Tổng quan nghiên cứu

Cây cam là cây trồng chủ lực phát triển kinh tế tại huyện Cao Phong, tỉnh Hòa Bình với diện tích trồng cam năm 2017 đạt 3.015 ha, tăng gấp 5,4 lần so với năm 2010. Đất trồng cam chủ yếu là đất Ferralit đỏ vàng, có tính axit tự nhiên do rửa trôi các kim loại kiềm và tích lũy sắt, nhôm. Quá trình thâm canh, sử dụng phân khoáng nhiều làm đất ngày càng axit hóa, với pHKCl dao động từ 4,13 đến 5,10, gây ảnh hưởng tiêu cực đến nhu cầu dinh dưỡng và sinh trưởng của cây cam. Mục tiêu nghiên cứu nhằm đánh giá hiện trạng axit hóa đất trồng cam Cao Phong, khảo sát hiệu quả cải tạo độ chua bằng vôi và biochar từ phụ phẩm cành lá cam, đồng thời đề xuất mô hình tổng hợp cải tạo đất phù hợp. Nghiên cứu thực hiện trong giai đoạn 2015-2019 tại huyện Cao Phong, với ý nghĩa khoa học và thực tiễn trong việc duy trì độ phì đất, nâng cao năng suất và chất lượng cam, đồng thời góp phần phát triển canh tác hữu cơ bền vững.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết về độ chua đất, ảnh hưởng của pH đến tính chất lý hóa và sinh học đất, cũng như mô hình cải tạo đất axit bằng vôi và biochar. Các khái niệm chính bao gồm:

  • Độ chua hiện tại và tiềm tàng: Độ chua hiện tại phản ánh nồng độ ion H+ tự do trong dung dịch đất (pHH2O), độ chua tiềm tàng được xác định qua chiết rút bằng dung dịch muối, gồm độ chua trao đổi và độ chua thủy phân.
  • Ảnh hưởng của độ chua đến cây trồng: pH thấp làm tăng độc tính Al3+, Fe3+, giảm khả năng hấp thu dinh dưỡng như P, Ca, Mg, K, ảnh hưởng đến năng suất và chất lượng cây cam.
  • Tác dụng của vôi và biochar: Vôi trung hòa axit, cung cấp Ca2+, Mg2+, làm giảm độc tính kim loại nặng; biochar cải thiện pH, tăng CEC, giữ nước và dinh dưỡng, giảm độc tính Al3+.

Phương pháp nghiên cứu

  • Nguồn dữ liệu: Thu thập tài liệu trong và ngoài nước, khảo sát thực địa tại 20 vườn cam Cao Phong với các độ tuổi khác nhau (1-20 năm), lấy mẫu đất ở độ sâu 0-30 cm.
  • Phương pháp phân tích: Phân tích các chỉ tiêu lý hóa đất (pH, chất hữu cơ, N, P, K dễ tiêu, Ca2+, Mg2+, Feox, Alox) và vật liệu vôi, biochar tại phòng thí nghiệm theo tiêu chuẩn TCVN và phương pháp chuẩn.
  • Thí nghiệm cải tạo đất: Ủ đất với các liều lượng vôi, chất cải tạo đất, Ca(OH)2 và biochar từ cành cam, cành lá cam tỉa ở các nhiệt độ 300, 500, 700oC, theo dõi biến đổi pH, dinh dưỡng và các chỉ tiêu liên quan sau 15 ngày.
  • Timeline nghiên cứu: Năm 2015-2016 khảo sát hiện trạng, 2017-2019 thực hiện thí nghiệm và đánh giá mô hình cải tạo.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Hiện trạng axit hóa đất trồng cam Cao Phong: pHKCl đất dao động 4,25-5,16 trong các nhóm tuổi vườn 1-20 năm, thuộc mức chua đến rất chua. Hàm lượng chất hữu cơ tăng từ 1,51% năm 2015 lên 3,3% năm 2016, đạt mức cao hơn so với các vùng trồng cam khác. (pH trung bình 4,47 ± 0,41; SOM 2,94-3,3%).

  2. Hàm lượng dinh dưỡng N, P, K dễ tiêu: N tăng từ 5,42 mg/100g đất năm 2015 lên 18,05 mg/100g năm 2016; P dao động 37-79 mg/100g; K tăng từ 14,7 lên 62,59 mg/100g đất. Việc bón phân hóa học quá mức làm tăng nhanh axit hóa đất.

  3. Ảnh hưởng của vôi và chất cải tạo đất đến pH và dinh dưỡng: Bổ sung Ca(OH)2 6 tấn/ha làm tăng pH đất từ 4,57 lên 5,48; vôi bột và hỗn hợp vôi + chất cải tạo đất cũng làm tăng pH nhưng mức độ thấp hơn. Hàm lượng Ca2+ tăng lên đến 8,38 meq/100g đất, Mg2+ có xu hướng giảm khi bón vôi đơn lẻ nhưng tăng khi kết hợp với chất cải tạo đất.

  4. Ảnh hưởng của biochar đến độ chua đất: Biochar từ cành lá cam tỉa và cành cam nung ở 500-700oC có pH cao (9,34-10,75), hiệu suất tạo thành biochar giảm khi nhiệt độ tăng. Bổ sung biochar làm tăng pH đất, cải thiện CEC, giảm độc tính Al3+ và tăng khả năng giữ dinh dưỡng.

Thảo luận kết quả

Kết quả cho thấy đất trồng cam Cao Phong đang bị axit hóa nghiêm trọng do thâm canh và bón phân hóa học không hợp lý, làm giảm khả năng cung cấp dinh dưỡng và tăng độc tính kim loại nặng. Việc sử dụng vôi và Ca(OH)2 có hiệu quả trong việc nâng pH và bổ sung Ca, tuy nhiên cần lưu ý giảm thiểu tác động tiêu cực đến Mg. Kết hợp vôi với chất cải tạo đất chứa dolomit giúp cân bằng Ca và Mg tốt hơn. Biochar từ phụ phẩm cành lá cam là nguồn vật liệu tiềm năng, vừa tận dụng phế phẩm nông nghiệp, vừa cải thiện tính chất đất, phù hợp với canh tác hữu cơ. Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ biến động pH, hàm lượng dinh dưỡng và các chỉ tiêu Feox, Alox để minh họa hiệu quả các biện pháp cải tạo.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Áp dụng bón vôi và Ca(OH)2 với liều lượng phù hợp: Khuyến nghị sử dụng khoảng 4-6 tấn/ha Ca(OH)2 hoặc vôi bột để nâng pH đất lên mức 5,5-6,0 trong vòng 1 năm, ưu tiên kết hợp với chất cải tạo đất chứa dolomit để cân bằng Mg.

  2. Sản xuất và sử dụng biochar từ cành lá cam tỉa: Khuyến khích tận dụng phụ phẩm cành lá cam để sản xuất biochar ở nhiệt độ 500-700oC, bổ sung 1-3% khối lượng đất nhằm cải thiện pH, tăng CEC và giảm độc tính kim loại nặng, áp dụng trong 2-3 năm.

  3. Quản lý phân bón hợp lý: Giảm lượng phân hóa học, tăng cường sử dụng phân hữu cơ và vi sinh, tránh bón phân gây axit hóa đất, đặc biệt là phân nitơ và phân lân có gốc axit.

  4. Theo dõi và đánh giá định kỳ chất lượng đất: Thực hiện lấy mẫu và phân tích đất hàng năm để điều chỉnh liều lượng vật liệu cải tạo, đảm bảo duy trì pH và dinh dưỡng ổn định, nâng cao năng suất cam.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Nông dân trồng cam Cao Phong và các vùng tương tự: Áp dụng biện pháp cải tạo đất để nâng cao năng suất, chất lượng cam, giảm thiểu suy thoái đất.

  2. Chuyên gia và nhà nghiên cứu khoa học môi trường đất: Tham khảo dữ liệu thực nghiệm về cải tạo đất axit bằng vôi và biochar, phát triển các mô hình canh tác bền vững.

  3. Cơ quan quản lý nông nghiệp và chính sách: Xây dựng chính sách hỗ trợ sản xuất cam hữu cơ, khuyến khích sử dụng vật liệu cải tạo đất thân thiện môi trường.

  4. Doanh nghiệp sản xuất phân bón và vật liệu cải tạo đất: Nghiên cứu phát triển sản phẩm biochar và vôi phù hợp với đặc điểm đất trồng cam, đáp ứng nhu cầu thị trường.

Câu hỏi thường gặp

  1. Tại sao đất trồng cam ở Cao Phong bị axit hóa?
    Do đặc điểm đất Ferralit đỏ vàng dễ bị rửa trôi các cation kiềm, kết hợp với thâm canh, bón phân khoáng nhiều làm tăng ion H+ và Al3+ trong đất, gây axit hóa.

  2. Lượng vôi cần bón để cải tạo đất là bao nhiêu?
    Khoảng 4-6 tấn/ha Ca(OH)2 hoặc vôi bột để nâng pH đất từ 4,5 lên 5,5-6,0, tùy thuộc vào tính chất đất và mức độ axit hóa.

  3. Biochar có tác dụng gì trong cải tạo đất?
    Biochar giúp tăng pH đất, cải thiện khả năng giữ nước và dinh dưỡng, giảm độc tính Al3+, đồng thời tăng hoạt động vi sinh vật có lợi.

  4. Nhiệt độ nung biochar ảnh hưởng thế nào đến chất lượng?
    Nhiệt độ 500-700oC tạo biochar có pH cao, độ tro lớn, phù hợp cải tạo đất axit; nhiệt độ thấp hơn cho hiệu suất cao nhưng pH thấp hơn.

  5. Làm sao để kết hợp hiệu quả vôi và biochar trong cải tạo đất?
    Sử dụng vôi để nhanh chóng nâng pH và bổ sung Ca, kết hợp biochar để duy trì pH ổn định, tăng CEC và cải thiện cấu trúc đất trong dài hạn.

Kết luận

  • Đất trồng cam Cao Phong đang bị axit hóa nghiêm trọng với pHKCl trung bình 4,25-5,16, ảnh hưởng tiêu cực đến sinh trưởng cây cam.
  • Bón vôi và Ca(OH)2 với liều lượng 4-6 tấn/ha hiệu quả trong việc nâng pH và bổ sung Ca, tuy nhiên cần kết hợp với chất cải tạo đất để cân bằng Mg.
  • Biochar từ cành lá cam tỉa là nguồn vật liệu tiềm năng, giúp cải thiện pH, tăng CEC và giảm độc tính kim loại nặng, phù hợp với canh tác hữu cơ.
  • Quản lý phân bón hợp lý và theo dõi chất lượng đất định kỳ là cần thiết để duy trì độ phì đất và nâng cao năng suất cam.
  • Nghiên cứu đề xuất mô hình tổng hợp cải tạo đất phù hợp cho vùng trồng cam Cao Phong, góp phần phát triển bền vững ngành cam tại địa phương.

Tiếp theo, cần triển khai áp dụng mô hình cải tạo đất trên diện rộng, đồng thời nghiên cứu sâu hơn về ảnh hưởng lâu dài của biochar và vôi đến hệ sinh thái đất và năng suất cây cam. Đề nghị các bên liên quan phối hợp thực hiện để nâng cao hiệu quả sản xuất và bảo vệ môi trường.