Công thức Trước TN(a) 06 tháng 12 tháng 18 tháng (b) ∆OM = (b)-(a) TTG-1 1,75 1,56 ± 0,01 1,48 ± 0,03 1,45 ± 0,01 - 0,30 TTG-2 1,75 1,76 ± 0,03 1,79 ± 0,03 1,84 ± 0,04 + 0,09 TTG-3 1,75 1,77 ± 0,04 1,81 ± 0,02 1,96 ± 0,03 + 0,21 TTG-4 1,75 1,77 ± 0,02 1,83 ± 0,03 2,07 ± 0,04 + 0,32 TTG-5 1,75 1,79 ± 0,03 1,88 ± 0,03 2,19 ± 0,03 + 0,45 CV (%) 1,6 1,6 1,6 LSD0,05 0,051 0,050 0,056
Hình 3.5. Hàm lượng chất hữu cơ trong đất dưới ảnh hưởng của tủ tế guột
0 0,5 1 1,5 2 2,5 Trước TN 6 12 18 TTG-1 TTG-2 TTG-3 TTG-4 TTG-5 OM (%) tháng
Trong 12 tháng đầu tiên, hàm lượng chất hữu cơ trong các cơng thức thí nghiệm có che tủ tế guột tăng lên ở mức thấp, tăng thêm 0,04 - 0,13% so với thời điểm trước thí nghiệm. Điều này cho thấy chỉ có một phần chất hữu cơ từ tế guột che tủ được chuyển hóa thành chất hữu cơ của đất.
Sau 12 tháng, hàm lượng chất hữu cơ trong đất có xu hướng tăng nhanh. Sau 18 tháng, hàm lượng chất hữu cơ ở các cơng thức tủ tế guột có giá trị trong khoảng từ 1,84% (TTG-2) đến 2,2% (TTG-5), tăng lên so với thời điểm trước thí nghiệm là 0,09 - 0,45% và có sự tương quan thuận với lượng tế guột bổ sung, tăng 1,27 - 1,52 lần so với đối chứng TTG-1 (1,45%). Hiệu quả tích lũy chất hữu cơ đạt khá cao 5,14 - 25,71% nhưng thấp hơn so với vùi tế guột (10,29 - 36,57%). Nguyên nhân có thể do khi che tủ trên bề mặt đất, các chất hữu cơ khi được chuyển hóa khơng thể có điều kiện liên kết bền với các hợp phần khoáng sét trong đất dẫn đến các vật liệu hữu cơ đã bị khống hóa đến sản phẩm cuối cùng. Tuy nhiên kết quả từ thí nghiệm này cũng cho thấy hiệu quả của việc che tủ tế guột giúp làm giảm đáng kể quá trình mất chất hữu cơ sẵn có trong đất ở thời điểm trước thí nghiệm (1,75%).
3.2.6. So sánh hi u qu của các bi n pháp sử dụng vật li u h ế t h t ở thí nghi m à ưới
3.2.6.1. So sánh ảnh hưởng của biện pháp vùi và tủ lạc dại đến tích lũy chất hữu cơ trong đất
Tổng hợp kết quả nghiên cứu của thí nghiệm nhà lưới (TNNL-2 và TNNL- 4) về ảnh hưởng của các biện pháp bổ sung lạc dại đến sự tích lũy chất hữu cơ đất sau 18 tháng thí nghiệm được trình bày ở hình 3.6 cho thấy hiệu quả tích lũy chất hữu cơ ở hình thức vùi hồn tồn lạc dại vào đất cao hơn so với hình thức che tủ.
Theo hình 3.6 cho thấy lượng chất hữu cơ tích lũy được ở cơng thức vùi lạc dại cao hơn 0,15%, 0,26%, 0,33% và 0,36% so với công thức tủ, theo thứ tự lượng bổ sung như nhau (từ mức thấp 0,5% đến mức cao 2%). Hiệu quả tích lũy chất hữu cơ ở thí nghiệm vùi lạc dại cao gấp 3 - 8,5 lần so với tủ lạc dại. Điều này chỉ rõ sự tích lũy chất hữu cơ trong đất có liên quan với các q trình chuyển hóa sinh học cũng như chịu ảnh hưởng bởi yếu tố độ ẩm, sự giải phóng các chất dinh dưỡng từ sinh khối lạc dại làm thay đổi tỷ lệ C/N, C/P và linhin/N cũng như sự có mặt của các chất dinh dưỡng dễ tiêu. Tất cả các yếu tố này đều có tác động đến q trình phân hủy và tích lũy chất hữu cơ của đất.
Sự phân hủy hữu cơ phụ thuộc chủ yếu vào tỷ lệ C/N, linhin/N và hàm lượng xenlulo của lạc dại, điều kiện đất như độ ẩm và hoạt động của vi sinh vật. Nghiên cứu của Christiane Abreu de Olivera và cộng sự (2003) đã chỉ ra thời gian bán hủy của lạc dại trong điều kiện đất khô là 245 ngày, thời gian bán hủy để giải phóng 50% N, P là 112 và 180 ngày. Bằng kết quả trong thí nghiệm này và theo Christiane Abreu de Olivera và cộng sự (2003) có thể kết luận rằng sau 18 tháng hầu hết lạc dại ở dạng tàn dư thực vật được bổ sung vào đất đã bị chuyển hóa hồn tồn thành các hợp chất hữu cơ của đất và các sản phẩm phân hủy khác.
Hình 3.6. Ảnh hưởng của biện pháp vùi và tủ lạc dại đến tích lũy chất hữu cơ trong đất sau 18 tháng thí nghiệm
Tóm lại, lạc dại là cây họ Đậu rất có ý nghĩa trong cải tạo đất nhờ khả năng cố định nitơ sinh học, tích lũy và cung cấp nhiều các chất dinh dưỡng khoáng dễ tiêu cho cây trồng đồng thời cải tạo độ phì đất. Để tránh lãng phí và phát huy vai trị của lạc dại trong làm giàu chất hữu cơ đất thì sinh khối lạc dại nên được bón vùi vào đất và sử dụng các tàn dư thực vật có thời gian bán hủy chậm làm vật liệu che phủ phía trên mặt.
3.2.6.2. So sánh ảnh hưởng của biện pháp vùi và tủ tế guột đến tích lũy chất hữu cơ trong đất
Kết hợp kết quả ở thí nghiệm nhà lưới 3 và 5 về ảnh hưởng của biện pháp bổ sung tế guột đến sự tích lũy chất hữu cơ trong đất được trình bày ở hình 3.7 đã chỉ ra lượng chất hữu cơ tăng mạnh sau 18 tháng và có sự khác nhau rất rõ ở thí
1,75 1,92 2,05 2,17 2,29 1,75 1,77 1,79 1,84 1,93 1 1,5 2 2,5 Trước TN 0,5 1,0 1,5 2,0 VLD TLD VLHC (%) OM (%)
nghiệm vùi và tủ tế guột. Hiệu quả tích lũy chất hữu cơ trong đất ở cơng thức vùi tế guột vào đất cao hơn so với công thức tủ tế guột trên bề mặt đất, hàm lượng chất hữu cơ tích lũy được cao hơn 0,09%, 0,12%, 0,17% và 0,19% (theo thứ tự lượng bổ sung tế guột từ 0,5 - 2%).
Hình 3.7. Ảnh hưởng của biện pháp vùi và tủ tế guột đến tích lũy chất hữu cơ trong đất sau 18 tháng thí nghiệm
Kết quả nghiên cứu này có thể liên quan đến vai trò của các hợp phần khống sét, các cation đa hóa trị liên kết với chất hữu cơ trong đất. Vì khi vật liệu hữu cơ được vùi vào đất sẽ tăng ẩm nên bị giới hạn khả năng cung cấp oxi, làm chậm sự phân hủy và tăng mức độ chuyển hóa chất hữu cơ thơ thành chất mùn đất. Một số nghiên cứu đã chỉ ra rằng, ở đất có độ ẩm trung bình, khống sét sẽ thúc đẩy sự tích lũy chất hữu cơ do sự liên kết bền chặt giữa khoáng sét và chất hữu cơ làm giảm sự tiếp cận của các enzym; hoặc do liên kết bền vững giữa khoáng sét với các enzym làm giảm hiệu quả của việc phân cắt các phân tử hữu cơ bền vững; hoặc do liên kết với các sản phẩm hòa tan của các enzym ngoại bào. Những liên kết này xảy ra khi tồn tại nhiều khống sét mang điện tích âm hút các chất hữu cơ mang điện tích dương (nhóm amin) hoặc hình thành những cầu nối giữa các cation đa hóa trị (Ca2+, Mn2+, Al3+; Fe3+) liên kết với nhóm chức tích điện âm (các bonyl và cacboxyl). Chính nhờ những liên kết này mà chất hữu cơ đất được bảo vệ. Do vậy, khi bổ sung vật liệu hữu cơ vào đất nên được bón vùi để tăng cường tích lũy chất hữu cơ trong đất.
1,75 1,93 2,08 2,24 2,39 1,75 1,84 1,96 2,07 2,2 1 1,5 2 2,5 Trước TN 0,5 1,0 1,5 2,0 VTG TTG OM (%) VLHC (%)
3.2.6.3. So sánh ảnh hưởng của việc vùi lạc dại, tế guột và phân hữu cơ vi sinh đến sự tích lũy chất hữu cơ trong đất
Kết quả đánh giá hiệu quả của vùi các loại vật liệu hữu cơ khác nhau (phân hữu cơ vi sinh, lạc dại, tế guột) đến sự tích lũy chất hữu cơ trong đất sau 18 tháng thí nghiệm được trình bày ở hình 3.8 cho thấy với lượng bổ sung ở thời điểm ban đầu là như nhau thì lượng chất hữu cơ được tích lũy nhiều nhất ở cơng thức vùi tế guột, tiếp đến là vùi lạc dại và thấp nhất là vùi phân hữu cơ vi sinh.
Hình 3.8. So sánh ảnh hưởng của vùi loại vật liệu hữu cơ đến tích lũy chất hữu cơ của đất đến tích lũy chất hữu cơ của đất
Mặc dù ở công thức bổ sung phân hữu cơ vi sinh vẫn có lượng chất hữu cơ tăng lên so với đối chứng nhưng nếu tính hiệu quả chất hữu cơ tích lũy so với lượng bổ sung ban đầu thì lượng chất hữu cơ bị mất khỏi đất là rất lớn. Nguyên nhân có thể liên quan đến việc khi phân hữu cơ vi sinh được bổ sung vào đất đã ở trạng thái bán phân giải và được làm giàu thêm tập đồn vi sinh vật có ích để chuyển hóa chất hữu cơ, phân giải lân và cố định nitơ vào phân hữu cơ. Chính vì sự phong phú về số lượng vi sinh vật đất đã kích thích sự chuyển hóa chất hữu cơ trong đất để bổ sung nguồn C và năng lượng cho hoạt động của chúng. Nếu đứng ở khía cạnh tăng cường khả năng cố định các bon trong đất để cải thiện chất hữu cơ và độ phì thì cần đặc biệt lưu ý để việc bổ sung hợp lý các chủng vi sinh vật có ích vào phân hữu cơ để tránh mức độ khống hóa tăng mạnh làm giảm sự tích lũy chất hữu cơ. 1,75 1,78 1,81 1,93 2,01 1,75 1,92 2,05 2,17 2,29 1,75 1,93 2,08 2,24 2,39 1 1,5 2 2,5 Trước TN 0,5 1,0 1,5 2,0 PHC VLD VTG OM (%) VLHC (%)
3.3. Ảnh hưởng của một số biện pháp sử dụng vật liệu hữu cơ đến tích lũy chất hữu cơ trong đất ở các thí nghiệm đồng ruộng chất hữu cơ trong đất ở các thí nghiệm đồng ruộng
3.3.1. Ả ưởng của che tủ tế gu ế t h và tính ch t t ở thí nghi m ng ru 1 ( ĐR-1)
3.3.1.1. Ảnh hưởng của che tủ tế guột đến tích lũy chất hữu cơ tổng số trong đất ở thí nghiệm đồng ruộng 1
Theo như kết quả đã trình bày ở trên, ảnh hưởng của biện pháp vùi tế guột vào đất có lượng chất hữu cơ tích lũy lại cao hơn so với che tủ. Tuy nhiên, hiện nay việc áp dụng biện pháp vùi tế guột là khơng thực tiễn và khó áp dụng trong điều kiện đất trồng chè ở vùng đồi núi. Hơn nữa do tế guột có khả năng bị phân hủy chậm nên khi che tủ tế guột cho đất trồng chè trong những năm đầu tiên có ý nghĩa đặc biệt quan trọng đối với việc bảo vệ độ phì, phịng chống xói mịn, cỏ dại, kết hợp với duy trì hoặc tăng độ ẩm vào 6 tháng khơ hạn trong năm. Theo Nguyễn Thị Ngọc Bình và cộng sự (2009), sau một năm che tủ tế guột độ ẩm đất tăng trung bình 9,5% - 24,4% ở lượng tủ 15 - 45 tấn/ha so với đối chứng. Bên cạnh đó, độ ẩm đất được coi là một trong những yếu tố đặc biệt quan trọng đối với sự phát triển ổn định khu hệ vi sinh vật tham gia vào các q trình mùn hóa làm gia tăng sự tích lũy chất hữu cơ trong đất [3].
Do vậy ở nghiên cứu này chỉ tập trung đánh giá ảnh hưởng của che tủ tế guột ngồi đồng ruộng đến sự tích lũy chất hữu cơ trong đất trồng chè đang trong giai đoạn kinh doanh. Căn cứ vào kết quả thí nghiệm nhà lưới, lượng tàn du tế guột chỉ thực sự phân hủy mạnh ở thời điểm từ 12 đến 18 tháng (sau 1 đến 1,5 năm trở đi) nên trong nghiên cứu này, kết quả tích lũy chất hữu cơ và biến động chất lượng mùn đất được quan trắc ở thời điểm sau hai, ba và bốn năm thí nghiệm.
Kết quả nghiên cứu được trình bày ở bảng 3.11 cho thấy sự tích luỹ chất hữu cơ trong đất ở các cơng thức thí nghiệm đều cao hơn đối chứng và ở mức sai khác có ý nghĩa, đạt cao nhất ở thời điểm sau hai năm, sau đó giảm dần vào thời điểm sau 3 và 4 năm. Ngược lại, hàm lượng chất hữu cơ ở công thức đối chứng không che tủ tế guột lại liên tục giảm đi, theo thời gian từ 2,68% trước thí nghiệm xuống cịn 2,43% (giảm 0,25% sau 4 năm thí nghiệm).
Sự giảm hàm lượng chất hữu cơ ở công thức đối chứng (TGĐ-1) so với thời điểm trước thí nghiệm đã phản ánh mức độ mất các bon đất khi canh tác chè trong
điều kiện đất không được bổ sung thêm nguồn chất hữu cơ. Kết quả này chỉ rõ hiệu quả của che tủ tế guột đối với việc nâng cao sự tích lũy chất hữu cơ trong đất.
Bảng 3.11. Hàm lượng chất hữu cơ trong đất được che tủ tế guột ở thí nghiệm đồng ruộng 1 (OM%)
Công thức Trước
TN(a) 2 năm 3 năm 4 năm(b) ∆OMtích lũy = (b) - (a) TGĐ-1 2,68 2,56 ± 0,12 2,47 ± 0,09 2,43 ± 0,33 - 0,25 TGĐ-2 2,68 2,91 ± 0,28 2,83 ± 0,03 2,76 ± 0,06 + 0,08 TGĐ-3 2,68 3,02 ± 0,06 2,89 ± 0,18 2,82 ± 0,21 + 0,14 TGĐ-4 2,68 3,31 ± 0,06 3,15 ± 0,14 3,01 ± 0,06 + 0,33 TGĐ-5 2,68 3,53 ± 0,15 3,37 ± 0,06 3,14 ± 0,13 + 0,46 CV (%) 5,1 3,9 6,6 LSD0,05 0,28 0,21 0,34
Hình 3.9. Hàm lượng chất hữu cơ trong đất dưới ảnh hưởng của che tủ tế guột ở thí nghiệm đồng ruộng 1
1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 Trước TN 2 3 4 TGĐ-1 TGĐ-2 TGĐ-3 TGĐ-4 TGĐ-5 năm OM (%)
Từ kết quả ở hình 3.9 cho thấy hàm lượng chất hữu cơ trong đất có giá trị cao nhất vào khoảng 2 năm sau khi che tủ tế guột, sau đó suy giảm dần. Kết quả này có thể do trong năm đầu che tủ, tế guột chưa bị phân giải nhiều, độ ẩm đất được cải thiện, đảm bảo phòng chống xói mịn rửa trơi làm hạn chế việc mất chất hữu cơ, đồng thời những phần tàn dư thơ sẵn có trong đất đã được chuyển hóa thành mùn và cung cấp thêm cho đất một phần chất hữu cơ. Kết quả này cũng tương tự như các nghiên cứu ở thí nghiệm nhà lưới, lượng tế guột được che tủ tạo nên sự tích lũy chất hữu cơ cao sau 18 tháng. Sau đó, các phần cịn lại do khó bị phân hủy hơn, trong khi số lượng cũng giảm dần, nên quá trình cung cấp chậm các chất hữu cơ từ các tàn dư tế guột che tủ cũng giảm đi. Lúc này q trình khống hóa chất hữu cơ có xu hướng tăng lên trong khi q trình mùn hóa chúng lại giảm dần. Kết quả là chất hữu cơ trong đất không được tăng lên mà bắt đầu của quá trình suy giảm. Do vậy, sau 3 - 4 năm có thể là thời gian cần thiết phải bổ sung thêm các nguồn hữu cơ cho đất để duy trì hàm lượng của chúng một cách ổn định.
Sau 2 năm, hàm lượng chất hữu cơ trong đất ở tất cả các cơng thức có che tủ tế guột đều đạt giá trị cao hơn so với trước thí nghiệm và tăng dần theo lượng tế guột sử dụng, lượng tăng tương ứng là 0,23%, 0,34%, 0,63% và 0,85% và đều cao hơn 1,14 - 1,38 lần so với đối chứng TGĐ-1 (2,56%) (Bảng 3.11). Ví dụ ở công thức TGĐ-2 che tủ 15 tấn/ha đã làm hàm lượng chất hữu cơ tăng hơn 0,35%, còn ở công thức TGĐ-5 che tủ 45 tấn/ha hàm lượng chất hữu cơ trong đất tăng đến 0,97% so với ở TGĐ-1.
Sau ba năm thí nghiệm hàm lượng chất hữu cơ tích lũy trong các cơng thức có che tủ tế guột dao động từ 2,83% ở công thức TGĐ-2 đến 3,37% ở cơng thức TGĐ-5, tuy có giảm 0,08 - 0,16% so với thời điểm sau 2 năm, nhưng vẫn ở mức khá cao và cao hơn đối chứng tương ứng là 0,36% và 0,9%.
Sau 4 năm thí nghiệm che tủ tế guột, hàm lượng chất hữu cơ trong đất tuy có giảm đi nhưng khơng nhiều so với thời điểm sau ba năm. Điều đáng chú ý là mặc dù vẫn có hàm lượng chất hữu cơ cao hơn so với đối chứng, nhưng sự suy giảm ở các cơng thức có che tủ tế guột diễn ra nhanh hơn so với công thức không che tủ. Ở công thức bổ sung nhiều tế guột thì chất hữu cơ giảm đi cũng nhiều hơn: