Nơng học gì? Định nghĩa Nơng học khoa học tổng hợp khoa học trồng Từ nông học (agronomy) xuất phát từ tiếng La tinh Agros có nghĩa cánh đồng hay nơng trại Nomos có nghĩa quản lý Theo đó, nơng học theo ngữ nghĩa khoa học quản lý cánh đồng trồng Ở Việt Nam, nông học thường hiểu khoa học tổng hợp nghiên cứu nguyên lý phương pháp hệ thống biện pháp khoa học đất, khoa học trồng bảo vệ thực vật Sơ lược lịch sử nông học Những qui tắc dẫn nông học biết từ thời cổ đại Ai cập, Hy lạp, Trung quốc, Ấn độ, La Mã Đến cuối kỷ 18, hoàn chỉnh hệ thống canh tác, xây dựng học thuyết dinh dưỡng thực vật, phương pháp gây giống bảo vệ thực vật Từ cuối kỷ 19, ngành nơng học có mơn: canh tác học, trồng (thực vật học nông nghiệp), nơng hố học, thổ nhưỡng học kỹ thuật chăn nuôi Những môn nông học đại là: canh tác học, nơng hố học, vật lý nơng nghiệp, thực vật học nông nghiệp, chọn giống, bệnh lý thực vật, côn trùng học nông nghiệp Ở Việt Nam, nông học nghiên cứu vấn đề sau : Khai thác đất: khai hoang, phục hố, chống xói mòn Làm đất: biện pháp cày bừa, làm đất tối thiểu Gieo giống gây trồng giống Sử dụng đất: trồng thuần, trồng xen, luân canh, gối vụ loại trồng Xác định cấu trồng, cấu mùa vụ,… Bồi dưỡng đất: bón phân hữu cơ, vơ cơ, tưới tiêu nước Vệ sinh đồng ruộng: phòng trừ tổng hợp sâu bệnh loại đất nông nghiệp (nhất đất canh tác) điều kiện khí hậu, thổ nhưỡng, thủy văn khác Các biện pháp góp phần tạo nên suất trồng vật nuôi cao, tiềm lực sinh học đất phát triển cân sinh thái sản xuất nông nghiệp diễn biến có lợi cho người Giới thiệu phân loại trồng Phân loại thực vật Phương pháp quan trọng phổ biến phân loại thực vật phương pháp phân loại dựa sở mối quan hệ di truyền thực vật mà qua biểu qua hình dáng bên hoa thân rễ củ đặc tính khác Bằng phương pháp có 300.000 loại thực vật xác định phân loại thành nhóm sau : Tản thực vật (Thallophytes): vi khuẩn, tảo nấm, địa y Đài thực vật (Bryophytes): rêu Quyết thực vật (Pteridophytes): quyết, dương xỉ Thực vật có hạt (Spermatophytes): gồm tất thực vật có hạt chia thành hai ngành: Thực vật hạt trần (gynosperm) gồm thực vật có hạt trần họ thông Thực vật hạt kín: hạt mang phơi, bao kín quả, chia làm hai lớp gồm lớp mầm (monocotyledons) lớp mầm (dicotyledons) Một ví dụ phương pháp phân loại thực vật học lúa tên gọi Tên khoa học : Oryza sativa L Tên khoa học thực vật đặt tên theo hệ thống tên đôi Carl Von Line người có cơng tìm sử dụng hệ thống phân loại thực vật ngày nay; trình bày sau: Đơn vị phân loại Giới (Kingdom) Nhóm (Division) Ngành (Subdivision) Lớp (Class) Bộ (Oder) Họ (Family) Giống (Genus) Loài (Species) Thứ/Loại (Cultivar) Đặc điểm Thực vật (Plantae) (Spermatophytes) (Angiospermae) (Monocotyledonae) Có hạt Hạt kín Một mầm Graminales Hòa (Poaceae) Lúa ( Oryza) Sativa Khao Dak Mali Tàu Hương, Nàng Thơm Chợ Đào Phân loại trồng Trong nông học, trồng phân loại theo nhiều cách dựa phương pháp canh tác (cây trồng nông học hay trồng nghề vườn), dựa công dụng (làm lương thực, cho sợi, dầu, làm thuốc), dựa yêu cầu điều kiện khí hậu (cây ơn đới, nhiệt đới, nhiệt đới), dựa thời gian chu kỳ sinh trưởng (cây hàng niên, đa niên) Một cách phân loại phổ biến giới dựa phương pháp canh tác 3.2.1 Cây trồng nông học hay đồng ruộng (Agronomic/field crops) Là hàng niên trồng nông trại hệ thống quảng canh (extensive) diện tích rộng Nói cách khác dễ hiểu hơn, loại trồng canh tác đồng ruộng Thí dụ ruộng lúa, ruộng /đồng bắp Các trồng đồng ruộng phân thành nhóm sau : Nhóm hạt ngũ cốc (cereal) thuộc họ Hòa Bản (Poaceae): lúa, bắp, cao lương, kê, lúa mì, lúa mạch Nhóm đậu cho hạt thuộc họ cánh bướm (leguminoseae): đậu nành, đậu xanh, đậu phộng, đậu trắng Nhóm cho sợi: bơng vải, đay Nhóm lấy củ: khoai mì, khoai lang, khoai mơn, khoai từ, khoai mỡ Nhóm cơng nghiệp (lấy đường, dầu, sơn ): mía, thuốc lá, thầu dầu, điều lộn hột Nhóm đồng cỏ thức ăn gia súc: cỏ lông tây, cỏ voi, cỏ alfafa 3.2.2 Cây trồng nghề vườn (horticultural crops) Từ nghề vườn (horticulture) xuất phát từ chữ latin “Hortus“ có nghĩa vườn “Colere “ có nghĩa canh tác Như trồng nghề vườn trồng hàng niên đa niên trồng hệ thống “thâm canh“ (intensive) diện tích tương đối nhỏ Nói cách khác, loại trồng canh tác “vườn“ thí dụ như: vườn rau, vườn cà phê, vườn cao su, vườn ăn trái, vườn hoa Cây trồng nghề vườn phân thành nhóm sau: Nhóm rau: bao gồm loại rau ăn (rau muống, bắp cải), rau ăn quả, (cà chua, cà tím, dưa leo, dưa hấu), rau ăn bơng (bơng cải ), rau ăn củ (hành tỏi, khoai lang, …), rau gia vị ( hành, ngò, ) Nhóm ăn trái: bao gồm nhiều loại ăn trái khác (ăn tươi hay qua chế biến) Một số giai đoạn non chưa chín dùng làm rau mít, đu đủ Nhóm hoa kiểng: bao gồm tất thực vật trồng cho mục đích trang trí hay thẩm mỹ hoa cắt cành (lan, hồng, lay - ơn) hoa chậu, kiểng, trang trí, cỏ (sân golf, sân bóng đá) Nhóm đồn điền/cây công nghiệp: thường đa niên yêu cầu qua sơ chế chế biến trước sử dụng gồm có lấy dầu (dừa, cọ dầu) làm thuốc chửa bệnh (cây qui nin, háo hoa vàng) làm thuốc trừ sâu (cây thuốc cá) gia vị (tiêu, vani) lấy nhựa (cao su) làm thức uống (trà, cà phê, ca cao) • Cần ý đến ý nghĩa từ "quảng canh" "thâm canh" khơng dựa vào diện tích canh tác.Thâm canh có nghĩa đầu tư cao cho chi phí đầu vào vốn, lao động kỹ thuật đơn vị diện tích.Trong quảng canh ý đến chi phí đầu vào • Công dụng trồng sở quan trọng để phân nhóm.Thí dụ bắp trồng để lấy hạt xếp vào nhóm đồng ruộng, trồng bắp non (baby corn) xếp vào nhóm rau thuộc trồng nghề vườn • Sự khác biệt trồng đồng ruộng trồng nghề vườn tùy theo mục đích sử dụng loại trồng, kiểu canh tác, truyền thống tập quán quốc gia Bảng 1.3 Tóm tắt khác biệt hai nhóm đồng ruộng nghề vườn Cây trồng đồng ruộng Tiêu chí Cây trồng nghề vườn Hạt cốc, đậu Rau, quả, hoa kiểng, cơng hạt, mía, đồng cỏ nghiệp Sản phẩm Kiểu sản xuất Thu nhập/ đơn vị diện tích Quảng canh Thâm canh Thấp Cao Tiêu thụ Khi chín Giá trị thẩm mỹ Thấp Giá trị dinh Chu kỳ sinh dưỡng trưởng Độ ẩm sản phẩm thu hoạch Bột đạm, béo Dạng tươi, hay giai đoạn tuỳ mục đích Cao đường, Các vitamin quan trọng, muối khống, bột đường, đạm Hàng niên Đa niên, hàng niên Thấp cao Sự quan trọng trồng • Là • Là nguồn cung cấp lương thực chủ yếu cho người nguồn dinh dưỡng: trồng cung cấp lượng, chất đạm, vitamin muối khoáng Các loại rau đậu giàu chất đạm thay cho nguồn đạm động vật chẳng hạn đậu nành Các loại rau giàu vitamin, muối khống … khơng có việc cung cấp chất dinh dưỡng mà bảo vệ cho người chống lại bệnh tật • Là nguồn cung cấp thức ăn cho gia súc gia cầm • Là nguồn cung cấp sợi thiên nhiên cho dệt vải may mặc Bảng 1.4 Diện tích canh tác sản lượng trồng Việt nam (năm 2000) Cây trồng Lúa Bắp Khoai lang Sắn (khoai mì) Bơng vải Đay Cói Mía Lạc Đậu tương Thuốc Chè búp Cà phê Cao su Hồ tiêu Dừa Cây lương thực có hạt Cây công nghiệp hàng năm Cây công nghiệp lâu năm Cây ăn trái • Là Diện tích canh tác ( nghìn ) 7.654,9 714,0 257,9 234,9 18,9 5,7 8,6 302,9 243,9 122,3 24,4 89,5 516,7 406,9 24,5 163,2 8.368,9 808,7 1.397,4 541,0 Sản lượng ( nghìn ) 32.554, 1.929,5 1.658,2 2.036,2 19,1 11,0 57,8 15.246,0 352,9 141,9 27,2 76,5 698,2 291,9 37,0 968,0 34.483,5 Năng suất ( tấn/ha) 4,25 2,7 6,43 8,67 1,01 1,93 6,72 50,33 1,45 1,16 1,11 - nguồn cung cấp nguyên liệu cho ngành công nghiệp nhẹ chế biến như: đường bột, cellulose, dầu thực vật, cao su, acid thực vật (acid citric, acid ascorbic), chất nhuộm thiên nhiên, tinh dầu thực vật, alkaloid (cafein, morphin, quinine, nicotine) • Là nguồn cung cấp chất đốt lượng như: trấu, bã mía, phụ phẩm khác • Đem • Là lại ngoại tệ qua xuất (lúa gạo, cafe, chè, đậu phộng, cơm dừa) nguồn thu hút lao động nông thôn Quang hợp Giới thiệu Thực vật sinh vật thực quang hợp, trình hấp thu chuyển hoá lượng mặt trời thành dạng lượng hữu dụng Tất sinh vật khác (động vật, người ) khơng có khả mà phải sử dụng thực vật hay sinh vật ăn thực vật làm thức ăn Quang hợp tượng xanh chuyển hố khí carbonic nước, diện ánh sáng diệp lục tố để tạo thành hợp chất hữu giàu lượng Hiện tượng biểu diễn phương trình phản ứng sau: Khí carboníc khơng khí hút qua khí khổng, nước hút từ rễ vận chuyển qua mạch tới vị trí quang hợp Ánh sáng sử dụng cho quang hợp ánh sáng mặt trời, ánh sáng đèn điều kiện thí nghiệm nhà kính Có thể nói quang hợp tượng quan trọng trái đất, có vai trò khởi đầu cho chu kỳ sống sinh giới, thể qua: • Chuyển hố lượng xạ mặt trời thành lượng hoá học, để sử dụng tiến trình biến dưỡng cho Tổng lượng quang hợp cố định lớn khoảng 100 lần tổng lượng người thực • Các hợp chất vơ chuyển hóa thành hợp chất hữu cơ, chất ban đầu thức ăn chủ yếu sản phẩm khác hữu dụng cho người Các ước lượng cho thấy năm có mặt đất đồng hố khoảng 16,3 – 16,6 tỉ carbon • Phóng thích oxygen cung cấp cho q trình hơ hấp thực vật động vật Mặc dù tượng quang hợp xảy quan thực vật có chứa diệp lục tố, phận chủ yếu thực trình quang hợp Đó quan lý tưởng cho quang hợp có đặc điểm thích hợp cho quang hợp: • Có dạng hình trải rộng • Thường nằm góc độ phù • Có hợp với ánh sáng tới diện diệp lục tố cho việc hấp thu lượng ánh sáng • Có khoảng khơng bên trải rộng hệ thống mạch dẫn hữu hiệu cho chất tham gia phản ứng sản phẩm quang hợp Quang hợp sử dụng khoảng – % lượng ánh sáng mặt trời bề mặt trồng hấp thu suốt ngày Nguồn lượng mặt trời sử dụng quang hợp ánh sáng thấy dãy lượng xạ (hình 2.1) Ánh sáng thấy được, sử dụng tượng quang hợp có bước sóng 380 nm (ánh sáng tím) 750 nm (đỏ sậm) Trong đó, ánh sáng đỏ (bước sóng 650nm) xanh lam (bước sóng 450 nm) hữu hiệu cho quang hợp, ánh sáng lục bị phản chiếu lại, không hấp thu truyền xuyên qua Không phải tất lượng xạ mặt trời đến bề mặt trái đất chuyển hoá thành hợp chất carbon qua tượng quang hợp, số bị phản xạ lại Phần xạ trồng sử dụng để cố định khí carbonic q trình quang hợp gọi xạ hữu hiệu cho quang hợp (photosynthetically active radition – PAR) Hình 2.1: Dãy sóng điện từ lượng xạ (bước sóng = nm) Các yếu tố ảnh hưởng đến quang hợp Các yếu tố ảnh hưởng đến quang hợp bao gồm yếu tố sau: • Cường độ ánh sáng: nói chung mức độ quang hợp tăng tương ứng với việc tăng cường độ ánh sáng Tuy nhiên yêu cầu ánh sáng trồng khác tùy theo nhóm ưa sáng (bắp, lúa, thuốc lá…) ưa bóng râm (cà phê, ca cao …) Khi lượng ánh sáng cung cấp đầy đủ, trồng có khả đạt suất cao (VD: trồng vụ Đông Xuân thường cho suất cao vụ Hè Thu, hay vụ mùa mây mù mưa nhiều làm giảm lượng ánh sáng) • Nồng độ khí carbonic: mức độ trung bình nồng độ khí carbonic khơng khí 0,034 % hay 340 ppm Tuy nhiên số nghiên cứu cho thấy mức độ quang hợp tăng lên với nồng độ CO2, thực tế sản xuất khơng thể kiểm sốt yếu tố • Nhiệt độ: nhiệt độ cao thúc đẩy hoạt động enzym tham gia vào trình phản ứng, nhiệt độ cao làm enzym bị biến chất ngăn cản phản ứng xảy Tổng hợp yếu tố ảnh hưởng ánh sáng, nhiệt độ nồng độ khí carbonic đến mức độ quang hợp trình bày hình 2.2: Qua hình 2.2, thấy mức độ quang hợp tăng tỉ lệ thuận với mức cường độ ánh sáng quang hợp tăng nồng độ tăng độ khí carbonic Đồng thời, mức cường độ ánh sáng nồng độ khí carbonic cố định, mức độ quang hợp gia tăng tăng nhiệt độ • Dinh dưỡng khống: quan trọng việc tổng hợp nên chất diệp lục Thành phần chất diệp lục bao gồm N Mg q trình tổng hợp khơng thể thiếu diện Fe • Nước: hàm lượng nước có ảnh hưởng đến việc đóng hay mở khí khổng, bị khơ hạn thiếu nước khí khổng đóng lại ngăn cản xâm nhập khí carbonic vào bên có ảnh hưởng đến q trình quang hợp Tuy nước ngun liệu thơ cho q trình quang hợp, khoảng 0,1% tổng lượng nước hút sử dụng cho quang hợp Hình 2.2: Ảnh hưởng cường độ ánh sáng, nhiệt độ nồng độ khí carbonic đến mức độ quang hợp (theo R Robles, 1993) Hơ hấp Giới thiệu Tiến trình quang hợp chấm dứt với hình thành đường hexose (là hợp chất chứa carbon) Nó chuyển hoá từ glucose sang fructose, tổng hợp thành sucrose (một hợp chất chứa 12 carbon), vật liệu vận chuyển tới tế bào quan khác qua hệ thống mạch dẫn Các đường hexose tổng hợp để tạo thành tinh bột cất giữ tạm thời hạt diệp lục đường susrose vận chuyển đến phần tăng trưởng nhanh, hay chuyển hoá thành hợp chất dự trữ polysacharide (tinh bột, fructosane…), protein, chất béo, hay hợp chất cấu trúc (như cellulose, hemicellulose, pectin…) Hexose vào hệ thống hơ hấp tế bào, bị phá vỡ để phóng thích lượng Các tiến trình quang hợp sống tổng hợp protein, chất béo carbohydrate cần đến lượng Năng lượng cung cấp qua phản ứng tiến trình hơ hấp Như vậy, hơ hấp xem tiến trình ngược với tiến trình quang hợp, hợp chất hữu (như carbohydrate) chuyển hố ngược trở lại thành khí carbonic, đồng thời phóng thích nước giải phóng lượng, thơng qua loạt phản ứng hoá học diện enzym thích hợp Phương trình tổng qt sau: C6H12O6 + H2O + 6O2 > CO2 + 12 H2O + E (năng lượng) Hiện tượng hô hấp xảy thực vật động vật, nhằm cung cấp lượng để trì đời sống sinh vật Các lượng sử dụng việc tổng hợp protein, chất béo, dạng carbohydrate tinh bột, cellulose… hợp chất hữu khác cần thiết trình sinh trưởng phát triển sinh vật, nói hơ hấp q trình “phá huỷ” có ích cần thiết Các yếu tố ảnh hưởng đến q trình hơ hấp • Lồi/ giống thực vật o Cam: - 20 mg CO2 / Kg / 24 o Cà chua chín: - 70 mg CO2 / Kg / 24 • Bộ phận cây: nhìn chung phận tăng trưởng mạnh có hơ hấp mạnh • Tình trạng sinh lý cây: tế bào, quan sinh vật giai đoạn ngủ hô hấp yếu giai đoạn sinh trưởng mạnh • Độ ẩm: tế bào trương nước hay có độ ẩm cao hơ hấp mạnh tế bào khô hạt khơ • Nhiệt độ: giữa: – 350C, mức hơ hấp gia tăng từ – 2,5 lần cho 100C gia tăng Trong điều kiện nhiệt đới, mức độ hô hấp cao vùng ôn đới Khi nhiệt độ cao, cường độ hô hấp tăng nhanh, có nghĩa hơ hấp carbohydrate tăng theo vượt qua mức quang hợp tích lũy, khơng lượng dự trữ chết • Nồng • Ánh độ oxygen: gia tăng nồng độ oxygen, mức độ hô hấp tăng lên sáng, vết thương, khí etylen làm gia tăng mức độ hơ hấp Hệ thống rễ tất lồi thực vật yêu cầu cung cấp oxygen Đó lý trồng cạn đòi hỏi đất phải thống khí nước tốt, đất bị ngập nước khoảng thời gian ảnh hưởng đến sinh trưởng suất Cây lúa nước ngoại lệ sinh trưởng tốt đất đánh bùn ngập nước liên tục Lý lúa có khả hút oxygen qua hệ thống khí khổng vận chuyển xuống hệ thống rễ mô tế bào hoạt động Thời gian lũ kéo dài: thời gian nước lũ tràn bờ đến nước rút hoàn toàn Độ ngập sâu: độ ngập sâu mực nước trung bình vùng tính từ mặt đất ruộng Thí dụ: Thời gian lũ độ sâu ngập Tân Châu năm 1978 Đ ộ sâu ≥ 3,5m S ố ngày ≥ 4m ,5m 7 Đối với tỉnh An Giang năm đón nhận nước lũ hình thành “mùa nước nổi” Trên địa bàn tỉnh có 70% diện tích tự nhiên bị ngập lũ với mực nước phổ biến từ 1-2,5m, cá biệt huyện đầu nguồn có nơi ngập sâu ≥4m Thời gian ngập lũ từ 2,5 đến tháng; thường từ 15/8 dương lịch đến 20/12 dương lịch hàng năm Lợi hại lũ • Lợi lũ năm mang lượng phù sa bồi bổ cho đất đai canh tác, rửa phèn mặn, cải tạo đất Lũ tham gia vào việc vệ sinh đồng ruộng, diệt chuột bọ, sâu rầy Ngoài ra, lũ cung cấp nguồn lợi thuỷ sản đáng kể cho kinh tế vùng • Lũ gây thiệt hại cho giao thông, lũ lớn nhà cửa, gây thiệt hại nhân mạng • Trong thời gian ngập lũ không canh tác vụ mùa tháng Do đó, muốn canh tác phải làm đê bao tốn nhiều chi phí Tuy nhiên, khuynh hướng đê bao xét mặt mơi sinh khơng có lợi làm nhiễm mơi trường Việc dự báo lũ có ý nghĩa chiến lược kinh tế dân sinh Dự báo lũ phải phán đoán thời gian điểm xuất lũ; cường độ lũ có trùng với thời kỳ triều cường biển Đông hay không Thuỷ triều Định nghĩa Mực nước lên xuống theo chu kỳ định gọi thuỷ triều (tide) Nói cách khác thuỷ triều tượng chuyển động nước biển tác động lực gây mặt trăng, mặt trời hành tinh khác lên chất điểm nước đại dương Nói chung, ngày đêm, thường có lần triều lên lần triều xuống (một lần vào ban ngày, lần vào ban đêm), nên có chân khác nhau: Đối với triều (hình 3.3) mực nước biển dâng lên gọi triều dâng (rising tide), dâng đến mức cao gọi đỉnh triều Khi mực nước biển rút xuống gọi triều rút (flowing out tide), rút đến mức thấp gọi chân triều Đối với loại triều ngày đêm, đỉnh tương đối cao gọi đỉnh triều cao, đỉnh thấp gọi đỉnh triều thấp Tương tư, ta có chân triều cao, chân triều thấp Chênh lệch mực nước đỉnh triều chân triều gọi biên độ triều (tidal amplitude) Khoảng cách thời gian đỉnh triều (hoặc chân) liền gọi chu kỳ triều (tidal cycle) Trong tháng có thời kỹ triều lớn, kỳ từ 3-5 ngày, triều lên xuống mạnh (lên cao, xuống thấp) gọi kỳ triều cường thời kỳ triều bé lên xuống yếu, gọi kỳ triều Hình 3.3 Diễn biến triều ngày đêm Phân loại thuỷ triều Bán nhật triều đều: tượng ngày có lần triều lên lần triều xuống Đỉnh chân triều lần xấp xỉ gần 12 24 phút Cửa biển Thuận An (Huế) có loại thuỷ triều nầy Nhật triều đều: Là tượng xãy ngày mặt trăng có lần triều lên lần triều xuống Chu kỳ triều xấp xỉ 24 48 phút Vùng biển Hòn Dâu (Hải Phòng) thuộc dạng triều nầy Bán nhật triều không đều: Một ngày mặt trăng có lần triều lên lần triều xuống, đỉnh chân triều khơng Biển Vũng Tàu có dạng thuỷ triều nầy Nhật triều không đều: tượng ngày mặt trăng có lần triều lên lần triều xuống thời gian tháng số ngày xuất nhật triều không ngày, ngày lại xuất bán nhật triều Vùng biển Cửa Hội (Qui Nhơn) nhật triều không Vùng cảng biển Đà Nẵng có chế độ nhật triều không Số ngày xuất nhật triều 10 ngày tháng Hai loại triều nầy người ta gọi triều hỗn hợp (mixed tide) hay tạp triều Vùng biển Hà Tiên mang tính chất triều hỗn hợp Lợi hại thuỷ triều • Những nước lớn tác động thuỷ triều mang nước tưới cho đồng ruộng mà khơng tốn chi phí lượng Từ đó, người ta lợi dụng để làm cơng trình thuỷ lợi để phục vụ cho người đê bao, cống dẫn nước, đặt máy bơm hút thốt… • Đưa nguồn lợi thuỷ sản vào đồng ruộng cơng trình chăn ni kinh tế qui mơ lớn • Đưa mặn xâm nhập sâu vào đất liền • Triều cường kết hợp với lũ làm ngập sâu đồng ruộng thời gian dài làm thiệt hại kinh tế Yếu tố đất đai Đất môi trường sinh sống, cung cấp chất dinh dưỡng, độ ẩm điểm tựa cho trồng đứng vững Do đó, yếu tố khơng thể thiếu có vai trò quan trọng cho sinh trưởng sản xuất trồng Đất đai sản phẩm trình phân rã từ đá mẹ ( bedrock) thành phần tử nhỏ, mịn Sau chuyển sang trạng thái sinh học động nơi diễn vô số đời sống vi sinh vật, động vật thực vật mà tổng hợp hoạt động chúng dẫn đến hình thành phức hợp đất cung cấp dinh dưỡng cho trồng sống phát triển Mục tiêu sản xuất trồng cung cấp mơi trường sinh trưởng thích hợp cho trồng thông qua việc quản lý đắn đất canh tác nhằm đạt đến sức sản xuất tối đa bền vững thời gian dài Để có nhìn khái qt yếu tố đất đai, ta tìm hiểu đặc điểm có liên quan sau: Trắc diện đất (phẫu diện: profile) Định nghĩa: Trắc diện đất mặt cắt từ mặt đất xuống sâu theo chiều trọng lực gồm có lớp hay tầng đa dạng liên tiếp nhau: Khi quan sát trắc diện đất người ta thấy đặc điểm bên ngồi loại đất đó, từ suy tính chất bên chúng Do vậy, khảo sát phẫu diện đất khâu quan trọng khơng thể thiếu q trình điều tra quy hoạch đất đai Quan sát phẫu diện đất cần lưu ý ba đặc trưng là: tính phân tán, màu sắc chất lẫn vào làm biến đổi trắc diện Các tầng phẫu diện: Một phẫu diện đất đồi núi thường có đủ tầng sau: • Tầng Ao: gọi tầng thảm mục, bao gồm hữu cành rụng chưa phân giải Độ dày phụ thuộc vào thảm thực bì, thường biến động từ 1-3 cm • Tầng A: gọi tầng đất mặt hay tầng mặt ( top soil) tầng tích luỹ mùn đất nên tập trung nhiều chất dinh dưỡng đồng thời tầng rữa trơi Tầng A chứa nhiều chất hữu rễ cây, vi khuẩn, nấm, động vật côn trùng nhỏ ( trùng, dế, hai đuôi) Có màu tối tập trung chất hữu Rễ phát triển chủ yếu tầng đất nầy, có rễ cạn Độ dày tầng A tuỳ thuộc vào loại thực bì chế độ canh tác biến động từ 1030 cm Khi cày đưa vào trồng trọt gọi tầng canh tác • Tầng B: tầng đất ( sub soil) hay gọi tầng tích tụ tập trung chất từ xuống Ở vùng khí hậu nhiệt đới ẩm, lớp thường chia làm 2: (1) Tầng chuyển tiếp nằm phía trên, bị rữa trơi muối khống tập trung chất hữu (2) Tầng tịch tụ nằm phía bên có tập trung oxid sắt nhôm, sét nên đất cứng rắn • Tầng C: Tầng mẫu chất ( parent material) sản phẩm vụn đá mẹ phong hố • Tầng D: tầng đá mẹ ( bedrock) chưa phong hoá điều kiện hình thành đất phức tạp, vùng có nhiều loại đất khác nhau, nên khơng thiết phải có đủ tầng độ dày mỏng tầng khác HÌNH 3.4: Một phẩu diện đất điển hình Màu sắc đất: Màu sắc dấu hiệu hình thành rõ giúp phân biệt tầng đất với Màu sắc phản ánh phần tính chất thành phần hố học đất • Màu • Màu đen xám: Do chất mùn tạo nên, nhiều mùn có màu đen đỏ: Chủ yếu chứa Fe203 Nếu bị ngậm nước sắt bị chuyển hoá từ màu đỏ nhạt dần sang màu vàng • Máu trắng: Chủ yếu sét kaolinit Si02 CaC03 • Màu nâu đỏ: Đất nước tốt oxid hố • Màu xám gley: nước nước bị khử • Đốm màu rỉ sắt: có đốm phèn đất Sự biến đổi trắc diện: Trắc diện đất thay đổi do: (1) Chất xâm nhập: chất khơng liên quan đến q trình hình thành đất khơng phải sản phẩm q trình hình thành Thí dụ: mảnh sành, gạch ngói (2) Chất sinh: chất hình thành trình hình thành đất: Dựa vào nguồn gốc phân thành loại • Nguồn • Nguồn gốc hố học: kết von, đá ong hoá gốc sinh vật; phân giun, hang hốc động vật (3) Chất đi: chất rữa trôi nước mưa ngấm qua đất, vôi silicat, nước làm giảm độ phì nhiêu đất (4) Chất chuyển vị đất: di chuyển Al, Fe chất hữu từ tầng mặt xuống chuyển vị muối hồ tan, vơi hay thạch cao từ tầng lên theo đường mao dẫn Đặc tính vật lý đất Thành phần giới: Đất bao gồm thành phần ( hay gọi pha) rắn, lỏng hay khí Các thành phần rắn kết dính lại với hình thành hạt keo đất Giữa chúng lỗ hổng ( gọi tế khổng= pore) chứa khơng khí nước (1) Thành phần rắn: bao gồm tất vật liệu vơ ( khống, sét) hữu (chất mùn) Thành phần chiếm 50% thể tích đất • Thành phần vô cơ: vật liệu vô gồm loại khoáng Oxides/ Hydroxides ( thạch anh), khoáng sét sắt, nhôm , Silicates ( Kaolinite, Montmorillonite) Carbonate ( Calcite, Dolomite) Sulfate ( Gypsum) • Thành phần hữu cơ: Thành phần hữu đất có nguồn gốc từ sinh khối (vật sống đất) đựơc chia làm hai nhóm (1) Chất hữu chưa phân huỷ phân huỷ nhận nguồn gốc ( 2) chất hữu bị phân huỷ hoàn toàn Sự phân huỷ chất hữu đất cho sản phẩm cuối chất mùn, thường xem chất ổn định Mùn thể hữu phức tạp có trọng lượng phân tử lớn thành phần hoá học cấu trúc mùn chưa xác định cách xác Chất hữu phần lớn lớp đất mặt thành phần cấu tạo quan trọng biến đổi tuỳ theo loại đất Tuỳ theo lượng chất hữu đó, chia ba loại: • Đất nghèo hữu cơ: < 1% chất hữu • Trung bình: 2- 4% chất hữu • Đất giàu hữu cơ: > 4% chất hữu Các đất than bùn vùng U Minh chứa đến 65% chất hữu (2) Thành phần lỏng: gọi dung dịch đất với diện ion Na, K, Mg, Ca, Cl… Nước đất xem vật mang chất tan hệ thống đất đưa dưỡng chất lên bề mặt hấp thu trồng Thành phần nầy thường chiếm 25% thể tích (3) Thành phần khí: phần khơng khí đất chứa 25% thể tích bao gồm thành phần khơng khí, Tuy nhiên thành phần thay đổi chứa nhiều CO2 phân giải chất hữu hô hấp rễ phân giải … CO2 Trong than bùn có thêm khí mêtan (CH4 ) H2S (sulfydric) Lương CO2 đất phụ thuộc vào trạng thái đất Đất chặt CO2 nhiều đất tơi xốp Càng xuống sâu lượng CO2 tăng lên Trong đất nhiều CO2 O2 bất lợi cho nẩy mầm hạt giống, cho hơ hấp sinh trưởng bình thường trồng vi sinh vật Hình 3.5 Tỉ lệ phần trăm lý tưởng thành phần đất (50-25-25) xếp hạt đất * Tế khổng: Là khoảng hở hạt đất, gồm có đại tế khổng khoảng trống lớn chứa khơng khí đất, chứa nước bị ngập sau mưa lớn tiểu tế khổng khoảng trống nhỏ đất thường chứa nước cung cấp cho trồng có khả dẫn nước từ tầng lên để cung cấp cho trồng vào mùa khô Độ xốp tổng khoảng không tế khổng đơn vị thể tích đất Độ xốp thích hợp cho hầu hết tăng trưởng trồng 50% tính theo thể tích đất Sa cấu ( soil texture) Con gọi thành phần giới đất thành phần vật thể rắn vô Thành phần giới loại đất gồm loại hạt: Cát, thịt sét Thành phần hạt xác định kích thước số lượng lỗ hổng hạt chứa nước không khí Đất cát có tỉ lệ lỗ hổng khoảng 25%, đất sét 60% Trung bình đất canh tác có tỉ lệ từ 35 – 45%, đất tốt đất nâu đỏ đạt đến 65% Các hạt phân định dựa theo đường kính hạt (D) sau: • Cát: • Thịt: 0,2 mm – 0,02 mm 0,02 mm – 0,002mm • Sét: < 0,002 mm Để xác định loại đất cụ thể thuộc nhóm sa cấu nào; người ta sử dụng tam giác định dạng hình 3.6 Nói chung, có loại đất đất cát, đất thịt đất sét Sau đó, tuỳ vào thành phần tỉ lệ pha vào mà ta có đến 12 loại đất theo tam giác Sau kể vài loại thành phần giới Hình 3.6 Tam giác sa cấu đất Đất cát ( Sandy soil): chứa khoảng 85% cát Đất cát pha thịt ( sandy loam): chứa 40 – 85% cát, – 50% thịt, 0- 20 % sét Đất thịt ( loam) chứa 25 -32% cát, 20 – 50% thịt – 27% sét Đất thịt pha ( soil loam): chứa -25% cát, 50 – 88% thịt 27% sét Đất sét pha thịt ( Clay loam): chứa 20 – 42% cát, 18 – 25% thịt 27 – 40 % sét, dẻo ướt Đất sét nặng ( clay): chứa < 42% cát, < 40% thịt > 40% sét Rất dẻo dính ướt Ngồi sa cấu đất phân thành (a) sa cấu thơ (b) sa cấu trung bình (3) sa cấu mùn Sa cấu đất có ý nghĩa quan trọng sản xuất nơng nghiệp Các đặc tính đất có liên quan đến sa cấu nhẹ có lượng cát cao, dễ cày, tốn lượng việc chuẩn bị đất đất có lượng sét cao Nói chung, đất cát có lỗ hổng lỗ hổng lại lớn đất sét, kích thước hạt cát lớn Do đó, sau mưa lớn, đất sét giữ lại nhiều đất cát Đất thịt loại đất có đặc tính trung gian hai loại đất Bãng 3.4 Một số đặc tính đất có liên quan đến sa cấu đất Đặc tính đất Loại sa cấu Cát Thống khí Trao đổi cation Thốt nước Khả bị nước xói mòn Khả thấm nước Cày đất Khả giữ nước Khả giữ dưỡng chất tốt thấp dễ nhanh dễ thấp thấp Thịt t ké tốt trung tốt tốt dàng trung trung dàng trung trung trung bình Sé bình bình bình bình bình m cao khó chậm khó cao cao Cấu trúc đất ( soil structure) Cơ cấu đất xếp hạt giới đất, xếp kết gắn có nguồn gốc vơ hữu tạo hạt kết đất có hình dạng kích cỡ lớn nhỏ khác Đất có dạng cấu sau: • Khơng có cấu: hạt đơn rời rạc đất cát ven biển • Có cấu như: cụm ( viên), phiến hẹp, khối Sự sinh trưởng trồng đòi hỏi đất có cấu tốt, có ảnh hưởng đến: o Việc thấm thoát nước o Việc cung cấp nước cho trồng o Việc hút dưỡng chất rễ o Độ thống khí o Sự phát triển rễ o Việc cày bừa chuẩn bị đất o Sự nẩy mầm mọc hạt giống sau gieo Một loại đất có cấu lý tưởng cấu viên có nhiều lỗ hổng Trong điều kiện nầy đất dễ canh tác(cày, bừa, chuẩn bị đất), cho phép rễ ăn sâu vào đất tốt thoáng khí Để trì cấu đất thích hợp cho sản xuất trồng, cần tiến hành cày đất có độ ẩm thích hợp trì việc thường xuyên bổ sung chất hữu cho đất ( bón phân hữu cơ, trả lại tàn dư thực vật cho đất ) Cày đất ướt làm cấu đất, tạo nên dạng đánh bùn Khi độ thống khí đất bị ảnh hưởng rễ trồng thiếu oxy dễ sản sinh số sản phẩm phụ trình hơ hấp khí etylalcohol (rượu ethylic) gây độc cho trồng Chất hữu cơ, thành phần bao gồm chất lignin, cellulose, sáp, chất béo vật liệu chứa protein, chịu chuỗi phản ứng sinh hoá đất tạo chất dạng keo gọi chất mùn ( humus) Chất mùn có đặc tính hấp phụ dưỡng chất nước cao chí khống sét Do đó, tỉ lệ mùn thích hợp đất giữ cho đất có cấu tốt có độ phì cao Đặc tính vật lý đất: (1) Tỉ trọng: Tỉ trọng trọng lượng đất tính gram đơn vị thể tích đất (cm3), đất trạng thái khơ kiệt xếp khít vào ( ký hiệu D – đơn vị g/cm3 ) (2) Dung trọng: Dung trọng đất trọng lượng đơn vị thể tích đất khô kiệt trạng thái tự nhiên đơn vị g/ cm3 tấn/m3 Ký hiệu d (3) Độ xốp: Độ xốp tỉ lệ % khe hở đất so với thể tích đất Độ xốp đất tính theo cơng thức P% = ( 1- d/D) x 100 p Đặc tính hố học đất Keo đất dung tích đất: Nước đất hồ tan muối khống đất gọi dung dịch đất Trong đất cát hạt keo sét có đường kính nhỏ 0,002 mm( pha rắn ) dung dịch đất ( pha lỏng) tương tác với chung quanh bề mặt tiếp xúc hai pha Chính bề mặt nơi chủ yếu xảy phản ứng hoá học trao đổi ion nơi trông hấp thu chất dinh dưỡng Thường keo đất mang điện tích âm( -),để trung hồ lượng điện tích đó, lượng dư thừa cation (mang điện tích +) buộc phải diện chung quanh bề mặt keo đất hay nói cách khác cation bị keo đất hút Một số keo đất khác mang điện tích dương có khả hút anion (mang điện tích -) Hiện tượng hấp phụ trao đổi cation Theo trên, keo đất mang điện tích âm, số cation dung tích đất dễ bị keo đất mang điện âm hút dính phía ngồi hạt keo Tạm thời cation tách khỏi bề mặt keo đất khơng có chất để thay cần phải đảm bảo tính trung hồ điện tích vật thể tự nhiên Hiện tượng gọi hấp phụ ion keo đất Như vậy, ion dung tích đất ion bị hấp phụ bề mặt keo đất có cân Rễ trồng muốn lấy cation cần thiết phải phóng thích ion H+ để đổi lấy cation bề mặt keo đất Trong trường hợp trời mưa, bón phân vào đất… làm cho thành phần nồng độ cation dung dịch đất thay đổi cân bị phá vỡ, cation bề mặt keo đất hoán chuyễn với cation dung dịch đất Đây tượng trao đổi cation Nhờ có tượng hấp phụ ion mà đất giữ dưỡng chất tránh tượng dưỡng chất rữa trơi trực dị Ngồi ra, ion thải đất giữ lại không thải vào nước ngầm Tuy nhiên việc hấp phụ nhiều cation vào keo đất ảnh hưởng bất lợi đến tồn vi sinh vật đất Nhờ tượng trao đổi ion mà cation bị hấp phụ bề mặt keo đất chuyển vào dung dịch đất cho trồng sử dụng ( Như NH4+, K+, Ca2+) Hiện tượng trao đổi ion diễn tả hình3.7 Hình 3.7 Keo đất, hấp phụ trao đổi cation Theo hình 3.7 ion H+ trao đổi với ion NH4+ Kết phóng thích ion NH4+ vào dung dịch đất Khả trao đổi cation( Cation exchange capacity – CEC) Tổng số cation trao đổi đơn vị trọng lượng đất gọi khả trao đổi cation đất (CEC) Đơn vị tính: meq/ 100g đất Tuy nhiên khơng phải toàn ion hấp phụ bề mặt keo đất trao đổi Khả trao đổi cation có liên quan đến diện tích điện tích bề mặt keo đất Cách tính milliequivalent cho 100g đất sau Vậy, meq H+ = 0,001 x 1/1 = 0,001 g hay mg Ca++ = 0,001 x 40 / = 0,020 g hay 20 mg Mg++ = 0,001 x 24 / = 0,012 g hay 12 mg Như vậy, CEC diễn tả tổng số cation mà loại đất hấp thu trao đổi với trồng, Một loại đất giàu sét chất hữu có CEC cao hay nói cách khác đất giàu dinh dưỡng, có độ phì tiềm cao (Bảng 3.5) Nguyên nhân loại đất giàu sét chất hữu cơ, nhiều hạt keo sét có diện tích bề mặt lớn nên khả hấp phụ cation lớn đất khác Bảng 3.5 Giá trị khả trao đổi cation số loại đất ( theo Fanick, 1972) Loại đất Đất cát Đất cát pha thịt Đất thịt Đất sét thịt pha sét Đất sét Kaolinit Đất giàu mùn CEC (meq/ 100g đất) 2 10 50 – 300 – – – – 17 16 60 Trong số cation, ion H+ đặc biệt ý nguồn gốc gây cho đất chua ( làm pH giảm) Ion H+ đất tạo thành từ nguồn sau • Do hút chất dinh dưỡng từ đất Trong chủ yếm cation kiềm kiềm thổ K+, NH4+, Ca2+, Mg2+ đồng thời trao đổi thải vào đất lượng H + tương ứng gây chua đất • Sự phân giải acid hữu điều kiện yếm khí tạo sản phẩm trung gian H2S, tích luỹ lượng H+ đáng kể gây chua cho đất • Do bón loại phân chua sinh lý chua Các loại phân sinh lý chua K 2SO4, KCl, NH4Cl, (NH4)2SO4, thành phần có chứa gốc axit bón vào đất chúng phân ly dung dịch Cation kiềm hút hay keo đất hấp thu Gốc acid lại gây chua cho đất Độ chua đất ( pH đất): Độ chua đất nồng độ ion H+ dung dịch đất thể qua trị số pH đất pH = - log [ H+ ] [H+ ] nồng độ tính gram ion H + lít dung dịch Nước ngun chất có nồng độ ion H+ lít nước là: 0,0000001 = 10 -7 nên pH nước nguyên chất pH = - log 10-7 = log 1/10-7 =7 Trong đất pH= 7, đất trung tính; pH >7 đất có tính kiềm; pH < đất có tính acid Vì giá trị pH dựa thang logarithm nên pH = chua 10 lần so với pH = ( hay nồng độ ion H+ lớn 10 lần Bảng 3.6 Thang pH đất, mức độ chua đất thí dụ đất tượng ứng VN p Nồng độ H+ (mol/ lít) H 10-3 10-4 10-5 10-6 10-7 10-8 10-9 Độ chua đất Đất Việt Nam tương ứng Rất chua Chua nhiều Chua trung bình Chua Trung tính Kiềm Kiềm trung bình Hình 3.8 Khoảng pH thích hợp với trồng Đa số loại đất có ý nghĩa quan đến sản xuất nơng nghiệp có giá trị pH khoảng từ – Đất vùng có lượng mưa cao pha rừng mạnh nói chung chua cation Ca2+, Mg2+… bị rửa trôi có tập trung ion H+ keo sét pH đất giá trị cố định, thay đổi theo thời gian Ngồi độ pH xác định độ hữu dụng chất dinh dưỡng cho Ở pH thấp có ảnh hưởng xấu đến hữu dụng N, K, Ca, Mg Tuy nhiên hữu dụng Fe, Mn, Bo, Cu, Zn lại tốt điều kiện pH thấp Độ chua nhiều có hậu gây độc sắt nhôm Độ pH đất dùng thị cho xuất vấn đề đất sau • pH • pH < 5,5 xuất dấu hiệu thiếu Mo > 7,5 xuất dấu hiệu thiếu Zn, Cu Fe • pH > 8,0 có tạo thành Calcium phosphate mà khơng hấp thu Có thể giải tình trạng pH thấp biện pháp bón vơi Bột đá vôi nguồn vật liệu sẵn sàng Việt Nam Nguyên lý biện pháp bón vôi cation Ca++ ( hay cation Mg++ sử dụng đá vôi dolomite) diện số lượng lớn, thay ion H+ hấp thu phiến sét Ion H+ phóng thích tác động với ion OH- để tạo thành nước Phương trình phản ứng sau: CaO + H2O > Ca(OH)2 > Ca++ + 2OHCa++ thay 2H+ keo sét 2H+ (được thay ra) + 2OH- ->2H2O Tính đệm đất Tính đệm tính chống lại đất thay đổi pH Đất có tính đệm mạnh độ phì nhiêu cao Chất hữu bón nhiều vào đất làm gia tăng tính đệm gián tiếp làm gia tăng độ phì Đất bình thường pH không thay đổi cách đáng kể có thay đổi lượng acid bazơ hố lỗng (do nước) Điều có ý nghĩa quan trọng cho hoạt động vi sinh vật thực vật bậc cao Thành phần sinh vật học: Trong đất diện nhiều vi sinh vật có ích có hại cho sản xuất nông nghiệp Các động vật chuột, trùng đất, loại côn trùng, mối, động vật nhiều chân rết, chiếu, tuyến trùng, sên, ốc v.v… trình sống, chúng góp phần di chuyển tàn dư thực vật từ nơi nơi khác, trộn lẫn chúng với đất trùn đất, động vật đào bới Hoặc cắt gỗ khơ mục loài mối, hay cắt nhỏ lớp côn trùng đơn giản Một số vi sinh vật Actinmyces, tảo vi khuẩn nấm diện đất Các hoạt động vi sinh vật nầy có ý nghĩa quan trọng việc cải thiện cấu đất, độ thống khí, độ thấm rút nước làm cho nguyên tố dinh dưỡng trở nên hữu dụng cho trồng Mặc dù vi sinh vật yêu cầu dưỡng chất oxigen cho q trình biến dưỡng nó, nên có cạnh tranh với trồng lợi ích chúng mang lại lớn nhiều Các vi sinh vật đất có vai trò quan trọng q trình sau: * Phân huỷ chất hữu (sự mùn hoá): chúng phân huỷ tiêu hoá tàn dư thực vật chất hữu khác qua hoạt động hoá học với trợ giúp enzyme * Khoáng hoá chất hữu (sự khoáng hoá): qua trình nầy nguyên tố dinh dưỡng nằm cấu trúc sinh hoá chất hữu bị phân giải chuyển sang dạng hữu dụng mà trồng hấp thu Thí dụ : Do phải tạo điều kiện cho vi sinh vật phát triển bón vơi để làm tăng pH thuỷ cho đất thống khí…Ở đất phèn, pH thấp thường bị ngập nước nên vi sinh vật phát triển lượng chất hữu nhiều, trồng bị thiếu N khơng dạng hấp thu * Cố định đạm (tiến hành chuyển hoá nitrogen khí thành dạng hấp thu ) Vi khuẩn cố định đạm Rhizobium thí dụ, chúng sống nốt sần rễ họ đậu có khả hút chuyển hố N tự nhiên khơng khí thành N cung cấp cho trồng, sau chết bị phân giải cung cấp làm gia tăng hàm lượng N đất vi khuẩn nốt sần họ đậu cố định từ 55 – 144kg N/ha/v Hỗ trợ cho hữu dụng hấp thu phosphor (lân) dưỡng chất khác ( N, Zn) Một loại nấm tên Mycorrhiza thâm nhập vào mơ vỏ rễ sử dụng loại thức ăn rễ tạo đồng thời tạo mạng lưới sợi nấm kết dính với keo đất bao quanh rễ, nguyên tố dinh dưỡng phosphor bám lên màng dạng hữu dụng rễ hấp thu dễ dàng Ngồi có diện số vi sinh vật gây hại tác nhân gây bệnh truyền lan qua đất ... Graminales Hòa (Poaceae) Lúa ( Oryza) Sativa Khao Dak Mali Tàu Hương, Nàng Thơm Chợ Đào Phân loại trồng Trong nông học, trồng phân loại theo nhiều cách dựa phương pháp canh tác (cây trồng nông học hay... canh tác.Thâm canh có nghĩa đầu tư cao cho chi phí đầu vào vốn, lao động kỹ thuật đơn vị diện tích .Trong quảng canh ý đến chi phí đầu vào • Cơng dụng trồng sở quan trọng để phân nhóm.Thí dụ bắp trồng... Ánh sáng thấy được, sử dụng tượng quang hợp có bước sóng 380 nm (ánh sáng tím) 750 nm (đỏ sậm) Trong đó, ánh sáng đỏ (bước sóng 650nm) xanh lam (bước sóng 450 nm) hữu hiệu cho quang hợp, ánh