4. điểm mới của luận án
1.4.5. Chất hữu cơ trong ựất
a) Khái quát về vai trò của chất hữu cơ
- Chất hữu cơ (Organic Matter - OM) có một vai trò rất quan trọng ựối với
ựất ựai và cây trồng, chất hữu cơ là chỉ tiêu biểu thị ựất khác với ựá mẹ (Hội Khoa học đất Việt Nam, 2000 [23]). Chất hữu cơ trong ựất bị mất làm ựất trở nên cứng chắc và do ựó dẫn ựến khả năng giữ nước, thấm nước ựều kém (Stevenson, 1982 [40]). Chất hữu cơ ựóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao ựộ phì nhiêu ựất nói chung, ựặc biệt ựối với ựất chua nhiệt ựới (Dalzell, 1987 [90]; Fauconnier, 1986 [102]; Pushparajah, 1990 [111]; Koschens, 1998 [106]).
Các axit humic của mùn là chất kắch thắch sinh trưởng và là chất kháng sinh chống chịu bệnh của cây và tạo cho cây có năng suất cao hơn. Trong các loại ựất nhiệt ựới phát triển trên các ựá mẹ axit thì các axit hữu cơ trong ựất ựóng vai trò quyết ựịnh trong việc duy trì ựược trữ lượng các chất dinh dưỡng trong ựất (Fridland, 1973 [17]).
Chất hữu cơ ựóng vai trò quan trọng trong việc giữ nguồn dinh dưỡng, giảm rửa trôi, phân giải mùn, giải phóng dinh dưỡng dễ tiêu cho cây trồng, tăng lân dễ tiêu, tăng các hợp chất hữu cơ với N, PẦ; ựồng thời làm nâng cao ựộ phì nhiêu và
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận án tiến sĩ khoa học nông nghiệp ... 43 cung cấp dinh dưỡng, ựặc biệt là cung cấp ựạm cho cây trồng (Smilde, 1983 [114]; Broadbent, 1986 [89]; Stevenson, 1982 [116]). Hàm lượng N có tương quan chặt chẽ với chất hữu cơ, cho nên bồi dưỡng nguồn chất hữu cơ cũng chắnh là tăng cường N và các nguyên tố khác cho ựất (Trần Khắc Hiệp, 1993 [20] và Nguyễn Tử Siêm, 1980 [53]).
Chất hữu cơ còn có tương quan thuận với hầu hết các chỉ số chi phối ựộ phì nhiêu ựất (Trần Khải và Nguyễn Tử Siêm, 1995 [27]). Khi ựưa chất hữu cơ dễ phân giải giầu N vào ựất thì có sự tắch luỹ N tổng số, NH4+ và NO3- sớm hơn, mạnh hơn so với các chất hữu cơ có tỷ lệ C/N cao (Vũ Thị Kim Thoa, 2001 [60]). Mùn không những là nhân tố làm tăng trực tiếp ựộ phì nhiêu của ựất mà còn gián tiếp hạn chế một phần quá trình kết von (đỗ đình Sâm, 1985 [50]).
độ phì nhiêu ựất ựược duy trì và cải thiện cùng với việc sử dụng phân hữu cơ và phế phụ phẩm nông nghiệp (Luis Bramao, 1968 [108]; Tanaka, 1984 [118]). đối với ựộ phì nhiêu hữu hiệu của ựất, chất hữu cơ có vai trò tắch cực thể hiện ở các tương quan giữa hàm lượng chất hữu cơ với các chỉ số về dinh dưỡng và khả năng trao ựổi hấp thu của ựất (Nguyễn Tử Siêm, 1990 [54]; Nguyễn Tử Siêm và Thái Phiên, 1999 [56]).
Chất hữu cơ là một bộ phận cấu thành ựất, ựó là các tàn tắch hữu cơ ựơn giản chứa Cacbon, nitơ và hợp chất hữu cơ phức tạp - chất mùn. Chất hữu cơ của ựất là một trong bốn hợp phần cơ bản của ựất (chất khoáng, chất hữu cơ, không khắ ựất và dung dịch ựất). Chất hữu cơ không có sẵn trong khoáng vật và ựá mẹ mà nó ựược hình thành cùng với quá trình hình thành ựất (Lê Văn Khoa, 2003 [28]).
- Một số nghiên cứu về thành phần và sự biến ựổi chất hữu cơ trong ựất của Nguyễn Tử Siêm (1978) [52], Nguyễn Vi và Trần Khải (1978) [80], Rajendra Prasad (1997) [112], Thái Phiên và Nguyễn Tử Siêm (1999) [56] cho thấy sản phẩm cuối cùng chủ yếu của quá trình mùn hoá là axit humic và axit fulvic.
Axit humic là một axit hữu cơ cao phân tử chứa nitơ hình thành trong môi
trường trung tắnh, axit này có màu nẫu sẫm hoặc nâu ựen. Các nguyên tố hoá học chủ yếu trong axit humic là C, O, H và N. Axit humic là một tổ hợp mùn tốt nhất
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận án tiến sĩ khoa học nông nghiệp ... 44 của hợp chất mùn vì có những ựặc tắnh quý như ắt chua, bền vững, hàm lượng nitơ cao, khả năng hấp phụ trao ựổi ion lớn, các hợp chất kết hợp với cation và khoáng sét bền. Nếu ựất giàu axit humic thì ựất có ựộ phì caọ
Axit fulvic là axit hữu cơ cao phân tử chứa 4 nguyên tố chắnh là C, N, O và
H, ựược hình thành trong môi trường chua, dễ tan trong nước. Axit fulvic là một tổ hợp mùn xấu hơn axit humic, ựất giàu axit fulvic thường bị chua, dễ bị rửa trôi, dễ bị nghèo mùn.
b) Chất hữu cơ trong ựất ựồi
So với nhiều nước trên thế giới, nghiên cứu cơ bản về chất hữu cơ trong ựất ựồi ở Việt Nam còn nhiều hạn chế nhưng những nghiên cứu ứng dụng ở Việt Nam cũng rất ựa dạng và phong phú; ựã có nhiều công trình nghiên cứu về chất hữu cơ và phương pháp tăng cường chất hữu cơ trong ựất. Một số tác giả nghiên cứu về chất hữu cơ trong ựất ở Việt Nam là Castagnol, 1942; Fridland, 1964; Tôn Thất Chiểu, 1974; Thái Phiên, Nguyễn Tử Siêm, Orlov, Ngô Văn Phụ, đỗ đình SâmẦ (Viện Thổ nhưỡng - Nông hoá, 1999 [79]). Những nghiên cứu này ựã tập trung vào một số lĩnh vực cụ thể, như: hàm lượng chất hữu cơ trong ựất, thành phần chất hữu cơ, những biến ựổi của chất hữu cơ theo thời gian và tác ựộng của con người qua các biện pháp sinh học, biện pháp làm ựấtẦ
Theo Fridland (1973) [17] thì trong thành phần mùn của các loại ựất feralit, axit fulvic chiếm tỷ lệ cao hơn axit humic (Bảng 1.3). Trong ựất macgalit và ựất phù sa thì thành phần hữu cơ gồm phần lớn là axit humic.
đa số ựất feralit do chịu ảnh hưởng của quá trình phân giải mạnh nên hàm lượng mùn không cao, phần lớn ựất Việt Nam có tỷ lệ axit humic/axit fulvic < 1 (trừ ựất ựen). đồng thời trong phẫu diện ựất thì tỷ lệ axit humic/axit fulvic giảm theo chiều sâu, chứng tỏ axit fulvic di ựộng mạnh hơn axit humic (Lương đức Loan và Nguyễn Tử Siêm, 1979 [32]).
Nghiên cứu của Nguyễn Tử Siêm và Thái Phiên (1999) [56] cho thấy sự biến ựổi ựộ phì nhiêu của ựất theo các phương thức canh tác: trên ựất xám (Acrisols)
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận án tiến sĩ khoa học nông nghiệp ... 45 dưới rừng thứ sinh hàm lượng chất hữu cơ là 3,81% sau 2 chu kỳ lúa nương còn 2,32%, ựất vườn trồng sắn 16 năm liền còn 2,2%.
Bảng 1.3. Trữ lượng mùn, ựạm trong một số loại ựất Miền Bắc, Việt Nam
Mùn (tấn/ha) đạm (tấn/ha) C/N Loại ựất
0-100cm 0-20cm 0-100cm 0-20cm 0-100cm 0-20cm đất feralit vàng ựỏ
đất feralit ựỏ thẫm đất feralit mùn trên núi đất mùn alit núi cao
152 188 294 549 47 55 141 282 7,3 12,1 12,2 20,3 2,3 2,8 4,6 9,9 12,1 9,0 14,2 15,6 12,7 11,4 17,7 16,6
Nguồn : V.M. Fridland (1973) (dẫn theo Nguyễn Thế đặng và cs, 2003 [14])
Một nghiên cứu ựối với ựất mới khai hoang trên ựất Bazan ở Tây Nguyên, có hàm lượng chất hữu cơ khá cao 5 - 6% cho thấy kết quả sau 4 - 5 năm canh tác cây lương thực ngắn ngày thì hàm lượng chất hữu cơ trong ựất giảm sút từ 50 - 60% (Hội Khoa học đất Việt Nam, 2000 [23]).
Ở Việt Nam chỉ có ựất mùn trên núi, ựất phèn và ựất ựỏ vàng là giàu chất hữu cơ (OM trên 5%), còn lại các loại ựất khác ựều nghèo chất hữu cơ (OM dưới 2%).
Hiện nay, có nhiều biện pháp tăng cường chất hữu cơ trong ựất; tuy nhiên, hữu hiệu nhất, dễ sử dụng và ựầu tư thấp là sử dụng biện pháp sinh học (như trồng cây phân xanh, cây phủ ựấtẦ).
c) Mối quan hệ giữa chất hữu cơ và các loại hình sử dụng ựất
Nguồn cung cấp xác hữu cơ cho ựất chắnh là từ cây trồng, thảm thực vật và phân bón hữu cơ (Vũ Hữu Yêm, 1995 [81]). Tuy nhiên, trong ựiều kiện nước ta hiện nay, việc ựầu tư cho sản xuất trên ựất ựồi vẫn còn bị hạn chế, ắt sử dụng phân bón hữu cơ.
Nghiên cứu về ỘSử dụng ựất dốc ựể phát triển nông nghiệp bền vữngỢ, Thái Phiên và cs (1997) [42] cho thấy: việc trả lại hữu cơ cho ựất trên ựất ựồi là biện pháp tốt nhất ựể từng bước phục hồi, giữ gìn và cải thiện ựộ phì nhiêu ựất, nâng cao
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận án tiến sĩ khoa học nông nghiệp ... 46 năng suất cây trồng. Vùi tàn dư hữu cơ của các loại cây trồng và lá cây phân xanh của băng chống xói mòn có thể bổ sung vào ựất một lượng dinh dưỡng cho mỗi ha
lớp ựất mặt mỗi năm 100 - 200 kg N, 10 - 30 kg P2O5 và 50 - 100 kg K2Ọ
Về cây trồng ngắn ngày ở vùng ựồi thì cây sắn, ngô là cây trồng gắn liền với người dân ựịa phương (nhu cầu lương thực cho người và thức ăn cho chăn nuôi) và cũng là cây trồng ựược các nhà thổ nhưỡng nghiên cứu nhiều nhất. Tuy nhiên, nghiên cứu của Thái Phiên và Nguyễn Huệ (2003) [45] cho biết ựất trồng sắn thuần hàng năm lượng ựất bị mất ựi là rất lớn (64,3 tấn/ha/năm). Trong khi ựó, nếu trồng xen cây sắn với băng cây cốt khắ hay xen lạc thì lượng ựất mất ựi giảm rõ rệt (giảm từ 25% ựến 60%). Tác giả còn cho biết trồng xen cây trồng ngắn ngày trong sắn là biện pháp canh tác ựa mục ựắch, ngoài việc giảm lượng ựất bị mất còn bổ sung khoảng 7 ựến 9 tấn chất xanh/ha/năm cho ựất và giảm ựược sự mất cân ựối NPK trong ựất sau các vụ thu hoạch.
Theo ựánh giá của nhiều nhà khoa học cho biết ựất ựồi núi trồng cây lâu năm thì khả năng tắch luỹ chất hữu cơ trong ựất cao hơn so với cây trồng ngắn ngày - ựặc biệt là ựất rừng. Nghiên cứu của đặng Văn Minh (2003) [33] về ựất trồng chè lâu năm cho thấy nếu không có các biện pháp bảo vệ ựất, trồng chè ựộc canh thì chất lượng ựất xấu ựi, nhiều tắnh chất ựất thay ựổi theo chiều hướng bất lợi cho cây trồng. Theo ựánh giá của Eurst Mutert và Thomas Fairhurst (1997) [15] thì chỉ có một sự cân bằng thắch hợp giữa hệ thống cây trồng lâu năm (rừng và nông lâm kết hợp) và hệ thống cây trồng hàng năm trên ựất dốc sẽ ựảm bảo cung cấp ựầy ựủ cho nhân loại tương lai nguồn phúc lợi quý giá nhất ựó là nước.
Kết quả nghiên cứu của đỗ Thị Lan và cs (2003) [29] ựã chỉ ra rằng tắnh chất ựất còn rừng là rất tốt. Hàm lượng các chất dinh dưỡng trong ựất caọ Nhưng qua chu kỳ canh tác, trồng trọt ựộc canh trên ựất dốc ựã làm hàm lượng dinh dưỡng giảm mạnh. Cùng quan ựiểm này còn có Phùng Quang Minh và cs (1997) [34] cũng cho thấy dưới tác ựộng của ựiều kiện canh tác, hàm lượng C, N hữu cơ và CEC giảm xuống một cách ựáng kể so với ựất trồng rừng.
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận án tiến sĩ khoa học nông nghiệp ... 47 Như vậy, ựiều ựó cho thấy cây trồng trên ựất dốc nói chung có ý nghĩa quan trọng ựối với việc tăng cường hàm lượng chất hữu cơ và các chất dinh dưỡng khác trong ựất, từ ựó bảo vệ ựộ phì nhiêu của ựất góp phần khai thác hiệu quả tiềm năng của ựất.