BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT
VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM
NGUYỄN DUY PHƯƠNG
NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA PHÂN HỮU CƠ
VÀ THAN SINH HỌC ĐẾN NĂNG SUẤT CÂY TRỒNG
VÀ MỘT SỐ TÍNH CHẤT CỦA ĐẤT XÁM BẠC MÀU
HUYỆN HIỆP HÒA, TỈNH BẮC GIANG
LUẬN ÁN TIẾN SỸ NÔNG NGHIỆP
HÀ NỘI - 2017
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT
VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM
NGUYỄN DUY PHƯƠNG
NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA PHÂN HỮU CƠ
VÀ THAN SINH HỌC ĐẾN NĂNG SUẤT CÂY TRỒNG
VÀ MỘT SỐ TÍNH CHẤT CỦA ĐẤT XÁM BẠC MÀU
HUYỆN HIỆP HÒA, TỈNH BẮC GIANG
Chuyên ngành: Khoa học đất
Mã số: 9620103
LUẬN ÁN TIẾN SỸ NÔNG NGHIỆP
Người hướng dẫn khoa học:
1. TS. Trần Đức Toàn
2. TS. Lars. S. Jensen
HÀ NỘI - 2017
i
LỜI CAM ĐOAN
Nghiên cứu sinh xin cam đoan các kết quả của công trình nghiên cứu đề tài
này trong giai đoạn 2010 - 2014 là hoàn toàn trung thực, do nghiên cứu sinh trực
tiếp thực hiện cùng với sự giúp đỡ của các đồng nghiệp. Sự giúp tận tình của các
đồng nghiệp để hoàn thành luận án này đã được cảm ơn và các trích dẫn sử dụng
trong luận án này đã được ghi rõ nguồn gốc.
Hà Nội, ngày 29 tháng 11 năm 2017
Tác giả luận án
Nguyễn Duy Phương
ii
LỜI CÁM ƠN
Nghiên cứu sinh chân thành cảm ơn TS. Trần Đức Toàn và TS. Lars
Stoumann Jensen đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ nghiên cứu sinh về khoa học và
phương pháp luận, xin chân thành cảm ơn PGS.TS. Vũ Chí Cương, điều phối viên
dự án tại Việt Nam, TS. Sven. G Sommer giám đốc dự án SUSANE đã hỗ trợ toàn
bộ kinh phí để nghiên cứu sinh thực hiện thành công luận án này.
Nghiên cứu sinh chân thành cảm ơn các cán bộ và giảng viên Ban Đào tạo
Sau đại học, Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam đã giảng dạy và giúp đỡ nghiên
cứu sinh trong suốt thời gian học tập và làm luận án.
Nghiên cứu sinh chân thành cảm ơn lãnh đạo và cán bộ của Viện Thổ
nhưỡng Nông hoá, cán bộ Bộ môn Sử dụng đất, bộ môn Dinh dưỡng Cây trồng,
Viện Chăn Nuôi quốc gia, các cán bộ của dự án SUSANE, Trung tâm Nghiên cứu
Đất và Phân bón vùng Trung du, cùng các hộ nông dân ở xã Lương Phong, huyện
Hiệp Hòa, tỉnh Bắc Giang đã giúp đỡ và tạo điều kiện cho nghiên cứu sinh thực
hiện và hoàn thành đề tài nghiên cứu.
Cuối cùng, xin bày tỏ lòng biết ơn đối với vợ, con, gia đình, bố, mẹ, những
người luôn động viên và tạo sức mạnh để nghiên cứu sinh hoàn thành luận án này.
Hà Nội, ngày 29 tháng 11 năm 2017
Tác giả luận án
Nguyễn Duy Phương
Nguyễn Duy Phương
iii
MỤC LỤC
Trang
LỜI CAM ĐOAN
i
LỜI CẢM ƠN
ii
MỤC LỤC
iii
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
vii
DANH MỤC BẢNG
viii
DANH MỤC HÌNH
x
MỞ ĐẦU
1
Tính cấp thiết của đề tài
1
2
Mục tiêu nghiên cứu của đề tài
3
3
Ý nghĩa khoa học và tính thực tiễn của đề tài
4
4
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
4
5
Những đóng góp mới của luận án về học thuật và lý luận
5
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU VÀ CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI
1.1
Các kết quả nghiên cứu ở nước ngoài
6
1.1.1
Ảnh hưởng của phân hữu cơ đối với độ phì đất
6
1.1.2
Ảnh hưởng của phân hữu cơ đến năng suất cây trồng
12
1.1.3
Vai trò của than sinh học đến năng suất cây trồng và cải thiện tính chất đất
15
1.2
Các kết quả nghiên cứu ở trong nước
20
1.2.1
Ảnh hưởng của phân hữu cơ đối với độ phì đất
20
1.2.2
Ảnh hưởng của phân hữu cơ đến năng suất cây trồng
28
1.2.3
Vai trò của than sinh học đến năng suất cây trồng và cải thiện tính chất đất
34
1.3
Đặc điểm và tính chất của đất xám bạc màu
37
CHƯƠNG 2. VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1
Vật liệu nghiên cứu
43
2.2
Địa điểm và thời gian nghiên cứu
44
2.3
Nội dung nghiên cứu
44
iv
2.3.1
Nghiên cứu điều kiện khí hậu, tính chất đất bạc màu và tình hình sử dụng
44
phân bón vùng nghiên cứu
2.3.2
Nghiên cứu ảnh hưởng của TSH đến năng suất cây trồng trên đất bạc màu
44
2.3.3
Nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ TSH phối trộn với PHC đến năng suất cây
44
trồng trên đất bạc màu
2.3.4
Nghiên cứu ảnh hưởng của liều lượng PHC đối với năng suất cây trồng
45
trong cơ cấu lúa xuân, lúa mùa và ngô đông trên đất bạc màu
2.3.5
Nghiên cứu ảnh hưởng trực tiếp và tồn dư của PHC đến tính chất đất và năng
45
suất cây trồng trong cơ cấu lúa xuân, lúa mùa, ngô đông trên đất bạc màu
2.3.6
Nghiên cứu ảnh hưởng của PHC đến khả năng giảm phân khoáng đến năng
45
suất cây trồng và hiệu quả kinh tế trên đất bạc màu
2.3.7
Kết quả thực nghiệm về ảnh hưởng của PHC phối trộn với 15% TSH trên
45
đất bạc màu
2.4
Phương pháp nghiên cứu
46
2.4.1
Phương pháp thu thập thông tin và điều tra
46
2.4.2
Phương pháp thí nghiệm đồng ruộng
46
2.4.3
Phương pháp phân tích
56
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
3.1
Nghiên cứu điều kiện khí hậu, tính chất đất bạc màu và tình hình sử dụng
59
phân bón vùng nghiên cứu
3.1.1
Đặc điểm khí hậu vùng nghiên cứu
59
3.1.2
Đặc điểm đất bạc màu vùng nghiên cứu
60
3.1.3
Tình hình sử dụng phân bón vùng nghiên cứu
62
3.2
Nghiên cứu ảnh hưởng của TSH đến năng suất cây trồng trên đất bạc màu
66
3.2.1
Ảnh hưởng của TSH đến năng suất lúa xuân
66
3.2.2
Ảnh hưởng của TSH đến năng suất lúa mùa
67
3.2.3
Ảnh hưởng của TSH đến năng suất ngô đông
69
3.3
Nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ TSH phối trộn với PHC đến năng suất cây
71
trồng trên đất bạc màu
v
3.3.1
Ảnh hưởng của tỷ lệ TSH phối trộn với PHC đến năng suất lúa xuân
72
3.3.2
Ảnh hưởng của tỷ lệ TSH phối trộn với PHC đến năng suất lúa mùa
73
3.3.3
Ảnh hưởng của tỷ lệ TSH phối trộn với PHC đến năng suất ngô đông
74
3.3.4
Hiệu quả kinh tế của TSH phối trộn với PHC bón cho cây trồng trong cơ cấu
76
lúa xuân - lúa mùa - ngô đông
3.4
Nghiên cứu ảnh hưởng của liều lượng PHC đối với năng suất cây trồng
78
trong cơ cấu lúa xuân lúa mùa và ngô đông trên đất bạc màu
3.4.1
Ảnh hưởng của liều lượng PHC đến năng suất lúa xuân
78
3.4.2
Ảnh hưởng của liều lượng PHC đến năng suất lúa mùa
79
3.4.3
Ảnh hưởng của liều lượng PHC đến năng suất ngô đông
80
3.4.4
So sánh hiệu quả của PHC phối trộn với TSH và PHC ủ theo phương pháp
82
truyền thống
3.5
Nghiên cứu ảnh hưởng trực tiếp và tồn dư của PHC đến tính chất đất và năng
85
suất cây trồng trong cơ cấu lúa xuân, lúa mùa, ngô đông trên đất bạc màu
3.5.1
Ảnh hưởng của PHC đến hàm lượng các chất dinh dưỡng N, P, K dễ tiêu
trong đất và hàm lượng N, P, K trong cây
85
3.5.2
Ảnh hưởng trực tiếp của PHC đến năng suất cây trồng
91
3.5.3
Ảnh hưởng tồn dư của PHC đến năng suất cây trồng
95
3.5.4
Ảnh hưởng cộng dồn của PHC đến năng suất cây trồng
108
3.5.5
Ảnh hưởng của PHC đến tính chất đất sau thí nghiệm
110
3.6
Nghiên cứu ảnh hưởng của PHC đến khả năng giảm phân khoáng đến năng 117
suất cây trồng và hiệu quả kinh tế trên đất bạc màu
3.6.1
Ảnh hưởng của giảm phân khoáng đến năng suất cây trồng
117
3.6.2
Hiệu quả kinh tế của TSH phối trộn với PHC khi giảm thiểu phân khoáng
119
3.7
Kết quả thực nghiệm về ảnh hưởng của PHC phối trộn với 15% TSH trên 120
đất bạc màu
3.7.1
Mô hình thực nghiệm PHC phối trộn với TSH trong vụ lúa mùa 2014
3.7.2
Hiệu quả kinh tế của các công thức phân bón khác nhau trong mô hình thực 121
nghiệm lúa mùa năm 2014
120
vi
3.7.3
Mô hình thực nghiệm PHC phối trộn với TSH đối với ngô đông năm 2014
3.7.4
Hiệu quả kinh tế của mô hình thực nghiệm trên đồng ruộng đối với ngô 124
123
đông năm 2014
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ
Kết luận
126
Đề nghị
127
DANH MỤC BÀI BÁO ĐƯỢC CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN
129
TÀI LIỆU THAM KHẢO
130
PHỤ LỤC 1. Sơ đồ thí nghiệm
140
PHỤ LỤC 2. Các số liệu liên quan
PHỤ LỤC 3. Xử lý thống kê cho các thí nghiệm
vii
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
Từ, cụm từ viết tắt
Nghĩa từ, cụm từ
ĐC
Đối chứng
LSD
Mức sai khác nhỏ nhất có ý nghĩa
PHC
Phân hữu cơ
HCVS
Hữu cơ vi sinh
NSLT
Năng suất lý thuyết
NSTT
Năng suất thực thu
PPNN
Phế phụ phẩm nông nghiệp
TSH
Than sinh học
TN
Thí nghiệm
viii
DANH MỤC BẢNG
TT
Tên Bảng
Trang
2.1
Lượng phân cho thí nghiệm
47
2.2
Diễn giải công thức thí nghiệm qua 6 vụ trong thí nghiệm 4
52
3.1
Tính chất hóa học đất vùng nghiên cứu
60
3.2
Tính chất lý học đất vùng nghiên cứu
61
3.3
Lượng phân sử dụng bón cho lúa và ngô ở địa bàn nghiên cứu
62
3.4
Ảnh hưởng của TSH đến năng suất lúa xuân
67
3.5
Ảnh hưởng của TSH đến năng suất lúa mùa
68
3.6
Ảnh hưởng của TSH đến năng suất ngô đông năm 2012
70
3.7
Ảnh hưởng của tỷ lệ TSH phối trộn với PHC đến năng suất lúa xuân năm
72
2012
3.8
Ảnh hưởng của tỷ lệ TSH phối trộn với PHC đến năng suất lúa mùa năm
73
2012
3.9
Ảnh hưởng của tỷ lệ TSH phối trộn với PHC đến năng suất ngô đông năm
74
2012
3.10 Hiệu quả kinh tế của tỷ lệ TSH phối trộn với PHC
77
3.11 Ảnh hưởng của liều lượng PHC đến năng suất lúa xuân trên đất bạc màu
78
năm 2012
3.12 Ảnh hưởng của liều lượng PHC đến năng suất lúa mùa trên đất xám bạc
79
màu năm 2012
3.13 Ảnh hưởng của liều lượng PHC đến năng suất ngô đông trên đất bạc màu
80
năm 2012
3.14 So sánh cặp đôi về năng suất giữa hai loại PHC
83
3.15 Ảnh hưởng của bón PHC đến hàm lượng N,P,K dễ tiêu trong đất
86
3.16 Hàm lượng N,P,K tích lũy trong cây lúa ở giai đoạn đẻ nhánh và ngô ở
89
giai đoạn 9 - 10 lá
3.17 Ảnh hưởng của PHC đến năng suất lúa và ngô trên đất bạc màu
92
ix
3.18 Ảnh hưởng tồn dư của PHC trên nền không bón phân khoáng
96
3.19 Ảnh hưởng tồn dư của PHC trên nền có bón phân khoáng đối với năng
98
suất cây trồng
3.20 Ảnh hưởng tích lũy và tồn dư của PHC trên nền phân khoáng đến năng
101
suất lúa mùa 2012
3.21 Ảnh hưởng tích lũy và tồn dư của PHC trên nền phân khoáng đến năng
103
suất ngô đông 2012
3.22 Ảnh hưởng tích lũy và tồn dư của PHC trên nền phân khoáng đến năng
104
suất lúa xuân 2013
3.23 Ảnh hưởng của PHC đến một số tính chất hóa học của đất bạc màu
110
Ảnh hưởng của PHC đến một số tính chất lý học của đất bạc màu
116
3.25 Khả năng giảm phân khoáng khi sử dụng PHC-15%TSH đến năng suất
117
3.24
cây trồng
3.26 Hiệu quả kinh tế khi giảm thiểu phân khoáng
119
3.27 Kết quả mô hình thực nghiệm đối với lúa mùa
121
3.28 Hiệu quả kinh tế của mô hình thực nghiệm đối với lúa mùa
122
3.29 Kết quả mô hình thực nghiệm đối với ngô đông
123
3.30 Hiệu quả kinh tế của mô hình thực nghiệm ngô đông trên đất bạc màu
124
x
DANH MỤC HÌNH
TT
2.1
Tên Hình
Sơ đồ mô tả chia ô thí nghiệm nghiên cứu về ảnh hưởng tồn dư của PHC ở
Trang
51
công thức CT2
3.1
Đồ thị diễn biến lượng mưa và nhiệt độ vùng nghiên cứu
59
3.2
Đồ thị tỷ lệ % số hộ và lượng phân hữu cơ sử dụng cho lúa xuân
63
3.3
Đồ thị tỷ lệ % số hộ và lượng phân hữu cơ sử dụng cho lúa mùa
63
3.4
Đồ thị tỷ lệ % số hộ và lượng phân hữu cơ sử dụng cho ngô đông
64
3.5
Đồ thị suy giảm năng suất lúa mùa năm 2012 do không bón PHC
107
3.6
Đồ thị suy giảm năng suất ngô năm 2012 do không bón PHC
107
3.7
Đồ thị suy giảm năng suất lúa xuân năm 2013 do không bón PHC
107
3.8
Đồ thị năng suất cộng dồn của các công thức thí nghiệm qua sáu vụ
109
3.9
Đồ thì mối tương quan OC% và lượng PHC sử dụng
111
3.10 Đồ thì mối tương quan giữa CEC và lượng PHC sử dụng
114
3.11 Biểu đồ hàm lượng Ca2+ và Mg2+ trong đất trước và sau thí nghiệm
115
1
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Đất đai là nguồn tài nguyên quan trọng cho các mục đích phát triển kinh tế
xã hội. Trong sản xuất nông nghiệp, đất là nguồn tư liệu sản xuất không thể thay thế
để tạo ra lương thực và thực phẩm cho con người từ thế hệ này đến thế hệ khác. Do
vậy, việc bảo vệ và duy trì sức sản xuất của đất cho sản xuất nông nghiệp nhằm đáp
ứng nhu cầu lương thực ngày càng tăng của con người là yêu cầu cấp bách đáp ứng
cho an ninh lương thực ở cấp Quốc gia, cũng như nhu cầu cho xuất khẩu.
Ở nước ta, diện tích đất canh tác trên đầu người ngày càng khan hiếm do quá
trình chuyển đổi đất nông nghiệp sang lĩnh vực công nghiệp, đô thị hóa và phát triển
cơ sở hạ tầng. Ngoài ra, thoái hóa và ô nhiễm đất nông nghiệp với nhiều nguyên
nhân khác nhau đang có chiều hướng gia tăng làm cho đất ngày càng mất dần sức
sản xuất. Nếu không kịp thời có những giải pháp kỹ thuật phù hợp để duy trì và
nâng cao sức sản xuất của đất, thì trong tương lai không xa tình trạng thiếu đất canh
tác là điều không thể tránh khỏi. Do vậy, việc sử dụng hiệu quả và bền vững nguồn
tài nguyên đất nông nghiệp được đặt ra như một yêu cầu tất yếu trong giai đoạn hiện
nay.
Huyện Hiệp Hòa tỉnh Bắc Giang với tổng diện tích đất tự nhiên 20.112 ha,
bằng 5,25% diện tích toàn tỉnh, nằm trong vùng bán sơn địa với đặc trưng đồi thấp
xen kẽ đồng bằng theo hướng từ Đông bắc xuống Tây nam, có độ cao trung bình từ
20 - 120 m so với mực nước biển. Do ảnh hưởng của điều kiện địa hình và nguồn
gốc phát sinh học mà đất của huyện được chia thành 7 nhóm đất khác nhau, trong
đó đất xám bạc màu trên phù sa cổ có diện tích lớn nhất với diện tích 6.909 ha,
chiếm tỷ lệ 37,6% tổng diện tích đất của toàn huyện và chủ yếu được sử dụng cho
mục đích sản xuất nông nghiệp. Đất xám bạc màu có tính chất “nghèo, chua, khô,
chặt”, đất có thành phần cơ giới từ cát pha đến thịt nhẹ, dinh dưỡng từ rất nghèo đến
nghèo, đặc biệt là hàm lượng hữu cơ trong đất thường rất thấp. Hơn nữa, do có tốc
độ khoáng hóa nhanh nên hữu cơ trong đất lại càng trở nên nghèo kiệt, thêm vào đó
là dung tích hấp thu và độ no bazơ thấp, dẫn đến khả năng điều hòa dinh dưỡng của
2
đất xám rất hạn chế. Ngoài ra, đất lại thường xuyên bị tác động của quá trình rửa
trôi theo chiều sâu và xói mòn trên bề mặt, dẫn đến hậu quả là các chất dinh dưỡng
trong đất đã nghèo, ngày càng trở nên nghèo kiệt hơn.
Theo các nhà chuyên môn, để duy trì và nâng cao sức sản xuất của đất trồng
trọt nói không còn con đường nào khác là phải bổ sung hữu cơ cho đất vì hữu cơ có
vai trò đặc biệt quan trọng trong cải tạo và phục hồi độ phì nhiêu của đất. Khi bón
phân hữu cơ cho đất trồng trọt hàng năm không chỉ cung cấp các chất dinh dưỡng
(đa, trung và vi lượng) cho cây trồng sinh trưởng và phát triển thông qua hàm lượng
dinh dưỡng sẵn có trong phân hữu cơ mà bón phân hữu cơ còn cải tạo tính chất lý
hóa học của đất. Hiệu quả của việc sử dụng phân hữu cơ đối với năng suất cây trồng
cũng đã được chứng minh qua rất nhiều nghiên cứu trong và ngoài nước, bón phân
hữu cơ làm tăng năng suất cây trồng, tùy theo từng loại cây trồng cụ thể, tính chất
đất trồng, liều lượng bón cũng như chất lượng của phân hữu cơ mà hiệu quả của
phân hữu cơ đem lại sẽ khác nhau. Đối với các loại đất có thành phần cơ giới nhẹ,
nghèo dinh dưỡng như đất cát, đất cát ven biển, đất xám bạc màu khi bón phân hữu
cơ thường đem lại hiệu quả nông học và kinh tế cao hơn so với các loại đất khác.
Ngoài ra bón phân hữu cơ còn làm tăng hiệu quả sử dụng phân khoáng góp phần
tăng năng suất cây trồng và chất lượng nông sản.
Tuy nhiên, trong thực tế sản xuất nông nghiệp hiện nay lượng phân hữu cơ
(PHC) sử dụng cho sản xuất nông nghiệp hàng năm trên cả nước nói chung và ở
huyện Hiệp Hòa nói riêng đang có chiều hướng giảm do người dân đã quen với sử
dụng phân hóa học vì phân hóa học có hiệu quả nhanh và giảm công vận chuyển,
mặt khác do quy mô chăn nuôi ở một số vùng nông thôn bị thu hẹp, dẫn đến nguồn
PHC từ các hộ gia đình đã không đủ cho sản xuất nông nghiệp nên phân hóa học
ngày càng được sử dụng nhiều hơn, sử dụng phân hóa học trong thời gian dài không
chỉ làm suy giảm hữu cơ trong đất mà còn làm cho đất ngày càng trở lên bị thoái
hóa trầm trọng hơn.
Đất bạc màu có thành phần cơ giới nhẹ, có tốc độ khoáng hóa nhanh nên
hàm lượng hữu trong đất thường nghèo, để cải thiện hàm lượng hữu cơ trong đất
3
bạc màu ngoài việc bón phân hữu cơ thường xuyên thì việc lựa chọn dạng hữu cơ
cũng cần được quan tâm. Trong những năm gần đây vai trò của TSH trong nông
nghiệp đã được đề cập ở nhiều nước trên thế giới.TSH được chế biến bằng cách đốt
yếm khí từ các nguồn nguyên liệu hữu cơ khác nhau như gỗ, tre nứa, rơm rạ, vỏ trấu
vv..sản phẩm TSH sau khi đốt thường có hàm lượng các bon tổng số cao, các bon ở
dạng bền, khó bị phân hủy khi bón vào đất TSH thường bị phân hủy chậm nên TSH
thường phát huy hiệu quả trong việc cải thiện hàm hượng hữu cơ trong đất, đồng
thời cải thiện tính chất lý, hóa và sinh học đất theo chiều hướng có lợi, nên việc sử
dụng nguồn hữu cơ ở dạng TSH chế biến từ rơm rạ cho đất bạc màu có thể là giải
pháp kỹ thuật phù hợp đối với điều kiện của địa phương trong bối cảnh nguồn phân
hữu cơ từ chăn nuôi ngày càng khan hiếm trong khi đó phần lớn các loại phế phụ
phẩm nông nghiệp đều bị đốt sau thu hoạch.
Xuất phát từ yêu cầu thực tiễn của địa phương trong việc bảo vệ, nâng cao
sức sản xuất của đất, NCS đã thực hiện đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng của phân hữu
cơ và than sinh học đến năng suất cây trồng và một số tích chất của đất xám bạc
màu huyện Hiệp Hòa, tỉnh Bắc Giang”.
2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài
Mục tiêu chung:
Đánh giá được vai trò của TSH và ảnh hưởng của PHC phối trộn với TSH
đến năng suất cho cây trồng, cải thiện tính chất lý, hóa học của đất xám bạc màu
huyện Hiệp Hòa, tỉnh Bắc Giang, từ đó đưa ra các khuyến cáo cho việc sử dụng hợp
lý PHC trong cơ cấu cây trồng lúa xuân - lúa mùa - ngô đông tại địa phương.
Mục tiêu cụ thể:
- Đánh giá được vai trò của PHC và TSH cũng như phân hữu cơ phối trộn
với TSH đến năng suất cây trồng trên đất xám bạc màu.
- Đánh giá được hiệu lực trực tiếp và ảnh hưởng tích lũy tồn dư của PHC
phối trộn với TSH đến năng suất cây trồng và một số tính chất đất.
- Đưa ra các khuyến cáo về sử dụng PHC và TSH cho cây trồng trên đất xám
bạc màu.
4
3. Ý nghĩa khoa học và tính thực tiễn của đề tài
3.1. Ý nghĩa khoa học
Kết quả nghiên cứu đã bổ sung thêm luận cứ khoa học về vai trò của TSH
trong nông nghiệp, cụ thể trong việc nâng cao năng suất cây trồng (lúa và ngô) và
cải tạo tính chất đất xám bạc màu nói chung và của huyện Hiệp Hòa nói riêng.
3.2. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài
- Kết quả nghiên cứu đã chỉ ra rằng khi sử dụng TSH hoặc phối trộn TSH với
phân gia súc đã làm tăng năng suất lúa và ngô so với sử dụng phân hữu cơ truyền
thống.
- Sử dụng phân hữu cơ phối trộn với TSH theo tỷ lệ 15% theo khối lượng đã
giảm được 20% lượng phân lân mà vẫn duy trì được năng suất, góp phần tăng hiệu
quả kinh tế cho người dân.
- Phân hữu cơ phối trộn với TSH còn đem lại tác động tồn dư, khi sử dụng
phân hữu cơ phối trộn với 15% TSH trên nền phân khoáng cho lúa liên tục trong ba
vụ có thể bỏ một vụ không bón không làm ảnh hưởng đến năng suất, tượng tự đối
ngô khi sử dụng bốn vụ liên tục bỏ một vụ không bón vẫn duy trì được năng suất.
- Tính chất của đất bạc màu cũng được cải thiện theo chiều hướng tích cực
khi sử dụng PHC phối trộn với TSH từ đó góp phần làm giảm nguy cơ suy thoái
đất, đảm bảo cho sản xuất nông nghiệp lâu bền.
4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
4.1. Đối tượng
- Đất xám bạc màu huyện Hiệp Hòa, tỉnh Bắc Giang.
- Phân hữu cơ phối trộn với TSH với các tỷ lệ khác nhau.
- Cơ cấu cây trồng: lúa xuân-lúa mùa - ngô đông trên đất xám bạc màu tại xã
Lương Phong, huyện Hiệp Hòa, tỉnh Bắc Giang.
4.2. Phạm vi nghiên cứu
Đề tài được thực hiện trên đất xám bạc màu tại xã Lương Phong, huyện Hiệp
Hòa, tỉnh Bắc Giang.
5
5. Những đóng góp mới của luận án về học thuật và lý luận
- Luận án đã làm rõ vai trò của PHC và TSH đến năng suất của cây trồng
trong cơ cấu “lúa xuân - lúa mùa - ngô đông” trên đất bạc màu. PHC phối trộn với
TSH đã đem lại hiệu quả rõ nét đến năng suất cây trồng trên ba vụ nhờ tính chất của
TSH .
- Ngoài ảnh hưởng trực tiếp PHC còn đem lại tác động tích lũy và tồn dư đối
với năng suất cây trồng, cũng như những ảnh hưởng tích cực đến một số tính chất lý
- hóa của đất xám bạc màu, từ đó đưa ra định hướng về sử dụng PHC có hiệu quả
hơn trong sản xuất nông nghiệp.
6
CHƯƠNG I
TỔNG QUAN TÀI LIỆU VÀ CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI
1.1. Các kết quả nghiên cứu ở nước ngoài
1.1.1. Ảnh hưởng của phân hữu cơ đối với độ phì đất
Độ phì nhiêu của đất hay còn gọi là khả năng sản xuất của đất là tổng hợp
các điều kiện, các yếu tố để đảm bảo cho cây trồng sinh trưởng và phát triển tốt,
trong đó hữu cơ và độ ẩm là hai yếu tố hàng đầu quyết định độ phì nhiêu của đất.
Các nhà khoa học đều cho rằng sử dụng PHC sẽ đem lại giá trị rất lớn và có tác
động trực tiếp đến độ phì của đất do có mối quan hệ tương hỗ giữa chất hữu cơ và
các chất dinh dưỡng dễ tiêu, mặc dù hàm lượng dinh dưỡng trong PHC không cao.
Bón PHC không chỉ làm tăng hàm lượng hữu cơ tổng số trong đất, mà còn cải thiện
đáng kể hàm lượng các chất dinh dưỡng (đạm, lân, kali) ở cả hai dạng tổng số và dễ
tiêu thông qua cơ chế điều hòa các chất dinh dưỡng trong đất, tăng khả năng giữ các
chất dinh dưỡng, hạn chế rửa trôi. Chức năng điều hòa dinh dưỡng còn được hiểu ở
khả năng chuyển hóa các chất dinh dưỡng từ dạng khó tiêu sang dễ tiêu để cung cấp
thêm dưỡng chất cho cây trồng.
Nghiên cứu của Agbenin và cộng sự (1997) đã tiến hành thí nghiệm đánh giá
ảnh hưởng của PHC đến độ phì đất tại Nigeria trong hệ thống luân canh lạc và ngô
trong vòng 45 năm liên tục trên đất có thành phần cơ giới nhẹ với 7 công thức thí
nghiệm bao gồm: i) PHC với mức 5 tấn/ha, ii) PHC kết hợp với NPK, iii) PHC kết
hợp với NP, iv) chỉ bón NP, (v) chỉ bón phân NPK; vi) đối chứng (không bón phân)
và vii) bỏ hóa tự nhiên. Sau 45 năm nghiên cứu cho thấy hàm lượng các bon trong
lớp đất tầng mặt (0-15 cm) ở các công thức bỏ hóa tự nhiên, bón kết hợp PHC với
phân khoáng NPK đạt cao hơn, tương ứng là 7,0 - 6,9 g/kg đất so với công thức chỉ
bón PHC ở mức 5 tấn/ha hàm lượng hữu cơ trong đất: 5,7 g/kg đất, còn ở các công
thức chỉ bón phân vô cơ NP và NPK, hàm lượng hữu cơ trong đất thấp nhất có giá
trị tương ứng: 4,7 g/kg đất và 3,1 g/kg đất. Ngoài ra, các chỉ tiêu khác như đạm hữu
cơ, đạm tổng số trong đất ở công thức bón kết hợp PHC với phân khoáng đạt: 501
mg/kg đất gấp 2 lần so với công thức không bón phân và 1,3 lần so với công thức
7
chỉ bón PHC mà không bón phân khoáng. Theo tác giả, hàm lượng hữu cơ cao ở
các công thức bỏ hóa tự nhiên là do hữu cơ từ tàn dư thực vật đã được tích tụ qua
nhiều năm. Đối với công thức bón PHC kết hợp với phân khoáng, hàm lượng hữu
cơ trong đất cao là do sự tích lũy của PHC qua nhiều năm kết hợp với sinh khối rễ
của cây trồng, trong khi đó hàm lượng hữu cơ trong đất ở công thức chỉ bón phân
khoáng thấp nhất do hữu cơ không được bổ sung hàng năm (phần lớn sinh khối bị
lấy đi khi thu hoạch và sinh khối rễ không đủ bù đắp cho hàm lượng hữu cơ trong
đất trồng). Như vậy, bón PHC kết hợp với phân khoáng là một giải pháp hữu hiệu
để duy trì và nâng cao hàm lượng hữu cơ trong đất, đồng thời cải thiện được độ phì
đất thông qua hàm lượng đạm dễ tiêu trong đất một cách rõ nét.
Nghiên cứu của Azeez và cộng sự (2010) đã tiến hành thí nghiệm đánh giá
ảnh hưởng của bón PHC (hỗn hợp phân gia súc) đến các dạng đạm trong đất bằng
phương pháp ủ trong phòng thí nghiệm, lượng hữu cơ bón vào đất được tính toán
tương đương với 120 kg N/ha. Kết quả nghiên cứu cho thấy hàm lượng đạm NH 4+
trong đất cao nhất sau 20 ngày ủ là 1,49 mg/kg đất, tăng 0,68 mg/kg đất so với ngày
đầu (0,81 mg/kg đất). Sau đó hàm lượng đạm NH4+ trong đất giảm dần, ở ngày thứ
70 sau ủ hàm lượng đạm NH4+ trong đất chỉ còn 0,26 mg/kg đất. Tiếp tục theo dõi ở
ngày thứ 90 sau ủ, hàm lượng đạm NH4+ trong đất tăng trở lại 0,42 mg/kg đất và ở
ngày thứ 120 là 0,45 mg/kg đất. Đối với dạng đạm NO3-: đạm NO3- giải phóng
chậm hơn, đạt cao nhất ở 55 ngày sau khi ủ với hàm lượng 358,02 mg/kg đất, tăng
331,87 mg/kg so với ngày đầu. Hàm lượng NO3- trong đất giảm dần và thấp nhất là
19,09 mg/kg đất ở 90 ngày sau ủ. Nhưng đến ngày thứ 120 sau ủ thì hàm lượng
NO3- trong đất lại tăng trở lại ở mức cao hơn với hàm lượng là 190,2 mg/kg đất do
PHC tiếp tục phân giải. Mặc dù tác giả không theo dõi sự biến thiên của hai dạng
đạm trong giai đoạn tiếp theo nhưng từ kết quả nghiên cứu cho thấy khi bón PHC,
các chất dinh dưỡng trong PHC đã không giải phóng triệt để một lần mà giải phóng
từ từ cho phép cung cấp dần các chất dinh dưỡng cho đất theo thời gian.
Nghiên cứu của Azeez và cộng sự (2010) cũng chỉ ra rằng khi bón các loại
PHC khác nhau cũng ảnh hưởng đến lượng đạm dễ tiêu được giải phóng trong đất,
8
từ đó ảnh hưởng trực tiếp đến độ phì đất. Tác giả đã sử dụng 3 loại PHC khác nhau
(phân gia cầm, phân bò và phân dê) tương đương 120 kg N/ha và ủ trong vòng 120
ngày, kết quả sau 120 ngày ủ cho thấy ở công thức không có phân bón hàm lượng
đạm NH4+ trong đất: 0,56 mg/kg đất và đạm NO3-: 117,9 mg/kg đất, do trong đất
vẫn tồn tại một lượng hữu cơ nhất định. Ở công thức ủ với phân gia cầm lượng đạm
NH4+ đạt 1,11 mg/kg đất, cao gấp đôi so với đối chứng (0,56 mg/kg đất) cũng như
các công thức ủ với phân bò và phân dê (0,56 mg/kg đất và 0,51 mg/kg đất). Theo
dõi quá trình giải phóng đạm NO3- ở các công thức cho thấy ở công thức ủ phân gia
cầm và phân bò thì lượng đạm chênh nhau không đáng kể (124,75 mg/kg đất và
126,40 mg/kg đất), tuy nhiên ở công thức ủ phân dê lượng đạm NO3- chỉ đạt 100,49
mg/kg đất, thấp hơn so với công thức đối chứng là 117,93 mg/kg đất. Theo tác giả,
lượng đạm giải phóng trong đất ở công thức ủ với phân dê thấp hơn so với đối
chứng do tỷ lệ C/N của phân dê cao hơn so với phân gia cầm và phân bò. Như vậy,
để nâng cao hàm lượng đạm dễ tiêu trong đất, việc lựa chọn các dạng PHC cũng cần
được quan tâm, những loại PHC có tỷ lệ C/N thấp sẽ cải thiện hàm lượng đạm trong
đất ngay sau khi bón.
Khi nghiên cứu về về khả năng cung cấp đạm cho đất của một số loại hữu cơ
Vityakon và cộng sự (2000) đã chỉ ra rằng, quá trình giải phóng đạm trong đất đối
với các chất hữu cơ có tỷ lệ C/N thấp như thân lá lạc (C/N = 23), trong điều kiện
hảo khí, quá trình khoáng hóa xảy ra ngay sau khi hữu cơ được bón vào đất. Theo
dõi diễn biến đạm trong đất nghiên cứu, tác giả cho thấy khi bón thân lá lạc với liều
lượng 10 tấn/ha (hàm lượng đạm của thân lá lạc N = 1,73%), hàm lượng đạm trong
đất tăng cao nhất sau 4 tuần ủ là 50,1 kgN/ha, tương đương với khoảng 29% lượng
đạm bón vào đã được khoáng hóa. Đối với các loại hữu cơ có tỷ lệ C/N cao như
rơm rạ (C/N = 79) và lá cây rừng (C/N = 62) bón với lượng 10 tấn/ha (tỷ lệ đạm
trong rơm rạ N = 0,49%, trong lá cây rừng N = 0,68%) thì sau 3 - 4 tuần ủ hàm
lượng đạm trong đất giảm so với đối chứng. Nguyên nhân là do VSV đã lấy đạm từ
đất để phân giải hữu cơ, hàm lượng đạm trong đất chỉ tăng sau 8 tuần ở cả công
thức bón rơm rạ và lá cây rừng (lượng đạm tương ứng ở các công thức là 9,5 - 10,4
- Xem thêm -