Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Trên thế giới Sự thiếu hiểu biết của con người, đồng thời nhằm hướng dẫn những quyết định về sử dụng và quản lý đất đai, sao cho nguồn tài nguyên này có thể được khai thác tốt nhất cho nhu cầu của con người, cũng như có thể giúp bảo vệ những tài nguyên. Công tác nghiên cứu về đất và đánh giá đất đã thực hiện từ khá lâu và được xem như là những nỗ lực ban đầu và quan trọng cuả nền khoa học, kỹ thuật loài người. Những nghiên cứu này khởi đầu trên phạm vi từng quốc gia, trên toàn thế giới.
Hiện nay những kết quả và những thành tựu về nghiên cứu đất và đánh giá đất đai đã được cộng đồng thế giới tổng kết và khái quát chung trong khuôn khổ hoạt động của các tổ chức liên hiệp quốc (FAO, UNESCO…) như tài sản tri thức chung của nhân loại. Đất được hình thành từ đá do sự biến đổi của nó theo thời gian dưới tác động của thực vật, động vật, vi sinh vật trong các điều kiện khác nhau của địa hình và khí hậu. Tính chất quan trọng của đất chính là độ phì vì độ phì có ảnh hưởng tới sự phân bố, sự sinh trưởng và phát triển của cây rừng và hệ sinh thái rừng. Dokuchaev (1879), người sáng lập ra môn thổ nhưỡng học đã định nghĩa đất (hay thổ nhưỡng) là một thể tự nhiên hình thành từ lớp trên của vỏ trái đất dưới ảnh hưởng tổng hợp của các yếu tố: khí hậu, đá mẹ, địa hình, sinh vật và tuổi địa chất của từng đia phương.
Như vậy sinh vật nói chung và thực vật nói riêng là một trong các yếu tố ảnh hưởng rất lớn tới sự hình thành của đất. Theo kết quả nghiên cứu của S.Zon cho thấy: đối với từng loại cây khác nhau, lượng chất trả lại cho đất cũng khác nhau. Ở rừng Thông là 4,1 tấn/ha , rừng Vân sam là 6,0 tấn/ha , rừng Dẻ là 3,9 tấn/ha. Ngoài ra tuổi rừng cũng ảnh hưởng tới khả năng cung cấp chất dinh dưỡng cho đất.
Tuổi rừng càng cao thì lượng chất rơi rụng càng nhỏ: rừng 20 tuổi là 2,5 tấn/ha, rừng 40 tuổi là 2,3 tấn/ha, rừng 100 tuổi chỉ có 1,3 tấn/ha. Từ lâu trong vùng ôn đới vấn đề nghiên cứu ảnh hưởng của rừng tự nhiên và rừng trồng đến độ phì của đất đã được nghiên cứu nhiều năm như Richard (1948, 3 1959), Zon C. Ormand và Will khi nghiên cứu sau khai thác rừng P. Radiata với chu kỳ ngắn đã cho thấy đất rừng bị thoái hóa khá rõ.
Năm 1978 Turvey cũng cho biết khi thay thế rừng tự nhiên bằng P.radiata với chu kỳ 15 - 20 năm sản lượng 400 m3/ha đã làm giảm độ phì đất do khai thác. Hơn nữa do thảm thực mục rừng thông khó phân giải nên làm chậm quay vòng các chất khoáng ở các dạng lập địa này (dẫn theo Phạm Văn Điển). Độ phì của đất đóng vai trò cực kỳ quan trọng và ảnh hưởng trực tiếp đến sinh trưởng và năng suất cây trồng. Ngược lại các loài cây khác nhau cũng có ảnh hưởng khác nhau đến độ phì đất.
Trong những năm gần đây có một số công trình nghiên cứu cụ thể về vấn đề này và mới chỉ nghiên cứu cho từng đối tượng cây trồng cụ thể. Mối quan hệ giữa sinh trưởng của Tếch (Tectona grandis) và một số yếu tố đất được xây dựng thông qua phương trình: R = 1/3 (P x S) (Week, 1970) [13], trong đó R là lượng tăng trưởng hàng năm (m3/ha); P là độ dày của tầng đất (cm) và S là độ no bazơ (mg/100 đất). Cống hiến to lớn của Pôlưnôv là đã nêu ra khái niệm quan trọng về vai trò của các hiện tượng sinh-địa-hoá trong phong hoá và hình thành đất. Sự phát triển thổ nhưỡng về mặt hoá học, lý-hoá học liên quan với tên tuổi của K.
Gêđrôits (1872-1932) có công lớn trong lĩnh vực keo đất và khả năng hấp phụ của đất. Ông đã nêu ra ý nghĩa của keo đất và khả năng hấp phụ trao đổi cation đối với sự phát triển những tính chất của đất và dinh dưỡng khoáng của thực vật. Đồng thời, ông cũng nêu ra nhiều phương pháp nghiên cứu lý, hoá học đất, đề ra các biện pháp cải tạo đất như bón vôi cho đất chua, bón thạch cao cho đất mặn, rửa mặn, bón phốt pho cho đất… những công trình của ông được tiến hành trong giai đoạn thổ nhưỡng đang phát triển mạnh và là cơ sở cho những quan điểm lý-hoá học của quá trình hình thành đất và biện pháp nâng cao độ phì nhiêu của đất. Trên thế giới, các công trình nghiên cứu về ảnh hưởng của đất tới thảm thực vật được hình thành từ rất sớm.
Các tác giả Alêkhin (1904), Graxits (1927), 4 Sennhicop (1938) đã thống nhất và đưa ra kết luận mỗi vùng sinh thái xác định sẽ hình thành một kiểu thảm thực vật đặc trưng khi các tác giả này nghiên cứu trên loại hình đồng cỏ và thảo nguyên ở Liên Xô. Khi nghiên cứu về vai trò của mùn trong đất đối với cây A.Giacốp (1956) đã kết luận: Ngoài khả năng cung cấp chất dinh dưỡng cải tạo đất nâng cao độ phì, trong mùn còn có chất quynon có tác dụng kích thích sự tăng trưởng của rễ, do đó ảnh hưởng lớn đến sự sinh trưởng và phát triển cây rừng. Tiurin (1892-1962) tác giả của nhiều công trình về phát sinh học, địa lý thổ nhưỡng, hoá học đất và nhiều phương pháp phân tích hoá học đất. Tiurin đã có cống hiến lớn lao về lĩnh vực chất hữu cơ, nhất là chất mùn của đất.
Ông cho rằng chất mùn được hình thành là kết quả của quá trình sinh hoá học phân giải và tổng hợp chất hữu cơ trong đất. Đồng thời, ông đã nêu ra phương pháp nghiên cứu chúng. Webb và Tracey (1969) trong rừng Nula nhiệt đới ở Úc sinh trưởng của thực vật phụ thuộc vào đá mẹ, độ ẩm của đất, trong rừng thứ sinh một số nhân tố quan trọng là độ dày tầng đất, thành phần cấp hạt, CaCO3, hàm lượng mùn và đạm (dẫn theo Ngô Đình Quế, 2008). Ormand và Will khi nghiên cứu sau khai thác rừng P.
Radiata với chu kỳ ngắn đã cho thấy đất rừng bị thoái hóa khá rõ. Năm 1978 Turvey cũng cho biết khi thay thế rừng tự nhiên bằng P.radiata với chu kỳ 15 - 20 năm sản lượng 400 m3/ha đã làm giảm độ phì đất do khai thác. Hơn nữa do thảm mục rừng thông khó phân giải nên làm chậm quay vòng các chất khoáng ở các dạng lập địa này (dẫn theo Phạm Văn Điển). D (1989) đã nghiên cứu về sự thay đổi tính chất đất dưới rừng Keo lá tràm ở các tuổi 2, 3 và 4, các tác giả cho rằng rừng trồng Keo lá tràm cải thiện đáng kể một số tính chất độ phì đất như độ chua của đất biến đổi 5,9 - 7,6; khả năng giữ nước của đất tăng từ 22,9% lên 32,7%, chất hữu cơ tăng từ 0,81% lên 2,70%, đạm tăng từ 0,36 lên 0,50% và đặc biệt màu sắc của đất cũng biến đổi một cách rõ rệt từ màu nâu vàng sang màu nâu.
Nghiên cứu các loài cây lá kim vùng núi cao Rocky Mountain (Hoa Kỳ) Merrill R. Kaufmann and Michael G. Khi phân chia các kiểu rừng trong mối quan hệ với thổ nhưỡng ở Inđônêxia và Malaixia, P.W Richards và Braming đã cho rằng: Trong vùng nhiệt đới dù chỉ khác biệt rất ít về đất đai cũng dẫn đến sự khác nhau về thành phần thực vật. Ở Việt Nam cũng có rất nhiều công trình nghiên cứu về ảnh hưởng của đất đến thảm thực vật.Chavalier (1918) là người đầu tiên đưa ra bảng phân loại rừng Bắc Bộ ở Việt Nam với 10 kiểu thảm khác nhau và cho rằng đất là yếu tố hình thành các kiểu thảm.
Trên cơ sở tổng hợp các nghiên cứu của P.Maurand (1943), Dương Hàm Hy (1956) cũng đưa ra bản phân loại các kiểu rừng Việt Nam dựa trên nhiều yếu tố trong đó thổ nhưỡng là yếu tố phát sinh ra các kiểu thảm thực vật (Theo Thái Văn Trừng, 1978. Nhiều tác giả như: Trần Ngũ Phương(1970), Nguyễn Ngọc Bình (1996 Nguyễn Thoan (1986) cho rằng đá mẹ và thế nằm của đá, độ dày tầng đất cũng như độ ẩm, độ cứng của đất là yếu tố ảnh hưởng đến sự phát triển hình thái của rễ cây rừng, độ ẩm của đất và chất dinh dưỡng trong đất ảnh hưởng đến sự phát triển của những bộ phận trên mặt đất. Đặng Ngọc Anh (1993) đã có nhận xét là hàm lượng chất dinh dưỡng trong đất, độ sâu tầng đất đã ảnh hưởng tới khả năng tái sinh rừng Dẻ ở Hà Bắc. Như vậy điều kiện đất và loại đất có ảnh hưởng lớn tới khả năng tái sinh của cây rừng.
Đặc điểm lí, hóa học của đất (đặc biệt là thành phần dinh dưỡng, độ pH, thành phần cơ giới và độ ẩm của đất) có ảnh hưởng rất lớn đến tổ thành rừng. Đất phát triển trên loại đá mẹ nào thì sẽ có loại đất ấy tương ứng phù hợp với thành phần khoáng của loại đá mẹ đó. Năm 1970, Weck, J đã nghiên cứu và cho thấy mối quan hệ giữa sinh trưởng của loài Techtona Grandis tại Su Đăngvới một số yếu tố đất: R = 1/3 x P x S. Trong 6 đó R là sinh trưởng hàng năm (m3/ha); P là độ dày tầng đất (cm); S là độ no bazơ (mg/100g).
Các nghiên cứu của Evan (1978) với Acacia trong chu kỳ cho thấy năng suất rừng không bị giảm. Độ phì của đất đóng vai trò cực kỳ quan trọng và ảnh hưởng trực tiếp đến sinh trưởng và năng suất cây trồng. Ngược lại các loài cây khác nhau cũng có ảnh hưởng khác nhau đến độ phì đất. Trong những năm gần đây có một số công trình nghiên cứu cụ thể về vấn đề này và mới chỉ nghiên cứu cho từng đối tượng cây trồng cụ thể.
Những kiến thức về đất được tích luỹ từ khi nghề nông bắt đầu phát triển, tức là từ lúc con người chuyển từ thu lượm thực vật hoang dại sang trồng trọt ở đồng ruộng và bắt đầu canh tác đất, trong sản xuất họ không ngừng quan sát đất, ghi nhớ các tính chất đất. Những kiến thức đó được tích luỹ từ đời này qua đời khác cùng với sự phát triển của khoa học, chúng được đúc kết lại và nâng cao, đó là nguồn gốc sinh ra khoa học thổ nhưỡng. Những kinh nghiệm đầu tiên về đất được tích luỹ từ thời cổ Hy lạp.”Sự phân loại đất” độc đáo thấy trong các tuyển tập của những nhà triết học cổ Hy-lạp Aristos, Teoflast. Các ông lúc bây giờ đã chia ra đất tốt, đất phì nhiêu và đất căn cỗi, không phì nhiêu.
Tuy vậy, thổ nhưỡng phát triển thành một khoa học muộn hơn nhiều.