Số liệu phân tắch các tắnh chất của ựất không chỉ giúp chúng ta ựánh giá ựược từng tắnh chất riêng lẻ, mà còn giúp cho chúng ta ựánh giá tổng thể ựộ phì của ựất, ựể từ ựó bố trắ sử dụng ựất và có các biện pháp duy trì và bảo vệ ựất tốt hơn. Trong khuôn khổ của nghiên cứu này, chúng tôi ựề cập tới một số chỉ tiêu tắnh chất ựất như sau:
- Thành phần cơ giới ựất
Thành phần cơ giới là một trong những chỉ tiêu quan trọng, khi ta muốn thể hiện ựặc tắnh của ựất hoặc tầng ựất ở ngoài ựồng cũng như khi ở phòng thắ nghiệm. Kết quả của quá trình hình thành ựất ựã tạo ra ựược các hạt ựất riêng rẽ có kắch thước và hình dạng khác nhau. Những hạt ựất ựó ựược gọi là "phần tử cơ giới ựất" hay còn gọi là hạt cơ giới ựất, hạt ựất cơ bản. Những phần tử cơ giới nằm trong cùng một phạm vi kắch thước nhất ựịnh thì ựược gọi là cấp hạt. Các cấp hạt khác nhau thì có tắnh chất và thành phần hóa học khác nhau. Có 3 cấp hạt cơ giới cơ bản, ựó là: cấp hạt cát, cấp hạt bụi còn gọi là limon (silt) và cấp hạt sét (Trần Kông Tấu và nnk., 1986; Trần Văn Chắnh và nnk., 2006).
Thành phần cơ giới của ựất còn là biểu hiện ựặc trưng về nguồn gốc phát sinh ựất, phân loại ựất, các quá trình thổ nhưỡng của ựất và các tắnh chất nông học. Khi phân loại ựất ra nhóm, loại, chủng, người ta cũng căn cứ vào thành phần cơ giới. Nhiều tắnh chất vật lý, hóa học ựất như khả năng giữ ẩm và ựộng thái ẩm, khả
Học viện Nông nghiệp Việt Nam Ờ Luận văn thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp 21 năng giữ nhiệt và ựộng thái nhiệt, chế ựộ không khắ và ựộng thái khắ, CEC, và khả năng ựiều tiết dinh dưỡng...ựều liên quan ựến thành phần cấp hạt. độ phì nhiêu của ựất liên quan chặt chẽ với thành phần cơ giới. Do ựó thành phần cơ giới có ý nghĩa ựể ựánh giá ựất một cách toàn diện và ựánh giá từng yếu tố khác một cách chắnh xác (Viện Nông hóa Thổ nhưỡng, 1986; Bộ NN và PTNT, 2009c).
Bảng 1.5: Phân loại những cấp hạt cơ giới ựất theo ựộ lớn
đường kắnh (mm) Thành phần cấp hạt
Liên Xô (cũ)1 USDA2 ISSS (IUSS)1 FAO-UNESCO3
Sỏi, sạn 3-1 4-2 - 4 - 2 Cát rất thô - 1-2 2 - 1,25 Cát thô 1-0,5 1 Ờ 0,5 2 Ờ 0,2 1,25 - 0,63 Cát trung bình 0,5 Ờ 0,25 0,5 -0,25 0,63 - 0,2 Cát nhỏ (mịn) - 0,25 Ờ 0,1 0,2 Ờ 0,02 0,2 - 0,125 Cát rất mịn 0,25 Ờ 0,05 0,1 Ờ 0,05 0,125 - 0,063 Cát, tổng số 2,00-0,05 2,00 Ờ 0,02 2,00 - 0,063
Bụi tổng số (Limon, Silt) 0,05 Ờ 0,001 0,05 Ờ 0,002 0,02 Ờ 0,002 0,063 - 0,002
Bụi, thô 0,05-0,01 0,05 Ờ 0,02 0,063 - 0,02
Bụi, mịn 0,01-0,005 0,02-0,002 0,02 Ờ 0,002
Sét, tổng số 0,005 Ờ 0,0001 < 0,002 < 0,002 < 0,002
Keo < 0,0001 - - -
Nguồn: (1) theo Lê đức, 2005 và Trần Văn Chắnh, 2006; (2) USDA, 1993; (3) FAO, 2006
Trên thế giới có nhiều cách phân chia cấp hạt cơ giới, nhưng vẫn có những ỘmốcỢ chung. Tại mốc này sự thay ựổi về kắch thước các hạt ựất sẽ dẫn ựến sự thay ựổi ựột ngột về tắnh chất vật lý, lý hóa của ựất. Phổ biến nhất là bảng phân loại của Liên Xô (cũ), Bộ nông nghiệp Mỹ (USDA), Hội thổ nhưỡng quốc tế (ISSS, nay là IUSS) và của FAO - UNESCO. để xác ựịnh cấp hạt cơ giới ựất, người ta thường sử dụng phương pháp pipet (ống hút Robinson) hoặc phương pháp ly tâm, tỷ trọng kế.
Ở nước ta hiện nay, ựể xác ựịnh các cấp hạt cơ giới thường sử dụng theo hệ thống quốc tế, xác ựịnh 3 cấp hạt: cát < 2 mm; limon (silt) 0,02 Ờ 0,002 mm; sét < 0,002mm (Bộ NN và PTNT, 2009c). để xác ựịnh loại ựất theo tỷ lệ thành phần cấp hạt, người ta có thể sử dụng dạng bảng (Liên Xô Ờ cũ, ISSS) hoặc sử dụng tam giác cơ giới (dạng tam giác ựều hoặc tam giác vuông) USDA, FAO-UNESCO. Trong phân tắch hàng loạt thì ta có thể tra trực tuyến trên trang web của USDA hoặc sử dụng phần mềm TAL 4.2 hoặc Soil Science software ựể nhập số liệu phân tắch cấp hạt limon và sét, phần mềm sẽ tự ựộng cho kết quả hàm lượng cát và loại ựất theo thành phần cơ giới.
- độ chua và pH của ựất
độ chua của ựất ựược tạo nên do sự tồn tại trong ựất các thành phần gây chua: H+ và Al3+. Sự có mặt trong ựất các axit vô cơ, hữu cơ, các muối axit, các keo hấp
Học viện Nông nghiệp Việt Nam Ờ Luận văn thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp 22 phụ cation H+, Al3+, cũng như bón phân có phản ứng sinh lý axit làm cho ựất chua (Nguyễn Hữu Thành và nnk., 2006).
Hiện nay người ta phân ựộ chua của ựất thành các các loại là ựộ chua hoạt tắnh và ựộ chua tiềm tàng (ựộ chua trao ựổi và ựộ chua thủy phân). Do ựất có tắnh ựệm nên pH của ựa số ựất dao ựộng trong phạm vi từ 3 ựến 9, pH của ựất ựược ựánh giá như sau:
Bảng 1.6: đánh giá mức ựộ phản ứng chua của ựất
Mức ựánh giá pH
H2O pHKCl
độ chua thủy phân
(phương pháp Kappen), meq/100g ựất Cực kỳ chua 1,8-3,4 Rất chua 3,5 - 4,5 < 4,0 Chua vừa 4,6 Ờ 5,5 4,0-5,0 Chua ắt 5,6 Ờ 6,5 > 5,0-6,0 > 5,0: cao Trung tắnh 6,6 Ờ 7,5 > 6,0 Ờ 7,0 2,0 Ờ 5,0 : trung bình Kiềm yếu 7,6 Ờ 8,0 > 7,0 < 2,0 : thấp Kiềm vừa 8,1 Ờ 8,5 Kiềm mạnh 8,5- 9,0 Kiềm rất mạnh 9,0-11,0
Nguồn: Bộ Nông nghiệp và PTNT, 2009c
độ chua của ựất là một trong những yếu tố ựộ phì quan trọng, có ảnh hưởng ựến các tắnh chất lý, hóa và sinh học của ựất. Hầu hết các loại ựất có mối quan hệ rất chặt chẽ của pH và sự linh ựộng (dễ tiêu) các nguyên tố dinh dưỡng và hoạt tắnh vi sinh vật trong ựất. đặc biệt là ảnh hưởng của pH tới Fe, Al, Mn, Ca, Mg và P trong ựất. Khoảng pH 5,5 Ờ 7,0 ựược xem là tốt nhất cho sự dễ tiêu các nguyên tố dinh dưỡng trong ựất. Trong chừng mực nhất ựịnh có thể xem, nếu pH ựất là phù hợp với lượng P dễ tiêu thì với các chất dinh dưỡng khác (nếu có lượng tổng số ựầy ựủ) cũng sẽ có hàm lượng dễ tiêu cung cấp ựầy ựủ trong hầu hết các trường hợp (Brady and Weil, 2008).
đa số cây trồng thắch nghi tốt ở ựất trung tắnh hoặc ắt chua. Cây lúa nước pH tối thắch là pH: 5,5 Ờ 7; cây ngô: pH 5 - 7. Chỉ có một số ắt thắch nghi tốt nhất ở ựất chua như chè (pH từ 4,5 Ờ 5,5), khoai tây (pH từ 4,8 Ờ 5,4). (Nguyễn Hữu Thành và nnk., 2006; FAO/Ecocrop, 2014). Số liệu về yêu cầu thổ nhưỡng của một số cây trồng chắnh có trong vùng nghiên cứu ựược chúng tôi trình bày trong phụ lục 7. Nhìn chung: pH < 4,5 cần cấp thiết bón vôi; pH 4,6 Ờ 5,5 cần bón; pH > 5,5 chưa cần bón vôi. Hoặc căn cứ vào BS (%) < 50% cấp thiết bón vôi; 50-70% cần bón; > 70 chưa cần.
Sự chua hóa là một trong những quá trình thoái hóa ựất, thường xảy ra ở vùng nhiệt ựới ẩm, làm cho ựất giảm và mất dần ựộ phì nhiêu, khả năng sản xuất.
Học viện Nông nghiệp Việt Nam Ờ Luận văn thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp 23 - Dung tắch trao ựổi cation của ựất (CEC)
Dung tắch trao ựổi cation của ựất (dung tắch hấp phụ) là tổng số cation hấp phụ (kể cả cation kiềm và không kiềm) ựược ựất giữ ở trạng thái trao ựổi trong 100 gam ựất, tắnh bằng ly ựương lượng gam, ký hiệu bằng chữ CEC (cation exchange capacity) hoặc T. độ lớn của CEC ựược thể hiện bằng meq/ 100g ựất (Trần Văn Chắnh và nnk., 2006; Nguyễn Hữu Thành và nnk., 2006).
Có nhiều phương pháp xác ựịnh CEC, một trong các phương pháp thông dụng là phương pháp amôn axetat Ờ pH 7,0. CEC có thể ựược xác ựịnh bằng phân tắch trực tiếp hoặc tắnh theo công thức: CEC = S + H. Trong ựó S là tổng số cation kiềm, kiềm thổ hấp phụ hay tổng bazơ trao ựổi (S = Ca2+ + Mg2+ + K+ + Na+); H là tổng số ion H+ và Al3+ hấp phụ (ựộ chua thủy phân). Tất cả ựều tắnh bằng ựơn vị meq/100g ựất (Trần Văn Chắnh và nnk., 2006).
CEC là một tắnh chất hóa Ờ lý quan trọng nhất của ựất, chỉ tiêu không thể thiếu trong ựánh giá ựộ phì nhiêu ựất, phản ánh khả năng giữ và ựiều hòa dinh dưỡng có liên quan chặt chẽ ựến phương pháp bón phân hợp lý. Nhìn chung, CEC có giá trị càng lớn thì khả năng giữ phân của ựất càng tốt, ựộ phì nhiêu của ựất càng cao. CEC của ựất phụ thuộc vào thành phần keo, thành phần cơ giới ựất, tỷ lệ SiO2/R2O3, pH ựất và ựược ựánh giá như sau:
Bảng 1.7: đánh giá hàm lượng các cation bazơ trao ựổi, S, CEC và BS
Ca2+ Mg2+ K+ Na+ S CEC8,2 CEC7,0* BS (%) Mức ựộ meq/100g ựất Rất cao >20 >8,0 >1,2 >2,0 > 30 > 40 > 30 > 80 Cao 10 Ờ 20 3,0 Ờ 8,0 0,6 Ờ 1,2 0,7 Ờ 2,0 15 Ờ 30 26 Ờ 40 20 Ờ 30 61 -80 Trung bình 5 Ờ 10 1,5 Ờ 3,0 0,3 Ờ 0,6 0,3 Ờ 0,7 7,5 Ờ 15 13 Ờ 25 10 Ờ 20 41 Ờ 60 Thấp 2 Ờ 5 0,5 Ờ 1,5 0,1 Ờ 0,3 0,1 Ờ 0,3 3 Ờ 7,5 6 Ờ 12 5 Ờ 10 21- 40 Rất thấp <2 <0,5 <0,1 <0,1 < 3 <6 < 5 < 20
Nguồn: Agricultural Compendium, 1989; * Viện QH và TK NN, 2007.
Bảng 1.8: đánh giá hàm lượng Ca, Mg trao ựổi trong ựất
đánh giá Ca2+ (meq/100g ựất) Mg2+ (meq/100g ựất)
Rất nghèo < 2
Nghèo 2 Ờ 4 < 1
Trung bình 4 Ờ 8 1 Ờ 3
Khá > 8 > 3
Học viện Nông nghiệp Việt Nam Ờ Luận văn thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp 24 Nhiều tác giả cho rằng với ựất chua nên quan tâm ựến ECEC hữu hiệu (Effective CEC) phản ánh ựúng thực tế dung lượng cation trao ựổi của ựất hơn.
ECEC (meq/100g ựất) = [(H+ +Al3+) +( Ca2+ + Mg2+ + K+ + Na+)] trao ựổi Theo D. Hissink, mức bão hòa bazơ (BS % hoặc V % hay PBS) của ựất ựược tắnh theo công thức sau: BS (%) = S x 100 / CEC (1) ;hoặc BS (%) = S x 100 / (S+H) (2).
Theo yêu cầu của phân loại ựất US. Soi Taxonomy và FAO Ờ UNESCO Ờ WRB, cần ựịnh lượng CEC của sét. Cần thiết phải tách sét từ ựất và tiến hành xác ựịnh CEC của sét theo phương pháp ly tâm. Theo L.P. van Reeuwijk (2002), có thể xác ựịnh nhanh CEC của sét theo công thức tắnh như sau:
CECsét + CHC = CECựất x 100 / % sét ( ựây là công thức tắnh CECsét chưa hiệu chỉnh với chất hữu trong ựất; công thức ựược tắnh cũng giống như với ECEC).
Tắnh CECsét chắnh xác (CECsét ựã hiệu chỉnh với chất hữu cơ) ựược tắnh như sau: CECsét chắnh xác = (CECựất Ờ CEC hữu cơ ựất) x 100 / % sét
CEC hữu cơ ựất = 3,5 x % OC
Một số tác giả trong nước (Nguyễn Khang và nnk., 1994) cũng ựã tiến hành nghiên cứu và xác ựịnh hệ số chuyển ựổi giữa CEC của ựất và CEC của ựất dựa trên mối quan với hàm lượng sét và hàm lượng chất hữu cơ (dẫn theo Hồ Quang đức, 2002). Tuy nhiên, ựể ựảm bảo tắnh khách quan, trong nghiên cứu này chúng tôi sử dụng công thức tắnh CEC của sét chắnh xác (ựã hiệu chỉnh với chất hữu cơ) theo công thức tắnh mà FAO - ISRIC (2002) ựề nghị.
- Chất hữu cơ và mùn trong ựất
Chất hữu cơ (OM) và mùn là hợp phần quan trọng của ựất, làm cho ựất có những tắnh chất khác với mẫu chất. Số lượng và tắnh chất của chất hữu cơ có vai trò quyết ựịnh ựến quá trình hình thành và các tắnh chất cơ bản của ựất. Chất hữu cơ là nguồn cung cấp thức ăn cho cây, có ảnh hưởng rất lớn ựến tắnh chất lý học, hóa học và sinh học ựất (Nguyễn Hữu Thành và nnk., 2006).
Thành phần chủ yếu của chất hữu cơ ựất là C, N, H, O, ngoài ra chúng còn chứa một ắt S, P và các nguyên tố tro khác. Các phương pháp xác ựịnh chất hữu cơ ựất phổ biến hiện nay ựều dựa trên cơ sở xác ựịnh hàm lượng Ộtổng số C hữu cơỢ
Học viện Nông nghiệp Việt Nam Ờ Luận văn thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp 25 chứa trong chất hữu cơ và mùn (OC). Hàm lượng chất hữu cơ và mùn ựược tắnh bằng cách lấy OC x 1,724. Hệ số này do Bemmelen nêu ra vì trung bình OC chiếm 58% của chất hữu cơ, từ ựó: OM = OC x 10058 = OC x 1,724 (Nguyễn Hữu Thành và nnk., 2006). Hệ số 1,724 ựã ựược sử dụng phổ biến ở nước ta cũng như nhiều nước khác trên thế giới, tuy vậy theo nghiên cứu của Nelson và Sommers (1982), tác giả khuyến nghị sử dụng hệ số chuyển ựổi là 2 hoặc 1,8 sẽ cho kết quả tốt hơn với ựất vùng nhiệt ựới (FAO - ISRIC, 2002). Như thế số liệu phân tắch chất hữu cơ và mùn chỉ là con số gần ựúng, tất nhiên mức ựộ chênh lệch với thực tế không ựáng kể.
Có nhiều phương pháp phân tắch chất hữu cơ và mùn trong ựất, hai phương pháp thông dụng là: phương pháp Tiurin và phương pháp Walkley Ờ Black. để phân
tắch thành phần mùn trong ựất, chúng ta thường sử dụng phương pháp của M.M Kononova và N.P. Bopopakova. đánh giá hàm lượng chất hữu cơ trong ựất như sau:
Bảng 1.9: đánh giá hàm lượng OC và OM trong ựất
Mức ựộ OC tổng số (%) OM tổng số (%) Rất cao >3,50 >6,0 Cao 2,51 Ờ 3,50 4,3 Ờ 6,0 Trung bình 1,26 Ờ 2,50 2,1 Ờ 4,2 Thấp 0,60 Ờ 1,25 1,0 Ờ 4,2 Rất thấp <0,60 <1,0
Nguồn: Agricultural Compendium, 1989.
Bộ Nông nghiệp ựề xuất thang ựánh giá hàm lượng chất hữu cơ trong ựất ựồng bằng và ựồi núi như sau:
Bảng 1.10: đánh giá hàm lượng chất hữu cơ trong ựất ựồng bằng và ựồi núi Phân cấp OM (%) đánh giá đất ựồng bằng đất ựồi núi* Rất nghèo mùn < 1% Hơi nghèo mùn < 1% 1 Ờ 2% đất có mùn trung bình 1,0 Ờ 2,0% 2 Ờ 4% đất giàu mùn > 2,0% 4 Ờ 8% đất rất giàu mùn > 8%
Học viện Nông nghiệp Việt Nam Ờ Luận văn thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp 26 - Hàm lượng P tổng số, P dễ tiêu
Lân là nguyên tố dinh dưỡng ựa lượng ựối với cây trồng. Lân ựóng vai trò quan trọng trong quá trình trao ựổi chất, hút dinh dưỡng và vận chuyển các chất trong cây. Cây thiếu lân sẽ sinh trưởng chậm, cho năng suất thấp phẩm chất nông sản kém (Trần Văn Chắnh và cs, 2006; Nguyễn Thế đặng và cs, 2011).
Nhìn chung, lân trong ựất tồn tại ở dạng các hợp chất hữu cơ hoặc vô cơ khác nhau. Phân tắch lân tổng số ựể biết ựược lượng lân tiềm tàng của ựất, nghiên cứu tình hình phân bố lân, xác ựịnh sự cân bằng lân trong ựất ựối với các thắ nghiệm bón lân lâu dài. Một trong những phương pháp thông dụng ựể xác ựịnh lân tổng số là công phá mẫu bằng H2SO4 và HClO4 sau ựó P trong dịch công phá ựược ựịnh lượng bằng phương pháp so màu (Nguyễn Hữu Thành và cs, 2006).
Hàm lượng lân tổng số trong ựất Việt Nam khoảng 0,03-0,2%. Có thể ựánh giá lân tổng số trong ựất (theo Lê Văn Căn, 1968) như sau:
Bảng 1.11: Phân cấp hàm lượng Phốt pho tổng số (P2O5 %) trong ựất
đánh giá P2O5 %
Nghèo lân <0,06%
Trung bình 0,06 Ờ 0,10%
Giàu lân >0,10%
Nguồn: Bộ Nông nghiệp và PTNT, 2009c
Lân dễ tiêu là các dạng lân dễ hòa tan trong dung dịch ựất, dễ dàng ựược cây trồng hấp thụ. Lân ở trong ựất thường bị cố ựịnh, lượng phốt pho linh ựộng hay phốt pho dễ tiêu chỉ chiếm khoảng 1 -2% so với lượng tổng số. Xác ựịnh lân dễ tiêu trong ựất rất cần thiết vì sẽ biết ựược mức ựộ cung cấp lân trực tiếp cho cây trồng của từng loại ựất và là cơ sở ựể xác ựịnh mức bón phân lân thắch hợp. Hiện nay trên thế giới có rất nhiều phương pháp phân tắch lân dễ tiêu, chủ yếu ở dung môi chiết rút lân ra khỏi ựất. Tùy theo tắnh chất ựất khác nhau, người ta dùng các dung môi có tắnh acid base hoặc các hỗn hợp ựệm khác nhau ựể rút lân (Nguyễn Hữu Thành và nnk., 2006).
Phương pháp Oniani với dung môi chiết xuất là H2SO4 0,1N ựược sử dụng phổ biến ở nước ta. Sau ựây là bảng ựánh giá hàm lượng lân dễ tiêu trong ựất ựược chiết rút bằng các dung dịch khác nhau:
Học viện Nông nghiệp Việt Nam Ờ Luận văn thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp 27
Bảng 1.12: đánh giá hàm lượng phốt pho dễ tiêu trong ựất sử dụng các dung dịch chiết rút khác nhau
P2O5 dễ tiêu (mg/100g ựất) Mức ựộ
Oniani Kirsanov Machigin Olsen
Giàu > 15 > 15 > 6,0 > 9,0