Ứng dụng mô hình GLEAMS nghiên cứu cân bằng lân cho hệ thống thâm canh rau trên đất phù sa sông hồng

bộ giáo dục và đào tạo
trờng đạI học nông nghiệp I

Vũ Đình Tuấn

ng dng mụ hỡnh GLEAMS nghiờn cu
cõn bng lân cho hệ thống thâm canh rau
trên ñất phù sa sụng Hng

luận văn thạc sĩ nông nghiệp
Chuyờn ngnh: khoa học ®Êt
Mã số: 60.62.15
Người hướng dẫn khoa học: ts. Ph¹m quang hµ

Hµ Néi - 2006

Trường ðại học Nơng nghiệp 1 - Luận văn Thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ---------------------------------i


Lời cam đoan
Tơi xin cam đoan số liệu, kết quả trong luận văn là trung thực. Các thông tin
cũng như các số liệu thu thập khác trong luận văn ñều được trích dẫn đầy đủ.
ðây là cơng trình nghiên cứu của riêng tơi, khơng trùng lặp với các cơng trình
nghiên cứu của các tác giả khác.
Tác giả

Vũ ðình Tuấn

Trường ðại học Nông nghiệp 1 - Luận văn Thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ---------------------------------ii

Lời cảm ơn
Trước hết, tôi xin cảm ơn các thầy, cơ giáo trường ðại học Nơng nghiệp I Hà
Nội đã truyền đạt những kiến thức bổ ích, q giá trong thời gian học 2004-2006 tại
trường.
Tôi xin chân thành cảm ơn TS. Phạm Quang Hà (Trưởng bộ môn Nghiên
cứu Môi trường đất - Viện Thổ nhưỡng Nơng hố) đã tận tình hướng dẫn giúp đỡ
tơi suốt q trình thực hiện luận văn này.
Tơi xin chân thành cảm ơn lãnh đạo Viện Thổ nhưỡng Nơng hố, lãnh đạo
và các đồng nghiệp trong bộ mơn Nghiên cứu Mơi trường đất đã tạo mọi điều kiện,
động viên, giúp đỡ để tơi hồn thành luận văn này.
Có được luận văn này nhờ vào đề tài RURBIFARM được tài trợ bởi EU, với
cơng sức đóng góp của các nhà khoa học tham gia ñề tài từ nhiều nước Anh, Thuỵ
ðiển, Indonesia, Thái Lan và Việt Nam, tôi xin chân thành cảm ơn sự tài trợ và giúp
đỡ đó, đặc biệt GS. Ingrid Oborn, TS. Martin Larsson, TS. Karin Blomback, người
ñã trực tiếp giúp ñỡ, hướng dẫn tơi trong q trình chạy mơ hình GLEAMS để hồn
thành luận văn này.
Tôi xin chân thành cảm ơn người thân, bạn bè và gia đình đã động viên, giúp
đỡ tơi hồn thành luận văn này.

Vũ ðình Tuấn

Trường ðại học Nơng nghiệp 1 - Luận văn Thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ---------------------------------iii


MỤC LỤC
1. MỞ ðẦU ...................................................................................................i
1.1. ðặt vấn đề, tính cấp thiết của đề tài .......................................................... 1
1.2. Mục đích của luận văn ............................................................................... 2
1.3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của ñề tài................................................... 2
1.4. Phạm vi nghiên cứu.................................................................................... 3

2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU .........................................................................4
2.1. Vai trò cây rau và sản xuất rau ở vùng ngoại thành Hà Nội.................... 4
2.2. Lân trong ñất và khả năng cung cấp lân của ñất cho cây trồng .............. 6
2.2.1. Tổng quan về nguyên tố lân ................................................................. 6
2.2.2. Lân trong ñất Việt Nam........................................................................ 8
2.3. Lân và sử dụng phân lân bón cho cây ở Việt Nam ................................. 13
2.3.1. Chu trình lân ...................................................................................... 13
2.3.2. Sản xuất và sử dụng phân lân ở Việt Nam .......................................... 14
2.3.3. Nhu cầu lân của cây trồng .................................................................. 19
2.3.4. Cân bằng lân và việc sử dụng hiệu quả phân lân cho hệ thống cây trồng
22
2.4. Lân sử dụng trong nông nghiệp ñối với vấn ñề phú dưỡng lân ............. 23
2.5. Các mơ hình hố ứng dụng nghiên cứu chu chuyển dịng vật chất trong
nơng nghiệp ..................................................................................................... 27
2.5.1. Mơ hình NUTMON............................................................................ 27
2.5.2. Mơ hình AMINO, DAYCENT, MACRO........................................... 28
2.6. Mơ hình GLEAMS ................................................................................... 31
2.6.1. Cấu trúc của mơ hình GLEAMS......................................................... 31
2.6.2. Q trình chu chuyển của N trong hệ thống........................................ 33
2.6.3. Quá trình chu chuyển của P trong hệ thống ........................................ 35
2.6.4. Một số ứng dụng mơ hình GLEAMS trên thế giới.............................. 41

3. ðỐI TƯỢNG, ðỊA ðIỂM, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP
NGHIÊN CỨU............................................................................................ 44

Trường ðại học Nông nghiệp 1 - Luận văn Thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ---------------------------------iv


3.1. ðối tượng nghiên cứu............................................................................... 44

3.2. ðịa ñiểm nghiên cứu ................................................................................ 45
3.3. Nội dung.................................................................................................... 45
3.4. Phương pháp ............................................................................................ 45
3.4.1. Theo dõi, quan trắc trên thí nghiệm ơ thửa tại nơng hộ ....................... 45
3.4.2. Lấy mẫu và phân tích đất, nước tưới, nước mưa, phân hữu cơ............ 46
3.4.3. Hiệu chỉnh mô hình GLEAMS và sử dụng tính chu chuyển lân, xây
dựng kịch bản................................................................................................ 46

4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ................................................................ 50
4.1. Các thơng số đầu vào của mơ hình GLEAMS và hiệu chỉnh ................. 50
4.1.1. Thơng số khí hậu................................................................................ 50
4.1.2. Nhóm thơng số về tính chất đất .......................................................... 54
4.1.3. Cây trồng ........................................................................................... 56
4.1.4. Các thông số canh tác......................................................................... 59
4.1.5. Hiệu chỉnh mơ hình theo kết quả phân tích độ ẩm, nitrat và lân dễ tiêu
(Olsen) trong ñất tại ñiểm nghiên cứu ........................................................... 61
4.2. Cân bằng lân trong hệ thống cây trồng thâm canh rau nhiều vụ .......... 68
4.3. Xây dựng các kịch bản (phương án) ....................................................... 71

5. KẾT LUẬN VÀ ðỀ NGHỊ..................................................................... 77
5.1. Kết luận .................................................................................................... 77
5.2. ðề nghị ...................................................................................................... 77

TÀI LIỆU THAM KHẢO.......................................................................... 80
PHỤ LỤC.................................................................................................... 87

Trường ðại học Nông nghiệp 1 - Luận văn Thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ---------------------------------v


Thuật ngữ viết tắt trong luận văn

Chữ viết tắt

Nghĩa của từ viết tắt

ATP

Adenosine Triphosphate

Bộ NN & PTNT

Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn

BS

ðộ no bazơ (Base saturation)

ðTM

ðánh giá tác ñộng môi trường

EPA

Tổ chức bảo vệ môi trường (Environmental Protection Agency)

FAO

Tổ chức nông lương của Liên hợp quốc (Food and Agriculture
Organization)

FC

Sức chứa ẩm đồng ruộng (Field capacity)

IFA

Tổ chức phân bón thế giới (International Fertilization Agency)

Max

Tối ña

Min

Tối thiểu

NADP

Nicotinamide Adenine Dinucleotide Phosphate

nnk

Những người khác

Nts

ðạm tổng số

NXB

Nhà xuất bản

Pts

Lân tổng số

Std

ðộ lệch chuẩn (Standard deviation)

TB

Trung bình

TCVN

Tiêu chuẩn Việt Nam

TP

Thành phố

TPCG

Thành phần cơ giới

WP

ðộ ẩm cây héo (Wilting point)

Trường ðại học Nông nghiệp 1 - Luận văn Thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ---------------------------------vi

Danh sách các bảng
Bảng 2.1 Hàm lượng lân tổng số và dễ tiêu ở một số loại ñất Việt Nam ....................... 8
Bảng 2.2 Hàm lượng lân tổng số và dễ tiêu ở một số nhóm đất chính của Việt Nam ... 9
Bảng 2.3 Hiệu lực phân lân ñối với lúa trên một số loại đất........................................ 16
Bảng 2.4 Lượng phân bón hố học sử dụng tại Việt Nam từ 1962-2003 (nghìn tấn).. 18
Bảng 2.5 Nhu cầu dinh dưỡng N, P, K của một số cây trồng....................................... 20
Bảng 2.6 Nhu cầu dinh dưỡng P của một số cây rau ................................................... 21
Bảng 2.7 Chỉ thị dinh dưỡng lân trong lá một số loại rau ........................................... 22
Bảng 2.8 Các file của mơ hình GLEAMS..................................................................... 32
Bảng 3.1 Cơ cấu cây trồng chuyên rau tại ñiểm nghiên cứu ....................................... 44
Bảng 3.2 Chỉ tiêu và phương pháp phân tích đất......................................................... 47
Bảng 3.3 Chỉ tiêu và phương pháp phân tích nước tưới, nước mưa, phân bón và cây
trồng............................................................................................................................... 49
Bảng 4.1 Mưa và nước tưới tại thửa theo dõi............................................................... 53
Bảng 4.2 Tính chất đất và một vài thơng số ban đầu đưa vào mơ hình ...................... 56
Bảng 4.3 Một số đặc tính cây trồng trong mơ hình...................................................... 57
Bảng 4.4 Hệ số của cây trồng trong mơ hình (1) .......................................................... 58
Bảng 4.5 Hệ số của cây trồng trong mơ hình (2) .......................................................... 58
Bảng 4.6 Năng suất, N-yield và P-yield giữa mô phỏng và thực tế của các cây trồng 59
Bảng 4.7 Ngày trồng, thu hoạch, ngày bón phân, lượng bón cho các cây trồng ......... 60
Bảng 4.8 Phân bón đã sử dụng cho các cây trồng (bao gồm cả vô cơ và hữu cơ). ...... 61
Bảng 4.9 ðộ ẩm ñất tại ñiểm nghiên cứu (%) .............................................................. 63
Bảng 4.10 Kết quả phân tích đạm dễ tiêu N-NO3 ........................................................ 64
Bảng 4.11 Kết quả phân tích lân dễ tiêu (Olsen) của đất tại ñiểm nghiên cứu ........... 65
Bảng 4.12 Giá trị trung bình hàm lượng nitrat và lân thấm sâu................................. 68
Bảng 4.13 Cân bằng lân của hai năm theo dõi (kg P/ha) ............................................. 69
Bảng 4.14 Phân hữu cơ bón vào ở các kịch bản ........................................................... 73
Bảng 4.15 ðạm và lân từ phân khoáng (NPK, urea, supe photphat ñơn) trong ba kịch

bản ................................................................................................................................. 74
Bảng 4.16 Năng suất và lân hấp thu trong phần thu hoạch của các kịch bản ............ 75
Bảng 4.17 Cân bằng lân trong 3 kịch bản (kg P/ha) .................................................... 76

Trường ðại học Nông nghiệp 1 - Luận văn Thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ---------------------------------vii


Danh sách các hình và đồ thị
Hình 2.1 Chu trình lân .................................................................................................. 13
ðồ thị 2.2 Lượng phân lân hóa học tiêu thụ tại Việt Nam 1962-2003 (nghìn tấn) ..... 19
Hình 2.3 Cấu trúc của mơ hình NUTMON .................................................................. 28
Hình 2.5 Cấu trúc sơ lược của mơ hình GLEAMS ...................................................... 31
Hình 2.6 Chu trình N trong đất .................................................................................... 33
Hình 2.7 Chu trình P trong đất..................................................................................... 35
ðồ thị 4.1 Nhiệt độ trung bình và điểm sương điểm nghiên cứu (trung bình 20032005)............................................................................................................................... 51
ðồ thị 4.2. Tốc độ gió và năng lượng bức xạ mặt trời (trung bình 2004-2005) ........... 52
ðồ thị 4.3 Diễn thế mưa tại điểm nghiên cứu (trạm khí tượng Liên Mạc, Hà Nội) .... 53
ðồ thị 4.4 Lượng nước tưới theo dõi ñược tại ñiểm nghiên cứu (2003-2005).............. 54
ðồ thị 4.5 So sánh diễn thế độ ẩm đất mơ phỏng và ño thực tế................................... 64
ðồ thị 4.6 So sánh đạm N-NO3 trong đất 0-40 cm, phân tích (chấm vng), mơ phỏng
(đường nối hoặc liền)..................................................................................................... 65
ðồ thị 4.7 So sánh lượng P-PO4 trong đất 0-40 cm giữa mơ phỏng (đường nối hoặc
liền) với kết quả đo (chấm vng) ................................................................................ 66
ðồ thị 4.8 Diễn biến P-PO4 trong đất 0-40 cm tồn bộ thời gian mô phỏng (kg P/ha) 66
ðồ thị 4.9 Lượng nước thấm sâu và hàm lượng N-NO3, P-PO4 trong nước thấm sâu 67
ðồ thị 4.10 Lân từ các nguồn phân hóa học, phân hữu và nước tưới đưa vào hệ thống
........................................................................................................................................ 69
ðồ thị 4.11 Lân lấy ñi khỏi hệ thống do cây trồng hấp thu, thấm sâu và rửa trơi...... 70
ðồ thị 4.12 Lân đóng góp từ các nguồn ñưa vào hệ thống trong hai năm tại ñiểm Phúc
Lý ................................................................................................................................... 70

ðồ thị 4.13 Số phận lân ñưa vào hệ thống trong hai năm tại ñiểm Phúc Lý............... 71

Trường ðại học Nông nghiệp 1 - Luận văn Thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ---------------------------------viii


1. MỞ ðẦU
1.1. ðặt vấn đề, tính cấp thiết của ñề tài
Lân là một trong ba nguyên tố ña lượng có vai trị quan trọng trong q trình
quang hợp, hình thành và chuyển hố năng lượng trong mọi hoạt động trao đổi chất
của cây.
Ở nước ta đã có rất nhiều các kết quả nghiên cứu về vai trò của phospho ñối
với cây trồng. Tuy vậy những nghiên cứu một cách có hệ thống về chu trình phốt
pho, và ảnh hưởng của nó đối với mơi trường đất thì chưa có nhiều. Mặt khác hầu
hết các nghiên cứu tập trung cho cây lúa hoặc một số cây cơng nghiệp, rất ít nghiên
cứu cho cây rau.
Ngày nay, ở nhiều nơi thâm canh cao bón nhiều lân, đã dẫn đến dư thừa và
có thể gây ra ơ nhiễm mơi trường đất, nước cũng như gây phú dưỡng, ñe doạ nhiều
hệ sinh thái, nhất là các thuỷ vực. Chưa kể trong nhiều nguồn lân thường có kim
loại nặng.
Hơn nữa việc bón quá nhiều lân vượt qua yêu cầu dinh dưỡng của cây trồng
còn gây lãng phí tiền đầu tư của người nơng dân, hiệu quả sử dụng lân thấp, kém
bền vững.
Ngồi các phân tích vật lý và hố học đất, sử dụng các cơng cụ mơ hình hố
nhằm đánh giá một cách hệ thống dịng chu chuyển các ngun tố nói chung và lân
nói riêng ñã ñược các nhà nghiên cứu trong nước và trên thế giới quan tâm từ nhiều
thập kỷ trước ñây. Tuy vậy ở Việt Nam, các nghiên cứu kết hợp cả về yếu tố thổ
nhưỡng, phân bón, dinh dưỡng cây trồng và mơ hình hố cịn rất ít. Những nghiên
cứu mơ hình hố, mơ phỏng ở Việt Nam trong lĩnh vực cân bằng lân cịn rất ít, chỉ
dừng lại phân tích hố lý, hoặc xác định trạng thái lân trong đất. Hầu hết các mơ
hình cần phải được chỉnh lý và áp dụng vào các ñiều kiện cụ thể mỗi nơi với thông

số và cơ sở dữ liệu phù hợp.
Trong luận văn này, mơ hình GLEAMS được lựa chọn để kiểm nghiệm và sử
dụng ñể nghiên cứu cân bằng lân. GLEAMS (Groundwater Loading Effect of

Trường ðại học Nông nghiệp 1 - Luận văn Thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ---------------------------------1


Agricultural Management Systems, version 3.0, Knisel. W.G and F.M. David) [52]
là một mơ hình đã được khởi thảo từ những năm 70 tại Mỹ, được cải tiến dần, đến
nay có thể sử dụng tính tốn chu chuyển hai yếu tố lân, đạm và thuốc bảo vệ thực
vật trong đất nơng hoặc lâm nghiệp không ngập nước qui mô ô thửa hoặc trang trại.
Tại rất nhiều nước, các nhà khoa học đang điều chỉnh các thơng số để ứng dụng mơ
hình GLEAMS phục vụ nghiên cứu và sản xuất trong ñiều kiện cụ thể kể cả vùng
ơn đới và nhiệt đới (ví dụ Trung Quốc, Thụy ðiển..).

1.2. Mục đích của luận văn
1. Xác định khả năng ứng dụng mơ hình GLEAMS tính cân bằng lân đối với
hệ thống thâm canh rau cạn trên đất phù sa sơng Hồng tại Từ Liêm, Hà Nội.
2. ðánh giá cân bằng lân của hệ thống thâm canh rau cạn nêu trên.

1.3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
1. Góp phần xác định khả năng ứng dụng một cơng cụ mơ hình hóa ñánh giá
một cách hệ thống dòng chu chuyển lân ñối với cơ cấu cây trồng cạn thâm canh
trong ñiều kiện nhiệt đới ẩm và đất phù sa sơng Hồng, Việt Nam.
2. Làm cơ sở khoa học cho việc mô phỏng mơ hình hóa chu chuyển lân, góp
phần xây dựng một cơng cụ đánh giá tác động canh tác nơng nghiệp ñến môi
trường, làm cơ sở xây dựng cơ cấu cây trồng hợp lý, tiết kiệm phân bón, giảm thiểu
ơ nhiễm mơi trường.
3. Góp phần xây dựng cơng cụ dự báo nguy cơ ơ nhiễm tiềm ẩn đối với các
dự án nông nghiệp thâm canh tập trung, giúp nhà khoa học, nhà quản lý đánh giá tác

động mơi trường trong khung ñánh giá ðTM của nước ta. Hơn nữa việc xây dựng
mức cảnh báo ngưỡng ơ nhiễm từ các hoạt động nơng nghiệp cũng rất cần thiết đối
với ngun tố lân, vì vậy nó bước đầu gợi ý phương pháp luận cho việc xây dựng
ngưỡng ñối với chỉ tiêu này.

Trường ðại học Nông nghiệp 1 - Luận văn Thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ---------------------------------2


1.4. Phạm vi nghiên cứu
ðề tài ứng dụng mơ hình GLEAMS mơ phỏng chu chuyển lân đối với hệ
thống canh tác rau nhiều vụ trên đất phù sa sơng Hồng trong hai năm 9/20038/2005, thuộc địa bàn thơn Phúc Lý, xã Minh Khai Hà Nội.

Trường ðại học Nông nghiệp 1 - Luận văn Thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ---------------------------------3


2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1. Vai trò cây rau và sản xuất rau ở vùng ngoại thành Hà Nội
Rau là loại thực phẩm không thể thiếu trong bữa ăn hàng ngày của con
người, nhất là với người Việt Nam. Theo nhiều nghiên cứu thì hàng ngày 1 người
Việt Nam cần 2300-2500 calo năng lượng, tác dụng của rau không phải là ñảm bảo
số calo chủ yếu trong khẩu phần ăn mà là cung cấp đủ chất xơ để kích thích hoạt
động của nhu mơ ruột và các vitamin cần thiết cho cơ thể (Trịnh Thị Thu Hương,
2001; Nguyễn Văn Thắng, Trần Khắc Thi, 2001) [16], [33]. Ngồi ra rau cịn cung
cấp các protein, lipid, muối khoáng, axit hữu cơ và các hợp chất thơm (Tạ Thu Cúc
và nnk, 2000) [3].
Theo số liệu thống kê, diện tích trồng rau cả nước ñến năm 2000 là 445
nghìn ha, tăng 70% so với năm 1990 (261.090 ha). Bình quân mỗi năm tăng 18,4
nghìn ha (mức tăng 7%/năm). Trong đó các tỉnh phía Bắc có 249.200 ha, chiếm
56% diện tích. Các tỉnh phía Nam là 196.000 ha, chiếm 44% diện tích canh tác.
Năng suất rau nói chung cịn thấp và bấp bênh. Năm có năng suất cao nhất (1998)

mới ñạt 144,8 tạ/ha, bằng 80% so với mức trung bình tồn thế giới (xấp xỉ 180
tạ/ha). Năng suất trong năm 2000 là 13,5 tấn/ha, năm 2001 là 13,8 tấn/ha. Nếu so
với năm 1991 (11,55 tấn/ha), năng suất bình quân cả nước trong 10 năm chỉ tăng
2,25 tấn/ha (Trần Khắc Thi & Trần Trọng Hùng, 2001) [35].
Ngồi ra, ước tính với gần 12 triệu hộ nơng dân ở nơng thơn có diện tích
trồng rau gia đình bình quân 30m2/hộ (cả rau cạn và rau mặt ao hồ), thì tổng sản
lượng rau cả nước năm 2001 khoảng 6,6 triệu tấn. Như vậy bình quân lượng rau
xanh xản xuất tính trên đầu người ở nước ta vào khoảng 97 kg/người/năm (2004).
Nếu theo ước tính của nhà khoa học Pháp Dorolle (năm 1942) mỗi người cần
khoảng 130 kg rau/người/năm, ñiều này cho thấy cơ hội lớn ñể ngành trồng rau phát
triển mạnh (Nguyễn Văn Thắng, Trần Khắc Thi, 2001) [33].
Trong tổng số 90.000 ha cây hàng năm của Hà Nội, diện tích sản xuất rau
8000 ha, chiếm xấp xỉ 9%, với năng suất trung bình khoảng 18,7 tấn/ha (năm 2003),

Trường ðại học Nông nghiệp 1 - Luận văn Thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ---------------------------------4


sản lượng đạt 150.000 tấn, nếu tính theo tiêu chuẩn thấp, 62kg rau/đầu người/năm
thì Hà Nội mới chỉ đáp ứng ñược 20% nhu cầu (ðào Duy Tâm, 2006) [26].
Rau nhìn chung được sản xuất gần nơi tiêu thụ vì nó rất dễ hỏng, nhất là
trong mơi trường nhiệt đới ẩm như Việt Nam. Chính vì lẽ đó rau thường được trồng
tại vườn nhà, đối với đơ thị là vành đai xung quanh thành phố. Sản xuất rau ở vùng
ngoại thành ñô thị ñang ñược quan tâm ñặc biệt là về khía cạnh mơi trường sản
xuất, và theo đánh giá gần ñây của nhà nghiên cứu về thâm canh rau tại Thanh Trì
và Từ Liêm đã cho thấy đất vùng ven ñô ñược coi là sạch theo tiêu chuẩn Việt Nam
phục vụ cho sản xuất nông nghiệp mặc dù các vùng này có chịu tác động của chất
thải đơ thị hoặc chịu áp lực thâm canh cao.
Xét về mặt hiệu quả kinh tế, ở nước ta tính trung bình giá trị sản xuất 1 ha
rau gấp 2-3 lần 1 ha lúa (Trần Khắc Thi, 2001) [34]. Cịn theo kết quả điều tra gần
ñây của ñề tài Rurbifarm và ðinh Việt Hưng (2005) với 7 hệ thống canh tác điển

hình ở Bằng B (Hồng Mai), cơ cấu chun rau đã cho thu nhập trung bình 156
triệu đồng/ha. Với 20 hệ thống canh tác điển hình ở Phúc Lý (Từ Liêm), cơ cấu
chun rau đã cho thu nhập trung bình 160 triệu đồng/ha. Trong hệ thống chuyên
rau, cơ cấu luân canh rau nước cho thu nhập cao nhất ở Bằng B là rau muống- rau
cần và rau rút- rau cần; cơ cấu luân canh rau cạn cho thu nhập cao nhất ở Phúc Lý là
xà lách-xà lách-tỏi-mùi. Trong khi đó hệ thống rau sạch ở Vân Nội (ðông Anh) cho
thu nhập là 150-250 triệu ñồng/ha. Rõ ràng giá trị trồng rau 1 ha thâm canh như vậy
cao gấp khoảng 5 lần 1 ha lúa. ðây chính là một động lực thu hút nơng dân chuyên
tâm trong canh tác rau. Nếu xét về quy mơ nơng hộ (ở Phúc Lý), thì trung bình mỗi
hộ cho thu nhập từ rau là 46 triệu ñồng/ha/năm, chi phí trung bình là 13 triệu
đồng/năm, như vậy sẽ cho lãi là 33 triệu đồng/năm (trung bình mỗi tháng lãi 2,75
triệu ñồng) [15], [56].
Sản xuất rau ngoại thành Hà Nội và những vùng lân cận có những đặc điểm
rất cơ bản là (1) ña dạng về chủng loại (2) thâm canh cao. Theo nghiên cứu mới ñây
của ñề tài Rurbifarm và kết quả ñiều tra của ðinh Việt Hưng (2005) [15], [56], chỉ ở

Trường ðại học Nông nghiệp 1 - Luận văn Thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ---------------------------------5


hai thơn Bằng B, thuộc quận Hồng Mai và Phúc Lý, thuộc huyện Từ Liêm có tới
42 loại rau khác nhau trong đó có 37 loại rau cạn (chiếm 88%) và 5 loại rau nước
(chiếm 12%). Chủng loại rau rất phong phú cả về loài cũng như thời vụ canh tác (có
26 cây rau có thời gian trồng là dài ngày, chiếm 62% và 16 cây rau có thời gian
trồng là ngắn ngày). Cũng từ nguồn số liệu này, với kết quả ñiều tra 22 hộ tại Phúc
Lý cho thấy trung bình 1 ha canh tác trong 1 năm được bón tới 20 tấn phân hữu cơ
(chủ yếu là phân gà, phân chim), 289 kg N, 142 kg P và 38 kg K. Có thể nhận xét
ngay là người dân bón mất cân đối giữa đạm và lân so với kali, theo Viện Thổ
nhưỡng Nơng hóa tỷ lệ cân đối N:P:K cho cải xanh là 1:0,75:0,8, cải bẹ là
1:0,5:0,75 (Sổ tay phân bón, 2005) [38].

2.2. Lân trong đất và khả năng cung cấp lân của ñất cho cây trồng
2.2.1. Tổng quan về nguyên tố lân
Lân (Photpho- tiếng Latinh, Phosphorus- tiếng Anh), là nguyên tố hóa học
nhóm V hệ thống tuần hồn Menđeleep, số thứ tự ngun tử 15, khối lượng nguyên
tử 30,937. Photpho ñược nhà giả kim thuật Bran (H. Brandt) ở Hambourg tìm ra
năm 1669. Chưng cất bã rắn thu được khi cơ cạn nước tiểu, Bran phát hiện sự phát
quang màu lục nhạt của chất lắng xuống trong bình cầu.
Trong động vật, photpho có trong xương, cơ bắp, mô não và dây thần kinh.
Trong cơ thể người lớn có gần 4,5 kg photpho. Hầu như mọi q trình sinh lý quan
trọng nhất ñều liên quan với sự biến hóa của những hợp chất chứa photpho. Photpho
là nguyên tố khá phổ biến trong tự nhiên, chiếm 0,093% khối lượng vỏ trái đất.
Những khống vật quan trọng nhất của photpho là photphorit Ca3(PO4)2 và apatit:
floapatit 3Ca3(PO4)2.CaF2 và hydroxoapatit 3Ca3(PO4)2. Photpho trước kia chỉ
ñược biết ñến với ñồng vị bền 31P, ñến năm 1934 Frédéric và Irène joliot Curie ñã
ñiều chế ñược 30P. Ngày nay người ta ñã biết ñược 6 ñồng vị của photpho, một số
ñồng vị ñó ñược dùng làm ngun tử đánh dấu trong cơng trình nghiên cứu liên
quan đến sinh học. Photpho có nhiều dạng thù hình: trắng, đỏ, nâu, đen, tím.

Trường ðại học Nơng nghiệp 1 - Luận văn Thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ---------------------------------6


Photpho là phi kim. Trong các hợp chất, photpho thường thể hiện các số ơ xi
hóa +5, +3 và -3, hiếm khi +1, +2, +4, do đó các hợp chất của photpho rất phong
phú.
Photpho có ứng dụng rất đa dạng. Một lượng lớn photpho ñỏ dùng ñể làm
diêm. Photpho là nguyên tố ña lượng ñối với thực vật, hàng năm lượng quặng
photphorit khai thác trên thế giới vượt 100 triệu tấn. Các thuốc trừ sâu chứa
photpho: nhóm lân hữu cơ có tác dụng bao vây những enzim quan trọng đối với sự
sống.
Người ta cịn dùng những hợp chất cơ-photpho để làm chất hóa dẻo, chất

hoạt động bề mặt, chất xúc tác của một số phản ứng hóa học.
Nguồn: Từ điển bách khoa nhà hoá học trẻ tuổi (1996) [20].
ðối với thực vật, lân có vai trị lớn, là thành phần của photphatit, axit
nucleic, protein và coenzim NAD, NADP và ATP. Ngồi ra nó cịn là thành phần
của một số amino axit. Lân cần thiết cho phân chia tế bào, một thành phần của
nhiễm sắc thể, kích thích sự phát triển của rễ. Lân cần thiết cho sự sinh trưởng của
mô phân sinh, phát triển hạt và quả, kích thích ra hoa. Trong nơng nghiệp, sau đạm
lân được coi là ngun tố dinh dưỡng rất cần thiết với ñời sống của cây trồng, cây
trồng mọc ở ñất thiếu lân, nhất là vào thời kỳ sinh trưởng ban ñầu sẽ cằn cỗi và do
đó thu hoạch kém. Thiếu lân cây có triệu chứng cịi cọc, các lá trưởng thành có màu
sẫm đặc trưng ñến màu lam-lục, phát triển rễ kém, nếu thiếu trầm trọng lá và thân bị
tía, cây thon mảnh. ðối với thời kỳ sinh trưởng sinh thực thiếu lân gây chậm chín
và khơng có hoặc phát triển kém về hạt và quả (Sổ tay phân bón, 2005) [38].
ðá mẹ và mẫu chất là yếu tố quyết định độ phì nhiêu tiềm năng về lân trong
ñất. Trong lớp ñá mẹ, phốtpho có khoảng 1,2 g P/kg; hàm lượng phốtpho trong đất
dao ñộng từ khoảng 0,2-5 g P/kg.

Trường ðại học Nông nghiệp 1 - Luận văn Thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ---------------------------------7


2.2.2. Lân trong ñất Việt Nam
Hàm lượng lân tổng số trong một số loại đất chính ở Việt Nam theo Nguyễn
Tử Siêm, T. Khải (1997) [24] như sau:
Bảng 2.1 Hàm lượng lân tổng số và dễ tiêu ở một số loại ñất Việt Nam
Loại ñất

P2O5%

Lân dễ tiêu,
mg P2O5/kg ñất

ðất cát biển

0,03 – 0,05

10-50

ðất xám bạc màu

0,03 – 0,08

30-50

ðất ñỏ vàng trên đá sét

0,02 – 0,06

100-150

ðất đỏ nâu trên đá vơi

0,10 – 0,20

50-100

ðất nâu ñỏ trên ñá bazan

0,20 – 0,30

30-100

ðất vàng nhạt trên ñá cát

0,04 – 0,06

10-15

ðất phù sa trên hệ thống sông Hồng

0,08 – 0,15

100-150

ðất phù sa hệ thống sông Cửu Long

0,05 – 0,10

20-80

Nguồn: Nguyễn Tử Siêm, T. Khải (1997) [24]
Theo kết quả ở bảng 2.1, đất phù sa sơng Hồng có lượng lân tổng số đứng
hàng thứ ba sau ñất ñỏ nâu trên ñá vôi và ñất nâu ñỏ trên đá bazan.
Theo tổng kết của Võ ðình Quang, đất Việt Nam có hàm lượng lân tổng số
dao động từ 44-1310 mg P/kg, tương đương khoảng 0,01-0,3% P2O5 có nghĩa là trải
từ mức rất nghèo lân ñến rất giàu lân. Mẫu chất là yếu tố quan trọng nhất quyết ñịnh
hàm lượng lân tổng số của ñất. ðất cát biển và các loại đất phát triển trên đá mẹ axit
có hàm lượng lân tổng số nghèo nhất (44-264 mg P/kg). ðất phù sa đồng bằng sơng
Hồng có hàm lượng lân tổng số dao ñộng trong khoảng 350-650 mg P/kg. ðất ñồng
bằng sơng Cửu Long có hàm lượng lân tổng số thấp hơn so với đồng bằng sơng
Hồng. ðất đỏ bazan có hàm lượng lân tổng số vào loại cao nhất (430-1310 mg

P/kg). Nhìn chung phần lớn đất Việt Nam được xếp vào loại nghèo lân (Võ ðình
Quang, 1999) [21].

Trường ðại học Nông nghiệp 1 - Luận văn Thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ---------------------------------8


Theo kết quả các cơng trình nghiên cứu gần đây về nền mơi trường đất Việt
Nam (bảng 2.2), cho thấy nhìn chung đất cát biển có hàm luợng lân tổng số thấp
nhất trong bốn nhóm đất nghiên cứu 0,055% P2O5 (ñất ñỏ 0,230%, ñất phù sa
0,096%, ñất xám 0,071%). Về lân dễ tiêu nhóm đất xám có giá trị trung bình cao
nhất (74,4 mg P/kg đất) nhưng có phạm vi biến ñộng lớn nhất (Phạm Quang Hà và
nnk, 2003, 2004, 2005) [7], [8], [9].
Bảng 2.2 Hàm lượng lân tổng số và dễ tiêu ở một số nhóm đất chính của Việt
Nam
-------Lân tổng số P2O5%*-------

------Lân dễ tiêu mg P/kg ñất------

Trung

Nhỏ nhất -

ðộ lệch

Trung

Nhỏ nhất -

ðộ lệch

bình

Lớn nhất

chuẩn

bình

Lớn nhất

chuẩn

ðất phù sa

0,101

0,022-0,292

0,048

21,4

2,9-79,1

15,3

ðất đỏ

0,230

0,030-0,430

0,110

19,2

0,8-279,8

40,8

ðất xám

0,071

0,006-0,275

0,050

74,4

1,8-542,6

87,4

ðất cát biển

0,055

0,004-0,259

0,044

48,5

2,8-243,6

50,4

Nhóm đất

Nguồn: Phạm Quang Hà và nnk. 2003, 2004, 2005 [7], [8], [9]
*Lân tổng số công phá bằng hỗn hợp hai axit H2SO4+HClO4 (tiêu chuẩn TCVN 4053-88).
Lân dễ tiêu phân tích theo BRAY II dùng dịch chiết có khả năng tạo phức trong mơi trường axít yếu
để chiết lân dễ tiêu (NH4F 0,3 M trong HCl 0,1M).

Theo tổng kết của Bùi ðình Dinh [5] thì lân dễ tiêu trong đất Việt Nam phân
tích theo phương pháp Oniani nhìn chung nghèo, thường < 10 mg P2O5/100 g ñất
(tương ñương 43,7 mg P/kg ñất), tuy nhiên tác giả cũng cho rằng những vùng thâm
canh cao bón nhiều lân, hàm lượng lân dễ tiêu lên ñến 50-60 mg P2O5/100 g ñất
(tương ñương 218-262 mg P/kg ñất).
Trong ñất, dạng photpho vô cơ chiếm chủ yếu, hợp chất hữu cơ hầu như
khơng được cây trồng sử dụng, chỉ một số dạng (phytin, saccarophôtphát) có thể sử
dụng, cịn lại chỉ được cây sử dụng khi đã khống hố. Photpho khống ở trong đất
là các hợp chất khác nhau của axít photphoric, các phức hệ lân khoáng, trong các
liên kết khoáng hữu cơ và trong chất hữu cơ. ðể đánh giá độ phì nhiêu của ñất về
chỉ tiêu lân, người ta ñồng thời xác ñịnh lân tổng số (P2O5%) và lân dễ tiêu mg P2O5

Trường ðại học Nông nghiệp 1 - Luận văn Thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ---------------------------------9

hay mg P/kg ñất tức là phần photphat mà cây có thể hút được nó dễ dàng. Xét về độ
phì nhiêu thực tế thì lân tổng số khơng có ý nghĩa nhiều, vì đại bộ phận lân tổng số
ở dạng khó tiêu đối với thực vật. Tuy vậy, trạng thái giá trị lân dễ tiêu rất ña dạng,
tuỳ thuộc và dịch chiết để xác định thành phần dễ tiêu. Cịn trong ñất lân dễ tiêu phụ
thuộc vào các phản ứng hố lý xẩy ra khi có sự thay đổi về các yếu tố nhiệt động
học hay ơxy hố khử trong mơi trường đất, đặc biệt đối với vùng canh tác lúa nước
có chế độ oxy hố - khử thay đổi theo mùa và theo yêu cầu canh tác. Nguyễn Vy,
Trần Khải, xác ñịnh rằng trong ñất ngập nước (ñất lúa), photphat sắt, nhơm có vai
trị chủ đạo, sự thay đổi trạng thái ơxi hóa-khử của chúng trong đất ngập nước dẫn
ñến hàm lượng lân ‘dễ tiêu’ thay ñổi (Nguyễn Vy, Trần Khải, 1978) [39]. Với một
nghiên cứu cụ thể với ñất phù sa hỗn hợp sông biển thuộc ñồng bằng sơng Cửu
Long, Võ ðình Quang và nnk đã chứng minh rằng trong q trình ngập nước, các
photphat nhơm và photphat sắt dạng strengis và một phần photphat khơng tan nhóm
4 (hydroxit sắt nhơm) có thể chuyển sang photphat sắt khử dạng vivianit dễ hòa tan
làm tăng lượng lân dễ tiêu (Võ ðình Quang 1995) [22].
Rất nhiều tác giả đã nghiên cứu về thành phân lân trong ñất và thống nhất là
lân trong đất Việt Nam nhìn chung ở 2 nhóm chính:
- Lân hữu cơ: Theo Nguyễn Vy [39] thì lân hữu cơ là phần lân liên kết với
các chất hữu cơ gồm những hợp chất trong cơ thể vi sinh vật, rễ cây những chất
trung gian ñang phân giải và mùn ở ñất giàu hữu cơ, lân hữu cơ chiếm khoảng 50%,
hầu hết các loại đất có hàm lượng dao ñộng trong khoảng 10-45% so với lân tổng số
(Nguyễn Tử Siêm, Trần Khải, 1997) [24], trong ñiều kiện ñất giàu hữu cơ của đồng
bằng sơng Cửu Long, lân hữu cơ có thể chiếm 30-64% (ðỗ Thị Thanh Ren, 1989)
[23]. Lân hữu cơ khơng có khả năng cung cấp trực tiếp ngay cho cây trồng, nó chỉ
trở nên hữu dụng khi đã được khống hóa (Sanya, De Datta, 1991) [dẫn theo 21].
Trong điều kiện ơ xi hóa với khí hậu nhiệt ñới nóng ẩm của Việt Nam rất thuận lợi
cho quá trình khống hóa thì lân hữu cơ là nguồn dự trữ lân quan trọng đối với cây
trồng (Võ ðình Quang, 1999) [21].

Trường ðại học Nông nghiệp 1 - Luận văn Thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ---------------------------------

10


- Lân khoáng: bao gồm photphat Fe, Al chiếm ưu thế, từ 90-95%, photphat
Ca chỉ xung quanh 5-10%, lân hoà tan trong dung dịch ñất chiếm 0-5% trong tổng
số lân khống (Bùi ðình Dinh, 1999) [5], tuỳ theo độ chua mà lân trong dung dịch
có thể tồn tại dưới dạng H2PO4- (pH<=7,2)hoặc HPO42- (pH>7,2) (Võ ðình Quang,
1999) [21]. Nguyễn Vy, Trần Khải nghiên cứu các nhóm photphat trên 6 loại ñất
miền Bắc Việt Nam (ba ñất phù sa, 1 bạc màu, 1 chua mặn và 1 chiêm trũng) ñã kết
luận photphat nhóm III (Fe, Al) chiếm ưu thế, ngay ở đất phù sa sơng Hồng có phản
ứng trung tính lượng photphat nhóm III chiếm tới 45,5% [39].
Nguyễn Xuân Cự (2004) [4], tiến hành nghiên cứu thành phần lân trong ñất
phù sa trung tính ít chua, đất phù sa gley, đất cát biển, ñất xám, ñất nâu vàng và ñất
nâu ñỏ của Việt Nam ñối với các dạng lân sau ñây:
- Dạng linh động (P-ht), hồ tan trong NH4Cl 1N
- Photphat canxi (Ca-P) chiết bằng H2SO4 0,5N
- Photphat sắt (Fe-P) chiết bằn NaOH 1N
- Photphat nhôm (Al-P) chiết bằng NH4F 0,5N
- Photpho không tan (Occ-P): tổng lân trừ các dạng lân nêu trên
Kết quả ñã chỉ ra thành phần Fe-P chiếm ưu thế trong các ñất nêu trên, ngoại
trừ ñất nâu vàng. ðất có cường độ ferralit cao hơn (đất nâu ñỏ) sẽ có hàm lượng AlP cao hơn Ca-P. Ngược lại đất có cường độ ferralit thấp hơn và có hàm lượng Ca++
cao hơn (đất phù sa ít chua và ñất cát biển) sẽ có hàm lượng Ca-P lớn hơn Al-P.
Nghiên cứu lân trong đất phù sa sơng Hồng (ðan Phượng, Hà Tây) và đất
phèn nhẹ (ðơng Hưng, Thái Bình), Vũ Kim Thoa, Phạm Tiến Hoàng (1999) [36]
cho rằng photphat sắt, nhôm chiếm từ 77-84% so với tổng lượng lân khống và là
nhóm photphat có ý nghĩa đối với năng suất cây lúa. Trong ñiều kiện ngập nước,
ñây là nguồn cung cấp lân dễ tiêu cho cây trồng.
Kết quả nghiên cứu ở các vùng ngoại ô trồng rau thâm canh ñã cho thấy:
hàm lượng lân ở ñất tại Minh Khai- Từ Liêm, Hoàng Liệt – Hoàng Mai cao hơn rất

Trường ðại học Nông nghiệp 1 - Luận văn Thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ---------------------------------

11


nhiều nền đất phù sa sơng Hồng (trung bình 0,23-0,24% so với 0,10% P2O5) (Vũ
ðình Tuấn, Phạm Quang Hà, 2004) [37].

Trường ðại học Nông nghiệp 1 - Luận văn Thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ---------------------------------

12