CHƢƠNG 2 : TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
2.4 Vai trò của chất hữu cơ trong cải thiện độ phì đất
2.4.1 Vai trò chất hữu cơ đối với tính chất hóa học đất
Chất hữu cơ liên quan đến các yếu tố có ảnh hƣởng ý nghĩa đến độ phì nhiêu đất. Việc cung cấp chất hữu cơ vào đất là một trong những biệp pháp góp phần cải thiện hiệu quả hàm lƣợng chất hữu cơ trong đất. Theo kết quả nghiên cứu của Dƣơng Minh Viễn và Võ Thị Gƣơng (2007) cho thấy sự gia tăng rõ rệt hàm lƣợng chất hữu cơ trong đất khi sử dụng 10 tấn.ha-1 phân hữu vi sinh từ bã bùn mía kết hợp với phân vơ cơ trên đất trồng rau màu khác biệt có ý nghĩa so với bón phân vơ cơ.
Một nghiên cứu khác của Châu Minh Khơi và ctv. (2007) thí nghiệm về
hiệu quả của phân hữu cơ trên đất liếp vƣờn trồng cam cho thấy phân chuồng và bã bùn mía ủ hoai, bón với liều lƣợng 10 tấn.ha-1 giúp gia tăng hàm lƣợng chất hữu cơ, gia tăng hoạt động vi sinh vật đất, khả năng hấp phụ cation của đất, lƣợng lân hữu dụng tăng. Ảnh hƣởng của chất hữu cơ đối với việc cải thiện đặc tính hóa học đất đã đƣợc rất nhiều nhà khoa học quan tâm nghiên cứu và có nhận định gần tƣơng tự nhau. Theo Handrek (1990), Zimmer (2000) và Mader (2002) cho rằng phân hữu cơ bón vào đất sau khi phân giải sẽ cung cấp thêm các chất khoáng làm phong phú thêm nguồn dinh dƣỡng cho cây trồng. Ngoài ra, các hợp chất hữu cơ sinh ra trong quá trình phân hủy cũng góp phần làm cho độ hữu dụng một số nguyên tố vi lƣợng tăng lên (Ngô Thị Hồng Liên, 2006). Độ hữu dụng của nguyên tố vi lƣợng đối với cây trồng đƣợc chi phối rất nhiều phản ứng bao gồm tạo phức với chất hữu cơ, phản ứng trao đổi ion, sự hấp phụ và kết tủa. Vai trò quan trọng nhất ảnh hƣởng đến độ hữu dụng của nguyên tố vi lƣợng khi liên kết với chất hữu cơ có tác dụng làm giảm ảnh hƣởng gây độc và giúp tăng độ hữu dụng cho cây trồng. Theo Prihar et al. (1985) cho rằng chất hữu cơ góp phần cải thiện tính chất lý, hoá, sinh học và cung cấp nhiều dinh dƣỡng cho cây trồng. Chất hữu cơ chứa các dƣỡng chất tại bề mặt dƣới dạng trao đổi nên làm tăng khả năng trao đổi cation, vì vậy làm giảm khả năng trực di các cation. Ngoài ra, kết
11
quả nghiên cứu của Kirti Singh and Srivastava (1971) cũng cho thấy sự khống hóa chất hữu cơ giải phóng một lƣợng lớn các chất dinh dƣỡng cần thiết cho cây trồng. Theo kết quả nghiên cứu của Pratt (1957) và Lundgun (1978) cho thấy, khi gia tăng hàm lƣợng chất hữu cơ trong đất thì gia tăng khả năng hấp phụ cation trong đất.
2.4.2 Vai trị của chất hữu cơ đối với tính chất lý học
Theo Daum (2002) cho rằng bón phân hữu cơ đƣợc xem hƣớng lâu dài và ổn định để tăng cƣờng hàm lƣợng chất hữu cơ trong đất. Chất hữu cơ có tác dụng tích cực trong việc liên kết các cấu thể trong đất bởi vì sự kết dính biến các hạt đất thành khối ổn định, hạn chế sự đóng váng trên bề mặt, gia tăng tính thấm bề mặt và đồng thời làm gia tăng độ phì nhiêu đất. Đất có hàm lƣợng chất hữu cơ cao thƣờng tạo thành những đoàn lạp lớn hơn và ổn định hơn có khả năng giảm sự xói mịn đất và sự nén dẽ đất. Sự nén dẽ làm giảm khả năng thấm nƣớc của đất, tăng lƣợng nƣớc chảy tràn bề mặt, giảm sự hoạt động của hệ vi sinh vật đất và cuối cùng giảm năng suất cây trồng. Ngoài ra, một trong những ảnh hƣởng cần quan tâm là hình thành cấu trúc đất và duy trì độ bền cấu trúc đất. Khi đất có nhiều chất hữu cơ, giúp đất có cấu trúc tốt, các đồn lạp có độ bền cao hơn và làm cho đất thống khí, điều hịa nhiệt độ đất giúp rễ cây trồng phát triển và trao đổi khí tốt hơn (Hamblin,1985).
Theo Bossuyt et al., (2001) cho thấy nấm trong đất có tác dụng liên kết các hạt đất lại thành những đồn lạp lớn. Trong khi đó, vi khuẩn trong đất giúp ổn định các cở hạt sét - thịt trong đất (Tisdall, 1994). Tính bền của đất là sự liên kết của các hạt đất nhỏ, chúng đƣợc giữ chặt bởi chất hữu cơ, oxid sắt, carbonat, sét... Hiệu quả của chất hữu cơ trong sự ổn định đoàn lạp, sự liên kết các hạt đất nhờ chất keo đƣợc tiết ra từ vi sinh vật, chủ yếu là chất polysaccharide; liên kết giữa khoáng sét và chất mùn, chất hữu cơ giúp bộ rễ phát triển tốt, qua đó các hạt đất đƣợc tập hợp lại, hệ vi sinh vật phát triển mạnh ở vùng rễ giúp ổn định hơn, giúp cho sự phát triển của trùn đất mạnh hơn (Newman, 1985; Oades, 1978; Burns and Davies, 1986).
Ngoài ra, hiệu quả của chất hữu cơ còn liên quan đến độ hữu dụng của nƣớc, cả phần trăm ẩm độ ở thủy dung ngoài đồng và điểm héo đều gia tăng với sự gia tăng chất hữu cơ, nghĩa là lƣợng nƣớc hữu dụng gia tăng, tốc độ thấm nƣớc cũng cao hơn do đó giảm sự mất nƣớc qua chảy tràn và lƣợng nƣớc thấm vào đất cao hơn (Lado, 2004). Nƣớc trong đất giữ vai trò rất quan trọng cho sự sinh trƣởng và phát triển của cây trồng. Nƣớc hữu dụng đƣợc trữ trong đất là lƣợng nƣớc cây trồng có khả năng hấp thụ đƣợc cho sự sinh trƣởng và phát triển. Lƣợng nƣớc này do đất giữ đƣợc tùy thuộc vào đặc tính vật lý trong đất mà
12
lƣợng nƣớc này nhiều hay ít, đủ để cung cấp cho nhu cầu của cây trồng. Điều này cho thấy chất hữu cơ giúp tăng khả năng giữ nƣớc của đất tốt hơn, giảm rửa trơi, chống xói mịn tạo mơi trƣờng thuận lợi cho sinh trƣởng cây trồng. Theo Lipiec and Stepniewski (1995) cho rằng đất kém thơng thống, làm giới hạn sự phát triển của rễ, đặc biệt ảnh hƣởng đến hấp thu dinh dƣỡng. Nhiều kết quả nghiên cứu cho thấy đất bị nén dẽ rất nặng trong lơ đất chỉ bón phân vơ cơ trong thời gian dài, trong khi lô đất có bón phân hữu cơ có cấu trúc đất tốt và dung trọng thấp hơn. Kết quả nghiên cứu gần đây của Dƣơng Minh Viễn et al. (2007) cho thấy vai trò của phân hữu cơ trong việc cải thiện một số tính chất vật lý đất ở Đồng bằng sơng Cửu Long, thí nghiệm đƣợc thực hiện trên trên cây dƣa hấu, với nghiệm thức có bón phân hữu cơ kết hợp phân hóa học theo khuyến cáo cho kết quả dung trọng thấp hơn, độ bền đồn lạp cao hơn và khác biệt có ý nghĩa so với nghiệm thức chỉ bón đơn thuần phân vô cơ.
2.4.3 Hiệu quả phân hữu cơ trong cải thiện năng suất cây trồng
Chất hữu cơ đóng vai trị quan trọng trong cải thiện tính chất vật lý đất (cấu trúc đất, sa cấu, dung trọng và khả năng giữ nƣớc trong đất) và các đặc tính hóa học (N hữu dụng, Cation trao đổi, giảm độc chất nhôm và tăng sức chống chịu của cây) đồng thời, giúp duy trì tính ổn định của năng suất và các đặc tính sinh học (vi sinh vật khống hóa N, Cố định N2 và tăng sinh khối của vi sinh đất) (Revees, 1997; Võ Thị Gƣơng, 2010; Võ Thị Gƣơng và ctv. 2005; 2010b; Châu Minh Khôi và ctv. 2012; Fageria, 2012) và là một trong những
chỉ tiêu quan trọng để đánh giá mức độ bền vững của đất (Chenu et al. 2000; Steven, 2011).
Theo một số nghiên cứu về hiệu quả phân hữu cơ cải thiện rõ rệt về sinh trƣởng, năng suất của cây trồng đều đạt hiệu quả cao. Theo một số nghiên cứu về hiệu quả phân hữu cơ cải thiện rõ rệt về sinh trƣởng, năng suất của cây trồng đều đạt hiệu quả cao. Thí nghiệm trong nhà lƣới so sánh sự ảnh hƣởng của bốn loại phân hữu cơ, phân bò, phân heo, phân cừu và hỗn hợp ba loại phân này theo tỷ lệ 1:1:1, lƣợng phân hữu cơ đƣợc sử dụng 4kg.m-2 kết hợp với các loại phân thơng thƣờng, thí nghiệm đƣợc thực hiện trên cây đậu. Kết quả cho thấy nghiệm thức không sử dụng phân hữu cơ, năng suất 87,95 g.cây- 1; cịn các nghiệm thức có sử dụng phân hữu cơ, năng suất đạt 126,46 g.cây-1; trong khi đó các nghiệm thức cùng sử dụng phân hữu cơ thì khơng có sự khác biệt về năng suất.
Chất hữu cơ cịn góp phần làm gia tăng năng suất cây trồng. Trên đất xám Đơng Nam Bộ, bón bổ sung phân hữu cơ làm tăng năng suất lạc tăng 13 - 41%,
13
năng suất hạt tiêu 7 - 14%, Bình Phƣớc (đất Bazan) bón phân hữu cơ sinh học làm tăng năng suất hạt tiêu 18 - 44% (Đỗ Trung Bình, 2007).
Kết quả nghiên cứu của Tariq Aziz1 et al. (2010) cho thấy, khi phân bón hữu cơ giúp cải thiện đặc tính lý, hóa, sinh học đất và dinh dƣỡng cho cây trồng. Thí nghiệm đƣợc thực hiện trên cây bắp, lƣợng phân hữu cơ sử dụng 10 tấn.ha-1. Kết quả cho thấy các nghiệm thức bón phân hữu cơ gia tăng hàm lƣợng chất hữu cơ, lân, kali trong đất và sự hấp thụ N, P, K của cây trồng, cải thiện chiều cao cây, trọng lƣợng rễ so với nghiệm thức đối chứng khơng bón phân hữu cơ. Hiệu quả cải tạo đất của phân hữu cơ cũng đƣợc thể hiện qua cải thiện sự sinh trƣởng của bắp rau nhƣ tăng chiều cao và tăng sinh khối cây, khác biệt có ý nghĩa thống kê so với đối chứng. Chiều cao cây ở các lơ có phân bón hữu cơ cao hơn so với đối chứng từ 19 - 25%, sinh khối cao hơn đối chứng từ 20 - 40% (Ngô Thi Hồng Liên, 2006).
Kết quả nghiên cứu của Tran Thi Ngoc Son và Ramaswami (1997) cho thấy khi bón phế phẩm nơng nghiệp hữu cơ trên đất sét nặng, độ phì nhiêu đất gia tăng, hàm lƣợng các chất đa lƣợng nhƣ N, P, K và các nguyên tố đa lƣợng trung lƣợng và vi lƣợng tăng rất đáng kể đƣa đến sự hấp thu dinh dƣỡng của cây trồng thuận lợi và năng suất đƣợc nâng cao so với khơng bón. Theo nghiên cứu Nguyễn Huệ Ánh (2007) ở nghiệm thức có bón hữu cơ năng suất dƣa hấu đạt 33,5 tấn.ha-1 so với 27,2 tấn.ha-1 so với khơng bón hữu cơ, cịn năng suất dƣa lê đạt 26,7 tấn.ha-1 so với 24,3 tấn.ha-1 so với khơng bón phân hữu cơ. Theo Akio Inoko (1984), bón 20 tấn phân chuồng.ha-1 sẽ cung cấp 78 kgN, 17 kgP và 6 kgK. Nhiều thí nghiệm cũng đã chứng minh nếu muốn có năng suất cao nhất, phải có sự phối hợp dinh dƣỡng giữa phân khoáng và phân hữu cơ. Ngoài ra, khi dùng phân hữu cơ đơn thuần hoặc kết hợp phân hữu cơ với phân vô cơ sâu bệnh sẽ xuất hiện trễ hơn và ít gây thiệt hại hơn so với chỉ sử dụng phân vô cơ (Nguyễn Ngọc Hà, 2000).
Chất hữu cơ đƣợc xem là chỉ tiêu quan trọng để đánh giá sức sản xuất của đất và có thể hấp thu đƣợc kim loại nặng, giảm hàm lƣợng kim loại nặng di chuyển vào nƣớc ngầm và hạn chế cây giảm hấp thu kim loại nặng (Diczbalis, 2002; Fageria, 2012). Chất hữu cơ giúp duy trì chất lƣợng đất, giảm ơ nhiễm môi trƣờng và giúp sản xuất nông nghiệp bền vững (Lal, 1993; Lind et al. 2003; Võ Thị Gƣơng 2010; Dƣơng Minh Viễn và ctv. 2011;
Steven, 2011; Pham Van Quang, 2013).
2.5 Vi sinh vật trong đất
Theo nghiên cứu của Võ Thị Gƣơng và ctv. (2004) mật số nấm có xu
14
cao nhất trên vƣờn có tuổi liếp 7 đế 9 năm, kế đến là vƣờn có tuổi liếp là 26 năm và thấp nhất ở vƣờn có tuổi liếp là 33 năm. Tảo và xạ khuẩn phát triển với mật số tƣơng đƣơng nhau giữa các vƣờn có tuổi liếp khác nhau. Kết quả này cho thấy, mật số vi khuẩn và nấm trong đất có thay đổi theo tuổi liếp, vƣờn có tuổi liếp cao mật số nấm và vi khuẩn giảm thấp có thể do điều kiện nhƣ đất chặt, độ nén dẽ cao, pH đất thấp, hàm lƣợng chất hữu cơ thấp, dinh dƣỡng thấp là yếu tố làm giảm sự phát triển của nấm và vi khuẩn.
Qua kết quả nghiên cứu của Bossuyt et al. (2001) cho thấy nấm trong đất có tác dụng liên kết các hạt đất lại thành những đồn lạp to. Trong khi đó, vi khuẩn trong đất giúp ổn định các cỡ hạt sét - thịt trong đất (Tindall, 1994). Do đó, sự giảm mật số nấm, vi khuẩn trong đất liếp lâu năm ngoài việc ảnh hƣởng bất lợi đến các tiến trình sinh học nhƣ sự khống hố chất hữu cơ trong đất thì ảnh hƣởng bất lợi về mặt vật lý đất là đất càng chặt, tế khổng trong đất kém, trao đổi khí và vận chuyển dƣỡng chất kém gây ra bất lợi cho sự phát triển của rễ và sinh trƣởng của cây trồng.
Quần thể vi sinh vật trong đất có ảnh hƣởng trực tiếp đến các tiến trình trong đất, đặc biệt là những tiến trình thúc đẩy sự phát triển và làm tăng độ phì tự nhiên của đất (sự phát triển cấu trúc, sự khoáng hoá, sự chuyển hố đạm, sự cố định đạm...). Ngồi ra, trong các nghiên cứu gần đây cho thấy một số dòng vi sinh vật đất cịn góp phần phân huỷ một vài loại thuốc trừ sâu bệnh, trừ cỏ dại lƣu tồn trong đất. Hệ vi sinh vật đất đóng vai trị quan trọng trong việc chuyển hố chất hữu cơ và góp phần cải thiện tính chất lý, hố đất. Bản thân sinh vật đất khi chết đi cũng trở thành chất hữu cơ và đƣợc phân hủy là một trong những nguồn cung cấp dƣỡng chất cho cây trồng.
Theo Trần Thƣợng Tuấn (2004), cho biết vi sinh vật có vai trị sản sinh enzyme phân hủy các hợp chất hữu cơ: cellulase, lignase, xylase, chitinase, protease, lipase… Sản sinh các chất kháng sinh giúp rễ cây kháng bệnh; Sản sinh một số chất sinh trƣởng: auxin, gibberellin, cytokinin; Cố định đạm và giữ gìn cấu trúc của đất và chất hữu cơ trong đất.
Theo Dƣơng Minh (2010), nấm Trichoderma có khả năng phịng trị các loại nấm bệnh hại rễ cây ăn trái và rau màu nhƣ Fusarium, Rhizoctonia, Sclerotium, Colletotrichum, Verticilium… và trứng tuyến trùng hại rễ.
Sự kết hợp chủng vi khuẩn Rhizobium với dung dịch lân chứa vi khuẩn và Trichoderma làm tăng sinh trƣởng của cây, hấp thu đạm và năng suất, quần thể vi sinh vật ở vùng rễ (Rudresh et al., 2005).
Trong điều kiện đất liếp trồng cây ăn trái thấp, đất bị nén dẽ, các đặc tính bất lợi về đất nhƣ nghèo dinh dƣỡng, nghèo chất hữu cơ, môi trƣờng đất
15
không thuận lợi cho sự phát triển của vi sinh vật, hệ thống rễ bị tổn thƣơng do ngập nƣớc (Võ Thị Gƣơng et al ., 2008). Khi đất có ẩm độ cao ở vùng rễ, các loại nấm bệnh trong đất nhƣ Fusarium, phytophora và Corrticium samonicolor có cơ hội tấn công làm rễ, thân và lá bị hƣ hại. Sử dụng các loại
nơng dƣợc để phịng trị các loại nấm gây bệnh thƣờng tốn kém, cho hiệu quả không cao và gây ô nhiễm môi trƣờng. Kết quả nghiên cứu các chủng nấm
trichoderma phân lập đƣợc có khả năng tiết chitinases cao, giúp đối kháng tốt
với các nấm bệnh trong đất do Fusarium solani, Phytophthora palmivora và Corticium salmonicolor gây hại (Dƣơng Minh, 2010).
Các nhóm vi sinh vật trong đất, thƣờng đƣợc quan sát là: vi khuẩn, xạ khuẩn, tuyến trùng, trùng đất, nấm, tảo, động vật nguyên sinh, virus và hệ vi sinh vật đất này đóng vai trị quan trọng trong các tiến trình phân huỷ chất hữu cơ, cung cấp dƣỡng chất hữu dụng cho cây trồng, giúp đất phát triển cấu trúc, chống xói mịn đất (Bot and Benites, 2005). Theo Dƣơng Minh và ctv (2003) phân lập nhiều dòng nấm Trochoderma spp. từ các vƣờn cam quýt tại Tiền
Giang, Đồng Tháp, Vĩnh Long và Cần Thơ có khả năng khống chế hiệu quả đối với sự phát triển của nấm Fusarium solani gây bệnh thối rễ trên cam quýt. Theo Dƣơng Minh (2004) nấm Trichoderma phân bố rộng khắp trên thế giới có thể sống và phát triển trong điều kiện dinh dƣỡng, nhiệt độ, ẩm độ khác nhau và có khả năng phòng trị các loại nấm bệnh hại rễ cây ăn trái và rau màu nhƣ Fusarium, Rhizoctonia, Selerotium, Colletotrichum, Verticilium… và
trứng tuyến trùng hại rễ. Sự kết hợp chủng vi khuẩn Rhizobium với dung dịch lân chứa vi khuẩn và Trichoderma làm tăng sinh trƣởng của cây, hấp thu đạm và năng suất (Rudresh et al. 2004).
Hệ vi sinh vật đất đóng vai trị quan trọng trong việc chuyển hóa chất