Nguyên lý trồng trọt
NGUYÊN LÝ TRỒNG TRỌT
PGS.TS. Nguyễn Tất Cảnh
Ths. Phùng Đăng Chinh
BÀI MỞ ĐẦU
I. Thực chất của nông nghiệp trồng trọt
Thực chất của sản xuất nông nghiệp là biến đổi năng lượng ánh sáng mặt trời thành năng lượng hoá học được tích luỹ trong các chất hữu cơ. Muốn có số lượng chất hữu cơ lớn, sản phẩm đa dạng và phong phú phải phát triển ngành trồng trọt. Tức là trồng cây xanh (cả cây nông nghiệp và cây lâm nghiệp).
Bảng 1: Sản xuất sơ cấp của thảm thực vật chính (Lieth, 1972)
Hệ sinh thái
Diện tích (106 km2)
Tổng sản xuất sơ cấp của vùng
(1697?)
Lục địa
Rừng
50
64.5
Cây gỗ
7
4.2
Cây loại
26
2.4
Đồng cỏ
24
15
Sa mạc
24
-
Đất canh tác
14
9.1
Nước ngọt
4
5
Tổng
149
100.2
Đại dương
Ven bờ
2
4
Thềm lục địa
26
9.3
Đại dương
332
41.5
Vùng sâu
0.4
0.2
Tổng
361
55
Tổng trái đất
510
155.2
Bảng 2: Tỉ lệ năng lượng cung cấp cho loài người của các cây lương thực
Cây trồng
%
Lúa
21.2
Lúa mì
19.6
Ngô
5.4
Khoai tây
4.9
Kê và cao lương
4.1
Sắn
2
Kiều mạch
1.6
Đại mạch
1.5
Các cây khác
39.7
Bảng 3: Tỷ lệ năng lượng (%) cung cấp cho loài người từ các nguồn khác nhau (Brown and Finterbusch 1972)
Vùng
Hạt, rễ và thân
Quả, hạt và rau
Đường
Dầu mỡ
Sản phẩm chăn nuôi
Cá
Bình quân thế giới
62.7
9.6
7.3
8.9
10.8
0.7
Các vùng khác nhau (theo vĩ độ)
24.4 - 74.5
3.5 -12.3
4.1 -16.3
5.3 -19.9
3.8 -35.2
0.2 -0.9
Vùng kinh tế phát triển
47.3
5.9
?
14.5
20.7
0.5
Vùng kinh tế kém phát triển
71.7
11.5
5.1
5.8
5.1
0.8
Tuy các năng lượng cung cấp cho con người có thể từ các nguồn khác nhau. Song suy cho cùng cũng
lại chính từ cây xanh. Sản phẩm chăn nuôi lấy từ gia súc, gia cầm, nhưng gia súc và gia cầm lại lấy năng lượng từ thức ăn có nguồn gốc từ cây xanh.
II. Mục đích của trồng trọt
1.
Cung cấp năng lượng thực cho loài người và nguồn dinh dưỡng khác.
Nhu cầu về lương thực, dinh dưỡng ngày càng tăng theo dân số, chất lượng của các sản phẩm nông nghiệp cũng ngày càng tăng theo sự phát triển kinh tế.
Bảng 4: Dân số thế giới qua các năm
Dân số thế giới (triệu người)
Năm đầu công nguyên
250
1650
500
1960
3000
1995
6200
2003
6500
Cây lương thực có các sản phẩm
-
Từ hạt lúa, ngô, mì, mạch, kê….
-
Từ củ: Khoai lang, sắn…
-
Từ thân củ: Khoai tây.
-
Từ thân cây chuối lấy bột. Ở Uganda (Châu Phi) chuối thu hoạch quanh năm, không lo mất mùa. Năng suất ổn định – cây có giá trị dinh dưỡng cao
-
Cây họ đậu
-
Rau
-
Quả
2.
Nguyên liệu cho công nghiệp
Bông, cói, cao su, cây lấy sợi k hác
Các cây họ đậu
3.
Cây kích thích: Cà phê, Thuốc lá, Cacao
4.
Cây dược liệu chữa bệnh cho người, cây làm thuốc trừ sâu bệnh.
5.
Cây cảnh, cây hoa
6.
Cây thức ăn gia súc
7.
Cây che phủ cải tạo đất: Tăng độ phì, giữ ẩm, chống xói mòn.
8.
Cây du lịch sinh thái, an dưỡng.
III. Quan hệ giữa ngành trồng trọt và các ngành khác trong hệ thống nông nghiệp
Ngành trồng trọt (hệ thống phụ trong hệ thống nông nghiệp) là ngành đầu tiên và ngành duy nhất tạo sản phẩm quyết định nội dung và chi phối sự hoạt động của các ngành khác. Lương thực đầy đủ chăn nuôi phát triển, nông dân có đất để trồng cây công nghiệp, tạo điều kiện cho công nghiệp phát triển.
Có đồng cỏ mới có chăn nuôi gia súc. Sản phẩm ngành trồng trọt quyết định nội dung hoạt động và quy mô ngành chế biến.
Chè nhất thiết phải qua chế biến, chế biến nhanh, có nhà máy chế biến, diện tích chè tăng nhanh.
Ngành chăn nuôi: Lợi dụng sản phẩm thừa của ngành trồng trọt (Sản phẩm
phụ) thông qua chăn nuôi chế biến sản phẩm trồng trọt con người không sử dụng trực tiếp được thành các sản phẩm có giá trị cao, tích luỹ trong thời gian dài thịt, xương, da, sữa, trứng, lông.
Cây lúa: Hệ số kinh tế 0.5. Tỷ lệ gạo 70%. Vậy con người chỉ sử dụng 35% năng suất sinh học (hay sản phẩm) 65% còn lại có thể sử dụng cung cấp cho chăn nuôi.
Nhiều loại thực vật (cỏ, cây dại…) con người không sử dụng được nhưng động vật lại có thể đồng hoá để tạo thành các sản phẩm: Trâu, bò, dê, lợn…
Chăn nuôi lại cung cấp sức kéo, phân bón cho cây trồng. Ở Bukoba trồng chuối, caphê và chăn nuôi bò sữa.
Thực chất thu nhập từ chăn nuôi bò sữa rất thấp song
phân bò làm tăng độ phì của đất trồng chuối và cà phê. Thực chất có nuôi bò thu nhập tăng 200USD/ha so với không nuôi bò.
IV. Quá trình phát triển của ngành trồng trọt
Đối tượng của ngành trồng trọt là cây trồng song con người hiểu về cây trồng còn quá ít. Chủ yếu là tận dụng khả năng sản xuất của cây trồng với rừng và thực vật nói chung.
Quá trình trồng trọt là quá trình tác động
các biện pháp kỹ thuật vào cây trồng nhằm tăng sản lượng cao. Mỗi hệ cây trồng có hệ các biện pháp kỹ thuật đi theo tạo thành một hệ thống canh tác, Từ xưa đến nay đều trải qua một hệ canh tác như:
1.
Hệ thống du canh du cư
Trình độ canh tác lạc hậu. Dân số ít, đất đai rộng lớn. Trồng trọt một thời gian lại bỏ đi nơi khác. Chủ yếu trồng cây lương thực hoặc số cây có yêu cầu thiết yếu như cây lấy sợi.
Hệ thống canh tác này dẫn đến rừng bị phá hoại đất đai thế nên nghèo nàn. Năng suất thấp chủ yếu là xới đất, gieo hạt, làm cỏ và thu hoạch.
2.
Dân số ngày càng đông. Đất trồng trọt trở nên khan hiếm. Đất đã có chủ, song kỹ thuật lạc hậu trồng trọt một thời gian đất xấu, chuyển trồng nơi
khác. Chủng loại cây trồng đã đa dạng hơn làm đất, trừ cỏ nhiều hơn, tốt hơn. Năng suất cây cao hơn.
3.
Trồng trọt một số năm lại cho đất nghỉ. Có 2 loại đất bỏ hoá là : Bỏ hoá tự nhiên không có sự tác động của con người và bỏ hoá có tác động một số biện pháp kỹ thuật như có làm đất không trồng cây gọi là bỏ hoá sạch hoặc có trồng cây phủ đất hoặc cải tạo đất.Hệ số sử dụng đất cao hơn. Năng suất cây trồng khá hơn.
4.
Hệ thống canh tác đồng cỏ
Lợi dụng đồng cỏ tự nhiên để chăn thả theo du canh du cư.
Đồng cỏ thâm canh: Có cải tạo chăm bón chăn thả định lô theo chu kỳ.
5.
Hệ thống canh tác ngắn ngày liên tiếp
Bằng cách tăng vụ, tăng kỹ thuật chăm sóc và bảo vệ cây trồng. Cây trồng liên tục có trên đồng ruộng, không bỏ hoá đất.
Áp dụng các biện pháp luân canh, tăng vụ. Hệ số sử dụng đất cao, sản phẩm nhiều, áp dụng các biện pháp tiến bộ.
6.
Hệ thống canh tác có tưới
Yếu tố quyết định khả năng trồng trọt và thâm canh cây trồng là nguồn nước. Ngay từ xa xưa con người đã biết lấy nước tưới cho cây. Sau đó xây dựng hệ thống thuỷ lợi để cung cấp nước cho cây trồng. Nhờ thuỷ lợi có thể tăng vụ, tăng năng suất cây trồng.
7.
Hệ thống cây lâu năm
Một dạng sử dụng đất vùng nhiệt đới gồm:
§
Cây lâu năm thuộc cây gỗ: Cao su
§
Cây bụi: Cà phê, chè
§
Cây thu hoạch hàng năm nhưng cũng chiếm đất lâu dài của nhiều thế hệ cũng gọi là cây lâu năm như mía, dứa, chuối.
Về trang trại bao gồm:
Các trang trại lớn
Tiểu trang trại.
Trang trại lớn : Thiết lập và hoạt động của các trang trại lớn gắn liền với các cơ sở chế biến lớn những cây trồng đòi hỏi phải chế biến và sản phẩm làm hàng hoá: Cao su, chè... Thiết lập nương cây lâu năm đòi hỏi tốn nhiều công lao động và đòi hỏi phải chi phí lớn. Những năm đầu không được thu hoạch đòi hỏi phải được cung cấp lương thực. Vì vậy trang trại lớn cây lâu năm chỉ ra đời vào thế kỷ 20 và trồng cây lâu năm để xuất khẩu. Tiểu trang trại: Phần lớn diện tích cây lâu năm trên thế giới do tiểu trang trại quản lý và với hầu hết các cây trồng. Đặc điểm chung của tiểu trang trại là: Cây hàng hoá được bổ sung bằng cây lương thực như: Lúa, ngô, sắn, đậu tương hoặc các cây khác sử dụng trong gia đình. Tận dụng lao động trong gia đình nên giá đầu tư ban đầu và giá sản xuất rẻ. Các cây lâu năm thu hoạch sản phẩm làm hàng hoá bổ xung chi tiêu cho gia đình vì vậy cây lâu năm được trồng theo 2 dạng: + Cây lâu năm được trồng trên các ô, nương riêng biệt, kỹ thuật gieo trồng, chăm sóc như trong các trang trại lớn. Tuy vậy điều kiện kinh tế và kỹ thuật thấp nên đất đai bị xói mòn mạnh, độ phì giảm. + Cây lâu năm được trồng hỗn hợp với cây trồng lương thực ví dụ: Cà phê với chuối lấy bột: Nhược điểm: khó áp dụng các tiến bộ kỹ thuật, khó cơ giới hoá. Xung quanh các trang trại lớn với nhà máy chế biến các trang trại nhỏ là vệ tinh cung cấp sản phẩm thô cho nhà máy chế biến. Hướng phát triển của hệ thống cây lâu năm (1) Cải tiến kỹ thuật và áp dụng kỹ thuật mới để tăng năng suất cây trồng, tăng chất lượng sản phẩm - Sử dụng giống mới và áp dụng kỹ thuật mới để chế biến sản phẩm -
-
Chăm sóc tốt cây trồng trong giai đoạn còn nhỏ như vườn ươm, mật độ… đảm bảo đủ mật độ, rút ngắn thời gian từ gieo trồng đến thu hoạch.
-
Thực hiện tốt một số kỹ thuật trong nghề làm vườn như: Cải tạo đất, cây che phủ đất, làm cỏ, bón phân hữu cơ, xén tỉa, chặt đốn, che bóng, chắn gió.
-
Phòng trừ sâu bệnh
-
Cải tiến kỹ thuật thu hoạch như: cạo mủ cao su, áp dụng cơ giới hoá.
(2). Chuyển từ trồng hỗn hợp sang trồng thuần để dễ áp dụng cơ giới hoá. Một số nơi đất hiếm có thể trồng xen với các cây trồng khác.
(3). Mở rộng diện tích cây lâu năm trên các vùng đất dốc, đất xấu.
(4). Chuyển trang trại từ sản xuất sản phẩm hàng hoá sang vừa sản xuất vừa kinh doanh thương nghiệp
(5). Tăng cường trồng cây lương thực, cây ăn quả và đồng cỏ.
Nói chung cây lâu năm cho hiệu quả sử dụng đất, lợi dụng ánh sáng và sử dụng vật tư cao hơn cây hàng năm.
Ví dụ: với cây cọ dầu đầu tư 1kg N cho thu hoạch 22.80kg dầu (Walker 1976 trang 30). Trong khi đó lúa nước đạt 10 – 20 kg thóc/1kg N. Bón N cho cọ dầu thường sản xuất 4 đến 30 lần lượng Calo cao hơn bón N cho lúa.
Bảng 5: Một số đặc điểm của cây lâu năm chính (Mae Arethur, 1969)
Cây trồng
Thời gian ổn định cây (năm)
Thời gian ổn định đến thời gian thu hoạch
Thời gian sản xuất (năm)
Bộ phận thu hoạch
Yêu cầu chế biến
Mía
1 - 1.5
1 – 1.5
4 -6
Thân
Cao
Chuối
1 - 2
3
5 - 50
Quả
Cao
Dứa
1.5
2
3 - 5
quả
Bt
Caphê
3
5 -6
12 - 50
Quả
Cao
Chè
3
6
50
Lá
Cao
Cọ dầu
3 - 4
7 - 9
35
quả
Cao
Cao su
8 - 15
60
Quả
Thấp
Dừa
8 - 15
8 - 15
60
Quả
Thấp
V. Một số hệ thống canh tác mới
1. Trồng cây trong dung dịch
Gần đây một số nghiên cứu trồng cây trong dung dịch đạt kết quả tốt và có xu hướng mở rộng sản xuất cho nhiều loại cây trồng.
2. Hệ thống canh tác hoá học
Hãng United Agricultural Services of America INC giới thiệu trồng cây hoàn toàn bằng hoá học thay thế đất, trừ cỏ, bón phân bằng các chất hoá học không gây ô nhiễm.
CHƯƠNG II: MÔI TRƯỜNG VÀ CÂY TRỒNG
(ĐIỀU KIỆN SINH SỐNG CƠ BẢN CỦA CÂY TRỒNG)
I.
Các quy luật về điều kiện sống của cây trồng
Cây trồng nói riêng, thực vật nói chung muốn sinh trưởng, phát triển cần có các điều kiện sống: ánh sáng, nhiệt độ, không
khí, nước và các chất dinh dưỡng. Từng loại cây trồng, từng thời kỳ sinh trưởng của cây trồng mà yêu cầu lượng các điều kiện sống không giống nhau.
Ví dụ: Khi nẩy mầm không cần ánh sáng nhưng yếu tố quyết định là nhiệt độ, độ ẩm (lượng nước), không khí các giai đoạn sinh trưởng, phát triển khác lại rất cần ánh sáng.
Để nghiên cứu vai trò của các điều kiện sống của cây trồng đã có nhiều công trình nghiên cứu và xây dựng nên những qui luật về các điều kiện sống.
1.
Nhà thực vật học người Hà Lan Van Helvonant (1629) là người đầu tiên nghiên cứu để tìm hiểu xem cây cần gì. Ông trồng cây liễu nặng 2,25kg vào thùng gỗ chứa 80kg đất. Suốt 5 năm ông chỉ tưới nước mưa. Ông cân cây liễu và cây nặng 66 kg. Trong khi đó đất chỉ nặng có 56 g, ông kết luận cây sống nhờ nước.
2.
Năm 1699 nhà khoa học người Anh trồng cỏ thơm và thấp: Sau 77 ngày tưới bằng nước mưa cân nặng 17gram (1gram = 0.062g). Tưới bằng nước sông Thame cân nặng 26 gram.
Tưới bằng nước máy cân nặng 139gram. Tưới bằng nước hoà đất vườn, cân nặng 284gram. Ông kết luận cây sống không chỉ bằng nước mà bằng các chất gì đó có trong đất. Valleriue (1761, 1776) Đunonal (1795) và Thaer (1783, 1828) cho rằng cây sống nhờ chất mùn trong đất.
3.
Qui luật tối thiểu của Liebig (1840)
Khi nghiên cứu về dinh dưỡng khoáng của cây trồng đã nêu ra qui luật tối thiểu. Ông cho rằng sản lượng của thửa ruộng phụ thuộc vào chất dinh dưỡng có hàm lượng thấp nhất ở trong đất.
y = Ax
y là năng suất cây trồng
A là hiệu quả sử dụng phân bón
x là lượng phân bón (yếu tố tối thiểu).
4. Qui luật tối thấp, tối thích, tối cao
Bảng 6: Helreighel (1831 – 1895) trồng đại mạch trong 8 chậu có độ ẩm đất khác nhau và thu được kết quả
Độ ẩm đất (%)
5
10
20
30
40
60
80
100
Trọng lượng khô của cây (0.1g)
0.1
63
146
172
217
227
197
0
Trọng lượng cao nhất khi độ âm đất 60%. Độ ẩm giảm, trọng lượng giảm và ở độ ẩm thấp nhất nào đó cây sẽ bị chết. Độ ẩm tăng trọng lượng giảm, ở độ ẩm cao nào đó cây không sống nổi. Sau đó Liloser (cuối thế kỷ 19) nêu qui luật tối thấp, tối thích, tối cao.
Song thí nghiệm của Helreighel và qui luật tối thấp, tối thích, tối cao không thấy mối quan hệ giữa các điều kiện sống. Trong thí nghiệm trên cây chết không phải thừa nước mà do thiếu không khí.
Xa hơn nữa E. A Mitelchelix dựa vào thí nghiệm lâu năm về hiệu quả phân bón và nêu qui luật về tác dụng tương hỗ giữa các yếu tố sinh trưởng theo công thức
dy
=
C ( A – y)
dỹ
Y = Năng suất dự kiến
X = Yếu tố thí nghiệm
A
là đại lượng các yếu tố cung cầu
C
là hằng số tác dụng
Sau Mitelchelix vài năm sau Spillman đã đưa ra công thức
y = M (1 – Rx)
y là năng suất đạt được do yếu tố sinh trưởng
M là năng suất tối đa khi các yếu tố sinh trưởng hợp lý
R là hằng số
x là yếu tố thí nghiệm
Sau đó Spillman lại kết hợp 2 công thức trên và nêu công thức
y =
A ( 1- 10-ex)
Nếu tác động đồng thời nhiều yếu tố thí nghiệm thì công thức biểu thị như sau:
y = A (1 – 10-ex1 (1 – 10-ex2)… (1 – 10-exm)
5. Qui luật chung
Rõ ràng muốn cây trồng sinh trưởng phát triển tốt thì phải đồng thời tác động đầy đủ các điều kiện sống theo yêu cầu sinh trưởng phát triển của cây trồng. Villiam đã nêu điều kiện để cây trồng đạt sản lượng cao như sau:
Nếu thoả mãn lượng tối đa các yêu cầu sinh sống theo mỗi giai đoạn sinh trưởng phát triển của mỗi cây trồng thì cây trồng sẽ cho năng suất cao và ổn định. Đó là nguyên lý nông học để đảm bảo vững chắc cây trồng đạt năng suất cao từng có.
Ông còn nói: “Nếu đảm bảo cho cây trồng đủ điều kiện sinh sống thì sản lượng có thể tăng cao vô hạn. Trừ ánh sáng mặt trời và nhiệt độ cao không gì có thể hạn chế tăng sản lượng. Nhưng nhiệt và năng lượng ánh sáng là vô cùng nhiều, con người mới chỉ lợi dụng được một lượng nhỏ mà thôi. Điều đó chứng tỏ qui luật độ phì của đất giảm dần là vô lí không có căn cứ”.
Trên cơ sở nghiên cứu trên đã đề ra qui luật chung như sau:
·
Các điều kiện sống của cây trồng đều quan trọng như nhau
·
Các điều kiện sống của cây trồng có quan hệ tương hỗ lẫn nhau
·
Quan hệ tương thích: Có mặt của điều kiện này làm tăng hiệu quả của các điều kiện khác
Ví dụ: Ánh sáng đầy đủ làm tăng hiệu quả sử dụng nước và các chất dinh dưỡng của cây và ngược lại
Quan hệ ức chế: Có mặt của điều kiện này hạn chế tác dụng của các điều kiện khác. Ví dụ: trong đất thừa nước
cây thiếu không khí. Cây gặp
úng bị chết không phải do thừa nước mà do thiếu không khí
II.
Ánh sáng và cây trồng
Ánh sáng cung cấp năng lượng cho quá trình tổng hợp chất hữu cơ của cây. Ánh sáng là yếu tố biến động ảnh hưởng đến năng suất. Cần phân biệt cây trồng theo yêu cầu về cường độ chiếu sáng và khả năng cung cấp ánh sáng từng thời gian trong năm để bố trí hệ thống cây trồng cho phù hợp
Phân loại cây trồng theo yêu cầu về ánh sáng
Năm 1979 FAO đã phân loại cây trồng theo đặc điểm quang hợp. Xem bảng dưới đây
Bảng 7: Phân loại cây trồng theo đặc điểm quang hợp (FAO, 1979)
Đặc điểm
Nhóm
I
II
III
IV
V
Chu trình quang hợp
C3
C3
C4
C4
CAM
Giới hạn nhiệt độ quang hợp (oC) - Tốt nhất
15-20
25-30
30-35
20-30
25-35
Giới hạn
5-30
10-35
15-45
10-35
10-45
Cường độ ánh sáng lúc quang hợp cao nhất (cal/cm2/phút)
0,2-0,6
0,3-0,8
1,0-1,4
1,0-1,4
0,6-1,4
Cường độ quang hợp lúc no
ánh sáng (mg/dm2/h)
20-30
40-50
70-100
70-100
25-50
Cây trồng điển hình
Lúa mì Đại mạch Đậu cô ve Khoai tây Cà chua Củ cải đường Hướng dương Cà phê Arabica Nho
Lúa Đậu tương Lạc Thuốc lá Bông Khoai lang Sắn Cà phê Robusta Chuối Cao su
Ngô Cao lương Kê (giống nhiệt đới) Cỏ voi
Ngô Lúa miến Kê (giống ôn đới)
Dứa quả Dứa sợi
Phản ứng của cây C3 và C4 lúc tăng cường độ ánh sáng và nhiệt độ có sự khác nhau được biểu thị ở đồ thị dưới đây
Bảng 7 và đồ thị trên cho thấy các cây C4 (thuộc nhóm III và IV) và cây CAM là những cây ưa sáng (điểm bão hoà ánh sáng 0,6-1,4cal/cm2/phút) đồng thời cũng là những cây ưa nóng (nhiệt độ quang hợp tốt nhất 20-35oC). Các cây C3 thuộc nhóm I và II yêu cầu ánh sáng thấp hơn hóm trên (điểm bão hoà ánh sáng 0,2-0,8 cal/cm2/phút). Trong các cây C3 có những cây yêu cầu ánh sáng khá thấp như cà phê arabica. Bèo hoa dâu cũng là một trong số cây có điểm bão hoà ánh sáng thấp. Các cây C3 chia làm hai nhóm: nhóm ưa nóng và nhóm ưa lạnh. Các cây C4 có cường độ quang hợp tối đa gấp đôi cưòng độ quang hợp tối đa của các cây C3. Điểm bão hoà ánh sáng của cây C4 cũng gấp đôi các cây C3. Khi quá điểm bão hoà ánh sáng, các cây C3 có cường độ quang hợp thấp đi
Khả năng cung cấp ánh sáng cho cây: Độ dài ngày chủ yếu dùng để xác định thời gian sinh trưởng của cây, muốn biết khả năng cung cấp ánh sáng cho cây cần biết bức xạ và số giờ nắng hàng tháng hoặc số giờ nắng bình quân ngày. Dưới đây là số liệu về khả năng cung cấp ánh sáng cho cây ở vùng Hà Nội
Bảng 8: Bức xạ và số giờ nắng từng tháng vùng Hà Nội
Tháng
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Năng lượng bức xạ (Kcal/cm2)
6,5
3,4
4,5
8,7
12,0
12,8
14,0
12,0
11,6
10,3
7,8
6,7
Số giờ nắng
85
54
47
93
189
160
195
184
178
186
148
121
Như vậy ở vùng Hà Nội (đồng bằng Bắc bộ) có những ngày trong tháng có cường độ chiếu sáng cao, số giờ nắng nhiều (do mây tập trung thành đám) và năng lượng bức xạ cung cấp trong tháng nhiều; có những tháng cường độ chiếu sáng thấp, đa số là ánh sáng tán xạ (mây rải đều trên bầu trời) và lượng bức xạ trong tháng thấp.
Những tháng cường độ ánh sáng cao, số giờ nắng nhiều cần bố trí những cây ưa sáng; những tháng trời nắng ít bố trí những cây yêu cầu ánh sáng thấp. TS. Nguyễn Hữu Thước, TS Võ Minh Kha (1979, 1980) theo dõi năng suất bào dâu từng tháng trong năm ở vùng Hà Nội cho biết năng suất bèo dâu của những tháng 12, 1, 2, 3, 4 cao hơn hẳn những tháng còn lại. Nguyên nhân chủ yếu là những tháng đó có ánh sáng phù hợp với yêu cầu ánh sáng của bèo dâu.
Ở các tỉnh phía Nam cường độ ánh sáng cao hơn, số giờ nắng nhiều hơn và lượng bức xạ lớn hơn nên hệ thống cây trồng có khác phía Bắc cả về nhiệt độ lẫn về ánh sáng. Theo Đào Thế Tuấn (1984): ở những nơi và những lúc có cường độ chiếu sáng cao thì bố trí những giống lúa nhiều bông (bông bé, số hạt một bông ít, trọng lượng 1000 hạt thấp), còn những nơi có cường độ chiếu sáng không cao lắm thì bố trí giống to bông (nhiều hạt một bông, trọng lượng 1000 hạt cao).
Ánh sáng ở giai đoạn cuối: cũng như nhiệt độ, ánh sáng ở giai đoạn sau (45-60 ngày cuối của chu kì sinh trưởng) là vô cùng quan trọng đối với năng suất cây trồng. Theo Murata: năng suất cây trồng phụ thuộc vào nhiệt độ và lượng chiếu sáng bình quân ngày bằng phương trình:
Trong đó: Sf(t): chỉ số suất khí tượng
S: lượng chiếu sáng bình quân ngày từ trước trỗ 10 ngày đến sau trỗ 30 ngày
t: nhiệt độ không khí bình quân ngày trong thời gian trên
Theo Viện Lúa quốc tế: quan hệ giữa năng suất lúa và lượng chiếu sáng theo phương trình
y = 2,269+2,976x
Trong đó: x: số Kcl/cm2 trong 45 ngày cuối
y: năng suất lúa, tạ/ha
Ở miền Bắc năng suất lúa xuân cao hơn năng suất lúa chiêm là do thời gian cuối của lúa xuân có số giờ nắng nhiều hơn, lượng bức xạ lớn hơn khi cấy cùng một thứ giống (Bùi Huy Đáp, 1981). Thiếu ánh sáng ở giai đoạn cuối (trời nhiều mây và mưa phùn) làm cho thân lá khoai tây tiếp tục xanh cho đến lúc thu hoạch, củ hình thành ít và củ nhỏ (Nguyễn Văn Thắng, Ngô Đức Thiệu)
Qua trên cho thấy cần phải căn cứ vào nhu cầu của cây về nhiệt độ và ánh sáng ở giai đoạn cuối và tình hình nhiệt độ, ánh sáng từng tháng trong năm để bố trí hệ thống cây trồng cho phù hợp nhằm đạt năng suất cao và ổn định
III.
Nhiệt độ và cây trồng
Từng loại cây, các bộ phận của cây (rễ, thân, lá, hoa, quả, hạt), các quá trình sinh lý của cây (quang hợp, hút nước, hút khoáng, thụ tinh v.v. ) sẽ phát triển tốt ở nhiệt độ thích hợp và chỉ an toàn ở một khoảng nhiệt độ nhất định. Nhiệt độ thay đổi theo tháng trong năm. Để bố trí mùa vụ cây trồng phù hợp với nhiệt độ của cây Viện sỹ nông học Đào Thế Tuấn đã nêu ra: cần phân biệt cây ưa nóng và cây ưa lanhj và cần nắm được tình hình nhiệt độ các tháng trong năm. Thời gian nóng bố trí cây ưa nóng, thời gian lạnh bố trí cây ưa lạnh. Phân loại cây trồng theo yêu cầu nhiệt độ có thể lấy mốc 20oC để phân biệt cây ưa nóng và cây ưa lạnh. Cây ưa nóng là những cây sinh trưởng tốt và ra hoa, kết quả ở nhiệt độ trên 20oC như các cây lúa, lạc, đay, mía v.v. Cây ưa lạnh là những cây sinh trưởng tốt và ra hoa, kết quả tốt ở nhiệt độ dưới 20oC như lúa mì, khoai tây và các cây rau như su hào, cải bắp v.v. Những cây trung gian là những cây yêu cầu nhiệt độ trên dưới 20oC một ít để sinh trưởng ra hoa, kết quả.
Khả năng cung cấp nhiệt độ cho cây ngắn ngày: Đối với việc bố trí hệ thống cay trồng nhất là đối với các cây hàng năm, điều quan trọng nhất là mỗi vùng, mỗi năm có thể làm mấy vụ cây trồng. Điều này phụ thuộc vào tổng số nhiệt lượng mỗi năm có ở từng vùng và số nhiệt lượng cây trồng cần mỗi vụ
Để thống kê nhiệt lượng dùgn phương pháp tính tổng số nhiệt đội. Có nhiều cách tính khác nhau, phổ biến nhất là lấy tổng nhiệt độ bình quân mỗi ngày và phải loại trừ những ngày có nhiệt độ tối thấp (nhiệt độ giới hạn của sự sinh trưởng), dưới nhiệt độ ấy cây không tiến hành các quá trình sinh lý một cách bình thường và không tích luỹ thêm chất hữu cơ. Nhiệt độ tối thấp của sự sinh trưởng thay đổi tuỳ theo cây trồng. Ví dụ, đối với lúa mì là 5oC, ngô là 10oC và bông là 15oC. Nhiều nước để tính thống nhất cho nhiều loại cây trồng người ta tính tổng số nhiệt độ của những ngày trên 10oC.
Ở nước ta số ngày có nhiệt độ bình quân dưới 10oC rất ít, do đấy có thể cộng nhiệt độ của tất cả các ngày trong năm: Thấp nhất (Sapa) là 5585oC và nhất (Mỹ Tho) 10191oC
Tổng số nhiệt độ cây cần mỗi vụ: Để hoàn thành chu kì sinh trưởng mỗi cây cần một tổng ôn nhất định. Tổng ôn này phụ thuộc vào thời gian sinh trưởng và yêu cầu nhiệt độ cao hay thấp của cây. Ví dụ, cây ưa lạnh-khoai tây có thời gian sinh trưởng 80-90 ngày cần tổng ôn 1500-1700oC. Cây ưa nóng-lúa thời gian sinh trưởng 100-120 ngày cần tổng ôn: 2500-2600oC. Cây trung gian-đậu cô ve, thời gian sinh trưởng 80-110 ngày cần tổng ôn: 1600-2000oC.
Nếu tính cả nhiệt độ cho thời gian làm đất, một vụ cây ưa lạnh cần 300oC, một cây ưa nóng cần khoảng 400oC thì một vụ cây ưa lạnh cần khoảng 1800-2000oC và cây ưa nóng khoảng 3000oC. Nếu làm một năm 2 vụ cây ưa nóng và 1 vụ cây ưa lạnh (phía bắc) cần khoảng 7800-8000oC; một năm 3 vụ cây ưa nóng (phía Nam) cần khoảng 9000oC.
Thời gian có nhiệt độ bình quân ngày dưới 20oC là một chỉ tiêu để xác định có thể trồng một vụ cây ưa lạnh được hay không. Còn thời gian đủ cho một vụ cây trồng là vào khoảng 90-120 ngày.
Đào Thế Tuấn (1977) đã đề nghị bố trí hệ thống cây trồng một năm như sau:
Bảng 10: Bố trí hệ thống cây trồng một năm
(Theo VS. Đào Thế Tuấn, 1977)
Vùng
Tổng số nhiệt độ (oC)
Số ngày có nhiệt độ <20oC
Cơ cấu cây trồng, vụ
Cây ưa nóng
Cây ưa lạnh
Cây ngắn ngày
I
<8300
>120
1
1
-
II
>8300
90-120
2
1
-
III
>8300
<90
2
-
1
IV
>9000
0
3
-
-
Cần chú ý đảm bảo nhiệt độ thích hợp cho cây ở giai đoạn sinh trưởng cuối (khaỏng 45-60 ngày). Nghĩa là cần khoảng 2 tháng có những ngày trên 20oC cho những cây ưa nóng và dưới 20oC cho những cây ưa lạnh. Vì giai đoạn này các cây trồng có song song 2 quá trình phát triển: phát triển các cơ quan sinh thực và cơ quan sinh trưởng. Các cơ quan sinh thực (hoa, nhị, nhuỵ v.v.) và các quá trình sinh lý (thụ tinh v.v.) yêu cầu nhiệt độ chặt chẽ: cây ưa nóng >20oC; cây ưa lạnh <20oC. Nếu không có nhiệt độ phù hợp với đặc tính ưa nhiệt của cây quá trình thụ tinh không an toàn dẫn đến hiện tượng hoa bị thui và hạt bị lép, sức chứa giảm, năng suất giảm.
Ở các cây sinh sản vô tính như khoai lang, khoai tây có quá trình tạo sức chứa là thời kỳ hình thành tia củ tương đương với quá trình sinh sản hữu tính của cây kết hạt cũng đòi hỏi nhiệt độ chặt chẽ. Cây khoai lang cần nhiệt độ >20oC và cây khoai tây cần nhiệt độ <20oC. Vào giai đoạn này các cơ quan quang hợp cần có điều kiện thích hợp để phát triển đến mức tối đa. Các thời kì trước (mọc mầm, phát triển các cơ quan sinh trưởng) có nhiệt độ thích ứng rộng hơn.
Có thể tham khảo nhiệt độ trung bình ngày trong các tháng ở Hà Nội
Bảng 11: Nhiệt độ bình quân ngày trong các tháng của vùng Hà Nội (oC)
Tháng
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Nhiệt độ bình quân
16,6
17,1
19,9
23,5
27,1
28,7
28,8
28,3
27,2
24,6
21,2
17,9
Căn cứ vào yếu tố nhiệt độ chúgn ta có một số cơ cấu cây trồng vùng Hà Nội (đồng bằng Bắc Bộ) như sau:
Một năm hai vụ
Vụ xuân: trồng các cây ưa nóng (tháng 2-6) như lúa, lạc, ngô, khoai lang, đay v.v.
Vụ mùa (tháng 7-11) mưa nhiều nên trồng cây ưa nóng, chịu ngập là lúa
Một năm ba vụ
-Vụ xuân (tháng 2-6) trồng các cây ưa nóng như trên
-Vụ lúa mùa sớm (tháng 6-10)
- Vụ đông (tháng 10-1) trồng các cây ưa lạnh như khoai tây, xu hào, cải bắp, tỏi v.v.
Một số cây ưa nóng có thể trồng vào vụ đông nhưng phải vào tháng 9 như ngô, đậu tương, khoai lang v.v. Do đó vụ lúa mùa sớm phải kết thúc vào cuối tháng 8 hoặc đầu tháng 9. Đất ngoài đê vào thời gian này nước đã rút nên dễ thực hiện trồng ngô, đậu tương và khoai lang vụ đông hơn đất trong đê.
Một năm bốn vụ
-
Vụ lúa xuân (2-6)
-
Đậu tương (6-8)
-
Lúa mùa (8-11)
-
Khoai tây (11-2)
IV.
Không khí và cây trồng
4.1. Vai trò của các chất khí đối với cây
Thành phần không khí bao gồm các chất khí như: nitơ, oxy, cácbonic v.v.
Thành phần không khí trong đất cũng giống như trong khí quyển. Các chất khí này là nguyên liệu cung cấp các hoạt động sống của cây
Hàm lượng cacbonic trong không khí trung bình là 0,03%, nhưng ở lớp không khí gần mặt đất có thể đạt 0,03-0,05%. Cacbonic là nguyên liệu chính của quá trình quang hợp tổng hợp nên các hợp chất hữu cơ cho cây. Khoảng 90% chất khô của cây là do quang hợp tạo ra thông qua phương trình tóm tắt saU;
CO2+H2O
CH2O + O2
CO2 là nguyên liệu không thể thiếu được trong quá trình quang hợp tổng hợp chất hữu cơ của cây.
Ngoài việc đồng hoá CO2 trong khí quyến thông qua hoạt động quang hợp cây xanh còn có khả năng đồng hoá CO2 trong đất để tạo nên chất hữu cơ. Có khoảng 5% CO2 được cây trồng hút trực tiếp từ trong đất à tổng hợp nên chất hữu cơ ngay từ rễ. Nhìn chung cây trồng có thể bắt đầu quang hợp ở nồng độ CO2 từ 0,008 đến 0,01%. Khi nồng độ CO2 của quang hợp nằm trong khoảng từ 0,06 đến 0,4% tuỳ thuộc vào từng loại cây cũng như điều kiện sống khác. Cường độ ánh sáng cao, nhiệt độ thích hợp thì điểm bão hoà CO2 cao.
Đối với một số cây rau, nồng độ CO2 thích hợp để cho hiệu suất cao nhất thay đổi từ 0,2-0,3%. Như vậy bón phân hữu cơ ngoài việc cung cấp dinh dưỡng còn có tác dụng cung cấp CO2 cho cây quang hợp tốt hơn
Oxy là chất khí tham gia vào quá trình hô hấp để oxy hoá chất hữu cơ giải phóng năng lượng. Năng lượng này dùng cho các hoạt động sống khác của cây như hút nước, hút dinh dưỡng. Phương trình tổng quát của hô hấp được biểu thị như sau:
C6H12O6 + 6O2
6CO2 + 6 H2O + Q
Các bộ phận trên mặt đất sử dụng oxy của khí quyển còn các bộ phận dưới đất sử dụng oxy trong đấ. Để thực hiện nhiệm vụ hút nước và dinh dưỡng rễ cây trồng phải tiến hành hô hấp để tạo ra năng lượng cung cấp cho quá trình này. Ngoài ra còn một lượng oxy lớn trong đất bị tiêu hao do hoạt động hô hấp của vi sinh vật đất. Vi sinh vật đất dùng oxy để hô hấp phân giải chất hữu cơ giải phóng chất dinh dưỡng cho cây.
Bảng 12: Sự tiêu hao oxy trong đất khi có cây trồng và khi không có cây trồng
(Hawkins, 1962)
Đất
Cây trồng
Lượng tiêu hao oxy (l/m2/ngày)
Tổng lượng tiêu hao
Không có cây trồng
Lượng tiêu hao cho cây trồng
Đất cát pha
Khoai tây
7,6
4,8
2,8
Đất than bùn
Thuốc lá
13,0
9,4
3,6
Qua bảng trên ta thấy lượng tiêu hao oxy cho sinh vật đất nhiều hơn cho cây trồng. Nếu trong đất không đủ oxy, rễ cây tiến hành hô hấp yếm khí. Hô hấp yếm khí kéo dài cây trồng sẽ bị chết vì năng lượng giải phóng chủ yếu dưới dạng nhiệt năng, không cung cấp đủ năng lượng cho các hoạt động sống.
Nitơ phân tử cây trồng không thể sử dụng trực tiếp được. Nhưng nó cũng là nguồn cung cấp đạm duy nhất cho cây trồng thông qua công nghệ phân bón và vi sinh vật cố định đạm. Trong đất có một số vi sinh vật sống cộng sinh với cây có khả năng biến đổi nitơ phân tử thành các dạng đạm như vi sinh vật sống cộng sinh với rễ cây họ đậu hay rong lam sống cộng sinh với bèo dâu.
Các chât khác như NO3- được tạo thành trong khí quyển cũng là nguồn dinh dưỡng cho cây
Ngoài các thành phần trên không khí còn có chứa một hàm lượng nước nhất định gọi là độ ẩm không khí. độ ẩm không khí có thể cung cấp một phần nước cho cây. Hơi nước đọng lại thành mưa là nguồn cung cấp nước quan trọng cho mọi sự sống trên trái đất.
Sự chuyển động của không khí tạo thành gió làm thay đổi thành phần không khí trên đồng ruộng, có lợi cho quang hợp, hô hấp và các hoạt động khác của cây
Ngoài ra bầu không khí còn là tầng đệm xung quanh trái đất, giữ cho biên độ nhiệt độ ổn định, tạo trạng thái ổn định cho cây
4.2. Quan hệ giữa không khí đất và không khí khí quyển
Cây sử dụng cả không khí đất và không khí khí quyển. Thành phần không khí đất và không khí khí quyển có quan hệ với sinh trưởng và phát triển của cây. Thông thường không khí đất chứa nhiều chất khử như CH4, CO2, H2S v.v. và rất thiếu oxy. Nhất là đất ngập nước hàm lượng không thấp và chủ yếu là chất khử độc, hàm lượng oxy không đáng kể.
Giữa không khí đát và không khí khí quyển có liên quan chặt chẽ với nhau. Luôn luôn có sự trao đổi giữa không khí đất và không khí quyển. Sự trao đổi này được thực hiện nhờ hiện tượng khuếch tán. Các chất khuếch tán từ nơi có nồng độ cao sang nơi có nồng độ thấp. Vì vậy, thường có sự khuếch tán CO2 từ đất vào khí quyển và ngược lại oxy từ khí quyển vào đất.
Sự trao đổi không khí giữa khí quyển và đất xảy ra mạnh khi có sự thay đổi chế độ nước của đất, thay đổi độ xốp của đất và khi có gió nhẹ
Tất cả các biện pháp kỹ thuật làm tăng cường sự trao đổi khí như các biện pháp sục bùn cho cây trồng nước, xới xáo cho cây trồng cạn đều có lợi cho sự sinh trưởng và phát triển của cây trồng
V.
Lượng mưa và cây trồng
Nước cần cho sự sinh trưởng của cây. Nước mưa cung cấp phần lớn nước mà cây yêu cầu đặc biệt là ở những vùng không tưới, nước mưa ảnh hưởng đến các quá trình canh tác như làm đất, thu hoạch. Vì vậy khi xác định cơ cấu cây trồng phải chú ý đến lượng nước mưa.
Ở giai đoạn ra hoa cây cần có đủ độ ẩm; so với các thời kỳ khác cây cần lượng nước lớn hơn cả. Thiếu nước trước hoặc sau khi ra hoa cây giảm năng suất nghiêm trọng. Vì vậy phải bố trí thời vụ cây trồng để đến giai đoạn cây ra hoa hay giai đoạn tạo năng suất kinh tế trời mưa hoặc trong đất còn đủ ẩm cho cây trồng; nếu có tưới phải tưới thêm. Ở đồng bằng miền Bắc các cây trồng vụ đông (đậu tương, ngô, khoai tây, khoai lang, cà chua, tỏi) vào giai đoạn đó thường thiếu nước nên phải tưới. Trên vùng đồi không tưới được nên bố trí cây vụ đông gặp nhiều khó khăn.
Mưa nhiều ở thời kỳ này cũng gây những tác hại đáng kể: làm trôi, vỡ hạt phấn, không thụ tinh được; lúa ở thời kỳ làm đòng bị ngập quá 3 ngày đòng sẽ bị thối, đất thiếu không khí, cây trồng không sinh trưởng được.
Mưa ảnh hưởng đến thu hoạch. Đa số các cây trồng lúc thu hoạch cần trời nắng, khô để thu hoạch và phơi hong nhanh, giảm công chi phí, đảm bảo phẩm chất của hạt; khoai tây cần thu hoạch vào ngày khô để tránh thối củ khi bảo quản. Trái lại cây đay vào lúc thu hoạch nếu có mưa thì chế biến thuận lợi. Tuy vậy vào những tháng mưa nhiều, mưa lớn nhưng mưa chỉ tập trung một thời gian ngắn vào buổi chiều nên việc thu hoạch và phơi hong vẫn tốt. Còn những tháng 2, 3, 4, tuy mưa ít nhưng độ ẩm không khí cao, số giờ nắng ít, lại trở ngại lớn cho việc phơi hạt những cây thu hoạch vào thời gian này (đậu, đỗ)
Mưa ở vùng đồng bằng Bắc bộ thường không tập trung, trận mưa không lớn lắm và không kéo dài (trừ mưa bão) nên việc bố trí vụ hè thu (6-9) cho các cây ra hoa kết quả nhiều lần như đậu tương, lạc, đậu xanh hoặc những cây lấy sợi như đay vẫn tiến hành được. Ở vùng đồi vụ hè thu mưa không nhiều, đủ nước trên đất dốc, thuận lợi cho việc trồng các cây bộ đậu như lạc và đậu tương. Những năm gặp bão mưa lớn và kéo dài có gây ảnh hưởng cho việc thụ tinh của các cây trồng vào vụ hè thu. Tuy nhiên sự thiệt hại tính cho nhiều năm không phải là lớn nên vụ hè thu vẫn được chấp nhận ở những vùng có số năm có mưa lớn và kéo dài không nhiều.
Cần nắm được lượng nước cây cần cho một chu kì sinh trưởng, đồng thời khả năng cung cấp nước hàng năm và lượng nước cung cấp nước hàng tháng của mưa để sắp xếp cơ cấu cây trồng hoặc có biện pháp bổ sung. Có thể lấy tình hình mưa vùng Hà Nội làm ví dụ.
Bảng 13: Lượng mưa và độ ẩm không khí hàng tháng vùng Hà Nội
Tháng
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Lượng mưa (mm)
18
26
48
81
194
236
302
323
262
123
47
20
Ẩm độ không khí (%)
80
84
88
87
83
83
83
85
85
85
81
81
Bảng trên cho thấy lượng mưa cung cấp nước hàng năm là 1673mm. Nếu trồng hai vụ lúa và một vụ khoai tây thì lượng mưa như trên là thoả mãn, còn nước cho làm đất thì tuỳ vụ phải cung cấp thêm (vụ xuân). Theo lượng nước mưa hàng tháng như trên, kết hợp với tình hình nhiệt độ và ánh sáng bố trí hai tháng cuối lúa vụ 1: tháng 5 và 6; lúa vụ 2: tháng 9, 10. Đối với khoai tây nếu thời gian cuối cần thiết phải tưới bổ sung.
VI.
Dinh dưỡng và cây trồng
Trái đất có hơn 6,7 tỷ người (2008) phụ thuộc vào cây trồng về lương thực, thực phẩm và cây trồng lại phụ thuộc vào các chất dinh dưỡng khoáng cần thiết cho sự sinh trưởng và phát triển của chúng
13 yếu tố dinh dưỡng từ đất là những yếu tố không thể thiếu cho sự sinh trưởng của cây trồng. Chúng được gọi là các chất dinh dưỡng của cây. Ngoài ra còn có 4 hoặc 5 yếu tố dinh dưỡng khác là cần thiết cho sự phát triển của một số cây (Barber, 1984, Marschner, 1986).
Cây trồng tổng hợp các hợp chất hữu cơ phức tạp từ nước và các chất dinh dưỡng từ đất, cacbondioxit từ không khí và năng lượng từ mặt trời.
Cây sử dụng 6 nguyên tố dinh dưỡng với lượng tương đối lớn: nitơ, photpho, kali, lưu huỳnh, canxi và manhê. Chúng được gọi là các “nguyên tố đa lượng”. Chúng tham gia cấu tạo nên nhiều hợp chất trong cây như protein, nucleic axit và chlorophyll và là những chất rất cần thiết cho các quá trình xảy ra trong cây như quá trình chuyển hoá năng lượng, duy trì các áp lực nội tại và chức năng của các enzim.
Các nguyên tố dinh dưỡng khác được cây yêu cầu với lượng nhỏ hơn và được gọi là các “nguyên tốt trung lượng, vi lượng). Chúng có chức năng rất khác nhau ở trong cây. Các nguyên tố kim loại này là thành phần không thể thiếu được của các emzim.
Bảng 14 cho biết danh sách các chất dinh dưỡng của cây, dạng chất dinh dưỡng mà cây lấy từ đất, và lượng chất dinh dưỡng lấy ra khỏi đất với năng suất lúa mì 5 tấn/ha
Bảng 14: Các chất dinh dưỡng của cây trồng
Chất dinh dưỡng và dạng đặc trưng hoá học của chúng
Dạng các chất dinh dưỡng chủ yếu mà cây lấy
Các chất dinh dưỡng lấy đi từ đất cùng với năng suất hạt lúa mì (5 tấn/ha, 20% độ ẩm)
Các nguyên tố đa lượng
kg/ha
Đạm (N)
NH4+; NO3-
105
Phot pho (P)
H2PO4-
18
Kali (K)
K+
15
Lưu huỳnh (S)
SO42-
8
Manhê (Mg)
Mg ++
6
Can xi (Ca)
Ca++
2
Nguyên tố vi lượng
Chlorine
Cl-
3
Sắt
Fe2+
0,2
Măn gan
Mn2+
0,2
Kẽm (zn)
Zn2+
0,2
Đồng (cu)
Cu2+
0,03
Bo (B)
H3BO3
0,02
Moliden (Mo)
Mo O42-
-
Một số cây ngoài các yếu tố trên còn yêu cầu các yếu tố khác; natri, coban; silic, niken v.v. (Loue, 1986)
Động vật cũng yêu cầu các chất dinh dưỡng tương tự nhưng hơi khác một ít về các yếu tố dinh dưỡng thiết yếu; con người yêu cầu thêm iod, selen nhưng không cần Bo
Có hai cách để biểu thị hàm lượng dinh dưỡng của cây. Trong cả hai cách hàm lượng đạm được biểu thị như là đạm nguyên tố (N). Lân và kali được biểu thị dưới dạng hàm lượng oxit (P2O5 và K2O) hoặc như là nguyên tố (P và K).
Để cây trồng sinh trưởng, phát triển tốt, các chất dinh dưỡng phải ở dạng dễ tiêu cho cây:
dạng hoà tan trong dung dịch nước
lượng dinh dưỡng thích hợp và cân bằng
cung cấp đúng thời gian
Khi có sự thiếu hụt hoặc mất cân bằng xảy ra, cây sinh trưởng và phát triển khó khăn. Cây được cung cấp các chất dinh dưỡng chủ yếu từ:
giải phóng các chất dinh dưỡng từ phức hệ trong đất
phân giải tàn dư thực vật
phân hữu cơ
phân khoáng
cố định đạm sinh học
từ nước mưa
Các chất dinh dưỡng bị di chuyển ra khỏi đất phải được bổ sung, nếu không được bổ sung đất trở nên cạn kiệt các chất dinh dưỡng và cây trồng cũng sẽ bị ảnh hưởng xấu.
Đất chứa các chất dinh dưỡng, ví dụ, hàm lượng đạm ở tầng đất mặt biến động từ 3 đến 20 tấn/ha. Tuy nhiên, lượng dinh dưỡng này thường ở dạng khó tiêu đối với cây trồng, chỉ có một phần nhỏ là được giải phóng hàng năm thông qua các hoạt động sinh học hoặc quá trình hoá học. Cây chỉ có thấy các chất dinh dưỡng ở dạng hoà tan trong nước.
Khi việc cung cấp các chất dinh dưỡng không đáp ứng được nhu cầu dinh dưỡng của cây cần bón phân để bổ sung.
CHƯƠNG
III: MỘT SỐ ĐẶC ĐIỂM CỦA CÂY TRỒNG
I.
Sinh trưởng và phát triển
Sinh trưởng là tăng kích t
hước, trọng lượng hoặc số lượng và thường được đặc trưng bằng sinh trưởng của tế bào và mô.
Phát triển là sự biến đổi về chất bên trong tế bào (bản chất tế bào) để cây có thể ra hoa kết quả.
Nhiều khi sinh trưởng và phát triển rất khó phân biệt và thường lẫn lộn với nhau. Chu kỳ sinh trưởng phát triển là từ
khi nẩy mầm (có thể tính từ khi hình thành cơ thể mới) cho đến khi héo và chết. Thời gian của chu kỳ từng loại cây có thể ngắn. Số ngày, số tháng, số năm, hàng thập kỷ thậm chí hàng thế kỷ. Giai đoạn cuối thường xuất hiện giảm trọng lượng và giảm kích thước.
Trọng lượng khô là đại lượng đặc trưng cho sinh trưởng. Song cũng có thời kỳ cây sinh trưởng nhưng trọng lượng giảm. Trọng lượng khô của cây có thể là sản phẩm của trồng trọt. Tích luỹ chất khô là một cách đánh giá sinh trưởng, phát triển hoặc là kết quả của sinh trưởng nhưng sinh trưởng chỉ quan hệ đến một số mô sống có chứa hàm lượng nước nào đó.
Sinh trưởng của thực vật liên quan đến khả năng sản xuất của chúng. Nhưng năng suất chỉ là một phần của chất khô.
-
Hầu hết cây trồng sinh trưởng là kết quả của quang hợp khi được cung cấp đủ nước, dinh dưỡng và điều kiện môi trường (nhiệt độ, ánh sáng) thích hợp.
-
Sinh trưởng là quá trình quan trọng của sản xuất nhưng sinh trưởng không phải rà soát toàn bộ sản xuất nông nghiệp. Nhiều trường hợp, các sản phẩm chỉ là một phần nhỏ của cây và số lượng sản phẩm không thường xuyên quan hệ với tổng sinh trưởng của cây.
Năng suất hay số lượng vật liệu thu hoạch là đặc điểm quan trọng, nó là đặc trưng của sản xuất (sản xuất nông nghiệp). Khía cạnh quan trọng của sinh trưởng với sản xuất nông nghiệp là tỉ lệ sản phẩm tạo nên từ sinh trưởng. Ví dụ: Cây lấy củ như khoai lang, khoai tây… lá là cơ quan tạo năng suất nhưng không phải là sản phẩm thu hoạch (năng suất).
Cây lấy hạt như lúa, lúa mì… chọn giống và kỹ thuật không chỉ tăng tổng sinh trưởng mà tăng phần sinh trưởng đóng góp vào hạt.
Cây ăn quả năng suất được quyết định khi phân hoá hình chồi hoa, cây lấy hạt năng suất được quyết định khi đẻ nhánh, trổ bông, trổ cờ, đối với cây cỏ là thời kỳ phân nhánh và khoai tây là thời kỳ hinh thành củ.
Sản xuất tối đa không phải do số lượng tối đa về chồi hạt, củ hoặc bằng kích thước tối đa của từng bộ phận tạo năng suất, vì không đủ sản phẩm quang hợp cung cấp cho cả 2 quá trình mà phải hài hoà giữa số lượng và kích thước (Scott, 1972). Đó là sự hài hoà giữa nguồn và và sức chứa.
-
Nguồn cơ quan tạo năng suất: Lá, diện tích lá, khả năng quang hợp của lá. Khả năng vận chuyển các chất quang hợp.
-
Sức chứa: Kích thước cơ quan dự trữ tạo năng suất bao gồm số lượng và kích thước:
Trong điều kiện không thuận lợi (hạn, rét, nóng…) tốc độ sinh trưởng nhanh rất quan trọng để lợi dụng tốt môi trường sống và khắc phục điều kiện bất thuận. Tỉ lệ sinh trưởng tối đa phụ thuộc vào các loại cây.
Bảng 7: Bảng tỉ lệ sinh trưởng tối đa của một số cây
(Cooper, 1970)
Cây trồng
Tỉ lệ sinh trưởng (S/m2/ngày)
Biến đổi nhánh ? (%)
Cỏ lâu năm
16.6
5.4
Khoai tây
22.8
5.4
Ngô
29.2
6.1
Ngô lai
52
6.4
II. Tạo cơ quan sinh trưởng mới (Tạo giống mới)
Tạo cơ thể mới là đặc trưng quan trọng để duy trì loài và khả năng tạo cơ thể mới bị ảnh hưởng lớn bởi tỉ lệ nhân giống. Nó phụ thuộc vào di truyền.
Sản phẩm của cây trồng đa số lại là cơ thể mới nuôi dưỡng (hạt, quả, mầm, thân) và quá trình tái tạo cơ thể mới là quá trình sản xuất chính. Chính vì vậy, khi chọn giống cây trồng và các biện pháp kỹ thuật nhằm tăng khả năng tạo thế hệ mới của cây trồng để có năng suất cao và tỉ lệ nhân giống cao nhằm duy trì loài.
Ví dụ: 1 hạt lúa → cây lúa và cây lúa đẻ nháh khả năng đẻ nhánh 2n
(n là số đốt đẻ nhánh). Giống NN8 có 16lá tức có 16 đốt trong đó 4 đốt kéo dài thành lóng, 6 đốt giai đoạn mạ vậy số đốt đẻ nhánh = 10. Số nhánh có thể đẻ = 210 = 256 bông, mỗi bông cho 100 hạt là = 25600 hạt, trọng lượng 1000
hạt là 28 – 30g. Vậy từ 1 hạt đã cho trọng lượng 750g.
-
Cây ăn quả có xu hướng tạo sản phẩm không hạt trong kỹ thuật
phải áp dụng nhân giống vô tính nuôi cấy mô, giâm cành, chiết, ghép….
-
Ưu thế lai tạo năng suất cao nhưng không để giống được phải duy trì dòng bố mẹ. Hạt giống có sức sống mạnh. Lúa đẻ khoẻ, lượng giống dùng ít.
III. Quá trình chín.
Sản phẩm có giá trị cao khi vừa chín, ví dụ: chè là 1 tôm 2 lá, 1 cá 2 chừa. Rau không già, không non. Rau già phẩm chất kém, thậm chí không còn giá trị sản phẩm, non quá phẩm chất thấp, năng suất thấp. Mía khi chín hàm lượng đường cao nhất. Sợi chín khi chất lượng tốt nhất. Các cây kích thích càng yêu cầu phẩm chất cao độ chín lại càng quan trọng. Chín còn có ý nghĩa trong tạo năng suất cho lứa sau. Ví dụ: cỏ chăn nuôi thu hoạch non quá hay già quá năng suất lứa sau giảm.
Cây lấy quả thu hoạch khi còn non phẩm chất kém. Thu quá già
phẩm chất giảm, hư hỏng. Một số loại quả lại chín sau khi thu hoạch: Hồng ăn quả.
Cây lấy hạt thường để chín hoàn toàn đảm bảo năng suất và
phẩm chất cao. Nhiều loại cây trồng chín không đều, phải thu hái nhiều lần.
Xu hướng chọn giống chín đồng đều. Độ chín của sản phẩm quyết định thời gian thu hoạch, song thu hoạch sớm hay muộn tuỳ theo điều kiện:
+ Khí hậu,thời tiết: thời tiết khô, lạnh thì thu hoạch muộn; thời tiết nóng ẩm, mưa thì thu sớm.
+ Khả năng vận chuyển: vận chuyển xa, sản phẩm chín khó bảo quản, thường thu sớm khi khi chín.
+ Khả năng chế biến, bảo quản
+ Thị trường: Thu sớm giá cao.
IV.
Duy trì
Trong chu kỳ sinh trưởng và phát triển của cây có giai đoạn hoặc thời kỳ cây sinh trưởng nhưng không tạo năng suất. Thời kỳ đó gọi là thời kỳ duy trì. Thời kỳ này ở một số cây còn gọi là thời kỳ ngủ
nghỉ. Chúng ít sử dụng các yếu tố dinh dưỡng như nước, ánh sáng, chất dinh dưỡng. Thậm chí cây họ đậu làm tăng dinh dưỡng, đặc biệt N cho đất. Các cây khác để lại lá và các cơ quan già cỗi. Thời kỳ này cũng là thời kỳ chuẩn bị để tạo năng suất. Để có năng suất cao, trước khi cây vào thời kỳ ngủ nghỉ phải sinh trưởng tốt như có tán lá đặc trưng, phân cành nhiều. Vì vậy phải chăm bón cây trồng trước khi vào ngủ nghỉ là rất quan trọng. Nếu không được chăm sóc tốt khả năng sản xuất của cây giảm (một số cành bị chết, khi ra nụ, hoa, quả do thiếu dinh dưỡng sẽ bị thui, chột, rụng…)
Để sử dụng đất có hiệu quả có thể trồng xen một số cây khác cùng với cây này ví dụ xen cây họ đậu, cây rau mùa đông vào cây ăn quả, cây công nghiệp.
Một số cây khác ở thời kỳ duy trì vẫn không ngừng sinh trưởng tạo điều kiện để sản xuất (tạo năng suất) trong thời kỳ sau. Để có năng suất cao đòi phải chăm sóc.
V.
Một trong những thay đổi quan trọng trong cơ thể sống là sự sinh trưởng chuyển sang chết. Tế bào mới được hình thành bổ xung và các tế bào khác bị chết. Ở cây, tế bào chết không bị loại bỏ mà đóng góp làm cho cây cứng rắn thêm. Đối với lá có thể héo chết và mất vật chất trong quá trình thu hoạch.
Cây hàng năm chết già sau khi ra hoa, kết quả. Những thí nghiệm cho thấy khi hình thành quả, hạt. Quả, hạt tiết ra chất kìm hãm làm cây bị hoá già và chết. Nếu ngắt bỏ nụ, hoa cây trẻ mãi. Để cây nẩy chồi cần thu hoạch sớm hơn chưa chín đầy đủ. Cây lâu năm ra quả nhiều lần có quá trình trẻ lại sau thu hoạch.
Nếu héo chết do điều kiện không thuận lợi sẽ mãi giảm năng suất cây trồng.
VI.
Khả năng sản xuất tuỳ vào loại và giống cây trồng loại cây có cùng khả năng sản xuất nếu cùng tạo ra một khối lượng sản phẩm và cùng sủ dụng vật chất, điều kiện sống như nhau. Những cây trồng sản xuất các sản phẩm là nguyên liệu thô cho chế biến có thể so sánh theo số lượng nguyên liệu thích hợp cho chế biến mà chúng sản xuất/ đơn vị bất kỳ nguồn đặc biệt nào. Nói chung theo quan niệm tiêu thụ của con người có thể coi hiệu quả tương đối mà những cây trồng sản xuất nguyên liệu thô cho con người sử dụng trực tiếp. Không phải tất cả là lương thực nhưng đây chắc chắn là mục tiêu chính và quan trọng trong thời gian dài.
Cơ sở hữu ích nhất để so sánh cây lương thực là hiệu quả sản xuất năng lượng hoặc
Protein. Điểm bất lợi là con người sử dụng không phải một loại mà yêu cầu cân bằng, không chỉ giữa lương thực mà giữa các thành phần axitamin của
protein.
Cách đơn giản nhất là phân biệt riêng rẽ năng lượng và protein trên mặt đất con người cần cả 2, không ai chỉ sống bằng 1 loại cây trồng hoặc 1 loại sản phẩm. Có nhiều cách để biểu thị hiệu quả sản xuất trồng trọt (Acoek và các tác giả 1971; Monteith 1966; Gibbon và các tác giả, 1970).
Nói chung hiệu quả (E) có thể biểu thị như một đầu ra (output) (o) trên một đơn vị đầu vào (I) qua thời gian đặc biệt và trong phạm vi đặc biệt (spedding, 1977).
Vậy
E
=
O
I
E là năng lượng
O là sản phẩm sản xuất theo năng lượng hoặc protein
I có thể là năng lượng, protein, nước, đất, lao động, tiền hoặc bất cứ vật tư nào kể cả thời gian.
Năng lượng tính theo 2 dạng.
-
Năng lượng từ năng lượng mặt trời.
-
Năng lượng từ nhiên liệu (sản phẩm của năng lượng mặt trời trước đây).
Thời gian thường là 1 năm cho các cây hàng năm. Thời gian dài hơn cho các cây lâu năm, cao su, cacao. Nội dung tính toán cần chú ý: Năng suất khác nhau nhiều theo cây trồng được trồng trong môi trường thích hợp hay không và theo sự cung cấp nước và phân bón.
Monteith (1972) đã tóm tắt những yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả mà cây trồng tích luỹ năng lượng mặt trời khác nhau.
1 – Vĩ độ và mùa
2 - Lượng mây và độ vẩn đục của khí quyển
3 – Thành phần quang phổ của bức xạ
4 - Lượng quang tử cần trong quá trình quang hoá.
5 - Diện tích lá và sự sắp xếp bộ lá
6 - Nồng độ CO2 trong tán cây và sự kháng khuyếch tán của tầng lá.
7 - Chất đồng hoá dùng cho hô hấp.
Nông nghiệp cổ sơ: Công suất sinh năng 10 – 40. Niughinê: 16,4; các nước phát triển 0.3 – 0.4
Chăn nuôi, chế biến, công suất sinh năng nhỏ. Trong các năm 1970 công suất sinh năng trong công nghiệp Hà Lan là 0.14; CHLB Đức: công nghiệp gà thịt: 0.2, sữa: 0.2; Mĩ 1l sữa tốt1/2 lít dầu sữa.
Bảng 8: Hiệu quả sử dụng năng lượng trong sản xuất trồng trọt và chăn nuôi
(J.M Walsinghamxem Spedding 1976
Sản phẩm (Công suất sinh năng)
=
Tổng năng lượng trong sản phẩm
Năng lượng đầu tư
Hạt lúa
3 - 3,4
Hạt mì
2.2 - 4.6
Hạt ngô
2.8 - 5.4
Khoai tây
1.0 - 3.5
Sữa
0.33 - 0.62
Trứng
0.16
Cừu
0.39
Thịt bò
0.18
Thịt gà
0.11
Đề xuất: Giảm làm đất, làm đất chi phí 30% năng lượng. Bố trí cơ cấu cây trồng tăng cây cần ít năng lượng cho sản lượng cao.
VII.
Sản xuất năng lượng
Năng lượng được sản xuất từ cây lương thực khác nhau giữa các loại cây, giữa các vĩ tuyến
Bảng 9: Năng suất cây trồng (100kg/ha) từ 1962 – 1965 trong các vùng khác nhau trên thế giới (Pemman 1968)
Cây trồng
Phạm vi năng suất
Lúa mì
7.0 - 44.9
Ngô
9.9 - 40.7
Lúa
15.1 - 60.5
Khoai tây
76 - 307
Khoai lang
50 - 201
Thu hoạch toàn bộ cây, năng suất cao hơn thu hoạch từng bộ phận: Rễ, hạt, lá, quả. Nhưng có 2 vấn đề:
-
Thứ nhất: Lúc thu hoạch nhiều loại cây chuyển phần năng suất cao vào sản phẩm và năng lượng mở rộng vào thu hoạch, phần còn lại không cao.
-
Thứ hai: Thu hoạch toàn cây sẽ phá hoại cây lâu năm mà cây này có thể thu hoạch vài lần trong vụ
Đối với cây hàng năm do sinh trưởng theo mùa vụ cho nên lãng phí thời gian sử dụng năng lượng ánh sáng ngay từ đầu vụ. Khả năng sử dụng ánh sáng
cũng thấp do hệ số diện tích lá thấp (Walton, 1971) vì vậy, cây hàng năm sử dụng năng lượng ánh sáng không bằng cây lâu năm. Vì vậy để lợi dụng năng lượng ánh sáng nên trồng xen cây lâu năm và cây hàng năm hoặc xen cây hàng năm với nhau. Ví dụ: Ngô xen đậu ở Makerere, (Willey và Crieru, 1972) năng suất có tăng hơn 38%. Hệ số (hiệu quả) biến đổi năng lượng ánh sáng thành năng lượng trong sản phẩm thu hoạch khác nhau tuỳ theo loại cây, cung cấp? và mật độ cây. Gibbon và các tác giả (1970) đã nêu công thức tính hệ số sử dụng năng lượng như sau:
E
=
Tổng năng lượng chất khô x 100
Tổng năng lượng ánh sáng
Với ngô E với giống Caragua ở Headley (Anh) là 0.8 và 3.12 ở Turin. E trung bình trên thế giới 2.83 – 3.32%. (Kanda, 1975) Theo lý thuyết, E cực đại = 5.3% (Loonin và William, 1963) với Ngô E cao nhất là 4.53%.
Bảng 10: Năng lượng bức xạ mặt trời tới bề mặt đất
Năng lượng mặt trời tới đất
Giá trị tối đa hàng ngày
J/ha/ngày
Tổng năng lượng tới cây trồng
1674 x 108
Tổng năng lượng hoạt động quang hợp (50%)
837 x 108
Tổng năng lượng tán cây sử dụng
652 x 108
Sử dụng năng lượng để tạo năng suất
phụ thuộc vào năng lượng chiếu tới mặt đất và diện tích lá của cây.
Bảng 11: Khả năng tạo năng suất của cây trồng (Bonmone, 1962)
Sản lượngtạ/ha
Năng lượng (Cal/cm2/ngày
g/m2/ngày
Tạ/ha/ngày
LAI
3.3
2
1.5
1
500
7.7
86.7
57.8
43.4
28.9
475
7.4
83.4
55.6
41.7
27.8
450
7
79.4
52.3
39.4
26.3
425
6.3
78.9
49.6
37.9
25.8
400
6
70.8
47.2
35.4
23
375
5.9
61.3
44.2
33.1
22
350
5.5
60.8
41.2
30.9
20
Sản phẩm thu hoạch là các hợp chất khác nhau. Thực vật phải sử dụng năng lượng để biến đổi từ hợp chất quang hợp thành các sản phẩm khác, năng lượng lấy từ glucoza.
Bảng 12: Hiệu suất sử dụng glucoza để biến đổi tạo thành các sản phẩm (Pening và các tác giả, 1974)
Hợp chất
Năng suất (g sp/glucore)
Tiêu thụ O2 (g/glucos)
Giải phóng O2 (g/glucose)
Nguồn N
Hợp chất
0.616
0.137
0.256
+NH3
Đạm
0.404
0.174
0.673
+NO2
Bột
0.826
0.082
0.102
Mỡ
0.33
0.116
0.53
Lignin
0.465
0.116
0.292
axit hữu cơ
1.604
0.298
-0.05
Bảng 13 : Thành phần hoá học của sản phẩm và năng lượng sử dụng glucoza (Sinchair và DeWit, 1975)
Cây trồng
Thành phần hoá học
Năng suất
Tỉ lệ (%)
Protein
Lipit
Hydratcacbon
Khoáng
Lúa
8.8
2.7
87
1.5
73
100
Ngô
9.5
5.3
83.7
1.5
70
96
Lúa mì
12.1
2.3
83.7
1.9
71
97
Mạch
11.6
2.2
83.4
2.8
71
98
Đậu tương
39
19.9
35.4
5.7
45
62
Khoai tây
9.2
0.5
86.3
3.9
75
103
Vừng
21.2
54.7
18.4
5.7
37
51
VIII.
Sản xuất protein
Protein được phân bố trong toàn cây nhưng thường tập trung cao nhất ở một số bộ phận như hạt, tạo điều kiện cho thu hoạch dễ dàng hơn. Trong lá và các bộ phận non protein được chiết xuất đạt 55 – 75% trong hầu hết các loài cây (Arelcoll, 1971). Có nhiều cách xác định protein và có biện pháp chế biến kể cả chăn nuôi gia súc.
Tăng sản lượng protein trong trồng trọt bằng cách:
Chọn giống có hàm lượng protein cao
Trồng cây họ đậu trong hệ thống luân canh
Trồng cây phân xanh họ đậu hoặc các loại cây có khả năng tăng nguồn N cho đất
CHƯƠNG IV: KHẢ NĂNG CẢI TIẾN CÂY TRỒNG
4.1. Khả năng cải tiến cây trồng
Việc tạo ra các giống cây trồng mới, giống lai mới là ưu tiên của loài ng
ười. Việc tạo ra các loại hình có năng suất cao hơn chỉ là một biện pháp để nâng cao năng suất cây trồng. Mặc dù năng suất cây trồng và chất lượng sản phẩm có thể được nâng lên nhờ quản lí tốt dịch hại, bón phân và áp dụng các biện pháp canh tác tốt hơn. Các giống cây trồng cải tiến thay thế rất nhanh các giống cây trồng địa phương xảy ra khắp nơi trên thế giới. Duy trì, sản xuất và phân phối hợp lí nguồn giống cây trồng cải tiến đã góp phần đáng kể trong việc tăng năng suất cây trồng ở nhiều nước.
Việc cải tiến giống cây trồng được bắt đầu từ rất sớm trong lịch sử trồng trọt thông qua việc chọn các giống cây trồng từ các cây hoang dại để trồng trọt. Những tiến bộ lớn nhất có ngay từ buổi bình minh của nền văn minh nhân loại, nhưng những tiến bộ trong việc sản xuất ra của cải vật chất thì lại hình thành muộn hơn. Tuy nhiên, không phải chỉ đến tận thế kỉ 20, khi mà kiến thức về di truyền đã tương đối phổ biến, việc chọn tạo giống cây trồng thực sự trở thành ngành khoa học với các biện pháp chọn tạo hợp lí. Năng suất cây trồng tăng lên đáng kể nhờ việc tạo ra các giống cây trồng bán lùn, các giống lúa phản ứng với ánh sáng và các giống lúa mì chống được đổ khi bón lượng đạm cao. Việc chọn tạo tiếp tục thu được những thành tựu mới từ việc sử dụng các vật liệu chọn tạo giống từ khắp các nơi trên thế giới và sử dụng công nghệ gen
CHƯƠNG IV : ĐỘ PHÌ ĐẤT VÀ BIỆN PHÁP NÂNG CAO ĐỘ PHÌ CỦA ĐẤT
I.
Khái niệm về độ phì đất và các yếu tố ảnh hưởng
1.
Khái niệm
Cho đến nay đất vẫn là môi trường sống của thực vật nói chung và cây trồng nói riêng. Đất cung cấp cho cây trồng các điều kiện và các yếu tố cần thiết cho quá trình sống như nước, dinh dưỡng,
không khí và các điều kiện cần thiết như nhiệt độ đất. Cùng với cây trồng trong đất còn có các sinh vật hoạt động các sinh vật này sống và tác động đến tính chất của đất, ảnh hưởng đến sự sống của cây trồng.
Các đặc điểm tính chất của đất ảnh hưởng đến sự sống của cây trồng, song yếu tố quyết định là độ phì đất.
Theo William độ phì của đất là khả năng của đất có thể cung cấp đồng thời cùng một lúc cả nước và dinh dưỡng cho cây trồng (William, 1946). Theo ông cây trồng lấy nước và dinh dưỡng từ đất để sống và tạo năng suất. Cây sử dụng nước và dinh dưỡng tốt khi các yếu tố khác trong đất như nhiệt độ, không khí cũng phù hợp. Hay nói một cách khác, cây sử dụng nước và dinh dưỡng tốt khi đất có độ phì thích hợp, cây càng hút được nhiều nước và dinh dưỡng khi đất có độ phì cao.
Độ phì của đất luôn biến đổi và tuỳ theo từng loại cây trồng. Ví dụ đất lúa có độ phì cao khi có hàm lượng nước lớn hoặc ngập nước. Ngược lại đất mầu cạn lại thích
hợp với cây trồng cạn. Vì vậy, có thể hiểu độ phì là: Khả năng của đất có thể cung cấp các điều kiện sống cho cây trồng.
Tuỳ theo mục đích đánh giá đất, sử dụng đất khác nhau, người ta có thể phân chia độ phì đất theo những cơ sở khác nhau.
Dựa trên quá trình hình thành có thể chia thành:
- Độ phì thiên nhiên: Độ phì đất được hình thành trong quá trình tự nhiên, hình thành
đất chưa có sự tác động của con người.
- Độ phì nhân tạo: Độ phì của đất được tạo thành do hoạt dộng sản xuất của con người như bón phân, cải tạo đất.
Dựa vào khả năng sử dụng đất của cây trồng:
-
Độ phì tiềm tàng: Tiềm năng độ phì của đất có thể sử dụng để tạo năng suất, sử dụng để tạo năng suất, sản lượng. Ví dụ đất ngập nước có độ phì hữu hiệu cao nếu trồng lúa, ngược lại có độ phì tiềm tàng cao với cây trồng cạn.
-
Muốn cây trồng sinh trưởng phát triển tốt, năng suất cao phải nâng cao độ phì đất và tác động các biện pháp kỹ thuật để nâng cao độ phì hữu hiệu với từng loại cây trồng.
Các yếu tố ảnh hưởng đến độ phì đất
a-
Khí hậu thời tiết ảnh hưởng đến quá trình hình thành đất nên cũng ảnh hưởng đến độ phì đất. Vùng nhiệt đới ẩm quá trình phân huỷ chất hữu cơ cao, nên hàm lượng chất hữu cơ đặc biệt hàm lượng mùn trong đất thấp. Vùng đất dốc, mưa nhiều, gây xói mòn nghiêm trọng đất, nghèo
dinh dưỡng, độ phì thấp. Đất bị rửa trôi nghiêm trọng dễ trở thành đất bạc màu.
Khí hậu, thời tiết cũng ảnh hưởng rất lớn đến sự sinh trưởng
phát triển của thảm thực vật trên mặt đất và cả sinh vật sống trong đất. Đất đủ ẩm, nhiệt độ ấm áp sinh vật sinh trưởng phát triển thuận lợi hệ sinh vật phong phú, đất có độ phì cao.
b. Hoạt động sản xuất của con người
Trình độ khoa học kỹ thuật thấp, kỹ thuật canh tác lạc hậu, bóc lột đất dẫn đến độ phì của đất giảm dần. Đặc biệt vùng đất dốc, đất bị xói mòn độ phì kiệt quệ, khả năng giữ nước kém, đất bị sa mạc hoá hoặc hoang mạc hoá.
Với biện pháp kỹ thuật tiên tiến người sản xuất không chỉ áp dụng các biện pháp cải tạo đất mà còn nâng cao độ phì của đất làm cho đất ngày càng tốt, độ phì ngày càng cao.
II.
Biện pháp duy trì và nâng cao độ phì đất
1.
Duy trì canxi trong đất
a.
Canxi có vai trò rất quan trọng đối với sự sống của cây và các đặc điểm tính chất của đất. Vì vậy, canxi có vai trò rất lớn đối với độ phì đất. Canxi có các vai trò sau:
- Cải tạo tính chất vật lý của đất: Tăng độ xốp, tơi xốp, keo kết để tạo cấu trúc viên.
- Tham gia tạo keo đất đặc biệt là keo đất vô cơ, hữu cơ. Canxi duy trì độ bền vững của kết cấu đất và góp
phần cải tạo tính chất vật lý của đất.
- Là động lực cơ bản trong trao đổi cation giữa keo đất và cây trồng vì canxi tạo khả năng hấp phụ của keo đất.
- Canxi tham gia quá trình cố định lân. Lân dễ tiêu bón vào đất, phản ứng với canxi trong đất, tạo nên photphat
3 canxi hoà tan.
- Duy trì pH của đất
- Thừa Canxi dẫn đến thiếu một số nguyên tố vi lượng như Mo, Fe, Zn.
- Canxi trong đất phù hợp với sự hoạt động của vi sinh vật. Đa số các loại vi sinh vật thích hợp trong điều kiện pH của đất trung tính và hơi kiềm. Bón canxi tạo môi trường đất thích hợp với vi sinh vật.
Vì canxi ảnh hưởng đến tính chất đất nên ảnh hưởng trực tiếp tới sinh trưởng phát triển của cây trồng. Canxi còn là nguyên tố dinh dưỡng cần thiết đối với cây. Hàng năm cây trồng hút 20 – 300kg CaO/ha. Canxi có vai trò sinh lý quan trọng đến quá trình nẩy mầm, sự sinh trưởng bao lá mầm và đặc biệt sự hình thành nốt sần rễ cây họ đậu.
Canxi còn có vai trò trung hoà chất hữu cơ và tạo điều kiện cho cây sử dụng tốt các nguyên tố dinh dưỡng khác như K, Mg, Na, Cu.
b. Nguyên nhân cần bón canxi
- Rửa trôi canxi: Canxi trong đất rất dễ bị rửa trôi. Đặc biệt là vùng đất nhiệt đới mưa nhiều, hàm lượng canxi trong đất thấp, đất dễ bị chua.
[KĐ]Ca+++ H2O + CO2
[kĐ]2H+
+ CaCO3
CaCO3 + H2O + CO2 → Ca(HCO3)2
- Hầu hết đất dốc ở nước ta lượng canxi bị rửa trôi mãnh liệt nên đất chua và thiếu canxi nghiêm trọng
- Cây sử dụng Canxi: Cỏ lefec lấy đi 300kg/ha/năm
Bảng 14: Lượng canxi cây lấy đi (Yoohida, 1981)
Cây trồng
Năng suất (tạ/ha)
Hệ số kinh tế
Lượng canxi lấy đi (kg/ha)
Lúa
8.7
0.41
27
Ngô
5
0.3
33
Đậu tương
2
0.34
-
Lạc
3
0.57
30
Khoai lang
27
-
-
Khoai tây
40
0.7
52
-
Trao đổi giữa các cation trong phân bón và Ca++ trong keo đất:
100kg (NH4SO4) trao đổi 100 kg CaCO3.
100kg KCl trao đổi 60 – 70 kg CaCO3.
Can xi đi ra khỏi keo đất và bị rửa trôi. Do vậy hàng năm cần bón 600 – 800kg CaO/ha để duy trì canxi cho đất.
-
Cải tạo đất bị chua:
2.
Lượng vôi bón tuỳ theo:
+ Độ chua của đất và yêu cầu phản ứng của cây trồng
Bảng 15: pH thích hợp cho một số loại cây trồng
Cây trồng
pH KCl
Lúa
6.2 - 7.3
Khoai lang
5.0 - 6.0
Khoai tây
5.5 - 6.5
Ngô
6.0 - 7.0
Cà chua
6.3 - 6.7
Đậu tương
6.5 - 7.1
Lạc
5.0 - 6.0
Mía
6.0 -8.0
Nếu pH nằm ở mức dưới pH thích hợp cho cây trồng cần bón vôi để nâng cao pH
+ Tính đệm của đất và độ no kiềm
Đất thành phần cơ giới nặng, đất chứa nhiều keo và đất có chứa nhiều Fe, Al cần bón lượng Canxi cao
+ Mùa: Mùa mưa bón lượng
canxi thấp vì mùa mưa rửa trôi bớt các chất chua trong đất
Đất cát
Đất sét
Đất mùn
7
5
0
10
20
30
40
Lượng vôi (t/ha)
+ Độ no kiềm: (V%) > 75 không cần vôi
= 50 – 75 cần ít
< 50 rất cần
II.
Duy trì mùn trong đất
1.
a-
Cải tạo tính chất vật lý của đất: Hình thành keo hữu cơ. Đất có kết cấu tốt do tạo được đoàn lạp
Tăng khả năng thấm nước, giữ nước, duy trì nhiệt độ
b-
Cải tạo tính chất hoá học
Tăng khả năng hấp phụ và trao đổi dinh dưỡng
Kho dự trữ dinh dưỡng. Mùn chứa 5%N và P, K dễ tiêu, các nguyên tố vi lượng.
Tăng tính đệm.
c – Tác động đến vi sinh vật
Là nguồn dinh dưỡng (năng lượng và nguyên tố dinh dưỡng) của vi sinh vật
d- Mùn làm tăng khả năng sản xuất của đất
Dựa trên hàm lượng cacbon tính năng lượng → khả năng sản xuất của đất
2.
Tỉ lệ mùn thích hợp
Tỉ lệ mùn càng cao đất càng tốt, song phụ thuộc vào nhiều điều kiện. Vùng ôn đới tỉ lệ mùn thường cao hơn vùng nhiệt đới, đặc biệt vùng nhiệt đới ẩm, tỉ lệ mùn thường thấp. Nói chung đất sỏi có tỉ lệ mùn 2 %
Song trong thành phần cơ giới
Đất sét: 2,5%
Đất thịt: 2%
Đất cát: 1,30%
3.
Hàng năm lượng mùn được bổ sung do phân hữu cơ, xác thực vật, cây trồng và các nguồn hữu cơ khác.
Song mùn cũng luôn bị phân giải, cần bổ xung lượng mùn mất đi (khi đó có tỉ lệ mùn thích hợp) là cần thiết để đảm bảo cân bằng mùn đất.
a.
Tính toán sự mất mùn
Hệ số phân giải mùn hàng năm từ 1.5 – 2% lượng mùn đất.
Hệ số này gọi là hệ số khoáng hoá phụ thuộc vào sự hoạt động của vi sinh vật (nhiệt độ và ẩm độ). Thành phần cơ giới và kết cấu đất,
pH, kỹ thuật canh tác. Ví dụ:
Loại đất có 3000. Hàm lượng mùn 2.5%, hệ số khoáng hoá là 1,7%.
Lượng mùn =
3000+ x 2,5
=
75t
100
Lượng mùn bị khoáng hoá
75t x 1,7
=
1275 kg/ha/năm
100
Như vậy lượng mùn bị khoáng hoá 1000 – 1500 kg/ha/năm
Bài tập: Tính lượng mùn tiêu hao
Lớp đất có độ sâu 15cm, d
= 1.2, tỉ lệ mùn 2%, K2 = 21.0
10000 x 0,15 = 1500 m3 x 1.2 = 1800 tấn/ha
Mùn =
1800 x 2
= 36T
100
Lượng mùn bị khoáng
hoá
=
36 x 2
= 720 kg
100
b.
Trả lại mùn cho đất
c.
Bằng các chất hữu cơ trả lại cho đất
-
Tàn dư thực vật (thân, lá, rễ…)
Hệ số tạo mùn của 100kg vật chất hữu cơ như sau:
Phân chuồng: 40 – 50%
Rơm rạ khô: 20 %
Tàn dư cây trồng, thực vật: 15 – 20%
Phân xanh
: 20 – 30%
Ví dụ
1 tấn phân chuồng (20% chất khô) cho
1000 x
20
x
50
= 100 kg mùn
100
100
- 1 tấn rơm rạ khô (90% chất khô) cho
1000 x
90
x
20
= 180 kg mùn
100
100
- 1 tấn
phân xanh (15% chất khô và 25% mùn)
1000 x
15
x
25
= 37.5 kg mùn
100
100
+ Căn cứ vào các cây trồng cân bằng mùn trong cả chu kỳ luân canh
Để bù 720kg mùn bị khoáng hoá cần
-
1 tấn phân chuồng cho 100 kg mùn
x
720 kg mùn
x =
1T x 720
= 7.2 tấn phân chuồng
100
-
Rơm rạ khô
x =
1T x 720
= 4 tấn
180
- Phân xanh
x =
1T x 720
= 20 tấn
37.5
4.
Nguyên liệu
a-
Phân chuồng và các loại tương tự
1tấn phân chuồng khô có 15kg N
3kg P
6kg K
b-
Một tấn rơm rạ khô cho 100 – 200kg mùn. Nhược điểm tỉ lệ C/N > 50, vì vậy thường thiếu N.
1 tấn rơm rạ có 5 – 6kgN
200 kg mùn có 10kg N. Vì vậy cần cung cấp 5 – 6 kg N khoáng
1 ha bón 5 – 6 tấn rơm rạ cần bón 25 – 30 kgN
c – Phân xanh
d - Các nguồn hữu cơ khác
- Chất thải thành phố (chất thải sinh hoạt dân sinh)
20.000 dân thải 2,500,000 tấn/năm
Phải sàng lọc cơ giới
Phân loại hữu cơ
Chế biến
Khử trùng
-
Chất thải công nghiệp
Theo tài liệu của Solter và Grein (Mỹ) sau 30 năm, tỉ lệ mùn tăng giảm theo công thức như sau:
Độc canh ngô: - 3.12%
Mì: - 1.44%
Đại mạch: - 1.41%
Luân canh cỏ lâu năm: Ngô, đại mạch, lúa mì, Kleveva: - 1.36
Cỏ đuôi chuồn 2 năm
Cỏ Kleve: Ngô, Mì, Klave : + 3,25
3.
1 – Dinh dưỡng đất
Chủ yếu ở dạng hữu cơ, cây sử dụng chủ yếu ở dạng dễ tan. Hàm lượng dinh dưỡng thường thấp hơn so với tổng chất khô đất. Tuỳ theo từng dinh dưỡng có hàm lượng tổng số hay dễ tiêu khác nhau. Dinh dưỡng trong đất biến đổi theo 2 hướng:
Giải phòng dinh dưỡng dễ tiêu
Giữ dinh dưỡng: Cố định dinh dưỡng trong quá trình tạo khó tiêu từ dễ tiêu
Các chất dinh dưỡng lại được đất giữ thưo quá trình hấp phụ trao đổi với keo đất.
2 – Cây sử dụng dinh dưỡng từ đất
Để sinh trưởng và tạo năng suất, năng suất càng cao lượng dinh dưỡng lấy đi càng nhiều.
Bảng dinh dưỡng lấy đi của một số cây trồng
Cây trồng
Năng suất kinh tế ( (t/ha)
Hệ số kinh tế
Lượng dinh dưỡng hút từ đất
Lúa NN8
8.7
0.41
161
50
309
27
35
15
8.7
Ngô
5
0.3
269
49
223
23
50
30
Đậu tương
2
0.34
138
16
67
30
13
12
Lạc
3
0.57
145
10
45
27
Khoai tây
40
0.71
178
35
337
52
23
27
Khoai lang
27
115
20
195
Tạo 1 tấn thóc vùng nhiệt đới 19.24kg N bình quân 20.5
4.6 kg P2O5
5.1
35 – 50 K2O
44.4
4. N và phân đạm
1 – N trong đất
Nitơ khí quyển 79 – 80% song cây không sử dụng được một số cây đậu cộng sinh vi sinh vật cố định N có thể biến đạm khí trời thành N cây sử dụng
Lượng đạm trong đất
Đạm trong đất chủ yếu là đạm hữu cơ: Mùn chiếm 5%N và tỉ lệ mùn 3% trong 4000tấn đất
4000 tấn x3
x
5
= 6 tấn đạm hữu cơ
100
100
Lượng N này cây không sử dụng được, cây chỉ hút lượng N đã khoáng hoá. Tỉ lệ khoáng hoá là 1.5 – 2%/
Lượng N khoáng hoá
6000 tấn x 1.5
=
90 kg
100
Ví dụ đất Việt Nam
độ sâu 15cm, d
= 1.2 hàm lượng N trong mùn 5%. Hàm lượng mùn 2%, hệ số khoáng hoá 2%.
10000 x 0.15 x 1.2 = 1800 tấn đất
Lượng mùn
1800 x 2
=
36 tấn
100
Lượng đạm hữu cơ tổng số:
36 x 5
=
1800 kg
100
Lượng đạm khoáng hoá:
1800 x 2
=
36 kg
100
Dạng N khoáng hoá : NH4+
NO3-
2 – Quá trình biến đổi N
a- Nitrat hoá: Sự hoạt động của vi khuẩn Nitrat hoá trong điều kiện đất hảo khí
b- Amôn hoá
Trong điều kiện đất thiếu O2, vi khuẩn amôn hoạt động biến N2 thành NH4+
c-
NH4+, NH2….. nitrát hoá thành NO3-
xuống tầng khử NO3- → NO2 → NO →N2
2. Cân bằng N
a. Mất đạm
- Cây hút N
- Rửa trôi, xói mòn
- Bay hơi
- Thấm sâu
- Phẩn NO3-
hoá đây là quá trình mất N chủ yếu ở đất lúa. Mất 40 – 60%
* Nguồn đạm bổ sung
-
Bón phân hữu cơ
-
Tàn dư thực vật
-
Phân hoá học
-
N trong nước mưa
-
N do vi sinh vật cố định.
b.Biện pháp nâng cao hiệu quả của phân N
- Bón phân theo yêu cầu cây trồng
+ Urê bón cho các loại cây
+ Cây lấy bột, đường, sợi ,thuốc lá không bón dạng KCl
-
Tuỳ theo đất
+ Đất chua bón urê
Đất yếm khí không bón SO42-
Đất mặn không bón Cl
Đất nặng bón tập trung
Đất nhẹ bón nhiều lần.
-
Kỹ thuật bón
Lót
Thúc
-
Biện pháp nâng cao hiệu quả của N
+ Bón vùi sâu: Làm cỏ sục bùn
Dúi gốc
Bón N viên
+ Ngăn chặn hoạt động vi sinh vật NO3-
Bọc S: Trộn sản phẩm cây xoan
Bọc nhựa đường
Bọc cánh kiến
5.
Kali trong đất
-
Kali tan trong dung dịch đất 130 – 150 kg/ha
-
Trong keo ? Kali có thể trao đổi. Nó làm tăng K cung cấp cho cây ) 0.20 – 0.30%
-
Kali có thể trao đổi thuận nghịch
-
Kali trong đá mẹ không tan (đá Granit 2 – 7%)
Kali trao đổi
Theo Cratsch (1957) 1418%kg
2100kg
10kg
Phân Kali và kỹ thuật sử dụng
-
Phân vô cơ: KCl, K2SO4.
K2CO3, K2HPO4, KNO3….
-
Chọn phân: Tuỳ cây, cây lấy bột, đường, sợi, thuốc lá không bón dạng Cl.
Tuỳ đất: Đất ngập nước, thiếu O2 không bón SO42-. Chú ý, quan hệ các chất trong đất, đặc biệt sự đối kháng như Na+và K+
-
Kỹ thuật
Bón lót toàn bộ
Bón thúc theo yêu cầu của cây.
Thiếu ánh sáng bón K
Rét tăng bón K
Đạo ôn không bón K
Khoáng hoá chậm
Phot phat 1-2 can xi, Fe, Al
P hoà tan
Trao đổi nhanh
Trao đổi chậm
-
P hoà tan: Nồng độ 0.2 – 0.5mg/l khoáng 1kg/ha trong lớp đất trồng trọt có thể hút
-
P. kết hợp trong keo mùn: Khoáng 0.20%0
-
P. không tan phốt phát ba sắt, nhôm, canxi
-
P. hữu cơ: Rất quan trọng đối với dinh dưỡng của cây (chiếm 30%).
CHƯƠNG V: ĐẤT TRỒNG TRỌT VÀ LÀM ĐẤT (Till and Tillage) Đất trồng trọt được hình thành do hoạt đốngản xuất của con người, hoạt động sống của cây trồng đặc trưng là bộ rễ . Hoạt động sản xuất của con người đã tạo nên lớp đất trồng trọt có đặc tính lý học, hoá học và sinh học khác đất thông thường. Về cấu tạo phẫu diện đất - Lớp đất cày tơi xốp, giầu dinh dưỡng, có khả năng giữ nước, thấm nước, giữ dinh dưỡng luôn được tác động bằng công cụ để môi trường đất phù hợp yêu cầu của cây trồng. Thậm chí từng loại cây trồng, từng giai đoạn sinh trưởng của cây trồng yêu cầu môi trường đất rất khác nhau. Các loại cây xới xáo: Ngô luôn yêu cầu đất tơi xốp. Cây ít xới xáo: Kê, mì, lúa cạn yêu cầu đất chặt hơn. Cây có củ yêu cầu đất tơi xốp. Khi gieo hạt đặc biệt sau khi gieo hạt yêu cầu đất chặt chẽ dễ tiếp xúc với hạt, hạt dễ hút nước. Khi phát triển rễ, đẻ nhánh, phân cành, hình thành củ yêu cầu đất thật tơi xốp. Giai đoạn sau ra hoa, kết quả, quả chín yêu cầu đất chặt hơn. Lớp đất cày được hình thành do hoạt động của công cụ đất bị nén chặt lại, do sét bị rửa trôi ở tầng mặt tích luỹ lại. Lớp đất này thường có thành phần cơ giới nặng, chặt cứng, nghèo chất hữu cơ, nghèo dinh dưỡng, thiếu không khí đặc biệt là O2. Lớp đất đế cày có tác dụng - Giữ nước, giữ dinh dưỡng lớp đất mặt chống rửa trôi. -
Song lớp đế cày làm hạn chế không cho bộ rễ cây trồng ăn sâu xuống lớp đất dưới.
Vai trò của lớp đất cày đối với sản xuất trồng trọt
- Chứa đựng bộ rễ cây trồng, tạo điều kiện cho bộ rễ cây trồng và một số bộ phận của cây tồn tại trong đất, giữ cho cây đứng trên đất.
- Bảo vệ các bộ phận của cây, rễ, hạt, mầm non, cây non, củ, quả.
- Có khả năng giữ nước để cung cấp cho cây.
- Giữ và giải phóng chất dinh dưỡng cho cây
- Tạo môi trường tốt cho các loại vi sinh vật và sinh vật hoạt động.
- Có những đặc điểm, tính chất lý học, hoá học, sinh học có lợi cho cây trồng không gây hại đối với cây
Gây hại: chua hay kiềm
mặn
nhiều sắt, nhôm di động
Yếm khi. Tích luỹ chất khử
- Tạo điều kiện thuận lợi cho thực hiệncác biện pháp kỹ thuật: Làm đất dễ dàng, ít tốn công.
Bón phân, tưới nước
Gieo trồng dễ dàng, không gây hại cho hạt giống, cây trồng.
Cấu tạo tầng đất cày
Khái niệm đất được cấu tạo bởi các vật chất có thành phần hoá học rất khác nhau. Song bao gồm 3 vật thể:
+ Thể rắn chiếm đa số về trọng lượng về thể tích. Thể rắn giữ cho cây sống trên mặt đất. Dự trữ chất dinh dưỡng để cung cấp cho cây. Vật thể rắn bao gồm:
Các chất vô cơ chiếm chủ yếu
Các chất hữu cơ
Các chất hữu cơ – vô cơ
Các cơ thể sống.
+ Không khí: Chứa trong khe hở của đất, đặc biệt các khe hở phi mao quản là nguồn dinh dưỡng không khí của cây và ảnh hưởng đến đất.
+ Nước chứa trong các khe hở mao quản là nguồn nước chủ yếu cung cấp cho cây và các sinh vật. Chúng cũng tác dụng đến tính chất đất và quá trình hình thành đất.
Ba thể này không phải tồn tại độc lập, riêng rẽ mà có thể tác động lẫn nhau. Tạo nên tính chất đất hoàn chỉnh phù hợp với cây trồng. Để xác định quan hệ 3 thể này trong đất người ta xác định cấu tạo tầng đất cày.
Cấu tạo tầng đất cày là tỉ lệ về thể tích của thể rắn khe hở mao quản và khe hở
phi mao quản ở trong đất.
Hay
Tỉ lệ về thể tích của chất rắn, nước và không khí trong đất khi đất bão hoà nước.
V1: thể tích thể rắn
V2: Thể tích khe hở mao quản (chứa nước)
V3: thể tích khe hở phi mao quản (chứa không
khí).
V1 + V2 độ xốp của đất.
2. Các chỉ tiêu xác định cấu tạo tầng đất cày
a. Độ xốp đất
Q% =
V2 + V3
x
100
=
V2 + V3
X 100
V
V1 +V2 + V3
Hay
Q% =
D - d
x
100
D
D là tỉ trọng đất
d : trọng khối hay dung trọng đất
độ xốp tuỳ theo loại đất và tuỳ theo các biện pháp kỹ thuật tác động vào đất
Kỹ thuật tác động vào đất
Đất trồng cây họ đậu thường tơi xốp
Đất trồng lúa sau thu hoạch thường chặt cứng.
Bón nhiều phân hữu cơ, giầu mùn độ xốp cao
Q(%) < 50% đất chặt
= 50% đất xốp bình thường
> 50% đất xốp.
Ví dụ: Loại đất có tỉ trọng là 2.4 (D) và dung trọng (d) = 1.2
Q% =
2.4 – 1.2
x
100
= 50%
2.4
Nếu dung trọng = 1 thì
Q% =
2.4 – 1
x
100
= 58%
2.4
b) Dung trọng đất: Dung trọng đất càng nhỏ độ xốp càng lớn
c) Khả năng thông khí của đất
Phi mao quản (%) =
V3
x
100
V
Hay
Phi mao quản (%) =
V3
x
100
V1 +V2 +V3
d) Khả năng chứa nước
Mao quản (%) =
V2
x
100
V
hay
Mao quản (%) =
V2
x
100
V1 +V2 +V3
tỉ lệ mao quản và tổng khe =
V2
x
100
V2 +V3
tỉ lệ phi mao quản và tổng khe =
V2
x
100
V2 +V3
Để đánh giá, xác định cấu tạo tầng đất cày thường lấy thể rắn làm đơn vị và khe hở mao quản, phi mao quản tính theo đơn vị này.
Loại đất
V1
V2
V3
1
1
0.5
0.5
2
1
0.3
0.7
3
1
0.3
0.2
4
1
0.6
0.5
loại đất 1:
Độ xốp Q (%) =
0.5 + 0.5
x
100
=50%
2
Mao quản (%) =
0.5
x
100 = 25%
2
Phi mao quản (%) =
0.5
x
100 = 25%
2
tỷ lệ mao quản/độ xốp (%) =
0.5
x
100 = 50%
1
tỷ lệ mao quản/phi mao quản (%) =
0.5
x
100 = 100%
0.5
Loại đất 2:
Độ xốp Q (%) =
0.3 + 0.7
x
100
=50%
2
Mao quản (%) =
0.3
x
100 = 15%
2
Phi mao quản (%) =
0.7
x
100 = 35%
2
tỷ lệ mao quản/phi mao quản (%) =
0.3
x
100 = 43%
0.7
Loại đất 3: Q(%) = 25%
Mao quản (%) = 15%
Phi mao quản (%) = 10%
Mao quản/ phi mao quản = 150%
Loại đất 4: Q(%) = 55%
Mao quản (%) = 30%
Phi mao quản (%) = 25%
Mao quản/ phi mao quản = 120%
2.
Ý nghĩa của cấu tạo tầng đất cày
-
Dựa vào cấu tạo tầng đất cày để đánh giá đặc điểm, tính chất đất.
Tính chất vật lý: độ tơi xốp, khả năng thấm nước, giữ nước, chế độ không khí…
Tính chất hoá học: Sự khoáng hoá, biến đổi các chất dinh dưỡng trong đất.
Hoạt động của vi sinh vật : yếm khí, hảo khí.
-
Sử dụng đất và các biện pháp tác động vào cấu tạo tần đất cày
Cây chịu hạn
đất khô
Cây vun xới
đất xốp
Cây lúa
Yếm khí
Xới xáo tăng độ xốp
Nén làm giảm độ xốp, tăng khe hở mao quản
-
Tạo cấu tạo tầng đế cày phù hợp từng cây trồng và từng giai đoạn sống của cây trồng.
Tăng dung trọng, năng suất ngô giảm
d tăng từ 0.7 đến 1.12 thì tỉ lệ nảy mầm của ngô giảm.
Năng suất cà chua tăng khi d tăng từ 1.0 – 1.3
3.
a.
+ Kết cấu viên lớn kích thước viên >2mm
+ Kết cấu viên nhỏ
+ Kết cấu tầng
+ Kết cấu tầng
+ Không kết cấu
Trong đó kết cấu viên lớn tốt nhất: Đất có kết cấu viên lớn đất tơi xốp, tương đối bền vững trong nước.
Tốc độ thấm nước cao. Nước xâm nhập vào đất nhiều giảm dòng chảy trên mặt có tác dụng chống xói
mòn, khả năng giữ nước cao. Khe hở mao quản là những khe hở liên tục giữa các hạt đất. Khi đất khô lượngnước vẫn còn khá cao.
Khe hở phi mao quả chứa không khí. Ngay khi bão hoà nước đất vẫn còn một lượng không khí khá cao.
Không gây nên tình trạng đối
kháng giữa nước và không khí trong đất. Vì vậy trong đất song song xẩy ra 2 quá trình hảo khí và yếm khí: Chất hữu cơ được tổng hợp mùn và khoáng hoá cân đối. Đất giữ được dinh dưỡng nhưng cũng giải phóng dinh dưỡng cho cây.
Đất có kết cấu giảm công làm đất, giữ nước, giữ phân nâng cao hiệu quả sử dụng phân bón của cây trồng dinh dưỡng ít bị rửa trôi.
Kết cấu đất còn tạo điều
kiện thuận lợi cho các loại vi sinh vật hoạt động.
Kết cấu viên lớn được hình thành trong các điều kiện:
+ Hàm lượng chất hữu cơ cao, dễ tạo mùn, hàm lưọng canxi thích hợp. Đất có tỉ lệ mùn cao.
+ Đất có độ ẩm thích hợp. Tốt nhất là khô ẩm xen kẽ, vì vậy trồng cây họ đậu, đặc biệt cây họ đậu lâu năm có tác dụng lớn trong quá trình tạo thành kết cấu viên lớn. Kết cấu viên lớn cũng dễ bị phá vỡ do:
·
Hoạt động của biện pháp làm đất: Trọng lực của máy móc, công cụ, tốc độ di chuyển của máy móc công cụ làm cho kết cấu viên, đoàn lạp bị phá vỡ.
·
Bón phân vô cơ có các cation treo đổi mạnh như: NH4+, K+… chúng trao đổi với canxi làm đất mất khả năng kết dính.
Tưới ngập nước đoang lập bị phân tán
Để duy trì hàm lượng canxi trong đất:
·
Bón phân hữu cơ
·
Tưới tiêu hợp lý
·
Luân canh cây trồng: Tăng cường cây họ đậu trong hệ thống luân canh.
·
Giảm các biện pháp làm đất
Đất lúa canh tác trong điều kiện ngập nước lâu dài khó hình thành kết cấu viênlớn. Song ở đất lúa lại hình thành kích thước viên nhỏ có kích thước 0.01 – 0.02mm. Kết cấu viên nhỏ làm cho đất không bị phân tán khi ngập nước. Dễ dàng kết lắng khi ngập nước.
Khi đất khô không chặt cứng.
Điều kiện hình thành kết cấu viên nhỏ:
Đất có hàm lượng sét thích hợp 25 – 40%.
Duy trì hàm lượng canxi
Bón phân hữu cơ, nâng cao tỉ lệ mùn.
Tưới tiêu xen kẽ, luân canh cây trồng cạn và cây trồng nước.
b.
Các biện pháp làm đất
-
Làm đất truyền thống: Tác dụng:
·
Tạo tầng đất cày phù hợp và thuận lợi cho gieo trồng và sinh trưởng phát triển của cây trồng.
·
Trộn đều phân bón vào đất tăng hiệu quả sử dụng phân bón của cây trồng.
·
Diệt trừ cỏ dại, sâu bệnh
·
Tạo bề mặt đất phù hợp yêu cầu cây trồng và áp dụng các biện
pháp kỹ thuật: San phẳng, lên luống, tứơi nước, tiêu nước.
·
Điều tiết độ ẩm đất.
Song có nhược điểm: Tốn công, dễ bị xói mòn, dễ mất ẩm vùng khô hạn, dễ mất kết cấu.
-
Làm đất và độ ẩm đất:
Độ ẩm dất giảm các phân tử dất tiếp xúc với nhau và sức liên kết tính dính tăng, các phân tử đất hút bám nhau, tạo nên các đoàn lạp hoặc các cục đất gọi là Concitency Allerberg (1912) giải thiết có 4 loại.
Độ ẩm thấp, đất cần và kiên kết với nhau do xi măng hoá. Khi độ ẩm tăng, các phân tử nước được hấp phụ trên bề mặt, các phân tử đất làm giảm sức liên kết và đất dễ vỡ, dễ vụn. Đây là phạm vi độ ẩm làm đất thích hợp. Độ ẩm tăng tạo màng mỏng quanh các phân tử đất. Đất trương lên lại kết nắm với nhau và nếu nước tăng cao hơn các phần tử đất lại xa nhau, đất dễ dàng mền nhũn. Vì vậy cần làm đất khi có độ ẩm thích hợp.
Các biện pháp, kỹ thuật làm đất tuỳ từng loại đất, mùa vụ và cay trồng. Ngoài ra còn tuỳ theo đặc điểm, tính chất của đất. Ví dụ:
Hệ thống làm đất: Vùng đồi, vùng hạn, vùng úng, vùng chua, vùng mặn.
2- Làm đất tối thiểu (Mininum tillage)
Giảm các khâu làm đất để dẫn tới làm đất ít nhất hoặc bỏ hẳn làm đất.
Trong một vài thập kỷ qua người ta phát hiện ra rằng một số vùng, một số cây trồng làm đất tối thiểu năng suất cây trồng cao hơn, đất được bảo vệ tốt hơn. Đặc biệt cuối những năm 1940 hoá chất diệt cỏ được sử dụng nhiều, làm đất tối thiểu lại càng được áp dụng rộng rãi trên mọi loại đất, mọi khí hậu thời tiết, mọi loại cây trồng và mọi hệ thống cây trồng.
Ích lợi của làm đất tối thiểu.
·
Giảm công làm đất và các chi phí nhiên liệu khi làm đất. Trong sản xuất trồng trọt làm đất chiếm 25 – 40% chi phí. Đây là công việc nặng nhọc và tốn kém nhất.
·
Bảo vệ kết cấu đất khỏi bị phá hoại bởi trọng lượng tốc độ di chuyển, sự va chạm giữa công cụ và đất, làm cho kết cấu đất bị phá vỡ.
·
Duy trì đặc tính vật lý đất như độ xốp đất, tính thấm nước, giữ nước của đất.
·
Chống xói mòn
Thí nghiệm với ngô ở bang Ôlaiô (Mỹ, 1970 – 1975)
Biện pháp làm đất
Đất xói mòn (tấn/ha/năm)
Không làm đất
0.3
Làm đất
24.2
Với Bông (1974)
Không làm đất
0
Làm đất
17.2
Diện tích đất bị xói mòn trên thế giới 20 triệu km2. Nếu giảm xói mòn sẽ có tác dụng rất lớn.
·
Giữ ẩm cho đất: Vùng khô hạn đất không bị cày xới, không tiếp xúc với không khí, không bị mất ẩm.
Công suất sinh năng: Nông nghiệp cổ sơ 10 – 40
Niughinê là 16.4. Ở các nước phát triển là 0.3 – 0.4. Trong đó chi phí năng lượng cho làm đất khá lớn (50%).
·
Giảm thời gian chuẩn bị đất, tạo điều kiện cho tăng vụ.
-
Nhược điểm:
·
Sâu bệnh cỏ dại nhiều, tập trung ở lớp đất mặt.
·
Tích luỹ phân hữu cơ, phân khoáng ở lớp đất mặt, , bộ rễ cây trồng ít xuống lớp đất sâu.
-
Điều kiện áp dụng làm đất tối thiểu.
·
Đất được cải tạo tốt nhất là về đặc tính vật lý của đất. Đất tơi xốp, có kết cấu tốt.
·
Xây dựng hệ thống cây trồng hệ thống luân canh hợp lý, có tác dụng cải tạo, bồi dưỡng đất.
·
Tăng cường trừ cỏ dại và sâu bệnh.
·
Tăng cường che phủ đất: Bằng cây trồng, bằng xác thực vật, bằng nilông, bằng hoá chất.
-
Một số biện pháp làm đất tối thiểu.
1 - Giảm số lần, một số khâu làm đất
Ở Liên Xô (cũ) đối với năng suất ngô
(tạ/ha)
Biện pháp làm đất
Năm
Bình quân 3 năm
1966
1967
1968
Không trừ cỏ, không xới
29.2
29.18
31.1
29.83
Làm cỏ bằng tay, không xới
49.1
52.26
56.5
52.6
Sinagin xới
3 lần
55.69
51.33
55.4
54.14
2 lần
56.54
53.8
55.4
55.25
1lần
57.62
56.7
55.3
57.55
không xới
56.19
52.61
54.5
54.43
Plough – Plant system
2- Dùng máy liên hợp giảm số lần máy chạy: Thu cây trước – làm đất – gieo hạt – bón phân- san lấp, xử lý hoá chất diệt cỏ.
3 - Giảm diện tích làm đất (Strip – tillage)
Ví dụ ngô trồng theo hàng. Hàng cách hàng 70cm chỉ làm đất 10cm để bón phân gieo ngô. Chi phí làm đất chỉ còn 1/7 (15%).
4 – Che phủ đất (Mulch – tillage).
Puroka (Nhật, 1981) đề nghị gieo lúa, bón phân trừ cỏ và dùng thân lúa mì che phủ đất sau khi thu lúa mì, không làm đất năng suất lúa có thể đạt
90 – 100 tạ/ha.
5- Không làm đất
Ở Anh: Năng suất lúa mì
(tạ/ha).
Làm đất bình thường
61.8
Không làm đất + thuốc trừ cỏ
62.1
Có làm đất + thuốc trừ cỏ
62.3
Ở Nhật: Năng suất gạo xay (tạ/ha)
Gieo tay không làm đất
52.5
Gieo tay có làm đất
52.8
Gieo máy không làm đất
51.5
Gieo máy có làm đất
51.3
Ở Philipin
Năng suất lúa (tạ/ha)
Không cày, không thuốc trừ cỏ
36.4
Không cày + 0.8kg gramaxon/ha
63.6
Không cày + 1kg Picidinol
+ 0.2 kg Pichoram/ha
64.1
Làm đất thông thường
58.8
Anh: Năng suất lúa mì
tạ/ha
Làm đất bình thường
61.8
Không cày + thuốc trừ cỏ
62.1
Có cày + thuốc trừ cỏ
62.3
Nhật : Năng suất lúa gạo xaytạ/ha
Gieo tay không cày
52.5
Gieo tay có cày
52.8
Gieo máy không cày
51.5
Gieo máy có cày
51.3
Punoka (Nhật): Gieo lúa sau lúa mì không làm đất, chỉ bón lúa và bón thuốc trừ cỏ. Gieo xong phủ đất bằng rơm rạ băm nhỏ có thể đạt 90 – 100 tạ/ha.
Philipin : Năng suất lúa
Không cày không thuốc trừ cỏ 36.4 tạ/ha
Không cày + 0.8 kg gremaxon 63.6
Không cày + 1kg Piridinol
+ 0.2kg pichoram/ha 64.1
Làm đất bình thường
58.8
Liên xô cũ
năng suất ngô (tạ/ha)
Phương thức
Năm
Bình quân 3 năm
1966
1967
1968
Không trừ cỏ, không xới
29.2
29.18
31.1
29.83
Làm cỏ bằng tay, không xới
49.1
52.26
56.5
52.6
Sinagin xới
3 lần
55.69
51.33
55.4
54.14
2 lần
56.54
53.8
55.4
55.25
1lần
57.62
56.7
55.3
57.55
không xới
56.19
52.61
54.5
54.43
Tài liệu tham khảo
1.
Giáo trình thổ nhưỡng học
2.
Giáo trình canh tác học
3.
Giáo trình cây lương thực
4.
Giáo trình cây công nghiệp
5.
Giáo trình cây rau
6.
Giáo trình nông hoá
7.
Norsk Hydro: Agriculture and Fertilizer, Norway at Tangen Grafiske Senter, Drammen
Bạn đang đọc truyện trên: Truyen247.Pro