pH, EC: Trích bằng nước cất, tỉ lệ 1:2,5 (đất:nước), đo lần lượt bằng pH kế và EC kế.
Chất hữu cơ (CHC): Được xác định bằng phương pháp Walkley – Black, trên nguyên tắc oxi hóa chất hữu cơ bằng K2Cr2O7 trong môi trường H2SO4 đậm đặc, sau đó chuẩn độ lượng dư K2Cr2O7 bằng FeSO4 0,1N.
N-NH4+(mg/kg): Trích bằng dung dịch KCl 2M tỷ lệ 1:10. Đo trên máy so màu với bước sóng 650 nm.
N-NO3-(mg/kg): Trích bằng KCl 2M theo tỷ lệ 1:10. Đo trên máy so màu với bước sóng 540 nm.
Đạm tổng số (%): Theo phương pháp Kjedahl. Đạm tổng số được xác định bằng cách vô cơ hóa mẫu đất với hỗn hợp acid Sulfuric-salicylic có sự tham gia xúc tác của CuSO4:Na2SO4:Se. Hàm lượng đạm tổng số trong dung dịch được xác định theo phuong pháp chưng cất Kjedahl và chuẩn độ bằng H2SO4 0,01N.
Lân hữu dụng (mgP/kg): Theo phương pháp Olsen (1954). Lân dễ tiêu trong đất được xác định bằng cách trích đất với dung dịch natri bicacbonat NaHCO3 0,5M ở pH bằng 8,5 với tỉ lệ đất dung môi là 1:20 và thời gian lắc 30 phút. Hàm lượng lân dễ tiêu trong dun dịch trích được xác định theo phương pháp so màu amonium molipdate – ascorbic ở bước sóng 880nm.
Lân tổng số (%P2O5): Theo phương pháp Murphy-Riley. Lân tổng số trong đất được xác định bằng cách vô cơ hóa mẫu đất với hỗn hợp H2SO4 : HClO4(5:1). Hàm lượng lân được phương pháp so màu amonium molipdate – ascorbic ở bước sóng 880nm.
CEC: Mẫu đất được trích với dung dịch BaCl2 0,1M. Trong phức hệ hấp thu chỉ có cation Ba2+ vì tất cả các cation đều trao đổi với Ba2+. Sau đó một lượng MgSO4 0,02M biết trước được thêm vào hệ thống. Tất cả Ba2+ hiện diện trong phức hệ hấp thu được trao đổi với Mg và kết tủa thành dạng khó hòa tan BaSO4. Chuẩn độ Mg2+
còn thừa trong dung dịch với EDTA 0,01N sẽ tính toán được lượng Mg hấp phụ và tính được trị số CEC.
Luận văn Đại học Ngành Khoa học đất
CBHD: Ts.Châu Minh Khôi SVTH: Nguyễn Hữu Hân
13
Base trao đổi (Ca2+, Na+, K+): mẫu đất trích với dung dịch BaCl2 0.1M tỉ lệ 1:12 và đo trên máy hấp thu nguyên tử
Na hòa tan: mẫu đất được trích với nước cất theo tỷ lệ 1:2,5 và đo trên máy hấp thu nguyên tử.
2.2.4 Đánh giá hiệu quả kinh tế của các mô hình canh tác
Hiệu quả kinh tế của mỗi mô hình canh tác trong thí nghiệm được đánh giá dựa vào các yếu tố sau:
Tổng thu nhập: Tổng số lượng sản phẩm (tấn/ha) * Giá trị sản phẩm (ngàn đồng).
Tổng chi phí sản xuất: Chi phí cố định (ngàn đồng) + Chi phí biến đổi (ngàn đồng).
Lợi nhuận: Tổng thu nhập (ngàn đồng) – Tổng chi phí sản xuất (ngàn đồng).
Tỷ suất lợi nhuận (B/c): lợi nhuận (ngàn đồng)/vốn đầu tư (ngàn đồng)
2.3 PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SỐ LIỆU
Số liệu được xử lý và tính toán hiệu quả kinh tế bằng phần mềm Microsoft Excel. So sánh ANOVA giữa các trung bình giữa mô hình lúa – màu và lúa-lúa để đánh giá khả năng cải tạo và cung cấp các chất dinh dưỡng trong đất. Sự khác biệt giữa các mô hình được so sánh ở mức ý nghĩa 5%.
Luận văn Đại học Ngành Khoa học đất
CBHD: Ts.Châu Minh Khôi SVTH: Nguyễn Hữu Hân
14
CHƯƠNG 3
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1 Đặc tính đất và nước tại khu vực thí nghiệm 3.1.1 Đặc tính đất thí nghiệm
Kết quả phân tích ở bảng 3.1 cho thấy, giá trị pH của đất trung bình 4,91 dao động trong khoảng 4,65 - 5,195 được đánh giá là đất khá chua (theo Washington University-tree fruit research & Extention center, 2001). Độ dẫn điện trong đất ở mức không ảnh hưởng tới cây trồng và dao động 0,664-0,867 mS/cm (theo Western Agricultural Laboratories, 2002). Hàm lượng chất hữu cơ trong đất biến động trong khoảng 4,01-6,59% và được đánh giá ở mức trung bình (Melson, 1961). Theo đánh giá Kyuma, 1976, đạm tổng số trong đất dao động từ 0,231-0,286 % được đánh giá là giàu. Hàm lượng P dễ tiêu ở mức thấp đến đủ (MDS. Harris, 2003). Theo Landon, 1984, CEC trong đất ở mức thấp và dao động trong khoảng 13,26-14,47 meq/100g do đó khả năng cầm giữ và trao đổi các dưỡng chất trong đất thấp.
Bảng 3.1 Tính chất của đất thí nghiệm tại xã Lương Nghĩa - Long Mỹ - Hậu Giang
HTN pH EC (mS/cm) CEC (meq/100g) Chất hữu cơ (%C) Đạm hữu dụng (mg/kg) Lân hữu dụng (mgP/kg) Hộ TN 1 4,650 0,867 14,17 4,01 26,25 14,92 Hộ TN 2 5,195 0,664 14,47 5,98 14,37 13,01 Hộ TN 3 4,870 0,744 13,26 6,59 18,71 15,92 Trung bình 4,91± 0,27 0,76 ± 0,1 13,97 ± 0,63 5,53 ± 1,35 19,77 ± 6,01 14,61 ± 1,48
3.1.2 Tổng quan tình trạng xâm nhập mặn tại khu vực nghiên cứu
Kết quả hình 2.1 cho thấy, chỉ số EC nguồn nước kênh trong mô hình có xu hướng tăng từ tháng 12 - 2012 và đạt cao nhất vào tháng 3/2013 (EC = 2,675 mS/cm) (vụ Xuân hè). Do ảnh hưởng của xâm nhập mặn nên nông dân không canh tác vụ Xuân hè.
Luận văn Đại học Ngành Khoa học đất
CBHD: Ts.Châu Minh Khôi SVTH: Nguyễn Hữu Hân
15 E C đ ất v à nư ớc 0 1 2 3
Apr-12 Jun-12 Aug-12 Oct-12 Dec-12 Feb-13 Apr-13
Thời điểm lấy mẫu mS/cm
Lúa - lúa Khoai lang - lúa - bắp nếp Mẫu nước kênh
Hình 3.1 Diễn biến EC của nước tưới và trong đất tại mô hình luân canh lúa màu và lúa-lúa ở các thời điểm thu mẫu
Đường trong hình biếu diễn nguồn nước tưới nhiễm mặn Các thanh đứng trong hình biểu diễn EC trong đất
Kết quả hình 2.1 cho thấy, EC trong đất giữa 2 mô hình có xu hướng tăng từ tháng 12/2012 đến tháng 4/2013. Trong đó, EC tại mô hình luân canh lúa màu có trị số EC cao nhất tại tháng 2/2013 là 1,2 mS/cm. Kết quả này phù hợp vói diễn biến EC trong nước tưới cũng tăng cao trong giai đoạn tháng 12 -2012 đến tháng 3-2013. Như vây, EC nguồn nước càng cao thì EC trong đất càng cao và ngược lại EC nước tưới thấp thì EC trong đất thấp.
3.2 Ảnh hưởng luân canh, bón vôi và phân hữu cơ đến khả năng cải thiện các đặc tính hóa học đất đặc tính hóa học đất
3.2.1 pH và độ dẫn điện (EC) trong đất
pH và EC là hai nhân tố môi trường có ảnh hưởng rất lớn trực tiếp hay gián tiếp đến từng loại cây trồng đặc biệt là cây lúa.
Kết quả hình 3.1 cho thấy giá trị pH và EC của mô hình luân canh lúa-màu- màu khác biệt có ý nghĩa so với mô hình đối chứng (lúa-lúa). Cụ thể, giá trị pH trong mô hình luân canh khoai lang – lúa – bắp nếp (5,22) và mô hình lúa-lúa (4,46). Giá trị EC ở mô hình lúa-lúa là 1,55 mS/cm và mô hình khoai lang-lúa-bắp nếp là 0,54 mS/cm.
Luận văn Đại học Ngành Khoa học đất
CBHD: Ts.Châu Minh Khôi SVTH: Nguyễn Hữu Hân
16 a b b a 0 2 4 6 pH EC (mS/cm) Mô hình
Lúa-lúa Khoai lang - lúa - bắp nếp
Hình 3.2 pH đất và độ dẫn điện (EC) trên mô hình canh tác lúa-màu-màu và lúa-lúa
Các chữ cái giống nhau không khác biệt ở mức ý nghĩa 5%
Nguyên nhân là do, mô hình luân canh lúa-màu-màu có bổ sung thêm 5 tấn/ha phân hữu cơ và 1 tấn/ha vôi vào môi trường đất. Trong đó, vôi có khả năng trung hòa lượng H+ còn chất hữu cơ sẽ kiềm giữ hàm lượng Fe2+ và Al3+ trong đất cho nên pH đất của mô hình lúa-màu-màu cao hơn so với mô hình lúa-lúa.
Bên cạnh đó, đối với đất nhiễm mặn, ion Na+
được xem là ion có ảnh hưởng lớn nhất đến cây trồng. Bón vôi cho đất chính là làm giảm tác động Na+
đến cây trồng theo cơ chế: hàm lượng Ca2+
trong vôi có tác dụng thay thế Na+ trong phức hệ hấp thụ của keo đất, Na+ sau khi bị thay thế bởi Ca2+ có thể bị rửa trôi bằng cách rửa nước trong nhiều vụ.
3.2.2 Các cation trong đất (Na+ hòa tan không phải trong dung dịch đất nhẹ)
Kết quả trình bày bảng 3.2 cho thấy, hàm lượng Na+ hòa tan trong hai mô hình canh tác lúa-lúa và khoai lang-lúa-bắp nếp khác biệt không ý nghĩa 5%. Hàm lượng Na+ hòa tan trong đất của mô hình lúa-lúa là 1,56 meq/100g và mô hình khoai lang-lúa-bắp nếp là 1,36 meq/100g. Theo thang đánh giá Agricultural Compendium, (1989), hàm lượng Na hòa tan ở 2 mô hình đều rất cao có thể là do sự xâm nhập mặn trong đất, và sẽ gây ảnh hưởng đến năng suất cây trồng.
Hàm lượng K+
, Ca2+, Na+ trao đổi trong đất khác biệt có ý nghĩa thống kê giữa mô hình lúa-lúa và mô hình khoai lang-lúa-bắp nếp (bảng 3.2). Hàm lượng Na+ trao đổi tại mô hình lúa - lúa (1,14 meq/100g) cao hơn mô hình luân canh lúa màu (0,25
Luận văn Đại học Ngành Khoa học đất
CBHD: Ts.Châu Minh Khôi SVTH: Nguyễn Hữu Hân
17 meq/100g), hàm lượng K+
trao đổi trên keo đất tại mô hình lúa-lúa (0,82 meq/100g) và mô hình lúa-màu-màu (1,04 meq/100g) và hàm lượng Ca2+ trao đổi của mô hình lúa-lúa (3,42 meq/100g) thấp hơn so với mô hình lúa-màu-màu (4,36 meq/100g).
Bảng 3.2 Hàm lượng Na+
hòa tan và base trao đổi trên mô hình canh tác lúa-màu- màu và lúa-lúa
Nghiệm thức Hàm lượng Na+ hòa tan
Base trao đổi
K+ trao đổi Ca2+ trao đổi Na+ trao đổi
Lúa-lúa 1,56 0,82 b 3,42 b 1,14 a
Khoai lang-lúa-bắp nếp 1,36 1,04 a 4,36 a 0,25 b
P (0,05) ns * * *
F (0,05) 0,94 20,79 12,94 10,78
CV (%) 17,16 13,96 15,16 81,56
Các chữ cái (a, b, c) giống nhau trong cùng một cột khác biệt ở mức ý nghiĩa 5%. “ns” không khác biệt, “*” khác biệt.
Nguyên nhân chính của sự khác biệt trên là do tại mô hình luân canh lúa màu có bổ sung thêm 1tấn/ha vôi và 5 tấn/ha phân hữu cơ trong canh tác. Trong đó, Ca2+ trong vôi có khả năng thay thế Na+ trên keo đất, các ion Na+ sau khi bị thay thế bởi Ca2+
rất dễ bị rửa trôi làm cho hàm lượng ion này trong đất giảm xuống và Ca2+ trao đổi trên keo đất tăng nhanh. Ngoài ra, bón phân hữu cơ chính là nguồn cung cấp cho đất một lượng lớn K+ bởi các K+ chủ yếu hiện diện trên thân lá, rơm rạ hoặc các tro thực vật. Các thành phần hữu cơ này lại là các nguyên liệu để sản xuất nên phân hữu cơ.
3.2.3 Tỷ số Na+ trao đổi trên keo đất (ESP)
Kết quả hình 3.4 cho thấy, giá trị ESP trong đất cuối thí nghiệm ở 2 mô hình luân canh lúa màu và lúa-lúa khác biệt có ý nghĩa thống kê. Trong đó, trị số ESP của mô hình lúa-lúa là 8,19% và cmô hình khoai lang-lúa-bắp nếp là 1,78% đều ở mức thấp (<15%) chưa đến ngưỡng bị sodic hóa.
Luận văn Đại học Ngành Khoa học đất
CBHD: Ts.Châu Minh Khôi SVTH: Nguyễn Hữu Hân
18 E S P b a 0 4 8 12
Lúa-lúa Khoai lang - lúa - bắp nếp
Mô hình %
Hình 3.3 Tỷ số Na+ trao đổi trên keo đất trên mô hình canh tác lúa-màu-màu và lúa-lúa
Các chữ cái giống nhau không khác biệt ở mức ý nghĩa 5%
ESP của mô hình lúa-lúa cao hơn của mô hình luân canh, kết quả này phù hợp với kết quả được trình bày ở bảng 3.2 vì hàm lượng Na+
trao đổi ở mô hình luân canh thấp ở mô hình thâm canh nên trị số ESP ở mô hình luân canh sẽ thấp hơn mô hình thâm canh.
3.3 Ảnh hưởng luân canh, bón vôi và phân hữu cơ đến khả năng lưu tồn dưỡng chất trong đất
3.3.1 Hàm lượng chất hữu cơ
Kết quả hình 3.5 cho thấy, hàm lượng hữu cơ trong mô hình khoai lang-lúa- bắp nếp (7,9 %) cao hơn và có ý nghĩa thống kê so với mô hình lúa-lúa (5,24%).
C hất h ữ u c ơ b a 0 3 6 9 12
Lúa-lúa Khoai lang - lúa - bắp nếp
Mô hình % C
Hình 3.4 Hàm lượng chất hữu cơ trong đất trên mô hình canh tác lúa-màu-màu và lúa-lúa
Các chữ cái giống nhau không khác biệt ở mức ý nghĩa 5%
Luận văn Đại học Ngành Khoa học đất
CBHD: Ts.Châu Minh Khôi SVTH: Nguyễn Hữu Hân
19
Theo Ngô Ngọc Hưng (2004), đối với đất trồng trọt ngoài các tàn tích sinh vật còn một nguồn cung cấp đáng kể chất hữu cơ đó là phân hữu cơ. Chính vì vậy, nguyên nhân chính của sự khác biệt giữa hai mô hình là do mô hình luân canh lúa màu đã được bón thêm 5 tấn/ha phân hữu cơ trong khi đó mô hình lúa- lúa không bón thêm phân hữu cơ.
3.3.2 Hàm lượng đạm trong đất
Đạm là những dưỡng tố chính là thành phần quan trọng của nhiều hợp chất cần thiết của cây trồng. Đạm là thành phần chính của các amino acide tạo thành protein, enzyme mà các hợp chất này kiểm soát toàn bộ các tiến trình sinh học bên trong cây (Võ Thị Gương và ctv, 2004).
Kết qủa trình bày hình 3.5 cho thấy hàm lượng đạm tổng số trong đất ở mô hình khoai lang-lúa-bắp nếp cao hơn có ý nghĩa so với mô hình lúa-lúa. Trong đó hàm lượng đạm ở mô hình khoai lang-lúa-bắp nếp là 0,31 %, mô hình lúa-lúa là 0,20 %. Đ ạm t ổn g s ố b a 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4
Lúa-lúa Khoai lang - lúa - bắp nếp
Mô hình
%N
Hình 3.5 Hàm lượng đạm tổng số trên mô hình canh tác lúa-màu-màu và lúa-lúa
Các chữ cái giống nhau không khác biệt ở mức ý nghĩa 5%
Theo Võ Thị Gương (2004), cho rằng hàm lượng chất hữu cơ trong đất cao thường đi đôi với giàu N tổng số trong đất. Điều này hoàn toàn phù hợp, bởi đạm trong đất chủ yếu ở dạng đạm hữu cơ và dạng đạm này chiếm trên 95% tổng lượng đạm trong đất. Việc bổ sung 5 tấn/ha phân hữu cơ vào trong đất tại mô hình luân canh đã cải thiện hàm lượng chất hữu cơ. Điều này đồng nghĩa lượng đạm tổng số trong mô hình là cao nhất.
Luận văn Đại học Ngành Khoa học đất
CBHD: Ts.Châu Minh Khôi SVTH: Nguyễn Hữu Hân
20
Kết quả trình bày ở bảng 3.2 cho thấy sự khác biệt rõ rệt về hàm lượng đạm hữu dụng cũng như N-NH4+ và N-NO3- trong đất tại mô hình lúa-lúa và mô hình khoai lang-lúa-bắp nếp.
Bảng 3.3 Ảnh hưởng luân canh, bón vôi và hữu cơ đến hàm lượng N hữu dụng trong đất của các mô hình canh tác lúa-màu-màu và lúa-lúa
Nghiệm thức N_NH4+ N_NO3- Tổng N dễ tiêu
Lúa-lúa 21,846 b 0,145b 21,992b
Khoai lang-lúa-bắp nếp 29,618 a 21,098 a 50,716a
P (0,05) ** *** ***
F (0,05) 31,04 204,70 301,17
CV (%) 17,57 109,11 43,57
Trong cùng một cột các chữ số khác nhau thì có khác biệt ở mức ý nghiĩa 5%. “**” “***” khác biệt với mức ý nghĩa lần lượt 5%, 1%.
3.3.3 Hàm lượng Lân trong đất
Lân có vai trò quan trọng trông đời sống, cây trồng và động vật không thể phát triển được nếu thiếu lân. Hàm lượng lân trong cây và trong đất thường thấp hơn Đạm và Kali (Võ Thị Thanh Ren, 2004).
Kết quả trình bày hình 3.7 cho thấy, hàm lượng lân tổng số trong đất tại mô hình khoai lang-lúa-bắp nếp cao và có ý nghĩa thống kê so với mô hình lúa-lúa.
L ân tổ ng s ố b a 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
Lúa-lúa Khoai lang - lúa - bắp nếp
Mô hình %P2O5
Hình 3.6 Hàm lượng lân tổng số trên mô hình canh tác lúa-màu-màu và lúa-lúa
Các chữ cái giống nhau không khác biệt ở mức ý nghĩa 5%
Theo Đỗ Thị Thanh Ren (2004), lân tổng số trong đất gồm lân vô cơ và lân hữu cơ. Trong đó, lân hữu cơ có gốc R ở các dạng inositol hexa và pentakisphotphate chiếm hơn 50% của lân tổng số. Trong đó, canh tác trên nền đât
Luận văn Đại học Ngành Khoa học đất
CBHD: Ts.Châu Minh Khôi SVTH: Nguyễn Hữu Hân
21
lúa làm đất luôn ở trạng thái khử, tập quán canh tác không bổ sung thêm chất hữu cơ và bị cố định bởi các ion Fe3+
, Al3+. Do vậy, lượng lân trong đất tại mô hình canh