dv (g/cm3) pHKCl Chất tổng số (%) Vi sinh vật (CFU/g đất) OM N P2O5 K2O Vi khuẩn Xạ khuẩn Nấm 1,33 4,1 2,75 0,1 0,07 0,15 3,3 x 105 1,2 x 103 3 x 103
Áp dụng hình thức tưới phun (4 lần/tháng) để duy trì độ ẩm 30 - 35% theo định mức tưới trong những thời điểm khô hạn, thiếu mưa từ tháng 10 năm trước đến hết tháng 3 năm sau.
Lạc dại được trồng giữa các hàng chè để che phủ bảo vệ đất và phòng chống cỏ dại cho chè đang ở giai đoạn kiến thiết cơ bản. Lạc dại được cắt 2 lần trong năm (1 lần vào tháng 2 và 1 lần vào tháng 9 hàng năm), để khô héo 1 tuần và đem vùi tại chỗ giữa các hàng chè. Lượng vật liệu hữu cơ lạc dại được bổ sung là 135 kg/ ơ thí nghiệm 45 m2/năm (tương đương với tỷ lệ bổ sung 0,75% chất hữu cơ/ha/năm hay khoảng 30 tấn lạc dại khơ/ha). Lấy mẫu đất trước thí nghiệm, sau 2 và 3 năm thí nghiệm. Thời điểm lấy mẫu là tháng 12 hàng năm. Các cơng thức thí nghiệm được trình bày như ở bảng 2.14.
Bảng 2.14. Cơng thức thí nghiệm đồng ruộng vùi lạc dại (TNĐR - 3) TT Cơng thức Phân bón nền Vùi lạc dại Tưới phun
1 CT-1 NPK Không Không
2 CT-2 NPK Khơng Có
3 CT-3 NPK Có Có
2.3.4. ư ò m
2.3.4.1. Phương pháp xác định một số chỉ tiêu trong đất và thực vật
+ Xác định thành phần cơ giới theo phương pháp pipet, dựa vào tốc độ lắng trọng lực của các cấp hạt kích thước khác nhau trong nước.
+ Dung trọng được xác định bằng phương pháp ống đóng. + Độ ẩm đất xác định bằng phương pháp khối lượng.
+ CEC theo phương pháp Schatschabel (từ dung dịch CH3COONH4 làm bão hòa các phức hệ hấp phụ của đất bằng NH4+. Lượng cation NH4+ hấp phụ được trao đổi ra bằng dung dịch KCl 1 N, rồi bổ sung HCHO 20% và chuẩn độ bằng NaOH 0,1 N).
+ Chất hữu cơ (OM) theo phương pháp Walkley - Black. + Humic và Fulvic theo phương pháp Chiurin (Tyurin).
+ pH đất được chiết rút bằng dung dịch KCl 1 N tỷ lệ 1:1,25 (w:v) rồi đo bằng pH meter.
+ Nts: Phương pháp Kjeldahl (công phá bằng H2SO4 + HClO4).
+ Ntf: Xác định nitơ thủy phân theo phương pháp Chiurin - Cononova (chiết
rút bằng dung dịch H2SO4 0,5 N).
+ Pts: Công phá mẫu bằng H2SO4 + HClO4, sau đó xác định bằng phương pháp so màu xanh molipđen.
+ Pdt: Phương pháp Oniani (chiết rút bằng dung dịch H2SO4 0,1 N và xác định bằng phương pháp so màu xanh molipđen.
+ Kts: Công phá mẫu bằng H2SO4 + HClO4, xác định kali trong dung dịch bằng phương pháp quang kế ngọn lửa.
+ Kdt: Phương pháp Kiecxanop (1933), sử dụng chất chiết rút là dung dịch HCl 0,2N, sau đó xác định bằng phương pháp quang kế ngọn lửa.
- Hàm lượng tổng số của các nguyên tố trong đất và thực vật được xác định bằng máy ICP MS Elan 9600 - USA (Máy khối phổ Plasma cao tần/Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry).
- Thành phần các chất hữu cơ hemixenlulo, xenlulo và linhin trong vật liệu hữu cơ được xác định như sau: Cho 2 g nguyên liệu khô đã nghiền nhỏ vào 300 ml H2O, đun hồi lưu ở 1000C trong 2 giờ, để nguội, lọc qua giấy lọc; phần hịa tan trong nước nóng là pectin, oligosacarit. Phần không tan trên giấy lọc được sấy khô đến khối lượng không đổi và cần khối lượng (M1). Đun hồi lưu phần không tan trong 150 ml H2SO4 0,5 M ở 100oC trong 2 giờ. Lọc qua giấy lọc và rửa mẫu đến khi pH trung tính. Phần tan trong axit là hemixenlulo, phần không tan được sấy khô đến khối lượng không đổi và cân khối lượng (M2). Phần không tan được ngâm trong 10 ml H2SO4 72% ở nhiệt độ phịng trong 4 giờ, pha lỗng bằng nước cất đến nồng độ H2SO4 0,5 M và đun hồi lưu ở 100oC trong 2 giờ. Lọc qua giấy lọc, phần tan trong axit là xenlulo, phần không tan là linhin được sấy khô đến khối lượng không đổi (M3).
2.3.4.2. Phương pháp xác định một số chỉ tiêu sinh học trong đất
+ Số lượng vi sinh vật xác định theo phương pháp Kock. Môi trường nuôi cấy vi khuẩn là MPA, xạ khuẩn là Gause 1, nấm mốc là Czapek, nấm men là Hanxen. Thành phần vi sinh vật tổng số, vi sinh vật chức năng được xác định dựa trên các kiểu hình thái khuẩn lạc (phân biệt các kiểu hình thái và định lượng chúng trên đĩa thạch) và tính theo đơn vị hình thành khuẩn lạc (CFU/g đất khô).
+ Sinh khối C và N: Xác định theo phương pháp xơng khói của Brookes và cộng sự (1985). Sinh khối C được tính tốn theo cơng thức:
Sinh khối C (mg.kg–1 đất) = (C đất xơng khói - C đất khơng xơng khói)/Kec; (Kec = 0,35).
Sinh khối N (µg.g-1 đất) = (N đất xơng khói - N đất khơng xơng khói)/Kel; (Kel = 0,54).
Các tính chất lý - hóa cơ bản của đất và vật liệu hữu cơ dùng trong các thí nghiệm nghiên cứu được phân tích tại phịng thí nghiệm của Bộ mơn Thổ nhưỡng và Mơi trường đất, phịng Phân tích Mơi trường thuộc Khoa Mơi trường, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc Gia Hà Nội.
Các chỉ tiêu sinh học đất được tiến hành tại phịng thí nghiệm của Bộ môn Vi sinh vật đất, Viện Thổ nhưỡng Nơng hóa, Đơng Ngạc, Từ Liêm, Hà Nội và Viện Công nghệ Sinh học, Đại học Quốc gia Hà Nội.
Hàm lượng tổng số của các nguyên tố dinh dưỡng trong chè, đất, vật liệu hữu cơ (cành lá chè đốn, lạc dại, tế guột) và phân hữu cơ vi sinh được phân tích tại phịng thí nghiệm phân tích độc chất môi trường (VILAS 386), Viện Công nghệ Môi trường, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam.
Hàm lượng hemixenlulo, xenlulo và linhin trong vật liệu hữu cơ (cành lá chè đốn, lạc dại và tế guột) được phân tích tại Viện Cơng nghệ mới, Viện Khoa học - Công nghệ Quân Sự, Láng Hạ, Đống Đa, Hà Nội.
2.3.5. ư xử lý số li u
Các số liệu nghiên cứu được xử lý thống kê toán học trên các phần mềm Excel, Sigma Plot 10.0 và IRRISTAT.
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 3.1. Một số tính chất của đất trồng chè và chè ở Phú Hộ 3.1. Một số tính chất của đất trồng chè và chè ở Phú Hộ
3.1.1. M t số tính ch t của t tr ng chè ở Phú H
3.1.1.1. Một số tính chất vật lý của đất trồng chè ở Phú Hộ
Thành phần cơ giới của đất
Các đất trồng chè ở Phú Hộ được nghiên cứu thuộc loại đất feralit vàng đỏ trên gơnai đã được trồng chè liên tục trong nhiều năm. Đây là loại đất rất phổ biến và được đánh giá thích hợp cho cây chè. Kết quả phân tích về thành phần cơ giới cho thấy hầu hết đất ở đây đều có thành phần cơ giới (TPCG) nặng, tuy nhiên ở địa hình sườn đồi dốc thoải, rửa trơi mạnh thì vẫn có cả sét pha cát; hàm lượng sét dao động 32,33 - 43,97%, limon 8 - 24,67% và cát 31,36 - 53,71% (Bảng 3.1). Bảng 3.1. Thành phần cấp hạt của đất trồng chè ở Phú Hộ TT Địa điểm lấy mẫu Thành phần cấp hạt (%) Tên đất theo TPCG Cát (0,02 - 2 mm) Limon (0,02-0,002 mm) Sét < 0,002 mm 1 Gò Dọc 34,69 21,33 43,97 Sét 2 Gò Dọc 41,89 18,67 39,45 Thịt pha sét 3 Gò Dọc 44,59 14,67 40,74 Sét 4 Gò Mới (GM) 49,32 8,00 42,68 Sét pha cát 5 Gò Mới 50,41 14,67 34,92 Thịt pha sét 6 Gò Mới 48,33 19,33 32,33 Thịt pha sét 7 Gò Hội Đồng 43,26 16,00 40,74 Sét 8 Gò Hội Đồng 34,67 22,00 43,33 Sét 9 Phía tây GM 31,36 24,67 43,97 Sét
10 Phía tây GM 53,71 12,67 33,63 Thịt pha sét
11 Min (n = 10) 31,36 8,00 32,33
12 Max (n = 10) 53,71 24,67 43,97
Nhìn chung tỷ lệ cấp hạt cát (0,02 - 2 mm) chiếm ưu thế hơn, trung bình 43,22%; tiếp đến là cấp hạt sét (< 0,002 mm), trung bình 39,58% và thấp nhất là
thịt (0,002 - 0,02 mm) chỉ có 17,20%. Hầu hết các đất đồi ở vùng Phú Hộ thuộc nhóm đất feralit đỏ vàng phát triển trên phiến thạch sét hoặc gơnai, đất thường có thành phần cơ giới nặng. Tuy nhiên kết quả nghiên cứu cho thấy tỷ lệ cấp hạt cát chiếm khá lớn chứng tỏ quá trình rửa trơi các hạt mịn trong đất xảy ra mạnh. Kết quả này cũng phù hợp với những nghiên cứu của Đỗ Ngọc Quỹ (1996) cho rằng việc sử dụng nhiều phân khoáng trong đất trồng chè đã làm tăng q trình axit hóa đất dẫn đến làm tăng rửa trôi các cấp hạt sét làm tăng hàm lượng cát thô ở tầng đất mặt đến 6% [37]. Mặt khác, trong nghiên cứu này đã phân tích nhiễu xạ tia X cũng cho thấy thành phần khoáng sét trong các mẫu đất trồng chè ở Phú Hộ khá thuần nhất chủ yếu là kaolinit, phù hợp với một số nghiên cứu cho rằng q trình phong hóa mạnh xảy ra trên các đất này.
Dung trọng của đất
Dung trọng là chỉ số quan trọng đánh giá chất lượng đất trồng trọt. Dung trọng phụ thuộc vào độ xốp và cấu trúc, thành phần cơ giới, hàm lượng chất hữu cơ cũng như thành phần các chất khoáng trong đất. Dung trọng bị thay đổi bởi các hoạt động canh tác và các hình thức quản lý đất. Dung trọng ở ngưỡng cao (> 1,4 g/cm3) cho thấy đất có sự suy giảm về chức năng, phản ánh những thay đổi các tính chất lý, hóa, sinh học khác xảy ra trong đất.
Kết quả bảng 3.2 cho thấy dung trọng có giá trị dao động 1,17 - 1,45 g/cm3 (xem bảng 3, phụ lục 2), ở mức trung bình đến cao, đất hơi bị nén chặt.
Mặc dù dung trọng đất có ý nghĩa quan trọng đối với sự phát triển của hệ rễ cây chè nhưng cho đến nay có rất ít các cơng trình nghiên cứu được tiến hành. Cây chè với đặc thù là có q trình thu hái thường xun từ 8 - 10 lần trong năm nên đất dễ bị nén chặt, hơn nữa lại không được xới đất dẫn đến làm giảm độ xốp và dung trọng, gây cản trở sự phát triển của bộ rễ.
Một trong những biện pháp có ý nghĩa để cải thiện dung trọng của đất trồng chè là tăng cường hàm lượng chất hữu cơ cho đất. Các nghiên cứu trên đất trồng chè ở Tân Cương, Thái Nguyên cho thấy ở những đất có điều kiện che phủ tốt, hàm lượng chất hữu cơ cao thì dung trọng của đất sẽ được cải thiện đáng kể. Kết quả rõ nhất là sự khác nhau ở 3 mơ hình thâm canh: ở đất có mức độ thâm canh thấp thì hàm lượng chất hữu cơ 2,76%, dung trọng 1,49 g/cm3; trong khi ở đất có mức thâm canh trung bình thì hàm lượng chất hữu cơ 3,63%, dung trọng 1,34 g/cm3; còn ở đất thâm canh cao có hàm lượng chất hữu cơ 4,13% đã làm dung trọng có giá trị thấp 1,13 g/cm3 [47].
Như vậy, để khắc phục tình trạng nén chặt và cải thiện dung trọng đất trồng chè vùng đồi núi trong điều kiện thường xuyên phải chịu tác tác động cơ học đi lại do thu hái và bón phân thì cách tốt nhất để cải thiện độ chặt của đất là tăng cường làm giàu chất hữu cơ. Vì những vai trị đặc biệt quan trọng của chất hữu cơ đã được trình bày cụ thể ở phần trên trong cải thiện cấu trúc đất, tăng cường độ xốp và hoạt động của sinh vật đất. Điều này cũng rất có ý nghĩa để tăng độ thấm, dự trữ nước cung cấp cho cây và hạn chế xói mịn.
3.1.1.2. Một số tính chất hóa học của đất trồng chè ở Phú Hộ
Kết quả phân tích một số tính chất hóa học của đất trồng chè ở Phú Hộ được trình bày ở bảng 3.2 của 27 mẫu đất được lấy để nghiên cứu (xem chi tiết ở bảng 3, phụ lục 2). Bảng 3.2. Một số tính chất của đất trồng chè ở Phú Hộ Giá trị dv (g/cm3) pH (KCl) CEC lđl/100g Chất tổng số (%) OM H+F* N P2O5 K2O Min 1,17 3,61 6,77 1,28 0,18 0,04 0,012 0,010 Max 1,45 5,14 22,5 4,41 0,83 0,18 0,390 0,780
* tổng hàm lượng axit humic và fulvic.
Ghi chú: n = 27
Độ chua của đất (pHKCl)
Kết quả xác định độ chua trong đất nghiên cứu được trình bày ở bảng 3.2 cho thấy đất ở mức rất chua đến chua nhẹ [19], pHKCl dao động 3,61 - 5,14. Trong đó chỉ có 44,44% (12/27 mẫu) có pHKCl > 4,5. Độ chua của đất là một trong những chỉ tiêu quan trọng có ảnh hưởng nhiều đến tính chất đất và sự sinh trưởng, phát triển của cây chè. Chè là loại cây trồng có khả năng phát triển tốt ở các đất chua. pH thích hợp cho sự sinh trưởng và sử dụng chất dinh dưỡng hiệu quả của cây chè là vào khoảng 4,0 đến 5,5 [11, 39].
Như vậy có thể nói rằng, một tỷ lệ khá lớn vào khoảng 55% các mẫu đất nghiên cứu đã có giá trị pHKCl thấp hơn khoảng thích hợp nhất của cây chè. Khi đất quá chua sẽ tiềm ẩn nhiều mối nguy hại đến chất lượng chè do tăng khả năng hòa tan của Al3+ cũng như các kim loại độc hại khác. Bên cạnh đó, độ chua cũng có ảnh hưởng đến sự tồn tại và phát triển của khu hệ sinh vật đất, tác động đến các chu trình chuyển hóa vật chất trong đất. Để phát triển cây chè theo hướng sản xuất
bền vững thì việc cải thiện độ chua của đất ở một số đồi chè có độ chua cao là một trong những nhân tố quan trọng để nâng cao độ phì đất đồng thời giảm thiểu các nguy cơ gây độc hại cho cây chè ở Phú Hộ.
Chất hữu cơ của đất
Hàm lượng chất hữu cơ trong đất nghiên cứu được trình bày ở bảng 3.2 cho thấy giá trị này trong đất trồng chè ở Phú Hộ ở mức nghèo đến trung bình cao và có sự dao động rộng từ 1,28 đến 4,41%. Kết quả này cho thấy các q trình trồng và chăm sóc chè khác nhau đã có ảnh hưởng mạnh đến sự tích lũy chất hữu cơ trong đất. Trong đó có trên một nửa số mẫu (chiếm 52%) có hàm lượng chất hữu cơ dưới 3% được xem là nghèo đối với đất đồi núi [19]. Do vậy việc nghiên cứu các giải pháp nhằm nâng cao khả năng tích lũy chất hữu cơ trong đất sẽ có ý nghĩa quan trọng đặc biệt.
Kết quả nghiên cứu cũng cho thấy ở những nơi người dân có phương pháp quản lý tốt, thường là sử dụng các vật liệu hữu cơ để che tủ đất đều có hàm lượng chất hữu cơ cao hơn. Ngược lại, ở những đất trồng chè lâu năm, chè già cỗi và người dân khơng có các biện pháp bổ sung thường xuyên xác hữu cơ thì hàm lượng chất hữu cơ ở mức thấp. Ở vùng trồng chè tại xóm Hồng Thái, Tân Cương, Thái Nguyên cho thấy hàm lượng chất hữu cơ trong đất tăng theo thời gian ở những nương chè người dân có áp dụng các biện pháp che tủ vật liệu hữu cơ (tế guột, cành lá chè đốn). Ở đồi chè của nhà ông Tiến xóm Hồng Thái được che tủ tế guột và cành lá chè đốn với chu kỳ 2 - 3 năm/lần, có hàm lượng chất hữu cơ ở tầng đất mặt (0 - 20 cm) có giá trị dao động 3,06 - 3,11% năm 2004, nhưng đã tăng lên 3,9 - 4,3% vào năm năm 2010 và trung bình 4,13% vào năm 2012.
Cùng với hàm lượng chất hữu cơ thấp, hàm lượng các axit mùn humic và fulvic cũng chiếm tỷ lệ thấp trong đất. Tổng hàm lượng các axit mùn humic và fulvic có giá trị trung bình 0,47%, dao động 0,18 - 0,83%. Điều này chứng tỏ chất lượng chất hữu cơ ở đất trồng chè ở Phú Hộ là không cao. Kết quả tương tự cũng được khẳng định trong các nghiên cứu của Nguyễn Xuân Cự (2005) cho rằng chất lượng thấp của chất hữu cơ trong đất được thể hiện rõ ở tỷ lệ thấp của các axit mùn so với chất hữu cơ tổng số, trong đó tỷ lệ giữa axit humic và fulvic thường nhỏ hơn 1. Nguyên nhân có thể do sự hình thành các hợp chất hữu cơ điển hình (humic và fulvic) ở đất trồng chè với độ chua cao, độ ẩm thấp, nghèo chất dinh dưỡng dễ tiêu, hoạt động sinh học kém kết hợp các vật liệu hữu cơ được bổ sung vào đất có tỷ lệ C/N cao nên khơng thích hợp cho sự tích lũy lâu dài các axit mùn.