Chất hữu cơ và tầm quan trọng đối với đất và năng suất cây trồng

Chất Hữu Cơ Và Tầm Quan Trọng Đối Với Đất và Năng Suất Cây Trồng

Hợp chất hữu cơ đóng vai trò then chốt trong hệ sinh thái đất, giữ vững sức khỏe và sự phát triển bền vững của cây trồng. Chúng không chỉ là nguồn dự trữ dinh dưỡng quý giá mà còn là thức ăn cho sinh vật đất, góp phần tăng khả năng trao đổi cation (CEC) và giữ nước của đất. Đặc biệt, chất hữu cơ còn giúp giảm độc tố nhôm (Al) trong đất có pH thấp và cải thiện cấu trúc đất, từ đó nâng cao năng suất cây trồng. Tầm quan trọng của chất hữu cơ không chỉ nằm ở các lợi ích trực tiếp mà còn là nền tảng của những nghiên cứu và ứng dụng trong nông nghiệp bền vững.
1. Tầm quan trọng của chất hữu cơ?

– Dự trữ chất dinh dưỡng cho cây trồng
– Nguồn thức ăn của sinh vật đất
– Cung cấp CEC của đất
– Tăng khả năng giữ nước của đất
– Giảm độc tố Al khi pH đất thấp
– Cải thiện cấu trúc đất (nhưng không thay đổi sa cấu)
2. Sơ lược về chất hữu cơ, mùn hữu cơ và thang đánh giá độ phì nhiêu của đất

* Chất hữu cơ của đất:
– Toàn bộ các hợp chất hữu cơ có trong đất được gọi là chất hữu cơ của đất.
– Có thể chia chất hữu cơ của đất làm 2 phần:
(1) Những tàn tích hữu cơ chưa bị phân giải (rễ, thân, lá cây, xác động vật) vẫn giữ nguyên hình thể.
(2) Những chất hữu cơ đã được phân giải. Phần hữu cơ sau có thể chia thành 2 nhóm:
+ Nhóm những hợp chất hữu cơ ngoài mùn thì có những hợp chất có cấu tạo đơn giản hơn như: protit, gluxit, lipit, lignin, tanin, sáp, nhựa, este, rượu, axit hữu cơ, anđehit… Nhóm này chỉ chiếm 10% – 15% chất hữu cơ phân giải nhưng có vai trò rất quan trọng với đất và cây trồng.
+ Nhóm các hợp chất mùn: Nhóm các hợp chất mùn bao gồm các hợp chất hữu cơ cao phân tử, có cấu tạo phức tạp, nhóm này chiếm 85% – 90% chất hữu cơ được phân giải, bao gồm 3 thành phần chính: axit humic, axit fulvic và hợp chất humin.

* Thang đánh giá chất lượng hữu cơ và mùn trong đất:
– Chất mùn hữu cơ trong đất được coi là một tiêu chí để đánh giá độ phì nhiêu của đất.
Số lượng: Mùn = C% x 100 / 58 = C% x 1,724
– Đất đồng bằng:
+ Mùn nghèo: < 1%
+ Mùn trung bình: 1 – 2 %
+ Mùn giàu: > 2%
– Đất đồi núi
+ Mùn rất nghèo: < 1%
+ Mùn nghèo: 1 – 2%
+ Mùn trung bình: 2 – 4%
+ Mùn giàu: 4 – 8 %
+ Mùn rất giàu: > 8%
– Hàm lượng hữu cơ và mùn biến động rất lớn giữa các loại đất, nhìn chung các loại đất nông nghiệp có hàm lượng hữu cơ và mùn không cao. Đa số đất đồi núi của nước ta có hàm lượng chất hữu cơ từ nghèo, có khoảng 20% diện tích đất có hàm lượng chất hữu cơ rất nghèo. Ðất có hàm lượng chất hữu cơ và mùn cao nhất là các đất trên núi cao, quanh năm mây mù che phủ, hoặc đất lầy thụt quanh năm ngập nước, các đất này có hàm lượng OM >= 6%. Ðất nghèo chất hữu cơ nhất là các đất cát hoặc đất bạc màu.
* Tỷ lệ phân giải chất hữu cơ (C:N):
– Tỷ lệ C:N được sử dụng một cách rộng rãi như là một chỉ số đánh giá tốc độ phân hủy chất hữu cơ sau khi chúng được bón xuống đất. Những chất hữu cơ có tỉ lệ C:N cao chẳng hạn 40% Carbon và 0.5% Nitơ, sẽ phân hủy chậm hơn so với những chất hữu cơ có tỉ lệ C:N thấp, chẳng hạn 40% Carbon và 4% nitơ.
– Hàm lượng hữu cơ trong đất sẽ tăng lên nếu chất hữu cơ bổ sung có tỉ lệ C:N cao, vì không có đủ nitơ để sự phân hủy được hữu hiệu. Hơn thế nữa, hàm lượng nitơ thay vì được khoáng hóa bổ sung, lại bị giảm đi do quá trình bất động hóa nitơ của vi khuẩn, do chất hữu cơ bổ sung không có đủ nitơ để chúng phát triển.
– Chất hữu cơ bổ sung có tỉ lệ C:N thấp sẽ được phân hủy trọn vẹn và nhanh chóng với nitơ được khoáng hóa. Một số nitơ sau khi được khoáng hóa có thể được sử dụng trở lại để phân hủy những chất hữu cơ có tỉ lệ C:N cao trước đó chưa phân hủy được. Bởi vậy, hàm lượng chất hữu cơ trong môi trường nhiều khi sẽ bị giảm đi do quá trình phân hủy vật chất hữu cơ có tỉ lệ C:N thấp mới được thêm vào.
C/N = mức độ phân giải chất hữu cơ
< 8: kiệt
> 12: yếu
8 – 12: trung bình
10: cân đối
Mùn/N: 12 -16
H/F : acid humic/acid fulvic > 1
* Tốc độ phân giải chất hữu cơ phụ thuộc
– Tính chất vật lý, hóa học của vật liệu hữu cơ
– Nhiệt độ, ẩm độ đất
– Độ thoáng khí của đất
– Loại và lượng sinh vật đất
3. Tác dụng của mùn hữu cơ đối với cây trồng
Hợp chất hữu cơ là phần quý nhất của đất, nó không chỉ là kho dinh dưỡng cho cây trồng mà còn có thể điều tiết nhiều tính chất đất theo hướng tốt, ảnh hưởng lớn đến việc làm đất và sức sản xuất của đất.
Vai trò của chất hữu cơ lớn đến mức vấn đề chất hữu cơ của đất luôn luôn chiếm một trong những vị trí trung tâm của thổ nhưỡng học và đã dành được sự quan tâm của nhiều nhà nghiên cứu trong và ngoài nước.
Chất mùn hữu cơ trong đất ảnh hưởng đến sự sinh trưởng và năng suất của cây trồng thông qua các đặc tính lý, hóa và sinh của đất như:
– Bản thân chất mùn hữu cơ cung cấp chất đạm, lân, lưu huỳnh và các chất vi lượng một cách từ từ cho cây trồng.
– Chất mùn hữu cơ được xem như là một kho tích trữ dưỡng chất từ phân hóa học, vai trò này rất quan trọng, giúp hạn chế việc mất phân sau khi bón vì nếu không chúng bị bốc hơi hoặc rửa trôi đi. Những chất dinh dưỡng được mùn hữu cơ giữ lại này sau đó được phóng thích cho cây hấp thụ khi cần thiết.
– Chất mùn hữu cơ cải thiện cấu trúc của đất, làm đất có nhiều lổ rỗng hơn vì thế đất trở nên thông thoáng, giúp sự di chuyển của nước trong đất được dễ dàng, và giữ được nhiều nước hơn.
– Chất mùn hữu cơ làm tăng mật số vi sinh vật trong đất, bao gồm cả vi sinh vật có lợi.
Ảnh hưởng của chất mùn đến sự sinh sinh trưởng của cây trồng không phải chỉ đơn thuần bằng những cách trên mà còn có vai trò kích thích cho cây trồng phát triển. Tính kích thích này là do sự hiện diện của những chất có chức năng như là những chất điều hòa sinh trưởng thực vật có trong mùn hữu cơ, có hoạt tính tương tự như IAA, Gibberelin, cytokinin. Hoặc là những chất ngăn cản sự phân hủy auxin. như:
– Chất mùn hữu cơ kích thích sự nẩy mầm của hạt và sự tăng trưởng của cây con. Vai trò của chất mùn hữu trong việc thúc đẩy sự nẩy mầm của hạt và sự phát triển của cây con đã được nghiên cứu nhiều.
– Chất mùn hữu cơ kích thích sự tượng rễ và sự phát triển của rễ. Tùy thuộc vào chất lượng và số lượng của chất mùn mà mức độ kích thích có khác nhau.
– Chất mùn hữu cơ còn kích thích sự phát triển của chồi.
4. Một số nguồn cung cấp chất hữu cơ dùng làm phân bón hoặc bón trực tiếp cho cây trồng
4.1. Đất mùn hữu cơ từ các ao hồ lâu năm (than bùn)
Được hình thành do sự tích tụ và phân hủy không hoàn toàn tàn dư thực vật trong điều kiện yếm khí xảy ra liên tục. Bao gồm cỏ, lau, lách, cây bụi, cây thân gỗ, kết hợp với quá trình kiến tạo địa chất, quá trình bồi tụ, lắng đọng phù sa đã chôn vùi kể cả cây thân gỗ, làm cho hữu cơ tích tụ thành các lớp và tạo thành than bùn.
Hàm lượng hữu cơ tùy theo đặc điểm địa chất, thảm thực vật, thời gian phân hủy yếm khí, sau khi xử lý (phơi khô, nghiền sàng…) được tạm phân loại theo các tiêu chuẩn sau:
+ Than bùn loại 1: Hữu cơ: 30 – 35% – Màu sắc: đen than – Độ mịn: qua sàng 3,5 mm – Độ ẩm: 20 – 30%
+ Than bùn loại 2: Hữu cơ: 17 – 25% – Màu sắc: đen nhạt lẫn nâu – Độ mịn: qua sàng 3,5 mm – Độ ẩm: 20 – 30%
+ Than bùn loại 3: Hữu cơ: nhỏ hơn 16% – Màu sắc: nâu đen – Độ mịn: qua sàng 5 mm – Độ ẩm 20 – 35%.
Với các loại than mùn trên chúng ta có thể bón trực tiếp cho cây trồng, trộn cùng đất trồng, dùng làm nguyên liệu để sản xuất phân trộn, phân hữu cơ khoáng, phân hữu cơ vi sinh…
4.2. Mùn bã mía từ các nhà máy chế biến mía đường
Các thành phần còn lại sau đường (bã mía, bùn lọc, váng bọt và mật rỉ) đều là phụ phế liệu của nhà máy đường chiếm 29 ÷ 38% khối lượng cây mía, trong đó thành phần bã mía chiếm tỉ khối nhiều nhất (25 ÷ 30% khối lượng cây mía).
+ Với tổng hàm lượng các chất hữu cơ chưa phân hủy từ 35 – 45%, mùn bã mía cần phải được ủ hoai mục trước khi bón cho cây trồng.
+ Hoặc dùng nguyên liệu để chế biến phân hữu cơ vi sinh: Bổ sung vi sinh vật phân giải xenlulo, vi sinh vật khử mùi hôi, ủ lên men, bổ sung vi sinh vật cố định đạm, phân giải lân, bổ sung khoáng đa lượng, trung vi lượng, axit humic… Hàm lượng chất hữu cơ trong thành phẩm thu được từ 10 – 30%.
4.3. Vỏ cà phê thô: Hàm lượng hữu cơ > 30%
+ Cần được ủ hoai mục, không nên bón trực tiếp cho cây trồng, hiệu quả thấp và dễ lây nguồn gây bệnh cho cây trồng.
+ Dùng làm nguyên liệu để sản xuất phân bón hữu cơ sinh sinh: Diệt mầm bệnh, tăng quá trình phân hủy xác bã thực vật, gia tăng hàm lượng hữu cơ, tăng sức sống của của vi sinh vật có ích trong phân hữu cơ, bổ sung nấm đối kháng, bổ sung khoáng đa lượng.
4.4. Các hợp chất sau khi đã được tách chiết từ mùn hữu cơ hàm lượng cao:
Axit humic, Axit Fulvic, Axit Amin (Amino Axit)…: Hàm lượng axit humic đậm đặc từ 20 – 80%.
4.5. Một số nguồn hữu cơ, phân hữu cơ truyền thống
- Phân chuồng: ưu điểm là chứa đầy đủ các nguyên tố dinh dưỡng đa, trung và vi lượng.
- Phân rác: loại phân này làm từ rơm, rạ; thân lá các cây ngô, đậu, đỗ, vỏ lạc, trấu…
- Phân xanh: tên gọi chung các cây hoặc lá cây tươi được ủ hay vùi thẳng xuống đất để bón ruộng.
- Khô dầu: là bã còn lại sau khi hạt đã ép lấy dầu.
- Tro: là chất còn lại của một số vật sau khi cháy hết và thường có màu xám. Trong nông nghiệp một số nguyên liệu thực vật như cây: sắn, bông, ngô, lá dừa, mạt cưa, v.v… sau khi bị đốt có tỷ lệ tro và chất dinh dưỡng khá cao.
Chất hữu cơ và mùn hữu cơ không chỉ là nguồn dinh dưỡng quan trọng mà còn đóng vai trò quyết định trong việc duy trì và cải thiện độ phì nhiêu của đất. Từ các nguồn hữu cơ tự nhiên như than bùn, bã mía, vỏ cà phê, đến các hợp chất chiết xuất từ mùn hữu cơ như axit humic, việc sử dụng và quản lý chất hữu cơ hiệu quả là chìa khóa để đạt được nền nông nghiệp bền vững. Hiểu rõ vai trò và cách sử dụng chất hữu cơ sẽ giúp người nông dân tối ưu hóa năng suất cây trồng, bảo vệ môi trường và đảm bảo nguồn lương thực ổn định cho tương lai.