4.1a Một số chỉ tiêu khí hậu tại huyện Bát Xát tỉnh Lào Cai
4.8. Một số tính chất lý, hóa học của đất vùng nghiên cứu
Độ sâu tầng đất pHH2O pHKCl OC N P2O5 K2O P2O5 K2O
% mg/100g 0-20cm 5,84 4,84 1,33 0,12 0,15 0,90 3,02 8,37 20-50cm 5,75 5,19 0,61 0,06 0,13 0,81 2,97 8,34 50-120cm 5,75 5,07 0,50 0,05 0,13 0,99 3,01 7,20 Độ sâu tầng đất Ca Mg Na K Al3+ CEC TPCG (%) ldl/100g Sét limon cát 0-20cm 2,51 1,24 0,07 0,08 0,05 10,2 22,3 40,2 37,5 20-50cm 1,94 1,17 0,09 0,07 0,05 10,2 38,0 36,8 25,2 50-120cm 1,43 0,81 0,06 0,04 0,09 9,8 33,8 34,2 32,0
Hình 4.1. Phẫu diện đất trồng ngơ tại xã Quang Kim, huyện Bát Xát, tỉnh Lào Cai
Ðịa điểm đào phẫu diện đất: Xã Quang Kim, huyện Bát Xát. 22o 29’ 55’ B, 103o 54’ 11’ Đ.
Độ sâu tầng đất 0 - 20 cm: màu nâu vàng; cát pha; hơi chặt; nhiều rễ cây; rời rạc; chuyển lớp rõ về màu sắc.
Độ sâu tầng đất 20 - 50 cm: màu nâu vàng; cát pha; ẩm; chặt; hạt thạch anh nhỏ (khoảng 20 %); cịn ít rễ cây; chuyển lớp từ từ về màu sắc.
Độ sâu tầng đất 50 - 120 cm: màu nâu vàng tươi; cát pha limon; ẩm; chặt; hạt thạch anh nhỏ 30 - 50 %; cấu trúc rời rạc; cịn ít rễ cây.
Một số nhận xét đƣợc rút ra từ kết quả điều tra hiện trạng sản xuất ngô tại Bát Xát Lào Cai
Qua kết quả điều tra cho thấy hiện nay trên 90% người dân trồng ngô tại huyện Bát Xát đã thay thế giống ngô địa phương bằng giống ngô lai nhằm tăng năng suất ngơ trong q trình canh tác. Tuy nhiên năng suất của ngơ cịn thấp mới đạt 36,94 tạ/ha năm 2016.
Giống ngô trồng chủ yếu là giống ngô lai NK66, thường trồng vào tháng 3 đến tháng 4, phân bón cho ngơ chủ yếu là NPK 5:10:3, trong đó 100% số hộ bón lót, 28% - 57% số hộ sử dụng phân đạm, kali, phân hỗn hợp NPK 5:10:3 để bón thúc lúc cây được 5 - 7 lá, lượng bón theo khả năng của gia đình, số hộ cịn lại khơng bón phân, họ cho rằng cây ngơ hút dinh dưỡng có sẵn trong đất.
Để thu được năng suất ngô cao từ 41 tạ/ha trở lên, người dẫn đã bón tổng lượng phân bón N, P, K bón là 281,3 kg/ha, tổng lượng phân tương ứng với khuyến cáo của bộ Nông nghiệp và Phát triển nơng thơn bón cho ngơ NK66 là 280 kg/ha nhưng năng suất ngô người dân thu được thấp. Do vậy, cần phải sử dụng loại phân viên nhả chậm và xác định kỹ thuật bón phù hợp, cân đối dinh dưỡng, tiết kiệm lao động, hiệu quả cao trên vùng đất vàng đỏ, không chủ động tưới tại Lào Cai.
4.2. NGHIÊN CỨU SỰ DI ĐỘNG CỦA ĐẠM CỦA PHÂN VIÊN NHẢ CHẬM KHI BÓN VÀO ĐẤT ĐỎ VÀNG LÀO CAI CHẬM KHI BÓN VÀO ĐẤT ĐỎ VÀNG LÀO CAI
4.2.1. Nghiên cứu mô phỏng rửa trơi đạm hịa tan theo chiều sâu của đất có độ ẩm khác nhau bằng mơ hình Hydrus-2D độ ẩm khác nhau bằng mơ hình Hydrus-2D
4.2.1.1. Sự biến thiên hàm lượng nước
Hàm lượng nước được đo hàng ngày ở độ sâu 10cm và 30cm và được mô phỏng bằng phần mềm HYDRUS 2D (Hình 4.2 a,b). Hàm lượng nước được đo ở độ sâu 10cm dao động mạnh trong thời gian 8 ngày cịn hàm lượng nước ở vị trí đo 30cm dao động mạnh trong 4 ngày đo đầu tiên sau đó mức độ dao động giảm thấp và ổn định từ ngày 11 trở đi. Tuy nhiên, cả hai vị trí đo hàm lượng nước đều có diễn biến tương tự. Hàm lượng nước trung bình là 0,2cm3
/cm3. Đây là hàm lượng nước thích hợp với vùng rễ cây. Tuy nhiên hàm lượng nước mô phỏng thấp hơn so với hàm lượng nước đo được trong giai đoạn đầu, nhưng ở giai đoạn sau sự khác nhau này rất thấp ở cả hai vị trí đo. Sự chênh lệch cao là do bốc hơi của đất, dòng chảy ưu tiên, giả thuyết về đường biên dòng chảy gây nên sự sai khác giữa giá trị đo thực và giá trị mô phỏng. Sự sai khác giữa giá trị hàm lượng nước đo được và giá trị mô phỏng cũng thấy tương tự như nghiên cứu diễn biến hàm lượng nước trong đất vùng trồng cây ăn quả (Skaggs et al., 2010). Trong
trường hợp tưới luân phiên bão hoà và ẩm ở cột đất C2 trên cơ sở xem xét cả trường hợp bão hòa và ẩm ln phiên, kết quả của mơ hình cho thấy có khả năng sử dụng mơ hình để mơ phỏng sự biến thiên của hàm lượng nước trong đất.
(MP: Mơ phỏng; TN: Thí nghiệm)
Hình 4.2a. Sự biến thiên hàm lƣợng nƣớc theo thí nghiệm và mơ phỏng ở cột đất bão hòa C1, độ sâu nghiên cứu 10cm
(MP: Mơ phỏng; TN: Thí nghiệm)
Hình 4.2b. Sự biến thiên hàm lƣợng nƣớc theo thí nghiệm và mơ phỏng ở cột đất bão hòa C1, độ sâu nghiên cứu 30cm
4.2.1.2. Động thái phân bố đạm
So sánh số liệu đo hàng ngày và số liệu mô phỏng nồng độ amon và nitrat được biểu diễn ở Hình 4.3 (a) và (b) ở độ sâu 15cm, 30cm và 50cm cho thấy mơ hình có số liệu mơ phỏng cao hơn ở độ sâu đất 15cm trong khi ở 2 độ sâu cịn lại có sự tương đồng rất cao giữa số liệu đo và số liệu mô phỏng ngoại trừ một số điểm, đặc biệt là ở độ sâu 50cm.
Đối với nitrat số liệu mô phỏng của mơ hình có sự tương đồng cao với các số liệu thí nghiệm, chỉ có một số chênh lệch nhỏ ở độ sâu 15cm. Mơ hình có trị số nồng độ nitrat thấp hơn ở độ sâu 30cm và 50cm so với độ sâu 15cm. Nghiên cứu của Skagg et al. (2010) cũng cho kết quả tương tự. Sự chênh lệch giữa số
liệu đo và số liệu mơ phỏng có thể do mẫu đất lấy khơng đồng nhất, phương pháp lấy mẫu có thể chưa đại diện, chọn dịng chảy ưu tiên phù hợp với đặc tính của đất, sự sai khác về hàm lượng độ ẩm đất, tất cả những điều này ảnh hưởng đến sự phân tán của đạm nitrat. Mặt khác mơ hình chỉ xem xét những phản ứng nitrat và hấp thụ trong đất, q trình khống hóa, cố định đạm thơng qua việc hình thành tổ hợp carbon-đạm và mối tương tác giữa các vi sinh vật, hoạt động của vi sinh vật có thể bị kìm hãm do nồng độ oxy, giá thể và sự hình thành các sản phẩm trung gian khác khơng được chú ý. Điều này có thể khắc phục bằng việc sử dụng mô đun tiến bộ hơn, mô đun Wetland (CW2D và CWM) của phần mềm HYDRUS 2D.
(MP: Mơ phỏng; TN: Thí nghiệm)
(MP: Mơ phỏng; TN: Thí nghiệm)
Hình 4.3b. Diễn biến nồng độ nitrat theo thời gian và độ sâu đất
Càng xuống sâu như đã chỉ ra ở Hình 4.3 (a), nồng độ amon đạt đến nồng độ tối đa 78mg/L ở đỉnh cột đất và thấp nhất (49 mg/L) ở đáy cột đất. Điều này cho thấy có sự biến thiên theo độ sâu do tác động của việc hấp thụ và q trình nitrat hóa dọc theo chiều dài cột đất. Nồng độ giảm đi theo chiều dọc cột đất chủ yếu là do quá trình nitrat hóa và do nhu cầu cung cấp oxy liên tục, điều này được thực hiện bởi đường biên khí quyển ở trên đỉnh cột đất. Hệ số nitrat hóa được ước lượng là 0,25/ngày được tính tốn từ kết quả mơ phỏng của mơ hình. Vì tưới nước liên tục nên sau 4 ngày theo dõi sự rửa trôi amon đạt khoảng 48 mg/L. Trị số này sẽ giảm đi nếu thay tưới nước liên tục bằng tưới nước làm nhiều lần. Tổng lượng amon bị rửa trơi do q trình nitrat hóa và hấp thụ là 50%. Việc hình thành nitrat và rửa trôi xảy ra xung quanh khoảng 3 ngày. Nitrat được hình thành di chuyển xuống đáy cột đất ở đó điều kiện yếm khí là thống trị tạo điều kiện cho q trình phản nitrat hóa với tốc độ 0,025mg/l/ngày.
Diễn biến nồng độ amon theo thời gian và độ sâu đất được đánh giá qua phương trình tương quan nhằm chỉ ra mối quan hệ nồng độ amon thí nghiệm và mơ phỏng ứng với hàm số sau:
y = 0,92X + 6,83 với R2 = 0,93
Qua phương trình tương quan nồng độ amon thí nghiệm theo thời gian và độ sâu đất có mối tương quan thuận với nồng độ amon mơ phỏng và có tương quan chặt r = 0,96.
a. Nồng độ amon thí nghiệm và mơ phỏng ở độ sâu 15cm và 50cm.
Hình 4.4a. Diễn biến nồng độ amon khi tƣới nƣớc luân phiên khơ và ƣớt (AWD)
b. Nồng độ nitrat thí nghiệm và mơ phỏng ở độ sâu 15cm và 50cm.
Hình 4.4b. Diễn biến nồng độ nitrat khi tƣới nƣớc luân phiên khô và ƣớt (AWD)
Trong trường hợp tưới nước khơ ướt ln phiên như đã chỉ ra ở Hình 4.4 (a) và (b) mơ hình mơ phỏng được dịng chảy theo cột đất nhưng không ước lượng được tốc độ nitrat hóa. Mơ hình chỉ ước lượng được nồng độ amon nhưng dự đốn thấp nồng độ nitrat. Vì tốc độ của q trình nitrat hóa và phản nitrat hóa
phụ thuộc vào độ ẩm đất (Hassan et al., 2008), mơ hình được điều chỉnh thơng số phản ánh được sự phụ thuộc này từ đó ước lượng được tốc độ động thái phù hợp. Dựa vào sự điều chỉnh này tốc độ nitrat hóa và phản nitrat hóa được xác định là 0,22mg/l/ngày và 0,088mg/l/ngày.
Như đã trình bày ở Hình 4.4a nồng độ amon đạt 80 mg/L sau 4 ngày, sau đó đạt ổn định giá trị này cho đến hết thí nghiệm. Đạm rửa trơi mạnh phụ thuộc nhiều vào tốc độ dòng chảy nước và điều kiện biên ở đáy cột đất.
Để đánh giá mối quan hệ nồng độ amon thí nghiệm và mơ phỏng chúng tơi đã thiết lập phương trình tương quan ở độ sâu 15cm và 50 cm khi tưới luân phiên khô ướt ứng với hàm số sau:
Ở độ sâu 15 cm: y = 1,06X + 1,81 với R2 = 0,97; Ở độ sâu 50 cm: y = 0,95X + 0,59 với R2
= 0,99.
Qua phương trình tương quan nồng độ amon thí nghiệm khi tưới luân phiên khô ướt ở độ sâu 15cm và 50 cm có mối tương quan thuận với nồng độ amon mơ phỏng và có tương quan chặt r = 0,97 (độ sâu 15cm) và r = 0,99 (độ sâu 50cm).
Như vậy sự di động đạm amon phụ thuộc nhiều vào lượng nước tưới và độ ẩm của phẫu diện đất. Khi tưới liên tục nước chứa đạm amon, lượng đạm mất đi cao hơn 50% so với chia làm nhiều lần tưới. Trong hệ thống chứa nước mở, tưới ẩm ln phiên thúc đẩy q trình nitrat hóa và phản nitrat hóa trong vùng rễ do mơi trường oxi hóa khử ln phiên nhau. Phân tích cân bằng đạm cho thấy trị số trung bình với 45% đạm N- NH4+
bị di động ra khỏi cột đất do q trình nitrat hóa, 3% do hấp thụ, 23% (ở độ sâu 50cm) bị rửa trôi vào nước ngầm, và khoảng 25,2% bị mất do quá trình phản nitrat hóa.
Để hạn chế được đạm bị rửa trôi do tác động của sự di chuyển nước trong đất mang đạm ra khỏi lớp đất canh tác chúng tôi sử dụng phân viên nhả chậm đưa vào thí nghiệm để có kết luận chính xác hơn, làm cơ sở cho việc lựa chọn loại phân bón hiệu quả nhất trong canh tác ngô trên đất đỏ vàng của Lào Cai.
4.2.2. Sự biến động của EC (electro-conductivity) khi bón các dạng phân viên nhả chậm vào đất đỏ vàng của Lào Cai viên nhả chậm vào đất đỏ vàng của Lào Cai
Sự biến động EC trong đất đỏ vàng của Lào Cai khi bón các dạng phân viên nhả chậm ở độ sâu 5, 10, 15 cm được mơ tả bằng đồ thị (hình 4.5, 4.6, 4.7).
Ghi chú: CT1: N, P, K dạng rời; CT2: PVNC dạng nén; CT3: PVNC bọc dịch chiết; CT4: PVNC bọc keo; CT5: PVNC bọc keo + dịch chiết.
Hình 4.5. Biến động EC ở độ sâu 5 cm sau khi bón các loại phân viên nhả chậm
Kết quả tại hình 4.5 cho thấy trị số EC biến động mạnh từ ngày thứ nhất đến ngày thứ 20 sau bón và ổn định sau ngày 25. Trong đó trị số EC của cơng thức N, P, K dạng rời trong ngày đầu là cao nhất 16,31 (mS/cm), đến ngày thứ 5 là 7,53(mS/cm), ngày thứ 10 là 2,74 (mS/cm), trị số EC giảm nhanh đến ngày thứ 25 trở đi trị số EC ổn định. Trong khi đó 10 ngày đầu trị số EC của các cơng thức bón phân viên nhả chậm sự sai khác về EC không nhiều và đều thấp hơn trị số EC của phân N, P, K dạng rời. Trong phân NPK thì đạm và kali là hai yếu tố dinh dưỡng di động mạnh. Kết quả cho thấy EC ít biến động khi bón phân viên nhả chậm là cơ sở để thấy rằng loại phân này có tác dụng tốt đến việc hạn chế mất chất dinh dưỡng đạm và kali.
Ghi chú: CT1: N, P, K dạng rời; CT2: PVNC dạng nén; CT3: PVNC bọc dịch chiết; CT4: PVNC bọc keo; CT5: PVNC bọc keo + dịch chiết.
Hình 4.6. Biến động EC ở độ sâu 10 cm sau khi bón các loại phân viên nhả chậm
Kết quả EC đo được tại hình 4.6 cho thấy EC ở các công thức bón các dạng phân khác nhau ở độ sâu 10cm cũng dao động tương tự như ở độ sâu 5cm, nhưng mức độ biến động không nhiều như ở độ sâu 5cm. Nhìn chung dao động mạnh từ ngày thứ 10 đến ngày 15, sau đó ổn định. Phân bón dạng rời có trị số EC cao hơn so với dạng phân viên nhả chậm. Khi EC cao, có nghĩa là nồng độ ion các chất dinh dưỡng ở khu vực đó cao là cơ hội tốt cho việc bay hơi, rửa trôi làm mất các chất dinh dưỡng. Do vậy Naznin et al. (2014) cho rằng bón phân chậm tan làm tăng hiệu quả sử dụng phân bón, nhất là phân đạm.
Ghi chú: CT1: N, P, K dạng rời; CT2: PVNC dạng nén; CT3: PVNC bọc dịch chiết; CT4: PVNC bọc keo; CT5: PVNC bọc keo + dịch chiết.
Kết quả đo trị số EC được trình bày tại hình 4.7 cho thấy tình trạng dao động EC ở độ sâu 15cm cũng tương tự như ở độ sâu 10 cm, nhưng chỉ khác là mức độ dao động thấp hơn nhiều. Trong các loại phân viên chậm tan thì phân viên chậm tan có bọc keo và dịch chiết thực vật có tác dụng ngăn cản hoạt động của enzyme urease thì mức độ biến động EC thấp hơn cả.
Kết quả nghiên cứu về sự biến động EC qua các độ sâu khác nhau cho thấy EC biến động mạnh nhất ở độ sâu 5 cm tiếp đến là độ sâu 10 cm và thấp nhất là ở độ sâu 15 cm. EC ở độ sâu 5cm cũng đạt trị số cao nhất, EC cao đồng nghĩa với lượng dinh dưỡng dễ tiêu cao và khả năng mất chất dinh dưỡng lớn. Đây là lý do tại sao khi bón phân, nhất là phân dễ hịa tan cần bón sâu để hạn chế việc mất phân, nâng cao hiệu quả sử dụng phân bón.
4.2.3. Sự thay đổi nồng độ amon khi bón các loại phân viên nhả chậm.
Nồng độ NH4+ thấp hơn ở trong đất khi bón phân viên nhả chậm bọc keo với dịch chiết (C1) và phân viên nhả chậm bọc dịch chiết (L1) so với bón phân viên nhả chậm dạng nén (LS), điều này cho thấy chúng giải phóng N chậm hơn. Nồng độ NH4+ trong đất khi bón phân viên nhả chậm dạng nén (LS) bị giảm mạnh ở giai đoạn đầu tiếp tục giảm chậm hơn cho đến ngày 28. Sau đó, nồng độ NH4+ ở đất được bón phân viên nhả chậm dạng nén (LS) có xu hướng di chuyển lên phía trên. NH4+ tích lũy khi bón phân viên nhả chậm bọc dịch chiết (L1) ở đất đỏ vàng Lào Cai giảm dần và sau đó ổn định, trong khi NH4+
tích lũy ở đất được bón phân viên nhả chậm bọc keo và dịch chiết (C1) tăng nhẹ, kết quả này cũng trùng với các kết quả nghiên cứu trước (Paramasivam and Alva, 1997).
Bảng 4.9. Sự thay đổi hàm lƣợng amon ở đất đỏ vàng Lào Cai
Đơn vị: mg/kg
Công thức Ngày theo dõi (ngày)
7 14 21 28 35
C1 370 375 410 415 450
L1 430 415 405 385 390
LS 840 512 440 410 485
SL1 440 435 411 393 378
Hình 4.8. Sự thay đổi hàm lƣợng amon của các loại phân viên nhả chậm trên đất đỏ vàng Lào Cai