CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.2. ĐỘ PHÌ NHIÊU CỦA ĐẤT VÀ CÁC LUẬN ĐIỂM VỀ ĐỘ PHÌ
1.2.2.2. Vai trò của đa dạng sinh học đất đến độ phì nhiêu đất
Đa dạng sinh học trong hệ sinh thái đất với độ phì nhiêu đất được nhìn nhận ngày càng quan trọng, đặc biệt là trong sản xuất nông nghiệp. Bất kỳ sự thay đổi nào trong đa dạng sinh học đất, như gây ra bởi thay đổi sử dụng đất, có thể ảnh hưởng đến tồn bộ hoạt động của hệ sinh thái, đặc biệt là năng suất cây trồng (được coi trung tâm của hệ sinh thái dịch vụ).
Chất lượng đất là yếu tố cơ bản để thành công của các hệ thống sản xuất cây trồng và liên quan đến sinh vật đất (vi sinh vật, tảo và động vật khơng xương sống) hoạt động góp phần duy trì và năng suất của hệ thống nông nghiệp do ảnh hưởng của chúng lên chất lượng đất (Hole 1981, Lavelle 1996, Brussaard et al., 1997).
Sinh vật đất phát triển các mối quan hệ gần gũi với môi trường của chúng và do đó có thể cung cấp thơng tin về hoạt động của đất nói chung vì tính nhạy cảm của chúng đối với những thay đổi của môi trường (ơ nhiễm, biến đổi khí hậu, trạng thái cấu trúc của đất...).
1.2.2.3. Vai trị của pH đối với độ phì nhiêu đất
Độ pH đất cũng là một trong những yếu tố quan trọng không chỉ ảnh hưởng đến khả năng trao đổi khống của cây mà cịn liên quan đến sự phát sinh ra bệnh từ đất, pH có thể ảnh hưởng trực tiếp đến sự phát triển nấm bệnh trong đất, đồng thời còn ảnh hưởng gián tiếp đến quá trình chuyển biến hóa học hay sinh học trong đất. Chẳng hạn khi pH thấp, hàm lượng nhôm di động tăng, gây thối rễ cây tạo tiền đề cho nấm bệnh xâm nhập. Bên cạnh đó độ chua của đất trồng cịn có mối liên quan chặt chẽ tới sự bùng phát gây hại của một số vi sinh vật gây hại trong đất. Một số vi khuẩn gây hại trong đất chỉ phát triển gây hại trong một ngưỡng pH nhất định, một số nấm ký sinh gây bệnh phát triển rất mạnh khi gặp điều kiện pH thích hợp (khi chỉ số pH thấp), thêm vào đó chỉ số pH trong đất cũng có tương quan chặt với độ hữu dụng của một số nguyên tố dinh dưỡng đất. pH thích hợp cho hồ tiêu sinh trưởng, phát triển từ 5,5-7,0 (Yang et al., 2009), pH dưới 5 có thể xuất hiện mức độ gây ngộ độc của Al. Trồng hồ tiêu liên tục trong thời gian dài có thể làm đất chua hóa đáng kể (Zu et al., 2012), nhiều vườn hồ tiêu có pH đất thấp sau 30 năm canh tác (Yang et al., 2009; Xing et al., 2004), và ở đó thường có biểu hiện sinh trưởng, phát triển kém, thiếu hụt dinh dưỡng, năng suất thấp, chất lượng kém (Zu et al., 2012).
Có nhiều nguyên nhân làm chua đất như sử dụng nhiều phân vô cơ, mưa nhiều, bồi lắng, hiệu ứng khí nhà kính. Nồng độ H+ trong đất tăng, ức chế sự phát triển của rễ, phá vỡ chức năng màng tế bào (Vitorello et al., 2005), thành tế bào (Alam et al., 1999), hoặc tăng nồng độ Al3+ (Ma., 2007). pH thấp dẫn đến thiếu hụt canxi (Ca), magie (Mg) và phốt pho (P). Nghiên cứu ảnh hưởng của các mức pH khác nhau (từ 7,0; 5,5; 4,0 và 3,5) canh tác trong dung dịch đến sự sinh trưởng, phát triển của cây con, hàm lượng dinh dưỡng trong cây và đặc điểm sinh thái rễ hồ tiêu cho thấy pH
thấp có thể ức chế sự phát triển và chức năng của rễ, hạn chế đến việc hấp thụ K, Ca, Mg và giảm sự phát triển của cây non, hình thái rễ bị thay đổi đáng kể khi pH giảm, rễ thường kéo dài, phát triển rễ nhánh, ở mức pH 5,5 hồ tiêu cho phát triển tốt nhất trong khi cây phát triển kém nhất khi pH 3,5; kết quả nghiên cứu cũng đồng thời chỉ ra rằng, pH đất vườn trồng tiêu giảm liên quan với việc sử dụng lượng lớn phân đạm (Zu et al, 2014).
Ảnh hưởng của pH lên đất, đặc biệt là đất đồi núi chua vùng Đông Nam Á, là rất rõ. Theo Dierolf et al (2001): Độc tố nhôm trong đất sẽ giảm nếu tăng pH; Photpho dễ tiêu cao nhất khi pH dao động 5,5 - 7,0 và có thể bị cố định khi pH thấp hoặc cao; Lưu huỳnh: Một số giảm khi pH thấp; Tất cả các nguyên tố, ngoại trừ Mo, sẽ ở dạng dễ tiêu khi pH 5,5 - 6,0 (độc học của Mn và Fe cũng giảm xuống thấp nhất ở vùng pH này); CEC: Tăng với quá trình tăng của pH trong đất bị phong hóa mạnh, điều này có nghĩa là là đất có khả năng giữ Ca, Mg, K nhiều hơn nên có thể hạn chế chúng bị rửa trơi; Q trình khống hóa nitơ do vi sinh vật: Xảy ra tốt nhất khi pH 5,5 - 6,5; Cố định nitơ do vi sinh vật: Không xảy ra khi pH < 5; bắt đầu giảm khi pH ở 5,5; Bệnh do nấm, vi khuẩn, virut: Một số bệnh có thể được kiểm sốt bằng cách xử lý pH đất; Nấm, đặc biệt là nấm gây bệnh: Không hoạt động khi pH nằm trong vùng 4 - 10; Quần thể vi khuẩn và xạ khuẩn (đây là nhóm có lợi trong đất): Giảm khi pH trong đất thấp.
1.2.2.4. Vai trị của độ phì đất đến việc kiểm sốt bệnh hại
Khả năng bền vững của sản xuất nông nghiệp đang phải đối mặt với nhiều thách thức, trong đó dịch bệnh tiếp tục là yếu tố hạn chế chính trong sản xuất. Để đáp ứng nhu cầu lương thực, thực phẩm ngày một tăng do gia tăng dân số, sản xuất nông nghiệp cần được mở rộng và thâm canh. Tuy nhiên, sản xuất cũng cần phải tập trung vào sức khỏe cộng đồng, phúc lợi xã hội và môi trường tốt hơn. Đồng thời cần tìm kiếm biện pháp thay thế để
kiểm sốt dịch bệnh mà khơng làm tổn hại đến môi trường cũng như tăng năng suất và chất lượng nông sản (Atkinson & McKinlay, 1997; Batish et al., 2007; Camprubí et al., 2007).
Dinh dưỡng cây trồng có vai trị quan trọng cho việc sinh trưởng, phát triển của cây trồng cũng như hệ vi sinh vật và còn là tác nhân quan trọng trong việc kiểm soát dịch bệnh (Agrios, 2005) [25]. Tất cả các chất dinh dưỡng cần thiết yếu có thể ảnh hưởng đến mức độ bệnh hại trên cây trồng (Huber & Graham, 1999) [26]. Tuy nhiên khơng có quy tắc chung, có yếu tố dinh dưỡng có thể làm tăng mức độ nghiêm trọng của bệnh hoặc bệnh khác hay có hiệu ứng ngược lại trong môi trường khác nhau (Marschner, 1995; Graham & Webb 1991; Huber, 1980).
Chất dinh dưỡng có thể ảnh hưởng đến sức đề kháng của bệnh. Sức đề kháng là khả năng để hạn chế sự xâm nhập, phát triển và sinh sản của mầm bệnh xâm nhập (Graham & Webb, 1991). Sức đề kháng phụ thuộc vào gen, tuổi cây và sự thay đổi môi trường. Thông thường sức đề kháng của thực vật thường được kiểm soát về mặt di truyền (Agrios, 2005) [25] và chịu sự tác động của môi trường đặc biệt bởi sự thiếu hụt dinh dưỡng hoặc do độc tố. Chức năng sinh lý về dinh dưỡng của cây trồng đã được hiểu biết tốt nhưng vẫn cịn nhiều hồi nghi về tác động giữa dinh dưỡng và bệnh dịch.
Có rất nhiều yếu tố ảnh hưởng đến mức độ dịch bệnh của cây trồng như ngày gieo trồng, luân canh cây trồng, che phủ, dinh dưỡng khoáng, các chất hữu cơ bổ sung (phân chuồng, phân xanh), bón vơi để điều chỉnh pH, làm đất, chuẩn bị cây giống, tưới tiêu (Huber và Graham, 1999) [26]. Quản lý các chất dinh dưỡng dễ tiêu là quan trọng thơng qua phân bón hay thay đổi mơi trường đất ảnh hưởng đến khả năng dễ tiêu của dinh dưỡng cây trồng và bằng cách đó có thể kiểm sốt được dịch bệnh.
Khi cây trồng nhiễm bệnh, sinh lý bị suy giảm và đặc biệt là hấp thụ dinh dưỡng, sự đồng hóa, sự di chuyển dinh dưỡng trong cây. Có những bệnh có thể cố định các chất dinh dưỡng tại rễ hay vùng đất quanh rễ hay nhiễm vào các tế bào rễ trong khi một số khác ảnh hưởng đến sự di chuyển hay hiệu quả sử dụng và có thể dẫn đến thiếu hụt dinh dưỡng hoặc tăng lượng axit hay độc tố (Huber & Graham, 1999) [26].
Một trong những triệu chứng phổ biến nhất của nhiều mầm bệnh lây lan trên bề mặt rễ, làm giảm khả năng của rễ trong việc cung cấp nước và dinh dưỡng (Huber & Graham, 1999) [26]. Ảnh hưởng đó đên mức nghiêm trọng hơn khi mức độ dinh dưỡng trong đất không thể tiếp cận hay ở dạng cố định. Ngồi ra, sự tróc vỏ hay bệnh lan lên phía trên cây có thể hạn chế sự phát triển của rễ và ảnh hưởng đến việc hút nước và dinh dưỡng. Bệnh có thể có thể xâm nhiễm vào hệ thống mạch của cây trồng làm giảm khả năng vận chuyển và sử dụng dinh dưỡng trong cây. Bệnh có thể ảnh hưởng đến tính thấm của màng tế bào hay vùng nhiễm bệnh, điều đó có thể gây ra sự thiếu hụt chất dinh dưỡng hay gây độc tính. Nấm Fusarium oxysporum f.
vasifectum có thể tăng nồng độ P trong lá những cũng làm giảm nồng độ N,
K, Ca và Mg (Huber & Graham, 1999) [26].
Thành phần cơ giới đất có liên quan đến sự phát triển của các loại nấm bệnh gây hại trong đất. Townshens and Berry (1972) cho rằng tuyến trùng Pratylenchus penetrans và P. minyus dễ dàng xâm nhập và gây hại
ngơ trên các loại đất có dung trọng thấp. Ferris & Bernard (1971) cho thấy có sự liên quan giữa kiểu đất và mật độ tuyến trùng trong đất trồng đậu nành, mật độ tuyến trùng cũng có liên quan với độ ẩm đất.
1.2.2.5. Bệnh hại từ đất đối với hồ tiêu và cách phòng trừ
Trên hồ tiêu, bệnh chết nhanh (quick wilt) do nấm Phytophthora spp. rất phổ biến ở các vùng trồng tiêu trên thế giới. Theo công bố của Sarma et
al (1991) ở Ấn Độ, bệnh chết nhanh hồ tiêu xuất hiện đầu tiên ở Wynad vào năm 1902, sau đó lan đến vùng Madra, Samraj và Jose, gây thiệt hại từ 5- 20%. Nếu gặp điều kiện có mưa và gió lớn, tỷ lệ bệnh có thể tăng lên đến 30-40%, nhiều vùng hồ tiêu bị chết hàng loạt. Tại Mỹ, nấm Phytophthora
hàng năm tấn công vào các vụ thu hoạch gây tổn thất hàng tỷ đơ la, cịn thiệt hại trên tồn thế giới thì phải gấp nhiều lần.
Tuyến trùng là loại ký sinh được coi là phổ biến và nguy hiểm nhất với hai loại cây trồng cà phê và hồ tiêu trên tất cả các vùng sản xuất tập trung trên thế giới. Các nhóm tuyến trùng chủ yếu như: tuyến trùng sần rễ (Meloidogyne spp.), tuyến trùng gây thương tổn rễ (Pratylenchus spp.), tuyến trùng đào hang (Radopholus spp.), tuyến trùng bán nội ký sinh (Ro-
tylenchulus reniformis), tuyến trùng ngoại ký sinh vector mang truyền virus
(Longidorids và Trichodorrids) đều làm thương tổn rễ. Tuyến trùng không
chỉ là tác nhân gây hại trực tiếp mà còn mở đường, thúc đẩy cho tác nhân gây bệnh khác như nấm, vi khuẩn, virus cùng gây hại, gây ra các tổ hợp bệnh khác nhau cho cà phê và hồ tiêu, làm cho các vườn hồ tiêu, cà phê càng bị tàn phá nhanh. Theo Campos et al (1990), tại Brazil, Meloidogyne
spp. là nguyên nhân chính của việc ngừng trồng cà phê trên nhiều vùng
trồng cà phê lâu năm. Theo các tác giả Palanichamy (1973), Krishnappa (1985), Kumar(1984, 1986), Pratylenchus coffeae là loài tuyến trùng gây
hại nặng nhất trên cà phê chè ở Ấn Độ.
Theo Witkowska et al (2002), tất cả các dòng Trichoderma được đánh giá đều ức chế sự phát triển của các tác nhân gây bệnh trên cây trồng và những thử nghiệm cũng cho thấy các enzyme thủy phân đóng vai trị trong ức chế sự phát triển của nấm bệnh. Những enzyme thuỷ phân của nấm
Trichoderma như các endo-chitinase, β-N-acetylhexosaminidase và β-1,3- glucanase có độc tính mạnh đối với nấm bệnh. Vì vậy, các enzyme này
được xem như những nhân tố cực kỳ quan trọng để đánh giá khả năng phòng trừ sinh học của nấm Trichoderma.
Bên cạnh nhóm nấm có ích thì nhóm vi khuẩn như vi khuẩn Bacillus
spp., Streptomyces spp. và vi khuẩn huỳnh quang cũng được sử dụng nhiều
để phát triển chế phẩm sinh học phịng trừ bệnh hại do các nhóm vi khuẩn này có nhiều tiềm năng như chúng phân bố rộng rãi trong tự nhiên, có tính kháng cao đối với các loài vi sinh vật gây hại và an toàn với các vi sinh vật khác và môi trường. Nghiên cứu của Lee et al (2008) cho thấy Bacillus spp. dịng R33 và R13 có khả năng hạn chế sự phát triển của nấm P. capcisi tới 86,8 và 71%.
Nấm vịng, hay cịn gọi là nấm bẫy mồi có thể biến đổi sợi nấm để tạo thành những cấu trúc đặc biệt có chức năng bẫy giun tròn, động vật nguyên bào, đặc biệt là tuyến trùng. Các loài nấm bắt mồi theo kiểu này thường thuộc các chi Arthrobotrys, Dactylaria, Dactylella, Trichothecium
và Esteya. Các lồi nấm vịng khác nhau có khả năng bắt tuyến trùng khác nhau, nhưng hầu hết chúng đều ít chun hóa đối với đối tượng lồi tuyến trùng mồi, và thơng thường một khi các bẫy được tạo ra hầu hết các dạng tuyến trùng đều bị bẫy bắt. Do tính khơng chun biệt nên phổ tác dụng của nhóm nấm này rộng hơn rất nhiều. Nhóm nấm này thu hút được nhiều sự chú ý do tiềm năng ứng dụng như một tác nhân kiểm soát sinh học tuyến trùng ký sinh thực vật hoặc động vật (Jansson & Persson, 2000; Sanyal, 2000; Masoomeh et al, 2004).
1.2.3. Tình hình nghiên cứu trong nước
1.2.3.1. Nghiên cứu về tình hình dinh dưỡng và thực trạng sử dụng phân bón cho hồ tiêu phân bón cho hồ tiêu
Tình hình nghiên cứu về phân bón cho cây hồ tiêu ở Việt Nam đã được các nhà khoa học nông học và dinh dưỡng cây trồng chú trọng rất nhiều cả trong nước. Những nghiên cứu đó đã đóng góp rất lớn cho nhu cầu sản xuất hồ tiêu trong nước cũng như ngồi nước.
Bón phân là việc làm bổ sung dinh dưỡng thiếu hụt mà đất không cung cấp đủ cho nhu cầu của cây. Do vậy, để bón phân hiệu quả cần xác định được khả năng cung cấp của đất và phải biết yêu cầu của cây ở mỗi giai đoạn sinh trưởng, phát triển khác nhau.
Ở Việc Nam theo nghiên cứu của Tôn Nữ Tuấn Nam (2005) [27], Đỗ Trung Bình (2012), bình quân với năng suất 2 tấn hạt tiêu đen/ha, hàng năm cây tiêu lấy đi từ đất khoảng 70kg N; 16kg P2O5; 42kg K2O; 18kg MgO; 67kg CaO cùng các yếu tố trung vi lượng khác như S; Si; B; Zn; Cu; Mn; Mo... Với nhu cầu dinh dưỡng như vậy, việc bón phân cần phải cung cấp được đầy đủ nhu cầu về dưỡng chất cho cây ở mỗi giai đoạn sinh trưởng và phát triển, phải đảm bảo trả lại đúng cho đất những gì mà cây trồng lấy đi theo sản phẩm và phần dinh dưỡng giúp cây tích lũy để phát triển sinh khối hàng năm nhằm phát huy tối đa hiệu quả của phân bón.
Kết quả điều tra của Nguyễn Thị Tuyết về việc sử dụng phân bón cho hồ tiêu cho thấy các nơng hộ bón phân cho tiêu rất tùy tiện, mất cân đối. Các nghiên cứu về chế độ bón phân cho cây hồ tiêu ở nước ta chưa nhiều. Theo Lương Đức Loan và Nguyễn Thị Thúy (1997) [28], nghiên cứu tác dụng của kali và canxi cho cây hồ tiêu trên đất nâu đỏ bazan đã khẳng định vai trò của các yếu tố này đối với năng suất tiêu. Trên nền N và P2O5 là 100
và 100g/trụ, mức bón kali cho năng suất cao nhất là 120g K2O/trụ, tăng 51% năng suất so với đối chứng khơng bón. Nếu bón phối hợp kali với vơi thì hiệu lực càng rõ hơn. Mức bón 500g vơi + 120 - 240g K2O/gốc năng suất đạt 2,01 - 2,21kg tiêu đen/ha. Hiệu suất 1 kg K2O đạt từ 4,33 - 12,33kg tiêu đen. Theo Lê Đức Niệm (2001) [29], lượng phân bón cho tiêu phụ thuộc vào giống, mật độ khoảng cách trồng. Liều lượng áp dụng 184g N, 108g P2O5, 150g K2O/trụ/năm và bón kèm 10kg phân chuồng + 300g vơi.
Theo Nguyễn An Đệ và Mai Văn Trị (2005) [30], đã đề xuất bón 184g N + 92g P2O5 + 368g K2O kết hợp 5kg phân gà / trụ / năm, đây cũng là liều lượng phân bón khống cao nhất trong các công thức được bố trí trong thí nghiệm.
Tơn Nữ Tuấn Nam (2005) [27], tiến hành trên đất đỏ bazan Tây Nguyên cho thấy để đảm bảo năng suất tiêu vào thời kỳ kinh doanh và đạt hiệu quả kinh tế cao có thể áp dụng liều lượng phân khoáng 300kg N, 150kg P2O5 và 225kg K2O/ha/năm kết hợp với 40m3 phân chuồng. Nếu