thị Tuyết Thu, Phạm Mạnh Hùng, Nguyễn Thị Thảo, Nguyễn Xuân Huân, Nguyễn Thị Phương Loan, Trần Vũ Diễm Huyền, Cao Văn Chí, Trịnh Quang Pháp (2018) Nghiên cứu nguyên nhân suy thoái chất lượng đất cam Cao Phong, tỉnh Hồ Bình đề xuất biện pháp cải tạo phục hồi Hội thảo Khoa học Đất, 58 phân bón nơng nghiệp hữu cơ, Bộ NN PTNT, Hội Khoa học đất Việt Nam, TP Hồ Chí Minh Tài liệu tiếng Anh 23 Bose T.K., Mitra S.K (1990), Fruit: tropical and subtropical, Published by Naya Prokash 2006 Bidhan Sarani, Calcutta 700006, India 24 Joyce S.Clemente, Suzanne Beauchemin, TedMac Kinnon, Joseph Martin, Cliff T.Johnston, Brad Joern (2017), Initial biochar properties related to the removal of As, Se, Pb, Cd, Cu, Ni, and Zn from an acidic suspension, Chemosphere, Volume 170, March 2017, Pages 216-224 25 Dai, Z., Zhang, X., Tang, C., Muhammad, N., Wu, J., Brookes, P C., & Xu, J (2017) Potential role of biochars in decreasing soil acidification - A critical review Science of the Total Environment, 581–582, 601-611 22 Davies F.S., Albrigo L.G (1994), CITRUS, CAB International 23 Dogo W.Y., Owuor P.O., Wanyoko J.K., Othieno C.O (1994), “High rates of nitrogen on tea at high altitudes”, Tea Board of Kenya, 15 (1), pp 280-285 24 dos Santos, D R., Tiecher, T., Gonzatto, R., Santanna, M A., Brunetto, G., & da Silva, L S (2018) Long-term effect of surface and incorporated liming in the conversion of natural grassland to no-till system for grain production in a highly acidic sandy-loam Ultisol from South Brazilian Campos Soil and Tillage Research, 180(September 2017), 222-231 25 El-Naggar, A., Lee, S S., Rinklebe, J., Farooq, M., Song, H., Sarmah, A K., Ok, Y S (2019) Biochar application to low fertility soils: A review of current status, and future prospects Geoderma, 337(May 2018), 536-554 26 Fageria, N K., & Baligar, V C (2008) Chapter Ameliorating Soil Acidity of Tropical Oxisols by Liming For Sustainable Crop Production Advances in Agronomy, 99(08), 345-399 27 Frank, T., Zimmermann, I., & Horn, R (2019) The need for lime in dependence on clay content in arable crop production in Germany Soil and Tillage Research, 191(January), 11-17 28 Holland, J E., Bennett, A E., Newton, A C., White, P J., McKenzie, B M., George, T S., Hayes, R C (2018) Liming impacts on soils, crops and biodiversity 59 in the UK: A review Science of the Total Environment, 610–611, 316-332 29 Kavitha, B., Reddy, P V L., Kim, B., Lee, S S., Pandey, S K., & Kim, K H (2018) Benefits and limitations of biochar amendment in agricultural soils: A review Journal of Environmental Management, 227 (August), 146 - 154 30 Kunhikrishnan, A., Thangarajan, R., Bolan, N S., Xu, Y., Mandal, S., Gleeson, D B., Naidu, R (2016) Functional Relationships of Soil Acidification, Liming, and Greenhouse Gas Flux Advances in Agronomy, 139 , 1-71 31 Li, F., Liang, X., Niyungeko, C., Sun, T., Liu, F., & Arai, Y (2019) Effects of biochar amendments on soil phosphorus transformation in agricultural soils In Advances in Agronomy (1st ed.) 32 Materechera, S A., & Mkhabela, T S (2002) The effectiveness of lime, chicken manure and leaf litter ash in ameliorating acidity in a soil previously under black wattle (Acacia mearnsii) plantation Bioresource Technology, 85(1), 9-16 33 Oladele, S O., Adeyemo, A J., & Awodun, M A (2019) Influence of rice husk biochar and inorganic fertilizer on soil nutrients availability and rain-fed rice yield in two contrasting soils Geoderma, 336(February 2018), 1-11 34 Robarge, W P (2008) Acidity Encyclopedia of Earth Sciences Series, 10-21 35 Shaaban, M., Van Zwieten, L., Bashir, S., Younas, A., Núñez-Delgado, A., Chhajro, M A., Hu, R (2018) A concise review of biochar application to agricultural soils to improve soil conditions and fight pollution Journal of Environmental Management, 228 (April), 429-440 36 Tandzi, L N., Mutengwa, C S., Ngonkeu, E L M., & Gracen, V (2018) Breeding maize for tolerance to acidic soils: A review Agronomy, 8(6), 1-21 37 Xiao, X., Chen, B., Chen, Z., Zhu, L., & Schnoor, J L (2018) Insight into Multiple and Multilevel Structures of Biochars and Their Potential Environmental Applications: A Critical Review Environmental Science and Technology, 52(9), 5027-5047 38 Zhang, H., Chen, C., Gray, E M., Boyd, S E., Yang, H., & Zhang, D (2016) Roles of biochar in improving phosphorus availability in soils: A phosphate adsorbent and a source of available phosphorus Geoderma, 276, 1-6 http://www.fao.org/faostat/en/#compare 60 PHỤ LỤC Bảng Chỉ tiêu đánh giá ảnh hưởng vật liệu vôi pH CTTN Đối chứng Chất cải tạo đất Vơi bột Vơi+Chất cải tạo đất Ca(OH)2 Trung bình 4,57 ĐC g/kg mg/100g đất Feox Alox P2O5dt K2Odt Trung Trung Trung Trung SD SD SD SD SD bình bình bình bình 0,41 1,17 0,05 2,62 0,28 39,1 5,6 31,0 1,5 meq/100g đất Mg2+ Trung SD SD bình 0,66 3,38 0,64 Ca2+ Trung bình 4,75 CT1 4,70 0,02 1,98 0,10 3,04 0,10 42,0 0,4 34,7 1,9 5,38 0,13 3,50 0,50 CT2 4,78 0,01 1,99 0,02 3,16 0,18 38,4 0,4 29,2 6,1 5,75 0,25 4,00 0,50 CT3 4,92 0,05 2,03 0,05 2,84 0,55 41,1 1,8 26,9 3,3 5,88 0,13 3,75 0,50 CT4 4,81 0,02 2,08 0,08 3,26 0,51 41,6 1,9 25,8 7,0 5,88 0,13 3,63 0,38 CT5 5,08 0,02 1,88 0,75 3,05 0,50 39,6 0,4 35,9 5,5 7,88 0,87 2,25 0,50 CT6 5,30 0,01 1,60 0,02 3,06 0,21 41,5 0,4 34,7 1,7 7,63 0,38 2,75 0,50 CT7 4,87 0,05 1,42 0,16 2,97 0,16 38,1 0,2 25,8 7,0 4,88 1,38 5,00 1,50 CT8 4,94 0,01 1,73 0,02 3,04 0,19 39,3 1,2 35,8 5,3 5,13 0,88 4,75 0,75 CT9 5,13 0,01 1,20 0,20 2,58 0,20 37,3 1,3 35,2 3,4 6,63 0,13 4,50 1,50 CT10 4,96 0,05 2,29 0,50 2,17 0,50 31,6 5,4 37,0 3,3 6,75 0,25 3,13 0,13 CT11 5,19 0,01 1,60 0,05 2,09 0,52 39,3 0,4 34,6 1,6 7,75 0,25 2,13 0,13 CT12 5,48 0,02 1,68 0,01 2,20 0,60 38,7 0,4 34,2 1,0 8,38 0,37 2,13 0,63 SD: Độ lệch chuẩn 61 Bảng Chỉ tiêu đánh giá ảnh hưởng biochar pHKCl CTTN P2O5dt K2Odt mg/100g đất Trung Trung SD SD bình bình Ca2+ Mg2+ meq/100g đất Trung Trung SD SD bình bình Alox Trung bình Feox g/kg Trung SD bình Trung bình SD ĐC (đối chứng) 4,47 0,41 39,1 5,6 31,0 1,5 4,75 0,7 3,38 0,6 2,64 0,58 1,17 0,05 BCL1 4,78 0,11 43,6 6,4 38,0 5,0 5,56 0,32 2,94 0,11 1,71 0,28 1,50 0,07 BCL2 4,92 0,04 51,3 8,9 50,9 0,5 6,63 0,28 2,75 0,13 1,56 0,18 1,90 0,17 BCL3 5,42 0,02 52,1 6,2 60,9 1,1 6,25 1,61 3,19 0,59 1,09 0,08 1,73 0,17 BCL4 5,77 0,02 47,9 12,8 70,7 1,9 7,50 0,18 2,63 0,28 0,58 0,12 1,55 0,04 BCC1 4,56 0,02 45,5 7,2 36,4 2,5 5,88 0,38 3,38 0,06 1,10 0,42 1,58 0,04 BCC2 4,94 0,02 48,0 7,9 39,7 3,6 6,75 0,50 2,50 0,13 0,68 0,17 1,53 0,01 BCC3 5,21 0,01 51,5 4,8 43,1 1,2 7,00 0,25 2,63 0,06 0,48 0,16 1,60 0,08 BCC4 5,61 0,01 38,9 5,6 44,7 1,4 8,00 0,25 2,38 0,06 0,40 0,05 1,43 0,05 SD SD: Độ lệch chuẩn 62 PHỤ LỤC 2: MỘT SỐ HÌNH ẢNH VỀ VẬT LIỆU THÍ NGHIỆM Chất cải tạo đất Vôi bột Thân cành cam 700oC Thân cành cam 300oC Cành cam nhỏ 700oC Cành cam nhỏ 300oC + 63 ... đất vùng trồng cam nghiên cứu Nghiên cứu biện pháp hiệu cải tạo độ chua đất việc sử dụng liều lượng vơi biochar thích hợp Đánh giá kết tổng hợp biện pháp cải tạo độ chua đất nghiên cứu Ý nghĩa khoa... nghiệm; 3) Nghiên cứu chế tạo biochar từ tàn dư cam đến hiệu cải thiện độ chua đất thí nghiệm; 4) Đánh giá mơ hình tổng hợp cải thiện độ chua đất vùng trồng cam Cao Phong 2.3 Phương pháp nghiên cứu. .. trồng cam Cao Phong cần có biện pháp cải tạo độ chua cách hiệu để trì khoảng thích hợp cho cam phát triển 1.3 Một số biện pháp cải thiện độ chua đất 1.3.1 Cải thiện độ chua đất thơng qua bón vơi 1.3.1.1