Tài liệu Một số chỉ tiêu dinh dưỡng trên đất đỏ bazan nghĩa đàn

1 TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH KHOA NÔNG LÂM NGƯ ------------ MỘT SỐ CHỈ TIÊU DINH DƯỠNG TRÊN ĐẤT ĐỎ BAZAN NGHĨA ĐÀN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ NGÀNH NÔNG HỌC Người thực hiện: Hà Thị Hồng Lớp: 45 K2 – Nông học Giáo viên hướng dẫn: Ths. Hoàng Văn Sơn VINH - 1.2009 2 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Đất đỏ bazan với những đặc tính ưu việt của nó, được xem là thiên đường của nhiều loại cây trồng, hàm lượng các chất dinh dưỡng khá cao, cùng với các đặc tính lý hóa học phù hợp cho nhiều loại cây trồng, đặc biệt là cây công nghiệp như cà phê, cao su, chè, ca cao, các loại cây ăn trái, và cây đậu đỗ ăn hạt. Tuy nhiên do tính đặc thù về khí hậu, thời tiết, tập quán canh tác ở mỗi vùng và việc sử dụng khai thác tiềm năng chưa hợp lý nên hiệu quả kinh tế chưa cao, tính bền vững chưa được thiết lập, độ phì của đất ngày càng suy giảm. Vùng đất đỏ bazan Nghĩa Đàn cũng đang trong tình trạng đáng báo động như vậy. Sự suy giảm độ phì ở đây đang diễn ra một cách mạnh mẽ. Đặc biệt các tính chất hóa học của đất có sự thoái hóa mạnh. Theo Đặng Thị Trân và Võ Thị Tuyết, PHKCl từ 4,8 xuống còn 3,9 (1993), hàm lượng mùn giảm mạnh, độ no bazơ giảm xấp xỉ 7 lần, trong khi đó nhôm di động lại tăng nhanh [2]. Ngoài ra trong quá trình sinh trưởng và phát triển, cây lấy từ đất các chất dinh dưỡng cần thiết, như các yếu tố đa lượng, vi lượng và siêu vi lượng. Cùng với sự phát triển của sản xuất thì phần lấy đi đó ngày càng tăng nhưng sự trả lại cho đất thì lại không đảm bảo, trải qua thời gian dài sử dụng đất, do phương thức canh tác chưa hợp lý, như: Khai thác liên tục loại đất này theo hướng khai thác sự màu mỡ của đất là chính; bảo vệ đất chưa có sự quan tâm đúng mức, phương thức canh tác độc canh kéo dài hàng chục năm và cũng do thói quen và sự thiếu hiểu biết của người dân về sự cân đối giữa các yếu tố dinh dưỡng và sự phụ thuộc lẫn nhau giữa chúng. Hậu quả là sự thiếu hụt các nguyên tố vi lượng trong đất đã khiến cho việc sử dụng các loại phân khoáng cơ bản (N, P, K) và các chất cải tạo đất bị hạn chế, không đạt được năng suất cây trồng như mong muốn. Việc duy trì độ phì và khả năng giải phóng các chất dinh dưỡng ở trong đất cho cây trồng còn phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố như sự thay đổi của nhiệt độ, độ ẩm theo các mùa trong năm hay do nhu cầu sử dụng dinh dưỡng trong các thời kì 3 của cây trồng. Để góp thêm dữ liệu khoa học về thực trạng độ phì của đất bazan huyện Nghĩa Đàn chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài “Một số chỉ tiêu dinh dưỡng trên đất đỏ bazan Nghĩa Đàn" 2. Mục tiêu và yêu cầu nghiên cứu 2.1 Mục tiêu - Cung cấp cơ sở dữ liệu về hàm lượng một số nguyên tố dinh dưỡng trên đất bazan ở huyện Nghĩa Đàn. - Nâng cao năng lực nghiên cứu các vấn đề liên quan đến thực tiễn sản xuất của địa phương. 2.2 .Yêu cầu - Lấy mẫu trên các công thức luân canh khác nhau, phân tích và đánh giá một số chỉ tiêu nông hoá trên các mẫu thu được. 4 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới Thực tế việc sản xuất nông nghiệp trên đất đỏ bazan cũng như các loại đất khác trong nhiều năm qua đã chỉ ra rằng con người chỉ khai thác đất phục vụ cho những nhu cầu của mình mà chưa quan tâm đến việc duy trì bảo vệ và cải tạo đất, chưa thực sự đứng trên quan niệm của một nền nông nghiệp bền vững. Điều đó làm cho đất ngày càng thoái hoá và chua dần. Trước tình hình cấp bách về vấn đề suy thoái hoá đất đỏ bazan nói riêng, đất canh tác trên thế giới nói chung, các nhà khoa học đất bắt tay vào việc nghiên cứu nhằm tìm ra nguyên nhân và biện pháp khắc phục như tìm lập các hệ thống canh tác hợp lý cho mỗi loại đất, mỗi vùng khác nhau, luân canh, xen canh cây trồng, tạo lập công thức bón phân phù hợp cho mỗi loại cây vào mỗi thời điểm khác nhau. Những thành tựu về nghiên cứu mùn ở điều kiện nhiệt đới ẩm của Castagnol (1942), Fridland (1958-1964) đã cho rằng mùn ở đất Việt Nam rất quan trọng trong việc tạo thành độ phì nhiêu của đất. Fenamerevo (1961) cho biết bản chất độ phì nhiêu của đất là mức năng lượng trong chất hữu cơ đất mà vi sinh vật là kẻ thù chuyển tiếp, chất hữu cơ và hoạt động của vi sinh vật có quan hệ chặt chẽ với nhau. Thoái hoá đất bazan được biểu hiện rõ nhất ở sự giảm sút hàm lượng hữu cơ. Mặc dù ở mỗi đơn vị cấu trúc đất khác nhau khả năng tích luỹ chất hữu cơ khác nhau, song khi thoái hoá đã đưa đến một giới han gần với 2%. Giá trị này thấp hơn 3 – 4 lần hàm lượng hữu cơ dưới đất rừng. Với 2% hữu cơ được coi là giới hạn nghèo đối với đất miền bắc Việt Nam (V.M.Fridland, 1974). Viện nghiên cứu lúa quốc tế cho rằng hàm lượng chất hữu cơ tối thiểu ở ruộng lúa là 4%, nếu giảm 1% chất hữu cơ thì P bị giữ chặt trong đất tăng 50 mg/100g đất (Nguyễn Tử Siêm, Báo cáo khoa học,1991) Theo Rowel (1988), hoạt động của con người cũng làm gia tăng quy mô đất chua khắp toàn cầu bởi sự lắng đọng axit tới sự ô nhiễm không khí bằng công 5 nghiệp và thực tiễn nông nghiệp cũng như áp dụng phân đạm do tưới ở cường độ cao, sự lấy đi của các cation kiềm từ cây trồng và cũng do sự trồng trọt cây họ đậu và đồng cỏ. Đất chua thường cằn cỗi việc trồng trọt bị hạn chế bởi một hoặc nhiều yếu tố tác động lẫn nhau bao gồm: pH, thấm những độc tố của nhôm, Mangan và sự thiếu hụt Canxi, Magie, Photpho và Molipden. P.K. Ramaiah (1985): Đất quá chua hoặc quá kiềm đều ảnh hưởng không tốt đến cung cấp dinh dưỡng cho cà phê. PHKCl từ 6 - 7 là mức lý tưởng cho sự duy trì cung cấp dinh dưỡng cho cây. Những nghiên cứu của các tác giả Mỹ và của IBSRAM ở chín nước Châu Phi (Brundo, Camarun, Uganda, Cônggô, Cosdivoa, Ghara, Madagasca, Nideril và Tandania), (IBSRAM nottes no 2 1981 trang 9) đã nhấn mạnh việc sử dụng đất trên quan niệm lựa chọn các biện pháp quản lý đất bền vững đồng thời rất quan tâm đến đặc trưng nổi bật là tính chất chua của đất nhiệt đới ẩm. Quản lý đất chua không có nghĩa là chỉ làm giảm độ chua đất mà còn phải giải quyết nhiều hạn chế kèm theo độ chua. Cần đặc biệt quan tâm trong việc sử dụng và cải tạo. Tuy nhiên nhận thức đầu tiên là độ chua nhôm. Điều này quan hệ mật thiết với hàm lượng của các nguyên tố đa lượng, sự mất cân bằng về đa lượng, vi lượng, khả năng giữ chất dinh dưỡng kém và một số hạn chế cần vượt qua trong quá trình canh tác, sử dụng và bảo vệ đất. Ví dụ nhìn chung số lượng chất hữu cơ không ngừng giảm trong quá trình canh tác.Việc sử dụng đất không hợp lý làm nhiều tính chất vật lý, nước của đất kém dần. (Chặt, mất cấu trúc, khả năng giữ nước và thấm nước giảm) Các tác giả Castagnol (1935), Fridland (1973), B. Dalin (1980), Khi nghiên cứu tính chất hoá học đất bazan có nhận xét: Đất bazan giàu lân tổng số nhưng nghèo lân dễ tiêu. Còn T.Rafu và W. Krirhnamurthy rao (1978) cho biết: Hệ số tương quan giữa pH của đất bazan và hàm lượng lân dễ tiêu là một trị số âm (r = 0,948). Khi tăng pH lên quá cao thì hàm lượng lân dễ tiêu trong đất giảm. (Saurez de catro vas Rodriguez, 1956; Robertson, 1954) [11, tr. 19 – 20] . 6 Theo Makenzic (1962), Sharip (1964): Sự chuyển hoá các dạng phốt phat vô cơ phụ thuộc vào pH đất. Khi pH < 7 thì nhóm phốt phát sắt, nhôm đạt trị số cao nhất, khi pH >7 nhóm phốt phát Canxi tăng và nhóm phốt phát nhôm giảm. Còn kết quả nghiên cứu của Neumolop (1961): Trên đất bazan quá trình khử diễn ra khi đất đủ ẩm, quá trình này mạnh khi đất được bón nhiều chất hữu cơ tươi và tỷ lệ C/N càng thấp cường độ càng mạnh, các chất dinh dưỡng sẽ chuyển thành dễ tiêu càng nhiều đặc biệt là lân [11, tr. 81]. Thường các loại đất có sự không đồng nhất về độ phì nhiêu tiềm năng và độ phì nhiêu thực tế. Vấn đề dinh dưỡng lân trong đất đỏ bazan là một trường hợp điển hình: Trong khi lân tổng số rất giàu, thông thường là từ 0,2 – 0,35% tức là vào vào loại cao nhất trong các loại đất thì lân dễ tiêu lai rất nghèo, thậm chí bằng phương pháp hoá học nhiều khi không phát hiện được và chỉ ghi nhận là “vệt”. Fridland (1973) nêu phần lớn các loại đất Việt Nam (đất feralit đỏ vàng, đỏ thẫm, nâu) đều có độ chua trao đổi do nhôm quyết định là chính. Theo tác giả, đất feralit trên bazan có hàm lượng Mg, S, Ca và K thấp. Đây là những nguyên tố dinh dưỡng quan trọng cho quá trình quang hợp của cây cũng như thúc đẩy quá trình hút dinh dưỡng và quá trình đậu quả. Cũng theo tác giả, qua nghiên cứu khoáng sét trong đất bazan, có nhận xét: Khoáng sét điển hình trong đất bazan là kaolinit, gơfit, gixpit. Đây là những khoáng sét có khả năng hấp phụ anion cao, đặc biệt là là anion phốt phát. Kết quả của quá trình này đã tạo khó khăn cho sự giải phóng dinh dưỡng [11, tr. 46 – 47) Pagel (1961) cho biết, đất feralit đỏ thẫm phát triển trên đá bazan giữ chặt 66 – 98% P2O5 và không đẩy ra được bằng lactat canxi. Điều này giải thích vì sao trên đá bazan, dù bón rất nhiều vôi nhưng độ chua vẫn không được cải thiện. Fridland (1973) kết luận: Khả năng hấp phụ anion của đất bazan càng cao thì yêu cầu bón phân càng lớn. Kết luận này thống nhất với kết luận của Forestier (1959-1960) khi nghiên cứu đất feralit đỏ vàng trung phi [11, tr. 61]. Theo Davalisin (1928), Subramaian (1929), Doxmanova (1934), Ponnamperuma (1955 -1956), Cheonenkop (1979): ở đất chua khi đất quá ẩm 7 hoặc bị ngập nước đều làm tăng pH đất. Từ kết quả nghiên cứu ở trên có thể kết luận rằng: vùi hữu cơ không chỉ đất bazan đối với các loại đất khác có tác dụng tăng pHKCl đất, đất có ẩm độ cao thì pHKCl tăng càng lớn [11, tr. 85]. Còn W. Krishnamurthy Rao (1985) trong mục sử dụng có hiệu quả phân bón và nguồn phân dễ tiêu cho biết: Bón phân hữu cơ làm tăng hàm lượng lân dễ tiêu trong đất, làm tăng hoạt động của vi sinh vật phân giải lân khó tan. Bón phân lân đồng thời bón phân hữu cơ sẽ làm tăng hiệu quả sử dụng phân lân của cà phê (W.Krisnamurthy Rao varamaiah, 1985) [11, tr. 82]. Theo Hasupagel và cộng sự (1962), ở đất Ferralsols miền bắc Việt Nam, trong những tầng đất khoáng có kết von, khi nhôm di động chiếm khoảng 0,8 mg/100g đất thì lân dễ tiêu khoảng 5,2 mg/100g đất, còn ở đất có kết von Al3+ = 1,8 mg/100g đất thì P2O5 chỉ còn 0,2 – 2 mg/100g đất. Coppekim phân tích 118 mẫu đất ở Trần Phú – Thái Bình để đánh giá ảnh hưởng của P2O5 đến năng suất lúa và cho kết quả như sau: Khi % P2O5 trong đẩt trồng bằng 0,05 thì năng suất lúa là 12 tấn/ha, khi P 2O5 trong đất bằng 0,08 thì năng suất lúa là 24 tấn/ha. Coyoud đưa ra kết luận sau: Khi nghiên cứu ở đất Nam Bộ Việt Nam, Khi % P2O5 tổng số dưới 0,2 là đât nghèo P. Về hàm lượng đạm Barbusev (1978) cho biết 80% N tổng số trong đất là ở dạng hợp chất hữu cơ nhờ khoáng hoá và tác động của vi sinh vật chuyển thành NH4+ cây mới hút được. Khi tìm hiểu tình hình dinh dưỡng đẩt trồng cam ở nhiệm kì I, Valle đã nghiên cứu trên 600 vườn cam; Roo và Sites (1958) đã nghiên cứu trên 168 vườn cam valencia ở trung Florida thấy: Phổ biến hàm lượng đạm trong đất trồng cam chỉ từ 0,1 – 0,2% (Chiếm 60% số mẫu), dưới 0,1% có 39% số mẫu. Về đạm dễ tiêu, hầu hết các vườn cam có năng suất cao có hàm lượng đạm dễ tiêu cao, trong đó đất đá vôi và bazan có tỷ lệ mẫu có hàm lượng N dễ tiêu cao nhất. Nhiều nhà nghiên cứu về dinh dưỡng cam quýt cho biết giữa N và năng suất cam có sự tương quan thuận rất chặt, cây cam đòi hỏi một lượng N rất lớn [24]. 8 1.2 Tình hình nghiên cứu trong nước Đất đỏ bazan là một loại đất có giá trị cao, nó được nhiều nhà nghiên cứu, các nhà nông học trong và ngoài nước đánh giá và xếp loại tốt nhất nhì thế giới. Đất có tầng đất dày có khi hàng chục mét (84%), cũng có nơi đào sâu 50 cm đã gặp đá mẹ phong hoá, có nơi đá bazan nổi lên mặt (9% diện tích). Thành phần cơ giới nặng, tỷ lệ sét vật lý chiếm 60 – 80%, đất có cấu tượng tốt, độ xốp trung bình 65%, lớp dưới xốp hơn lớp trên. Đặc điểm nổi bật là đất thường có màu đỏ sẫm, phẫu diện tương đối đồng nhất. Màu sẫm tạo cho đất khả năng hấp phụ nhiệt. Những buổi trưa nắng to ôn độ mặt đất lên tới 40,3 oC, dưới sâu ôn độ 29,8oC. Do có độ xốp lớn nên đất thấm nước nhanh. Độ ẩm trung bình 39 – 40%, hệ số ẩm lớn 15 – 20 %. Tuy vậy cây trồng cũng dễ bị hạn do độ ẩm cây héo rất cao. Về hoá tính đất đỏ bazan chua nhiều pH KCl = 4 – 4,5, lớp mặt chua hơn lớp dưới. Lượng mùn trung bình là 3%, nơi có rừng 5%, nơi bị đốt phá 1 – 1,5%. Tốc độ phân giải chất hữu cơ nhanh. Đạm tổng số khá cao trung bình 0,2%; Lân tổng số giàu, lân dễ tiêu ít; Kali tổng số giàu, kali dễ tiêu ít; Các chất vi lượng măng gan, niken, đồng nhiều hơn các loại đất khác, magiê, titan, crom có đủ [22]. Nhận xét tổng quát là đất bazan nói chung và bazan Phủ Quỳ nói riêng đều chua, trước hết tính chua thể hiện qua pH KCl , độ chua thuỷ phân, hàm lượng Al 3+ di động. Đặc điểm này, nguyên nhân chính vẫn do có sự tồn tại hàm lượng Al cao trong đất, cộng thêm các axit mùn. Vấn đề cải tạo đất có thể sẽ khó bền vững vì tầng đất dày, tỷ lệ SiO 2/R2O3 thấp, bón vôi chỉ có tác dụng trong 2 – 3 vụ sản suất. Tuy vậy đất là một hệ thống hoàn chỉnh, nên trong sử dụng đất hiệu quả, tốt nhất cần duy trì các cây trồng có nguồn gốc lịch sử và cây bản địa. Về hàm lượng mùn, đạm tổng số, đất bazan Phủ Quỳ thuộc dạng khá cao, có thể duy trì xuống tầng sâu phù hợp với hoạt động của vi sinh vật. Bảng dưới đây biểu thị các chỉ tiêu nông hoá cơ bản của đất bazan Phủ Quỳ Nghệ An [7]. 9 Bảng 1.1 Các chỉ tiêu nông hoá của đất bazan Phủ Quỳ - Nghệ An ĐCTP Al3+ pHKCl (me/100g (me/100g 4.30 đất) 10,7 đất) 3,80 Mùn N (%) (%) 3,75 0,10,17 C/N (%) 7,10 P2O5 K2O (%) (%) 0,31 0,28 Nguồn: Lê Văn Chiến (2007) Những ưu điểm nổi bật của đất là độ dốc nhỏ, tầng đất dày, đất tơi xốp, chứa nhiều chất dinh dưỡng, hiện trồng nhiều loại cây trồng có giá trị kinh tế cao như cao su, cà phê, chè, cam… Theo Nguyễn Văn Toàn, khi phân tích tính chất hoá học đất trồng cà phê cho thấy, đất bazan dù phân bố ở Phủ Quỳ, Đắklăk, Gia lai – Công Tum đều có phản ứng chua pHKCl từ 4,3 – 4,6, hàm lượng mùn (%), lân (%), đạm (%) tổng số từ trung bình đến khá, đặc biệt lân tổng số giàu, kali tổng số tương đối nghèo, hàm lượng lân và kali dễ tiêu thấp. Hàm lượng mùn (%), đạm (%), lân (%), kali (%) tổng số và lân, kali dễ tiêu (mg/100g đất) trong đất bazan Phủ Quỳ có xu hướng thấp hơn hàm lượng dinh dưỡng kể trên trong đất bazan Plâycu, Đăklăk [11, tr. 21]. Những nghiên cứu về một số chỉ tiêu nông hoá trong đất bazan cho thấy: Về hàm lượng mùn: Mùn trong đất được xác nhận là nguồn dinh dưỡng có tương quan rất chặt chẽ với độ phì nhiêu của đất, nhất là trong điều kiện nhiệt đới ẩm nước ta. Mùn không chỉ là kho dinh dưỡng cho cây trồng mà còn ảnh hưởng rất lớn đến tính chất lý hoá học của đất. Hợp chất mùn có nhiều nguyên tố dinh dưỡng lại có khả năng khoáng hoá chậm và thường xuyên thành các chất vô cơ đơn giản cho cây trồng sử dụng liên tục như N, P, K, Ca, Mg, S, vi lượng. Mùn quyết định nhiều tác dụng hoá học trong đất như khả năng hấp phụ, khả năng đệm của đất. Mùn còn ảnh hưởng đến tính chất lý học như ảnh hưởng cấu trúc đất, tính chất không khí, nhiệt độ, độ ẩm dung trọng đất. Mùn có khả năng trao đổi cation cao, tạo sự trao đổi dinh dưỡng cung cấp cho cây trồng, trong đó phức hệ kheo sét – mùn là phức hệ điều tiết thức ăn quan trọng nhất của 10 đất đối với cây trồng. Keo mùn kết hợp với lân tạo phức hệ lân – mùn là hợp chất giải phóng lân dễ dàng cho cây sử dụng. Điều này càng có ý nghĩa với đất bazan. Bởi lẽ mùn quan hệ rất chặt với các chỉ tiêu lý tính nên sự sụt giảm hàm lượng mùn trong đất làm xấu đi hàng loạt tính chất vật lý của đất. Đất có hàm lượng hữu cơ cao bao giờ cũng có tốc độ thấm cao hơn, tăng khả năng thấm. Cơ chế của việc tăng khả năng thấm và tăng tốc độ thấm là do độ xốp và cấu trúc đất quyết định, mà mùn lại có vai trò quyết định làm tăng hai tính chất vật lý quan trọng này [9]. Sự suy giảm độ phì trước hết là giảm hàm lượng chất hữu cơ. Kết quả nghiên cứu của Lương Đức Loan (1991) cho thấy trong điều kiện nhiệt đới độ ẩm cao của Tây Nguyên, quá trình phân giải và khoáng hoá hữu cơ mạnh, làm cho hàm lượng hữu cơ đất giảm sút nhanh: Đất mới khai hoang từ rừng có hàm lượng hữu cơ cao 5 – 6%, chỉ cần sau 4 - 5 năm canh tác trồng cây lương thực ngắn ngày hàm lượng hữu cơ đã giảm sút trung bình 50 – 60%, thậm chí có trường hợp giảm 70% so với lúc đầu mới khai hoang [12]. Khối lượng tuyệt đối chất hữu cơ bị mất mát trong điều kiện trồng cây dài ngày là 1,2 – 2,2 tấn/ha/năm, với cây ngắn ngày là 2,5 – 3,2 tấn/ha/năm [10]. Sự mất chất hữu cơ này kéo theo hàng loạt những chỉ tiêu khác sụt giảm đáng kể như: pHKCl, đạm tổng số, lân và kali dễ tiêu, canxi, magiê, và dung tích hấp thu, đất mất kết cấu [6]. Nguyễn Tử Siêm khi nghiên cứu đất bazan phủ quỳ cho biết: Đất rất giàu chất hữu cơ và hợp chất mùn. Khi còn dưới rừng nguyên sinh hàm lượng chất hữu cơ tổng số tới 4 – 5%, có khi 7 – 8%, tới độ sâu 1m vẫn còn 1%, tức là hơn cả chất hữu cơ tầng mặt của nhiều đất khác (chẳng hạn trên miệng núi lửa hòn én), đất trên bazan có kiểu tiến hoá chất hữu cơ theo hướng hình thành fulvát trội. Các axit humic ít, hàm lượng axit fulvic cao làm cho tỷ lệ C giữa 2 axit này (Ch:Cf) thường < 1. Các dạng tự do và liên kết hờ của chúng với sesquioxyt đều cao tuyệt đối trong khi humat với canxi vắng mặt hoặc chiếm tỷ lệ không đáng kể. Hàm lượng các humin đều cao do đất có thành phần cơ giới nặng; Mùn trong 11 trạng thái này mất đi hoạt tính liên kết cao do đất có thành phần cơ giới nặng; mùn trong trạng thái này mất đi hoạt tính nhưng đóng vai trò tích cực trong việc hình thành các đoàn lạp bền trong nước [16]. Theo kết quả tổng hợp của Nguyễn Khả Hoà hàm lượng hữu cơ trong 60 mẫu đất điều tra biến động từ 2,8 – 4,01%, trung bình là 3,27%. Đất có hàm lượng hữu cơ cao thì hàm lượng lân dễ tiêu trong cây cao và ngược lại. Hệ số tương quan giữa hàm lượng hữu cơ đất (x) với hàm lượng lân dễ tiêu (y) của 100 mẫu đất là một trị số dương, có mức độ tương quan tương đối chặt (r = 0,71) với hàm số biểu thị tương quan y = 2,06 x – 3,58. Hàm lượng hữu cơ đất không chỉ quan hệ chặt với lân dễ tiêu mà còn quan hệ với hàm lượng lân tổng số và tỷ lệ sét của đất (Lê văn Căn, 1968). Tăng lượng hữu cơ đất là tăng khả năng hút đạm và lân của cây (Andre Gros, 1967) [11, tr. 30]. Theo Trình Công Tứ, bón hữu cơ ngoài việc cung cấp cho cây cà phê nhiều chất dinh dưỡng quý còn có tác dụng tăng cường hiệu quả của phân đạm, trên cơ sở đó giúp cây sinh trưởng khoẻ, phát sinh nhiều cành hữu hiệu, làm giảm đáng kể tỷ lệ rụng quả và nâng cao năng suất rõ rệt. Đất càng giàu hữu cơ thì hệ số sử dụng phân đạm càng cao, vì vậy tận dụng mọi nguồn hữu cơ để bón cho cây cà phê với lượng 10 tấn hay hơn nữa (nếu có thể) thì hoàn toàn có thể giảm bớt lượng đạm cần thiêt để tạo ra một đơn vị sản phẩm và nâng cao hiệu quả phân đạm [23]. Theo những kết quả thực nghiệm cải tại đât bazan của Lương Đức Loan cho thấy để cải tạo tính chất vật lý của đất bazan và tăng hiệu quả của P2O5 đòi hỏi một lượng hữu cơ cao. Các đất có năng suất cao đều có hàm lượng hữu cơ trên dưới 3% và đất có sức sản suất thấp, hàm lượng hữu cơ đều trên dưới 2%. Do vậy giới hạn thoái hoá mạnh và nghèo hữu cơ ở đất bazan, hữu cơ phải < 2,5%. Về hàm lượng lân: Lân là yếu tố dinh dưỡng rất quan trọng trong đất đối với cây trồng. Đặc biệt lân có vai trò quan trọng trong việc kích thích sự phát triển của bộ rễ, tăng khả năng hút nước và các chất khoáng của cây. Trong đất Việt Nam, lân tổng số cao nhất chỉ có ở đất nâu đỏ bazan (0,2 – 0,3%), song ít có 12 ý nghĩa vì tuyệt đại bộ phận lân ở dạng khó tiêu đối với cây trồng. Chất hữu cơ đóng vai trò đặc biệt trong việc giải phóng lân thành lân dễ tiêu. Đất rât giàu sắt và nhôm làm cho năng lực cố định lân cao và nhanh. Có mỗi quan hệ tỷ lệ nghịch giữa C và năng lực cố định lân. Mất chất hữu cơ làm năng lực cố định lân tăng vọt. Khi mất đi 1% chất hữu cơ, năng lực chât hữu cơ có thể tăng thêm 50 ppm P (Nguyễn Tử Siêm và ctv, 1981) [17]. Nguyễn Tri Chiêm (1990): lân dễ tiêu có quan hệ chặt với năng suất (r = 0,5475). Những vườn cà phê có năng suất cao phải có hàm lượng lân dễ tiêu trên 6 mg/100g đất. Quan hệ giữa hàm lượng lân dễ tiêu trong đất với hàm lượng lân trong lá chặt (r = 0,547). Nếu hàm lượng lân dễ tiêu trong đất nhỏ hơn 5 mg/100g đất thì cà phê biểu hiện thiếu lân [11, tr. 21]. Các loại đất feralit nói chung có hàm lượng lân dễ tiêu rất thấp và quá trình cố định lân rất lớn. Đất bazan mặc dù đá mẹ chứa nhiều lân nhưng vì giàu khoáng Al(OH)3, Fe(OH)3 bị giữ chặt rất mạnh thông qua nhóm hydroxyl nên hàm lượng lân dễ tiêu cực kì thấp. Đây là một trường hợp diển hình của sự không đồng nhất giữa độ phì nhiêu tự nhiên và độ phì nhiêu thực tế [9]. Theo Nguyễn Văn Toàn, khi so sánh hàm lượng lân tổng số trong đất bazan Phủ Quỳ với hàm lượng lân tổng số trong đất dốc tụ trên đá vôi, đá phiến thạch trồng cà phê ở Sơn La cho nhận xét: Mặc dù hàm lượng lân dễ tiêu của các loại đất nghiên cứu đều ở mức nghèo nhưng hàm lượng lân tổng số trong đất bazan vẫn cao hơn cả [11, tr. 21]. So sánh hàm lượng lân trong các loại đất, Lê Văn Chiến (2007) nhận xét : đất phủ quỳ khá giàu lân (0,21%) lớn gấp 5 lần lượng lân trung bình trong các loại đất trung du và đồng bằng Bắc Bộ (0,0062%). So với đất cùng loại vùng Đông Nam Bộ (0,155%), Quảng Trị (0,120%), ngay cả đất Feralit trên đá vôi Sơn La cũng chỉ là 0,11% P2O5 và tương đương với đất bazan Buôn Ma Thuật . Tuy vậy cây trồng vẫn bị thiếu lân vì lân tổng số cao tồn tại trong các hợp chất kết tủa khó tan với Fe, Al, Ca… và ở pHKCl < 5,5 rất khó được giải phóng thành dạng lân dễ tiêu [7]. 13 Nguyên nhân phốt pho dễ tiêu trong đất thường thấp là do quá trình cố định chúng xẩy ra rất mạnh làm cho phần lớn phốt pho tồn tại ở dạng khó tiêu, chỉ có một lượng nhỏ ở dạng hoà tan trong dung dịch đất. Sự chuyển hoá giữa các dạng phốt pho trong đất là rất phức tạp, phụ thuộc vào tính chất đất [20]. Theo nguồn gốc phát sinh, Hoàng Thị Minh (1997), [4] phân tích 4 nhóm lân trong đất Feralit phát triển trên đá bazan: Nhóm lân hoà tan, nhóm lân liên kết sắt và nhôm, nhóm lân liên kết chặt. Trong những đất nghiên cứu, có sự khác biệt về hàm lượng nhóm lân liên kết với Fe biến động trong khoảng 5 – 19 mg P2O5/100g đất, trong khi đó ở đất bazan là cao hơn hẳn thường từ 40 – 180 mg P2O5 /100g đất. Chứng tỏ đất bazan cố định lân rất lớn. Theo Phạm Tín (1978), đất bazan phong hoá mạnh hơn đất trên đá granit nên đất bazan có nhiều khoáng kaolinit, năng lực giữ chặt lân rất lớn nên có thể cho rằng sự cố định lân lớn là một trong những nguyên nhân làm suy thoái độ phì nhiêu đất dốc. Sự chuyển hoá lân khó tiêu thành lân dễ tiêu chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố trong đó nhiệt độ và độ ẩm đất đóng vai trò quan trọng. Trong điều kiện tự nhiên sự biến động của nhiệt độ không khí và độ ẩm đất đã ảnh hưởng trực tiếp đến hàm lượng lân dễ tiêu trong đất. Đất quá khô, nhiệt độ không khí quá thấp đểu ảnh hưởng xấu đến quá trình này. Về độ chua đất: Giá trị thông dụng để xác định độ chua của đất là pHKCl. PHKCl liên quan đến khả năng cung cấp dinh dưỡng của đất cho cây, mỗi loại cây có một khoảng pHKCl thích hợp nhất định. Hầu hết sự lựa chọn này có liên quan đến sự mẫn cảm của hệ thống men trong cây đối với pHKCl của môi trường [5]. Đất chua có ảnh hưởng rất lớn đến chiều hướng chuyển hóa lân trong đất. PHKCl đất ảnh hưởng đến toàn bộ quá trình trao đổi chất và hấp phụ lân trong đất vì nó quyết định sự tồn tại của các ion Al3+, Fe3+, Ca2+, Mg2+ trong dung dịch đất. Ngoài ra pHKCl còn ảnh hưởng đến vi sinh vật đất do ảnh hưởng đến hệ thống chuyển hóa lân trong đất. Nhiều công trình đã xác nhận quá trình già hóa của đất đỏ nhiệt 14 đới và quá trình axít hóa. Quá trình thoái hóa làm tăng độ chua tầng mặt hoặc trong toàn phẫu diện. Đã có rất nhiều công trình nghiên cứu về độ chua của đất, trước đây người ta cho rằng H+ là nguyên nhân gây ra độ chua, sự có mặt của ion Al 3+ trong nước rút là do bị axit đẩy ra hoà tan hydroxyt nhôm của đất. Coleman (1959), Jenny (1961) cho rằng H+ là nguồn chính của độ chua đất và bây giờ cũng công nhận Al3+ đóng góp phần quan trọng [3]. Nguyễn Vy (1978) đã tổng kết số liệu phân tích 168 mẫu đất bazan ở phủ quỳ cho thấy Al di động biến động cao (từ 1,8 – 16,1 mg Al 3+/100g đất), thậm chí trong đất có quá trình đá ong hoá làm Al di động tăng lên (38,2 mg Al 3+/100g đất). Theo tác giả thì toàn bộ đất vùng đồi núi đều chứa một lượng nhôm di động ở mức 6 mg Al3+/100g đất đã gây độc cho cây trồng. Theo Lê Đình Sơn (1994) [5], đất đồi dốc vùng Phủ Quỳ cũng như đất trung du, miền núi nước ta đều có những hạn chế đối với sản xuất, trước hết phải nói đến độ chua và các chất độc hại với cây trồng khi đất bị rửa trôi, thoái hoá. Các tầng đất thuộc các loại đất nâu đỏ trên bazan, đất đỏ vàng trên phiến thạch, đất nâu vàng trên phù sa cổ trước khi khai hoang để trồng các cây lâu năm thường có độ chua trao đổi (pHKCl) từ 4,5 – 5,5, Al di động thấp hơn 8 mg/100 g đất. Những nghiên cứu trên cũng thống nhất với nghiên cứu của nguyễn Tri Chiêm, Đoàn Triệu Nhạn (1979) [15], khi làm thí nghiệm về độ chua và vấn đề bón vôi ở lô 11 (Đội Tân liên – Tây Hiếu – Nghĩa Đàn) kết quả cho thấy: Đất bazan có độ pH thấp, đất mới khai hoang trồng cà phê ở tầng 0 – 0,8m thì pH KCl thường từ 4,6 – 5,3. Qua mười năm trồng cà phê độ chua tăng lên, pHKCl phổ biến là 4,2. Độ chua thuỷ phân từ 8 – 15 ldl/100g đất, hàm lượng Al di động trong đất bazan thay đổi từ 1 – 5 mg Al3+/100g đất. Qua các thí nghiệm bón vôi ở mức độ 1 tấn/ha vôi bột (tương đương với 0,25 độ chua thuỷ phân) thấy: phản ứng của đất thời gian đầu có thay đổi rõ rệt. Hàm lượng Al di động giảm mạnh, ở lớp đất mặt (0 – 10cm), Al3+ giảm đi tới 2/3, 15 nhưng hiệu quả nâng cao độ pH đất bazan bằng bón vôi không được bền. Sau 2 năm nghỉ không bón vôi, độ pH lại trở về như cũ. Về hàm lượng đạm: Đạm là nguyên tố dinh dưỡng hàng đầu của thực vật, nó tham gia vào hầu hết các tiến trình thiết yếu, là thành phần cấu tạo bắt buộc của diệp lục và các protêin đơn giản đến phức tạp. Trong đất, sự chuyển hoá của N được tiến hành qua các quá trình: Amon hoá, nitrat hoá và phản nitrat hoá dưới sự tác động của các yếu tố môi trường. Theo nguyễn Vy (2003) [19, tr. 103], nồng độ của amôn (NH4) cũng biến đổi mạnh ở những độ ẩm khác nhau. Độ ẩm tăng dẫn tới hiện tượng khử oxy mạnh làm tăng hàm lượng ion này. Tất nhiên hiện tượng tăng nồng độ NH4 còn liên quan tới quá trình khoáng hoá hữu cơ, song bằng phương pháp loại trừ các yếu tố vẫn thấy rõ cơ chế hoá, lý của việc giải phóng đạm amôn thông qua dạng khác dưới tác động của chế độ ẩm, nhiệt, hoạt động của vi sinh vật đất và chế độ trồng trọt. Các quan hệ đó tương tác với nhau tuỳ thuộc vào môi trường của đất (phản ứng đất) Trình Công Tư (2000) [23, tr. 27] cũng cho biết đất đỏ bazan ở Buôn Ma Thuật chứa 0,26% N, Đức Trọng – Pleyku 0,22% N, Tân Lâm 0,18% N, Phủ Quỳ 0,17% N. Nghiên cứu khả năng hấp thu đạm của đất trong điều kiện có bón hữu cơ cho thấy cao hơn nhiều so với không bón hữu cơ. NH4+ cũng như các cation kiềm và kiềm thổ rất dễ bị rửa trôi, song đất có phức hệ hấp thu tốt thì hạn chế quá trình mất nói trên [23]. Trong đá mẹ bazan hàm lượng CaO và MgO rất cao 5,7 – 7,6% Cao và 3,7 – 7,9% MgO, gấp 2 lần K và Na. Quá trình phong hoá hình thành đất đỏ nhiệt đới, Ca và Mg bị rửa trôi mạnh, giảm 20 – 30 lần so với các đất trên granit, riolit… Trong cùng điều kiện thì hàm lượng Ca2+ và Mg2+ trong đất bazan vẫn cao hơn và có ý nghĩa quan trọng trong việc chống lại quá trình axit hoá [18]. Lưu huỳnh cũng là một nguyên tố dinh dưỡng quan trọng cho cây. Hàm lượng lưu huỳnh trong đất biến động rất nhiều từ 0,05% ở đất cát thành phần cơ 16 giới nhẹ đến 0,1% ở đất khô hạn là vùng có thể thấy sunfat tập trung ngay ở lớp đất mặt. Ở đất than bùn giàu chất hữu cơ hàm lượng lưu huỳnh có thể lên đến 0,2 – 0,3% [26]. Hàm lượng S tổng số trong đất ôn đới khoảng 0,01 – 0,02% vùng mưa nhiều thì ít hơn vùng khô hạn. Ở các thành thị hoặc khu công nghiệp trong khói và trong khí bốc lên từ các chất SO 2 được nước mưa cuốn xuống nên lượng lưu huỳnh trong đất tương đối nhiều hơn [27]. Sự tích lũy lưu huỳnh trong đất là do vòng tuần hoàn sinh học của các nguyên tố này. 1.3. Hiện trạng đất bazan Phủ Quỳ Vùng đất feralit đỏ và nâu đỏ phát triển trên đá mẹ bazan phủ quỳ Nghệ An có diện tích 13,990 ha, tập trung ở huyện Nghĩa Đàn 13,440 ha, là vùng đất đỏ bazan lớn nhất ở miền bắc, chỉ kém thua Đông Nam Bộ và Tây Nguyên. Đất đỏ bazan phủ quỳ nói chung, là loại đất có độ phì nhiêu lý tưởng nhất đối với các loại cây công nghiệp như cao su, cà phê, một số cây ăn quả lâu năm và một số cây trồng nông lâm nghiệp khác. Tuy nhiên nó cũng có một vài nhược điểm cơ bản do điều kiện phát sinh và hình thành chúng, đó là: - Thứ nhất : Nó là loại đất ở vùng dốc và đồi thấp có cấu trúc xốp.Vì vậy dễ bị rửa trôi xói mòn khi có mưa lũ lớn, đặc biệt là vùng nhiệt đới ẩm gió mùa như ở nước ta . - Thứ hai : Mực nước ngầm thấp, vì vậy thường bị hạn nặng trong mùa khô nóng (mùa hè) và mùa khô hanh (trong vụ đông xuân) [12]. Cùng với diện tích lớn rừng mất đi và việc sử dụng tài nguyên đất không hợp lý: Như việc trồng độc canh một loại cây trồng, sử dụng phân bón không cân đối, bón nhiều phân hoá học, sử dụng thuốc bảo vệ thực vật một cách bừa bãi, không tuân thủ quy tắc... Tất cả những nguyên nhân trên đã làm cho đất ngày càng xấu đi, dần mất đi những đặc tính ưu việt vốn có của đất đỏ bazan nói chung . Theo kết quả nghiên cứu của Lê Đình Sơn (1994) [5], sự biến động của đất đỏ bazan tại vùng Phủ Quỳ trong những năm qua cho thấy: Sau những đợt mưa từ tháng 8 đến tháng 11 năm 1976 và từ tháng 5 đến tháng 11 năm 1984 đã chỉ ra rằng lượng dinh dưỡng bị rửa trôi rất lớn (Bảng 1.2). Đó cũng là một 17 trong nhưng nguyên nhân lớn trong việc góp phần thoái hóa đất bazan Nghĩa Đàn. Trên những đất bazan thoái hoá ở lớp đất mặt độ xốp giảm 5 – 10%. Dung trọng và tỷ trọng đều tăng 0,1 – 0,3 đơn vị, độ ẩm hữu hiệu giảm 3% so với đất chưa thoái hoá. Đất đã thoái hoá thuộc loại đất chua (pHKCl < 4); Hàm lượng Al3+ > 10mg/100g đất. Tỷ lệ Năm tháng 1976 (T8-T11) 1984 (T5- Lượng Lượng dinh dưỡng bị rửa trôi Tổng số (kg/ha) Dễ tiêu (kg/ha) % mất đất mất nước (kg/tấn) Mùn Đạm Lân 18,5 8,7 103,1 17 Kali Đạm 14,9 Lân Kali 10 7,8 12,2 482,0 62 121,0 43,2 19,9 0.1 T11) Bảng 1.2 Sự mất đất do dinh dưỡng và xói mòn bề mặt trong mùa mưa 19761984 trên vườn cà phê trong năm 1974 ở trạm nhiệt đới Tây Hiếu Nguồn : Lê Đình Sơn (1994) Theo kết quả nghiên cứu của kỹ sư Đặng Thị Trân và KS Võ Thị Tuyết (2006) [2], sự biến động tính chất đất sau một quá trình dài từ năm 1960 – 1993, 18 (bảng 1.3) cho thấy, các tính chất nâu đỏ bazan có sự biến đổi khá lớn. Đặc biệt các tính chất hoá học của đất đã có sự thoái hoá mạnh. PH KCl từ 4,8 xuống tới 3,9 (năm 1993), hàm lượng mùn giảm mạnh, độ no bazơ giảm xấp xỉ 7 lần, trong khi đó lượng nhôm di động tăng nhanh từ 0,2 năm 1960 đến 1,2 me/100g đất trong năm 1993. Từ năm 1993 – 2006, đã phân tích 1756 mẫu đất đỏ bazan vùng phủ quỳ trong đó có 341 mẫu có hàm lượng mùn < 2% chiếm 19,4% tổng số mẫu phân tích, 900 mẫu có hàm lượng mùn từ 2,1 – 2,9% chiếm 51,3% và 515 mẫu có hàm lượng mùn > 3% chiếm 29,3% tổng số mẫu phân tích 19 Bảng 1.3 Một số đặc diểm đất bazan thoái hoá và đất chưa thoái hoá ở vùng Phủ Quỳ. Chỉ tiêu Dung trọng g/cm2) Tỷ trọng Độ xốp (%) Độ ẩm cây héo (%) Độ ẩm đồng ruộng (%) Độ ẩm hữu hiệu (%) Mùn (%) N (%) P2O5 (%) K2O (%) K2O (mg/100 g đất) Ca, Mg++ (me/100g đất) pHKCl V (%) Al+++ (me/100g đất) P2O5 (mg/100g đất) Đất chưa thoái hoá 0,82 2,68 69,4 26,2 49,3 23,1 2,5 0,10 – 0,16 0,10 – 0,30 0,15 – 0,30 5 – 15 1–3 Đất thoái hoá 1,10 2,76 59,0 23,3 39,6 21,6 1,0 0.05 – 0,07 0,05 – 0,10 0,05 – 0,10 5 1 4,0 – 4,7 25 3,9 20 8 5 – 15 Ghi chú Thái Phiên 10 – 15 5 Nguyễn Tử Siêm 1981 Lê Đình Sơn Nguồn : Đặng Thị Trân, Võ Thị Tuyết (2006) Theo kết quả tổng hợp gần đây nhất của Nguyễn Quang Phổ (2007), [12] thực trạng đất đỏ bazan Nghĩa Đàn có một số nét cơ bản sau đây: - Đất đỏ bazan Phủ Quỳ hầu như toàn bộ diện tích (13,439 ha) thuộc địa phận Nghĩa Đàn hiện nay, có độ cao so với mặt nước biển từ 50 – 150 m. - Độ dày tầng đất mịn: 70% diện tích có độ dày > 70 cm (trong đó có khoảng 35% diện tích có độ dày > 100 cm ). - Độ dốc: khoảng gần 85% diện tích có độ dốc < 20 o. - Lý tính đất: Độ xốp, dung trọng, tỷ trọng đất ở các tầng có độ sâu từ 0 – 110 cm, được đánh giá từ mức trung bình đến mức khá. - Hóa tính đất: 20 + pHKCl : Từ 4 – 4,6 (tính bình quân cho các độ sâu từ 0 – 110 cm, được đánh giá: mức chua vừa). + P2O5 tống số (%) thay đổi từ mức trung bình đến mức cao, P2O5 dễ tiêu từ mức dưới trung bình đến mức trung bình. + Đạm tổng số (%): Tầng đất mặt đánh giá vào loại mức trung bình, còn các tầng dưới ở mức nghèo đến mức trung bình. + Kaly tổng số và dễ tiêu: đánh giá mức nghèo đến mức rất nghèo. + Ca2+ và Mg2+ trao đổi: từ mức thiếu đến mức trung bình. Như vậy, tất cả các nghiên cứu trên đều làm chứng tỏ một vấn đề: Đất đỏ bazan Phủ Quỳ tuy là một loại đất tốt nhưng nó đang dần dần bị thoái hóa. Đòi hỏi phải có những biện pháp tác động kịp thời lên nguồn tài nguyên quý giá này. Vì thế cần có những nghiên cứu thường xuyên để đánh giá thực trạng đất ở thời điểm hiện tại, để kịp thời đưa ra những phương án sử dụng và bảo vệ đất hợp lý nhằm mục đích khai thác tiềm năng của nó một cách hiệu quả nhất, đồng thời không ngừng nâng cao độ phì nhiêu đất.