Thử nghiệm đất bằng hóa chất thông thường trong hệ thống canh tác hữu cơ

Thử nghiệm đất là một trong nhiều hình thức để đánh giá chất lượng đất, cụ thể là phân tích độ pH, chất dinh dưỡng và chất hữu cơ trong đất. Các cuộc thử nghiệm đất trong nhiều thập kỷ nghiên cứu nhằm khuyến cáo sử dụng lượng phân bón tương quan với năng suất cây trồng. Thử nghiệm đất hóa học thông thường phụ thuộc vào việc lấy mẫu đất. Sau đó, sử dụng các phương pháp chiết suất chất dinh dưỡng thích hợp trong đất đã được hiệu chỉnh, theo các nghiên cứu tỷ lệ phân bón cho thấy, tỷ lệ ứng dụng phân bón kinh tế nhất sẽ đạt năng suất cao nhất. Do tính phức tạp của các hệ thống hữu cơ, cũng như sự phụ thuộc vào việc giải phóng sinh học các chất dinh dưỡng, sử dụng phương pháp thử nghiệm đất thông thường và được giải thích kỹ đối với các hệ thống hữu cơ.

Một số lợi ích tiềm năng của việc sử dụng các xét nghiệm đất bằng hóa chất là gì?

(i) Thu thập dữ liệu cơ sở về mức độ dinh dưỡng trong các khu đất mới có thể giúp đưa ra quyết định về việc sử dụng phân bón, sửa đổi và che phủ cây trồng để cải thiện chất lượng đất.

(ii) Một số thử nghiệm hóa học đất cơ bản như phân tích độ pH và chất hữu cơ, kết hợp với phân tích cấu trúc đất, có thể cho biết loại cây trồng nào sẽ phát triển tốt nhất trên khu đất đó.

(iii) Nếu lo ngại về việc thiếu dinh dưỡng hoặc năng suất thấp trong khi cây trồng đang tăng trưởng, các cuộc thử nghiệm đất hóa học có thể giải quyết vấn đề bổ sung chất dinh dưỡng để cố gắng cải thiện chất lượng đất cho cây phát triển mạnh.

(iv) Các hệ thống hữu cơ thường có sự phụ thuộc chủ yếu vào phân ủ hoặc phân hữu cơ. Hiểu biết về chu kỳ dinh dưỡng trong các hệ thống này rất quan trọng để tránh tình trạng quá tải chất dinh dưỡng và ô nhiễm đất tiềm ẩn. Thử nghiệm đất hóa học trở thành một công cụ giám sát để tránh bổ sung quá nhiều chất dinh dưỡng cho hệ thống nông trại của bạn.

(v)Thông qua quá trình chứng nhận hữu cơ có thể yêu cầu bạn tiến hành thử nghiệm đất để áp dụng vi chất dinh dưỡng hoặc phân bón khác.

1. Phương pháp lấy mẫu đất

Phương pháp thông thường

Bước đầu tiên trong thử nghiệm đất thông thường là cứ khoảng 10 mẫu đất canh tác lấy một mẫu đất.

Từ mẫu này, lấy thêm từ 3 đến 10 mẫu phụ, có độ sâu đến 7 inch, trong khu vực lấy mẫu để thử và lấy mẫu đại diện. Hiện nay, việc lấy mẫu lưới chuyên sâu của các khu đất lớn để tiến hành thử nghiệm đúng đã trở nên phổ biến. Khi làm như vậy, nhiều khu vực đặc biệt, ví dụ, đường sỏi hoặc khu vực ẩm ướt, có thể được loại ra hoặc lấy mẫu cụ thể. Các mẫu đất thông thường thường từ ba đến bốn năm được lấy một lần, tùy thuộc vào trạng thái của đất và thường được lấy vào mùa thu.

Nghiên cứu hệ thống hữu cơ

Trong nhiều trường hợp, các hệ thống hữu cơ đòi hỏi lấy mẫu đất nông nghiệp nhiều hơn so với các hệ thống thông thường, vì chúng thường có sự đa dạng hơn về cây trồng và luân canh. Lấy mẫu từng khu vực hoặc khu vườn luân canh cây trồng và thay đổi các loại cây trồng khác nhau có thể dẫn đến số mẫu được lấy nhiều hơn, cứ khoảng 10 mẫu Anh (khoảng 0,4ha) được lấy một mẫu.

Độ sâu lấy mẫu có thể phản ánh độ sâu của đất canh tác, độ sâu của khu đất sửa đổi, hoặc độ sâu rễ của cây trồng là chủ yếu (ngô so với rau diếp) trong luân canh cây trồng. Nếu không sử dụng đất canh tác, lấy mẫu đất nông từ 2 đến 3 inch có thể là tốt nhất để đánh giá sự phân bố chất dinh dưỡng trong lớp đất mặt. Nông dân cần phải quyết định phương thức lấy mẫu nào cung cấp nhiều thông tin nhất để đáp ứng yêu cầu của họ về cách sửa đổi hệ thống nhằm tăng khả năng dinh dưỡng cho đất.

Thời gian lấy mẫu có thể không theo lịch biểu cụ thể. Thay vào đó, các mẫu được chọn nhằm tương quan với một chuỗi cây trồng trong luân canh. Nếu các vật liệu hữu cơ đáng kể như phân bón hoặc phân hữu cơ được kết hợp vào mùa thu, đến mùa xuân thì không thực hành lấy mẫu để đánh giá giải phóng lượng chất dinh dưỡng.

Vì quá trình lấy mẫu ban đầu làm cơ sở để so sánh các thử nghiệm đất trong tương lai và lý giải quyết định quản lý ảnh hưởng đến tính chất hóa học, sinh học và vật lý của đất, nên xem xét cẩn thận quá trình lấy mẫu ban đầu cho từng khu đất.

Thời gian và độ sâu lấy mẫu có thể khác với cách lấy mẫu thông thường, do đó việc giải thích và khuyến cáo phân bón từ các hệ thống thông thường có thể không áp dụng trực tiếp cho hệ thống hữu cơ của bạn. Vì vậy, sự thay đổi hàng năm trong các giá trị thử nghiệm đất của các khu đất, khi lấy mẫu thống nhất theo cùng một phương pháp, trở thành giá trị chủ yếu của các thử nghiệm đất hóa học.

2. Phương pháp thử nghiệm đất

Lựa chọn một phòng thử nghiệm để thử nghiệm đất

Các phòng thử nghiệm có thể thực hiện các phép thử đất khác nhau tùy thuộc vào loại đất, tính chất hóa học và vật lý của đất, cũng như dữ liệu hiệu chuẩn sẵn có để giải thích kết quả thử nghiệm. Các phòng thử nghiệm nên tham gia vào một trong các chương trình chứng nhận phòng thử nghiệm có sẵn. Chương trình lớn nhất là chương trình Thử nghiệm Thành thạo Bắc Mỹ North American Proficiency Testing (NAPTprogram. (NAPT). Đây là một chương trình quốc gia được quản lý thông qua Hội Khoa học Đất của Mỹ Soil Science Society of America.. Điều quan trọng là chọn một phòng thử nghiệm có thể cung cấp các kết quả và dịch vụ nhất quán trong suốt thời gian canh tác của bạn.

Phương pháp thông thường

Các phòng thử nghiệm đất hóa học thông thường họat động gần một thế kỷ qua. Các phương pháp thử nghiệm đất, nghiên cứu hiệu chuẩn thực địa và giải thích về các khuyến cáo phân bón dựa trên các nghiên cứu. Đặc biệt là công bố các dữ liệu hiệu chuẩn và giải thích cụ thể. Do đó, điều quan trọng là phải làm quen với các phương pháp mà một phòng thử nghiệm sử dụng và dựa trên dữ liệu nào, cách giải thích ra sao. Các phương pháp thử nghiệm đất tiêu chuẩn thay đổi theo từng vùng.

Thử nghiệm đất truyền thống bao gồm phân tích độ pH, phốt pho và kali với mức phí tượng trưng từ 5 đến 15 USD/mẫu. Các thử nghiệm đất cho bổ sung canxi, magiê, lưu huỳnh và vi chất dinh dưỡng nói chung cũng có sẵn. Nhiều phòng thử nghiệm cũng cung cấp các xét nghiệm đất khác, chẳng hạn như chất hữu cơ, cấu trúc, khả năng trao đổi cation và các loại chất khác. Một chất dinh dưỡng thường không được phân tích là nitơ, nhưng sự biến đổi dễ dàng trong đất của chất này thường gây khó khăn trong việc đo lường và giải thích kết quả. Xin mời xem Chu kỳ Nitơ Vi sinh vật đất cho Trang Trại Hữu Cơ để biết thêm thông tin. Soil Microbial Nitrogen Cycling for Organic Farms

Nghiên cứu hệ thống hữu cơ

Các thử nghiệm đất hóa học thông thường có thể là một công cụ cho nông dân hữu cơ sử dụng để đánh giá chất lượng đất trong hệ thống hữu cơ của họ. Vì nông dân hữu cơ thường lấy mẫu ruộng và sử dụng kết quả thử nghệm đất một cách phi truyền thống. Điều quan trọng là phải xác định ai đó có thể giúp giải thích những thay đổi về mức độ thử nghiệm đất trong những năm qua. Phòng thử nghiệm yêu cầu nhà nông học hoặc nhà làm vườn đưa ra kiến thức cơ bản của họ khi làm việc liên quan đến các hệ thống hữu cơ. Hiểu biết quá trình khoáng hóa của phân bón hữu cơ và sửa đổi là rất quan trọng trong việc giải thích những thay đổi trong các cấp độ thử nghiệm đất hóa học theo thời gian.

3. Hiệu chỉnh thử nghiệm đất

Hiệu chỉnh thông thường

Các phương pháp chiết suất chất dinh dưỡng trong đất được sử dụng trong phòng thử nghiệm sẽ không có giá trị nếu chúng không được hiệu chuẩn theo điều kiện thực địa. Theo phương pháp thông thường, điều này có nghĩa là tiến hành nghiên cứu thực địa sử dụng các tỷ lệ phân bón khác nhau (0, 15, 150, 200 hợp chất dinh dưỡng “X”). Sự thay đổi kết quả trong các giá trị thử nghiệm đất và phân tích kinh tế về năng suất tối đa dẫn đến thông tin giải thích về thử nghiệm đất. Những nghiên cứu này được lặp lại trên các loại đất khác nhau, với điều kiện thời tiết, cây trồng khác nhau, vv… Hầu hết các nghiên cứu này đã bỏ qua tầm quan trọng của sự đóng góp sinh học đất đối với chu kỳ dinh dưỡng.

Các nghiên cứu cũng tập trung vào giải phóng phân bón nhanh, thay vì sửa đổi giải phóng chậm và thay đổi lâu dài đối với chất hữu cơ trong đất.

Nghiên cứu hệ thống hữu cơ

Các hệ thống hữu cơ có một số lượng hạn chế các sản phẩm phân bón có sẵn và hầu hết các sản phẩm này sẽ được coi là giải phóng chậm. Ngoài ra, các hệ thống hữu cơ thường bổ sung một lượng lớn các chất hữu cơ hoặc kết hợp các cây trồng che phủ. Việc bổ sung hữu cơ dẫn đến việc giải phóng chậm các chất dinh dưỡng phụ thuộc nhiều vào sinh học đất và điều kiện thời tiết. Vì vậy, hầu hết các nghiên cứu hiệu chuẩn các thử nghiệm hóa học đất với tỷ lệ phân bón không hữu ích trong các hệ thống hữu cơ. Nhiều nghiên cứu đang tiến hành và các bộ dữ liệu mới ngày càng tăng nhằm giải thích các thử nghiệm đất cho các hệ thống hữu cơ.

4. Giải thích thử nghiệm đất

Giải thích thông thường

Việc giải thích kết quả thử nghiệm đất thông thường dựa trên nhiều năm nghiên cứu hiệu chuẩn các phương pháp thử đất đối với các loại đất, cây trồng và tỷ lệ phân bón cụ thể. Kết quả là, các máy tính phân bón nhập dữ liệu, gồm loại đất, năng suất dự kiến, mức độ thử nghiệm đất và đưa ra tỷ lệ phân bón bạn nên áp dụng. Không chú trọng xem xét khả năng dinh dưỡng của đất, loại phân bón bạn sẽ chọn, các chất dinh dưỡng có sẵn trong đất hoặc các tác động của tính chất vật lý và sinh học đất, hoặc thời tiết.

Nhằm phục vụ cộng đồng hữu cơ, một số phòng thử nghiệm đất đã cung cấp tỷ lệ phân bón đối với phân bón hữu cơ. Đây thường là những chuyển đổi thẳng dựa trên mức độ chất dinh dưỡng và không tính đến tương tác phân bón đất. Để biết thêm thông tin về việc chuyển đổi phân bón thông thường, hãy xem Cách chuyển đổi phân bón vô cơ thành hữu cơ từ Chương trình hợp tác xã đại học Georgia. How to Convert an Inorganic Fertilizer Recommendation to an Organic One

Nghiên cứu hệ thống hữu cơ

Củng cố mối quan hệ với nhà nông học hoặc nhà làm vườn tại phòng thử nghiệm mà bạn chọn là quan trọng trong việc giải thích các thử nghiệm đất hóa học và đánh giá các lựa chọn của bạn về phân bón và sửa đổi. Việc thay thế phân hữu cơ đơn giản thành phân bón có thể không dẫn đến kết quả tương tự. Hầu hết phân bón hữu cơ là phân bón giải phóng chậm và có thể duy trì trong đất lâu hơn nhiều so với phân bón tổng hợp thông thường. Hiện nay, có nhiều lý thuyết khác nhau về cách giải thích kết quả thử nghiệm đất trong các hệ thống hữu cơ:

• Mục tiêu dinh dưỡng: Hệ thống này tập trung vào những loại cây trồng được loại bỏ để ước tính lượng chất dinh dưỡng cần được thay thế.
• Cách tiếp cận đầy đủ: Sử dụng các thử nghiệm đất thông thường ở mức thấp, trung bình và cao, bổ sung phân bón và sửa đổi sẽ chỉ được bổ sung khi mức độ thử nghiệm đất thấp hoặc trung bình.
• Cân bằng cation: Chiến lược cân bằng cation tập trung vào việc duy trì tỷ lệ cation cơ bản của canxi, magiê và kali trong đất.

5. Kết luận

Không xây dựng các chiến lược thử nghiệm đất hóa học thông thường để giải quyết các yêu cầu quản lý chất dinh dưỡng trong các hệ thống sản xuất hữu cơ. Mặc dù có một số hạn chế trong việc hiệu chuẩn và giải thích kết quả của các hệ thống hữu cơ, nhưng mức độ thử nghiệm theo thời gian có thể là một công cụ hữu ích cho nông dân hữu cơ đánh giá ảnh hưởng của quyết định quản lý đối với tính chất hóa học của đất.

Ngoài các thử nghiệm đất hóa học thông thường, ngày càng có nhiều công cụ chẩn đoán khác giúp giải thích chất lượng đất trong hệ thống hữu cơ.

• Một thẻ thử nghiệm đất có thể được mang trong túi áo sơ mi của bạn để thử nghiệm nhanh chóng những thay đổi về chất lượng đất trong một khu đất.
• Bộ thử nghiệm chất lượng đất là các bài thực hành thử nghiệm nhanh để đánh giá các quy trình đất quan trọng như xâm nhập và ổn định.
• Quá trình phân tích mô thực vật trong mùa sinh trưởng, đặc biệt là đối với cây ăn quả lâu năm, là một công cụ hữu ích để đánh giá hàm lượng dinh dưỡng thực tế của cây. Để biết thêm thông tin, xem “Chẩn đoán rối loạn dinh dưỡng trong cây ăn quả và rau” từ Đại học Minnesota Cooperative Extension, “Lấy mẫu phân tích mô thực vật” từ New Mexico State University Cooperative Extension và “Phân tích thực vật: Công cụ chẩn đoán” từ Đại học Purdue.
• Thử nghiệm sinh học là một lĩnh vực phát triển nhanh trong cộng đồng hữu cơ. Chúng tôi tiếp tục nghiên cứu mở rộng để hiểu rõ hơn, nhằm giải thích các thử nghiệm này và những thay đổi của chúng theo thời gian như ảnh hưởng do quản lý. Để biết thêm thông tin về các phòng thử nghiệm tiến hành thử nghiệm đất sinh học, xem ATTRA (Dịch vụ thông tin nông nghiệp bền vững quốc gia) Alternative Soil Testing Laboratories.

Bình Minh
Ellen Phillips, Trường Đại học Illinois-Chicago – Hoa Kỳ

Nguồn tham khảo:

• Bierman, Thủ tướng và CJ Rosen. 2005. Chẩn đoán rối loạn dinh dưỡng ở cây ăn quả và rau. Hợp tác xã mở rộng của Đại học Minnesota, St. Paul. (Có sẵn trực tuyến tại: http://www.extension.umn.edu/garden/fruit-vegetable/diagnosing-nutrition-… ) (được xác minh vào ngày 4 tháng 3 năm 2014).
• Flynn, R., ST Ball và RD Baker. 1999. Lấy mẫu để phân tích mô thực vật. Hướng dẫn A-123. Mở rộng Hợp tác xã Đại học Bang New Mexico, Las Cruces. (Có sẵn trực tuyến tại: https://aces.nmsu.edu/pubs/_a/A123/ ) (đã xác minh vào ngày 2 tháng 5 năm 2019).
• McLaurin, W. và W. Reeves. 2011. Cách chuyển đổi khuyến nghị phân bón vô cơ sang phân bón hữu cơ. Thông tư 853. Đại học Georgia Hợp tác xã mở rộng, Athens. (Có sẵn trực tuyến tại: http://extension.uga.edu/publications/detail.html?number=C853 ) (được xác minh vào ngày 5 tháng 3 năm 2018).
• Chương trình Kiểm tra Trình độ Thành thạo Bắc Mỹ (NAPT) [Trực tuyến]. Có sẵn tại: http://www.naptprogram.org/ (được xác minh vào ngày 4 tháng 3 năm 2014).
• Pressman, A. 2012. Các phòng thử nghiệm đất thay thế [Trực tuyến]. Dịch vụ thông tin nông nghiệp bền vững quốc gia. Có sẵn tại: https://attra.ncat.org/attra-pub/soil_testing/ (được xác minh vào ngày 4 tháng 3 năm 2014).
• Schulte, EE và KA Kelling. 1991. Phân tích thực vật: một công cụ chẩn đoán. Dịch vụ Khuyến nông Hợp tác Đại học Purdue, Tây Lafayette. (Có sẵn trực tuyến tại:  https://www.extension.purdue.edu/extmedia/nch/nch-46.html ) (được xác minh vào ngày 10 tháng 7 năm 2014).
• Thẻ sức khỏe đất [Trực tuyến]. Bộ Nông nghiệp Hoa Kỳ, Cơ quan Bảo tồn Tài nguyên Thiên nhiên. Có sẵn tại: http://www.nrcs.usda.gov/wps/portal/nrcs/detail/national/soils/?cid=nrcs… (được xác minh ngày 4 tháng 3 năm 2014).
• Hướng dẫn sử dụng bộ kiểm tra chất lượng đất [Trực tuyến]. Bộ Nông nghiệp Hoa Kỳ, Cơ quan Bảo tồn Tài nguyên Thiên nhiên. Có sẵn tại: http://www.nrcs.usda.gov/wps/portal/nrcs/detail/national/home/?cid=nrcs1… (được xác minh ngày 4 tháng 3 năm 2014).