những nguyên nhân gây suy giảm độ màu đất và ảnh hưởng của nó trên hệ sinh thái nông nghiệp ngô ngọc hưng

<span class="text_page_counter">Trang 1</span><div class="page_container" data-page="1">

<b>NHỮNG NGUYÊN NHÂN GÂY SUY GIẢM ĐỘ MÀU ĐẤT VÀ ẢNH HƯỞNGCỦA NÓ TRÊN HỆ SINH THÁI NƠNG NGHIỆP</b>

<b>Giảng viên: PGs. Ts. Ngơ Ngọc Hưng</b>

Trong quá trình sử dụng đất, các tác động của điều kiện môi trường, con người vàcây trồng có chiều hướng làm cho đất đai bị suy giảm độ phì nếu khơng có sự lưu ý thích hợp.Sự thoái hoá độ màu của đất xảy ra do các tiến trình vật lý và hố học chủ yếu dưới đây:

<b>1. CÁC TIẾN TRÌNH VẬT LÝ: </b>

<i><b>1.1 Rửa trôi,trực di: </b></i>

Các chất dinh dưỡng hữu dụng cho cây trồng đất muốn được cây hấp thu phải nằm ởdạng hoà tan trong dung dịch đất hoặc được hấp phụ trên bề mặt keo đất. Để đạt được năngsuất cao, đa số cây trồng phải được tưới nước thường xuyên hoặc định kỳ. Các dạng tướiphun, tưới thấm, tưới tràn hoặc do mưa, với lượng nước đủ lớn để thấm xuống các tầng đấtsâu hơn kéo theo các hợp chất hồ tan trong đất.

Thơng thường, trong các chất dinh dưỡng, chỉ có chất đạm bị mất đi dễ dàng nhất,đặc biệt là ngay sau khi bón phân. Dạng đạm nitrate bị mất đi dễ dàng nhất do nó khơng tạo racác hợp chất khó tan với các cation trong đất. Sự mất nitrate phụ thuộc nhiều vào điều kiệnthời tiết, thành phần cơ giới,mức độ che phủ của đất và kiểu tưới hoặc tiêu. Sự mất đạm NO<small>3 </small>^-

xảy ra đáng kể trên các loại đất có hàm lượng chất hữu cơ thấp, và có thành phần cơ giới nhẹ. Trên đất ngập nước, sự rửa trôi NPK thường xảy ra do sự chảy tràn hoặc thẩm lậusau khi bón phân, khi đó đất chưa kịp hấp phụ các dưỡng chất hồ tan trong phân bón, nên sựmất dưỡng chất có thể xảy ra rất nghiêm trọng. Để hạn chế hiện tượng này cần giữ nước trongruộng sau khi bón phân ít nhất từ 5-7 ngày.

Sự di chuyển các dưỡng chất xuống tầng sâu do trực di thường thấp trên đất lúa, vì đấtlúa thường có nhiều sét và có tầng đế cày ngăn cản hiện tượng này. Các kết quả nghiên cứu ởhiệu quả sử dụng N<small>15</small> trên đất lúa ở ĐBSCL cho thấy rằng 80-85% đạm của phân bón tậptrung ở tầng mặt 0-5 cm, 10-15% bị rửa trơi xuống tầng 5-15cm, và chỉ có khoảng 5% đạmcủa phân bón ở tầng 15-30 cm (Bảng 8.21) (Ngô Ngọc Hưng và csv., 1994).

Bảng 1. Hiêụ quả sử dụng <small>15</small>N trên đất luá Đồng bằng sông Cửu long. Vụ Đ<small>ông Xuân1989-1990.</small>

Điạ điểm Lượng <small>15</small>N thu hồi (% lượng N bón vào đất) Lượng

<small>15</small>N mất(%)

Đây là q trình phá huỷ bề mặt của đất do gió hoặc do nước. Nếu sự phá huỷ xảy rađồng đều trên bề mặt đất nó được gọi là xói mịn mặt. Xói mịn rãnh là sự phá huỷ đất bởi

</div><span class="text_page_counter">Trang 2</span><div class="page_container" data-page="2">

những dịng nước có vận tốc lớn theo chiều sâu tạo ra các rãnh. Các rãnh này lớn dần theothời gian và dần dần phá huỷ hoàn toàn bề mặt ruộng hoặc gây sụt lở.

Sự xói mịn làm cho đất thay đổi hình dạng bề mặt, làm mỏng dần tầng canh tác, tạorãnh trên mặt đất làm khó khăn cho việc cày xới và đến một lúc nào đó nó trở thành loại đấtkhơng canh tác được.

Đồng bằng châu thổ sông Cửu long là kết quả của sự bồi tụ các sản phẩm bị xói mịnthuộc cao ngun Tây tạng (Trung quốc) cuốn theo nước sông Mekong trong một thời giandài.

<i><b>Sự thoái hoá về vật lý đất: </b></i>

Nếu sử dụng không đúng cách, đất nôngnghiệp dần dần sẽ bị thoái hoá. Các biểu hiệncủa sự thoái hoá của đất về mặt vật lý là:

- Giảm hàm lượng chất hữu cơ

- Sét bị rửa trôi và trực di xuống các tầngsâu

- Đất bị nén dẻ, mất cấu trúc

- Xi măng hố khi bón phân vơ cơ liên tụctrong thời gian dài hoặc trở nên rất chặtdo bị mặn hoá...

Chất hữu cơ trong đất là nguồn dự trữ chất dinh dưỡng quan trọng và cũng quyết địnhnhiều đặc tính quan trọng của đất. Hàng năm trung bình có 2-5% chất hữu cơ trong đất bịkhống hố, trong khi vận tốc mùn hố có thể thấp hơn nhiều nếu đất bị canh tác liên tục vàkhông được cung cấp đủ chất hữu cơ cho quá trình mùn hố. Nếu chỉ bón phân khống vàcanh tác độc canh, khơng chú ý bón phân hữu cơ thì trong vòng 20-50 năm, đất sẽ bạc màu,mất cấu trúc, rời rạc, năng suất cây trồng giảm mạnh.

Trên đất lúa, việc cày xới chỉ được thực hiện thường xuyên ở độ sâu nhất định, khi đấtđược tưới hoặc do ảnh hưởng của mưa, các phần tử sét có chiều hướng bị rửa trơi xuống sâuvà tích luỹ ở một độ sâu nhất định, tạo nên tầng đất rất chặt gọi là tầng đế cày. Tầng này ngănkhơng cho nước thấm qua (có lợi cho cây lúa) và làm hạn chế phạm vi hoạt động của vùng rễnhằm thu hút chất dinh dưỡng trong đất (đối với cây trồng cạn). Vì vậy các cây hoa màu trồngtrên đất ruộng thường năng suất không cao.

Khi sử dụng phân vô cơ thường xuyên, đất cũng bị thối hố do mất cấu trúc vì mộtlượng lớn các base bị đẩy khỏi keo đất vào dung dịch đất, và có thể bị rửa trơi làm cho đất bịciment hố. Ví dụ khi bón phân amonium sulfate vào đất sẽ có phản ứng:

Ion Ca<small>2+</small> khi bị đẩy ra khỏi keo đất, có thể kết hợp với ion SO<small>4</small>^2-để tạo thành thạch cao(CaSO<small>4</small>), khi thạch cao hút nước, nó sẽ cùng với các hạt đất trở nên cứng lại. Do đó khi bóncác loại phân chua sinh lý, cần phải bón thêm một lượng phân vơi để bù đắp sự mất mát cáccation kiềm của đất. Bón phân hữu cơ cũng làm giảm sự ciment hố của đất.

</div><span class="text_page_counter">Trang 3</span><div class="page_container" data-page="3">

Để tránh sự thoái hoá vật lý xảy ra trong đất, cần chú ý bón phân hữu cơ cho đất hoặccày vùi rơm rạ sau khi thu hoạch. Cần luôn thay đổi cơ cấu cây trồng. Nên thay đổi độ sâulàm đất thường xuyên, nhất là khi trồng các cây trồng cạn.

<b>2. TIẾN TRÌNH HỐ HỌC: </b>

<i><b>2.1 Sự bốc hơi dưỡng chất: </b></i>

Trong các dưỡng chất cần thiết cho cây trồng, chất đạm là nguyên tố dễ bị mất đinhất do bay hơi. Đạm có thể bay hơi dưới dạng NH<small>3</small>, N<small>2</small>O, NO, N<small>2</small> và có thể xảy ra cả trên đấtkhô và đất ngập nước.

Thành phần NH<small>4</small>⁺ và NH<small>3</small> cân bằng trong nước được gọi chung là Ammoniacal-N. Sựcân bằng giữa NH<small>4</small>⁺ và NH<small>3</small> phụ thuộc lớn vào pH. Nồng độ của NH<small>3</small> (trong dung dịch) thayđổi tỉ lệ với NH<small>4</small>⁺ NH<small>3</small> này sẽ tăng 10 lần trên sự tăng 1 đơn vị pH của dung dịch lên đến pH9. Wetselaar và csv (1977) đã ghi nhận phương trình tương quan như sau:

Với sự gia tăng pH nước, NH<small>4</small>⁺ được ion hố sẽ gia tăng và chuyển thành NH<small>3</small> khơngion hố, và dạng này có thể bốc hơi vào trong khơng khí (De Datta, 1987). pH của nước ruộngthường tăng cao, có thể đạt đến pH>9.0, sau khi bón đạm ở giai đoạn 10 và 20 ngày sau khi sạ(Ngô Ngọc Hưng, 2004) (Hình 8.6), lượng lớn N có thể bị mất do bị chuyển thành NH<small>3</small>.

Nhiều nghiên cứu chothấy cây lúa hút thu chất N từphân bón ít khi vượt q 60-65% (De Datta 1981). Sự bốcthoát NH<small>3</small> được ghi nhận làtiến trình gây ra sự mất đạmcó ý nghĩa trên đất lúa ở ChâuÁ nhiệt đới (Freney và csv,1990) mà tác nhân chính gâyra bốc thốt hơi NH<small>3</small> là sự hoạtđộng của tảo làm thay đổi pHcủa nước ruộng lúa.

Hình 8.6 pH của nước trong ruộng lúa trong đợt bón urea vào 20 ngày sau khi sạ. Châu Thành Cần Thơ, Hè Thu 2002.

Bốn loài phiêu sinh thực vật được phát hiện chiếm chủ yếu trong nước ruộng lúa saucác thời kỳ bón urea trên đất phù sa không phèn Châu Thành-Cần Thơ, bao gồm: Tảo khuê,tảo lam, tảo lục và tảo mắt, trong đó tảo khuê và tảo lam chiếm ưu thế. Sự tăng pH của nướcruộng được xem là do ảnh hưởng hoạt động chủ yếu của 4 loài tảo này và pH cao sẽ đưa đếnmất N qua bốc thoát hơi NH<small>3 </small>(Ngô Ngọc Hưng, 2004).

Tảo lam là một trong những lồi tảo có liên quan đến sự mất N trong ruộng lúa sauthời kỳ bón urea, tuy nhiên tảo lam (blue-green algea) cũng là tác nhân chính trong cố định Nsinh học của đất lúa ngập nước <small>(Hình 8.7).</small>

</div><span class="text_page_counter">Trang 4</span><div class="page_container" data-page="4">

Hình 7 Các lồi tảo lam hoạt động làm tăng pH sau các thời kỳ bón urea, hiện diện trongruộng lúa nhiệt đới.

<i><b>2.2 Sự cố định và kết tủa:</b></i>

Dưỡng chất trong đất muốn được cây hấp thu phải hoà tan trong dung dịch đất, hấpphụ trên bề mặt keo đất hoặc tan được trong chất dịch tiết ra từ rễ. Điều kiện này không phảilúc nào cũng được thoả mãn. Một số dưỡng chất có chiều hướng trở thành bất động(immobilization). Sự bất động được thể hiện dưới dạng cố định (fixation) và kết tủa(precipitation).

Các dưỡng chất thường bị cố định là NH<small>4</small>⁺, K<small>+</small>, ion phosphate H<small>2</small>PO<small>4</small>^- và HPO<small>4</small>^2- . Cơchế của sự cố định đạm và kali là sự cố định không trao đổi, trong khi đối với lân sự bất độngthường thể hiện qua sự kết tủa và hấp phụ.

Một số nguyên tố khác như Fe, Mn, Mo, Co...cũng có thể tạo thành những hợp chấtkhó tan trong môi trường kiềm hoặc ở điều kiện đất khơ hạn, sự oxy hố xảy ra mạnh, làmcho cây trồng khó hấp thu.

Biện pháp khắc phục sự cố định và kết tủa này là không nên bón phân lân quá nhiềutrong một lần mà nên bón nhiều lần. Nên bón phân lân theo hàng hoặc hốc, tránh trộn lẫn vớiđất.

<small> Sự phân giải chất hữu cơ trong đất cũng là nguồn sinh ra các acid hữu cơ làmgiảm pH đất, nhất là trong điều kiện yếm khí. Sự chua hố cịn được thấy khi sử dụngthường xuyên các loại phân chua sinh lý như phân đạm có gốc Ammonium.</small>

</div><span class="text_page_counter">Trang 5</span><div class="page_container" data-page="5">

Đất phèn tiềm tàng sẽ trở thànhphèn hoạt động khi FeS<small>2</small> bị oxy hoá.Sự oxy hoá này sẽ tạo nên trong đấtmột lượng lớn H<small>+. </small>Phương phápthông thường để xác định vật liệusinh phèn (FeS<small>2</small> ) là cho oxy hoávới H<small>2</small>O<small>2</small> , sau phản ứng nếu vậtliệu này có pH<2.0 thì được kết luậnđó là vật liệu sinh phèn (Hình 8.8),phản ứng theo sau:

<small>FeS2 + 7/2 O2 + H2O --> Fe 2+ + 2SO4 + 2H+</small>Hình 8.8 Sự oxy hoá của pyrite khi tác dụng với

H<small>2</small>O<small>2</small> - phương pháp xác định vật liệu sinhphèn (FeS2) ngoài đồng.

<i> [Ảnh: Ngô Ngọc Hưng, 2002]</i>

Độ hữu dụng của dưỡng chấtđối với cây trồng phụ thuộc rất lớnvào pH của đất. Nhìn chung, độhữu dụng của các nguyên tố đạilượng cho cây trồng ở mức tối hảokhi pH trong khoảng 6-8 (Hình8.9).

Hình 8.9 pH và độ hữu dụng của dưỡng chất.

<i><b>2.4 Độc chất: </b></i>

Đất mặn, đất phèn... là những đất chứa nhiều độc chất. Độc chất chính trong cácloại đất mặn là nồng độ muối NaCl, Na<small>2</small>SO<small>4</small>, các muối clo và sulfat cao, đất có pH cao, EC >4 mmhos/cm . Sự hiện diện của lượng muối hoà tan cao trong đất ngăn cản sự hấp thu nướccủa cây trồng làm cây bị héo, muối cũng ngăn cản cây hấp thu dưỡng chất, làm cho cây cómàu xanh đậm, cịi cọc, chóp lá bị cháy và mất sắc tố. Nếu bị nặng cây sẽ chết.

Khi đất bị nhiễm mặn, ion Na chiếm ưu thế trong thành phần cation trao đổi, có ảnhhưởng rất xấu đến tính chất vật lý của đất. Đất mặn có khả năng trương co rất mạnh, thốtthuỷ kém khi ướt, rất cứng và đóng tảng khi khơ, khơng có cấu trúc làm cho việc cày xới gặpkhó khăn. Tuy vậy đất mặn cũng dễ cải tạo bằng phương pháp rửa nếu có đủ nước ngọt, vàkết hợp với trồng cây chịu mặn.

Trên đất phèn, pH thấp, hàm lượng sắt, nhơm hồ tan cao gây độc cho cây trồng. Sựngộ độc do H<small>2</small>S cũng thường thấy trên đất ngập nước thường xuyên. Trong điều kiện này, hợpchất sulfat không bền, chúng bị khử thành sulfit . Phần lớn sulfit của đất nằm dưới dạng FeSvà ít hồ tan. Tuy vậy chỉ một lượng nhỏ sulfit hồ tan (khoảng 0,1 ppm) cũng có thể gây hạitrực tiếp cho cây lúa.

</div><span class="text_page_counter">Trang 6</span><div class="page_container" data-page="6">

Vùi rơm giúp duy trì hoặc làm tăng chất hữu cơ trong đất nhưng nó cũng đưa dếnnhững bất lợi khác như: tích luỹ hợp chất phenol do sự phân huỹ khơng hồn tồn trong điềukiện canh tác lúa nước, khả năng gây dịch hại và tốn công lao động. Việc chôn vùi số lượnglớn rơm rạ cũng làm tăng sự phóng thích khí nhà kính như CH<small>4 </small>(Dobermann và csv., 2000).

Một thử nghiệm được thực hiện để quan sát ảnh hưởng của độc chất khử trong điềukiện vùi rơm gồm các nghiệm thức: 0tấn/ha, 5tấn/ha, 10 tấn/ha và đối chứng. Hạt lúa đượccho nảymầm trong nước trích của đất trong các nghiệm thức trên (trừ đ/c: ngâm trong nướccất). Kết quả là sự chiều dài mầm và rể của hạt lúa trong nước trích của đất có vùi rơm lượngcàng cao thì phát triển càng kém (Hình 8.10)

Hình 8.10. Hạt lúa cho nẩy mầm trong nước trích đấtvới các nghiệm thức vùi rơm và đối chứng.

<i> [Ảnh: Nguyễn Bảo Vệ, 2001]</i>

Muốn cải tạo đất, trước tiên phải làm giảm độc chất trong đất, tạo điều kiện cho câytrồng sinh trưởng và phát triển bình thường . Tuỳ theo điều kiện cụ thể của từng loại đất, cácbiện pháp cải tạo sẽ khác nhau.

<b>3 CÁC TIẾN TRÌNH SINH HỌC</b>

<i><b>3.1 Cây hút chất dinh dưỡng </b></i>

Để tạo thành năng suất, ngồi khí carbonic, nước và năng lượng mặt trời, cây trồngphải cần các chất khoáng. Các chất khoáng này được cây lấy từ đất (bảng 8.22)

Nhìn chung cây sử dụng chất đạm và kali nhiều nhất, chất lân được cây sử dụng íthơn. Các nguyên tố Ca, Mg, S, Si cũng được cây trồng sử dụng với số lượng lớn (từ vài kgđến vài chục kg). Các nguyên tố vi lượng như Cu, Zn, Fe, Co, Mo... được cây sử dụng với sốlượng nhỏ (vài chục đến vài trăm gam/ha).

Bón phân sẽ bù đắp lại cho đất lượng dinh dưỡng mà cây trồng đã lấy đi. Hiện nay,trên thế giới có rất ít nước có khả năng bù đắp đầy đủ dưỡng chất cây trồng hút đi bằng phânbón. Đa số các nước nghèo, trong đó có Việt nam, chỉ có khả năng bù đắp 30-50% lượngdưỡng chất cây trồng lấy đi. Như vậy, độ phì của đất có chiều hướng giảm do sự bóc lột qmức. Nơng dân thường chỉ chú ý đến việc bù đắp các nguyên tố đa lượng như N,P,K và hầunhư khơng bón phân vi lượng cho đất.

</div><span class="text_page_counter">Trang 7</span><div class="page_container" data-page="7">

Bảng 22. Lượng dưỡng chất cây hút* (kg/ha), (FAO, 2000).

<b> Cây trồngNăngsuất(kg/ha)</b>

15Khoai lang* 15.000

- Kỹ thuật tưới tiêu

- Phân bón và kỹ thuật bón phân

- Kiểu canh tác (độc canh hay luân canh) ...

Nếu đất trồng trọt chỉ được cày xới ở một độ sâu nhất định sẽ giới hạn sự phát triểncủa bộ rễ và sẽ hạn chế sự hút thu nước và chất dinh dưỡng của cây. Trên đất sét, ngoài mộtlớp mỏng trên mặt được xới thường xuyên, tầng dưới không được xới cùng với sự rửa trôi sétở trên xuống sẽ tạo nên tầng đế cày. Tầng đế cày có lợi cho cây lúa hơn là các cây trồng cạn.

Việc tưới tiêu cho cây trồng ngoài những lợi ích đã biết cũng có thể làm cho đất bịmất kết cấu,sét bị rửa trôi xuống tầng dưới và đất trở nên chặt.Tưới nước quá mạnh có thể gâyxói mịn. Ở những vùng khơ hạn hoặc gần biển có mạch nước ngầm giàu khống, việc tướinước có thể làm cho các mao quản (capilars) của đất ở tầng trên và dưới được nối lại, tạo điềukiện cho sự nhiễm mặn...

Như đã trình bày ở phần trên, bón phân chua sinh lý trong thời gian dài có thể làmcho đất bị chua hố, mất chất kiềm và có thể bị xi măng hố.Việc chú trọng sử dụng phân hoáhọc hơn phân hữu cơ sẽ làm cho hàm lượng hữu cơ trong đất giảm.

Thêm vào đó, việc độc canh một giống cây trồng nào đó trong thời gian lâu dài cũnglàm cho chế độ dinh dưỡng trong đất bị mất cân đối. Mỗi loại cây trồng chỉ hút nhiều nhữngdưỡng chất nhất định và ít hút dưỡng chất khác, như vậy rất có hại cho đất và cây.

</div>