Bài 1: Nguyên Tắc Và Các Biện Pháp Kĩ Thuật Sử Dụng Dinh Dưỡng Khoáng Trong Nền Nông Nghiệp Sạch | Chuyên đề học tập Sinh học 11 | Chuyên Đề 1: Dinh Dưỡng Khoáng - Tăng Năng Suất Cây Trồng Và Nông Nghiệp Sạch - Lớp 11 - Kết Nối Tri Thức Với Cuộc Sống

(Trang 5)

YÊU CẦU CẦN ĐẠT

• Nêu được khái niệm nông nghiệp sạch.
• Phân tích được các nguyên tắc sử dụng khoáng trong việc tăng năng suất cây trồng (phù hợp thời vụ, giai đoạn sinh trưởng, phát triển, hàm lượng, phối hợp khoáng,...).
• Phân tích được một số biện pháp kĩ thuật sử dụng dinh dưỡng khoáng nhằm tạo nền nông nghiệp sạch. Lấy được ví dụ minh họa.

I. KHÁI NIỆM NÔNG NGHIỆP SẠCH

Nông nghiệp sạch là nền nông nghiệp tạo ra sản phẩm không chứa dư lượng các chất độc hại hoặc sinh vật gây hại cho sức khoẻ con người và vật nuôi, đồng thời không ảnh hưởng xấu tới môi trường đất, nước và không khí.

Sản phẩm nông nghiệp sạch có thể chia thành hai mức độ: sản phẩm hữu cơ và sản phẩm an toàn. Sản phẩm hữu cơ được sản xuất trong điều kiện không dùng phân bón hoá học, không sử dụng chất kích thích sinh trưởng, không dùng thuốc bảo vệ thực vật (trừ một số trường hợp ngoại lệ), không sử dụng nước thải và các chất độc hại. Sản phẩm an toàn được sản xuất trong điều kiện sử dụng phân bón hợp lí, hạn chế sử dụng thuốc bảo vệ thực vật cũng như chất kích thích sinh trưởng, nước tưới cho cây không bị ô nhiễm hoá chất và các loại sinh vật gây hại, tránh để lại dư lượng hoá chất và vi sinh vật gây hại trong nông sản, gây ảnh hưởng xấu tới sức khoẻ con người và môi trường.

Các sản phẩm nông nghiệp sạch không những phải đáp ứng được các tiêu chuẩn về sản xuất, thu hoạch mà còn phải tuân thủ các nguyên tắc bảo quản, sơ chế nhằm tạo ra các sản phẩm có chất lượng, đảm bảo an toàn sức khoẻ cho người sản xuất và sử dụng, bảo vệ môi trường và truy xuất nguồn gốc sản phẩm.

(Trang 6)

Ở Việt Nam, một số sản phẩm nông nghiệp cũng đã được nhiều công ti sản xuất và cung cấp đến tay người tiêu dùng theo mô quy trình khép kín từ nuôi trồng, đóng gói và phân phối, đảm bảo vệ sinh, chất lượng sản phẩm. Nhiều hộ dân và cơ sở sản xuất đã áp dụng mô hình sản xuất nông nghiệp sạch theo bộ tiêu chuẩn của Việt Nam gọi là VietGAP hay bộ tiêu chuẩn quốc tế gọi là GlobalGAP, cung cấp nguồn sản phẩm lương thực, thực phẩm, thuỷ sản sạch đáp ứng nhu cầu của người dân và xuất khẩu ra thị trường thế giới. Nhiều sản phẩm nông nghiệp sạch của Việt Nam như gạo, cà chua, nấm, vải, tôm, sữa,... đã đáp ứng được các yêu cầu khắt khe về chất lượng sản phẩm, quy trình sản xuất, truy xuất nguồn gốc,... của các thị trường nhập khẩu có yêu cầu cao trên thế giới như Mỹ, EU,... và trở thành những mặt hàng xuất khẩu mang lại giá trị kinh tế lớn.

Hình 1.1 Cánh đồng cà chua chín tự nhiên (a) và nho hữu cơ (b)

Như vậy, sản xuất nông nghiệp sạch không những giúp đảm bảo an ninh lương thực, cung cấp nguồn thực phẩm sạch, đảm bảo sức khoẻ cho con người mà còn có tác dụng bảo vệ hệ sinh thái và môi trường, tránh ô nhiễm, đồng thời góp phần nâng cao ý thức cộng đồng trong việc bảo vệ môi trường.

II. CÁC NGUYÊN TẮC SỬ DỤNG DINH DƯỠNG KHOÁNG TĂNG NĂNG SUẤT CÂY TRỒNG TRONG NÔNG NGHIỆP SẠCH

Khoáng chất trong đất bị lấy đi theo sản phẩm nông nghiệp làm nghèo lượng dinh dưỡng của đất nên bón phân là việc làm cần thiết. Tuy nhiên, cần phải sử dụng phân bón hợp lí để duy trì các đặc tính lí hoá của đất một cách tự nhiên nhất có thể. Không đủ chất dinh dưỡng, cây không phát triển được, dẫn đến giảm năng suất cây trồng nếu bón quá nhiều phân nitrogen và các hoá chất độc hại khác sẽ tích tụ trong sản phẩm gây hại cho sức khoẻ con người. Ngoài ra, lượng phân dư thừa cây không hấp thụ hết còn tích tụ trong đất hoặc bị rửa trôi làm ô nhiễm nguồn đất, nước khu vực canh tác. Do đó, để cây trồng hấp thụ được đầy đủ lượng chất dinh dưỡng cần thiết, sinh trưởng, phát triển tốt, cho năng suất, chất lượng cao và hạn chế các tác động tiêu cực, khi bón phân cần tuân thủ các nguyên tắc: bón đúng loại phân; đúng liều lượng; bón đúng thời điểm; bón phối hợp và cân đối các nguyên tố khoáng.

(Trang 7)

1. Bón đúng loại phân và đúng liều lượng

Phân bón được chia làm ba nhóm: nhóm phân hữu cơ được xử lí từ phế thải chăn nuôi, trồng trọt; nhóm phân vô cơ hay phân hoá học thường được sản xuất chủ yếu từ nguyên nguyên liệu dầu mỏ và phân vi sinh, là sản phẩm chứa các vi sinh vật sống đã được tuyển chọn có mật độ phù hợp, thông qua các hoạt động sống của chúng tạo nên các chất dinh dưỡng mà cây trồng có thể sử dụng được.

Phân bón hoá học dễ được cây hấp thụ nên có tác dụng nhanh và cho hiệu quả cao, đồng thời dễ điều chỉnh tỉ lệ các loại nguyên tố cho từng loại cây.  Tuy nhiên, phân bón hoá học không cung cấp chất mùn cho đất và dư thừa sẽ làm ô nhiễm môi trường. Phân bón hữu cơ giải phóng khoáng chất một cách từ từ, cung cấp dần chất dinh dưỡng cho cây vì chất thải hữu cơ cần có thời gian để các vi sinh vật phân giải và khoáng hoá.

Phân hữu cơ còn cung cấp mùn cho đất, làm cho đất luôn tơi xốp, tạo độ thoáng khí, thoát nước tốt, giúp cây trồng phát triển thuận lợi. Phân vi sinh góp phần nâng cao năng suất và chất lượng nông sản; đảm bảo không gây ảnh hưởng xấu đến người, động vật, thực vật và môi trường sinh thái.

Mỗi loại cây trồng có nhu cầu về các nguyên tố khoáng khác nhau, với liều lượng khác nhau. Vì vậy, trong trồng trọt, cần lựa chọn loại phân bón cũng như liều lượng bón phù hợp với từng đối tượng cây trồng.

Ví dụ: Các cây họ Đậu đã có các vi sinh vật cố định đạm cộng sinh nên không cần phân đạm mà cần nhiều phân lân và kali, trong khi cây lúa cần cả ba loại phân trên, đặc biệt là đạm. Tuy nhiên, nếu bón quá nhiều đạm sẽ làm lúa bị lốp, dễ đổ và bị sâu bệnh, năng suất, chất lượng thấp.

2. Bón đúng thời điểm

Để xác định loại nguyên tố dinh dưỡng cùng nồng độ và tỉ lệ thích hợp giữa các nguyên tố cần thiết cho từng cây trồng, các nhà khoa học thường dùng biện pháp trồng cây trong dung dịch thuỷ canh với nồng độ các nguyên tố khác nhau. Các nguyên tố hoá học phổ biến nhất cần bổ sung vào đất qua phân bón là nitrogen (N), phosphorus (P) và potassium (K). Nguyên tố nitrogen kích thích lá sinh trưởng, còn potassium và phosphorus thúc đẩy sự ra hoa và phát triển quả. Các sản phẩm phân bón vô cơ thường có thương mại ghi kí hiệu phân NPK với tỉ lệ phần trăm khác nhau. Ví dụ: loại phân bón vô cơ NPK (5-10-10) chứa 5% nitrogen (ở dạng ammonium hoặc nitrate), 10% phosphate (P₂O₅) và 10% K₂O. Phân bón cho nhiều loại rau cần tỉ lệ N–P–K là 10–20–20. Phân bón cho cây lúa cần tỉ lệ N–P–K: 29–3–4. Tỉ lệ N–P–K trong phân hữu cơ là: 0,5–0,5–0,5 và các chất dinh dưỡng từ phân hữu cơ được cung cấp cho đất một cách từ từ.

Để tăng khả năng hấp thụ chất khoáng từ đất của cây, ngoài việc lựa chọn nguyên tố khoáng và bón phân phù hợp với từng loại cây, cần các hoạt động điều âm, đo độ thung lũng, liên kết với các ion dương (cation) như K⁺. Cây trồng hấp thụ chất khoáng chủ yếu dưới dạng cation, do đó, độ pH của đất ảnh hưởng lớn đến khả năng hấp thụ chất khoáng của cây. Cây trồng có khả năng điều chỉnh độ pH của đất ở phạm vi nhất định để hấp thụ các cation từ đất.

(Trang 8)

Ví dụ: hấp thụ K⁺ qua cơ chế trao đổi ion. Rễ cây giải phóng H⁺ và CO₂, kết hợp với nước thành H₂CO₃ rồi nhanh chóng phân li thành HCO₃⁻ và H⁺. H⁺ liên kết với các hạt đất, đẩy K⁺ ra khỏi hạt đất nên rễ cây dễ dàng thu nhận (Hình 1.2). Tuy nhiên, khi độ pH của đất quá cao hoặc quá thấp, cần bón thêm các nguyên tố hoá học làm thay đổi độ pH của đất cùng với phân bón.

Hình 1.2. Cơ chế hấp thụ chất khoáng qua trao đổi ion ở rễ cây

Hạt keo đất

Lông hút

Độ pH của đất tối ưu cho hầu hết các loại cây trồng là khoảng 6,5 nhưng có một số loại cây trồng ưa acid có thể cần pH gần bằng 4. Nước mưa và sự phân giải các chất hữu cơ cũng làm giảm độ pH của đất. Để tăng độ pH của đất, người ta thường bón thêm vôi cho đất chua. Các hợp chất trong vôi và phân bón làm tăng pH bao gồm CaCO₃, Ca(OH)₂ hoặc MgCO₃. Việc bổ sung các hợp chất này vào đất sẽ loại bỏ H⁺ khỏi các hạt đất cũng như cung cấp thêm Ca cho đất.

3. Bón đúng thời điểm

Mỗi giai đoạn sinh trưởng, phát triển của cây, đòi hỏi một chế độ dinh dưỡng khoáng phù hợp. Vì vậy, cần bổ sung dinh dưỡng khoáng phù hợp với đặc điểm sinh lí của loại cây ở các thời kì phát triển khác nhau. Người trồng trọt có thể xác định cây trồng bị thiếu các chất dinh dưỡng qua các triệu chứng biểu hiện ở cây để bón loại chất dinh dưỡng thích hợp (Bảng 1.1).

Bảng 1.1. Các nguyên tố bị thiếu và triệu chứng biểu hiện ở cây trồng.

(Trang 9)

Đối với đất trồng nghèo dinh dưỡng, phải xác định các chất dinh dưỡng cần bổ sung với liều lượng cụ thể.

Tóm lại, việc bón phân phù hợp với thời vụ, giai đoạn phát triển và điều kiện đất đai là một trong những nguyên tắc quan trọng trong trồng trọt, đảm bảo cho cây trồng hấp thụ được tối đa nguồn chất khoáng từ tự nhiên và phân bón, hạn chế dư thừa các nguồn dinh dưỡng bổ sung, tránh lãng phí và ô nhiễm môi trường. Bên cạnh đó, cần bón phân xa thời điểm thu hoạch để đảm bảo thực phẩm an toàn, không tồn dư nhiều khoáng chất.

III. MỘT SỐ BIỆN PHÁP KĨ THUẬT SỬ DỤNG DINH DƯỠNG KHOÁNG TẠO NỀN NÔNG NGHIỆP SẠCH

Hiểu được nguyên lí khoa học trong việc sử dụng dinh dưỡng khoáng làm tăng năng suất và chất lượng sản phẩm cây trồng là chìa khoá để duy trì một nền nông nghiệp bền vững cũng như tăng cường chất lượng cuộc sống của con người. Với sự tiến bộ của khoa học, nhiều kĩ thuật canh tác tiên tiến đã góp phần phát triển một nền nông nghiệp sạch và bền vững đã và đang được áp dụng ở nhiều nước trên thế giới. Sau đây là một số biện pháp vừa giúp tăng năng suất, chất lượng của cây trồng, vừa tránh lãng phí nguồn tài nguyên và hạn chế ô nhiễm môi trường.

1. Biện pháp tưới nhỏ giọt

Tưới nhỏ giọt là biện pháp tưới tiết kiệm nước và phân bón, trong đó dung dịch khoáng được nhỏ từ từ, liên tục vào rễ cây hoặc nhỏ bên bề mặt đất hoặc trực tiếp lên vùng rễ có thông qua một mạng lưới gồm các van, đường ống và lỗ thoát li. Tưới nhỏ giọt có thể điều chỉnh loại và liều lượng dinh dưỡng khoáng theo nhu cầu của từng loại cây, phù hợp với mọi giai đoạn phát triển. Biện pháp kĩ thuật này giúp cây hấp thụ tối đa dinh dưỡng khoáng, phát triển tốt, nâng suất cao và không tồn dư nhiều khoáng chất trong cây. Đây là biện pháp được áp dụng hiệu quả trong sản xuất nông nghiệp ở Israel và nhiều nước phát triển trên thế giới. Đất trồng cây khi sử dụng biện pháp tưới nhỏ giọt thường được phủ kín bằng nylon, ngăn sự bốc hơi nước cũng như sự phát triển của cỏ dại làm giảm hiệu quả của phân bón, tránh việc sử dụng hoá chất diệt cỏ gây hại cho sức khoẻ con người và môi trường.

(Trang 10)

Hình 1.3. Một số hệ thống tưới nhỏ giọt trong nông nghiệp sạch

2. Biện pháp trồng xen canh, luân canh

Xen canh là biện pháp trồng nhiều loại cây đan xen nhau trên cùng một diện tích, còn luân canh là trồng luân phiên nhiều loại cây trên cùng một diện tích, vào các mùa vụ khác nhau trong năm. Đây là biện pháp canh tác có xu hướng lợi dụng hoặc hạn chế một số chất khoáng làm cho đất không quá cạn kiệt nguồn dinh dưỡng khoáng, vì thế hạn chế bón thêm phân bón. Biện pháp này giúp bổ sung dinh dưỡng khoáng tự nhiên đúng loại, đúng liều lượng cây cần. Ví dụ: Một số cây họ Đậu có khả năng cố định nitrogen từ không khí nhờ có vi sinh vật cộng sinh, do vậy có thể cung cấp nitrogen cho đất. Trồng luân canh cây họ đậu với cây trồng khác sẽ hạn chế sử dụng phân hoá học mà năng suất cây trồng không bị giảm nhiều. Nhiều cánh đồng lúa của Việt Nam trước đây đã thả thêm bèo hoa dâu, đây là loài thực vật cộng sinh với vi khuẩn lam. Vi khuẩn lam có khả năng cố định nitrogen từ không khí nên bèo hoa dâu cung cấp thêm nitrogen cho lúa. Ngoài ra, khi bèo hoa dâu chết đi sẽ cung cấp thêm nguồn phân hữu cơ cho lúa.

3. Biện pháp thuỷ canh

Biện pháp thuỷ canh có thể giúp người chủ động điều khiển được thành phần, nồng độ chất khoáng cần thiết cho từng loại cây trồng. Biện pháp này còn rất hữu ích trong nền nông nghiệp sạch do không chế lượng chất dinh dưỡng ở mức tối ưu không gây ô nhiễm môi trường, ít tồn dư các chất độc hại trong nông sản phẩm nông nghiệp. Thuỷ canh được trồng trong nhà lưới, nhà kính, hạn chế được côn trùng gây hại nên sản phẩm từ cây trồng không bị nhiễm các hoá chất trừ sâu.

(Trang 11)