Một số chỉ tiêu dinh dưỡng trên đất đỏ bazan nghĩa đàn

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH KHOA NÔNG LÂM NGƯ - - - - - -    - - - - - - MỘT SỐ CHỈ TIÊU DINH DƯỠNG TRÊN ĐẤT ĐỎ BAZAN NGHĨA ĐÀN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ NGÀNH NÔNG HỌC Người thực hiện: Hà Thị Hồng Lớp: 45 K 2 – Nông học Giáo viên hướng dẫn: Ths. Hoàng Văn Sơn VINH - 1.2009 1 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Đất đỏ bazan với những đặc tính ưu việt của nó, được xem là thiên đường của nhiều loại cây trồng, hàm lượng các chất dinh dưỡng khá cao, cùng với các đặc tính lý hóa học phù hợp cho nhiều loại cây trồng, đặc biệt là cây công nghiệp như cà phê, cao su, chè, ca cao, các loại cây ăn trái, và cây đậu đỗ ăn hạt. Tuy nhiên do tính đặc thù về khí hậu, thời tiết, tập quán canh tác ở mỗi vùng và việc sử dụng khai thác tiềm năng chưa hợp lý nên hiệu quả kinh tế chưa cao, tính bền vững chưa được thiết lập, độ phì của đất ngày càng suy giảm. Vùng đất đỏ bazan Nghĩa Đàn cũng đang trong tình trạng đáng báo động như vậy. Sự suy giảm độ phì ở đây đang diễn ra một cách mạnh mẽ. Đặc biệt các tính chất hóa học của đất có sự thoái hóa mạnh. Theo Đặng Thị Trân và Võ Thị Tuyết, PH KCl từ 4,8 xuống còn 3,9 (1993), hàm lượng mùn giảm mạnh, độ no bazơ giảm xấp xỉ 7 lần, trong khi đó nhôm di động lại tăng nhanh [2]. Ngoài ra trong quá trình sinh trưởng và phát triển, cây lấy từ đất các chất dinh dưỡng cần thiết, như các yếu tố đa lượng, vi lượng và siêu vi lượng. Cùng với sự phát triển của sản xuất thì phần lấy đi đó ngày càng tăng nhưng sự trả lại cho đất thì lại không đảm bảo, trải qua thời gian dài sử dụng đất, do phương thức canh tác chưa hợp lý, như: Khai thác liên tục loại đất này theo hướng khai thác sự màu mỡ của đất là chính; bảo vệ đất chưa có sự quan tâm đúng mức, phương thức canh tác độc canh kéo dài hàng chục năm và cũng do thói quen và sự thiếu hiểu biết của người dân về sự cân đối giữa các yếu tố dinh dưỡng và sự phụ thuộc lẫn nhau giữa chúng. Hậu quả là sự thiếu hụt các nguyên tố vi lượng trong đất đã khiến cho việc sử dụng các loại phân khoáng cơ bản (N, P, K) và các chất cải tạo đất bị hạn chế, không đạt được năng suất cây trồng như mong muốn. Việc duy trì độ phì và khả năng giải phóng các chất dinh dưỡng ở trong đất cho cây trồng còn phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố như sự thay đổi của nhiệt độ, độ ẩm theo các mùa trong năm hay do nhu cầu sử dụng dinh dưỡng trong các thời kì 2 của cây trồng. Để góp thêm dữ liệu khoa học về thực trạng độ phì của đất bazan huyện Nghĩa Đàn chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài “Một số chỉ tiêu dinh dưỡng trên đất đỏ bazan Nghĩa Đàn" 2. Mục tiêu và yêu cầu nghiên cứu 2.1 Mục tiêu - Cung cấp cơ sở dữ liệu về hàm lượng một số nguyên tố dinh dưỡng trên đất bazan ở huyện Nghĩa Đàn. - Nâng cao năng lực nghiên cứu các vấn đề liên quan đến thực tiễn sản xuất của địa phương. 2.2.Yêu cầu - Lấy mẫu trên các công thức luân canh khác nhau, phân tích và đánh giá một số chỉ tiêu nông hoá trên các mẫu thu được. 3 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới Thực tế việc sản xuất nông nghiệp trên đất đỏ bazan cũng như các loại đất khác trong nhiều năm qua đã chỉ ra rằng con người chỉ khai thác đất phục vụ cho những nhu cầu của mình mà chưa quan tâm đến việc duy trì bảo vệ và cải tạo đất, chưa thực sự đứng trên quan niệm của một nền nông nghiệp bền vững. Điều đó làm cho đất ngày càng thoái hoá và chua dần. Trước tình hình cấp bách về vấn đề suy thoái hoá đất đỏ bazan nói riêng, đất canh tác trên thế giới nói chung, các nhà khoa học đất bắt tay vào việc nghiên cứu nhằm tìm ra nguyên nhân và biện pháp khắc phục như tìm lập các hệ thống canh tác hợp lý cho mỗi loại đất, mỗi vùng khác nhau, luân canh, xen canh cây trồng, tạo lập công thức bón phân phù hợp cho mỗi loại cây vào mỗi thời điểm khác nhau. Những thành tựu về nghiên cứu mùn ở điều kiện nhiệt đới ẩm của Castagnol (1942), Fridland (1958-1964) đã cho rằng mùn ở đất Việt Nam rất quan trọng trong việc tạo thành độ phì nhiêu của đất. Fenamerevo (1961) cho biết bản chất độ phì nhiêu của đất là mức năng lượng trong chất hữu cơ đất mà vi sinh vật là kẻ thù chuyển tiếp, chất hữu cơ và hoạt động của vi sinh vật có quan hệ chặt chẽ với nhau. Thoái hoá đất bazan được biểu hiện rõ nhất ở sự giảm sút hàm lượng hữu cơ. Mặc dù ở mỗi đơn vị cấu trúc đất khác nhau khả năng tích luỹ chất hữu cơ khác nhau, song khi thoái hoá đã đưa đến một giới han gần với 2%. Giá trị này thấp hơn 3 – 4 lần hàm lượng hữu cơ dưới đất rừng. Với 2% hữu cơ được coi là giới hạn nghèo đối với đất miền bắc Việt Nam (V.M.Fridland, 1974). Viện nghiên cứu lúa quốc tế cho rằng hàm lượng chất hữu cơ tối thiểu ở ruộng lúa là 4%, nếu giảm 1% chất hữu cơ thì P bị giữ chặt trong đất tăng 50 mg/100g đất (Nguyễn Tử Siêm, Báo cáo khoa học,1991) Theo Rowel (1988), hoạt động của con người cũng làm gia tăng quy mô đất chua khắp toàn cầu bởi sự lắng đọng axit tới sự ô nhiễm không khí bằng công 4 nghiệp và thực tiễn nông nghiệp cũng như áp dụng phân đạm do tưới ở cường độ cao, sự lấy đi của các cation kiềm từ cây trồng và cũng do sự trồng trọt cây họ đậu và đồng cỏ. Đất chua thường cằn cỗi việc trồng trọt bị hạn chế bởi một hoặc nhiều yếu tố tác động lẫn nhau bao gồm: pH, thấm những độc tố của nhôm, Mangan và sự thiếu hụt Canxi, Magie, Photpho và Molipden. P.K. Ramaiah (1985): Đất quá chua hoặc quá kiềm đều ảnh hưởng không tốt đến cung cấp dinh dưỡng cho cà phê. PH KCl từ 6 - 7 là mức lý tưởng cho sự duy trì cung cấp dinh dưỡng cho cây. Những nghiên cứu của các tác giả Mỹ và của IBSRAM ở chín nước Châu Phi (Brundo, Camarun, Uganda, Cônggô, Cosdivoa, Ghara, Madagasca, Nideril và Tandania), (IBSRAM nottes no 2 1981 trang 9) đã nhấn mạnh việc sử dụng đất trên quan niệm lựa chọn các biện pháp quản lý đất bền vững đồng thời rất quan tâm đến đặc trưng nổi bật là tính chất chua của đất nhiệt đới ẩm. Quản lý đất chua không có nghĩa là chỉ làm giảm độ chua đất mà còn phải giải quyết nhiều hạn chế kèm theo độ chua. Cần đặc biệt quan tâm trong việc sử dụng và cải tạo. Tuy nhiên nhận thức đầu tiên là độ chua nhôm. Điều này quan hệ mật thiết với hàm lượng của các nguyên tố đa lượng, sự mất cân bằng về đa lượng, vi lượng, khả năng giữ chất dinh dưỡng kém và một số hạn chế cần vượt qua trong quá trình canh tác, sử dụng và bảo vệ đất. Ví dụ nhìn chung số lượng chất hữu cơ không ngừng giảm trong quá trình canh tác.Việc sử dụng đất không hợp lý làm nhiều tính chất vật lý, nước của đất kém dần. (Chặt, mất cấu trúc, khả năng giữ nước và thấm nước giảm) Các tác giả Castagnol (1935), Fridland (1973), B. Dalin (1980), Khi nghiên cứu tính chất hoá học đất bazan có nhận xét: Đất bazan giàu lân tổng số nhưng nghèo lân dễ tiêu. Còn T.Rafu và W. Krirhnamurthy rao (1978) cho biết: Hệ số tương quan giữa pH của đất bazan và hàm lượng lân dễ tiêu là một trị số âm (r = 0,948). Khi tăng pH lên quá cao thì hàm lượng lân dễ tiêu trong đất giảm. (Saurez de catro vas Rodriguez, 1956; Robertson, 1954) [11, tr. 19 – 20] . 5 Theo Makenzic (1962), Sharip (1964): Sự chuyển hoá các dạng phốt phat vô cơ phụ thuộc vào pH đất. Khi pH < 7 thì nhóm phốt phát sắt, nhôm đạt trị số cao nhất, khi pH >7 nhóm phốt phát Canxi tăng và nhóm phốt phát nhôm giảm. Còn kết quả nghiên cứu của Neumolop (1961): Trên đất bazan quá trình khử diễn ra khi đất đủ ẩm, quá trình này mạnh khi đất được bón nhiều chất hữu cơ tươi và tỷ lệ C/N càng thấp cường độ càng mạnh, các chất dinh dưỡng sẽ chuyển thành dễ tiêu càng nhiều đặc biệt là lân [11, tr. 81]. Thường các loại đất có sự không đồng nhất về độ phì nhiêu tiềm năng và độ phì nhiêu thực tế. Vấn đề dinh dưỡng lân trong đất đỏ bazan là một trường hợp điển hình: Trong khi lân tổng số rất giàu, thông thường là từ 0,2 – 0,35% tức là vào vào loại cao nhất trong các loại đất thì lân dễ tiêu lai rất nghèo, thậm chí bằng phương pháp hoá học nhiều khi không phát hiện được và chỉ ghi nhận là “vệt”. Fridland (1973) nêu phần lớn các loại đất Việt Nam (đất feralit đỏ vàng, đỏ thẫm, nâu) đều có độ chua trao đổi do nhôm quyết định là chính. Theo tác giả, đất feralit trên bazan có hàm lượng Mg, S, Ca và K thấp. Đây là những nguyên tố dinh dưỡng quan trọng cho quá trình quang hợp của cây cũng như thúc đẩy quá trình hút dinh dưỡng và quá trình đậu quả. Cũng theo tác giả, qua nghiên cứu khoáng sét trong đất bazan, có nhận xét: Khoáng sét điển hình trong đất bazan là kaolinit, gơfit, gixpit. Đây là những khoáng sét có khả năng hấp phụ anion cao, đặc biệt là là anion phốt phát. Kết quả của quá trình này đã tạo khó khăn cho sự giải phóng dinh dưỡng [11, tr. 46 – 47) Pagel (1961) cho biết, đất feralit đỏ thẫm phát triển trên đá bazan giữ chặt 66 – 98% P 2 O 5 và không đẩy ra được bằng lactat canxi. Điều này giải thích vì sao trên đá bazan, dù bón rất nhiều vôi nhưng độ chua vẫn không được cải thiện. Fridland (1973) kết luận: Khả năng hấp phụ anion của đất bazan càng cao thì yêu cầu bón phân càng lớn. Kết luận này thống nhất với kết luận của Forestier (1959-1960) khi nghiên cứu đất feralit đỏ vàng trung phi [11, tr. 61]. Theo Davalisin (1928), Subramaian (1929), Doxmanova (1934), Ponnamperuma (1955 -1956), Cheonenkop (1979): ở đất chua khi đất quá ẩm hoặc 6 bị ngập nước đều làm tăng pH đất. Từ kết quả nghiên cứu ở trên có thể kết luận rằng: vùi hữu cơ không chỉ đất bazan đối với các loại đất khác có tác dụng tăng pH KCl đất, đất có ẩm độ cao thì pH KCl tăng càng lớn [11, tr. 85]. Còn W. Krishnamurthy Rao (1985) trong mục sử dụng có hiệu quả phân bón và nguồn phân dễ tiêu cho biết: Bón phân hữu cơ làm tăng hàm lượng lân dễ tiêu trong đất, làm tăng hoạt động của vi sinh vật phân giải lân khó tan. Bón phân lân đồng thời bón phân hữu cơ sẽ làm tăng hiệu quả sử dụng phân lân của cà phê (W.Krisnamurthy Rao varamaiah, 1985) [11, tr. 82]. Theo Hasupagel và cộng sự (1962), ở đất Ferralsols miền bắc Việt Nam, trong những tầng đất khoáng có kết von, khi nhôm di động chiếm khoảng 0,8 mg/100g đất thì lân dễ tiêu khoảng 5,2 mg/100g đất, còn ở đất có kết von Al 3+ = 1,8 mg/100g đất thì P 2 O 5 chỉ còn 0,2 – 2 mg/100g đất. Coppekim phân tích 118 mẫu đất ở Trần Phú – Thái Bình để đánh giá ảnh hưởng của P 2 O 5 đến năng suất lúa và cho kết quả như sau: Khi % P 2 O 5 trong đẩt trồng bằng 0,05 thì năng suất lúa là 12 tấn/ha, khi P 2 O 5 trong đất bằng 0,08 thì năng suất lúa là 24 tấn/ha. Coyoud đưa ra kết luận sau: Khi nghiên cứu ở đất Nam Bộ Việt Nam, Khi % P 2 O 5 tổng số dưới 0,2 là đât nghèo P. Về hàm lượng đạm Barbusev (1978) cho biết 80% N tổng số trong đất là ở dạng hợp chất hữu cơ nhờ khoáng hoá và tác động của vi sinh vật chuyển thành NH 4 + cây mới hút được. Khi tìm hiểu tình hình dinh dưỡng đẩt trồng cam ở nhiệm kì I, Valle đã nghiên cứu trên 600 vườn cam; Roo và Sites (1958) đã nghiên cứu trên 168 vườn cam valencia ở trung Florida thấy: Phổ biến hàm lượng đạm trong đất trồng cam chỉ từ 0,1 – 0,2% (Chiếm 60% số mẫu), dưới 0,1% có 39% số mẫu. Về đạm dễ tiêu, hầu hết các vườn cam có năng suất cao có hàm lượng đạm dễ tiêu cao, trong đó đất đá vôi và bazan có tỷ lệ mẫu có hàm lượng N dễ tiêu cao nhất. Nhiều nhà nghiên cứu về dinh dưỡng cam quýt cho biết giữa N và năng suất cam có sự tương quan thuận rất chặt, cây cam đòi hỏi một lượng N rất lớn [24]. 7 1.2 Tình hình nghiên cứu trong nước Đất đỏ bazan là một loại đất có giá trị cao, nó được nhiều nhà nghiên cứu, các nhà nông học trong và ngoài nước đánh giá và xếp loại tốt nhất nhì thế giới. Đất có tầng đất dày có khi hàng chục mét (84%), cũng có nơi đào sâu 50 cm đã gặp đá mẹ phong hoá, có nơi đá bazan nổi lên mặt (9% diện tích). Thành phần cơ giới nặng, tỷ lệ sét vật lý chiếm 60 – 80%, đất có cấu tượng tốt, độ xốp trung bình 65%, lớp dưới xốp hơn lớp trên. Đặc điểm nổi bật là đất thường có màu đỏ sẫm, phẫu diện tương đối đồng nhất. Màu sẫm tạo cho đất khả năng hấp phụ nhiệt. Những buổi trưa nắng to ôn độ mặt đất lên tới 40,3 o C, dưới sâu ôn độ 29,8 o C. Do có độ xốp lớn nên đất thấm nước nhanh. Độ ẩm trung bình 39 – 40%, hệ số ẩm lớn 15 – 20 %. Tuy vậy cây trồng cũng dễ bị hạn do độ ẩm cây héo rất cao. Về hoá tính đất đỏ bazan chua nhiều pH KCl = 4 – 4,5, lớp mặt chua hơn lớp dưới. Lượng mùn trung bình là 3%, nơi có rừng 5%, nơi bị đốt phá 1 – 1,5%. Tốc độ phân giải chất hữu cơ nhanh. Đạm tổng số khá cao trung bình 0,2%; Lân tổng số giàu, lân dễ tiêu ít; Kali tổng số giàu, kali dễ tiêu ít; Các chất vi lượng măng gan, niken, đồng nhiều hơn các loại đất khác, magiê, titan, crom có đủ [22]. Nhận xét tổng quát là đất bazan nói chung và bazan Phủ Quỳ nói riêng đều chua, trước hết tính chua thể hiện qua pH KCl , độ chua thuỷ phân, hàm lượng Al 3+ di động. Đặc điểm này, nguyên nhân chính vẫn do có sự tồn tại hàm lượng Al cao trong đất, cộng thêm các axit mùn. Vấn đề cải tạo đất có thể sẽ khó bền vững vì tầng đất dày, tỷ lệ SiO 2 /R 2 O 3 thấp, bón vôi chỉ có tác dụng trong 2 – 3 vụ sản suất. Tuy vậy đất là một hệ thống hoàn chỉnh, nên trong sử dụng đất hiệu quả, tốt nhất cần duy trì các cây trồng có nguồn gốc lịch sử và cây bản địa. Về hàm lượng mùn, đạm tổng số, đất bazan Phủ Quỳ thuộc dạng khá cao, có thể duy trì xuống tầng sâu phù hợp với hoạt động của vi sinh vật. Bảng dưới đây biểu thị các chỉ tiêu nông hoá cơ bản của đất bazan Phủ Quỳ - Nghệ An [7]. Bảng 1.1 Các chỉ tiêu nông hoá của đất bazan Phủ Quỳ - Nghệ An 8 pH KCl ĐCTP (me/100g đất) Al 3+ (me/100g đất) Mùn (%) N (%) C/N (%) P 2 O 5 (%) K 2 O (%) 4.30 10,7 3,80 3,750,10,17 7,10 0,31 0,28 Nguồn: Lê Văn Chiến (2007) Những ưu điểm nổi bật của đất là độ dốc nhỏ, tầng đất dày, đất tơi xốp, chứa nhiều chất dinh dưỡng, hiện trồng nhiều loại cây trồng có giá trị kinh tế cao như cao su, cà phê, chè, cam… Theo Nguyễn Văn Toàn, khi phân tích tính chất hoá học đất trồng cà phê cho thấy, đất bazan dù phân bố ở Phủ Quỳ, Đắklăk, Gia lai – Công Tum đều có phản ứng chua pH KCl từ 4,3 – 4,6, hàm lượng mùn (%), lân (%), đạm (%) tổng số từ trung bình đến khá, đặc biệt lân tổng số giàu, kali tổng số tương đối nghèo, hàm lượng lân và kali dễ tiêu thấp. Hàm lượng mùn (%), đạm (%), lân (%), kali (%) tổng số và lân, kali dễ tiêu (mg/100g đất) trong đất bazan Phủ Quỳ có xu hướng thấp hơn hàm lượng dinh dưỡng kể trên trong đất bazan Plâycu, Đăklăk [11, tr. 21]. Những nghiên cứu về một số chỉ tiêu nông hoá trong đất bazan cho thấy: Về hàm lượng mùn: Mùn trong đất được xác nhận là nguồn dinh dưỡng có tương quan rất chặt chẽ với độ phì nhiêu của đất, nhất là trong điều kiện nhiệt đới ẩm nước ta. Mùn không chỉ là kho dinh dưỡng cho cây trồng mà còn ảnh hưởng rất lớn đến tính chất lý hoá học của đất. Hợp chất mùn có nhiều nguyên tố dinh dưỡng lại có khả năng khoáng hoá chậm và thường xuyên thành các chất vô cơ đơn giản cho cây trồng sử dụng liên tục như N, P, K, Ca, Mg, S, vi lượng. Mùn quyết định nhiều tác dụng hoá học trong đất như khả năng hấp phụ, khả năng đệm của đất. Mùn còn ảnh hưởng đến tính chất lý học như ảnh hưởng cấu trúc đất, tính chất không khí, nhiệt độ, độ ẩm dung trọng đất. Mùn có khả năng trao đổi cation cao, tạo sự trao đổi dinh dưỡng cung cấp cho cây trồng, trong đó phức hệ kheo sét – mùn là phức hệ điều tiết thức ăn quan trọng nhất của đất đối 9 với cây trồng. Keo mùn kết hợp với lân tạo phức hệ lân – mùn là hợp chất giải phóng lân dễ dàng cho cây sử dụng. Điều này càng có ý nghĩa với đất bazan. Bởi lẽ mùn quan hệ rất chặt với các chỉ tiêu lý tính nên sự sụt giảm hàm lượng mùn trong đất làm xấu đi hàng loạt tính chất vật lý của đất. Đất có hàm lượng hữu cơ cao bao giờ cũng có tốc độ thấm cao hơn, tăng khả năng thấm. Cơ chế của việc tăng khả năng thấm và tăng tốc độ thấm là do độ xốp và cấu trúc đất quyết định, mà mùn lại có vai trò quyết định làm tăng hai tính chất vật lý quan trọng này [9]. Sự suy giảm độ phì trước hết là giảm hàm lượng chất hữu cơ. Kết quả nghiên cứu của Lương Đức Loan (1991) cho thấy trong điều kiện nhiệt đới độ ẩm cao của Tây Nguyên, quá trình phân giải và khoáng hoá hữu cơ mạnh, làm cho hàm lượng hữu cơ đất giảm sút nhanh: Đất mới khai hoang từ rừng có hàm lượng hữu cơ cao 5 – 6%, chỉ cần sau 4 - 5 năm canh tác trồng cây lương thực ngắn ngày hàm lượng hữu cơ đã giảm sút trung bình 50 – 60%, thậm chí có trường hợp giảm 70% so với lúc đầu mới khai hoang [12]. Khối lượng tuyệt đối chất hữu cơ bị mất mát trong điều kiện trồng cây dài ngày là 1,2 – 2,2 tấn/ha/năm, với cây ngắn ngày là 2,5 – 3,2 tấn/ha/năm [10]. Sự mất chất hữu cơ này kéo theo hàng loạt những chỉ tiêu khác sụt giảm đáng kể như: pH KCl , đạm tổng số, lân và kali dễ tiêu, canxi, magiê, và dung tích hấp thu, đất mất kết cấu [6]. Nguyễn Tử Siêm khi nghiên cứu đất bazan phủ quỳ cho biết: Đất rất giàu chất hữu cơ và hợp chất mùn. Khi còn dưới rừng nguyên sinh hàm lượng chất hữu cơ tổng số tới 4 – 5%, có khi 7 – 8%, tới độ sâu 1m vẫn còn 1%, tức là hơn cả chất hữu cơ tầng mặt của nhiều đất khác (chẳng hạn trên miệng núi lửa hòn én), đất trên bazan có kiểu tiến hoá chất hữu cơ theo hướng hình thành fulvát trội. Các axit humic ít, hàm lượng axit fulvic cao làm cho tỷ lệ C giữa 2 axit này (Ch:Cf) thường < 1. Các dạng tự do và liên kết hờ của chúng với sesquioxyt đều cao tuyệt đối trong khi humat với canxi vắng mặt hoặc chiếm tỷ lệ không đáng kể. Hàm lượng các humin đều cao do đất có thành phần cơ giới nặng; Mùn trong trạng thái này mất đi hoạt tính liên kết cao do đất có thành phần cơ giới nặng; mùn trong trạng 10