Dòng chảy dinh dưỡng nitơ trong hệ thống canh tác cây trồng - Vật nuôi của các nông hộ nhỏ tại Tây Nguyên

112 Tạp chí Khoa học Công nghệ Nông nghiệp Việt Nam - Số 1(98)/2019 (Meloidogyne incognita and Pratylenchus coffeae) damaging coffee trees was conducted in a trial with 5 treatments at different concentrations: 0, 1, 2, 3 and 4%. The trial was repeated for 4 times in laboratory conditions. The results showed that the best treatments applied for wood vinegar at 3% and 4% of concentrations could kill 83,33% and 95,49% of Pratylenchus coffeae, respectively; 91,59% and 100% of Meloidogyne incognita, respectively after 48 hours of application. Therefore, wood vinegar is good potential for control of nematodes damaging coffee. Keywords: Wood vinegar, Meloidogyne incognita, Pratylenchus coffeae DÒNG CHẢY DINH DƯỠNG NITƠ TRONG HỆ THỐNG CANH TÁC CÂY TRỒNG - VẬT NUÔI CỦA CÁC NÔNG HỘ NHỎ TẠI TÂY NGUYÊN Châu Thị Minh Long1 và Đậu Thế Năm1 TÓM TẮT Nghiên cứu này đã định lượng dòng chảy dinh dưỡng Nitơ trong các hệ thống canh tác (HTCT) cây trồng - vật nuôi tại các nông hộ nhỏ ở Tây Nguyên. Bốn loại nông trại bao gồm HTCT có mức độ đa dạng thấp của người dân tộc thiểu số (DTTS) (LE), HTCT có mức độ đa dạng thấp của người Kinh (LK), HTCT có mức độ đa dạng cao của người DTTS (HE) và HTCT có mức độ đa dạng cao của người Kinh (HK) đã được lựa chọn để thu thập số liệu về các hoạt động nông nghiệp và đầu vào, đầu ra của dòng chảy dinh dưỡng Nitơ tại nông trại. Sự cân bằng dinh dưỡng Nitơ được phân tích bằng cách sử dụng mô hình Farm DESIGN. Kết quả cho thấy cả bốn loại HTCT trên đều có có lượng Nitơ dư thừa (45 - 79 kg N /ha/năm), thấp nhất ở hệ thống HE và cao nhất ở hệ thống HK. Cân bằng Nitơ lớn hơn 0 cho thấy rằng mặc dù dinh dưỡng của đất sẽ được duy trì nhưng lại có nguy cơ ô nhiễm môi trường. Từ khóa: Dòng chảy dinh dưỡng, hệ thống canh tác cây trồng - vật nuôi, Tây Nguyên, Việt Nam Ngày nhận bài: 21/11/2018 Ngày phản biện: 27/11/2018 Người phản biện: TS. Nguyễn Thị Nhung Ngày duyệt đăng: 10/12/2018 1 Viện Khoa học Kỹ thuật Nông Lâm nghiệp Tây Nguyên I. ĐẶT VẤN ĐỀ Trong những thập kỷ qua, cùng với sự phát triển của nền kinh tế thị trường, áp lực gia tăng dân số và các chính sách hỗ trợ của Nhà nước, nhiều nông hộ đã sản xuất thâm canh và độc canh một mặt hàng nông sản trong nông hộ như tiêu, cà phê,... Điều này đã dẫn đến việc phụ thuộc nhiều vào hóa chất đầu vào như phân bón và thuốc hóa học. Từ đó, môi trường đất bị suy thoái và dịch hại phát triển (Long, 2010). Từ tháng 5/2017 đến tháng 12/2018, trong khuôn khổ hợp tác với CIAT, Viện KHKT Nông Lâm nghiệp Tây nguyên đã tiến hành đề tài: “Nghiên cứu hệ thống canh tác cây trồng - vật nuôi nhằm tăng hiệu quả sinh thái theo cách tiếp cận có sự tham gia ở các nông hộ nhỏ tại Tây Nguyên”, trong đó nghiên cứu dòng chảy dinh dưỡng Nitơ trong HTCT nông hộ là một trong những nội dung nghiên cứu của đề tài. Nghiên cứu nhằm mô tả hiện trạng quản lý chất dinh dưỡng Nitơ trong HTCT cây trồng - vật nuôi của các nông hộ nhỏ tại Tây Nguyên, từ đó làm cơ sở cho việc mô hình hóa các HTCT nông hộ và khuyến nghị phát triển HTCT nông hộ bền vững. II. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Đối tượng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu là các nông hộ nhỏ ở Tây Nguyên, được điều tra thông qua bộ phiếu điều tra. 2.2. Phương pháp nghiên cứu 2.2.1. Phương pháp chọn mẫu điều tra Danh sách hộ điều tra được kế thừa từ kết quả nghiên cứu điều tra nông hộ RHoMIS (Rural Households Multi-Indicator Survey) 310 hộ dân tại hai xã Ea Tyh, huyện Ea Kar, tỉnh Đắk Lắk và xã Đắk Dro, huyện Krông Nô, tỉnh Đắk Nông năm 2016 và nghiên cứu điều tra PGIS (Participatory Geographic Information System) 93 nông hộ được lựa chọn từ danh sách điều tra ban đầu được thực hiện vào tháng 6/2017 của CIAT. Các điều tra này đã tính toán chỉ số đa dạng của HTCT (DI) dựa vào tổng số loại cây trồng và vật nuôi trong nông hộ. Hai loại HTCT được chọn lựa cho nghiên cứu này là: mức độ đa dạng thấp (DI ≤ 4) và mức độ đa dạng cao (DI ≥ 8) cho hai đối tượng người DTTS và người Kinh. Trên cơ sở đó, 4 nông hộ được lựa chọn điều tra cho nghiên cứu này và đại diện cho 4 loại hình canh tác nông hộ tại địa bàn nghiên cứu (Bảng 1). 113 Tạp chí Khoa học Công nghệ Nông nghiệp Việt Nam - Số 1(98)/2019 Bảng 1. Các loại hình HTCT được chọn lựa trong nghiên cứu Tiêu chí LE LK HE HK Chỉ số đa dạng Thấp (DI ≤ 4) Thấp (DI ≤ 4) Cao (DI ≥ 8) Cao (DI ≥ 8) Dân tộc Tày Kinh Tày Kinh Địa điểm (xã) Đắk Dro Ea Tyh Đắk Dro Ea Tyh 2.2.2. Phương pháp điều tra Dựa vào mẫu phiếu IPACTLite (Integrated modeling Platform for Mixed Animal Crop Systems survey). Các thông tin thu thập bao gồm thông tin nông hộ, đất đai, cây trồng, vật nuôi, phân bón và việc quản lý HTCT nông hộ. 2.2.3. Một số công thức được sử dụng để tính toán - Đơn vị chăn nuôi nhiệt đới TLU (Tropical Livestock Unit) Bảng 2. Đơn vị chăn nuôi quy đổi của các loại vật nuôi Vật nuôi TLU Vật nuôi TLU Bò lai 1,00 Dê 0,10 Bò địa phương 0,70 Cừu 0,10 Bò tơ 0,50 Gà 0,01 Bê 0,30 Lợn 0,20 Nguồn: Chilonda and Otte (2006). - Cân bằng dinh dưỡng Nitơ tại nông trại (kg N/ ha/năm) N-FG balance= ∑(CPimp ,Mimp ,Bio Nfix ,NDep) – ∑(CPexp , CPHH , V, CRburn, AP exp, APHH, M exp) Trong đó: FG: tại nông trại; CPimp: đầu vào từ sản phẩm cây trồng; Mimp: đầu vào từ phân bón; BioNfix: cố định đạm sinh học; NDep: cố định đạm từ đất; CPexp: đầu ra từ sản phẩm cây trồng; CPHH: sản phẩm cây trồng tiêu thụ trong nông hộ; V: sự bay hơi; CRburn: phụ phẩm đốt bỏ trên đồng ruộng; APexp: sản phẩm vật nuôi xuất ra khỏi nông hộ; APHH: sản phẩm chăn nuôi được tiêu thụ tại nông hộ; Mexp: phân chuồng xuất ra khỏi nông hộ. - Số liệu thu thập được phân tích bằng phần mềm Farm DESIGN (Groot et al., 2012) và Excel. 2.3. Thời gian và địa điểm nghiên cứu Nghiên cứu được thực hiện từ tháng 5 đến tháng 12 năm 2017 tại xã Ea Tyh, Huyện Ea Kar, Tỉnh Đắk Lắk và xã Đắk Dro, huyện Krông Nô, tỉnh Đắk Nông. III. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1. Đặc điểm của các loại hình canh tác nông hộ lựa chọn cho nghiên cứu Bốn hộ nghiên cứu đại diện cho các mức độ đa dạng HTCT khác nhau của người Kinh và DTTS. HTCT đa dạng thấp chủ yếu chỉ có cà phê, lúa và chăn nuôi gia cầm như gà và vịt; trong khi đó HTCT đa dạng cao có thêm nhiều loại cây trồng, vật nuôi khác như cây điều, tiêu, cỏ VA06, chăn nuôi bò và ao cá. Diện tích, số lượng và số loại cây trồng, vật nuôi của các HTCT được miêu tả chi tiết ở Bảng 3. Bảng 3. Một số đặc điểm chính của các HTCT Loại hình canh tác LE LK HE HK Địa điểm (xã) Đắk Dro Ea Tyh Đắk Dro Ea Tyh Số nhân khẩu/hộ 5 3 3 3 Tuổi của chủ hộ 37 36 27 59 Dân tộc Tày Kinh Tày Kinh Tổng DT canh tác (ha) 1,09 1,2 1,4 2,03 Cây trồng chính Cà phê (1,0) Cà phê (1,0) Điều (0,8) Cà phê - Tiêu (1,5) Lúa (0,09) Lúa (0,2) Lúa (0,2) Lúa (0,15 Cà phê (0,3) Cỏ VA06 (0,25) Cỏ VA06 (0,03) Ao cá (0,13) Ao cá (0,07) Vật nuôi (con) Gà (10) Gà (25) Gà (50) Gà (80) Vịt (10) Bò thịt (1) Bò thịt (1) Bò mẹ (1) Bò mẹ (1) TLUs 0,2 0,25 2,5 2,8 Ghi chú: Số liệu trong ngoặc là diện tích canh tác đối với cây trồng (ha) và số lượng vật nuôi đối với gia súc, gia cầm. 114 Tạp chí Khoa học Công nghệ Nông nghiệp Việt Nam - Số 1(98)/2019 3.2. Dòng chảy dinh dưỡng Nitơ tại nông trại của các HTCT nông hộ Dòng chảy dinh dưỡng Nitơ tại nông trại bao gồm lượng Nitơ được đưa từ bên ngoài vào hệ thống và lượng Nitơ xuất ra bên ngoài từ HTCT. Nitơ đầu vào tại nông trại bao gồm từ sản phẩm cây trồng như cám cám gạo, bắp được mua thêm làm thức ăn gia súc hoặc vật nuôi tự tìm được trong quá trình chăn thả; từ phân bón; từ việc cố định đạm của các cây trồng họ đậu, các loại vi sinh vật khác và từ đất. Nitơ đầu ra bao gồm lượng Nitơ mất đi từ những sản phẩm cây trồng, vật nuôi được xuất ra bên ngoài (do bán đi); sản phẩm vật nuôi, cây trồng cung cấp cho nhu cầu tiêu thụ của nông hộ; lượng Nitơ mất đi từ phụ phẩm nông nghiệp đốt bỏ trên đồng ruộng; lượng phân không thu gom được do nuôi thả rông và lượng Nitơ bay hơi từ phân bón (Bảng 4). Vì không có hệ thống nào trong nghiên cứu này có trồng cây họ đậu nên lượng Nitơ có được từ việc cố định đạm từ các loại cây trồng họ đậu là bằng 0. Bảng 4. Dòng chảy dinh dưỡng Nitơ trong HTCT nông hộ tại nông trại ĐVT: kg N/ha/năm Các yếu tố Hệ thống canh tácLE LK HE HK Đầu vào từ sản phẩm cây trồng 1 1 6 6 Đầu vào từ phân bón 172 107 108 178 Cố định đạm từ các cây trồng họ đậu 0 0 0 0 Cố định đạm từ đất 5 5 5 5 Cố định đạm từ các loại VSV khác 5 5 5 5 Đầu ra từ sản phẩm cây trồng 100 56 42 94 SP cây trồng tiêu thụ trong nông hộ 14 7 12 9 Phụ phẩm đốt bỏ trên đồng ruộng 0 0 13 4 Đầu ra từ sản phẩm vật nuôi 0 2 4 4 SP vật nuôi tiêu thụ trong nông hộ 1 1 5 1 Từ phân chuồng bị mất đi 0 0 2 0 Từ sự bay hơi 1 1 1 3 Tổng đầu vào 183 118 124 194 Tổng đầu ra 116 67 79 115 Cân bằng (Đầu vào – Đầu ra) 67 51 45 79 Lượng Nitơ đầu vào chủ yếu từ phân bón ở tất cả các HTCT và cao nhất ở hệ thống HK (178 kg N/ha/năm), tiếp đến là LE (172 kg N/ha/năm), LK và HE có số lượng tương đương nhau, theo thứ tự là 107 và 108 kg N/ha/năm (Bảng 4). Lượng Nitơ đầu vào từ sản phẩm cây trồng cao nhất ở hệ thống HE và HK (6 kg N/ha/năm). Hai hệ thống còn lại có số lượng bằng nhau và bằng 1 kg N/ha/năm. Hệ thống HE và HK có lượng Nitơ đầu vào này cao hơn các hệ thống khác là do hai hệ thống này có tổng số TLU lớn hơn và vật nuôi trong hệ thống chăn nuôi theo phương pháp bán chăn thả. Mặc dù đa dạng trong HTCT nhưng sản phẩm của cây trồng vẫn chưa cung cấp đủ cho gia cẩm. Hộ LK phải mua thêm bắp cho chăn nuôi. Lượng Nitơ đầu ra từ sản phẩm cây trồng là lượng Nitơ mất đi do sản lượng cây trồng đã bị xuất ra khỏi hệ thống, không bao gồm lượng Nitơ có trong phụ phẩm nông nghiệp được tái sử dụng trong hệ thống như làm phân xanh hay ủ làm phân bón cho cây trồng. Nó phụ thuộc vào năng suất cây trồng và kỹ thuật canh tác của người dân như có sử dụng phụ phẩm nông nghiệp làm phân bón cho cây trồng hay không,... Lượng Nitơ này chiếm phần lớn ở tất cả các HTCT và cao nhất ở hệ thống LE (100 kg N/ha/năm), tiếp đến là HK (94 kg N/ha/năm), LK (56 kg N/ha/năm) và HE có số lượng thấp nhất (42 kg N/ha/năm) (Bảng 4). Hầu hết các HTCT đều trồng lúa để ăn, cho chăn nuôi và phần còn lại dùng để bán. Lượng Nitơ mất đi từ sản phẩm cây trồng được tiêu thụ trong nông hộ nhiều nhất là ở hộ LE, tiếp đến là HE, HK và LK với số lượng lần lượt là 14, 12, 9 và 7 kg N/năm. Có sự khác biệt này chủ yếu là do số lượng nhân khẩu và mức độ tiêu thụ lúa gạo là khác nhau giữa các hộ. Lượng Nitơ đầu ra từ sản phẩm vật nuôi là lượng Nitơ mất đi do bán sản phẩm vật nuôi ra ngoài. Hệ thống LK, HE và HK có lượng Nitơ mất đi này từ 2 - 4 kg N/năm, trong khi đó ở hệ thống LE số liệu này = 0 (Bảng 4). Điều này là do trong hệ thống LE, chăn nuôi gà và vịt chỉ để tiêu thụ trong gia đình. Hệ thống HE và HK còn có 115 Tạp chí Khoa học Công nghệ Nông nghiệp Việt Nam - Số 1(98)/2019 một lượng Nitơ mất đi do việc đốt rơm rạ trên đồng ruộng với số lượng lần lượt là 13 và 4 kg N/ha/năm. Điều này gây lãng phí nguồn dinh dưỡng Nitơ trong hệ thống canh tác. Cân bằng Nitơ tại nông trại của 04 loại HTCT nông hộ đều cho kết quả lớn hơn 0 (45 - 79 kg N/ha/năm) (Bảng 4), có nghĩa là tổng lượng Nitơ đầu vào lớn hơn tổng lượng Nitơ đầu ra. Kết quả này cũng phù hợp với nghiên cứu trước đây về cân bằng Nitơ của các HTCT lúa - cá tại Đồng bằng sông Cửu Long. Lượng Ni tơ dư thừa là 60 - 121 kg N/ha/năm (Phong et al., 2011). Hedlund và cộng tác viên (2003) khi đánh giá việc quản lý Nitơ trong HTCT nông hộ nhỏ ở xã An Sơn, thị xã Thuận An, tỉnh Bình Dương cũng cho kết quả tương tự. Lượng Nitơ đầu vào vượt quá nhu cầu của HTCT từ 26 - 643 kg N/ha/năm. Tuy nhiên, một nghiên cứu khác tại Xieng Khoang, Lào cho thấy lượng Nitơ đầu vào nhỏ hơn nhu cầu của HTCT từ 0 từ 2,2 - 123 kg N/ha/năm (Carole, 2017). IV. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 4.1. Kết luận Dòng chảy dinh dưỡng Nitơ trong HTCT của các nông hộ nhỏ tại Tây Nguyên đã được mô tả dựa trên 04 loại HTCT là của người DTTS, mức độ đa dạng của hệ thống thấp (LE); của người Kinh, mức độ đa dạng của hệ thống thấp (LK); của người DTTS, mức độ đa dạng của hệ thống cao (HE); và của người Kinh, mức độ đa dạng của hệ thống cao (HK). Dòng dinh dưỡng này là thừa Nitơ. Người dân đã sử dụng quá nhiều phân hóa học so với nhu cầu ở cả 04 loại HTCT, nhất là ở nhóm hộ người Kinh. Việc sử dụng phế phụ phẩm nông nghiệp, lựa chọn cây trồng - vật nuôi và các phương thức chăn nuôi như chăn thả hoặc nuôi nhốt cũng đã ảnh hưởng đến dòng chảy dinh dưỡng này. 4.2. Đề nghị Để nâng cao hiệu quả sử dụng dinh dưỡng trong HTCT nông hộ thì cần thiết phải quản lý nguồn phụ phẩm nông nghiệp, nguồn phân chuồng, trồng xen các loại cây họ đậu trong hệ thống sản xuất cây trồng vật nuôi và quản lý tốt việc bón phân hóa học cho cây trồng. Cần tiếp tục nghiên cứu mô hình hóa các HTCT nông hộ để có cơ sở khuyến nghị phát triển HTCT nông hộ bền vững. TÀI LIỆU THAM KHẢO Carole, A. E., 2017. Nutrient flows in smallholder crop-livestock farming ystems of the Xiangkhouang province of Lao PDR - Analysis and suggestions for improved nitrogen and phosphorus management. Master Thesis, ETH Zurich University. Chilonda, P. and Otte, J., 2006. Indicators to monitor trends in livestock production at national, regional and international levels. Livestock Research for Rural Development, Volume 18, Article No.117.  Groot, J. C., Oomen, G. J., and Rossing, W. A., 2012. Multi-objective optimization and design of farming systems. Agricultural Systems, 110: 63 -77. Hedlund, A., Witter, E., and Xuan, B., 2003. Assessment of N, P and K management bynutrient balances and flows on peri-urban smallholder farms in southern Vietnam. European Journal of Agronomy, 20: 71-87. Long, C.T.M., 2010. The relative sustainability of coffee and mixed farming systems in Daklak province, Vietnam. Lambert Academic Publishing. 2010. Phong, L. T., Stoorvogel, J. J., Van Mensvoort, M. E. F., and Udo, H. M. J., 2011. Modelingthe soil nutrient balance of integrated agriculture-aquaculture systems in the Mekong Delta, Vietnam.  Nutrient Cycling in Agroecosystems, 90(1): 33-49. Nitrogen nutrient flows of smallholder crop - livestock farming systems in the Central Highlands of Vietnam Chau Thi Minh Long and Dau The Nam Abstract The study quantifies nitrogen nutrient flows of smallholder crop - livestock farming systems in the Central Highlands of Vietnam. Four farm types including the low diversified farming system of ethnic farmer (LE), the low diversified farming system of Kinh farmer (LE), the high diversified farming system of Kinh farmer (HE) and the high diversified farming system of Kinh farmer (LE) were selected for collecting data on farm activities and nutrient inputs and outputs. The balances of nitrogen nutrient were analyzed by using Farm DESIGN model. The results showed that farms in all four systems had nitrogen redundancy (11 - 79 kg N ha-1 year-1); the lowest in HE system and the highest in HK system. The positive nitrogen balance indicated that although soil fertility is maintained, there will be a risk for environmental contamination. Keywords: Nutrient flows, crop - livestock farming systems, Central Highlands Ngày nhận bài: 15/11/2018 Ngày phản biện: 2/12/2018 Người phản biện: TS. Phan Việt Hà Ngày duyệt đăng: 10/12/2018