Đất, Chức Năng Và đặc Tính Của đất - Những Bài Học Từ Thiên Nhiên

Đất là yếu tố quan trọng trong nông nghiệp. Những người nông dân canh tác theo phương pháp hóa học thường coi đất như một vật liệu hỗ trợ cây trồng và cung cấp nước với chất dinh dưỡng hóa học, nhưng thật ra vấn đề không đơn giản như vậy. Vì hiểu biết ít về đất, tiềm năng của đất (không chỉ về độ phì) bị suy giảm từ năm này qua năm khác.

Nội dung bài viết

• 1. Đất là gì?
• 2. Chức năng và đặc tính của đất

1. Đất là gì?

Mặc dù chúng ta có thể thấy lớp đất bao phủ ở khắp mọi nơi trên hành tinh chúng ta, trước khi sự sống xuất hiện thì không có đất, chỉ có đá (khoáng) và nước. Sau khi sinh vật (thực vật) xuất hiện, đất mặt bắt đầu được hình thành.

Đất được hình thành như thế nào? Khi chất hữu cơ từ cây và động vật trộn với bột đá (khoáng), hoạt động của sinh vật và của hóa chất đã tác động vào chất hỗn hợp (vô cơ, hữu cơ, nước, không khí v.v…) và mùn được tạo thành qua hoạt động của vi sinh vật, từ đó tạo nên đất. Định nghĩa đơn giản nhất của đất là hỗn hợp của chất vô cơ, mùn, nước và không khí.

Đất được hình thành qua quá trình dinh dưỡng và tích tụ lại trên bề mặt hành tinh từ hàng triệu năm được gọi là đất mặt. Đất mặt giàu về chất hữu cơ (mùn) và là lớp đất có năng suất cao nhất. Trồng trọt phụ thuộc hoàn toàn vào lớp đất mặt. Nơi nào không có đất mặt thì không có canh tác.

2. Chức năng và đặc tính của đất

Các chức năng của đất trong nông nghiệp là: đỡ cây; giữ gìn và cung cấp chất dinh dưỡng, nước và không khí cho cây; tạo điều kiện thuận lợi cho cây sinh trưởng. Đất tốt thực hiện tốt cả ba chức năng trên. Vậy loại đất nào là đất tốt? Người nông dân thường quan niệm đất tốt là đất màu hơi đen, mềm và giàu vi sinh vật, nhiều giun đất v.v…Theo thuật ngữ kỹ thuật, đất tốt là đất có kết cấu tốt, độ ẩm tối ưu, giàu chất dinh dưỡng và có hoạt động sinh học cao.

Có thể chia phẩm chất của đất tốt thành tính chất vật lý, tính chất hóa học và tính chất sinh học. Đất thực sự tốt có sự cân bằng tốt và chất lượng cao ở cả ba tính chất này.

2.1. Các tính chất vật lý tối ưu

Đất phải có khả năng giữ nước cao và hút nước tốt. Đất được coi là có tính chất vật lý tốt hoặc có kết cấu tốt thì sẽ đảm bảo cả hai chức năng này.

Đất chủ yếu cấu thành từ chất rắn,(khoáng chất và chất mùn), nước và không khí. Đất có kết cấu tốt hay không đều tùy thuộc ở sự phân bổ của từng thành phần nói trên. Nếu như quá rắn thì đất lại trở nên cứng. Để rễ cây có thể mọc xuyên qua thì đất phải mềm. Quá nhiều nước trong đất sẽ làm giảm tỷ lệ không khí và gây ra sự thiếu oxi cho rễ cây. Quá nhiều không khí trong đất sẽ gây ra khô hạn. Như vậy, sự phân bổ tối ưu giữa nước, không khí và chất rắn là điều rất quan trọng để xác định đất tốt.

Đất có kết cấu tốt thường có cấu tạo là 40% chất rắn (trong đó chất mùn chiếm 5%), 30% nước và 30% không khí.

Các loại đất

Loại đất được xác định dựa trên số lượng những thành phần khác biệt này. Đất sét có hàm lượng chất rắn cao, có khả năng giữ nước tốt song lại có hàm lượng không khí thấp.

Đất cát có hàm lượng và dự trữ không khí cao nhưng khả năng giữ nước lại kém. Sự khác biệt giữa đất sét và cát là ở kích thước các phân tử và kích thước những lỗ trống chứa các phân tử. Kích thước tối ưu của lỗ trống là khi vừa giữ được nước, vừa giữ được không khí.

Đất sét có phân tử nhỏ và lỗ trống bé nên chỉ cần có nước là lỗ trống bị nghẽn nước và không khí bị đẩy ra ngoài. Cát có phân tử lớn và lỗ trống lớn nên kể cả nước có vào, không khí vẫn lọt qua và đẩy nước ra ngoài. Vì thế ta có thể sử dụng đất sét pha cát làm đất nông nghiệp.

Cùng một loại đất như nhau nhưng có mảnh đất này tốt, có mảnh thì không. Hay nói cách khác, cùng loại đất nhưng có thể tốt hoặc xấu. Nguyên nhân là do lượng mùn trong đất.

Mùn trong đất

Do đặc tính của mùn, đất giàu mùn (trên 5%) là đất có kết cấu rất tốt.

Thứ nhất, mùn như bột hồ trộn với những phân tử đất nhỏ thành một kết cấu vụn (kích thước tối ưu của các phân tử và các lỗ trống). Thứ hai, mùn có khả năng giữ nước rất cao. Do những đặc tính này, nếu lượng mùn được cung cấp đủ, đất sét sẽ lại hút nước tốt và đất cát cũng có khả năng giữ nước tốt. Điều này vô cùng quan trọng giúp cải tiến kết cấu đất một cách hiệu quả nhờ lớp mùn.

Chu kỳ dinh dưỡng cho thấy mùn gồm các chất hữu cơ do vi sinh vật phân hủy tạo thành, và mùn biến mất khi bị khoáng hóa. Mùn không thể còn mãi trong đất. Bởi vậy, nếu ta ngừng cung cấp chất hữu cơ thì kết cấu đất bị xuống cấp, thoái hóa. Phân hóa học không bao giờ làm cho kết cấu đất phát triển. Hơn nữa, nó còn phá hoại kết cấu đất vì giết chết vi sinh vật và thúc đẩy sự khoáng hóa. Lý do chính khiến kết cấu đất bị thoái hóa ở Bangladesh là dùng phân hóa học quá nhiều và thiếu chất hữu cơ cho đất.

2.2 Các tính chất hóa học tối ưu

Các tính chất hóa học của đất là những chức năng được tác động hóa học hỗ trợ. Đất có tính chất hóa học tốt thường có khả năng bảo tồn chất dinh dưỡng cao và có độ pH tối ưu.

Khả năng bảo tồn chất dinh dưỡng (CEC)

Khi hòa tan trong nước, các chất khoáng phân thành cation và anion thông qua tác động hóa học. Phần lớn các chất dinh dưỡng (chất khoáng) cần thiết cho cây đều được giữ lại trong đất dưới hình thức các cation mang theo collid (chất keo), trừ một số ít thì mang theo photpho (lân) . Rễ cây hút chất khoáng bằng cách trao đổi cation và collid. Do đó, độ CEC (Cation Exchange Capacity- khả năng trao đổi cation ) của đất được các nhà thổ nhưỡng coi là chỉ số về khả năng bảo tồn chất dinh dưỡng của đất.

Đất có khả năng bảo tồn chất dinh dưỡng cao hay thấp là tùy ở chất lượng và số lượng colliod trong đất. Colloid phẩm chất tốt có thể giữ được nhiều cation còn colliod kém phẩm chất thì không. Đất xói mòn tạo ra colliod, cát thì không. Bởi vậy, khả năng bảo tồn chất dinh dưỡng của đất cát thấp, còn đất sét lại cao hơn. Colliod từ mùn là chất tốt nhất. Xét về khả năng bảo tồn chất dinh dưỡng, Colliod từ mùn là yếu tố quyết định đất có trở thành đất tốt hay không. Thiếu chất hữu cơ trong đất là nguyên nhân khiến đất kém khả năng bảo tồn chất dinh dưỡng.

Khả năng bảo tồn chất dinh dưỡng – CEC Thành phần Me/100g

Hầu như những người nông dân sử dụng phân hóa học đều phàn nàn rằng hàng năm họ phải tăng số lượng phân bón hóa học, tuy nhiên họ không thể giữ được sản lượng thu hoạch tương tự. Nguyên nhân là khả năng bảo tồn chất dinh dưỡng bị xuống cấp, sự ỷ lại vào phân hóa học cùng việc sử dụng ít chất hữu cơ cho đất khiến cho lượng mùn và keo mùn trong đất bị giảm sút. Do vậy, đất ít khả năng bảo tồn chất dinh dưỡng, nông dân buộc phải dùng phân hóa học nhiều hơn để bù vào. Phân hóa học làm tăng tính hữu ích của những khoáng chất chính, chứ không bao giờ phát triển khả năng bảo tồn chất dinh dưỡng.

Độ pH của đất

Độ pH của đất chỉ rõ từng loại đất: đất chua, đất trung tính hay đất kiềm.

Xét mức từ 1-14, 7 là độ trung tính, dưới 7 độ là đất chua, trên 7 độ là đất kiềm. Cây không thể sinh trưởng hoặc hấp thụ một số chất khoáng trong đất quá chua hoặc quá kiềm. Độ PH tối ưu cho cây là 5,5 – 7,5. Bảo tồn và điều chỉnh đất gần với độ PH 7 là hết sức quan trọng trong việc canh tác nông nghiệp.

Mùn có chức năng quan trọng trong việc điều chỉnh độ pH của đất. Bản thân mùn không trung tính và có thể hấp thụ axit và chất kiềm (alkall) từ bên ngoài. Sử dụng phân hóa học sẽ khiến cho đất chua tự nhiên và không có chức năng điều chỉnh PH. Các nhà khoa học khuyên nên dùng canxi để trung hòa độ chua của đất, nhưng đây chỉ là biện pháp tạm thời và lại làm nảy sinh những vấn đề khác.

2.3. Những tính chất sinh học tối ưu

Tính chất sinh học của đất là những chức năng được hỗ trợ bởi hoạt động của vi sinh vật như vi khuẩn, nấm, giun v.v… Có rất nhiều vi sinh vật trong đất (trên 100.000.000 trong 1 gam đất màu mỡ). Những hoạt động của chúng và sự cân bằng là điều quyết định đất có tính chất sinh học tối ưu hay không.

Sự phân hủy và khoáng hóa

Theo chu kỳ dinh dưỡng, vi sinh vật có vai trò quan trọng trong việc bồi dưỡng đất và cung cấp các chất dinh dưỡng cho cây bằng cách tạo ra chất mùn trong quá trình phân hủy và thải ra khoáng chất trong quá trình khoáng hóa. Sự phân hủy và sự khoáng hóa là điều cần thiết cho đất và cho cây. Vi sinh vật càng hoạt động tích cực thì mùn và chất khoáng càng hữu ích cho đất và cây. Do đó, việc cung cấp chất hữu cơ làm thức ăn cho vi sinh vật là điều bắt buộc khi cải tiến đất – cải tiến vật lý và cải tiến hóa học. Tiếc thay, ngày nay nhà nông lại không coi trọng việc cung cấp chất hữu cơ cho đất mà lại trông chờ vào phân bón hóa học.

Sức khỏe của đất

Một vai trò quan trọng khác của vi sinh vật là làm tăng sức khỏe cho đất. Một số vi sinh vật (như tuyến trùng, nấm, vi khuẩn v.v…) gây bệnh cho cây, song con số này ít hơn rất nhiều so với những vi sinh vật vô hại và hữu ích khác. Nếu như sự cân bằng vi sinh vật không bị phá vỡ thì những vi sinh vật gây bệnh được hạn chế ở mức không gây hại cho cây.

Chẳng hạn, có trên 200.000 loại tuyến trùng. Trong đó chỉ có 2% được biết là có hại cho cây còn 98% còn lại là vô hại. Hơn nữa, trong 98% này có một số vi sinh vật thực sự hạn chế đến mức tối thiểu những tuyến trùng có hại. Một số loài tảo biển cũng ăn những tuyến trùng có hại. Vấn đề tuyến trùng không bao giờ nảy sinh trong điều kiện có sự cân bằng vi sinh vật. Gần 90% bệnh của cây là do nấm gây ra, thế nhưng lại có một số nấm dùng chế được thuốc chữa bệnh (penixlin lấy từ nấm xanh v.v..). Trong đất có cân bằng vi sinh vật thì số lượng nấm thấp hơn vi khuẩn. Đó là do tỷ lệ vi khuẩn/ nấm cao.

Trích tác phẩm: Những bài học từ thiên nhiên (Lessons from Nature) – Shimpei Murakami (1991)

Nguồn ảnh: Apachai

Nội dung tác phẩm: Những Bài Học Từ Thiên Nhiên – Shimpei Murakami

1. Thiên nhiên và Nông nghiệp
2. Đất, chức năng và đặc tính của đất
3. Các vấn đề với nông nghiệp hóa học
4. Những nguyên tắc của nông nghiệp sinh thái
5. Bài học Bón phân và Bảo tồn đất
6. Bài học về Hệ thống canh tác
7. Quản lý dịch bệnh và cỏ dại
8. Quy trình tự sản xuất hạt giống