Tiêu Chuẩn Đất Sạch Và Ứng Dụng Đất Sạch Trồng Rau

CHƯƠNG MỞ ĐẦU Tính cấp thiết của đề tài Trong nhịp sống hiện đại ngày nay, sự phát triển ồ ạt của dân số và nền công nghiệp làm cho môi trường ngày càng bị ô nhiễm bởi vô số các loại rác thải, nước thải và khí thải… Điều đó ảnh hưởng đến sức khỏe của con người. Cuộc sống ngày càng phát triển, nhu cầu của con người cũng ngày càng phức tạp. Và việc đòi hỏi một môi trường sống trong lành cũng như những thực phẩm sạch trở nên cần thiết. Để có được các thực phẩm sạch trước tiên phải có đất sạch. Do đó việc đề xuất các tiêu chuẩn đánh giá đất sạch trở thành mối quan tâm của cuộc sống hiện đại. Rau xanh là nhu cầu không thể thiếu được trong cơ cấu bữa ăn hàng ngày của con người trên khắp hành tình. Đặc biệt khi lương thực và các thức ăn giàu đạm đã được đảm bảo thì yêu cầu về số lượng và chất lượng rau lại càng gia tăng như một nhân tố tích cực trong cân bằng dinh dưỡng và kéo dài tuổi thọ. Việt Nam nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới, có điều kiện thuận lợi cho quá trình sinh trưởng và phát triển của rất nhiều loại rau khác nhau như: rau ăn lá, rau ăn quả, rau ăn củ và thân củ, rau ăn hạt… và nhiều cây rau đã trở thành tập quán canh tác từ lâu đời của nông dân Việt nam. Với việc áp dụng các tiến bộ khoa học kỹ thuật, người trồng rau ở nước ta đã và đang khai thác khá hiệu quả các sản phẩm của cây rau. Chính vì vậy việc sản xuất rau sạch là rất cần thiết nhằm tạo ra sản phẩm rau sạch cho năng suất cao, chất lượng tốt đáp ứng nhu cầu tiêu thụ trong nước và suất khẩu, đồng thời tạo ra lợi nhuận cao nhất cho người sản xuất. Mục tiêu Trên cơ sở lý thuyết về đất sạch kết hợp với đánh giá, khảo sát, thu thập số liệu liên quan đến ứng dụng làm đất sạch trong trồng rau đưa ra một sự nhận định rõ ràng về khái niệm đất sạch nói chung và đất sạch trong sản xuất nông nghiệp trồng rau và hoa mùa nói riêng. Đưa ra các tiêu chuẩn chất lượng và các biện pháp chuẩn bị đất sạch trồng rau. Phạm vi đề tài Giới hạn về mặt nội dung: đề xuất các tiêu chuẩn đánh giá đất sạch ứng dụng làm đất sạch trong trồng rau. Nội dung đề tài Tổng hợp và kế thừa quan điểm, tiêu chí, đặc trưng… về đánh giá đất sạch. Liệt kê một số quy chuẩn quốc gia về tiêu chuẩn chất lượng đất. Liệt kê một số tiêu chuẩn chất lượng quan trọng của đất trong trồng rau. Đưa ra các phương pháp làm đất sạch ứng dụng trong trồng rau. Phương pháp nghiên cứu Khi thực hiện đề tài này đã thực hiện các phương pháp sau: Phương pháp tổng hợp tài liệu. Phương pháp thu thập số liệu. Phương pháp nghiên cứu, thống kê, so sánh… CHƯƠNG I: ĐẤT SẠCH VÀ CÁC TIÊU CHUẨN ĐÁNH GIÁ Khái niệm đất sạch Đất sạch là đất không có các chất ô nhiễm, tơi xốp, thoáng khí, dễ thấm nước, giữ ẩm cao, không mang mầm bệnh, chứa nhiều vi sinh vật có lợi cho đất. Đạt các tiêu chuẩn về lưu lượng hóa chất bảo vệ thực vật trong đất, giới hạn cho phép của kim loại nặng trong đất, chỉ tiêu vi sinh, ký sinh trùng. Các tiêu chuẩn chất lượng môi trường đất Khái niệm về tiêu chuẩn chất lượng môi trường Tiêu chuẩn chất lượng môi trường là phương tiện chính để trực tiếp điều chỉnh chất lượng môi trường ở hầu hết các nước trên thế giới. Chúng xác định các mục tiêu môi trường và đặt ra các giới hạn hay số lượng nồng độ cho phép của các chất được thải vào khí quyển, nước, đất hay được phép tồn tại trong các sản phẩm tiêu dùng. Các loại tiêu chuẩn gồm: các tiêu chuẩn chất lượng môi trường xung quanh, các tiêu chuẩn thải nước, thải khí, chất thải rắn, các tiêu chuẩn dựa vào công nghệ, các tiêu chuẩn vận hành, các tiêu chuẩn sản phẩm và các tiêu chuẩn về quy trình công nghệ. Các tiêu chuẩn cũng có thể bao gồm các quy cách kỹ thuật và thiết kế của các thiết bị hoặc phương tiện xử lý ô nhiễm môi trường và tiêu chuẩn hóa các phương pháp lấy mẫu hoặc phân tích môi trường. Trong một số trường hợp, cơ quan quy tắc, khi xây dựng các tiêu chuẩn môi trường hoặc giới hạn chất thải bỏ, đã cân nhắc đến việc chuyển các chất thải từ một môi trường trung gian này sang một môi trường khác, cũng như sự đáp ứng môi trường đối với các chất ô nhiễm. Mỗi loại tiêu chuẩn được dùng làm quy chiếu cho việc đánh giá hoặc mục tiêu hành động và là cơ sở pháp lý cho việc kiểm soát môi trường. Nói chung tiêu chuẩn là do chính phủ trung ương, Bộ Khoa học, Công nghệ và Môi trường xây dựng và ban hành, tuy nhiên trong một số trường hợp chính phủ trung ương chỉ đạt ra những quy định khung để chính quyền địa phương (tỉnh, thành phố trực thuộc) cụ thể hóa trong quá trình thực hiện. Các tiêu chuẩn cấp bộ, ngành nói chung không kém chặt chẽ, trừ các trường hợp đặc biệt, một số trường hợp có thể chặt chẽ hơn tiêu chuẩn quốc gia. Việc xây dựng tiêu chuẩn dựa trên giả định trước rằng đã có các cơ quan giám sát để giám sát các hoạt động của những người gây ô nhiễm và có quyền ra lệnh phạt những người vi phạm. Nếu cơ quan phụ trách không có quyền cưỡng chế thi hành thì điều duy nhất khiến người ô nhiễm phải làm đúng tiêu chuẩn sẽ là lương tri xã hội. Do vậy, nói chung tiêu chuẩn phải gắn với hình phạt (như tiền phạt đối với người vi phạm, thu hồi giấy phép); những người gây ô nhiễm, vi phạm tiêu chuẩn môi trường trầm trọng cũng có thể bị truy tố trước pháp luật (Pearce và Turner, 1990). Tiêu chuẩn chất lượng đất Tiêu chuẩn chất lượng đất nhằm mục đích bảo vệ môi trường đất, đặc biệt là đất dùng sản xuất nông nghiệp và cũng là để bảo vệ môi trường nước mặt, nước ngầm dưới đất và đồng thời bảo vệ sức khỏe cộng đồng trong quá trình di chuyển ô nhiễm theo chuỗi thức ăn. Xét về khía cạnh bảo vệ môi trường thì đáng quan tâm nhất là tiêu chuẩn các giới hạn tối đa cho phép của dư lượng hóa chất bảo vệ thực vật trong đất - QCVN 15:2008/BTNMT - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về dư lượng hóa chất bảo vệ thực vật trong đất. (Quy chuẩn này áp dụng thay thế cho TCVN 5941:1995 - Chất lượng đất - Giới hạn tối đa cho phép của dư lượng hóa chất bảo vệ thực vật trong đất trong Danh mục các tiêu chuẩn Việt Nam về môi trường bắt buộc áp dụng ban hành kèm theo Quyết định số 35/2002/QĐ-BKHCNMT ngày 25 tháng 6 năm 2002 của Bộ trưởng Bộ Khoa học, Công nghệ và Môi trường). Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về dư lượng hóa chất bảo vệ thực vật trong đất (National technical regulation on the pesticide residues in the soils) Quy định chung Phạm vi điều chỉnh Quy chuẩn này quy định giới hạn tối đa cho phép của dư lượng một số hóa chất bảo vệ thực vật trong tầng đất mặt. Quy chuẩn này dùng để kiểm soát và đánh giá mức độ ô nhiễm hoá chất bảo vệ thực vật trong tầng đất mặt. Đối tượng áp dụng Quy chuẩn này áp dụng đối với tổ chức, cá nhân liên quan đến việc sử dụng đất trên lãnh thổ Việt Nam. Giải thích thuật ngữ Trong Quy chuẩn này, các thuật ngữ dưới đây được hiểu như sau: Hóa chất bảo vệ thực vật là chất phòng trừ dịch hại, bao gồm tất cả các chất hoặc hỗn hợp các chất được sử dụng để ngăn ngừa, tiêu diệt hoặc kiểm soát dịch hại. Hóa chất bảo vệ thực vật trong một số trường hợp cũng bao gồm các chất kích thích sinh trưởng, ngăn ngừa sự rụng quả, chín sớm, rụng lá. Dư lượng hóa chất bảo vệ thực vật trong đất là hàm lượng hóa chất bảo vệ thực vật trong tầng đất mặt tại thời điểm kiểm tra, phân tích. Đất khô: là đất khô kiệt áp dụng theo TCVN 6647:2000 - Chất lượng đất, xử lý sơ bộ để phân tích hóa lý và TCVN 5297:1995 - Chất lượng đất - Lấy mẫu - yêu cầu chung. Tầng đất mặt: là lớp đất canh tác trong sản xuất nông nghiệp, đối với các loại đất sử dụng cho mục đích khác lấy độ sâu đến 30cm. Quy chuẩn kỹ thuật Giá trị tối đa cho phép của dư lượng hóa chất bảo vệ thực vật trong tầng đất mặt được quy định tại Bảng 1.1. Bảng 1.1: Giới hạn tối đa cho phép của dư lượng hóa chất bảo vệ thực vật trong đất Đơn vị tính: mg/kg đất khô TT  Tên hoạt chất (công chức hóa học)  Tên thương phẩm thông dụng  Giới hạn tối đa cho phép  Mục đích sử dụng chính   1  Atrazine (C8H14ClN5)  Atra 500 SC, Atranex 80 WP, Co-co 50 50 WP, Fezprim 500 FW, Gesaprim 80 WP/BHN, 500 FW/DD, Maizine 80 WP, Mizin 50 WP, 80 WP, Sanazine 500 SC  0,10  Trừ cỏ   2  Benthiocarb (C16H16ClNOS)  Saturn 50 EC, Saturn 6 H  0,10  Trừ cỏ   3  Cypermethrin (C22H19Cl2NO3)  Antiborer 10 EC, Celcide 10 EC  0,10  Bảo quản lâm sản   4  Cartap (C7H15N3O2S2)  Alfatap 95 SP, Cardan 95 SP, Mapan 95 SP, 10 G, Padan 50 SP, 95 SP, 4G, 10 G, Vicarp 95 BHN, 4 H …  0,05  Trừ sâu   5  Dalapon (C3H4Cl2O2)  Dipoxim 80 BHN, Vilapon 80 BTN  0,10  Trừ cỏ   6  Diazinon (C12H21N2O3PS)  Agrozinon 60 EC, Azinon 50 EC, Cazinon 10 H; 40ND; 50ND; Diazan 10 H; 40EC: 50ND; 60 EC …  0,05  Trừ sâu   7  Dimethoate (C5H12NO3SP2)  Dimethoate  0,05  Trừ sâu   8  Fenobucarb (C12H17NO2)  Anba 50 EC, Bassan 50 EC, Dibacide 50 EC, Forcin 50 EC, Pasha 50 EC …  0,05  Trừ sâu   9  Fenoxaprop - ethyl (C16H12ClNO5)  Whip'S 7.5 EW, 6.9 EC; Web 7.5 SC  0,10  Trừ cỏ   10  Fenvalerate (C25H22ClNO3)  Cantocidin 20 EC, Encofenva 20 EC, Fantasy 20 EC, Pyvalerate 20 EC, Sumicidin 10 EC, 20 EC ..  0,05  Trừ sâu   11  Isoprothiolane (C12H18O4S2)  Đạo ôn linh 40 EC, Caso one 40 EC, Fuan 40 EC, Fuji - One 40 EC, 40 WP, Fuzin 40 EC …  0,05  Diệt nấm   12  Metolachlor (C15H22ClNO2)  Dual 720 EC/ND, Dual Gold ®960 ND  0,10  Trừ cỏ   13  MPCA (C9H9ClO3)  Agroxone 80 WP  0,10  Trừ cỏ   14  Pretilachlor (C17H26ClNO2)  Acofit 300 EC, Sofit 300 EC/ND, Bigson-fit 300EC …  0,10  Trừ cỏ   15  Simazine (C7H12ClN5)  Gesatop 80 WP/BHM, 500 FW/DD, Sipazine 80 WP, Visimaz 80 BTN …  0,10  Trừ cỏ   16  Trichlorfon (C4H8Cl3O4P)  Địch Bách Trùng 90 SP, Sunchlorfon 90 SP  0,05  Trừ sâu   17  2,4-D(C8H6Cl2O3)  A.K 720 DD, Amine 720 DD, Anco 720 DD, Cantosin 80 WP, Desormone 60 EC, 70 EC, Co Broad 80 WP, Sanaphen 600 SL, 720 SL …  0,10  Trừ cỏ   18  Aldrin (C12H8Cl6)  Aldrex, Aldrite  0,01  cấm sử dụng   19  Captan (C9H8Cl3NO2S)  Captane 75 WP, Merpan 75 WP …  0,01  cấm sử dụng   20  Captafol (C10H9Cl4NO2S)  Difolatal 80 WP, Flocid 80 WP …  0,01  cấm sử dụng   21  Chlordimeform (C10H13ClN2)  Chlordimeform  0,01  cấm sử dụng   22  Chlordane (C10H6Cl8)  Chlorotox, Octachlor, Pentichlor  0,01  cấm sử dụng   23  DDT (C14H9Cl5)  Neocid, Pentachlorin, Chlorophenothane…  0,01  cấm sử dụng   24  Dieldrin (C12H8Cl6O)  Dieldrex, Dieldrite, Octalox  0,01  cấm sử dụng   25  Endosulfan (C9H6Cl6O3S)  Cyclodan 35EC, Endosol 35EC, Tigiodan 35ND, Thasodant 35EC, Thiodol 35ND…  0,01  cấm sử dụng   26  Endrin (C12H8Cl6O)  Hexadrin…  0,01  cấm sử dụng   27  Heptachlor (C10H5Cl7)  Drimex, Heptamul, Heptox…  0,01  cấm sử dụng   28  Hexachlorobenzene (C6Cl6)  Anticaric, HCB…  0,01  cấm sử dụng   29  Isobenzen (C9H4OC18)  Isobenzen  0,01  cấm sử dụng   30  Isodrin (C12H8Cl6)  Isodrin  0,01  cấm sử dụng   31  Lindane (C6H6Cl6)  Lindane  0,01  cấm sử dụng   32  Methamidophos (C2H8NO2PS)  Monitor (Methamidophos)  0,01  cấm sử dụng   33  Monocrotophos (C7H14NO5P)  Monocrotophos  0,01  cấm sử dụng   34  Methyl Parathion (C8H10NO5PS)  Methyl Parathion  0,01  cấm sử dụng   35  Sodium Pentachlorophenate monohydrate C5Cl5ONa.H2O  Copas NAP 90 G, PMD4 90 bột, PBB 100 bột  0,01  cấm sử dụng   36  Parathion Ethyl (C7H14NO5P)  Alkexon, Orthophos, Thiopphos …  0,01  cấm sử dụng   37  Pentachlorophenol (C6HCl5IO)  CMM7 dầu lỏng  0,01  cấm sử dụng   38  Phosphamidon (C10H19ClNO5P)  Dimecron 50 SCW/DD…  0,01  cấm sử dụng   39  Polychlorocamphene C10H10Cl8  Toxaphene, Camphechlor, Strobane …  0,01  cấm sử dụng   Phương pháp xác định Lấy mẫu: Mẫu lấy để xác định dư lượng hóa chất bảo vệ thực vật trong đất được lấy suốt tầng đất mặt, theo TCVN 5297:1995 - Chất lượng đất - Lấy mẫu - yêu cầu chung và TCVN 7538-2:2005 - Chất lượng đất - Lấy mẫu - Phần 2: Hướng dẫn kỹ thuật lấy mẫu Phương pháp phân tích xác định dư lượng hóa chất bảo vệ thực vật trong đất theo hướng dẫn của các tiêu chuẩn quốc gia hiện hành. Trường hợp các thông số quy định trong Quy chuẩn chưa có các tiêu chuẩn quốc gia hướng dẫn phương pháp phân tích, áp dụng các tiêu chuẩn phân tích tương ứng của các tổ chức quốc tế hoặc theo hướng dẫn của nhà sản xuất hóa chất bảo vệ thực vật được phép sử dụng ở Việt Nam. Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về giới hạn cho phép của kim loại nặng trong đất (National technical regulation on the allowable limits of heavy metals in the soils) Quy định chung Phạm vi điều chỉnh Quy chuẩn này quy định mức giới hạn hàm lượng tổng số của một số kim loại nặng: Asen (As), Cadimi (Cd), Đồng (Cu), Chì (Pb) và Kẽm (Zn) trong tầng đất mặt theo mục đích sử dụng đất. Quy chuẩn này không áp dụng cho đất thuộc phạm vi các khu mỏ; các bãi tập trung chất thải công nghiệp, đất rừng đặc dụng: vườn quốc gia; khu bảo tồn thiên nhiên; khu bảo vệ cảnh quan; khu rừng nghiên cứu, thực nghiệm khoa học. Đối tượng áp dụng Quy chuẩn này áp dụng đối với cơ quan quản lý nhà nước về môi trường, mọi tổ chức, cá nhân liên quan đến việc sử dụng đất trên lãnh thổ Việt Nam. Giải thích từ ngữ Trong Quy chuẩn này, các từ ngữ dưới đây được hiểu như sau: Đất nông nghiệp bao gồm các loại đất thuộc nhóm đất nông nghiệp: đất trồng lúa, đất đồng cỏ dùng vào chăn nuôi, đất trồng cây hàng năm khác; đất trồng cây lâu năm; đất nuôi trồng thủy sản; đất làm muối; đất nông nghiệp khác theo quy định của Chính phủ. Đất nông nghiệp cũng bao gồm vùng đất là nơi sinh sống cho quần thể động vật bản địa và di trú, thảm thực vật bản địa. Đất lâm nghiệp là đất rừng sản xuất trong nhóm đất nông nghiệp, vùng đất dùng cho phát triển và kinh doanh nghề lâm nghiệp, được sử dụng chủ yếu để trồng rừng và trồng các lâm sản khác. Đất lâm nghiệp quy định trong Quy chuẩn này không bao gồm các vùng đất tự nhiên, rừng đặc dụng. Đất dân sinh: là vùng đất thuộc nhóm đất phi nông nghiệp, sử dụng chủ yếu làm khu dân cư, nơi vui chơi giải trí, các công viên, vùng đệm trong các khu dân cư. Đất thương mại là vùng đất thuộc nhóm đất phi nông nghiệp, được sử dụng chủ yếu cho hoạt động thương mại, dịch vụ. Đất công nghiệp: là vùng đất thuộc nhóm đất phi nông nghiệp, được sử dụng chủ yếu cho hoạt động công nghiệp, tiểu thủ công nghiệp. Tầng đất mặt: là lớp đất trên bề mặt, có thể sâu đến 30 cm. Quy chuẩn kỹ thuật Giới hạn hàm lượng tổng số của một số kim loại nặng trong tầng đất mặt một số loại đất được quy định tại Bảng 1.2. Bảng 1.2: Giới hạn hàm lượng tổng số của một số kim loại nặng trong một số loại đất. Đơn vị tính: mg/kg đất khô Thông số  Đất nông nghiệp  Đất lâm nghiệp  Đất dân sinh  Đất thương mại  Đất công nghiệp   1. Asen (As)  12  12  12  12  12   2. Cadimi (Cd)  2  2  5  5  10   3. Đồng (Cu)  50  70  70  100  100   4. Chì (Pb)  70  100  120  200  300   5. Kẽm (Zn)  200  200  200  300  300   Phương pháp xác định Lấy mẫu Mẫu được lấy để xác định các chỉ tiêu kim loại nặng quy định tại Quy chuẩn này theo TCVN 4046 : 1985 – Đất trồng trọt – Phương pháp lấy mẫu và TCVN 5297 : 1995 – Chất lượng đất – Lấy mẫu – Yêu cầu chung. Phương pháp phân tích Các chỉ tiêu kim loại nặng quy định tại Quy chuẩn này được xác định theo các phương pháp sau: - TCVN 6649:2000 (ISO 11466:1995) Chất lượng đất – Chiết các nguyên tố vết tan trong cường thủy. - TCVN 6496:1999 (ISO 11047:1995) Chất lượng đất – Xác định Cadimi, Crom, Coban, Đồng, Chì, Kẽm, Mangan, Niken trong dịch chiết đất bằng cường thủy – Phương pháp phổ hấp thụ ngọn lửa và không ngọn lửa. CHƯƠNG II: CÁC TIÊU CHUẨN CHẤT LƯỢNG ĐẤT SẠCH TRỒNG RAU Hiệu suất đất Hiệu suất đất là khả năng của đất sản xuất một cây trồng cụ thể (hoặc chuỗi các cây trồng) dưới một phương thức canh tác cụ thể bao gồm ngày gieo trồng, bón phân, kế hoạch tưới nước, cày đất và phòng trừ sâu bệnh hại. Hiệu suất đất là một khái niệm kinh tế chú ý đến đầu vào (một hệ thống quản lý cụ thể), đầu ra (năng suất của từng loại cây trồng) và loại đất. Các loại đất khác nhau về khả năng nhận đầu vào, ở một loại đất nhất định cho lợi nhuận cao nhất. Để tạo ra sản phẩm, đất phải màu mỡ, tuy nhiên, không phải cứ đất màu mỡ là tạo ra sản phẩm. Ví dụ, nhiều đất tốt ở vùng khô cạn không được dùng để sản xuất rau vì thiếu nước tưới. Các nhà khoa học về đất sử dụng nhiều phương pháp để đánh giá hiệu suất đất của nhiều loại cây trồng khác nhau. Chúng bao gồm xác định năng suất qua một thời gian sử dụng các kỹ thuật canh tác hiện hành, khí hậu và tính chất của đất. Do đó, hiệu suất đất phản ánh tất cả các nhân tố, phần đất và phần không phải đất ảnh hưởng đến năng suất cây trồng. Đánh giá tiềm năng hiệu suất đất Những tiêu chuẩn đánh giá. Hiệu suất tiềm ẩn của một loại đất cụ thể có thể đánh giá dựa trên các đặc điểm vật lý, hóa học và sinh học của đất. Chúng bao gồm độ sâu đất, thành phần cơ giới và cấu trúc đất, hàm lượng dinh dưỡng, và hàm lượng chất hữu cơ, độ tiêu nước, địa hình và sự có mặt của các nhân tố có hại. Những tiêu chuẩn này được tóm tắt ở bảng 3. Bảng 2.1. Các chỉ số chuẩn dùng để đánh giá tiềm năng hiệu suất đất Các tiêu chuẩn  Hạng mục được đo  Chỉ số hoặc tiêu chuẩn   Độ sâu của lớp đất mặt (t)  Độ sâu của lớp đất mặt  Độ sâu của lớp đất tính bằng cm   Độ sâu có hiệu quả của đất (d)  Độ sâu hữu hiệu của đất  Độ sâu của lớp đất tính bằng cm   Lượng sỏi cuội của đất mặt (g)  Số lượng và kích cỡ của viên sỏi cuội và độ phong hóa của nó  % phân bố ở mặt cắt của lớp đất mặt   Sự khó khăn khi làm đất (p)  Thành phần cơ giới của lớp đất mặt Độ dính của lớp đất mặt Độ chặt của lớp đất mặt  Cách giải quyết tốt Đo khi ướt Đo khi khô   Sự thấm lọc khi ngập nước (l)a  Kết cấu của lớp đất sâu hơn lớp đất mặt 50cm  Tốt   Tình trạng oxy hóa khử (r)a  Lượng chất hữu cơ dễ phân giải Hàm lượng oxit sắt tự do Mức độ sét hóa  Lượng NH4-N được hình thành/100g đất khô % so với đất khô Xảy ra ở tầng đất sét   Sự khô hoặc ướt của đất (w)  Độ thấm lọc Giữ nước Độ ẩm  Các phương pháp thấm của Yamanaka Sự chênh lệch giữa khả năng đồng ruộng và điểm héo Tình trạng ẩm phẫu diện đất   Độ phì tự nhiên  Dung tích hấp phụ cation Khả năng cố định dinh dưỡng Độ kiềm  CEC in Meqb Hệ số hấp phụ P Độ bão hòa Ca trao đổi   Sự giàu dinh dưỡng (n)  Ca trao đổi Mg trao đổi K trao đổi P dễ tiêu N dễ tiêu Si dễ tiêu Các chất vi lượng Độ axit  CaO mg/100 g đất khô MgO mg/100 g đất khô K2O mg/100 g đất khô P2O5 mg/100 g đất khô N mg/100 g đất khô SiO2 mg/100 g đất khô Xuất hiện triệu chứng thiếu pH. Y1   Sự có mặt của các nhân tố có hại (i)  Hóa học  Kim loại nặng và thùng tưới   Rủi ro do thiên tai (a)  Vật lý Sự ngập nước Sụt lở đất  Độ ngập nước do mưa to… Độ dốc, đá mẹ   Độ dốc (s)  Dốc tự nhiên Hướng dốc Dốc nhân tạo  Dốc Hướng chính của dốc   Xói mòn (e)  Tốc độ xói mòn Tính ứng chịu nước của đất Tính ứng chịu gió của đất  Xuất hiện rãnh và suối ngầm Độ phân tán của lớp đất mặt Độ chặt của đất khô không khí   a : Đối với đất trồng lúa nước b CEC in meq: Dung lượng hấp thu trung bình do bằng Ldt/100g đất   Mười ba chỉ số chuẩn dùng để đánh giá và ký hiệu chữ của chúng như sau: Độ sâu tần đất mặt (t): Đất mặt ở đây là lớp đất trên cùng mà ở đó rễ cây có thể phát triển dễ dàng Độ sâu hữu hiệu của đất (d): Độ sâu của lớp đất mà rễ cây có thể xuyên qua một cách dễ dàng Lượng sỏi cuội ở lớp đất mặt (g): Số lượng và kích cỡ của sỏi cuội và mức độ phong hóa của chúng. Mức độ khó khăn khi làm đất (p): Thành phần cơ giới, độ dẻo, và độ cứng của đất mặt khi khô và ướt Độ thấm lọc khi ngập nước (l): Chỉ áp dụng cho đất trồng lúa nước, thành phần cơ giới và độ chặt cực đại tầng đất sâu 50cm dưới lớp đế cày. Tình trạng oxy hóa khử (p): Chỉ cho đất trồng lúa nước, chất hữu cơ dễ phân hủy và hàm lượng oxit sắt tự do của tầng đất cày và độ sét hóa Độ khô và ướt của đất (w): Không dùng cho đất trồng lúa nước. Độ phì tự nhiên (f): Khả năng giữ và cố định dinh dưỡng và độ chua. Mức độ giàu dinh dưỡng (n): Xem xét đến hàm lượng dinh dưỡng và độ chua Sự hiện diện của các nhân tố có hại (i): Xem xét đến các nhân tố gây tổn thương về mặt hóa học và vật lý như kim loại nặng. Sự rủi ro do thiên tai (a): Chú ý đến khả năng ngập nước, lở đất. Dốc (s): Không dùng cho đất lúa. Xói mòn (e): Không dùng cho đất lúa. Các nhân tố giới hạn. Các nhân tố giới hạn ở đất dốc và các biện pháp cải thiện chúng như sau: Các nhân tố vật lý: Độ sâu lớp mặt Hiệu suất đất liên quan chặt chẽ với độ sâu tầng đất mặt. Trong nhiều trường hợp, lớp đất mặt càng mỏng thì khả năng cung cấp nước và dinh dưỡng càng thấp. Ngoài ra, hiệu suất đất phần lớn phụ thuộc vào loại đất và điều kiện môi trường địa phương. Do vậy, độ sâu tầng đất mặt lớn hơn 25, 40 và 60 cm được khuyến cáo trồng hoa màu và cây dài ngày. Nếu đất mặt có hàm lượng sét cao, cần bón phân cho đất để nâng cao độ xốp không mao dẫn. Bón phân xanh và phân hữu cơ dễ phân hủy hàng năm cũng rất hiệu quả trong cải tạo tính chất vật lý đất. Nếu xuất hiện lớp sỏi ở tầng đất cải, thì việc bón phân cho đất là cần thiết. Công việc này có thể kết hợp với cải tạo phân khoáng của đất như bón vôi và phốt phát và nếu cần bón cả phân hữu cơ như phân ủ hoặc phân chuồng. Nếu có lòng chảo hoặc các tầng đất chặt khác, thì tiến hành cầy sâu, cày trộn đất, hoặc tiến hành cày tầng đất cái kết hợp với cải tạo đất như đã nói trên. Độ sâu hữu hiệu của đất: làm theo các phương pháp như ở mục 1. Độ chặt và độ hổng kích thước lớn của đất trong vùng phát triển chủ yếu của bộ rễ (Bảng 2.2) – Sự phân nhánh rễ và chất lượng của rau lấy củ trong đất bị hạn chế khi độ chặt cao hơn 24-25mm (bằng máy đo độ thấm nước hình chóp nón của Nakayama). Đất với bộ rễ chính cần có độ chặt ít hơn 22 mm và độ hổng lớn nhỏ hơn 10% tạo sự phân bố tốt cho bộ rễ. Nếu một lớp sỏi như tầng sỏi – sét không có nguồn gốc núi lửa và tầng cát - sỏi có nguồn gốc núi lửa, thì cần bón phân và loại bỏ lớp đất này bằng cách cày sâu. Đối với tầng đất có thành phần cơ giới nạng, thì vày đảo tầng đất cái lên sẽ có hiệu quả. Khả năng giữ nước hữu hiệu trong hệ thống rễ chính – Tổng lượng nước hữu hiệu trong đất (pF 1.8 – pF 2.7) đến độ sâu 40cm ước tính là 20mm (5% thể tích đất). Nhìn chung, duy trì giá trị này trong đất tro núi lửa dễ hơn đất không có nguồn gốc núi lửa, đất khoáng hoặc đất cát. Bảng 2.2. Độ chặt của đất và sự phân bố hệ rễ của một số cây trồng Đất  Cây trồng  Độ cứng (mm)a     12.13  14.15  16.17  18.19  20.21  22.23  24.25  26.27  28.29   Sự phân bố rễ (%)   Đất cát  Khoai lang  82  100  82  76  79  68  70  18  0    Lạc  80  86  92  78  60  28  16  0  0    Cà chua  90  88  87  72  82  38  16  16  16    Cà tím  100  100  100  100  92  66  8  0  0    Bí đỏ  100  100  100  100  86  86  30  8  2    Ớt  100  82  93  74  85  19  12  0  0    Dưa chuột  100  84  76  82  86  41  19  0  0    Dưa hấu  100  81  73  93  93  43  12  0  0   Đất thịt  Khoai lang  100  93  80  95  59  57  17  10  4    Lạc  80  92  79  72  72  80  48  8  0    Cà tím  100  92  80  73  73  80  38  18  0    Xà lách  84  94  94  86  82  76  12  16  0    Khoai sọ  100  100  100  100  67  7  18  8  4   Đất sét  Dâu tây  100  79  76  72  59  36  13  13  6    Đậu ngựa  100  100  92  -  -  -  -  -  -    Dưa chuột  86  86  86  86  80  30  19  8  4    Xà lách  100  82  86  62  62  6  0  0  0   Đất tro núi lửa  Khoai lang  100  100  100  82  83  82  10  0  0    Lạc  100  100  96  96  94  48  0  0  0   a: Độ cứng được đo bằng máy đo độ thấm nước hình chóp của Nakasone. Độ chặt của đất không chỉ ảnh hưởng đến tính thẩm thấu không khí và tính thấm nước mà còn ảnh hưởng đến cả sinh trưởng của rễ trong đất. Các loại rau, đặc biệt là rau lấy rễ, có thể trồng ở đất có độ rắn nhỏ hơn 18. Khi lượng nước trong đất thấp hơn giá trị này, việc đảo đất cái lên và che phủ đất sẽ nâng cao hiệu quả thấm nước vào trong đất và chống bốc hơi nước mưa khỏi bề mặt đất. Bảng 2.3. Sự tiêu thụ nước của các giống rau (mm/ngày)a Độ sâu nước tưới (cm)  Không có  Có    0-10  10-20  20-30  30-40  Tổng số  0-10  10-20  20-30  30-40  Tổng số   Cà chua  1.7  1.8  1.3  1.1  5.9  3.4  2.4  2.9  1.7  10.4   Dưa chuột  0.0  0.0  0.0  0.0  0.0  3.4  1.5  0.4  0.2  5.5   Súp lơ  0.0  0.1  1.4  0.5  2.0  0.3  1.1  1.7  0.5  3.6   Mitsubaa  1.2  0.6  1.0  0.4  3.2  0.8  1.5  1.0  1.3  4.6   Khoai sọ  0.5  1.7  1.0  0.5  3.7  3.4  0.6  0.4  0.2  4.5   Gừng  2.5  0.0  0.0  0.0  2.5  0.7  2.1  0.1  0.0  2.9   a NB: nước dễ tiêu trong đất. Như nước vẫn còn trong đất sau khi loại bỏ sức hút nước và có thể dễ dàng chuyển qua lỗ chân không mao quản. Nếu thiếu nước dễ tiêu ở đất mặt, nhưng lại có nhiều ở lớp đất dưới lớp này, thì cây có thể hút nó qua rễ khí sinh của chúng. Các nhân tố hóa học pH – Khoảng pH tối ưu cho phát triển cực đại của cây trồng thay đổi (pH 5.5-7.5) đối với các loại rau chính vì sự khác nhau về giống cây trồng và ảnh hưởng của điều kiện đất và khí hậu. Bảng 2.4: khoảng pH của các loại rau khác nhau / Cây trồng trên đất rất chua có thể bị thiếu các nguyên tố đa lượng, như Ca và Mg. Chúng cũng có thể thiếu lân dễ tiêu vì các phản ứng với nhôm (Al) và sắt (Fe) trong đất. Hơn nữa, Al và Mn dễ hòa tan gây tổn thương rễ. Mặt khác, đất kiềm và đất pH cao lại càng thiếu nguyên tố vi lượng như Mn, B và Zn. Những chất dinh dưỡng này có trong đất nhưng ở dạng khó tiêu. Trong trường hợp chua nặng, bón vôi và bón phân hữu cơ, như phân ủ, phân chuồng hoặc phân xanh là cần thiết. Cũng có thể bón phân phốt phát. Độ phì tự nhiên – Vì độ phì đất được hình thành dưới sự ảnh hưởng kết hợp của cả phát sinh đất tự nhiên và độ phì nhân tạo. tuy nhiên, những đặc tính này coi như được hình thành phần lớn là bởi các nhân tố tự nhiên và được gọi là độ phì tự nhiên. Tất nhiên không thể không làm thay đổi độ phì tự nhiên bơi hoạt động con người. Các loại đất với các nhân tố hạn chế do độ phì tự nhiên thấp như sau: Những đất có khả năng giữ dinh dưỡng kém Những đất có khả năng cố định phốt phát mạnh và dễ bị chuyển đổi thành dạng khó tiêu đối với cây trồng khi bón phốt phát. Những đất có độ no bazơ thấp (Bảng 2.4). Bảng 2.5. Dung tích trao đổi Cation (CEC) và hàm lượng bazơ Đất tro núi lửa  Đất tro không có nguồn gốc núi lửa   CEC (meq/100g)  CaO (mg/100g)  CEC (meq/100g)  CaO (mg/100g)   10  130-210  5  65-95   20  220-380  15  190-280   30  330-570  25  320-470   40  510-760  35  450-660   CEC (meq/100g)  MgO (mg/100g)  CEC (meq/100g)  MgO (mg/100g)   10  30-50  5  5-25   20  50-90  15  40-70   30  90-140  25  70-110   40  95-180  35  100-160   CEC (meq/100g)  K2O (mg/100g)  CEC (meq/100g)  K2O (mg/100g)   10  15-45  5  15-21   20  15-85  15  15-65   30  20-130  25  16-105   40  26-170  35  23-150   Tỷ lệ bazơ   Ca  Mg  K    65-75  20-25  2-10    Ghi chú: meq/100g = Ltd/100g Để cải thiện đất có khả năng giữ dinh dưỡng thấp, có thể bón phân ủ, phân chuồng và làm đất. Đất đồi núi là đất canh tác có chất hữu cơ và hàm lượng dinh dưỡng thấp, do đó phải bón phân ủ phân chuồng, phân kiềm và phốt phát kết hợp với làm đất. Để cải thiện đất có khả năng giữ dinh dưỡng thấp, có thể bón phân ủ, phân chuồng và làm đất. Đất đồi núi là đất canh tác có chất hữu cơ và hàm lượng dinh dưỡng thấp, do đó phải bón phân ủ hoặc phân chuồng, phân kiềm và phốt phát kết hợp với làm đất. Để cải thiện đất có khả năng cố định phốt phát cao, bón thúc phốt phát là cần thiết. Tương tự bón phân ủ, phân chuồng, vôi và silicat canxin có thể có hiệu quả. Để cải thiện độ kiềm, cày sâu và bón phân ủ, phân chuồng hoặc rơm rak bên cạnh việc bón phân kiềm cũng rất tốt. Sự phong phú các chất dinh dưỡng – Mặc dù hàm lượng dinh dưỡng trong lớp đất mặt cũng liên quan đến độ phì tự nhiên, nhưng lượng này thường hay biến động và bị ảnh hưởng bởi sự chăm sóc trong đó có bón phân. Do đó, sự phong phú các chất dinh dưỡng được quyết định riêng rẽ từ độ phì tự nhiên. Những ruộng đất dốc, các nguyên tố đa lượng, như N, P, K, Ca, Mg, các nguyên tố vi lượng và độ chua đất là chỉ thị sự giàu dinh dưỡng. Đất nghèo đạm dễ tiêu cần bón phân hữu cơ hàng năm cùng với bón phân đạm lót và bón phân thúc nhiều lần. Đối với đất thiếu phốt pho, có thể bón những vật liệu chứa phốt phát để nâng cao hiệu quả của chúng, phân hữu cơ và kiềm cũng rất cần. Đất nghèo kali, cần bón nhiều hơn chất dinh dưỡng này. Tuy nhiên phải luôn luôn chú ý đến sự cân bằng, bởi vì bón thừa kali sẽ ức chế hấp thụ magie. Đất nghèo canxi và magie, cần bón vôi – magie, như đôlômít, nhưng luôn luôn kết hợp với phân bón hữu cơ để duy trì và tăng độ mùn của đất. Bón các chất như vôi, magie có thể làm tăng hàm lượng các nguyên tố vi lượng của đất nghèo dinh dưỡng. Sự hiện diện các nhân tố gây tổn thương – Các lớp đá, quặng sắt và sỏi có thể gây thương tổn lý học, sẽ được nghiền nát hoặc lấy đi bằng máy. Đồng thời, có thể làm đất, bón các vật liệu cải tạo đất, và chất hữu cơ. Các nhân tố gây tổn thương hóa học: Bao gồm các chất độc, như các kim loại nặng và nước thải. Để tránh sự ô nhiễm bởi các kim loại nặng, có thể sử dụng bất cứ phương pháp nào trong các phương pháp sau đây: Thay đất đã ô nhiễm Che phủ bằng vật phủ đất Cày lật đất Bón vôi phốt phát và vật liệu cải tạo hữu cơ để biến đổi tạm thời các kim loại nặng sang dạng hòa tan. Quản lý nước thích hợp để ngăn ngừa sự suy thoái nguồn nước tưới. Độ phì của đất Độ phì của đất có thể định nghĩa là chất lượng của đất cho phép nó cung cấp về loại và lượng các nguyên tố thích hợp cần thiết cho sự sinh trưởng cây trồng khi các nhân tố khác như ánh sáng, nhiệt độ và các đặc điểm khác của đất phù hợp. Đất là môi trường dinh dưỡng của cây Đất có các đặc tính vật lý, hóa học và sinh học rất quan trọng cho dinh dưỡng của cây trồng. Có thể nói đất có 3 thành phần chính (Hình 2.1). Pha chất rắn là nguồn dinh dưỡng chủ yếu. Nó gồm các khoáng nguyên sinh, các nguyên tố đa lượng và vi lượng thiết yếu và những phần hữu cơ chủ yếu được tổng hợp từ C, H, O và một lượng nhỏ hơn của các nguyên tố cần thiết khác. Pha chất rắn này cũng có những hạt keo, nơi cation trao đổi được hút bám. Thành phần thứ hai là pha lỏng, nơi các nguyên tố dinh dưỡng xuất hiện ở dạng ion dễ được rễ cây hấp thụ. Pha khí của đất là nơi xảy ra sự trao đổi khí giữa các cơ thể sống ở trong đất và khí quyển. Sự chuyển giao thực tế là sự di chuyển của các ion. Các ion mang điện tích dương gọi là cation bao gồm K+, Mg2+, Ca2+, Fe3+, Zn2+ và Cu2+. Các ion mang điện tích âm (anion) là NO3-, H2PO4- và Cl-. Pha lỏng còn được gọi là dung dịch đất. Các quá trình hóa học và sinh học xảy ra trong dung dịch đất và ở bề mặt thể rắn tạo ra ion cần thiết cho dinh dưỡng cây trồng. Do đó, đất không chỉ là kho dự trữ inh dưỡng, mà còn là một môi trường thông qua đó các nguyên tố dinh dưỡng được chuyển thành dạng dễ tiêu cho cây. Để nâng cao độ phì của đất, cần duy trì cung cấp đủ dinh dưỡng cho đất. Các chất dinh dưỡng này phải ở dạng dễ tiêu với tỷ lệ thích hợp với sự sinh trưởng bình thường của cây. Nó gồm có sự chuyển giao phức tạp vào dung dịch đất và đến cây trồng. Hơn nữa, một tỷ lệ dinh dưỡng đầy đủ là rất cần thiết và tổng nồng độ cũng quan trọng như vậy. Sự cân bằng như vậy có xu hướng bảo đảm các điều kiện sinh lý cần thiết cho sự sản xuất thành công các cây trồng. / Hình 2.1: Mối quan hệ giữa pha khí và lỏng trong 3 pha của đất Đạm và các chất hữu cơ trong đất Những dạng đạm trong đấ là đạm hữu cơ, đạm amoni, các hợp chất nitrat vô cơ hòa tan và đạm amoni cố định bởi một số khoáng sét nhất định. Đạm trong đất luôn luôn ở trạng thái biến đổi. Sự thay đổi đạm trong đất. Nitơ có thể biến dạng qua sự giữ chặt khoáng hóa, nitrat hóa và phản nitrat hóa. Sự cố định (không di chuyển được) là quá trình mà ở đó các vi khuẩn phân giải các tàn dư thực vật và động vật. Thông qua quá trình này, nitơ được lien kết vào tế bào vi khuẩn. Sự khoáng hóa (sự amôn hóa) là sự chuyển đổi của mmootj nguyên tố (hợp chất vô cơ) sang dạng dễ tiêu do kết quả của sự phân giải bởi vi khuẩn phá hủy nitơ hữu cơ thành nitơ khoáng. Sự nitrat hóa là phản ứng vi khuẩn biến đổi đạm dạng amôni dang dạng nitrat (sự hình thành nitrat từ amôni trong đất bởi sinh vật đất). Không khí, nhiệt độ (tối ưu khoảng 30oC), độ ẩm, canxi và magie dễ tiêu và phân bón xúc tiến sự nitrat hóa do vi khuẩn. Sự khử nitrat là quá trình mà ở đó sinh vật đất, đặc biệt là những sinh vật yếm khí (sống hoặc hoạt động trong điều kiện thiếu không khí hoặc oxi tự do), biến đổi đạm dạng nitrat sang dạng nitơ khí mà sau đó chúng mất khỏi đất (sự khử nitrat sang nitrit amôni, đạm tự do). Hình 2.2 đến 2.4 minh họa những biến đổi này. / Hình 2.2: Chu trình nitơ trong đất / Hình 2.3: Chu trình nitơ trong tự nhiên / Hình 2.4: Sự khoáng hóa và cố định nitơ Khi các tàn dư hữu cơ với một tỷ lệ cacbon – đạm (C/N) lớn được bổ sung cho đất chứa đạm nitrat, sinh vật phân hủy chiếm ưu thế và vi khuẩn nitrat hóa ít nhiều trở nên không hoạt động. Trong thời lỳ khủng hoảng nitrat, cây trồng hấp thụ ít đạm từ đất. Độ dài của thời kỳ này được quyết định bởi nhiều yếu tố mà quan trọng nhất là tỷ lệ C/N của các chấ hữu cơ được bón. Nhìn chung, đạm ở trạng thái cân bằng động giữa đầu vào và đầu ra trong hệ sinh thái nông nghiệp trong khuôn khổ của môi trường tự nhiên. Trong dầu vào của đất, phân bón, phân chuồng và tàn dư cây trồng trả lại cho đất là quan trọng hơn và là nguồn đạm chủ yếu, hơn những nguồn khác. Tuy nhiên trong điều kiện đồng ruộng, phần lớn nhất của đạm đất là hiện diện ở dạng hữu cơ và phân giải chậm cho cây trồng, sau khi chuyển thành dạng khoáng bởi quá trình khoáng hóa hoặc nitrat hóa. Trong khi đó đạm mất đi qua thu hoạch là quan trọng nhất. mất do rửa trôi với lượng lớn là nguyên nhân chủ yếu khác của sự mất đạm. Cần bón phân hợp lý để đảm bảo hiệu suất đất và tránh sự tổn thất không cần thiết các nguyên tố trong đất (Hình 2.6). Sự cố định đạm do vi khuẩn. Cây đậu đỗ có các loài vi khuẩn Rhizobium cố định đạm, số lượng đạm và vi khuẩn cố định được phụ thuộc vào một số yếu tố quan trọng như sự thoát hơi nước, độ ẩm, pH và canxi dễ tiêu. Ở các cây rau trồng sau vụ lúa nước, sự cố định đạm của tảo xanh lục và bèo hoa dâu có thể rất có ý nghĩa (Bảng 2.5) / Hình 2.5: Mối quan hệ tuần hoàn giữa giai đoạn tồn dư hữu cơ và sự có mặt nitơ nitrat trong đất. / Hình 2.6: Bảng cân bằng tổng quát về nitơ trong đất canh tác Bảng 2.6: Đạm thu được từ cố định N2 sinh học Hệ sinh thái  Khoảng giá trị được báo cáo (kgN/ha/năm)   Đất trồng trọt được  7 – 28   Đồng cỏ (không có cây họ đậu)  7 – 114   Đồng cỏ (có cây họ đậu)  73 – 865   Rừng  58 – 594   Ruộng lúa nước  13 – 99   Nước  70 - 250   Đạm Amoni (NH4+). Đạm dạng này có thể được cây trồng hấp thu, đặc biệt khi cây còn non. Nó có thể được sát nhập vào các tế bào của vi khuẩn. Thông qua sự nitrat hóa do vi khuẩn, NH4+ có thể chuyển thành NO3-. Tuy nhiên NH4+ có thể bị khoáng sét giữ chặt và trở nên không thích hợp với cây trồng. Đạm nitrat (NO3-). Dạng này tan trong nước và có thể dễ dàng mất do rửa trôi như nitrat canxi [Ca(NO3)2]. Nó có thể được cây hút dễ hơn so với NH4+ ngoại trừ trong điều kiện đất lúa nước. Trong điều kiện không khí và độ tiêu nước kém, NO3- có thể biến sang dạng khí và bay khỏi đất, kể cả ở điều kiện đất dốc. Quản lý đạm trong đất. Mục tiêu của việc quản lý đạm là để duy trì lượng đạm đầy đủ trong đất bằng cách nắm vững các quá trình chuyển hóa, bảo đảm cung cấp đầy đủ đạm đáp ứng yêu cầu cực đỉnh của cây trồng. Có thể duy trì cung cấp đầy đủ đạm bằng cách bổ sung phân ủ, kể cả việc luân canh các cây họ đậu và bón phân đạm. Để bảo đảm việc cung cấp đạm kịp thời cho cây trồng, người ta cần biết khi nào cây trồng đòi hỏi đạm nhiều nhất, để có thể bón vào thời gian thích hợp. Mỗi loại đất có một mức đạm bình thường hoặc cân đối, cho dù đất được thâm canh nhất cũng có thể ở dưới mức tối đa. Tuy nhiên, đất chỉ có thể giữ một lượng đạm, mà quá mức đó tăng hàm lượng đạm sẽ dẫn đến sự mất đạm không cần thiết do rửa trôi, bay hơi và xói mòn. Lân trong đất Lân có trong đất với hàm lượng nhỏ nhưng là dạng tương đối khó tiêu. Ngoài ra, lân được cung cấp từ bón phân, có thể bị cố định theo nhiều cách (Hình 2.7) / Hình 2.7: Cố định photphat bổ sung vô cơ ở các giá trị pH đất khác nhau. Lân vô cơ (chiếm khoảng 50% lân tổng số) như các hợp chất lân chứa canxi được hợp chất sắt và nhôm được tạo thành ở pH thấp. Mức độ dễ tiêu của các hợp chất này bị ảnh hưởng bởi pH, sự hòa tan, nhôm, mangan, sự có mặt các khoáng chứa sắt và mangan, các khoáng chứa canxi và canxi dễ tiêu và nhiệt độ đất phụ thuộc phần lớn tới sự hình thành các hợp chất không tan do cố định hoặc/ và kết tủa. Các phản ứng của lân trong đất có độ pH thấp. Phương trình kết tủa của lân với ion Fe, Al và Mn như sau: Al3+ + H2PO4 + 2H2O ↔ 2H+ + Al(OH)2H2PO4 (hòa tan) (kết tủa) Sự cố định của lân bởi oxithydro được minh họa bằng ví dụ với nhôm như sau: / Cùng với sự tăng pH trong đất, các dạng không hòa tan biến đổi thành dạng hòa tan Ca(H2PO4)2 + 2Ca2+ ↔ Ca3(PO4)2 + 4H+ 2CO2 + 2H2O (kết tủa) Ca(H2PO4)2 + 2CaCO2 ↔ Ca3(PO4)2 + 2CO2 + 2H2O (hòa tan) (kết tủa) Lân hữu cơ. Hiện còn biết rất ít về tính dễ tiêu của hợp chất lân hữu cơ đối với cây trồng. Dạng chất hữu cơ bao gồm phytin, axit nucleic và photpholipit. Tính dễ tiêu của lân hữu cơ được quyết định bởi lượng chất hữu cơ trong đất và tốc độ phân giải của nó và hoạt động của vi khuẩn. Sẽ có nhiều lân dễ tiêu hơn nếu bón chất hữu cơ tươi. Kiểm soát lân. Tốt nhất là duy trì độ pH đất (6-7) và lượng chất hữu cơ. Sử dụng phân bón được phủ hoặc bọc bằng nhiều nguyên liệu khác nhau cũng rất tốt. Mặc dù quản lý cẩn thận, vẫn có một lượng lớn lân được bón trở thành khó tiêu với cây trồng. Tuy nhiên, những lân này không bị mất do rửa trôi và vẫn được giữ trong đất. Qua nhiều năm, nó có thể dần chuyển thành chất dễ tiêu cho cây trồng. Kali trong đất Hầu hết các loại đất, trừ đất cát đều có kali tổng số cao. Tuy vậy, lượng kali trao đổi trong sét là rất thấp. Không giống như lân và đạm hữu cơ, hầu hết kali bị mất do rửa trôi. Kali và đạm do cây trồng lấy đi là cao thường gấp 3-4 lần so với lân. Rất nhiều giống rau có yêu cầu kali cao. Cây sẽ hấp thu nhiều kali hòa tan hơn lượng chúng cần một khi lượng kali có trong đất lớn. Tuy nhiên, hấp thụ thừa thãi kali sẽ không làm tăng năng suất. Điều này được gọi là sự hấp thụ lãng phí (Hình 2.9) / Hình 2.9: Mối quan hệ giữa hàm lượng kali trong cây và kali dễ tiêu Khoảng 90-98% kali trong đất ở dạng khoáng mica và khoáng felspat cây không sử dụng được. Chỉ có khoảng 2% là cây thực sự hấp thụ được. Trong khi đó, kali trong dung dịch khoáng chỉ chiếm 10% và dễ bị rửa trôi. Lượng kali trao đổi còn lại được giữ trong các khoáng sét của đất. Những dạng không trao đổi được và chậm dễ tiêu bao gồm các ion kali cố định bởi các hạt sét và chất hữu cơ, và chúng không thể bị thay thế bởi phương pháp trao đổi thông thường. Hình 2.10 giới thiệu chu trình kali. Các nhân tố ảnh hưởng đến sự cố định kali trong đất phụ thuộc vào loại sét. Vermiculit cố định kali với lượng lớn, ngược lại như caolimit cố định ít sét. Sự ướt và khô đều ảnh hưởng đến quá trình cố định này. Ví dụ, Montmorillinit có thể cố định nhiều kali khi khô. Một số trong chúng có thể được giải phóng bởi sự đông lạnh và tan băng. Bón vôi đôi khi có thể làm tăng khả năng cố định kali trong đất. Bón phân kali thường xuyên với lượng ít thường là tốt hơn bón nhiều và không thường xuyên do rửa trôi và hấp thụ lãng phí bởi cây trồng. Vì cây trồng hấp thu một lượng kali lớn, việc trả lại tàn dư cây trồng cho đất trở thành vấn đề quan trọng. / Hình 2.10: Kali di chuyển trong đất như thế nào Lưu huỳnh trong đất Nguồn lưu huỳnh tự nhiên được kết hợp chặt chẽ vào khoáng đất, như sunphit sắt, niken và đồng. Lưu huỳnh trong không khí do đốt than sẽ theo dòng nước mưa vào đất. Một số dạng hữu cơ cũng có vòng chu trình cố định và giải phóng như nitơ. Sự thiếu hụt tăng lên khi bón ít lưu huỳnh và phân bón càng nhiều đạm, lân, kali dạng nguyên chất. Chu trình tuần hoàn lưu huỳnh trong tự nhiên như hình 2.11. / Hình 2.11: Chu trình lưu huỳnh trong tự nhiên Canxi trong đất Canxi có mặt trong đất thường phổ biến hơn những chất dinh dưỡng khác. Nguồn chủ yếu của canxi trong đất là khoáng anooctit (Ca2S2O3), canxi (CaCO3), dolomite [Ca2Mg(CO3)2] và thạch cao Ca2SO4.2H2O. Canxi được giải phóng khi những khoáng chất này phân hủy và tan rữa. Hàm lượng canxi trong đất dao động rất lớn từ rất thấp 0,1% ở những vùng nhiệt đới nóng ẩm đến rất cao 25% ở đất đá vôi. Canxi dễ tiêu tồn tại trong đất ở dạng ion canxi (Ca2+) trong dung dịch đất và ở dạng ion trao đổi hút bám trên phức hệ sét. Cả hai dạng này được cân bằng cho nhau. Ion canxi trong dung dịch rất dễ bị rửa trôi khi có quá nhiều nước đặc biệt là trong đất cát có thành phân cơ giới nhẹ. Magie trong đất Hàm lượng magie trong đất dao động từ 0,1% trong đất thô, đất cát vùng ẩm ướt đến 4% ở đất bán khô hạn và đất có thành phần cơ giới nặng. Các nguồn nguyên sinh là khoáng như biôlit và dolomite. Magie dễ tiêu cho cây ở dạng trao đổi và hòa tan trong nước của các ion magie (Mg2+). Sự thể hiện của nó trong đất giống như canxi. Sự hấp thu của cây phụ thuộc vào lượng kali có mặt, pH của đất, mức độ bão hòa magie của keo đất, bản chất các ion trao đổi khác và loại sét – các nhân tố tương tự ảnh hưởng đến sự hấp thu canxi của cây trồng. Hơn nữa ion magie cũng dễ rửa trôi theo cách tương tự như ion canxi. Các nguyên tố vi lượng Các nguyên tố vi lượng chủ yếu trong đất như sắt, mangan, kẽm, đồng, Bo, molipden và clo là những chất cần thiết cho sự sinh trưởng của cây. Có sự chú ý lớn về phương diện này của độ phì của đất. Việc lấy đi của cây trồng làm giảm lượng các nguyên tố vi lượng ở dưới mức yêu cầu cho sinh trưởng bình thường của cây. Sử dụng những giống cải tiến và phân đa lượng làm tăng mức sản xuất cây trồng lên mức đáng kể gây nên sự lấy đi nhiều hơn các chất vi lượng. Việc sử dụng nhiều phân nguyên chất cũng giảm mức độ không thuần khiết có chứa nguyên tố vi lượng và có liên quan tới hàm lượng các nguyên tố này cần thiết cho dinh dưỡng của con người. Dao động về nồng độ. Sự khác nhau về mức độ có mặt các nguyên tố vi lượng do thiếu hụt và độc hại thường là nhỏ. Nhìn chung, những nguyên tố này có mặt ở dạng vô cơ, như các khoáng nguyên sinh của đất sét và ở các dạng hữu cơ. Những phản ứng ảnh hưởng đến tính dễ tiêu cuẩ chúng vẫn chưa được biết rõ. Các điều kiện gây thiếu hụt các chất vi lượng là rửa trôi, đất chua và cát, đất hữu cơ, đất có độ pH rất cao, đất thâm canh và chỉ bón nhiều đạm, lân, kali. Cũng có sự tương tác thường xuyên giữa các chất dinh dưỡng. Ví dụ: Một lượng kẽm, mangan, hoặc đồng thừa có thể gây ra sự thiếu sắt. Bón nhiều có thể gây nên sự thiếu đồng. Bón thừa kali có thể làm giảm sự hấp thu mangan và canxi và ngược lại. Những vấn đề tương tác này rất phức tạp và luôn có xu thế gia tăng. pH đất Tầm quan trọng của pH đất đối với sinh trưởng của cây trồng được minh họa ở hình 2.12 – 2.14. pH của dung dịch đất có ảnh hưởng lớn đến nhiều quá trình quan trọng trong đất và trong cây. Do vậy, cần phải cân nhắc kỹ đến các nhân tố này trong quản lý đất. Khoảng pH  Cây trồng chống chịu   < 5.4  Khoai sọ   5.5 – 5.9 (chống chịu tốt)  Củ cải, củ cải tròn, súp lơ, khoai lang, đậu tương, cỏ đuôi mèo   5.5 – 5.9 (chống chịu kém)  Cà chua, khoai tây, đậu ngựa   6.0 – 6.5  Đậu rằn   > 6.5  Xà lách, cà tím, đậu Hà Lan, cải bina, hành ta   Hình 2.13: Mối liên hệ giữa sinh trưởng cây trồng và độ chua đất Thông thường những ảnh hưởng có hại không do chính bản thân những ion H+ của chúng gây ra, mà do tính độc của những ion Al3+ và Mn2+ hòa tan ở độ pH thấp. Tính dễ tiêu của các chất dinh dưỡng và sự sinh trưởng của vi khuẩn bị ảnh hưởng đáng kể bởi pH khác nhau Ở các giá trị pH cao, ion bicacbonat có thể trở nên độc. Đất kiềm thường có nồng độ muối cao có hại cho sinh trưởng cây trồng. Nồng độ muối được đo bởi suất dẫn điện của đất (EC). Giá trị EC cao hơn 4ms/cm là có hại cho cây trồng (Hình 2.15). Các giới hạn về giá trị pH đất. Sự giới hạn của giá trị pH có thể khác nhau lớn thùy thuộc vào mùa vụ, bón phân, và vị trí đồng ruộng. Tuy nhiên, việc đo pH là có ích vì có thể đánh giá được mối tương quan có ý nghĩa thực tiễn của sinh trưởng cây trồng và độ phì của đất. Phép đo. Trong phòng thí nghiệm, pH có thể được đo bằng máy đo pH, một điện cực thủy tinh để đo nồng độ ion H+ trong dung dịch. Ngoài đồng ruộng, sử dụng chất chỉ thị nhuộm màu có khung màu của giá trị pH. / Hình 2.14: Những con đường làm cho đất trở thành axit Đánh giá độ phì của đất Đánh giá độ phì đất chủ yếu dựa vào các thử nghiệm và quan trắc trên cây trồng và đất và là cách rất quan trọng để duy trì hoặc cải tạo độ phì của đất. Có bốn kỹ thuật đánh giá được sử dụng rộng rãi: các triệu trứng thiếu dinh dưỡng của cây trồng, phân tích mô thực vật, phân tích hóa học đất và các thử nghiệm sinh học. Những điểm quan trọng cho mỗi phương pháp được trình bày tóm tắt như sau: Những triệu chứng thiếu dinh dưỡng. Sự thiếu một hoặc nhiều nguyên tố dinh dưỡng có thể gây nên những biểu hiện không bình thường hoặc những triệu trứng đặc trưng ở cây trồng. Những triệu chứng này có thể chia theo nhóm như sau: cây tàn lụi sớm ở thời kỳ vườn ươm, sự sinh trưởng không bình thường (còi cọc), những triệu trứng đặc trưng ở lá, sự rối loạn bên trong, chín muộn hoặc không bình thường, chất lượng và năng suất kém. Chúng có thể được sử dụng để bổ sung những kỹ thuật khác nhằm xác định sự thiếu dinh dưỡng; tuy nhiên, nó đòi hỏi phải có kỹ năng và kinh nghiệm để phân biệt các triệu trứng thiếu hụt và để xác định những nhân tố ảnh hưởng đến bề ngoài của cây trồng / Hình 2.15: Suất dẫn điện EC và pH đất liên quan đến sinh trưởng gây tổn thương cho cây Phân tích mô cây. Nồng độ dinh dưỡng trong cây là các tác động kết hợp của các nhân tố đã ảnh hưởng đến thời gian lấy mẫu. Nó liên quan đến sinh trưởng của cây và kết hợp với những thay đổi của nó qua một thời gian nhất định. Khi dinh dưỡng của cây không đủ cho sinh trưởng tối đa trong điều kiện đồng ruộng, cung cấp thêm các chất dinh dưỡng cho cây làm tăng sinh trưởng và năng suất cây trồng cũng như tỷ lệ dinh dưỡng trong cây. Tuy vậy, bổ sung nhiều dinh dưỡng sai khi thu được năng suất tối đa sẽ làm tăng them nồng độ dinh dưỡng mà không có sự tăng năng suất tương ứng nào (sự tiêu thụ lãng phí), mà còn có thể dẫn đến nồng độ gây độc, làm giảm năng suất. Mối liên hệ giữa thành phần thực vật và năng suất hoặc sinh trưởng được xác định nhờ sự phân tích cây trồng, và sự phân tích này cũng đưa ra cách đo độ phì của đất dưới một loạt các điều kiện sinh trưởng. Hình 2.16 trình bày mối liên hệ này. Một số giá trị đã được thiết lập cho một số cây trồng liên quan đến lượng N, P, K trong các mô đặc trưng khi thiếu hoặc đủ dinh dưỡng (Bảng 2.7) Phân tích đất. Những phân tích này giúp ước lượng được khả năng cung cấp dinh dưỡng của đất. Chúng bao gồm xác định lân, lưu huỳnh, nguyên tố vi lượng, chất hữu cơ và độ chua đất. Bảng 2.7. Hướng dẫn phân tích mô tế bào thực vật đối với một số cây trồng miền tâya / Phương pháp phân tích hóa học nhanh hơn phương pháp phân tích cây trồng và xác định triệu trứng thiếu hụt. Các phân tích này được tiến hành trước khi cây trồng có thể xác định những yêu cầu về dinh dưỡng của đất tại thời điểm trồng. Bản thân các phân tích này không thể tiên đoán được những yêu cầu dinh dưỡng cảu cây trồng. Các giá trị này phải được đối chiếu lại với các thị nghiệm đồng ruộng để có những khuyến cáo đáng tin cậy về những khu đất nhất định. Ví dụ, kết quả phân tích đất sẽ được đối chiếu với những phản ứng thu được từ thí nghiệm trên đồng ruộng. Nó mất thời gian và công sức trước khi những đề xuất từ các phân tích đất có thể sát với những yêu cầu thực tế của một khu đất cụ thể nào đó. Phân tích đất cũng có những hạn chế nhất định. Nhiều dạng của các nguyên tố trong đất với độ dễ tiêu khác nhau phụ thuộc vào công thức hóa học của chúng và các nhân tố môi trường trong suốt thời gian sinh trưởng của cây trồng. Một hạn chế khác có gây khó khăn trong việ lấy mẫu đại diện đúng của dung dịch chiết rút nguyên tố (nước, axit, clohydric, axit axetic). Phân tích sinh học. Có hai phương pháp chính dùng để phân tích sinh học: phân tích đồng ruộng và phân tích vi sinh vật. / Hình 2.16: Quan hệ giữa cung cấp dinh dưỡng, năng suất cây trồng và nồng độ sinh dưỡng tròn cây Về phân tích đồng ruộng, cây được gieo trên đồng ruộng hoặc trong nhà lưới với công thức dinh dưỡng yêu cầu đánh giá và đối chiếu lại sự phân tích hóa học của đất. Phản ứng của cây trồng đối với các công thức xử lý được đánh giá và sử dụng làm cơ sở để đánh giá tình trạng dinh dưỡng của đất và xác định xem nên bổ sung chất dinh dưỡng nào và bao nhêu để có năng suất tốt.