Bài giảng suy thoái và phục hồi đất

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM Khoa Tài nguyên Đất MTNN BÀI GIẢNG SUY THOÁI VÀ PHỤC HỒI ĐẤT Giảng viên: Lê Đình Huy Đơn vị: Bộ mơn Quản lý Đất đai, Khoa Tài nguyên Đất MTNN THUYẾT MINH ĐỀ TÀI Thừa Thiên Huế, ngày 09 tháng 09 năm 2019 CHƯƠNG MÔI TRƯỜNG ĐẤT VÀ CÁC MỐI QUAN HỆ CƠ BẢN 1.1 Khái quát đất trồng Theo Ðôcutraiep: Ðất bề mặt lục địa vật thể thiên nhiên đựợc hình thành tác ðộng tổng hợp phức tạp yếu tố: sinh vật, ðá mẹ, ðịa hình, khí hậu tuổi địa phương V.R.Viliam cho ðất lớp tơi xốp vỏ lục ðịa, có ðộ dày khác nhau, sản xuất sản phẩm trồng 1.2 Các yếu tố hình thành đất Theo Đơcutraep có yếu tố hình thành đất: sinh vật, khí hậu, đá mẹ, địa hình thời gian (tuổi) Đối với đất trồng chịu tác động yếu tố người 1.2.1 Sinh vật Sinh vật yếu tố chủ đạo, nhờ mà mẫu chất trở thành đất Sinh vật tham gia vào trình hình thành đất gồm có vi sinh vật, thực vật động vật  Vi sinh vật: Tập đoàn vi sinh vật đất nhiều phong phú, có hàng trăm triệu gam đất Khả sinh sản chúng lại lớn Trong đất vi sinh vật giữ vai trò quan trọng với hai chức chính: - Tổng hợp phân giải chất hữu cơ: Thực vật lấy thức ăn từ đất chủ yếu dạng vơ hịa tan dung dịch đất Một tỷ lệ lớn chất vô nhờ vi sinh vật phân giải từ hợp chất hữu cơ, gọi q trình khống hóa chất hữu Đồng thời tổng hợp nên chất hữu đặc biệt mùn, gọi q trình mùn hóa Chính mùn nguồn dự trữ chất dinh dưỡng tốt cho thực vật vi sinh vật phát triển Đặc biệt vi sinh vật có chức quan trọng phân giải hợp chất hữu chứa cacbon chứa đạm, để đảm bảo ổn định vịng tuần hồn cacbon vịng tuần hồn đạm tự nhiên Nếu khơng có vi sinh vật phân giải, cacbon đạm bị tích lũy vào xác hữu cơ, làm cho lượng cacbon đạm tự nhiên bị cạn dần, hai ngun tố khơng cịn xanh chết sống hành tinh bị tuyệt diệt - Tạo nên đạm cho đất: Trong đá khống khơng có đạm, nên mẫu chất hình thành đất khơng có ngun tố đạm, mà đạm đất nhờ vi sinh vật cố định đạm từ nitơ khí trời Đây khả đặc biệt có số vi sinh vật, chúng gọi vi sinh vật cố định đạm Các vi sinh vật cố định đạm tự (như Azotobacter), cố định đạm nhờ sống cộng sinh với số loài thực vật như: vi khuẩn Rhizobium cộng sinh với họ đậu, vi khuẩn Azotobacter cộng sinh với bèo hoa dâu, Nhờ mà đất bổ sung đạm ngày màu mỡ  Vai trò thực vật Phải nói thực vật nguồn cung cấp chất hữu chủ yếu cho đất (chiếm tới 4/5 tổng số chất hữu đất) Nhờ khả quang hợp, hàng năm thực vật để lại cho đất hàng tấn, chí hàng chục chất xanh có chất lượng khác tùy thuộc vào lồi thực vật Thảm thực vật khác hình thành nên loại đất có tính chất khác Nếu thảm thực vật đồng cỏ hay xen kẽ đồng cỏ với rừng rộng hình thành nên loại đất đen có hàm lượng mùn cao; Ngược lại rừng kim hình thành nên phần lớn loại đất vừa nghèo dinh dưỡng vừa chua Vai trò thực vật xúc tiến trình phong hóa đá tạo mẫu chất Rễ làm tăng độ tơi xốp tăng độ phì nhiêu cho lớp đất mặt Thực vật cịn có tác dụng giữ ẩm cho đất, hạn chế xói mịn rửa trơi chất đất  Vai trị động vật: Động vật sống đất đất gồm nhiều loại: từ động vật nguyên sinh đến loại trùng giun, dế, mối kiến, động vật có xương sống chuột, Động vật cung cấp chất hữu cho đất chất thải chúng thể chúng chết Mặt khác động vật góp phần cải thiện số tính chất vật lý đất tăng độ thống khí hay tạo kết cấu tốt cho đất Trong phải kể đến vai trò giun đất Trong đất có nhiều giống giun số lượng chúng nhiều Theo Russell đất tốt có tới 2.500.000 giun Mỗi năm có khối lượng đất lớn (có thể tới 34 tấn) qua thể giun để sau trở nên có kết cấu viên bền vững giàu chất hữu Vì Đacwin ví giun đất “anh thợ cày” nhà nông 1.2.2 Khí hậu Các yếu tố khí hậu mặt có ảnh hưởng trực tiếp tới trình hình thành phát triển đất, mặt khác khí hậu có tác động gián tiếp qua sinh vật, nên nhiều khó phân biệt ảnh hưởng hai yếu tố khí hậu sinh vật tới đất  Ảnh hưởng trực tiếp cụ thể là: Các yếu tố mưa (tạo nước), nhiệt độ, gió, đẩy mạnh trình phong hóa đá tạo mẫu chất Nước nhiệt độ đóng vai trị quan trọng q trình phá hủy đá Nước cịn điều kiện tiêu cho xói mịn rửa trơi điều kiện cho phản ứng hóa học biến đổi chất hữu xảy đất Mưa nhiều gây rửa trôi mạnh, ion kiềm kiềm thổ làm cho đất trở nên chua; Mưa ít, nắng kéo dài, nước bị bốc nhiều, làm cho đất trở nên khô hạn, vùng đất mặn muối bốc lên làm cho trồng bị chết Nước làm ảnh hưởng tới màu sắc đất  Ảnh hưởng gián tiếp điều kiện khí hậu có tác dụng đẩy mạnh hay kìm hãm phát triển sinh vật Ví dụ: Khí hậu ơn hịa sinh vật phát triển mạnh ngược lại Vì đới khí hậu có loại đất đặc thù riêng biệt 1.2.3 Địa hình Yếu tố địa hình vừa có ảnh hưởng trực tiếp vừa có ảnh hưởng gián tiếp tới trình hình thành đất Ảnh hưởng trực tiếp là: khu vực cụ thể địa hình phẳng, dốc hay thấp trũng, có tác dụng xói mịn hay tích lũy mẫu chất chất hữu cơ, làm cho hình thành trình biến đổi đất theo chiều hướng khác Cũng có xói mịn nên tạo loại mẫu chất: tàn tích, sườn tích phù sa, từ hình thành nên loại đất khác vùng đồi núi đồng Ảnh hưởng gián tiếp độ cao khác phân phối chế độ mưa, ẩm, nhiệt, khác nhau, từ ảnh hưởng đến q trình phong hóa đá tạo mẫu chất, đồng thời làm cho q trình tích lũy chất đất theo chiều hướng khác Độ cao khác phát triển phân bố chủng loại sinh vật nói chung thực vật nói riêng khác Cụ thể là: Càng lên cao nhiệt độ thấp (bình quân lên cao 100m nhiệt độ hạ thấp 0,5 - 0,60C) ẩm độ cao Do hệ sinh vật thay đổi để thích ứng với điều kiện nhiệt độ thấp Vì phân bố đất có quy luật theo chiều thẳng đứng độ cao địa hình Ở Việt Nam, quy luật vành đai đất đồi núi sau: từ 25 đến 900 m (miền Bắc) 50 đến 1000 m (miền Nam) có đất feralit từ 900 m 1000 m đến 1700 1800m có đất mùn vàng đỏ núi từ 1700 1800 m đến 2800m có đất mùn alit núi từ 2800m có đất mùn thơ núi cao 1.2.4 Đá mẹ Các loại đất hình thành từ đá mẹ khác có thành phần cấp hạt tính chất lý hóa học khác Sự ảnh hưởng thể rõ loại đất vùng đồi núi Nếu khơng có xói mịn rửa trơi nói đá giàu ngun tố cho ta đất giàu chất Ví dụ: Đá bazan loại đá kiềm giàu ôgit fenpat, dễ phong hóa, nên hình thành loại đất đỏ có tầng đất dày, có tổng hàm lượng dinh dưỡng cao, phù hợp cho nhiều loại công nghiệp Ngược lại đất hình thành từ đá granit lại có tầng đất mỏng, nghèo dinh dưỡng, dễ bị khơ hạn Tuy vậy, điều kiện nhiệt đới ẩm nước ta mưa nhiều, xói mịn rửa trơi mạnh nên đơi khó chứng minh điều đó, chẳng hạn đất feralit phát triển đá vơi Ninh Bình nghèo canxi nên bị chua canxi bị rửa trơi mạnh Vì hệ thống phân loại đất Việt Nam từ trước đến người ta chia nhóm đất đồi núi loại đất khác dựa vào nhóm đá mẹ, đất feralit hình thành đá macma bazơ, đất feralit hình thành đá macma axit đất feralit hình thành đá cát, 1.2.5 Thời gian ( tuổi đất) Sự hình thành đất phải trải qua thời gian dài, với biến đổi phức tạp tác động tổng hợp nhiều yếu tố Thời gian tính từ đất bắt đầu hình thành, nghĩa từ sản phẩm phong hóa bắt đầu có tích lũy chất hữu tại, gọi tuổi tuyệt đối Tuổi tuyệt đối tính năm Người ta quy định đất đồi núi tính tuổi tuyệt đối từ mẫu chất có chất hữu cơ, đất đồng tuổi tuyệt đối tính từ đất khỏi ảnh hưởng thủy triều sông, biển Thông thường người ta dùng phương pháp cacbon phóng xạ để định tuổi mùn suy tuổi tuyệt đối đất Ví dụ đất Hồng thổ Úc theo Devrics (1958) có tuổi tuyệt đối 32 - 42 ngàn năm Trong thổ nhưỡng học người ta dùng khái niệm tuổi tương đối Tuổi tương đối đất chênh lệch giai đoạn phát triển loại đất lãnh thổ có tuổi tuyệt đối Nó phản ánh mức độ phát triển đất điều kiện ngoại cảnh Ví dụ đất đỏ bazan Phủ Quỳ hình thành từ đá bazan loại đá trẻ so với loại đá macma khác, nhiều nơi xuất kết von hay đá ong, điều chứng tỏ đất đỏ bazan phát triển tới giai đoạn cao 1.2.6 Yếu tố người Từ người biết khai thác sử dụng đất trồng trọt tác động vào đất sâu sắc, làm cho đất thay đổi nhanh chóng Sự tác động người vào đất làm cho đất ngày màu mỡ thối hóa Tính chất độ phì nhiêu đất phụ thuộc lớn vào phương thức canh tác chế độ xã hội người Con người nắm bắt quy luật thiên nhiên, lợi dụng cải tạo thiên nhiên, phát huy mặt tốt, khắc phục mặt xấu, phục vụ cho mục đích Con người xúc tiến hình thành đất trồng trọt sớm hơn; cải tạo, phục hồi đất xấu thành đất tốt, có tác động ngược lại Một ví dụ điển hình thời nhà Nguyễn, chủ trương Nguyễn Công Trứ, nhân dân ta miền Bắc quai đê lấn biển, thau chua, rửa mặn để khai thác vùng đất chịu ảnh hưởng ngập mặn thuỷ triều biển thành lập nên huyện Kim Sơn (Ninh Bình) Tiền Hải (Thái Bình) ngày Ngược lại, số đồng bào ta sống miền núi có sống du canh du cư phát rừng làm rẫy, sau vài vụ gieo trồng đất bị kiệt quệ không cho suất bỏ nơi khác Việc sử dụng khai thác đất hợp lý hay khơng hợp lý cịn trình độ khoa học chế độ trị xã hội định Ngày đề chủ trương sử dụng đất hợp lý có hiệu quả, áp dụng biện pháp tác động tích cực vào đất để làm cho đất cung cấp nhiều sản phẩm mà ngày nâng cao độ phì nhiêu đất 1.3 Hình thái đất Kết trình hình thành phát triển loại đất tác động yếu tố ngoại cảnh khác tạo cho đất đặc trưng hình thái riêng biệt mà ta quan sát Các đặc trưng hình thái thể rõ qua phẫu diện đất Phẫu diện đất (profile) lát cắt thẳng đứng từ mặt đất sâu vào lòng đất Quan sát phẫu diện đất công việc quan trọng nghiên cứu đất, giúp ta sơ nắm trình hình thành đánh giá tính chất đất 1.3.1 Các tầng đất Trong trình hình thành đất, vật chất tạo lý khác có di chuyển từ nơi đến nơi khác tích lũy lại vị trí khác Kết tạo tầng đất khác mà ta quan sát dễ dàng Những tầng đất người ta thường gọi tầng phát sinh Trong thổ nhưỡng học, phẫu diện đất rừng tự nhiên (đất địa thành) thường chia bốn tầng là: O, A, B, C theo thứ tự từ mặt đất xuống sâu Tầng O tầng hữu hình thành từ tàn tích hữu (xác thực vật động vật); chia tầng phụ O1 O2 O1 - tầng hữu chứa chủ yếu tàn tích sinh vật nguyên vẹn O2 - tầng hữu chứa sản phẩm bán phân giải, tàn tích sinh vật khơng cịn ngun vẹn Tuy nhiên tầng O có đất rừng chưa khai thác, cịn vùng đất khai thác tầng xem khơng có, thảo nguyên Tầng A - gọi tầng rửa trơi (eluvial): Tầng A có hàm lượng chất dinh dưỡng cao, mùn Tuy tầng có nhiều chất bị rửa trơi xuống sâu, sét, người ta gọi tầng rửa trôi Người ta thường chia tầng phụ A1, A2, A3 A1 - tầng đất cùng, chứa nhiều mùn nên có màu sẫm tầng A2 - tầng có rửa trôi sét, sắt, nhôm chất hữu mạnh mẽ Do thạch anh khống vật bền vững giữ lại Tầng A2 thường có màu sáng tầng A1 tầng A3 - tầng chuyển tiếp tầng A sang tầng B giống với tầng A2 tầng B Đôi phẫu diện khơng có tầng Tầng B - gọi tầng tích tụ (iluvial) Các hợp chất oxyt sắt, nhơm, khống sét bị rửa trơi từ xuống tích lũy lại Cũng có trường hợp chất hình thành chỗ từ tầng phía lên (ví dụ nước ngầm đưa lên) Tầng B số loại đất chia tầng phụ B1, B2, B3 B1 - tầng chuyển tiếp từ A sang B gần với tầng B hơn; nghĩa bắt đầu có tích lũy B2 - tầng đặc trưng, tích lũy nhiều khống sét secquioxyt B3 - tầng chuyển tiếp từ tầng B sang tầng C giống tầng B tầng C Tầng C - tầng chứa đựng mẫu chất, gồm sản phẩm phong hóa từ đá Tầng D - tầng đá mẹ Trong thực tế, loại đất rừng khai thác sử dụng vào nơng nghiệp phẫu diện đất bị biến đổi nhiều Còn loại đất phù sa (đất thủy thành) tầng phẫu diện đất khơng tn theo qui luật mơ tả trên, phụ thuộc vào chế độ nước chế độ canh tác mà phẫu diện loại đất khác vị trí khác khác Ví dụ, đặc trưng cho phẫu diện đất lúa nước điển hình vùng đồng thường có tầng sau: Tầng Ac - tầng canh tác dày 15 - 20cm Tầng P - tầng đế cày dày 10 - 15cm Tầng B - tầng tích tụ có màu loang lổ, màu đỏ vàng màu nâu Tầng G - tầng glây màu xám xanh 1.3.2 Màu sắc đất Màu sắc đất dấu hiệu tiêu giúp ta phân biệt tầng đất phẫu diện loại đất với Màu sắc đất thể phần thành phần hóa học đất Trong thực tế người ta thường quen gọi tên đất theo màu sắc đất đỏ vàng, đất đen, đất xám Trong thực tế loại đất đồng màu ln ln có pha trộn màu khác nhau, có màu chủ đạo Màu sắc đất phong phú, tạo nên màu là: đen, đỏ trắng Màu đen chủ yếu mùn tạo nên Mùn nhiều đất có màu đen Đất đen khả cung cấp chất dinh dưỡng, chế độ nước, khơng khí nhiệt nói chung tốt Tuy đơi màu đen cịn oxyt mangan (MnO 2) tạo nên, trường hợp đất không tốt Màu đỏ đất chủ yếu oxyt sắt ba (Fe2O3) tạo nên Nếu oxyt sắt ngậm nước có màu vàng Màu đỏ vàng đại phận đất đồi núi nước ta tầng loang lổ đỏ vàng phẫu diện đất đồng oxyt sắt oxyt sắt ngậm nước (Fe 2O3, Fe2O3.nH2O) tạo Màu trắng chủ yếu khoáng sét (kaolinit), thạch anh (SiO2) hay canxi cacbonat (CaCO3) tạo nên Nói chung đất trắng chứng tỏ tỷ lệ mùn đất thấp, nghèo dinh dưỡng Ở vùng đất thừa nước (do mạch nước ngầm nông hay nước đọng bề mặt đất lúa), màu sắc đất thường có màu xanh xám đặc trưng Đó màu FeO.nH2O kết q trình sắt hóa trị bị khử thành sắt hóa trị 2, người ta gọi trình "glây hóa" Màu sắc đất đậm hay nhạt phụ thuộc vào độ ẩm đất lúc quan sát, ẩm cao màu đậm Chính lẽ mà đánh giá màu đất phương pháp FAOUNESCO, TAXONOMY hay phát sinh học người ta thích độ ẩm kèm theo Trên sở phối hợp màu cho ta nhiều loại đất có màu sắc khác Zakharốp xây dựng sơ đồ hình tam giác phối hợp màu tạo loại màu sắc khác đất, gọi Tam giác màu Zakharốp Đen (mùn) Xám đen Hạt dẻ tối Nâu tối Hạt dẻ Hạt dẻ sáng Xám Nâu Xám sáng Hung Trắng nhạt Nâu sáng Đỏ Fe2O3.nH2O Da cam Vàng Vàng sáng Trắng SiO2 , Al2O3, CaCO3 Hình - Sơ đồ tam giác màu Zakharốp 1.3.3 Chất xâm nhập chất sinh Trong trình nghiên cứu phẫu diện đất người ta gặp vật liệu khác nhau, cần phân biệt loại: Chất xâm nhập chất (hoặc vật liệu) mà khơng có nguồn gốc từ q trình hình thành phát triển đất tạo ra, gọi chất lẫn vào Ví dụ: mảnh sành, gạch vụn Chất sinh chất (hoặc vật liệu) sinh có nguồn gốc (hay kết quả) trình hình thành phát triển đất Dựa vào nguồn gốc hình thành người ta chia chất sinh ra: Chất sinh có nguồn gốc hóa học oxyt sắt, mangan (kết von, đá ong); muối tan (NaCl, CaCO3 ); Chất sinh có nguồn gốc sinh học phân giun, tổ mối, Trên sở chất sinh ta sơ nhận định trình xảy đất tính chất đất, ví dụ gặp kết von sắt ta biết đất có q trình tích lũy sắt Nếu gặp muối trắng lớp mặt, ta biết đất bị nhiễm mặn; v.v Ruộng bậc thang dần Mương dài Soil erosion control by stone for fruit garden Sự không ổn định cấu trúc đất làm bậc thang The barrier hedgerow must be applied in order to decrease runoff and soil loss rate The hedgerow crop must be able to give the plant residues to cover the alley crop at early rainy season * Biện pháp canh tác • Trồng theo đường đông mức (ko thể thưc đất kết cấu dốc) • Trồng rãnh (chè, mía, dứa) • Trồng hố (cà phê, cao su, cam quýt, bơ ) • Phủ đất phân xanh, cỏ • Phủ đất rơm rạ, mía, polyetylen… • Tủ gốc • Xới xáo, làm cỏ theo đường đồng mức • Xen canh, gối vụ • Sắp xếp thời vụ gieo trồng thời điểm thu hoạch • Canh tác đất dốc • Canh tác tối thiểu Xới xáo, làm cỏ theo đường đồng mức Canh tác đất dốc Canh tác tối thiểu cách bảo vệ đất (Derpsch, 2005) Thách thức • Mơ hình canh tác tối thiểu thuốc lá, rau màu, ngũ cốc, làm thức ăn gia súc – Thiếu phương tiện trồng – Lượng thuốc trừ cỏ tăng lên – Vấn đề cỏ dại Thuận lợi Soil fertility and pest management Equipment Policy and Outreach • Hiện canh tác tối thiểu xem tập quán canh tác – Tập trung đất bị xói mịn mạnh – Hạ chi phi sản phẩm – Năng suất tương tự, đơi tăng lên • Mang lại giá trị kinh tế * Biện pháp sinh học • Cần áp dụng cho tất loại đất có độ dốc khác • Sự đất giảm, độ phì tăng lên áp dụng • Tăng thu nhập đơn vị diện tích đất • Trồng băng phân xanh bảo vệ đất • Băng cỏ tự nhiên bảo vệ đất: hữu hiệu dễ làm vung có áp lực chăn ni cao Hiệu • Tạo lớp phủ thực vật => chống xói mịn, rửa trơi, dịng chảy mặt • “Kéo” dinh dưỡng từ tầng sâu lên tầng canh tác • Bổ sung dinh dưỡng (N,K) chống cố định lân góp phần giải phóng lân dễ tiêu Tăng CEC V% • Tạo kết cấu đất => làm đất tơi xốp • Điều hịa tiểu khí hậu khu vực mơi trường đất chung quanh hệ rễ quần thể trồng • Cải thiện đói nghèo • Tăng nguồn gỗ củi đun => giảm phá rừng Tăng cường tuần hoàn hữu mơi trường => tăng tính đệm tác động ô nhiễm đất Băng phân xanh che phủ đất • Cung cấp đạm (40 – 150 kg N/ha/year) • Hạn chế cố định lân (giải phóng tactric citric acids từ rễ) • Cung cấp K hữu băng cỏ xem hàng rào ngăn chặn dòng chảy mặt đất hàng đầu vùng đất dốc Cỏ vetiver » tác dụng cỏ vetiver » chống xói mịn, rửa trơi » hấp thu kim loại nặng loại chất độc khác => môi trường đất » tạo mơi trường thích hợp cho cố định đạm, khử phèn » Ko, tranh chấp dinh dưỡng với trồng » che phủ đất => giảm lượng bốc Trồng cỏ giữ đất Maize and tea on terraced upland fields for soil erosion control lúa nương-lạc lúa nương-đậu tương bờ giậu Mulching by Strow Mulching by sugar-cane leaves Cover crop for fruit trees Cover crops on hill-lands Vật liệu chống xói mịn •PAM thực chất polymer tổng hợp mạch dài, hoạt động tác nhân gia cố, liên kết hạt đất với • PAM kết hợp với nước theo tỷ lệ thích hợp, tưới lên đất tạo thành nhiều "kết cấu" "keo tụ" bảo vệ đất • Đối với đất có cấu trúc mịn PAM làm tăng độ thấm nước việc giảm tượng kết váng • tăng CEC • PAM khơng phải phân bón lượng nitơ PAM lại phục vụ cho trồng vi sinh vật hiệu phân bón Phịng chống sa mạc hóa Tường thành xanh chống sa mạc hóa Xây dựng tường cát: VK Bacillus pasteurii làm đông cứng cát cách sản sinh cácbônát canxi (CaCO3) ... trình glây xảy mạnh đất ngập nước lâu ngày, đất lầy, đất phù sa úng nước, đất phèn, Ở đất đất cát, đất bạc màu, đất đỏ vàng trồng lúa nước, đất trồng vụ lúa vụ màu phẫu diện đất xuất tầng bị glây... tích vơi, đất Podzolie, đất xám, đất đỏ đất mùn alit núi cao đất xói mịn mạnh trơ sỏi đá Trong nhóm đất xám nhóm đất đỏ có diện tích lớn Sau phần mơ tả đất theo nhóm đơn vị: I NHĨM ĐẤT ĐÁ BỌT... loại đất đồi núi điển hình Theo bảng phân loại đất Việt Nam năm 1996 Hội Khoa học đất Việt Nam vùng đồi núi Việt Nam có nhóm đất số đơn vị đất là: Đất đá bọt, đất đen, đất nâu bán khô hạn, đất