Trờng Đại học Vinh khoa sinh học ------- ------ đánh giá một số chỉ tiêu cơ bản của độ phì nhiêu thực tế trên đất trồng lúa tỉnh nghệ an khoá luận tốt nghiệp đại học cử nhân khoa học sinh học Giáo viên hớng dẫn : TS Lê Văn Chiến Sinh viên thực hiện : Nguyễn Văn Hoá Lớp : 42E 1 - Sinh Vinh, 2006 ------------- 1 Mở đầu Đất là tài nguyên đặc biệt, là đối tợng có trớc của nền sản xuất nông nghiệp. Quá trình tác động vào đất con ngời có thể làm cho đất tốt lên đa lại hiệu quả kinh tế cao đáp ứng nhu cầu đời sống ngày càng tăng lên của con ng- ời nhất là thời kỳ khoa học kỹ thuật phát triển nhanh, mạnh và đặc biệt từ thời kỳ đất nớc đi vào đổi mới (1986 đến nay). Mặt khác, sự tác động vào đất của con ngời cũng làm cho đất xấu đi và rất nhanh thoái hoá, khiến đất trở nên cằn cỗi, bạc màu, nhiễm mặn và xơ cứng .làm giảm sức sản xuất của đất gây nên hậu quả nghiêm trọng đến việc sản xuất lơng thực, làm cho an ninh lơng thực trở nên bấp bênh và nạn đói nghèo xảy ra liên miên trên thế giới. Thực tiễn trong những năm qua, ở Việt Nam tài nguyên đất đã chịu tác động của hai hình thức sản xuất, đó là: Sản xuất bao cấp dới hình thức hợp tác xã (trớc 1986); và sản xuất hàng hoá theo cơ chế thị trờng với hình thức sử dụng là hộ gia đình. Từ đó, việc đánh giá chất lợng độ phì của đất trong giai đoạn hiện nay có ý nghĩa thực tiễn to lớn nhằm mục tiêu chuyển đổi cơ cấu cây trồng và gợi mở cho ý tởng lựa chọn kỹ thuật sử dụng đất nh: Tuyển chọn cây trồng hợp lý (Cây công nghiệp hay cây nông nghiệp) hoặc nuôi trồng thuỷ sản, nhằm ổn định an ninh lơng thực và thực hiện thành công công cuộc xoá đói giảm nghèo. Xuất phát từ thực tiễn trên đây chúng tôi lựa chọn đề tài: Đánh giá một số chỉ tiêu cơ bản của độ phì nhiêu thực tế trên đất trồng lúa tỉnh Nghệ An. Mục tiêu của đề tài nhằm: - Đánh giá một số chỉ tiêu độ phì hiện nay trên đất trồng lúa đại diện cho tỉnh Nghệ An. 2 - Kết hợp so sánh các chỉ tiêu độ phì trên cùng địa điểm mà trớc đây (Năm 1990) đã thực hiện. Nhằm tìm hiểu diễn biến của các chỉ tiêu độ phì. - Thông qua so sánh các chỉ tiêu đề tài nhằm kiểm định lại phơng hớng sử dụng, đầu t chi phí năng lợng hoá thạch, các biện pháp tác động kỹ thuật trên đất trồng lúa. Tuy nhiên, do hạn chế về thời gian và nhân lực mà đề tài chỉ xác định đ- ợc một số chỉ tiêu độ phì nh: Hàm lợng chất hữu cơ, P 2 O 5 %, P 2 O 5 mg, độ chua thuỷ phân (me/100g đất), độ chua trao đổi(me), canxi(me), Magiê (me), dung tích hấp thu ( CEC me/100g đất). Đề tài nghiên cứu có thể có một số giá trị khoa học và thực tiễn song chắc chắn cha thể đáp ứng với đòi hỏi của thực tiễn sản xuất. Kính mong các thầy, cô giáo tạo cơ hội thuận lợi cho những đồng nghiệp nghiên cứu tiếp nối bổ sung để vấn đề nghiên cứu hoàn chỉnh hơn. Hoàn thành đề tài này, ngoài sự nỗ lực của bản thân tôi đã nhận đợc sự hớng dẫn và giúp đỡ tận tình của thầy giáo, TS.Lê Văn Chiến, các thầy cô giáo trong tổ sinh lý- hoá sinh cũng nh các bạn sinh viên khoá 42 khoa sinh học. Tôi xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ quý báu đó. Tácgiả Nguyễn văn Hoá 3 CHƯƠNG I: tổng quan vấn đề nghiên cứu 1.1. Mục đích, đối tọng, địa điểm và thời gian nghiên cứu 1.1.1.Mục đích nghiên cứu: Đánh giá một số chỉ tiêu độ phì hiện tại của đất trồng lúa ở một số huyện đại diện cho tỉnh Nghệ An. Qua đó nêu lên một số nhận xét và đề xuất nhằm gợi mở trong thực thi các biện pháp kỹ thuật và chính sách quản lý . 1.1.2.Đối tợng nghiên cứu: Đối tợng nghiên cứu là đất chuyên trồng lúa nớc Vùng trọng điểm trồng cây lơng thực của Nghệ An 1.1.3.Địa điểm nghiên cứu: Các xứ đồng trồng lúa thuộc các huyện: - Hng Tây-Hng Nguyên. - Nam Trung-Nam Đàn. - Lạc Sơn-Đô Lơng. - Liên Thành-Yên Thành. - Quỳnh Giang-Quỳnh Lu. Mỗi xã thu 3 mẫu đất ở 3 xứ đồng đại diện cho 3 vùng sinh thái: Vàn cao, vàn, vàn thấp. 1.1.4. Thời gian nghiên cứu:Từ tháng 9-2005 đến tháng 5-2006: - Tháng 9-2005 lấy mẫu và xử lý mẫu. - Tháng 10-2005 đến tháng 2-2006 phân tích mẫu trong phòng thí nghiệm. - Tháng 3 4-2006 viết luận văn. - Tháng 5-2006 báo cáo luận văn. 1.2. Tài nguyên đất trồng trọt trên thế giới và Việt Nam. Đất là tài nguyên rất đặc biệt, là đối tợng có trớc của nền sản xuất nông nghiệp. Khi nói về đất thì có rất nhiều quan điểm khác nhau: Các nhà địa chất và khoáng chất thì xem đất nh là một hỗn hợp các mảnh nham thạch và các 4 loại khoáng. Nhà hoá học thì chú ý đến hàm lợng một số hoá chất nào đó và khả năng sử dụng vào kỹ thuật. Các kỹ s xây dựng thì tìm hiểu tính chất vật lý của đất để làm chỗ dựa cho những công trình nh: làm đờng, đào sông ngòi, xây nhà .Nhà thực vật, động vật, vi sinh vật nhìn thấy đất là nơi nuôi dỡng cây cối, chứa đựng cầm thú, vi sinh vật và thực vật. Còn các nhà nông thì chú trọng vào việc xem đất này phù hợp với cây gì để phục vụ cho việc trồng trọt. Nói chung, tất cả những quan điểm này đều thống nhất ở một điểm là: Xem đất nh là một hỗn hợp giữa những nham thạch bị phá vỡ với những xác hữu cơ do sự phân giải cây cối hoặc súc vật sinh ra, nghĩa là: đất là vật không sống. Có thể nói, chỉ có V.V.Docutaiev là ngời đầu tiên đa ra định nghĩa về đất có sức thuyết phục nhất, đó là: "Đất trên bề mặt lục địa đợc hình thành do sự tác động cực kỳ phức tạp của khí hậu, thực vật, động vật, thành phần cấu tạo đá mẹ, địa hình địa phơng và cuối cùng là tuổi của một lãnh thổ nhất định". [5] Định nghĩa này đã thể hiện đợc các vấn đề: - Nguồn gốc phát sinh của đất. - Phản ánh các yếu tố tác động phối hợp đến sự thành tạo ra đất. - Sự tác động phối hợp này dẫn đến phải nghiên cứu nhiều khoa học liên quan (Sinh vật, hoá học, vật lý học, địa chất học, khí hậu học .) [5] 1.2.1. Tài nguyên đất trồng trọt trên thế giới. 1.2.1.1. Tình hình nghiên cứu đất trên thế giới. Có thể nói, xét về mặt sinh thái đất nh là vật mang của tất cả các hệ sinh thái khác. Do vậy, muốn các hệ sinh thái khác bền vững thì trớc hết vật mang phải bền vững[15]. Vai trò và chức năng của đất: là nơi sống của con ngời và sinh vật, là nền móng, địa bàn cho hoạt động sống của các sinh vật trên trái đất, là địa bàn cho quá trình phân huỷ và biến đổi của các phế thải, địa bàn cho các công trình xây dựng và là bể lọc cung cấp nớc cho trái đất. Chính vì vậy, nghiên cứu đất là vấn đề cấp thiết mà mọi quốc gia trên thế giới cần phải thực hiện. 5 Muốn một nền nông nghiệp và môi trờng sinh thái phát triển bền vững và trong sạch thì việc nghiên cứu, phân tích hàm lợng, thành phần các chất trong đất cũng nh các chỉ tiêu dinh dỡng của đất là vấn đề không thể thiếu ở từng khu vực, từng quốc gia hay từng địa phơng. Trớc đây, ngay từ thời cổ Hi Lạp, con ngời cũng đã biết đến tầm quan trọng của đất và họ đã chia đơn giản thành các loại đất nh: Đất tốt, đất xấu, đất phì nhiêu, đất cằn cỗi .[5] Vào cuối thế kỉ XVIII và nửa đầu thế kỉ XIX, ở Tây Âu đã nảy sinh hai trờng phái quan niệm về đất, đó là: Đất địa chất học và đất nông hoá học. Trong đó, Fulla (địa chất học) cho rằng: đất là đá xốp, hình thành từ đá chặt d- ới ảnh hởng của quá trình phong hoá đá. Còn trờng phái nông hoá học mà đại diện là Teer và Ligbie lại cho rằng: đất chỉ là kho cung cấp chất dinh dỡng cho cây trồng một cách thụ động, tức là phủ nhận nguồn gốc phát sinh và phát triển [5], thời bấy giờ cũng có nhiều quan điểm cho rằng phân khoáng của đất chỉ quan trọng về phơng diện lý tính chứ không có ý nghĩa gì cho sự dinh dỡng của cây trồng. Quan điểm này kéo dài cho đến giữa thế kỷ XIX, mãi đến năm 1949, V.R.Williams đã nhận định: độ phì nhiêu của đất là tính chất cơ bản và dấu hiệu của chất lợng đất không phụ thuộc vào biểu hiện số lợng. Nghĩa là, độ phì nhiêu của đất thể hiện ở khả năng cung cấp chất dinh dỡng cho cây trồng. Tại Hội nghị quốc tế ở Matxcơva, Davidesk (Rumani) nói: "Căn bản của nông nghiệp là độ phì nhiêu của đất và căn bản của độ phì nhiêu của đất là phân bón. Kinh nghiệm 26 năm nghiên cứu của viện KHNN Rumani đã chứng minh là không có cách nào hiệu lực hơn để nâng cao năng suất bằng cách dùng phân bón"[29]. Điều này chứng tỏ hàm lợng các nguyên tố trong đất có ảnh h- ởng rất lớn đến đời sống cây trồng. Từ năm 1650, Glaube (Đức) đã giới thiệu: "Nitrat là cơ sở của sự sinh tr- ởng của cây trồng". Vào khoảng năm 1762 - 1766, nhà Bác học Thuỵ Điển - Valerius - đã giới thiệu "Lý thuyết mùn" của dinh dỡng cây trồng và ông cho rằng chất mùn 6 là nguồn dinh dỡng duy nhất của cây, còn các chất khoáng chỉ có tác dụng chuyển chất mùn thành dạng dễ tiêu [1]. Sau đó, vào nửa sau thế kỷ XIX, nhà Bác học ngời Đức - Teer - đã hoàn thiện và thành lập lý thuyết dinh dỡng mùn, Ông đã khẳng định rằng số lợng và chất lợng mùn phụ thuộc vào độ phì nhiêu của đất và mùn là sản phẩm và điều kiện của sự sống. Mùn chứa H, O, C, N, ngoài ra còn chứa S, P và các muối khoáng khác. Theo Teer thì mùn không chỉ cung cấp thức ăn cho cây mà còn hoàn thiện tính chất vật lý của đất, ông còn đề ra thang đánh giá độ phì nhiêu của đất phụ thuộc vào mùn [14] Năm 1840, Ligbie, nhà hoá học ngời Đức, đã lên tiếng phản bác lý thuyết mùn và thành lập thuyết "Dinh dỡng khoáng của thực vật". Ligbie đã giải thích nguyên nhân làm nghèo đất khi gieo trồng và nêu ra biện pháp bón phân để giữ độ phì nhiêu của đất và cần thiết phải trả lại cho đất tất cả các chất khoáng bị lấy đi khỏi đất. [14] Năm 1883, Docutraiev cho rằng, đặc tính chất lợng của đất là do năm yếu tố hình thành, đó là: đá mẹ, khí hậu, địa hình, nhiệt độ và thời gian[5] Vào những năm đầu thế kỉ XX, có nhiều công trình nghiên cứu về đất, trong đó vấn đề đợc nghiên cứu nhiều nhất là độ chua của đất. Chẳng hạn, Veich (Mỹ), Daicuhara (Nhật), Kappen (Đức), Treenop (Nga) cho rằng, nguyên nhân của độ chua trao đổi là do Al 3+ và H + đợc hình thành hoặc do Al 3+ thuỷ phân trong dung dịch. Hay Rice, Osugi (1918), Gisink (1929), Vigner (1930), Gedrois (1930) thì cho rằng H + là nguyên nhân gây ra độ chua của đất. [1] Có thể nói, ngay trong thế kỷ XX, con ngời đã biết quá rõ về tầm quan trọng của đất và thấy đây là một tài nguyên vô giá. Chính vì vậy, họ đã tiến hành phân hạng đất để sử dụng hợp lý nguồn tài nguyên này. Năm 1985, các nhà thổ nhỡng Nga đã dựa vào các nguồn gốc phát sinh mô tả, phân biệt đặc điểm phẫu diện để phân ra các nhóm đất ( đất Potzon, Trecnozem .) và tiếp tục dựa vào các mức độ biểu hiện khác về phát sinh và 7 thành phần lý hoá để phân ra các loại phụ, chủng, trên cơ sở đó nêu ra phơng hớng sử dụng và cải tạo. [4] ở Bungari, ngời ta lại dựa vào các chỉ tiêu có mức độ tối đa ảnh hởng đến độ phì và sự phát triển, sinh trởng của các loại cây trồng. Từ đó phân ra hạng đất tiến hành cho từng loại cây với các chỉ tiêu cụ thể. Cuối cùng, kết hợp nhiều chỉ tiêu để phân chia thành các nhóm đất.[4] ở Canada thì phân hạng đất theo phơng pháp của Leahey (1961, 1963, 1968) và của Stoble (1962), phơng pháp này dựa vào tính chất tự nhiên và năng suất ngũ cốc nhiều năm với cây lúa mì làm tiêu chuẩn. Ngày nay, việc nghiên cứu đất đợc quan tâm đầy đủ hơn nhiều, trong đó vấn đề đợc đề cập nhiều nhất là sự ô nhiễm môi trờng, quá trình thoái hoá và xói mòn đất.[4] 1.21.2. Tài nguyên đất trồng trọt trên thế giới. Theo P.Buringh, toàn bộ đất có khả năng canh tác nông nghiệp của Thế giới là 3,3 tỉ ha (chiếm 22% tổng số đất liền), còn 11,7 tỉ ha (chiếm 78% tổng số đất liền) không dùng cho sản xuất nông nghiệp đợc. Đất trồng trọt trên Thế giới chỉ có 1,5 tỉ ha (chiếm 10,8% tổng số đất đai, bằng 46% đất có khả năng sản xuất nông nghiệp) còn 1,8 tỉ ha (chiếm 54%) có khả năng sản xuất nông nghiệp nhng cha khai thác [30] Theo thống kê trong thời kỳ từ năm 1970 - 1990, diện tích đất canh tác trên toàn Thế giới chỉ tăng 4,8%. Tỉ lệ tăng ở các nớc đang phát triển là 0,3% nhng diện tích theo đầu ngời lại giảm, từ trung bình trên thế giới là 0,38 ha năm 1970 xuống 0,28 ha năm 1990. Nguyên nhân chủ yếu là do sự tăng trởng dân số và mất đất nông nghiệp. Sự giảm sút này chủ yếu ở các nớc đang phát triển từ 0,28 ha xuống còn 0,2 ha trên đầu ngời, nghĩa là giảm gần 40%. Còn ở các nớc phát triển thì giảm sút không nhiều, từ 0,64 ha xuống 0,56 ha, hay 14,3% [15]. Nói chung, mỗi năm trên thế giới mất khoảng 12 triệu ha đất trồng trọt có năng suất cao bị chuyển thành đất phi nông nghiệp và 100 triệu ha đất trồng trọt bị nhiễm độc do việc sử dụng phân bón và các chất trừ sâu, diệt cỏ 8 [30], khoảng 60.000 -70.000 km 2 không thể sản xuất đợc do bị xói mòn. Nạn úng nớc, mặn hoá, kiềm hoá nảy sinh do quản lý kém hệ thống tới tiêu làm giảm sản lợng thêm 15.000 km 2 . Thêm vào đó, hàng năm lại mất đi gần 10.000 km 2 đất phì nhiêu nhất cho việc xây dựng các thành phố [2]. Nạn suy thoái đặc biệt lan rộng ở những vùng đất khô, gây hậu quả đến 70% vùng này và dẫn đến sự thất bát sản lợng hàng năm trị giá lên đến 42 tỉ đô la [21] và khoảng 5 - 7 triệu ha đất bị thoái hoá. Theo báo cáo của FAO thì 1/3 diện tích đất của hành tinh phân bố ở vùng khô hạn và bán khô hạn với khoảng 600 triệu ngời đang sống ở đó. Hiện tại, hơn 20% diện tích của quả đất là nhà của 80 triệu ngời trong gần 100 nớc đang bị tác động trực tiếp của quá trình sa mạc hoá.[15] Nguyên nhân có nhiều nhng chủ yếu là do rừng bị chặt phá với tốc độ 4 triệu ha/năm ở vùng nhiệt đới khô hạn, làm hạ thấp mực nớc ngầm và xói mòn đất, làm cho đất trở nên khô và nhẹ về thành phần cơ giới. Nhiều vùng khô hạn không đủ nớc tới tiêu nhng cũng có nhiều dự án tới tiêu mắc sai lầm, chẳng hạn nh ở Irắc, Pakixtan và Trung á. Kết quả là, diện tích đất canh tác bị mặn hoá thứ cấp chiếm 50% ở Iran; từ 25-50% ở Xiri; 30% ở Pêru;30% ở Irắc;20% ở Trung Quốc và ấn Độ. [15] Theo các chuyên gia trong lĩnh vực trồng trọt cho rằng: với sự phát triển của khoa học kĩ thuật hiện nay thì có thể dự kiến cho đến năm 2075, con ngời mới có thể khai thác hết diện tích đất có khả năng sản xuất nông nghiệp còn lại [30]. Hiện nay, trên Thế giới, đất nông nghiệp phân bố không đồng đều. Đây cũng là một trong những nguyên nhân gây ra sự phân bố không đồng đều về sản phẩm nông nghiệp trên Thế giới. Bảng 1: Sự phân bố đất trên thế giới Châu lục Đất tự nhiên Đất nông nghiệp Châu á 29,5% 35% Châu Mỹ 28,5% 26% Châu Phi 20,2% 23% 9 Châu Âu 6,5% 13% Châu úc 15,8% 6% Hơn nữa, hiện trạng trên Thế giới, sự xói mòn đất mặt của đất canh tác có tốc độ lớn hơn sự đổi mới, thành lập tầng đất mặt. Phần lớn tầng đất mặt bị rửa trôi đợc đa vào sông hồ, đại dơng, ngời ta ớc tính trên Thế giới có khoảng 7% lớp đất mặt của đất canh tác bị rửa trôi trong một chu kỳ 10 năm. Điều này cho thấy đất canh tác đang ngày bị thu hẹp lại, gây ảnh hởng rất lớn đến tình hình an ninh lơng thực của thế giới. Trớc tình trạng này, con ngời đã sử dụng l- ợng phân bón tăng gấp 9 lần, thuỷ lợi tăng gấp 3 lần trong các thập niên từ 1950 - 1987 điều này tạm thời che dấu đợc sự suy thoái đất [24]. Tuy nhiên, trên thực tế phân bón không đủ chất để làm phục hồi lại độ phì nhiêu của đất nh ở tự nhiên vì có những chất không thể tổng hợp đợc bằng con đờng hoá học. Điều này chứng tỏ, nguồn tài nguyên đất đang ngày bị cạn kiệt hơn. Tỉ lệ xói mòn thay đổi tuỳ theo địa hình, sự kết cấu của đất, tác động của ma, sức gió, dòng chảy và đối tợng canh tác. Sự xói mòn đất do hoạt động của con ngời diễn ra rất nhanh ở các quốc gia nh: ấn Độ, Trung Quốc, Liên Xô, Hoa Kỳ. Tính trung bình các quốc gia này sản xuất hơn 50% sản lợng lơng thực trên thế giới và dân số cũng chiếm 50% dân số thế giới. ở Trung Quốc, theo báo cáo hàng năm, mặt đất bị bào mòn trung bình 40 tấn cho mỗi ha, trong cả nớc có 34% diện tích bị bào mòn khốc liệt và làm cho các con sông chứa đầy phù sa. ở ấn Độ, sự xói mòn đất làm sông bị lấp đầy bùn là vấn đề nghiêm trọng xảy ra ở đây, trong cả nớc có khoảng 28% diện tích đất bị bào mòn mạnh. ở Liên Xô, theo ớc tính của The world Instule, có diện tích đất canh tác lớn nhất và có tầng đất mặt bị xói mòn nhiều nhất thế giới. Còn ở các nớc nhiệt đới quá trình xói mòn diễn ra rất mạnh, thực chất đất nhiệt đới là loại đất cực kỳ dễ bị xói mòn và rửa trôi do hoạt động canh tác vì độ phì nhiêu trong đất nhiệt đới chủ yếu nằm trong lớp mùn thực vật (do chất khoáng vô cơ nhanh chóng bị rửa trôi), khi thảm rừng bị phá hoại thì nhiệt độ đất tăng lên 10 . tài: Đánh giá một số chỉ tiêu cơ bản của độ phì nhiêu thực tế trên đất trồng lúa tỉnh Nghệ An. Mục tiêu của đề tài nhằm: - Đánh giá một số chỉ tiêu độ phì. ------ đánh giá một số chỉ tiêu cơ bản của độ phì nhiêu thực tế trên đất trồng lúa tỉnh nghệ an khoá luận tốt nghiệp đại học cử nhân khoa học sinh học Giáo