Mẫu đất đƣợc lấy ở các vƣờn đại diện cho đất trồng cam ở vùng nghiên cứu ở các độ tuổi khác nhau trong cùng chu kỳ canh tác. Chi tiết các kết quả điều tra thực địa, địa điểm lấy mẫu nghiên cứu đƣợc trình bày trong bảng 2.1 và hình 2.2.
Bảng 2.1: Chú giải địa điểm lấy mẫu đất nghiên cứu
Tuổi vƣờn (năm)
Biện pháp quản lý cỏ dại
Sử dụng phân bón (tấn/ha/năm 2015) Năng suất (tấn/ha) N(*) P2O5(*) K2O(*) Hữu cơ Vôi
1 - 4
Phun thuốc diệt cỏ(1)
0,19±0,01 0,18±0,02 0,12±0,005 2,40±0,5 Không - Để cỏ mọc/cắt cỏ(2)
0,15±0,02 0,21±0,01 0,14±0,008 12,50±0,4 Không -
5 - 8
Phun thuốc diệt cỏ(1)
0,87±0,08 0,78±0,01 0,44±0,007 2,90±0,7 Không 6-18 Để cỏ mọc/cắt cỏ(2)
0,81±0,11 0,61±0,02 0,38±0,010 12,17±0,8 0,7±0,1 12-20
9 - 15
Phun thuốc diệt cỏ(1)
0,50±0,01 0,36±0,01 0,25±0,014 3,00±0,8 Không 15-35 Để cỏ mọc/cắt cỏ(2)
0,33±0,02 0,32±0,02 0,43±0,052 1,80±0,4 Không 30-50
16 -20
Phun thuốc diệt cỏ(1) 0,23±0,09 0,21±0,01 0,12±0,002 Không 1,2±0,2 15-25 Để cỏ mọc/cắt cỏ(2)
0,34±0,01 0,14±0,01 0,28±0,001 12,00±0,9 0,7±0,2 30-40
Các mẫu đất trồng cam đƣợc lấy theo phƣơng pháp hỗn hợp. Tại mỗi vƣờn cam lấy 3 mẫu đất đại diện tại 3 cây cam khác nhau, mỗi cây lấy tại 4 điểm quanh gốc ở vị trí thẳng phƣơng chiếu đứng của mép tán cây. Sau khi gạt bỏ tầng thảm mục và thực vật tầng mặt, dùng khoan lấy đất ở tầng 0 - 30 cm. Trộn đều đất tại 4 mũi khoan, lấy trung bình cho mỗi cây, sau đó trộn đều mẫu trung bình của ba cây cam lại đƣợc một mẫu hỗn hợp đại diện cho vƣờn cam nghiên cứu (Hình 2.3).
Các mẫu đất đƣợc bảo quản trong túi nilon có ghi nhãn gồm kí hiệu mẫu, tên vƣờn và tóm tắt cơ bản đặc điểm cây và vƣờn. Mẫu đƣợc mang về phịng thí nghiệm, các mẫu đất phân tích vi sinh vật đƣợc bảo quản trong ngăn mát tủ lạnh. Các mẫu đất phân tích các chỉ tiêu lý hóa đƣợc nhặt bỏ xác thực vật và đá lẫn, phơi khơ ở nhiệt độ phịng. Sau khi đất khơ, giã nhỏ trong cối sứ, rây qua rây 1 mm rồi bảo quản trong túi nilon để phân tích các chỉ tiêu.
2.3.3. Phương pháp bố trí thí nghiệm đồng ruộng và lấy mẫu đất nghiên cứu
2.3.3.1. Mục đích thí nghiệm
Mục đích của thí nghiệm là nghiên cứu ảnh hƣởng của trồng cây lạc dại che phủ đất đến chất lƣợng đất trồng cam ở huyện Hàm Yên, tỉnh Tun Quang. Từ đó, làm rõ vai trị của cây họ đậu che phủ đất trong cải tạo và bảo vệ chất lƣợng đất trồng cây ăn quả nói riêng và cây thƣờng niên nói chung.
2.3.3.2. Vật liệu thí nghiệm
Cây lạc dại: Lạc dại (Arachis pintoi) là cây họ đậu thuộc loại thân bị, sinh trƣởng vơ hạn, hoa có màu vàng tƣơi, hạt nhỏ (8-12 mm x 4-6 mm), màu nâu nhạt, rễ có nhiều nốt sần có khả năng cố định đạm từ nitơ khí trời rất tốt. Lạc dại dễ trồng, sinh trƣởng, phát triển nhanh, có thể thích ứng với nhiều loại đất từ đất xấu bạc màu, nghèo dinh dƣỡng, đất đồi núi dốc đến đất cát, đất chua mặn ven biển. Đây là lồi cây có thời gian sinh trƣởng khá dài, từ 1 - 5 năm và có khả năng chống xói mịn, khống chế sự phát triển cỏ dại để lại nguồn hữu cơ cho đất và cây trồng. Trồng lạc dại cũng góp phần giảm sâu bệnh, nấm bệnh, tuyến trùng trên diện tích cà phê tái canh và kinh doanh. Cây lạc dại khi ra hoa sẽ thu hút côn trùng đến hút mật và thụ phấn cho hoa, trong đó đa số là cơn trùng có ích [23].
Chế phẩm sinh học EM: Chế phẩm EM là tên viết tắt của cụm từ tiếng Anh
“Effective Microorganisms” nghĩa là vi sinh vật hữu hiệu. Đây là chế phẩm gồm một nhóm các lồi vi sinh vật có ích, trong đó bao gồm vi khuẩn lactic, một số nấm men, xạ khuẩn, vi khuẩn phân giải chất hữu cơ, vi khuẩn chuyển hóa N, P, ...v.v. Chế phẩm EM sử dụng trong thí nghiệm đƣợc Viện Cơng nghệ Sinh học, Đại học Quốc Gia Hà Nội sản xuất từ ngân hàng giống của Viện, có tác dụng cải tạo đất, giúp cây chống chịu bệnh tốt hơn và với giá thành thấp. Chế phẩm EM dùng trong thí nghiệm đƣợc nhân ni 3 ngày trong phịng thí nghiệm ở điều kiện pH mơi trƣờng ni cấy là 5,5 để đảm bảo khả năng thích nghi của vi sinh vật với điều kiện đất thí nghiệm có pHKCl 4,17. Mật độ tế bào là 109 CFU/ml chế phẩm [19].
Chế phẩm sinh học AMF: chứa các bào tử nấm rễ cộng sinh (Glomus spp.) với họ
2.3.3.3. Bố trí thí nghiệm
Thời gian thí nghiệm: Thí nghiệm đƣợc thực hiện trong thời gian từ tháng 9/2016 đến tháng 9/2017 trên đất trồng cam chu kỳ 1 độ tuổi 3-4 tuổi (giai đoạn kiến thiết cơ bản) tại địa điểm xã Phù Lƣu, huyện Hàm Yên, tỉnh Tuyên Quang. Chi tiết đƣợc trình bày ở bảng 7 và hình 2.4.
Bảng 2.2: Mơ tả các cơng thức thí nghiệm TT Tuổi vƣờn
(năm)
Kí hiệu mẫu
Cơng thức thí nghiệm Ghi chú
1 3 - 4 CT0 Phun thuốc diệt cỏ
Hình thức quản lý cỏ dại trƣớc bố trí thí nghiệm: sử dụng thuốc diệt cỏ 2 3 - 4 CT1 Cỏ mọc/cắt cỏ 3 3 - 4 CT2 Lạc dại 4 3 - 4 CT3 Lạc dại + EM 5 3 - 4 CT4 Lạc dại + EM + AMF
Hình 2.4: Địa điểm các cơng thức thí nghiệm tại huyện Hàm Yên, Tuyên Quang
Chế phẩm đƣợc bổ sung vào đất bằng cách tƣới thẳng vào vùng xung quanh gốc cam, từ vị trí sát gốc đến hết đƣờng kính tán. Mỗi gốc cam tƣới 100 ml chế phẩm đã đƣợc hòa tan đều trong 10 lít nƣớc. Thời gian tƣới 3 tháng/lần. Mỗi cơng thức thí nghiệm đƣợc lặp lại 3 lần trên 3 gốc cây cam nghiên cứu. Mẫu đất đƣợc lấy 3 lần, tại
o Đợt 1: lấy mẫu đầu tháng 12 năm 2016.
o Đợt 2: lấy mẫu ở thời điểm cuối tháng 4 năm 2017, sau khi tƣới chế phẩm sinh học 4 tháng. Điều kiện thời tiết nắng hè, mƣa nhiều.
o Đợt 3: lấy mẫu ở thời điểm cuối tháng 8 năm 2017, sau khi tƣới chế phẩm sinh học 8 tháng. Điều kiện thời tiết nắng vừa, ít mƣa.
2.3.4. Phương pháp phân tích trong phịng thí nghiệm
Các chỉ tiêu đánh giá chất lƣợng đất đƣợc tiến hành phân tích trong phịng thí nghiệm Bộ môn Thổ nhƣỡng và Môi trƣờng đất, Khoa Môi trƣờng, Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQGHN.
Các chỉ tiêu vi sinh vật trong đất đƣợc phân tích tại phịng thí nghiệm vi sinh vật đất của Viện Vi sinh và Công nghệ Sinh học - Đại học Quốc gia Hà Nội.
Phương pháp xác định một số chỉ tiêu lý hóa của đất
Bảng 2.3: Phƣơng pháp xác định các chỉ tiêu lý hóa trong đất
TT Chỉ tiêu Phƣơng pháp phân tích
1 Độ ẩm Phƣơng pháp khối lƣợng
2 pHKCl Đất đƣợc chiết rút bằng KCl 1N rồi đo bằng máy đo pH 3 CEC Phƣơng pháp Amoniaxetat (Dung dịch CH3COONH4 pH=7) 4 OM Phƣơng pháp Walkey - Black
5 Nts Phƣơng pháp Kjeldahl (phá mẫu bằng dung dịch H2SO4 và HClO4) 6 K2Ots Phá mẫu bằng dung dịch H2SO4 + HClO4, định lƣợng Kali trong
dung dịch bằng phƣơng pháp quang phổ phát xạ plasma (ICP)
7 P2O5ts Phá mẫu bằng dung dịch H2SO4 + HClO4, sau đó xác định phốt pho theo phƣơng pháp Oniani
8 Ndt Phƣơng pháp Chiurin - Cononova (chiết rút bằng H2SO4 0,5N), xác định hàm lƣợng bằng phƣơng pháp chƣng cất, chuẩn độ. 9 K2Odt Phƣơng pháp Matlova (1934), định lƣợng bằng phƣơng pháp
quang phổ phát xạ plasma (ICP)
10 P2O5dt Phƣơng pháp Oniani, xác định phốtpho bằng phƣơng pháp so màu xanh molipđen trên máy so màu quang điện
Phương pháp xác định chỉ tiêu vi sinh vật đất
Đất để phân tích vi sinh là đất tƣơi đƣợc bảo quản trong tủ lạnh, đã đƣợc xác định độ ẩm để tỉnh toán kết quả về mật độ vi sinh vật đất có trong 1 gam chất khơ.
Bảng 2.4: Môi trƣờng phân lập vi sinh vật từ đất
TT Vi sinh vật Môi trƣờng
1 Vi khuẩn tổng số NA (g/l)
2 Vi khuẩn cố định đạm Fred và Waksman 3 Vi sinh vật phân giải xenlulo ISP4 (g/l)
4 Vi sinh vật phân giải photphat Pikovskaya (PVK) agar (g/l)
2.4. Phương pháp xử lý số liệu
Các kết quả phân tích mẫu đều đƣợc lặp lại từ 3 lần để đảm bảo mức độ chính xác. Sử dụng phƣơng pháp thống kê toán học, xử lý số liệu và vẽ đồ thị trên phần mềm Microsoft Excel để phân tích và đánh giá các kết quả nghiên cứu.
CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
3.1. Ảnh hƣởng của hiện trạng quản lý cỏ dại đến chất lƣợng đất trồng cam ở huyện Hàm Yên, tỉnh Tuyên Quang huyện Hàm Yên, tỉnh Tuyên Quang
3.1.1. Một số tính chất hóa học của đất trồng cam Hàm Yên
Kết quả phân tích một số tính chất hóa học của đất trồng cam ở các hình thức quản lý cỏ dại tại huyện Hàm Yên, tỉnh Tuyên Quang đƣợc trình bày ở bảng 3.1:
Bảng 3.1: Một số tính chất hóa học của đất trồng cam Hàm Yên
TT Tuổi vƣờn (năm) Biện pháp quản lý cỏ dại pHKCl CHC CEC Ca2+ Mg2+ (%) (meq/100g đất) 1 1 - 4 Phun thuốc (*) 3,79±0,2 2,51±0,02 10,33±0,04 1,45±0,1 1,85±0,1 Để cỏ (**) 4,45±0,4 3,28±0,02 12,00±0,25 2,33±0,2 3,45±0,1 2 5 - 8 Phun thuốc (*) 3,96±0,2 2,71±0,02 11,25±0,18 3,77±0,1 1,53±0,2 Để cỏ (**) 4,06 ±0,2 3,32±0,03 12,25±0,14 4,33±0,1 2,55±0,1 3 9 - 15 Phun thuốc (*) 3,50±0,1 3,00±0,01 11,50±0,31 1,28±0,1 1,60±0,1 Để cỏ (**) 3,62±0,2 3,54±0,06 13,30±0,12 2,25±0,3 1,50±0,1 4 16 - 20 Phun thuốc (*) 3,55±0,3 2,18±0,14 13,12±0,17 2,20±0,1 1,70±0,1 Để cỏ (**) 3,94±0,1 3,42±0,04 15,50±0,12 3,20±0,3 4,60±0,4
Ghi chú: (*). Phun thuốc diệt cỏ (**). Để cỏ mọc tự nhiên/Cắt cỏ 1-2 lần/năm 3.1.1.1. Độ chua của đất
Độ chua của đất có ý nghĩa quan trọng với sự phát triển của cây cam. Theo Đỗ Đình Ca (2015), đất có pH dao động từ 5,5 - 6,5 thì sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho sự phát triển của cây cam [4]. Từ hình 3.1 cho thấy đất ở khu vực nghiên cứu có phản ứng từ chua đến rất chua, pH dao động trong khoảng từ 3,5 đến 4,45, trong đó pH thấp nhất ở vƣờn 9-15 tuổi, có phun thuốc diệt cỏ và cao nhất ở vƣờn 1-4 tuổi, để cỏ mọc tự nhiên/cắt cỏ. Ở tất cả các vƣờn nghiên cứu, pH đều thấp hơn tƣơng đối so với điều kiện thích hợp để cây cam phát triển thuận lợi (trong khoảng 5,5-6,5). Điều này có thể giải thích là do đặc điểm phát sinh học đất đỏ nhiệt đới có q trình rửa trơi mạnh các kim loại kiềm, kiềm thổ, tích lũy lại sắt nhơm, kết hợp với việc bố sung ít vơi nhƣng lại lạm dụng phân bón hóa học qua các chu kỳ canh tác khiến cho đất bị chua. Việc sử dụng phân khống khơng hợp lý, đặc biệt là phân nitơ và phân lân cũng là nguyên nhân khác góp phần làm đất bị chua hóa. Theo Dogo và cộng sự (1994) [44], khi sử
dụng quá nhiều phân khoáng trong một thời gian dài liên tục làm cho đất bị axit hóa. Kết quả trong nghiên cứu này cũng tƣơng tự nhƣ nghiên cứu của Cao Việt Hà và Lê Thanh Tùng (2010) [12] tại vùng trồng cam Hàm Yên, Trần Thị Tuyết Thu và cộng sự (2015) [24] ở Cao Phong, Hịa Bình và Vũ Văn Hiếu cùng cộng sự (2015) tại Bắc Quang, Hà Giang [15].
Hình 3.1: Độ chua của đất trồng cam Hàm Yên
So sánh giữa các đối tƣợng nghiên cứu, tất cả các vƣờn khơng phun thuốc diệt cỏ đều có pH cao hơn so với các vƣờn có phun thuốc diệt cỏ. Độ chua giữa các vƣờn cùng tuổi dao động từ 0,12 đến 0,66. Việc giữ lại thảm thực vật che phủ thay vì sử dụng thuốc diệt cỏ sẽ giúp cho hàm lƣợng chất hữu cơ tổng số tăng. Từ đó duy trì đƣợc độ ẩm, tăng khả năng đệm của đất góp phần làm pH của đất cao hơn.
Kết quả thí nghiệm đã cho thấy vai trị của quản lý cỏ dại trong việc ổn định pH đất. Việc giữ lại thảm phủ thực vật thay vì phun thuốc diệt cỏ sẽ giúp cho pH của đất cao hơn, từ đó tiết kiệm đƣợc chi phí và cơng sức bón vơi cải tạo độ chua của đất, đồng thời nâng cao năng suất và chất lƣợng cam nhờ đƣa pH gần hơn với khoảng pH tối ƣu cho sinh trƣởng của cây cam (5,5 - 6,5)
3.79 3.96 3.5 3.55 4.45 4.06 3.62 3.94 0 1 2 3 4 5 6
1-4 tuổi 5-8 tuổi 9-15 tuổi 16-20 tuổi
3.1.1.2. Hàm lượng chất hữu cơ trong đất
Chất hữu cơ có vai trị quan trọng chi phối các đặc tính của đất, đồng thời ảnh hƣởng rất lớn đến quá trình sinh trƣởng, phát triển của cây trồng. Chất hữu cơ trong đất có đƣợc là do tàn tích sinh vật, mà chủ yến là thực vật cung cấp vào đất. Ngoài nguồn chất hữu cơ tự nhiên, cịn có chất hữu cơ do con ngƣời cung cấp bằng cách bón các loại phân hữu cơ. Loại phân hữu cơ chủ yếu sử dụng trong canh tác của các vƣờn lấy mẫu nghiên cứu là phân trâu. Kết quả phân tích hàm lƣợng chất hữu cơ trong đất đƣợc trình bày tại hình 3.2.
Hình 3.2: Hàm lƣợng chất hữu cơ trong đất trồng cam Hàm Yên
Sự khác biệt về hàm lƣợng chất hữu cơ trong đất giữa các vƣờn có cùng độ tuổi nhƣng hình thức quản lý cỏ dại khác nhau đƣợc trình bày ở bảng 3.1 và hình 3.2. Nhìn chung, hàm lƣợng chất hữu cơ tổng số trong đất trồng cam ở Hàm Yên đảm bảo cho sự phát triển của cây cam và có sự cải thiện so với thời điểm năm 2010 (đánh giá theo nghiên cứu của Cao Việt Hà và Lê Thanh Tùng (2010) [12] tại vùng trồng cam Hàm Yên). Tuy nhiên các kết quả CHC tại khu vực nghiên cứu thấp hơn so với chất lƣợng đất trồng cam Sành tại Bắc Quang, Hà Giang (theo nghiên cứu của Vũ Văn Hiếu và cộng sự năm 2015) [15]. Tất cả các vƣờn sử dụng thuốc diệt cỏ đều có hàm lƣợng chất hữu cơ thấp hơn tƣơng đối so với các vùng cùng tuổi tƣơng ứng không sử dụng thuốc diệt cỏ. Chêch lệch lớn nhất tại vƣờn 16-20 tuổi là 1,24%. Chênh lệch thấp nhất tại vƣờn 9-15 tuổi là 0,54%. Còn lại tại vƣờn 1-4 tuổi độ chênh lệch là 0,77% và vƣờn 5-8 tuổi là 0,61%. 2.51 2.71 3.00 2.18 3.28 3.32 3.54 3.42 0 1 2 3 4
1-4 tuổi 5-8 tuổi 9-15 tuổi 16-20 tuổi
(%)
Nguyên nhân do việc giữ lại thảm thực vật của các vƣờn không sử dụng thuốc diệt cỏ, giúp hạn chế lƣợng chất hữu cơ mất đi do xói mịn rửa trơi, giữ đƣợc độ ẩm đất làm chậm q trình khống hóa các bon đất, đồng thời sinh khối sinh vật đất cũng đƣợc duy trì vào bảo vệ tốt hơn. Theo Greenland và cộng sự (1992) [46] cho rằng hàm lƣợng chất hữu cơ tổng số (OM%) trong đất thấp hơn 2% thì các đồn lạp đất đƣợc coi là không bền vững, ổn định ở mức OM 2-2,5% và rảnh ổn định khi OM > 2,5%.
Ngồi việc giữ độ ẩm, chống xói mịn rửa trơi, thảm thực vật đƣợc duy trì sẽ cung cấp lƣợng tàn dƣ thực vật lâu dài và liên tục vào đất, là nguồn bổ sung hữu cơ quan trọng cho đất. Theo Morton và Probest (2003) [53], việc sử dụng thuốc diệt cỏ đã làm ảnh hƣởng xấu đến cấu trúc đất, vì thuốc diệt cỏ đã làm mất đi lƣợng lớn nguồn cung cấp hữu cơ từ cỏ dại.
Kết quả phân tích đã chỉ ra sự khác biệt của 2 biện pháp canh tác không sử dụng thuốc diệt cỏ và sử dụng thuốc diệt cỏ. Biện pháp không sử dụng thuốc diệt cỏ là tối ƣu hơn với việc giữ lại đƣợc lớp che phủ thực vật, rất quan trọng trong bảo vệ chất lƣợng đất. Từ đó, giúp giảm đƣợc lƣợng phân hữu cơ sử dụng và giảm đƣợc chi phí, cơng sức trong q trình canh tác của ngƣời nông dân. Một minh chứng cụ thể là các vƣờn canh tác cam lâu năm với biện pháp để cỏ mọc và thực hiện cắt cỏ một đến hai lần trong năm đã cho thời gian thu hoạch dài hơn và duy trì đƣợc ổn định năng suất quả thu hoạch qua các năm, đồng thời tăng năng suất cam thu hoạch so với các vƣờn thƣờng xuyên phun thuốc diệt cỏ (Bảng 2.1).
3.1.1.3. Dung tích trao đổi cation của đất