I. Phõn tớch cõn bằng dinh dưỡng
1.8 Cõn bằng dinh dưỡng
Cỏc chất dinh dưỡng chuyển dịch từ ủất ra dung dịch ủất thụng qua một chuỗi cỏc phản ứng (hỡnh 4-1) theo hướng cú nồng ủộ chất dinh dưỡng thấp hơn do quỏ trỡnh hỳt chất dinh dưỡng của cõy trồng. Khi nhu cầu về một nguyờn tố dinh dưỡng cụ thể thấp do cỏc nguyờn tố hạn chế khỏc tỏc ủộng, dung dịch ủất khụng ủến mức ủộ thiếu nguyờn tố ủú, hiệu quả của cỏc mối tương tỏc bị giảm xuống và một phần chất dinh dưỡng ủú dừng lại ở mức dễ tiờu và khú tiờu và khụng dịch chuyển về hướng dung dịch nữa. đú là nguyờn nhõn tỷ số tương ủối cao giữa hàm lượng chất dễ tiờu và hàm lượng tổng số ủược tỡm thấy ở bờ biển Kenya, nơi mà ủạm là nguyờn tố hạn chế.
Sau khi bún phõn, cõy trồng khụng thể thường xuyờn hấp thụ ủược tất cả số lượng chất dễ tiờu từ phõn bún trong suốt cả chu kỳ sinh trưởng. đụi khi ủiều kiện thời tiết làm cho cõy trồng khụng thể sử dụng ủược chất dễ tiờu. Tuy nhiờn dưới ủiều kiện thời tiết cực thuận, chỉ cú một số chất dinh dưỡng ủược cõy trồng hấp thụ một cỏch ủầy ủủ, cũn cỏc nguyờn tố khỏc thỡ khụng thể như vậy. Trong những trường hợp như vậy thường xảy ra ủối với quỏ trỡnh bún phõn khụng cõn ủối. Thớ dụ trỡnh bày ở bảng 4-8 ủược túm tắt từ cỏc số liệu phõn tớch ủất cú hàm lượng lõn tương ủối giàu và nghốo ở Kenya. Khi khụng bún lõn, quỏ trỡnh hỳt ủạm của cõy trồng ở ủất nghốo lõn (P-Olsen) chỉ bằng một phần tư so với khi bún lõn, trong khi ở ủất giàu lõn việc bún lõn khụng làm tăng quỏ trỡnh hỳt ủạm ở cõy trồng. Trường hợp này cú thể xảy ra khi hàm lượng ủạm bị khoỏng hoỏ giảm ở ủất nghốo lõn, nhưng nú cũng cú thể xảy ra hàm lượng ủạm khụng ủược cõy trồng hỳt sẽ bị rửa trụi, phản nitơrỏt hoỏ, bay hơi, cố ủịnh sinh học hoặc tồn tại ủơn giản trong dung dịch ủất.
Nếu như dinh dưỡng khụng cõn bằng với nhu cầu của cõy trồng và một số lượng lớn cỏc chất dinh dưỡng sẽ rời khỏi dung dịch ủất bằng rửa trụi và bay hơi, tổng số dinh dưỡng ra khỏi hệ cú thể khụng thay ủổi, nhưng nú lại chuyển từ trạng thỏi Ộủầu ra cú ớchỢ sang Ộủầu ra khụng cú ý nghĩaỢ. Thực tế khụng thể cho phộp cựng một lỳc cõy trồng hỳt tất cả cỏc chất dinh dưỡng. Nú cựng giống như tổng số dễ tiờu của một nguyờn tố hạn chế ủược cõy trồng hỳt và nú nhỏ hơn số lượng của cỏc nguyờn tố khỏc. Người ta ủó tớnh ủược dinh dưỡng của ngụ sẽ cõn ủối hoàn hảo khi tỷ lệ N:P:K trong cõy là 7.8:1:5.6 (theo ủơn vị khối lượng). Khi ủú lượng dinh dưỡng ủược cõy ngụ hỳt ủạt 96% so với tiềm năng (Janssen và ctv., 1994; Janssen, 1998). Như vậy cõn ủối dinh dưỡng là nhõn tố cực thuận ủối với cõy trồng cũng như mụi trường. Bún dinh dưỡng khụng cõn ủối sẽ làm suy kiệt một dinh dưỡng nào ủú và làm thất thoỏt ra mụi trường bờn ngoài của cỏc nguyờn tố khỏc.
Bảng 4-8. Lượng ủạm (kg ha-1) ủược hỳt bởi ngụ là kết quả của việc bún lõn trờn cỏc nền chất hữu cơ và P-Olsen khỏc nhau (Janssen và ctv., 1990)
Lượng ủạm ủược cõy trồng hỳt (kg N.ha-1) Mó số ủồng ruộng CHữu cơ (g.kg-1) P-Olsenb (mg.kg-1) Khụng bún lõn (-P) Bún lõn (+P) Tỷ lệ (-P/+P) RGa 23 1.6 24 94 0.26
MK 11 2.6 30 80 0.38 IBb 35 2.4 87 153 0.57 SH 17 3.5 34 52 0.65 CS 5 4.4 27 41 0.66 MS 9 4.6 36 54 0.67 LS 22 4.5 42 42 1.00 MZ 5 5.1 34 30 1.13 a
Những ủất này ủược bún 80 kg ủạm.ha-1
bCỏc giỏ trị lõn P-Olsen cho cỏc loại ủất khụng ủược bún lõn.
KHẢ NĂNG KIỂM SOÁT DềNG DINH DƯỠNG VÀ TỪNG PHẦN CỦA QUỸ DINH DƯỠNG
Chỉ cú một số dũng dinh dưỡng ủược kiểm soỏt bởi người nụng dõn. SIF ủược ủiều chỉnh bởi cỏc quy luật hoỏ học và sinh học và tỏc ủộng của con người chỉ là giỏn tiếp hoặc khụng ủỏng kể. Vớ dụ quỏ trỡnh nõng cao tốc ủộ khoỏng hoỏ bằng cỏc biện phỏp làm ủất. Trong cỏc dũng dinh dưỡng IN vào hệ sinh thỏi thỡ dũng dinh dưỡng xõm nhập từ khớ quyển (IN3) nằm ngoài khả năng kiểm soỏt của con người; Người nụng dõn cú thể hạn chế cỏc xõm nhập từ khớ quyển bằng cỏch trồng cõy lõu năm, nhưng thực chất lại làm hạn chế và kiểm soỏt xúi mũn và nước chảy bề mặt (OUT5). Người nụng dõn cú thể trực tiếp ủiều khiển lượng phõn bún hoỏ học và hữu cơ (IN1, IN2), ủồng thời giỏn tiếp hoặc từng phần ủiều khiển cố ủịnh ủạm sinh học (IN4) bằng trồng cỏc cõy họ ủậu. Việc kiểm soỏt cỏc dũng dinh dưỡng do xúi mũn vào hệ sinh thỏi và ủưa ra khỏi hệ cần phải cú sự phối hợp cụng sức của nhiều nụng dõn trong một lưu vực hoặc làng xó cụ thể. Cỏc dũng dinh dưỡng ra khỏi hệ sinh thỏi (OUT1 ủến OUT4) liờn quan ủến cỏc dinh dưỡng dễ tiờu bởi cỏc quỏ trỡnh tự xảy ra trong ủất (SIF) và cỏc dũng dinh dưỡng vào ủược kiểm soỏt và khụng kiểm soỏt. Bởi vậy, người nụng dõn làm ảnh hưởng khụng nhiều lắm ủến cỏc ủầu ra OUT1 ủến OUT4, nhưng họ cú thể tỏc ủộng từng phần hoặc giỏn tiếp ủến sự phõn bố cỏc chất dinh dưỡng ra khỏi hệ bằng cỏch lựa chọn cỏc cõy trồng thớch hợp, thời gian trồng, phương phỏp và thời ủiểm bún phõn, bún phõn cõn ủối, trồng cỏc loại cõy che phủ và cỏc biện phỏp khỏc.
Khớ hậu và ủặc ủiểm hỡnh thỏi ủịa mạo là cỏc nhõn tố khỏc quyết ủịnh ủến sự phõn bố của cỏc ủầu dinh dưỡng ra (OUT). Mức ủộ ảnh hưởng của chỳng rất khỏc nhau ủối với từng dinh dưỡng cụ thể. địa hỡnh nổi bật cao hẳn lờn sẽ làm tăng hiện tượng ỳng nước ở cỏc chỗ trũng và cú nghĩa nú sẽ giảm ủi cỏc ủiều kiện trờn. Nú làm tăng phản nitơrỏt hoỏ và cú nghĩa tăng ủầu ra nitơ OUT4 (bảng 4-9). Quỏ trỡnh này khụng thể nằm hoàn toàn dưới sự kiểm soỏt của con người như ủó ủược trỡnh bày trong bỏo cỏo của Sigunga (1997), người ủó phỏt hiện quỏ trỡnh phản nitơrat hoỏ ở ủộ sõu 40 cm trong ủiều kiện khụ ở ủất bằng, chua Vertisols. Một hậu quả nữa của hiện tượng yếm khớ là quỏ trỡnh chuyển hoỏ oxit sắt từ dạng khú tiờu sang dạng dễ tan, ủồng thời lại giải phúng lõn, lượng lõn này cú thể bị mất do rửa trụi (OUT3). Mặt khỏc rửa trụi cỏc chất dễ tiờu lại chiếm tỷ lệ rất nhỏ trờn ủất ủồi nỳi (bảng 4-9, ủịa mạo nhấp nhụ) tương ứng với dũng chảy mặt chiếm ưu thế.
Rửa trụi xảy ra mạnh hơn ở vựng khớ hậu ẩm ướt so với vựng khụ hạn, nhưng vựng khụ hạn cú thể xảy ra việc rửa trụi ủỏng kể trong mựa ẩm ướt ngắn. Ở vựng bỏn khụ hạn xúi mũn do giú và dũng chảy mặt vào thời ủiểm bắt ủầu mựa mưa ủúng vai trũ rất quan trọng trong cơ chế thất thoỏt chất dinh dưỡng (bảng 4-10). Chỳ ý rằng bảng này chỉ mang tinh chất chỉ dẫn và tương ứng với ủiều kiện ủịa mạo bỡnh thường. Rất khú khăn trong việc xỏc ủịnh cỏc dũng dinh dưỡng ủặc biệt là cỏc dũng dinh dưỡng cú hàm lượng rất nhỏ. Cỏc hàm lượng dinh dưỡng trong phõn hoỏ học, phõn hữu cơ (IN1, IN2) và lượng dinh dưỡng ủược lấy ủi trong sản phẩm thu hoạch và rơm rạ (OUT1, OUT2) tương ủối dễ xỏc ủịnh. Cả 4 dũng dinh dưỡng trờn chịu tỏc ủộng rất mạnh mẽ của con người. Nhược ủiểm duy nhất của quỹ dinh
dưỡng dành riờng cho 4 dũng này là ủó bỏ qua tầm quan trọng tiềm tàng trong mỗi dũng dinh dưỡng (Smaling và ctv., 1997). IN1 và IN2 chiếm ủa số trong tổng số cỏc chất dinh dưỡng xõm nhập vào hệ sản xuất cú mức ủầu tư thõm canh cao (HEIA) chưa kể ủến lượng dinh dưỡng thụng qua xúi mũn vào (IN5) và ra (OUT5) khỏi hệ thống. Trong cỏc tỡnh huống này, cõn bằng dinh dưỡng BAL (1+2) cú nghĩa là cõn bằng (IN1+IN2) - (OUT1+OUT2) tương phản với sự rửa trụi và bay hơi ra mụi trường bờn ngoài cộng thờm phần chất dinh dưỡng ủược tớch luỹ trong ủất. Trong nền nụng nghiệp bền vững ủộ phỡ trong ủất luụn ở trạng thỏi tiờu chuẩn (TSF), năng suất cõy trồng ủạt ủược cao nhất (TY) trong ủiều kiện cho phộp của giống cõy trồng và hiển nhiờn khụng cần phải tăng cường dũng dinh dưỡng trong ủất. Nếu như khụng cho phộp cỏc chất dinh dưỡng thất thoỏt ra mụi trường bờn ngoài, giỏ trị của cõn bằng dinh dưỡng BAL (1+2) phải bằng 0 hoặc nú phải nhỏ hơn hàm lượng cỏc chất xõm nhập vào hệ sinh thỏi thụng qua khớ quyển hoặc cố ủịnh ủạm sinh học. Bún phõn ở liều lượng cao chỉ ủược phộp khi cỏc phần dinh dưỡng vượt quỏ ủược sử dụng hết và như vậy cần phải sử dụng cỏc giống cõy trồng mới cú năng suất cao với bộ rễ hiệu quả. (Cassman và ctv., 1995).
Ở hệ sản xuất cú ủầu vào thấp, cõn bằng dinh dưỡng thường diễn ra õm và vai trũ của cõn bằng dinh dưỡng làm chỉ số chất lượng ủất cũn hạn chế. Bởi vỡ hàm lượng dinh dưỡng ủầu vào thụng qua phõn bún rất nhỏ nờn cỏc dũng dinh dưỡng ủầu vào khỏc IN3, IN4, IN5 lại trở nờn cú ý nghĩa. Thậm chớ ở canh tỏc ủầu tư thấp LEIA, ủộ phỡ của ủất thường thấp hơn ngưỡng ủộ phỡ tiờu chuẩn. Nếu như nú thấp hơn, một phần chất dinh dưỡng cung cấp cho hệ phải ủược sử dụng ủể chỉnh lý ủất, như vậy sẽ diễn ra cõn bằng dương của cõn bằng tổng thể ủó ủược giải thớch ở trờn. Cỏc thụng tin về quỹ dinh dưỡng thành phần rất dễ bị thất lạc, nhưng cõn bằng dương thành phần cú thể ủồng hành với cõn bằng õm tổng số.
Bảng 4-9. Tầm quan trọng tương ủối của cỏc OUT4,3,5 ủối với N, P và K theo
mẫu ủơn giản. (Khớ hậu thiờn về ẩm)
OUT Mặt bằng Cận bỡnh
thường
Bỡnh thường Vượt quỏ đạm 4 Bốc hơi ***b * * 0 3 Rửa trụi * *** ** 0b 5 Xúi mũn, chảy tràn mặt 0 0 ** **** Lõn 3 Rửa trụi **b * 0 0 5 Xúi mũn, chảy tràn mặt 0 0 * ** Kali 3 Rửa trụi *** *** ** 0b 5 Xúi mũn, chảy tràn mặt 0 * ** ***
aMất giản ủơn dựa theo nhúm ủiều tra ủất (1962) b
Xem bài viết c
Mất lõn thường xuyờn ở trạng thỏi ớt nguy hại hơn so với mất ủạm và Kali
Trong cỏc hệ canh tỏc ủầu tư thấp LEIA việc sử dụng lại và tỏi sinh chất hữu cơ ủược nhấn mạnh. Hiệu quả của chỳng khỏc nhau trờn từng cỏnh ủồng của một trang trại. OUT2 cú thể giảm bằng cỏch vựi hoặc bỏ rơm rạ lại ngay trờn ủồng ruộng thay vỡ việc lấy chỳng ủi. Trong trường hợp ủốn tỉa cành cỏc cõy cải tạo ủất bỏ hoỏ, OUT2 của (hoặc một phần) cỏnh ủồng nơi tiến hành tỉa cành và IN2 của cỏnh ủồng nơi tiếp nhận cành lỏ vừa tỉa ủú cú thể tăng lờn cựng trong một thời gian. Khi những nỗ lực nhằm giảm cỏc mất mỏt do rửa trụi và bay hơi từ việc phõn huỷ cỏc chất hữu cơ thỡ hiệu quả tỏc ủộng tổng quỏt cú thể làm cho dinh dưỡng của trang trại giảm õm tăng dương. Hiệu quả của việc tỏi sinh quỹ dinh dưỡng tự nhiờn và dinh dưỡng cấp Quốc gia cú thể ủược tớnh ủến ủỏng kể.
Bảng 4-10. Tầm quan trọng tương ủối của cỏc OUT4,3, 5 ủối với N, P, và K theo dạng khớ hậu. Trường hợp bỡnh thường ủược ủơn giản hoỏ.
OUT Khớ hậu quỏ ẩm Khớ hậu ẩm Khớ hậu cận ẩm Bỏn khụ hạn đạm 4 Bốc hơi ** * * 0 3 Rửa trụi *** ** * 0 5 Xúi mũn * ** *** **** Lõna 3 Rửa trụi * * * 0 5 Xúi mũn * ** ** *** Kali 3 Rửa trụi *** ** * 0 5 Xúi mũn * ** *** **** a
Mất lõn thường xuyờn ở trạng thỏi ớt nguy hại hơn so với mất ủạm và Kali