Giáo trình Phân tích hệ thống môi trường nông nghiệp (Phần 2)

CHƯƠNG IV. PHÂN TÍCH CÂN B#NG DINH DƯ$NG

Ni dung

Chương này ñ cp ñn các quan ñi m v các dòng vt cht và môi trưng dinh dư*ng

cây trng trong h sinh thái nông nghip. Nhiu nghiên cu trong và ngoài nưc ñu công

nhn rng mc dù trái ñt ñư#c coi là h thng g"n như khép kín, các cht dinh dư*ng và các

sn ph6m có cha chúng ñu có xu hưng chuy n dch tăng lên t) ñi m A ñn ñi m B, t) cây

trng ñn vt nuôi và con ngưi, t) trng thái r,n sang trng thái l-ng, khí và ngư#c li.  ña

bàn hHp, quá trình này ñã xut hin ngay t) bu$i ñ"u ca nn nông nghip. Mc dù vy, trong

thc ti s thay ñ$i ca các kho d tr, dòng Cacbon và dinh dư*ng tr nên mang tính toàn

c"u, ñiu này ñã làm cho nhiu vùng ñt r%ng ln phi hng chu mnh m0 s suy thoái cht

dinh dư*ng hoc ô nhim môi trưng là kt qu ca vic s dng quá mc các ngun tài

nguyên. Nó góp ph"n to nên các tr lc khác nhau  na cui ca th k 20 bao gm s gia

tăng dân s, công nghip hoá, thâm canh và m r%ng sn xut nông nghip, phát tri n h

thng chăn nuôi vi ngun thc ăn ñ"u tư cao và vic tăng cưng s dng phân hoá h!c cũng

như loài cây h! ñu c ñnh ñm. Các nhân t có liên quan trc tip ñn s mt cân bng

Cacbon và dinh dư*ng bao gm s b"n cùng, thiu dinh dư*ng, hn hán và xói mòn  nhng

vùng vn ñã b “suy thoái”, ô nhim ngun nưc ng"m, ñt b chua hoá, s gim sút ña dng

sinh h!c, khí hiu ng nhà kính thi ra  khu vc b “ô nhim”.

Các ni dung sau ñây s3 ñư+c ñ cp trong chương này:

 Gii thiu v qu& các cht dinh dư*ng;

 Chu6n ñoán qu& dinh dư*ng;

 Dòng các cht dinh dư*ng và ñc tính d tiêu ca cht dinh dư*ng;

 Có th mi quan h gia cân bng dinh dư*ng và dòng dinh dư*ng trong ñt tr thành

ch( s ñánh giá cht lư#ng môi trưng ñt;

 Các ngun dinh dư*ng trong ñt  trng thái $n ñnh và thăng bng;

 Cân bng dinh dư*ng;

 Theo hưng giá tr chu6n ca ñ"u vào, ñ"u ra, năng sut và ñ% phì ca ñt;

 Phân tích hoá h!c ñt trong nghiên cu tính bn vng;

 ðánh giá s bn vng ca m%t s h sinh thái nông nghip;

 Duy trì h#p lý h thng dinh dư*ng cây trng t$ng h#p (IPNS).

M0c tiêu

Sau khi h1c xong chương này, sinh viên c4n:

 N,m ñư#c quan ñi m v qu& dinh dư*ng và dòng dinh dư*ng vn chuy n trong h

sinh thái nông nghip;

 N,m ñư#c các nguyên t,c phân tích cân bng dinh dư*ng;

 N,m ñư#c các gii pháp cơ bn trong duy trì cân bng dinh dư*ng thông qua con

ñưng bón phân cân ñi và h thng dinh dư*ng cây trng t$ng h#p.

I . Phân tích cân b'ng dinh dư(ng

1.1 Gi7i thiu v quG các cht dinh dư(ng

Vit v ñ tài bn vng thông thưng to cm giác mc nhn cho rng h sinh thái

nông nghip không ñư#c phép thay ñ$i và cân bng dinh dư*ng phi bng 0. Nu như ñó là

s tht thì c 2 trưng h#p cân bng dinh dư*ng âm cũng như dương s0 là các hi chuông

cnh t(nh cho tương lai ca h sinh thái này. Ý tưng v trng thái c ñnh là trng thái hu

hiu nht có th tr nên ng ngch và c"n phi yêu c"u ki m tra phê phán. Nhm mc ñích

trên các khái nim cơ bn có liên quan ñn các qu& dinh dư*ng ñt s0 ñư#c tho lun trong

chương này là kt qu ca m%t h thng các khái nim ñnh lư#ng v trng thái c ñnh bn

(tĩnh), bn vng và cân bng. Vi các công c ñư#c thit lp, các n+ lc ñư#c to ra nhm

ñánh giá và phân loi h sinh thái nông nghip theo tính bn vng.

“Qu& các cht dinh dư*ng” ñư#c hi u là các dòng cht dinh dư*ng ñ"u vào (IN) và

ñ"u ra (OUT) ca m%t h thng xác ñnh c th , h sinh thái nông nghip. Cân bng dinh

dư*ng là s khác bit gia t$ng các dòng dinh dư*ng vào và ra. Cân bng dương (T$ng ñ"u

dinh dư*ng vào > T$ng ñ"u dinh dư*ng ra), ñôi khi còn g!i là trưng h#p dư thưa dinh dư*ng

hoc vư#t quá mc, có du hiu phì hoá dinh dư*ng và cân bng âm ñôi khi còn ñư#c g!i là

“s khng hong” các cht dinh dư*ng có nghĩa là h thng b suy thoái.

Cân bng dinh dư*ng ñơn thu"n không th tr thành tiêu chí chung cho ngưi nông

dân, các nhà khoa h!c, các nhà lp chính sách. Ph thu%c vào ñ% màu m* ca ñt mà cân bng

dương hoc âm ca m%t cht dinh dư*ng c th có th có hoc không. Không ch( cân bng

dinh dư*ng mà c ñ% ln tuyt ñi cũng như tương ñi ca t)ng qu& dinh dư*ng cũng c"n

ñư#c quan tâm ñn s cân bng h#p lý ca h sinh thái nông nghip. ðiu này ñã g#i nên s

c"n thit phi tách cht dinh dư*ng ra làm 2 dng d tiêu và khó tiêu. ð tránh các ri ro do

vic bt ng nhy sang m%t lĩnh vc tho lun kinh ñi n và không bao gi kt thúc v khái

nim “d tiêu”, các khái nim s0 ñư#c trình bày trong chương này và sau ñó ñư#c gii thiu

trong các khái nim v các ngun dinh dư*ng trong ñt.

Mi liên h gia cân bng dinh dư*ng và hin trng dinh dư*ng ñt rt him khi cùng

xut hin trong các nghiên cu v bn vng, nhưng chúng ñư#c ñc bit nhn mnh trong

chương này. M%t vn ñ khác c"n ñn s chú ý trong phân tích tính bn vng là cân bng dinh

dư*ng trong tình hung có nhiu loi cht dinh dư*ng (ñm (N), lân (P), kali (K), nguyên t

trung lư#ng và vi lư#ng) ñư#c cung cp theo t l ñáp ng nhu c"u ca cây trng. ðó là ñiu

kin ñ"u tiên cho s dng cht dinh dư*ng m%t cách h#p lý nht và bn vng. Các nghiên cu

ñơn thu"n m%t cht dinh dư*ng thông thưng b- sót các tác ñ%ng ph khi mà s dư th)a ca

m%t nguyên t ñôi khi làm thiu ht nguyên t khác.

1.2 ChuAn ñoán quG dinh dư(ng

Qu& dinh dư*ng có th thay ñ$i ñ% ln theo không gian và thi gian. Phân b trong

không gian có th dao ñ%ng t) lc ña này qua lc ña khác, t) cp huyn và vùng thư#ng lưu

cho ñn các trang tri và cánh ñng. Thm chí ngay c gia các cánh ñng, ñt và cây trng

có th có s cách bit ñáng k , ngay c trong ñt cũng có th có các thành ph"n như dung dch

ñt, cht hu cơ, khoáng cht và các cation, anion ñư#c chúng hp th. Thông thưng, thi

gian h#p lý ñư#c kéo dài ra thì kích thưc trong không gian ca h sinh thái cũng ñư#c m

r%ng ra. Rt nhiu nghiên cu trên nhng khu vc thí nghim dao ñ%ng t) 0.1 ñn 10 ha. Thi

gian nghiên cu tương ng là m%t năm hoc m%t v trong trưng h#p có nhiu v trong năm.

 m+i m%t t l nghiên cu nht ñnh, các dòng cht dinh dư*ng ñư#c phân loi thành ñ"u

vào, ñ"u ra và dòng n%i lưu (Janssen, 1992; Smaling và ctv.,1996). Dòng dinh dư*ng c th ,

ví d phân chung, có th là ñ"u vào ca m%t mnh ru%ng canh tác, nhưng li là ñ"u ra ca

ñng c- chăn th gia súc và là dòng n%i lưu cho c trang tri.

Nhìn chung qu& dinh dư*ng ca m%t cánh ñng ñang canh tác bao gm 5 dòng dinh

dư*ng vào và 5 dòng dinh dư*ng ra. Qu& Nitơ trình bày  bng 4-1 là ví d c th cho 3 tình

hung 1, 2, và 3:

Bng 4-1. QuG Nitơ (kg.ha

-1

.năm

-1

)

A B C

ð"u vào

IN 1 Phân hoá h!c 1 160 420

IN 2 Phân hu cơ 2 20 0

IN 3 T) khí quy n 5 50 15

IN 4 C ñnh ñm sinh h!c 9 20 0

IN 5 L,ng ñ!ng 2 0 0

T$ng ñ"u vào 19 250 435

ð"u ra

OUT 1 Sn ph6m thu hoch 22 120 30

OUT 2 Chuy n dch các tàn dư cây trng 5 40 0

OUT3 Ra trôi 4 50 160

OUT4 Bay hơi 12 40 160

OUT 5 Xói mòn 29 0 0

T$ng ñ"u ra 72 250 350

Cân bng -53 0 85

A: ðt canh tác ti Ruanña (Stoorvogel và Smaling, 1990); B: ðt canh tác  Hà Lan; C:

ðng c- chăn nuôi  Anh (Ryden, 1986).

Tăng trưng ca bò

1. Cân bng âm ñư#c tìm thy trong nghiên cu ca Stoorvogel và Smaling (1990) 

Ruanña (Châu Phi)

2. Cân bng trung tính ñư#c tính theo giá tr trung bình cho ñt canh tác  Hà Lan; qu&

dinh dư*ng này không ñư#c ño trên m%t cánh ñng c th , nhưng nó ñư#c t$ng h#p t)

s liu trung bình ca lư#ng phân bón và phân chung, ngun dinh dư*ng cung cp t)

khí quy n, năng sut cây trng, ưc tính mt mát dinh dư*ng do ra trôi và bay hơi

ñm và mc nhn rng cây h! ñu ñư#c trng m%t l"n trong sut 8 năm.

3. Cân bng dương ñư#c tính cho ñng c- chăn nuôi bò  Anh vào nhng năm 1980

(Ryden, 1986).

Cân bng dinh dư*ng âm  Ruanña có th ñư#c gii thích như sau: Hàng năm ñt này

b mt ñi ti 53 kg N ha

-1

tương ng vi 2% qu& dinh dư*ng ca N, nu gi thit rng khi

lư#ng ca lp ñt mt 3.10

kg ha

-1

và hàm lư#ng N trung bình là 1 g kg

-1

. Nu h s mt mát

2% N trong m%t năm, hàm lư#ng ñm s0 còn m%t na trong vòng 35 năm và sc sn xut ca

ñt thm chí còn gim ti t hơn na.

Qu& dinh dư*ng ca ñt canh tác th hin tình trng bình quân chung  Hà Lan dưng

như th-a mãn các ñiu kin bình thưng. Tuy nhiên nhiu loi cây trng như các loi rau

ñư#c bón vi lư#ng ñm hơn mc trung bình 160 kg ha

-1

là ngư*ng ñư#c tính có m%t lư#ng

ñm ñáng k b mt ñi do ra trôi. Mc d"u trong trưng h#p này cân bng ñm v9n  mc

trung tính, lư#ng ñm b ra trôi trong h canh tác này vư#t quá gii hn chung ca quc gia

và c%ng ñng chung Châu Âu EU (Oenema và ctv., 1997)

Cân bng dinh dư*ng ñng c- chăn nuôi cho thy s dư th)a ñm, ph"n dinh dư*ng

này có kh năng ñư#c tích lu& trong các h#p cht mùn trong ñt và làm tăng các kh năng

cung cp ñm cho cây trng trong các v canh tác s,p ti. Cân bng dương cho thy c"n phi

gim thi u lư#ng phân bón hoá h!c, nhưng nu cân bng âm s0 phi gim ra trôi và bay hơi,

nu như phân bón không ñư#c gim m%t cách tương ng. Lư#ng ñm 160 kg ha

-1

b mt do

ra trôi và bay hơi vư#t quá ngư*ng quy ñnh hin ti ca c%ng ñng châu Âu.

C"n phi có nhng hành ñ%ng c th cho nhng h thng có cân bng dinh dư*ng âm

cũng như dương, tuy nhiên cân bng trung tính cũng không nht thit an toàn như trưng h#p

ca Hà Lan. ð ci thin ñ% phì ca ñt Ruanña, dinh dư*ng ñ"u vào c"n phi tăng hoc dòng

dinh dư*ng b mt ñi phi gim. Hiu qu ca ki m soát xói mòn khác h:n các n+ lc nhm

gim thi u các mt mát do ra trôi hoc bay hơi. Hn ch xói mòn có th làm gim cân bng

âm nhưng không có nghĩa là năng sut cây trng tăng ngay lp tc. Mt khác hn ch mt mát

ñm do ra trôi và bay hơi có th làm tăng s hp th dinh dư*ng ca cây trng có nghĩa làm

tăng năng sut, nhưng không nht thit làm gim cân bng âm. Có hàng lot s khác nhau

gia các dòng dinh dư*ng ñ"u vào. Càng nhiu cht l,ng ñ!ng càng làm gim cân bng âm,

nhưng có th không làm tăng năng sut ngay ñư#c, trong khi ñó vi m%t lư#ng ñm bón thêm

có th làm tăng ra trôi, bay hơi ñm và s hp th dinh dư*ng ca cây trng, kt qu làm cho

năng sut tăng nhưng không làm gim cân bng âm. Ch( có trong trưng h#p t)ng ph"n nh-

ñ"u vào ca các cht dinh dư*ng tích lu& d"n trong ñt s0 làm gim cân bng âm.

Các dòng dinh dư*ng mt ñi do ra trôi hoc bay hơi phi gim ñi trong qu& dinh

dư*ng ñt ñng c- (c%t C). Kinh nghim thc t ñã ch( ra rng m%t bin pháp ñơn thu"n

không th thc hin ñư#c. Nu ch( gim thi u s ra trôi, bay hơi có th tăng lên. Gim c hai

mt mát trên, theo lý thuyt s0 làm tăng ngun dinh dư*ng d tiêu cho ñng c-, nhưng năng

sut ca c- ñã ñt g"n ti năng sut tim năng do ñư#c cung cp ñm vi hàm lư#ng cao.

ðiu này có nghĩa rng vic gim s mt mát ñm không làm c- tăng năng sut mà nó làm

tăng cưng tích lu& ñm  dng cht hu cơ trong ñt. Gim thi u lư#ng phân bón hoá h!c

ñơn thu"n tt nhiên s0 làm gim các mt mát cũng như năng sut cây trng s0 gim. ð gii

quyt vn ñ này, lư#ng phân bón hoá h!c, ra trôi, bay hơi phi gim ñng thi, ñiu này có

th thc hin ñư#c ví d như  h thng ñng c- không chăn th.

Các ví d trên ñã làm sáng t- rng không th ch( s dng ñơn thu"n cân bng dinh

dư*ng hay các mi liên quan ñn các kho d tr cht dinh dư*ng như là tiêu chu6n so sánh

cho s bn vng, hoc ñưng li ch( ño chung ñ ñt các mc tiêu trong tương lai. Tình

hung không bn vng có th xut hin không ch(  nhng h có cân bng âm hoc dương,

mà thm chí  nhng h có cân bng trung tính. Như ñã ñư#c trình bày trong nghiên cu ca

Smaling và c%ng tác viên (1997), cân bng dinh dư*ng c"n có cách nhìn thu ñáo gia nhng

ngưi sn xut và có ý nghĩa làm thc t(nh nhng nhà hoch ñnh chính sách.  mc ñ% trang

tri qu& dinh dư*ng và sơ ñ các dòng dinh dư*ng có ý nghĩa như là các công c qun lý

trang tri. Tht ñáng bi u dương cho vai trò ca qu& dinh dư*ng, nhưng không vì th mà bin

nó thành các ch( s tuyt ñi ñ ñánh giá s dng ñt bn vng.

Các dòng dinh dư*ng ñ"u ra và vào ca qu& dinh dư*ng ñư#c th hin trong nghiên

cu ca Stoorvogel và Smaling (1990) không ch( các cht d tiêu mà bao gm tt c các thành

ph"n cht dinh dư*ng. Qu& dinh dư*ng này ñã th hin s suy thoái dinh dư*ng ñt c dng

d tiêu và khó tiêu. Tuy nhiên c"n có yêu c"u phân bit rõ ràng s cách bit gia cht d tiêu

và khó tiêu trong tiêu chí qun lý cht dinh dư*ng nhm mc ñích duy trì ñ% phì ca ñt bn

vng.

1.3 Dòng các cht dinh dư(ng và ñ8c tính dH tiêu c*a cht dinh dư(ng

Trong chương này, cht dinh dư*ng d tiêu ñư#c th hin là các cht dinh dư*ng có

mt  trong dung dch ñt ngay t) ñ"u mùa v hoc s0 xâm nhp vào dung dch ñt trong sut

thi v. Nhìn chung các ñ"u ra t) OUT1 ñn OUT4 là các dòng dinh dư*ng ñư#c cu to bi

các cht d tiêu. OUT5 ñư#c hình thành bi dòng các cht khó tiêu trong cu trúc ca các ht

vô cơ và hu cơ (xói mòn) và dòng cht d tiêu ñư#c hoà tan trong dòng nưc chy trên mt.

ði vi các dòng dinh dư*ng ñi vào h sinh thái tình hung còn xy ra phc tp hơn là ñ"u ra

(Bng 4-2). Dinh dư*ng ñ"u vào IN4 là ngun d tiêu bi vì nó có liên quan ñn c ñnh ñm

c%ng sinh (SBNF), nhưng ñm ñư#c c ñnh bi vi sinh vt sng t do trong ñt (FBNF) tr

nên khó tiêu cho cây trng. L,ng ñ!ng t) khí quy n các cht dinh dư*ng do mưa ca IN3 ch

yu là cht d tiêu, nhưng l,ng ñ!ng khô li là các cht khó tiêu. IN5 là dòng dinh dư*ng l,ng

ñ!ng do nưc chy trên b mt ñt vào h sinh thái, các cht l,ng ñ!ng này ch yu  dng

khó tiêu, nhưng các cht dinh dư*ng tip tc vn chuy n theo dòng nưc li là các cht d

tiêu. Các cht dinh dư*ng trong IN1 (phân hóa h!c) và IN2 (phân hu cơ) có m%t ph"n hoc

toàn b% d tiêu. Hàm lư#ng ñm và Kali trong phân hoá h!c, hàm lư#ng Kali trong phân hu

cơ thưng xuyên  dng d tiêu. ð% d tiêu ca ñm và lân trong phân hu cơ b tác ñ%ng bi

ñiu kin khí hu, ñ% dài ca chu kỳ canh tác, sc sng ca ñt và dng phân bón. Dng P

trong phân lân nhanh tan rt d hoà tan trong nưc. Tuy vy, theo cách xác ñnh ca chúng

tôi, ch( có min giá tr t) 0.05 ñn 0.2 kg ha

-1

P là d tiêu trc tip còn các dng phân lân tan

khác s0 b hp th trên b mt ca các ht keo ñt.

Bng 4-2. Ư7c tính giá tr. dH tiêu c*a các dòng dinh dư(ng ñ4u ra OUT, ñ4u vào IN

khác nhau.

Dinh

dư*ng

IN1 IN2 IN3 IN4 IN5

N 1.0 0.4 1.0 0.9 0.1

P 0.1 0.1 0.5 n.a.

0.0

K 1.0 1.0 0.5 n.a. 0.1

OUT1 OUT2 OUT3 OUT4 OUT5

N 1.0 1.0 1.0 1.0 0.1

P 1.0 1.0 1.0 n.a. 0.0

K 1.0 1.0 1.0 n.a. 0.1

n.a.=

không áp dng;

Xem b)ng 5-1 ñ hiu ý nghĩa ca tng thông s IN1-5, OUT1-5.

M+i m%t dòng dinh dư*ng có th tách ra thành nhóm d tiêu f

và nhóm khó tiêu (1-f

)

trong khong thi ñi m quan sát. Các cht dinh dư*ng khó tiêu có th cùng mang tên “dinh

dư*ng NIA”. Qu& dinh dư*ng có th ñư#c chia làm hai qu&. Cân bng ca các qu& này ñư#c

hi n th bng BALAV ñi vi cht d tiêu, BALNIA ñi vi cht khó tiêu (NIA).

BALAV =

OUT

(4-1)

BALNIA=

(1-f

)

(1-

)OUT

(4-2)

T$ng ca hai qu& này chính là cân bng dinh dư*ng

BALNUT =

OUT

(4-3)

Các giá tr f

cho các dòng dinh dư*ng ñ"u ra ñ"u vào khác nhau trình bày  bng 4-2

phi ñư#c coi là chưa ñ"y ñ, nó da trên nhng hi u bit tm thi. Nu  trong m%t lĩnh vc

c th nào ñó giá tr khác ñư#c tìm thy hãy s dng giá tr ñó.

Bng 4-3. Tóm t5t các quG ñm dH tiêu và khó tiêu (kg ha

-1

năm

-1

)

Giáo trình Phân tích hệ thống môi trường nông nghiệp: Phần 2 - PGS.TS. Trần Ðức Viên

Chủ đề:

Tài liệu liên quan

Tài liêu mới

AI tóm tắt

Giới thiệu tài liệu

Đối tượng sử dụng

Từ khoá chính

Nội dung tóm tắt

Hỗ trợ

Phương thức thanh toán

Theo dõi chúng tôi