đánh giá hàm lượng chất hữu cơ và một số đặc tính hoá học đất vườn trồng cacao xen trong vườn dừa tại giồng trôm – bến tre
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.37 MB, 83 trang )
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA NÔNG NGHIỆP SINH HỌC ỨNG DỤNG
BỘ MÔN KHOA HỌC ĐẤT
TRẦN THỊ THÚY DIỂM
ĐÁNH GIÁ HÀM LƯỢNG CHẤT HỮU CƠ VÀ
MỘT SỐ ĐẶC TÍNH HOÁ HỌC ĐẤT VƯỜN
TRỒNG CACAO XEN TRONG VƯỜN DỪA
TẠI GIỒNG TRÔM – BẾN TRE
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
NGÀNH KHOA HỌC ĐẤT
Cần Thơ, 2012
1
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA NÔNG NGHIỆP SINH HỌC ỨNG DỤNG
BỘ MÔN KHOA HỌC ĐẤT
Luận văn tốt nghiệp
Nghành: KHOA HỌC ĐẤT
Tên đề tài:
“ĐÁNH GIÁ HÀM LƯỢNG CHẤT HỮU CƠ VÀ
MỘT SỐ ĐẶC TÍNH HOÁ HỌC ĐẤT VƯỜN
TRỒNG CACAO XEN TRONGVƯỜN DỪA
TẠI GIỒNG TRÔM – BẾN TRE”
Giáo viên hướng dẫn:
TS. TẤT ANH THƯ
Sinh viên thực hiện:
TRẦN THỊ THÚY DIỂM
MSSV: 3084063
Lớp: KHĐ K34
Cần Thơ, 2012
i
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA NÔNG NGHIỆP VÀ SINH HỌC ỨNG DỤNG
BỘ MÔN KHOA HỌC ĐẤT
………………………………………………………………………………………
XÁC NHẬN CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
Luận văn tốt nghiệp Kỹ Sư ngành Khoa Học Đất với đề tài:
“ĐÁNH GIÁ HÀM LƯỢNG CHẤT HỮU CƠ VÀ MỘT SỐ ĐẶC TÍNH HOÁ
HỌC ĐẤT VƯỜN TRỒNG CACAO XEN TRONG VƯỜN DỪA
TẠI GIỒNG TRÔM – BẾN TRE”
Do sinh viên Trần Thị Thúy Diểm thực hiện từ tháng 12/2011- 05/2012
Ý kiến của cán bộ hướng dẫn:
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………
Cần Thơ, ngày…., tháng….., năm 2012
Cán Bộ Hướng Dẫn
TS. TẤT ANH THƯ
ii
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA NÔNG NGHIỆP VÀ SINH HỌC ỨNG DỤNG
BỘ MÔN KHOA HỌC ĐẤT
………………………………………………………………………………………………
XÁC NHẬN CỦA HỘI ĐỒNG CHẤM LUẬN VĂN
Hội đồng chấm luận văn tốt nghiệp đã chấp thuận luận văn tốt nghiệp Kỹ Sư ngành
Khoa Học Đất với đề tài:
“ĐÁNH GIÁ HÀM LƯỢNG CHẤT HỮU CƠ VÀ MỘT SỐ ĐẶC TÍNH HOÁ
HỌC ĐẤT VƯỜN TRỒNG CACAO XEN TRONG VƯỜN DỪA
TẠI GIỒNG TRÔM – BẾN TRE”
Do sinh viên Trần Thị Thúy Diểm thực hiện từ tháng 12/2011- 05/2012 và bảo vệ trước
hội đồng
Ý kiến của hội đồng chấm luận văn tốt nghiệp:
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
Luận văn tốt nghiệp được Hội đồng đánh giá ở mức: ……………………………...
Cần Thơ, ngày…., tháng….., năm 2012
Chủ tịch Hội đồng
iii
LÝ LỊCH CÁ NHÂN
Họ và tên: Trần Thị Thúy Diểm
Ngày, tháng, năm sinh: 04/10/1990
Quê quán : Ấp An Tập xã Thiện Mỹ huyện Châu Thành tinh Sóc Trăng
Họ tên cha: Trần Văn Thức
Họ tên mẹ : Phan Thị Mắn
Quá trình học tâp:
Từ năm 1996 – 2001 : Học trường Tiểu Học An Hiệp B
Từ năm 2001 – 2005 : Học trường Trung Học Cơ Sở Thiện Mỹ
Từ năm 2005 – 2008 : Học trường Trung Học Phổ Thông Thuận Hòa
Từ năm 2008 – 2012 : là sinh viên Trường Đại Học Cần Thơ, ngành Khoa Học Đất thuộc
khoa Nông Nghiệp và SHƯD
iv
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân. Các số liệu và kết quả
được trình bày trong luận văn tốt nghiệp là trung thực và chưa từng được ai công bố
trong bất kỳ công trình luận văn nào trước đây.
Tác giả
Trần Thị Thúy Diểm
v
LỜI CẢM TẠ
Qua quá trình rèn luyện và học tập tại trường Đại Học Cần Thơ, luận văn của em đến
nay đã hoàn thành, em xin chân thành cảm ơn:
- TS Tất Anh Thư đã tận tình hướng dẫn và đóng góp nhiều ý kiến trong suốt thời
gian tôi thực hiện và hoàn thành luận văn tốt nghiệp.
- PGS. Ts. Ngô Ngọc Hưng là cố vấn học tập đã động viên và tận tình giúp đỡ em
trong suốt quá trình học tập tại Trường.
- Quý thầy, cô và các anh chị trong Phòng phân tích Bộ môn Khoa học Đất, Khoa
Nông nghiệp và Sinh Học Ứng dụng, Trường Đại học Cần Thơ đã hướng dẫn, giúp đỡ
và tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất cho em trong suốt thời gian thực hiện phân tích
mẫu.
- Quý Thầy, Cô Trường Đại Học Cần Thơ và các bạn bè đã góp ý, động viên, hỗ
trợ nhiệt tình em trong suốt thời gian học tập và làm đề tài tại Trường.
- Cảm ơn Cha, Mẹ và những người thân đã lo lắng, động viên và quan tâm em
trong suốt thời gian học tập tại trường.
- Tất cả các bạn sinh viên lớp Khoa Học Đất khóa 34 đã giúp đỡ nhiệt tình trong
quá trình tôi học tập và thực hiện đề tài.
Em xin chúc tất cả quý Thầy, Cô, các anh chị trong Bộ môn Khoa Học Đất và các
bạn lời chúc sức khỏe và luôn thành công trong cuộc sống.
vi
TÓM LƯỢC
Để đảm bảo một nền nông nghiệp tăng trưởng bền vững nhằm nâng cao năng suất
của cây trồng. Đề tài " Đánh giá hàm lượng chất hữu cơ và đặc tính hóa học đất vườn
trồng cacao xen trồng dừa tại huyện Giồng Trôm tỉnh Bến Tre " được thực hiện nhằm mục
đích xác định một số đặc tính hoá học cơ bản của đất vườn trồng cây cacao xen trong vườn
dừa và vai trò của chất lượng chất hữu cơ trong việc cải tạo đất cũng như tìm ra được mối
tương quan giữa chất lượng chất hữu cơ với các đặc tính hoá học đất, từ đó có giải pháp
cho việc phát triển mô trồng cacao xen trong vườn dừa, nâng cao năng suất, chất lượng
cây trồng. Kết quả phân tích 12 mẫu đất cho thấy:
Hầu hết đất vườn trồng xen cacao trong vườn dừa đang có vấn đề về bạc màu và suy
thoái nghiêm trọng thể hiện là suy giảm phì nhiêu về mặt hóa học đất, hầu hết đất đều có
biểu hiện theo chiều hướng xấu như : hàm lượng chất hữu cơ nghèo (1.16 – 4.63%), C hữu
cơ dễ phân hủy (0.32 – 0.88% và 0.15 – 0.43%) thấp, N hữu cơ dễ phân hủy đều ở mức
thấp (0.62 – 6.27), hàm lượng lân tổng số (0.01 – 0.09% P2O5 mg/kg đất) được đánh giá
thấp cho thấy khả năng cung cấp dinh dưỡng trên các vườn này rất thấp ảnh hưởng đến
năng suất cây trồng nên cần quan tâm và có hướng cải tạo phù hợp để đáp ứng cho nhu
cầu canh tác.
Tương tự, kết quả phân tích tương quan cho thấy: Không có sự tương quan giữa hàm
lượng chất hữu cơ với lân tổng số ( R2 = 0.038), và phần trăm base trao đổi trong đất ( R2
= 0.053). Hàm lượng chất hữu cơ có mối tương quan thuận nhưng không chặt với các
cation trao đổi như K, Na, Ca, Mg với hệ số tương quan là R2= 0.417, R2= 0.264, R2 =
0.003, R2 = 0.249 theo thứ tự, khả năng trao đổi cation ( R2 = 0.049). Giữa chất hữu cơ và
hàm lượng đạm hữu cơ dễ phân hủy có mối tương quan (R2 = 0.591). Hàm lượng chất hữu
cơ có mối tương quan thuận và rất chặt với nguồn Clabile trích bằng HCl 6N (R2 = 0.67) và
Clabile trích bằng nước (R2 = 0.78). Kết quả phân tích tương quan còn cho thấy giữa nguồn
Clabile trích bằng nước và Clabile trích bằng HCl trong đất có mối tương quan thuận và rất
chặt với nhau ( R2 = 0.98)
vii
MỤC LỤC
Trang
Xác nhận của cán bộ hướng dẫn................................................................................. i
Xác nhận của hội đồng chấm luận văn ...................................................................... ii
Lý lịch cá nhân ......................................................................................................... iii
Lời cam đoan ............................................................................................................ iv
Lời cảm tạ..................................................................................................................v
Tóm lược .................................................................................................................. vi
Mục lục.................................................................................................................... vii
Danh sách hình ......................................................................................................... ix
Danh sách bảng..........................................................................................................x
MỞ ĐẦU ...................................................................................................................1
CHƯƠNG I: LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU ..................................................................2
1.1Tổng quan về tình hình sử dụng phân bón hiện nay của nông dân.....................2
1.2 Chất hữu cơ trong đất.......................................................................................4
1.2.1 Khái niệm về chất hữu cơ .....................................................................4
1.2.2 Nguồn gốc chất hữu cơ trong đất ..........................................................5
1.2.3 Vai trò chất hữu cơ trong đất.................................................................6
1.2.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến sự phân hủy chất hữu cơ............................14
1.3 Các dạng dinh dưỡng trong đất ......................................................................18
1.3.1 Carbon trong đất .................................................................................18
1.3.2 Đạm trong đất.....................................................................................20
1.3.3 Lân tổng trong đất...............................................................................23
1.3.4 Các cation trao đổi trong đất ..............................................................24
viii
1.4 Khả năng trao đổi cation ...............................................................................27
1.5 Phần trăm Base trao đổi (% Bs) ...................................................................28
1.6 Tổng quan về vùng nghiên cứu ......................................................................29
1.7 Đặc điểm của cây ca cao và cây dừa .............................................................31
1.7.1 Đặc điểm sinh trưởng và phát triển cây ca cao ...................................31
1.7.2 Đặc điểm sinh trưởng và phát triển cây dừa ........................................34
CHƯƠNG II: PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ...............36
2.1 Phương tiện nghiên cứu .................................................................................36
2.2 Phương pháp nghiên cứu................................................................................36
2.2.1 Phương pháp lấy mẫu đất....................................................................36
2.2.2 Phương pháp phân tích trong phòng thí nghiệm ..................................36
2.3 Xử lý số liệu ..................................................................................................37
CHƯƠNG III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .......................................................38
3.1 Đặc tính hóa học của đất vườn trồng cacao xen trồng dừa tại huyện Giồng
Trôm tỉnh Bến Tre ....................................................................................................38
3.2 Đánh giá hàm lượng dinh dưỡng của đất vườn trồng cacao xen trồng dừa tại
huyện Giồng Trôm tỉnh Bến Tre ...............................................................................41
3.3 Khảo sát mối tương quan giữa hàm lượng chất hữu cơ với các đặc tính hóa
học đất vườn trồng cacao xen trong vườn dừa tại huyện Giồng Trôm– Bến Tre ........45
CHƯƠNG IV : KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ......................................................52
4.1 Kết luận .........................................................................................................52
4.2 Kiến nghị.......................................................................................................52
ix
DANH SÁCH HÌNH
Hình
Tên hình
Trang
1.1
Quá trình phân giải chất hữu cơ và hình thành chất mùn đất
5
1.2
Sự chuyển hóa chất hữu cơ trong đất
11
1.3
Con đường khoáng hóa chất hữu cơ trong đất
11
1.4
Con đường tích luỹ chất hữu cơ sau 1 năm bón vào đất
13
1.5
Các con đường hình thành chất mùn từ các xác hữu cơ thông thường
trong đất
13
1.6
Tỷ lệ thành phần carbon dễ phân hủy (t / ha) carbon hữu cơ tổng số
(t / ha) trong đất canh tác
19
1.7
Mối tương quan giữa tỷ lệ carbon hữu cơ dễ phân hủy và đạm
khoáng hóa trong đất canh tác
22
1.8
Mô hình đất vườn trồng ca cao trồng xen dừa tại huyện Giồng Trôm
tỉnh Bến Tre
30
2.1
Bản đồ hành chính huyện Giồng Trôm – Bến Tre
36
3.1
Tương quan giữa chất hữu cơ tổng số (%C) và CEC (Cmol/kg) trong
đất
47
3.2
Tương quan giữa hàm lượng chất hữu cơ tổng số (Cts) với Nlabile
trong đất
48
3.3
3.4
Tương quan giữa hàm lượng chất hữu cơ tổng số (Cts) với Clabile trích
bằng nước trong đất
Tương quan giữa hàm lượng chất hữu cơ tổng số (Cts) với Clabile trích
bằng HCl 6N trong đất
x
49
50
3.5
Tương quan giữa Clabile trích bằng nước và Clabile trích bằng HCl 6N
trong đất
xi
51
DANH SÁCH BẢNG
Bảng
Tên bảng
Trang
1.1
Lượng phân bón vô cơ sử dụng ở Việt Nam qua các năm
2
1.2
Lượng phân bón hàng năm cây trồng chưa sử dụng được
3
1.3
Tính chất đất được sử dụng xác định chất lượng đất
7
1.4
Thành phần dinh dưỡng của phân chuồng
16
1.5
Hàm lượng đạm và lân trong một số cây phân xanh ( % chất khô)
17
1.6
Thời gian phân hủy của các thành phần hữu cơ và mức độ liên kết
các thành phần trong đất
20
2.1
Phương pháp phân tích một số chỉ tiêu hoá học của đất thí nghiệm
38
3.1
Hàm lượng của một số chỉ tiêu hoá học đất
39
3.2
Hàm lượng dinh dưỡng trong đất
43
3.3
Mối tương quan giữa hàm lượng chất hữu cơ tổng số (Cts) với các
chỉ tiêu hoá học trong đất vườn trồng ca cao xen trồng dừa tại
huyện Giồng Trôm tỉnh Bến Tre
46
xii
MỞ ĐẦU
Chất hữu cơ là một hỗn hợp xác bã động, thực vật đã phân huỷ thành những
hạt xốp chứa các chất dinh dưỡng cần thiết cho cây trồng (mùn). Trong đất trồng trọt
bao giờ cũng có một hàm lượng chất hữu cơ nhất định. Đất mới khai phá tỉ lệ này khá
cao và giảm dần theo thời gian và thời vụ canh tác. Theo kết quả khảo sát của Bộ NN
ở Đức Trọng – Lâm Đồng: lúc mới khai phá, hàm lượng chất hữu cơ là 5,5% sau 4
năm canh tác thì chỉ còn 1,7%. Do thói quen chỉ sử dụng phân hóa học => chỉ cung
cấp cho cây 3 loại dưỡng chất là NPK làm cho cây bị thiếu chất, khi thiếu, cây sẽ hút
các chất cần thiết trong đất để duy trì hoạt động sống. Cứ như thế, từ vụ này đến vụ
khác, cộng với lượng bị trôi rửa do mưa làm cho hàm lượng hữu cơ ngày càng bị cạn
kiệt. Đặc tính của chất hữu cơ là làm cho đất tơi xốp, thoáng khí, hút ẩm là điều kiện
thuận lợi cho cây trồng phát triển. Khi chất hữu cơ không còn nữa thì đất trở nên chai
cứng, hoạt tính của đất mất đi. Sự trao đổi chất giữa cây và môi trường thông qua đất
bị hạn chế, làm cho sự phát triển của cây bị đình trệ. Với tình hình thâm canh tăng vụ
cũng như tốc độ khai thác đất như hiện nay, có thể nói rằng: Trừ đồng bằng sông Cửu
Long, các vùng đất còn lại ở ta đều đã cạn kiệt nguồn dinh dưỡng. Thực chất lượng
phù sa màu mỡ bồi đắp đồng bằng sông Cửu Long và các đồng bằng màu mỡ khác
chính là chất hữu cơ. Chất hữu cơ trên bề mặt vùng thượng lưu bị mưa rửa trôi chảy
theo các dòng sông về lắng đọng ở vùng đồng bằng. Nguời ta nhận thấy rằng năng
suất cây trồng tỉ lệ thuận với hàm lượng chất hữu cơ. Đề tài "Đánh giá hàm lượng
chất hữu cơ và một số đặc tính hoá học đất vườn trồng cacao xen trong vườn dừa
tại Giồng Trôm - Bến Tre" được thực hiện nhằm (1) Đánh giá độ phì nhiêu đất và
một số đặc tính hóa học đất. (2) Tìm ra được mối tương quan giữa chất hữu cơ với
một số đặc tính hóa học đất. Trên cơ sở kết quả tìm được có thể đưa ra khuyến cáo
về việc quản lý dinh dưỡng trong đất canh tác cây cacao trồng xen trong vườn dừa
góp phần gia tăng năng suất cây trồng theo hướng sử dụng đất bền vững.
1
CHƯƠNG I
LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU
1.1 Tổng quan về tình hình sử dụng phân bón hiện nay của nông dân
Hiện nay, việc sử dụng phân bón ở nước ta đã có những tiến triển rõ nét, góp
phần đáng kể vào việc nâng cao năng suất cây trồng và tăng nhanh giá trị sản lượng
ngành nông nghiệp. Tình hình sử dụng phân bón hiện nay, Việt Nam vẫn là nước sản
xuất nông nghiệp chủ yếu nên cần nhu cầu lớn về phân bón phục vụ nông nghiệp.
Hàng năm Việt Nam cần khoảng 7,5 - 8,5 triệu tấn phân bón các loại, nguồn cung cấp
trong nước đạt khoảng 50% nhu cầu, còn lại là Việt Nam phải nhập khẩu.
- Tình hình sơ bộ sản xuất và nhập khẩu phân bón: Tính từ năm 1985 tới nay,
diện tích gieo trồng ở nước ta chỉ tăng 57,7%, nhưng lượng phân bón sử dụng tăng tới
51,7% (Bảng 1.1). Theo tính toán, lượng phân vô cơ sử dụng tăng mạnh trong vòng 20
năm qua, tổng các yếu tố dinh dưỡng đa lượng N + P2O5 + K2O năm 2007 đạt trên 2,4
triệu tấn, tăng gấp hơn 5 lần so với lượng sử dụng của năm 1985. Ngoài phân bón vô
cơ, hàng năm nước ta còn sử dụng khoảng 1 triệu tấn phân hữu cơ, hữu cơ sinh học,
hữu cơ vi sinh các loại.
Bảng 1.1: Lượng phân bón vô cơ sử dụng ở Việt Nam qua các năm
(Đơn vị tính: nghìn tấn N, P2O5, K2O)
Năm
N
P2O5
K2O
NPK
N + P2O 5 + K2O
1985
342,3
91,0
35,9
54,8
469,2
1990
425,4
105,7
29,2
62,3
560,3
1995
831,7
322,0
88,0
116,6
1223,7
2000
1332,0
501,0
450,0
180,0
2283,0
2005
1155,1
554,1
354,4
115,9
2063,6
2007
1357,5
551,2
516,5
179,7
2425,2
2
Xét về tỷ lệ sử dụng phân bón cho các nhóm cây trồng khác nhau cho thấy tỷ lệ
phân bón sử dụng cho lúa chiếm cao nhất đạt trên 65%, các cây công nghiệp lâu năm
chiếm gần 15%, ngô khoảng 9% phần còn lại là các cây trồng khác. Tuy nhiên so với
các nước trong khu vực và trên thế giới, lượng phân bón sử dụng trên một đơn vị diện
tích gieo trồng ở nước ta vẫn còn thấp, năm cao nhất mới chỉ đạt khoảng 195 kg
NPK/ha.
- Lượng phân bón chưa được sử dụng: Theo số liệu tính toán của các chuyên gia
trong lĩnh vực nông hoá học ở Việt Nam, hiện nay hiệu suất sử dụng phân đạm mới
chỉ đạt từ 30 - 45%, lân từ 40 - 45% và kali từ 40 - 50%, tuỳ theo loại đất, giống cây
trồng, thời vụ, phương pháp bón, loại phân bón… Như vậy, còn 60 - 65% lượng đạm
tương đương với 1,77 triệu tấn urê, 55 - 60% lượng lân tương đương với 2,07 triệu tấn
supe lân và 55-60% lượng kali tương đương với 344 nghìn tấn Kali Clorua (KCl) được
bón vào đất nhưng chưa được cây trồng sử dụng. Trong số phân bón chưa được cây sử
dụng, một phần còn lại ở trong đất, một phần bị rửa trôi theo nước mặt do mưa, theo
các công trình thuỷ lợi ra các ao, hồ, sông suối gây ô nhiễm nguồn nước mặt. Một
phần bị rửa trôi theo chiều dọc xuống tầng nước ngầm và một phần bị bay hơi do tác
động của nhiệt độ hay quá trình phản nitrat hoá gây ô nhiễm không khí (Bảng 1.2).
Bảng 1.2 : Lượng phân bón hàng năm cây trồng chưa sử dụng được
(Đơn vị tính: nghìn tấn N, P2O5, K2O)
Năm
N
P2O5
K 2O
N + P2O5 + K2O
1985
205,4
54,6
21,5
281,5
1990
255,2
63,4
17,5
336,2
1995
499,0
193,2
52,8
734,2
2000
799,2
300,6
270,0
1369,8
2005
693,1
332,5
212,6
1238,2
2007
814,5
330,7
309,9
1455,1
Xét về mặt kinh tế thì khoảng 2/3 lượng phân bón hàng năm cây trồng chưa sử
dụng được đồng nghĩa với việc 2/3 lượng tiền người nông dân bỏ ra mua phân bón bị
3
lãng phí, với tổng thất thoát lên tới khoảng 30 nghìn tỷ đồng tính theo giá phân bón
hiện nay. Xét về mặt môi trường, trừ một phần các chất dinh dưỡng có trong phân bón
được giữ lại trong các keo đất là nguồn dinh dưỡng dự trữ cho vụ sau, hàng năm một
lượng lớn phân bón bị rửa trôi hoặc bay hơi đã làm xấu đi môi trường sản xuất nông
nghiệp và môi trường sống, đó cũng là những tác nhân gây ô nhiễm nguồn nước,
không khí. Trong số đó phân do sản xuất lúa gây ra đối với việc ô nhiễm môi trường là
vấn đề đáng được quan tâm nhất, vì hàng năm một lượng lớn phân bón được dành cho
sản xuất lúa.
1.2 Chất hữu cơ trong đất
1.2.1 Khái niệm về chất hữu cơ
Đất cấu tạo bởi 3 thành phần chính: chất rắn, chất lỏng và chất khí. Đất lý tưởng
được cấu tạo bởi 50% chất rắn, 25% chất lỏng và 25% chất khí. Trong thành phần rắn
45% là chất vô cơ, 5% là chất hữu cơ. Theo Robinson và ctv. (1994) chất hữu cơ trong
đất được xem là yếu tố chính ảnh hưởng đến các đặc tính và độ phì nhiêu đất, quyết
định khả năng sản xuất của đất và duy trì chất lượng đất. Chất hữu cơ là một thành
phần cơ bản kết hợp với các sản phẩm phong hóa từ đá mẹ để tạo thành đất. Chất hữu
cơ là một đặc trưng để phân biệt đất với đất với đá mẹ và là nguồn nguyên liệu để tạo
nên độ phì của đất. Số lượng và tính chất hữu cơ quyết định nhiều tính chất lý, hóa,
sinh học đất (Nguyễn Thế Đặng, Nguyễn Thế Hùng, 1999). Theo Stevenson (1994),
chất hữu cơ đất là một phức hệ hỗn hợp của hợp chất lấy được từ cây trồng thông qua
hoạt động của vi sinh vật tạo nên. Chất hữu cơ là một bộ phận của đất, có thành phần
phức tạp và có thể được chia làm 2 phần chính: Thứ nhất là chất hữu cơ chưa bị phân
giải và những tàn tích hữu cơ như thân lá, xác thực vật, xác động vật, vi sinh vật có vai
trò quan trọng về mặt hóa học đất. Thứ hai là những chất hữu cơ đã được phân giải
được chia thành 2 nhóm: Nhóm những hợp chất hữu cơ ngoài mùn chiếm tỉ lệ rất thấp
trong toàn bộ chất hữu cơ của đất, không vượt quá 10- 15% ( trừ than bùn và đất dưới
rừng có tầng thảm mục dày) gồm các chất hữu cơ thông thường có trong động vật,
thực vật và vi sinh vật như: hydrat cacbon, protein, lipit, lignin, andehyt, tamin…
Nhóm các hợp chất mùn: là những hợp chất cao phân tử, có cấu tạo phức tạp chiếm tỉ
lệ lớn trong chất hữu cơ (85- 90%). Chất hữu cơ chứa một lượng khá lớn các nguyên
tố dinh dưỡng cho cây trồng và vi sinh vật như N, P, K, S, Mg, Ca và một số nguyên
tố vi lượng (Brady và Weil, 2001) (Hình 1.1)
4
Hình 1.1: Quá trình phân giải chất hữu cơ và hình thành chất mùn đất
Các chất hữu cơ trong đất có quá trình biến đổi phức tạp với sự tham gia trực tiếp
của các sinh vật đất và chịu ảnh hưởng của các yếu tố môi trường đất. Một phần trong
chúng bị khoáng hoá hoàn toàn tạo thành các chất khoáng đơn giản, một phần được
các sinh vật đất sử dụng để tổng hợp protein, lipit, đường và các hợp chất khác xây
dựng cơ thể chúng, một phần sẽ trải qua quá trình biến đổi phức tạp và tái tổng hợp
thành các hợp chất cao phân tử được gọi là chất mùn.
1.2.2 Nguồn gốc chất hữu cơ trong đất
Trong đất tự nhiên, nguồn gốc chất hữu cơ duy nhất là tàn tích sinh vật (4/5 % do
thực vật) cung cấp cho đất bao gồm xác thực vật, động vật và vi sinh vật. Sinh vật
sống trong đất, lấy chất dinh dưỡng từ đất để sinh trưởng và phát triển, khi chết để lại
tàn tích hữu cơ. Trong tàn tích sinh vật chủ yếu là tàn tích thực vật màu xanh. Trong
quá trình sống chúng quang hợp tạo chất hữu cơ khi chết chúng để lại cho đất: than,
rể, cành, lá, quả và hạt.( Trần Văn Chính, 2006).
Theo Ngô Ngọc Hưng và ctv. (2004), cho rằng các dư thừa thực vật, phân xanh
thường chứa trung bình là 75% nước và 25% chất khô. Trong chất khô, các nguyên tố
C, H, O chứa vào khoảng 90 – 95%, khi bị đốt cháy, các chất này biến thành CO2 và
H2O. Trong tro còn lại sau khi đốt cháy có thể tìm thấy các nguyên tố dinh dưỡng thiết
yếu được cây trồng thu hút từ đất như N, S, P, K và các nguyên tố vi lượng khác nhau.
Thực vật là nguồn gốc cơ bản nhất cung cấp chất hữu cơ cho đất phụ thuộc vào thành
phần lớp phủ thực vật mà chất và lượng các xác hữu cơ cung cấp cho đất cũng khác
nhau. Ngoài thực vật, thì xác vi sinh vật và động vật đất cung cấp góp phần hết sức
5
đáng kể. Mặc dù khối lượng không lớn nhưng lại có chất lượng tốt (Nguyễn Thế Đặng
và Nguyễn Thế Hùng, 1999).
1.2.3 Vai trò chất hữu cơ trong đất
Theo Lê Văn Khoa (2000), thành phần chất hữu cơ bán phân hủy có vai trò quan
trọng về mặt lý học đất như làm giảm dung trọng đất, tăng độ xốp, tăng cường cấu trúc
đất. Chất hữu cơ của đất bao gồm các nguyên tố chính là C, H, O, N, S, P và một
lượng rất thấp hàm lượng các chất nguyên tố vi lượng.
Chất hữu cơ có vai trò quan trọng đối với độ phì của đất là một trong những yếu
tố duy trì sức sản xuất và sử dụng đất bền vững góp phần cải thiện một số đặc tính vật
lý hóa của đất, gắn kết các hạt đất làm cho đất tơi xốp, tế khổng trong đất được duy trì,
tăng khả năng giữ nước và giúp cây trồng phát triển tốt (Coughlan, 1994). Bên cạnh
đó, Nguyễn Thế Đặng và Nguyễn Thế Hùng (1999) cho rằng chất hữu cơ ít hay nhiều
ảnh hưởng đến tốc độ thấm của đất. Khi nhiều chất hữu cơ thì thấm nhanh hơn làm
giảm xói mòn đất và ngược lại khi nghèo chất hữu cơ thì thấm chậm gây dòng chảy
mạnh dẫn đến xói mòn.
Chất lượng CHC được xác định trên cơ sở mối tương quan với các yếu tố tạo nên
độ phì nhiêu đất như nước và dinh dưỡng hữu dụng, khả năng sự tăng trưởng cây
trồng, hỗ trợ tốt cho hoạt động sinh vật đất, độ nhạy cảm đối với sự quản lý và sự xáo
động. Theo Woomer và Swift (1994), nước có ý nghĩa giữ và cung cấp nước cho cây,
cột tăng trưởng giúp cho sự tăng trưởng cho cây trồng. Đối với hoạt động vi sinh vật
thì đất có chất lượng tốt nghĩa là có khả năng phát triển và hoạt động của sinh vật đất
ổn định và bền vững. Yếu tố cuối cùng là khả năng chống lại sự suy thoái đất, đáp ứng
tốt với sự quản lý đất (Bảng 1.3).
Theo Võ Thị Gương (2004), phân hữu cơ làm tăng hàm lượng đạm hữu cơ dễ
phân hủy và đạm hữu dụng trong đất, cung cấp cho đất thêm một số vi lượng cần thiết
cho cây trồng như Cu, Zn,…Chất hữu cơ là phần quý nhất của đất, nó không chỉ là
kho dinh dưỡng cho cây trồng mà còn có thể điều tiết nhiều tính chất theo hướng tốt,
ảnh hưởng lớn đến việc làm đất và sức sản xuất của đất (Trần Văn Chính, 2006).
6
Bảng 1.3: Tính chất đất được sử dụng xác định chất lượng đất
Dinh
dưỡng
Nước
Tăng
trưởng
Hoạt động
VSV
Tính ổn
định
- Tổng số
x
x
x
x
x
- Dễ phân hủy
x
x
x
x
x
Tính chất đất
CHC
Đất mặt
- Cấu trúc
x
x
x
- Độ sâu
x
x
x
- Ph
x
x
x
x
x
- EC
x
x
x
x
x
x
Tầng dưới
- Cấu trúc
x
x
x
- Độ sâu
x
x
x
- pH
x
x
x
x
x
- EC
x
x
x
x
x
x
x
- Dung trọng
x
x
Chất hữu cơ là một thuộc tính quan trọng của chất lượng đất. Nó ảnh hưởng trực
tiếp hoặc gián tiếp đến các tính chất lý, hóa và sinh học đất mà từ đó quyết định đến
tính sản xuất của đất (Schjonning, 2004). Theo Ngô Ngọc Hưng và ctv. (2004) phân
hữu cơ có vai trò cung cấp những dưỡng chất cần thiết cho cây trồng, làm tăng hàm
lượng chất hữu cơ trong đất cải thiện tính chất vật lý và hóa học của đất. Theo Lê
7
Hồng Tịch (1997) phân hữu cơ còn đóng vai trò quan trọng trong phục hồi và nâng
cao độ phì nhiêu đất thoái hóa, khối lượng phân hữu cơ vùi vào trong đất càng lớn thì
độ phì nhiêu phục hồi càng nhanh. Ngoài ra lượng hữu cơ trong đất còn gián tiếp làm
chức năng vệ sinh môi trường đất và bảo vệ cây trồng ( Dương Minh Viễn, 2004).
- Đối với quá trình hình thành và tính chất đất
+ Đối với lý tính đất
Chất hữu cơ có ảnh hưởng rất lớn đến tính chất vật lý của đất. Một trong những
ảnh hưởng quan trọng là hình thành cấu trúc và duy trì độ bền cấu trúc đất (Cochrane
và Aylmore, 1994; Thomas và ctv., 1996). Kết quả nghiên cứu của Võ Thị Gương và
ctv. (2007), cho thấy bón 50% phân vô cơ theo khuyến cáo kết hợp với 10 tấn phân
hữu cơ/ha thì làm tăng chỉ số độ bền đoàn lạp, chỉ số hô hấp đất tăng từ 920 mg
CO2/kg (bón hoàn toàn phân vô cơ) lên 1165 mg CO2/kg ( bón phân vô cơ bổ sung 10
tấn phân hữu cơ/ha). Theo Đỗ Thị Thanh Ren (1998), thông qua hoạt động của vi sinh
vật chất hữu cơ phân hủy biến thành mùn, mùn có khả năng liên kết những hạt đất
phân tán làm cho đất có cấu trúc tốt, thoáng khí, tăng độ xốp, đất dể cày bừa, giữ phân
và giữ nước tốt hơn. Khi bón phân hữu cơ một cách có hệ thống sẽ cải thiện những
tính chất lý – hóa cũng như sinh học đất, chế độ nước, chế độ nhiệt của đất (Lê Văn
Khoa và ctv., 1996). Ngoài ra, chất hữu cơ và mùn có tác dụng cải thiện trạng thái kết
cấu của đất, các keo mùn gắn kết với các hạt đất với nhau tạo thành những hạt kết tốt,
bền vững, từ đó ảnh hưởng đến toàn bộ lý tính đất như chế độ nước (tính thấm và giữ
nước tốt hơn), chế độ khí, chế độ nhiệt (sự hấp thu và giữ nhiệt tốt hơn) giảm tính dính
dẻo, tăng khả năng cài xới đất. Vì vậy đất nhiều mùn thì có chế độ nước, không khí và
nhiệt độ tốt phù hợp cho cây sinh trưởng phát triển và cho năng suất cao.
Những kết quả nghiên cứu trước đây cho thấy việc trộn chất hữu cơ vào đất làm
tăng độ ổn định kết cấu của đất. Tác dụng ổn định cấu trúc đất phụ thuộc vào bản chất
chất hữu cơ và chế độ mùn hóa. Chất hữu cơ sau khi vùi vào đất, thông qua hoạt động
của vi sinh vật, chất hữu cơ phân hủy biến thành mùn. Mùn làm tăng sự dính kết giữa
các hạt đất để tạo thành đoàn lạp làm cho đất có cấu trúc tốt, thoáng khí, dễ cày bừa,
lầm cho nước ngấm vào đất thuận lợi hơn, khả năng giữ nước của đất cao hơn, việc
bốc hơi vật lý ít đi nhờ vậy tiết kiệm được nước tưới. Theo Vũ Hữu Yêm (1995) đất
làm quá tơi nếu không được phủ bằng một lớp hữu cơ sau khi tưới hoặc sau khi mưa
đất sẽ tạo thành một lớp váng ngăn cản sự thông khí, việc thấm nước, hạn chế nảy
8
mầm của hạt và dễ bị xói mòn. Theo Newman (1985) hiệu quả của chất hữu cơ trong
sự ổn định đoàn lạp bởi các hạt keo được tiết ra từ vi sinh vật; liên kết giữa khoáng sét
và chất mùn; chất hữu cơ giúp bộ rể phát triển tốt, qua đó các hạt đất được tập hợp lại,
hệ vi sinh vật phát triển mạnh ở vùng rễ giúp ổn định hơn. Đất có hàm lượng chất hữu
cơ cao thường tạo thành những đoàn lạp lớn hơn và ổn định hơn có khả năng làm giảm
xói mòn và sự nén dẻ đất. Ngoài ra, chất hữu cơ liên kết các hạt đất thành một tập hợp
làm tăng cấu trúc và độ xốp của đất. Khi hàm lượng chất hữu cơ trong đất cao giúp gia
tăng mật số cũng như đa dạng quần thể vi sinh vật trong đất. Đặc biệt khi quần thể
nấm gia tăng, các sợi nấm sẽ liên kết các hạt đất lại với nhau, cải thiện độ bền của
đoàn lạp, giúp đất có cấu trúc tốt hơn (Trần Bá Linh và ctv., 2008). Mặt khác, Chất
hữu cơ còn có khả năng làm tăng độ hữu dụng của nước, tốc độ thấm nước cũng cao
hơn, do đó hạn chế sự mất nước qua chảy tràn, giúp cây trồng hấp thu nước và dinh
dưỡng tốt hơn. Chất hữu cơ ảnh hưởng đến tuần hoàn nước trong đất làm cho đất
ngấm sâu trong đất được tốt hơn, khả năng giữ nước cao hơn, việc bốc hơi mặt đất ít
đi, ngoài ra chất hữu cơ có tác dụng làm cho đất thông thoáng tránh sự tạo váng và
tránh xói mòn (Ngô Ngọc Hưng và ctv., 2004). Theo Đỗ Thị Thanh Ren và Ngô Ngọc
Hưng (2004) chất hữu cơ ảnh hưởng đến các tiến trình vật lý đất như: Cải thiện cấu
trúc đất ảnh hưởng trực tiếp do làm mất độ cứng của đất.
+ Đối với hóa tính đất
Chất hữu cơ có vai trò quan trọng về mặt hóa học đất như: Gia tăng CEC, tăng
khả năng giữ chất dinh dưỡng trong đất, tăng cường sự phóng thích chất dinh dưỡng
từ các thành phần khoáng trong đất bị hòa tan bởi các acid hữu cơ. Chất mùn của đất
bảo vệ các chất N, P, S chống lại sự phân hủy của vi sinh vật, cung cấp từ từ cho cây.
Chất mùn còn tạo thành các hợp chất chelate với các nguyên tố vi lượng, giữ cho các
chất này hiện diện ở dạng dễ hữu dụng cho cây (Lê Văn Khoa, 2000). Theo Trần Văn
Chính (2006), chất hữu cơ và mùn tham gia vào các phản ứng hóa học của đất, cải
thiện điều kiện oxy hóa, gắn liền với sự di động và kết tủa của các nguyên tố vô cơ
trong đất. Nhờ có nhóm định chức các hợp chất mùn nói riêng, chất hữu cơ nói chung
là tăng khả năng hấp thụ của đất, giữ được các chất dinh dưỡng, đồng thời làm tăng
tính đệm của đất. Tuy nhiên, hàm lượng chất hữu cơ trong đất cũng bị ảnh hưởng
nhiều yếu tố như: khí hậu, sa cấu và khả năng thoát nước trong đất, thảm thực vật, sự
luân canh, sự hoàn trả lại rơm rạ, việc bón phân cho cây trồng (Lê Văn Khoa, 2000).
Chất hữu cơ là nhân tố tham gia tích cực vào việc chuyển hóa lân trong đất từ dạng
9
khó tiêu sang dạng dễ tiêu hữu dụng cho cây trồng (Nguyễn Thị Thúy và ctv., 1997)
và chất hữu cơ còn phát huy tác dụng của các chất điều hòa tăng trưởng sinh ra trong
đất (Hoàng Minh Châu, 1998). Chất hữu cơ liên kết với các nguyên tố vi lượng có tác
dụng giảm ảnh hưởng gây độc và giúp tăng độ hữu dụng cho cây trồng và là nhân tố
thiết yếu đối với khả năng đệm của đất, là nguồn cung cấp từ sự khoáng hóa. Ngoài ra,
chất hữu cơ còn có khả năng tạo phức với các kim loại, mùn, nhôm, làm giảm nhôm
trao đổi và nhôm hòa tan trong dung dịch, do đó hạn chế được khả năng gây độc của
nhôm đối với cây trồng (Bell và ctv., 1987). Hơn nữa, các hợp chất hữu cơ sinh ra
trong quá trình phân hủy cũng góp phần làm cho độ hữu dụng một số nguyên tố vi
lượng tăng lên (Ngô Thị Hồng Liên, 2006).
+ Đối với sự tăng trưởng cây trồng và vi sinh vật
Chất hữu cơ và mùn là kho thức ăn cho cây trồng và vi sinh vật, chứa một lượng
khá lớn các nguyên tố dinh dưỡng cho cây trồng và vi sinh vật như: N, P, K, Ca, Mg
và các nguyên tố vi lượng. Các nguyên tố dinh dưỡng có ở trong chất hữu cơ và mùn
được giải phóng từ từ cho cây trồng và vi sinh vật sử dụng. Ngoài ra, mùn còn chứa
một số chất kích thích sinh trưởng làm tăng hoạt động của bộ rể, hạt nảy mầm. Mùn
còn làm tăng năng lực của đất làm cây trồng ít bị sâu bệnh và là nguồn lớn cung cấp
CO2 cho thực vật quang hợp (Trần Văn Chính, 2006). Mặt khác, chất hữu cơ chứa các
chất hợp chất kháng sinh cho thực vật chống lại sự phát sinh sâu bệnh và là môi
trường rất tốt làm tăng hoạt tính của hầu hết vi sinh vật đất.
Bên cạnh đó, chất hữu cơ được xem là nguồn dinh dưỡng đặc biệt có ý nghĩa đến
độ phì nhiêu của đất. Theo Võ Thị Gương và ctv. (2004) cho rằng việc bón phân hữu
cơ với liều lượng 10 t/ha có hiệu quả tốt trong việc nâng cao hàm lượng chất hữu cơ,
đạm hữu cơ dễ phân hủy, đạm hữu dụng và hoạt động của vi sinh vật đất. Chất hữu cơ
có vai trò và hệ đệm để cải thiện tính chất vật lý, tăng khả năng giữ nước, giữ phân,
nâng cao hiệu quả sử dụng phân vô cơ, làm giảm ảnh hưởng độc hại của kim loại nặng
đối với cây trồng và đảm bảo môi trường sống cho vi sinh vật có ích.
Sự chuyển hóa chất hữu cơ trong đất, các chất hữu cơ trong đất có quá trình biến
đổi phức tạp với sự tham gia trực tiếp của các sinh vật đất và chịu ảnh hưởng của các
yếu tố môi trường đất.
10
Theo Trần Văn Chính (2006), các chất hữu cơ đi vào đất sẽ chịu tác động của
hai quá trình song song tồn tại là quá trình khoáng hóa và quá trình mùn hóa (Hình
1.2)
Hình 1.2: Sự chuyển hóa chất hữu cơ trong đất ( Nguyễn Thế Đặng và ctv., 1999).
Quá trình khoáng hóa
Theo Nguyễn Thế Đặng và ctv. (1999), khoáng hóa là quá trình phân hủy các
hợp chất hữu cơ liên tục để tạo thành các chất khoáng đơn giản, sản phẩm cuối cùng là
những hợp chất tan và chất khí như CO2, H2O, NO3-, H4+, Ca2+, Mg2+, K+.
Đây là quá trình biến đổi phức tạp và trải qua nhiều giai đoạn khác nhau. Trước
hết các chất hữu cơ phức tạp bị phân giải thành các chất hữu cơ đơn giản hơn gọi là
các sản phẩm trung gian. Ví dụ như từ các phân tử protein bị phân huỷ tạo thành các
mạch peptit, sau đó là các axit amin; các hyđratcarbon bị phân huỷ tạo thành các hợp
chất đường, sau đó các hợp chất trung gian này tiếp tục bị phân huỷ tạo thành các sản
phẩm cuối cùng là các chất khoáng.
11
Hình 1.3: Con đường khoáng hóa chất hữu cơ trong đất
- Thối mục là quá trình hiếu khí diễn ra trong điều kiện có đầy đủ oxy. Sản phẩm
cuối cùng của quá trình này chủ yếu là các chất ở dạng oxy hoá như CO2, H2O, NO3-,
PO43-, SO42-. Đây là quá trình toả nhiệt và kết quả làm tăng nhiệt độ của đất.
- Thối rữa là quá trình kỵ khí diễn ra trong điều kiện thiếu oxy do ngập nước hoặc
do các vi sinh vật hiếu khí phát triển nhanh đã sử dụng hết oxy trong đất. Sản phẩm
cuối cùng của quá trình thối rữa bên cạnh các chất ở dạng oxy hoá như CO2, H2O còn
có một lượng lớn các chất ở dạng khử như CH4, H2S, PH3, NH3...
Tốc độ khoáng hoá các chất hữu cơ trong đất phụ thuộc vào bản chất chất hữu cơ,
điều kiện môi trường và hoạt động của sinh vật đất. Nhìn chung, các hợp chất đường
và tinh bột dễ bị khoáng hoá nhất; tiếp đó là các chất protein, hemixenlulô, xenlulô;
các hợp chất lignin, nhựa sáp khó bị phân huỷ hơn.
Quá trình khoáng hóa chất hữu cơ xảy ra trong mọi điều kiện nhưng tốc độ
khoáng hóa rất khác nhau phụ thuộc vào các yếu tố:
+ Thành phần chất hữu cơ: nhiều đường đơn, tinh bột, N, Ca2+, Mg2+,K+ thì
khoáng hóa nhanh, nhiều lignin, tamin và các hợp chất cao phân tử khác thì khoáng
hóa chậm hơn.
+ Ẩm độ: Ẩm độ thích hợp là 70 – 80%.
+ Nhiệt độ: thích hợp là từ 25 – 35oC.
+ pH đất: trong khoảng 6.5 – 7.5 là thuận lợi nhất cho quá trình khoáng hóa.
+ Thoáng khí: càng thoáng khí thì sự khoáng hóa càng mạnh.
12
