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

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:62

Thêm vào BST

Báo xấu

8
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tiếp nội dung phần 1, Giáo trình Phân tích hệ thống môi trường nông nghiệp: Phần 2 được biên soạn gồm các nội dung chính sau: Phân tích cân bằng dinh dưỡng; mô hình hóa trong nghiên cứu hệ thống môi trường. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

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

Lưu

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

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 ph m 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 h p, 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 m 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 s ñư c ñ c p trong chương này: Gi i thi u v qu các ch t dinh dư ng; Chu n 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 chu n 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). M c tiêu Sau khi h c xong chương này, sinh viên c n: 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. 93
I . Phân tích cân b ng dinh dư ng 1.1 Gi i thi u v qu 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 s 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 s 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 s 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 Chu n ñoán qu 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. 94
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. Qu 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 ph m thu ho ch 22 120 30a 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). a 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 3.106 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 s 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 v n 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) 95
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 s 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 s 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 s 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 s làm gi m các m t mát cũng như năng su t cây tr ng s 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 chu n 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 ñ c tính d tiêu c a ch t dinh dư ng 96
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 s 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 s b h p th trên b m t c a các h t keo ñ t. B ng 4-2. Ư c tính giá tr d tiêu c a các dòng dinh dư ng ñ u ra OUT, ñ u vào IN khác nhau. Dinh IN1 IN2 IN3 IN4 IN5 dư ng N 1.0 0.4 1.0 0.9 0.1 P 0.1 0.1 0.5 n.a.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 a 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 fa và nhóm khó tiêu (1-fa) 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 = 5Σ1 faiINi - 5Σ1faiOUTi (4-1) BALNIA= 5Σ1 (1-fai) INi - 5Σ1(1- fai)OUTi (4-2) T ng c a hai qu này chính là cân b ng dinh dư ng BALNUT = 5Σ1INi - 5Σ1OUTi (4-3) Các giá tr fai 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 t t các qu ñ m d tiêu và khó tiêu (kg ha-1 năm-1) 97
A B C Ch t d tiêu T ng ñ u vào 15.1 236 449 T ng ñ u ra 45.9 250 370 Cân b ng -30.8 -14 79 Ch t khó tiêu T ng ñ u vào 3.9 14 1 T ng ñ u ra 26.1 0 0 Cân b ng -22.2 14 1 Cân b ng t ng s -53.0 0 80 Ghi chú: A: ñ t canh tác Ruanña; B: ñ t canh tác Hà Lan; C: ñ t ñ ng c Anh Qu c. V i các giá tr c a fai ñ i v i ñ m (b ng 4-2), qu dinh dư ng b ng 5-1 ñư c tách ra làm qu d tiêu và khó tiêu. B ng 4-3 cho th y toàn b ñ m c a qu dinh dư ng ñ ng c (C) d ng d tiêu. S dư th a ñ m d tiêu s ñư c chuy n thành ñ m h u cơ làm tăng s tích lu ñ m khó tiêu. B c tranh khác bi t ñ i v i ñ t canh tác Hà Lan: qu dương là k t qu c a s tích lu 14 kg ñ m khó tiêu và tương ng v i m t lư ng r ng l n qu âm. Tuy th hàm lư ng ñ m d tiêu s không gi m 14 kg năm-1 và ñ m khó tiêu cũng không tăng lên b i 14 kg năm-1 b i vì ñ m khó tiêu ñư c chuy n hoá thành ñ m d tiêu nh quá trình khoáng hoá. Tách riêng các qu dinh dư ng ra làm 2 d ng d tiêu và khó tiêu như th o lu n ph n trên, có th cho th y cân b ng âm c a ñ m d tiêu có th ñư c bù l p b i dòng ñ m khoáng khó tiêu b ng cân b ng dương c a ch t ñ m khó tiêu. Trong qu dinh dư ng B và C, ñ m d tiêu quan tr ng hơn h n ñ m khó tiêu do 2 nguyên nhân chính: (i) phân hoá h c ch a toàn b ñ m d tiêu là ñ u vào l n nh t; (ii) trư ng h p này không có xói mòn có nghĩa là không có ñ m khó tiêu trong ñ u ra. Tình hu ng Ruanña r t tương ph n (A) khi mà c cân b ng ch t d tiêu và khó tiêu ñ u âm. Ch nh s a qu dinh dư ng c a ch t khó tiêu có th thông qua con ñư ng ki m soát xói mòn, bón nhi u phân h u cơ và tăng cư ng ch t l ng ñ ng (tr m tích). ði u này không th làm gi m nhanh gánh n ng cho ngư i nông dân, ngư c l i c n ph i có các bi n pháp thích h p như gi i thi u các cây h ñ u ñ tăng kh năng c ñ nh ñ m sinh h c theo con ñư ng c ng sinh, bón phân hoá h c k t h p v i phân chu ng ñ ñi u ch nh qu dinh dư ng d tiêu. Tóm l i qu dinh dư ng d tiêu có th ñư c s d ng ñ d ñoán trong công tác qu n lý canh tác hi n t i năng su t cây tr ng có kh năng duy trì m c ñ hi n t i hay không và qu các ch t khó tiêu ñư c dùng ñ chu n ñoán khi nào thì dinh dư ng t ng s s thay ñ i và năng su t cây tr ng có kh năng duy trì trong m t th i gian dài hay không. 1.4 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? ð t ph i tr giá cho cân b ng dinh dư ng âm, ñi u này có ý nghĩa khi so sánh giá tr cân b ng dinh dư ng v i kho d tr dinh dư ng trong ñ t. Có th ñ t ra câu h i khi nào thì kho d tr dinh dư ng ñư c s d ng d ng d tiêu, khó tiêu và t ng s . Như ñã trình bày m c trên, cân b ng dinh dư ng BALNUT (công th c 4-3) là t t nh t khi so sánh v i kho d tr dinh dư ng trong ñ t. V nguyên t c, không có khó khăn khi phân tích hàm lư ng dinh dư ng t ng s trong ñ t, nhưng thư ng xuyên v n x y ra hi n tư ng phương pháp phân tích chu n chưa th ng nh t gi a các phòng thí nghi m. Cũng như ñã trình bày m c trên, cân b ng ch t khó tiêu BALNIA (phương trình 4-2) ñã ñư c so sánh v i kho d tr các ch t khó tiêu. Kho d tr này trong th c t ph i g n b ng kho d tr t ng s . Không gi ng như tình hu ng ñ i v i các ch t d tiêu (xem ph n sau), t s gi a BALNIA v i kho d tr dinh dư ng không th là h ng s c a tính ch t ñ t, b i vì 98
dòng dinh dư ng khó tiêu ra kh i h b ng con ñư ng xói mòn mà quá trình này không nh ng ph thu c vào các tính ch t c a ñ t mà còn ph thu c vào các nhân t bên ngoài. Tuy v y t s c a ch t khó tiêu ho c xói mòn ñ i v i kho d tr dinh dư ng có th cung c p m t s thông tin h u ích ñ n m c ñ nghiêm tr ng c a xói mòn. D a theo khái ni m t ng quát v ch t d tiêu là các ch t dinh dư ng có m t trong dung d ch ñ t (SSOL) t ñ u mùa v ho c thâm nh p vào dung d ch ñ t trong su t v canh tác, dung d ch ñ t ph i ñư c xem xét như là kho d tr các ch t d tiêu. Tuy nhiên có 2 nguyên nhân làm cho dung d ch ñ t không th ñư c coi là kho d tr các ch t dinh dư ng ít nh t m c ñ qu dinh dư ng c a ñ ng ru ng hàng năm ho c mùa v . Nguyên nhân ñ u tiên là phân b trong không gian theo t l m t cân ñ i. ðó là s th t khi các dòng dinh dư ng vào IN và ra OUT c a ch t d tiêu chuy n ñ ng vào và ra kh i dung d ch ñ t SSOL, nhưng cũng có c các dòng n i lưu ra vào dung d ch ñ t như quá trình khoáng hoá ch t h u cơ, phong hoá ch t khoáng, ph n h p th các ion v phía ñ u vào, c ñ nh vi sinh, k t t a hoá h c và h p th phía ñ u dinh dư ng ra. Tuỳ t ng th i ñi m các quá trình trên có th di n ra trong hàng ngày, hàng ti ng, hàng giây m t cách thư ng xuyên hơn là mùa v canh tác hay hàng năm và s không ñ ng ñ u như v y là lý do th 2 gi i thích t i sao dung d ch ñ t không ñư c xem như là kho d tr dinh dư ng ñ t. N ng ñ th c t c a ch t dinh dư ng trong dung d ch ñ t t i th i ñi m xác ñ nh thư ng r t nh n u so sánh v i lưu lư ng các dòng dinh dư ng vào ra kh i dung d ch ñ t trong su t chu kỳ canh tác. Theo các ti n trình như v y cân b ng các ch t d tiêu (BALAV) ph n ánh s thay ñ i c a kho d tr dinh dư ng ñ i v i ch t d tiêu (∆SSOL) cũng như s thay ñ i kho d tr các ch t khó tiêu. ði u này có nghĩa các d ng cân b ng dinh dư ng như BALAV, BALNIA, BALNUT có th so sánh v i t ng kho d tr ch t dinh dư ng trong ñ t. T ng các lưu lư ng gi a các kho d tr ch t khó tiêu và d tiêu, c t l chuy n ñ i các ch t khó tiêu thành các ch t d tiêu ñư c bao hàm b i NRM1 v i M là ph n dinh dư ng ñư c huy ñ ng. Cư ng ñ c a NRM ph thu c ch y u vào s lư ng và ch t lư ng ch t h u cơ và hàm lư ng các ch t dinh dư ng khoáng và có th ñư c xem như là h ng s ñư c th a hư ng các tính ch t c a ñ t không b các tác ñ ng do s khác bi t hàng năm ho c mùa v . Không ch ph n dinh dư ng khó tiêu trong ñ t d n d n tr thành ch t d tiêu mà c s huy ñ ng các ch t khó tiêu NIA t các dòng dinh dư ng xâm nh p vào h . M t khác m t s các ch t dinh dư ng xâm nh p (ΣfaiINi) l i ñư c chuy n hoá thành các ch t khó tiêu NIA. V i m c ñích c a chương này, m c nh n c hai s chuy n ñ i trên ñã ñư c kh u hao trong giá tr c a fai. T t c l ng vào v i nhau, ngu n dinh dư ng d tiêu có th ñư c huy ñ ng t 3 ngu n: ∆SSOL, NRM và ΣfaiINi. Hi n nhiên s thay ñ i dinh dư ng ñ t (∆SSOL + NRM) có th ñ i ngh ch v i cân b ng ch t d tiêu BALAV: ∆SSOL + NRM = -BALAV (4-4) V nguyên t c, công th c (2.4) có th áp d ng ñư c, nhưng th t không may giá tr fa không ñư c thư ng xuyên bi t ñ n trong th c t . Khi các dòng dinh dư ng d tiêu xâm nh p vào h m c ñ có ý nghĩa thì giá tr c a cân b ng ch t d tiêu BALAV s ít b âm hơn và th m chí còn dương, do ñó r t khó tho mãn công th c (5-4). Ví d ñơn gi n cho trư ng h p này ñư c trình bày qu dinh dư ng c t C b ng 5-3. nhi u qu c gia c n sa m c Sahara, châu Phi, c hai cân b ng dinh dư ng d tiêu và khó tiêu ñ u âm. Smaling và ctv (1997) ñã tranh lu n v kh năng dùng t s cân b ng dinh dư ng (âm) v i t ng kho d tr dinh dư ng như là “ch s ch t lư ng ñ t”. Các tác gi ñã ñi ñ n k t lu n r ng ch th c s có ý nghĩa khi s d ng t s cân b ng dinh dư ng d tiêu v i 1 Net Rate of Mobilization 99
t ng kho d tr ch t dinh dư ng. V i các suy di n như v y thì cân b ng dinh dư ng c n ph i hi u ñính l i b ng cách chuy n ñ i các dòng dinh dư ng d tiêu thành các ch t khó tiêu và giá tr tuy t ñ i c a t s gi a cân b ng dinh dư ng ñã ñư c hi u ñính v i kho dinh dư ng b ng t ng c a các ph n t khoáng hoá và phong hoá. M t s các dinh dư ng ñ u ra như khoáng hoá và phong hoá ñư c ư c tính t các nghiên c u có s n thay vì ño ñ m tr c ti p (Stoorvogel và Smaling, 1990). Các m i liên k t như v y và nhân t th i gian ñã làm cho các ư c lư ng còn r t thô thi n và ñi u này ñã làm h n ch ý nghĩa vi c s d ng cân b ng dinh dư ng làm ch s ch t lư ng ñ t. 1.5 Các ngu n dinh dư ng trong ñ t tr ng thái n ñ nh và thăng b ng OUT 1, 2, 3, 4, 5r OUT 5e INa 1 SSOL LP 3 2 4 5 SP IP 6 IN Hình 4-1. Các dòng dinh dư ng IN, OUT, các ngu n và lu ng dinh dư ng trong h th ng ñ t (Các s theo hư ng mũi tên ch các dòng n i lưu gi a các ngu n dinh dư ng trong ñ t. SSOL ký hi u dung d ch ñ t, LP2 ký hi u cho các dinh dư ng linh ñ ng d tiêu; SP3 ký hi u cho ph n dinh dư ng b n trong ñ t; IP4 ký hi u cho các ch t dinh dư ng d ng ỳ trong ñ t. OUT5e ký hi u cho dinh dư ng b m t do xói mòn, OUT5r ký hi u dinh dư ng b m t ñi do dòng ch y m t.) Các phân tích v dinh dư ng t ng s trong ñ t và dinh dư ng trong dung d ch ñ t (SSOL) không n m trong m ng lư i ki m tra ñ t bình thư ng. Các phân tích ñ t dư i d ng ch t “d tiêu” không n m hoàn toàn trong dung d ch ñ t, mà l i n m trong ph n linh ñ ng trong ñ t bao g m ch t dinh dư ng trong dung d ch, dinh dư ng trao ñ i trên b m t keo sét và c ph n dinh dư ng h p th không ch t c cation và anion. Các ch t dinh dư ng chuy n ñ ng m t cách thu n ngh ch liên t c t ph n h p th ñ n dung d ch. Các dòng như v y và các dòng dinh dư ng khác trong ñ t ñư c g i là dòng n i lưu (SIF). Quá trình hút ch t dinh dư ng c a cây tr ng, thay ñ i ñ m, bón phân và nhi u nhân t khác tác ñ ng ñ n ñ l n c a dòng n i lưu. 2 Labile Pool bao g m t t c các dinh dư ng có kh năng linh ñ ng trong ñ t: d ng hoà tan trong dung d ch ñ t, d ng trao ñ i trên b m t keo sét, d ng h p thu không ch t. 3 Stable Pool bao g m các ch t ñư c h p thu ch t trên keo sét, nhưng n u b công phá b i axit m nh thì các ch t dinh dư ng ñó có th b tách ra kh i keo sét vào dung d ch chi t xu t. 4 Inert Pool bao g m các ch t dinh dư ng ñư c b c r t ch c ch n bên trong các keo sét ho c các tinh th khoáng ch t, axit không th công phá ñư c trong ñI u ki n bình thư ng hay còn g i là trơ, ỳ trư c các tác ñ ng. Nhi t ñ cao ho c l c cơ h c có th làm cho s b o v c a các keo sét ho c ch t khoáng b phá hu b phá hu , gi i phóng các ch t dinh dư ng trơ lỳ. 100
Tách kh i các ch t d tiêu, các ngu n dinh dư ng d ng b n và d ng ỳ, gi ch t trong ñ t có th tách riêng như trình bày trên hình 4-1. B ng 4-4 tóm t t các tính ch t c a các lo i dinh dư ng trong ñ t. Trong khái ni m c a chúng tôi, ph n ch t khó tiêu chuy n thành d tiêu khi nó chuy n d ch t ph n linh ñ ng sang dung d ch ñ t. ðó là dòng n i lưu SIF2 hình 4-1. Theo ñ nh nghĩa thì cân b ng dinh dư ng b ng 0 giai ño n b n v ng n ñ nh và ñ l n c a m i lo i dinh dư ng trong ñ t không ñ i. ði u này có nghĩa m i m t lo i hình dinh dư ng, t ng dinh dư ng IN vào b ng t ng dinh dư ng OUT ra kh i h . B i vì các ngu n và lu ng dinh dư ng gi m c không ñ i trong giai ño n n ñ nh, các lu ng dinh dư ng trong m t ñơn v th i gian là các ph n t c ñ nh c a các ngu n dinh dư ng. Các ngu n dinh dư ng cung c p cho ngu n dinh dư ng khó tiêu là ngu n dinh dư ng linh ñ ng (LP), ngu n dinh dư ng b n (SP) và ỳ (IP) và ch có m t ngu n dành cho ch t d tiêu là ngu n dinh dư ng trong dung d ch ñ t. Các lu ng dinh dư ng ñ n và ñi kh i các ngu n dinh dư ng trong dung d ch ñ t SSOL, linh ñ ng LP, h p thu b n SP và ỳ IP ñư c trình bày các công th c tương ng t 4-5 ñ n 4-8 . OUT5e, LP ký hi u cho xói mòn c a ph n dinh dư ng linh ñ ng và vv... S lư ng các dòng n i lưu ñư c trình bày hình 4-1. 5 Σ1faiINi + SIF 2 = 5Σ1faiOUTi + SIF 1 (4-5) 5 Σ1(1- fai)INi,LP + SIF 1 + SIF 4 = OUT5e, LP + SIF 2 + SIF 3 (4-6) 5 Σ1(1- fai)INi,SP + SIF 3 + SIF 6 = OUT5e, SP + SIF 4 + SIF 5 (4-7) 5 Σ1(1- fai)INi,IP + SIF 1 + SIF 4 = OUT5e, IP + SIF 6 (4-8) B ng 4-4. Mô t và các ñ c ñi m chính c a các ngu n dinh dư ng ñư c mô t trong chương này. Tên g i V trí trong ñ t Th i gian t n t i D tiêu Dung d ch ñ t < 1 năm ho c v Linh ñ ng N m ph n b h p th 1-10 năm Ch t h u cơ “t do” C ñ nh ch t Ph c h p khoáng mùn, sét 10-100 năm Các ch t khoáng “d ” b phong hoá Ỳ Ch t h u cơ “già” >100 năm Ch t khoáng Trong ñi u ki n thăng b ng là m t trư ng h p ñ c bi t c a tr ng thái b n c ñ nh, 2 lu ng dinh dư ng c a m t c p ch y ngư c chi u nhau và có cùng ñ l n. Trên hình 4-1, SIF 1 = SIF 2; SIF 3 = SIF 4 và SIF 5 = SIF 6. T các công th c 4-5 ñ n 4-8, trong trư ng h p này giá tr dinh dư ng d tiêu t ng s vào dung d ch ñ t b ng giá tr d tiêu t ng s ra kh i dung d ch và tương t như v y cho các lo i hình dinh dư ng khác như LP, SP, IP, t ng c a các dinh dư ng ñ u vào IN c a các ch t khó tiêu NIA tương ng v i ph n dinh dư ng b m t ñi do xói mòn c a m t ngu n dinh dư ng c th . M t ph n c a ngu n dinh dư ng ñư c bi u di n trong ñi u ki n thăng b ng n ñ nh, là ñi u ki n mà t s ñ l n c a 2 ngu n dinh dư ng tương ng v i t s gi a 2 lu ng dinh dư ng ch y qua 2 ngu n dinh dư ng. Ví d : SIF 3 = F3 x LP và SIF4 = F4 x SP. B i vì SIF3 = SIF 4 cho nên SP/LP = F3/F4. Giá tr c a các lư ng dinh dư ng r i kh i h ñư c bi u di n 101
b ng m t ph n nh c a ngu n dinh dư ng thu n ngh ch x p x v i th i gian t n t i c a dinh dư ng c th ñó trong ngu n dinh dư ng ñ t. Các dòng dinh dư ng SIF2 và SIF3 r i LP tương ng v i các ph n F2, F3. Th i gian t n t i c a các ch t dinh dư ng trong ngu n LP là 1 ñ n 10 năm (B ng 4-4) và giá tr c a F2 + F3 kho ng 0.2.năm-1; do th i gian t n t i c a chúng, chúng tôi m c nh n r ng F2 = F3 = 0.1/năm. Th i gian t n t i c a các ch t dinh dư ng trong SP là 10 ñ n 100 năm nên F4 + F5 tương ng 0.02 năm-1. M c nh n r ng chúng có t m quan tr ng tương ñương nên m c nh n tương t F4 = F5 = 0.1.năm-1. Do v y t s SP/LP tương ng v i 0.1/0.01 = 10. Giá tr ñư c gán cho IP v i th i gian t n t i 1000 năm và tính toán tương t IP/SP = 0.01/0.001 = 10. Hi n nhiên IP: SP: LP = 100 : 10 : 1 trong ñi u ki n thăng b ng. T ng các ch t d tr trong ñ t khi ñó là (1+10+100) x LP = 111 x LP ho c LP/t ng s dinh dư ng d tr kho ng 0.01. ðó là các giá tr thi t th c. Trong trư ng h p c a Kali, chúng tôi coi ph n Kali trao ñ i là ch t d tiêu hay linh ñ ng LP, ph n Kali ñư c c ñ nh quy cho SP, ph n n m trong khoáng feldspar là IP; chúng chi m 1-2%, 1-10% và 90-98% kali t ng s d a vào k t qu nghiên c u c a Follet và ctv., (1981). Trong trư ng h p lân, chúng tôi coi P-Olsen tương ng v i LP (d tiêu). Van der Ejik (1997) ñã tìm ra t s P-Olsen/lân t ng s dao ñ ng t 0.003 ñ n 0.03 ñ i v i ñ t không bón phân t r t nghèo ñ n r t giàu lân và giá tr 0.01 cho t s LP/t ng s n m trong mi n giá tr trên. ð i v i ñ m ph n linh ñ ng chi m hơn 1% ñ m t ng s d a theo t l ñ m b khoáng hoá hàng năm 2-8%, nhưng hi n nay chưa có phương pháp hoá h c ñơn gi n nào ñ xác ñ nh chúng. Cho ñ n t n lúc này chúng tôi v n chưa ñ c p ñ n dung d ch ñ t SSOL. Nó ñư c nuôi dư ng b ng các dòng n i lưu SIF và ΣfaiINi. Các dòng dinh dư ng ra kh i dung d ch bao g m OUT1-4, n u như không có dòng ch y m t (OUT5r) và SIF 1. M c nh n r ng s phân b 60% cho OUT1+2, 20% cho r a trôi (OUT3), và 10% cho t ng dòng OUT4 và SIF1 và ñ l n c a LP và SP là 100 và 1000 ñơn v tương ng, theo ñà như v y trong trương h p thăng b ng SIF 1 = SIF 2 = 10 ñơn v năm-1, SSOL = 100 ñơn v , các giá tr cho OUT1, OUT2, OUT3, OUT4 theo th t là 50, 10, 20 và 10 ñơn v /năm-1 và ΣfaiINi là 90 ñơn v trong năm. Các tính toán trên ñây nh m ñưa ra m t khung chu n ñoán m i v các s li u phân tích ñ t. 1.6 Theo hư ng giá tr chu n c a ñ u vào, ñ u ra, năng su t và ñ phì c a ñ t N u như b t c m t dòng dinh dư ng nào th t thoát ra môi trư ng bên ngoài ñ u ñư c coi là nguy h i thì h sinh thái nông nghi p “hoàn thi n” s luôn luôn tr ng thái b n v ng, n ñ nh, không có s m t mát dinh dư ng, t ng s lư ng dinh dư ng ñưa vào h sinh thái ñ kh năng duy trì ñ phì c a ñ t m t m c ñ c th mà cây tr ng có th h p th ñư c toàn b dinh dư ng d tiêu và phát tri n trong ñi u ki n không có nhân t h n ch . Nó bao g m hàm ý: (1) cây tr ng ñ t năng su t ti m năng c a m t gi ng c th trong ñi u ki n khí h u và tính ch t v t lý cho phép (2) cân b ng dinh dư ng b ng 0 (3) không có dòng dinh dư ng b m t ñi do xói mòn, r a trôi ho c bay hơi: 5Σ1 INi = OUT1 + OUT2 (4-9) ð phì c a ñ t khi ñó tr nên t t nh t cho s phát tri n c a cây tr ng. S lư ng các dinh dư ng ñưa vào h (ΣIN), năng su t, t ng các ñ u ra OUT1 + OUT2, ñ phì c a ñ t c a h sinh thái nông nghi p “hoàn thi n” ñã ñư c thay th b ng các thu t ng ñ u vào tiêu chu n (TI), năng su t tiêu chu n (TY), ñ u ra tiêu chu n (TO), ñ phì ñ t tiêu chu n (TSF), và ñ c bi t cho các trư ng h p TSFN, TSFP, TSFK theo th t tương ng v i N, P, K. B i vì năng su t tiêu chu n thay ñ i cho phù h p v i các ñi u ki n v t lý, khí h u và lo i cây tr ng nên ñ u ra tiêu chu n TO, ñ phì tiêu chu n TSF và dinh dư ng ñ u vào tiêu chu n TI bi n ñ i theo; chúng có th cao hơn ñ t pha sét so v i ñ t cát, cao nguyên nhi t ñ i cao hơn so v i ñ ng b ng nhi t ñ i, cho các gi ng cây tr ng m i hơn các gi ng c truy n. N u như ñ phì c a ñ t cách xa so v i ñ phì tiêu chu n TSF thì v n còn có kh năng ñ t ñư c 102
năng su t tiêu chu n mà không có s th t thoát b t c m t ch t dinh dư ng nào ra môi trư ng bên ngoài, nhưng khi ñó ñòi h i ph i có m t lư ng dinh dư ng t ng s ΣIN khác so v i ñ u vào tiêu chu n TI. Lư ng dinh dư ng ñ u vào c n thi t ΣIN ñ ñ t ñư c năng su t tiêu chu n b t kỳ giá tr ñ phì c a ñ t chúng tôi g i là “Model ΣIN”. Nó ph i là k t qu trong trư ng h p dinh dư ng ra kh i h n m m c cho phép TO ch bao g m OUT1 và OUT2. Như ñã trình bày trên, các dòng dinh dư ng r i kh i h bao g m các ch t dinh dư ng có t trư c trong ñ t và các ch t dinh dư ng m i thâm nh p vào h . Trong ñ th A c a hình 4-2 dòng dinh dư ng ra kh i h t qu dinh dư ng d tr ñư c m c nh n có m i quan h tuy n tính (ñư ng th ng nghiêng in ñ m) ñ n ngư ng ñ phì c a ñ t (SFL). ðư ng g ch ch m n m ngang bi u di n ΣOUT = TO (trong ñó ñơn thu n TO = OUT1 + OUT2). Khi ñư ng n m ngang c t ñư ng chéo in ñ m, SFL = SSF 5 (ngư ng “ñ phì ñ t bão hoà”), và t t c các ch t dinh dư ng c n thi t cho ñ u ra TO có th ch ñư c l y t ñ t. Khi SFL l n hơn SSF, ngu n dinh dư ng cung c p cho cây tr ng t ñ t vư t quá TO và m t ph n dinh dư ng s th t thoát ra ngoài môi trư ng d ng OUT 3, OUT4, OUT5. Khi SFL nh hơn SSF, dinh dư ng cung c p cho TO không ñ do v y m t ph n dinh dư ng ph i ñư c huy ñ ng t các ngu n dinh dư ng vào h sinh thái. ñ th B c a hình 4-2, Model ΣIN ñư c bi u di n b ng ñư ng th ng nghiêng ñ m c t tr c hoành SSF. Nó l i t l ngh ch v i SFL. Theo lý thuy t, nó ph i âm khi SFL l n hơn SSF ñ tránh trư ng h p th t thoát ch t dinh dư ng (xem ñ th A). ð ng th i ñ th B, ñư ng g ch ch m n m ngang ñ c trưng cho giá tr dinh dư ng b ng TO. Khi ñư ng ngang này c t ñư ng chéo thì Model ΣIN = TI (=TO) và SFL = TSF; ñây là tình hu ng c a h sinh thái nông nghi p “hoàn thi n”. Trong trư ng h p SFL nh hơn TSF, Model ΣIN s cao hơn TI. Các dòng dinh dư ng vào h cung ñư c cung c p cho cây tr ng và ñ t. Dinh dư ng cung c p cho ñ t ñư c s dung ñ “duy trì ñ phì c a ñ t” nh m gi SFL m c TSF; trư ng h p này x y ra khi SFL n m gi a TSF và SSF. Khi SFL nh hơn TSF, m t ph n ch t dinh dư ng ñư c s d ng ñ ñi u ch nh ñ t nh m nâng ñ phì ñ t lên ñ phì tiêu chu n; ñó là quá trình tích lu tuy t ñ i các ch t dinh dư ng trong ñ t. Nó có th kéo dài vài năm ñ ñ phì ñ t ñ t t i ñ phì tiêu chu n TSF. Trư ng h p SFL cao hơn TSF, Model ΣIN s nh hơn TI; khi ñó ñ u vào c a các ch t dinh dư ng IN s nh hơn ñ u ra OUT và ñ t b mài mòn ch t dinh dư ng. K t qu c a ñi u ch nh ñ phì c a ñ t và lư ng dinh dư ng ñ t b m t ñi là không tính ñ n ñ phì nguyên b n c a ñ t mà các giá tr trong tương lai ti p c n d n ñ n TSF như là ñư c trình bày theo các ñư ng 1, 2, 3 ñ c trưng cho các năm ñ th C, hình 4-2. ðư ng cho năm 0 t t nhiên có t s 1:1. Các dòng dinh dư ng vào h sinh thái INs có th chia ra làm d ng ñư c ki m soát và không ki m soát (xem ph n dư i). Dòng dinh dư ng không ki m soát ñư c bi u di n b ng ñư ng g ch n i ñ th B, gi a dòng này có dòng dinh dư ng ki m soát Model ΣIN là lư ng dinh dư ng mà ngư i nông dân s ñưa vào d ng phân bón. Model ΣIN có s lư ng ñư c dùng vào công vi c có ích (cho cây tr ng, ch nh s a và duy trì ñ phì c a ñ t) và không b hao t n dinh dư ng. ð th B cũng chưa th hi n ñư c tình hu ng nào s x y ra n u t ng các ch t dinh dư ng th c t ΣIN có giá tr nh ho c cao hơn Model ΣIN: n u nó nh hơn thì năng su t th c thu nh hơn so v i năng su t tiêu chu n và ngư ng dinh dư ng ñi u ch nh và duy trì ñ phì s nh hơn m c c n thi t, n u nó l n hơn ph n dinh dư ng dư th a s m t ñi ho c ñư c tích tr trong ñ t. 5 SSF: Saturated Soil Fertility 103
A OUTs TO Σ OUT 3, 4, 5 T Σ IN 1+2 T ñ t 0 TSF SSF B Ngư ng ñ phì c a ñ tModel ΣIN TI TO Ch nh ñ t Dinh dư ng Duy trì trong ñ t Σ Dinh dư ng ñ t Cho cây tr ng b m t ñi ð u vào không th ki m soát TSF SSF Ngư ng ñ phì c a ñ t C ð phì c a ñ t Năm trong tương lai 0 1 2 TSF 3 3 2 1 0 Ngư ng ñ phì c a ñ t TSF SSF Hình 4-2. M i quan h gi a ngư ng ñ phì c a ñ t [(A) Ph n dinh dư ng ñ t có th cung c p (ñư ng ñ m) và ngư ng dinh dư ng c n thêm ñ ñ t ñ u ra tiêu chu n (TO); (B) Mô hình dinh dư ng ñ u vào t ng s ñ ñ t năng su t tiêu chu n, ch nh s a ñ phì c a ñ t, cung c p ch t dinh dư ng cho cây tr ng và duy trì ñ phì c a ñ t; (C) ð phì c a ñ t sau 1, 2, 3 năm c a mô hình Σ IN ñ th B]. Trong “h sinh thái nông nghi p lý tư ng” OUT5e c a các công th c (4-6) ñ n (4-8) b ng 0. Khi ñó dòng dinh dư ng khó tiêu NIA thâm nh p [Σ(1-fai) INi] vào h sinh thái r t 104
nh x y ra r t nhi u trong th c ti n, ch có dòng n i lưu SIF còn tr v ng ñư c. Do ñó SIF5 = SIF6 (công th c 4-8) và hi n nhiên SIF3 = SIF 4 (công th c 4-7), SIF 1 = SIF 2 (công th c 4- 6). H th ng trong trư ng h p này tr ng thái thăng b ng như ñã gi i thích trên v i IP/SP= F5/F6 và SP/LP = F3/F4. Tính b n v ng ch có th ñư c ñánh giá n u xem xét c ngư ng phân lo i cao hơn m c h th ng trên (Fresco và Kroonenberg, 1992). ð i v i h sinh thái nông nghi p, “môi trư ng” ñư c x p (m t ph n) vào m c phân lo i cao hơn. Các tình hu ng trình bày cho Model ΣIN ñ th B (hình 4-2) dư ng như b n v ng vì không có dinh dư ng th t thoát ra môi trư ng bên ngoài. Tuy nhiên không ph i lúc nào cũng có th th c hi n ñư c như v y. Th m chí ph i ñ t ra câu h i h sinh thái nông nghi p có th c s b n v ng khi không cho các ch t dinh dư ng thoát ra ngoài? Không d dàng ki m soát s th t thoát dinh dư ng, nhưng th m chí ph i có m t ít dinh dư ng ñ gi “môi trư ng” b n v ng. Theo lý thuy t các ch t dinh dư ng thoát ra kh i h sinh thái nông nghi p b ng các ch t dinh dư ng ch y theo chi u ngư c l i (IN3 + IN4 +IN5) = (OUT3 + OUT4 +OUT5). ði u này có th tho mãn khái ni m “ngư ng dinh dư ng ch p nh n m t mát” trong th c ti n s n xu t (Oenema và ctv., 1997). CÁC NGU N DINH DƯ NG TRONG ð T TR NG THÁI KHÔNG N ð NH N u như cân b ng dinh dư ng c a các ñ u vào IN và ra OUT c a các ch t d tiêu (BALAV, công th c 4-1) có giá tr âm, thì dung d ch ñ t SSOL và dòng n i lưu SIF1 s gi m xu ng. Nó s làm gi m ñ l n c a các ch t linh ñ ng, d tiêu LP. Quá trình gi m này là k t qu c a gi m dòng n i lưu SIF2 và SIF3, ñ ng th i quá trình gi m liên t c theo d ng chu i như v y làm gi m hàm lư ng ch t dinh dư ng trong dung d ch ñ t và gi m SP. N u LP: SP: IP=1:10:100 (xem ph n trên), s gi m m t cách tương ñ i c a SP ch b ng m t ph n mư i s gi m c a LP. Dòng n i lưu SIF 5 s nh d n ñi cũng như IP là k t qu c a vi c gi m SP. S gi m tương ñ i c a IP x p x b ng m t ph n 10 s gi m tương ñ i c a SP và 0.01 l n s gi m hàm lư ng ch t dinh dư ng c a LP. Quá trình gi m c a IP di n ra ch m pha hơn so v i SP, mà SP l i ch m pha hơn so v i LP, t t c l i n m sau dung d ch ñ t SSOL. Các s ch m pha trên và s gi m d n ñ l n theo chu i (SSOL>LP>SP>IP) t o cho ñ t tính ñ m ch ng l i s suy gi m và s tích lu dinh dư ng. B i vì năng su t cây tr ng ch u nh hư ng tr c ti p t hàm lư ng dinh dư ng trong dung d ch ñ t, cho nên ñ nh y c m c a năng su t cây tr ng ph thu c ñ n s thay ñ i c a hàm lư ng các ch t d tiêu c a các dòng dinh dư ng ra và vào h nhi u hơn là s ph thu c c a nó vào hàm lư ng các ch t khó tiêu trong các dòng dinh dư ng k trên. Trong ñi u ki n không n ñ nh, các dòng n i lưu không th tính toán m t cách ñơn gi n như trong ñi u ki n n ñ nh ñư c, khi mà dòng dinh dư ng n i lưu SIF hàng năm có t l không ñ i trong kho d tr mà nó có liên quan. Trong th c t , dòng n i lưu ñư c v n hành ch y u nh các ho t ñ ng c a vi sinh v t, ngoài ra theo hư ng c a l c ñi n t hoá h c trong ñ t. B i vì cơ ch ph n h i r t ph c t p, các m i quan h gi a lưu lư ng, các ngu n dinh dư ng và gi a các ngu n ñó luôn luôn thay ñ i làm công vi c ñ nh lư ng chúng r t khó khăn. Tuy nhiên chúng tôi làm m t s tính toán ñơn gi n ñ nêu b t hi u qu c a vi c thay ñ i phân bón ñ n năng su t cây tr ng tương ng v i các giá tr c a t s d tiêu/t ng s dinh dư ng d tr , ho c tác ñ ng c a các dinh dư ng xâm nh p vào h sinh thái nông nghi p ñ n tình tr ng thăng b ng c a h . Dung tích ch a các ch t dinh dư ng trong ñi u ki n thăng b ng ñư c ñ t m c 10, 100, 1000 và 10000 tương ng v i dung d ch ñ t SSOL, LP, SP, IP. Như trình bày trên ΣfaiINi m c 90 ñơn v trong m t năm, SSOL m c 100 ñơn v , và các giá tr OUT1, OUT2, OUT3, OUT4 tương ng 50, 10, 20, 10 ñơn v trong m t năm. Các tính toán theo các trư ng h p sau ñư c m c nh n s thay ñ i các dòng dinh dư ng vào IN (thay ñ i m t l n) theo 50 ñơn v trong m t năm: 105
A Gi m s xâm nh p IN c a các ch t d tiêu ñ n dung d ch ñ t SSOL b ng cách gi m lư ng phân bón N; B Tăng thêm li u lư ng cho IP b ng b i ho c tro núi l a; C Tăng thêm li u lư ng cho SP b ng phân bón ch m tan ví d như qu ng ph t phát; D Tăng thêm cho các ch t d tiêu LP b ng các lo i phân bón d tan ví d như Super lân, m c nh n r ng chúng s ñư c ñ t h p th ; E Tăng thêm cho dung d ch ñ t b ng lo i phân tan nhanh ví d phân ñ m. B ng 4-5 cho th y giá tr tương ñ i (làm tròn s ) c a năng su t cây tr ng trong năm ñ u tiên và t s d tiêu/t ng s dinh dư ng d tr vào th i ñi m cu i cùng c a năm ñ u tiên sau khi dòng dinh dư ng vào thay ñ i t A ñ n E. Giá tr c a m c thăng b ng ñư c ñi u ch nh m c ñ 100%. Các giá tr tương ñ i c a OUT1 ñư c tính toán cho giá tr tương ñ i c a năng su t cây tr ng; chúng cùng ñư c ch p nh n có m i t l v i nhau. M c d u các tính toán v n còn m c r t ñơn gi n, chúng tôi có th ñưa ra m t s d n ch ng và k t lu n quan tr ng. T t nhiên năng su t cây tr ng tăng t A ñ n E và chúng không lưu ý ñ n tác ñ ng c a các ph n dinh dư ng tăng cư ng thêm cho SP và IP. So sánh các giá tr c a chúng trong ñi u ki n thăng b ng, giá tr c a t s d tiêu/t ng s ñư c xem xét trong các trư ng h p t A ñ n E. B ng 4-5. Giá tr tương ñ i (tròn s ) c a năng su t trong năm ñ u tiên và t s d tiêu/t ng s dinh dư ng d tr vào th i ñi m cu i cùng c a năm ñ u tiên sau khi dòng dinh dư ng vào thay ñ i 50 ñơn v trong m t năm. (Giá tr c a m c thăng b ng ñư c ñi u ch nh m c ñ 100. Hãy xem mô t m t cách k lư ng hơn các mã s hoá trong nguyên b n.) Thay ñ i dòng dinh dư ng Mã s Mô t v n t t Năng su t D tiêu/t ng s A Gi m phân ñ m 50 95 B B i và tro núi l a 100 100 C ðá ph t phát 100 100 D Super lân 105 139 E Tăng phân ñ m 150 105 A Gi m ñi khi cân b ng dinh dư ng d tiêu có giá tr âm. B Không thay ñ i khi cân b ng dinh dư ng c a các ch t khó tiêu NIA dương là k t qu c a vi c xâm nh p tro, b i. C Trong th c ti n không thay ñ i khi cân b ng dinh dư ng c a các ch t khó tiêu NIA dương là k t qu c a vi c bón phân ch m tan. D Tăng lên r t nhanh khi mà cân b ng dinh dư ng d tiêu dương là k t qu c a vi c bón phân tan nhanh và các ch t dinh dư ng này d dàng dư c h p th trên b m t c a các keo. E Tăng lên r t nhanh khi mà cân b ng dinh dư ng d tiêu dương là k t qu c a vi c bón phân tán nhanh. Ch có trư ng h p D, t s dinh dư ng d tiêu/dinh dư ng t ng s thay ñ i m t cách ñáng k . Trư ng h p này bi u hi n tình hu ng bình thư ng sau khi bón phân lân tan nhanh. T s dinh dư ng d tiêu/dinh dư ng t ng s có th vì v y mà ñư c s d ng làm ch s c a quá trình suy ki t ho c làm giàu các ch t dinh dư ng cu h sinh thái nông nghi p, c th hơn là cân b ng dinh dư ng âm và dương. Ch s này có th tr nên r t giá tr n u phân tích hoá h c ñ t có th s d ng cho m c ñích chu n ñoán cân b ng dinh dư ng. 1.7 Phân tích hoá h c ñ t trong nghiên c u tính b n v ng 106
ði u ki n c n thi t ñ s d ng các phân tích hoá h c ñ t trong nghiên c u cân b ng dinh dư ng là có th xác ñ nh ñư c t t c các ngu n g c ch t dinh dư ng trong ñ t. Nh m m c ñích này, m t lo t các phương pháp phân tách các thành ph n c a P ñã ñ t ñư c nh ng thành t u ñáng k trong quá kh (Hedley và ctv., 1982; Tiesen và ctv., 1984; Beck và Sanchez, 1994), nhưng nó quá c ng k nh ñ hoàn thành các th t c phân tích. B ng 4-6. T l lân d tiêu so v i lân t ng s d a theo 3 phương pháp phân tích và m t s mô t chi ti t v v trí c a h sinh thái nông nghi p và ngu n trích d n Phương Lân d tiêu/lân Mô t chi ti t ð a ñi m Ngu n pháp t ng s Olsena 0.3-0.6 H n ch lân Kenya, Kisii Van der Eijk, 1997 0.6-3.3 Phong hoá cát Côte d’Ivoire Van Reuler, 1996 0.8-4 H n ch ñ m, ñ t B bi n Kenya Smaling và phong hoá Janssen, 1987 1.8-3.5 Giàu lân Kenya, Kisii Van der Eijk, 4-9 600 DAFAd 1997 6-13 20-60 DAFA 13 Thí nghi m dài h n Rothamsted Johnston, 1996 b Bray-1 1.0-5.9 Phong hoá cát Côte d’Ivoire Van Reuler, 1996 2.5-5 ð t cát pha th t, Suriname Boxman và dư i r ng Janssen, 1990 5-9 ð t cát pha th t, lân ñư c bón 5-10 năm Dabinc 2.1-23.2 ð t cát b phong Côte d’Ivoire Van Reuler, hoá 1996 5.5-11.0 ð t cát b phong Côte d’Ivoire Frisch, 1982 hoá dư i th m th c trích d n trong v t tái sinh Van Reuler, 1996 a 0.5 M NaHCO3 b 0.03 M NH4F + 0.025 M HCl c 0.5 M NaHCO3 d DAFA: s ngày sau khi bón phân; m u ñ t ñư c l y ngay dư i các ch u thí nghi m ñư c bón phân d ng h t. Hai phương pháp thông d ng là Olsen và Bray-1 ñ xác ñ nh d ng ph t pho không b n (d b phân hu ) trong ñ t. Thông thư ng chúng cho các k t qu tương ñ i ñ ng nh t, nhưng ñôi khi k t qu phân tích Ph t pho b chi ph i b i các tính ch t c a ñ t như ñ chua pH, s có m t c a các h p ch t oxit s t nhôm và carbonat. Phương pháp Dabin k t h p ñư c c hai phương pháp trên và nó thư ng xuyên ñư c s d ng Tây châu Phi. Phương pháp này có kh năng tách chi t P g p 2 l n lư ng P tách b i phương pháp Olsen ho c Bray-1. M i phương pháp trên ñư c s d ng trong các nghiên c u ñ bi u th “lư ng lân d tiêu”(v i nhi u ý nghĩa khác nhau hơn h n quan ni m c a chúng tôi) và nó ñòi h i ph i có s ñi u ch nh gi a các h sinh thái nông nghi p khác nhau. B ng 4-6 li t kê m t s giá tr lân d tiêu trong m i liên h v i lân t ng s ñư c trích d n t các ngu n tài li u tham kh o. M i liên h gi a cân b ng dinh dư ng và t l gi a lân d tiêu trong lân t ng s cũng như t l Kali trong CEC ñã ñư c c g ng trình bày trong b ng 4-7. Nó có th ñư c dùng ñ 107
chu n ñoán sơ b P và K. Cân b ng dinh dư ng d a vào m i cân b ng trong l ch s hi n t i; nh ng s li u hoá h c là k t qu c a cân b ng ñã x y ra. Kali trao ñ i thư ng xuyên ñư c coi là lân d tiêu ho c lân không b n trong ñ t. Như ñã ñư c tìm ra b i Hemmingway (1963), trong m t vài trư ng h p cây tr ng có th hút nhi u Kali hơn lư ng K trao ñ i hi n có trong dung d ch ñ t, trong các trư ng h p khác thì ngư c l i. B ng 4-7. Chu n ñoán thăm dò lân d tiêu (phương pháp Olsen) theo t l ñ i v i lân t ng s và kali trao ñ i theo t l ñ i v i dung tích trao ñ i cation (CEC) Lân d tiêu/lân t ng s Kali trao ñ i/CEC Cân b ng dinh Bình lu n (%) (%) dư ng 10 Dương trong th i Bón r t nhi u phân có gian dài kh năng gây ô nhi m a ð phì tiêu chu n (TSFp, TSKk) n m trong các vùng xác ñ nh trên. ð d tiêu c a Kali trao ñ i ph thu c vào t l c a nó ñ i v i dung tích h p th cation (CEC) và ph thu c c vào ch t lư ng và s lư ng các cation khác, có nghĩa là ph thu c vào CEC và pH. Vi c chu n ñoán Kali trao ñ i b ng t l ph n trăm c a nó ñ i v i CEC (tương ng v i bão hoà Kali) b ng 4-7 ñư c trích d n t các s li u ñã ñư c ñ c p ñ n trong cu n sách này và kinh nghi m b n thân c a tác gi . ð ng th i m i quan h gi a Kali trao ñ i v i K c ñ nh ho c Kali t ng s có th cung c p các thông tin r t h u ích, nhưng Kali c ñ nh và Kali t ng s r t ít khi ñư c ño ñ c. Trong b ng 4-7, các giá tr c a t l lân d tiêu so v i lân t ng s và t l kali trao ñ i/CEC tương ng v i ñ phì m c tiêu c a ñ t (TSFP và TSFK) song hành v i cân b ng dương (r t nh ). ði u này ch ra r ng c n thi t ph i làm giàu dinh dư ng ñ t b ng cách tăng ñ phì b n v ng t nhiên lên ñ phì m c tiêu c a ñ t. M t khi ñ phì c a ñ t ñã ñ t ñ n ñ phì “m c tiêu”, cân b ng trung tính c n ph i ñư c duy trì ñ gìn gi ñ phì c a ñ t tr ng thái trên. ðó cũng là ngư ng duy trì ñ b n v ng như ñã ñ c p trên. Ngư ng c a Lân và Kali dư i và trên m c TSF là k t qu c a cân b ng quá âm ho c quá dương, c hai trư ng h p này ñ u là d n ch ng c a nh ng h không b n v ng. Trư ng h p c a Nitơ tr nên ph c t p hơn r t nhi u. Nhi u n l c ño quá trình “khoáng hoá Nitơ” v i các th t c ti n hành như trư ng h p c a lân d tiêu, nhưng cho ñ n t n bây gi v n chưa hi u qu . M t tia hy v ng m i xu t hi n t nghiên c u c a Hassink (1995) là ngư i ñã phát tri n hàng lo t các ch s d a trên s quan sát ñ t trong tình tr ng thăng b ng có hàm lư ng ñ m h u cơ bão hoà và ñ m ch a trong vi sinh v t (MB-N) có m i liên h ñ n c u trúc c a ñ t, ví d hàm lư ng c p h t sét và limon (
TSFN. S li u d ng này cho ñ t canh tác h u như tr ng r ng, ch c ch n ñ t nhi t ñ i. ði u này gi i thích t i sao chưa th liên h các ch s trên ñ n cân b ng dinh dư ng và như v y gi i thích lý do không xu t hi n ñ m d tiêu và ñ m vi sinh trong các b ng 4-6 và 4-7. Nh ng m c ñ c p trên liên quan ñ n nh ng ngu n và dòng d ch chuy n ch t dinh dư ng d tiêu. ð u ra c a các ch t dinh dư ng khó tiêu (NIA) b i xói mòn. B i vì xói mòn không liên h tr c ti p ñ n các ngu n ch t dinh dư ng, phân tích hoá h c ñ t không còn là công c phù h p cho bi t ñ t b suy dinh dư ng do xói mòn. Tranh lu n v các th t c ñánh giá xói mòn ñ t vư t quá khuôn kh c a chương này. Chúng tôi ti n c nghiên c u c a Kilasara và ctv. (1995), là nghiên c u ñã s d ng l p ñ t t ng m t làm ch tiêu ñánh giá hi n tư ng xói mòn ñã x y ra. 1.8 Cân b ng dinh dư ng Các ch t dinh dư ng chuy n d ch t ñ t ra dung d ch ñ t thông qua m t chu i các ph n ng (hình 4-1) theo hư ng có n ng ñ ch t dinh dư ng th p hơn do quá trình hút ch t dinh dư ng c a cây tr ng. Khi nhu c u v m t nguyên t dinh dư ng c th th p do các nguyên t h n ch khác tác ñ ng, dung d ch ñ t không ñ n m c ñ thi u nguyên t ñó, hi u qu c a các m i tương tác b gi m xu ng và m t ph n ch t dinh dư ng ñó d ng l i m c d tiêu và khó tiêu và không d ch chuy n v hư ng dung d ch n a. ðó là nguyên nhân t s tương ñ i cao gi a hàm lư ng ch t d tiêu và hàm lư ng t ng s ñư c tìm th y b bi n Kenya, nơi mà ñ m là nguyên t h n ch . Sau khi bón phân, cây tr ng không th thư ng xuyên h p th ñư c t t c s lư ng ch t d tiêu t phân bón trong su t c chu kỳ sinh trư ng. ðôi khi ñi u ki n th i ti t làm cho cây tr ng không th s d ng ñư c ch t d tiêu. Tuy nhiên dư i ñi u ki n th i ti t c c thu n, ch có m t s ch t dinh dư ng ñư c cây tr ng h p th m t cách ñ y ñ , còn các nguyên t khác thì không th như v y. Trong nh ng trư ng h p như v y thư ng x y ra ñ i v i quá trình bón phân không cân ñ i. Thí d trình bày b ng 4-8 ñư c tóm t t t các s li u phân tích ñ t có hàm lư ng lân tương ñ i giàu và nghèo Kenya. Khi không bón lân, quá trình hút ñ m c a cây tr ng ñ t nghèo lân (P-Olsen) ch b ng m t ph n tư so v i khi bón lân, trong khi ñ t giàu lân vi c bón lân không làm tăng quá trình hút ñ m cây tr ng. Trư ng h p này có th x y ra khi hàm lư ng ñ m b khoáng hoá gi m ñ t nghèo lân, nhưng nó cũng có th x y ra hàm lư ng ñ m không ñư c cây tr ng hút s b r a trôi, ph n nitơrát hoá, bay hơi, c ñ nh sinh h c ho c t n t i ñơn gi n trong dung d ch ñ t. N u như dinh dư ng không cân b ng v i nhu c u c a cây tr ng và m t s lư ng l n các ch t dinh dư ng s r i kh i dung d ch ñ t b ng r a trôi và bay hơi, t ng s dinh dư ng ra kh i h có th không thay ñ i, nhưng nó l i chuy n t tr ng thái “ñ u ra có ích” sang “ñ u ra không có ý nghĩa”. Th c t không th cho phép cùng m t lúc cây tr ng hút t t c các ch t dinh dư ng. Nó cùng gi ng như t ng s d tiêu c a m t nguyên t h n ch ñư c cây tr ng hút và nó nh hơn s lư ng c a các nguyên t khác. Ngư i ta ñã tính ñư c dinh dư ng c a ngô s cân ñ i hoàn h o khi t l N:P:K trong cây là 7.8:1:5.6 (theo ñơn v kh i lư ng). Khi ñó lư ng dinh dư ng ñư c cây ngô hút ñ t 96% so v i ti m năng (Janssen và ctv., 1994; Janssen, 1998). Như v y cân ñ i dinh dư ng là nhân t c c thu n ñ i v i cây tr ng cũng như môi trư ng. Bón dinh dư ng không cân ñ i s làm suy ki t m t dinh dư ng nào ñó và làm th t thoát ra môi trư ng bên ngoài c a các nguyên t khác. B ng 4-8. Lư ng ñ m (kg ha-1) ñư c hút b i ngô là k t qu c a vi c bón lân trên các n n ch t h u cơ và P-Olsen khác nhau (Janssen và ctv., 1990) Mã s ñ ng CH u cơ P-Olsenb Lư ng ñ m ñư c cây tr ng hút (kg N.ha-1) -1 -1 ru ng (g.kg ) (mg.kg ) Không bón Bón lân (+P) T l lân (-P) (-P/+P) a RG 23 1.6 24 94 0.26 109
MK 11 2.6 30 80 0.38 b IB 35 2.4 87 153 0.57 SH 17 3.5 34 52 0.65 CS 5 4.4 27 41 0.66 MS 9 4.6 36 54 0.67 LS 22 4.5 42 42 1.00 MZ 5 5.1 34 30 1.13 a Nh ng ñ t này ñư c bón 80 kg ñ m.ha-1 b Các giá tr lân P-Olsen cho các lo i ñ t không ñư c bón lân. KH NĂNG KI M SOÁT DÒNG DINH DƯ NG VÀ T NG PH N C A QU DINH DƯ NG Ch có m t s dòng dinh dư ng ñư c ki m soát b i ngư i nông dân. SIF ñư c ñi u ch nh b i các quy lu t hoá h c và sinh h c và tác ñ ng c a con ngư i ch là gián ti p ho c không ñáng k . Ví d quá trình nâng cao t c ñ khoáng hoá b ng các bi n pháp làm ñ t. Trong các dòng dinh dư ng IN vào h sinh thái thì dòng dinh dư ng xâm nh p t khí quy n (IN3) n m ngoài kh năng ki m soát c a con ngư i; Ngư i nông dân có th h n ch các xâm nh p t khí quy n b ng cách tr ng cây lâu năm, nhưng th c ch t l i làm h n ch và ki m soát xói mòn và nư c ch y b m t (OUT5). Ngư i nông dân có th tr c ti p ñi u khi n lư ng phân bón hoá h c và h u cơ (IN1, IN2), ñ ng th i gián ti p ho c t ng ph n ñi u khi n c ñ nh ñ m sinh h c (IN4) b ng tr ng các cây h ñ u. Vi c ki m soát các dòng dinh dư ng do xói mòn vào h sinh thái và ñưa ra kh i h c n ph i có s ph i h p công s c c a nhi u nông dân trong m t lưu v c ho c làng xã c th . Các dòng dinh dư ng ra kh i h sinh thái (OUT1 ñ n OUT4) liên quan ñ n các dinh dư ng d tiêu b i các quá trình t x y ra trong ñ t (SIF) và các dòng dinh dư ng vào ñư c ki m soát và không ki m soát. B i v y, ngư i nông dân làm nh hư ng không nhi u l m ñ n các ñ u ra OUT1 ñ n OUT4, nhưng h có th tác ñ ng t ng ph n ho c gián ti p ñ n s phân b các ch t dinh dư ng ra kh i h b ng cách l a ch n các cây tr ng thích h p, th i gian tr ng, phương pháp và th i ñi m bón phân, bón phân cân ñ i, tr ng các lo i cây che ph và các bi n pháp khác. Khí h u và ñ c ñi m hình thái ñ a m o là các nhân t khác quy t ñ nh ñ n s phân b c a các ñ u dinh dư ng ra (OUT). M c ñ nh hư ng c a chúng r t khác nhau ñ i v i t ng dinh dư ng c th . ð a hình n i b t cao h n lên s làm tăng hi n tư ng úng nư c các ch trũng và có nghĩa nó s gi m ñi các ñi u ki n trên. Nó làm tăng ph n nitơrát hoá và có nghĩa tăng ñ u ra nitơ OUT4 (b ng 4-9). Quá trình này không th n m hoàn toàn dư i s ki m soát c a con ngư i như ñã ñư c trình bày trong báo cáo c a Sigunga (1997), ngư i ñã phát hi n quá trình ph n nitơrat hoá ñ sâu 40 cm trong ñi u ki n khô ñ t b ng, chua Vertisols. M t h u qu n a c a hi n tư ng y m khí là quá trình chuy n hoá oxit s t t d ng khó tiêu sang d ng d tan, ñ ng th i l i gi i phóng lân, lư ng lân này có th b m t do r a trôi (OUT3). M t khác r a trôi các ch t d tiêu l i chi m t l r t nh trên ñ t ñ i núi (b ng 4-9, ñ a m o nh p nhô) tương ng v i dòng ch y m t chi m ưu th . R a trôi x y ra m nh hơn vùng khí h u m ư t so v i vùng khô h n, nhưng vùng khô h n có th x y ra vi c r a trôi ñáng k trong mùa m ư t ng n. vùng bán khô h n xói mòn do gió và dòng ch y m t vào th i ñi m b t ñ u mùa mưa ñóng vai trò r t quan tr ng trong cơ ch th t thoát ch t dinh dư ng (b ng 4-10). Chú ý r ng b ng này ch mang tinh ch t ch d n và tương ng v i ñi u ki n ñ a m o bình thư ng. R t khó khăn trong vi c xác ñ nh các dòng dinh dư ng ñ c bi t là các dòng dinh dư ng có hàm lư ng r t nh . Các hàm lư ng dinh dư ng trong phân hoá h c, phân h u cơ (IN1, IN2) và lư ng dinh dư ng ñư c l y ñi trong s n ph m thu ho ch và rơm r (OUT1, OUT2) tương ñ i d xác ñ nh. C 4 dòng dinh dư ng trên ch u tác ñ ng r t m nh m c a con ngư i. Như c ñi m duy nh t c a qu dinh 110
dư ng dành riêng cho 4 dòng này là ñã b qua t m quan tr ng ti m tàng trong m i dòng dinh dư ng (Smaling và ctv., 1997). IN1 và IN2 chi m ña s trong t ng s các ch t dinh dư ng xâm nh p vào h s n xu t có m c ñ u tư thâm canh cao (HEIA) chưa k ñ n lư ng dinh dư ng thông qua xói mòn vào (IN5) và ra (OUT5) kh i h th ng. Trong các tình hu ng này, cân b ng dinh dư ng BAL (1+2) có nghĩa là cân b ng (IN1+IN2) - (OUT1+OUT2) tương ph n v i s r a trôi và bay hơi ra môi trư ng bên ngoài c ng thêm ph n ch t dinh dư ng ñư c tích lu trong ñ t. Trong n n nông nghi p b n v ng ñ phì trong ñ t luôn tr ng thái tiêu chu n (TSF), năng su t cây tr ng ñ t ñư c cao nh t (TY) trong ñi u ki n cho phép c a gi ng cây tr ng và hi n nhiên không c n ph i tăng cư ng dòng dinh dư ng trong ñ t. N u như không cho phép các ch t dinh dư ng th t thoát ra môi trư ng bên ngoài, giá tr c a cân b ng dinh dư ng BAL (1+2) ph i b ng 0 ho c nó ph i nh hơn hàm lư ng các ch t xâm nh p vào h sinh thái thông qua khí quy n ho c c ñ nh ñ m sinh h c. Bón phân li u lư ng cao ch ñư c phép khi các ph n dinh dư ng vư t quá ñư c s d ng h t và như v y c n ph i s d ng các gi ng cây tr ng m i có năng su t cao v i b r hi u qu . (Cassman và ctv., 1995). h s n xu t có ñ u vào th p, cân b ng dinh dư ng thư ng di n ra âm và vai trò c a cân b ng dinh dư ng làm ch s ch t lư ng ñ t còn h n ch . B i vì hàm lư ng dinh dư ng ñ u vào thông qua phân bón r t nh nên các dòng dinh dư ng ñ u vào khác IN3, IN4, IN5 l i tr nên có ý nghĩa. Th m chí canh tác ñ u tư th p LEIA, ñ phì c a ñ t thư ng th p hơn ngư ng ñ phì tiêu chu n. N u như nó th p hơn, m t ph n ch t dinh dư ng cung c p cho h ph i ñư c s d ng ñ ch nh lý ñ t, như v y s di n ra cân b ng dương c a cân b ng t ng th ñã ñư c gi i thích trên. Các thông tin v qu dinh dư ng thành ph n r t d b th t l c, nhưng cân b ng dương thành ph n có th ñ ng hành v i cân b ng âm t ng s . B ng 4-9. T m quan tr ng tương ñ i c a các OUT4,3,5 ñ i v i N, P và K theo m u ñơn gi n. (Khí h u thiên v m) OUT M t b ng C n bình Bình thư ng Vư t quá thư ng ð m 4 B c hơi ***b * * 0 3 R a trôi * *** ** 0b 5 Xói mòn, ch y tràn m t 0 0 ** **** Lân 3 R a trôi **b * 0 0 5 Xói mòn, ch y tràn m t 0 0 * ** Kali 3 R a trôi *** *** ** 0b 5 Xói mòn, ch y tràn m t 0 * ** *** a M t gi n ñơn d a theo nhóm ñi u tra ñ t (1962) b Xem bài vi t c M t lân thư ng xuyên tr ng thái ít nguy h i hơn so v i m t ñ m và Kali Trong các h canh tác ñ u tư th p LEIA vi c s d ng l i và tái sinh ch t h u cơ ñư c nh n m nh. Hi u qu c a chúng khác nhau trên t ng cánh ñ ng c a m t trang tr i. OUT2 có th gi m b ng cách vùi ho c b rơm r l i ngay trên ñ ng ru ng thay vì vi c l y chúng ñi. Trong trư ng h p ñ n t a cành các cây c i t o ñ t b hoá, OUT2 c a (ho c m t ph n) cánh ñ ng nơi ti n hành t a cành và IN2 c a cánh ñ ng nơi ti p nh n cành lá v a t a ñó có th tăng lên cùng trong m t th i gian. Khi nh ng n l c nh m gi m các m t mát do r a trôi và bay hơi t vi c phân hu các ch t h u cơ thì hi u qu tác ñ ng t ng quát có th làm cho dinh dư ng c a trang tr i gi m âm tăng dương. Hi u qu c a vi c tái sinh qu dinh dư ng t nhiên và dinh dư ng c p Qu c gia có th ñư c tính ñ n ñáng k . 111
B ng 4-10. T m quan tr ng tương ñ i c a các OUT4,3, 5 ñ i v i N, P, và K theo d ng khí h u. Trư ng h p bình thư ng ñư c ñơn gi n hoá. OUT Khí h u quá m Khí h u m Khí h u c n m Bán khô h n ð m 4 B c hơi ** * * 0 3 R a trôi *** ** * 0 5 Xói mòn * ** *** **** Lâna 3 R a trôi * * * 0 5 Xói mòn * ** ** *** Kali 3 R a trôi *** ** * 0 5 Xói mòn * ** *** **** a M t lân thư ng xuyên tr ng thái ít nguy h i hơn so v i m t ñ m và Kali II. ðánh giá s b n v ng c a m t s h sinh thái nông nghi p Nông nghi p b n v ng bao hàm qu n lý m t cách hi u qu các ngu n tài nguyên nông nghi p ñ tho mãn các nhu c u ngày càng tăng c a con ngư i ñ ng th i gìn gi ch t lư ng môi trư ng và b o v các ngu n tài nguyên thiên nhiên (TAC/CGIAR, 1989). X p h ng các h sinh thái nông nghi p theo ñ b n v ng ho c cân b ng dinh dư ng là ñi u không th th c hi n ñư c. Tách riêng ñi u ki n khí h u và ñ a m o, ñi u ki n kinh t c a ngư i nông dân và gia ñình h , t t c các k thu t, kinh nghi m ñ u có tác ñ ng ñ n qu dinh dư ng. Vì th nh ng h sinh thái nông nghi p tương t nhau có s chênh l ch tương ñ i l n v cân b ng dinh dư ng. Vì v y, chương này c g ng ñánh giá m t s h sinh thái nông nghi p d a trên nh ng ch s ñã ñư c trình bày trên: cân b ng dinh dư ng, th t thoát dinh dư ng, t s d tiêu trên t ng s , cân ñ i dinh dư ng và dinh dư ng ñư c ñánh giá là thi u ho c th a. Các m c ñ cao, trung bình, th p (H, M, L) ñư c s d ng ñ ñánh giá các h sinh thái nông nghi p và môi trư ng. Trong B ng 4-11 các h sinh thái ñư c x p theo th t t trái qua ph i theo cư ng ñ tăng d n thâm canh. Canh tác nương r y thư ng ñư c coi là canh tác b n v ng, có th s d ng dinh dư ng không hi u qu như m i ngư i mong mu n. ð t nương ñã làm bay hơi ñ m và lưu huỳnh, khi m nh nương m i ñư c phát, cây tr ng chưa k p che ph ñ t, m t ph n l n ch t dinh dư ng có th b m t do xói mòn và r a trôi. S m t mát này không nhi u l m n u tính bình quân cho c chu kỳ canh tác nương r y (canh tác-b hoá) và ñư c bi u th b ng ñơn v trên ha-1/năm, nhưng hình nh ñó l i thay ñ i rõ nét khi tính ñ n lư ng dinh dư ng s d ng hi u qu trên m t ñơn v s n ph m. Thông thư ng ch m t ph n th m th c v t cháy h t và m t ph n dinh dư ng trong tro ñư c cây tr ng hút. Ph n dinh dư ng còn l i n m trong ph n không cháy d n d n tr thành d tiêu cho cây tr ng và th m th c v t tái sinh sau nương r y n u ph n không cháy ñư c gi l i trên nương. Không nh ng th m t ph n ch t dinh dư ng không ñư c cây tr ng hút có th chuy n t chu kỳ b hoá này sang chu kỳ khác. ði u này làm cho canh tác nương r y không ñ t hi u qu cao n u l y ch s lư ng dinh dư ng ñư c s d ng trên m t ñơn v s n ph m ñ so sánh. Van Reuler và Janssen (1993) phát hi n hi u qu rõ r t c a tro ñ n năng su t cây tr ng không quá 3 v liên ti p (lúa nương-ngô-lúa nương). Gi a nương ñ t và không ñ t, s khác bi t gi a hàm lư ng ñ m c a b ph n cây tr ng trên m t ñ t c a 3 v liên ti p chi m 7-9% lư ng nitơ ch a trong các th m th c v t b hoá. T l 28-30% ñ i v i lân, 15- 20% ñ i v i K, 1-2% v i Ca và 7-9% v i Mg. M t ph n ch t dinh dư ng không h i ph c 112