Độ dẫn điện (EC) của đất là chỉ tiêu đánh giá nồng độ muối tan có trong dung dịch đất, do đó EC tỉ lệ thuận với tổng số muối tan và áp suất thẩm thấu của dung dịch đất (Ngô Ng c Hưng, 2004).
Diễn biến giá trị EC ở các nghiệm thức theo thời gian gần giồng như diễn biến pH đất. Nhìn chung EC trong đất ở các nghiệm thức tăng lên đến ngày 30 sau đó giảm dần đến khi kết thúc thí nghiệm. Trong cùng thời gian, giá trị EC ở nghiệm thức vùi rơm không khác biệt với nghiệm thức đốt rơm, EC ở nghiệm thức vùi rơm có Biomix không khác biệt với nghiệm thức vùi rơm có Trichomix-DT.
Hình 4.7: Diễn biến EC trong đất ở các biện pháp xử lý rơm rạ khác nhau Theo Dương Minh Viễn (2004) sự gia tăng EC trong đất từ ngày thứ nhất đến ngày 30 là do sự gia tăng nồng độ các chất khử trong điều kiện ngập nước (nước được giữ trong ruộng lúa) như Fe2+, Mn2+ và sự tích lũy các ion NH4+, HCO3-, R- COO- sinh ra trong các phản ứng khử, phân giải chất hữu cơ từ rơm rạ. Thêm vào đó, gần thời gian này ruộng lúa được bón phân vô cơ (ngày 12 và ngày 25 sau sạ) nên đất được bổ sung một hàm lượng ion đáng kể góp phần làm gia tăng EC trong đất.
Sau ngày 30, EC trong đất giảm xuống và ổn định đến khi kết thúc thí nghiệm (từ ngày 60 trở đi trong cùng nghiệm thức giá trị EC không có khác biệt về mặt thống kê). Giá trị EC trong các nghiệm thức giảm được giải thích do sự kết tủa Fe2+
thành Fe(OH)2 và Mn2+ thành Mn(OH)2 (Nguyễn Mỹ Hoa, 2012). EC trong đất ổn định dần đến khi thí nghiệm kết thúc chứng tỏ thời gian này các phản ứng khử đã chậm hoặc dừng lại. Cùng lúc đó ruộng lúa thoáng khí hơn (do nước được rút ra để
44
chuẩn bị cho thu hoạch) nên sự tạo thành và kết tủa các cation, anion tương đương nhau.
Trong cùng một thời gian giá trị EC ở hai nghiệm thức đốt rơm và vùi rơm không có sự khác biệt về mặt thống kê. Điều này chứng tỏ nồng độ các ion muối tan trong hai nghiệm thức tương đương nhau, về mặt lý thuyết các phản ứng hóa h c tạo ra các ion muối tan trong hai nghiệm thức này tương tự nhau. Như vậy có thể thấy việc cải thiện giá trị EC trong đất của nghiệm thức vùi rơm cũng không có hiệu quả hơn nghiệm thức đốt rơm. Từ ngày 45 giá trị EC trong đất của nghiệm thức vùi vơm phun chế phẩm Biomix (0,68 mS/cm) so với nghiệm thức đốt rơm (0,56 mS/cm) có khác biệt về mặt thống kê. Từ ngày 60 giá trị EC trong đất của nghiệm thức vùi rơm phun chế phẩm Trichomix-DT (0,63 mS/cm) và nghiệm thức vùi rơm phun chế phẩm AT (0,56 mS/cm) so với nghiệm thức đốt rơm (0,43 mS/cm) có sự khác biệt về mặt thống kê. Như vậy có thể thấy các nghiệm thức vùi rơm sử dụng chế phẩm sinh h c có hàm lượng muối hòa tan trong đất nhiều hơn do các chế phẩm đã thúc đẩy quá trình khoáng hóa diễn ra mạnh mẽ hơn ở nghiệm thức đốt rơm và nghiệm thức chỉ vùi rơm.
Hình 4.8: Sự thay đổi EC đất ở các điều kiện xử lý
Khác với hai nghiệm thức đốt rơm và vùi rơm không dùng chế phẩm, giá trị EC trong đất ngày 90 ở các nghiệm thức sử dụng chế phẩm có sự tăng lên so với ngày thứ nhất (Hình 4.8). Điều này cho thấy các chế phẩm đã thúc đẩy quá trình khoáng hóa chất hữu cơ có trong rơm rạ thành các dạng muối tan hoàn trả và bổ sung thêm cho đất. Trong đó, chế phẩm Trichomix-DT đạt hiệu quả cao nhất về khả năng làm gia tăng EC trong đất (ngày thứ nhất giá trị EC chỉ có 0,48 mS/cm, ngày 90 EC tăng đến 0,65 mS/cm).
45
Giá trị EC trong đất sau thí nghiệm ở các nghiệm thức đều nằm trong khoảng không ảnh hưởng đến cây trồng (0,4 – 0,8 mS/cm) theo thang đánh giá Ngô Ng c Hưng, 2004).
4.2.4 Diễn bi n hàm lƣợng cacbontrong đất
Chất hữu cơ được xem là yếu tố quan tr ng cung cấp dinh dưỡng cho cây trồng, cải thiện tính chất vật lý, hóa h c và khả năng giữ ẩm của đất (Ngô Ng c Hưng, 2004).
Bảng 4.3: Hàm lượng cacbon (%) theo nghiệm thức và thời gian Thời gian Đốt rơm Vùi rơm Vùi rơm
+Biomix
Vùi rơm
+Trichomix Vùi rơm+AT Ngày 1 4,63cA± 0,06 5,15cC±0,05 4,98eBC±0,23 4,95dBC±0,10 4,85cB±0,07 Ngày 15 4,66cA±0,05 5,11cC±0,04 4,61dA±0,02 4,88dB±0,02 4,63abA±0,06 Ngày 30 4,70cB±0,44 5,10cC±0,02 4,30cA±0,02 4,55cAB±0,04 4,59abAB±0,04 Ngày 45 3,98aB±0,02 4,78bD±0,05 3,46bA±0,02 3,50bA±0,11 4,40bC±0,15 Ngày 60 3,98aC±0,02 4,34aD±0,02 3,24aB±0,06 3,16aA±0,02 3,19aA±0,03 Ngày 75 4,12abC±0,04 4,39aD±0,05 3,30abB±0,02 3,09aA±0,03 3,14aA±0,02 Ngày 90 4,31bB±0,01 4,46aB±0,19 3,26aA±0,70 3,07aA±0,06 3,35aA±0,55
Ghi chú:Trong cùng m tc t c t nhất m t ch cái th ờng giống nhau thì không khác biệt c ý nghĩa thống kê (phép thử Duncan, mức ý nghĩa 5 )
Trong cùng m thàng c t nhất m t ch cái in hoa giống nhau thì không khác biệt c ý nghĩa thống kê (phép thử Duncan, mức ý nghĩa 5 )
Từ Bảng 4.3 có thể thấy hàm lượng cacbon trong các nghiệm thức có xu hướng giảm theo thời gian. Điều này cho thấy tiến trình phân giải cacbonhydrat đã xảy ra ở tất cả nghiệm thức trong thí nghiệm. Carbonhydrat có thể mất đi do sự chuyển hóa thành CO2 theo con đường:Carbohydrat - > Đường đơn - > Acid hữu cơ -> CO2 và nguyên sinh chất của vi sinh vật (Võ Thị Gương, 2010), đó là lý do làm hàm lượng cacbon trong đất giảm. Ở mỗi nghiệm thức khác nhau mật số vi sinh vật và thành phần vi sinh vật khác nhau nên tiến trình phân giải cacbonhydrat cũng khác nhau, do đó tạo nên sự khác biệt về thời gian hàm lượng cacbon giảm thấp nhất ở từng nghiệm thức.
Tuy nhiên hàm lượng cacbon trong đất lại tăng nhẹ vào ngày thứ 75 và ngày 90 ở hầu hết các nghiệm thức (trừ nghiệm thức vùi rơm có chế phẩm trichomix-DT) nhưng không khác biệt có ý nghĩa thống kê. Sự biến động này có thể do đây là thời gian số chồi vô hiệu, lá già, hạt lép… của cây lúa đang bị rụi đi và rụng xuống, bổ sung thêm chất hữu cơ cho đất nên làm hàm lượng cacbon trong đất tăng nhẹ (Nguyễn Ng c Đệ, 2008). Từ ngày 60 đến khi thí nghiệm kết thúc (ngày 90) hàm lượng cacbon trong đất trở nên ổn định (giá trị về hàm lượng cacbon không khác biệt có ý nghĩa thống kê). Điều này cho thấy các quá trình phân giải cacbonhydrat ở
46
thời điểm này hầu như đã dừng lại, phù hợp với kết quả C/N của rơm rạ ở Bảng 4.1 và kết quả pH của đất ở Hình 4.5 và Hình 4.6.
Hàm lượng cacbon ngay ngày thứ nhất đã có sự khác biệt giữa các nghiệm thức có vùi rơm (bao gồm vùi rơm và vùi rơm có sử dụng chế phẩm) với nghiệm thức đốt rơm. Do khi rơm được vùi vào đất đã bổ sung một lượng chất hữu cơ đáng kể cho đất gồm rơm và gốc rạ. Ở nghiệm thức đốt rơm, lượng rơm và một phần gốc rạ đã bị chuyển hóa thành tro, chỉ có gốc rạ và tro được vùi vào đất nên chất hữu cơ bổ sung cho đất từ rơm đã bị thất thoát.
Trong cùng một thời gian, hàm lượng cacbon của nghiệm thức vùi rơm không dùng chế phẩm luôn cao hơn các nghiệm thức còn lại (khác biệt có ý nghĩa thống kê). Có thể do nghiệm thức vùi rơm đã bổ sung lượng rơm rạ nhiều hơn nghiệm thức đốt rơm nên hàm hượng cacbohydrat cần phải phân giải cũng cao hơn. Thêm vào đó, tuy nghiệm thức vùi rơm phun chế phẩm có hàm lượng cacbohydrat ban đầu tương đương với nghiệm thức vùi rơm, nhưng ở các nghiệm thức này lại được bổ sung vi sinh vật phân giải chất hữu cơ nhiều hơn nên hàm lượng cacbon giảm nhanh hơn nghiệm thức chỉ vùi rơm thông thường.
Hàm lượng cacbon ở các nghiệm thức có sử dụng chế phẩm sinh h c thấp hơn hai nghiệm thức còn lại. Trong đó, nghiệm thức vùi rơm sử dụng chế phẩm Trichomix-DT có hàm lượng cacbon thấp nhất (3,07%) và giảm đều theo thời gian. Chứng tỏ rằng hoạt động phân giải cacbonhydrat của các vi khuẩn có trong chế phẩm Trichomix-DT dài hơn các loại chế phẩm khác nên tiến trình phân giải kéo dài từ ngày thứ nhất đến ngày 90. Hàm lượng chất hữu cơ từ ngày 60 đến ngày 90 ở nghiệm thức vùi rơm với chế phẩm Biomix và nghiệm thức vùi rơm với chế phẩm AT có khuynh hướng cao hơn nghiệm thức vùi rơm với Trichomix-DT. Điều này cho thấy hiệu quả phân giải cacbonhydrat của vi sinh vật ở hai nghiệm thức Biomix và AT vào thời điểm này đã giảm nên khi chất hữu cơ được bổ sung thêm vào (do lá già, số chồi vô hiệu…của lúa rụng), vi sinh vật trong đất không phân giải kịp nên làm cho hàm lượng hữu cơ tăng lên ở ngày 75 (3,3%ở nghiệm thức sử dụng chế phẩm Biomix) và ngày 90 (3,35% ở nghiệm thức sử dụng chế phẩm AT).
Tóm lại, hàm lượng cacbon trong đất ở các nghiệm thức thí nghiệm dao động từ 3,07% - 5,15%. Theo thang đánh giá của Metson (1961), hàm lượng cacbon trong các nghiệm thức nằm trong khoảng đất có lượng chất hữu cơ thấp đến trung bình và thích hợp cho sự sinh trưởng của cây lúa.
4.2.5 Diễn bi n hàm lƣợng đạm dễ ti u trong đất
Đạm dễ tiêu trong đất tồn tại ở hai dạng chủ yếu là amon (NH4+) và nitrat (NO3-), trong đó amon là dạng đạm chính cung cấp cho cây lúa (Nguyễn Bảo Vệ và Nguyễn Huy Tài, 2004). Amon và nitrat là sản phẩm của quá trình khoáng hóa chất
47
hữu cơ trong đất theo con đường: Chất hữu cơ--->NH4+---> NO2- --- > NO3-, quá trình này cần phải có sự tham gia của vi sinh vật (Phan Tuấn Triều, 2009).
Hình 4.9: Diễn biến đạm dễ tiêu trong đất theo thời gian
Theo thời gian, hàm lượng đạm dễ tiêu trong các nghiệm thức tăng lên sau đó có khuynh hướng giảm xuống (Hình 4.9). Đặc biệt vào ngày 15 và ngày 30 hàm lượng đạm dễ tiêu tăng nhanh tất cả các nghiệm thức. Điều này được giải thích do hai thời điểm thu mẫu này gần với thời điểm bón phân của người dân nên đã bổ sung một lượng đạm vô cơ vào đất. Thêm vào đó NH4+ và NO3- sinh ra từ quá trình phân hủy đạm hữu cơ có trong rơm rạ cũng làm tăng hàm lượng đạm dễ tiêu trong đất. Kết quả này phù hợp với nghiên cứu của Võ Tòng Xuân et al.(1993) trên đất
phù sa phèn ở đồng bằng sông Cửu Long trồng giống lúa IRRI66 và nghiên cứu của Đặng Thị Thanh Loan (2007) trích bởi Ngô Ng c Hưng (2009) khi vùi rơm rạ ở liều lượng khác nhau trên các loại đất khác nhau.
Nguyên nhân làm hàm lượng đạm dễ tiêu giảm có thể kể đến sự hấp thu dưỡng chất của cây lúa. Do từ sau ngày 40 đất không còn được bổ dung phân vô cơ nữa nên cây lúa phải hấp thu các dưỡng chất còn lại trong đất để tạo đòng và tăng trưởng sinh dục (Nguyễn Ng c Đệ, 2008). Ngoài ra lượng nitrat sinh ra từ quá trình nitrat hóa đạm hữu cơ có trong rơm rạ và đạm amon ở tầng oxy hóa (lớp đất gần sát mặt nước), có khuynh hướng di chuyển xuống tầng khử bên dưới. Tại đây sự khử nitrat xảy ra tạo thành N2 và N2O bị mất dưới thể hơi. Một phần đạm cũng bị mất qua dạng NH3 do môi trường ngập nước kéo dài (Võ Thị Gương, 2004). Cũng có thể kể đến hiệu quả phân giải đạm hữu cơ có trong rơm rạ của các vi sinh vật trong đất và chế phẩm sinh h c giảm. Sự giảm nhanh hàm lượng đạm dễ tiêu ở ngày 75 và ngày 90 ở các nghiệm thức được giải thích do lúc này nước trong ruộng lúa đã được tháo cạn để chờ thu hoạch. Cho nên, phản ứng oxy hóa NH4+ thành NO3- diễn
48
ra mạnh hơn điều kiện ngập nước, các phản ứng khử nitrat ở tầng dưới cũng cao hơn và làm lượng đạm dễ tiêu mất đi nhiều hơn.
Hình 4.9 còn cho thấy trong cùng thời gian các nghiệm thức vùi rơm với chế phẩm có hàm lượng đạm dễ tiêu cao hơn nghiệm thức vùi rơm không chế phẩm và nghiệm thức đốt rơm. Kết quả này cho thấy việc vùi rơm với chế phẩm sinh h c có thể làm tăng hàm lượng đạm dễ tiêu trong đất hơn là chỉ vùi rơm thông thường hoặc đốt rơm. Tuy nhiên việc vùi rơm không có chế phẩm vẫn có hàm lượng đạm dễ tiêu trong đất cao hơn đốt rơm trong cùng thời gian (khác biệt có ý nghĩa thống kê từ ngày 45, xem thệm phụ lục C-Bảng 5).
Trong khi hàm lượng đạm dễ tiêu ở nghiệm thức vùi rơm với Bomix giảm sau ngày 30 thì ở nghiệm thức vùi rơm có chế phẩm trichomix-DT và nghiệm thức vùi rơm có chế phẩm AT hàm lượng đạm dễ tiêu vẫn còn tăng nhẹ đến ngày 60. Điều này cho thấy vi sinh vật có trong 2 loại chế phẩm này có thời gian sinh trưởng dài hơn vi sinh vật có trong chế phẩm Biomix nên hoạt động phân giải đạm hữu cơ của chúng vẫn diễn ra đến ngày 60.
Sau thi kết thúc thí nghiệm (ngày 90), hàm lượng đạm dễ tiêu trong đất ở nghiệm thức vùi rơm có chế phẩm cao hơn khi bắt đầu thí nghiệm (Hình 4.10). Điều này cho thấy khi xử lý rơm bằng chế phẩm sinh h c đã bổ sung đạm dễ tiêu cho đất, khác với biện pháp xử lý rơm bằng cách đốt và vùi rơm không chế phẩm. Trong 3 loại chế phẩm sinh h c, Trichomix-DT có hiệu quả cao nhất trong việc bổ sung đạm dễ tiêu cho đất thông qua quá trình phân giải các chất hữu cơ.
Hình 4.10: Hàm lượng đạm dễ tiêu ở các điều kiện xử lý
4.2.6 Diễn bi n hàm lƣợng đạm tổng số trong đất
Đạm tổng số trong đất bao gồm dạng đạm vô cơ và hữu cơ, trong đó đạm hữu cơ chiếm 95% đạm tổng số. Hàm lượng đạm tổng số có mối quan hệ chặt chẽ với
49
hàm lượng chất hữu cơ trong đất. Đất có hàm lượng chất hữu cơ cao, hàm lượng đạm tổng số thường cao (Tất Anh Thư, 2006).
Đạm tổng số trong đất diễn biến tương đối phức tạp do chịu ảnh hưởng từ sự thay đổi của cả hàm lượng đạm vô cơ và đạm hữu cơ. Ở hầu hết các nghiệm thức hàm lượng đạm tổng số tăng cao vào khoảng ngày 15 và 30 sau đó giảm ở ngày 45 và 60 đến ngày 75 thì có hiện tượng tăng nhẹ trở lại (Bảng 4.4). Các nghiệm thức vùi rơm với chế phẩm có sự thay đổi đạm tổng số trong đất theo thời gian tương đương nhau (không có khác biệt thống kê). Kết quả này phù hợp với diễn biến đạm dễ tiêu theo thời gian được thể hiện ở Hình 4.9.
Bảng 4.4: Hàm lượng đạm tổng số (%N) theo nghiệm thức và thời gian Thời gian Đốt rơm Vùi rơm Vùi rơm
+Biomix
Vùi rơm
+Trichomix Vùi rơm+AT Ngày 1 0,22bA±0,006 0,24bcB±0,009 0,24cdB±0,008 0,24bB±0,007 0,24bB±0,008 Ngày 15 0,24cA±0,008 0,25cdA±0,007 0,25dA±0,010 0,25bA±0,007 0,25bA±0,007 Ngày 30 0,25cA±0,009 0,26dA±0,008 0,25dA±0,007 0,25bA±0,009 0,25bA±0,006 Ngày 45 0,22bA±0,009 0,24bcB±0,010 0,23cAB±0,009 0,24bB±0,008 0,23bAB±0,009 Ngày 60 0,19aA±0,010 0,22aC±0,008 0,19aA±0,010 0,21aBC±0,010 0,20aAB±0,010 Ngày 75 0,21bA±0,007 0,23abB±0,009 0,21bA±0,008 0,22aAB±0,008 0,21aA±0,008 Ngày 90 0,22bAB±0,009 0,24bcB±0,008 0,21bA±0,009 0,21aA±0,007 0,20aA±0,020
Ghi chú:Trong cùng m t c t c t nhất m t ch cái th ờng giống nhau thì không khác biệt c ý nghĩa thống kê (phép thử Duncan, mức ý nghĩa 5 )
Trong cùng m t h ng c t nhất m t ch cái in hoa giống nhau thì không khác biệt c ý nghĩa thống kê (phép thử Duncan, mức ý nghĩa 5 )
Sự gia tăng hàm lượng đạm tổng số trong thí nghiệm ở các nghiệm thức vào ngày 15 và 30 là do hai đợt thu mẫu này gần với thời điểm bón phân NPK cho lúa (ngày 12 và ngày 25 sau sạ). Điều này làm cho đạm vô cơ trong đất tăng lên kéo theo sự gia tăng hàm lượng đạm tổng số. Thêm vào đó có sự góp phần nhỏ của những loại vi sinh vật cố định đạm (Azotobacter, Clostridium, vi khuẩn lam…) có trong đất và bổ sung từ chế phẩm sinh h c.
Hàm lượng đạm tổng số giảm ở ngày 45 và 60 được giải thích theo sự giảm đạm dễ tiêu trong thí nghiệm trong cùng thời gian (Hình 4.9). Đạm dễ tiêu đã bị thất thoát khi có sự khử nitrat thành N2 và N2O thể hơi cùng với sự hấp thu dinh dưỡng của cây ở giai đoạn tăng trưởng sinh trưởng và tăng trưởng sinh sản (Nguyễn Ng c Đệ, 2008). Ngoài ra đạm tổng còn giảm do sự rửa trôi N hữu cơ hòa tan sinh ra từ quá trình phân giải chất hữu cơ (Tô Thị Hiền, 2009). Vào ngày 75 và 90 đạm tổng số lại có hiện tượng tăng nhẹ ở các nghiệm thức, có thể do chồi vô hiệu, lá già, là sâu,…rụi đi và rụng xuống làm tăng lượng đạm hữu cơ trong đất nên đạm tổng số
50
cũng tăng theo (phù hợp với sự gia tăng hàm lượng cacbon cùng thời gian trong