2.3.1. Khái niệm về đất sản xuất nông nghiệp
2.3.1.1. Khái niệm
Đất nông nghiệp đôi khi còn gọi là đất canh tác hay đất trồng trọt là những vùng đất, khu vực thích hợp cho sản xuất, canh tác nông nghiệp, bao gồm cả trồng trọt và chăn nuôi. Đây là một trong những nguồn lực chính trong nông nghiệp.
2.3.1.2. Phân loại
- Việc phân loại tiêu chuẩn theo FAO - Tổ chức Nông lương của Liên Hiệp Quốc thì phân chia đất nông nghiệp vào các thành phần sau đây:
+ Đất canh tác như đất trồng cây hàng năm, chẳng hạn như ngũ cốc, bông, khoai tây, rau, dưa hấu, loại hình này cũng bao gồm cả đất sử dụng được trong nông nghiệp nhưng tạm thời bỏ hoang (đất hoang hóa, đất thoái hóa).
+ Đất trồng cây lâu năm ví dụ như trồng cây ăn quả.
Tùy thuộc vào việc sử dụng hệ thống tưới tiêu nhân tạo, đất nông nghiệp được chia thành đất có tưới tiêu và không tưới tiêu (thường xuyên). Ở các nước đang khô hạn và bán khô hạn đất nông nghiệp thường được giới hạn trong phạm vi đất tưới tiêu.
- Tại Việt Nam:
Đất nông nghiệp được định nghĩa là đất sử dụng vào mục đích sản xuất, nghiên cứu, thí nghiệm về nông nghiệp, lâm nghiệp, nuôi trồng thuỷ sản, làm muối và mục đích bảo vệ, phát triển rừng. Đất nông nghiệp bao gồm đất sản xuất nông nghiệp, đất lâm nghiệp, đất nuôi trồng thuỷ sản, đất làm muối và đất nông nghiệp khác.
Theo Điều 10, luật Đất đai 2013 quy định về việc phân loại đất, căn cứ vào mục đích sử dụng, đất nông nghiệp bao gồm các loại sau:
+ Đất sản xuất nông nghiệp: Là đất nông nghiệp sử dụng vào mục đích sản xuất nông nghiệp. Bao gồm đất trồng cây hàng năm và đất trồng cây lâu năm.
+ Đất lâm nghiệp: Là đất có rừng tự nhiên hoặc có rừng trồng, đất khoanh nuôi phục hồi rừng (đất đã giao, cho thuê để khoanh nuôi, bảo vệ nhằm phục hồi rừng bằng hình thức tự nhiên là chính), đất để trồng rừng mới (đất đã giao, cho thuê để trồng rừng và đất có cây rừng mới trồng chưa đạt tiêu chuẩn rừng). Theo loại rừng lâm nghiệp bao gồm: đất rừng sản xuất, đất rừng phòng hộ, đất rừng đặc dụng.
+ Đất nuôi trồng thuỷ sản: Là đất được sử dụng chuyên vào mục đích nuôi, trồng thuỷ sản, bao gồm đất nuôi trồng nước lợ, mặn và đất chuyên nuôi trồng nước ngọt.
+ Đất làm muối: Là đất các ruộng để sử dụng vào mục đích sản xuất muối. + Đất nông nghiệp khác: Là đất tại nông thôn sử dụng để xây dựng nhà kính (vườn ươm) và các loại nhà khác phục vụ mục đích trồng trọt, kể cả các hình thức trồng trọt không trực tiếp trên đất, xây dựng chuồng trại chăn nuôi gia súc, gia cầm và các loại động vật khác được pháp luật cho phép, đất để xây dựng trạm, trại nghiên cứu thí nghiệm nông nghiệp, lâm nghiệp, diêm nghiệp, thủy sản, xây dựng cơ sở ươm tạo cây giống, con giống, xây dựng nhà kho, nhà của hộ gia đình, cá nhân để chứa nông sản, thuốc bảo vệ thực vật, phân bón, máy móc, công cụ sản xuất nông nghiệp.
Hình 2.1. Biểu đồ diện tích các nhóm đất sử dụng tại Việt Nam năm 2015
Theo dữ liệu của Tổng cục thống kê năm 2015, tổng diện tích tự nhiên của cả nước là 33.123.077 ha, trong đó 31.000.035 ha đất đã được sử dụng vào các mục đích nông nghiệp và phi nông nghiệp, chiếm 93,59% tổng diện tích tự nhiên; còn 2.123.042 ha đất chưa được sử dụng vào các mục đích, chiếm 6,41% tổng diện tích tự nhiên. Trong đó, nhóm đất nông nghiệp có diện tích là 27.302.206 ha, chiếm 82,43% tổng diện tích tự nhiên và chiếm 87,07% tổng diện tích đất đã sử dụng của nước ta.
2.3.2. Thành phần dinh dưỡng trong đất và ảnh hưởng đến chất lượng rau
2.3.2.1. Đặc điểm đất trồng rau
Cây rau có yêu cầu nghiêm ngặt đối với đất trồng, chọn đất trồng là khâu quan trọng quyết định đến năng suất, chất lượng sản phẩm và hiệu quả của sản xuất rau. Đất thích hợp cho sản xuất rau là đất thịt pha cát, đất thịt nhẹ, đất thịt trung bình, đất phù sa ven sông. Đất trồng canh tác dầy từ 20 – 40 cm; thành phần cấp hạt gồm: cát khoảng 50 – 60%, sét khoảng 25 – 40%. Đất phải có tính chất vật lý, hóa học tốt: tơi xốp, giàu mùn, có khả năng giữa nước, giữ phân tốt, có pH từ ít chua đến trung tính. Tuy nhiên, mỗi loại rau có yêu cầu khác nhau đối với đất trồng, ví dụ rau ăn rễ củ yêu cầu đất pha cát, đất phù sa cen sông, trên những loại đất này loại rễ củ sẽ cho năng suất cao, chất lượng sản phẩm tốt, còn các loại rau ăn quả còn lại thích hợp trên đất có thành phần cơ giới nặng hơn (Nguyễn Như Hà, 2006).
2.3.2.2. Thành phần cơ bản của môi trường đất
Môi trường đất bao gồm: thành phần thể rắn, thành phần thể lỏng, thành phần sinh học, thành phần không khí (Lê Văn Khoa và cs., 2010).
- Thành phần thể rắn của môi trường đất bao gồm các chất vô cơ, hữu cơ và phức hợp hữu cơ – vô cơ:
+ Thành phần vô cơ: là những nguyên tố chủ yếu trong các khoáng, chất hữu cơ của đất. Nguồn gốc của chúng là các đá, khoáng và các sinh vật tạo thành đất. Bao gồm các nguyên tố đa lượng, các nguyên tố vi lượng và các chất phóng xạ.
Các nguyên tố đa lượng: các nguyên tố đa lượng cần thiết cho đời sống cây trồng là H, C, O , N , K, Ca, Mg, P, S, Na. Cây trồng có nhu cầu lớn đối với các nguyên tố này, hàm lượng của chúng trong cây trồng có thể từ 0,1 đến vài chục phần trăm khối lượng chất khô. Cacbon, hydro, oxy chiếm 96% khối lượng
chất hữu cơ, được cây trồng hấp thụ từ CO2, H2O. Còn các nguyên tố đa lượng khác được cây trồng hấp thụ từ đất do quá trình dinh dưỡng rễ.
Bảng 2.5. Các nguyên tố cần thiết cho cây trồng
Nguyên tố hóa học Dạng dễ tiêu
cho cây trồng (% khối lượng chất khô) Hàm lượng trong cây
Các nguyên tố đa lượng H C O N K Ca Mg P S H2O CO2 O2, CO2, H2O NO3 - , NH4+ K+ Ca2+ Mg2+ H2PO4-, HPO4- SO42- 6 45 45 1,5 1,0 0,5 0,2 0,2 0,1 Các nguyên tố vi lượng Cl Fe B Mn Zn Cu Mo Cl- Fe2+, Fe3+ BO33-, B4Cl72- Mn2+ Zn2+ Cu2+ Mo22- 0,01 0,01 0,002 0,005 0,002 0,006 0,00001
Nguồn: Lê Văn Khoa và cs. (2010)
Các nguyên tố vi lượng: nhu cầu của cây trồng đối với các nguyên tố Mn, Zn, Cu, B, Mo,... rất nhỏ và hàm lượng của các nguyên tố trong tự nhiên cũng rất nhỏ. Nhưng các nguyên tố này lại có vai trò quan trọng trong đời sống của cây trồng. Các nguyên tố vi lượng đa phần là các kim loại nặng. Các nghiên cứu đã chỉ ra có 1/3 trong tổng số các enzim có chứa kim loại cũng có sự tham gia của các kim loại nặng Cu, Zn, Pb, Hg, As, Cr (Lê Huy Bá, 2008).
Các nguyên tố phóng xạ: trong đất tồn tại các nguyên tố phóng xạ (U238, Ra226,...), các đồng vị của các nguyên tố hóa học thông thường (K40, Zn96,...).
+ Thành phần hữu cơ của đất: chất hữu cơ trong đất được xem là thành phần không sống của phân thức hữu cơ đất. Mặc dù chất hữu cơ trong đất, trong hầu hết các trường hợp chỉ chiếm một phần nhỏ trong tổng thành phần chất rắn nhưng nó là chỉ tiêu về độ phì và ảnh hưởng đến nhiều tính chất đất, khả năng cung cấp chất dinh dương cho cây trồng. Chất hữu cơ là nguồn cung cấp chất dinh dưỡng và năng lượng chủ yếu trong hệ sinh thái đất.
- Thành phần thể lỏng của đất: Nước ở trong đất gọi là dung dịch đất. Dung dịch đất được xem là thể lỏng của đất, trong đó chứa các muối hòa tan, hợp chất hữu cơ khoáng và chất hữu cơ hòa tan vào.
- Thành phần sinh học:
+ Vi sinh vật: các vi sinh vật trong đất có khối lượng nhỏ nhưng số lượng lớn, đa dạng và phân chia thành vi sinh vật dưỡng quang, vi sinh vật hóa dưỡng, bao gồm vi khuẩn, xạ khuẩn, nấm.
+ Động vật đất: trong đất có nhiều nhóm động vật sinh sống, từ các động vật nguyên sinh nhỏ bé mà cơ thể đơn bào như trùng roi Euglena đến các động vật bậc cao như nhím, chuột. Hầu hết các loài động vật đều đóng vai trò quan trọng trong việc chuyển hóa vật chất làm giàu chất hữu cơ cho đất. Điển hình trong nhóm các loài động vật đất là giun đất (Lê Văn Khoa và cs., 2010).
- Thành phần khí của môi trường đất: Không khí đất chiếm lỗ hổng không có nước. Bởi vậy, hàm lượng không khí phụ thuộc vào tổng độ hổng và độ ẩm. Sự phụ thuộc đó trước hết gây nên do kiểu đất, trạng thái, cấu trúc và mức độ thuần thục của đất.
2.3.2.3. Ảnh hưởng của các thành phần đến sinh trưởng và chất lượng cây rau
- Thành phần chất thể rắn:
+ Nguyên tố đa lượng: các nguyên tố đa lượng rất cần cho sự phát triển của cây trồng nhưng khi các chất tồn tại ở nồng độ không thích hợp sẽ gây cản trở quá trình sinh trưởng.
Kali là yếu tố cần thiết trong quá trình quang hóa, tổng hợp các chất gluxit, đẩy mạnh việc tích lũy các hợp chất này vào các bộ phận của cây rau (củ, quả,...). Cây rau thiếu kali sinh trưởng và phát triển kém, giảm sức chống chịu với các điều kiện bất lợi và sâu bệnh hại (Nguyễn Như Hà, 2006).
+ Nguyên tố vi lượng: trong đất, các nguyên tố vi lượng tồn tại ở dạng vô cơ và hữu cơ, có ý nghĩa dinh dưỡng khác nhau đối với cây trồng. Ở dạng vô cơ, các nguyên tố vi lượng có thể tồn tại trong thành phần khoáng vật, hấp thu trên bề mặt keo đất hay hòa tan trong dung dịch đất. Trong các dạng vô cơ, các dạng vi lượng hấp thu trên bề mặt keo đất và hòa tan trong dung dịch là các dạng cây dễ sử dụng nhưng rất ít (Lê Bích Đào và cs., 2010). Ở dạng hữu cơ, nguyên tố vi lượng có thể nằm trong các phức chất hữu cơ đơn giản cây có thể hút trực tiếp còn trong các chất hữu cơ phức tạp cây không sử dụng được. Dạng hợp chất phức chelat của nhiều nguyên tố vi lượng với chất hữu cơ (đặc
biệt là mùn) được sử dụng như phân bón. Phân bón vi lượng ở múc độ vừa phải làm tăng năng suất chất lượng cây trồng. Tuy nhiên, rau có nhu cầu sử dụng các phân vi lượng thường cao do các loại rau thường mẫn cảm cao đối với các nguyên tố vi lượng.
Rau thiếu Bo có hiện tượng: hoa tận cùng bị chết, lá dày bị mỏng đi, đôi khi là bị nhạt màu. Thiếu Bo thường thấy ở các loại rau ăn rễ, củ.
Rau thiếu mangan (Mn) bị bệnh vàng lá, tỉ lệ đậu hoa quả thấp. Rau thiếu đồng (Cu) mầm rau bị chết sau khi mọc.
- Thành phần chất lỏng (dung dịch đất): Có tác dụng hòa tan các chất hữu
cơ khoáng và chất khí, cung cấp thêm dinh dưỡng cho cây trồng; nồng độ dung dịch đất có ảnh hưởng đến sự hút dinh dưỡng của cây trồng, phản ứng của dung dịch đất ảnh hưởng đến hoạt động của các vi sinh vật đất, các đặc tính lý – hóa của đất,...
- Thành phần sinh học: trong đất có chứa nhiều nhóm sinh vật khác nhau
bao gồm các động vật, thực vật và vi sinh vật. Các nhóm sinh vật này sống trong đất, tương tác lẫn nhau trong mối quan hệ phức tạp mà điển hình là 4 hình thức: cộng sinh, hỗ sinh, ký sinh - vật chủ, đối kháng (Lê Văn Khoa, 2010).
- Thành phần không khí: các khí O2, CO2,... có trong đất tham gia vào
các quá trình quang hợp, hô hấp, các phản ứng trong đất và nhất là các phản ứng hòa tan.
2.3.3. Hệ giun đất trong môi trường đất
2.3.3.1. Khái niệm giun đất
Theo bách khoa toàn thư mở Wikipedia thì “Giun đất”là tên thông thường của các thành viên lớn nhất của phân lớp Oligochaeta trong ngành Annelida. Giun đất thường sống ở những khu vực đất ẩm ướt có nhiều mùn hữu cơ, theo vị trí cư trú, ta thấy có loài chuyên sống ở lớp đất mặt, có loài sống sâu dưới đất và có loài sống lưng chừng giữa những loài trên. Chúng có vai trò to lớn đối với ngành nông nghiệp do chúng làm đất tơi xốp và tăng độ phì nhiêu của đất. Giun đất còn là thức ăn cho gia súc và gia cầm.
Giun yêu cầu đất có độ ẩm phù hợp, giàu thức ăn, pH trung tính hoặc ít chua. Khi đất có pH nhỏ hơn 4,5 giun đất phát triển rất kém. Trong đất đồng cỏ vùng ôn đới khối lượng giun đất có thể lên 1000- 4000 kg/ ha. Ngược lại ở đất trồng trọt chỉ đạt 50- 500 kg/ ha (Bùi Thị Nga, 2000).
2.3.3.2. Vai trò của giun đất đối với kết cấu đất và sự phát triển của cây trồng Trong số các động vật có lợi cho đất trồng thì giun đất là loài điển hình. Ở những vùng thích hợp, mật độ của giun đất có thể lên tới hàng trăm cá thể trên 1m2. Chúng dùng lá, rễ cây hoai mục làm thức ăn, dọn sạch lá cây, rác rưởi tồn đọng trong đất đồng thời thải ra một lượng lớn chất thải, trong đó có đầy đủ các hợp chất N, P, K cung cấp dinh dưỡng cho cây trồng. Khi giun ăn trong đất, các chất hữu cơ cũng như vô cơ được trộn đều trong bộ tiêu hoá của chúng. Qua đó đất có một hỗn hợp cân bằng giữa chất đất sét và chất mùn cũng như nước, không khí và chất dinh dưỡng.
Ngoài ra giun còn đóng một vai trò khác nữa trong lúc ăn. Giun là loại diệt vi sinh vật gây bệnh rất hữu hiệu. Khi ăn lá cây chúng ăn và tiêu hoá luôn những mầm nấm mốc. Phân của chúng là môi trường tốt để các loại vi sinh hữu ích phát triển. Các loại này tạo ra chất kháng sinh có thể ngăn chặn các loại vi sinh vât gây hại cho cây trồng (Tác dụng của loài giun đất trong đất nông nghiệp, 2017).
Theo Lê Văn Khoa (2007) giun đất giúp thuyên chuyển các sản phẩm thực vật từ trên mặt đất xuống lớp đất sâu, đào hang làm cho đất thoáng, tạo điều kiện cho các sinh vật và động vật không xương sống khác hoạt động, đẩy nhanh quá trình tạo mùn và khoáng hóa các chất hữu cơ thành các chất dinh dưỡng khoáng nuôi sống cây trồng.
Theo số liệu của C.A. Edwards and J. R. Lofty (1972) cho biết phân giun đất chứa 53,9ppm photpho, 49,0ppm đạm amon, 1,52% mùn, 0,151% đạm tổng số và 23,7% canxi oxit. Như vậy có thể cho rằng phân giun đất là một loại phân bón tổng hợp. Đáng chú ý là nguồn phân bón này được giun bón cho đất hằng năm với số lượng lớn.
2.3.4. Hệ thống vi sinh vật trong môi trường đất và vai trò của chúng đối với cây trồng
2.3.4.1. Khái niệm
Theo bách khoa toàn thư mở Wikipedia: Vi sinh vật là những sinh vật đơn bào hoặc đa bào nhân sơ hoặc nhân thực có kích thước rất nhỏ, không quan sát được bằng mắt thường mà phải sử dụng kính hiển vi. Thuật ngữ vi sinh vật không tương đương với bất kỳ đơn vị phân loại nào trong phân loại khoa học.
Nó bao gồm cả virus, vi khuẩn (bao gồm cả cổ khuẩn), nấm, tảo, nguyên sinh động vật.
Vi sinh vật là những sinh vật có kích thước bé không quan sát được bằng mắt thường mà phải dùng kính hiển vi mới nhìn thấy. Những cơ thể nhỏ bé này có thể chưa phải là tế bào (virus), là tế bào nhưng chưa có nhân thật
(Prokaryota)- nhân nguyên sinh như vi khuẩn hay có nhân (Eukaryota) như sinh
vật bậc cao của vi nấm. Kích thước của vi sinh vật thường được đo bằng micromet (µm) hay bằng nanomet (nm) (1nm= 10-3µm = 10-6mm).
Có khả năng hấp thu và chuyển hóa mạnh vật chất do bề mặt tiếp xúc lớn (từ mọi phía của tế bào). Chúng có thể hấp thu được khối lượng lớn hơn hàng ngàn lần trọng lượng cơ thể.
Có khả thích ứng cao với môi trường và dễ biến dị. Đây sẽ là cản trở trong quá trình chọn lọc hoặc và duy trì một giống vi sinh vật.
Sinh trưởng và phát triển nhanh. Nhiều loài cứ 20 phút thì một tế bào