Luận án tiến sĩ: Ảnh hưởng của phụ phẩm nông nghiệp đến lý hóa tính đất và năng suất lúa ngô

Luận án tiến sĩ phân tích tác động của phụ phẩm nông nghiệp đến tính chất đất và năng suất lúa ngô trên đất phù sa và đất xám bạc màu.

• Tác giả: Hoàng Ngọc Thuận
• Người hướng dẫn: TS. Trần Thị Tâm
• Trường học: Trường Đại Học Nông Nghiệp Hà Nội
• Chuyên ngành: Đất và Dinh Dưỡng Cây Trồng
• Đề tài: Nghiên Cứu Ảnh Hưởng Phụ Phẩm Nông Nghiệp Đến Tính Chất Đất Và Năng Suất Lúa, Ngô
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ nông nghiệp
• Năm xuất bản: 2012
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Giới thiệu về phụ phẩm nông nghiệp

Phụ phẩm nông nghiệp là các sản phẩm phụ được tạo ra trong quá trình sản xuất nông nghiệp, bao gồm rơm rạ, thân lá cây trồng và các loại chất thải khác. Việc sử dụng phụ phẩm nông nghiệp không chỉ giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường mà còn cải thiện tính chất đất. Nghiên cứu cho thấy, việc vùi phụ phẩm vào đất có thể tăng cường độ phì nhiêu của đất, cung cấp dinh dưỡng cho cây trồng và giảm thiểu lượng phân bón hóa học cần thiết. Theo Hoàng Ngọc Thuận (2012), việc sử dụng phụ phẩm nông nghiệp là một giải pháp bền vững cho sản xuất nông nghiệp, giúp nâng cao năng suất lúa và năng suất ngô.

1.1. Tác động của phụ phẩm đến tính chất đất

Sử dụng phụ phẩm nông nghiệp có tác động tích cực đến tính chất đất. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng, việc vùi rơm rạ và thân lá vào đất giúp cải thiện cấu trúc đất, tăng cường độ ẩm và khả năng giữ nước. Điều này đặc biệt quan trọng trong bối cảnh biến đổi khí hậu, khi mà đất nông nghiệp đang phải đối mặt với tình trạng khô hạn. Hơn nữa, chất hữu cơ từ phụ phẩm còn giúp tăng cường hoạt động của vi sinh vật trong đất, từ đó nâng cao khả năng phân giải chất dinh dưỡng. Theo nghiên cứu của Nguyễn Như Hà (2010), việc bổ sung chất hữu cơ từ phụ phẩm nông nghiệp có thể làm tăng đáng kể hàm lượng N, P, K dễ tiêu trong đất, từ đó cải thiện năng suất cây trồng.

II. Ảnh hưởng của phụ phẩm đến năng suất cây trồng

Nghiên cứu cho thấy, việc sử dụng phụ phẩm nông nghiệp có ảnh hưởng rõ rệt đến năng suất lúa và năng suất ngô. Cụ thể, việc vùi rơm rạ vào đất không chỉ cung cấp dinh dưỡng mà còn cải thiện khả năng hấp thu dinh dưỡng của cây trồng. Theo kết quả nghiên cứu, năng suất lúa có thể tăng từ 10-20% khi sử dụng phụ phẩm nông nghiệp so với việc không sử dụng. Điều này cho thấy, việc áp dụng các biện pháp sử dụng phụ phẩm là cần thiết để nâng cao hiệu quả sản xuất nông nghiệp. Hơn nữa, việc giảm thiểu lượng phân khoáng cũng giúp tiết kiệm chi phí cho nông dân, đồng thời bảo vệ môi trường.

2.1. Phân tích năng suất cây trồng

Năng suất cây trồng là một trong những chỉ tiêu quan trọng để đánh giá hiệu quả sản xuất nông nghiệp. Việc sử dụng phụ phẩm nông nghiệp không chỉ giúp tăng năng suất mà còn cải thiện chất lượng sản phẩm. Nghiên cứu cho thấy, cây trồng được bón phân hữu cơ từ phụ phẩm có hàm lượng dinh dưỡng cao hơn, từ đó nâng cao giá trị thương phẩm. Theo Hoàng Ngọc Thuận (2012), việc áp dụng các biện pháp sử dụng phụ phẩm nông nghiệp trong sản xuất lúa và ngô không chỉ giúp tăng năng suất mà còn góp phần bảo vệ môi trường, giảm thiểu ô nhiễm do việc đốt rơm rạ.

III. Kết luận và khuyến nghị

Việc nghiên cứu ảnh hưởng của phụ phẩm nông nghiệp đến tính chất đất và năng suất lúa, ngô là rất cần thiết trong bối cảnh hiện nay. Kết quả nghiên cứu cho thấy, việc sử dụng phụ phẩm không chỉ giúp cải thiện độ phì nhiêu của đất mà còn nâng cao năng suất cây trồng. Do đó, khuyến nghị nông dân nên áp dụng các biện pháp sử dụng phụ phẩm trong sản xuất nông nghiệp để đạt được hiệu quả cao nhất. Hơn nữa, cần có các chính sách hỗ trợ từ chính phủ để khuyến khích nông dân sử dụng phụ phẩm một cách hiệu quả, từ đó góp phần bảo vệ môi trường và phát triển bền vững.

3.1. Đề xuất chính sách

Để khuyến khích việc sử dụng phụ phẩm nông nghiệp, cần có các chính sách hỗ trợ từ chính phủ như: cung cấp thông tin, đào tạo kỹ thuật cho nông dân, và hỗ trợ tài chính cho các dự án sử dụng phụ phẩm. Hơn nữa, cần tăng cường tuyên truyền về lợi ích của việc sử dụng phụ phẩm trong sản xuất nông nghiệp, từ đó nâng cao nhận thức của nông dân về tầm quan trọng của việc bảo vệ môi trường và phát triển bền vững.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. ðặc ñiểm ñất phù sa sông Hồng và ðất xám bạc màu 1. ðặc ñiểm ñất phù sa sông Hồng 1. ðặc ñiểm hình thành và phân bố ñất phù sa sông Hồng Quá trình hình thành ñất phù sa thực chất là quá trình lắng ñọng phù sa của hệ thống sông.

Việt Nam có ba dải ñất phù sa lớn là phù sa sông Hồng, phù sa sông Cửu Long và phù sa các sông miền trung. ðặc tính ñất phù sa gắn chặt với các vùng ñất ở thượng nguồn, các ñá mẹ hình thành ñất ở ñây quyết ñịnh rất lớn ñến tính chất hoá học của phù sa mỗi con sông. ðể chống lại lũ lụt hàng năm, từ lâu nhân dân ta ñã ñắp một hệ thống ñê chạy dọc sông. Sau khi ñắp ñê toàn bộ vùng không ñược bồi ñắp phù sa trên toàn bộ bề mặt ñồng bằng mang tính chất ñược bồi ñắp dở dang.

ðất phù sa hệ thống sông Hồng phân bố tập trung ở vùng ñồng bằng Bắc Bộ như Phú Thọ, Vĩnh phúc, Hà Nội, Hưng Yên, Hải Dương, Hà Nam, Nam ðịnh, Thái Bình, Hải Phòng…Vùng ñất này nằm gọn trong châu thổ Bắc Bộ kẹp giữa hai dãy núi Tây Bắc và ðông Bắc, phía ñông mở ra biển, phía Nam ngăn cách với ñồng bằng Thanh Hóa bởi một dãy ñồi núi thấp. Ở thượng nguồn sông Hồng có ñộ dốc lớn, lòng sông sâu, ít có sự bồi ñắp ven sông (trừ hệ thống các sông nhánh nhỏ), về phía trung lưu ñã có sự bồi ñắp rộng dần ra và toả rộng ở hạ lưu (Hội Khoa học ðất Việt Nam, 1996)[18]. Do thủy chế thất thường, năm lũ lớn, năm lũ nhỏ nên ñất phù sa sông Hồng thường có biến ñộng lớn về mặt hình thành cơ giới theo chiều sâu. ðất phù sa sông Hồng có diện tích khoảng 600 nghìn ha, tập trung chủ yếu ở các tỉnh ñồng bằng Bắc Bộ như Phú Thọ, Vĩnh Phúc, Hà Nội, Hải Dương, Hưng Yên, Hải Phòng, Hà Nam, Nam ðịnh, Thái Bình, Ninh Bình (Viện Thổ nhưỡng Nông Hóa, 2001)[39].

Tính chất lý, hóa ñặc trưng của ñất phù sa ðất phù sa sông Hồng có nhiều ñắc tính ưu việt, ñã ñược các nhà khoa học tổng kết. Chỉ tiêu lý hóa tính ñất phù sa sông Hồng ñược Viện Thổ nhưỡng Nông hóa ñưa ra năm 2001 như là một ví dụ (bảng 1. Chỉ tiêu lý, hóa tính của ñất phù sa sông Hồng (lớp ñất mặt 0-27 cm) TT Chỉ tiêu ðơn vị Trung bình 3 1 Dung trọng (g/cm ) 1,40 2 Tỷ trọng (g/cm3) 2,61 3 ðộ xốp % 46,4 4 TPCG 2 – 0,2 mm % 0,8 0,2 – 0,02 mm % 42,7 0,02 - 0,002 mm % 35,3 < 0,002 mm % 21,2 5 pHH2O (ðất phù sa trung tính ít chua) - 8,1 6 pHKCl (ðất phù sa trung tính ít chua) - 7,1 7 OC ts % 1,68 8 N ts % 0,14 9 P2O5 ts % 0,12 10 K2O ts % 1,69 11 P2O5 dt mg/100g 4,70 12 K2O dt mg/100g 7,06 13 CEC cmol/kg 10,24 14 Ca++ cmol/kg 6,66 15 Mg++ cmol/kg 0,43 16 BS (ðộ no bazơ) % 73,2 Nguồn: Viện Thổ nhưỡng Nông hóa, 2001 (phẫu diện VN 03) [39]. ðất phù sa sông Hồng có thành phần cơ giới dao ñộng chủ yếu từ thịt nhẹ ñến thịt trung bình, có phản ứng trung tính (pHKCl trung bình là 7,1), ñộ no bazơ cao (BS% > 70), giàu các kim loại kiềm và kiềm thổ.

Hàm lượng các 7 bon hữu cơ tổng số khá (OC%: 1,68), ñạm tổng số, lân tổng số và kali tổng số ñều ở mức trung bình ñến khá. Do ñó phù hợp với nhiều loại cây trồng. ðặc ñiểm ñất ñất xám bạc màu 1. ðặc ñiểm hình thành và phân bố ñất ñất xám bạc màu Theo quan ñiểm phát sinh học thì ñất xám bạc màu ñược xếp trong nhóm ñất xám (Cao Liêm, 1976)[21].

Khi ứng dụng phân loại ñất theo FAO- UNESCO, các nhà khoa học ñất Việt Nam ñã kết luận nhóm ñất xám bạc màu miền Bắc Việt Nam tương ứng nhóm ñất chính là Acrisols và ñược chia ra các ñơn vị ñất như sau: ðất xám bạc màu ñiển hình - Haplic Acrisols, ñất xám có tầng loang lổ - Plinthic Acrisols và ñất xám glây - Gleyic Acrisols. Nhóm ñất xám bạc màu ở nước ta phân bố chủ yếu ở ðông Nam bộ, Tây Nguyên và Trung du Bắc bộ với tổng diện tích khoảng 3,1 triệu ha, gồm 3 ñơn vị ñất sau: ðất xám bạc màu trên phù sa cổ có diện tích 1,4 triệu ha, tập trung chủ yếu ở miền ðông Nam bộ và một số tỉnh miền Bắc như: Vĩnh Phúc, Bắc Giang, Bắc Ninh, Thái Nguyên,… ; ñất xám bạc màu glây trên phù sa cổ có diện tích khoảng 400 nghìn ha với chế ñộ canh tác ñiển hình là một vụ lúa - một vụ màu (khoai lang, ñậu, lạc, thuốc lá,…) tập trung ở miền Bắc và Tây Ninh, ðồng Nai,… ; ñất xám bạc màu trên sản phẩm phong hóa của ñá macma axit và ñá cát phân bố chủ yếu ở một số tỉnh miền Trung (Viện Thổ nhưỡng Nông hóa, 2001)[39]. Ở miền Bắc ñất xám bạc màu có diện tích khoảng 260.000 ha phân bố thành vùng và dải lớn như sau: dải phía Bắc lớn nhất chạy từ Vĩnh Yên kéo sang Thái Nguyên về phía Bắc Hà Nội; Dải từ Hải Dương tới Quảng Ninh bị chia cắt thành từng vùng nhỏ; dải phía Tây và Tây Nam ñồng bằng Bắc bộ kéo dài từ Phú Thọ qua Hà Tây (cũ) ñến Nam ðịnh; ở Bắc Trung bộ có dải rìa phía Tây Thanh Hóa, Tây Nghệ An, Tây Hà Tĩnh kéo vào Thừa Thiên - Huế. Diện tích ñất xám bạc màu của vùng Bắc bộ tập trung chủ yếu ở các tỉnh: Bắc Giang (54.000 ha), Vĩnh Phúc (37.000 ha), Phú Thọ (2.500 ha), Hải Dương 8 (7.500 ha), Quảng Ninh (6.000 ha), Bắc Ninh (13.500 ha) và Thái Nguyên (10.

Ở vùng Bắc Trung bộ ñất xám bạc màu phân bố chủ yếu ở các tỉnh: Nghệ An (29.300 ha), Hà Tĩnh (25.700 ha), Quảng Bình (7.000 ha) và Thừa Thiên - Huế (6. Tính chất lý, hóa ñặc trưng của ñất xám bạc màu ðất xám bạc màu thường phân bố ở ñịa hình cao, thành phần cơ giới nhẹ thuận lợi cho quá trình khoáng hóa và rửa trôi. Một số tích chất lý, hóa tính của ñất xám bạc màu trên phù sa cổ ñã ñược các nhà khoa học Viện Thổ nhưỡng Nông hóa ñưa ra năm 2001 như sau: Bảng 1. Chỉ tiêu lý, hóa tính ñất xám bạc màu (lớp ñất mặt 0-16 cm) TT Chỉ tiêu ðơn vị Trung bình 1 Dung trọng (g/cm3) 1,20 2 Tỷ trọng (g/cm3) 2,52 3 ðộ xốp % 52,4 4 TPCG: 2 - 0,2 mm % 1,0 0,2 - 0,02 mm % 58,7 0,02 - 0,002 mm % 29,7 < 0,002 mm % 10,6 5 pHH2O - 5,1 6 pHKCl - 4,2 7 OC ts % 1,20 8 N ts % 0,10 9 P2O5 ts % 0,03 10 K2O ts % 0,18 11 P2O5 dt mg/100g 0,9 12 K2O dt mg/100g 5,65 13 CEC Cmol/kg 5,62 14 Ca++ Cmol/kg 1,68 15 Mg++ Cmol/kg 0,28 16 BS (ðộ no bazơ) % 53,0 Nguồn: Viện Thổ nhưỡng Nông hóa, 2001 (phẫu diện VN 06) [39].

9 ðất xám bạc màu có ñặc ñiểm sau: phản ứng từ chua nhiều ñến ít chua (pHH2O trung bình là 4,94 và pHKCl trung bình là 4,33); hàm lượng các bon hữu cơ tổng số, ñạm tổng số, lân tổng số và kali tổng số ñều ở mức nghèo ñến trung bình; dung tích hấp thu thường biến ñộng từ thấp ñến trung bình; ñộ no bazơ thấp. ðất xám bạc màu sự rửa trôi ñã làm giảm dần các nguyên tố kiềm và kiềm thổ, giảm khả năng hấp thu các chất dinh dưỡng, giảm hàm lượng các nguyên tố dinh dưỡng ña lượng, trung lượng như: phot pho, kali, canxi, magiê, lưu huỳnh,… và các nguyên tố vi lượng cũng giảm dần. Sự suy thoái theo hướng này kéo theo hàng loạt các chỉ tiêu khác cũng xấu ñi như ñộ chua tăng, ñộ no bazơ giảm, CEC giảm, nhưng ngược lại hàm lượng nhôm và sắt di ñộng ngày càng tăng và gây ñộc cho cây trồng. ðiển hình cho sự suy thoái theo hướng này ñược thể hiện trên hàng triệu ha ñất xám bạc màu (Lê Xuân ðính, 2000)[8].

Quá trình thoái hóa về thành phần khoáng sét của ñất là một trong những nguyên nhân chi phối các tính chất lý, hóa học và khả năng duy trì ñộ phì của ñất. Sự phá hủy và biến ñổi khoáng sét trong các tầng ñất ở loại hình 2 lúa và 2 lúa - 1 màu là do quá trình oxy hóa khử ñược lặp ñi lặp lại trong ñất, kết hợp với sự rửa trôi theo chiều sâu là nguyên nhân tích lũy vật chất ở các tầng ñất bên dưới và mất sét ở tầng mặt. Quá trình phá hủy sét diễn ra rất mạnh mẽ ở loại hình sử dụng ñất 2 lúa - 1 màu làm cho các thành phần khoáng sét ở ñây rất thấp và thay vào ñó thành phần quartz lại hoàn toàn chiếm ưu thế. ðộ phì tiềm tàng của ñất còn liên quan chặt chẽ tới quá trình biến ñổi thành phần các khoáng vật trong ñất.

Tỷ lệ kaolinit và quartz trong các tầng của phẫu diện ñất xám bạc màu ảnh hưởng rất lớn ñến khả năng hấp phụ dinh dưỡng thấp của loại ñất này. ðối với ñất xám bạc màu việc cung cấp các chất dinh dưỡng cho cây trồng ñòi hỏi phải ñược ñáp ứng thường xuyên; lượng phân bón nên chia 10 một cách thích hợp theo yêu cầu phát triển của từng giai ñoạn của cây trồng mới có thể hạn chế ñược sự thất thoát do sự rửa trôi trong ñất (ðỗ Nguyên Hải và cộng sự, 2005)[12]. Hàm lượng dinh dưỡng trong phụ phẩm nông nghiệp 1. Các nghiên cứu ở nước ngoài Ở các nước có nền nông nghiệp phát triển như Canada và Mỹ, sản phẩm hữu cơ sau khi thu hoạch thông thường ñược trả lại trực tiếp hoặc qua một thời gian ủ làm cho chúng bị phân hủy hoặc bán phân hủy, bằng cách ñó làm tăng hiệu quả sử dụng của cây trồng.

(1997)[82] ñã cho thấy rằng lượng phụ phẩm nông nghiệp tạo ra phụ thuộc vào ñặc tính của từng loại cây trồng. Ước tính về lượng phụ phẩm nông nghịêp cho thấy lúa có thể cho từ 3,5-4,5 tấn/ha, ngô khoảng 2,7-3,2 tấn/ha, ñậu tương 0,8-1,0 tấn/ha, lúa mạch 2,6-3,3 tấn/ha. Trong thân, lá lúa ở thời kỳ chín, có chứa 40% tổng lượng N, 80-85% tổng lượng K, 30-35% tổng lượng P và 40-50% tổng lượng S mà cây lúa hút ñược. Rơm rạ là nguồn hữu cơ quan trọng cung cấp K, Si cho cây trồng (Achim Dobermann và T.

Tại tỉnh Quảng ðông, Trung Quốc tình hình sử dụng phụ phẩm nông nghịêp như một dạng phân bón hữu cơ trong sản xuất nông nghiệp ñã tăng dần.