NĂM LỢI ÍCH CỦA CHẤT HỮU CƠ TRONG ĐẤT

Giới thiệu

Chất hữu cơ (OM) đóng một vai trò quan trọng trong sản xuất cây trồng và sức khỏe của đất. Xây dựng và duy trì một loại đất lành mạnh có nhiều OM hơn có thể hỗ trợ cung cấp một nền tảng vững chắc hơn cho năng suất cây trồng cao hơn và khả năng phục hồi trước các áp lực môi trường. Mức OM trong đất cao hơn thường chuyển thành các hệ thống bền vững tạo ra năng suất cao hơn, ổn định hơn và lợi nhuận dài hạn lớn hơn. Một đánh giá về các loại đất có lượng OM khác nhau có tương quan với năng suất và chỉ ra rằng đất sản xuất thường có 3,0-3,5% OM và năng suất tối đa thường đạt được trên đất có khoảng 3,75% OM (Hình 1, Fernández et al., 2012, Oldfield và cộng sự, 2019).

Hình 1: Mối quan hệ giữa chất hữu cơ tầng đất mặt và năng suất hạt ngô. Nguồn: phỏng theo Fernández et al, 2012.

Chất hữu cơ là gì?

Vật liệu hữu cơ là phần đất bao gồm khoảng 5% sinh vật sống, 10% tàn dư cây trồng, 33-50% OM phân hủy (phần hoạt tính) và 33-50% OM ổn định (mùn) tính theo trọng lượng (USDA-NRCS, 2014). Phần hoạt động của OM dễ dàng thay đổi khối lượng và hình dạng khi nó phân hủy; do đó, nó không ổn định trong đất và bị ảnh hưởng nhiều nhất bởi các biện pháp quản lý như làm đất, trồng cây che phủ và luân canh cây trồng (Carter, 2002). Tốc độ luân chuyển nhanh chóng của phần hoạt tính có thể góp phần giải phóng chất dinh dưỡng cho cây trồng. Mặt khác, mùn là vật liệu hữu cơ đã được vi sinh vật chuyển đổi thành trạng thái chống phân hủy. Chất mùn cải thiện độ màu mỡ của đất bằng cách hoạt động như một bể chứa chất dinh dưỡng, tăng khả năng giữ nước của đất, cải thiện cấu trúc và độ tơi xốp của đất,

Lợi ích của vật liệu hữu cơ

Tăng mức độ OM cải thiện các chức năng vật lý, hóa học và sinh học của đất. Lợi ích của OM được tóm tắt thành 5 chức năng sau:

1. Chức năng sinh học
Có nhiều lợi ích đối với OM, hầu hết trong số đó bắt đầu bằng việc tăng cường sự đa dạng và hoạt động sinh học trong đất. Khi OM tăng, hoạt động của vi sinh vật có xu hướng tăng. Chất hữu cơ bao gồm 58% carbon, được yêu cầu kết hợp với các chất dinh dưỡng khác cho hoạt động của vi sinh vật. Các vi sinh vật bài tiết các hợp chất cũng hoạt động như một chất liên kết cho các hạt đất, có thể làm tăng tính ổn định của cốt liệu, khả năng thấm nước và khả năng giữ nước.

2. Cung cấp chất dinh dưỡng
Chất hữu cơ là nguồn dinh dưỡng quý giá cho cây trồng và cơ thể sống. Khi các vi sinh vật gia tăng hoạt động của chúng trong thời tiết ấm hơn chủ yếu xảy ra vào mùa xuân và mùa hè, thì một lượng lớn chất dinh dưỡng được luân chuyển từ dạng hữu cơ thành dạng vô cơ và thực vật có sẵn. Đối với mỗi% OM trong 6 inch trên cùng của đất có kết cấu trung bình (đất phù sa và đất mùn), khoảng 10-20 lbs. nitơ, 1-2 lbs. phốt pho, và 0,4-0,8 lbs. lưu huỳnh được giải phóng trên một mẫu Anh hàng năm (USDA-NRCS, 2014). Ngoài ra, các hạt OM chứa các vị trí tích điện âm (nghĩa là khả năng trao đổi cation [CEC]) thu hút và giữ các ion tích điện dương như canxi, kali, magiê và amoni-nitơ.

3. Cấu trúc đất
Chất hữu cơ làm cho các hạt đất liên kết và hình thành các khối đất ổn định, giúp cải thiện cấu trúc đất. Với cấu trúc đất tốt hơn, nước thấm qua đất tăng lên và cải thiện khả năng hấp thụ và giữ nước của đất cũng như giảm khả năng đóng vảy bề mặt của đất.

4. Khả năng giữ nước
Đất có OM cao hơn có thể thấm và lưu trữ nước với khả năng lớn hơn. Chất hữu cơ hoạt động tương tự như một miếng bọt biển, với khả năng hấp thụ và giữ tới 90% trọng lượng của nó trong nước. Một lợi thế lớn về khả năng giữ nước của OM là nó sẽ giải phóng phần lớn lượng nước mà nó hấp thụ. Hình 2 cho thấy sự gia tăng lượng nước sẵn có của thực vật với hàm lượng OM cao hơn trên ba loại đất khác nhau. Tăng OM một phần trăm trong lớp đất mặt làm giảm mật độ khối và tăng khả năng chứa nước khoảng 0,2-0,3 inch, điều này có thể cực kỳ có giá trị để giúp cây quản lý nước trong các giai đoạn thiếu độ ẩm.
 

Hình 2: Mối quan hệ giữa chất hữu cơ (%) và khả năng chứa nước (inch) trong sáu inch trên cùng của ba loại đất khác nhau. Nguồn: Phỏng theo dữ liệu của Hudson, 1994.

5. Kiểm soát xói mòn Sự
ổn định cốt liệu cao hơn thường là kết quả của đất có nhiều OM hơn, điều này có thể làm tăng tốc độ thấm nước và dẫn đến giảm khả năng xói mòn của nước, đất và chất dinh dưỡng. Dữ liệu được sử dụng trong phương trình mất đất phổ quát chỉ ra rằng việc tăng OM của đất từ ​​1 đến 3% có thể làm giảm xói mòn từ 20 đến 33% do tăng khả năng thấm nước và hình thành cốt liệu đất ổn định.

Thực hành quản lý để tăng chất hữu cơ cho đất

Một số yếu tố như khí hậu, loại đất, loại cây trồng và các biện pháp quản lý cụ thể, mỗi yếu tố có thể ảnh hưởng đến lượng đất OM trong khu vực hoặc trong các lĩnh vực cụ thể; do đó, các điều kiện địa phương nên được sử dụng làm tiêu chuẩn để so sánh khi thực hiện các biện pháp tăng OM của đất (Hình 3, STS).

Các loại đất có OM lớn hơn, chẳng hạn như những loại ban đầu được phát triển ở thảo nguyên, hàng năm đưa chất thải vào đất trong khi đất rừng có OM thấp hơn mất nhiều thời gian hơn để quay vòng vật liệu gỗ trở lại đất. Xây dựng đất OM là một quá trình chậm mất nhiều năm hoặc nhiều thập kỷ vì nó yêu cầu bổ sung sinh khối thực vật đáng kể và bảo vệ khỏi mất mát theo thời gian. Dưới đây là ba chiến lược quản lý để xây dựng và duy trì đất OM:

1. Giảm thiểu việc làm đất hoặc không làm đất: làm chậm quá trình phân hủy chất thải hữu cơ trong đất và bảo vệ tốt hơn cho đất khỏi xói mòn.

2. Bổ sung tàn dư cây trồng bằng cách bao gồm cây che phủ, chất hữu cơ (ví dụ: tàn dư, phân chuồng, v.v.) hoặc trồng luân canh cây trồng có sinh khối/năng suất cao. Tàn dư cây trồng giúp bảo vệ bề mặt đất khỏi tác động của mưa và xói mòn, đồng thời bổ sung carbon trở lại cho đất.

3. Thử nghiệm đất và áp dụng dinh dưỡng cây trồng tiên tiến: xác định và điều chỉnh các yếu tố hạn chế năng suất để khuyến khích cây trồng phát triển tốt hơn có thể trả lại cho đất. Việc bổ sung các phế phẩm cây trồng giúp xây dựng hoặc duy trì chất hữu cơ và các chất dinh dưỡng cây trồng thiết yếu có khả năng hạn chế khác có thể tạo ra các hệ thống cây trồng bền vững và năng suất cao hơn.