Đánh giá chất lượng đất và nước mặt của một số loại hình sử dụng đất nông nghiệp của huyện thạch thất thành phố hà nội

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI ---***--- NGUYỄN THỊ HƯỜNG ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG ĐẤT VÀ NƯỚC MẶT CỦA MỘT SỐ LOẠI HÌNH SỬ DỤNG ĐẤT NÔNG NGHIỆP CỦA HUYỆN THẠCH THẤT

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

-*** -

NGUYỄN THỊ HƯỜNG

ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG ĐẤT VÀ NƯỚC MẶT CỦA MỘT SỐ LOẠI HÌNH SỬ DỤNG ĐẤT NÔNG NGHIỆP CỦA HUYỆN THẠCH THẤT – THÀNH PHỐ HÀ NỘI

LUẬN VĂN THẠC SĨ NÔNG NGHIỆP

Chuyên ngành : Khoa học Đất

Mã số : 60.62.15

Người hướng dẫn khoa học : PGS.TS NGUYỄN HỮU THÀNH

HÀ NỘI – 2012

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp……… i

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được sử dụng để bảo vệ một học vị nào

Tôi cam đoan rằng, mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn đều được chỉ rõ nguồn gốc

Hà Nội, ngày 16 tháng 5 năm 2012

Tác giả

Nguyễn Thị Hường

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp……… ii

LỜI CẢM ƠN!

Trong suốt quá trình thực hiện khóa luận tốt nghiệp này ngoài sự cố gắng không ngừng của bản thân, tôi đã nhận được sự quan tâm, giúp đỡ và chỉ bảo tận tình của nhiều cá nhân, tổ chức trong và ngoài trường

Trước hết, tôi xin chân thành cảm ơn tập thể Lãnh đạo và các Thầy, Cô của Khoa Tài nguyên và Môi trường và Viện Đào tạo Sau Đại học thuộc Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội đã trực tiếp giảng dạy và hướng dẫn tôi trong suốt thời gian học tập

Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô và cán bộ phòng phân tích JICA

đã giúp đỡ tôi về chuyên môn cũng như cơ sở vật chất trong quá trình thực hiện khóa luận tốt nghiệp

Tôi xin cảm ơn lãnh đạo, các phòng chức năng cùng bà con nông dân trong huyện Thạch Thất đã giúp đỡ tôi trong quá trình điều tra thu thập thông tin, lấy mẫu của đề tài

Đặc biệt, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Nguyễn Hữu Thành, người đã dành nhiều thời gian, công sức, tận tình hướng dẫn tôi hoàn thành đợt thực tập tốt nghiệp này

Cuối cùng, tôi xin gửi lời biết ơn sâu sắc tới gia đình và bạn bè đã động viên, giúp đỡ tôi về mặt tinh thần trong suốt quá trình thực tập tốt nghiệp Tôi xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 16 tháng 5 năm 2012

Tác giả

Nguyễn Thị Hường

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp……… iii

2.1.4 Khái quát tình hình nghiên cứu về chất lượng đất trên thế giới và

2.2.1 Sự hình thành chất lượng và thành phần tính chất nguồn nước 19

2.3 Ảnh hưởng của sản xuất nông nghiệp đến chất lượng đất, nước 27

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp……… iv

4.3 Một số loại hình sử dụng đất nông nghiệp chính của huyện Thạch Thất 58

4.4 Đánh giá chất lượng đất và nước mặt của một số LUT chính của

4.5 Đề xuất các biện pháp cải tạo nhằm nâng cao chất lượng đất và

4.5.2 Các biện pháp nhằm cải tạo và nâng cao chất lượng nước mặt 90

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp……… v

Tổ chức Nông lương Thế giới

UNESCO United Nations Educational, Scientific and Cultural

Organization

Tổ chức Văn hóa giáo dục Liên Hiệp Quốc

Bộ Nông nghiệp Hoa Kỳ

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp……… vi

DANH MỤC BẢNG

2.1 Những vấn đề ô nhiễm có tính nguyên tắc trong nông nghiệp 28

2.2 Đóng góp của các nhân tố đối với tăng sản lượng trồng trọt 30

2.5 Liều lượng phân đạm bón và sự tích lũy NO3- trong nước ngầm,

2.8 Độ xốp của đất ở tầng canh tác trong 2 mô hình lúa – lúa và lúa

2.9 Kết quả một số chỉ tiêu hoá học đất ở 2 mô hình sử dụng đất 36

4.3 Hiện trạng sử dụng đất năm 2010 của huyện Thạch Thất – Thành

4.5 Hàm lượng một số chất dinh dưỡng trong đất của một số loại

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp……… vii

4.8 Kết quả phân tích nước mặt trên các kênh mương dẫn nước của

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp……… viii

DANH MỤC HÌNH

4.2 Bình quân đất sản xuất nông nghiệp/ đầu người của huyện Thạch

4.5 Giá trị trung bình hàm lượng chất hữu cơ trong đất nông nghiệp

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp……… 1

1 ĐẶT VẤN ĐỀ

1.1 Tính cấp thiết của đề tài

Đất – nước là nguồn tài nguyên thiên nhiên quý giá, là yếu tố không thể thiếu được cho mọi hoạt động sống trên trái đất Đất có vai trò là nền tảng của mọi hoạt động sản xuất và sinh hoạt của con người, là địa bàn phân bố dân cư

và xây dựng các công trình hạ tầng kỹ thuật, là nguồn sản sinh ra của cải vật chất cho xã hội Đặc biệt nó là tư liệu sản xuất không thể thay thế được của ngành nông – lâm nghiệp Nước được biết đến với vai trò vô cùng quan trọng,

là yếu tố không thể thiếu của bất kỳ một hoạt động sống nào trên trái đất Tuy nhiên, quá trình đô thị hóa, công nghiệp hóa và thâm canh nông nghiệp ngày càng phát triển đã gây ảnh hưởng tới nguồn tài nguyên này

Huyện Thạch Thất nằm ở phía Tây của thành phố Hà Nội, là vùng bán sơn địa với diện tích tự nhiên 119,5 km2 Trong những năm gần đây quá trình đô thị hóa nông thôn và sự chuyển dịch cơ cấu kinh tế đang diễn

ra mạnh mẽ Các dự án của Trung ương, của tỉnh và của huyện như dự án xây dựng khu công nghệ cao Hòa Lạc, khu Đại học quốc gia, khu công nghiệp của tỉnh và các cụm công nghiệp của huyện Như vậy, phần lớn diện tích đất nông nghiệp của nông dân sẽ bị thu hồi để phục vụ cho việc thực hiện xây dựng các dự án, diện tích đất sản xuất nông nghiệp còn lại rất ít dẫn đến nhu cầu sử dụng đất tăng cao

Nhu cầu sử dụng đất này đã tác động đến đất không những về số lượng

mà cả chất lượng đất cũng bị ảnh hưởng đáng kể

Như vậy, với các tác động của tự nhiên và việc sử dụng của con người thì công tác điều tra đánh giá chất lượng đất cần được tiến hành thường xuyên

Từ những lý do trên, dưới sự hướng dẫn của PGS TS Nguyễn Hữu

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp……… 2

Thành chúng tôi tiến hành nghiên cứu đề tài: “Đánh giá chất lượng đất và

nước mặt của một số loại hình sử dụng đất nông nghiệp của huyện Thạch Thất – Thành phố Hà Nội”

1.2 Mục đích, yêu cầu nghiên cứu

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp……… 3

2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU

2.1 Tổng quan về đánh giá chất luợng đất

2.1.1 Khái niệm chất lượng đất, độ phì nhiêu của đất

Khái niệm về chất lượng đất (soil quality) trong sản xuất nông nghiệp không phải là khái niệm hoàn toàn mới mẻ nhưng vẫn là vấn đề còn nhiều bàn luận Nhiều nhà khoa học cho rằng rất khó định nghĩa chính xác và định lượng chất lượng đất nhưng cũng rất nhiều nhà khoa học lại cho rằng đây chỉ

là một khái niệm cơ bản để mô tả thực trạng, vai trò, chức năng của đất trong

hệ sinh thái nông nghiệp và tự nhiên (Đặng Văn Minh và cs, 2001) [15]

Trung tâm Hợp tác nghiên cứu của Liên minh châu Âu đề xuất định nghĩa rằng: Chất lượng đất là khả năng dự trữ của đất để cung cấp cho hệ sinh thái nông nghiệp và thông qua năng lực của mình thực hiện chức năng của đất dưới mọi điều kiện môi trường thay đổi

Theo Bộ nông nghiệp Hoa Kỳ (USDA): Chất lượng đất là khả năng của một loại đất cụ thể trong tự nhiên, trong các hệ sinh thái được quản lý với chức năng duy trì, nâng cao sức sản xuất của động – thực vật, chất lượng của không khí và nước, là nơi cư trú và bảo đảm sức khỏe cho con người

Chất lượng đất được cho là điều kiện của đất liên quan đến khả năng

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp……… 4

đáp ứng yêu cầu của một hoặc nhiều loài sinh vật và bất kỳ nhu cầu hay mục đích của con người

Chất lượng đất phản ánh khả năng của đất thực hiện chức năng duy trì đa dạng sinh học và năng suất cây trồng, khả năng phân vùng các dòng chảy và giữ các chất tan trong nước, khả năng lọc và đệm, tuần hoàn dinh dưỡng và cung cấp

hỗ trợ cấu trúc của đất Quản lý đất có ảnh hưởng lớn đến chất lượng đất

Việc nghiên cứu và xác định chất lượng của đất là vấn đề quan trọng trong sản xuất Các nghiên cứu này cho biết mối liên kết giữa thực tiễn quản

lý với những đặc trưng của đất có thể quan sát và định lượng (các chỉ tiêu chất lượng đất), các quá trình xảy ra trong đất (quá trình tuần hoàn dinh dưỡng, quá trình khoáng hóa, quá trình mùn hóa, ) và việc thực hiện các chức năng của đất (khả năng sản xuất của đất và chất lượng môi trường) Các mối liên hệ này đều phản ánh qua các thuộc tính đất

b) Độ phì nhiêu của đất

Khả năng sản xuất của đất cũng chính là nội dung chủ yếu của độ phì nhiêu đất Sự phát triển của học thuyết độ phì nhiêu đất gắn liền với tên tuổi của V R Viliamx Ông đã nghiên cứu một cách chi tiết sự hình thành và phát triển của độ phì nhiêu trong quá trình hình thành đất tự nhiên, các điều kiện xuất hiện độ phì nhiêu trong sự phụ thuộc vào một số đặc tính của đất, cũng như đã hình thành các luận điểm cơ bản về nguyên tắc chung nâng cao độ phì nhiêu đất và sử dụng nó trong sản xuất nông nghiệp

Độ phì nhiêu có thể được định nghĩa như sau: Độ phì nhiêu là khả năng của đất có thể thoả mãn các nhu cầu của cây về các nguyên tố dinh dưỡng, nước, đảm bảo cho hệ thống rễ của chúng có đầy đủ không khí, nhiệt và môi trường lý hoá học thuận lợi cho sinh trưởng và phát triển bình thường (Trần Văn Chính và cs, 2006) [10]

Đất được xem là một tư liệu sản xuất đặc biệt, vừa là đối tượng của lao

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp……… 5

động vừa là sản phẩm của lao động sản xuất của con người, được đặc trưng bằng độ phì nhiêu Khi được sử dụng đúng đắn đất sẽ không những không xấu

đi mà còn có thể ngày một phì nhiêu hơn Đất phải được xem là tư liệu sản xuất tái tạo được (Vũ Hữu Yêm, 2007) [23]

Theo V R Williams độ phì nhiêu đất là tính chất cơ bản, dấu hiệu của chất lượng đất (Đỗ Ánh và cs, 2000) [1] Độ phì không phải là số lượng chất dinh dưỡng tổng số trong đất mà là khả năng cung cấp chất dinh dưỡng cho cây trồng Đó là một chỉ tiêu rất tổng hợp, phản ánh tất cả các tính chất của đất, nên cần có quan điểm toàn diện Cũng theo V R Williams độ phì nhiêu của đất là khả năng của đất có thể cung cấp cho những nhu cầu của thực vật

về các chất dinh dưỡng khoáng, nước và không khí để tạo ra một năng suất sinh học nhất định nào đó về gỗ, lá, quả, hạt và củ nhằm phục vụ cho những nhu cầu của cuộc sống con người (Đỗ Đình Sâm và cs, 2006) [18]

A V Petecburgski cho rằng đất khác đá mẹ căn bản là ở độ phì nhiêu Đất phì nhiêu là đất có đặc tính vật lý, hóa học, sinh học tốt tạo điều kiện cho cây trồng cho năng suất cao, chất lượng sản phẩm tốt (không có các chất độc hại), hiệu suất lao động cao, người sản xuất có lãi

Theo kết quả nghiên cứu 1959 của Forestier chỉ ra rằng độ phì nhiêu của đất là do tổng số sét, limon và tổng số bazơ trao đổi quyết định Ở Ấn Độ, Tamhale – 1960 lại khẳng định độ phì nhiêu được xác định theo N, P, K dễ tiêu và tổng số cacbon hữu cơ (Đỗ Ánh, 2005) [2]

Theo Trần Khả (1997) [14] thì chất hữu cơ và độ ẩm đất là hai yếu tố quan trọng hạng nhất giữ vai trò điều tiết độ phì nhiêu thực tế của đất

Dù đất đai có nhiều hay ít, quản lý độ phì nhiêu của đất có hiệu quả là yếu tố quan trọng của sự phát triển bền vững Nghiên cứu và quản lý độ phì nhiêu của đất chủ yếu liên quan đến các chất dinh dưỡng thiết yếu của cây trồng – số lượng của chúng, khả năng dễ hấp thụ đối với cây trồng, phản ứng

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp……… 6

hóa học của chúng trong đất, các cơ chế thất thoát, các quá trình làm chúng khó hoặc không dễ hấp thụ đối với cây trồng, các phương thức và biện pháp làm giàu dinh dưỡng cho các loại đất, từ đó có cơ sở quản lý và sử dụng đất

có hiệu quả và bền vững (Rajendra và cs, 1997) [26]

2.1.2 Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng đất

(1) Một số tính chất vật lý đất

Đặc tính vật lý là yếu tố đầu tiên xác định khả năng phát triển nông lâm nghiệp Đặc tính vật lý của đất là một trong những yếu tố quyết định tiềm năng năng suất của cây trồng và hiệu quả đầu tư Do vậy, các chỉ tiêu vật lý đất được được dùng để đánh giá chất lượng đất bao gồm: thành phần cơ giới, kết cấu, dung trọng đất, tỷ trọng đất, độ xốp đất,…(Trần Kông Tấu và cs, 2000) [19]

(2) Độ chua

Cuối thế kỷ thứ 19 nhà khoa học người Đức W Maxwell đã có những

thí nghiệm về ảnh hưởng của các axit đối với cây trồng Từ khi Sorensen đưa khái niệm pH vào hóa học thì việc nghiên cứu ảnh hưởng của pH môi trường đối với cây trồng càng phát triển Với sự hoàn chỉnh về lý thuyết hấp phụ trao đổi ion của keo đất, đặc biệt với những đóng góp của Gedrois (Nga) thì hiểu biết về độ chua đất càng sâu sắc hơn

Qua nhiều kết quả nghiên cứu đã cho thấy rằng nguyên nhân gây ra phản ứng chua của đất là khi trong đất có chứa nhiều cation H+ và Al3+, mức độ chua phụ thuộc vào nồng độ của các cation H+ và Al3+ Nồng độ các cation này trong đất càng cao thì đất càng chua Những loại đất có độ phì nhiêu cao đều phải có một giới hạn

pH nhất định không quá chua hoặc quá kiềm (Vũ Hữu Yêm, 2007) [23]

Chúng ta đã biết phần lớn cây trồng chỉ phát triển tốt trong một giới hạn pH nhất định và một số thí nghiệm nghiên cứu đã cho kết luận (Đỗ Ánh, 2001) [2]

pH <3: rất hạn chế đối với nhiều loại cây trồng

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp……… 7

pH từ 3 – 4: hạn chế vừa

pH > 4: ít hạn chế

(3) Chất hữu cơ

Chất hữu cơ là dấu hiệu cơ bản để phân biệt đất với đá mẹ và mẫu chất

Số lượng và tính chất của chúng tác động mạnh mẽ đến quá trình hình thành đất, quyết định nhiều tính chất lý, hóa, sinh và độ phì nhiêu của đất

Theo Đỗ Ánh và cs (2000) [1] đất đồng bằng đơn giản dựa vào hàm lượng chất hữu cơ (OM) được phân theo 3 cấp:

OM < 1%: đất nghèo hữu cơ

OM từ 1% - 2%: đất có hữu cơ trung bình

OM trên 2%: đất giàu hữu cơ

(4) Hàm lượng đạm (N)

Đạm là nguyên tố dinh dưỡng quyết định năng suất cây trồng, N trong từng loại đất phụ thuộc vào hàm lượng hữu cơ trong đất, đất giàu mùn thì có nhiều N Đỗ Ánh và cs (2000) [1] đề nghị phân chia hàm lượng đạm trong đất theo 3 cấp:

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp……… 8

hóa chất hữu cơ phân tử lượng nhỏ có chứa N như các axit amin, amit dễ thủy phân Vì vậy, khi đánh giá khả năng cung cấp đạm dễ tiêu cho cây có thể dựa vào hàm lượng đạm thủy phân trong đất

F V Turchin (1965) [22] đã phân cấp độ phì nhiêu về đạm theo hàm lượng đạm thủy phân trong đất Độ phì nhiêu về đạm trong đất được chia thành 3 cấp:

Hàm lượng đạm thủy phân < 4 mg/100g đất: đất có độ phì nhiêu thấp Hàm lượng đạm thủy phân 4 – 6 mg/100g đất: đất có độ phì nhiêu trung bình

Hàm lượng đạm thủy phân >6 mg/100g đất: đất có độ phì nhiêu cao

Đỗ Ánh và cs, (2000) [1] đề nghị phân đất theo hàm lượng lân dễ tiêu thành 3 cấp:

P2O5 dễ tiêu < 5 mg/100g đất: đất nghèo lân

P2O5 dễ tiêu từ 5 – 10 mg/100g đất: đất có lân trung bình

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp……… 9

P2O5 dễ tiêu > 10 mg/100g đất: đất giàu lân

(6) Hàm lượng K 2 O

Sau đạm và lân thì kali là nguyên tố dinh dưỡng quan trọng thứ 3 đối với cây trồng Các kết quả nghiên cứu cho thấy kali trong đất tập trung chủ yếu vào các hạt limon mịn và vừa nếu có chứa khoáng nguyên sinh Như vậy, sự phân bố về mức độ tập trung kali tùy thuộc nguồn đá mẹ, mức độ phong hóa, sự hình thành đất và chế độ canh tác (Bộ Tài nguyên và Môi trường, 2003) [5] Trong sự phát triển của ngành thổ nhưỡng học thế giới, những nghiên cứu về kali trong đất có nhiều và kali thường được dùng cho nghiên cứu mẫu nhiệt động học các phản ứng trao đổi trong đất từ những năm đầu thế kỷ 20

K trao đổi, K dễ tiêu là phần chủ yếu cung cấp dinh dưỡng cho cây Đỗ Ánh và cs (2000) [1] dựa vào hàm lượng kali để chia thành 3 nhóm:

K2O dễ tiêu < 10 mg/100g đất: đất nghèo kali

K2O dễ tiêu từ 10 – 20 mg/100g đất: đất có kali trung bình

K2O dễ tiêu > 20 mg/100g đất: đất giàu kali

(7) Dung tích hấp phụ (CEC)

Dung tích hấp phụ hay khả năng trao đổi cation của đất được coi là một trong những yếu tố độ phì quan trọng nhất Đất có CEC cao, đặc biệt tổng các cation kiềm và kiềm thổ cao sẽ làm tăng khả năng trao đổi Các cation dinh dưỡng như K+, Ca2+, NH4+, Mg2+ sẽ được giải phóng để cung cấp cho cây khi trong dung dịch đất thiếu các cation này hoặc giữ lại trên bề mặt keo đất khi

dư thừa (do mới bón phân hoặc khi khoáng hóa chất hữu cơ trong đất diễn ra mạnh mẽ) Do đó thông qua CEC để đánh giá được khả năng cung cấp dinh dưỡng của đất cho cây trồng cũng như nhu cầu và hiệu lực của phân bón cho cây đối với từng loại đất

Đỗ Ánh và cs, (2000) [1] đề nghị phân cấp CEC theo 3 cấp:

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp……… 10

CEC < 10 me/100g đất: đất hấp phụ thấp

CEC từ 10 – 20 me/100g đất: đất có khả năng hấp phụ trung bình

CEC > 20 me/100g đất: đất có khả năng hấp phụ cao

(8) Các cation kiềm thổ trao đổi

Canxi: Về mặt dinh dưỡng Ca2+ trao đổi thấp nhất là 0,40 lđl/100g đất Mandra (1975) (dẫn theo Vũ Hữu Yêm, 2007) [23] cho rằng khi Ca2+ < 2 lđl/100g đất đã cần bón vôi để cải tạo đất Nhu cầu cung cấp vôi cho đất còn ở chỗ phải đảm bảo cân đối Ca/Mg

Magiê: Đối với cây trồng, khi lượng Mg2+ trao đổi đạt 0,28 – 0,40 lđl/100g đất thì tùy theo loại đất và cây mà cây trồng không phản ứng với việc bón phân nữa (Lombin và Fayemi, 1975 – dẫn theo Vũ Hữu Yêm, 2007) [23] Cần phải bảo đảm đủ Magiê cho cây, song lại phải khống chế không để magiê vào cây quá nhiều sẽ gây ngộ độc cho cây Do vậy, phải xét mối cân đối Ca/Mg – K/Mg và (Ca + Mg)/K bảo đảm cho kết cấu đất được bền vững và cây trồng phát triển tốt ( Vũ Hữu Yêm , 2007) [23]

(9) Các nguyên tố vi lượng

Các nguyên tố vi lượng là các nguyên tố dinh dưỡng đóng vai trò quan trọng trong hoạt động sống của cây trồng, nhưng hàm lượng của chúng trong cây rất ít từ 10-3 – 10-5% Các nguyên tố vi lượng gồm có: Molipden (Mo), Bo (B), Kẽm (Zn), Đồng (Cu), Mangan (Mn), Niken (Ni), Coban (Co), iod (I), Fluor (F), (Trần Văn Chính và cs, 2006) [10]

Các nguyên tố vi lượng có vai trò rất quan trọng trong quá trình sinh lý

và sinh hóa của động, thực vật Sự thiếu hay thừa các nguyên tố vi lượng trong đất đều không có lợi cho sự phát triển của thực vật dẫn đến sự suy giảm

về năng suất cũng như chất lượng của nông sản

Đất là nguồn gốc của các nguyên tố vi lượng trong cây, trong thức ăn của động vật và trong sản phẩm dinh dưỡng cho người Nghiên cứu các quy

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp……… 11

luật phân bố các nguyên tố vi lượng trong đất tạo cơ sở khoa học cho việc bón phân vi lượng cho cây, nâng cao độ phì nhiêu của đất và bổ sung vi lượng vào nguồn thức ăn vô cơ cho động vật là hết sức cần thiết

Như vậy, vai trò các nguyên tố vi lượng đối với cây trồng đã được xác định khá rõ ràng, ngoài những nguyên tố đa lượng như N, P ,K, Ca, Mg, muốn tăng năng suất và phẩm chất nông sản, cần phải bón cho đất những nguyên tố vi lượng tùy theo yêu cầu của từng cây trồng Do đó, yêu cầu về phân vi lượng là vô cùng cấp thiết, cần tìm hiểu hàm lượng các nguyên tố vi lượng trong một số loại đất để sử dụng phân vi lượng đạt hiệu suất cao nâng cao độ phì nhiêu của đất một cách toàn diện (Nguyễn Vy và cs, 1978) [20]

2.1.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng đất

Vào những năm cuối thập kỷ 80 của thế kỷ XX, Hội Khoa học Đất Mỹ

đã cho rằng chất lượng đất được quyết định chủ yếu bởi các thuộc tính cơ bản mang tính kế thừa của đất như: đá mẹ, quá trình phong hóa, các yếu tố thời tiết, khí hậu

Các nhà nghiên cứu cho rằng đất là một thể độc lập, là phần trên cùng của vỏ phong hóa, nơi có sự tác động mạnh mẽ của vòng tuần hoàn sinh học, làm thay đổi thành phần, cấu tạo, kiến trúc của vỏ phong hóa ban đầu Như vậy, đá gốc và kiểu phong hóa của chúng có vai trò quan trọng, quyết định sự thành tạo và các đặc điểm của đất (Đặng Xuân Phú và cs) [17] Ngoài các yếu

tố thuộc về bản chất của đất như đá mẹ, địa hình thì con người với hoạt động sản xuất của họ cũng có ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng đất

Khi sử dụng đất không đúng, đất sẽ bị mất dần tính chất ban đầu của nó

và độ phì nhiêu ngày càng giảm sút trầm trọng Hàng năm, cây trồng đã lấy đi

từ đất một lượng chất dinh dưỡng lớn hơn rất nhiều so với lượng chất dinh dưỡng được bù lại thông qua bón phân, tuần hoàn hữu cơ và hoạt động của vi sinh vật Ngoài ra, lượng dinh dưỡng trong đất còn mất đi do xói mòn đất

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp……… 12

Trong nhiều trường hợp lượng chất dinh dưỡng mất đi do xói mòn còn lớn hơn gấp nhiều lần so với lượng dinh dưỡng do cây lấy đi Hầu hết các kết quả nghiên cứu cân bằng dinh dưỡng trên đất dốc đều cho thấy cân bằng âm, tức

là dinh dưỡng cây lấy đi đều lớn hơn dinh dưỡng do bón phân và các yếu tố đầu vào khác đưa vào đất Trong quá trình canh tác, luôn luôn diễn ra hai quá trình thục hóa và thoái hóa nếu xét về mặt độ phì nhiêu, hay tăng sức sản xuất hoặc giảm sức sản xuất của đất nếu xét về mặt sử dụng Sự thục hóa làm cho những tính chất đất tự nhiên vốn dĩ không thích hợp với cây trồng được cải thiện, đất tơi xốp hơn, bớt chua, giảm độc tố, tăng khả năng hấp thu trao đổi, cung ứng đủ dinh dưỡng dễ tiêu cho cây, Ngược lại với thục hóa là quá trình thoái hóa, theo đó các yếu tố thuận lợi cứ giảm dần, đất nghèo kiệt đi đến hoàn toàn mất sức sản xuất với những cây trồng nhất định Có cải tạo cũng vô cùng tốn kém và trong trường hợp xấu nhất phải bỏ hóa Như vậy, thành tạo đất là quá trình rất lâu dài, trong khi thoái hóa đất thì rất nhanh chóng chỉ cần một hành động bất cần bột phát là có thể làm mất lớp đất canh tác hình thành

từ hàng ngàn năm trước Cả hai quá trình thục hóa và thoái hóa đều tác động đến hai hình thái độ phì nhiêu nhưng cải thiện độ phì nhiêu tiềm tàng là một khó khăn lớn thường vượt ra khỏi tầm tác động của một thế hệ con người, chẳng hạn thay đổi thành phần cấp hạt, keo khoáng phân tán cao, tính đệm của đất thấp (Bộ Tài nguyên và Môi trường, 2006) [7]

Còn một nguy cơ đối với đất nông nghiệp là hiện tượng ô nhiễm Theo

Lê Thái Bạt (2002) [3] thì nguyên nhân chính gây ô nhiễm đất ở Việt Nam là

sử dụng không hợp lý phân bón, hóa chất bảo vệ thực vật và chất kích thích sinh trưởng, các chất thải không qua xử lý ở các vùng đông dân cư, đô thị, khu công nghiệp và các chất độc do chiến tranh để lại Bên cạnh đó, các nguy

cơ đến từ thiên nhiên như lũ lụt, bão gió, mưa, xói mòn rửa trôi, cũng là những nguyên nhân ảnh hưởng rất nghiêm trọng đến chất lượng đất

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp……… 13

2.1.4 Khái quát tình hình nghiên cứu về chất lượng đất trên thế giới và Việt

Nam

a) Khái quát tình hình nghiên cứu về chất lượng đất trên thế giới

Ở Nga, Lomonoxov (1711 – 1765) đã tiến hành nghiên cứu đất checnozem Những kết quả nghiên cứu của Ông được thể hiện ở trong công trình phân loại đất checnozom ở Nga Trong đó, Ông đã nêu ra học thuyết hình thành đất checnozom, mô tả tính chất của chúng, những số liệu phân tích đặc điểm hình thái, quy luật phân bố đất checnozom và phương pháp nâng cao độ phì nhiêu của chúng Theo Ông nghiên cứu đất không chỉ xét từng yếu

tố, từng điều kiện riêng rẽ, mà phải xét chúng trong mối liên quan chặt chẽ với nhau Ngoài ra Ông còn nêu ra các phương pháp nghiên cứu đất và những biện pháp nâng cao độ phì nhiêu của đất Ông đã nghiên cứu nguyên nhân làm cho khô hạn ở vùng đất thảo nguyên và đã đưa ra các biện pháp cải thiện chế

độ nước ở vùng này để nâng cao độ phì nhiêu của đất

N M Sibirxev (1860 - 1900) đã nghiên cứu phân loại, lập bản đồ đất, phương pháp nghiên cứu đất, biện pháp đấu tranh với khô hạn và đánh giá đất Sibirxev đã nhấn mạnh sự hình thành đất là kết quả biến đổi của đá do tác động tổng hợp của các yếu tố sinh vật và vi sinh vật

P A Kosttev (1845 - 1890) đã xác định đất là lớp thổ bì, trong đó có một khối lượng lớn rễ thực vật phát triển và nhấn mạnh mối liên quan chặt chẽ của sự hình thành đất với hoạt động sống của thực vật Lần đầu tiên ông

đã đưa ra khái niệm về sự hình thành mùn liên quan đến hoạt động sống của

vi sinh vật Những công trình của ông về tốc độ phân giải xác thực vật phụ thuộc vào nhiệt độ, độ ẩm, tính chất lý học của đất và hợp chất cacbonnat canxi có ý nghĩa rất quan trọng Ông đã chỉ ra vai trò to lớn của cấu trúc đất bền trong nước đối với độ phì nhiêu của đất Ông đã nêu lên sự liên hệ chặt chẽ giữa các biện pháp kỹ thuật nông nghiệp với những tính chất của đất và

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp……… 14

nhấn mạnh sự cần thiết phải thay đổi các biện pháp canh tác cho phù hợp với điều kiện khí hậu và đất đai của từng vùng

Những năm cuối thế kỷ thứ 19 và đầu thế kỷ 20, K Đ Gơlinea (1867 – 1927) đã tiến hành nhiều cuộc nghiên cứu thăm dò đất đai, nhất là nghiên cứu đất vùng châu Á của Nga phục vụ cho việc di dân (1908 - 1915) Những kết quả nghiên cứu về phong hóa đá, phát sinh học và phân loại đất cho tới nay còn có giá trị lớn lao S S Nêutruxôv (1874 – 1928) đã nghiên cứu tỉ mỉ các yếu tố hình thành đất trong mối liên quan với các đặc điểm cảnh quan của đất nước Ông xem đất như là một thành phần quan trọng không thể thiếu được của cảnh quan tự nhiên

L I Prasôlôv (1875 - 1954) đã có những công trình phân loại theo địa lý thổ nhưỡng có giá trị lớn lao và ông đã nêu ra những cơ sở khoa học cho bản đồ thổ nhưỡng hiện đại, lập ra nhiều bản đồ thổ nhưỡng trong nước

và thế giới

V R viliam (1863 - 1939) đã nêu ra những quan điểm rất quan trọng

về thực chất của quá trình hình thành đất nói chung và đặc điểm của từng quá trình hình thành đất cụ thể nói riêng, vòng tuần hoàn địa chất và vòng tuần hoàn sinh học của vật chất, độ phì nhiêu của đất, mùn và cấu trúc đất Một loại đất cụ thể được hình thành với độ phì nhiêu nhất định phụ thuộc vào đặc điểm của thực vật, vi sinh vật, động vật, thời gian (tác động của các yếu tố sinh vật vào đá mẹ) và điều kiện cụ thể của môi trường (nhất là khí hậu và địa hình) Những quan điểm của Wiliam về quá trình hình thành đất Pôtzôn, đất đồng cỏ, đất lầy có ý nghĩa rất lớn đối với sự phát triển sau này của học thuyết phát sinh học thổ nhưỡng Ông đã chỉ ra tính chất quan trọng nhất của đất là

độ phì nhiêu, đã xem sự hình thành đất là quá trình phát triển của độ phì nhiêu Trên cơ sở khái niệm của Docutraev về sự phát triển của đất, ông đã nhấn mạnh sự tiến hóa của đất liên quan trực tiếp với sự thay đổi độ phì nhiêu của nó Về phương diện mùn đất, ông đã chỉ ra ảnh hưởng của hoạt động vi

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp……… 15

sinh vật tới sự hình thành mùn và tính chất của nó Những công trình của ông

về lĩnh vực mùn đất đã có ảnh hưởng lớn lao tới việc nghiên cứu tiếp tục vấn

đề này về sau của B B Polưnov (1877 - 1952) về vai trò của các hiện tượng sinh – địa – hóa trong phong hóa và hình thành đất

Giêđrôits (1872 – 1932) đã nghiên cứu lĩnh vực keo đất và khả năng hấp phụ của đất Ông đã nêu ra ý nghĩa của keo đất và khả năng hấp phụ trao đổi cation đối với sự phát triển những tính chất của đất và dinh dưỡng khoáng của thực vật Đồng thời, Ông cũng nêu ra nhiều phương pháp nghiên cứu lý – hóa học đất, đề ra các biện pháp cải tạo đất như bón vôi cho đất chua, bón thạch cao cho đất mặn, rửa mặn, bón photpho cho đất Những công trình của Ông được tiến hành trong giai đoạn thổ nhưỡng đang phát triển mạnh và là cơ

sở cho những quan điểm lý – hóa học của quá trình hình thành đất và biện pháp nâng cao độ phì nhiêu của đất

I V Tiurin (1892 – 1962) nghiên cứu về phát sinh học, địa lý thổ nhưỡng, hóa học đất và nhiều phương pháp phân tích hóa học đất Tiurin đã

có cống hiến lớn lao về lĩnh vực chất hữu cơ, nhất là chất mùn của đất Ông cho rằng chất mùn được hình thành là kết quả của quá trình sinh hóa học phân giải và tổng hợp chất hữu cơ trong đất Đồng thời, ông đã nêu ra phương pháp nghiên cứu chúng (dẫn theo Nguyễn Hữu Đạt, 2002) [11]

Ngày nay, các nhà khoa học đất trên thế giới vẫn đối diện với những thách thức mới nghiêm trọng và không ngừng tìm tòi nghiên cứu để giải quyết chúng đó là suy thoái và ô nhiễm đất

b) Khái quát tình hình nghiên cứu về chất lượng đất ở Việt Nam

Một cách tổng quát có thể chia các kết quả nghiên cứu đất ở nước ta theo các giai đoạn sau:

• Giai đoạn trước cách mạng tháng 8 năm 1945

Sau khi chiếm được Việt Nam, thực dân Pháp đã bắt đầu tiến hành các nghiên cứu về đất nhằm phục vụ công cuộc khai thác tài nguyên tại thuộc địa

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp……… 16

Giai đoạn này có một số công trình nghiên cứu đất tiêu biểu như “Đất Đông Dương” (Le Sol) của E.M.Castagnol (1942), “Vấn đề về sử dụng đất ở Đông Dương” (1950) hay công trình nghiên cứu đất đỏ ở miền nam đã được Tkatchenko thực hiện nhằm phát triển các đồn điền cao su ở Việt Nam ( Trần An Phong, 2000) [16]

• Giai đoạn từ tháng 8 năm 1945 đến năm 1954:

Trong giai đoạn này, do đất nước trải qua cuộc chiến tranh vệ quốc, những nghiên cứu về đất bị đình trệ và hầu như không có công trình có giá trị nào được công bố

• Giai đoạn từ 1955 đến 1975

Đất nước bị chia cắt thành hai miền, do vậy các công trình nghiên cứu nói chung được thực hiện riêng lẻ trên từng miền

Các công trình nghiên cứu ở miền Bắc

Fridland (1957) cùng cộng sự đã khảo sát và xây dựng sơ đồ thổ nhưỡng miền Bắc Việt Nam (tỷ lệ 1/1000000) Lê Duy Thước (1963) đã nghiên cứu phân vùng địa lý thổ nhưỡng miền Bắc Việt Nam Cao Liêm và cộng sự đã lập bản đồ đất miền Bắc Việt Nam (tỷ lệ 1/500000) thông qua tổng kết các kết quả điều tra từ cấp tỉnh, huyện và các nông trường – trạm trại Công trình nghiên cứu của Fridland và cộng sự (1973) về “ đất vỏ phong hóa nhiệt đới ẩm Việt Nam” cũng đã được công bố (Trần An Phong, 2000) [16]

Các công trình nghiên cứu ở Miền Nam

Bản đồ đất tổng quát ở miền Nam (tỷ lệ 1/1000000) do Moorman (1961) thực hiện là tài liệu đầu tiên có tính chất tổng quát về nghiên cứu đặc điểm thổ nhưỡng ở phía Nam nước ta Năm 1972, các bản đồ đất ở quy mô cấp tỉnh (tỷ

lệ 1/100000 và 1/200000) cũng đã được sở địa học Sài Gòn ấn hành Đồng thời, các công trình như “Đất đai miền châu thổ sông Cửu Long”, “Đất đai miền Đông Nam Bộ”…cũng được Thái Công Tụng và cộng sự thực hiện đây

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp……… 17

được xem là tài liệu cơ bản đầu tiên về đất ở miền Nam được dùng cho việc quy hoạch sử dụng đất đai (Trần An Phong, 2000) [16]

• Từ năm 1975 đến năm 1995

Trong giai đoạn 1975 – 1995, các nghiên cứu đánh giá chất lượng đất cũng đã bắt đầu được thực hiện cùng với chương trình điều tra cơ bản các điều kiện tự nhiên và tài nguyên thiên nhiên (Trần An Phong, 2000) [16]

Năm 1993, Viện quy hoạch và thiết kế nông nghiệp đã nghiên cứu đánh giá đất trên cả 9 vùng sinh thái của cả nước với bản đồ tỷ lệ 1/250000 Kết quả bước đầu đã xác định được tiềm năng đất đai của vùng và khẳng định việc vận dụng nội dung, phương pháp đánh giá đất của FAO theo tiêu chuẩn và điều kiện cụ thể của Việt Nam là phù hợp trong hoàn cảnh hiện nay (Nguyễn Hữu Đạt, 2002) [11]

Điều tra cơ bản về tài nguyên đất, xây dựng phương pháp phân loại, lập bản đồ đất Đã xây dựng bản đồ thổ nhưỡng miền Bắc Việt Nam 1/500000 bản

đồ thổ nhưỡng toàn quốc tỷ lệ 1/100000, bản đồ đất tỷ lệ 1/100000 và 1/25000 cho các tỉnh, bản đồ đất thích hợp cho cà phê, cao su, dâu tằm cho một số vùng Nghiên cứu phân loại đất theo FAO – UNESCO – WRB và USDA

Nghiên cứu các quá trình thổ nhưỡng đặc thù của đất nhiệt đới ẩm Việt Nam, phục vụ thâm canh sử dụng đất lâu bền

Nghiên cứu diễn biến độ phì nhiêu đất, đề xuất các biện pháp khai hoang phục hóa, hạn chế xói mòn, cải tạo và sử dụng có hiệu quả đất đai

Nghiên cứu hiệu lực phân bón, biện pháp bón phân cân đối, đề xuất quy trình bón phân hợp lý cho các cây trồng chính

Sản xuất thử nghiệm, chuyển giao kỹ thuật sử dụng các loại phân bón, chế phẩm nông hóa mới

Xây dựng các tiêu chuẩn quốc gia về phương pháp phân tích đất , phân bón

và cây trồng Xây dựng các mẫu chuẩn quốc gia về đất, phân bón và cây trồng

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp……… 18

Nghiên cứu tính chất lý, hóa, sinh học và khoáng học đất (Hồ Quang Đức, 2008) [12]

• Giai đoạn gần đây

Nhiều công trình nghiên cứu quan trọng về đất đã có những đóng góp đáng kể vào ngành khoa học đất như:

Đề tài cấp nhà nước KH 01 – 10 “Nghiên cứu khắc phục yếu tố hạn chế , cải thiện độ phì nhiêu của đất, nâng cao hiệu quả và tiết kiệm phân bón trên đất canh tác cây lương thực thực phẩm”

Đề tài 08.07 “Xây dựng qui trình công nghệ cải tạo, sử dụng và bảo vệ đất dốc cho sản xuất nông lâm nghiệp bền vững”

Đề tài 08.08 “Nghiên cứu phân vùng sinh thái hiệu lực sử dụng phân bón”

Thực hiện các công trình nghiên cứu về điều tra phân loại đánh giá đất ở nhiều tỉnh, thành trong cả nước

Ngoài những phần nghiên cứu trong các chương trình đề tài cấp nhà nước, nhiều cơ quan thuộc Bộ Nông nghiệp và Phát triền nông thôn cũng đã triển khai nghiên cứu những đề tài có quy mô hẹp hơn như:

Nghiên cứu phân loại đất Việt Nam theo phương pháp định lượng của FAO – UNESCO

Nghiên cứu ô nhiễm môi trường đất

Vai trò của phân hữu cơ trong sản xuất rau sạch

Xây dựng tiêu chuẩn ngành về phương pháp phân tích đất và phân bón Lập bộ sưu tập tiêu bản đất quốc gia, (Tôn Thất Chiểu, 2000) [9] Như vậy, qua quá trình nghiên cứu về tài nguyên đất và hiện trạng sử dụng đất trên ta có thể nói rằng ngành Khoa Học Đất Việt Nam không ngừng phát triển và đạt được nhiều thành tựu to lớn Đóng vai trò hết sức quan trọng cho quá trình phát triển đất nước nói chung và ngành nông, lâm nghiệp nói

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp……… 19

riêng Cùng với hiện trạng sử dụng đất trên ta thấy Việt Nam là một trong những nước thiếu đất sản xuất nông nghiệp Với quỹ đất hiện có thì việc có phát triển kinh tế, văn hóa, xã hội của đất nước phải luôn gắn liền với chiến lược sử dụng bền vững nguồn tài nguyên đất đai có hạn này

2.2 Tổng quan về đánh giá chất lượng nước mặt

2.2.1 Sự hình thành chất lượng và thành phần tính chất nguồn nước

Các yếu tố và các quá trình hình thành thành phần hóa học của nước thiên nhiên bao gồm hai nhóm: Các yếu tố tác động trực tiếp và các yếu tố tác động đến các quá trình hình thành chất lượng nước diễn ra trong dòng chảy

* Các yếu tố tác động trực tiếp

Khoáng vật, thổ nhưỡng, sinh vật và con người Các yếu tố này tác động làm cho nồng độ các chất trong nước tăng lên và giảm đi

Quá trình khoáng hóa diễn ra rất phức tạp, phụ thuộc vào đặc điểm của

thành phần khoáng vật: nham thạch hiếu nước, kỵ nước và ngậm nước Các loại muối: NaCl, CaCO3, CaSO42-

Khoáng vật phong hóa: alluminoSilicat (nhôm silic) chiếm phần lớn

trong lớp vỏ phong hóa và chuyển vào nước Khoáng vật sét là thành phần chính của nham thạch

Đặc điểm thổ nhưỡng (đất trồng): Đặc điểm thổ nhưỡng khác với thành

phần khoáng vật ở chỗ ngoài các thành phần vô cơ (90 – 90%) trong đất trồng còn có các thành phần hữu cơ và hữu cơ khoáng vật Thành phần hữu cơ có nguồn gốc từ sản phẩm phân hủy xác động vật, thực vật và sản phẩm của các quá trình sinh hóa trong đất

Sự xâm nhập vào môi trường nước phụ thuộc vào các yếu tố khí tượng thủy văn, địa hình, lượng mưa và cường độ mưa

Sinh vật và con người: Các sinh vật có vai trò rất đa dạng và rộng rãi

Thực hiện các chu trình sinh địa hóa điều chỉnh cân bằng sinh thái, tạo năng

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp……… 20

suất sinh học sơ cấp (tảo, phù du ) và các chất hữu cơ ban đầu (vi khuẩn cố định đạm)

Các hoạt động sản xuất của con người có thể gây ô nhiễm nguồn nước

* Các yếu tố tác động đến các quá trình hình thành chất lượng nước diễn ra trong dòng chảy

Các yếu tố tác động đến quá trình hình thành chất lượng nước bao gồm: khí hậu, địa hình, chế độ thủy văn, sự phát triển của hệ thực vật thủy sinh

Khí hậu: Ảnh hưởng trực tiếp đến lưu lượng và nồng độ các chất, nhiệt

độ ảnh hưởng đến các phản ứng hóa học, sinh học

Địa hình: Ảnh hưởng gián tiếp đến các quá trình khoáng hóa, xói mòn

và rửa trôi bề mặt

Chế độ thủy văn: Thành phần của nước, nồng độ các chất hóa học trong

nước phụ thuộc vào dòng chảy Chiều dài dòng chảy, diện tích lưu vực

2.2.2 Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng nước

Để đánh giá chất lượng nguồn nước mặt, người ta thường dựa vào một

số chỉ tiêu sau:

a) Tính chất vật lý

Nhiệt độ: Nhiệt độ của nước ổn định và phụ thuộc vào điều kiện môi trường Nó ảnh hưởng đến quá trình xử lý và các nhu cầu tiêu thụ

Màu sắc: Màu của nước do các chất lơ lửng trong nước tạo nên, các chất

lơ lửng này có thể là thực vật hoặc các chất hữu cơ dưới dạng keo Màu không gây độc hại đến sức khỏe

Độ đục: Độ đục để đánh giá sự có mặt của các chất lơ lửng trong nước, ảnh hưởng đến độ truyền ánh sáng Độ đục không gây ảnh hưởng đến sức khỏe nhưng ảnh hưởng đến quá trình lọc và khử trùng nước

Mùi vị: Các chất khí, khoáng và một số chất hòa tan trong nước làm cho nước có mùi Các mùi vị thường gặp: mùi đất, mùi tanh, mùi thối, mùi hóa học

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp……… 21

đặc trưng như Clo, amoniac,…

Cặn: Gồm có cặn lơ lửng và cặn hòa tan (vô cơ và hữu cơ), cặn không gây độc hại đến sức khỏe nhưng ảnh hưởng đến quá trình xử lý nước

Tính phóng xạ: Nước ngầm thường nhiễm các chất phóng xạ tự nhiên, thường nước này vô hại đôi khi có thể dùng để chữa bệnh Nhưng nếu chỉ tiêu này bị nhiễm bởi các chất phóng xạ từ nước thải, không khí, từ các chất độc hại vượt quá ngưỡng giới hạn cho phép thì rất nguy hiểm

b) Tính chất hóa học

Độ pH: Phản ánh tính axit hay tính kiềm của nước pH ảnh hưởng đến các hoạt động sinh học trong nước, tính ăn mòn, tính hòa tan

Độ axit: Trong nước thiên nhiên độ axit là do sự có mặt của CO2, CO2

này hấp thụ từ khí quyển hoặc từ quá trình oxy hoá các chất hữu cơ có trong nước thải công nghiệp (chiếm đa số) và nước phèn Độ axit không gây độc hại đến sức khỏe con người nhưng ảnh hưởng đến quá trình xử lý nước cấp và nước thải

Độ kiềm: Do 3 ion chính HCO3-, OH-, CO32- làm cho nước có độ kiềm Nước có độ kiềm cao làm cho người sử dụng cảm thấy khó chịu trong người

Độ kiềm ảnh hưởng tới quá trình keo tụ, khử sắt, làm mềm nước, kiểm tra độ

ăn mòn, khả năng đệm của nước thải, của bùn

Độ cứng: Độ cứng của nước biểu thị hàm lượng các ion Ca2+ và Mg2+

Độ cứng không gây độc hại đến sức khỏe con người, nhưng dùng nước có độ cứng cao sẽ tiêu hao nhiều xà bông khi giặt đồ, tăng độ ăn mòn đối với các thiết bị trao đổi nhiệt, nồi hơi tạo nên cặn bám, khe nứt gây nổ nồi hơi

Clorua (Cl-): Clorua trong nước biểu thị độ mặn Clorua không gây độc hại đến sức khỏe con người nhưng dùng lâu sẽ gây nên bệnh thận

Sunfat (SO42-): Sunfat tiêu biểu cho nguồn nước bị nhiễm phèn hoặc

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp……… 22

nước có nguồn gốc khoáng chất hoặc hữu cơ Sunfat gây độc hại đến sức khỏe con người vì sunfat có tính nhuận tràng Nước có sunfat cao sẽ có vị chát, uống vào sẽ gây bệnh tiêu chảy

Sắt (Fe2+, Fe3+): Sắt tồn tại trong nước dạng sắt 3 (dạng keo hữu cơ, huyền phù), dạng sắt 2 (hòa tan) Sắt cao tuy không gây độc hại đến sức khỏe con người nhưng nước sẽ có mùi tanh khó chịu và nổi váng bề mặt, làm vàng quần áo khi giặt, hư hỏng các sản phẩm ngành dệt, giấy, phim ảnh, đồ hộp, đóng cặn trong đường ống và các thiết bị khác làm tắc nghẽn các ống dẫn nước

Mangan (Mn2+): Mangan có trong nước với hàm lượng thấp hơn sắt nhưng cũng gây nhiều trở ngại giống như sắt

Ôxy hòa tan (DO): Ôxy hòa tan trong nước phụ thuộc vào các yếu tố: Nhiệt độ, áp suất và các đặc tính của nguồn nước (thành phần hóa học, vi sinh, thủy sinh) Xác định lượng ôxy hòa tan là phương tiện để kiểm soát ô nhiễm và kiểm tra hiệu quả xử lý

Nhu cầu ôxy hóa học (COD): Là lượng ôxy cần thiết để ôxy hóa hết các hợp chất hữu cơ có trong nước Nước nhiễm bẩn sẽ có độ ôxy hóa cao phải tốn nhiều hóa chất cho công tác khử trùng

Nhu cầu ôxy sinh hóa (BOD): Là lượng ôxy cần thiết để vi khuẩn sử dụng phân hủy chất hữu cơ dưới điều kiện hiếu khí Chỉ tiêu này để đánh giá khả năng tự làm sạch của nguồn nước BOD càng cao chứng tỏ mức ô nhiễm càng nặng

Florua (F-): Trong thiên nhiên, các hợp chất của Florua khá bền vững, ít

bị phân hủy bởi quá trình làm sạch Nếu thường xuyên dùng nước có Florua lớn hơn 1,3mg/l hoặc nhỏ hơn 0,7mg/l đều dễ mắc bệnh hư hại men răng

Dihydro sunfua (H2S): Khí này là sản phẩm của quá trình phân hủy các

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp……… 23

chất hữu cơ, rác thải Khí này làm nước có mùi trứng thối khó chịu, với nồng

độ cao, nó có tính ăn mòn vật liệu

Phốt phát (PO42-): Gồm phốt phát vô cơ và phốt phát hữu cơ Trong môi trường tự nhiên, phốt phát hữu cơ hầu hết là những chất mang độc tính mạnh dưới dạng thuốc diệt côn trùng, các vũ khí hóa học Phốt phát làm hóa chất bón cây, chất kích thích tăng trưởng, chất tạo bọt trong bột giặt, chất làm mềm nước, kích thích tăng trưởng nhiều loại vi sinh vật, phiêu sinh vật, tảo,… phốt phát gây nhiều tác động trong việc bảo vệ môi trường

Nitơ (N) và các hợp chất chứa Nitơ (NH4+, NO3_): Sự phân hủy của rác thải, các chất hữu cơ có trong nước thải sinh hoạt, nước thải công nghiệp tạo thành các sản phẩm amoniac, nitrit, nitrat Sự hiện diện của các hợp chất này là chất chỉ thị để nhận biết trạng thái nhiễm bẩn của nguồn nước

Kim loại nặng và các thành phần độc hại khác: Bao gồm các chất mà chỉ tồn tại trong nước với một hàm lượng rất nhỏ cũng đủ gây độc hại đến tính mạng con người, thậm chí gây tử vong, đó là chất: Asen (As), Berili (Be), Cadimi (Cd), Crôm (Cr), Thủy ngân (Hg), Niken (Ni), Chì (Pb), Antimoan (Sb), Selen (Se), Vanadi (V) Một vài gam thủy ngân hoặc cadimi có thể gây chết người, với hàm lượng nhỏ hơn chúng tích lũy trong các bộ phận của cơ thể cho tới lúc đủ hàm lượng gây ngộ độc Chì tích lũy trong xương, cadimi tích lũy trong thận và gan, thủy ngân tích lũy trong các tế bào não

Chất béo và dầu mỡ: Chất béo và dầu mỡ dễ phân tán và khuyếch tán rộng Chất béo đưa vào nguồn nước từ các nguồn nước thải, các lò sát sinh, công nghiệp sản xuất dầu ăn,… Chất béo ngăn sự hòa tan ôxy vào nước, giết các vi sinh vật cần thiết cho việc tự làm sạch nguồn nước

Thuốc diệt cỏ và trừ sâu: Thuốc diệt cỏ và trừ sâu ngoài việc gây ô nhiễm vùng canh tác còn có khả năng lan rộng theo dòng chảy, gây ra các tổn

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp……… 24

thương trên hệ thần kinh nếu tiếp xúc lâu ngày, chúng có thể tích tụ trong cơ thể gây ra những biến đổi gen hoặc các bệnh nguy hiểm

Tổng số vi trùng: Chỉ tiêu này để đánh giá mật độ vi trùng trong nước, các vi khuẩn này hoặc sống trong nước, hoặc từ đất rửa trôi vào nước hoặc từ các chất bài tiết Chỉ tiêu này không đánh giá về mặt độc hại đối với sức khỏe

mà chỉ đánh giá chất lượng nguồn nước

Coliform: Coliform sống ký sinh trong đường tiêu hóa của người và động vật, chỉ tiêu này dùng để xem xét sự nhiễm bẩn của nước bởi các chất thải

E Coli: Chỉ tiêu này đánh giá sự nhiễm phân của nguồn nước nhiều hay ít (nhiễm phân người hoặc động vật), gây ảnh hưởng đến sức khỏe con người, đôi khi thành dịch bệnh lan truyền

2.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng nước mặt

Ngày nay, nhu cầu phát triển kinh tế nhanh với mục tiêu lợi nhuận cao, con người đã tạm quên đi các tác động ảnh hưởng đến môi trường sống của mình Sự gia tăng dân số quá nhanh là nguyên nhân chính gây áp lực lên nguồn nước Vì nhu cầu nước cho phát triển nông nghiệp để gia tăng lương thực thực phẩm, phát triển công nghiệp để gia tăng hàng hóa và gia tăng thêm nhiều hình thức dịch vụ Theo đó nhu cầu nước ngày càng tăng cao, con người vừa khai thác quá mức vừa trực tiếp hoặc gián tiếp đem đến nguy cơ ô nhiễm cho nguồn tài nguyên không thay đổi này dẫn đến suy giảm nghiêm trọng cả về chất và lượng Hầu hết nước thải đô thị đều chưa được xử lý trước khi xả thải ra môi trường Theo thống kê sơ bộ cả nước có khoảng 70 khu công nghiệp thì chỉ khoảng 4,26% lượng nước thải công nghiệp được xử lý đảm bảo tiêu chuẩn môi trường Có khoảng hơn 4.000 cơ sở gây ô nhiễm, trong đó có 439 cơ sở gây ô nhiễm nghiêm trọng, cần phải di dời, đóng cửa

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp……… 25

hoặc phải chấp nhận áp dụng các công nghiệp sạch và tiến hành xử lý nước thải (Bộ Tài nguyên và Môi trường, 2003) [5] Nước thải công nghiệp, nước thải sinh hoạt, nước rỉ từ các bãi chôn lấp rác thải ngấm xuống đất và xâm nhập gây ô nhiễm các tầng chứa nước dưới đất Đây là nguyên nhân chính gây ra ô nhiễm kim loại nặng asen, nitrơ, trong nước ngầm Bên cạnh đó trong sản xuất nông nghiệp sử dụng các loại phân hóa học cũng như việc sử dụng thuốc trừ sâu, thuốc diệt cỏ không đúng quy cách cũng góp phần làm nhiễm bẩn, suy thoái chất lượng đất, nước Hàng năm, lượng hóa chất bảo vệ thực vật được sử dụng trong nông nghiệp khoảng 0,5 – 3,5 kg/ha/vụ, dư thừa lượng hóa chất bảo vệ thực vật và phân khoáng trong hoạt động sản xuất nông nghiệp cũng gây ra phú dưỡng hoặc nhiễm độc nước (Bộ Tài nguyên và Môi trường, 2005) [6] Lượng phân bón bị phân hủy, rửa trôi (phân đạm ure, lân, phân tổng hợp NPK) hoặc tạo thành dạng không tan, nhất thời cây trồng không thể hấp thụ được như đối với phân lân Phân ure khi bón cho lúa nước

có thể mất mát tới 30 – 40% do bị rửa trôi, thấm vào đất hay bị phân hủy ngoài môi trường Lượng nitơ trong phân đạm ure chiếm 46%, mỗi ha lúa nước sử dụng khoảng 12 kg, với lượng phân đạm sử dụng hàng năm ở nước ta khoảng 2 triệu tấn thì lượng nitơ thải vào môi trường là khá lớn (Lê Văn Cát, 2007) [8] Bên cạnh đó cũng phải kể đến việc ô nhiễm NO3- trong nước ngầm

do sử dụng phân bón (Bộ Tài nguyên và Môi trường, 2003) [5]

Ngoài ra, chất thải của các làng nghề trên cả nước xả trực tiếp vào môi trường không qua xử lý gây nên tình trạng ô nhiễm trầm trọng nguồn nước tại nhiều điểm, đặc biệt là các làng nghề làm giấy, giết mổ gia súc, dệt nhuộm, đúc, (Bộ Tài nguyên và Môi trường, 2003) [5]

Còn phải kể đến những nguyên nhân tự nhiên như: bão, lũ, động đất, sóng thần, những nguyên nhân khác như sự cố tràn dầu, các chất thải từ hoạt

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp……… 26

động vui chơi, giải trí, du lịch, dịch vụ, từ chất độc hóa học trong chiến tranh

để lại cũng đã gây suy thoái chất lượng nước

2.2.3 Hiện trạng chất lượng nước mặt ở Việt Nam

Nếu xét chung cho cả nước, thì tài nguyên nước mặt ở nước ta tương đối phong phú, chiếm khoảng 2% tổng lượng dòng chảy của các sông trên thế giới, trong khi đó diện tích đất liền của nước ta chỉ chiếm khoảng 1,35% của thế giới Tuy nhiên, một đặc điểm quan trọng của tài nguyên nước mặt là những biến đổi mạnh mẽ theo thời gian (dao động giữa các năm và phân phối không đều trong năm) và còn phân bố rất không đều giữa các hệ thống sông

cơ bản là hàm lượng BOD5 và amôni (NH4+) dao động khá nhiều và vượt mức tiêu chuẩn chất lượng nước loại A một vài lần Tình trạng ô nhiễm còn trở nên trầm trọng hơn vào mùa khô khi mà các dòng chảy sông ngòi hạ thấp (Bộ Tài nguyên và Môi trường, 2003) [5]

Hàm lượng chất rắn lơ lửng tổng số đo được tại các sông hồ và hệ thống kênh rạch chính đều vượt ngưỡng tiêu chuẩn cho phép loại A từ 1,5 – 2,5 lần (Singh, 1985) [30] Một số điểm cũng đã có dấu hiệu bị ô nhiễm kim loại nặng, coliform, hóa chất bảo vệ thực vật, Tuy nhiên vấn đề này mới chỉ

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp……… 27

mang tính chất cục bộ (Bộ Tài nguyên và Môi trường, 2003) [5]

Ô nhiễm nước mặt khu đô thị: Trong khu vực nội thành của các thành phố lớn như Hà Nội, Hồ Chí Minh, Hải Phòng, Huế, hệ thống các ao hồ, kênh rạch và các sông nhỏ là nơi tiếp nhận và vận chuyển nước thải của các khu công nghiệp, khu dân cư Hiện nay hệ thống này đều ở tình trạng ô nhiễm nghiêm trọng vượt quá mức tiêu chuẩn cho phép 5 – 10 lần (đối với tiêu chuẩn nguồn nước mặt loại B theo TCVN 5942 – 1995) Các hồ trong nội thành phần lớn ở trạng thái phú dưỡng Nhiều hồ bị phú dưỡng hóa đột biến

và tái nhiễm bẩn hữu cơ (Bộ Tài nguyên và Môi trường, 2003) [5]

2.3 Ảnh hưởng của sản xuất nông nghiệp đến chất lượng đất, nước

Việc sử dụng phân bón hóa học và hóa chất bảo vệ thực vật (HCBVTV) là chìa khóa của sự thành công trong cách mạng xanh, trong nền nông nghiệp công nghiệp hóa (nông nghiệp đầu tư cao) để đảm bảo nhu cầu

về lương thực, thực phẩm Tuy nhiên, trong những năm gần đây, nhiều người

đã lo ngại về ảnh hưởng của phân bón hóa học và HCBVTV đến môi trường

và sức khỏe của con người Điều lo ngại này không chỉ ở những nước phát triển mà ngày càng trở thành vấn đề quan trọng ở những nước đang phát triển Trong nông nghiệp, khi áp dụng những công nghệ hiện đại và “công nghệ cả gói” (giống mới, phân bón hóa học, HCBVTV, máy móc công nghệ tưới tiêu ) thì rất nhiều vấn đề môi trường nảy sinh

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp……… 28

Bảng 2.1 Những vấn đề ô nhiễm có tính nguyên tắc trong nông nghiệp Chất gây độc hoặc chất

Gây độc hại nguồn nước

ngầm, gây độc cho động vật hoang dại và vượt ngưỡng chuẩn với nước uống

trẻ em và có thể gây ra ung thư Nitơrat, Phốt phát Sinh trưởng của tảo và phú dưỡng gây ra mùi

hôi thối, tắc nghẽn nước mặt, cá chết, phá hủy bãi san hô, phát triển kém do các độc tố của tảo Phế thải hữu cơ có nguồn

Khử oxy của nước và cá chết, mùi khó chịu

Gây độc hại thức ăn cho người và động vật

Thuốc trừ sâu Tồn dư thuốc trừ sâu trong thức ăn

Nitơrat Gia tăng nitơrat trong thức ăn, bệnh Methaemoglobinaemia

ở động vật

Gây độc hại cho môi trường tự nhiên và nông trại

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp……… 29

Amoniac sinh ra tử phân

Độc hại cho sức khỏe người và động vật

Gây hại cho khí quyển

Amoniac sinh ra tử phân

Gây độc hại cho những người làm nông nghiệp

(Nguồn: Lê Văn Khoa, 2008)

2.3.1 Ảnh hưởng của phân bón hoá học

Thực tiễn ở Việt Nam và nhiều nước trên thế giới cho thấy, phân bón đóng góp vào việc tăng tổng sản lượng lớn hơn nhiều so với tăng diện tích và tăng vụ (bảng 2.2 )

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp……… 30

Bảng 2.2 Đóng góp của các nhân tố đối với tăng sản lượng trồng trọt

Đóng góp của nhân tố (%)

phân bón Tăng diện tích Tăng vụ

Bảng 2.3 Lượng phân bón vô cơ sử dụng ở Việt Nam qua các năm

Số liệu từ bảng trên cho thấy, từ năm 1985 đến 2007 lượng phân bón

vô cơ được sử dụng tăng gấp 6 lần, tăng nhiều nhất là phân đạm, chủ yếu sử dụng cho lúa, các cây công nghiệp lâu năm và ngô

Nhìn chung, lượng phân bón hóa học ở nước ta sử dụng còn ở mức trung bình cho 1 ha gieo trồng, bình quân 80 – 90 kg/ ha (cho lúa là 150 –

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp……… 31

180 kg/ha), so với Hà Lan 758 kg/ha, Nhật 430 kg/ ha, Hàn Quốc – 467 kg/

ha, Trung Quốc – 390 kg/ha [4] (Cẩm nang sử dụng đất nông nghiệp, tập 3,

Tài nguyên đất Việt Nam thực trạng và tiềm năng sử dụng)

Tuy nhiên, lại gây sức ép đến môi trường đất với 3 lý do:

- Sử dụng không đúng kỹ thuật nên hiệu lực phân bón thấp

- Bón phân không cân đối, nặng về sử dụng phân đạm

- Chất lượng phân bón không đảm bảo, các loại phân bón N – P – K, hữu cơ vi sinh, hữu cơ khoáng do các cơ sở nhỏ lẻ sản xuất trôi nổi trên thị trường không đảm bảo chất lượng đăng ký, nhãn mác bao bì nhái, đóng gói không đúng khối lượng đang là những áp lực chính cho nông dân và môi trường đất

Dưới đây là tổng hợp lượng phân bón hàng năm cây trồng chưa sử dụng được theo số liệu của Cục Trồng trọt, Bộ NN& PTNT, 2008

Bảng 2.4 Lượng phân bón hàng năm cây trồng chưa sử dụng được