1.3.2.1. Gia tăng năng suất cây lúa và cải tạo đất
Nhiều nghiên cứu công bố cho thấy rằng năng suất lúa nhận được thấp nhất trong lô trồng độc canh lúa. Năng suất lúa cao nhất trong các lô luân canh lúa – cây họ đậu. Ngoài ra việc luân canh này còn giúp cải tạo được lý tính và hóa tính của đất do chuyển từ chế độ đất ngập nước liên tục sang chế độ cây trồng cạn, đất có thời gian nghĩ ngơi. Việc này giúp cho cả hai loại cây trồng lúa và cây trồng cạn trong việc sinh trưởng và phát triển. Đồng thời cây họ đậu còn giúp cải thiện độ phì nhiêu của đất do sự cố định đạm của nhiều vi khuẩn nốt sần từ bộ rễ của cây họ đậu. Theo Nguyễn Mỹ Hoa (2007) luân canh giữa lúa và cây trồng cạn giúp cho đất có thời gian phơi đất giữa 2 vụ canh tác chất hữu cơ được khoáng hóa tốt theo hướng có lợi cho cây trồng sử dụng và làm tăng lượng đạm trong đất.
1.3.2.2. Cải tạo các đặc tính sinh hóa của đất trong hệ thống luân canh
Tính chất xốp của đất càng gia tăng sau 3 năm luân canh cây trồng cạn với lúa so với 1 – 2 năm. Vật chất hữu cơ trong đất giảm dần dần với sự khoáng hóa dễ dàng vật chất hữu cơ trong điều kiện đất cạn - lúa nước. Hàm lượng lân dễ hấp thu giảm từ từ trong điều kiện canh tác lúa liên tiếp, nhưng lại gia tăng trong điều kiện luân canh cây trồng cạn. Lân được phóng thích trong điều kiện thiếu không khí và cố định trong điều kiện kỵ khí. Sự gia tăng chất lân trong đất trồng đậu nành kết quả từ việc cố định lân do điều kiện thiếu không khí. Luân canh đậu nành gia tăng canxi trong hệ thống trồng đậu 2 vụ và luân canh với lúa. Đối với Kali trao đổi, giảm một ít trong đất độc canh lúa, nhưng gia tăng trong đất luân canh với cây trồng cạn (Nguyễn Công Thành, 2008).
1.3.2.3. Giảm sự cạnh tranh của cỏ dai cho cả cây lúa và cây trồng cạn
Điều này rất dẽ hiểu vì các loại cỏ thường phát triển trong một môi trường nhất định. Nhiều loài cỏ thủy sinh gây hại lúa sẽ bị tiêu diệt hoặc giảm lượng lây lan đáng kể cho vụ sau nếu chuyển sang chế độ luân canh cây trồng cạn. Đồng
19
thời cây trồng cạn trồng trong điều kiện luân canh lúa sẽ ít bị cỏ cạnh tranh hơn so với trồng độc canh nhiều vụ.
1.3.2.4. Cắt đứt nguồn lây lan của dịch rầy nâu
Liên tiếp những vụ lúa sản xuất gần đây đã bùng phát dịch rầy nâu trầm trọng ở các tỉnh Đồng bằng sông Cửu Long, và một số tỉnh khác trong nước gây nên sự thiệt hại về kinh tế rất lớn và ảnh hưởng đến cuộc sống của nhiều nông dân. Do đó việc trồng cây màu khác lúa là rất thiết thực và có hiệu quả.
Từ các kết quả nghiên cứu đó, các Nhà khoa học đi đến kết luận rằng có sự khác nhau lớn trong điều kiện đồng ruộng giữa cây trồng cạn với lúa, chủ yếu do các điều kiện hảo khí và yếm khí và tưới tiêu nước bề mặt và mao dẫn của nước ngầm. Vì vậy, nhằm ổn định về năng suất và môi trường đất, việc luân canh lúa - cây trồng cạn hàng năm đã được khuyến cáo nên áp dụng.
20
CHƯƠNG 2
PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Địa điểm và phương tiện nghiên cứu
2.1.1. Địa điểm nghiên cứu
Đề tài được thực hiện trên hai xã Thới Tân – Thới Lai - Ô Môn và Vị Đông - Vị Thủy - Hậu Giang.
2.1.2. Thời gian thực hiện
Đề tài được thực hiện từ tháng 7 năm 2012 đến tháng 4 năm 2013 tại phòng phân tích Bộ môn Khoa Học Đất, Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng, Trường Đại Học Cần Thơ.
2.1.3. Phương tiện nghiên cứu
Các trang thiết bị trong phòng thí nghiệm dùng để phân tích các đặc tính lý hoá học đất (Hình 2.1).
Hệ thống ống hút Robinson Dụng cụ lấy mẩu không xáo trộn (ring)
21
Máy đo pH Máy đo EC
Hình 2.1: Một số dụng cụ dùng trong phân tích hóa lý đất 2.2. Phương tiện nghiên cứu
2.2.1. Phương pháp lấy mẫu và xử lý mẫu
Mẫu đất được thu vào cuối vụ đông xuân năm 2012 chọn ngẫu nhiên từ 4 hộ nông dân có mô hình canh tác 2 lúa - 1 màu. Tiến hành thu mẫu theo hai dạng: mẫu xáo trộn và mẫu không xáo trôn (mẫu ring) ở từng địa điểm nghiên cứu với 2 lần lập lại.
Mẫu đất xáo trộn: trên từng nông hộ chọn ngẫu nhiên 5 mẫu đất trộn lại thành một mẫu duy nhất xem như 1 lặp lại. Tại Thới Tân mẫu đất được thu theo 3 độ sâu 0-25 cm, 25-70 cm, 70-110 cm và Vị Đông mẫu đất được thu theo 4 độ sâu 0-30 cm, 30-50 cm, 50-110 cm, 110-150 cm bằng khoan tay.
Mẫu đất không xáo trộn (mẫu ring): được thu theo 3 độ sâu 0-25 cm, 25-70 cm, 70-110 cm và Vị Đông mẫu đất được thu theo 4 độ sâu 0-30 cm, 30-50 cm, 50 -110 cm, 110-150 cm bằng ring.
Mẫu đất xáo trộn sau khi thu sẽ cho vào túi nilon, trộn đều, buộc kín túi, sau đó đem về để khô ở nhiệt độ phòng. Khi khô đất được nghiền qua rây 2mm và 0,5mm để phân tích các chỉ tiêu.
22
2.2.2. Phương pháp phân tích 2.2.2.1. Chỉ tiêu vật lý 2.2.2.1. Chỉ tiêu vật lý
Thành phần cơ giới:
Theo phương pháp ống hút Robinson (Klute, 1986) được sử dụng để phân tích các cấp hạt khác nhau dựa vào định luật Stoke.
t=18η*h*[g*(ps-pw)*X2]
Trong đó: t: thời gian, (phút)
η: độ nhớt của chất lỏng (nước), (kg.m-1.s-1)
ps: tỷ trọng của đất, (g/cm3)
pw: tỷ trọng của chất lỏng (nước), (g/cm3)
X: cấp hạt đất tương ứng, (mm) h: chiều sâu rơi của hạt đất, (cm) g: gia tốc trọng trường, (m.S-2)
Tỉ lệ cát (2 - 0.05 mm), đất thịt (0.05 - 0.002 mm) và sét (< 0.002 mm) được xác định và tính toán. Phân loại sa cấu đất được thực hiện theo USDA/Soil Taxonomy.
Dung trọng (g/cm3):
Dung trọng thường được tính trên cơ sở khối lượng đất khô (được sấy khô ở 105oC) trên đơn vị thể tích đất ở điều kiện tự nhiên và không bị xáo trộn.
Dung trọng khô được tính bằng công thức:
ρb = Wov – Wr / Vr
Trong đó:
ρb: Dung trọng khô, (g/cm3).
23
Wr: Khối lượng của ring (g).
Vr: Thể tích ban đầu của dụng cụ lấy mẫu (cm3).
Tỷ trọng (g/cm3):
Phân tích dựa vào Pycnometer (bình tỷ trọng) để xác định. Để tính tỷ trọng ta áp dụng công thức:
ρp = Msp/Vw=(Ms – Me)/(Ms- Me) – (Msw – Mw)
Trong đó: ρp: Tỷ trọng của đất
Msp: Khối lượng các hạt đất khô, (g).
Vw: Thể tích nước trong bình pycnometer được thay bởi mẩu đất,
(cm3).
Me: Khối lượng bình pycnometer (sạch và khô) có nắp, (g). Ms: Khối lượng đất khô + bình pycnometer có nắp, (g).
Msw: Khối lượng bình pycnometer chứa đầy nước khử khoáng + đất, (g).
Mw: Khối lượng bình pycnometer chứa đầy nước khử khoáng, (g). 2.2.2.2. Chỉ tiêu hoá học
pHH2O: trích bằng nước (1/2,5) và đo bằng pH kế.
pHKCl: trích bằng KCl (1/2,5) và đo bằng pH kế.
EC (mS/cm):Độ dẫn điện dung dịch đất (EC): Trích bằng nước cất, tỷ lệ
1: 2,5 và đo bằng EC kế.
CEC: Mẫu đất được bão hòa và trích 3 lần 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
24
dạng khó hòa tan BaSO4. Chuẩn độ Mg còn thừa trong dung dịch với EDTA 0,01N sẽ tính toán được lượng Mg hấp phụ và tính được trị số CEC.
Chất hữu cơ trong đất: Xác định theo phương pháp Walkley-Black. Dựa trên nguyên tắc oxy hóa chất hữu cơ bằng K2Cr2O7 trong môi trường H2SO4
đậm đặc, sau đó chuẩn độ lượng K2Cr2O7 bằng FeSO4 0.05N.
NH4+ (mg/kg): Trích bằng dung dịch KCl 2M tỷ lệ 1:10 sau đó cho hiện
màu với các tác nhân bao gồm: (a) sodium nitroprusside, sodium salicylate, sodium citrate, sodium tatrate, và (b) sodium hydroxide, sodium hypochlorite. Đo trên máy so màu với bước song 650 nm.
NO3- (mg/kg): Trích bằng KCl 2M theo tỷ lệ 1:10, sau đó cho hiện màu
với các tác nhân bao gồm: Vanadium (III) chlorite, Sulfanilamide, N-(1- naphthyl)ethylenediamide dihdrochloride. Đo trên máy so màu với bước sóng 540 nm.
Lân dễ tiêu (mg P2O5/kg): Tiến hành theo phương pháp Bray 2, sử dụng dung môi NH4F 0,03N trong dung dịch HCL 0,025N với tỷ lệ đất/nước: 1:7. Đo trên máy quang phổ ở bước sống 880nm.
Các cation trao đổi (Na, K, Mg và Ca):Trích bằng BaCl2 0,1 M, đo trên máy hấp thu nguyên tử.
2.3. Phương pháp xử lý số liệu
Chương trình xữ lý số liệu Microsoft Excel 2007 được áp dụng để phân tích và biện luận.
25
CHƯƠNG 3
KẾT QUẢ - THẢO LUẬN 3.1. Đặc tính vật lý
3.1.1. Thành phần cơ giới
Thành phần cơ giới của đất là một đặc tính cơ bản và quan trọng có liên
quan đến tính chất lý học của đất như: dung trọng, độ xốp, độ chặt, khả năng giữ nước, … Có ý nghĩa quan trọng trong vấn đề sử dụng và quản lý đất (Trần Công Tấu, 2005).
Ngoài ra thành phần cơ giới liên quan đến nguồn gốc hình thành đất và độ phì nhiêu đất. Đất có hàm lượng sét cao thì có khả năng giữ chất dinh dưỡng cao. Nếu hàm lượng sét cao, hàm lượng chất hữu cơ thấp và thời gian canh tác lâu thì tình trọng nén dẽ của đất càng dễ xảy ra.
Kết quả phân tích trình bày (Bảng 3.1) cho thấy cả hai điểm đều có hàm lượng sét rất cao chiếm trên 60% ở các cấp độ sâu. Theo tam giác sa cấu đất của USDA thì thành phần cơ giới của hai vị trí nghiên cứu đều là sét. Ta thấy tại hai địa điểm, cấp hạt sét ở Thới Tân cao hơn ở Vị Đông. Và ngược lại cấp hạt thịt ở Vị Đông chiếm cao hơn ở Thới Tân. Phần trâm cấp hạt cát ở hai địa điểm đều thấp. Cấp hạt sét ở hai điểm đều tăng khi xuống tầng dưới, cho thấy sét đã bị trực di khi xuống dưới.
26
Bảng 3.1: Thành phần cơ giới đất tại hai điểm nghiên cứu
Vị trí Tầng (cm) % Cát % Thịt % Sét USDA Thới Tân 0 - 25 0,17 36,31 63,52 Sét 25 - 70 0,60 35,27 64,13 Sét 70 - 110 0.41 34.34 65.25 Sét Vị Đông 0 – 30 0,37 39,45 60,18 Sét 30 - 50 0,74 37,53 61,73 Sét 50 – 110 1,29 35,57 63,14 Sét 110 - 150 2,15 37,79 60,06 Sét
Đối với thành phần cơ giới này thích hợp với việc canh tác lúa đặc biệt là vùng canh tác dựa vào nước trời. Đất sét có khả năng giữ nước cao, khả năng giữ chất dinh dưỡng tốt, trị số CEC cao. Tuy nhiên đất có thành phần cơ giới mịn thì dễ gây sự nén dẽ kết cứng bề mặt của đất do đó khi canh tác màu sẽ không được thuận lợi hơn canh tác lúa. Điều này đã được Brady (1996) chứng minh là phù hợp khi nghiên cứu các nhóm đất trên thế giới.
3.1.2. Dung trọng
Dung trọng của đất là một đặc tính quan trọng để đánh giá độ phì vật lý như tình trạng nén dẽ, độ xốp chiều sâu tầng đất mà rễ có thể phát triển, … và hóa học đất như ước lượng hàm lượng tương đối chất hữu cơ, điều kiện đất có được thoáng khí hay không. Giá trị dung trọng cao hay thấp phụ thuộc vào cấu trúc đất, hàm lượng vật liệu chất hữu cơ, rễ cây trồng và sa cấu (Trần Bá Linh, 2004).
27
Hình 3.1: Đồ thị dung trọng giữa các tầng tại các vị trí nghiên cứu
Kết quả dung trọng tại 2 vị trí khảo sát (Hình 3.1) cho thấy giá trị dung trọng giữa các tầng đất tăng dần theo độ sâu.
Đối với vị trí Thới Tân: Giá trị dung trọng tại 3 tầng 0-25 cm, 25-70 cm và 70-110 cm lần lược là 0,91, 1,28 và 1.14 g/cm3. Với giá trị dung trọng trên cho thấy đất ở Thới Tân có chiều hướng đất bị nén ở tầng bên dưới, chưa thoáng khí tốt, nếu dung trọng này tăng thêm sẽ gây khó khăn trong việc làm đất cũng như sự phát triển của rễ cây trồng.
Đối với vị trí Vị Đông: Giá trị dung trọng tại tầng 0-30 cm, 30-50 cm, 50- 110 cm và 110-150 cm lần lược là 0,7 g/cm3, 0,85 g/cm3, 0,89 g/cm3 và 0,76 g/cm3. Giá trị dung trọng này được đánh giá thấp do trong quá trình canh tác người dân thường xuyên cải tạo đất của mình, sử dụng phân hữu cơ làm cho đất ít bị nén dẽ, giảm dung trọng. Điều này phù hợp với nhận định của Brady (1996), việc canh tác lúa – màu đã làm cho dung trọng của đất không tăng lên đáng kể.
Lý do dung trọng tăng theo độ sâu chủ yếu là: xuống càng sâu, hàm lượng mùn càng giảm hay do quá trình tích tụ các khoảng hổng và các mau quản ở các tầng dưới được tích động do những chất bị rữa trôi từ các tầng trên xuống làm
0 20 40 60 80 100 120 140 160 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 Đ ộ s â u ( cm ) Dung trọng (g/cm3) Thới Tân Vị Đông
28
cho đất càng chặt. Mặt khác, hệ thống rể cây trồng cạn chỉ phát triển ở độ sâu không quá 30 cm, do đó người dân chỉ chú trọng cày xới ở tầng mặt mà không cày xới sâu xuống bên dưới dẫn đến tầng đất bên dưới có khuynh hướng bị nén dẽ cao. Đồng thời trong quá trình làm đất đã làm tăng độ xốp của đất nên dung trọng tại tầng mặt luôn thấp hơn so với tầng đế cày.
Theo Lê văn khoa (2002) dung trọng lớn hơn 1,35 g/cm3 thì sẽ ảnh hưởng xấu đến năng suất cây trồng. Nhìn chung dung trọng của đất tại 2 vùng nghiên cứu không có vấn đề. Tuy nhiên cần có biện pháp cải tạo đất thường xuyên, hợp lý về các mặt như cày xới tăng độ xốp, bón phân hữu cơ để tăng hoạt động của vi sinh vật đất, tăng độ thoáng khí, tăng khả năng phát triển của rễ cây trồng.
Đối với đất lúa nước việc hình thành tầng đế cày sẽ có lợi cho việc canh tác, sẽ hạn chế sự mất nước do trực di, rửa trôi chất dinh dưỡng. Đây là đặc tính rất quan trọng đối với đất sản xuất nông nghiệp dựa vào nước trời. Ở một số nơi người dân còn chủ động tạo ra tầng đế cày đối với việc sản suất lúa nước. Tuy nhiên tầng đế cày cũng sẽ hạn chế sự phát triển sâu hơn của rễ.
3.1.3. Tỷ trọng
Tỷ trọng không phụ thuộc vào kích thước các phần tử đất hoặc lỗ hổng trong đất. Tỷ trọng chỉ phụ thuộc vào thành phần chất hữu cơ trong đất. Giá trị tỷ trọng của đất là một thông số quan trọng giúp chúng ta có thể ước lượng được thành phần khoáng cũng như hàm lượng chất hữu cơ trong đất một cách tương đối. Hầu hết đất có hàm lượng chất hữu cơ cao thường có giá trị tỷ trọng thấp hơn so với đất khoáng sét.
Hình 3.2 trình bày kết quả phân tích tỷ trọng đất tại Thới Tân và Vị Đông. Tỷ trọng ở Thới Tân là 2,43 g/cm3 ở tầng 0-25 cm, 2,55 g/cm3 ở tầng 25-70 cm, 2.61 g/cm3 ở tầng 70-110 cm. Tại Vị Đông, tầng 0-30 cm là 2,27 g/cm3, tầng 30- 50 cm là 2.38 g/cm3, tầng 50-110 cm là 2.42 g/cm3, tầng 110-150 cm là 2.18 g/cm3. Tỷ trọng đất trong khoảng này phù hợp cho sự phát triển của cây trồng. Trong từng vị trí nghiên cứu thì giá trị tỷ trọng ở tầng mặt đều thấp hơn tỷ trọng
29
ở tầng bên dưới nhưng chênh lệch không đáng kể. Điều này phù hợp với nghiên cứu của Nguyễn Thế Đặng , 1999 tỷ trọng của lớp đất mặt nhỏ hơn tỷ trọng của các lớp đất dưới.
Hình 3.2: Đồ thị tỷ trọng giữa các tầng đất tại các vị trí nghiên cứu 3.2. Đặc tính hóa học
3.2.1. Độ chua hiện tại pH H2O
pH đất là chỉ tiêu rất quan trọng liên quan đến độ hữu dụng của dưỡng chất