Thạc Sĩ Ảnh hưởng của phân hữu cơ chế biến tới một số đặc tính đất và năng suất cây ngắn ngày trên đất xám m

Luận tiến sỹ năm 2014
Ảnh hưởng của phân hữu cơ chế biến tới một số đặc tính đất và năng suất cây ngắn ngày trên đất xám miền Đông Nam Bộ
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN . i
LỜI CẢM ƠN ii
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN ÁN iv
DANH MỤC CÁC BẢNG v
DANH MỤC CÁC HÌNH . viii
MỤC LỤC . ix
TÓM TẮT LUẬN ÁN xv
ABSTRACT xix
MỞ ĐẦU 1
1. Tính cấp thiết của đề tài 1
2. Mục tiêu nghiên cứu 3
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu . 3
4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án . 3
5. Những điểm mới của luận án 3
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU . 5
1.1 Một số đặc điểm cơ bản của đất xám trên thế giới và đất xám Việt Nam 5
1.1.1 Đất xám trên thế giới 5
1.1.1.1 Diện tích và phân bố 5
1.1.1.2. Một số đặc điểm chung của nhóm đất xám trên thế giới. 5
1.1.2 Đất xám ở Việt Nam 6
1.1.2.1 Diện tích và phân bố . 6
1.1.2.2 Phân loại đất xám Việt Nam . 6
1.1.2.3 Đặc điểm, tính chất của các đơn vị đất xám ở Việt Nam 7
1.1.2.4 Khai thác và sử dụng đất xám Việt Nam 7
1.1.3 Đất xám Đông Nam Bộ 8
1.1.3.1 Sơ lược đặc điểm tự nhiên vùng Đông Nam Bộ . 8
1.1.3.2 Thời tiết, khí hậu . 9
1.1.3.3 Một số đặc tính cơ bản của đất xám Đông Nam Bộ 10
1.2 Thành phần và đặc điểm chất hữu cơ trong đất 14
1.2.1 Những nghiên cứu ở nước ngoài 14
1.2.2 Những nghiên cứu trong nước 17
1.2.3 Ảnh hưởng của một số yếu tố đến quá trình hình thành chất hữu cơ đất 20
1.3 Quá trình chuyển hóa chất hữu cơ khi bón vào đất . 23
1.3.1 Quá trình khoáng hóa (Mineralization Process) 23
1.3.2 Quá trình mùn hóa (Humusification process) 24
1.4 Phân hữu cơ và vai trò của chúng trong sản xuất nông nghiệp . 25
1.4.1 Sơ lược lịch sử ứng dụng phân hữu cơ trong nông nghiệp . 25
1.4.2 Hiện trạng sử dụng phân hữu cơ trong nước và thế giới 27
1.4.3 Các loại phân hữu cơ chủ yếu sử dụng trong sản xuất nông nghiệp 29
1.4.3.1 Phân hữu cơ truyền thống (phân hữu cơ nhà nông) . 29
1.4.3.2 Phân hữu cơ chế biến (Phân hữu cơ chế biến công nghiệp) . 30
1.4.4 Vai trò của phân hữu cơ trong việc duy trì và cải thiện độ phì nhiêu
đất 31
1.4.4.1 Ảnh hưởng của phân hữu cơ đối với một số chỉ tiêu vật lý đất 32
1.4.4.2 Ảnh hưởng của phân hữu cơ đối với một số chỉ tiêu hoá học đất 34
1.4.4.3 Vai trò của phân hữu cơ đối với hoạt động của VSV đất . 37
1.4.5 Vai trò của phân hữu cơ trong việc nâng cao năng suất cây trồng và
hiệu suất sử dụng phân bón 37
1.4.5.1 Ảnh hưởng của phân hữu cơ tới năng suất lúa . 37
1.4.5.2 Ảnh hưởng của phân hữu cơ tới năng suất rau 38
1. 4.5.3 Ảnh hưởng của phân hữu cơ tới năng suất thuốc lá 38
1.4.5.4 Ảnh hưởng của phân hữu cơ tới năng suất ngô . 38
1.4.5.5 Ảnh hưởng của phân hữu cơ đến năng suất lạc 39
1.4.5.6 Ảnh hưởng của phân hữu cơ tới năng suất sắn và cây họ đậu
trồng xen 39
CHƯƠNG 2. NỘI DUNG – VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 41
2. 1 Nội dung nghiên cứu 41
2.2 Vật liệu nghiên cứu . 41
2.2.1 Đất nghiên cứu 41
2.2.2 Các loại phân hữu cơ nghiên cứu 41
2.2.3 Cây trồng nghiên cứu 41
2.3 Địa điểm nghiên cứu . 44
2.4 Thời gian nghiên cứu 45
2.5 Phương pháp và trình tự nghiên cứu . 45
2.5.1 Phương pháp nghiên cứu các thí nghiệm trong phòng 45
2.5.1.1 Phương pháp bố trí thí nghiệm . 45
2.5.1.2 Trình tự tiến hành ủ đất với phân hữu cơ . 45
2.5.1.3 Phương pháp nghiên cứu ảnh hưởng của phân hữu cơ chế biến
tới khả năng hấp thu một số nguyên tố dinh dưỡng 45
2.5.1.4 Phương pháp nghiên cứu ảnh hưởng của phân hữu cơ chế biến
tới một số chỉ tiêu độ phì của đất xám 46
2.5.2 Phương pháp nghiên cứu các thí nghiệm trong nhà lưới 47
2.5.3 Phương pháp nghiên cứu các thí nghiệm ngoài đồng ruộng 48
2.5.3.1. Đất và địa điểm nghiên cứu. 48
2.5.3.2 Công thức, yếu tố thí nghiệm . 48
2.5.3.3 Phương pháp bón phân, bố trí thí nghiệm 49
2.5.3.4 Các chỉ tiêu theo dõi . 50
2.5.4 Phương pháp phân tích đất, phân bón và cây trồng nghiên cứu . 50
2.5.4.1 Phân tích phân bón 50
2.5.4.2 Phân tích cây trồng 51
2.5.4.3 Phân tích đất 52
2.5.4.4 Phương pháp phân tích vi sinh vật trong đất, phân bón . 55
2.6 Phương pháp thống kê và xử lý số liệu 56
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ - THẢO LUẬN 57
3.1 Nghiên cứu ảnh hưởng của phân hữu cơ chế biến tới khả năng hấp thu
một số nguyên tố dinh dưỡng trên đất xám ĐNB . 57
3.1.1 Khả năng hấp thu N-NH4+ của đất khi bón phân hữu cơ chế biến 58
3.1.2 Khả năng hấp thu P của đất khi được bón phân hữu cơ chế biến . 59
3.1.3 Khả năng hấp thu K của đất khi bón phân hữu cơ . 61
3.1.4 Mối quan hệ giữa khả năng hấp thu dinh dưỡng (N,P,K) và một số
tính chất hóa học của đất xám 63
3.1.4.1 Mối quan hệ giữa một số tính chất đất với khả năng hấp thu
N-NH4+ . 63
3.1.4.2 Mối quan hệ giữa một số tính chất đất với khả năng hấp thu
lân (P) 65
3.1.4.3 Mối quan hệ giữa một số tính chất đất với khả năng hấp thu
kali (K) 66
3.2 Ảnh hưởng của phân hữu cơ chế biến tới một số chỉ tiêu độ phì của
đất xám Đông Nam Bộ 69
3.2.1 Ảnh hưởng đến một số tính chất vật lý đất . 69
3.2.2 Ảnh hưởng đến một số tính chất hóa học của đất 71
3.2.2.1 Ảnh hưởng đến pH của đất . 71
3.2.2.2 Ảnh hưởng đến hàm lượng và thành phần chất hữu cơ trong đất . 72
3.2.2.3 Ảnh hưởng đến dung tích hấp thu cation (CEC) của đất 77
3.2.3 Ảnh hưởng đến mật độ vi sinh vật có ích (VSV) trong đất . 78
3.3 Nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ bón phối hợp giữa các liều lượng phân
hữu cơ và phân đạm tới khả năng cung cấp dinh dưỡng cho cây ngô trên
đất xám Đông Nam Bộ 79
3.3.1 Nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ bón phối hợp giữa liều lượng phân
hữu cơ chế biến và phân đạm tới khối lượng thân lá ngô 79
3.3.2 Nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ bón phối hợp giữa liều lượng phân
hữu cơ chế biến và phân đạm tới hàm lượng đạm trong cây và tổng
lượng đạm cây hút 81
3.3.2.1 Ảnh hưởng đến hàm lượng đạm trong cây . 81
3.3.2.2 Ảnh hưởng đến tổng lượng đạm cây hút 82
3.3.3 Ảnh hưởng của tỷ lệ bón phối hợp giữa liều lượng phân hữu cơ chế biến
và phân đạm tới hàm lượng lân trong cây và tổng lượng lân cây hút 84
3.3.3.1 Ảnh hưởng đến hàm lượng lân trong cây (%P) 84
3.3.3.2 Ảnh hưởng đến tổng lượng lân cây hút (mg P/chậu) 85
3.3.4 Ảnh hưởng của tỷ lệ bón phối hợp giữa liều lượng phân hữu cơ chế biến
và phân đạm tới hàm lượng kali trong cây và tổng lượng kali cây hút 85
3.3.4.1 Ảnh hưởng đến hàm lượng kali trong cây (%K) 86
3.3.4.2 Ảnh hưởng tới tổng lượng kali cây hút (g K/chậu) 86
3.4 Ảnh hưởng của phân hữu cơ chế biến và tỷ lệ bón phối hợp giữa phân
hữu cơ và phân khoáng đến năng suất một số cây ngắn ngày trên đất
xám ĐNB . 88
3.4.1 Ảnh hưởng của phân hữu cơ chế biến trên một số loại rau ăn lá . 88
3.4.2 Ảnh hưởng của việc bón phối hợp giữa phân hữu cơ chế biến và phân
khoáng trên cây lạc . 92
3.4.2.1 Hiệu lực nông học của liều lượng và dạng loại phân hữu cơ chế
biến đối với năng suất lạc trên đất xám Trảng Bàng, Tây Ninh 92
3.4.2.2 Ảnh hưởng của tỷ lệ bón phối hợp giữa phân hữu cơ vi sinh và
phân khoáng tới năng suất lạc trên đất xám Trảng Bàng, Tây Ninh 94
3.4.2.3 Ảnh hưởng của tỷ lệ bón phối hợp giữa phân hữu cơ khoáng và
phân khoáng tới năng suất lạc trên đất xám Trảng Bàng,Tây Ninh . 96
3.4.2.4 Tính toán lượng phân khoáng có thể được thay thế, khi sử dụng
các liều lượng phân hữu cơ chế biến khác nhau, đối với cây lạc
trên đất xám Trảng Bàng, Tây Ninh 98
3.4.2.5 Hiệu quả kinh tế khi sử dụng các loại phân bón hữu cơ chế biến
cho cây lạc trên đất xám Trảng Bàng, Tây Ninh . 100
3.4.3 Ảnh hưởng của việc bón phối hợp giữa phân hữu cơ chế biến và
phân khoáng trên cây ngô 103
3.4.3.1 Hiệu lực nông học của liều lượng và dạng loại phân hữu cơ chế
biến đối với năng suất ngô trên đất xám Trảng Bàng, Tây Ninh . 103
3.4.3.2 Ảnh hưởng của tỷ lệ bón phối hợp giữa phân hữu cơ vi sinh và
phân khoáng tới năng suất ngô trên đất xám Trảng Bàng,
Tây Ninh 105
3.4.3.3 Ảnh hưởng của tỷ lệ bón phối hợp giữa phân hữu cơ khoáng và
phân khoáng tới năng suất ngô trên đất xám Trảng Bàng,
Tây Ninh 108
3.4.3.4 Tính toán lượng phân khoáng có thể được thay thế, khi sử dụng
các liều lượng phân hữu cơ chế biến khác nhau, đối với cây ngô
trên đất xám Trảng Bàng, Tây Ninh 110
3.4.3.5 Hiệu quả kinh tế khi sử dụng các loại phân bón hữu cơ chế biến
cho cây ngô trên đất xám Trảng Bàng, Tây Ninh 111
KẾT LUẬN – ĐỀ NGHỊ . 115
KẾT LUẬN 115
ĐỀ NGHỊ 117
DANH MỤC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CÓ LIÊN QUAN ĐẾN
LUẬN ÁN . 118
TÀI LIỆU THAM KHẢO . 119
TÀI LIỆU TIẾNG VIỆT . 119
TÀI LIỆU TIẾNG ANH . 128
PHẦN PHỤ LỤC 133

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Ở nước ta, đất xám (Acrisols) là nhóm đất có diện tích 19.970.642 ha [32], [33 , được phân bố rộng khắp ở các vùng trung du, miền núi và rìa đồng bằng. Đây là nhóm đất được xếp vào loại đất nghèo dinh dưỡng, nhưng có nhiều đặc tính thuận lợi cho việc trồng trọt nếu biết sử dụng đúng. Trên thực tế loại đất này cũng có một vị trí rất quan trọng trong nền nông nghiệp nước nhà.
Vùng Đông Nam Bộ (ĐNB), bao gồm các tỉnh Bình Phước, Bình Dương, Tây Ninh, Đồng Nai, Bà Rịa-Vũng Tàu và thành phố Hồ Chí Minh, có diện tích tự nhiên hơn 2,3 triệu ha. Nằm trong vùng kinh tế trọng điểm phía Nam với những thuận lợi cơ bản về khí hậu thời tiết, địa hình bằng phẳng, giao thông phát triển, nguồn lao động đồi dào, ĐNB được đánh giá là vùng có điều kiện sinh thái nông nghiệp thuận lợi bậc nhất trong cả nước. Với diện tích đất nông nghiệp gần 1,8 triệu ha, trong đó nhóm đất xám (Acrisols) chiếm trên 30%, là một trong hai nhóm đất sản xuất nông nghiệp chủ yếu của vùng. Đất xám ĐNB phân bố trên địa hình khá bằng phẳng ở tất cả các tỉnh ĐNB, với những đặc điểm cơ bản là tầng đất dày, dễ thoát nước, dễ cơ giới hóa nhưng thành phần cơ giới thô, nhẹ, nghèo dinh dưỡng, CEC thấp nên dễ bị rửa trôi, xói mòn.
Hệ thống canh tác trên đất xám ĐNB đã được định hình với nhiều cơ cấu cây trồng đạt hiệu quả kinh tế khá cao, trong đó có những diện tích được tưới tập trung, thâm canh 2-3 vụ cây hàng năm như ngô, lạc, rau, đậu các loại và một số loại cây công nghiệp khác. Thực tế cho thấy, năng suất cây trồng thâm canh trên đất xám không chênh lệch nhiều so với trồng trên đất đỏ bazan, nhưng mức đầu tư cho thâm canh lại cao hơn, đặc biệt là chi phí phân bón. Mặt khác, hiệu lực sử dụng phân bón trên đất xám rất thấp, vì vậy xu thế đầu tư nhiều phân hóa học hơn để đạt năng suất cao vừa làm tăng giá thành vừa ảnh hưởng xấu đến đất, làm giảm tính bền vững trong sản xuất, chưa kể môi trường bị ô nhiễm, tạo điều kiện cho dịch hại phát triển.
Sử dụng phân hữu cơ trong canh tác trên đất xám không chỉ có mục đích cân đối dinh dưỡng, mà chất hữu cơ còn có vai trò hàng đầu trong việc làm tăng hàm lượng mùn trong đất, cải thiện độ phì nhiêu, nâng cao hiệu quả sử dụng nước và phân vô cơ, giảm nguy cơ sâu bệnh, tăng năng suất và chất lượng nông sản, cuối cùng là tăng hiệu quả sản xuất. Chính vì vậy, ngoài việc sử dụng đầy đủ và cân đối lượng phân khoáng cho đất xám, việc chú ý sử dụng phân hữu cơ là một nhu cầu tất yếu và không thể bỏ qua.
Tuy nhiên, nếu ta chỉ quan tâm đến việc sử dụng phân hữu cơ truyền thống như trước kia, sẽ hoàn toàn thiếu nguồn cung cấp và chất lượng phân cũng là một ẩn số khó kiểm soát. Con số thống kê cho thấy, ước tính lượng phân hữu cơ truyền thống chỉ có thể đáp ứng khoảng dưới 20% nhu cầu phân hữu cơ hiện nay. Hơn 80% nhu cầu còn lại chỉ có thể được cung cấp bằng các nguồn phân hữu cơ chế biến (phân hữu cơ công nghiệp).
Hiện nay trên cả nước đã có hơn 500 cơ sở sản xuất phân bón hữu cơ, với tổng sản lượng khoảng trên 600.000 tấn/năm (theo Tổng cục thống kê). Ưu điểm cơ bản của phân hữu cơ chế biến là hàm lượng dinh dưỡng cao, khá cân đối và tính kiểm soát được của các chỉ tiêu dinh dưỡng, lý, hoá tính, vì vậy ta có thể tính toán được mức cung cấp thật sự của loại phân này cho đất và cây trồng. Tuy nhiên cho đến nay vẫn chưa có một công trình nghiên cứu thực sự toàn diện nào về khả năng đáp ứng và thay thế phân hữu cơ truyền thống của loại phân này.
Chính vì vậy, để có đủ cơ sở khoa học và thực tiễn trong việc đề xuất sử dụng phân hữu cơ chế biến, nhằm cải thiện các tính chất vật lý, hoá học, sinh học cũng như hiệu quả nông học và hiệu quả kinh tế cho sản xuất nông nghiệp trên đất xám, Nghiên Cứu Sinh đã chọn thực hiện đề tài: "Ảnh hưởng của phân hữu cơ chế biến tới một số đặc tính đất và năng suất cây ngắn ngày trên đất xám miền Đông Nam Bộ".
2. Mục tiêu nghiên cứu
2.1 Đánh giá tác động của một số loại phân hữu cơ chế biến đối với một số tính chất lý, hóa và sinh học trên đất xám vùng Đông Nam Bộ.
2.2 Đánh giá ảnh hưởng của một số loại phân hữu cơ chế biến đến năng suất một số loại cây trồng ngắn ngày (rau, lạc, ngô) trên đất xám ĐNB và khả năng thay thế một phần phân khoáng của chúng.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
3.1 Đất xám bạc màu (Haplic Acrisols) tại TP. Hồ Chí Minh, Tây Ninh.
3.2 Phân hữu cơ chế biến: Một số loại phân hữu cơ vi sinh, hữu cơ sinh học và hữu cơ khoáng có trong danh mục được phép sản xuất và kinh doanh tại Việt Nam.
3.3 Cây trồng ngắn ngày: ngô, lạc và một số loại rau ăn lá.
4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án
 Ý nghĩa khoa học: Đánh giá tương đối toàn diện về khả năng của phân hữu cơ chế biến, góp phần xây dựng cơ sở lý luận cho việc nghiên cứu, sản xuất và sử dụng hợp lý, tăng hiệu suất sử dụng phân bón, bảo vệ và cải thiện, độ phì nhiêu đất, nâng cao hiệu quả sản xuất nông nghiệp trên đất xám bằng việc sử dụng hợp lý các loại phân hữu cơ mới này. Bổ sung phương pháp luận trong nghiên cứu bón phân cân đối giữa hữu cơ và vô cơ, làm cơ sở để tính toán cung cầu phân bón cho đất xám ở vùng Đông Nam Bộ nói riêng và ở các tỉnh phía Nam nói chung.
 Ý nghĩa thực tiễn: Kết quả của đề tài là cơ sở để khuyến cáo sử dụng hợp lý các loại phân hữu cơ chế biến nhằm nâng cao hiệu quả sản xuất, giảm áp lực bón phân vô cơ, bảo vệ môi trường, đồng thời góp phần định hướng sản xuất các loại cây trồng nghiên cứu theo hướng nông nghiệp bền vững.
5. Những điểm mới của luận án
 Luận án là công trình nghiên cứu có hệ thống đánh giá tác động của các loại phân hữu cơ chế biến đến các đặc điểm lý, hóa, sinh học của đất xám.
 Đã xác định được liều lượng phân hữu cơ chế biến thích hợp, bón cho cây ngắn ngày trên đất xám, để làm tăng năng suất cây trồng cũng như các chỉ tiêu độ phì nhiêu của đất, phục vụ mục tiêu sử dụng hiệu quả, bền vững đất xám.
 Đã chứng minh phân hữu cơ chế biến hoàn toàn có khả năng bù đắp được nguồn phân chuồng đang rất thiếu hụt so với yêu cầu sản xuất. Mặt khác, kết quả nghiên cứu cho thấy việc sử dụng hợp lý phân hữu cơ chế biến có thể thay thế được toàn bộ phân vô cơ (NPK) đối với rau ăn lá, và thay thế một phần NPK đối với lạc, ngô trong thâm canh tăng năng suất cây trồng.