Một Số Nghiên Cứu Phát Triển Nông Nghiệp Trên Đất Cát Biển

1.2.3. Đặc điểm về nước ngầm

Chế độ nước ngầm liên quan chặt chẽ đến địa hình, khoảng cách đến bờ biển và chế độ mưa mà mực nước ngầm của đất cát biển có thể ở các độ sâu khác nhau từ 50 - 180 cm so với mặt đất. Nước ngầm cao điều hòa chế độ nhiệt của đất vào mùa khô và góp phần cung cấp nước cho cây. Nhiệt độ của nước ngầm vào khoảng 15 - 25oC, thuận lợi cho tăng trưởng của rễ cây. Nước ngầm của đất cát biển có độ khoáng 1gam/lít và sự hóa mặn đất cát biển do nước ngầm thực tế không xảy ra, trừ một số địa hình thấp vì chịu ảnh hưởng trực tiếp của nước biển [62].

1.2.4. Một số nghiên cứu phát triển nông nghiệp trên đất cát biển

Các nhà khoa học Việt Nam có nhiều công trình về phát triển nông nghiệp trên đất cát biển. Các công trình nghiên cứu đầu tiên của Lâm Công Định cho rằng muốn sử dụng đất cát biển vào mục đích trồng cây nông nghiệp ngắn ngày phải trồng rừng phòng hộ. Những người Pháp khi vào Việt Nam đã đưa cây phi lao vào trồng rừng chắn gió trên đất cát biển [34]. Còn Nguyễn Văn Trương (1992) cho rằng để khai thác đất cát biển vào trồng cây nông nghiệp ngắn ngày, biện pháp tốt nhất là hình thành các ô sinh thái (xung quanh trồng cây lâm nghiệp và ở giữa trồng cây nông nghiệp) đất cát biển trồng trọt theo ô sinh thái đã đem lại hiệu quả kinh tế cao [93]. Xen canh là một biện pháp tăng hiệu quả sử dụng đất và đất cát biển ẩm. Các công thức trồng xen phổ biến là lạc xen sắn, khoai lang xen đậu đỗ, ớt, lạc xen ngô sau đó trồng đậu đen hoặc đậu đỏ, lạc xen ngô sau đó trồng khoai lang, ớt xen lạc và rau vụ đông xuân [67]. Đặc biệt điển hình nhất là xây dựng thành công mô hình làng sinh thái tại huyện Triệu Phong, tỉnh Quảng Trị đã tận dụng tốt tiềm năng, lợi thế vùng cát, hình thành những mô hình kinh tế tổng hợp về nông, lâm, thủy sản mang lại hiệu quả kinh tế cao. Với kỹ thuật áp dụng là các hộ nông dân trong làng thiết lập vành đai rừng phòng hộ bên ngoài, bên trong cải tạo đất cát để trồng ngô nếp, lạc, dưa hấu, hành, ớt,…; đào kênh tiêu úng, đào ao nuôi cá; phát triển chăn nuôi gia súc, gia cầm [31].

Tác giả Hoàng Kim (1992) nghiên cứu trồng sắn trên đất cát biển Thừa Thiên Huế và đã chọn được một số giống tốt [57]. Lê Thanh Bồn (1998) nghiên cứu thành

phần và một số đặc điểm của nguyên tố lân ở đất cát biển cho thấy đất cát biển Thừa Thiên Huế là loại đất chua, nghèo mùn và các nguyên tố dinh dưỡng, đất trồng lúa có hàm lượng sắt, nhôm trao đổi và dung tích hấp phụ cao hơn đất lạc. Cây lạc có khả năng hút lân mạnh hơn cây lúa [13]. Theo Trần Thị Tâm (2004) sử dụng phụ phẩm nông nghiệp bón cho cây trồng trên đất cát biển đem lại hiệu quả kinh tế cao và tăng được hàm lượng mùn ở trong đất [76]. Theo Dương Viết Tình (2005), bón các dạng phân hữu cơ cho cây lạc trên đất cát biển khô và ẩm đã có tác dụng cải tạo đất, rễ lạc đã để lại trong đất khoảng 79 - 96 kg nốt sần/ha và đã làm tăng hàm lượng đạm trong đất từ 0,04 - 0,05% so với đất trước khi trồng lạc [78].

Đối với vùng đất cát ven biển như tại các cồn cát và bãi cát nên trồng các cây trồng ở vùng đồng bằng đất cát nằm sâu trong nội đồng để cây trồng đạt năng suất cao nhất. Trong quá trình sử dụng nên phối hợp linh hoạt mô hình nông lâm kết hợp để đạt hiệu quả cùng một lúc [47].

Như vậy, qua nghiên cứu các đặc điểm của đất cát biển Việt Nam và một số nghiên cứu của các nhà khoa học trong và ngoài nước về phát triển nông nghiệp trên đất cát biển đã cho thấy hướng đầu tư nghiên cứu nhằm khắc phục các yếu tố hạn chế, phát huy khai thác có hiệu quả những tiềm năng của đất cát biển trong sản xuất nông nghiệp bảo đảm hiệu quả và bền vững gồm bốn nhóm biện pháp kỹ thuật như sau: Thứ nhất là, biện pháp tăng cường cố định cát; Thứ hai là, biện pháp tăng cường khả năng giữ nước, giữ phân của đất bằng việc bổ sung chất hữu cơ cho đất cùng với bón phân vô cơ cân đối hợp lý, kết hợp với nghiên cứu biện pháp phủ đất; Thứ ba là, biện pháp cơ cấu loại cây trồng và chọn giống cây trồng thích hợp cho từng loại đất và mùa vụ; Thứ tư là, biện pháp kỹ thuật tưới tiêu nước hợp lý.

Có thể bạn quan tâm!

Xem toàn bộ 196 trang tài liệu này.

1.3. CƠ SỞ KHOA HỌC NÂNG CAO NĂNG SUẤT CÂY TRỒNG

1.3.1. Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất cây trồng

Năng suất cây trồng gồm hai loại: Năng suất sinh vật học (NSsvh) được quyết định bởi quá trình quang hợp và năng suất kinh tế, ngoài quang hợp ra, còn được quyết định bởi quá trình vận chuyển và tích luỹ chất hữu cơ về cơ quan kinh tế. Trong đó năng suất kinh tế là mục đích trồng trọt chính của con người. Năng suất

kinh tế (NSkt) là lượng chất khô mà cây trồng tích luỹ ở các bộ phận có giá trị kinh tế lớn nhất đối với con người trên một đơn vị diện tích trồng trọt trong một khoảng thời gian (vụ, mùa, năm...). NSkt được tính bằng biểu thức:

NSkt = NSsvh x Kkt (Kkt: Hệ số kinh tế).

Từ biểu thức ta thấy, muốn nâng cao năng suất kinh tế thì phải nâng cao năng suất sinh vật học (NSsvh) và hệ số kinh tế (Kkt).

- Các yếu tố cấu thành năng suất sinh vật học

NSsvh = ((FCO2.L.Kf)n)/10000 (tấn/ha)

Trong đó, FCO2 (gam) là lượng CO2 cây trồng đồng hóa được trên một đơn vị diện tích lá 1m2/ngày đêm; Kf là hệ số hiệu quả của quang hợp; L là diện tích lá/ha (m2); n là thời gian sinh trưởng của cây trồng.

Do vậy, để nâng cao năng suất sinh vật học bao gồm các biện pháp: Nâng cao diện tích lá tối ưu, tăng cường hoạt động quang hợp và điều chỉnh thời gian quang hợp.

- Yếu tố hệ số kinh tế

Hệ số kinh tế (Kkt) = NSkt / NSsvh

Năng suất kinh tế quyết định chủ yếu bởi quá trình vận chuyển và tích luỹ các chất hữu cơ về cơ quan kinh tế. Quá trình tích luỹ chất hữu cơ này liên quan trực tiếp đến hệ số kinh tế của cây trồng. Sự vận chuyển và phân bố, tích lũy các chất đồng hóa trong cây diễn ra theo một sơ đồ chính xác cho đa số thực vật. Tuy nhiên, sơ đồ vận chuyển và phân bố các chất hữu cơ trong cây cũng có thể thay đổi trong quá trình sinh trưởng, phát triển của cây. Sơ đồ chung là chất đồng hoá được vận chuyển từ nguồn tạo ra chúng đến nơi tiêu thụ (nơi chứa).

+ Nguồn (source) là nơi sản xuất và cung cấp chất đồng hoá mà chủ yếu là cơ quan quang hợp như lá và các bộ phận chứa diệp lục (thân, quả, một số bộ phận của hoa…). Các chỉ tiêu diện tích lá và cường độ quang hợp của cây là các chỉ số đánh giá sự phát triển và quy mô của nguồn (source). Vì vậy, các biện pháp tăng diện tích lá và hoạt động quang hợp là tăng khả năng sản xuất và cung cấp chất đồng hoá của nguồn tích luỹ về cơ quan kinh tế (sink).

+ Nơi chứa (sink) là tất cả các cơ quan, bộ phận của cây cần chất dinh dưỡng và đón nhận chất dinh dưỡng từ nguồn vận chuyển đến. Các cơ quan còn non đang sinh trưởng mạnh, hoa quả và đặc biệt là các cơ quan dự trữ như hạt, củ, quả... là những cơ quan hấp dẫn chất hữu cơ từ nguồn về nhiều nhất. Một bộ phận lớn các chất hữu cơ sẽ tập trung vào cơ quan dự trữ để hình thành nên năng suất kinh tế của cây trồng. Vì vậy, các cơ quan dự trữ là nơi chứa chất đồng hóa quan trọng nhất của cây trồng. Năng suất cây trồng là nơi chứa (sink) cuối cùng của cây trồng.

+ Mối quan hệ giữa nguồn chất đồng hóa và các cơ quan tiêu thụ (nơi chứa): Quan hệ giữa nguồn và nơi chứa rất mật thiết với nhau. Giữa nguồn và sức chứa phải tồn tại một tỷ lệ thích hợp. Nếu diện tích lá cao mà bông hạt ít hay ít củ thì hoạt động quang hợp tạo nên chất hữu cơ sẽ bị giảm. Chẳng hạn, khi ta cắt bớt bông lúa, hay ngắt bớt củ khoai tây thì hoạt động quang hợp của bộ lá bị giảm xuống ngay. Chính vì vậy mà nhìn vào bộ lá (nguồn) của một quần thể cây trồng ta có thể dự đoán sơ bộ năng suất (nơi chứa) của quần thể cây trồng đó [35], [59], [77].

1.3.2. Một số cơ sở lý luận về yếu tố hạn chế năng suất cây trồng

Năm 1840, Liebig phát hiện ra yếu tố dinh dưỡng hạn chế năng suất cây trồng. Định luật được phát biểu: “Chất có hàm lượng tối thiểu điều khiển năng suất, xác định sản lượng và ổn định mùa màng theo thời gian” [94].

Định luật hạn chế năng suất cây trồng có thể mở rộng đối với các yếu tố ngoại cảnh như nhiệt độ, nước, ánh sáng. Mặc dù đủ các yếu tố về phân bón nhưng thiếu nước thì việc cung cấp nước sẽ quyết định năng suất của cây trồng. Nhiệm vụ của các nhà khoa học nghiên cứu ngành trồng trọt là phải tìm ra được các yếu tố hạn chế, yếu tố hạn chế này được giải quyết thì phát sinh yếu tố mới. Muốn đầy đủ và giúp cho việc bón phân có hiệu quả thì định luật này được mở rộng như sau: “Năng suất cây trồng phụ thuộc vào chất dinh dưỡng nào có hàm lượng dễ tiêu thấp nhất so với yêu cầu của cây trồng” [28].

Đến năm 1913, từ định luật tối thiểu của Liebig, Shelford phát triển rộng thêm và phát biểu định luật chống chịu như sau: “Năng suất của sinh vật không chỉ liên hệ với sức chịu đựng tối thiểu mà còn liên hệ với sức chịu đựng tối đa đối với

một liều lượng quá mức của một nhân tố nào đó ở bên ngoài” [94]. Như vậy, định luật tối thiểu chỉ là một trường hợp đặc biệt của một nguyên tắc tổng quát hơn gọi là định luật về sự chống chịu. Theo định luật này thì tất cả nhân tố sinh thái có một khoảng giá trị hay khuynh độ (gradient) mà trong đó các quá trình sinh thái học diễn ra bình thường. Có một giới hạn trên và một giới hạn dưới mà vượt khỏi đó thì sinh vật không thể tồn tại được. Trong khoảng chống chịu đó có một trị số tối ưu ứng với sự hoạt động tối đa của loài hoặc quần xã sinh vật.

Theo Trần Văn Lài (1993) [60] những yếu tố hạn chế năng suất lạc ở Việt Nam là: thiếu giống có năng suất cao, đất trồng lạc thiếu dinh dưỡng, hàm lượng chất hữu cơ và mùn thấp, pH thấp (hoặc cao), vi sinh vật ít, hiệu quả phòng trừ sâu bệnh hại lạc chưa cao. Trong rất nhiều các yếu tố hạn chế đó, yếu tố dinh dưỡng hạn chế năng suất lạc có ảnh hưởng trực tiếp và đáng kể.

1.3.3. Biện pháp kỹ thuật điều khiển nâng cao năng suất cây trồng

Qua các cơ sở lý luận trên, việc nghiên cứu nâng cao năng suất cây trồng, mà mục tiêu chủ yếu là năng suất kinh tế, phải bảo đảm một cách động và tổng hợp theo cách tiếp cận hệ thống trong mối liên hệ giữa hệ sinh thái đồng ruộng với các hệ sinh thái khác xung quanh nó để tìm ra con đường điều chỉnh nâng cao năng suất và chỉ đạo kỹ thuật sản xuất cụ thể [79], [94]. Sau đây chỉ đề cập đến các biện pháp kỹ thuật trồng trọt để điều khiển cây trồng sinh trưởng và phát triển tốt, đạt năng suất, sản lượng cao như sau:

1.3.3.1. Biện pháp chọn tạo giống cây trồng

Giống có ảnh hưởng quan trọng đến năng suất nông nghiệp, điều này thể hiện ở chỗ mỗi giống có tiềm năng năng suất khác nhau. Thông thường, các giống địa phương có năng suất thấp hơn các giống lai ưu thế mới, chênh lệch năng suất này có thể lên đến 10 - 40%. Nhằm tăng hiệu quả cho sản xuất nông nghiệp, hiện nay công tác lai tạo giống rất được chú trọng. Nhờ việc cải tạo bản thân cây trồng, tức là phát triển kỹ thuật tạo giống đã làm năng suất tăng vọt, đương nhiên không chỉ thoả mãn tính năng cho năng suất cao mà còn nâng cao cả tính chống chịu thâm canh, sâu bệnh và thiên tai, v.v... Như đối với công tác chọn tạo giống lạc,

theo Faujdar Singh and D.L. Oswalt (1991) [139], tại Viện Quốc tế Nghiên cứu cây trồng vùng nhiệt đới bán khô hạn (ICRISAT) đã hình thành năm chương trình chọn tạo giống lạc: Giống lạc kháng với bệnh hại lá; giống lạc kháng với bệnh hại trong đất; giống lạc kháng với sâu hại; giống lạc chống chịu với điều kiện khô hạn; tăng hàm lượng dầu, thời gian sinh trưởng và chất lượng theo nhu cầu thị trường. Gần đây, ICRISAT đã tiến hành chọn tạo giống lạc theo mục tiêu thích ứng với điều kiện mặn tiềm tàng trong đất [143] và giống lạc thích ứng với điều kiện mặn do nước tưới [119]. Còn về phương pháp chọn tạo của các nước trồng lạc chính trên thế giới hiện nay chủ yếu là nhập nội và thu thập là hai phương pháp được sử dụng trong công tác chọn tạo giống lạc theo hướng khai thác biến dị sẵn có trong tự nhiên hoặc của các quốc gia và vùng lãnh thổ khác. Ngoài ra các phương pháp thường được dùng trong chọn tạo giống lạc là tạo nguồn biến dị di truyền mới, gây đột biến bằng các tác nhân lý hoặc hóa học và phương pháp lai hữu tính.

1.3.3.2. Biện pháp sử dụng phân bón

Phân bón là yếu tố quan trọng trong sản xuất nông nghiệp hiện đại. Nó chiếm tỷ lệ lớn trong năng suất cây trồng. Chu trình trao đổi vật chất trong các hệ sinh thái nông nghiệp cũng tuân theo định luật bảo toàn vật chất giống như các hệ sinh thái khác. Tuy nhiên, đặc trưng riêng nổi bật của hệ sinh thái nông nghiệp là dòng vật chất không khép kín. Một phần vật chất tạo ra trong quá trình trao đổi vật chất của hệ, là năng suất, được chuyển đến các hệ sinh thái khác. Do đó, phân bón là sự bổ sung vật chất - năng lượng vào chu trình trao đổi vật chất - năng lượng của hệ. Trong thực tiễn sản xuất như chúng ta đã biết, hàng năm chúng ta thu hoạch một khối lượng lớn nông sản, nên đã mang đi khỏi đất một lượng khá lớn dưỡng chất cần thiết cho cây trồng, vì vậy để tiếp tục thu được hiệu quả kinh tế cao trong những năm tiếp theo người sản xuất hàng năm cũng phải bổ sung cho đất một lượng lớn chất dinh dưỡng thông qua việc bón phân. Theo Bùi Đình Dinh (1998) [28], ở Việt Nam phân bón đóng góp vào việc tăng tổng sản lượng từ 38 - 40%. Kết quả của một số nghiên cứu cho thấy với lúa xuân, phân bón đóng góp khoảng 37% và với lúa mùa là 21% vào việc tăng sản lượng [6] và ở vùng đồng bằng sông

Cửu Long, phân bón đóng góp khoảng 37%, trong đó phân vô cơ đóng góp khoảng 33% vào việc tăng sản lượng cây trồng [64]. Như vậy, muốn cải tạo độ phì nhiêu của đất không còn con đường nào khác là phải bón phân [2].

Phân bón là một trong những yếu tố có ảnh hưởng quyết định đến sinh trưởng và phát triển cũng như khả năng hình thành năng suất của tất cả các cây trồng nông nghiệp [132]. Tuy nhiên, tác dụng tích cực của phân bón đến năng suất và phẩm chất của cây trồng cũng như môi trường đất và nước chỉ thể hiện khi được sử dụng một cách cân đối và hợp lý [66], [130], [142], [144].

Một vấn đề tồn tại phổ biến hiện nay trong sử dụng phân bón là người sản xuất phần lớn còn thiếu hiểu biết về đất, phân bón nên đã đầu tư mất cân đối. Do đó, vấn đề đặt ra là sử dụng phân bón phải trên quan điểm sử dụng phân bón phối hợp cân đối mới đảm bảo được tính bền vững của hệ thống canh tác. Theo nhiều tác giả [7], [28], [53], [70], [98], [130] nền tảng của quản lý tổng hợp dinh dưỡng cây trồng là bón phân cân đối và hợp lý. Bón phân cân đối là bón phân đảm bảo cân đối tỷ lệ giữa hữu cơ và vô cơ, cân đối giữa các nguyên tố đa lượng N:P:K, cân đối giữa các nguyên tố đa lượng, trung lượng và vi lượng, cân đối về nhu cầu và lượng hút của cây trồng, cân đối giữa các chất dinh dưỡng tại các thời kỳ sinh trưởng khác nhau, cân đối giữa các điều kiện tự nhiên liên quan đến hiệu lực phân bón (như nước, ánh sáng v.v..) cũng như cân đối trong mối quan hệ với từng loại cây trồng trong một hệ thống luân canh... Khái niệm cân đối là một khái niệm cụ thể và luôn biến động nên hệ thống sử dụng phân bón phối hợp cân đối luôn có bốn tính cơ bản là: tính cụ thể, tính mục tiêu, tính thời điểm và tính gần đúng. Do vậy, bón phân hợp lý là điều khiển để tạo sự cân đối giữa nhu cầu của cây và sự cung cấp từ đất và phân bón, tuân thủ theo bốn tính cơ bản của hệ thống [55]. Đối với cây lạc, theo Kanwar (1983) đã kết luận: chỉ cần bón cân đối thôi đã có thể tăng sản lượng lạc lên rất nhiều [15]; Theo Nguyễn Thị Dần (1995) & Nguyễn Văn Bộ (1999) tỷ lệ N: P:K thích hợp cho lạc là 1:3:2 [5], [24] và bón lót và bón thúc lần 1 khi cây có 3 lá thật tất cả lượng phân đạm là hiệu quả nhất vì giai đoạn này sự cộng sinh của vi khuẩn nốt sần trên rể lạc chưa hoàn thành nên cây lạc rất khủng hoảng đạm.

Kết quả tổng kết của FAO trên phạm vi toàn thế giới cho thấy bón phân không cân đối có thể làm giảm năng suất tới 20 - 50% [120]. Theo Bùi Huy Hiền (1997) [41] thì trong 20 năm qua việc sử dụng phân bón trong thâm canh cây trồng ở nước ta diễn ra sự mất cân đối nghiêm trọng giữa N, P và K. Tỷ lệ sử dụng kali thấp hơn nhiều so với đạm và lân. Cũng theo tác giả này thì việc sử dụng phân bón không cân đối đã hạn chế đáng kể năng suất cây trồng, giảm hiệu lực sử dụng phân bón và gây lãng phí. Nguyên nhân là bón phân không cân đối làm cho lượng dinh dưỡng trong đất biến động mất cân đối dẫn đến giảm năng suất và tạo điều kiện thuận lợi cho sự phát sinh phát triển của một số loại bệnh hại [1].

Trong thực tế sản xuất, hàng năm lượng dinh dưỡng trong đất bị mất đi rất đáng kể thông qua nhiều con đường và đây chính là nguyên nhân chính làm suy giảm sức sản xuất của đất. Theo Oldeman (1990) [134], trong thời gian từ 1945 - 1990, sự suy kiệt dinh dưỡng trong đất do mất cân đối giữa lượng bón vào và lượng cây trồng lấy đi đã làm cho 20,4 triệu ha đất bị thoái hoá nhẹ, 18,8 triệu ha bị thoái hoá vừa và 6,6 triệu ha bị thoái hoá nghiêm trọng. Tại châu Á, quá trình trên cũng làm thoái hoá đất ở các mức tương ứng là 4,6; 9,0 và 1,0 triệu ha, tại Nam Mỹ tương ứng là 24,5; 31,1 và 12,6 triệu ha. Theo Võ Thị Gương và cộng sự (1998) [37] ở những vùng mà người sản xuất có trình độ thâm canh thấp, khoảng 70% nông dân bón đạm vượt và vượt xa so với nhu cầu bón (theo khuyến cáo trong quy trình), vai trò của lân và kali trong khi đó lại hầu như chưa được chú ý đến một cách thoả đáng. Việc sử dụng lượng phân bón quá cao và không cân đối so với nhu cầu của cây không chỉ làm giảm năng suất mà còn làm giảm đáng kể chất lượng nông sản phẩm. Ví dụ, nếu bón đạm cho cà chua với liều lượng > 150

kg N/ha và > 200 kg N/ha cho cải bắp sẽ làm cho hàm lượng NO3- trong sản phẩm

tích luỹ vượt mức cho phép [72].

1.3.3.3. Biện pháp bố trí thời vụ

Thời tiết, khí hậu (nước, ánh sáng, nhiệt độ, không khí) là những yếu tố sinh thái ảnh hưởng quan trọng đến sự phát triển của cây trồng nói chung cũng như năng suất của cây trồng nói riêng. Các nhân tố sinh thái có ảnh hưởng khác nhau lên cơ