BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ---
VÕ QUỐC KHÁNH
HIỆU QUẢ CỦA THAN BÙN DÙNG LÀM PHÂN BÓN CHO CÁC CÂY TRỒNG TRÊN ĐẤT XÁM
NAM VIỆT NAM
Chuyên ngành : Trồng trọt Mã số : 62.62.01.01
LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP
HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
1. GS. TSKH. PHAN LIÊU
2. TS. PHẠM HỒNG ĐỨC PHƯỚC
Thành phố Hồ Chí Minh 2010
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn này là trung thực và chưa từng ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác.
Tác giả
Võ Quốc Khánh
LỜI CÁM ƠN
Xin được tri ân các bậc sinh thành và giáo dưỡng đã cho tôi điều kiện được học tập, làm việc và nghiên cứu luận án khoa học này.
Xin chân thành cám ơn GS.TSKH Phan Liêu, Viện Trưởng Viện Địa lý – Sinh thái – Môi trường, người Thầy đã hướng dẫn tôi về phương pháp lý luận Khoa học, phương pháp làm việc Khoa học và tận tình truyền đạt cho tôi những kiến thức chuyên môn sâu trong chuyên ngành Đất đai và Phân bón, tạo mọi điều kiện thuận lợi, giúp đỡ, dìu dắt tôi trong suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận án này.
TS Phạm Hồng Đức Phước đã hướng dẫn khoa học, động viên tôi trong quá trình học tập và nghiên cứu.
Chân thành cám ơn PGS.TS Huỳnh Thanh Hùng, hiệu phó Trường Đại học Nông Lâm Thành phố Hồ Chí Minh đã tận tình giúp đỡ, chỉ dạy về chuyên môn và quan tâm động viên tôi trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu luận án.
Chân thành cám ơn Ban giám hiệu và giáo viên Trường Đại Học Nông Lâm Thành phố Hồ Chí Minh, phòng Đào tạo Sau Đại học, Khoa Nông học đã hết lòng truyền đạt cho tôi những kiến thức khoa học, tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình học tập, nghiên cứu, hoàn thành luận án.
Xin cám ơn quý thầy cô thuộc chuyên ngành Nông hóa – Thổ nhưỡng, các thầy cô công tác ở Viện Khoa học-Kỹ thuật Nông nghiệp Miền Nam, các thầy cô công tác ở các đơn vị trong ngành nông nghiệp đã hết sức giúp đỡ, ủng hộ tôi trong quá trình thực hiện luận án này.
Xin gửi lời cám ơn sâu sắc tới Ban Lãnh đạo Công Ty Cổ phần Thiên Sinh đã động viên, tạo điều kiện tốt về thời gian và kinh phí cho tôi học tập và thực hiện đề tài này và các bạn đồng nghiệp là cán bộ công nhân viên Công ty Thiên Sinh đã giúp đỡ, ủng hộ tôi trong suốt quá trình học tập, thực hiện đề tài và hoàn thành luận án.
Võ Quốc Khánh
MỤC LỤC
Lời cam đoan... i
Lời cám ơn...ii
Mục lục... iii
Danh sách các bảng...vii
Danh sách các hình...xi
Danh sách các chữ viết tắt...xiii
Tóm tắt...xiv
MỞ ĐẦU. ... 1
Tính cấp thiết của đề tài...1
... ... ... ... Mục tiêu của đề tài...2
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài...3
Những đóng góp mới của luận án ... 3
Phạm vi nghiên cứu...4
Chương 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU ... 5
1.1 ĐẤT XÁM ...5
1.1.1 Định nghĩa ... 5
1.1.2 Quá trình hình thành đất xám ... 5
1.1.3 Sự phân bổ đất xám ... 6
1.1.4 Phân loại đất xám ... 7
1.1.5 Tính chất vật lý của đất xám ... 10
1.1.6 Tính chất hóa học của đất xám ... 11
1.1.7 Nghiên cứu khai thác và sử dụng đất xám...13
...
...
...
...
...
...
1.2 THAN BÙN ... 14
1.2.1 Định nghĩa ... 14
1.2.2 Nguồn gốc và quá trình hình thành than bùn ... 14
1.2.3 Phân loại than bùn ... 16
1.2.4 Sự phân bố của than bùn ... 17
1.2.5 Tính chất vật lý và thành phần hóa học của than bùn ... 18
1.2.6 Sử dụng than bùn trong trồng trọt ... 21
1.3 NHU CẦU DINH DƯỠNG VÀ PHÂN BÓN CHO CÂY LẠC, LÚA VÀ DƯA CHUỘT...28
1.3.1 Nhu cầu dinh dưỡng và phân bón đối với cây lạc ...28
1.3.2 Nhu cầu dinh dưỡng và phân bón đối với cây lúa ...34
1.3.3 Nhu cầu dinh dưỡng và phân bón đối với cây dưa chuột ...40
1.3.4 Hiện trạng sử dụng phân bón ở nước ta ...41
Chương 2: NỘI DUNG, VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU...44
2.1 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU...44
2.2 VẬT LIỆU NGHIÊN CỨU...44
2.3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU...45
2.3.1 Xác định thành phần hóa học của than bùn và phân bò sau ủ...46
2.3.2 Nghiên cứu khả năng thay thế phân chuồng bằng nguồn than bùn đã hoạt hóa bằng vi sinh vật trên lúa và dưa chuột...46
2.3.3 Nghiên cứu ảnh hưởng của việc giảm NPK bón phối hợp với than bùn trên lúa, dưa chuột và lạc...48
2.3.4 Ảnh hưởng của than bùn đến hàm lượng dinh dưỡng trong lá và một số chỉ tiêu chất lượng lạc, lúa và dưa chuột...50
2.3.5 Ảnh hưởng của than bùn đến hàm lượng chất dinh dưỡng trong đất...52
2.3.6 Hiệu quả kinh tế của việc sử dụng than bùn làm phân bón cho lúa, dưa chuột
và lạc...53
2.3.7 Xây dựng mô hình thâm canh lúa, dưa chuột và lạc...53
2.3.8 Các chỉ tiêu theo dõi...54
2.3.9 Xử lý số liệu...55
2.3.10 Điều kiện đất đai, thời gian – địa điểm và khí hậu thời tiết...55
Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN...57
3.1 XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN CỦA PHÂN CHUỒNG VÀ THAN BÙN...57
3.2 NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG THAY THẾ PHÂN CHUỒNG CỦA THAN BÙN LÀM PHÂN BÓN CHO CÂY TRỒNG...60
3.2.1 Trên cây lúa...60
3.2.2 Trên cây dưa chuột...65
3.3 NGHIÊN CỨU ĐIỀU CHỈNH PHÂN HÓA HỌC KHI BÓN PHỐI HỢP VỚI THAN BÙN CHO CÂY TRỒNG...71
3.3.1 Trên cây lúa...71
3.3.2 Trên cây dưa chuột...77
3.3.3 Trên cây lạc...81
3.4 ẢNH HƯỞNG CỦA THAN BÙN ĐẾN SINH TRƯỞNG VÀ NĂNG SUẤT LÚA, DƯA CHUỘT, LẠC NGOÀI ĐỒNG RUỘNG ……… 95
3.4.1 Trên cây lúa...95
3.4.2 Trên cây dưa chuột...101
3.4.3 Trên cây lạc...106
3.5 NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA THAN BÙN ĐẾN HÀM LƯỢNG DINH DƯỠNG TRONG LÁ VÀ MỘT SỐ CHỈ TIÊU CHẤT LƯỢNG...113
3.5.1 Hàm lượng dinh dưỡng trong lá lúa...113
3.5.2 Hàm lượng dinh dưỡng trong lá lạc...115
3.5.3 Một số chỉ tiêu chất lượng lúa...118
3.5.4 Một số chỉ tiêu chất lượng dưa chuột...121
3.5.5 Hàm lượng dầu trong hạt lạc...123
3.6 ẢNH HƯỞNG CỦA THAN BÙN TRONG VIỆC CẢI THIỆN TÍNH CHẤT ĐẤT...125
3.6.1 Trên đất trồng lúa...125
3.6.2 Trên đất trồng dưa chuột...128
3.6.3 Trên đất trồng lạc...131
3.7 HIỆU QUẢ KINH TẾ CỦA VIỆC SỬ DỤNG THAN BÙN LÀM PHÂN BÓN... 133
3.7.1 Trên cây lúa...134
3.7.2 Trên cây dưa chuột...135
3.7.3 Trên cây lạc...136
3.8 MÔ HÌNH TRÌNH DIỄN BÓN BỔ SUNG THAN BÙN TRONG THÂM CANH LÚA, DƯA CHUỘT VÀ LẠC...138
3.8.1 Năng suất và hiệu quả kinh tế trên cây lúa...139
3.8.2 Năng suất và hiệu quả kinh tế trên cây dưa chuột...141
3.8.3 Năng suất và hiệu quả kinh tế trên cây lạc...142
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ...144
TÀI LIỆU THAM KHẢO...146
NHỮNG TÀI LIỆU ĐÃ CÔNG BỐ CÓ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN...156
CÁC PHỤ LỤC...157
DANH SÁCH CÁC BẢNG
Bảng 1.1: Diện tích đất xám ở các tỉnh thuộc Đông Nam Bộ...7 Bảng 1.2: Phân loại than bùn dựa theo mức độ phân hủy...16 Bảng 1.3: Thành phần hóa học của các loại than bùn đầm lầy ở Kiên Giang...19 Bảng 2.1: Diễn biến thời tiết, khí hậu trong thời gian thực hiện thí nghiệm tại điểm
nghiên cứu 2006 - 2008...56 Bảng 3.1: Thành phần hóa học của phân bò sau khi ủ ...58 Bảng 3.2: Thành phần hóa học của than bùn sau khi lên men...59 Bảng 3.3: Ảnh hưởng của than bùn bón thay thế phân chuồng đến chiều cao cây và
số nhánh lúa...61 Bảng 3.4: Ảnh hưởng của than bùn bón thay thế phân chuồng đến các yếu tố cấu
thành năng suất lúa...62 Bảng 3.5: Ảnh hưởng của than bùn bón thay thế phân chuồng đến năng suất lúa...63 Bảng 3.6: Ảnh hưởng của than bùn bón thay thế phân chuồng đến các yếu tố cấu
thành năng suất cây dưa chuột...66 Bảng 3.7 : Ảnh hưởng của than bùn bón thay thế phân chuồng đến năng suất và tỷ
lệ quả thương phẩm của dưa chuột...68 Bảng 3.8: Ảnh hưởng của việc giảm lượng phân NPK khi bón phối hợp với than
bùn đến chiều cao và số nhánh cây lúa...72 Bảng 3.9: Ảnh hưởng của việc giảm lượng phân NPK khi bón phối hợp với than
bùn đến các yếu tố cấu thành năng suất lúa...73 Bảng 3.10: Ảnh hưởng của việc giảm lượng phân NPK khi bón phối hợp với than
bùn đến năng suất lúa...75 Bảng 3.11: Ảnh hưởng của việc giảm lượng phân NPK khi bón phối hợp với than
bùn đến các yếu tố cấu thành năng suất cây dưa chuột...78 Bảng 3.12: Ảnh hưởng của việc giảm lượng phân NPK khi bón phối hợp với than
bùn đến năng suất và tỷ lệ quả thương phẩm của dưa chuột...79 Bảng 3.13: Ảnh hưởng của việc giảm lượng phân N khi bón phối hợp với than bùn
đến khả năng sinh trưởng cây lạc...82
Bảng 3.14: Ảnh hưởng của việc giảm lượng phân N khi bón phối hợp với than bùn đến các yếu tố cấu thành năng suất lạc...83 Bảng 3.15: Ảnh hưởng của việc giảm lượng phân N khi bón phối hợp với than bùn
đến năng suất lạc...84 Bảng 3.16: Ảnh hưởng của việc giảm lượng phân P khi bón phối hợp với than bùn
đến khả năng sinh trưởng cây lạc...85 Bảng 3.17: Ảnh hưởng của việc giảm lượng phân P khi bón phối hợp với than bùn
đến các yếu tố cấu thành năng suất lạc...86 Bảng 3.18: Ảnh hưởng của việc giảm lượng phân P khi bón phối hợp với than bùn
đến năng suất lạc...87 Bảng 3.19: Ảnh hưởng của việc giảm lượng phân K khi bón phối hợp với than bùn
đến khả năng sinh trưởng cây lạc...88 Bảng 3.20: Ảnh hưởng của việc giảm lượng phân K khi bón phối hợp với than bùn
đến các yếu tố cấu thành năng suất lạc...89 Bảng 3.21: Ảnh hưởng của việc giảm lượng phân K khi bón phối hợp với than bùn
đến năng suất lạc...90 Bảng 3.22: Ảnh hưởng của than bùn bón phối hợp với phân NPK đến chiều cao
cây lúa...96 Bảng 3.23: Ảnh hưởng của than bùn bón phối hợp với phân NPK đến các yếu tố
cấu thành năng suất lúa...97 Bảng 3.24: Ảnh hưởng của than bùn bón phối hợp với phân NPK đến năng suất
lúa...99 Bảng 3.25: Ảnh hưởng của than bùn bón phối hợp với phân NPK đến số quả và
khối lượng quả dưa chuột...102 Bảng 3.26: Ảnh hưởng của than bùn bón phối hợp với phân NPK đến kích thước
quả dưa chuột...103 Bảng 3.27: Ảnh hưởng của than bùn bón phối hợp với phân NPK đến tỷ lệ thương
phẩm và năng suất dưa chuột...104 Bảng 3.28: Ảnh hưởng của than bùn bón phối hợp với phân NPK đến số lượng nốt
sần và khả năng phân cành của lạc...107 Bảng 3.29: Ảnh hưởng của than bùn bón phối hợp với phân NPK đến tỷ lệ quả
chắc và số quả cây lạc...109
Bảng 3.30: Ảnh hưởng của than bùn bón phối hợp với phân NPK đến tỷ lệ nhân và
khối lượng hạt lạc...110
Bảng 3.31: Ảnh hưởng của than bùn bón phối hợp với phân NPK đến năng suất lạc ...111
Bảng 3.32: Ảnh hưởng của việc bón than bùn đến hàm lượng đạm, lân và kali trong lá lúa...113
Bảng 3.33: Ảnh hưởng của việc bón than bùn đến hàm lượng canxi và magie trong lá lúa...114
Bảng 3.34: Ảnh hưởng của việc bón than bùn đến hàm lượng đạm, lân và kali trong lá lạc...115
Bảng 3.35: Ảnh hưởng của việc bón than bùn đến hàm lượng canxi và magie trong lá lạc...117
Bảng 3.36: Ảnh hưởng của than bùn đến tỷ lệ gạo lức và tỷ lệ gạo trắng...118
Bảng 3.37: Ảnh hưởng của than bùn đến tỷ lệ gạo nguyên và độ bạc bụng gạo...119
Bảng 3.38: Ảnh hưởng của than bùn đến hàm lượng amylose và protein của gạo....120
Bảng 3.39: Ảnh hưởng của than bùn đến dư lượng nitrate và tỷ lệ chất xơ trong quả dưa chuột...122
Bảng 3.40: Ảnh hưởng của than bùn đến hàm lượng chất khô và hàm lượng đường tổng số trong quả dưa chuột...123
Bảng 3.41: Ảnh hưởng của than bùn đến hàm lượng dầu trong hạt lạc...124
Bảng 3.42: Ảnh hưởng của việc sử dụng than bùn đến các chỉ tiêu nông hóa của đất trồng lúa...126
Bảng 3.43: Ảnh hưởng của việc sử dụng than bùn đến các chỉ tiêu nông hóa của đất trồng dưa chuột...129
Bảng 3.44: Ảnh hưởng của việc sử dụng than bùn đến các chỉ tiêu nông hóa của đất trồng lạc ...131
Bảng 3.45: Các chỉ tiêu kinh tế trên cây lúa...134
Bảng 3.46: Các chỉ tiêu kinh tế trên cây dưa chuột...136
Bảng 3.47: Các chỉ tiêu kinh tế trên cây lạc...136
Bảng 3.48: Năng suất và hiệu quả kinh tế mô hình thâm canh lúa bón bổ sung than bùn...139
Bảng 3.49: Năng suất và hiệu quả kinh tế mô hình thâm canh dưa chuột bổ sung than bùn...141 Bảng 3.50: Năng suất và hiệu quả kinh tế mô hình thâm canh lạc bón bổ sung than
bùn...142
DANH SÁCH CÁC HÌNH
Hình 1.1: Bề mặt vỉa than bùn ở Kiên Giang...28
Hình 1.2: Phẫu diện than bùn đang khai thác ở Vĩnh Phúc...28
Hình 1.3: Phơi than bùn tại mỏ sau khi khai thác...28
Hình 1.4: Thiếu K trên cây lạc...34
Hình 1.5: Thiếu Fe trên cây lạc...34
Hình 1.6: Thiếu B trên hạt lạc...34
Hình 1.7: Thiếu Mo trên cây lạc...34
Hình 1.8: Thiếu N trên cây lúa...38
Hình 1.9: Triệu chứng cây lúa bị thiếu P...38
Hình 1.10: Triệu chứng cây lúa bị thiếu K...38
Hình 1.11: Thiếu S trên cây lúa...38
Hình 1.12: Thiếu Zn trên cây lúa...38
Hình 3.1:Đường hồi qui của năng suất lúa theo các mức HCTB...65
Hình 3.2: Đường hồi qui của năng suất dưa chuột theo các mức HCTB...69
Hình 3.3: Cây lúa 10 ngày tuồi...70
Hình 3.4: Cây lúa 3 tuần tuổi...70
Hình 3.5: Cây lúa kết thúc giai đoạn đẻ nhánh...70
Hình 3.6: Cây dưa chuột 15 ngày tuổi...70
Hình 3.7: Cây dưa chuột đang cho quả...70
Hình 3.8: Hoa dưa chuột thành thục...70
Hình 3.9: Đường hồi qui của năng suất lúa theo các tỷ lệ NPK...77
Hình 3.10: Đường hồi qui của năng suất dưa chuột theo các tỷ lệ NPK...81
Hình 3.11: Đường hồi qui của năng suất lạc theo các tỷ lệ N, P, K...93
Hình 3.12: Bón phân cho từng chậu...94
Hình 3.13: Cây lạc được 3 tuần tuổi...94
Hình 3.14: Cây lạc giai đoạn ra hoa...94
Hình 3.15: Cây lạc chuẩn bị thu hoạch...94
Hình 3.16: Giai đoạn đẻ nhánh của giống lúa OM 3536...100
Hình 3.17: Tổng quan ruộng lúa thí nghiệm 40 ngày...100
Hình 3.18: Ruộng lúa thí nghiệm chuẩn bị thu hoạch...100
Hình 3.19: Dưa chuột được 15 ngày tuổi...106
Hình 3.20: Dưa chuột đang ra hoa...106
Hình 3.21: Dưa chuột bắt đầu cho quả...106
Hình 3.22: Quả dưa chuột được 8 ngày tuổi...106
Hình 3.23: Cây lạc được 4 tuần tuổi...112
Hình 3.24: Hệ thống nước tưới trên ruộng lạc...112
Hình 3.25: Phun thuốc BVTV cho cây lạc...112
Hình 3.26: Ruộng lạc trước thu hoạch...112
DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT
ĐBSCL: Đồng Bằng Sông Cửu Long ĐC : Đối chứng
ĐNA : Đông Nam Á ĐNB : Đông Nam bộ ĐX : Đất xám
HCPC : Hữu cơ phân chuồng HCTB : Hữu cơ than bùn G : Giống
MBCR : Marginal Benefit Cost Ratio (Tỷ suất lợi nhuận) NSG : Ngày sau gieo
NSS : Ngày sau sạ NT : Nghiệm thức P : phân
PC : Phân chuồng TB : Than bùn
WHO : Tổ chức y tế thế giới
WRB : World Reference Base (Cơ sở tham chiếu thế giới)
Tóm tắt
Đề tài “Hiệu quả của than bùn dùng làm phân bón cho các cây trồng trên đất xám Nam Việt Nam” với mục tiêu đánh giá khả năng thay thế phân chuồng của than bùn và xác định ảnh hưởng của than bùn dùng để thay thế một phần phân hóa học. Nghiên cứu được thực hiện trên cây lúa, dưa chuột và lạc được trồng trên đất xám thuộc các tỉnh Long An, thành phố Hồ Chí Minh và Tây Ninh với 10 thí nghiệm (7 trong chậu, 3 ngoài đồng) và 4 mô hình từ năm 2006-2009. Các nghiệm thức là các mức than bùn so với phân chuồng và các mức phân hóa học phối hợp với than bùn. Kết quả cho thấy:
Than bùn đã xử lý có thể thay thế rất tốt cho phân chuồng bón cho lúa, dưa chuột và lạc. Hàm lượng dinh dưỡng trong than bùn cao và ổn định hơn so với phân bò ủ hoai (hàm lượng chất hữu cơ 46,8%, axit humic 15,9%, N 0,53%, K2O 0,3%, độ ẩm 31,1%). Tỷ lệ HCTB có thể thay cho HCPC trên cây lúa là 80%, trên cây dưa chuột là 76%. Với lượng 12g/chậu hay 2,25 tấn/ha HCTB là mức than bùn tối ưu giúp giảm còn 65%NPK khi bón cho lúa và giảm còn 73%NPK khi bón cho dưa chuột;
giảm còn 67%N+ PK; 71%P + NK và 76%K + NP khi bón cho cây lạc vẫn cho năng suất tương đương với bón 100% nền NPK.
Trên cây lúa, bón 65%NPK + 1,8 tấn HCTB/ha cho năng suất đạt 6,12 tấn, tỷ suất lợi nhuận đạt 3,71; trên cây dưa chuột, bón 73%NPK + 1,71 tấn HCTB/ha cho năng suất đạt 25,77 tấn, tỷ suất lợi nhuận đạt 3,99; trên cây lạc, bón 67%N+ PK + 2,25 tấn HCTB cho năng suất đạt 3,66 tấn/ha, tỷ suất lợi nhuận đạt 2,73.
Các mô hình trình diễn trên diện rộng áp dụng cho lúa vụ Hè Thu đạt năng suất từ 4,5 đến 5,1 tấn/ha; lúa Đông Xuân đạt năng suất 6,3 đến 6,9 tấn/ha, tỷ suất lợi nhuận đạt từ 2,01 đến 4,07. Trên cây dưa chuột năng suất đạt từ 26,8 đến 30,6 tấn/ha, tỷ suất lợi nhuận đạt từ 3,59 đến 5,33. Trên cây lạc năng suất đạt từ 3,8 đến 4,1 tấn/ha, tỷ suất lợi nhuận đạt từ 2,63 đến 3,76.
Than bùn có khuynh hướng giúp tăng cường khả năng hút dinh dưỡng N, P, K, Ca, Mg của cây và có ảnh hưởng tốt đến chất lượng nông sản như: tăng tỷ lệ gạo
nguyên của lúa, hạn chế gạo gãy nát; có xu hướng tăng chất lượng quả dưa chuột, đặc biệt là giảm tích luỹ nitrat; tăng hàm lượng dầu trong hạt lạc. Ngoài ra than bùn còn có tác dụng cải thiện tính chất đất, có xu hướng làm tăng độ pH, tăng hàm lượng chất hữu cơ và các nguyên tố dinh dưỡng khoáng trong đất.
Abstract
The study “Effects of peat as fertilizer for cultivation on grey soils in South Vietnam” is a project to define the possibility of using peat instead of manure and to partly replace chemical fertilizers. The research was conducted on rice, cucumber and peanut grown in grey soils of Long An, Tay Ninh provinces and HCM City under 10 experiments (7 in pots and 3 in the field) along with 4 other demonstrational models from 2006 to 2009. The experiment formulas come from different amounts of peat in comparison with manure, and a reasonable combination with chemical fertilizers. The study suggests below results:
Processed peat can be used in replacement of manure for rice, cucumber and peanut effectively. The nutrition contents in peat (46.8% organic matter, 15.9% humic acid, 0.53% N, 0.3% K2O, 31.1% humidity) are higher and more stable than those in manure. Peat organics (PO) can be used to replace 80% manure organics (MO) for rice and 76% of that for cucumber. The optimal peat amount of 12g/pot or 2.25 tons/ha can reduce NPK down to 65% for rice, 73% for cucumber and 67%N+ PK;
71%P + NK; 76%K + NP for peanut, gaining the same yields of 100% NPK.
For rice, 65% NPK + 1.8 tons of OP/ha produces 6.12 tons, making a marginal benefit cost ratio (MBCR) of 3.71. Meanwhile, cucumber bears 25.77 tons and MBCR of 3.99 with 73%NPK + 1.71 tons of OP/ha. The formula of 67%N + PK + 2.25 tons of OP/ha for peanut produces 3.66 tons and MBCR of 2.73.
The demonstrational models on large areas, on rice, yielded from 4.5 to 5.1 tons/ha in Summer – Autumn crop, that of Winter – Spring gave from 6.3 to 6.9 tons/ha, MBCR ranges between 2.01 and 4.07. For cucumber, the models gave from 26.8 to 30.6 tons/ha, MBCR ranging from 3.59 to 5.33. For peanut, - from 3.8 to 4.1 tons/ha, MBCR ranging from 2.63 to 3.76.
Peat may helps plants to better absorb nutrition such as N, P, K, Ca, Mg, meanwhile improving product quality such as reducing broken rate of rice seeds, increasing quality of cucumber especially reducing nitrate accumulation in fruit, increasing oil
contents of peanut. In addition, peat can improve soil properties, especially increasing pH, organic matters and mineral nutrition in soils.
MỞ ĐẦU
Tính cấp thiết của đề tài
Cùng với giống mới, phân bón, đặc biệt là phân hóa học, đã tạo ra bước đột phá về năng suất cây trồng. Với ưu thế hàm lượng dinh dưỡng cao, quy mô sản xuất lớn, phân hóa học đã và đang đáp ứng được nhu cầu của giống mới và việc mở rộng diện tích trồng trọt. Tuy nhiên tình trạng lạm dụng phân hóa học cũng như các biện pháp canh tác không phù hợp trong thời gian qua đã làm cho môi trường bị ô nhiễm, đất đai dần thoái hóa, đặc biệt là hiện tượng thoái hóa trên đất xám.
Ở nước ta, đất xám là nhóm đất có diện tích lớn nhất (gần 20 triệu ha), chiếm 60,33% diện tích đất tự nhiên. Do vị trí địa lý, điều kiện tự nhiên và tập quán canh tác, hiện tượng thoái hóa trên đất xám ở nước ta diễn ra khá mạnh. Để hạn chế tình trạng này từ những thập niên cuối của thế kỷ 20 “phát triển nông nghiệp bền vững”
với mục tiêu nâng cao năng suất cây trồng gắn liền với bảo vệ môi trường và duy trì độ phì nhiêu cho đất đã được chú trọng. Trong đó bón phân cân đối, tăng cường sử dụng phân hữu cơ là biện pháp quan trọng hàng đầu. Hơn nữa, khi giá phân vô cơ luôn biến động và tăng mạnh gần đây thì việc sử dụng phân hữu cơ không chỉ là lợi ích lâu dài mà còn đảm bảo hiệu quả kinh tế hiện tại. Tuy nhiên, do hàm lượng dinh dưỡng thấp, phân hữu cơ khi sử dụng cho cây trồng cần được kết hợp với phân vô cơ ở liều lượng nhất định. Nhiều nghiên cứu cho rằng tỷ lệ dinh dưỡng 30-40% từ hữu cơ là phù hợp cho đa số các loại cây trồng. Mặt khác nhu cầu của sản xuất nông nghiệp hiện đại không thể lệ thuộc vào nguồn phân hữu cơ truyền thống mà đòi hỏi phải mở rộng sản xuất phân hữu cơ công nghiệp, huy động từ nhiều nguồn nguyên liệu khác nhau.
Trong số các loại phân hữu cơ công nghiệp thì phân hữu cơ từ than bùn chiếm số lượng chủ yếu. Than bùn là nguồn nguyên liệu dồi dào, ở ĐBSCL có khoảng 400 triệu tấn. Các mỏ than bùn ở Kiên Giang có trữ lượng rất lớn, lên tới hàng chục triệu tấn. Hàm lượng các chất dinh dưỡng trong than bùn ở đây khá cao và ổn định, là nguồn nguyên liệu lý tưởng cho sản xuất phân hữu cơ. Với công nghệ sản xuất không quá phức tạp, ngày càng có nhiều phân hữu cơ từ than bùn được thương mại
hóa và nó đã có vị trí nhất định trong sản xuất nông nghiệp, sử dụng cho nhiều loại cây trồng trong đó có lúa, lạc và dưa chuột trồng trên vùng đất xám bạc màu.
Tuy nhiên các nghiên cứu, sản xuất và sử dụng phân hữu cơ từ than bùn hiện nay còn mang tính ứng dụng là chính, đôi khi còn rời rạc, chưa liên kết giữa nghiên cứu, sản xuất và ứng dụng. Một số áp dụng kế thừa từ kết quả nghiên cứu nước ngoài chưa phù hợp trong điều kiện môi trường, đất đai và cây trồng ở Việt Nam. Hơn nữa tập quán sử dụng phân bón của nông dân nước ta còn nhiều bất cập, chủ yếu theo kinh nghiệm. Vì thế hiệu lực của phân bón từ than bùn chưa cao, không những gây lãng phí trong sản xuất, ngược lại còn ảnh hưởng xấu đến môi trường. Chính vì vậy đề tài nghiên cứu “ Hiệu quả của than bùn dùng làm phân bón cho các cây trồng trên đất xám Nam Việt Nam” được đặt ra là rất cần thiết.
Mục tiêu của đề tài Mục tiêu tổng quát
Xây dựng cơ sở thực tiễn cho chủ trương bón phân cân đối giữa hữu cơ và vô cơ, giảm phân hóa học, đưa than bùn vào qui trình sản xuất nông nghiệp bền vững, bảo đảm cân bằng sinh thái và vệ sinh an toàn thực phẩm, từng bước tiến đến việc sản xuất nông sản hữu cơ.
Mục tiêu cụ thể
- Đánh giá khả năng thay thế phân chuồng của than bùn đối với lúa và dưa chuột trồng trên đất xám phát triển trên phù sa cổ ở Long An và Thành phố Hồ Chí Minh - Xác định hiệu lực và hiệu quả kinh tế của than bùn đã được xử lý dùng để thay thế một phần phân hóa học đối với lúa, dưa chuột và lạc trồng trên đất xám phát triển trên phù sa cổ ở Long An, Thành phố Hồ Chí Minh và Tây Ninh.
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Đề tài xây dựng cơ sở khoa học cho việc bón phân cân đối giữa hữu cơ và vô cơ để đáp ứng yêu cầu thực tiễn của việc sản xuất và sử dụng phân bón hữu cơ, hữu cơ - khoáng từ than bùn. Các nội dung nghiên cứu mang tính tổng hợp, liên kết một cách khoa học giữa các nghiên cứu trong điều kiện nhà lưới, các thí nghiệm ngoài đồng ruộng và việc xây dựng các mô hình trình diễn trên diện rộng. Kết quả đề tài có thể sớm được ứng dụng trong khuyến cáo sản xuất, sử dụng phân bón hữu cơ từ than bùn cho lúa,
lạc, dưa chuột trên vùng đất xám. Và qua đó, đề tài đóng góp cho khoa học về cơ cấu phân bón giữa hữu cơ - khoáng một cách cụ thể góp phần nâng cao năng suất, hiệu quả kinh tế, bảo vệ môi trường và duy trì độ phì nhiêu cho đất.
Những đóng góp mới của luận án
Than bùn, vật liệu hữu cơ, đã được khuyến cáo sử dụng làm phân bón rộng rãi. Tuy nhiên, than bùn được sử dụng bón thay thế cho phân chuồng truyền thống (phân bò) đến mức độ nào và trong xu thế bón phân hữu cơ – khoáng kết hợp, khi sử dụng than bùn có thể giảm phân khoáng NPK ở tỷ lệ bao nhiêu mà vẫn bảo đảm năng suất cây trồng, cho hiệu quả kinh tế cao và cải thiện chất lượng sản phẩm. Điều này chưa có công trình nào giải đáp. Giải quyết những vấn đề trên một cách có hệ thống - đó là đóng góp mới của luận án. Những đóng góp mới này được thực hiện lần đầu tiên tại Việt Nam trên cơ sở hệ thống các thí nghiệm từ diện hẹp đến diện rộng.
Các kết quả nghiên cứu của luận án là cơ sở khoa học cho việc sản xuất, sử dụng than bùn với liều lượng phù hợp bón thay thế cho phân hữu cơ truyền thống (phân bò) cũng như xác định được tỷ lệ giảm phân hóa học (N, P, K) khi phối hợp với than bùn bón cho lúa, dưa chuột và lạc trồng trên đất xám.
Phạm vi nghiên cứu Cây trồng
Đề tài chỉ nghiên cứu trên các đối tượng cây trồng: cây lạc, cây lúa và cây dưa chuột. Đây là các loại cây trồng ngắn ngày phổ biến và quan trọng trong vùng nghiên cứu, cây lúa đại diện cho nhóm cây lương thực, cây lạc đại diện cho nhóm cây công nghiệp ngắn ngày, cây dưa chuột đại diện cho nhóm cây rau màu.
Đất đai
Đề tài nghiên cứu trên đất xám phù sa cổ có thành phần cơ giới nhẹ, nghèo chất hữu cơ, nghèo dinh dưỡng khoáng. Vùng đất xám thuộc địa bàn các huyện Củ Chi (Tp.HCM), Tràng Bàng (tỉnh Tây Ninh) và Đức Hòa (tỉnh Long An) có thể đại diện cho một trong những vùng đất xám trên phù sa cổ điển hình.
Vật liệu
Than bùn sử dụng trong nghiên cứu này được khai thác ở tỉnh Kiên Giang xử lý bằng công nghệ lên men vi sinh dùng làm phân bón gốc dạng bột bón trực tiếp vào đất cho các cây trồng trong nghiên cứu.
Phân chuồng sử dụng trong nghiên cứu này là phân bò được lấy ở huyện Củ Chi, Thành phố Hồ Chí Minh, sau khi loại bỏ tạp chất và ủ nén nóng trong thời gian 3 tháng cho hoai mục.
Chương 1 TỔNG QUAN
ĐẤT XÁM Định nghĩa
Đất xám là loại đất có thành phần cơ giới nhẹ, tỷ lệ sét ở tầng đất mặt thấp, theo chiều sâu của tầng đất tỷ lệ cát giảm dần trong khi tỷ lệ sét lại tăng lên. Hàm lượng mùn và chất hữu cơ đều thấp. Đất có phản ứng chua, hàm lượng cation trao đổi thấp.
Dung tích hấp thụ của đất thấp <14meq/100g đất và trong sét <24 meq/100g đất [34]. Khả năng phân giải chất hữu cơ mạnh (tỷ lệ C/N từ 8 đến 12). Đất xám có màu xám đặc trưng. Đất xám thường nằm ở các địa hình có độ dốc thoải.
Quá trình hình thành đất xám
Đất xám được hình thành trên mẫu chất thô nghèo và bở rời (phù sa cổ hoặc các đá macma axit), ở những nơi thực vật bị tàn phá nặng nề, trong điều kiện nhiệt độ cao và có lượng mưa lớn tập trung theo mùa làm cho đất bị bào mòn mạnh, đặc biệt là trên địa hình đất dốc thoải quá trình bào mòn xẩy ra trong thời gian kéo dài.
Đất xám ở miền Nam Việt Nam được hình thành bởi quá trình thổ nhưỡng chủ đạo là quá trình rửa trôi (lessivage), xảy ra trong điều kiện nhiệt đới, mưa nhiều. Các kim loại kiềm, kiềm thổ bị lấy ra khỏi phẫu diện đất, môi trường trở nên chua và càng làm tăng độ di động của các hạt sét. Sự di chuyển của sét sẽ theo hướng đi xuống (trực di) và được tập trung ở tầng đất từ 20-80 cm, đã làm cho tầng đất này trở nên giàu sét (hàm lượng gấp 1,8 đến 2 lần so với tầng đất mặt) [47].
Do tầng đất dưới có hàm lượng sét cao làm cho nước bị giữ lại ở tầng đất mặt. Tầng đất mặt bị đọng nước tạo môi trường yếm khí, Fe2O3 bị khử thành FeO di động và bị rửa trôi xuống tầng dưới. Kết quả đất mất Fe, hàm lượng các chất SiO2, Al2O3 chiếm ưu thế, chính vì thế mà đất có màu xám trắng là màu của hai nguyên tố này.
Trong môi trường địa lý phức tạp của vùng nhiệt đới ẩm, quá trình rửa trôi thường chồng lên quá trình hóa đá ong, tích tụ mùn và gley làm cho đất xám phân hóa thành những dạng đất xám khác nhau, bên cạnh đất xám điển hình.
Sự phân bố đất xám
Ở Việt Nam, đất xám là nhóm đất có diện tích lớn nhất. Theo số liệu của Hội Khoa học đất Việt Nam, đất xám có diện tích khoảng 19.970.642 ha, chiếm 60,33% diện tích đất tự nhiên của cả nước. Đất xám được phân bố rộng khắp từ miền núi xuống trung du cho đến rìa đồng bằng [34]. Tập trung chủ yếu ở Đông Nam Bộ, Tây Nguyên, Trung du Bắc Bộ hoặc Bắc Trung Bộ và Nam Trung Bộ. Đất xám thường được phân bố nhiều ở những vùng có địa hình tiếp giáp giữa bán sơn địa với đồng bằng.
Một số đất xám ferralit, đất xám mùn trên núi thường phân bố ở vùng núi, có địa hình chia cắt, dốc nhiều. Đất xám có tầng kết von đá ong thường ở phần cuối dốc và chân đồi. Đất xám mùn ở địa hình thấp vừa. Đất xám đọng mùn gley thường xuất hiện ở địa hình thấp nhất. Các loại đất xám điển hình trên phù sa cổ hoặc granit thường xuất hiện ở địa hình cao.
Ở miền Bắc, đất xám tập trung chủ yếu ở các tỉnh Bắc Giang, Bắc Ninh, Quảng Ninh, Hà Bắc, Hà Tây, Vĩnh Phúc, Thanh Hóa, Nghệ An.
Ở miền Đông Nam Bộ đất xám có diện tích lớn nhất (gần 750.000 ha), chiếm 31,75
% quỹ đất của cả vùng [47]. Trong đó chủ yếu là đất xám trên phù sa cổ xuất hiện tập trung ở Tây Ninh (chiếm 46,19%), Bình Dương, Bình Phước (36,94%) và một số ở phía Bắc Biên Hòa, Đồng Nai. Phần còn lại là đất xám phát triển trên đá granit, phân bố chạy dài đến tỉnh Bình Thuận và Bà Rịa-Vũng Tàu. Đất xám ở Thành phố Hồ Chí Minh tập trung nhiều nhất ở hai huyện Củ Chi và Hóc Môn.
Ở ĐBSCL đất xám có diện tích 112.201ha, chiếm 16,1% quỹ đất của vùng [49], tập trung nhiều nhất ở Long An với diện tích hơn 105.000 ha, còn lại phân bố ở các tỉnh Đồng Tháp, An Giang, Kiên Giang.
Bảng 1.1: Diện tích đất xám ở các tỉnh thuộc Đông Nam Bộ
Tỉnh Diện tích đất xám (ha) (%)
Tây Ninh Sông Bé
343.961 275.054
46,19 36,94
Đồng Nai + BR-VT Tp. HCM
86.300 39.337
11,59 5,28
Đông Nam Bộ 744.652 100,00
Nguồn: Phan Liêu, 1992 Phân loại đất xám
Có nhiều phương pháp phân loại đất xám, tùy thuộc vào quan điểm, thời kỳ lịch sử và mục tiêu khai thác mà có các cách phân loại khác nhau, tuy nhiên hầu hết các phương pháp loại đều dựa trên cơ sở của quá trình hình thành, đặc tính lý - hóa học và địa hình phân bố của đất xám.
Đất xám được phân loại thành đất xám tự hình (automorphic) được tách ra các nhóm phụ căn cứ mẫu chất khác nhau và đất xám thủy hình (hydromorphic) vai trò mẫu chất bị che lấp bởi các điều kiện đặc biệt của vị trí địa hình thấp và vì thế chịu tác động mạnh mẽ của nước. Theo cách phân loại này, cũng có thể chia đất xám ĐNB thành 7 nhóm sau đây [47]:
- Đất xám trên phù sa cổ
- Đất xám trên phù sa cổ có tầng kết von đá ong - Đất xám trên granit
- Đất xám trên granit có tầng kết von đá ong - Đất xám mùn
- Đất xám gley
- Đất xám đọng mùn - gley
Phân loại đất theo FAO/UNESCO (từ năm 1998 được gọi là WRB - World Reference Base) là phương pháp cơ bản, được áp dụng chung cho hầu hết các quốc gia. Phân loại theo WRB đã phản ánh đầy đủ nhất về đặc tính lý - hóa học, quá trình hình thành. Dựa theo phương pháp WRB, Tôn Thất Chiểu và Lê Thái Bạt (2000) [34] đã chia đất xám ACRISOLS Việt Nam thành các nhóm có tên gọi dưới đây:
- Đất xám bạc màu - Haplic Acrisols (ACh), diện tích: 1.791.201 ha
- Đất xám có tầng loang lổ - Plinthic Acrisols (ACp), diện tích: 221.360 ha - Đất xám gley - Gleyic Acrisols (ACg), diện tích: 101.471 ha
- Đất xám feralit - Ferralic Acrisols (ACf), diện tích: 14.789.505 ha - Đất xám mùn trên núi - Humic Acrisols (ACu), diện tích: 3.139.285 ha
Đất xám bạc màu - Haplic Acrisols (ACh)
Đất xám bạc màu chủ yếu phát triển trên phù sa cổ, đá macma axit và cát, phân bố tập trung ở Đông Nam Bộ, Tây Nguyên, Trung du Bắc Bộ. Diện tích 1.791.201 ha, đất xám bạc màu thường xuất hiện ở các địa hình cao, có thành phần cơ giới nhẹ; dung trọng 1,30-1,50 g/cm3; tỉ trọng 2,65-2,70 g/cm3; độ xốp 43-45%; sức chứa ẩm đồng ruộng 27-31%; độ ẩm cây héo 5-7%; nước hữu hiệu 22-24%; độ thấm nước ở lớp đất mặt 68 mm/giờ; ở lớp đất sâu 25 mm/giờ. Phản ứng của đất xám bạc màu từ chua vừa đến rất chua (pHKCl từ 3,0 đến 4,5); nghèo các base trao đổi (Ca2+ + Mg2+ < 2 meq/100g đất); độ no bazơ thấp và dung tích hấp phụ thấp (V<50%); hàm lượng mùn tầng đất mặt từ nghèo đến rất nghèo (0,5-1,0%); khả năng phân giải chất hữu cơ mạnh (C/N < 10); hàm lượng các chất dinh dưỡng tổng số và dễ tiêu đều thấp, các vi lượng rất thấp [34].
Đất xám có tầng loang lổ - Plinthic Acrisols (ACp)
Diện tích 221.360 ha, phân bố tập trung ở Trung Du Bắc Bộ, Đồng Tháp Mười. Đa số diện tích đất xám có tầng loang lổ nằm ở phần cuối dốc, địa hình bằng, thoải hoặc lượn sóng với độ dốc khoảng 8 - 100.
Thành phần khoáng chủ yếu là thạch anh, kaolinit, haluazit, gơtit. Thành phần cơ giới của lớp đất mặt thường nhẹ, xuống sâu ở tầng B tỷ lệ sét tăng đột ngột. Do vậy tầng B có thành phần cơ giới từ nhẹ đến trung bình; dung trọng 1,4 - 1,6; tỉ trọng 2,6 - 2,7; độ xốp trung bình < 40%; sức chứa ẩm cực đại 28-31%, độ ẩm cây héo11- 13%. Phẫu diện đất thường có tầng kết von đá ong ở độ sâu hơn 50 cm. Đất có phản ứng chua vừa đến rất chua (pHKCI = 3,0-4,5); hàm lượng cation kiềm trao đổi thấp (Ca2+ + Mg2+ < 4 meq/100g đất); nghèo mùn (<1%); độ no bazơ và dung tích hấp phụ thấp; nghèo các chất dinh dưỡng tổng số và dễ tiêu.
Đất xám gley - Gleyic Acrisols (ACg)
Diện tích 101.471 ha, có mặt ở Trung Du Bắc Bộ, Tây Nguyên, Đông Nam Bộ và Đồng Tháp Mười, ở địa hình từ bậc thang, đến bằng, hoặc thấp, ít thoát nước (thường ngập nước dài hạn hoặc ngập nước thường xuyên). Đất có thành phần cơ giới từ nhẹ đến trung bình (ở tầng đất mặt có từ 8 – 10% hạt sét, xuống sâu tỷ lệ sét tăng lên gấp 3 lần). Trong phẫu diện đất tầng gley (sét có màu xám xanh ở các mức khác nhau) xuất hiện ngay dưới tầng A hoặc cũng có thể ở sâu hơn. Phản ứng của đất rất chua, nghèo mùn; độ no bazơ thấp (V<50%) và dung tích hấp phụ thấp (<24
meq/100g đất); nghèo các chất dinh dưỡng tổng số và dễ tiêu. Đất xám ở vùng có địa hình thấp thường chứa nước từ các khu vực lân cận nên có thể canh tác lúa nước, hoặc một số nơi lên líp trồng cây ăn quả.
Đất xám feralit - Ferralic Acrisols (ACf)
Diện tích 14.789.505 ha, phân bố ở tất cả các tỉnh Đông Nam Bộ. Đất xám feralit trên đá sét có thành phần cơ giới nhẹ đến trung bình; trong phẫu diện xuất hiện vật liệu chứa nhiều Fe, Al (màu vàng thay đổi chứng tỏ chịu tác động của Ferralit hóa).
Đất nằm ở địa hình chia cắt, dốc nhiều, tầng đất dày, khoáng sét phổ biến là kaolinit, haluazit và gơtit.
Dung trọng đất thấp (0,96-1,26 g/cm3). Tỉ trọng cao (2,73-2,80 g/cm3); độ ẩm cây héo 19-23%; nước hữu hiệu 12-17%. Đất có phản ứng chua (pHKCI = 3,6-4,8); hàm lượng mùn trung bình (1-2%); độ no bazơ thấp thường (V< 50%).
Đất xám mùn trên núi - Humic Acrisols (ACu)
Diện tích: 3.139.285 ha. Phân bố tập trung ở độ cao 700 - 1700 - 1800m so với mặt biển ở địa hình chia cắt, dốc nhiều, tầng đất thường không dày. Loại đất này phát triển trên đá mẹ phiến thạch sét, sa thạch, macma axit, trong điều kiện khí hậu nhiệt đới ẩm vùng núi trung bình với nền nhiệt độ thấp và độ ẩm cao hơn so với vùng đồi và núi thấp dưới 700m.
Đặc điểm cơ bản của đất xám mùn trên núi có hàm lượng chất hữu cơ cao (4-10%) quá trình feralit yếu hẳn, hiếm thấy hiện tượng kết von, đá ong.
Tính chất vật lý của đất xám Thành phần cơ giới
Đất xám có thành phần cơ giới nhẹ (cát – cát pha), hàm lượng cấp hạt cát ở tầng mặt đạt đến 60% nhưng càng xuống sâu thì lượng cát càng giảm, trong khi hàm lượng sét lại tăng.
Nguyên nhân do quá trình hình thành từ đá mẹ, đặc biệt đất xám phù sa cổ phát triển trên đá macma axit, như granit, daxit, liparit,… thì cấp hạt cát lại còn thô và nghèo sét hơn. Đây cũng là lý do làm cho đất xám không giữ được nước và dinh dưỡng, độ no bazơ rất thấp, hàm lượng nguyên tố khoáng đều nghèo.
Đất xám bạc màu phát triển trên phù sa cổ có hàm lượng sét rất thấp chỉ 5 - 7%. Đất xám ở Đông Nam Bộ tỷ lệ sét cao hơn, từ 21,5 đến 27,5% càng xuống sâu tỷ lệ sét
càng tăng. Đất xám gley có thành phần cơ giới từ trung bình đến nặng ở ngay tầng đất mặt [47].
Khả năng giữ nước
Trong khoáng sét của đất xám, kaolinit chiếm vai trò chủ đạo mà kaolinit được cấu tạo từ một phiến oxitsilic và một phiến gipxit. Kích thước của lọai keo này rất nhỏ và lực liên kết giữa các tinh tầng trong keo rất chặt nên khả năng hấp thụ kaolinit thấp làm cho khả năng giữ nước và dinh dưỡng kém. Hơn nữa, quá trình phân giải hữu cơ mạnh, hàm lượng mùn trên đất mặt cũng thấp đã làm cho khả năng giữ nước của đất xám thấp hơn so với các loại đất khác.
Khả năng giữ nước của đất xám còn bị ảnh hưởng bởi số lượng tế khổng trên tầng đất mặt. Ở đất xám khối lượng tế khổng chỉ chiếm từ 25-40% (trong khi độ xốp trung bình của các loại đất từ 55-50%, đất lúa Tây Sông Hậu 60%), do vậy đất xám thường chặt, dí dẽ khi gặp mưa và vì thế cây trồng cũng dễ bị hư hại. Mặt khác đất xám cũng dễ bị mất nước và khô hạn, cây trồng phát triển trên đất xám thường bị thiếu nước, đặc biệt là những năm hạn hán, mưa trễ hay mùa mưa kết thúc sớm. Tính chất hoá học của đất xám
Hệ sinh thái đất xám được coi là khá nhạy cảm, với các đặc trưng chính là độ chua cao, hàm lượng dinh dưỡng và chất hữu cơ thấp.
Độ chua
Độ chua của hầu hết các loại đất xám nằm trong phạm vi từ chua đến rất chua, pHKCl
từ 3,0 đến 5,0; pHH2O từ 3,5 đến 5.
Nguyên nhân gây chua trên đất xám là quá trình rửa trôi các cation diễn ra đồng thời với quá trình khoáng hóa, dưới tác động của nhiệt độ cao và mưa nhiều theo mùa. Sự hoạt động và tiết các axit hữu cơ của vi sinh vật đất và của rễ cây trong đất.
Ngoài ra còn bị ảnh hưởng của sử dụng phân bón vô cơ trong quá trình canh tác, đặc biệt là các loại phân sinh lý chua [69].
Chất khoáng trong đất xám
Chất khoáng bao gồm các nguyên tố đa lượng, trung lượng và vi lượng, những chất này trên đất xám thường nghèo, mất cân đối và giảm dần theo chiều sâu phẫu diện.
Do khoáng sét thống trị trong đất xám là kaolinit có bản chất nghèo kali, nên hàm lượng kali trao đổi – nguồn kali cung cấp cho cây trồng thấp [70]. Hàm lượng kali
tổng số từ 0,03 đến 0,05%, hàm lượng kali trao đổi trong sét từ 0,2 đến 0,4 meq/100g. Trong đất xám hàm lượng chất đạm tổng số chỉ đạt từ 0,03 đến 0,06%, lân tổng số từ 0,02 đến 0,05%, lân dễ tiêu khoảng 3,5 mg/100g, có nơi chỉ có vệt.
Hàm lượng các nguyên tố trung lượng Ca, Mg, S và các nguyên tố vi lượng trong đất xám nhìn chung cũng rất thấp, đặc biệt là nghèo các nguyên tố Zn, Mo và Bo.
Chính vì vậy mà nhu cầu phân bón của cây trồng trên đất xám thường cao hơn nhiều so với các loại đất khác [47].
Dung tích cation trao đổi
Dung tích cation trao đổi (Cation Exchange Capacity, CEC) của đất xám rất thấp, trung bình từ 3,8 đến 8,9 meq/100g đất. CEC trong thành phần sét của đất xám cũng chỉ ở dưới mức 16 meq/100g đất [67]. CEC ở tầng đất 0 – 25 cm của đất xám trên phù sa cổ đạt 8,49 meq/100g, đất xám trên đá granit khoảng 3,8 meq/100g [40].
Chất hữu cơ
Hàm lượng chất hữu cơ trong đất xám thấp và biến động tùy loại đất, trung bình chỉ đạt từ 1 đến 2% ở đất xám tự hình, từ 1,5 đến 4% ở đất xám mùn, và từ 2 đến 10% ở đất xám đọng mùn gley. Cũng như các chất dinh dưỡng khác lượng hữu cơ trong tất cả các loại đất xám thường tập trung trên tầng đất mặt và giảm đột ngột khi xuống tầng dưới [47]. Hàm lượng hữu cơ trong đất thấp cũng làm giảm dung tích hấp phụ của đất. Do vậy cần bổ sung thường xuyên chất hữu cơ cho đất là giải pháp quan trọng làm tăng khả năng giữ nước, chất dinh dưỡng, bù đắp lại quá trình hữu cơ bị rửa trôi.
Tính chất sinh học của đất xám
Chủng loại, số lượng và cường độ hoạt động của vi sinh vật đất liên quan chặt chẽ đến hàm lượng chất hữu cơ (kể cả đã phân hủy và chưa phân hủy). Trong đất xám do hàm lượng mùn và chất hữu cơ thấp, hệ vi sinh vật đất xám thường nghèo nàn về chủng loại và số lượng so với hầu hết các loại đất khác.
Hoạt tính sinh học đất (Soil biological activity) là yếu tố quan trọng để đánh giá về sinh học đất. Để xác định hoạt tính sinh học đất người ta căn cứ 3 chỉ tiêu chính sau đây:
- Hàm lượng tổng số vi sinh vật đất và đặc điểm các khu hệ vi sinh vật đất - Hoạt tính men của vi sinh vật đất
- Cường độ tiết CO2 của vi sinh vật đất (còn gọi là sự hô hấp của đất).
Họat tính sinh học của đất xám ở Việt Nam cho đến nay ít được nghiên cứu, những số liệu đầu tiên đầy đủ nhất về hoạt tính sinh học của loại đất này ở Việt Nam được biết đến qua những nghiên cứu của Nguyễn Thị Thanh Phụng (1977). Theo đó, hoạt động của hệ vi sinh vật trên 4 loại đất (đất xám, đất phù sa, đất đỏ bazan và đất cát biển) cho thấy đất xám có tổng số vi sinh vật thấp nhất, chỉ đạt 562 ngàn CFU/g đất ở tầng đất 0-10 cm; 281 ngàn tế CFU/g đất ở tầng 10-20cm. Trong khi đất cát ven biển cũng nghèo chất hữu cơ, thậm chí hơn cả đất xám, nhưng lại có số lượng vi sinh vật cao hơn, đạt trị số tương ứng là 972 và 1053 ngàn CFU/g đất. Trong các loại vi sinh vật trên đất xám thì vi khuẩn chiếm ưu thế, theo sau là xạ khuẩn và nấm có số lượng ít nhất [61].
Về cường độ hoạt động của vi sinh vật, cũng theo tác giả, hoạt tính của ba loại men catalaza, ureaza, invertaza (sản sinh từ vi sinh vật đất) trong đất xám là thấp nhất, thấp hơn hàng chục lần so với đất phù sa sông Hồng và đất đỏ Bazan.
Ngoài ra hàm lượng CO2 do vi sinh vật đất tiết ra trong đất xám cũng thấp nhất.
Như vậy có thể thấy rằng hoạt tính sinh học của đất xám là thấp nhất, thậm chí còn thấp hơn cả đất cát ven biển.
Nghiên cứu khai thác và sử dụng đất xám
Từ những nghiên cứu về đặc tính cơ bản của đất xám, hướng nghiên cứu khai thác và sử dụng đất xám cũng được chú trọng, với mục tiêu duy trì tăng năng suất, chất lượng cây trồng và cải thiện độ phì của đất theo hướng bền vững.
Tuy nhiên trong quá trình khai thác và sử dụng quỹ đất xám hiện nay đang nổi lên một số vấn đề cần giải quyết cấp bách, đó là quá trình canh tác lâu đời cùng với tốc độ xói mòn lớn. Hàng năm đã lấy từ đất một lượng dinh dưỡng khổng lồ, trong khi lượng dinh dưỡng bù lại cho đất vừa ít vừa mất cân đối làm cho đất ngày càng bị bóc lột kiệt quệ. Mặt khác, do tập quán nông dân chỉ sử dụng phân đạm để đáp ứng nhu cầu của giống mới, để có năng suất cao lại càng làm gia tăng sự thiếu hụt lân và đặc biệt kali trên đất xám [69].
Trên đất xám phù sa cổ, tuy hàm lượng dinh dưỡng thấp, nhưng do có địa hình bằng phẳng, nên phù hợp cho việc trồng trọt nhiều loại cây trồng. Các cây công nghiệp dài ngày, cây ăn quả trồng trên loại đất này ở vào thời kỳ kiến thiết cơ bản nên trồng
xen với cây họ đậu vào khoảng trống, sau khi thu họach cày vùi thân lá đậu vào đất vừa có tác dụng chống xói mòn, vừa có thể bổ sung dinh dưỡng và hữu cơ cho đất.
Ở vùng đất xám có bậc thềm thấp, chứa nhiều nước, từ lâu người ta thường bố trí trồng lúa để tăng sản lượng lương thực, trên những vùng cao hơn thường luân canh lúa – màu vừa tăng sản lượng nông sản vừa cải thiện lý – hóa tính của đất. Còn trên đất xám gley hoặc gley đọng mùn được khuyến cáo canh tác được 2 vụ lúa/năm.
Vùng đất xám phụ thuộc nước trời thì bố trí trồng cao su, điều và các loại cây ăn quả lâu năm, kết hợp với các cây họ đậu trồng xen phủ đất và cây chắn gió là hướng khai thác có hiệu quả kinh tế cao và bền vững hiện nay.
Kỹ thuật canh tác đặc biệt là bón phân trên đất xám cũng được nhiều nhà khoa học quan tâm. Do đất xám nghèo dinh dưỡng và hữu cơ nên hiệu quả sử dụng phân bón trên đất xám thể hiện rõ rệt hơn so với bất cứ loại đất trồng trọt nào và đối với tất cả các loại cây trồng.
THAN BÙN Định nghĩa
Than bùn là sản phẩm phân hủy xác bã hữu cơ động, thực vật, dưới sự tác động tích cực của vi sinh vật trong điều kiện yếm khí, tích tụ trong đất lâu dài [134]. Tùy mức độ phân hủy của xác bã hữu cơ mà hình thành nên nhiều loại than bùn có thành phần và đặc tính khác nhau. Than bùn thường có màu nâu đen đến đen, xuất hiện từng lớp mỏng khoảng vài chục cm đến vài mét dưới lòng đất.
Phần lớn than bùn nhiệt đới đều có tuổi nhỏ hơn 10.000 năm, than bùn ven biển ở các nước Đông Nam Á đều có tuổi dưới 6000 năm, than bùn ở ĐBSCL tại mỏ U Minh có tuổi khoảng 900 năm và than bùn Lũng Lớn (Kiên Giang) có tuổi khoảng 2.605 năm [56].
Nguồn gốc và quá trình hình thành than bùn
Từ những năm đầu thế kỷ 19, Xotso (1804) và Xiragen (1828) đã cho rằng than bùn là quá trình phân hủy do các phản ứng oxy hóa đơn thuần hợp chất hữu cơ mà thành.
Năm 1920, khi Xraynơ và Xorơ sử dụng các dung môi hữu cơ chiết xuất được 40 hợp chất hữu cơ chứa đạm, lân từ than bùn. Hiện nay với nhiều nghiên cứu, các nhà khoa học đã có chung một quan điểm rằng than bùn là sản phẩm phân hủy của xác bã hữu cơ động, thực vật do quá trình lên men yếm khí của vi sinh vật mà tạo thành.
Khác với các đơn vị trầm tích khác, than bùn không trải qua giai đoạn xâm thực, vận tải và trầm tích. Than bùn chỉ tích tụ ở nơi nào thực vật đang phát triển, tuy nhiên thảm thực vật trên mặt không phản ánh thảm thực vật bên dưới của mỏ than.
Than bùn được hình thành với một số điều kiện đặc biệt sau:
Nước và mực nước ngập là điều kiện chính tạo than bùn. Mực nước biển luôn phải ngập trên bề mặt của than bùn, nhưng lại không được ngập sâu quá, để vừa cho thực vật trên mặt đất có thể phát triển, vừa để duy trì một số lượng vi sinh vật tồn tại và tạo dòng chảy chậm cho các vi khuẩn không bị cuốn trôi. Ngoài ra sự bảo tồn của mỏ than bùn cũng cần có nước để tạo môi trường yếm khí. Mực nước trên các mỏ than bùn ngập sâu không vượt quá 3m để có thể phù hợp với hầu hết các loại thực vật thân thảo và thân mộc sống trên bề mặt mỏ than [56]. Hơn nữa sự tăng trưởng của loại thực vật này luôn đi kèm với sự dâng cao của mặt nước biển, nếu nước dâng cao quá, than bùn sẽ bị chìm ngập sâu, cây chết và sự phát triển của mỏ than bùn cũng kết thúc. Ngược lại nếu mực nước quá thấp, làm không khí tiếp xúc với lớp hữu cơ đang bị phân hủy, kìm hãm vi khuẩn phát triển và hoạt động tạo than bùn. Thực tế trong những năm 2006-2007 do mực nước quá thấp, kết hợp hiện tượng cháy rừng đã làm phá hủy nhiều diện tích than bùn tại U Minh.
Các vỉa than bùn hiện nay ở ĐBSCL được tạo thành và phân bố ở các dạng địa mạo sau đây.
- Trũng giữa giồng.
- Các dòng sông cổ.
- Các đầm lầy ven biển.
Than bùn ở đây được tạo thành chủ yếu do sự phân hóa của vi sinh vật trên lau sậy và các thực vật nhỏ. Khi xác thực vật còn non, nhiều đạm, vách tế bào mỏng, mức độ hóa gỗ thấp thì sự phân giải nhanh, than bùn được hình thành và tích lũy nhanh.
Ngược lại, cây già thì sự phân giải chậm, hình thành than bùn chậm. Nếu tỷ lệ C/N <
25 thì chất hữu cơ phân giải nhanh, sinh nhiều CO2 và NH3. Nếu C/N > 25 thì lúc đầu quá trình phân giải chỉ sản sinh ra CO2, không có sự tích lũy N vô cơ. Thành phần thực vật khác nhau thì quá trình vô cơ hóa hay mùn hóa cũng khác nhau. Các yếu tố ngoại cảnh, đặc biệt là nhiệt độ và ẩm độ, cũng ảnh hưởng rất rõ rệt đến quá trình hình thành than bùn [7].
Phân loại than bùn
Phân loại theo nguồn gốc
Dựa vào nguồn gốc hình thành, người ta chia than bùn ra thành 2 loại đó là than bùn gốc thực vật bậc cao và than bùn gốc thực vật bậc thấp. Than bùn gốc thực vật bậc cao còn gọi là than bùn dòng thượng đẳng, than bùn gốc thực vật bậc thấp còn gọi là than bùn dòng hạ đẳng. Than bùn dòng thượng đẳng có xác thực vật bậc thấp chiếm không quá 5% khối lượng hữu cơ của than bùn. Còn than bùn dòng hạ đẳng có xác thực vật bậc thấp chiếm trên 95% khối lượng hữu cơ của than bùn.
Phân loại theo nhiệt cháy
Nhiệt lượng tỏa ra nhiều hay ít khi than bùn cháy thể hiện hàm lượng chất hữu cơ có trong than bùn nhiều hay ít, than bùn có hàm lượng chất hữu cơ càng cao thì khi cháy sẽ tỏa ra nhiệt lượng nhiều, vì thế người ta dựa vào nhiệt cháy để phân loại than bùn.
Phân loại theo độ tro
Độ tro sau khi cháy cũng là một yếu tố cho biết hàm lượng chất hữu cơ trong than bùn. Than bùn có hàm lượng chất hữu cơ cao thì khi cháy có độ tro ít, vì vậy người ta dựa trên độ tro để phân loại than bùn.
Phân loại theo mức độ phân hủy
Mức độ phân hủy than bùn đặc trưng cho mức độ chuyển hóa các chất hữu cơ trong xác thực vật để tạo than bùn; bảng 1.2 cho thấy các loại than bùn ở các bậc 1,2,3 khác nhau về mức độ phân hủy.
Bảng 1.2: Phân loại than bùn dựa theo mức độ phân hủy
Dòng than Loại than bùn Mức độ phân hủy (%) Than bùn dòng hạ đẳng
1 1 – 15
2 16 – 34
3 > 35
Than bùn dòng thượng đẳng
1 1 – 20
2 21 – 34
3 > 35
Nguồn: Trần Mạnh Trí, 1991
Sự phân bố của than bùn Trên thế giới
Trên thế giới, tổng diện tích đất có chứa than bùn vào khoảng 400 – 500 triệu ha, ước tính bằng 1,5 % diện tích bề mặt quả đất, với trữ lượng khoảng 400 – 800 tỷ tấn. Khu vực có diện tích than bùn lớn nhất thuộc các nước Liên Xô cũ chiếm tới 60%. Theo sau là Phần Lan chiếm 12 %, Canada 9% và Mỹ 5% [19]. Ước tính diện tích mỏ than bùn có độ dầy >0,5 m bao phủ khoảng 4% diện tích toàn châu Âu.
Ở Phần Lan, với diện tích các mỏ than bùn khoảng 10 triệu hecta. Ở Thụy Điển, diện tích đất chứa than bùn chiếm hơn 10% diện tích đất tự nhiên.
Ở Đức, diện tích các mỏ than bùn là 8700 km2, than bùn ở đây được coi như là yếu tố bảo vệ môi trường.
Ở Ailen, diện tích mỏ than bùn khoảng 900 ngàn ha, chiếm khoảng 17% diện tích tự nhiên, trữ lượng khoảng 5,8 tỷ tấn.
Tại Cộng Hòa Séc và Slovakia, diện tích than bùn là 26 ngàn ha. Ở Trung Quốc, diện tích than bùn khoảng 2,3 triệu ha, với trữ lượng gần 1,7 tỷ tấn. Than bùn được sử dụng rộng rãi trong nông nghiệp. Các mỏ than bùn tập trung ở vùng Đông Bắc có độ tuổi trên 10.000 năm, có hàm lượng hữu cơ cao, giàu N, P.
Ở Indonesia, diện tích đất có chứa than bùn là 27 triệu ha, chiếm 12% toàn lãnh thổ.
Ở Việt Nam
Ở nước ta than bùn được phân bố rộng rãi ở hầu hết các tỉnh từ miền núi đến đồng bằng. Theo Tổng cục Địa chất (1986) trữ lượng than bùn ở nước ta khoảng 7 tỷ m3, nằm rải rác khắp cả nước. Hiện nay vẫn còn nhiều mỏ than bùn chưa được phát hiện hoặc chưa được khai thác. Các tỉnh phía Nam, than bùn tập trung nhiều ở các tỉnh thuộc khu vực ĐBSCL, tuy nhiên, đa số các mỏ than bùn được khảo sát chỉ có biểu hiện khoáng sản hoặc khoáng sàng nhỏ (mỏ nhỏ) với trữ lượng từ vài chục ngàn, vài trăm ngàn tấn đến vài triệu tấn, chỉ riêng hai điểm U Minh Thượng, tỉnh Kiên Giang và U Minh Hạ, tỉnh Cà Mau có trữ lượng lên tới hàng chục triệu tấn được xếp loại là khoáng sàng lớn (mỏ lớn). Than bùn ở Cà Mau tập trung ở U Minh Hạ, huyện Trần Văn Thời. Mỏ than bùn phân bố theo dạng hình quả xoan, độ dày từ 0,5 đến 2,5 m, trung bình 1,2 m, với trữ lượng khoảng 14 triệu tấn.
Kiên Giang là nơi có nhiều mỏ than bùn và có trữ lượng than bùn lớn nhất khu vực phía Nam. Tập trung ở Hà Tiên, Hòn Đất và Vĩnh Thuận. Đặc biệt mỏ U Minh
Thượng, Vĩnh Thuận diện tích đất có chứa than bùn là 124 km2, chiều dày mỏ thay đổi từ 0,3 đến 3,5 m, với trữ lượng lên đến trên 15 triệu tấn. Ngoài ra, các mỏ than bùn khác của Kiên Giang như mỏ Hà Tiên khoảng 15 triệu tấn, Hòn Đất khoảng 14 triệu tấn. Tổng trữ lượng than bùn ở Kiên Giang khoảng trên 40 triệu tấn. Có hai loại là than bùn đầm lầy mặn và than bùn đầm lầy ngọt.Than bùn đầm lầy-mặn (hay than bùn pyrit) có thường có màu xám nâu, đen, diện tích phân bố rộng từ 2 đến 30 km2; chiều dày than bùn trung bình là 1,5 mét; chiều dày lớp phủ trung bình 0,7 mét.
Chiều dày than bùn tương đối ổn định, mức độ phân huỷ khá. Than bùn đầm lầy ngọt (dạng lòng sông cổ hay Lung) có diện tích phân bố trên mặt như một lòng sông, uốn lượn quanh co với bế ngang hẹp, từ 10 mét đến 200 mét, chiều dài thường phân bố khá liên tục theo lòng sông uốn khúc, từ 26,5 kilomet (Dương Hoà) đến 53,4 kilomet (Mốp Văn Tây). Về chất lượng, than bùn ở các mỏ đầm lầy-mặn đạt trung bình đến khá. Than bùn đầm lầy - ngọt tỏ ra có ưu thế hơn về chất lượng so với than bùn đầm lầy mặn. Kết quả này cũng phù hợp với những kết quả nghiên cứu trước đây của các tác giả Võ Đình Ngộ, Đoàn Sinh Huy, Nguyễn Siêu Nhân. than bùn Kiên Giang có hàm lượng chất hữu cơ (OM) hầu hết các mẫu phân tích > 50%, hàm lượng N từ 0,6 đến 1,3%, K2O trung bình khoang 0,7%. Như vậy, chất lượng than bùn tại Kiên Giang có hàm lượng chât hữu cơ, các chất dinh dưỡng như đạm, kali cao và ổn định hơn một số mỏ than bùn ở các địa phương khác nên rất phù hợp để làm nguyên liệu sản xuất các loại phân bón hữu cơ sinh học, hữu cơ vi sinh, hữu cơ khoáng phục vụ cho sản xuất nông nghiệp.
Tính chất vật lý và thành phần hóa học của than bùn Tính chất vật lý
Than bùn có màu nâu đen đến đen, nhẹ, xốp. Màu sắc than bùn phụ thuộc vào thành phần cấu tạo, tuổi của than và điều kiện môi trường trong quá trình hình thành [55].
Than bùn phân hủy càng cao, càng sẫm màu và càng xốp. Tỷ trọng của than bùn thay đổi theo cấu trúc, bản chất của thực vật ban đầu và mức độ phân hủy. Than bùn càng chứa nhiều khoáng chất thì tỷ trọng càng tăng. Hầu hết các mẫu phân tích than bùn ở Việt Nam có tỷ trọng lớn hơn 1. Tương tự, dung trọng của than bùn cũng phụ thuộc vào nhiều yếu tố, tùy thuộc vào mức độ phân hủy và độ sâu của mỏ than bùn, than bùn khu vực phía Nam của nước ta có dung trọng khoảng 600 Kg/m3 [93].
Thành phần hóa học của than bùn
Thành phần các nguyên tố trong than bùn thay đổi tùy theo loại than bùn, mức độ phân hủy và độ sâu của mỏ than bùn. Các mẫu phân tích than bùn cho thấy, có ba nguyên tố là C, H, O chiếm tỷ lệ lớn nhất. Phần còn lại là N, P, K, S, Zn, Ca, Mg, Mn, Al, Fe có tỷ lệ rất nhỏ. Trong các nguyên tố tạo than, cac /bon là thành phần chủ yếu. Hàm lượng cac/bon tỷ lệ nghịch với hàm lượng oxy, hydro và tỷ lệ nghịch với tuổi của mỏ than.
Bảng 1.3: Thành phần hóa học của các loại than bùn đầm lầy ở Kiên Giang Chất Đơn vị tính Đầm lầy nước mặn Đầm lầy nước ngọt
Lưu huỳnh (S) % 4,35 3,81
N % 0,43 0,97
P2O5 ppm 1256 1210
K2O ppm 4554 2139
CHC % 43,8 52
Axit humic % 15,96 21,96
Nguồn: Võ Đình Ngộ, 1997
Hợp chất hữu cơ than bùn
Hợp chất hữu cơ than bùn khá đa dạng bao gồm các hợp chất hữu cơ đã phân hủy hoàn toàn, các chất bán phân hủy và các sản phẩm trung gian của quá trình phân hủy. Các hợp chất hữu cơ trong than bùn được phân tích theo phương pháp amoniac bao gồm axit humic, axit fulvic và bitum, trong đó axit humic và axit fulvic là những chất hữu cơ hữu dụng cho cây trồng.
Axit humic Định nghĩa:
Axit humic là hợp chất có màu nâu đen, gốc polyphenol, tan trong kiềm nhưng không tan trong axit [91]. Axit humic chứa nhiều các nguyên tố đa vi lượng như N, P, Ca, Mg, Cu, Mn, Mo, Co, Ti, v.v [134].
Axit humic có cấu trúc vô định hình, có độ xốp cao, độ dính, độ rời phụ thuộc vào quá trình phân hủy, tuổi của than bùn, điều kiện môi trường và thực vật ban đầu.
Thành phần hóa học của axit humic
Các nghiên cứu đã cho thấy phần lõi của axit humic là những sản phẩm có gốc phenolpolyme được sinh ra do quá trình oxy hóa phenol, polyphenol từ lignin và được vi sinh tổng hợp từ các carbohydrat hoặc các quá trình oxy hóa tạo thành. Axit humic bao gồm nhiều nhóm chức khác nhau như carboxyl, aliphatic, aromatic hydroxyl, carboxyl và nhóm amide.
Cấu trúc của axit humic
Nguồn:www.peatsociety.fi/news
Vai trò của axit humic trong trồng trọt
Sự kết hợp của các nguyên tố khoáng với axit humic tạo nên các phức hợp hữu cơ (complex), có khả năng giữ các chất dinh dưỡng, nước và biến đổi thành chất hữu dụng cho cây trồng. Phức hữu cơ còn làm giảm độc tố từ các kim loại nặng cadmium, kẽm, đồng, sắt, hạn chế môi trường bất lợi cho cây sinh trưởng [106].
Ngoài ra khi kết hợp với các cation kim loại là các nguyên tố vi lượng, humic có thể bảo vệ các nguyên tố này khỏi các phản ứng kết tủa hay bị rửa trôi [67]. Tốc độ của phản ứng tạo phức hợp hữu cơ, phụ thuộc vào trọng lượng phân tử, hóa trị của kim loại và điều kiện môi trường. Mối tương quan của quá trình tạo phức giữa humic với các kim loại có trọng lượng phân tử nhỏ gấp 2-6 lần kim loại có trọng lượng phân tử lớn, ion kim loại có hóa trị 2, tạo phức gấp 3-4 lần ion kim loại hóa trị 3 [89]. Phức hợp tạo bởi humic với ion kim loại kiềm (hóa trị 1) và amôn đều tan tốt trong nước giúp cho cây hấp thụ dễ dàng. Phức hợp tạo với ion kim loại kiềm thổ (hóa trị 2), như humat canxi, thường không tan trong nước tạo kết cấu bền, hạn chế rửa trôi. Phức tạo bởi humic với kim loại hóa trị 3 (Fe3+, Al3+) tạo thành các “chelat”
