Nghiên cứu biện pháp nâng cao khả năng tích lũy chất hữu cơ trong đất trồng chè ở phú hộ, tỉnh phú thọ

Hình ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN  - TRẦN THỊ TUYẾT THU NGHIÊN CỨU BIỆN PHÁP NÂNG CAO KHẢ NĂNG TÍCH LŨY CHẤT HỮU CƠ TRONG ĐẤT TRỒNG CHÈ Ở PHÚ HỘ, TỈNH PHÚ THỌ LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI - 2014 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN  - TRẦN THỊ TUYẾT THU NGHIÊN CỨU BIỆN PHÁP NÂNG CAO KHẢ NĂNG TÍCH LŨY CHẤT HỮU CƠ TRONG ĐẤT TRỒNG CHÈ Ở PHÚ HỘ, TỈNH PHÚ THỌ Chuyên ngành: Môi trường đất nước Mã số: 62 85 02 05 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Nguyễn Xuân Cự HÀ NỘI - 2014 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan tồn kết luận án cơng trình nghiên cứu riêng tơi, số liệu nghiên cứu trình bày cách xác trung thực Toàn số liệu kết nghiên cứu trình bày luận án tơi trực tiếp thực cơng bố tạp chí Các số liệu tác giả khác sử dụng có trích dẫn rõ ràng Hà Nội, tháng năm 2014 Nghiên cứu sinh Trần Thị Tuyết Thu LỜI CẢM ƠN Để hồn thành luận án này, tơi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Nguyễn Xuân Cự - người thầy tận tình tâm huyết, đường dẫn lối đóng góp ý kiến q báu cho tơi có định hướng nghiên cứu khoa học để hoàn thành kết nghiên cứu Xin cảm ơn thầy cô giáo Khoa Môi trường, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội (nơi học tập làm việc) truyền cho tơi kiến thức, lịng yêu nghề niềm đam mê nghiên cứu khoa học Bên cạnh đó, ln giúp đỡ để tơi vượt qua khó khăn, hồn thành nghiên cứu Xin trân trọng cảm ơn Trung tâm Nghiên cứu Phát triển Chè, Viện Khoa học Kỹ Thuật Nông lâm nghiệp miền núi phía Bắc, TS Nguyễn Văn Tồn, TS Nguyễn Thị Ngọc Bình TS Đặng Văn Thư cán Viện nhiệt tình giúp đỡ tạo thuận lợi để thực nghiên cứu thực địa Viện Xin trân trọng cảm ơn Viện Thổ nhưỡng Nơng hóa, Bộ mơn Vi sinh vật đất giúp đỡ tạo điều kiện để thực thí nghiệm nhà lưới Cảm ơn bạn bè, đồng nghiệp sinh viên động viên hỗ trợ tơi nhiều để có kết nghiên cứu Cuối đặc biệt cảm ơn người thân gia đình ủng hộ tạo điều kiện thuận lợi cho sống để hoàn thành luận án Hà Nội, tháng năm 2014 Nghiên cứu sinh Trần Thị Tuyết Thu MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN iii LỜI CẢM ƠN iv MỤC LỤC DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT DANH MỤC BẢNG DANH MỤC HÌNH MỞ ĐẦU 10 Tính cấp thiết luận án 10 Mục đích nghiên cứu luận án 11 Ý nghĩa khoa học thực tiễn luận án 12 Những đóng góp luận án 12 CHƯƠNG TỔNG QUAN TÀI LIỆU 13 1.1 Tổng quan chè 13 1.1.1 Nguồn gốc, phân bố vai trò chè 13 1.1.2 Đặc điểm hình thái sinh thái chè 14 1.1.3 Đặc điểm đất trồng chè 16 1.1.4 Thành phần hóa học chè 19 1.2 Tình hình sản xuất, tiêu thụ chè giới Việt Nam 22 1.2.1 Tình hình sản xuất, tiêu thụ chè giới 22 1.2.2 Tình hình sản xuất, tiêu thụ chè Việt Nam 24 1.3 Đất trồng chè nguyên nhân gây suy thoái đất trồng chè giới Việt Nam 25 1.3.1 Đất trồng chè nguyên nhân gây suy thoái đất trồng chè giới 25 1.3.2 Đất trồng chè q trình gây suy thối đất trồng chè Việt Nam 28 1.4 Chất hữu q trình chuyển hóa chúng đất 33 1.4.1 Khái niệm vai trò chất hữu đất 33 1.4.2 Thành phần chất hữu đất 35 1.4.3 Q trình chuyển hóa chất hữu tổng hợp chất mùn đất 38 1.4.4 Biện pháp quản lý chất hữu đất giới Việt Nam 45 1.5 Một số đặc điểm khu vực nghiên cứu 54 1.5.1 Đặc điểm tự nhiên tỉnh Phú Thọ 54 1.5.2 Đặc điểm kinh tế xã hội tỉnh Phú Thọ 55 1.5.3 Tình hình sản xuất chè tỉnh Phú Thọ 56 1.5.4 Tiềm nguồn cung cấp vật liệu hữu cho đất trồng chè Phú Thọ 57 CHƯƠNG ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 58 2.1 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 58 2.2 Nội dung nghiên cứu 61 2.3 Phương pháp nghiên cứu 61 2.3.1 Phương pháp thu thập, xử lý tài liệu thứ cấp 61 2.3.2 Phương pháp điều tra thực địa lấy mẫu nghiên cứu 62 2.3.3 Vật liệu phương pháp bố trí thí nghiệm 63 2.3.4 Phương pháp phân tích phịng thí nghiệm 71 2.3.5 Phương pháp xử lý số liệu 73 CHƯƠNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 74 3.1 Một số tính chất đất trồng chè chè Phú Hộ 74 3.1.1 Một số tính chất đất trồng chè Phú Hộ 74 3.1.2 Thành nguyên tố khoáng chè Phú Hộ 82 3.2 Ảnh hưởng việc bổ sung vật liệu hữu đến tích lũy chất hữu đất thí nghiệm nhà lưới 83 3.2.1 Ảnh hưởng bón phân hữu vi sinh đến tích lũy chất hữu đất thí nghiệm nhà lưới 83 3.2.2 Ảnh hưởng vùi lạc dại đến tích lũy chất hữu đất thí nghiệm nhà lưới 86 3.2.3 Ảnh hưởng che tủ lạc dại đến tích lũy chất hữu đất thí nghiệm nhà lưới 88 3.2.4 Ảnh hưởng vùi tế guột đến tích lũy chất hữu đất thí nghiệm nhà lưới 90 3.2.5 Ảnh hưởng che tủ tế guột đến tích lũy chất hữu đất thí nghiệm nhà lưới 92 3.2.6 So sánh hiệu biện pháp sử dụng vật liệu hữu khác đến tích lũy chất hữu đất thí nghiệm nhà lưới 93 3.3 Ảnh hưởng số biện pháp sử dụng vật liệu hữu đến tích lũy chất hữu đất thí nghiệm đồng ruộng 97 3.3.1 Ảnh hưởng che tủ tế guột đến tích lũy chất hữu tính chất đất thí nghiệm đồng ruộng 97 3.3.2 Ảnh hưởng che tủ cành chè đốn chế phẩm vi sinh đến tích lũy chất hữu tính chất đất thí nghiệm đồng ruộng 110 3.3.3 Ảnh hưởng vùi lạc dại kết hợp với tưới phun đến tích lũy chất hữu tính chất đất thí nghiệm đồng ruộng 125 3.4 Đề xuất biện pháp nâng cao khả tích lũy chất hữu đất trồng chè Phú Hộ, tỉnh Phú Thọ 135 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 138 KẾT LUẬN 138 KIẾN NGHỊ 139 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ ĐƯỢC CƠNG BỐ CỦA TÁC GIẢ CÓ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN 140 TÀI LIỆU THAM KHẢO 141 PHỤ LỤC 152 Phụ lục Một số đặc điểm vật liệu hữu dùng nghiên cứu 152 Phụ lục Tính chất đất trồng chè Phú Hộ 155 Phụ lục Độ chua độ ẩm đất thí nghiệm nhà lưới 157 Phụ lục Thang tiêu chuẩn đánh giá chất lượng đất, chè, phân bón 159 Phụ lục Một số hình ảnh trình nghiên cứu 163 Phụ lục Kết xử lý thống kê thí nghiệm nhà lưới đồng ruộng 165 DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT Chữ viết tắt CFU Tiếng Việt Đơn vị hình thành khuẩn lạc Tiếng Anh Colony Forming Unit (CFU) CLCĐ Cành chè đốn CT Công thức CTTN Cơng thức thí nghiệm dv Dung trọng (g/cm ) KLN Kim loại nặng PHC Phân hữu ppm mg/kg Part per million OM Chất hữu Organic matter PVS Phân vi sinh QCVN Quy chuẩn Việt Nam SD Độ lệch chuẩn TB Trung bình TGĐ Tủ tế guột thí nghiệm đồng ruộng TLD Tủ lạc dại TTG Tủ tế guột TN Thí nghiệm TNNL Thí nghiệm nhà lưới TP Tưới phun TPCG Thành phần giới TTG Tủ tế guột VLD Vùi lạc dại VTG Vùi tế guột Standard Deviation DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Thành phần chất búp chè 19 Bảng 1.2 Hàm lượng số nguyên tố hóa học chè 21 Bảng 1.3 Sản lượng chè số nước giới 23 Bảng 1.4 Thành phần hóa học tàn dư thực vật 35 Bảng 1.5 Thành phần số nguyên tố axit mùn theo Kononova 37 Bảng 1.6 Khả phân hủy thời gian tồn số chất hữu 39 Bảng 2.1 Diễn biến số yếu tố thời tiết khí hậu Phú Hộ, Phú Thọ 60 Bảng 2.2 Ký hiệu thông tin mẫu búp chè nghiên cứu Phú Hộ 63 Bảng 2.3 Một số tính chất đất sử dụng thí nghiệm nhà lưới 65 Bảng 2.4 Các công thức thí nghiệm bón phân hữu vi sinh nhà lưới 66 Bảng 2.5 Các công thức thí nghiệm vùi lạc dại thí nghiệm nhà lưới 66 Bảng 2.6 Các cơng thức thí nghiệm che tủ lạc dại thí nghiệm nhà lưới 67 Bảng 2.7 Các cơng thức thí nghiệm vùi tế guột thí nghiệm nhà lưới 67 Bảng 2.8 Các cơng thức thí nghiệm che tủ tế guột thí nghiệm nhà lưới 68 Bảng 2.9 Tính chất đất trước thí nghiệm che tủ tế guột đồi Gò Mới 69 Bảng 2.10 Các cơng thức thí nghiệm đồng ruộng che tủ tế guột 69 Bảng 2.11 Tính chất đất trước thí nghiệm che tủ CLCĐ đồi gị Hội Đồng 69 Bảng 2.12 Các cơng thức thí nghiệm đồng ruộng che tủ CLCĐ 70 Bảng 2.13 Tính chất đất thí nghiệm trồng vùi lạc dại Gị Dọc 71 Bảng 2.14 Cơng thức thí nghiệm đồng ruộng vùi lạc dại 71 Bảng 3.1 Thành phần cấp hạt đất trồng chè Phú Hộ 74 Bảng 3.2 Một số tính chất đất trồng chè Phú Hộ 76 Bảng 3.3 Hàm lượng số nguyên tố trung vi lượng đất trồng chè Phú Hộ 80 Bảng 3.4 Một số đặc điểm sinh học đất trồng chè Phú Hộ 81 LN TTG.txt DF SUMS OF SOURCE OF VARIATION SQUARES MEAN F RATIO PROB SQUARES ER LN ============================================================================= CT$ 970467 * RESIDUAL 242617 259.95 0.000 10 933333E-02 933333E-03 * TOTAL (CORRECTED) 14 979800 699857E-01 TABLE OF MEANS FOR FACTORIAL EFFECTS FILE TTG 29/ 6/** 18:11 PAGE PAGE THI NGHIEM NHA LUOI TU TE GUOT MEANS FOR EFFECT CT$ CT$ NOS 6THANG 12THANG 18THANG TTG-1 1.56333 1.48000 1.44667 TTG-2 1.76000 1.78667 1.83667 TTG-3 1.76667 1.80667 1.96333 TTG-4 1.77000 1.83333 2.06667 TTG-5 1.78667 1.88333 2.18667 SE(N= 5%LSD 3) 10DF 0.163299E-01 0.159861E-01 0.176383E-01 0.514562E-01 0.503728E-01 0.555790E-01 ANALYSIS OF VARIANCE SUMMARY TABLE FILE TTG 29/ 6/** 18:11 THI NGHIEM NHA LUOI TU TE GUOT F-PROBABLIITY VALUES FOR EACH EFFECT IN THE MODEL SECTION - Page VARIATE GRAND MEAN STANDARD (N= 15) NO OBS TTG.txt DEVIATION C OF V|CT$ SD/MEAN | BASED ON BASED ON TOTAL SS RESID SS 6THANG 15 1.7293 12THANG 15 1.7580 0.14958 18THANG 15 1.9000 0.26455 % 0.89639E-010.28284E-01 Page | | | | | | 1.6 0.0000 0.27689E-01 1.6 0.0000 0.30550E-01 1.6 0.0000 BALANCED ANOVA FOR VARIATE TGÐ.txt OM2NAM FILE TGÐ 29/ 6/** 18:14 PAGE THI NGHIEM DONG RUONG CHE TU TE GUOT VARIATE V003 OM2NAM % LN SOURCE OF VARIATION DF SUMS OF MEAN SQUARES SQUARES F RATIO PROB ER LN ============================================================================= CT$ * RESIDUAL 10 1.68036 245200 420090 245200E-01 17.13 0.000 * TOTAL (CORRECTED) 14 1.92556 137540 BALANCED ANOVA FOR VARIATE OM3NAM FILE TGÐ 29/ 6/** 18:14 PAGE THI NGHIEM DONG RUONG CHE TU TE GUOT VARIATE V004 OM3NAM % LN SOURCE OF VARIATION DF SUMS OF MEAN SQUARES SQUARES F RATIO PROB ER LN ============================================================================= CT$ * RESIDUAL 10 1.38077 130067 345193 130067E-01 26.54 0.000 * TOTAL (CORRECTED) 14 1.51084 107917 BALANCED ANOVA FOR VARIATE OM4NAM FILE TGÐ 29/ 6/** 18:14 -THI NGHIEM DONG RUONG CHE TU TE GUOT VARIATE V005 OM4NAM % Page PAGE LN TGÐ.txt DF SUMS OF SOURCE OF VARIATION SQUARES MEAN F RATIO PROB SQUARES ER LN ============================================================================= CT$ 894707 * RESIDUAL 10 347733 223677 6.43 0.008 347733E-01 * TOTAL (CORRECTED) 14 1.24244 887457E-01 TABLE OF MEANS FOR FACTORIAL EFFECTS FILE TGÐ 29/ 6/** 18:14 PAGE PAGE THI NGHIEM DONG RUONG CHE TU TE GUOT MEANS FOR EFFECT CT$ CT$ NOS OM2NAM OM3NAM OM4NAM TGD-1 2.55667 2.47333 2.42667 TGD-2 2.90667 2.83000 2.76000 TGD-3 3.02000 2.88667 2.82000 TGD-4 3.30667 3.15333 3.01000 TGD-5 3.53000 3.36667 3.14333 SE(N= 5%LSD 3) 10DF 0.904065E-01 0.658449E-01 0.107662 0.284874 0.207480 0.339247 ANALYSIS OF VARIANCE SUMMARY TABLE FILE TGÐ 29/ 6/** 18:14 THI NGHIEM DONG RUONG CHE TU TE GUOT F-PROBABLIITY VALUES FOR EACH EFFECT IN THE MODEL SECTION - Page VARIATE GRAND MEAN STANDARD (N= 15) NO OBS TGÐ.txt DEVIATION C OF V|CT$ SD/MEAN | BASED ON BASED ON TOTAL SS RESID SS % | | | | | OM2NAM 15 3.0640 0.37086 0.15659 5.1 0.0002 OM3NAM 15 2.9420 0.32851 0.11405 3.9 0.0000 OM4NAM 15 2.8320 0.29790 0.18648 6.6 0.0082 Page | BALANCED ANOVA FOR VARIATE CLCÐ.txt OM1NAM FILE CLCÐ 29/ 6/** 18:17 PAGE THI NGHIEM DONG RUONG CHE TU CANH LA CHE DON VARIATE V003 OM1NAM % LN SOURCE OF VARIATION DF SUMS OF MEAN SQUARES SQUARES F RATIO PROB ER LN ============================================================================= CT$ * RESIDUAL 10 1.40903 176467 352257 176467E-01 19.96 0.000 * TOTAL (CORRECTED) 14 1.58549 113250 BALANCED ANOVA FOR VARIATE OM3NAM FILE CLCÐ 29/ 6/** 18:17 PAGE THI NGHIEM DONG RUONG CHE TU CANH LA CHE DON VARIATE V004 OM3NAM % LN SOURCE OF VARIATION DF SUMS OF MEAN SQUARES SQUARES F RATIO PROB ER LN ============================================================================= CT$ * RESIDUAL 10 2.05604 284733 514010 284733E-01 18.05 0.000 * TOTAL (CORRECTED) 14 2.34077 167198 TABLE OF MEANS FOR FACTORIAL EFFECTS FILE CLCÐ 29/ 6/** 18:17 PAGE THI NGHIEM DONG RUONG CHE TU CANH LA CHE DON MEANS FOR EFFECT CT$ Page CLCÐ.txt - CT$ CLCD-1 NOS OM1NAM 2.87333 OM3NAM 3.24333 CLCD-2 3.62333 2.18667 CLCD-3 3.37667 2.92333 CLCD-4 3.75333 2.42667 CLCD-5 3.26000 2.74667 SE(N= 5%LSD 3) 10DF 0.766957E-01 0.974223E-01 0.241671 0.306981 ANALYSIS OF VARIANCE SUMMARY TABLE FILE CLCÐ 29/ 6/** 18:17 PAGE THI NGHIEM DONG RUONG CHE TU CANH LA CHE DON F-PROBABLIITY VALUES FOR EACH EFFECT VARIATE GRAND MEAN (N= 15) NO OBS STANDARD IN THE MODEL SECTION - DEVIATION C OF V|CT$ SD/MEAN | BASED ON BASED ON TOTAL SS RESID SS % | | | | | OM1NAM 15 3.3773 0.33653 0.13284 3.9 0.0001 OM3NAM 15 2.7053 0.40890 0.16874 6.2 0.0002 Page | BALANCED ANOVA FOR VARIATE TP.txt OM2NAM FILE TP 29/ 6/** 18:19 PAGE THI NGHIEM DONG RUONG TRONG LAC DAI KET HOP TUOI PHUN VARIATE V003 OM2NAM LN SOURCE OF VARIATION DF SUMS OF MEAN SQUARES SQUARES F RATIO PROB ER LN ============================================================================= CT$ * RESIDUAL 1.15342 576711 244666E-01 407776E-02 141.43 0.000 * TOTAL (CORRECTED) 1.17789 147236 BALANCED ANOVA FOR VARIATE OM3NAM FILE TP 29/ 6/** 18:19 PAGE THI NGHIEM DONG RUONG TRONG LAC DAI KET HOP TUOI PHUN VARIATE V004 OM3NAM LN SOURCE OF VARIATION DF SUMS OF MEAN SQUARES SQUARES F RATIO PROB ER LN ============================================================================= CT$ * RESIDUAL 3.70242 985666 1.85121 164278 11.27 0.010 * TOTAL (CORRECTED) 4.68809 586011 TABLE OF MEANS FOR FACTORIAL EFFECTS FILE TP 29/ 6/** 18:19 PAGE THI NGHIEM DONG RUONG TRONG LAC DAI KET HOP TUOI PHUN MEANS FOR EFFECT CT$ Page TP.txt - CT-1 CT$ NOS OM2NAM 2.42000 OM3NAM 2.15667 CT-2 2.58000 2.45000 CT-3 3.24667 3.64000 SE(N= 5%LSD 3) 6DF 0.368681E-01 0.234007 0.127533 0.809467 ANALYSIS OF VARIANCE SUMMARY TABLE FILE TP 29/ 6/** 18:19 PAGE THI NGHIEM DONG RUONG TRONG LAC DAI KET HOP TUOI PHUN F-PROBABLIITY VALUES FOR EACH EFFECT VARIATE GRAND MEAN (N= 9) STANDARD IN THE MODEL SECTION - DEVIATION C OF V |CT$ SD/MEAN | NO BASED ON BASED ON OBS TOTAL SS RESID SS OM2NAM 2.7489 0.38371 OM3NAM 2.7489 0.76551 % | | | | | 0.63857E-01 2.3 0.0000 0.40531 Page 14.7 | 0.0099 ... - TRẦN THỊ TUYẾT THU NGHIÊN CỨU BIỆN PHÁP NÂNG CAO KHẢ NĂNG TÍCH LŨY CHẤT HỮU CƠ TRONG ĐẤT TRỒNG CHÈ Ở PHÚ HỘ, TỈNH PHÚ THỌ Chuyên ngành: Môi trường đất nước Mã số: 62 85 02 05 LUẬN... hưởng số biện pháp quản lý chất hữu đất đến khả tích lũy chất hữu đất trồng chè từ làm sở khoa học góp phần triển khai ứng dụng thực tiễn hoạt động thâm canh chè vùng trồng chè Phú Hộ, tỉnh Phú. .. phẩm hữu chỗ để nâng cao khả tích lũy chất hữu đất trồng chè Phú Hộ, tỉnh Phú Thọ Trong đó, rõ ảnh hưởng việc áp dụng biện pháp bổ sung vật liệu hữu (che tủ, vùi lạc dại tế guột), che tủ cành chè