Đánh giá khả năng xâm nhập mặn và khả năng rửa mặn của đất đến sự sinh trưởng và phát triển của cây lúa

Tóm lại, đất bị nhiễm mặn hầu hết là vì các loại muối sodium, nhưng nó có thể bị gây ra bởi sự lạm dụng các loại phân bón hòa tan trong nước như nitrates.Hơn nữa, nếu tưới nước quá nhiều

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ VIỆN NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG



NGUYỄN THỊ PHƯƠNG LÝ

ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG XÂM NHẬP MẶN VÀ

KHẢ NĂNG RỬA MẶN CỦA ĐẤT ĐẾN SỰ

SINH TRƯỞNG VÀ PHÁT TRIỂN

CỦA CÂY LÖA

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Tháng 05/2014

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ VIỆN NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG



ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG XÂM NHẬP MẶN VÀ

KHẢ NĂNG RỬA MẶN CỦA ĐẤTĐẾN SỰ

SINH TRƯỞNG VÀ PHÁT TRIỂN

CỦA CÂY LÖA

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Chuyên ngành: Phát Triển Nông Thôn – Khóa 37

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân.Các số liệu, kết quả nghiên cứu trình bày trong luận văn hoàn toàn trung thực

Cần Thơ, ngày… tháng… năm 2014

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Thị Phương Lý

XÁC NHẬN VÀ NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

Xác nhận của cán bộ hướng dẫn Thạc sĩ Trần Hữu Phúc về đề tài: “Đánh giá khả năng xâm nhập mặn và khả năng rửa mặn của đất đến sự sinh trưởng và phát triển của cây lúa” do sinh viên Nguyễn Thị Phương Lý (MSSV: 4114941) lớp Phát triển nông thôn A1, khóa 37 thực hiện

Ý kiến của cán bộ hướng dẫn:

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

Cần Thơ, ngày.…tháng….năm 2014

Cán bộ hướng dẫn

ThS Trần Hữu Phúc

XÁC NHẬN VÀ NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN

Xác nhận của cán bộ phản biện về đề tài luận văn: “Đánh giá khả năng xâm nhập mặn

và khả năng rửa mặn của đất đến sự sinh trưởng và phát triển của cây lúa” do sinh viên Nguyễn Thị Phương Lý (MSSV: 4114941) lớp Phát triển nông thôn A1, khóa 37 thực hiện

Ý kiến của cán bộ phản biện:

………

………

………

………

………

………

………

………

………

Cần Thơ, ngày…….tháng……năm 2014 Cán bộ phản biện ………

XÁC NHẬN VÀ NHẬN XÉT CỦA HỘI ĐỒNG

Hội đồng chấm luận văn tốt nghiệp đại học thông qua đề tài: “Đánh giá khả năng xâm nhập mặn và khả năng rửa mặn của đất đến sự sinh trưởng và phát triển của cây lúa”

do sinh viên Nguyễn Thị Phương Lý (MSSV: 4114941) lớp Phát triển nông thôn A1, khóa 37 thực hiện và bảo vệ trước hội đồng Viện nghiên cứu phát triển ĐBSCL

Luận văn tốt nghiệp được hội đồng đánh giá mức:………

Ý kiến của hội đồng: .………

……….……

……….………

……….…………

……….………

……….………

……….………

……….………

……….………

……….………

……….………

……….………

……….………

………

Cần Thơ, ngày.…tháng….năm 2014 Chủ tịch hội đồng ………

TIỂU SỬ CÁ NHÂN

LÝ LỊCH SƠ LƢỢC

Sinh ngày: 18/02/1993

Quê quán: xã Kiến Thành, huyện Chợ Mới, tỉnh An Giang

LỜI CẢM ƠN Kính dâng

Cha mẹ người sinh thành, nuôi dưỡng con nên người suốt đời tận tụy chăm lo

vì tương lai của con

Chân thành biết ơn

Quý thầy cô Viện nghiên cứu phát triển Đồng bằng sông Cửu Long đã tạo mọi điều kiện giúp tôi hoàn thành luận văn

Tập thể các bạn sinh viên lớp Phát triển nông Thôn A1, khóa 37 đã gắn bó và

hỗ trợ tôi trong thời gian học tại trường

TÓM LƢỢC

Đề tài “Đánh giá khả năng xâm nhập mặn và khả năng rửa mặn của đất đến sự sinh trưởng và phát triển của cây lúa” được thực hiện trong vòng 5 tháng tại nhà lưới Viện Phát triển đồng bằng Sông Cửu Long Gồm hai thí nghiệm là: Đánh giá khả năng xâm nhập mặn và đánh giá khả năng rửa mặn

Thí nghiệm đánh giá khả năng xâm nhập mặn được thực hiện theo khối hoàn toàn ngẫu nhiên với 3 lần lặp lại trên 3 giống lúa: Pokkali, IR28, MTL480 Mạ 15 ngày tuổi sau khi cấy được 10 ngày, cho ngập mặn trong dung dịch muối 8‰ ba tuần.Sau

ba tuần rút hết nước mặn, cho nước ngọt vào Các chỉ tiêu được theo dõi là: EC, pH,

độ mặn của nước trích từ đất; số chồi, số lá, chiều cao của lúa Thí nghiệm cho kết quả

là quá trình xâm nhập mặn diễn ra nhanh và làm đất mất khả năng nuôi dưỡng cây trồng, quá trình rửa diễn ra chậm hơn rất nhiều so với quá trình xâm nhập mặn

Thí nghiệm đánh giá khả năng rửa mặn được thực hiện theo khối hoàn toàn ngẫu nhiên với 60 lần lặp lại cũng trên ba giống lúa: Pokkali, IR28 và MTL480 60 mẫu đất lấy tại vùng nhiễm mặn ở Cà Mau được kiểm tra tất cả chỉ tiêu ban đầu: EC, pH, độ mặn, K+ và Fe2+ Sau đó chọn ra 20 mẫu, một nữa dùng cho thí nghiệm rửa mặn 4 tuần, một nữa dùng cho thí nghiệm rửa mặn 7 tuần Phương pháp rửa mặn là dùng nước sinh hoạt có độ mặn 0‰ để rửa Kết quả thí nghiệm cho thấy rửa mặn bằng nước mang lại hiệu quả tích cực, làm giảm một lượng lớn độ mặn từ đất.Thí nghiệm rửa mặn 7 tuần giảm mặn nhiều hơn thí nghiệm rửa mặn 4 tuần.Tuy nhiên mức độ giảm mặn giữa nghiệm thức rửa 4 tuần và 7 tuần không khác biệt lớn.Vì vậy, rửa mặn 4 tuần đạt hiệu quả kinh tế và tiết kiệm thời gian hơn

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

XÁC NHẬN VÀ NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN ii

XÁC NHẬN VÀ NHẬN XÉT CỦA CÁC BỘ PHẢN BIỆN iii

XÁC NHẬN VÀ NHẬN XÉT CỦA HỘI ĐỒNG iiiv

TIỂU SỬ CÁ NHÂN v

LỜI CẢM ƠN vi

TÓM LƯỢC vii

MỤC LỤC viii

DANH MỤC BẢNG xi

DANH MỤC HÌNH xii

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT xiii

CHƯƠNG 1 1

1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1

1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 2

1.2.1 Mục tiêu chung 2

1.2.2 Mục tiêu cụ thể 2

CHƯƠNG 2 3

2.1 CÁC KHÁI NIỆM LIÊN QUAN 3

2.2 TÌNH HÌNH XÂM NHẬP MẶN Ở ĐBSCL 3

2.3 ẢNH HƯỞNG CỦA DÕNG TRIỀU ĐẾN VIỆC XÂM NHẬP MẶN VÀO ĐẤT LIỀN Ở ĐBSCL 5

2.4 NGUỒN GỐC ĐỘ MẶN TRONG ĐẤT 6

2.5 PHÂN LOẠI VÀ TÍNH CHẤT CỦA CÁC NHÓM ĐẤT MẶN 7

2.5.1 Đất mặn (saline soil) 8

2.5.2 Đất sodic (sodic soils) 8

2.5.3 Đất mặn sodic (saline – sodic soil) 8

2.6 ẢNH HƯỞNG CỦA MẶN ĐẾN CÂY 10

2.6.1 Ảnh hưởng của mặn đến hoạt động sinh lý của cây lúa 10

2.6.2 Mặn ảnh hưởng đến sự hút nước của rễ 11

2.6.3 Ảnh hưởng của mặn đến tính chất của đất 11

2.6.4 Ảnh hưởng của mặn đến sinh trưởng của cây lúa 13

2.6.5 Biểu hiện của cây lúa khi bị ảnh hưởng mặn 14

2.7 TÍNH CHỐNG CHỊU MẶN CỦA CÂY LÖA 15

2.8 BIỆN PHÁP RỬA MẶN BẰNG NƯỚC NGỌT 18

CHƯƠNG 3 20

3.1 THỜI GIAN VÀ ĐỊA ĐIỂM NGHIÊN CỨU 20

3.2 PHƯƠNG TIỆN 20

3.3 PHƯƠNG PHÁP 20

3.3.1 Phương pháp thu mẫu 20

3.3.2 Phương pháp phân tích các chỉ tiêu trong nước 21

3.3.3 Phương pháp bố trí thí nghiệm 21

3.3.4 Phương pháp xử lý số liệu 22

4.1 ĐÁNH GIÁ CÁC CHỈ TIÊU BAN ĐẦU CỦA ĐẤT THÍ NGHIỆM 23

4.1.1 Kali 23

4.1.2 Độ dẫn điện (EC) và độ mặn 24

4.1.3 Độ chua của đất (pH) 25

4.1.4 Sắt (Fe) 25

4.2 THÍ NGHIỆM RỬA MẶN 26

4.2.1 Đánh giá nước rửa mặn (nước tầng mặt) 26

4.2.1.1 Lượng nước bốc thoát đi 26

4.2.1.2 Độ dẫn điện (EC) của nước rửa mặn tầng mặt 27

4.2.1.3 pH nước rửa mặn tầng mặt 27

4.2.1.4 Độ mặn nước rửa mặn tầng mặt 28

4.2.2 Đánh giá sự khác biệt của hai tầng đất qua quá trình rửa mặn 29

4.2.2.1 EC của nước trích trong đất qua các lần rửa mặn 29

4.2.2.2 pH của nước trích trong đất qua các lần rửa mặn 30

4.2.2.3 Độ mặn của nước trích trong đất qua các lần rửa mặn 31

4.2.3 Đánh giá sự khác biệt giữa hai nghiệm thức qua quá trình rửa mặn 32

4.2.3.1 EC của nước trích trong đất 32

4.2.3.2 pH của nước trích trong đất 33

4.2.3.3 Độ mặn của nước trích trong đất 34

4.2.4 Sự phát triển của cây lúa trên đất mặn 35

4.2.4.1 Số chồi 35

4.2.4.2 Số lá 37

4.2.4.3 Chiều cao 39

4.3 THÍ NGHIỆM XÂM NHẬP MẶN 41

4.3.1 Nhân tố cây trồng 41

4.3.1.1 Số chồi 41

4.3.1.2 Số lá 43

4.3.1.3 Chiều cao 45

4.3.2 Nhân tố nước 47

4.4 THẢO LUẬN CHUNG 48

4.4.1 Thí nghiệm rửa mặn 48

4.4.2 Thí nghiệm xâm nhập mặn 49

CHƯƠNG 5 51

5.1 KẾT LUẬN 51

5.2 KIẾN NGHỊ 51

TÀI LIỆU THAM KHẢO 52 PHỤ CHƯƠNG

DANH MỤC BẢNG

2.1 Phân loại đất mặn dựa vào các chỉ tiêu pH, EC, SAR, ESP 7

2.2 Phân loại đất mặn dựa vào sinh trưởng và phát triển cây trồng 9

2.3 Phân loại độ mặn theo tổng số muối hòa tan (g/l) 9

3.1 Phương pháp phân tích các chỉ tiêu nước trong đất 21

4.1 Phân tích ANOVA số chồi của ba giống lúa qua những lần rửa mặn 36

4.2 Phân tích ANOVA số lá của ba giống lúa qua những lần rửa mặn 38

4.3 Phân tích ANOVA chiều cao của ba giống lúa qua những lần rửa mặn 39

4.4 Phân tích ANOVA số chồi của ba giống lúa qua những lần NXM và rửa

DANH MỤC HÌNH

2.1 Cơ chế chịu mặn chiếm ưu thế hoạt động của cây 17 4.1 Biểu đồ kali giữa hai tầng đất ở vùng nghiên cứu 23 4.2 Biểu đồ EC và độ mặn giữa hai tầng đất ở vùng nghiên cứu 24 4.3 Biểu đồ pH giữa hai tầng đất ở vùng đất nghiên cứu 25 4.4 Trung bình lượng mước bốc thoát đi qua các lần rửa mặn 26 4.5 Trung bình độ dẫn điện (EC) của nước tầng mặt qua các lần rửa

mặn

27

4.6 Trung bình pH của nước tầng mặt qua các lần rửa mặn 28 4.7 Trung bình độ mặn của nước tầng mặt qua các lần rửa mặn 29 4.8 Giá trị trung bình EC của nước trích qua các lần rửa mặn 30 4.9 Giá trị trung bình pH của nước trích qua các lần rửa mặn 31 4.10 Giá trị trung bình độ mặn ở 2 tầng của nước trích qua các lần rửa

4.17 Số chồi của các giống qua từng thời kì nhiễm mặn và rửa mặn 42 4.18 Số lá của ba giống qua từng thời kì nhiễm mặn và rửa mặn 44 4.19 Chiều cao của các giống qua từng thời kì nhiễm mặn và rửa mặn 46

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

CEC: Cation Exchange Capacity

ĐBSCL: Đồng bằng Sông Cửu Long

ESP: Exchangeable Sodium Percentage

SAR: Sodium Adsorption Ratio

XNM: xâm nhập mặn

GTNN: Giá trị nhỏ nhất

GTLN: Giá trị lớn nhất

CHƯƠNG 1

MỞ ĐẦU 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ

Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) là vùng sản xuất lúa chủ đạo của cả nước Theo Tổng cục thống kê năm 2004, tổng diện tích đất tự nhiên của ĐBSCL chỉ chiếm khoảng 13% diện tích đất của cả nước nhưng diện tích cach tác lúa chiếm khoảng 50,8% cả nước Điều này nói lên tầm quan trọng của ĐBSCL trong việc đảm bảo an ninh lương thực Nhưng gần đây sự biến đổi khí hậu làm nóng lên toàn cầu và hệ quả

là mực nước biển dâng đã ảnh hưởng rất lớn đến việc canh tác sản xuất lúa của người dân cả nước nói chung và ĐBSCL nói riêng

Đồng bằng sông Cửu Long là một bán đảo điển hình của miền cực Nam tổ quốc.Chung quanh đều tiếp giáp với biển, do đó, nước biển có khả năng xâm nhập rất sâu vào đất liền một cách tự nhiên hoặc các hệ thống thủy nông Vòng cung mặn trên khu vực Đồng bằng sông Cửu Long, chúng ta có thể phân định từ phía Nam kinh Rạch Giá đi Hà Tiên, Bán đảo Cà Mau và vùng ven các tỉnh: Cần Thơ, Sóc Trăng, Vĩnh Long, Trà Vinh, Bến Tre và Tiền Giang Do khả năng xâm nhập của nước biển làm các nhóm đất ở Đồng bằng sông Cửu Long phần lớn bị nhiễm mặn (Trần Kim Tính, 2003) Theo Cao Văn Phụng và Nguyễn Văn Luật (1995), đất bị nhiễm mặn ở đồng bằng sông Cửu Long chiếm diện tích khá lớn so với diện tích toàn vùng, đứng thứ hai sau đất phù sa, với diện tích 809 ngàn ha (21,38% tổng diện tích) Các tỉnh có diện tích đất mặn lớn nhất là Cà Mau, Bạc Liêu và Sóc Trăng (Nguyễn Bảo Vệ và Nguyễn Thị Xuân Thu, 2005)

Theo báo cáo của Bộ Tài nguyên môi trường về biến đổi khí hậu và nước biển dâng năm 2012, vào cuối thế kỷ XXI, ở ven biển Việt Nam, mực nước biển dâng từ 57-73cm, khu vực Cà Mau và Kiên Giang có mực nước biển tăng cao hơn so với các khu vực khác Đây cũng là một trong những nguyên nhân làm cho đất ở Cà Mau trở thành một trong những tỉnh có diện tích đất mặn lớn nhất.Ở đây, hệ thống canh tác chủ yếu

là lúa tôm.Vào mùa mưa, nước mưa rửa mặn, ngọt hóa đất ruộng, đây là thời vụ trồng lúa.Các tháng còn lại đều bị nước mặn xâm nhập, người dân nuôi tôm (Nguyễn Bảo

Vệ và Nguyễn Thị Xuân Thu, 2005).Trong thời gian nuôi tôm, nước mặn ngấm vào đất làm cho đất trở nên mặn và khó canh tác lúa vào mùa mưa

Để tìm ra những biện pháp cải tạo đất mặn và dự đoán thiệt hại do mặn gây nên, chính

vì vậy đề tài “Đánh giá khả năng xâm nhập mặn và khả năng rửa mặn của đất đến sự sinh trưởng và phát triển của cây lúa” được đề xuất thực hiện Nhằm tìm ra những giải pháp để quản lý đất và nước một cách hợp lý để giúp người nông dân canh tác hiệu quả hơn

1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU

1.2.1 Mục tiêu chung

Đánh giá diễn biến của quá trình xâm nhập mặn, quá trình rửa mặn và ảnh hưởng của mặn đến sinh trưởng và phát triển của cây lúa

1.2.2 Mục tiêu cụ thể

- Tìm ra thời gian rửa mặn hiệu quả nhất

- Ảnh hưởng của mặn đến cây lúa

- Diễn biến của quá trình xâm nhập mặn

- Khả năng phục hồi của lúa sau xâm nhập mặn

CHƯƠNG 2 LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 2.1 CÁC KHÁI NIỆM LIÊN QUAN

Đất mặn: là đất có chứa một lượng muối hòa tan cao đủ gây ảnh hưởng xấu đến sự sinh trưởng và phát triển của cây trồng Các muối hòa tan chủ yếu là sodium chloride, sodium sulphate, calcium chloride, calcium sulphate, magnesium chloride, magnesium sulphate, postassium chloride,…(Võ Thị Gương, 2010)

Nước mặn: là thuật ngữ chung để chỉ nước chứa một hàm lượng đáng kể các muối hòa tan (chủ yếu là NaCl) Hàm lượng này thông thường được biểu diễn dưới dạng phần nghìn (ppt) hay phần triệu (ppm) hoặc phần trăm (%) hay g/l

Sự mặn hóa: là sự tích tụ của các muối hòa tan trong đất Ở nhiều vùng khô hạn các muối được tích tụ trong đất do sự mao dẫn muối từ nước ngầm nhiễm mặn (Võ Thị Gương, 2010)

Độ mặn của đất: là các thông số biểu thị trực tiếp hay gián tiếp nồng độ muối hòa tan trong đất Không chỉ đất mặn mới có lượng muối trong đất cao mà trong đất phèn do

sự tác động của các acid và khoáng sét, nồng độ muối trong đất có thểcao và gây độc cho cây Các chỉ tiêu đánh giá độ mặn thường được sử dụng là: EC (còn gọi là độ dẫn điện: Electric Conductivity); tổng số muối tan và hàm lượng Clo (Đỗ Thị Thanh Ren, 1999)

Tổng số muối hòa tan: là chỉ tiêu đánh giá độ mặn trực tiếp của đất thường là các muối Clo, Sulfate, Bicarbonate của các ion Na+, Ca2+, Mg2+ ,… (Đỗ Thị Thanh Ren, 1999)

Độ dẫn điện EC (Electrical Conductivity) được định nghĩa là khả năng dẫn điện của dung dịch đất, là một chỉ tiêu dùng để đo lường độ dẫn điện của các ion hòa tan trong dung dịch hay còn gọi là độ mặn của đất (Nguyễn Mỹ Hoa và ctv., 2012)

pH: pH đất là chỉ tiêu đánh giá quan trọng vì nó ảnh hưởng trực tiếp đến sự phát triển của cây trồng, đến đất, vận tốc các phản ứng hóa học đất, độ hữu dụng của dưỡng chất đất

Keo đất (soil colloid) là những cấu tử có kích thướt nhỏ hơn 2 µm, có mang điện tích,

có khả năng hấp phụ các cation và nước, có thể hiện diện ở trạng thái sol và gel, có vai trò rất quan trọng về đặc tính lý hóa và sinh học trong đất

2.2 TÌNH HÌNH XÂM NHẬP MẶN Ở ĐBSCL

Đồng bằng sông Cửu Long là một bộ phận của châu thổ sông Mê Kông có diện tích khoảng 40 ngàn km2, có vị trí nằm liền kề với vùng Đông Nam Bộ, phía Bắc giáp

Campuchia, phía Tây Nam là Vịnh Thái Lan, phía Đông Nam là Biển Đông Vùng ĐBSCL của Việt Nam được hình thành từ trầm tích phù sa và bồi dần qua những kỉ nguyên thay đổi mực nước biển

Đất nhiễm mặn chiếm từ một phần ba đến một phần hai tổng diện tích đất canh tác của ĐBSCL Xâm nhập mặn của vùng ĐBSCL được 4ong4à một trong những vấn đề đáng quan tâm, chiếm khoảng 19% tổng diện tích vùng đồng bằng và nằm dọc theo vùng ven biển Đất nhiễm mặn vĩnh viễn nằm ở rìa hẹp dọc theo bờ biển và tiến sâu vào nội địa là đất nhiễm mặn tạm thời Khu vực nhiễm mặn ngày càng mở rộng trong khu vực ĐBSCL và được chia thành hai khu vực nhiễm mặn chính: (i) vùng ven Biển Đông kéo dài từ sông Vàm Cỏ qua sông Hậu nằm rãi rác trong các đồng bằng ven biển, bao gồm cả Gò Công, Bến Tre, Vĩnh Long, Sóc Trăng và Bạc Liêu, với tổng diện tích bị ảnh hưởng là 780 ngàn ha; (ii) các khu vực phía nam của đồng bằng, bao gồm Kiên Giang, Cà Mau với 1,26 triệu ha (Can Tho University và DANIDA, 1996) Xâm nhập mặn thường xảy ra từ tháng 12 đến tháng 5 hàng năm khi mực nước thấp, lưu lượng nước sông Mekong thấp hơn, lượng mưa ít hơn và chế độ thủy triều từ Vịnh Thái Lan

và khu vực Biển Đông đẩy nước mặn xâm nhập sâu vào đất liền thông qua các cửa sông

Do vị trí địa lý tự nhiên nên ĐBSCL bị ảnh hưởng mặn cả từ phía Đông và biển phía Tây Do chế độ bán nhật triều không đều ở biển Đông, nên việc truyền mặn từ các vùng biển này vào các cửa sông cũng theo nhịp điệu của quá trình triều Vào cuối mùa

lũ, khi lượng nước từ thượng lưu vào trong sông giảm dần, mặn từ biển bắt đầu lấn dần vào vùng cửa sông và theo triều xâm nhập vào sâu lên thượng lưu Đất mặn có nhiều loại muối khác nhau.Trong đó các muối clorua bao giờ cũng chiếm ưu thế Đất mặn cũng được hình thành do sản phẩm bồi tụ của sông ngòi và biển chịu ảnh hưởng của quá trình nhiễm mặn do thủy triều (Nguyễn Vy và Đỗ Đình Thuận, 1977)

Sự mặn hóa là một trong nhiều nguyên nhân làm cho đất suy thoái đi ngày càng nhiều trên thế giới Đất nhiễm mặn là hiện tượng tự nhiên do trong đất có chứa một nồng độ cao của những dung dịch muối Muối trong đất có thể bắt nguồn tại chỗ từ trầm tích hoặc do sự xâm nhập của nước biển hay được cung cấp vào bởi việc sử dụng nước mặn (Jame Camberato, 2001) Sự tích tụ của muối trong đất bắt đầu xuất hiện khi lượng nước bốc hơi vượt quá lượng nước cung cấp vào đất bởi mưa hoặc sự tưới Đất nhiễm mặn bởi sự gia tăng lượng muối trong đất đưa đến những thay đổi xấu đặc tính đất mà điều này làm giảm khả năng sử dụng đất trong nông nghiệp

Vùng ĐBSCL là vùng đất thấp và phẳng được tạo thành bởi đất bồi lắng sông Cửu Long Ngoại trừ những dãy cát và những vùng dọc bờ sông, mặt đất của ĐBSCL không vượt quá 1m so với trung bình mực nước biển dọc bờ biển và không vượt quá 2m so với trung bình mực nước biển ở vùng phía Bắc Độ dốc chung của đồng bằng

SCL khoảng 1%, đây là điều kiện thuận lợi cho nước biển từ Biển Đông và Vịnh Thái Lan xâm nhập vào ĐBSCL Vì vậy sự xâm nhập mặn là một nhân tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến sự phát triển ĐBSCL, nhất là thời gian gần đây Nhà nước có chú trọng cho phát triển nuôi trồng thủy sản nước mặn ven biển từ Long An, Bến Tre, Trà Vinh, Sóc Trăng, Bạc Liêu, Cà Mau và Kiên Giang

Cường độ của việc bốc thoát hơi nước của nước ngầm và quá trình tích tụ của muối trong đất, gia tăng với độ tiếp xúc của mực nước ngầm Quá trình tích tụ muối đạt được mức độ cao nhất trong những vùng có điều kiện khí hậu khô cằn trong khoảng từ 1.500-3.000mm trong năm, do đó vượt xa lượng mưa thực sự, đối với những vùng này lượng mưa hàng năm rất thấp không đủ để rửa trôi các cation base như Ca, Mg, K, Na

và các dạng muối dễ hòa tan như NaCl, CaCl2, MgCl2, KCl đưa đến đất mặn và kiềm,

pH lớn hơn 7 (Võ Thị Gương, 2006)

Theo Brouwer et al (1985), nước mặn ngầm cũng có thể đóng góp cho sự nhiễm mặn Khi mực nước dâng cao (chẳng hạn không có hệ thống thoát nước phù hợp), nước mặn ngầm có thể đạt đến các lớp đất phía trên, do đó cung cấp muối tới vùng rễ.Loại đất có chứa một lượng muối có hại thường được gọi là đất mặn Đất nhiễm mặn ở ĐBSCL chiếm diện tích khá lớn so với diện tích toàn vùng, đứng thứ hai sau đất phù

sa, với 809 ngàn ha (21,38% diện tích) (Cao Văn Phụng và Nguyễn Văn Luật, 1995) Trong mùa khô, sông Cửu Long chảy chậm đến nỗi nước biển xâm nhập vào những đoạn sông thấp hơn, làm nước bị lợ, không thích hợp cho việc phát triển cây lúa (Ngô Ngọc Hưng, 2007) Theo Võ Quang Minh (1995), có khoảng 2 triệu hecta đất bị đe dọa mặn trong mùa khô, nước mặn đã lấn sâu vào đất liền khoảng 5km

Vùng ĐBSCL có 3 khu vực nhiễm mặn đáng chú ý, đó là: vùng mặn sông Vàm Cỏ, vùng Bán đảo Cà Mau, vùng ven phía Tây của Tứ Giác Long Xuyên

2.3 ẢNH HƯỞNG CỦA DÕNG TRIỀU ĐẾN VIỆC XÂM NHẬP MẶN VÀO ĐẤT LIỀN Ở ĐBSCL

Đối với những vùng gần cửa biển, ngoài ảnh hưởng thủy triều dưới dạng dao động sóng dài truyền vào sông, còn có sự xâm nhập của nước biển vào kèm theo nước triều lên hay xuống Tùy theo từng điều kiện cụ thể có thể có các kiểu xáo trộn nước mặn, nước ngọt khác nhau:

+ Xáo trộn yếu: Trong đó lưu lượng nước sông lấn át

+ Xáo trộn vừa: Hình ảnh dòng chảy hai lớp, có xáo trộn thẳng đứng

+ Xáo trộn mạnh: Theo chiều thẳng đứng khi lưu lượng triều từ biển lấn át

Đối với sự xâm nhiễm mặn vào nước và đất liền: Vào mùa khô kéo dài khoảng 7 tháng, với nguồn nước mưa ít, đối với những vùng ven biển châu thổ cách biển

khoảng 40-50 km thì nước mặn xâm nhiễm vào sâu trong đất liền Do ảnh hưởng của thủy triều, nước mặn từ biển vào sâu đất liền và sông gây trở ngại cho sản xuất nông nghiệp ở vùng tiếp giáp biển vào mùa khô Việc xáo trộn mặn ngọt ở những vùng giáp nước đối với ĐBSCL chủ yếu là kiểu xáo trộn mạnh với sự truyền triều có biên độ lớn vào các cửa sông khá rộng (Võ Thị Gương, 2006)

Nhìn chung ở ĐBSCL, đất bị nhiễm mặn theo từng thời kì Vào mùa khô, lượng mưa

ít kèm theo nhiệt độ cao, độ ẩm thấp, bốc hơi cao, đã tạo điều kiện cho nước biển theo các kênh rạch, sông ngòi vào sâu trong đất liền, làm cho đất bị nhiễm mặn Vào mùa mưa, với lượng mưa lớn đã tạo điều kiện rửa mặn được tích tụ trên tầng mặt theo các cửa sông đổ ra biển trở lại hoặc thấm sâu vào đất, hạn chế mức độ xâm nhiễm của nước biển

2.4 NGUỒN GỐC ĐỘ MẶN TRONG ĐẤT

Theo Nguyễn Mỹ Hoa và ctv (2012):

- Sự phong hóa đá và các khoáng chất trong đất phóng thích các muối hòa tan trong đất Trong điều kiện khí hậu ẩm, mưa nhiều các muối hòa tan dễ bị rửa trôi nên không có sự tích lũy muối trong đất Trong điều kiện khí hậu khô hạn và bán khô hạn,

do không có đủ nước để rửa trôi các muối hòa tan nên muối tích lũy lại

- Trầm tích có muối: khi nước chảy qua các trầm tích chứa muối sẽ được hòa tan

và vận chuyển đi tích lũy ở những vùng trũng hoặc vùng khô hạn

- Do hoạt động của con người: việc dẫn nước biển vào để nuôi tôm thâm canh ở những vùng chuyên tôm lâu ngày làm cho đất bị mặn hóa, khó cải tạo nếu muốn chuyển mục đích sử dụng thành đất trồng trọt

- Sự bốc hơi: sự bốc hơi cũng là nguyên nhân làm tăng nồng độ muối trong đất

và trong nước Sự bốc hơi có thể làm tăng nồng độ muối hòa tan từ 2 – 20 lần

- Chất lượng nước tưới: nếu nước tưới có hàm lượng muối cao cũng làm gia tăng

sự tích lũy muối trong đất

Theo từ điển bách khoa nông nghiệp (1991), đất mặn là đất phù sa được hình thành trong môi trường nước mặn do muối biển chủ yếu là NaCl theo thủy triều tràn vào hoặc theo nước ngầm, bốc mặn vào mùa khô

Theo Võ Thị Gương (2010):

- Ở nhiều vùng khô cằn và bán khô hạn các muối được tích tụ trong đất do sự mao dẫn muối từ nước ngầm mặn Các loại muối khó tan vẫn còn lại trong đất, chỉ còn lại những muối dễ tan như: NaCl, MgCl, NaCl2,… mới bị hòa tan, nhưng cũng không vận chuyển đi xa, tích tụ ở những địa hình trũng không thoát nước dưới dạng nước ngầm Do điều kiện khô hạn và mực nước ngầm cạn, muối được di chuyển và tập trung lên lớp mặt do quá trình bốc hơi và thoát hơi nước

- Những vùng đất ven biển dọc theo bờ biển hoặc các vùng đất bị ngập mặn, thì

sự mặn hóa là quá trình kết hợp của nhiều nhân tố như: địa hình trũng, sự xâm nhập của mặn, điều kiện khí hậu, độ sâu của mực nước ngầm… Quá trình này xảy ra ở miền nhiệt đới do ảnh hưởng của biển Nước biển xâm nhập vào nội đồng theo sông ngòi khi thủy triều lên cao qua các trận mưa bão vỡ đê biển hoặc vào mùa khô khi nước ngọt của các con sông có lưu lượng thấp chảy ra biển, nước ngọt không đủ lực

để đẩy nước biển khi thủy triều mạnh Nước mặn cũng có thể theo các mao mạch, đường nứt trong đất, đi qua các con đê biển thấm sâu vào nội đồng

Tóm lại, đất bị nhiễm mặn hầu hết là vì các loại muối sodium, nhưng nó có thể bị gây

ra bởi sự lạm dụng các loại phân bón hòa tan trong nước như nitrates.Hơn nữa, nếu tưới nước quá nhiều, khi không cần dùng để lọc muối sẽ thấm qua vùng rễ cây phát triển, làm mực nước ngầm dâng cao, đặc biệt là khi cấu trúc của đất có nhiều lớp đất sét Muối hòa tan ở những chỗ mực nước ngầm dâng cao có thể bị đẩy lên theo nước dâng cao và lắng đọng lại trong vùng rễ cây phát triển (Natural ResourcesSoil Salinity Sodicity TS5 – VIETNAMESE)

2.5 PHÂN LOẠI VÀ TÍNH CHẤT CỦA CÁC NHÓM ĐẤT MẶN

Đất mặn được phân loại dựa vào các chỉ tiêu pH, EC, SAR, ESP như sau:

Bảng 2.1 Phân loại đất mặn dựa vào các chỉ tiêu pH, EC, SAR, ESP

Phân loại đất mặn pH EC SAR ESP

Đất mặn (saline soil) <8,5 >4 >13 <15

(Nguồn: giáo trình hóa lý đất, 2012)

Với SAR (Sodium adsorbtion Ratio) là một tỷ lệ dùng để diễn tả mức độ bão hòa Na của keo đất hay còn gọi là tỷ lệ hấp phụ của Na+ so với cation Ca2+ và Mg2+ trong dung dịch đất, được tính như sau:

√

Tỉ số sodium hấp phụ (SAR: Sodium adsorption ratio) cho biết tỷ lệ tương đối của Na,

Ca, Mg trong dung dịch, được dùng để xác định tính chất của nước tưới được tưới vào đất Tỷ số này cho thấy sự giảm ảnh hưởng bất lợi của Na khi có sự hiện diện của Ca

và Mg, được tính dựa vào phương trình:

ESP

100 - ESPTrong đó: Kg là hệ số Gapon có giá trị là 0,015 (mmolL-1

)-0.5

2.5.1 Đất mặn (saline soil)

Đất mặn lại một lần nữa thống trị bởi các cation natri với độ dẫn điện (EC) lớn hơn 4 DSM-1, nhưng các anion chiếm ưu thế thường là clorua hòa tan và sulfat Tỷ lệ trao đổi Natri (ESP <15) và giá trị pH của các loại đất thấp hơn so với đất giàu natri (International Rice Research Institute, 2006)

Tiến trình tích lũy các muối hòa tan trung tính được gọi là tiến trình mặn hóa Các muối này chứa chủ yếu muối gốc Cl, SO4 của Na, Ca, Mg, K Đất mặn chứa nồng độ muối cao, có EC bão hòa >4mS.cm-1, keo đất chứa chủ yếu là Ca và Mg Do đó ESP<15 và pH < 8,5 Nồng độ Na trong dung dịch đất tuy nhiên có thể cao hơn Ca và

Mg vì các muối hòa tan thường chứa nhiều Na hơn Ca, Mg Tuy nhiên do keo đất có

ái lực với cation có hóa trị 2 hơn cation hóa trị 1 nên tỉ lệ hấp phụ cation SAR<13 Sinh trưởng của cây trồng thường bị ảnh hưởng bởi độ mặn cao tuy nhiên thường không bị ảnh hưởng bất lợi do đất mất cấu trúc và hiện tượng đóng váng Do nồng độ muối cao trong dung dịch đất nên làm hạn chế sự phân tán của keo đất mặc dù hàm lượng Na trong đất tương đối cao nên đất có độ bền đoàn lạp tốt

2.5.2 Đất sodic (sodic soils)

Đất sodic: là đất giàu natri có nồng độ cao của carbonat và bicarbonate tự do và dư thừa natri ở những nơi trao đổi của các hạt đất sét Đất sodic thiếu đạm, lân, kẽm và cấu trúc đất nghèo Đất sét và chất hữu cơ bị phân tán, do đó đất trở nên dính khi ướt

và trở nên cứng khi khô, rất ít thấm và khó để rễ cây phát triển (International Rice Research Institute, 2006)

Như mô tả ở trên, đất sodic là đất có trở ngại lớn nhất trong các loại đất mặn, có EC <

4 mS.cm-1, ESP >15, SAR >13 và pH > 8,5 có thể đạt pH lớn hơn 10 ở một số loại đất pH đất cao là sự thủy phân của NaCO3

2Na+ + CO32- 2Na+ + HCO3- + OH-

Na+ trao đổi cũng bị thủy phân:

[Keo đất]Na+ + H2O  =  [Keo đất]H+ + Na+ + OH

-Có ít cây trồng có thể chịu đựng được các tình trạng này do độ độc cao của Na+

, OH

-và HCO3- cũng như các trở ngại về vật lý đất và sự thấm nước kém Đất này có thể có màu đen trên bề mặt do chất hữu cơ phân tán bị mao dẫn lên tầng mặt và tích lũy lại khi nước bốc hơi nên còn được gọi là đất kiềm đen

2.5.3 Đất mặn sodic (saline – sodic soil)

Đất mặn sodic có đặc tính của đất mặn và đất sodic, có EC > 4 mS.cm-1, ESP > 15 và SAR 13, sinh trưởng của cây trồng bị ảnh hưởng do độ mặn cao và nồng độ Na cao

Tính chất vật lý và hóa học của đất tương tự như đất mặn điều này là do nồng độ muối cao trong dung dịch có tác dụng làm giảm ảnh hưởng bất lợi do Na cao trong đất Khi hàm lượng muối cao đã làm gia tăng sự hấp phụ cation trên bề mặt keo đất do đó làm giảm khuynh hướng đẩy nhau giữa các hạt keo, giảm tình trạng keo đất bị phân tán Tuy nhiên nếu các muối hòa tan bị rửa trôi và nếu nước rửa có chứa nhiều Na, hàm lượng Na hấp phụ trên keo đất sẽ gia tăng và do đó pH sẽ gia tăng Cation Na+

sẽ không được hấp phụ chặt trên bề mặt keo đất, do đó điện tích âm của keo đất sẽ làm chúng đẩy nhau làm keo đất bị phân tán Các hạt keo phân tán sẽ làm bít các tế khổng

do đó làm giảm khả năng thấm nước và như vậy đất sodic được hình thành

Để đánh giá mức độ ảnh hưởng của EC trích bão hòa đối với cây trồng, có các mức độ sau:

Bảng 2.2 Phân loại đất mặn dựa vào sinh trưởng và phát triển cây trồng (Abrol và ctv.,1988)

Phân loại đất mặn ECe

(dS/m)

Ảnh hưởng đến cây trồng

Không mặn

0 – 2 Ảnh hưởng không đáng kể đến sinh trưởng và phát

triển của cây Mặn nhẹ

2 – 4 Chỉ một vài loài cây trồng nhạy cảm mới bị ảnh

hưởng bởi năng suất Mặn trung bình 4 – 8 Năng suất của nhiều loại cây trồng bị giới hạn Mặn nhiều 8 – 16 Chỉ có vài loại cây trồng mới cho được năng suất Rất mặn

>16 Chỉ có một ít loại cây trồng kháng mặn mới cho

được năng suất

(Nguồn: giáo trình thổ nhưỡng, 2003)

Bảng 2.3 Phân loại độ mặn theo tổng số muối hòa tan (g/l)

Tổng số muối tan (g/l) Đánh giá

(Nguồn: Bài giảng phì nhiêu đất và phân bón, 1999)

Các đất bị nhiễm mặn do nước biển thường chứa nhiều muối NaCl, MgCl2, CaCl2, chúng chiếm hơn 90% tổng số muối hòa tan trong đất nhiễm mặn nên có thể đánh giá

độ mặn của đất qua hàm lượng Cl- trong đất

Chỉ tiêu này có thể dùng để đánh giá cho đất nhiễm mặn do nước biển Các đất bị mặn

do những nguyên nhân khác không dùng được thang này

2.6 ẢNH HƯỞNG CỦA MẶN ĐẾN CÂY

2.6.1 Ảnh hưởng của mặn đến hoạt động sinh lý của cây lúa

Mặn thường cản trở sự hấp thu nước của cây và có thể gây nên hạn sinh lý và cây bị héo lâu dài Cây lấy được nước và chất khoáng từ đất khi nồng độ muối tan trong đất nhỏ hơn nồng độ dịch bào của rễ, tức áp suất thẩm thấu và sức hút nước của rễ cây phải lớn hơn áp suất thẩm thấu và sức hút nước của đất Nếu độ mặn của đất tăng cao đến mức sức hút nước của đất vượt quá sức hút nước của rễ thì chẳng những cây không lấy được nước trong đất mà còn mất nước vào đất Cây không hấp thu được nước, nhưng quá trình thoát hơi nước của lá vẫn diễn ra bình thường, làm mất cân bằng nước gây nên hạn sinh lý

Việc tăng áp suất thẩm thấu trong đất mặn quá mức là nguyên nhân quan trọng nhất gây hại cho cây trồng trên đất mặn Cây bị mặn có khả năng điều chỉnh thẩm thấu tức

là giảm thế thẩm thấu hoặc tăng áp suất thẩm thấu của dịch tế bào Do vậy cây có khả năng hấp thu nước ở vùng rễ bị mặn Sự giảm sinh trưởng của cây bị mặn không phải

do thiếu nước mà do thế thẩm thấu của dịch bào thấp

Sự tổng hợp xytokinin bị ngừng ảnh hưởng đến sinh trưởng của các cơ quan trên mặt đất Xytokinin là một chất kích thích sinh trưởng được tổng hợp ở rễ, sau đó vận chuyển theo xylem lên các bộ phận trên mặt đất Mặn sẽ ức chế tổng hợp xytokinin ở

rễ do đó cây thiếu xytokinin và làm chậm sinh trưởng Tuy nhiên nhiều thí nghiệm bổ sung xytokinin khi cây bị mặn đã không mang lại hiệu quả tăng sinh trưởng Mặn không làm thay đổi sự cân bằng của các phytohormon trong cây

Mặn đã ảnh hưởng lên nồng độ sử dụng octophosphat trong cây, gây hại cho các cơ chế kiểm tra sử dụng Pi của tế bào.Nồng độ gây độc của muối phá huỷ tính thấm của membran.Điều đó dẫn đến cây bị mặn mất khả năng kiểm tra nồng độ Pi nội tế bào cũng như các chất trao đổi khác, kìm hãm sự vận chuyển tích cực của các chất đi qua membran của tế bào rễ cây cũng như các tế bào khác.Qua đó mà ảnh hưởng đến phosphoryl hoá, ảnh hưởng đến hàm lượng và sự sử dụng ATP trong tế bào Ngoài ra, các chất trao đổi dạng este phosphoric cũng bị giảm ở cây bị mặn, trong khi đó sự vận chuyển và phân bố các chất đồng hoá trong mạch libe bị kìm hãm nên các chất hữu cơ không đi vào cơ quan dự trữ mà tích luỹ ngay trong lá

Dư thừa các ion trong đất làm rối loạn tính thấm của màng nên không thể kiểm tra được các chất đi qua màng tế bào, rò rỉ các ion ra ngoài.Quá trình trao đổi chất, đặc biệt là trao đổi protein bị rối loạn, dẫn đến tích lũy các axit amin và amit trong cây.Sự

ức chế sinh trưởng của cây khi bị mặn là đặc trưng rõ rệt nhất Trong đất mặn, các

giống lúa kém chịu mặn ngừng sinh trưởng do các chức năng sinh lý bị kìm hãm Nồng độ muối càng cao thì kìm hãm sinh trưởng càng mạnh.Tuỳ theo mức độ mặn và khả năng chống chịu mà cây có thể bị chết hoặc giảm năng suất nhiều hay ít

2.6.2 Mặn ảnh hưởng đến sự hút nước của rễ

Theo Natural Resources Soil Salinity Sodicity TS5 – VIETNAMESE, muối có tự nhiên trong đất, nhưng độ mặn có thể trở thành vấn đề trọng yếu khi nước tưới là nước mặn hoặc là mực nước ngầm dâng cao cách mặt đất trong vòng hai mét Độ mặn của đất ảnh hưởng cây cối dưới hai hình thức:

- Hệ thống rễ cây cần nước để duy trì lượng muối hòa tan trong các tế bào cao hơn lượng muối nước hàm chứa trong đất Nếu lượng muối hàm chứa trong đất mặn hơn thì sự chênh lệch áp suất thấm lọc bị giảm và nước được hấp thụ ít đi Cây cối sẽ

có dấu hiệu bị thiếu nước

- Các tế bào của rễ cây cần phải hấp thụ chất dinh dưỡng cần thiết để cây tăng trưởng và phát triển Tình trạng nhiễm độc sẽ xảy ra khi các chất dinh dưỡng hoặc các chất hòa tan không cần thiết, bị hấp thụ nhiều quá mức

Theo Võ Thị Gương (2010), đất mặn gây nên một số bất lợi cho rễ cây lúa như sau:

- Nồng độ muối trong dung dịch đất có ảnh hưởng rất lớn đến thể thẩm thấu và thế nước của đất nên ảnh hưởng đến sự vận chuyển nước từ đất vào rễ cây Sự di chuyển của nước từ đất vào rễ cây là một quá trình thẩm thấu Đất mặn thường chứa nhiều muối hòa tan trong nước ở vùng rễ cây Sự tích lũy muối trong đất làm cho áp suất thẩm thấu của dung dịch đất tăng cao nên cây không lấy được nước mà ngược lại nước sẽ từ mô thực vật đi ngược ra dung dịch đất, cây bị mất nước gây ra hiện tượng

co rút và khô héo tế bào

- Đất chứa nhiều muối hòa tan, nhất là muối sodium là nguyên nhân gây ra sự phá hủy cấu trúc của đất Đất bị nén dẽ, sự phát triển và xuyên thấu của rễ bị giảm, giảm tính thấm nước và thoát nước, thiếu sự thoáng khí cho vùng rễ

- Nồng độ muối sodium cao gây mất cân đối dưỡng chất, cản trở sự hấp thu dinh dưỡng của cây trồng Năng suất của cây sẽ giảm đáng kể khi độ mặn trong đất tăng (Jame & Zielinski, 2000)

Sự hấp thu dưỡng chất K và Ca của cây sẽ giảm mạnh khi đất có nhiều sodium nguyên nhân là do các ion đối kháng Nồng độ sodium trong đất cao sẽ dẫn đến cây hút nhiều Na+

và Cl- đưa đến tỷ lệ Na/K, Na/Ca và Na/Mg cao gây rối loạn sự biến dưỡng dưỡng chất và tổng hợp protein

2.6.3 Ảnh hưởng của mặn đến tính chất của đất

Đất nhiễm mặn không chỉ gia tăng đơn giản lượng muối trong đất mà nó còn đưa đến những thay đổi xấu đặc tính đất mà điều này làm mất tính hữu dụng của sử dụng đất

trong nông nghiệp Tác hại của nhiễm mặn có thể làm giảm sinh trưởng cây trồng qua thiếu nước, độc tính ion, mất cân bằng ion, hoặc sự tương tác tổng hợp của các yếu tố này (Cramer et al., 1986) Các thành phần muối là độc chất làm cho đất có độ pH cao

từ 7,5-12, cây trồng không thể phát triển được Các ion thường xuất hiện trong đất mặn và mặn kiềm là Cl-, SO42-, HCO3-, Na+, Mg2+ Nếu đất chỉ chứa một loại muối tan thì sẽ độc hơn rất nhiều so với đất có cùng độ mặn nhưng chứa nhiều loại muối tan khác nhau Hiện tượng này được giải thích bằng sự đối kháng ion (Ngô Ngọc Hưng, 2006)

Theo James Camberato (2001) sự vượt quá của hàm lượng Na trong đất có thể dẫn đến sự phá hủy trong cấu trúc của đất do các cấu tử sét bị phân tán làm các tế khổng đất bị bịt kín dẫn đến giảm tính thấm nước và sự thoáng khí của đất, đất bị lèn khi ngập nước và đóng cứng khi khô

Đất nhiễm mặn chứa các thành phần muối trong đất được xác định bằng nồng độ của các muối tan và khả năng sodic hóa của đất liên quan đến nồng độ Na+ với Ca2+ và

Mg2+ trong dung dịch đất, được xác định thông qua việc tính toán tỉ số hấp thụ của Na trên keo sét (Sodium Adsorption Ratio, SAR) và phần trăm Na trao đổi (Exchangeable sodium percentage, ESP) (Ann MeCauley, 2005) Trị số này giúp đánh giá tỉ lệ Na được hấp phụ so với tổng khả năng hấp phụ cation của đất Tỷ lệ Na chiếm ưu thế trong phức hệ hấp thu đưa đến nhiều bất lợi trong dinh dưỡng cây trồng và tính chất hóa lý đất Phần trăm Na trên tổng khả năng trao đổi cation (Exchange Sodium Percentage, ESP) được tính toán dựa trên cơ sở khả năng hấp phụ cation của đất, CEC

và Na trao đổi ESP = 15 là ngưỡng đánh giá ảnh hưởng của Sodic đối với cây trồng Warrence et al (2003), cho rằng đất mặn có ảnh hưởng đến tính chất vật lý của đất là làm cho các hạt mịn kết dính với nhau trong một khối Quá trình này được gọi là keo

tụ và có lợi về mặt thoáng khí đất, thuận lợi cho quá trình xâm nhập và sinh trưởng của rễ Tăng độ mặn của dung dịch đất có ảnh hưởng tích cực lên sự ổn định cấu trúc

và đoàn lạp của đất, nhưng ở mức độ mặn cao sẽ có tác động tiêu cực và làm chết cây Nên độ mặn không thể được tăng lên chỉ để duy trì cấu trúc đất mà quên đi sức khỏe cây trồng

Natri có tác động bất lợi trên đặc tính vật lý của đất, gây phân tán keo đất, dẫn đến giảm tính thấm nước và sự đóng ván bề mặt đất.Sự phân tán keo đất làm cho đất kết cứng lại và cản trở sự thấm nước, nó làm cho rễ cây trồng khó hình thành và phát triển Các hậu quả liên quan đến giảm tính thấm nước do Na+

gây ra sự phân tán keo đất bao gồm: giảm nước hữu dụng cho cây, tăng sự chảy tràn và xói mòn đất Còn

Ca2+ và Mg2+ không có tác động này, vì chúng có xu hướng tụ họp các hạt keo sét lại gần hơn.Calcium và magiesium sẽ giữ đất kết tụ vì chúng cạnh tranh không gian tương tự như Na+, ngăn ngừa sự phân tán keo đất

Sự phân tán không chỉ làm giảm lượng nước vào đất, mà còn ảnh hưởng đến thủy lực của đất.Thủy lực đề cập đến tốc độ mà tại đó nước chảy xuyên qua đất Ví dụ, loại đất

có cấu trúc rõ ràng sẽ chứa một lượng lớn các tế khổng lớn, rạn nứt và vết nứt cho phép lưu lượng tương đối của nước xuyên qua đất nhanh chóng Khi Na+ tạo ra sự phân tán đất gây mất cấu trúc đất, thủy lực cũng bị giảm.Nếu nước không thể đi qua đất, các lớp trên có thể trở nên căng ra và nước bị giữ lại.Kết quả là đất không thoáng khí có thể làm giảm hoặc ngăn chặn sự sinh trưởng của cây trồng, giảm tốc độ phân hủy chất hữu cơ.Việc giảm phân hủy là nguyên nhân làm cho đất trở nên cằn cõi, đất

bị kiềm làm cho xấu đi (Warrence et al., 2003)

Việc đóng ván bề mặt đất là một đặc tính điển hình của đất bị ảnh hưởng bởi Na+ Những nguyên nhân chính của đóng ván bề mặt là do sự phân tán vật lý gây ra bởi tác động của giọt mưa hoặc nước tưới và sự phân tán keo đất phụ thuộc vào độ mặn của nước tưới được sử dụng Khi các hạt keo sét phân tán trong nước của đất, chúng cắm vào các tế khổng lớn ở bề mặt đất theo hai cách Đầu tiên, chúng ngăn chặn con đường nước và rễ di chuyển xuyên qua đất.Thứ hai, chúng tạo thành một lớp bề mặt giống như xi măng khi đất khô.Lớp phía trên cứng, phủ lớp vỏ bề mặt, hạn chế tính thấm nước và sự nảy mầm của cây trồng

2.6.4 Ảnh hưởng của mặn đến sinh trưởng của cây lúa

Khả năng chịu mặn là một yếu tố quan trọng giúp cho cây lúa thích nghi được nhiều điều kiện môi trường khác nhau.Khả năng tùy thuộc vào pH đất, chế độ nước, phương pháp canh tác, tuổi mạ, giai đoạn phát triển của cây, thời gian bị nhiễm mặn và nhiệt

độ bên ngoài.Mỗi giống lúa lại có sức chống chịu mặn khác nhau Cây lúa có sức chịu đựng mặn lúc nảy mầm nhưng lại rất mẫn cảm với mặn ở thời kỳ cây con, lúc cấy và lúc trổ Sức chống chịu càng tăng khi lúa càng già, tuy nhiên vẫn ảnh hưởng đến năng suất (Nguyễn Bảo Vệ và ctv., 2005) Trong những trường hợp mặn ít, thì một lượng

Na+ thấp có thể thúc đẩy sự sinh trưởng của cây lúa

Trong cùng điều kiện môi trường thời gian ngập mặn càng lâu, nồng độ muối càng cao độ mặn của đất càng gia tăng và khả năng sodic hóa của đất càng mạnh dẫn đến hạn chế sinh trưởng của cây lúa (Ngô Ngọc Hưng và Trịnh Thị Thu Trang, 2006) Mặn ảnh hưởng chủ yếu trên sự sinh trưởng của các bộ phận của cây lúa như lá, thân,

rễ và gié, dẫn đến sự tích lũy chất khô của cây lúa kém tại giai đoạn ra hoa (Lê Thanh Phong và J Goundriaan, 1999)

Các giống lúa chống chịu được mặn trong thời gian nảy mầm Độ mặn trì hoãn sự nảy mầm nhưng không làm giảm đáng kể phần trăm hạt nảy mầm cuối cùng (Akkar and Yabuno, 1974) Cây lúa giành được sự chống chịu trong thời gian sinh trưởng dinh dưỡng (Iwaki, 1956; Kaddah and Fakhry, 1961; Peason and Ernstein, 1959).Del Vallue and Bade (1947), nghiên cứu ảnh hưởng của mặn bắt đầu lúc 30, 60, 90 ngày

sau khi cấy nhận thấy rằng mặn gây hại nhiều nhất ở thời kì non nhất.Khi cây già hơn

sự chống chịu của chúng gia tăng.Ở 90 ngày, cây hầu như không bị ảnh hưởng bởi mặn trong đất cao bằng 1%

Đầu giai đoạn mạ mặn gây ra sự khô và cuộn tròn lá, màu nâu của chóp lá và cuối cùng là sự chết cây mạ (Tagawa and Ishizaka, 1965).Mặn ngăn cản sự kéo dài lá và hình thành lá mới (Akkar, 1975) Sự sinh trưởng giảm với việc gia tăng áp suất thẩm thấu (Shimose, 1963a) cũng như giảm hấp thu nước, Na+

, Cl- trong lá và thân gia tăng (Shimose, 1963a) Chức năng quang hợp và hàm lượng chlorophyll giảm tỷ lệ với việc gia tăng nồng độ muối (Ota and Yasue, 1962), giảm kích cỡ khí khẩu cho thấy nồng

độ CO2 trong lá thấp chứa nhiều NaCl dẫn đến tỷ lệ quang hợp giảm (Yasue, 1962) Tuy nhiên, việc giảm quang hợp lá chỉ ghi nhận được vào giai đoạn sinh trưởng sớm của cây lúa (Lê Thanh Phong và J Goundriaan, 1999)

Chiều cao cây lúa là một đặc điểm nông học quan trọng ở cây lúa.Cho đến nay, nhiều nghiên cứu đã được thể hiện trên chiều cao cây lúa Choi et al (2003), quan sát thấy rằng chiều cao lúa giảm khi dung dịch đất nhiễm mặn 0,5% Có mối tương quan nghịch giữa đất nhiễm mặn với số chồi, chiều cao và sinh khối Một trong những lý do giảm chiều cao cây có thể là do nồng độ cao thật sự của muối hòa tan trong đất và áp suất thẩm thấu đã tạo ra sự xáo trộn trong việc hấp thu nước và các chất dinh dưỡng khác (Grain et al., 2004) Sự giảm chiều cao tối đa được nhận thấy ở các cây nhận nồng độ muối cao nhất (150mM NaCl), trong đó chiều cao cây bị giảm 11,6% và 10,2% ở các giai đoạn lúa 60 và 75 ngày tuổi (Khan et al., 2007) Islam et al (2007), cũng đã quan sát sự khác nhau trong chiều cao của các giống lúa với các mức độ mặn khác nhau

Số chồi lúa bị giảm rất ý nghĩa khi độ mặn đất ở ngưỡng 4 ‰, 5 ‰ và năng suất hạt phụ thuộc vào số chồi mang bông trên bụi Stress mặn đã ảnh hưởng nhiều đến sự phát triển và sức sống của chồi và bông lúa Số lượng bông thấp hơn ở đất có độ mặn cao

có thể do sự giảm tích lũy các chất đồng hóa ở các cơ quan sinh sản (Hasamuzzaman

et al., 2009), đặc biệt là ở giai đoạn tượng khối sơ khởi

Theo Javed and Khan (1975), chiều cao cây giảm một cách tuyến tính với việc gia tăng mức độ mặn.Mặn cũng gây ảnh hưởng làm giảm diện tích lá của cây lúa trong giai đoạn sinh trưởng sớm và giai đoạn ra hoa (Lê Thanh Phong và J Goundriaan, 1999)

2.6.5 Biểu hiện của cây lúa khi bị ảnh hưởng mặn

Cây ngộ độc Na+và Cl- biểu hiện qua mép lá và đầu lá bị cháy khô, cây phát triển không đều và còi cọc Nhìn chung mặn làm cây ngừng tăng trưởng, làm chết mô, làm cháy mép lá, làm cây mất nước, rụng lá và chết (Võ Thị Gương, 2010)

Theo International Rice Research Institute (IRRI) (2006), khi cây lúa bị nhiễm mặn triệu chứng chính là:

- Đầu lá trắng theo sau bởi sự cháy chóp lá (đất mặn)

- Lá màu nâu và chết (đất sodic)

- Cây phát triển còi cọc

2.7 TÍNH CHỐNG CHỊU MẶN CỦA CÂY LÖA

Tính chống chịu của thực vật: Là khả năng của thực vật sống được trong môi trường chứa nồng độ muối cao Tính chịu mặn là tính chất của chất nguyên sinh.Nghiên cứu tính chịu mặn của thực vật có ý nghĩa không những về mặt lý thuyết mà còn có ý nghĩa thực tiễn lớn bởi lẽ nước biển và đại dương chứa 3-4% muối.Biển và đại dương chiếm khoảng 75% bề mặt hành tinh chúng ta, 25% mặt đất bị mặn, còn một phần ba đất canh tác được được tưới nước trên toàn thế giới tích tụ muối do kém tiêu nước.Ảnh hưởng độc hại của nồng độ cao các muối có thể xuất hiện kể cả khi bón liều lượng cao

Hàm lượng muối cao trong đất có hại cho cây, vì làm trở ngại sự hút nước, làm cho tính chất keo vật lý của đất xấu đi.Ngoài ra, natri clorua, natri cacbonat, natri sulfat thường làm đất hóa muối, tựbản thân còn có tính độc Tính chịu mặn có được là do một số cây hút muối tạo nên áp suất thẩm thấu cao trong mô, những dạng cây khác tăng áp suất do tích lũy các axit hữu cơ và đường, các dạng cây thứ ba hút muối và thải ra trên bề mặt lá, ở đó chúng bị gió thổi đi, v.v…

Sự tập hợp từ tế bào chất vào trong không bào tạo ra sự chênh lệch thẩm thấu mạnh từ

tổng hợp phân tử chất tan trong tế bào chất, một quá trình được biết là điều chỉnh thẩm thấu Điều chỉnh thẩm thấu được xem như một sự thích nghi quan trọng của cây trồng đối với mặn bởi nó giúp duy trì sức trương và thể tích tế bào Bởi những đặc tính đặc biệt này, ngoài việc đóng góp duy trì sức trương tế bào, chất tan tương hợp được cho

là làm ổn định sự thích nghi tích cực của các enzyme tế bào chất, bằng cách ấy bảo vệ chúng chống lại việc ức chế hoạt động bởi ion vô cơ Chất tan tương hợp bao gồm các chất tan như: proline, glycine-betain và các chất khác liên quan tới các hợp chất amonium bậc bốn Lê Văn Căn (1978) cho rằng sự tích lũy muối trong tế bào làm tăng

áp suất thẩm thấu, áp suất này có khi đạt tới 160-200 kg/cm2 Chính vì có áp suất thẩm thấu cao nên các giống chịu mặn có khả năng hút nước từ vùng đất nhiễm mặn một cách dễ dàng

Ở cây mẫn cảm mặn thì lá không có khả năng vận chuyển muối từ rễ lên lá tương ứng với sự phân bố muối trong cây, dẫn đến tốc độ sinh trưởng chậm và thậm chí chết lá.Các nghiên cứu trước đây cho thấy có mối tương quan thuận giữa khả năng thải loại muối từ lá và tính chống chịu mặn của cây.Điều này đúng với nhiều loại cây mẫn cảm mặn bao gồm cả cây trồng như lúa mì và lúa mạch, bắp hoặc cây đậu xanh Tuy nhiên

sự loại trừ muối từ chồi không theo nguyên tắc nào Phần lớn cây chịu mặn sử dụng muối như là một chất thẩm thấu để cân bằng nồng độ môi trường bên ngoài Sự loại trừ Na+

là đặc tính chung của một số dòng lúa mì chịu mặn trong khi dòng mẫn cảm với mặn có mức Na+

ở chồi thấp hơn nhiều dòng chống chịu mặn

Đối với cây lúa, tính trạng chống chịu mặn là một tiến trình sinh lý rất phức tạp, thay đổi theo các giai đoạn sinh trưởng khác nhau của cây (Akbar and Yabuno, 1972) Năng suất và tính chống chịu mặn ở giai đoạn phát dục thể hiện rất khác nhau giữa các giống lúa so với tính chống chịu mặn ở giai đoạn mạ (Mishra et al., 1990)

Hầu hết các loại cây trồng tương đối nhạy cảm ởgiai đoạn cây con và giai đoạn ra hoa Lúa là cây trồng bằng hình thức cấy, có thể làm giảm bớt tác động của muối ở giai đoạn cây con bằng cách quản lý tức là cấy cây con trong độ tuổi nhưng không thể tránh căng thẳng ở giai đoạn ra hoa

Mặn ảnh hưởng đến hoạt động sinh trưởng của cây lúa dưới những mức độ thiệt hại khác nhau ở từng giai đoạn sinh trưởng phát triển khác nhau (Maas và Hoffman, 1977) Nhiều nghiên cứu ghi nhận rằng tính chống chịu mặn xảy ra ở giai đoạn hạt nẩy mầm, sau đó trở nên rất mẫn cảm trong giai đoạn mạ (tuổi lá từ hai đến ba), rồi trở nên chống chịu trong giai đoạn tăng trưởng, kế đến nhiễm trong thời kỳ thụ phấn và thụ tinh, cuối cùng thể hiện phản ứng chống chịu trong thời kỳ hạt chín (Pearson et al., 1966; IRRI, 1967) Tuy nhiên, một vài nghiên cứu ghi nhận ở giai đoạn lúa trổ, nó không mẫn cảm với stress do mặn Do đó, người ta phải chia ra nhiều giai đoạn để nghiên cứu một cách đầy đủ cơ chế chống chịu mặn của cây trồng

Yeo và Flower (1984) đã tổng kết cơ chế chống chịu mặn của cây lúa theo từng nội dung như sau:

- Hiện tượng ngăn chặn muối: Cây không hấp thu một lượng muối dư thừa nhờ hiện tượng hấp thu có chọn lọc

- Hiện tượng tái hấp thu: Cây hấp thu một lượng muối thừa nhưng được tái hấp thu trong mô libe, Na+ không chuyển vị đến chồi thân

- Chuyển vị từ rễ đến chồi: Tính trạng chống chịu mặn được phối hợp với một mức độ cao về điện phân ở rễ lúa, và mức độ thấp về điện phân ở chồi, làm cho sự chuyển vị Na+ trở nên ít hơn từ rễ đến chồi

- Hiện tượng ngăn cách từ lá đến lá: Lượng muối dư thừa được chuyển từ lá non sang lá già (IRRI, 2006), muối được định vị tại lá già không có chức năng, không thể chuyển ngược lại

- Chống chịu ở mô – Cây hấp thu muối và được ngăn cách trong các không bào (vacuoles) của lá, làm giảm ảnh hưởng độc hại của muối đối với hoạt động sinh trưởng của cây

- Ảnh hưởng pha loãng – Cây hấp thu muối nhưng sẽ làm loãng nồng độ muối nhờ tăng cường tốc độ phát triển nhanh và gia tăng hàm lượng nước trong chồi

Hình 2.1 Cơ chế chịu mặn chiếm ƣu thế hoạt động của cây

Tất cả những cơ chế này đều nhằm hạ thấp nồng độ Na+

trong các mô chức năng, do

đó làm giảm tỉ lệ Na+

/K+ trong chồi (< 1)

Hạn chế sự đi vào của ion độc ở mức độ

rễ bởi sự loại trừ

Sự vận chuyển ion độc tới thân, bẹ lá

hay các lá già ở mức độ chia ngăn cây

Sự bài tiết muối thông qua tuyến muối,

long hay phiến lá ở hầu hết các cây chịu

mặn

Sự cô lập ion độc tới không bào hay

vách tế bào ở mức độ chia ngăn tế bào

Cây lúa nhiễm mặn có xu hướng hấp thu Na nhiều hơn cây chống chịu Ngược lại cây chống chịu mặn hấp thuK nhiều hơn cây nhiễm Ngưỡng chống chịu NaCl của cây lúa

là EC=4dS/m (Sathish et al., 1997)

2.8 BIỆN PHÁP RỬA MẶN BẰNG NƯỚC NGỌT

Theo truyền thống, đất nhiễm mặn sẽ được cải tạo bằng cách cho nước tràn vào hoặc ngâm nước.Lượng mưa cũng đóng một vai trò quan trọng trong quan hệ giữa độ mặn

và sodic với các tính chất vật lý của đất.Lượng mưa lớn có thể làm muối ở dưới vùng

rễ tuôn ra, nhưng thường không thể làm giảm đáng kể lượng Na+

liên kết với đất Theo Liu et al (2008) thì việc rửa mặn chỉ giảm khoảng 51,4% nếu nước tưới không đầy đủ Trong nghiên cứu của Chen et al (2013) đã dùng nước rửa mặn ở 3 mức độ rửa ( 9 lần, 6 lần và 3 lần ở độ sâu 20cm) Kết quả số lần rửa mặn càng tăng càng cải thiện được pH, EC, độ mặn cho việc canh tác lúa Nghiên cứu Jamali et al (2012), dùng nước tưới để rửa mặn qua 3 giai đoạn, tưới nước trong 7 ngày, 14 ngày và 21 ngày Kết quả tưới nước rửa mặn trong vòng 14 ngày giảm được lượng muối cao nhất Nước là một dung môi đặc biệt: ở nhiệt độ thường trên bề mặt trái đất, nước là chất lỏng có khối lượng phân tử nhỏ nhất lại phân cực mạnh, vì vậy có khả năng xâm nhập hòa tan rất nhiều các chất vô cơ, hữu cơ thành dung dịch Với phân tử nhỏ và phân cực mạnh, nước có khả năng thấm ướt và phân rã các chất khó tan tạo thành các hệ phân tán như keo, huyền phù

Chúng ta có thể gặp trong nước tự nhiên hầu hết các nguyên tố có trong vỏ trái đất và trong khí quyển, song chỉ có một số nguyên tố có số lượng đáng kể, nhiều nguyên tố này ta gọi là thành phần chính của nước thiên nhiên (nguyên tố đa lượng) Những nguyên tố là thành phần chính của nước thiên nhiên là: H, O, N, C, Na, Ca, Mg, I, Cl,

S, K, Fe, Mn, Br, Si, P Ngoài ra, còn có nhiều nguyên tố khác với số lượng ít hơn (nguyên tố vi lượng): Al, Zn, Cu, Mo, Co, B, F,… Nước tự nhiên là dung môi tốt để tan hầu hết các axit, bazơ và muối vô cơ

Nước có thể tạo liên kết hidro với các chất hòa tan Các chất hòa tan có thể ở dạng ion cũng có thể không ở dạng ion Cả hai loại này đều có thể hòa tan trong nước Trong đất mặn phần lớn là muối NaCl, đây là một muối vô cơ ở dạng ion nên có thể bị hòa tan bởi dung môi là nước Quá trình hòa tan muối NaCl vào nước gồm 2 phân đoạn như sau:

+ Đầu tiên, sự phá vỡ cấu trúc tinh thể của chất tan để tạo thành tiểu phân riêng biệt Tiếp đó là phá vỡ lực liên kết liên phân tử giữa các phân tử dung môi để tạo ra các khoảng trống cho các tiểu phân của chất tan xâm nhập

+ Tiếp theo, xảy ra tương tác giữa các tiểu phân của chất tan và các phân tử dung môi để tạo thành dung dịch, tức xảy ra quá trình solvate hóa

Theo Lâm Ngọc Thụ và ctv (2005), sự hòa tan các chất tan là hợp chất ion và hợp chất có khả năng ion hóa vào nước là thuận lợi nhờ các liên kết ion – lưỡng cực giữa các ion và nước Khi hòa tan NaCl vào nước, Na+ được bao quanh bằng 6 phân tử nước ở các vị trí của bát diện Năng lượng của liên kết ion – lưỡng cực phụ thuộc vào kích thướt và điện tích của ion.Điện tích càng cao và bán kính của ion càng nhỏ càng thuận lợi cho liên kết.Ở xa ion trung tâm các phân tử nước được cấu trúc nhờ tương tác lưỡng cực – lưỡng cực phụ thêm vào Bằng cách tương tự ion Cl-

tương tác với dung môi nước để tạo thành liên kết ion – lưỡng cực với phía hyđro của nước hướng ion trung tâm

Mặt khác, nước trong đất lưu thông nhờ những rảnh nhỏ với đường kính trên 10µm Khi nước thấm qua các loại đất khác nhau thì sự thay đổi thành phần hóa học của nước cũng khác nhau Nước khi tiếp xúc lâu dài với đất, ngoài khả năng hòa tan các chất trong đất còn có khả năng trao đổi chất với đất và như vậy cũng làm thay đổi thành phần hóa học của nước Cụ thể như là:

+ Đất hấp thụ các cation của nước: Đất là một hệ keo, các hạt keo đều mang điện tích âm Vì vậy keo đất có khả năng hấp phụ các cation của nước rất mạnh

+ Đất có khả năng trao đổi các ion với nước: Khi hàm lượng một loại cation nào

đó của nước khá cao thì có thể trao đổi với cation khác trong đất

Đó là lý do nước được sử dụng như một biện pháp rửa mặn trong đất

CHƯƠNG 3 PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP 3.1 THỜI GIAN VÀ ĐỊA ĐIỂM NGHIÊN CỨU

Thí nghiệm được tiến hành trong thời gian 5 tháng từ tháng 10 năm 2013 đến tháng 3 năm 2014 Tại khu thí nghiệm của Viện Nghiên cứu Phát triển Đồng bằng Sông Cửu Long

3.2PHƯƠNG TIỆN

Đất thí nghiệm được thu tại ruộng lúa – tôm trên đất phù sa nhiễm mặn ở ấp 3, xã Tân Lập Đông, huyện Thới Bình, tỉnh Cà Mau Đất dùng để thực hiện thí nghiệm được chứa bằng chậu nhựa PE 30cm x 40cm

Giống lúa sử dụng trong thí nghiệm là: POKALI có nguồn gốc là giống chuẩn kháng mặn, MTL480 có nguồn gốc là giống kháng mặn-Viện Nghiên cứu PTĐBSCL-Đại học Cần Thơ và giống IR28 là giống chuẩn nhiễm

Các loại máy sử dụng:

- Máy đo pH: Martini pH55, made in Mauritius

- Máy đo EC: Hanna HI8733, made in Europe (Romania)

- Máy đo mặn: Hanna HI96822, made in Romania

- Máy hấp thu nguyên tử: Spectrometer iCE 3000 series

- Máy so màu UV-1601PC, UV-Visible Spetrophotometer (Shimadzu)

- Máy đo quang phổ Thermo Spectronic GESSYSTM8

3.3PHƯƠNG PHÁP

3.3.1 Phương pháp thu mẫu

Mẫu đất được lấy trong ruộng lúa – tôm bằng cách dùng thùng chất liệu bằng thiết có kích cỡ bằng với thùng nhựa PE 30x40cm nhấn mạnh xuống để lấy từ tầng mặt đến độ sâu 30cm Mặc dù tầng canh tác lúa chỉ tập trung ở độ sâu 0 - 20 cm, nhưng vẫn tiến hành khảo sát tầng sâu hơn vì có khả năng ở tầng này khó có thể rửa mặn khi canh tác lúa, mặt khác có thể bị ảnh hưởng bởi nước ngầm nhiễm mặn vào mùa khô Có tất cả

60 mẫu đất được thu thập

Mẫu nước được trích từ đất ở 2 tầng 10cm và 25cm bằng ống trích nước có đầu lọc Tất cảmẫu nước đều được phân tích các chỉ tiêu pH, EC, độ mặn, K+

, Na+, Fe2+ và

Ca2+ để đánh giá đất thí nghiệm là thuộc loại đất nào

3.3.2 Phương pháp phân tích các chỉ tiêu trong nước

Bảng 3.1 Phương pháp phân tích các chỉ tiêu nước trong đất

3.3.3 Phương pháp bố trí thí nghiệm

* Thí nghiệm đánh giá khả năng rửa mặn Thí nghiệm gồm có 2 bước:

- Bước 1: Quản lý nước

+ Nghiệm thức 1: Cho nước ngọt vào 10cm ngâm trong thời gian 1 tuần, kiểm soát nước đầu vào và đầu ra với 3 chỉ tiêu pH, EC và mặn ở tầng mặt, thực hiện liên tiếp trong 4 tuần Kết thúc 4 tuần sẽ lấy các chỉ tiêu EC, pH, mặn ở 2 tầng 10cm và 25cm + Nghiệm thức 2: Cho nước ngọt vào 10cm ngâm trong thời gian 1 tuần, kiểm soát nước đầu vào và đầu ra với 3 chỉ tiêu pH, EC và mặn ở tầng mặt, thực hiện liên tiếp trong 7 tuần Kết thúc 7 tuần sẽ lấy các chỉ tiêu EC, pH, mặn ở 2 tầng 10cm và 25cm

- Bước 2: Quản lý cây trồng

Trong 20 thùng sau quá trình rửa mặn bằng nước ngọt được cấy vào 3 giống lúa là MTL480, POKALI và IR28 Các chỉ tiêu sau sẽ được theo dõi định kỳ 10 ngày một lần

+ Số chồi

+ Số lá trên cây

+ Chiều cao cây (cm): Tính từ cổ rễ đến đỉnh sinh trưởng của chồi ngọn cao nhất Đồng thời trong giai đoạn này, các chỉ tiêu EC, pH, mặn của nước mặt sẽ được theo dõi định kỳ 10 ngày một lần và EC, pH, mặn của nước ở 2 tầng 10cm và 25cm sẽ được theo dõi 3 đợt là đầu, giữa và cuối nghiệm thức

* Thí nghiệm đánh giá khả năng xâm nhập mặn và rửa mặn trên đất thuộc

Thí nghiệm được tiến hành với 4 khay chứa đất thuộc như nhau.Ba giống lúa là MTL480, POKALI và IR28 sẽ được cấy vào ở giai đoạn mạ 15 ngày tuổi.Sau 3 tuần, cho nước mặn 8 ‰ vào Trong thời gian này tiếp tục theo dõi các chỉ tiêu số chồi, số

lá, chiều cao cây định kỳ 10 ngày 1 lần Sau 3 tuần rút hết nước mặn và cho nước ngọt vào, tiếp tục theo dõi chỉ tiêu số chồi, số lá và chiều cao cây

1 Na+, K+, Ca+ Đo trên máy hấp thu nguyên tử

2 Fe2+ Dùng thuốc thử 1,10 phenanthroline, so màu trên

máy quang phổ với bước sóng 510nm

Trong thời gian này, nước trích từ đất được theo dõi định kỳ 10 ngày một lần để theo dõi sự biến động của các chỉ tiêu EC, pH và mặn

3.3.4 Phương pháp xử lý số liệu

Số liệu được xử lý bằng hai phần mềm: Microsoft Excel và SPSS

CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 4.1 ĐÁNH GIÁ CÁC CHỈ TIÊU BAN ĐẦU CỦA ĐẤT THÍ NGHIỆM

4.1.1 Kali

Kali hiện diện với số lượng lớn ở hầu hết các loại đất.Kali là nguyên tố đa lượng rất quan trọng đối với sự sinh trưởng của cây trồng sau đạm và lân.Kali là chất duy trì áp suất thẩm thấu của tế bào

Kết quả phân tích 60 mẫu trên 1000m2

tại xã Tân Lập Đông, huyện Thới Bình, tỉnh Cà Mau được trình bày trong bảng 1 phụ chương và bảng 2 phụ chương cho thấy: kali ở các vị trí đất khác nhau thì có giá trị khác nhau, cho thấy sự phân bố lượng kali không đồng đều ở cùng một tầng đất Sự phân bố kali giữa hai tầng đất cũng khác nhau, ở tầng 0 – 10 cm có hàm lượng kali 9,3 mg/100g và ở tầng 10 – 25 cm có hàm lượng kali 11,6 mg/100g Giá trị nhỏ nhất là 6 mg/100g, giá trị lớn nhất là 14,4 mg/100g đối với tầng 1 và giá trị nhỏ nhất là 6 mg/100g, giá trị lớn nhất là 18,1 mg/100g đối với tầng 2 Các mẫu đất tầng 0 – 10cm có hàm lượng kali thấp hơn tầng 10 – 25cm Theo thang đánh giá Kyuma (1976) thì hàm lượng kali ở hai tầng của vị trí nghiên cứu thuộc khoảng 4 – 12 mg/100g ở mức nghèo kali Hàm lượng kali ở tầng 0 – 10 cm thấp hơn tầng 10 – 25 cm, do trong quá trình dài không canh tác đất không được bổ sung kali từ phân bón mà còn bị rửa trôi bởi nước rửa Chính vì vậy, sau nhiều năm làm cho hàm lượng kali tầng 0 – 10 cm thấp hơn so với tầng 10 – 25 cm

Hình 4.1 Biểu đồ kali giữa hai tầng đất ở vùng nghiên cứu (mg/100g)

(Nguồn: Kết quả thí nghiệm tại nhà lưới, 2014)

Trong sản xuất để làm tăng lượng kali cho tầng đất mặt có thể sử dụng hai biện pháp sau: (i) sử dụng biện pháp cày xới để làm xáo trộn tầng đất, mang kali từ tầng dưới lên

0 2 4 6 8 10 12 14

tầng mặt; (ii) bón phân kali để cải tạo hàm lượng kali trong đất đồng thời tăng năng suất cây trồng Đỗ Ánh (2002) cũng cho rằng ở ĐBSCL đối với những loại đất nghèo kali thì việc bón phân kali có thể làm tăng năng suất từ 17 – 34%

4.1.2 Độ dẫn điện (EC) và độ mặn

Từ kết quả phân tích 60 mẫu, kết quả trình bày ở bảng 1 và bảng 2 phụ chương cho thấy: EC ở tầng 0 – 10 cm là 14,1 mhos/cm thuộc khoảng 8 – 16 mhos/cm được phân vào loại đất mặn nhiều, chỉ có vài loại cây trồng mới cho được năng suất EC ở tầng

10 – 25 cm là 19,45 mhos/cm thuộc khoảng >16 mhos/cm được phân vào khoảng rất mặn, chỉ có một ít loại cây trồng kháng mặn mới cho được năng suất

Độ mặn ở tầng 0 – 10 cm và 10 – 25 cm tương ứng là 8,58‰ và 12,07‰ Giữa EC và

độ mặn có mối liên hệ với nhau qua hệ số chuyển đổi dS.m-1 x 0,64 = g/l (Bresler và ctv., 1982) Theo thang đánh giá thì độ mặn ở tầng 0 – 10 cm thuộc khoảng 5,12 – 10,24 g/l, thuộc loại đất khá mặn có giá trị nhỏ nhất là 10g/l và giá trị lớn nhất là 21g/l; tầng 0 – 20 cm nằm trong khoảng rất mặn (>10,24 g/l) có giá trị nhỏ nhất là 10g/l và giá trị lớn nhất là 25g/l

Hình 4.2 Biểu đồ EC và độ mặn giữa hai tầng đất ở vùng nghiên cứu

(Nguồn: kết quả thí nghiệm tại nhà lưới, 2014)

Ở cả hai tầng 0 – 10 cm và 10 – 25 cm, EC đều rất cao.Vì vậy, khu vực này rất khó canh tác cây trồng và nhất là cây lúa, cây lúa không thể sinh trưởng phát triển và cho năng suất khá ở mức EC này Theo nghiên cứu của Nguyễn Thanh Tường (2013), EC trong đất ở tầng mặt cao vào đầu vụ lúa và giảmdần đến gầncuối vụ lúa, khi chuyển sang vụ tôm thì EC trong đất tăng từ đầu vụ tôm và cao nhất vào cuối vụ nuôi tôm, điều này do đất ở tầng mặt bị tác động nhiều bởi tập quán kỹ thuật rửa mặn trong sản xuất lúa -tôm, làm cho tính chất mặn trong đất thayđổi liên tục và sau nhiều năm canh

tác thì độ mặn trong đất sẽ tăng cao Do đó việc cải tạo đất để giảm độ mặn cần được thực hiện tại khu vực này, trước khi bố trí mô hình lúa tôm

Hình 4.3 Biểu đồ pH giữa hai tầng đất ở vùng đất nghiên cứu

(Nguồn: kết quả thí nghiệm tại nhà lưới, 2014)

So với thang đo sắt trong đất phèn (<400 là đất phèn ít) thì hàm lượng sắt trong đất nghiên cứu vẫn còn rất thấp Đất thí nghiệm thuộc loại nghèo sắt và lượng sắt không

đủ để làm đất trở nên chua

Tóm lại, đất được sử dụng để thí nghiệm có EC > 4 mhos/cm và pH < 8,5 thuộc loại đất mặn (saline soil) (Nguyễn Mỹ Hoa và ctv., 2012) Với EC và độ mặn như đã phân tích phía trên thì đất này thuộc loại mặn nhiều, rất khó để cây trồng có thể sinh trưởng

và cho năng suất nhất là cây lúa Hàm lượng kali trong đất rất ít, nếu muốn canh tác thì cần bổ sung thêm lượng kali từ phân bón Hàm lượng sắt cũng rất ít, không đủ lớn

để là nguyên nhân tạo nên đất phèn nên đây chỉ là đất mặn không phèn

7,9 7,91 7,92 7,93 7,94 7,95 7,96 7,97 7,98 7,99

7,98

7,93