CHƯƠNG I TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Độ phì nhiêu đất 1.1 Độ phì nhiêu đất và các luận điểm về độ phì nhiêu đất Trong sản xuất nông nghiệp, đất là giá đỡ, là môi trường để cây trồng sinh sống và phát triển. Khác với đá mẹ và mẫu chất, đất có thuộc tính cơ bản là độ phì nhiêu, nhờ đó cây trồng có thể sinh trưởng phát triển và cho năng suất [93]. Khái niệm về độ phì nhiêu đất đã có từ thời Cổ La Mã (hơn 2.500 năm trước công nguyên) tuy còn sơ khai. Đến hơn 150 năm trước đây, C.Mác đã phân biệt rõ sự khác nhau của “độ phì nhiêu tự nhiên” và “độ phì nhiêu thực tế”, theo đó độ phì nhiêu thực tế chính là độ phì nhiêu tự nhiên được con người đầu tư thêm khoa học kỹ thuật và dinh dưỡng cho cây trồng để thu được sản lượng cao [93].
Đây là tiền đề cho những tiến bộ trong nhận thức về dinh dưỡng cây trồng và phân bón giai đoạn cuối thế kỷ XIX, đầu thế kỷ XX với sáu định luật liên quan đến dinh dưỡng cây trồng: Định luật Trả lại, Định luật Tối thiểu, Định luật Tối đa, Định luật Cân đối, Định luật Hiệu suất phân bón và Định luật Ưu tiên chất lượng nông sản [24], [28], [33], [93]. Giai đoạn này cũng có nhiều quan điểm khác nhau về độ phì nhiêu của đất như: Ricacđô "độ phì nhiêu giảm dần"; các nhà thổ nhưỡng Liên Xô (cũ) mà đại diện là Viliams (1949), cho rằng "độ phì nhiêu đất không ngừng tăng lên, không có đất nào xấu chỉ có chế độ canh tác tồi mà thôi" [4]. Hay Henry (1943) [129], độ phì nhiêu của đất là khả năng cung cấp những nguyên tố cần thiết cho cây trồng phát triển, không có sự hiện diện của các độc chất. Độ phì nhiêu của đất được xác định bằng nhiều kỹ thuật khác nhau và những thông tin này là cơ sở để đưa ra khuyến cáo về chế độ bón phân.
Ellis và Henry D. Foth, (1988) [130], đánh giá độ phì nhiêu đất là đánh giá những thiếu hụt dinh dưỡng của cây trồng, phân tích trạng thái của cây và phân tích đất. Hơn nửa thế kỷ qua, nhiều chuyên gia trong lĩnh vực Khoa học đất ở Việt Nam cũng đưa ra những định nghĩa xác đáng về độ phì nhiêu. Điển hình như Nguyễn Vy (2003) [93], Độ phì nhiêu của đất được chia làm 2 loại là độ phì nhiêu tự nhiên và độ phì nhiêu thực tế.
“Độ phì nhiêu tự nhiên: xuất hiện trong quá trình hình thành đất dưới 6 tác động của đá mẹ, khí hậu và sinh vật. Độ phì nhiêu thực tế: trong điều kiện độ phì nhiêu tự nhiên có tính đến quá trình thổ nhưỡng đang xảy ra, trong mối quan hệ tương hỗ với các nhân tố vũ trụ và các nhân tố sinh học, với tác động quy luật phù hợp của con người vào đất thông qua việc bón phân và các phương thức canh tác nhất đinh, với loại hình kinh tế thích hợp cùng với phương thức và trình độ quản lý tốt nhất, đất trồng có thể sản xuất một số lượng nông sản lớn với chất lượng cao về dinh dưỡng, chứa không đáng kể các độc tố và độ phì nhiêu ấy luôn luôn được ổn định lâu bền”. Hay theo Đỗ Ánh (2003) [4], Độ phì nhiêu là khả năng của môi trường đất có thể cung cấp cho cây đồng thời và không ngừng "nước lẫn thức ăn", khả năng đó nhiều hay ít (độ phì cao hay thấp) do các tính chất lý học, hóa học và sinh học đất quyết định. Theo Nguyễn Như Hà (2005) [33], độ phì nhiêu tự nhiên có trong tất cả các loại đất tự nhiên, nó xuất hiện trong quá trình hình thành đất và hoàn toàn chịu sự tác động của con người.
Độ phì tiềm tàng là độ phì tự nhiên mà cây trồng tạm thời chưa sử dụng được. Độ phì hiện tại hay còn gọi là độ phì thực tế là một phần của độ phì nhiêu tự nhiên có thể tác động ngay đến cây trồng. Nhận thức ngày càng đầy đủ và sâu sắc hơn về độ phì nhiêu thực tế đã làm thay đổi hướng nghiên cứu về quản lý dinh dưỡng cây trồng từ nghiên cứu quan hệ “Đất – Cây trồng – Phân bón” trước đây sang nghiên cứu mối quan hệ “Đất – Cây trồng – Phân bón – Yếu tố khí hậu thời tiêt” để có những kết luận xác đáng hơn cho những vùng sinh thái riêng biệt.2 Các yếu tố chính của độ phì nhiêu 1. Độ dày tầng đất: Khả năng đáp ứng phát triển của bộ rễ.
Cấu trúc đất: Liên quan đến chế độ nước, không khí và độ tơi xốp của đất. Phản ứng của đất: Liên quan đến các phản ứng sinh hóa trong đất; mức độ hữu hiệu của các chất dinh dưỡng; thích nghi của rễ cây; hoạt động của sinh vật đất, tích lũy hay phân giải chất độc hại trong đất. Hàm lượng chất dinh dưỡng: Mức độ di động/dễ tiêu. Sức chứa chất dinh dưỡng, nước: Khả năng giữ và cung cấp từ đất cho cây.
Mùn/Hữu cơ và chất lượng mùn (axit Humic/axit Fulvic). Mật độ và hoạt tính sinh học đất: Chuyển hóa chất hữu cơ, cố định đạm, phân giải lân hoặc kiến tạo cấu trúc đất. Hàm lượng các chất độc hại: các kim loại nặng (Cd, Hg, Pb, As), hay sắt/nhôm trong đất phèn, Na trong đất mặn, .3 Các chỉ tiêu đánh giá độ phì nhiêu đất 1.1 Các chỉ tiêu vật lý Một số tính chất vật lý của đất như: dung trọng, tỉ trọng, độ xốp và đoàn lạp bền trong nước có vai trò rất lớn trong sinh thái môi trường đất. Đây là những chỉ tiêu quan trọng trong đánh giá độ phì nhiêu đất.
Bởi vì, các yếu tố vật lý chi phối trực tiếp hoặc gián tiếp đến khả năng giữ nước, chất dinh dưỡng, chế độ không khí và nhiệt giúp cho hệ sinh vật đất đặc biệt là giun đất và vi sinh vật sinh sống, phát triển. Ngược lại chính hoạt động sống của sinh vật đất cũng tham gia cải thiện tính chất vật lý đất. * Dung trọng: là chỉ tiêu rất quan trọng trong đánh giá độ phì nhiêu vật lý của đất (Nguyễn Thế Đặng và ctv, 2007) [27]. Dung trọng phụ thuộc vào thành phần cơ giới, khoáng sét, hàm lượng chất hữu cơ, cấu trúc đất và kỹ thuật làm đất.
Độ tơi xốp của đất cao nhất ngay sau khi làm đất (cày, xới), nhưng sau đó bị nén chặt dần và dung trọng sẽ tăng lên. Sau một thời gian dung trọng sẽ đạt cân bằng và không thay đổi. Đất có dung trọng thích hợp nhất cho cây trồng là từ 1,0 - 1,1 g/cm3. Đất đỏ bazan nguyên trạng ở Tây Nguyên dung trọng luôn < 1,0 g/cm3 (Nguyễn Tử Siêm và Thái Phiên, 1999) [73].
Theo Tôn Nữ Tuấn Nam (2005) [66], đất đỏ bazan trồng cà phê trên 10 – 15 năm tuổi ở Tây Nguyên có dung trọng dao động 0,99 – 1,0 g/cm3. Theo Võ Thị Gương và ctv (2004) [32], đất trồng lúa ở tầng đế cày có dung trọng dao động trong khoảng 1,4 g/cm3 là thích hợp. Để đảm bảo cho cây trồng phát triển tốt đối với đất thịt thì dung trọng 1,1 – 1,4 g/cm3, đối với đất sét thì dung trọng 1,4 g/cm3 và đất cát dung trọng khoảng 1,6 g/cm3 (Raymond W. Miller và ctv, 2001) [156].
* Tỉ trọng: Là thông số quan trọng có thể ước lượng thành phần khoáng cũng như hàm lượng chất hữu cơ trong đất (Nguyễn Thế Đặng và ctv, 2008) [26]. Theo Nguyễn Tử Siêm và Thái Phiên (1999) [73], Nguyễn Thế Đặng (2007) [27], tỉ trọng của đất thay đổi từ 2,5 – 2,8 g/cm3. Ở những loại đất khác nhau tỉ trọng đất cũng khác nhau. 8 Theo Tôn Nữ Tuấn Nam (2005) [66], đất đỏ bazan dưới các loại hình canh tác khác nhau ở Tây Nguyên có tỉ trọng dao động 2,43 – 2,95 g/cm3.
* Độ xốp đất: là tổng các tế khổng trong đất biểu thị bằng % thể tích đất. Độ xốp đất phụ thuộc vào cấu trúc, thành phần cơ giới, dung trọng và tỷ trọng của đất. Khả năng thoáng khí và khả năng giữ nước phụ thuộc rất lớn vào độ xốp đất [28]. Theo Võ Thị Gương và ctv (2004) [32], độ xốp thích hợp cho sự tăng trưởng của hầu hết các loại cây trồng là 50%.
Lipiec và Stepmiewski (1995) [94], đất kém thông thoáng có thể giới hạn sự phát triển của rễ, đặc biệt ảnh hưởng đến việc hấp thu chất dinh dưỡng của cây trồng. * Độ bền đoàn lạp đất: là tính bền cấu trúc đất, đây là đặc tính quan trọng giúp đo lường mức độ chịu đựng của đất dưới tác động của các hạt nước mưa, các lực cơ giới trong quá trình làm đất, tưới tiêu hay hoạt động của sinh vật đất. Đoàn lạp bền thấp sẽ làm đất mất kết cấu, ảnh hưởng xấu đến khả năng giữ nước giữ phân và đẩy mạnh tốc độ rửa trôi [28]. Theo Tôn Nữ Tuấn Nam (2005) [66], Thái Phiên và Nguyễn Tử Siêm (1999) [73], độ bền đoàn lạp trong nước ở kích cỡ rây ≥ 0,25mm của đất đỏ bazan dao động 51,3 – 80,6%.
Theo Lê Văn Khoa (2000), tính bền đoàn lạp trong đất được xem như một trong những chỉ tiêu quan trọng để đánh giá chất lượng đất đai. Tính bền của đất có thể tác động mạnh mẽ đến đặc tính đất cả về lý học và hóa học [54]. * Ngoài ra còn có thành phần cấp hạt, chế độ nước, không khí, độ ẩm đất nhưng trong giới hạn đề tài chúng tôi chỉ đi sâu vào một số chỉ tiêu nêu trên.2 Các chỉ tiêu hóa học * Độ chua của đất (pH): Colemen (1959), Jeny (1961) cho rằng, H+ là nguồn chính gây ra độ chua của đất, về sau Nguyễn Vi và Trần Khải (1978) cho rằng có sự đóng góp tích cực của Al3+ trong thành phần của độ chua trao đổi và độ chua tiềm tàng [24]. Như vậy độ chua của đất do nồng độ H+ trong dung dịch đất là chính.
Độ chua đất được biểu thị bằng trị số pH là logarit đổi dấu của nồng độ ion H+ trong dung dịch đất. Mỗi loại cây trồng thích nghi với một giá trị pH nhất định và ở giá trị pH đó cây trồng sinh trưởng phát triển tối ưu. Như cây cà phê thích hợp với pH từ 5,5 đến 6,5 [24]. 9 pH đất là một chỉ tiêu chính xác định độ phì của đất, nó ảnh hưởng trực tiếp đến tính chất lý, hóa và sinh học đất.
Theo Thái Phiên và Nguyễn Tử Siêm, (1999) [73], có tới 86% diện tích đất dốc của Việt Nam có pHKCl 4,0 – 4,5 thậm chí có nơi 3,5. Trong điều kiện pH thấp, nhôm di động cao và lân bị cố định lớn.
