Bài giảng Suy thoái và phục hồi đất: Phần 2 - Lê Đình Huy

Chia sẻ: Behodethuonglam | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:74

Thêm vào BST

Báo xấu

60
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tiếp nội dung phần 1, Bài giảng Suy thoái và phục hồi đất: Phần 2 cung cấp cho người học những kiến thức như: Bạc màu đất lý học; Bạc màu đất hóa học; Bạc màu đất sinh học; Vấn đề bạc màu trên trái đất; Một số biện pháp phục hồi đất bạc màu và bảo tồn tài nguyên đất đai;.... Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Suy thoái và phục hồi đất: Phần 2 - Lê Đình Huy

CHƯƠNG 4: BẠC MÀU ĐẤT LÝ HỌC 4.1. Khái niệm: Sự suy giảm các đặc tính vật lý đất gây nên bởi sự tác động của các nhân tố tự nhiên ( mưa, gió, hạn hán... ) và các hoạt động của con người dẫn đến đất mất hoặc giảm khả năng thực hiện các chức năng của mình được gọi là bạc màu đất lý học. Theo ISRIC ( trung tâm thông tin và tham chiếu đất quốc tế ), sau khi loại bỏ yếu tố xói mòn và sa mạc hóa thì tác hại của bạc màu vật lý ở Việt Nam xếp sau bạc màu hóa học và sinh học. Tuy nhiên đối với sản xuất nông nghiệp trên ruộng đồng thì tác hại là rất rõ, nhiều khi là trở ngại hàng đầu, có thể thấy rõ vạt đất bị xe, máy móc, trâu bò và con người đi qua trở nên chặt cứng cây cỏ không thể mọc được. 4.2. Các loại hình bạc màu đất lý học: Căn cứ đặc điểm biến đổi của các tính chất đất mà thoái hóa ( bạc màu ) vật lý đất được phân ra thành nhiều quá trình khác nhau, trong đó đối với đất Việt Nam các quá trình sau đây là chủ đạo. 4.2.1. Bạc màu do những biến đổi trong lòng đất: 4.2.1.1. Sự suy giảm cấu trúc đất: Một trong những biểu hiện thoái hóa vật lý đất là đất bị phá vỡ cấu trúc. Nguyên nhân chính của quá trình này là việc lạm dụng cơ giới trong khai hoang và canh tác không bảo vệ đất. Bên cạnh đó hạt mưa va đập vào các hạt đất, sự rửa trôi mùn và canxi, hoạt động sinh dưỡng của vi sinh vật cũng khiến đất bị suy giảm cấu trúc. Khi đất bị thoái hóa đoàn lạp nhỏ hơn 0,25 mm tăng lên và đoàn lạp có giá trị nông học giảm mạnh so với đất rừng tự nhiên. Khả năng duy trì cấu trúc giảm dần theo thời gian và đoàn lạp rất dễ bị phá vỡ khi gặp nước. Bảng 4.1. sự suy thoái cấu trúc của đất đỏ vàng trên đá phiến thạch sét Chỉ tiêu Đất rừng Đất canh tác tự nhiên Sau 5 năm Sau 15 năm Đoàn lạp < 0,25 mm (%) 42 61 72 Đoàn lạp > 1,00 mm (%) 46 25 18 Hệ số cấu trúc bền (%) 98 82 70 ( nguồn: Nguyễn Tử Siêm, Thái Phiên, 1993 ) Trong thành phần đoàn lạp lớn của đất bazan thoái hóa hầu như không còn humat Ca và Mg, hàm lượng C cũng chỉ còn 50%. Phần gắn kết các hạt đất chỉ 1 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
còn phần hữu cơ gắn kết với secquioxit R 2O3. Khi mất nước các chất này bị keo tụ không thuận nghịch làm cho đất trở nên chặt cứng. Các hạt keo màu mỡ và vi đoàn lạp rất dễ bị rửa trôi, hơn nữa chúng chứa rất nhiều hữu cơ-khoáng và đạm nên khi đất mất cấu trúc cũng đi đôi với thất thoát đạm và chất hữu cơ. Bảng 4.2. Tốc độ khoáng hóa N hữu cơ của đoàn lạp Cấp đoàn lạp Hàm lượng NH4+ ( ppm ) Đất đỏ bazan Đất đỏ vàng trên đá granit Đất khô kiệt Đất 70% FC Đất khô kiệt Đất 70% FC < 0,25 mm 95 89 26 30 > 1,00 mm 38 45 20 23 Ghi chú: FC sức chứa ẩm đồng ruộng. ( nguồn: Nguyễn Tử Siêm, Thái Phiên, 1999 ) * Khảo sát, tính toán, đo lường: Để xác định hàm lượng các cấp đoàn lạp trong một loại đất bị thoái nào đó từ đó có thể đưa ra các nhận định, đánh giá mức độ suy giảm cấu trúc đất, cần tiến hành như sau: - Tiến hành lấy mẫu đất theo các cặp quan trắc so sánh: đất sản xuất tốt-đất nghi ngờ suy thoái. - Áp dụng phương pháp xác định đoàn lạp bền trong nước ( phương pháp Savinop ) để đo lường, tính toán hàm lượng các đoàn lạp ở các kích thước khác nhau. Công thức tính: X = a.100/P Trong đó: X-hàm lượng các đoàn lạp của một cỡ hạt nào đó (%). a-khối lượng các đoàn lạp (g). P-khối lượng đất lấy khi phân tích (g). - Lập bảng so sánh: Bảng 4.3. đoàn lạp đất bazan thoái hóa và đất đang sản xuất tốt (%) Tình Độ sâu Rây trạng (cm) K-N >5 5-3 3-1 0,25 0,25 đất Đất 0-20 K 30,1 17,2 24,5 16,7 11,5 88,5 đang N 21,7 11,3 22,2 25,4 19,4 80,6 sản 20-40 K 35,2 12,5 28,7 19,1 4,5 95,5 xuất tốt N 10,7 10,6 25,7 24,3 22,7 77,3 Đất 0-20 K 22,3 14,4 27,3 22,9 13,1 86,9 thoái N 2,9 5,8 14,2 50,4 26,7 73,3 hóa 20-40 K 35,2 13,0 20,3 17,9 13,6 86,4 N 5,6 6,6 20,0 26,8 41,0 59,0 2 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
Ghi chú: K-rây khô; N-rây nước ( nguồn: Tạp chí khoa học đất Việt nam, 1997 ) 4.2.1.2. Sự nén dẽ, kết cứng đất: Đất bị cày xới, rửa trôi chất dinh dưỡng và chất hữu cơ, mất cấu trúc sẽ làm cho độ xốp giảm xuống, dung trọng và độ chặt tăng lên. Thâm canh lúa nước liên tục trong thời gian dài, gia tăng cơ giới hóa trong khâu chuẩn bị đất cùng với quá trình rửa trôi và tích tụ của các hạt sét xuống các tầng bên dưới tạo nên sự nén dẽ. Bảng 4.4. cho thấy đất trở nên chặt cứng sau khi khai hoang, trồng độc canh, nhất là sắn và lúa nương. Bảng 4.4. Độ chặt của đất dưới ảnh hưởng của canh tác. Cặp quan trắc so sánh C% Độ chặt (kg/cm2) Đất đỏ vàng trên phiến thạch - dưới rừng thứ sinh 8,31 3,75 - sau 2chu kỳ lúa nương (15 năm) 2,32 9,45 - sau 16 năm trồng sắn 2,20 6,76 - vườn gia đình 2,57 3,48 Đất nâu đỏ Bazan - cà phê + cách gốc 30 cm 3,69 2,10 + giữa hàng không trồng xen 3,34 1,40 + giữa hàng có xen tủ muồng 4,08 0,86 - lúa nương + năm thứ 2 3,23 2,80 + bỏ hoang sau 4 năm lúa nương 2,43 4,53 (nguồn: Nguyễn Tử Xiêm, Thái Phiên, 1999) Đối với đất đồi có tầng đất mỏng như đất phiến thạch Phủ Quỳ việc cày quá sâu đưa lớp đất cái lên trên có thể làm tăng dung trọng, giảm độ xốp và kẽ hổng mao quản. Còn đất đỏ bazan đủ dày thì cày sâu không lật đất có tác dụng cải thiện tình trạng vật lý đất rất rõ. Bảng 4.5. Tác dụng cày sâu đến tính chất vật lý đất (0-10 cm) Loại đất Đất đỏ vàng phiến thạch Đất đỏ nâu trên đá bazan Không cày Cày sâu Không cày Cày sâu Dung trọng 1,10 1,21 0,82 0,72 Độ xốp (%) 57,0 51,0 67,0 74,0 Độ hổng mao quản 41,0 37,7 49,6 49,4 ( nguồn: Đoàn Triệu Nhạn, 1980 ) 3 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
Khi đất đã bị nén dẽ, chai cứng thì sẽ gây khó khăn cho sinh trưởng của cây trồng do rễ cây khó đâm sâu, lan rộng để thu hút dinh dưỡng, bên cạnh đó hiện tượng suy thoái đất vật lý này còn gây cản trở các hoạt động canh tác chẳng hạn cày, bừa, xới xáo, bón phân, làm cỏ... 4.2.1.3. Sự suy giảm khả năng thấm nước và sức chứa ẩm ( sự khô hóa ): Đất đai canh tác không hợp lý, bị mất cấu trúc, chặt nén sẽ bị giảm tính thấm nước, sức chứa ẩm đồng ruộng bị thu hẹp kéo theo sự rút ngắn cung độ ẩm hoạt động, tăng nguy cơ khô hạn. do vậy có thể thấy cây bị héo nhanh chóng, thậm chí sau cơn mưa không lâu. Tốc độ thấm nước giảm nhanh tất yếu tăng cường sự mất nước trên bề mặt. Bảng 4.6. Tốc độ thấm nước của đất rừng và đất canh tác. Loại đất Tốc độ thấm nước (mm/s) Dưới rừng Sau 2 vụ lúa Bỏ hóa Đất đỏ đá vôi 7,40 3,92 2,15 Đất đỏ vàng phiến thạch 7,10 2,75 1,71 ( nguồn: Nguyễn Tử Xiêm, Thái Phiên, 2002 ) Bảng 4.7. Một số tính chất vật lý nước của đất bazan thoái hóa. Chỉ tiêu Đất thoái hóa Đất chưa thoái hóa Dung trọng (g/cm3) 1,1 0,82 Độ xốp (%) 66,1 69,4 Tỷ trọng 2,76 2,68 Độ ảm cây héo (%) 23,2 26,2 Sức chứa ẩm tối đa (%) 44,8 49,3 Nước hữu hiệu (%) 21,6 23,1 ( nguồn: Nguyễn Tử Xiêm, Thái Phiên, 2002 ) Khác với vùng đồng bằng là vùng có mực nước ngầm cao và canh tác có tưới, vùng đồi núi cây trồng thường chịu canh tác tối thiểu và dựa vào nguồn nước trời. Việc giảm sức chứa ẩm dẫn đến việc giảm năng suất cây trồng, làm các loại cây trồng trong giai đoạn còn non bị héo chết trong giai đoạn hạn gay gắt. một nguy cơ lớn cho môi trường là đất sút giảm nhanh khả năng thấm hút ẩm sẽ là tiền đề cho xói mòn diễn ra mãnh liệt và sinh ra lũ quét trên miền cao. 4.2.1.4. Sự úng thủy và yếm khí trong đất: Khi đất bị ngập nước một thời gian dài hoặc mực nước ngầm dâng quá cao, quá trình glay hóa diễn ra mạnh trên toàn phẫu diện, tầng glay được hình thành làm cho đất bị dinh dẻo, bí và yếm khí. Trong điều kiện đó sẽ dẫn đến sự hình thành của các sản phẩm khử gây độc cho cây trồng như H 2S, CH4, PH3... 4 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
Do điều kiện yếm khí, quá trình khử chiếm ưu thế nên xác hữu cơ tích lũy nhiều mà kém phân giải tạo nên hiện tượng hàm lượng chất hữu cơ và mùn khá nhưng chất lượng kém (mùn thô, chua, axit fulvic > axit humic). Do ngập nước liên tục nên chất hữu cơ phân giải trong điều kiện yếm khí sinh ra một số axit hữu cơ làm đất chua và nghèo dinh dưỡng về Ca, Mg và vi lượng. Quá trình khử chiếm ưu thế trong đất trũng cũng là nguyên nhân đất chứa khá nhiều các chất khử gây độc hại cho cây trồng, dễ làm thối rễ lúa, giảm khả năng chống chịu bệnh, đất không giải phóng được các chất dinh dưỡng trong điều kiện thoáng khí để cung cấp cho cây trồng. Bảng 4.8. So sánh một số chỉ tiêu nông hóa giữa đất phù sa trung tính-ít chua và đất phù sa glay chua. Các chỉ tiêu Thanh Trì* Nam Hà* Gia Lâm ** Châu Phú** Hà Nội Hà Nội An Giang Tầng đất (cm) 0-20 0-15 0 - 18 0-16 pHKCl 3.73 5.2 7.10 5,6 Mùn % 2.9 4.3 1.25 1,77 N% 0.166 0.31 0,12 0,11 P2O5% 0.05 0.04 0,11 0,12 K2O% 2.35 1.52 1,9 - P2O5 mg/100g 8.25 6.0 29 - đất K2O mg/100g 9.0 20.5 35 - đất Ca2+ lđl/100g 4.13 9.5 14 8,6 đất Mg2+ 2.11 2.50 8,4 2,8 + H 0.91 0,05 - V% 54.62 99 - CEC lđl/100g 13 15,5 23 - đất Cát 3.20 19.88 14,8 44,5 TPCG Limon 39.00 44.72 66,8 32,0 đất (%) Sét 57.80 35.40 18,4 23,5 Ghi chú: *- đất phù sa glay chua. **- đất phù sa trung tính ít chua. (nguồn: viện quy hoạch và thuật kế nông nghiệp) 5 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
4.2.1.5. Sự sụp lún đất: Sự sụp lún đất xãy ra chủ yếu là do hậu quả của việc khai thác nước ngầm quá mức, các hoạt động khai khoáng như khai thác than đá, đào vàng và các loại khoáng sản khác. Bên cạnh đó, sự sụp lún còn là hệ quả của xói mòn và dòng chảy mặt cũng như là sự vận động địa chất như động đất, nứt gãy địa tầng. 4.2.1.6. Sự plinthite và laterit hóa: Fe, Al có nguồn gốc từ trong bản thân đất và từ nhiều nơi khác được di chuyển tới rồi tích lũy lại trong đất. Kết quả của sự tích lũy đó đã hình thành nên các loại kết von và đá ong trong đất. Con đường vận chuyển Fe, Al có thể đi từ trên xuống và từ dưới lên theo sự bốc hơi của nước ngầm có chứa Fe, Al hoặc di chuyển theo mạch ngang.  Quá trình tạo đá ong: Theo hình dạng, người ta phân ra làm 3 loại đá ong: đá ong tổ ong, đá ong hạt đậu và đá ong phiến. Về mùa mưa do nhiệt độ cao, môi trường đất chua nên các chất Fe bị hòa tan trong nước dưới dạng oxyt và hydroxyt Fe hóa trị 2, rồi trôi xuống nước ngầm. Đến mùa khô nước ngầm theo khe mao quản bốc lên tầng mặt đất, rồi bị oxy hóa thành oxyt và hydroxyt Fe hóa trị 3 kết tủa lại thành vệt sắt. Các vệt sắt này được tích lũy rồi lớn dần lên và nhiều ra nối liền lại với nhau làm thành một mạng lưới dày đặc, bao bọc ở giữa nhiều ổ keo Kaolinit (Al 2O3.2SiO2.2H2O) hoặc các chất khác. Khi ở dưới đất, đá ong còn mềm, khi lộ trần ra ngoài mặt đất các vệt oxyt Fe bị oxy hóa thêm và bị khử nước, nên tiếp tục kết tinh cứng rắn lại, các ổ kaolinit mềm nên bị ăn mòn đi để lại những lỗ như tổ ong gọi là “đá ong tổ ong”. * Đá ong tổ ong: thường phổ biến ở các vùng đồi núi thấp tiếp giáp với đồng bằng. Đồi càng trọc, càng trơ trụi thì đá ong càng nhiều và càng nông, thậm chí tạo thành các bãi đá ong lộ thiên. Càng lên cao trên núi, địa hình dốc, nước ngầm không tích lũy được nên không có đá ong. Ở vùng đồng bằng tuy nước ngầm có chứa Fe nhưng thường xuyên có nước trên bề mặt nên hạn chế sự bốc hơi của nước ngầm, đá ong khó hình thành. * Đá ong hạt đậu: gồm nhniều hạt kết von Fe, Al, Mn hình tròn như hạt đậu gắn kết với nhau, đá ong hạt đậu thường được hình thành ở những vùng đồi núi đá vôi hoặc nước ngầm chứa vôi, khi Fe gặp môi trường trung tính hay kiềm sẽ kết tủa lại rồi lâu ngày gắn kết lại tạo thành đá ong hạt đậu. * Đá ong dạng phiến: trong trường hợp nhiều lớp sắt chồng chất lên nhau thì tạo ra đá ong dạng phiến. Loại này thường ít gặp và nguyên nhân chưa rõ.  Quá trình kết von: Về cơ chế hình thành cũng do hợp chất Fe hóa trị 2 oxi hóa thành hợp chất hóa trị 3, nhưng nguồn gốc không chỉ từ nước ngầm, mà có thể ngay từ dung dịch đất, vì đất vùng nhiệt đới ẩm (như đất Việt Nam) vốn dĩ chứa nhiều Fe do quá trình tích lũy Fe, Al chi phối chủ yếu trong quá trình hình thành đất. Theo hình dạng và nguyên nhân hình thành, kết von ở Việt Nam thường có các dạng sau: kết von tròn, kết von ống, kết von giả và kết von dạng khác. 6 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
* Kết von tròn: Thường có nhân ở giữa, Fe làm thành những vòng tròn đồng tâm bao quanh nhân. Fe kết tủa ở đây là từ dung dịch đất, ít có liên quan tới nước ngầm. Ở đất chua thì kết von tròn chủ yếu là Fe, còn ở đất ít chua, đất đá vôi thì ngoài Fe ra còn có Mn nên hơi mềm và có màu đen đến nâu đen. * Kết von ống: Thường gặp ở đất cát biển, đất phù sa cổ chua, do Fe ngưng tụ quanh các thân, cành cây nhỏ vùi trong đất, sau đó thân cây bị mục nát đi làm cho kết von có dạng ống rỗng. * Kết von giả: Những mảnh vụn của đá mẹ hay khoáng vật nguyên sinh chưa bị phong hóa bị các oxit Fe bao bọc xung quanh một màng mỏng, khi đập vỡ ra mới thấy đá và khoáng là chủ yếu. Loại này thường gặp ở đất Feralit vùng trung du. * Kết von dạng khác: Tùy theo hình dạng rễ cây, cành cây mà oxit Fe bao bọc tạo ra kết von có nhiều hình thù khác nhau như: hình củ gừng, hình gạc nai,...  Anh hưởng của đá ong và kết von đối với đất và cây trồng: Đá ong và kết von nhiều sẽ làm cho đất dí chặt, cằn cỗi, đất chua, tầng canh tác mỏng, nghèo dinh dưỡng. Lân bị giữ chặt ở dạng khó tiêu, đất bị ngăn cách với mực nước ngầm nên thường xuyên khô hạn. Nếu tầng đá ong mà tiến sát lên mặt đất thì mất hẳn tầng canh tác, cây trồng không thể sử dụng được. Nếu kết von còn ít từ 10-15% và ở sâu thì chưa ảnh hưởng lớn, thậm chí một số cây lại mọc tốt trên loại đất này (như cây dứa). Để khống chế việc tạo thành đá ong và sự trồi lên tầng mặt, biện pháp chủ yếu là hạn chế sự bốc hơi của nước ngầm vào mùa khô. Biện pháp cụ thể là không để đất trống, đồi núi trọc, trồng cây che phủ đất, tưới nước giữ ẩm cho đất. 4.2.2. Bạc màu đất do hậu quả của xói mòn và sa mạc hóa: 4.2.2.1. Xói mòn đất: Từ xói mòn (erosion) có nguồn gốc từ tiếng latinh “erosio” nghĩa là cào mòn (to gnaw away). Hiểu với nghĩa chung thì xói mòn là sự chuyển dời vật lý lớp đất mặt từ cao xuống thấp hoặc từ nơi này đến nơi khác do các tác nhân khác nhau như nước chảy, gió, sức kéo trọng lực. Xói mòn được định nghĩa như là sự mang đi lớp đất mặt do nước chảy, gió, tuyết hoặc các tác nhân địa chất khác, bao gồm các quá trình sạt lở do trọng lực (Rattan Lai,1990). Quá trình di chuyển lớp đất do nước đều kéo theo các vật liệu tan và không tan.  Các kiểu xói mòn: - Xói mòn do nước - Xói mòn do gió - Xói mòn trọng lực  Khảo sát và dự đoán: Để tính lượng đất xói mòn, người ta sử dụng phương trình của Wischmeier W.H và D.D. Smith (1976): 7 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
A = R.K.L.S.C.P Trong đó: A: Lượng đất bị mất do xói mòn (tấn/ha/năm). R: Động năng gây xói mòn (động năng của hạt mưa). K: Hệ số xói mòn đất (phụ thuộc vào tính chất đất) hay tính ứng chịu xói mòn của đất. L: Chiều dài sườn dốc. S: Độ dốc của mặt đất. C: Hệ số mật độ che phủ. P: Hệ số các biện pháp chống xói mòn. Dựa vào lượng đất mất hằng năm trên 1 ha, người ta đánh giá mức độ xói mòn theo các cấp và quy mô như bảng sau: Bảng 4.9. Đánh giá mức độ xói mòn Cấp xói mòn Mức độ xói mòn Lượng đất mất (tấn/ha/năm) 1 Yếu 0 - 20 2 Trung bình yếu 20 - 50 3 Trung bình khá 50 - 100 4 Mạnh 100 - 150 5 Rất mạnh 150 - 200 6 Nguy hiểm > 200 4.2.2.2. Sa mạc hóa:  Khái niệm: Thuật ngữ sa mạc hoá được bắt đầu với một nghĩa rõ ràng, ví dụ như trong bản đồ sa mạc hoá toàn thế giới năm 1977 (UNEO, 1977). Sau đó nó được sử dụng rộng rãi và bị lạm dụng với nghĩa rộng hơn. Nghĩa rộng hơn này đôi khi đã được mở rộng cho hầu hết các dạng xói mòn đất, ví dụ xói mòn đất ở các vùng nhiệt đới ẩm (Yo ung, 1985). Tập bản đồ sa mạc hoá của thế giới gần đây (UNEP, 1992a) với ý nghĩa rộng hơn, bao gồm cả sáu nhóm thoái hoá đất đai. Theo một thoả thuận tại hôi nghị gần đây của UNEP, thuật ngữ sa mạc hoá phải được định nghĩa lại với ý nghĩa hạn chế hơn. Khi này sa mạc hoá được định nghĩa lại như sau: Sa mạc hoá là thoái hoá đất ở các vùng khô hạn, bán khô hạn và vùng bán ẩm ướt khô hạn xảy ra do tác động có hại của con người. (UNEP, 1992). Ảnh hưởng lớn nhất của vấn nạn sa mạc hóa là nét đa dạng sinh thái bị suy giảm và năng suất đất đai cũng kém đi.  Nguyên nhân: Trong các nguyên nhân gây ra nạn sa mạc hóa, phần lớn là do tác động của con người từ khoảng 10.000 năm nay (Thế Holocen). Việc lạm dụng đất đai trong các ngành chăn nuôi gia súc, canh tác ruộng đất, phá rừng, đốt đồng và biến đổi khí hậu toàn cầu đã góp sức làm sa mạc hóa nhiều vùng trên trái đất. Đất sa mạc thường có biên giới rõ rệt với miền kế cận nhưng cũng có khi vùng sa mạc tiếp giáp một vùng chuyển tiếp rồi mới đến vùng đất ẩm nên miền 8 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
ven sa mạc khó ấn định hơn. Vùng chuyển tiếp ở ven sa mạc này thường có hệ sinh thái mong manh. Đây cũng là nơi có nhiều tiểu khí hậu. Thí dụ như: cồn cát cao có thể che khuất gió cho một thửa đất trũng, và từ đó tạo điều kiện cho cây cỏ mọc xen vào. Đến khi có mưa thì vùng có thảo mộc sẽ có nhiệt độ mát hơn. Hệ sinh thái ở vùng ven rất dễ bị giao động bởi sinh hoạt con người như trong trường hợp chăn nuôi. Móng guốc của loài mục súc thường nện chặt các tầng đất, làm giảm lượng nước thấm xuống các mạch nước ngầm. Những lớp đất trên thì chóng khô, dễ bị gió mưa soi mòn. Con người còn gây nên nạn đốn cây lấy củi cùng động tác của các loài gia súc gặm cỏ làm hư lớp rễ thảo mộc vốn quyện lớp đất xuống. Đất vì đó dễ tơi lên, chóng bị khô và biến thành bụi. Hiện tượng này diễn ra ở những vùng ven sa mạc khi con người chuyển từ lối sống du mục sang lối sống định canh. Các cồn cát sa mạc cũng có thể di chuyển góp phần vào hiện tượng sa mạc hóa. Gió là động lực chính đẩy các cồn cát. Những hạt cát có thể lăn trên mặt đất hoặc tung lên trên không rồi rơi xuống. Chính động tác tung lên sẽ làm giao động thêm, khuếch đại lượng cát bị xô đẩy. Kết quả là lũ cát khi cả một cồn cát trườn vào. Khi có gió mạnh làm bão cát thì lũ cát có thể làm cồn cát tiến lên hàng chục mét tương tự như hiện tượng tuyết lở (avalanche). Lũ cát còn có thể xảy ra khi cát dồn lên đến đỉnh cồn sẽ trượt xuồng triền dốc bên kia, làm cồn cát tiến lên. Hạn hán có khi bị ngộ nhận là nguyên do của tiến trình sa mạc hóa. Hạn hán phải nói là góp phần trong tiến trình đó nhưng nguyên do chính là do áp lực sinh hoạt con người trên môi trường thiên nhiên. Theo địa chất học thì trước thời kỳ văn minh nhân loại, không có bằng chứng khoa học nào để nói rằng diện tích sa mạc đang lan rộng thêm. Chỉ sau khi con người thay đổi môi sinh ta mới thấy hiện tượng sa mạc hóa. Hạn hán là biến chuyển thường xuyên xảy ra ở những vùng khô cằn nhưng khi đã có mưa thì môi sinh bình phục nhanh chóng. Chính là nạn lạm dụng đất đai làm suy thoái chất đất như trong trường hợp chăn nuôi gia súc quá tải đã tăng cường tốc độ sa mạc hóa ở vùng ven sa mạc. Dân du mục khi muốn thoát vùng sa mạc khô cằn thường đưa đàn mục súc đến vùng ven để sinh sống nhưng chính động tác đó đã làm sa mạc thêm rộng lớn và họ đã vô tình mang cái khô cằn của sa mạc theo với họ. Vùng khô cằn cũng có thể canh tác được nhưng khi áp lực của con người làm hư hại lượng thảo mộc thiên nhiên thì đất khô dễ bị gió biến thành bụi. Thiếu bóng rợp, nước trong lòng đất mau bốc hơi, lưu lại chất muối làm tăng độ thổ diêm (soil salinity). Quá trình này làm đất thêm cằn cỗi, cây cỏ không mọc được và tốc độ suy thoái càng nhanh khi khí hậu trong vùng bị biến đổi với lượng mưa càng ít đi.  Thực trạng: Những sa mạc lớn trên thế giới hình thành một cách tự nhiên qua hàng nghìn năm, không do sinh hoạt con người. Diện tích sa mạc khi rộng, khi hẹp nhưng đã ổn định vì khí hậu và thảm thực vật. 9 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
Sa mạc Sahara theo khảo cổ học thì từng là một bình nguyên cỏ mọc (savanna) rồi biến thành sa mạc tùy theo vũ lượng. Tuy nhiên từ khi con người có mặt và thay đổi môi trường thiên nhiên, các vùng sa mạc ngày càng lớn rộng với tốc độ nhanh chưa từng có. Vào thập niên 1930 tại Hoa Kỳ, vì quá tải chăn nuôi gia súc và canh tác nông nghiệp ở vùng Đại Bình nguyên Bắc Mỹ cùng với cơn hạn hán dài hạn, kết quả là trận "Dust Bowl" vĩ đại làm hư hại đất canh tác và hàng chục nghìn người phải xiêu tán. Sau đó với nhiều cải tiến về phương thức canh tác đất và sử dụng nước con người đã phản ứng kịp thời nên vấn nạn Dust Bowl không còn tái diễn. Tuy vậy ở những quốc gia đang phát triển nạn sa mạc hóa vẫn diễn ra, ảnh hưởng đến hàng chục triệu người. Ở vùng nhiệt đới đốt nương làm rẫy là 1 trong những nguyên nhân chính dẫn đến hiện tượng sa mac hóa. Khi đã mất thảm thực vật, hậu quả là đất đai bị xói mòn, mất mùn và chất dinh dưỡng, cuối cùng là biến thành sa mạc. Hiện tượng này rõ nhất ở vùng cao nguyên Madagascar nơi 7% diện tích là đất cằn đồi trọc, không còn khả năng trồng cấy được nữa. Nạn chăn thả gia súc quá mức là vấn nạn ở Phi châu như vùng núi Waterberg ở Nam Phi và dải Sahel. Sa mạc Sahara hiện nay đang tiến dần về phía nam với tốc độ 45 km/năm. Các nước Trung Á như Kazakhstan, Kyrgyzstan, Mông Cổ, Trung Hoa, Tajikistan, Afghanistan, Turkmenistan, Iran và Uzbekistan cũng bị ảnh hưởng nặng. Riêng Kazakhstan kể từ năm 1980, gần 50% diện tích trồng trọt đã bị bỏ hoang vì đất quá cằn trong tiến trình sa mạc hóa. Nghiên cứu mới công bố của Legambiente ( một tổ chức bảo vệ môi trường ) khẳng định tình trạng sa mạc hóa không chỉ diễn ra ở châu Phi mà ngày càng đe dọa nghiêm trọng các vùng bờ biển của I-ta-li-a, đất nước nằm trọn diện tích trên biển Địa Trung Hải. Theo Legambiente, 74 héc-ta đất canh tác màu mỡ chạy dọc bờ biển của nhiều quốc gia Địa Trung Hải đã trở thành sa mạc. Kết quả nghiên cứu của Legambiente cho biết 1/5 diện tích bờ biển của bán đảo I-bê-ri-a (Iberia), gồm Tây Ban Nha và Bồ Đào Nha, và một phần bờ biển nước Pháp đã có dấu hiệu bị sa mạc hóa. Mỗi năm, các nước Bắc Phi như Li-bi, Tuy-ni-di và Ma-rốc mất tổng cộng 1.000 km vuông đất canh tác. Legambiente ước tính từ năm 1997 đến 2020, tình trạng sa mạc hóa ở vùng thượng Xa-ha-ra (Sahara) thuộc châu Phi sẽ khiến hơn 60 triệu người phải từ bỏ quê hương, hầu hết theo con đường nhập cư trái phép vào châu Âu. Tổ chức Lương Nông Liên hợp quốc (FAO) cho rằng sa mạc hóa là một trong những nguyên nhân chính dẫn đến nạn đói trên thế giới. 4.3. Hậu quả của hiện tượng bạc màu đất vật lý: Cho đến nay chưa thể tìm được thông tin về ảnh hưởng kinh tế của thoái hoá đất đai do các quá trình khác nhau trên phạm vi toàn cầu, nhưng có thể tìm đuợc thông tin của một vùng hoặc quốc gia nhất định. Ví dụ ở Canada, trong năm 1984 10 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
ảnh hưởng của thoái hoá đất đai ở quy mô trang trại dao động từ 700 triệu đến 915 triệu USD năm (Girt, 1986). Ảnh hưởng về mặt kinh tế của thoái hoá đất đai cực kỳ khốc liệt ở vùng Nam Á mật độ dân số cao và tiểu Sahara, châu Phi. Trên phạm vi ô thửa hoặc cánh đồng, xói mòn đất có thể làm giảm năng suất từ 30 đến 90% ở các đất có tầng đất mỏng của Tây Phi (Mbagwu và cộng sự, 1984; Lal, 1987). Sự giảm năng suất từ 20 đến 40% đối với các cây trồng theo hàng ở Ohio (Fahnestock và cộng sự, 1995) và nơi khác ở Midwest, Mỹ (Schumacher và cộng sự, 1994). Ở vùng Andean của Colombia, các nhà khoa học của đại học Hohenheim, Đức (Ruppenthal, 1995) đã quan sát thấy sự tổn thất nghiêm trọng do xói mòn tăng nhanh trên một số đất. Khả năng sản xuất của một số đất đai ở châu Phi (Dregne, 1990) đã bị giảm xuống khoảng 50% do xói mòn đất và sa mạc hoá. Sự giảm sản lượng ở châu Phi (Lal, 1995) do xói mòn đất trước đây có thể dao động từ 2 đến 40%, với tổn thất trung bình của lục địa này khoảng 8,2%. Nếu xói mòn tiếp tục không bị yếu đi thì sự giảm sản lượng vào khoảng năm 2020 có thể là 16,5%. Sự giảm tổng sản lượng năm 1989 do xói mòn tăng nhanh là 8,2 triệu tấn đối với ngũ cốc; 9,2 triệu tấn củ và 0,6 triệu tấn hạt đậu. Sự giảm năng suất nghiêm trọng (20%) do xói mòn cũng xảy ra ở châu Á, đặc biệt là ở Ấn Độ, Trung Quốc, Iran, Israel, Jordan, Lebanon, Nepal và Pakistan (Dregne, 1992). Ở Nam Á, sự thiệt hại hàng năm về sản lượng ước tính khoảng 36 triệu tấn ngũ cốc, tương đương với 5.400 triệu USD do xói mòn do nước và 1.800 triệu USD do xói mòn do gió (UNEP, 1994). Người ta cũng ước tính rằng tổng thiệt hại hàng năm của xói mòn trong nông nghiệp ở Mỹ khoảng 44 tỷ USD/năm, có nghĩa là khoảng 247 USD/ha đất trồng trọt hoặc đồng cỏ. Trên phạm vi toàn cầu hàng năm lượng đất mất khoảng 75 tỷ tấn (theo giá 3 USD/1 tấn đất đối với chất dinh dưỡng và 2 USD/1 tấn đất đối với nước) tương đương với khoảng 400 tỷ USD/năm hoặc khoảng 70 USD/người/năm (Lal, 1989). Sự chặt hoá đất cũng là một vấn đề toàn cầu, đặc biệt ở những nơi nông nghiệp được cơ giới hoá. Nó đã làm giảm năng suất cây trồng từ 25 đến 50% ở một số vùng của châu Âu (Ericksson và công sự, 1974) và ở Bắc Mỹ; từ 40 đến 90% ở các nước Tây Phi (Charreau, 1972; Kayombo và Lal, 1994). Ở Ohio, sự giảm năng suất cây trồng khoảng 25% đối với ngô, 20% đối với đậu tương và 30% đối với yến mạch trong một chu kỳ 7 năm (Lal, 1996). Các tổn thất do chặt hoá đất ở Mỹ ước tính khoảng 1,2 tỷ USD/năm (Gill, 1971). Theo Bộ NN&PTNT, trong 9 triệu ha đất hoang hóa ở VN (chiếm 28% diện tích cả nước) có 4,3 triệu ha đã và đang bị thoái hóa, sa mạc hóa, ảnh hưởng nghiêm trọng đến đời sống của trên 20 triệu người. Theo số liệu công bố tại hội nghị triển khai Chương trình hành động quốc gia chống sa mạc hóa sáng nay, 28/6, trong số 4,3 triệu ha đang chịu tác động sa mạc hoá của Việt Nam thì có tới gần 90% là đất trống, đồi trọc bị thoái hoá mạnh, đất bị đá ong hoá do hậu quả của nạn phá rừng và sử dụng đất không hợp lý kéo dài trong nhiều năm. 11 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
Số còn lại là những đụn cát và bãi cát di động ở các tỉnh ven biển miền Trung; đất khô theo mùa hoặc vĩnh viễn ở Nam Trung Bộ như: Bình Thuận, Ninh Thuận, Nam Khánh Hoà); đất bị xói mòn ở Tây Bắc, Tây. Mặc dù không có những vùng sa mạc tập trung lớn nhưng đất bị hoang mạc hóa, thoái hóa lại phân bổ rải rác trên khắp cả nước cùng với sự gia tăng của quá trình thoái hóa đất, suy giảm nguồn nước đang là những thách thức nghiêm trọng đến hoạt động phát triển kinh tế xã hội, xóa đói giảm nghèo ở khu vực nông thôn. Sự cố nứt đất và trượt lở đất cũng xảy ra ngày một nghiêm trọng hơn, nhất là ở ĐBSCL, Tây Bắc và miền Trung. Các kết quả khảo sát đã ghi lại 51 điểm sụt lở làm mất hàng năm 350 ha đất với thiệt hại ước tính hàng ngàn tỷ đồng. Theo dự báo thì số lượng sụt lở còn tiếp tục gia tăng và tổng diện tích đất bị mất có thể lên tới 10.000 ha. Bên cạnh đó, việc khai thác tài nguyên biển, phát triển nuôi trồng thuỷ sản không có sự kiểm soát chặt chẽ ở một số địa phương cũng là yếu tố gây mất rừng phòng hộ ven biển, làm suy thoái đất đai và nguồn nước. Bộ trưởng Bộ NN&PTNT Cao Đức Phát nhận định, mất rừng là nguyên nhân chủ yếu dẫn đến hoang mạc hóa, làm suy thoái môi trường sinh thái, gia tăng thiên tai lũ lụt và hạn hán. Mặc dù hàng năm, chương trình trồng mới 5 triệu ha rừng được đầu tư khoảng 1.000 tỷ đồng song vẫn không thể đáp ứng được yêu cầu phòng hộ và hạn chế tích cực quá trình hoang mạc hóa. Chính vì vậy, việc tiến hành các nhóm giải pháp tổng thể chống sa mạc hóa, thoái hóa đất ở Việt Nam như: trồng rừng phòng hộ, phát triển hệ thống thủy lợi cải tạo đất cát, đất phèn, đất nhiễm mặn, xây dựng các tuyến đê chống cát bay, cát di động, tiến hành cảnh báo sớm, hạn chế ảnh hưởng của hạn hán... là rất cần thiết. Theo đại diện Bộ NN&PTNT, thời gian tới, Việt Nam sẽ tiếp tục triển khai các dự án liên quan đến chương trình chống sa mạc hóa với tổng kinh phí 192 triệu USD, các nhà tài trợ cũng đã phê duyệt 3 dự án quản lý bền vững lâm nghiệp, cải tạo thí điểm đất sa mạc hóa với tổng vốn trên 8,2 triệu USD. 12 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
CHƯƠNG 5: BẠC MÀU ĐẤT HÓA HỌC 5.1. Khái niệm: Sự suy giảm các tính chất hóa học của đất như sự mất chất hữu cơ, mất chất dinh dưỡng, giảm khả năng hấp phụ trao đổi và độ no bazơ, chua hóa, mặn hóa gây nên bởi sự tác động của các nhân tố tự nhiên ( mưa, gió, hạn hán... ) và các hoạt động của con người dẫn đến đất mất hoặc giảm khả năng thực hiện các chức năng của mình được gọi là bạc màu đất hóa học. Phân bổ của thoái hóa hóa học rất biến động có thể một phần do nhận thức khác nhau về kiểu thoái hóa này. Khoảng 14% diện tích Đông Nam Á hay 24% diện tích thoái hóa chịu tác động của thoái hóa hóa học. Hợp phần tương đối rộng của thoái hóa hóa học ( trên 30% tổng diện tích mỗi nước) quan sát thấy ở Banglades, Cambodia, Sri Lanka, Malaysia, Pakistan, và Thai lan. Mức độ tác động ở đây được xếp loại từ nhẹ đến không đáng kể. Kiểu phụ phổ biến nhất là giảm độ phì nhiêu chiếm tới 70% diện tích thoái hóa hóa học hiện nay hay 10% diện tích toàn khu vực ĐNÁ. Kiểu phụ này suất hiện ở hầu hết các nước nhưng quan trọng nhất là ở Thái Lan (25,5 triệu ha), Pakistan (18,5 triệu ha), Cambodia ( 8,5 triệu ha), Banglades (7,5 triệu ha). Kiểu phụ phổ biến thứ hai là sự mặn hóa dù chỉ chiếm 17% diện tích thoái hóa hóa học hiện nay hay 2% diện tích toàn khu vực. Mặn hóa diễn ra ở miền khô hạn trong lục địa (Ấn Độ 20 triệu ha, Trung Quốc 10 triệu ha, Pakistan 9,3 triệu ha) và vùng ven biển nơi nước mặn xâm nhập ( Banglades 2,4 triệu ha, Việt Nam 1,1 triệu ha ). 5.2. Các tiến trình hóa học có liên quan: 5.2.1. Phong hóa hóa học: Là sự phá hủy đá bằng các phản ứng hóa học. Tác dụng của loại phong hóa này làm cho đá không những biến đổi về hình dạng, kích thước mà còn biến đổi sâu sắc về thành phần và tính chất hóa học. Tác nhân chủ yếu là nước, O2 , CO2. Dạng phong hóa này bao gồm 4 loại phản ứng hóa học là: ôxy hóa, hydrat hóa, hòa tan hóa và sét hóa (thủy phân). Phản ứng ôxy hóa Mức độ oxyhóa và sự phá hủy đá mạnh hay yếu phụ thuộc vào sự xâm nhập của ôxy không khí và của nước vào đá. Ví dụ: 2FeS2 + 7O2 + 2H2O  2FeSO4 + 2H2SO4 Pirit MelanFeryt 12 FeSO4 + 3O2 + 6H2O  4 Fe2(SO4)3 + 4 Fe(OH)3 2Fe2(SO4)3 + 9H2O  2Fe2O3.3H2O + 6H2SO4 Limonit PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
Phản ứng hòa tan hóa: Nước là môi trường hòa tan phổ biến nhất trong tự nhiên. Hầu như tất cả các khoáng vật đều có thể ít nhiều hòa tan được trong nước, nhưng mạnh nhất là những khoáng vật chứa canxi. Sự hòa tan xảy ra càng mạnh khi trong nước có chứa CO2. Ví dụ: Đá vôi bị phong hóa theo phản ứng hòa tan sau: CaCO3 + H2O + CO2  Ca(HCO3)2 (dễ tan) đá vôi Bicacbonat canxi Phản ứng hydrat hóa (thủy hợp): Thực chất đây là quá trình khoáng vật kết hợp với nước, nước tham gia vào cấu tạo tinh thể của khoáng vật. Ví dụ: Fe2O3 + nH2O  Fe2O3.nH2O Hêmatit Limonit CaSO4 + 2H2O  CaSO4.2H2O Anhydrit Thạch cao Phản ứng sét hóa (thủy phân): Do tác dụng của nước và khí CO 2 lên các khoáng vật nguyên sinh silicat như fenspat, mica, amphibolit,... làm cho các ion kiềm và kiềm thổ trong các khoáng vật ấy bị ion H+ của nước chiếm chỗ trong mạng lưới tinh thể, tạo thành các khoáng vật thứ sinh aluminosilicat phức tạp, được gọi là các khoáng sét của đất, chúng là những tinh thể nhỏ bé, vì thuộc kích thước của keo đất nên còn được gọi là keo sét của đất. Vì vậy người ta còn gọi quá trình này là quá trình sét hóa. Ví dụ: K2Al2Si6O16 + nH2O + CO2  H2Al2Si2O8.H2O + K2CO3 + SiO2.nH2O Fenpat kali Kaolinit Opan 5.2.2. Quá trình biến hóa chất hữu cơ ở trong đất: Sự biến hóa chất hữu cơ trong đất là một quá trình rất phức tạp được thể hiện bằng các phản ứng sinh hóa học với sự tham gia tích cực của hệ vi sinh vật đất. Sự biến hóa chất hữu cơ trong đất nhanh hay chậm phụ thuộc vào 3 yếu tố là: Thành phần của chất hữu cơ; Các điều kiện ngoại cảnh như: nhiệt độ, ẩm độ, pH, không khí,... và tập đoàn vi sinh vật tham gia phân giải. Chất hữu cơ trong đất được biến đổi theo 3 con đường đó là: - Phân giải liên tục để biến thành các hợp chất khoáng, gọi là quá trình khoáng hóa (hay vô cơ hóa). - Vừa phân giải, vừa tổng hợp để biến thành hợp chất cao phân tử gọi là mùn, gọi là quá trình mùn hóa. - Vi sinh vật sử dụng chất hữu cơ để làm thức ăn tạo nên chất hữu cơ cho cơ thể chúng, gọi là quá trình dinh dưỡng của vi sinh vật. Ba quá trình này luôn luôn xảy ra đồng thời ở trong đất. Nhưng tùy theo điều kiện cụ thể từng nơi, từng lúc mà quá trình này có thể mạnh hơn quá trình khác và ngược lại. PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
Trong 3 quá trình đó thì quá trình dinh dưỡng của vi sinh vật chỉ là tạm thời, vì vòng đời của vi sinh vật rất ngắn, khi chúng chết đi thì chất hữu cơ của chúng lại được trả lại ngay cho đất. Như vậy chất hữu cơ trong đất được biến đổi theo 2 con đường chính là khoáng hóa và mùn hóa. Có thể tóm tắt quá trình biến hóa chất hữu cơ trong đất theo sơ đồ sau đây: CHẤT HỮU CƠ N2 VSV cố định đạ Muối khoáng: R(NO3-, NO2- m Mùn CO32-, SO42-, PO43-...), NH3, CO2, H2O, H2S, CH4, PH3,.. Khoáng hóa từ từ R: có thể là: Ca2+, Mg2+, K+, Na+, Fe3+, Al3+, NH4+,... 5.2.2.1 Quá trình khoáng hóa chất hữu cơ trong đất. a. Khái niệm Quá trình khoáng hóa chất hữu cơ trong đất là quá trình phân giải hoàn toàn chất hữu cơ dưới tác dụng của quần thể vi sinh vật để tạo ra các sản phẩm như muối khoáng, CO2, và H2O. Có thể tóm tắt theo sơ đồ sau đây: (trang sau) b. Sản phẩm phân giải của quá trình khoáng hóa chất hữu cơ trong đất. Tất cả chất hữu cơ trong đất được khoáng hóa theo các phản ứng sinh hóa học với sự tham gia của vi sinh vật đất (vi khuẩn - xạ khuẩn - nấm,...) để tạo ra các muối khoáng đơn giản, CO2, H2O, có thể liệt kê tóm tắt như sau: - Các hợp chất hữu cơ chứa cacbon  CO2, CO32-, HCO3-, CH4. - Các hợp chất hữu cơ chứa nitơ  NH4+, NO3-, NO2-, N2. - Các hợp chất hữu cơ chứa lưu huỳnh  S, H2S, SO42-. - Các hợp chất hữu cơ chứa photpho  H2PO4-, HPO42-, PH3 - Các sản phẩm hữu cơ khác  H2O, O2, H+, OH-, K+, Ca2+, Mg2+... PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
Sơ đồ khoáng hóa chất hữu cơ trong đất CHẤT HỮU CƠ Prôtêin Gluxit Tanin, Lipit Lignin Thủy phân Peptit, Các loại đường: Sản phẩm thủy glyxerin, axit amin hexoza, pentoza, phân dạng axit béo saccaroza,glucoza,... Polyphenon Các phản ứng khử amin, oxyhóa -khử, khử cacboxyl,... Các axit hữu axit hữu Các hợp Axit hữu cơ cơ mạch cơ, rượu, chất no và không vòng, mạch andehyt, phenon và no, các hợp thẳng, axit vô axit vô cơ quynon chất cacbon cơ khác Khoáng hóa hoàn toàn Háo khí Yếm khí R2SO4 , R3PO4 , R2(PO4)3, R2SO3, CH4 , H2 , N2 , H2S , PH3 , RNO3 , RNO2 , NH3 , CO2 , H2O NH3 , CO2 , H2O (R có thể là: Ca2+, Mg2+, K+, Na+, NH4+....) c. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình khoáng hóa chất hữu cơ trong đất. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình khoáng hóa chất hữu cơ trong đất bao gồm: - Khí hậu: Để tạo môi trường khoáng hóa thích hợp, các vi sinh vật phân giải chất hữu cơ đòi hỏi nhiệt độ từ 25 0C - 300C và ẩm độ khoảng 70%. Các điều kiện này đặc trưng cho khí hậu nhiệt đới nóng ẩm của Việt Nam, vì vậy ở các loại đất Việt Nam quá trình khoáng hóa thường khá mạnh, tạo ra nhiều chất dinh dưỡng cho cây trồng, song cũng là nguyên nhân làm đất mất mùn nhanh, nên hàm lượng mùn trong đất Việt Nam thường không cao. Nếu trong điều kiện nhiệt độ thấp và ẩm độ cao thì quá trình khoáng hóa bị ức chế, đất giàu chất hữu cơ, giàu mùn song cây vẫn thường bị thiếu dinh dưỡng, năng suất thấp. PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
- Tính chất đất: Đất có thành phần cơ giới nhẹ (đất cát, đất bạc màu, đất thịt nhẹ) tơi xốp, thoát nước, pH trung tính là môi trường thích hợp cho hệ vi sinh vật háo khí thực hiện quá trình phân giải chất hữu cơ, nên quá trình khoáng hóa sẽ chiếm ưu thế. - Đặc điểm chất hữu cơ: Các loại cây thân thảo, cây non, cây lá to giàu đường, tinh bột, protit, lipit thì thường phân giải dễ hơn các loại cây thân gỗ lâu năm, cây lá kim, cây bụi gai chứa nhiều xenlulo, sáp nhựa, tanin... Chính vì vậy, người ta thường dùng các cây họ đậu, cây thân thảo và các loại cỏ hàng năm để làm phân xanh bổ sung nguồn hữu cơ cho đất. 5.2.2.2. Quá trình mùn hóa chất hữu cơ trong đất. a. Khái niệm Quá trình mùn hóa chất hữu cơ trong đất là quá trình kết hợp các phản ứng phân giải và các phản ứng tổng hợp chất hữu cơ do vi sinh vật đảm nhiệm, để tạo ra một hợp chất hữu cơ phức tạp, cao phân tử, có chứa các hợp chất cấu tạo mạch vòng (hợp chất thơm) gọi là mùn. Quá trình phân giải chất hữu cơ (do hệ vi sinh vật phân giải đảm nhiệm) tạo nên các hợp chất hữu cơ trung gian và quá trình tổng hợp các hợp chất trung gian đó (do hệ vi sinh vật tổng hợp đảm nhiệm) thành hợp chất hữu cơ cao phân tử. b. Vai trò của vi sinh vật trong sự hình thành mùn. Theo quan điểm sinh hóa học của các nhà Thổ nhưỡng Liên xô (cũ) như Docutraep, Viliam, Tiurin, Cononova, Traxôp,... và các học giả phương Tây khác như: Poson, Leatso, Alisơn, Basơ,... thì mùn là sản phẩm tổng hợp được hình thành nhờ sự hoạt động của nhiều loại vi sinh vật trong đất. Chất hữu cơ đưa vào đất đầu tiên bị vi sinh vật phân giải mạnh tạo ra những sản phẩm trung gian, gọi chung loại vi sinh vật này là tập đoàn vi sinh vật lên men. Loại vi sinh vật này chỉ phân giải được các chất dễ tan như: đường, tinh bột, protein, chất béo, xenlulo, hemixenlulo,... Một thời gian sau thì chất dễ phân giải cạn dần, chỉ còn lại các chất khó phân giải như: lignin, tanin, sáp, chất chát, chất dầu,... loại này sẽ được một tập đoàn vi sinh vật khác phân hủy, gọi là tập đoàn vi sinh vật sinh tính đất. Chúng tiết ra những enzim có tác dụng phân hủy các poliphenol thành các hợp chất phenol và quinol (những hợp chất có cấu tạo vòng), các hợp chất này sẽ liên kết với các sản phẩm trung gian do tập đoàn vi sinh vật lên men tạo ra để tạo ra chất mùn của đất. Như vậy, từ chất hữu cơ đến chất mùn là do kết quả hoạt động mạnh mẽ của hàng loạt vi sinh vật sống trong đất. c. Các bước mùn hóa chất hữu cơ trong đất. Nhiều nhà khoa học đất đã chấp nhận rằng: hợp chất mùn được hình thành qua 3 bước và có thể tóm tắt trong sơ đồ sau đây: PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
Sơ đồ hình thành mùn CHẤT HỮU CƠ Gluxit và các chất dễ Prôtêin Lipit, Tanin, Lignin và phân giải các chất khó phân giải CO2, H2O và các Vi sinh vật CO2, H2O và các muối khoáng muối khoáng Hợp chất phenon và các Axit amin, Hợp chất phenon và các sản phẩm của sự trao đổi Peptit (sản phẩm sản phẩm của sự tích lũy chất khác tích lũy và tổng hợp) H 2N Oxyhóa H-C-COOH Oxyhóa R Các hợp chất có mạch vòng Ngưng tụ Các hợp chất có mạch vòng Mùn Quá trình ngưng tụ phenol có thể xảy ra như sau: OH OH HHO OH H OH OH COOH + Phenoloxidaza + Phenoloxidaza O HO OH + Axit amin + Protein CHẤT MÙN + Axit amin OH + Protein Quá trình hình thành các dị vòng có thể xảy ra như sau: PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
OH H O HR NH2 HHO R R1 + R R1 N R1 R R H Tiurin đã dày công nghiên cứu về mùn đất và cũng đã cho rằng: Đặc điểm cơ bản của sự mùn hoá là những phản ứng sinh hoá oxy hóa dần dần những hợp chất cao phân tử có cấu tạo mạch vòng khác nhau, trong đó protit, linhin, tanin đóng vai trò quan trọng. Các phản ứng oxy hóa đó có sự tham gia của men oxydaza của vi sinh vật, O2 không khí và các xúc tác vô cơ khác. Các hợp chất cao phân tử trên liên kết lại với nhau rồi trùng hợp dẫn đến hình thành những hợp chất mùn cao phân tử, với sự tham gia của các sản phẩm khác do sự phân giải chất hữu cơ tạo ra. Thực tế người ta thấy rằng linhin là một chất trùng hợp từ nhiều gốc phân tử, đơn vị cấu trúc của nó là dẫn xuất fenilpropan, phân tử linhin bao gồm các nhân phenol, furran và các gốc metoxyl (-OCH3) gần giống như axit humic của mùn. Nhưng sự liên quan tất nhiên giữa linhin và cấu trúc phân tử, cũng như tính chất của mùn thì chưa hoàn toàn chắc chắn. Có thể mô tả quá trình hình thành mùn có 3 bước cơ bản là:  Bước 1: Từ các hợp chất hữu cơ như protit, lipit, lignin, tanin... (của xác sinh vật hoặc sản phẩm tổng hợp của vi sinh vật), chúng được phân giải thành các sản phẩm hữu cơ trung gian.  Bước 2: Dưới tác động tiếp theo của các vi sinh vật tổng hợp, các hợp chất hữu cơ trung gian tạo thành các liên kết hợp chất, đó là các hợp chất phức tạp như: các chất tạo nhân vòng, các chất tạo mạch nhánh và các chất tạo nhóm định chức cho hợp chất mùn sau này.  Bước 3: Trùng hợp các liên kết hợp chất phức tạp đó thành hợp chất mùn. d. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình mùn hóa chất hữu cơ trong đất. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình mùn hóa chất hữu cơ trong đất bao gồm: - Khí hậu: Chế độ nhiệt: nhiệt độ thích hợp cho các vi sinh vật tham gia vào quá trình mùn hóa chất hữu cơ là 25 - 300C. Chế độ ẩm: ẩm độ thích hợp cho quá trình mùn hóa chất hữu cơ thường lớn hơn 70%, trong điều kiện khô hanh quanh năm, tốc độ mùn hóa chậm, nhưng nếu thường xuyên ngập nước thì quá trình mùn hóa sẽ xẩy ra trong điều kiện yếm khí sinh ra nhiều chất độc, ảnh hưởng đến hoạt động của vi sinh vật, làm giảm tốc độ mùn hóa. Trong điều kiện có mùa ẩm và mùa khô xen kẽ thì mùn được tích lũy nhiều nhất. Ở mùa nóng ẩm thuận lợi cho quá trình phân giải, đến mùa khô các sản phẩm phân giải đó được vi sinh vật chuyển hóa, trùng hợp lại tạo thành mùn. - Tính chất đất: Đất có thành phần cơ giới nặng thì quá trình tích lũy mùn thuận lợi hơn đất có thành phần cơ giới nhẹ. Đất cát, đất bạc màu thì quá trình phân giải nhanh nhưng khả năng giữ mùn kém. pH trung tính là môi trường thích hợp cho hệ vi sinh vật mùn hóa hoạt động tốt. PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
Đất giàu Ca2+, Mg2+ thì mùn được tích lũy nhiều hơn, vì Ca 2+, Mg2+ vừa tạo pH trung tính, vừa cung cấp dinh dưỡng cho vi sinh vật hoạt động, vừa tạo liên kết với các axit mùn tạo thành hợp chất bền, ít bị rửa trôi. - Đặc điểm chất hữu cơ: Các loại cây thân thảo, cây non, cây lá to giàu đường, tinh bột, protit, lipit, tỷ lệ C/N thấp (< 25) thì quá trình hình thành mùn nhanh hơn và cho ra mùn nhuyễn. Ngược lại các loại cây thân gỗ lâu năm, cây lá kim, cây bụi gai chứa nhiều xenlulo, sáp nhựa, tanin..., tỷ lệ C/N lớn, thì thường cho ra mùn thô. 5.3. Các loại hình bạc màu đất hóa học: 5.3.1. Sự nghèo kiệt dinh dưỡng trong đất: 5.3.1.1. Tác nhân: Có thể nói nguyên nhân chính gây ra hiện tượng đất bị nghèo kiệt chất dinh dưỡng là hiện tượng rữa trôi. Khác với xói mòn, rữa trôi có mặt ở hầu khắp mọi nơi trên trái đất đặc biệt là ở những nước có khí hậu nhiệt đới gió mùa với lượng mưa lớn. Rữa trôi để lại những hậu quả sau: - Suy giảm hàm lượng các chất dinh dưỡng khoáng như N, P, K, Ca, Mg, và một số nguyên tố vi lượng. - Tăng độ chua và khả năng cố định lân ở tầng mặt. - Tạo ra loại đất có tpcg nhẹ, nghèo dinh dưỡng, CEC thấp ở tầng mặt, đồng thời chặt bí, kết von, khả năng thấm nước kém ở tầng dưới. 5.3.1.2. Khảo sát thực trạng:  Rửa trôi chất dinh dưỡng: Quá trình rửa trôi chất dinh dưỡng khỏi tầng mặt xuống các tầng sâu hơn trong phẫu diện đất có thể nghiên cứu bằng phương pháp Lysimeter. Kết quả cho thấy nước và các phần tử rắn rửa trôi xuống chứa chủ yếu chất hữu cơ ( mùn, các hợp chất Al, Fe hữu cơ), N, P, K, Ca, Mg. Bằng phương pháp phân tích hàm lượng Ca, Mg trong các tầng đất cũng có thể đánh giá mức độ rửa trôi của đất. Các chân đất bị rửa trôi mạnh thường có hàm lượng Ca, Mg thấp, tăng theo chiều sâu phẫu diện, độ no bazơ thấp. Bảng 5.1. Một số chỉ tiêu hóa học đất đỏ bazan bị thoái hóa do rửa trôi. Phương thức sử dụng C P2O5 Ca2+, Mg2+ CEC % % (me/100g đất) (me/100g đất) Mới khai hoang 4,1 0,27 15,5 28 Cà phê 18 tuổi 3,9 0,21 15,6 26,4 Lúa nương sau 4 năm 2,2 0,13 9,3 18,2 Lúa nương sau 3 chu kỳ 1,2 0,1 3,4 14 4 năm ( nguồn: Nguyễn Tử Xiêm, Thái Phiên, 2002) PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma