SỰ VẬN ĐỘNG CỦA HỆ SINH THÁI ÐỒNG RUỘNG

Chương III SỰ VẬN ĐỘNG CỦA HỆ SINH THÁI ÐỒNG RUỘNG Nội dung Trồng trọt việc trừ cỏ đồng ruộng, thúc đẩy vơ hố chất hữu đất Như có nghĩa đồng ruộng luôn giữ giai đoạn ban đầu hàng loạt diễn biến thiên nhiên, đồng thời, chất hữu mà thảm thực vật thiên nhiên tích luỹ hàng chục năm, hàng trăm năm trình bị tiêu hao Chương bàn đặc trưng diễn biến đồng ruộng, thay đổi hình thức sản xuất để trì khả sản xuất đồng ruộng quan hệ suất trồng với vùng thích ứng sinh thái Các nội dung sau đề cập chương này: Diễn biến đồng ruộng Sự biến đổi hình thức sản xuất nơng nghiệp ý nghĩa sinh thái Trồng thích hợp với vùng đất trồng a Nghiên cứu ngô nếp lai vụ thu đông 2004 b Nghiên cứu cải tiến giống đậu tương c Sinh viên làm thí nghiệm nhà lưới Ảnh 1.3 Một số nghiên cứu cải tiến giống trồng khoa Nông học, trường Đại học Nông nghiệp I (Nguồn: http://www.hau1.edu.vn/khoa/nonghoc/images/khoa_hoc) Mục tiêu Sau học xong chương này, sinh viên cần: Hiểu diễn biến đồng ruộng dinh dưỡng đất, thành phần trồng cỏ dại Nắm thích ứng trồng với vùng đất trồng Nắm số phương pháp điều khiển dinh dưỡng, thành phần trồng cỏ dại đồng ruộng 85 Diễn biến đồng ruộng 1.1 Sự biến đổi đạm tổng số đất đồng ruộng cân vi sinh vật Cùng với diễn sinh thái thảm thực vật tự nhiên, lượng đạm tổng số đất tăng lên Người ta thấy rằng, đất trở nên màu mỡ rõ rệt diễn thảm thực vật tự nhiên chất phun từ núi lửa, từ đất trồng đến quần thể thực vật ổn định (climax), rừng rộng thường xanh Trong quần thể rừng ổn định tích luỹ đạm nhiều đến kg/m2 Do khai khẩn rừng đồng cỏ làm cho trạng thái cân thảm thực vật thiên nhiên đất bị phá vỡ, diễn biến đất theo chiều ngược lại, dẫn đến phân giải tiêu hao chất hữu cơ, điều kiện tác động người chuyển sang trạng thái cân Hình 1.3 cho thấy biến đổi hàm lượng đạm đất đồng cỏ khác sau khai khẩn qua canh tác Lượng đạm tổng số đất giảm xuống nhanh từ bắt đầu canh tác đến năm thứ 10, sau có xu chậm dần sau 40 năm đến trạng thái ổn định Ðất ẩm thấp qua cải tạo biến thành đất cạn 0,25 có xu biến đổi giống Ðất lúa nước sau thoát nước, lượng đạm tổng số, hiệu phân 0,20 Hays giải chất hữu đất cạn tỷ lệ amơn hố 0,15 giảm dần năm, qua - 10 năm gần 0,10 Colby Garden City trị số đất cạn Thời gian đầu ruộng nước cải tạo 0,03 thành đất cạn, nhiều chất hữu dễ phân giải 10 20 30 40 50 tích luỹ đất ướt phân giải thành chất vô Số năm canh tác mà hiệu đạm lúa rõ ràng (Harada, 1963) Từ đất hoang biến thành đồng ruộng, hay trình từ đất ướt biến thành đất Hình 1.3 Biến đổi N cạn, chất hữu đất giảm đặc trưng đồng ruộng qua nhiều năm diễn biến đồng ruộng, điều kiện bón Ghi chú: Hays, Colby, Graden, City địa danh bang Kanzat phân khơng thể nói định dẫn đến giảm suất Trong đất ướt có nhiều chất hữu chưa mục nát, gặp độ nhiệt cao phân giải nhanh, khử oxi đất thường thường gây nên mục rễ tạo thành nhiều NH3- N, hút chất dinh dưỡng không cân đối bị đổ Sau cải tạo thành đất cạn, chất hữu dễ phân giải giảm đi, tình trạng dao động suất thời tiết thất thường giảm tương ứng, suất ổn định Nhưng giảm chất hữu đất vượt giới hạn định, thường dẫn đến giảm suất, chất hữu đất nguồn cung cấp loại chất dinh dưỡng vô cần thiết cho trồng sinh trưởng; điều kiện thơng thống khí, độ chua lượng nước phù hợp hiệu phân đặc biệt rõ rệt Mặt khác, thủy canh thu suất cao, nên có nhìn nhận khác ý nghĩa chất hữu đất Tập đoàn sinh vật đất gồm vô số vi khuẩn, sợi nấm động vật nguyên sinh Nguồn dinh dưỡng lượng vi sinh vật chất hữu đất, 86 chất lượng chất hữu đất đủ để làm thay đổi vi sinh vật Sự giảm nhanh chất hữu diễn biến đồng ruộng việc bù đắp lại cách sử dụng q nhiều phân hố học phá vỡ loại cân vi sinh vật, khiến cho sâu, bệnh lây lan đất có xu tăng lên Trong đất có nhiều tuyến trùng nấm bệnh lan truyền, có nhiều loài vi sinh vật chống lại chúng Những loài trực tiếp ký sinh nấm gây bệnh diệt chết chúng, biết có: Coniothyrium minitan Slerotinia, Trichoderma lignorum, Papulospora; Penicillium vetmiculatum Rhizôctnia solani; Trichoderma Armillaria mellea, loại nấm dạng tuyến tuyến trùng Khi trồng loại liên tục suất giảm rõ rệt, nguyên nhân phá hại tuyến trùng nấm bệnh lan truyền đất Thí dụ, trồng lúa cạn liên tục có lồi tuyến trùng phá hoại, qua luân canh tránh phá hại Nhưng có nơi trồng liên tục loại Ðất vùng quen trồng liên tục tường có tầng dày, phần nhiều có hàm lượng nước cao; chất hữu đất, kể phân chuồng bón vào có tác dụng tránh làm giảm nhẹ tác hại việc trồng liên tục Hiệu cung cấp dinh dưỡng vô ổn định cho trồng, tác dụng sinh vật - phát triển loài vi sinh vật động vật nhỏ có tác dụng tiêu diệt hạn chế phát triển tuyến trùng Ngồi ra, bón phân hữu cịn phịng trừ có hiệu Rhizoctonia solani, phát triển khuẩn Fumarium làm tan chất vỏ cứng Fusarium oxisporum (nấm bệnh héo rũ vàng), mà có tác dụng ức chế nấm bệnh Các vấn đề nói lợi dụng tác dụng kháng sinh cạnh tranh lẫn vi sinh vật lấy chất hữu làm mơi giới Từ cho thấy, ý nghĩa chất hữu đất đồng ruộng không chỗ nguồn dinh dưỡng trực tiếp trồng, đứng quan điểm cân sinh vật, cần nghiên cứu nhiều 1.2 Diễn biến trồng Như nói, đạm tổng số đất biến thiên theo thời gian - diễn biến đất, biểu mặt diễn biến trồng Trong trường hợp này, diễn biến trồng lựa chọn người tạo nên Diễn biến trồng dẫn đến diễn biến đất Trong q trình biến đất hoang thành đất thuộc, tính chất lý hoá học đất phát sinh biến đổi, từ dẫn đến diễn biến trồng Ðất khai hoang thời gian đầu khai khẩn nhiều chất hữu vơ hố hiệu ứng đất cạn, dễ dẫn đến đất thiếu ôxi, nên trước hết trồng lúa cạn, khoai sọ mạch đen chịu tình trạng thiếu oxi; đợi đất thuộc dần, phân giải chất hữu giảm đi, trồng cần tương đối nhiều oxi ngô, đại mạch, cỏ ba khoai tây Nếu thời gian đầu khai khẩn bón nhiều phân chuồng phân lân, tiến hành cải tạo đất, biến đổi trồng định chủ yếu thay đổi qua năm vô hố chất hữu đất Bảng 1.3 tình hình biến đổi suất trồng sau dùng nhiều phân lân phân chuồng đất xám núi lửa trung tính Thí dụ, năm đầu sau khai khẩn đất 87 thời kỳ đạm phân giải tương đối trồng thích ứng khoai tây Thời kỳ chất hữu đất vơ hố tăng lên trồng thích hợp đậu tương Thời kỳ cung cấp chất dinh dưỡng tốt trồng ngơ có tính chống đổ khoẻ Bảng 1.3 Quan hệ suất trồng (kg/a) thục đất qua năm Cây trồng Ðậu tương Khoai tây Ngô Năm Phân bón 4 Phân tiêu chuẩn 17,1 26,7 25,1 27,0 82,5 63,3 70,3 86,0 56,6 50,1 58,1 69,0 Phân tiêu chuẩn + Phân chuồng 23,6 31,8 30,1 27,0 96,7 81,3 65,8 84,0 61,7 61,8 65,8 69,0 Phân lân lần 26,9 29,4 28,5 28,0 106,1 85,5 75,1 86,0 56,7 58,0 67,7 70,0 Phân lân lần + Phân chuồng 32,2 29,0 31,7 32,0 109,3 74,5 68,8 89,0 62,2 64,0 71,6 70,0 Tình trạng chất dinh dưỡng đất thay đổi lớn lượng phân bón, dẫn đến thay đổi giống trồng tương ứng Lượng phân bón, phân hoá học qua năm, tăng lên rõ rệt Như lượng phân hoá học dùng Nhật Bản, phân đạm năm 1928 36,2 kg/ha, đến năm 1975 tăng lên tới 124,6 kg/ha Hiện tiếp tục tăng lên Tình hình Việt Nam tương tự Thích ứng với lượng phân cao vậy, số giống chịu phân, chống đổ chống bệnh khoẻ tạo Qua thời kỳ, khuynh hướng chọn bồi dục giống lúa nước tỷ lệ thóc/rơm rạ hệ số kinh tế cao (hình 2.3) Ðáng ý trọng lượng thóc tăng lên qua năm, cịn trọng lượng rơm rạ khơng thay đổi Phân liều cao làm tăng diện tích cường độ quang hợp, nâng cao suất chất khô, mặt khác dễ lốp đổ Ðể khắc phục mâu thuẫn sinh phân liều cao, người ta tiến hành cải tiến giống, kết xuất số giống có tỷ lệ thóc/rơm rạ lớn, chống lốp chống đổ tốt % 140 130 Khối lượng riêng thóc % 140 130 Khối lượng rơm rạ % 140 130 120 120 120 110 110 110 100 100 Tỷ lệ thóc / rơm rạ 100 90 I II III IV V Thời kỳ 90 I II III IV V Thời kỳ 90 I II III IV V Thời kỳ Hình 2.3 Sự biến đổi tính chất giống trồng qua thời kỳ 88 Ngoài ra, chất tiết từ rễ trồng, chất phân giải xác hữu sâu bệnh lây lan đất gây diễn biến trồng Ở nói thêm tác dung tương hỗ hoá học (allelopathy) Tác dụng tương hỗ hoá học tức chất sinh trình trao đổi chất thực vật có ảnh hưởng tới nẩy mầm hay sinh trưởng phát triển thực vật khác, quan hệ tương hỗ thực vật với gọi Allelopathy Ðó nguyên nhân dẫn đến diễn biến trồng Thí dụ điển hình đại mạch Overland (1966) trồng lẫn đại mạch Stellaria media, phát chất tiết từ rễ đại mạch có tác dụng ức chế rõ rệt sinh trưởng Stellaria media (hình 3.3) Tác dụng chất khác loại Như ức chế rõ rệt Stellaria media, ức chế nhẹ thuốc lá, hồn tồn khơng ảnh hưởng lúa mì Chất lấy từ sống rễ sống có hiệu ức chế lớn lấy từ chết 100 S.media 80 Thuốc 60 Thuốc + Ðại mạch 40 20 S.media + Ðại mạch 10 Stellaria midia 14 18 Ngày Thuốc Stellaria midia + Chất lấy từ rễ đại mạch Thuốc + Chất lấy từ rễ đại mạch Hình 3.3 Ảnh hưởng chất lấy từ rễ đại mạch nẩy mầm thuốc Theo số tài liệu, chất từ Stellaria media (Overland, 1966) rễ hay thân bò chết cỏ mào gà (Agropyrum repens) nồng độ cao, ức chế nảy mầm cải dầu yến mạch, nồng độ thấp lại có tác dụng kích thích (Numada, 1971) Những thí dụ cho thấy, diễn biến thảm đồng ruộng ngồi diễn biến đất ra, cịn có tác dụng sinh học thân trồng 1.3 Diễn biến cỏ dại Ðể giữ đồng ruộng trạng thái ban đầu, hàng năm cần tiến hành cày đất, xới đất, làm cỏ để ngăn chặn diễn biến tự nhiên ảnh hưởng hoạt động phản ánh diễn biến cỏ dại đồng ruộng Trên đất khai khẩn, thực vật rừng loại thân rễ, thân ngầm, dây leo, loại cỏ lâu năm đất hoang chiếm ưu Ðất thuộc dần loài cỏ hàng năm trở thành số nhiều Trong chế độ luân canh ruộng nước - ruộng cạn, điều kiện trồng trọt mà lượng nước đất thay đổi có tính chu kỳ, diễn biến cỏ dại rõ Biến ruộng nước thành đất cạn, sau thời gian định lại đổi thành ruộng nước, cách trồng trọt phổ biến miền Bắc Việt Nam vụ đông Ở Mỹ, Italia Nhật Bản, vùng trồng rau ni tương đối nhiều bị sữa có phương thức luân canh 89 Bảng 2.3 Diễn biến cỏ dại ruộng nước luân canh Thời gian trồng lúa Thời gian trồng màu năm quay lại (cây) năm quay lại (cây) Ruộng nước Ưa nước liên tục Ưa ẩm 1.166 1.571 2.237 Ưa cạn 194 169 Ruộng nước Ưa nước luân canh I Ưa ẩm 261 Ruộng nước Ưa nước luân canh II Ưa ẩm Xử lý Loài cỏ dại năm quay lại (cây) năm Loài cỏ quay dại lại (cây) năm quay lại (cây) năm quay lại (cây) 83 239 471 166 Ưa ẩm 486 8.580 7.532 641 1.680 Ưa cạn 15 49 177 71 138 200 Ưa ẩm 23 405 3.864 581 1.488 1.727 Ưa cạn 36 260 470 101 144 257 Ưa ẩm 59 1.335 7.868 Bảng 2.3 cho thấy, đất cạn quay lại thành ruộng nước, so sánh với ruộng nước liên tục, số lượng cỏ dại phát sinh ruộng nước luân canh thời gian trồng lúa mùa đông sau năm gần sát với ruộng nước liên tục, đến năm thứ ba khơng cịn sai khác Lồi cỏ dại ruộng nước luân canh thay đổi qua năm, tỷ lệ cỏ dại ưa ẩm thời gian trồng lúa tỷ lệ cỏ dại ưa cạn thời gian mùa đông giảm gần với ruộng nước liên tục Khi biến ruộng nước thành đất cạn để luân canh, có xu giống Luân canh ruộng nước - đất cạn có tác dụng ức chế cỏ dại, chủ yếu có ảnh hưởng lớn đến đường lan truyền hạt giống cỏ dại Nhất đất ruộng tưới nước ao, hồ, cỏ dại mọc tương đối thời gian dài Cịn đất ruộng tưới nước sơng, hạt giống cỏ dại chảy theo nước vào ruộng nhiều Thay đổi phương pháp trừ cỏ phương pháp trồng trọt dẫn đến diễn biến cỏ dại khác Trong ruộng nước gần đây, số loài cỏ tăng lên, người ta cho bỏ việc sục bùn, dùng phổ biến thuốc trừ cỏ để phòng trừ cỏ dại năm giảm trồng xen Sự biến đổi hình thức sản xuất nơng nghiệp ý nghĩa sinh thái Lấy biến đổi phương pháp tưới nước trồng lúa làm thí dụ Rừng đồng cỏ sau khai khẩn thành đồng ruộng, chất hữu đất mà thảm thực vật thiên nhiên tích luỹ bị tiêu hao dần qua nhiều năm trồng trọt, độ màu mỡ đất mà giảm Nơng nghiệp, q trình lâu dài nhờ sáng tạo số hình thức sản xuất vừa tránh thoái hoá đất vừa giữ suất cao, mà phát triển Trong đó, tưới ngập nước trồng lúa chế độ luân canh đất cạn có tác dụng vô quan trọng việc giữ suất cao cho trồng tái sản xuất Nơng nghiệp đại lấy làm sở để phát triển Tưới ngập nước chế độ luân canh có hiệu cao việc giữ độ màu mỡ đất, đồng thời giảm nhẹ 90 tránh nguy hại cỏ dại trồng liên tục, có tác dụng lớn mặt ổn định suất trồng Trong nông nghiệp đại, trồng có suất tăng rõ rệt điều kiện nhiều phân chất dinh dưỡng vô cần thiết cho trồng cung cấp đầy đủ Nhưng mà dẫn đến thừa dinh dưỡng, tạo nên nguy lốp đổ sâu bệnh phá hại Nguy hại đồng ruộng màu mỡ thường phát sinh với năm có thay đổi thất thường điều kiện khí tượng chiếu sáng, nhiệt độ Do hình thức sản xuất đại phải thích ứng với biến động khí tượng ý nghiên cứu khống chế hiệu lực độ màu mỡ nào, nhằm hiểu rõ cân động thái trồng môi trường trình độ thâm canh cao để đạt suất cao Phương pháp trồng lúa tính hai mặt cách tưới nước ngập Người ta cho có phương thức trồng lúa sau đây: (1) trồng lúa sử dụng nước trời; (2) trồng lúa tưới chu kỳ, không liên tục; (3) trồng lúa tưới ngập nước liên tục; (4) cuối phát triển thành trồng lúa cấy (mạ) ngập nước liên tục Nguyên nhân biến đổi phương thức trồng lúa khác thiên tai, hạn hán, cỏ dại mọc không Phương thức sản xuất trồng lúa nơi giới có khác rõ rệt tình hình xã hội điều kiện tự nhiên Vùng Ðông Á Nhật Bản, Trung Quốc, Triều Tiên trồng lúa phần lớn cấy ngập nước Ở Ðông Nam Á, Ấn Ðộ, SriLanca, Italia có cấy lúa, có gieo thẳng ngập nước Khác với nước trên, Mỹ, Ơxtrâylia, Xurinam trồng lúa giới hố diện tích lớn, phát triển thành loại hình gieo thẳng ngập nước Ở Coxta Rica, Panama (Trung Mỹ) lợi dụng mưa nhiều (300 mm/tháng trở lên) thời gian làm lúa, áp dụng rộng rãi gieo thẳng không tưới Trồng lúa Nhật Bản 99% cấy ngập nước, số vùng Kigyoku, Okayama, Saga, Kumamoto có gieo thẳng ruộng khô (sau nẩy mầm 30 ngày giữ trạng thái ruộng khơ, sau ngập nước), có gieo thẳng ngập nước (có nước gieo) Như vậy, phương thức trồng lúa, tỷ lệ gieo thẳng cấy có khác theo vùng Nói chung, trừ vùng cá biệt ra, tiến hành trồng lúa trạng thái nước ngập ruộng, lý sau: (1) Ngập nước thúc đẩy tảo xanh vi sinh vật cố định đạm tăng lân dễ tiêu đất Sự phân giải chất hữu đất bị ức chế, độ màu mỡ đất tiêu hao (2) Trong nước tưới keo hữu loại muối vô N, K, Ca, Si, Mg trạng thái đất ngập nước, lượng cung cấp cao trạng thái đất cạn Tưới nước có dẫn đến tượng màu mỡ, có khác tính chất nước tưới, đặc tính vật lý đất độ sâu nước ngầm Nếu đất khơng có tầng đế cày lại tiêu hao dinh dưỡng trạng thái ngập nước (3) Tỷ nhiệt nước cao, tưới nước sâu (15 cm hơn) vào mùa lạnh bảo vệ lúa tránh tác hại độ nhiệt thấp (4) Ngập nước ức chế rõ rệt cỏ dại mọc, loài Panicum sp cạnh tranh kịch liệt với lúa, ngập nước khoảng 15 cm phòng trừ 91 (5) Lúa nước trồng ngâm nước dù có trồng liên tục chục năm không bị hại trồng cạn bị hại trồng liên tục Lúa nước trồng cạn liền 2-3 năm suất thấp rõ rệt, loại tuyến trùng phá hại (tuyến trùng Heterodera hại lúa) Mặt khác, ngập nước thường không lợi cho sinh lý rễ lúa, lúa nước có mơ thơng khí vận chuyển oxi từ xuống rễ, nhờ oxi tiết từ rễ để thích ứng với trạng thái khử oxi, với độ nhiệt tăng lên, khử oxi đất tăng mạnh tích luỹ nhiều loại chất bị khử metan, axit hữu cơ, H2S, cuối làm cho lúa khơng thích ứng bị thối rễ Kết làm suy giảm hút chất dinh dưỡng lúa, chí gây bệnh sinh lý bệnh lúa đực (Straight head), bệnh khô đỏ, bệnh khô đốm bệnh đồng thau (Bronzing) Ở trạng thái ngập nước, ôxi hoà lẫn mặt ruộng nước nhờ khuếch tán thẩm thấu mà bổ sung vào đất Oxi hoà lẫn mặt ruộng nước, quang hợp loài tảo mà thay đổi ngày, điều kiện chiếu sáng đạt 12 -14 mg/lít Oxi thẩm thấu xuống đất nhờ nước (tốc độ thẩm thấu tương đương số milimet độ sâu nước giảm ngày) Nhưng 95% oxi hoà lẫn mặt ruộng nước tiêu dùng cho vi sinh vật sống lớp cm bề mặt, oxi nhờ thẩm thấu qua nước cung cấp cho vùng rễ bị hạn chế lớn (bảng 3.3) Từ cho thấy, ngập nước sinh trưởng phát triển lúa nước có tính hai mặt hồn tồn đối lập Bảng 3.3 Lượng oxi hoà lẫn (mg/l) vào nước đất nhờ thẩm thấu qua nước (Tanaka, 1970) Ngày lấy mẫu Xử lý Vị trí lấy mẫu Ðối chứng Nước thẩm thấu Nước đất Nước đất (2cm) Nước đất (12cm) Nước đất Nước đất (2cm) Nước đất (12cm) Ngày Ngày Ngày 19/8 20/8 21/8 13 14 giờ Ngày 22/8 13 20 phút Ngày Ngày 31/8 9/9 13 13 giờ Ngày 13/9 13 9,4 0,4 0,4 9,0 0,4 0,7 3,0 0,4 0,6 9,1 0,2 0,5 6,4 0,3 0,3 14,1 0,4 0,5 13,1 0,6 0,4 11,4 0,3 0,3 12,2 0,6 0,6 4,4 0,5 0,6 12,2 0,5 0,7 9,0 0,4 0,3 13,3 0,3 0,2 10,3 0,3 0,3 Ðể giải mâu thuẫn cách tưới ngập nước vậy, từ trước đến có biện pháp tháo nước tạm thời, phơi ruộng vụ để đề phòng thối rễ Thời kỳ phơi ruộng vụ tương ứng vào thời kỳ sau đẻ nhánh tác dụng khử oxi đất mạnh, trước phát sinh thối rễ nhiều Lúc này, thời kỳ lúa có tính chống chịu với thiếu nước mạnh thời gian sinh trưởng nó, qua 92 số ngày rút nước ngầm đất phịng tránh thối rễ Ở vùng ấm áp, tác dụng khử oxi đất mạnh, nên áp dụng rộng rãi biện pháp phơi ruộng vụ Ðối với đất ẩm ướt dùng nhiều phân xanh màu mỡ dẫn tới chậm chín, biện pháp có hiệu Trong tưới ngập nước, xen vào thời gian phơi khơ ruộng vụ, khắc phục phần lớn mâu thuẫn tưới ngập nước gây ra, làm cho sản xuất lúa phát triển lên trình độ cao Hai vấn đề cách tưới ngập nước Sản xuất lúa nước qua trình phát triển: không tưới - tưới gián đoạn - tưới ngập nước - tưới ngập nước + phơi ruộng vụ, để khắc phục hạn hán, giảm nhẹ tác hại cỏ dại, trì độ màu mỡ đất tránh tác hại trồng liên tục Nhưng nghề trồng lúa tưới ngập nước đứng trước vấn đề làm điều tiết hiệu lực phân đạm tiết kiệm nước Ở Việt Nam nhiều nuớc trồng lúa khác, để thu suất lúa cao diện tích đất đai có hạn, sử dụng ngày nhiều phân bón, phân đạm Trong điều kiện lượng phân cao, điều kiện khí tượng (chiếu sáng, nhiệt độ ) biến đổi thất thường, hút đạm lúa nước thường hay trạng thái thừa, dẫn đến lốp đổ Ðể nâng cao khả làm dịu biến đổi khí tượng, biện pháp thường áp dụng trước dùng giống chịu phân chống đổ, phịng trừ sâu bệnh, bón phân nhiều lần Nhưng quan trọng điều tiết hút đạm tương ứng với biến đổi điều kiện khí tượng Vấn đề thứ hai lợi dụng hợp lý nước Lượng nước tiêu dùng cho trồng lúa 10.000 - 14.000 m3/ha, dẫn đến mâu thuẫn ngày lớn với nước dùng cho cơng nghiệp thành phố Do đó, hệ thống quản lý nước hợp lý cần nghiên cứu Quan hệ lượng nước đất sinh trưởng phát triển lúa Với điều kiện nước đất lúa nước sinh trưởng cho suất tốt đề tài quan trọng nói rõ diễn biến hệ thống sinh thái lúa nước Về quan hệ lượng nước đất với sinh trưởng phát triển suất lúa nước có nhiều nghiên cứu rõ: suất lúa nước ngày tăng theo lượng nước đất, đất ngập nước thường có suất cao nhất, lúa thiếu nước suất giảm, từ thời kỳ làm đòng đến trỗ mà gặp hạn giảm suất rõ Lượng nước cần lúa nước 280 -310 gam, nhiều trồng cạn Về tiêu dùng nước sinh lý, lúa nước không thiết đặc biệt cần ngập nước, cần nước cung cấp cho tiêu hao bốc thoát nước Bảng 4.3 rõ biến đổi suất lúa nước lúa cạn trồng trạng thái đất ngập nước, ẩm ướt khô Ðiều kiện nước khu ngập nước có mực nước sâu cm, khu ẩm ướt có mực nước ngầm -5 cm, không ngập nước; khu đất cạn điều tiết nước trạng thái có lượng chứa nước đồng ruộng bình thường (lượng chứa nước lớn nhất) gần Bảng 4.3 cho thấy suất điều kiện đất cạn hẳn so với điều kiện ngập nước Ở đất cạn, tăng suất giảm nhẹ tượng thối rễ, thúc đẩy phân giải chất hữu đất, tăng hút đạm lên cách tương ứng Ðiều nói rõ điều kiện cung cấp nước dinh dưỡng vơ có quan hệ tới suất, ngập nước không thiết điều kiện thiếu sinh trưởng, phát triển lúa nước 93 19 - 23 / 16 - 20 / Rễ lúa nước phân bố 0,8 0.8 nông so với trồng 55% 32% 10 đất cạn Trên 90% số rễ trọng 28 28 20 lượng rễ lúa nước điều kiện 17 15 30 13 đất cạn phân bố lớp 40 12 đất 20cm mặt đất, 50 Lúa cạn phạm vi hút nước dinh dưỡng vô thật nhỏ hẹp Từ hình 4.3 58% 52% 10 35 20 thấy: lúa nước trồng đất 20 7 30 cạn, lượng tiêu dùng nước 40 tầng đất mặt lớn, dù vào cuối Lúa nước 50 đời rễ ăn sâu, mức tiêu dùng nước tầng mặt đất (0- Hình 4.3 Tiêu dùng nước lớp đất khác lúa cạn lúa nước trồng cạn (trích dẫn từ 20cm) chiếm 80% Lúa cạn "trồng lúa nước đất cạn" Hasegawa) ngược lại, tiêu dùng nước tầng đất sâu nhiều, tính chống hạn khoẻ Khi lượng nước đất tương đương với 75-100 % lượng chứa nước lớn nhất, quang hợp lúa nước không biến động nước, thấp 75% giảm thấp nhanh chóng Ðiều kiện nước đất dẫn tới giảm thấp quang hợp lúa nước cao đậu tương lạc Từ cho thấy, lúa nước loài trồng dễ bị giảm suất chất khơ hút nước nước trạng thái khơng cân Lượng nước lúa nước tăng lên theo sinh trưởng, phát triển từ thời kỳ làm địng đạt diện tích lớn đến thời kỳ trỗ bơng, ngày đến 7-8mm Lúa nước trồng thường xuyên trạng thái đất cạn giảm suất Bảng 4.3 Năng suất lúa nước điều kiện đất ngập nước, ẩm ướt đất cạn (Tanaka, 1970) Giống Manryo Kusabue Tachiminoru Lúa nếp Norin - Ðiều kiện suất Ngập nước ẩm ướt Ðất cạn Ngập nước ẩm ướt Ðất cạn Ngập nước ẩm ướt Ðất cạn Ngập nước ẩm ướt Ðất cạn Sinh khối (g/m2) 1.100 956 1.755 1.033 1.015 1.622 945 1.142 1.724 960 1.039 1.634 Ghi chú: Manryo Kusabue giống lúa nước; Tachiminoru lúa nếp Norin - giống lúa cạn 94 Trọng lượng (g/m2) 521 437 666 470 446 465 472 534 811 500 498 728 cố định đạm Nostoc, Calothrix Trong số vi sinh vật này, lượng đạm cố định Azotobacter, Clostridium tảo xanh tương đối cao Tảo xanh thích ứng điều kiện mơi trường rộng, dễ phát triển nước Tảo xanh cố định đạm nâng cao hàm lượng đạm ruộng nước, nêu rõ từ năm 1943 Sau Chiến tranh giới lần thứ hai, người ta phát nhiều loài tảo xanh vùng nhiệt đới, có lực cố định đạm tương đối cao, tiến hành thí nghiệm cấy giống nhiều lần đồng ruộng Lạc Đậu tương Đậu Hà Lan Cỏ ba đỏ Cỏ ba trắng Hoa tím Lượng đạm cố định (kg/ha) Kết chứng rằng, tảo xanh sinh trưởng phát triển tốt, tăng 250 cao lượng hút đạm lúa nước, suất thóc tăng 5-15% Ðộ nhiệt thích 200 hợp cho sinh trưởng tảo xanh 30 - 350C cần chiếu sáng đầy đủ cho 150 quang hợp Ruộng nước vùng nhiệt 100 đới Ðông Nam Á, Ấn Ðộ có điều kiện thích hợp cho tảo xanh sinh trưởng 50 phát triển Do đó, tảo xanh có tác dụng quan trọng cân đạm ruộng nước Vi sinh vật không cộng sinh Azotobacter, Clostridium lợi dụng lượng tự chất hữu oxi hoá, vừa khử đạm, vừa tạo hợp chất cần cho Hình 18.3 Lượng đạm cố định khuẩn thể Vì thế, lượng đạm cố định đậu (Erdman, 1959) vi khuẩn dễ bị ảnh Ghi chú: Trích dẫn Tisdale Nelson; Dinh dưỡng đất phân bón hưởng điều kiện chất hữu rễ tiết mô rụng ra, đáp ứng cho sinh trưởng Azotobacter Clostridium Theo ước tính, lực cố định đạm vi khuẩn khoảng kg/ha Như vậy, lượng cố định đạm vi sinh vật không cộng sinh thấp khuẩn nốt sần Ngoài đạm cố định sinh vật ra, cịn có axit nitric, amon mưa cung cấp Có amon khơng khí khí thải nhà máy amon bốc từ mặt đất Axit nitric có từ tương phóng điện khơng khí khí thải nhà máy Theo nhiều tài liệu cung cấp đạm nước mưa dao động từ - 62kg/ha/năm, phần nhiều 10kg/ha Phân giải chất hữu trình chuyển biến: Các hợp chất đạm xác chất tiết động vật thực vật bị số loại nấm vi khuẩn phân giải, qua hợp chất amôn axit amin biến thành muối Protein R - NH2 + CO2 + chất khác R - NH2 + HOH 112 NH3 + R - OH Những vi sinh vật tham dự trình phân giải này, đất khơ hạn chủ yếu lồi khuẩn, cịn đất ẩm ướt ngập nước vi khuẩn có tác dụng Những biến đổi sau tạo thành amôn là: (1) tác dụng vi khuẩn nitrat hoá, qua oxi hoá axit hữu thành axit nitric, (2) trực tiếp cho thực vật hấp thu; (3) vi sinh vật dị dưỡng phân giải gluxit Trong đất thơng khí tốt, amơn chuyển tồn thành nitrat Nitrat hố chia làm hai giai đoạn: trình NH3 NO2 trình NO2 NO3 Các q trình oxi hố hồn thành nhờ hoạt động vi khuẩn dị dưỡng Dưới tác dụng Nitrosomonas, amon biến thành muối nitric tác dụng Nitrobacter, muối nitric oxi hoá thành muối nitrat Các vi sinh vật lợi dụng lượng tự oxi hố axit nitơ amơn để tiến hành khử CO2, nên sinh sống chất vơ Trong q trình amơn biến thành nitrat, cần oxi, điều kiện kỵ khí, vi khuẩn nitrat hố khơng hoạt động Tuần hồn đạm điều kiện kỵ khí, amon có hình thành ngừng lại Trong đất thơng khí tốt, tốc độ oxi hố từ NO2 sang NO3 nhanh tốc độ hình thành NH3 sang NO3, tốc độ hình thành NO2 nhanh tốc độ NH3, NO3 tích lũy đất Nói chung, thực vật sinh trưởng đất khơ hạn bón muối nitrat sinh trưởng tốt so với bón muối amon Ngược lại, lúa nước ruộng ngập nước bón muối amơn tốt Ðiều có liên hệ chặt chẽ với hợp chất đạm chủ yếu môi trường Xác chất tiết Các lồi nấm vi khuẩn Hố chất đạm tưới thêm vào Mất nước gió Sản phẩm biến Thực vật xanh Sinh vật ký sinh Vi khuẩn Vi sinh vật cộng sinh Vi sinh vật không cộng sinh Phân hoá học Ðộng vật ăn cỏ Ðộng vật ăn thịt Nitrosomonas NH3 NO2 NO3 Nitrobacter Vi khuẩn khử đạm N2 Phóng điện khơng trung N2 khơng khí Hồ tan Hình 19.3 Q trình chủ yếu tuần hoàn đạm tự nhiên 113 Phần lớn nitrat nói thực vật hút, phần cịn lại bị mưa rửa trôi tác dụng phản nitrat hoá Khi nước đất trạng thái bão hồ mưa ngập nước, thiếu ơxi mà sinh phản nitrat hố Có thể nêu số khuẩn phản nitrat hoá: Pneudomonas, Micrococcus, Achromobacter, Bacillus Chúng lấy O2 từ NO2, khử thành N2 thoát khỏi đất Hình 19.3 trình chủ yếu tuần hoàn đạm tự nhiên Hợp chất đạm mà thực vật hút từ đất, phần gốc rễ trả lại đất, phần lại động vật thực vật dị dưỡng tiêu thụ, lại biến thành chất tiết xác trả lại đất Những chất hữu tác dụng nhiều loài vi sinh vật, nấm, bị khử thành đạm dạng hữu hiệu 15 Nmg 500 Đạm 400 Đạm đất giữ 300 200 Đạm trồng hút 100 1956 1957 1958 1959 Năm 1960 1961 Hình 20.3 Quan hệ bón phân hố học cân đạm đất (Jansson, 1963) Ghi chú: Trích từ Soil - Plant Relationship Black Trên thực tế tuần hoàn này, đạm bị nhiều Phần lớn phân người gia súc theo nước thải chảy biển; tưới, mưa mà số lớn đạm đất bị rửa trôi, cuối chảy vào biển Số đạm này, phần trả lại phân bón có nguồn gốc từ sản phẩm biển, phần lớn dạng mà thực vật lục địa sử dụng nữa, nghĩa bị loại hệ thống tuần hoàn Ðạm cố định đường sinh học nhờ khuẩn nốt sần họ đậu vi sinh vật khơng cộng sinh, đạm cố định, phóng điện khơng khí đạm phân hố học sử dụng bù đắp mát đạm vậy, nhờ mà giữ cân đạm mơi trường lục địa Quan hệ việc dùng phân hoá học cân đạm đất: Sự cân đạm đồng ruộng bị nhiều nhân tố hạn chế Dưới tác dụng vi sinh vật, chất hữu đất biến thành chất vô chất vô biến thành chất hữu cơ, hút đạm thực vật khử xác hữu cơ, đạm phản nitrat hoá bốc cố định đạm khuẩn nốt sần hay vi khuẩn, rửa trơi bón phân, nước gió tưới , quan hệ nhân tố vô phức tạp Người ta dùng 15N để phân tích biến đổi số lượng chúng Jansson (1963) quan sát khoảng thời gian năm ảnh hưởng việc bón phân đạm cân đạm đất Trong thực nghiệm này, đậu Hà Lan bón NaNO3, (NH4)2SO4 đánh dấu 15N, trồng năm để nghiên cứu động thái 15N kết đo Na15NO3 hình 21.3 Năm đầu bón 500 mg 15N vào 5,5, kg đất cát, sau dùng phân thường để trồng trọt Trong thực nghiệm, phần rửa trôi mưa trả lại cho đất Như hình 20.3 114 cho thấy, đầu 15N bón vào có 57% trồng hút, 17% toả vào khơng khí, cịn lại 26% lại đất, mà phần lớn đạm hữu hoá Năm thứ hai sau, 15 N lại trồng hút với tỷ lệ thấp, 2,6 - 3,9% hàm lượng đất lúc bắt đầu trồng Với tỷ lệ phải 20 năm thu nửa N đánh dấu Ðiều nói rõ đạm hữu hố việc vơ hố chậm 110 100 90 80 70 60 50 120 110 100 90 80 70 60 50 40 N5 N4 N2 10 Năm thứ Trọng lượng thóc N3 N1 N0 N6 Trọng lượng chấu Nishikaki từ năm 1955 tiến hành thí nghiệm truy tìm vết tích bón 15 N Thí nghiệm chứng minh, 1,4% (15NH4)2SO4 bón năm đầu lúa nước năm sau hút, năm bón (15NH4)2SO4 tỷ lệ chứa lúa nước tăng hàng năm Nghĩa là, ruộng nước bón liên tục hàng năm phân hố học loại amơn sunfat nên hình thành độ mầu mỡ đạm hữu hiệu Nhưng hình thành độ mầu mỡ đạm đất định quan hệ phức tạp hoạt động vi sinh vật với phần thu hoạch để lại trồng, mà khơng thể nói, việc bón phân hố học hiệu lực nhanh ln ln dẫn đến tăng tốc độ màu mỡ đạm đất N4 N3 N2 N1 `N0 Hình 21.3 Biến đổi suất lúa nước bón liên tục phân hố học (Joka, 1962) Joka từ 1962 tiến hành nhiều Ghi chú: No - khơng bón phân, 0kg/ha, thí nghiệm suất lúa nước N1 - 45kg/ha; N2 - 60kg/ha; động thái đạm đất dùng N4 - 90kg/ha; N5 - 105kg/ha phân bón hố học với điều kiện bón phân thời gian khoảng 10 năm Ðầu tiên suất lúa nước biến đổi năm hình 21.3, tính theo trọng lượng thóc, năm đầu thí nghiệm lượng bón phân thích hợp cơng thức N5 Nhưng sau lại xuống thấp dần năm, trị số cao trọng lượng thóc năm cuối cơng thức N2 Mặt khác, tính trọng lượng rơm rạ, năm tăng theo lượng đạm tăng Nói cách khác lúa nước bón nhiều phân suất rơm, rạ hàng năm cao, trở thành dạng thoái hoá kết hạt Ðể làm rõ nguyên nhân, quan sát cacbon tổng số (T - C) đạm tổng số đất sau 10 năm thí nghiệm, hình 22.3, hai lấy giới hạn lượng bón phân (cơng thức N3), từ tăng chuyển sang giảm Ðiều nói rõ nhiều năm liền bón lặp lại liều phân cao hiệu lực nhanh mức định trở lên, tất dẫn đến tiêu hao độ màu mỡ đạm 115 T - C (%) Lúa nước bón phân liều cao liên tục nhiều năm làm đất bị thoái hoá, độ màu mỡ tiềm tàng bị tiêu hao hiệu lực phân không tiếp tục 2,0 trì vào thời kỳ cuối sinh trưởng lúa Ruộng nước thường xuyên sử dụng nước bẩn thành phố có chứa nhiều đạm dạng amon chất 1,0 hữu cơ, có tượng tương tự tiêu hao độ màu mỡ đạm đất dùng nhiều phân hoá học T - N (%) T - C (tầng I) 2,0 T - N (tầng I) 12 T - C (tầng II) T - N (tầng II) Hình 23.3 cho thấy, sau tưới N0 N1 N2 N3 N4 N5 nước bẩn, lượng đạm tổng số đất giảm Ở 300C, ngập nước tuần Hình 22.3 Biến đổi màu mỡ đất lễ lượng đạm phân giải thêm rõ liên tục dùng phân hoá học rệt chứng tỏ đạm thừa dễ gây hại Ghi chú: Tầng I: - 12cm; tầng II: 12 - 17cm Nói khác đi, đạm dạng amôn chất hữu nước bẩn chẳng có tác dụng để tăng thêm chất mùn cho đất, tăng thêm chất hữu dễ phân giải 40 Trị số trung bình 0,2 Sai lệch chuẩn Như nói, độ màu mỡ đạm đất tăng lên bón phân hố học bón vượt mức độ định giảm xuống Như biết, độ màu mỡ đạm đất tình hình giải phóng ổn định có ảnh hưởng rõ rệt đến suất trồng Mấy năm gần đây, lượng phân đạm bón cho ruộng nước Việt Nam vượt 80100 kg/ha/vụ, có nơi đến mức 120 kg/ha/vụ (Agroviet, 2002) Nhưng việc bón phân chuồng, phân rác lại giảm rõ rệt, thay phân hoá học Trồng trọt mà dùng phân liều cao lệch (%) T-N ppm NH4-N Ðất 30 C phân hoá học vậy, đất bị suy 0,4 80 thoái lâu dài dẫn đến hậu 60 khó lường trước Tuần hoàn nước: Nước tác dụng lượng mặt trời, tuần hoàn đất qua 0 1953 1962 1953 1962 trình bốc hơi, ngưng đọng, lưu (nước trong) (nước bẩn) (nước trong) (nước bẩn) động Sinh vật sống vịng Hình 23.3 Hàm lượng đạm đất tuần hồn vơ hạn nước trước sau tưới nước bẩn chiếm giữ phần lưu (Trại thí nghiệm Nơng nghiệp Tokyo, 1967) chuyển nước Các đặc tính lý, hố học: biến đổi lượng tính di động, tính hồ tan, tỷ nhiệt cao nước có quan hệ chặt chẽ với toàn hoạt động sống sinh vật 20 116 Mưa lượng nước đất: Tổng lượng nước đất ước tính khoảng 165.000 x 109 acrơ - fut (5[5]), nước chiếm khoảng 7% Phần lớn nước nước ngầm băng tuyết hai cực đất, cộng tất nước sông ngòi, ao hồ nước đất dùng nông nghiệp khoảng 0,08% tổng lượng khoảng 0,05% lượng mưa hàng năm (bảng 8.3) Bảng 8.3 Ước tính lượng nước thuỷ đất (Ackerman, 1959) acrơ - fut So với lượng mưa năm Tổng lượng nước 165.000 × 109 1850 Tồn lượng nước 11.000 × 109 124 Nước ngầm 8.200 × 109 92 Sơng hồ 118 × 109 1.3 Nước khơng khí 12 × 109 0.14 Nước đất 6.5 × 109 0.07 Thực vật động vật 0.9 × 109 0.01 Lượng mưa năm 89 × 109 1.0 Lượng chảy năm 17 × 109 0.2 Ghi chú: Acrơ = 0,4047 ha; fut = 0,3048 m Về mặt nông nghiệp, tuần hoàn nước quan trọng tuần hoàn lượng nước mưa Lượng mưa Việt Nam khoảng 1920 mm/năm, khác biệt lớn vùng Ví dụ lượng mưa cao huyện Bắc Quang (Hà Giang): 4.802 mm, lượng mưa thấp Phan Rí - Mũi Dinh (Ninh Thuận): 600 mm năm Ðối với sản xuất trồng, phân bố mùa mưa quan trọng lượng mưa Ở vùng mưa nhiều, phân bố mùa mưa không khớp với mùa cần nước trồng dễ dẫn đến hạn hán Tính không phân bố mưa đặc trưng tuần hồn nước, khơng thể tránh khỏi Ðất, với tư cách vật hút chứa nước, có tác dụng quan trọng mặt làm dịu tính khơng tuần hoàn nước Nước mà trồng hút từ đất (nước hữu hiệu) thường biểu thị trị số lấy lượng giữ nước lớn đất trừ lượng nước trồng không hút (hệ số héo) Hình 24.3 cho thấy, nước hữu hiệu khác tùy loại đất, đất thịt, đất thịt pha sét giữ nhiều nước hữu hiệu đất cát hay đất sét Nhưng phản ứng trồng lượng nước đất dù phạm vi nước hữu hiệu có khác Hình 25.3 cho thấy, thực vật trước héo, quang hợp thấp xuống rõ rệt, lượng nước đất đi, hút nước nước trạng thái khơng cân bằng, khí khổng đóng kín lại (5[5]) Lượng nước ngầm đến độ sâu 3.810 m 117 Ðất sét Ðất thịt sét nặng Ðất thịt sét Ðất thịt sét nhẹ Ðất thịt cát Ðất thịt Ðất pha cát mịn Ðất cát pha Ðất cát mịn Ðất cát thơ Hình 24.3 Quan hệ loại đất sức giữ nước (U.S.D.A Yearbook, Agr, 1955) Hàm lượng nước đất giảm (% so với sức chứa nước lớn nhất) dẫn đến hạ thấp quang hợp khác tuỳ loại trồng: lúa 57%; đậu tương 45%; đại mạch 41%; lạc 33% (Inoyama ctv., 1961) Hình 20 cho thấy, lượng nước cần tưới khác tuỳ loại đất canh tác Cân nước lưu vực khác lượng nước dùng cho ruộng nước: 100 Ðại mạch 100 80 80 60 60 40 40 20 Lúa nước 20 20 40 60 80 20 40 60 80 100 Lượng nước đất (tỷ lệ % so với lượng chứa nước lớn nhất) Hình 25.3 Quan hệ lượng nước đất quang hợp Mưa phân bố khơng Kí hiệu hệ số héo chưa khớp với nhu cầu nước trồng, muốn sản xuất ổn định cần có nguồn nước ổn định Nhất nơng nghiệp ruộng nước có nhu cầu nước nhiều hơn, sơng ngịi có cung cấp nước đắc lực hay không, rõ ràng nhân tố quan trọng ảnh hưởng đến sản lượng đồng ruộng Nhưng nước không dùng cho nông nghiệp; thành phố công nghiệp dùng khối lượng nước lớn, nên phải nắm vững cân nước theo lưu vực Trên giới, diện tích đất tưới tăng khoảng 36% từ năm 1970 - 1990 Tổng lượng nước sử dụng năm 1990 cho nơng nghiệp khoảng 2.700 km3 Mặc dù diện tích tưới chiếm 1/6 tổng diện tích canh tác sản xuất 1/3 sản lượng lương thực giới (Lê Văn Khoa ctv, 1999) Như việc sử dụng nước hiệu nông nghiệp đảm bảo an ninh lương thực loài người 118 Ở Việt Nam, nhìn chung số lượng nước chất lượng nước đủ phục vụ cho sản xuất nông nghiệp Năm 1995, Việt Nam có 5,6 triệu chủ động tưới, 1,4 triệu chủ động tiêu Bảng 9.3 cho thấy nhu cầu nước cho vùng kinh tế sinh thái Việt Nam khoảng 47 tỷ m3 vào năm 1990, 61 tỷ m3 năm 2000 dự kiến nhu cầu sử dụng nước cho ngành nông nghiệp 74 tỷ m3 (Nguyễn Trọng Sinh, 1998) Tuy nhiên, hạn hán xảy vào đầu mùa khô năm 2004 miền Trung Nam Bộ Tây Nguyên làm thiệt hại hàng trăm tỷ đồng trồng bị khô héo chết hàng loạt Bảng 9.3 Nhu cầu nước cho nông nghiệp Việt Nam (triệu m3) Vùng 1990 2000* 2010* Miền núi trung du Bắc Bộ 5.959,4 8.793,2 11.273,5 Ðồng Bắc Bộ 7.283,8 7.750,0 9.067,5 Duyên hải Bắc Trung Bộ 5.353,3 6.206,6 7.699,8 Duyên hải Nam Trung Bộ 4.583,8 6.618,2 7.610,9 Tây Nguyên 1.792,6 2.888,3 4.324,5 Ðông Nam Bộ 3,622,5 4,951,6 6.719,3 Ðồng sông Cửu Long 18.398,6 23,774,8 27.340,1 Tổng cộng 46.976,6 60.928,7 74.035,6 Nguồn: Nguyễn Trọng Sinh (1998) trích từ Lê Văn Khoa ctv., (1999) Ghi chú: Mùa hạ tháng 6-9; lượng mưa năm: 1920 mm; lượng mưa mùa hạ: 1500-1700 mm; lượng tiêu dùng nước vụ ruộng nước (trồng lúa) 10-20 m3/ngày * Ước tính Lượng tiêu dùng nước ruộng lúa tổng lượng bốc hơi, lượng thấm xuống đất lượng chảy mặt Lượng nước bốc ruộng lúa 4-7 mm/ngày, sai khác vùng Mặc dù sau lúa tốt có tác dụng che phủ, trị số khơng thay đổi Nước chảy bề mặt tiếp tục dừng lại, xem xét nước dùng cho khu vực rộng lớn thấy khơng thành vấn đề Về lượng nước thấm xuống đất có khác biệt lớn, tính vật lý đất, mực nước ngầm đất, ruộng nước cầy lật hay không, ruộng nước thường thay đổi từ milimet đến chục milimet Vì lượng tiêu dùng nước ruộng nước có sai khác lớn, tuỳ theo cách xử lý lượng nước thấm Ðộng thái nước thấm xuống đất số điểm chưa rõ ràng, phần nước thấm xuống đất trở lại thành nước chảy bề mặt dùng lặp lại Do nâng cao mức sử dụng lại nước, lượng tiêu dùng nước ruộng nước diện tích lớn gần với lượng bốc Nhưng nước tồn lúc nào, nơi với hình thức lại trở thành vấn đề nông nghiệp Ðể thoả mãn nhu cầu nước cho sinh trưởng phát triển việc trồng trọt chăm sóc trồng, chủ yếu nhân tố thời gian Diện tích ruộng nước nước ta khoảng 4,24 triệu hecta (diện tích gieo trồng 7,35 triệu ha/2 vụ, 2003), không tăng nhiều 119 thập kỷ qua (Tổng cục Thống kê, 2002; Bùi Thị Hương cộng tác viên, 2004) Nhìn điều kiện phát sinh đất, đất ruộng khai khẩn khai khẩn hết Mặt khác, trình khai khẩn lâu dài, thiếu nước bỏ hoang, kết qua vô số lần sai lầm vậy, cuối tìm cân tự nhiên diện tích ruộng nước nguồn nước Thốt nước trồng lượng nước cần: Thực vật có tác dụng quan trọng q trình tuần hồn nước Trong chất mà thực vật lấy môi trường lớn nước Lúa nước sinh trưởng tốt, ngày hút lượng nước khoảng 70 tấn/ha Số nước hút này, có 5% dùng để trì chức chất nguyên sinh quang hợp, phần lớn số cịn lại biến thành nước qua khí khổng Quan hệ nhân tố bên nước, diện tích lá, cấu trúc lá, độ mở khí khổng với điều kiện bên cường độ chiếu sáng, độ nhiệt, độ ẩm, gió, lượng nước đất vơ phức tạp Phần đề cập tới quan hệ định lượng chúng, nêu lên khác biệt lồi trồng nước điều kiện tưới đầy đủ 13 1,6 22 24 12 1,2 21 21 11 17 19 18 10 0,8 20 15 25 0,4 26 14 Chỉ số diện tích Hình 26.3 Tỉ số nước lồi trồng số diện tích lớn (Uchifuji 1969) Rau diếp; Xà lách; Rau cần; Su hào; Bắp cải không cuốn; Su lơ; Bắp cải cuốn; Bắp cải Sơn Ðông; Khoai tây; 10 Khoai sọ; 11 Gừng; 12 Ớt xanh; 13 Cà; 14 Bí ngơ; 15 Dưa hấu; 16 Lúa nước (1962); 17 Lúa nước (1963); 18 Lúa nước trồng cạn (1962); 19 Lúa nước trồng cạn (1963); 20 Ngô; 21 Dưa chuột (có cọc leo); 22 Dưa chuột (bị mặt đất); 23 Đậu tương; 24 Đậu tương; 25 Cây ngấy (Rubus); 26 Nho Hình 26.3 cho thấy quan hệ tỷ số nước số diện tích loài trồng điều kiện gần sát với sức chứa nước đồng ruộng, đạt đến diện tích 120 lớn Tỷ số nước cịn gọi lượng nước tương đối, trị số tìm lấy lượng nước chia cho lượng bốc khoảng trống (đo chậu đo bốc hơi), dùng phương pháp loại trừ ảnh hưởng khí tượng Từ hình 26.3 cho thấy, trồng có số diện tích từ trở xuống, diện tích lớn tỉ số nước cao Nhưng số diện tích lớn 3, trồng khác khơng thay đổi nữa, trị số bình quân 1,2 Ðiều cho thấy rõ trước hình thành tầng tán cây, lượng nước nhân tố trồng diện tích định; sau hình thành tầng tán lại chịu ảnh hưởng nhiều điều kiện khí tượng Người ta cho rằng: quần thể trồng đủ nước che hoàn toàn mặt đất, dù loại trồng khác nhau, cần suất phản xạ (albedo) giống (màu sắc giống nhau), không kể loại hình đất nào, khả bốc thoát nước cố định điều kiện khí tượng định Như vậy, hình 26.3 mức độ trí với luận điểm Qua báo cáo tỷ số thoát nước khả bốc thoát nước cho thấy, trị số phần nhiều phạm vi 1,0 - 1,4, khác biệt loài trồng tương đối nhỏ (Uchifuji, 1969) Khi diện tích đạt đến mức trở lên, lượng nước trồng có xu cố định, lượng chiếu sáng mặt trời quan hệ chặt chẽ với nước, có hạn độ định Diện tích nhau, với loại trồng có khác chút lượng nước có khác lượng thu nhận ánh sách cấu trúc tầng có khác nhau, có sai khác suất phản xạ tầng tán có sai khác vê di động nhiệt tiềm nhiệt gây dòng xốy gió lay động độ cao khơng Lượng nước cần dùng làm thước đo hiệu suất sử dụng nước thực vật, lượng nước cần thiết để sản xuất gam vật chất khô Lượng nước cần tỉ số lượng thoát nước so với trọng lượng chất khơ, nên chịu ảnh hưởng điều kiện môi trường liên quan với hai nhân tố Trị số lượng nước cần khác loài thực vật khác Hà Học Ngô (1986) Lê Thị Nguyên (1984) nghiên cứu tìm nhu cầu nước loại trồng vùng Đồng sơng Hồng (bảng 10.3) Bảng 10.3 Nhu cầu nước số loại trồng vùng Đồng sông Hồng Cây trồng Ðậu tương đông Ðậu tương xuân Khoai tây Lạc xuân Thuốc đông Thuốc xuân Bắp cải Lúa xuân Lúa mùa Lượng nước cần (m3/ha) 2390 2886 2594 - 2687 3347 2974 2652 2498 - 3625 3000 - 3700 4750 - 5890 Nguồn Hà Học Ngô (1986) Lê Thị Nguyên (1984) 121 Theo Lê Sâm (1995) Lê Thị Nguyên (1984), lượng nước cần để tạo sản phẩm thay đổi theo mùa vụ năm Ví dụ, đậu tương xuân yêu cầu 1.064 m3 nước, đậu tương hè thu yêu cầu 876 m3 (Nguyễn Tất Cảnh, 2000) Các nghiên cứu Hà Học Ngô (1986) cho thấy đậu tương xuân cần nhiều nước đậu tương đơng, Lê Thị Ngun (1994) tìm nhu cầu nước lúa mùa lớn nhiều so với lúa xn Nhiều cơng trình nghiên cứu Việt Nam (Ðàm Xuân Hoàn, 1994; Nguyễn Tất Cảnh, 2000) cho thấy có mối quan hệ chặt độ ẩm đất lượng nước cần bình qn ngày ngơ vụ đơng xuân vụ xuân đất phù sa sông Hồng Theo Nguyễn Tất Cảnh (1994), lượng nước cần đậu tương vụ xuân đất thịt nhẹ (0,23 - 4,28 mm/ngày) có mức dao động lớn so với mức nhu cầu đất thịt trung bình (0,25 - 3,73 mm/ngày) Bảng 11.3 cho thấy lượng nước cần (mm/ngày) ngô đông xuân tỷ lệ thuận với độ ẩm đất Bảng 11.3 Quan hệ độ ẩm đất lượng nước cần bình qn ngày ngơ vụ đơng xn Ðộ ẩm tính theo % độ giữ ẩm tối đa Lượng nước cần (mm/ngày) Ðất thịt nhẹ Ðất thịt trung bình 80 - 100 1,29 1,27 70 - 79 1,13 1,10 60 - 69 0,62 0,57 Nguồn: Ðàm Xuân Hoàn (1994) Theo kết đo Akrron Colorado 150 lồi thực vật trị số thay đổi lớn, từ 216 loài cỏ kê Kursk (Setaria) đến 1131 loài cỏ dại Fraseria Vấn đề khác biệt lượng nước cần loài thực vật ý từ lâu, chưa rõ nguyên nhân Gần đây, mặt quang hợp người ta nghiên cứu khác biệt loài thực vật tăng trọng lượng chất khơ, dùng làm tiêu lượng nước cần, khiến cho vấn đề tiến triển Như nêu, cường độ quang hợp thực vật C4 cao thực vật C3, bảng 12.3, thấy lượng nước cần thực vật C4 thấp rõ rệt so với thực vật C3, 1/2 lượng nước cần thực vật C4 thấp, lý lẽ chưa rõ ràng Căn vào thực nghiệm Shakawy Hesketh (1965), lượng nước/cm2/h ngơ thực vật C4 không chênh lệch lớn so với hướng dương, yến mạch thực vật C3 Nhìn vào kết này, nguyên nhân chủ yếu lượng nước cần thực vật C4 thấp lực cố định CO2 cao, mức sinh trưởng tương ứng cao, kết làm giảm cách tương đối lượng nước cần để sản xuất chất khô 122 Bảng 12.3 Lượng nước cần số loài trồng phụ thuộc vào hệ thống quang hợp Hệ thống quang hợp Tên loài Lượng nước cần Thực vật C3 267 304 349 260 281 Ðại mạch Lúa mì Yến mạch Cỏ mào gà Agropyren semicostarim Lúa Bông Mạch đen Cà 518 557 583 678 682 368 644 487 Cải bẹ trắng Cải dầu Dưa hấu Dưa chuột Cỏ ba tía Trifolium incarratum Luzec hoa tím Thực vật C4 Kê chổi Panicum Lúa miến Ngô Rau giền Amaranthus Rau sam Portulacc 614 714 377 686 636 844 Nguồn: Shantz Piemeisel (1927) Mặt khác, lồi có thực vật C4 có thực vật C3 V.G Alexandrop (1924) thời kỳ chưa biết thực vật C3 C4 loài gần mặt phân loại, lượng nước cần chúng khác nhau, nữa, lượng nước cần lại có quan hệ với mơ có hay khơng có bao bó mạch có diệp lục Như Atriplex laciniatum loại Atriplrex thực vật C4 có bao bó mạch có diệp lục, tiêu phí 1000 gam nước, sản xuất gam chất khô Ngược lại, A hortense (thực vật C3) khơng có bao bó mạch có diệp lục, sản xuất 3,4 gam chất khơ Trong họ Zygophyllaceae, Tribulus terrestris có bao bó mạch có diệp lục có lượng sản xuất chất khơ đơn vị nước dùng cao Zygophyllum fabago, Peganum harmala khơng có mơ Alexandrop khơng có luận thuyết tác dụng bó mạch có diệp lục, Maximop cho mơ có tác dụng thúc đẩy sản phẩm đồng hoá chảy nhanh nhiều từ ra, tăng nhanh q trình tích lũy chất khô thân thực vật, suy luận, có quan hệ với q trình di động nước thân thực vật 123 Lượng nước cần khác theo lồi, tính chịu hạn có quan hệ gì? Vấn đề nhiều người ý Ngay từ năm 1957 Burton thu kết thực nghiệm thú vị quan hệ lượng nước cần tính chịu hạn Cỏ chăn ni (thực vật C4) dịng phương Nam trồng điều kiện nước khác nhau, lồi cỏ gà (Cynodon dactylon) có tính chịu hạn khoẻ, lượng nước cần lượng nước đất không đủ lại thấp đất đủ nước Một loài cỏ gà (Cynodon dactylon), loài Paspalum sp., cỏ Pangola (Digitaria decumbens), thường thấy tính chịu hạn ngược lại, trường hợp lượng nước đất khơng đủ lượng nước cần tăng thêm Maximop vào nhiều thí nghiệm tính chịu hạn lượng nước khơng có quan hệ trực tiếp Parker cho tính chịu hạn có quan hệ với độ sâu rộng rễ, kết cấu nguyên sinh chất, độ dày tầng mơ sừng (cutin), tính phản ứng khí khổng khơng đề cập quan hệ với lượng nước cần Song với tiến triển gần nghiên cứu quang hợp, lượng nước cần lồi có khác nhau, ngun nhân ngày rõ ràng Vì vậy, vấn đề quan hệ lượng nước cần tính chịu hạn cần xem xét lại mối liên hệ với hệ thống quang hợp Sự di động vật chất nhờ nước: Nước có tác dụng hoà tan, chuyển vận vật chất, vận động nước mà đất bị màu hay thêm màu Phần lục địa đất không ngừng bị mưa bào mòn, đưa nhiều loại muối qua dịng sơng biển, số lượng hàng năm đến 2.491 triệu Người ta thấy rằng, dịng sơng hệ thống đá trầm tích, lượng Ca chảy qua lớn; dịng sơng hệ thống đá macma (núi lửa) lượng chảy oxit silic lại nhiều Ruộng nước màu mỡ đất cạn trạng thái ngập nước có tảo xanh vi khuẩn quang hợp tiến hành cố định đạm, phân giải chất hữu trạng thái bị ức chế thiên nhiên bù đắp Ca, Mg, SiO2 K có nhiều nước tưới Hiện tượng tưới nước làm giàu đồng ruộng động thái nước ruộng nước, động thái nước ngầm mà ta chưa biết rõ, lượng mưa phân bố mưa, số lượng chất dinh dưỡng vơ hồ tan nước sơng biến động lớn, nên chưa thể nêu rõ mặt định lượng Nền nông nghiệp dựa vào nước điều kiện khí hậu khơ, có chiếu sáng đầy đủ, có thêm dinh dưỡng vơ cung cấp theo nước tưới, mà thu suất cao Nhưng điều kiện khí hậu này, tưới lâu dài làm cho loại muối tích tụ mặt đất, thường dẫn đến giảm suất trồng Vì vậy, để khử loại muối tích tụ đất cần phải có đầy đủ nước Nền nơng nghiệp Đồng sơng Cửu Long trì nhờ cung cấp chất dinh dưỡng vô chất hữu sông Cửu Long không ngừng mang lại tác dụng rửa mặn nước lũ chu kỳ Ngược lại, vùng ẩm ướt nhiều, đất bị bào mòn tiêu hao dinh dưỡng rõ rệt, vùng đất dốc, bào mòn vấn đề lớn Ðể giữ nước đất, mặt đất cần có cỏ tự nhiên hay lớp thảm tự nhiên hay nhân tạo khác che phủ, cần bón phân hữu để hình thành cấu trúc viên bền nước, tiến hành trồng trọt theo băng canh tác theo đường đồng mức 124 TĨM TẮT • Hệ sinh thái đồng ruộng có q trình phát triển lâu dài bao gồm biến đổi đạm tổng số chất dinh dưỡng khác đất kết hợp với diễn biến trồng cỏ dại Các phương pháp điều khiển phát triển trồng, hạn chế phát triển cỏ dại huy động thành phần dinh dưỡng đất đề cập đến chương Số lượng thành phần loài cỏ dại có thay đổi sâu sắc đất thục hóa Ðặc biệt, phương pháp tưới gián đoạn tưới muộn có khả điều khiển hàm lượng đạm vô đất thông qua thay đổi mực nước ngầm cao hay thấp • Khác với phân bố thảm thực vật tự nhiên, phân bố suất trồng khơng hồn tồn điều kiện tự nhiên định mà chịu ảnh hưởng lịch sử cải tiến phương pháp tạo giống, phương pháp trồng trọt ảnh hưởng hoạt động xã hội Lựa chọn trồng thích hợp với vùng sinh thái có nghĩa chọn trồng phù hợp với điều kiện đất đai khí hậu vùng Ðây chủ trương chuyển đổi cấu trồng vật ni Chính phủ Việt Nam CÂU HỎI ƠN TẬP Hãy trình bày biến đổi đạm tổng số đất đồng ruộng cân vi sinh vật? Quá trình diễn biến trồng xảy đồng ruộng? Hãy nêu diễn biến cỏ dại đồng ruộng? Sự thay đổi phương pháp tưới nước có ý nghĩa sinh thái nào? Hãy nêu mối liên hệ phương pháp trồng lúa tính hai mặt cách tưới ngập? Hai vấn đề cách tưới ngập nước? Mối quan hệ vận động nước với đạm đất? Sự khác biệt tưới gián đoạn tưới muộn? Hãy nêu phương hướng lựa chọn thích hợp với vùng đất trồng ? 125 TÀI LIỆU ĐỌC THÊM Masae Shiyomi and Hiroshi Koizumi Structure and Function in Agroecosystem design and management CRC Press New York 2001 Nguyễn Tất Cảnh Nghiên cứu mô hình mơ động thái độ ẩm đất chẩn đốn nhu cầu tưới cho ngơ đậu tương đất bạc màu Ðông Anh phù sa sông Hồng, Gia Lâm Luận án Tiến sỹ Nông nghiệp ÐHNNI, Hà Nội 2000 Trần Ðức Viên Sinh thái học nông nghiệp NXB Giáo dục Hà Nội 1998 Trần Ðức Viên (Chủ biên) Thành tựu thách thức quản lý tài nguyên cải thiện sống người dân trung du - miền núi Việt Nam NXB Chính trị Quốc gia Hà Nội 2001 126 Ota Keizaburo, Tanaka Ichir, Udagawa Taketoshi Munekate Ken, 1972 Sinh thái học đồng ruộng NXB Nông nghiệp, Hà Nội 1981 (Bản dịch Đoàn Minh Khang) Tổng cục Thống kê Niên giám thống kê 2003 NXB Thống kê, Hà Nội 2004 ... xuất chất hữu thực vật xanh lục trình 110 phân giải vi sinh vật thiếu trì chức hệ sinh thái, hai q trình phải giữ quan hệ cân động thái Giữa sinh vật mơi trường có đến vài chục loại trao đổi chất,... vậy, vấn đề quan hệ lượng nước cần tính chịu hạn cần xem xét lại mối liên hệ với hệ thống quang hợp Sự di động vật chất nhờ nước: Nước có tác dụng hồ tan, chuyển vận vật chất, vận động nước mà đất... đất đồng ruộng cân vi sinh vật? Quá trình diễn biến trồng xảy đồng ruộng? Hãy nêu diễn biến cỏ dại đồng ruộng? Sự thay đổi phương pháp tưới nước có ý nghĩa sinh thái nào? Hãy nêu mối liên hệ phương