Đặc điểm đất và đánh giá đất đai vùng đất mặn và đất phèn ven biển nhằm đề xuất sử dụng hợp lý cho sản xuất nông nghiệp tỉnh bạc liêu

Bằng hướng tiếp cận nghiên cứu đặc điểm tài nguyên đất theo quan điểm hệ thống, đặt đất trong mối quan hệ với điều kiện tự nhiên – kinh tế - xã hội có tính đến những khía cạnh về môi trư

_

VŨ NGỌC HÙNG

ĐẶC ĐIỂM ĐẤT VÀ ĐÁNH GIÁ ĐẤT ĐAI VÙNG ĐẤT MẶN VÀ ĐẤT PHÈN VEN BIỂN NHẰM ĐỀ XUẤT SỬ DỤNG HỢP LÝ CHO

SẢN XUẤT NÔNG NGHIỆP TỈNH BẠC LIÊU

LUẬN ÁN TIẾN SĨ: KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG VÀ BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG

TP HỒ CHÍ MINH - NĂM 2011

VŨ NGỌC HÙNG

ĐẶC ĐIỂM ĐẤT VÀ ĐÁNH GIÁ ĐẤT ĐAI

VÙNG ĐẤT MẶN VÀ ĐẤT PHÈN VEN BIỂN NHẰM ĐỀ XUẤT SỬ DỤNG HỢP LÝ CHO

SẢN XUẤT NÔNG NGHIỆP TỈNH BẠC LIÊU

Chuyên ngành: Sử dụng và bảo vệ tài nguyên môi trường

Mã số: 62.85.15.01

LUẬN ÁN TIẾN SĨ: KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG VÀ BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

GS TSKH LÊ HUY BÁ

TP HỒ CHÍ MINH - NĂM 2011

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu khoa học của bản thân trong suốt thời gian từ năm 2002 – 2009 Các số liệu, kết quả trình bày trong luận án là trung thực

Nghiên cứu sinh:

Vũ Ngọc Hùng

Để hoàn thành luận án nghiên cứu này, chúng tôi đã nhận được sự giúp đỡ hết sức quý báu của các nhà khoa học, thầy, cô, lãnh đạo cùng tập thể các đồng nghiệp ở cơ quan Tôi xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc và kính trọng đến Thầy:

GS.TSKH Lê Huy Bá, Viện trưởng Viện Khoa Học Công nghệ và Quản Lý Môi Trường, Thầy hướng dẫn

Xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ to lớn về tinh thần cũng như vật chất của Lãnh đạo Phân Viện:

TS Nguyễn An Tiêm, Phân viện Trưởng Phân Viện QH & TKNN

TS Nguyễn Thế Bình Phó Phân viện Trưởng Phân Viện QH & TKNN Xin được bày tỏ lòng biết ơn chân thành nhất đến các Thầy, Cô đã giảng dạy, hướng dẫn chúng tôi, các Thầy, Cô Khoa Địa lý và Phòng Quản lý Đào tạo sau Đại học của trường Đại học Khoa học Xã hội và Nhân văn đã truyền đạt cho chúng tôi những kiến thức mới, những kinh nghiệm quý báu và tạo mọi điều kiện tốt nhất cho chúng tôi trong suốt quá trình học tập làm Luận án NCS

Tôi xin được chân thành cảm ơn tập thể lãnh đạo các đơn vị và các đồng nghiệp trong cơ quan Phân viện Quy hoạch và Thiết kế Nông nghiệp, các bạn học cùng khóa, những người thân trong gia đình và bạn bè đã hỗ trợ giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập

vấn đề” (problem soils) Đất mặn và đất phèn ở ĐBSCL có quy mô lớn với 0,68

ha triệu ha đất mặn và 1,46 triệu ha đất phèn, chiếm trên 52% diện tích toàn đồng bằng (Viện Quy hoạch & TKNN, 2007), tỷ lệ này ở tỉnh Bạc Liêu là 84% Về mặt kinh tế xã hội, đa số nông dân nghèo cũng tập trung ở vùng này, sinh kế của người dân không ổn định, sản xuất lượng thực bị hạn chế, việc khai thác và sử dụng đất không lường hết được những hậu quả về mặt môi trường Do đó việc quản lý sử dụng đất đai hợp lý, giảm thiểu những tác động xấu đến môi trường cần được nghiên cứu kỹ lưỡng trên quan điểm phát triển bền vững

Luận án “Đặc điểm đất và đánh giá đất đai vùng đất mặn và đất phèn ven biển nhằm đề xuất sử dụng hợp lý cho sản xuất nông nghiệp tỉnh Bạc Liêu” được thực hiện từ năm 2004 đến nay Kết quả nghiên cứu mới về đất phèn và đất mặn ven biển trên phạm vi tỉnh Bạc Liêu mà luận án thực hiện sẽ làm phong phú thêm các kết quả nghiên cứu vốn có ở vùng là rất cần thiết, nó vừa có

ý nghĩa khoa học vừa có ý nghĩa thực tiễn cao Địa bàn được chọn nghiên cứu là thực tiễn sinh động, điển hình, nhiều vấn đề nếu giải quyết được ở Bạc Liêu thì có thể áp dụng cho các tỉnh ven biển khác ở ĐBSCL Luận án được thực hiện có kế thừa những kết quả nghiên cứu về đất mà tác giả đã trực tiếp tham gia thực hiện từ năm 1986 ở địa phương và được cập nhật từ những nghiên cứu mới từ năm

2004 đến nay Bằng hướng tiếp cận nghiên cứu đặc điểm tài nguyên đất theo quan điểm hệ thống, đặt đất trong mối quan hệ với điều kiện tự nhiên – kinh tế - xã hội có tính đến những khía cạnh về môi trường và áp dụng phương pháp đánh giá đất đai của FAO (1976, được cập nhật năm 2006), cùng với những trợ giúp của các công cụ GIS, GPS, ALES…, đề tài luận án đã giải quyết được mục tiêu và

Luận án đã có những đóng góp mới về: (i) Đánh giá một cách hệ thống đặc điểm môi trường đất mặn và đất phèn trong mối quan hệ với điều kiện tự nhiên, KTXH và sử dụng đất; (ii) Xác định và đề xuất cho tỉnh Bạc liêu 14 loại hình sử dụng đất (LUT), với 34 hệ thống sử dụng đất (LUS); (iii) Đề xuất bố trí sử dụng đất phèn và đất mặn một cách hợp lý; (iv) Góp phần bổ sung cơ sở dữ liệu về tài nguyên đất mặn và đất phèn ven biển tỉnh Bạc Liêu nói riêng và vùng ĐBSCL nói chung Kết quả của đề tài góp phần làm cơ sở khoa học cho việc đề xuất chuyển đổi cơ cấu sử dụng đất, cơ cấu sản xuất nông nghiệp, từng bước đáp ứng nhu cầu gia tăng khả năng sản xuất của đất đai Ngoài ra, các dữ liệu cơ bản về tài nguyên đất được tổ chức, lưu trữ thành hệ cơ sở dữ liệu, có thể phục vụ cho các nghiên cứu chuyên đề có liên quan

are considered "problem soils”, thus a sustainable use is increasingly necessary Saline soils and acid sulphate soils cover about 0.68 million and 1.46 million ha, respectively, of the Mekong Delta, about 52% of the whole delta area (NIAPP, 2007), in comparison with about 84% of these soils in Bac Lieu province In terms of socioeconomic, such regions have high concentration of poor farmers with unstable livelihood, limited food production and improper land exploitation and use, which lead to unexpected environmental problems Therefore, from sustainable development viewpoint, the solutions for multi-objective use and integrated management of land resources should be carefully studied in the sensitive coastal areas to minimize the environmental impacts

The thesis: "Research on characteristics of saline soils and acid sulphate soils and land evaluation in Bac Lieu Province’s coastal region to propose the solutions for proper land use for agricultural production" is a necessary study of the use of saline soils and acid sulphate soils Its results will enrich the previous researches of the region as well as having scientific and practical significance Bac Lieu province issue can be vividly and typically a case study, of which the research results may be able to apply to other coastal provinces in the Mekong Delta The thesis is based on the studies on soil survey and land use in Bac Lieu province which the author directly got involved in from 1986 to now

By using the systematic approach to study land resources, in particular, considering the relationship between them and natural conditions, socioeconomic and environmental aspect, along with applying the FAO's land evaluation

New contributions of the thesis results are: (i) Systematically evaluating the characteristics of saline soils and acid sulphate soils in relation to natural conditions, socio-economic and land use, (ii) Identifying and proposed 14 land use types (LUT), with 34 land use systems (LUS), (iii) Proposing and organizing use of saline soils and acid sulphate soils appropriately; (iv) Developing land resources’ database of saline soils and acid sulphate soils in coastal area of Bac Lieu province in particular and Mekong Delta in general

MỤC LỤC

Trang

MỞ ĐẦU 1

1 Tính cấp thiết của đề tài 1

2 Mục tiêu nghiên cứu 2

3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 3

3.1 Những đóng góp mới của đề tài 3

3.2 Ý nghĩa khoa học 3

3.2 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài 4

4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 4

4.1 Đối tượng nghiên cứu 4

4.2 Phạm vi nghiên cứu 4

Chương 1: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 5

1.1 Cơ sở khoa học của nghiên cứu đất và sử dụng đất đai bền vững 5

1.1.1 Nghiên cứu đặc điểm đất và môi trường đất 5

1.1.2 Phân loại đất 7

1.1.3 Đánh giá đất đai 8

1.1.4 Ứng dụng GIS trong đánh giá đất đai: 12

1.2 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước 14

1.2.1 Những nghiên cứu về đất mặn và đất phèn 14

1.2.2 Những nghiên cứu về đánh giá đất đai trên thế giới và Việt Nam 32

1.2.3 Nghiên cứu đánh giá các loại hình sử dụng đất đai bền vững 37

1.2.4 Tình hình nghiên cứu ở tỉnh Bạc Liêu 38

1.2.5 Nhận xét chung về tình hình nghiên cứu và hướng nghiên cứu đề tài 39

Chương 2: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 41

2.1 Nội dung nghiên cứu 41

2.2 Cơ sở tài liệu thực hiện Luận án 43

2.2.1 Các tài liệu sơ cấp 43

2.2.2 Cơ sở tài liệu thứ cấp 43

2.3 Phương pháp và kỹ thuật áp dụng 43

2.3.1 Phương pháp luận nghiên cứu 43

2.3.2 Các phương pháp nghiên cứu và kỹ thuật sử dụng 44

Chương 3 : KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 49

3.1 Môi trường tự nhiên với sự hình thành và sử dụng đất mặn và đất phèn 49

3.1.1 Vị trí địa lý 49

3.1.2 Đặc điểm trầm tích liên quan lớp phủ thổ nhưỡng tỉnh Bạc Liêu 51

3.1.3 Địa hình liên quan đến sự hình thành và sử dụng đất mặn và đất phèn 52

3.1.4 Khí hậu với sự hình thành và sử dụng đất ở tỉnh Bạc Liêu 54

3.1.5 Thủy văn nước mặt, nguồn nước ngầm với sự hình thành, sử dụng đất 57

3.1.6 Lớp phủ thực vật với quá trình hình thành và phát triển của đất 61

3.2 Đặc điểm đất mặn và đất phèn ở tỉnh bạc liêu 63

3.2.1 Phân loại, quy mô phân bố đất ở tỉnh Bạc Liêu 63

3.2.2 Đặc điểm đất mặn 66

3.2.3 Đặc điểm đất phèn 74

3.2.4 Nhận xét chung về đất mặn và đất phèn ở tỉnh Bạc Liêu 85

3.2.5 Một số vấn đề suy thoái và ô nhiễm môi trường 89

3.2.6 Đặc điểm đất đai ở tỉnh Bạc Liêu 100

3.3 Đặc điểm kinh tế - xã hội, hiện trạng sử dụng đất và hệ thống sử dụng đất nông nghiệp ở tỉnh Bạc Liêu 111

3.3.1 Đặc điểm kinh tế - xã hội 111

3.3.2 Hiện trạng sử dụng đất và cơ cấu cây trồng nông nghiệp 112

3.3.3 Các loại hình sử dụng đất ở tỉnh Bạc Liêu 116

3.3.4 Các hệ thống sử dụng đất ở tỉnh Bạc Liêu 119

3.4 Khả năng sử dụng đất mặn và đất phèn ở tỉnh Bạc Liêu 133

3.4.1 Ý nghĩa và tiến trình đánh giá khả năng đất đai 133

3.4.2 Yêu cầu sử dụng đất của các loại hình sử dụng đất có triển vọng 135

3.4.3 Phân loại khả năng thích nghi đất đai 140

3.5 Đề xuất sử dụng đất mặn và đất phèn ở tỉnh Bạc Liêu 146

3.5.1 Phân vùng sử dụng đất theo khả năng thích nghi đất đai 146

3.5.2 Đề xuất sử dụng đất hợp lý theo khả năng thích nghi 148

3.5.3 Đề xuất các giải pháp sử dụng hợp lý đất mặn và đất phèn: 150

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 155

TÀI LIỆU THAM KHẢO 157

PHỤ LỤC 166

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

TT Chữ viết tắt Từ/ cụm từ

(Food and Agricultural Organization) GIS Hệ thống thông tin Địa Lý (Geographical Information

System)

5 IPCC Tổ chức liên chính phủ về Biến đổi khí hậu

(Intergovernmental panel on Climate Change)

6 ISSS/ISRIC Hội khoa học đất quốc tế / Trung tâm thông tin và tham chiếu

đất quốc tế (The International Society of Soil Science / The International Soil Reference and Information Centre)

8 LUT Loại hình sử dụng đất (Land Use Type)

LUS Hệ thống sử dụng đất (Land Use System)

11 WRB Cơ sở tham chiếu tài nguyên đất thế giới (World Refference

Base for Soil Resources)

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1: Các nguyên tắc cơ bản trong đánh giá đất đai theo FAO 10

Bảng 2: Đất mặn theo phân loại của Liên xô (cũ) và phân loại của Mỹ 18

Bảng 3: Phân loại đất bị ảnh hưởng bởi muối 19

Bảng 4: Diện tích và phân bố đất mặn ở Việt Nam 22

Bảng 5: Diện tích và phân bố đất mặn trên thế giới 22

Bảng 6: Diện tích và phân bố đất phèn trên thế giới 31

Bảng 7: Diện tích và phân bố đất phèn ở Việt Nam 32

Bảng 8: Các đơn vị hành chính tỉnh Bạc Liêu 49

Bảng 9: Quy mô diện tích các cấp địa hình tỉnh Bạc Liêu 53

Bảng 10: Quy mô diện tích và phân bố các nhóm đất chính tỉnh Bạc Liêu 64

Bảng 11: Số liệu phân tích một số chỉ tiêu lý - hóa tính đất mặn 68

Bảng 12: Một số đặc tính lý, hóa học của các đất phèn tiềm tàng 75

Bảng 13: Một số đặc tính lý, hóa học của các đất phèn hoạt động 77

Bảng 14: Các đặc trưng của tích chất hóa học đất phèn Bạc Liêu 82

Bảng 15: Sosánh mức phèn của đất phèn ở Bạc Liêu với một số nơi khác 83

Bảng 16: Độ chua và độc chất trong đất phèn nông 90

Bảng 17: Hàm lượng một số độc chất trong đất mặn 92

Bảng 18: Tình trạng biến động bờ biển tỉnh Bạc Liêu (1968 – 1998) 95

Bảng 19: Một số chỉ tiêu phân tích chất lượng nước 98

Bảng 20: Phân cấp đặc tính đất cho các vùng đất mặn, đất phèn 102

Bảng 21: Lựa chọn, phân cấp các yếu tố tự nhiên cho bản đồ đơn vị đất đai 105

Bảng 22: Thành phần các dân tộc ở Bạc Liêu 112

Bảng 23: Cơ cấu sử dụng đất ở T Bạc Liêu so với vùng ĐBSCL và cả nước 113

Bảng 24: Biến động sử dụng đất tỉnh Bạc Liêu 115

Bảng 25: Các loại hình sử dụng đất mặn và đất phèn 117

Bảng 26: Các hệ thống sử dụng đất trên đất mặn, đất phèn ở Bạc Liêu 121

Bảng 27: Đánh giá hiệu quả sản xuất của các hệ thống sử dụng đất 126

Bảng 28: Các chỉ tiêu chủ yếu để đánh giá sử dụng đất bền vững 129

Bảng 29: Đánh giá khả năng phù hợp của các LUS theo mục tiêu bền vững 129

Bảng 30: Các hệ thống sử dụng đất được lựa chọn và đề xuất 131

Bảng 31: Cấu trúc phân loại khả năng thích nghi đất đai 134

Bảng 32: Chỉ tiêu xác định các lớp thích hợp đất đai 134

Bảng 33: Các yếu tố tác động đến các LUT được lựa chọn và đề xuất 136

Bảng 34: Yêu cầu điều kiện tự nhiên của các LUT được lựa chọn và đề xuất 138

Bảng 35: Quy mô diện tích thích nghi đất đai của các loại hình sử dụng đất 145

Bảng 36: Định hướng bố trí quy mô sử dụng quỹ đất mặn và đất phèn 150

DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1: Các tầng chẩn đoán Salic và Natric ở đất mặn (Soil taxonomy, 1975 ) 19

Hình 2: Tinh thể Pyrite (FeS2) trong đất xem dưới kính hiển vi điện tử 28

Hình 3 : Mô hình phân bố trầm tích vùng ĐBSCL 29

Hình 4: Sơ đồ tiến trình nghiên cứu 48

Hình 5: Bản đồ vị trí hành chính tỉnh Bạc Liêu 50

Hình 6: Sơ đồ phân bậc địa hình tỉnh Bạc Liêu 53

Hình 7: Biểu đồ một số yếu tố khí hậu quan hệ với thời vụ canh tác 56

Hình 8: Hướng xâm nhập mặn, nguồn nước ngọt và hệ thống cống điều tiết 59

Hình 9: Bản đồ đất tỉnh Bạc Liêu 65

Hình 10: Bản đồ phân bố đất mặn ở tỉnh Bạc Liêu 69

Hình 11: Mô tả hình thái và số liệu phân tích một số phẫu diện đất mặn 73

Hình 12: Bản đồ phân bố đất phèn ở tỉnh Bạc Liêu 78

Hình 13: Mô tả hình thái và số liệu phân tích một số phẫu diện đất phèn 81

Hình 14: Biến động một số chỉ tiêu phân tích đất mặn, đất phèn theo chiều sâu 88

Hình 15: Các khu vực đất có nguy cơ ô nhiễm phèn 91

Hình 16: Các khu vực đất có nguy cơ ô nhiễm mặn 93

Hình 17: Tình trạng xói lở và bồi đắp bờ biển tỉnh Bạc Liêu (1968 – 1998) 96

Hình 18: Xâm nhập mặn ở Bạc Liêu 98

Hình 19: Các khu vực có nguy cơ nhiễm chua phèn nguồn nước mặt (pH<4) 99

Hình 20: Các lớp thông tin cho xây dựng bản đồ đơn vị đất đai 106

Hình 21: Bản đồ đơn vị đất đai vùng nghiên cứu 109

Hình 22: Sơ đồ Hệ Thống Sử Dụng Đất 119

Hình 23: Bản đồ khả năng thích nghi đất đai (điều kiện hiện tại) 143

Hình 24: Bản đồ khả năng thích nghi đất đai (tăng xâm nhập mặn) 144

Hình 25: Sơ đồ phân vùng bố trí sử dụng đất 147

DANH SÁCH PHỤ LỤC Phụ lục 1: Các tầng chẩn đoán: Natric, Salic 166

Phụ lục 2: Các tầng chẩn đoán Sulfuric và vật liệu chẩn đoán phèn 169

Phụ lục 3: Quá trình oxy hóa pyrite ở đất phèn 170

Phụ lục 4: Phân bố đất mặn và đất phèn ở Việt Nam 171

Phụ lục 5: Phương pháp phân tích đất 173

Phụ lục 6: Mạng lưới phẫu diện và nguồn tư liệu sử dụng trong nghiên cứu 182

Phụ lục 7: Bảng phân loại đất ở tỉnh Bạc Liêu (tỷ lệ 1/50.000) 186

Phụ lục 8: Mô tả các đơn vị đất đai (LMU) vùng nghiên cứu 189

Phụ lục 9: Phân tích hiệu quả kinh tế các hệ thống sử dụng đất 191

Phụ lục 10: Khả năng thích nghi của các loại hình sử dụng đất 200

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Trong các loại tài nguyên thiên nhiên, đất là loại tài nguyên có giới hạn, khó phục hồi Đối với vùng ven biển, nơi tập trung hầu hết là các loại đất mặn và phèn, khó sử dụng và cải tạo, được xếp là các loại đất “có vấn đề” (problem soils), thì việc sử dụng đất một cách bền vững càng trở nên cấp thiết hơn Về mặt kinh tế xã hội, đa số nông dân nghèo cũng tập trung ở vùng này, sinh kế của người dân không ổn định, sản xuất lượng thực bị hạn chế, việc khai thác và sử dụng đất không lường hết được những hậu quả về mặt môi trường Do đó, các giải pháp cho việc quản lý đất đai tổng hợp đa mục tiêu ở những khu vực nhạy cảm ven biển với 2 chế độ nước mặn và ngọt để đáp ứng được nhu cầu sử dụng, giảm thiểu những tác động xấu đến môi trường cần được nghiên cứu kỹ lưỡng trên quan điểm phát triển bền vững Nghiên cứu và đánh giá tổng hợp lớp phủ thổ nhưỡng (Soil), môi trường đất và các yếu tố tự nhiên khác nhằm sử dụng tối ưu và hợp lý tài nguyên đất đai (Land), chủ yếu cho sản xuất nông nghiệp, trở thành yêu cầu thiết yếu đối với sự phát triển bền vững hiện nay

ĐBSCL là vùng đồng bằng rộng lớn, vùng trọng điểm sản xuất lương thực, thực phẩm của cả nước, có vai trò đặc biệt quan trọng trong an ninh lương thực quốc gia Đất mặn và đất phèn ở ĐBSCL có quy mô lớn và chi phối mạnh đến sản xuất lương thực, thực phẩm của vùng trong khi việc sử dụng chúng còn nhiều vấn đề phức tạp, chưa khẳng định rõ sự thích nghi và hiệu quả kinh tế-xã hội của chúng Tỉnh Bạc Liêu là một tỉnh ven biển ở ĐBSCL, đất mặn và đất phèn chiếm hơn 84% diện tích tự nhiên, chọn địa bàn tỉnh này nghiên cứu là thực tiễn sinh động, điển hình, nhiều vấn đề nếu giải quyết được ở Bạc Liêu thì có thể áp dụng cho các tỉnh ven biển khác ở ĐBSCL

Từ những nội dung nêu trên, đề tài “Đặc điểm đất và đánh giá đất đai vùng đất mặn và đất phèn ven biển nhằm đề xuất sử dụng hợp lý cho sản xuất nông nghiệp tỉnh Bạc Liêu” được thực hiện với khu vực nghiên cứu lựa chọn ở tỉnh Bạc Liêu, đối tượng nghiên cứu là các đất mặn và đất phèn ven biển Đề tài được thực hiện có kế thừa những kết quả nghiên cứu về đất mà tác giả đã trực tiếp tham gia thực hiện từ năm 1986 trên địa bàn tỉnh Minh Hải (cũ) và tỉnh Bạc Liêu hiện nay (chia tách từ tỉnh Minh Hải vào năm 1997) và được cập nhật từ những nghiên cứu mới từ năm 2004 đến nay Kết quả của đề tài góp phần làm cơ sở khoa học cho việc đề xuất chuyển đổi cơ cấu sử dụng đất, cơ cấu sản xuất nông nghiệp, từng bước đáp ứng nhu cầu gia tăng khả năng sản xuất của đất đai Ngoài ra, các dữ liệu cơ bản về tài nguyên đất được tổ chức, lưu trữ thành hệ cơ sở dữ liệu, có thể phục vụ cho các nghiên cứu chuyên đề có liên quan

2 Mục tiêu nghiên cứu

a/ Mục tiêu chung: Đề tài thực hiện nhằm góp phần xây dựng cơ sở khoa học và thực tiễn trong nghiên cứu, đề xuất các giải pháp sử dụng hợp lý đất mặn và đất phèn ven biển của tỉnh Bạc Liêu cho phát triển sản xuất nông nghiệp b/ Mục tiêu cụ thể:

- Nắm vững một số đặc điểm đất mặn và đất phèn trong mối quan hệ với môi trường tự nhiên, kinh tế - xã hội và sử dụng đất

- Xác định các loại hình sử dụng đất và hệ thống sử dụng đất nông nghiệp trên đất mặn và đất phèn đáp ứng với yêu cầu phát triển kinh tế-xã hội và phù hợp với điều kiện tự nhiên của tỉnh Bạc Liêu; Xác định khả năng thích nghi đất đai của đất mặn, đất phèn đối với sản xuất nông nghiệp, làm cơ sở định hướng cho phát triển nông nghiệp bền vững ở tỉnh

- Đề xuất một số giải pháp sử dụng hợp lý quỹ đất mặn và đất phèn ven biển

3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

3.1 Những đóng góp mới của đề tài

- Đánh giá một cách khoa học và có hệ thống đặc điểm môi trường đất mặn và đất phèn trong quan hệ với điều kiện tự nhiên, kinh tế-xã hội và sử dụng đất

- Làm rõ quy mô diện tích, phân bố, đặc tính lý hóa học của đất mặn và đất phèn, mức độ mặn, mức độ chua phèn và độc chất trong đất ở Bạc Liêu Đối với đất phèn đã phân tích thêm các chỉ tiêu tổng độ chua tiềm tàng (TPA) và tổng độ chua hoạt động (TAA), so sánh mức độ phèn với các nơi khác

- Xác định một số hệ thống sử dụng đất trên đất mặn và đất phèn đáp ứng cho phát triển bền vững sản xuất nông nghiệp trên địa bàn nghiên cứu

- Đề xuất bố trí sử dụng hợp lý quỹ đất mặn và đất phèn ven biển tỉnh Bạc Liêu

- Kết quả đề tài góp phần bổ sung, làm phong phú thêm cơ sở dữ liệu nghiên cứu về đất mặn, đất phèn ven biển ở Bạc Liêu nói riêng và vùng ĐBSCL nói chung.3.2 Ý nghĩa khoa học

Đề tài đã xử lý một cách hệ thống và ứng dụng các phương pháp mới để:

- Nghiên cứu đặc điểm đất và xem xét các vấn đề môi trường đất mặn, đất phèn Xác định được các yếu tố tác động đến sự hình thành và sử dụng đất, từ đó khoanh định quy mô và tính chất của các đơn vị đất đai ở vùng nghiên cứu

- Nghiên cứu các hệ thống sử dụng đất, xác định tiềm năng và đề xuất giải pháp sử dụng tài nguyên đất mặn, đất phèn cho phát triển bền vững nông nghiệp

- Ứng dụng phương pháp đánh giá đất đai của FAO (1976, 1983, 2007) với những bổ sung phù hợp với điều kiện vùng nghiên cứu, kết hợp GIS và phân tích đa mục tiêu để đáp ứng yêu cầu cao hơn trong nghiên cứu sử dụng đất hiện nay

- Đóng góp về phương pháp luận nghiên cứu sử dụng hợp lý đất mặn và đất phèn; làm cơ sở khoa học cho quy hoạch sử dụng đất và bố trí cơ cấu sản xuất nông nghiệp ở tỉnh Bạc Liêu nói riêng và vùng ĐBSCL nói chung

3.2 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài

+ Kết quả nghiên cứu của đề tài có ý nghĩa sử dụng làm cơ sở trong xây dựng các phương án quy hoạch của tỉnh về: a) sản xuất nông nghiệp; (b) sử dụng đất; và (c) phát triển tổng thể kinh tế-xã hội,

+ Đáp ứng được yêu cầu chỉ đạo sản xuất của địa phương Góp phần giải quyết vấn đề bức xúc, bất cập trong sử dụng đất mặn, đất phèn ven biển

+ Kết quả của đề tài còn có thể được sử dụng trong các công trình nghiên cứu khoa học và giảng dạy (phân loại đất mặn, đất phèn; đánh giá đất đai; ứng dụng GIS và viễn thám; sử dụng và cải tạo đất mặn, đất phèn ven biển )

4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

4.1 Đối tượng nghiên cứu

+ Các loại đất mặn và đất phèn, đặc điểm tính chất, môi trường đất mặn và đất phèn trong mối quan hệ với các điều kiện tự nhiên khác

+ Loại hình sử dụng đất và các hệ thống sử dụng đất chủ yếu ở đất mặn và đất phèn tỉnh Bạc Liêu, ở các khía cạnh: (i) yêu cầu về điều kiện tự nhiên, (ii) đặc điểm kinh tế-kỹ thuật (canh tác, giống, thời vụ, đầu tư, chi phí, lợi nhuận, nhu cầu lao động), và (iii) các tác động đến môi trường (phèn hóa, mặn hóa, ô nhiễm, ) 4.2 Phạm vi nghiên cứu

Nghiên cứu giới hạn ở quy mô và lĩnh vực sử dụng đất mặn và đất phèn trong sản xuất nông nghiệp, ở đây chủ yếu là canh tác nông nghiệp, lâm nghiệp, làm muối và nuôi trồng thủy sản Các đề xuất sử dụng đất chú trọng xem xét về khía cạnh tiềm năng của tài nguyên đất mặn và đất phèn Các giải pháp về kinh tế-xã hội, chính sách phát triển có ý nghĩa tham khảo, xem xét mang tính thời điểm Địa bàn nghiên cứu ở tỉnh Bạc Liêu, với quy mô đất mặn và đất phèn gần 218.000 ha trong tổng số 258.247 ha diện tích tự nhiên

Chương 1: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU

1.1 Cơ sở khoa học của nghiên cứu đất và sử dụng đất đai bền vững

Cùng với việc phát triển các môn khoa học tự nhiên, việc nghiên cứu tài nguyên đất ở mỗi quốc gia, mỗi khu vực đã được chú trọng Bên cạnh vai trò là

"tư liệu sản xuất cơ bản và chủ yếu" của loài người, đất còn là vật mang của tất cả các hệ sinh thái tự nhiên và các hệ sinh thái canh tác [75] Cho nên, công tác điều tra - nghiên cứu đặc điểm đất phải được làm đầu tiên không thể thiếu được trong quá trình tổ chức sản xuất và quản lý trên một lãnh thổ

Trong thực tiễn sử dụng đất, từ xưa những người dân địa phương đã tự nhận biết đặc điểm đất nơi họ đang canh tác qua quá trình sản xuất, nhiều loại đất đã được phân loại bắt nguồn từ tên gọi dân gian, như đất Podzon-Chernozem (Nga) đất Renzin (Ba Lan), đất Cà Giang, đất phèn nóng, phèn lạnh (Việt Nam) Giữa thế kỷ XIX, khoa học về đất mới bắt đầu hình thành đầu tiên ở nước Nga bởi V.V Docuchaev (1846 - 1903) Ông là người đầu tiên đã xác định chính xác về sự hình thành đất, làm cơ sở cho việc nghiên cứu và phân loại đất theo quy luật phát sinh, từ đó đất trở thành đối tượng khoa học và điều tra-nghiên cứu đất đã trở thành một ngành khoa học của loài người

Đến nay, khoa học đất đã có những bước tiến quan trọng, đó là nghiên cứu môi trường đất, nhiều tài liệu nghiên cứu trên thế giới như “Khoa học đất, phương pháp và ứng dụng_ Soil science: methods and applications” (D.L Rowell, 1994)[133], “Đất và môi trường _ Soils and Environment” (Ellis S & Mellor A., 1995) [103], “bản chất và các thuộc tính của đất _ The Nature and Properties of Soils” (Brady N C & Weil R.R., 1999)[96],…, coi đất như là phức hợp các thành phần vật chất rắn (cát, thịt, sét, hữu cơ,…), nước, không khí, sinh vật, và nghiên

cứu mối quan hệ tương tác giữa chúng cũng như các tác động của con người trong quá trình sử dụng Đối với môi trường đất ven biển, các nghiên cứu như: “Hướng dẫn sử dụng các chỉ thị về thực vật, trầm tích và nước trong khảo sát môi trường” (D Chapman, 1996)[97], “Sổ tay quản lý đới ven biển” (J.R Clark, 1996)[98],

“Quản lý và quy hoạch vùng đất ven biển” (R Kay và J Alder, 1999)[134], v.v đã cụ thể hơn về môi trường và quản lý sử dụng đất ven biển, nơi tập trung phần lớn đất mặn và đất phèn

Ở Việt Nam, từ thời các triều đại phong kiến, việc nghiên cứu đặc điểm đất được xem là cơ sở để bố trí cây trồng; cấp đất; đánh thuế đất; và cũng đã được nâng lên thành các tiêu chuẩn và các phân loại đất của nhà nước phong kiến [42] Từ thời ấy đến nay, việc nghiên cứu đặc điểm đất và phân loại đất ở Việt Nam đã trở thành một công tác đòi hỏi ưu tiên ở tất cả các giai đoạn lịch sử (thời Pháp thuộc, giai đoạn chống Mỹ, giai đoạn hòa bình - thống nhất, ), công tác này được xem là cơ sở khoa học cho việc sử dụng đất hợp lý và phát triển sản xuất nông nghiệp ở nước ta

Một số kết quả nghiên cứu trong “Sinh thái môi trường đất”, “Độc học môi trường”, “Đại cương quản trị môi trường” (NXB Đại học Quốc gia TPHCM) của tác giả Lê Huy Bá, “Sinh thái môi trường ứng dụng” (NXB Khoa học & Kỹ thuật

TP HCM) của tác giả Lê Huy Bá và Lâm Minh Triết (2005)[4],[5],[6],[7], hay

“Sinh thái và môi trường đất” (NXB Đại học Quốc gia TPHCM) của tác giả Lê Văn Khoa [30] , đã nêu rõ các vấn đề liên quan đến môi trường đất, nước, chức năng và sự vận động các yếu tố lý hóa tính đất, các mối quan hệ cơ bản và mật thiết giữa đất, môi trường đất và môi trường, sinh thái nói chung Những nghiên cứu này có thể xem làm cơ sở khoa học để nghiên cứu sâu hơn về môi trường đất, từ quá trình hình thành, phát sinh phát triển đến sử dụng, hoạt động sản xuất của con người tác động làm cải thiện hay suy thoái, ô nhiễm môi trường đất

1.1.2 Phân loại đất

Cơ sở của hầu hết các nghiên cứu đất là các hệ thống phân loại đất Một cách tổng quát, những kết quả nghiên cứu đất trên thế giới được thực hiện dựa trên các hệ thống phân loại đất chính sau:

• Hệ thống phân loại đất của Liên Xô cũ: đây là phân loại dựa vào quy luật và tiến trình phát sinh thổ nhưỡng Cơ sở phân loại được đặt trên mối liên hệ tương hỗ của các yếu tố: mẫu chất, khí hậu, thủy văn, sinh vật và tác động của con người Hệ thống phân loại này đã được sử dụng rộng rãi trong các cuộc điều tra đất ở Liên Xô, các nước Đông Âu và một số nước khác thuộc châu Á - Châu Phi

sát thổ nhưỡng Hoa Kỳ (US Soil Survey Staff) hợp tác với các nhà thổ nhưỡng trên thế giới biên soạn, được Bộ Nông nghiệp Mỹ (USDA) ấn hành đầu tiên năm 1975 và lần ấn bản gần đây nhất là năm 1999 Đây là hệ thống phân loại "mở " có thể bổ sung thêm các đơn vị đất hiện có, được đặt tên theo dạng ghép từ với thuật ngữ la tinh, được cấu trúc theo các "bậc" phân loại (category) với các chỉ tiêu hóa-lý định lượng thông qua xác định các tầng chẩn đoán (diagnostic horizons) Hệ thống phân loại này được sử dụng rộng rãi ở nhiều quốc gia trên thế giới, đặc biệt ở khu vực Châu Á và Châu Mỹ

• Hệ thống phân loại đất của Pháp: Phân loại này cũng dựa vào các quy luật phát sinh gần giống với hệ thống phân loại đất của Liên Xô cũ Năm 1967, Cục nghiên cứu khoa học-kỹ thuật Hải ngoại Pháp (ORSTOM) chỉnh biên và bổ sung các chỉ tiêu phân loại định lượng như hệ thống phân loại Hoa Kỳ Hệ thống phân loại này được sử dụng nhiều ở các quốc gia nói tiếng Pháp trên thế giới

• Hệ thống phân loại đất của FAO/ UNESCO: để khắc phục những điểm dị biệt trong các hệ thống phân loại đất của các quốc gia, đồng thời có thể tổng kết được nghiên cứu về đất của các nước nhằm đánh giá được tài nguyên đất đai trên toàn

thế giới, tổ chức Lương-Nông (FAO) và Văn hóa-Khoa học-Xã hội (UNESCO) của Liên Hiệp Quốc đã xây dụng hệ thống phân loại, tổng hợp từ nhiều hệ thống phân loại đất trên thế giới (1961-1981), bao gồm các quy luật phát sinh đất và các tính chất chuẩn đoán của từng tầng đất theo tiêu chuẩn được định lượng Việc cập nhật hoá và chỉnh sửa chi tiết gần đây giúp cho Bản đồ đất thế giới (1/5.000.000)và phân loại đất của FAO/ UNESCO được phổ cập rộng rãi trong các nghiên cứu về đất của nhiều quốc gia trên thế giới [112]

Đánh giá khả năng đất đai đã được bắt đầu từ những thập niên 50 của thế kỷ trước, được xem như là những nỗ lực quan trọng của con người hướng đến sự phát triển bền vững Nhu cầu của việc đánh giá khả năng sử dụng đất xuất hiện khi mà các kết quả nghiên cứu riêng lẻ về đặc điểm đất không cung cấp được những hướng dẫn đầy đủ về cách thức và hiệu quả của việc sử dụng đất đai [111] Do vậy, để quản lý và sử dụng đất một cách hợp lý, một bước nghiên cứu kế tiếp cần được thực hiện - sau khi nghiên cứu đặc điểm đất - nhằm xem xét tổng hợp giữa đất và các yếu tố tự nhiên khác (Nước, khí hậu, địa hình, ) với các yêu cầu về sử dụng đất khác nhau, bước nghiên cứu này được gọi là đánh giá khả năng sử dụng đất Theo Stewart (1968), đánh giá đất đai là "đánh giá khả năng thích nghi của đất đai đối với các mục tiêu sử dụng của con người trong nông nghiệp, lâm nghiệp, thủy lợi, quy hoạch vùng, bảo tồn thiên nhiên, v.v " [101]

Việc điều tra - nghiên cứu đất (Soil) đơn thuần chỉ cung cấp những thông tin về tiềm năng sử dụng đất đai trên cơ sở các tính chất của đất Trong khi đó, đánh giá khả năng đất đai (Land) - theo Paraphrasing Aandahl (1958) - cung cấp những thông tin để xác định cơ hội và những hạn chế đối với sử dụng đất, đây là cơ sở để hình thành các quyết định về sử dụng và quản lý đất đai [92] Do vậy, việc đánh giá khả năng sử dụng đất đai đã được tiến hành ở nhiều nơi trên thế giới, sau đó

được thống nhất dưới tên gọi "Đánh Giá Đất Đai" (Land Evaluation) tại hội nghị Amsterdam (1950) của Hiệp Hội Khoa Học Đất Quốc Tế (ISSS)

Nhằm đánh giá đất đai, nhiều phương pháp khác nhau đã được thực hiện ở mỗi quốc gia (như Liên Xô cũ, Mỹ, Úc, Anh, Pháp, ), sự khác biệt này đã làm trở ngại sự trao đổi thông tin và hiểu biết về sử dụng đất trên thế giới Do vậy, việc tiêu chuẩn hoá thuật ngữ và phương pháp đã được đặt ra, dẫn đến việc biên soạn chung "Khung Đánh Giá Đất Đai" (Framework for Land Evaluation) của nhiều nhà khoa học trên thế giới dưới sự chủ trì của FAO (1976) Khung tiến trình này ngày càng được chỉnh sửa và chi tiết hóa, được xem như là cơ sở tổng quát của các hoạt động đánh giá khả năng sử dụng đất ở nhiều nơi trên thế giới Như vậy, phương pháp nghiên cứu đánh giá đất đai luôn được cập nhật bổ sung, thể hiện tầm quan trọng không thể thiếu trong quá trình nghiên cứu sử dụng hợp lý tài nguyên đất Ở Việt Nam, phương pháp này cũng được nghiên cứu áp dụng sớm từ những năm 1980, cho đến nay một số nội dung đánh giá đất đai đã được đưa thành quy trình phục vụ cho điều tra quy hoạch nông nghiệp (10 TCN 343-98, năm 1999)

(i) Những nguyên tắc cơ bản trong đánh giá đất đai của FAO

Phương pháp của FAO trước đây (1976) đề ra 06 nguyên tắc cơ bản trong việc đánh giá đất đai (FAO, 1990) [111] Các nguyên tắc này đã được mở rộng và bổ sung thêm thành 08 nguyên tắc cơ bản trong quá trình phát triển nhận thức về khía cạnh môi trường hiện nay (FAO, 2007) [104] Trong đó chủ yếu là việc bổ sung thêm hai nguyên tắc 7 và 8 nhấn mạnh đến yếu tố tham gia của cộng đồng trong tiến trình đánh giá đất đai và xác định rõ hơn phạm vi, mức độ ra quyết định trước khi thực hiện quá trình đánh giá đất đai, đồng thời các khía cạnh bảo vệ môi trường cũng được nhấn mạnh, xác định rõ hơn (Bảng 1)

Bảng 1: Các nguyên tắc cơ bản trong đánh giá đất đai theo FAO năm 1976 và

chỉnh sửa bổ sung năm 2006 [104], [115]

06 nguyên tắc theo FAO, 1976 08 nguyên tắc theo FAO, 2006

i Thích hợp đất đai nên được đánh giá và

phân loại đối với các loại sử dụng xác

định

i Thích hợp đất đai nên được được đánh giá và phân lọai đối với các loại sử dụng và dịch vụï đất đai xác định

ii Đánh giá đất đai yêu cầu cả sự so sánh

về năng suất (lợi ích) thu được và đầu tư

(chi phí) cần thiết của các loại hình sử

dụng đất khác nhau

ii Đánh giá đất đai yêu cầu cả sự so sánh về năng suất (lợi ích) thu được và đầu tư (chi phí) cần thiết của các loại hình sử dụng đất khác nhau để đánh giá tiềm lực năng suất, phục vụ môi trường và sinh kế bền vững của sử dụng đất

iii Đánh giá đất đai đòi hỏi một phương

pháp tổng hợp đa ngành

iii Đánh giá đất đai đòi hỏi một phương pháp tổng hợp đa ngành liên quan nhiều lĩnh vực

iv Đánh giá đất đai được thực hiện với

các mặt liên quan đến bối cảnh về tự

nhiên, kinh tế và xã hội của vùng nghiên

cứu

iv Đánh giá đất đai được thực hiện liên quan đến bối cảnh về tự nhiên kinh tế, xã hội và bối cảnh chính trị cũng như các mối quan tâm về môi trường

v Khả năng thích nghi đất đai cần dựa

trên cơ sở bền vững

v Khả năng thích nghi đất đai cần dựa trên cơ sở bền vững Khái niệm khả năng bền vững bao gồm khả năng sản xuất, công bằng xã hội và các khía cạnh về môi trường

vi Đánh giá đất đai bao gồm sự so sánh

của hai hay nhiều loại hình sử dụng đất

đai

vi Đánh giá đất đai bao gồm sự so sánh của hai hay nhiều loại sử dụng hoặc dịch vụ đất đai

vii Đánh giá đất đai cần quan tâm đến tất cả những nhu cầu, sở thích và quan điểm của nông hộ

viii Phạm vi và mức độ ra quyết định nên được xác định rõ ràng trước khi thực hiện quá trình đánh giá đất đai

(ii) Tiến trình đánh giá khả năng thích nghi đất đai

Việc đánh giá đất đai tùy thuộc vào mục tiêu và mức độ chi tiết của nghiên cứu Tuy nhiên, tiến trình đánh giá này được chia thành ba giai đoạn chính [104], [115]: (i) Giai đoạn chuẩn bị; (ii) giai đoạn điều tra thực tế và (iii) Giai đoạn xử lý các số liệu và báo cáo kết quả, ở mỗi giai đoạn thường có ba nhóm công việc: + Nhóm công việc liên quan đến sử dụng đất: Điều tra, đánh giá hiện trạng sử dụng đất, nghiên cứu các loại hình và hệ thống sử dụng đất, đánh giá hiệu quả kinh tế và tác động môi trường của các hệ thống sử dụng đất, lựa chọn các hệ thống sử dụng đất và loại hình sử dụng đất có triển vọng để đánh giá

+ Nhóm công việc liên quan đến đất đai: Nghiên cứu các điều kiện tự nhiên có liên quan đến sử dụng đất (khí hậu, đất, địa hình địa mạo, thực vật ), lựa chọn và phân cấp các chỉ tiêu cho bản đồ đất đai, khoanh định các đơn vị đất đai phục vụ cho việc đánh giá

+ Nhóm công việc liên quan đến sự kết hợp đất đai và sử dụng đất: So sánh và kết hợp giữa yêu cầu sử dụng đất với chất lượng đất đai để phân định các mức độ thích hợp của các đơn vị đất đai cho từng loại hình sử dụng đất

Các bước thực hiện trong đánh giá đất đai như sau:

(1) Thảo luận ban đầu về nội dung, phương pháp; lập kế hoạch; phân loại và xác định các nguồn tài liệu có liên quan

(2) Thu thập và kế thừa các tài liệu chuyên ngành có liên quan đến đất và sử dụng đất như: khí hậu, địa chất, địa hình địa mạo, thổ nhưỡng và các số liệu thống kê về hiện trạng sử dụng đất

(3) Điều tra thực địa về hiện trạng sử dụng đất và hiệu quả sản xuất của các loại hình sử dụng đất nhằm mục đích lựa chọn loại hình sử dụng đất có triển vọng, phù hợp với mục tiêu phát triển, điều kiện sinh thái và bối cảnh kinh tế-xã hội của vùng nghiên cứu

(4) Xác định các đặc tính đất đai, trên cơ sở nghiên cứu các yếu tố môi trường tự nhiên liên quan đến sản xuất nông nghiệp để phân lập và xác định các đặc tính đất đai có ảnh hưởng mạnh mẽ đến sử dụng đất Tiến hành khoanh định các đơn vị đất đai trên bản đồ (land mapping units)

(5) Xác định các yêu cầu về đất đai, căn cứ trên yêu cầu sinh thái của cây trồng và đặc điểm của môi trường tự nhiên để xác định các yêu cầu về đất đai của các loại hình sử dụng đất được đánh giá

(6) Kết hợp giữa chất lượng đất đai với yêu cầu đất đai của các loại hình sử dụng đất để xác định mức thích nghi cho các loại hình sử dụng đất được chọn (7) Đề xuất bố trí sử dụng đất, từ kết quả đánh giá thích nghi đất đai

(iii) Các mức độ phân tích trong đánh giá đất đai của FAO

Tùy vào mục tiêu của việc đánh giá đất đai mà mức độ phân tích thông tin sẽ khác nhau, có hai dạng phân loại khả năng thích nghi đất đai:

• Phân loại khả năng thích nghi định tính (Qualitative land suitability classification): sử dụng cho các đánh giá đất đai tổng quát, chỉ phân tích các yếu tố tự nhiên không định lượng và không bao gồm các thông tin ước lượng về đầu tư

- chi phí - lợi nhuận

• Phân loại khả năng thích nghi định lượng (Quantitative land suitability classification): sử dụng cho các đánh giá đất đai chi tiết, bao gồm những thông tin định lượng về mặt tự nhiên với các chỉ số tư vấn về chi phí - đầu tư - lợi nhuận và lao động

1.1.4 Ứng dụng GIS trong đánh giá đất đai:

Cùng với sự ra đời của nhiều phần mềm mang tính chuyên ngành, đơn giản, dễ sử dụng và mang lại hiệu quả cao nên Hệ thống Thông tin Địa lý (Geographical Information System_GIS) ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành, nhất là trong lĩnh vực nghiên cứu đất đai Công cụ GIS tuy được ứng

dụng ở Việt Nam trong các lãnh vực nghiên cứu và quản lý tài nguyên tự nhiên trong khoảng hơn mười lăm năm trở lại đây, nhưng đã có những bước phát triển mạnh mẽ Ứng dụng đầu tiên của GIS về lĩnh vực này tại Việt Nam được FAO thực hiện năm 1990 nhằm xây dựng "Bản Đồ Phân Vùng Sinh Thái Đồng Bằng Sông Hồng" ở tỉ lệ 1/ 250.000, trong đó các yếu tố về Đất - Địa Hình - Thủy Văn

- Khí Hậu Sử dụng đất được kết hợp và phân tích bằng kỹ thuật GIS (FAO, 1994) [107] Một số nghiên cứu khác nhằm ứng dụng kỹ thuật GIS trong đánh giá tài nguyên đất đai ở một số địa phương, bao gồm cả vùng ĐBSCL, như: Nghiên cứu bố trí cơ cấu cây trồng hợp lý ở huyện Ô - Môn - Tỉnh Cần Thơ (Đặng Kim Sơn, và n.n.k, 1992); Nghiên cứu chuyển đổi vùng lúa sang nuôi tôm ở huyện Đầm Dơi - Tỉnh Minh Hải (Nguyễn An Tiêm và n.n.k, 1995); Đánh giá khả năng sử dụng đất tỉnh Đồng Nai (Vũ Cao Thái và n.n.k, 1996); Quy hoạch sử dụng đất lâm nghiệp Bắc Thái (Lại Huy Phương, 1995); Đặc điểm đất và đánh giá khả năng sử dụng đất trong sản xuất nông nghiệp vùng ĐBSCL (Nguyễn Văn Nhân, 1996) [36],… là những nỗ lực mới nhằm ứng dụng công nghệ GIS trong nghiên cứu sử dụng đất ở Việt Nam Phạm vi ứng dụng GIS trong nghiên cứu tài nguyên môi trường đất còn hứa hẹn nhiều triển vọng

Trong lĩnh vực đánh giá đất đai, hiện nay trên thế giới đang sử dụng một số chương trình máy tính (computer programs) như ALES (Automated Land Evaluation System), MicroLEIS 2000, AEZWIN, ILES (Integrated Land Evaluation System), được kết nối với GIS nhằm hỗ trợ cho công tác đánh giá đất đai và phân vùng sinh thái cây trồng Hơn nữa, để hỗ trợ cho những lựa chọn tối ưu, mô hình phân tích đa chỉ tiêu (Multi-Criteria Analysis-MCA) được phát triển tích hợp với GIS cung cấp cho người ra quyết định các mức độ quan trọng khác nhau của các tiêu chuẩn khác nhau

Phương pháp phân tích đa chỉ tiêu (MCA) là một kỹ thuật phân tích tổ hợp các tiêu chuẩn khác nhau để cho ra kết quả cuối cùng Trong đánh giá sử dụng đất bền vững thường sử dụng nhiều chỉ tiêu khác nhau để phân tích khả năng thích hợp, kỹ thuật tổ hợp các tiêu chuẩn khác nhau để cho ra kết quả cuối cùng được sử dụng như là công cụ hỗ trợ ra quyết định Trong vấn đề ra quyết định đa chỉ tiêu, bước đầu tiên quan trọng nhất là xác định tập hợp các phương án (alternatives) và tập hợp những chỉ tiêu (criteria) mà những phương án cần để đánh giá Tiếp theo, lượng hóa các chỉ tiêu, xác định tầm quan trọng tương đối của những phương án tương ứng với mỗi chỉ tiêu Trong đánh giá đa chỉ tiêu, bản đồ thích nghi tồn tại một vùng thích hợp cho nhiều loại hình sử dụng đất, trong trường hợp này có thể dựa trên ưu thế cấp bậc để phân hạng mức độ ưu tiên khác nhau của các loại hình sử dụng đất Quá trình đề xuất sử dụng đất được bắt đầu theo nguyên tắc: các vùng thích hợp nhất cho loại hình sử dụng đất quan trọng nhất được lựa chọn, trật tự đó được lập lại cho các loại hình sử dụng đất có mức quan trọng thấp hơn (Berry, 1991) Ví dụ: nếu như các loại hình sử dụng đất được sắp theo thứ tự ưu tiên từ cao đến thấp như sau: lúa > mía > khóm > …, một vùng đất nào đó thích nghi cao (S1) cho cả 3 loại hình lúa, mía, và khóm thì vùng thích hợp cho lúa sẽ được chọn trước, sau đó đến mía, khóm,…

1.2 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước

1.2.1 Những nghiên cứu về đất mặn và đất phèn

1.2.1.1 Những nghiên cứu về đất mặn:

a Nguồn gốc và sự hình thành đất mặn

+ Khái niệm về đất mặn: nhiều nghiên cứu đều cho rằng đất mặn là những đất chứa hàm lượng tích tụ vượt quá của các muối hòa tan hoặc Natri (sodium) trao đổi, hoặc cả hai Sự tích lũy quá mức các muối hòa tan làm gia tăng hàm lượng muối của dung dịch đất hay mức độ bão hòa của Natri trao đổi

ảnh hưởng có hại cho sinh vật [130] Đối với các mục tiêu sản xuất nông nghiệp, những đất như thế được xem là đất có vấn đề (problem soils), yêu cầu những thực tiễn quản lý và biện pháp khắc phục đặc biệt

Kearney và Scofield (1936), khi nghiên cứu tính chịu mặn của cây trồng, cho rằng cây bắt đầu bị tác động bất lợi khi hàm lượng muối trong đất vượt quá 0,1 % [118], De Sigmond (1924, 1938) cũng đã đưa ra khái niệm đất mặn và nhất trí với giới hạn này [136] Scofield (1942) xác định đất bị mặn nếu độ dẫn điện dịch trích bão hòa đất (ECe) từ 4mmho/cm trở lên

Những nghiên cứu về sau này (Magistad, 1945; Bernstein, 1964; Silvertooth, 2005) cũng thống nhất về khái niệm đất mặn và phân biệt các đất mặn do sự tích tụ vượt quá muối tan trong đất có nguồn gốc từ nước biển (saline soils) và đất mặn do tích lũy cao hàm lượng Sodium_ Natri (sodic soils) ở vùng khô hạn và bán khô hạn

+ Nguồn gốc của các muối hòa tan: nguồn trực tiếp của tất cả các thành phần muối là các khoáng cơ bản được thấy trong đất và trong các đá lộ ra của vỏ trái đất Clarke (1924) ước tính hàm lượng trung bình của chlorine (Cl) và sulfur (S) chứa trong vỏ Trái Đất khoảng 0,05% đến 0,06%, trong khi đó lần lượt natri (Na), canxi (Ca) và manhê (Mg) mỗi chất chiếm khoảng 2 hay 3% Trong tiến trình phong hóa hóa học (thủy phân, hydrat hóa, hòa tan, oxy hóa, cacbonat hóa,…) những thành phần này được phóng thích dần và có thể hòa tan

Nguồn gốc trực tiếp của hầu hết các muối tan là từ đá gốc bị phong hóa, nhưng ít khi tích tụ một nơi đủ để hình thành đất mặn Đất mặn thường hiện diện

ở những vùng nhận muối từ các nơi khác và nước là nguồn mang chủ yếu Đại dương là nguồn muối khi mẫu chất tạo đất bao gồm các vật liệu trầm tích biển được nâng lên qua các giai đọan địa chất và hình thành đất mặn Các đá phiến sét Mancos ở Colorado, Wyoming, và Utah là những ví dụ điển hình của trầm tích

biển mặn Nguồn cung cấp muối từ nước biển hình thành các đất mặn dọc ven biển [130]

Nguồn muối hòa tan có thể được di chuyển và tích tụ từ nội địa do gió như sự rải muối và được gọi là chu trình muối (Teakle, 1937)

Nhìn chung, nguồn gốc muối trực tiếp chủ yếu là từ nước mặt và nước ngầm chứa các muối hòa tan với hàm lượng cao, sự tích lũy muối trong nước tùy thuộc hàm lượng muối của đất và vật liệu địa chất mà nước chảy qua Nước này nếu dùng tưới thì sẽ trở thành nguồn muối

+ Các quá trình mặn hóa (Salinization) hoặc kiềm hóa (Alkalization)

dẫn đến sự hình thành các đất mặn (L A Richards và n.n.k., 1954) Mặn hóa đất là quá trình tích tụ trong môi trường đất các muối có khả năng hoà tan cao hơn gypsum (CaSO4.2H2O), bao gồm các muối kim loại kiềm và kiềm thổ như Na+,

K+, Mg2+, Ca2+ với các gốc acid: Cl-, SO42-, CO32- và HCO3-

Quá trình kiềm hóa (Alkalization), còn gọi là quá trình tích lũy natri: trong

điều kiện khô hạn hoặc bán khô hạn, khi dung dịch đất trở nên đậm đặc do bốc hơi nước hay hấp thụ nước của cây cối,…, các cation Ca2+ và Mg2+ bị kết tủa dẫn đến sự tăng tương ứng của Na+ Dưới các điều kiện như vậy, một phần cation Ca,

Mg trao đổi ban đầu được thay thế bởi Na dẫn đến tỷ lệ ưu thế của cation Na+

trong dung dịch đất [130]

Mặn hóa đất có thể xảy ra trong điều kiện tự nhiên hoặc nhân tác như tưới nước có nhiều muối hoà tan

Ở Việt Nam, đất mặn do bị ngập nước mặn ven biển, nước mạch mặn ngấm lên mặt đất hay do mẫu chất mặn nội địa trong điều kiện khí hậu bán khô hạn (đất mặn kiềm ở tỉnh Bình Thuận) Đất mặn ở Việt Nam được chia ra các loại: đất mặn kiềm, mặn sú-vẹt-đước (mặn mangrove), mặn nhiều, mặn trung bình và mặn ít [28]

Về mẫu chất tạo đất, đối với đất mặn biển, là trầm tích biển hoặc biển hiện đại, tuổi Holocene Đất mặn nội địa, mẫu chất tạo đất còn có thể là phù

sông-sa cổ song hiện tại ít nhiều vẫn còn là bề mặt tích tụ và phân bố trong khu vực khí hậu khô hạn đến bán khô hạn

Nhìn chung, sự tích tụ muối trong đất nhiệt đới và phân bố của chúng thường gắn liền với nước biển, phụ thuộc vào độ sâu, mức độ và kiểu mặn của nước ngầm có liên hệ với nước biển Sự tích tụ mạnh mẽ các muối tan xảy ra ở những vùng có địa hình trũng hoặc ở những vùng đồng bằng có mực nước ngầm chảy yếu, nhất là những vùng đồng bằng ven biển, nơi mà nước ngầm mặn được nuôi dưỡng bởi nước biển hoặc bị chính nước biển làm ngập một phần bề mặt khi triều lên

b Phân loại đất mặn

Hilgard E W (1906) gọi chung đất mặn là các đất kiềm (Alkali soils), nhưng đã phân biệt đất kiềm (Alkali lands) và đất bờ biển (sea-shore lands) cho thấy nguồn gốc muối tích tụ trong đất (salty lands) liên quan đến các đầm mặn cổ hoặc hiện đại hay nguồn muối từ nước biển (sea salts), đồng thời phân loại đất kiềm trắng (white alkali) và đất kiềm đen (black alkali) theo thành phần muối trong đất [117]

Các nghiên cứu của cơ quan bảo tồn đất, nước của cục nông nghiệp Mỹ (L

A Richards và n.n.k., 1954) phân loại đất mặn theo 3 nhóm:

(i) Đất mặn biển (saline soils): có độ dẫn điện của dịch trích bão hòa trên 4

mmhos/cm ở 25oC, tỷ lệ Natri trao đổi thấp hơn 15 %, pH nhỏ hơn 8,5 Tương ứng với đất kiềm trắng “white alkali” theo Hilgard (1906) và đất

“Solonchaks” theo các nhà khoa học đất của Nga

(ii) Đất mặn-kiềm (Saline-alkali): độ dẫn điện lớn hơn 4mmhos/cm ở 25oC, tỷ lệ Natri trao đổi lớn hơn 15% Các đất này hình thành như kết quả quá trình kết

hợp của mặn hóa và kiềm hóa, có pH ít khi cao hơn 8,5 và có hiện tượng kết bông (flocculation)

(iii) Các đất kiềm (Nonsaline-Alkali Soils): có tỷ lệ Natri trao đổi lớn hơn 15% và

độ dẫn điện nhỏ hơn 4 mmhos/cm ở 25oC, pH thường từ 8,5-10, chúng tương ứng đất kiềm đen “black alkali” của Hilgard (1906), một số trường hợp tương ứng đất “Solonetz” theo tên gọi của các nhà thổ nhưỡng Nga

Theo phân loại đất của Liên Xô (cũ) và phân loại đất của Mỹ (soil taxonomy) chủ yếu cũng dựa trên cơ sở sự nổi trội của các cation trao đổi Na+,

Ca+, Mg2+ trong phức hệ trao đổi đất mặn Bảng 2 trình bày các kiểu đất mặn phân loại theo Liên Xô (cũ) và tương ứng theo phân loại của Mỹ

Bảng 2: Đất mặn theo phân loại của Liên xô (cũ) và phân loại của Mỹ

TT Phân loại đất mặn trong phân loại đất của

Liên Xô (cũ)

Tương đương USDA Soil Taxonomy, 1975:

1 Đất Solonetz bão hòa nước băng giá (Frozen

meadow Solonetzes)

Natraqualfs, pergelic, pt Natriboralfs, pergelic

2 Đất Solonchaks băng giá (Frozen Solonchaks) Cryaquepts, pergelic (saline)

5 Đất Solonetz-Chernozem thảo nguyên bão hòa

nước (Meadow steppe Chernozem solonetzes)

Natriborolls, pt Natrustolls, typic,

pt

6 Đất Solonetz-Chestnut thảo nguyên bão hòa

nước (Meadow steppe Chestnut solonetzes)

Natriborolls, typic, pt

7 Đất Solonetz bão hòa nước (Meadow

Solonetzes)

Natriborolls, pt Natrustolls, pt Natrargids, ustollic and borollic, pt

8 Đất Solochaks thảo nguyên thủy hình thái

(Hydromorphic steppe Solonchaks)

10 Đất Solonchaks sa mạc (Desert Solonchaks) Torriorthents, saline phase

11 Đất Solonetz bán sa mạc bão hòa nước

(Meadow semidesert Solonetzes)

Natrargids, ustollic, pt Natrargids, typic, pt

12 Đất Solonetz bão hòa nước vùng bán sa mạc

(Semidesert meadow Solonetzes)

Natrargids, pt

13 Đất Solonchaks thủy hình thái vùng sa mạc

(Desert hydromorphic Solonchaks)

Salorthids, pt

14 Đất Solonetz bão hòa nước vùng Sierozem

(Meadow Solonetzes of Sierozem zone)

Natrargids, pt

15 Đất Solonchaks thủy hình thái vùng Sierozem

(Hydromorphic Solonchaks of Sierozem zone)

Salorthids, pt

Nguồn: Phân loại và chẩn đoán đất (N.N Rozov và E.N Ivanova, 1967); USDA, Soil Taxonomy, 1975

Hình 1: Các tầng chẩn đoán Salic và Natric ở đất mặn (Soil taxonomy, 1975 )

Một số tác giả (Dever và Kadry, 1960; Ray E Lamond & David A Whitney, 1992) cũng dựa trên độ dẫn điện (ECe, dịch rút nước bão hòa), pH đất và tỷ lệ muối Na trao đổi để phân loại đất mặn, kiềm và mặn kiềm (bảng 3) Bảng 3: Phân loại đất bị ảnh hưởng bởi muối

Phân loại Độ dẫn điện_ECe

(mmhos/cm) pH đất Muối sodium có khả năng trao đổi (%) Điều kiện lý tính đất

Mặn kiềm (Saline-sodic) > 4.0 < 8.5 > 15 Bình thường Nguồn: Ray E Lamond & David A Whitney Management of Saline and Sodic Soils Kansas State University, 1992

Trong điều kiện tự nhiên, theo sự phân bố và nguồn gốc bản chất muối gây mặn trong những nghiên cứu sau này, đất mặn được phân biệt thành đất mặn ven biển (Saline soils) và mặn nội địa (Sodic soils)

(1) Đất mặn ven biển: được hình thành do quá trình xâm nhiễm và tích tụ các muối hoà tan từ nước biển vào môi trường đất Trong nước biển có chứa hàm lượng khá cao các muối hoà tan như NaCl, Na2SO4, MgSO4, MgCl2, NaNO3, Mg(NO3)2, CaCl2, CaSO4, Khi nước biển xâm nhập vào sẽ làm cho sự tích lũy cao các muối này trong đất và đất bị nhiễm mặn Vì vậy đất mặn này chỉ xuất hiện

ở những vùng đồng bằng ven biển Quá trình xâm nhiễm và tích tụ muối hoà tan trong nước biển vào đất có thể xảy ra do mặt đất bị ngập thủy triều hay trong vùng có nguồn nước ngầm được nuôi dưỡng bởi nước biển Trong trường hợp mặn ngầm, khi lượng mưa hoặc lượng nước ngọt khống chế bề mặt đất nhỏ hơn lượng nước bốc hơi, thì quá trình bốc thoát hơi nước sẽ kéo theo và tích lũy dần các muối hoà tan trong nước ngầm lên trên gần bề mặt, vì vậy, khí hậu khô hạn và thiếu nước ngọt là điều kiện quan trọng cho sự tích tụ muối bề mặt đất

(2) Đất mặn nội địa: hình thành do quá trình tích tụ các muối hoà tan vào đất Lượng muối tan tích tụ trong đất có thể từ một hay kết hợp của nhiều nguồn như nước ngầm, mẫu chất tạo đất hay sự rửa trôi các muối hoà tan từ những vùng kế cận có địa hình cao hơn Trong điều kiện thiếu ẩm, các muối tan được tích lũy dần trên những bề mặt tích tụ, đến mức độ đủ nhiều sẽ trở thành đất mặn này Các ion gắn thường nhất với độ mặn của đất là bao gồm các anion chloride (Cl-), sulfate (SO42-), carbonate (HCO3-), nitrate (NO3-) và các cation Natri (Na+), calcium (Ca2+), magnesium (Mg2+), và đôi khi potassium (K+)

Theo FAO/WRB (1998, 2006), đất mặn được xác định bằng độ dẫn điện cao, nếu ở một số giai đoạn trong năm có độ dẫn điện của dịch chiết xuất bão hòa

pHH2O bằng 8,5 Trong phân loại FAO/WRB, đất mặn được chia trong 2 nhóm đất tham chiếu chính là: (1) SOLONCHAKS (SC): có tầng salic bắt đầu trong khoảng độ sâu 50cm; (2) SOLONNETZ (SN): khi có tầng natric xuất hiện trong khoảng độ sâu 100cm; và các loại đất có đặc tính salic ở các nhóm đất tham chiếu Arenosols, Cambisols, Fluvisols, và Gleysols [105] (xem phụ lục 1)

Ở Việt Nam, các nghiên cứu cũng sử dụng chỉ số phân cấp độ mặn là tổng số muối tan (TMT) và hàm lượng Cl-, theo đó đất mặn nhiều thường có TMT > 1% và hàm lượng Cl- > 0,25%; còn đất mặn ít có TMT < 0,25% và Cl- < 0,05% (Nguyễn Vi & Trần Khải, 1978) [28] Riêng chỉ số độ dẫn điện, thường được xác định bằng dung dịch rút với tỉ lệ đất : nước là 1:5 (EC5), phân cấp độ mặn theo

EC5 được đề nghị như sau [90]:

Khoảng độ dẫn điện mS/cm (25 0 C)

Trong phân loại đất Việt Nam và chú dẫn bản đồ đất (tỷ lệ 1/1.000.000), nhóm đất mặn (M), tương ứng với phân loại của FAO/ISSS/ISRIC (WRB, 1998, 2006) là Solonchaks (SC), có 3 đơn vị đất [28]: (1) Đất mặn sú vẹt đước (Mm), tương đương đất: Gleic - Solonchaks (SCg); (2) Đất mặn nhiều (Mn), tương đương đất: Haplic - Solonchaks (SCh); và (3) Đất mặn trung bình và ít (M), tương đương đất: Molic Solonchaks (SCh) Một số tác giả đề nghị có đơn vị đất mặn kiềm (Solonezt) ở Bình Thuận, nhưng có lẽ do diện tích nhỏ nên không đề cập trong phân loại toàn quốc

Ở cấp phân vị dưới nhóm, các tiêu chuẩn để xếp loại được định lượng hóa bằng số liệu phân tích lý hoá học đất kết hợp với những chỉ tiêu về hình thái phẫu diện và phân bố địa lý Mức độ mặn của đất được xác định bằng tổng muối tan (TSS hoặc PSS_percentage of soluble salt), nồng độ Clo (Cl-) và độ dẫn điện (EC) ở thời điểm mặn cao nhất trong năm, kết hợp với độ chua, hình thái đất và

một số yếu tố môi trường cảnh quan Theo phân loại như trên, đất mặn được tổng hợp từ bản đồ đất cấp tỉnh có các đơn vị đất và diện tích như sau (Bảng 4):

Bảng 4: Diện tích đất mặn ở Việt Nam

(ha) toàn quốc đất mặn

1 Đất mặn sú, vẹt, đước Mm 106.016 0,3206 11,282

3 Đất mặn trung bình và ít M 695.708 2,1038 74,033

Nguồn: Đất Việt Nam (2000); Chương trình điều tra bổ sung bản đồ đất (2005)

c Phân bố đất mặn trên thế giới và ở Việt Nam:

Trên thế giới, đất mặn tập trung ở những miền duyên hải, dọc theo ven biển, có nhiều ở vùng Đơng Phi, Đông Nam Á, Bắc và Trung Á, Nam Mỹ và ít diện tích ở châu Âu và Bắc Mỹ Đất mặn nội địa thường hiện diện ở những vùng có khí hậu khô hạn đến bán khô hạn, tạo thành những khu vực riêng lẻ, trong đó có diện tích lớn là ở châu Úc, Trung và Nam Mỹ, Bắc và Trung Á, châu Phi và ít hơn ở Bắc Mỹ và châu Âu Theo tổng kết của FAO, ước tính khoảng 187 triệu hécta đất mặn biển (Solonchaks) và khoảng 135 triệu hécta đất mặn nội địa (Solonetz)

Bảng 5: Diện tích và phân bố đất mặn trên thế giới

Khu vực Đất mặn biển (Solonchaks) Đất mặn nội địa (Solonetz)

Nguồn: FAO, AGL (2000) Land and Plant Nutrition Management Service

Ở Việt Nam, số liệu tổng hợp từ bản đồ đất các tỉnh cho thấy đất mặn có diện tích khoảng 940 ngàn ha, chiếm 2,84% quỹ đất toàn quốc; chúng xuất hiện trên 31 tỉnh thành trong cả nước, nhiều nhất là tỉnh Cà Mau (222.048 ha) kế đến là tỉnh Sóc Trăng (155.273 ha), tỉnh Bạc Liêu (94.680 ha), tỉnh Trà Vinh (59.688 ha), tỉnh Bến Tre (56.949 ha), tỉnh Kiên Giang (53.985 ha), tỉnh Quảng Ninh (50.052 ha), tỉnh Nam Định (43.852 ha), thành phố Hải Phòng (31.066 ha), tỉnh Tiền Giang (27.537 ha), tỉnh Quảng Nam (22.159 ha), tỉnh Thanh Hoá (14.942 ha), tỉnh Bình Định (12.410 ha), tỉnh Thái Bình (11.428 ha), tỉnh Bà Rịa- Vũng Tàu (1.139 ha) và ít nhất là tỉnh Bình Thuận (846 ha) Nhìn chung đất mặn tập trung nhiều nhất ở vùng đồng bằng ven biển miền Nam, từ các tỉnh Bến Tre, Tiền Giang kéo xuống Bạc Liêu, vòng qua mũi Cà Mau lên đến tỉnh Kiên Giang và ven biển miền Bắc từ huyện Tiền Hải- Thái Bình đến huyện Nga Sơn- Thanh Hóa (phía nam sông Trà Lý) Ở những vùng ven biển khác cũng có đất mặn, nhưng không liền dải và thường xen kẹp với các đất phèn

d Các độc chất trong đất mặn và ảnh hưởng hạn chế lên sản xuất nông nghiệp: hàm lượng muối cao trong đất ảnh hưởng đến động, thực vật do tác động gây độc của các ion và sự làm giảm khả năng hấp thu nước Các biểu hiện có thể thấy như cháy lá, ức chế tăng trưởng cây trồng, lá đen hoặc dày lên (Shannon, 1985) Độ mặn vượt quá 0,1% là gây hạn chế đến cây cối (Kearney và Scofield, 1936)

Sự tích tụ muối cao trong đất ảnh hưởng đến sự tăng trưởng của hầu hết các cây cối do: (i) làm giảm khả năng hấp thụ nước (ảnh hưởng đến khả năng hút thấm của rễ _ osmotic effects); (ii) sự vượt quá các ion gây độc (tác động gây độc _ toxic effects); hoặc (iii) tác động của một số ion đặc biệt lên quá trình chuyển hoá, gây ức chế phát triển hoặc khả năng hấp thụ chất dinh dưỡng (Steponkus, 1980; Kingsbury et al., 1984)

Trong sử dụng và cải tạo đất mặn, những nghiên cứu về cây trồng chịu mặn đã có từ những năm đầu thế kỷ 20, nhưng phát triển mạnh trong hơn hai thập kỷ gần đây Nhiều kết quả quan trọng đã đạt được trong việc phát triển các giống cây chịu mặn, cây biến đổi gen chịu mặn (Lyon, 1941; Dewcy, 1962; Wright, 1977; Jung, 1978; Epstein et al., 1980; Flowers and Yeo, 1995; Shannon et al., 1998; Shani and Dudley, 2001; … ) Asharaf (2002), đã thử nghiệm thành công giống lúa mì chịu mặn ở Aán Độ, có thể phát triển tốt ở đất mặn có ECe đến 24 –

36 dS/m Đại bộ phận đất mặn Việt Nam có tỉ lệ ion Cl- cao hơn SO42-, ion Na+

trong dung tích hấp thu chỉ chiếm 5-10% tổng số Na có trong đất Khi đất đủ dộ ẩm thì cây chịu mặn khá hơn, tuy nhiên để sử dụng được thì nhất thiết phải rửa mặn Phạm Hồng Giang và Nguyễn Đình Tỉnh (1995) khi nghiên cứu động thái muối trong đất cho thấy quản lý nước bề mặt ruộng có tính quyết định kiểm soát muối trong đất mặn, sau 2 năm rửa thấm (leaching), tổng muối tan giảm 35% và

Cl- giảm đến giới hạn cho phép cây lúa phát triển [28]

1.2.1.2 Những nghiên cứu về đất phèn:

a Nguồn gốc và sự hình thành đất phèn

Khái niệm đất phèn được dùng để chỉ các đất và vật liệu mà kết quả của quá trình hình thành đất sản sinh ra một lượng axit sulphuric (H2SO4) có ảnh hưởng đến những đặc tính chủ yếu của đất (L J Pons, 1973)

Theo Hội Khoa học Đất Việt Nam, đất phèn được hình thành do sản phẩm bồi tụ phù sa với các vật liệu sinh phèn (xác sinh vật chứa Pyrite _ FeS2) phát triển mạnh ở môi trường đầm mặn khó thoát nước [28]

Trên thế giới, đất phèn được gọi bằng nhiều tên khác nhau Van Sperk (1950), gọi là “Cat clays” để chỉ đất nhiều sét, kết vón thành cục nhỏ, kết cấu rời, chua, có tầng sulphate nhôm hoặc sắt với những đốm vàng, nâu vàng trong phẫu diện đất Edalman và Stavaren (1956), gọi là “Mud clays” để chỉ đất này

nhiều sét bùn, chua và nhớt Ở Việt Nam, nông dân thường gọi là “đất chua”,

“đất chua mặn”, “đất phèn”, “đất mặn phèn đen”, “phèn nóng”, “phèn lạnh”,

“đất phèn cứt chuột”,…

Theo Lê Huy Bá (1982), nguồn gốc phát sinh và quá trình hình thành đất phèn đã được nghiên cứu từ lâu và được nhiều tác giả đề cập đến với những quan điểm khác nhau [1]

Theo WRB (2006), đất phèn là đất có một hoặc cả hai, tầng Sulfuric và vật liệu Sulfudic, xuất hiện trong vòng 125cm dưới lớp đất mặt, được phát triển bởi sự tiêu thoát nước vùng đầm kín ven biển có chứa vật liệu pyrite sau đó bị oxy hóa thành Jarosite dẫn đến sản sinh ra acid sulfuric Thêm vào đó, acid làm hòa tan nhôm gây độc cho cây trồng [105] (xem thêm phụ lục 2 và 3)

Với nhiều cách tiếp cận khác nhau nhưng các nghiên cứu về đất phèn cùng có nhận định nguồn gốc phát sinh đất phèn ít nhiều có liên quan đến phát triển đầm lầy trầm tích trong môi trường nước lợ hoặc mặn Năm 1735, Peelman đã phát hiện ra loại khoáng biến thành đất chua và cho rằng đất phèn xuất hiện ở vùng ven biển trên các trầm tích kể cả trầm tích Cambri Arino (1930) cho rằng đất phèn có nguồn gốc biển M.C Doyne (1937), nghiên cứu về lưu huỳnh trong đất phèn và cho rằng chúng có nguồn gốc từ nước biển và cây sú, vẹt Long Tử Đồng, Hoàng Kế Mậu (1956) khi nghiên cứu về đất chua ven biển Trung Quốc cũng thấy rằng đất phèn có nguồn gốc từ cây sú, vẹt Nghiên cứu đất chua ở miền Bắc Việt Nam, Fritland cho rằng đất phèn giàu sulphua và sulphat là do lưu huỳnh có trong nước lợ (không liên quan đến cây sú, vẹt) (trích dẫn từ Lê Huy Bá, 1982)[1]

Moormann và những người cộng sự (1961) cho rằng sự hình thành đất phèn xuất hiện ở vùng nước lợ, có thủy triều xâm nhập và có sự tham gia của vi sinh vật với các điều kiện và các giai đoạn sau:

1) ion SO4-2 bị khử trong điều kiện thiếu oxy, trong giai đoạn này phải có đầy đủ hữu cơ để làm nguồn thức ăn cho vi sinh vật thiobacillus

SO42- + 2 H+ + 2 CH2O
H2S + 2 H2O + 2 CO2 (1)

2) Tiếp đó, phản ứng giữa H2S với sắt có trong đất để tạo thành FeS2

Giai đoạn này nếu có CaCO3 thì không sinh ra phèn, nhưng nếu thiếu Ca thì phản ứng tiếp tục ở giai đoạn 3:

3) FeS2, khi có oxy xâm nhập sẽ oxy hóa để tạo thành Fe(OH)3 và H2SO4

Al2O3SiO2 + H2SO4
Al2(SO4)3 + silic hydroxyt

Van Rees (1972) cho rằng cần có 3 điều kiện để hình thành đất phèn:

1) Có điều kiện để khử SO4-2, mà SO4-2 này có nguồn gốc nước biển và trầm tích, để tạo thành sunphua sắt và các sunphua khác

2) Sau đó cần có môi trường oxy hóa để oxy hóa sunphua sắt cho ra H2SO4,

Al2(SO4)3 hay FeSO4 Đất trở nên chua, hóa phèn

3) Nếu trong đất có CaCO3 thì phản ứng tiếp tục theo chiều hướng sau:

CaCO3 + 2 H+ + SO42- + H2O
CaSO4.2 H2O + CO2

Sulphate

hòa tan

Hydrogen sulphide chất hữu cơ

(1.2)

Khi đó Na+, Mg+2 đã hấp thụ sẵn trong đất (nước lợ chứa nhiều Mg+2, Na+)

ở môi trường nước lợ sẽ bị Ca+2 thay thế làm đất tốt hơn và không trở nên phèn nữa Nhưng lúc này, nếu không có CaCO3 thì phản ứng hoàn thiện ở giai đoạn 2 Từ đó, có khái niệm cho rằng đất chua phèn khi: tổng số Base < tổng số SO4-2, hay nói cách khác, pH của đất phụ thuộc vào tỷ số S/Base

Sau này, L.J Pons và Van Breemen (1977), cũng trên quan điểm của Moormann, đã xác định thêm đất phèn tiềm tàng (Potential acid sulphate soils) và đất phèn hoạt động (actual acid sulphate soils) [1]

David Dent (1986) [99], khi phân tích các quá trình lý hóa xảy ra ở đất phèn, cũng đã cho rằng trước hết phải có sự hình thành pyrite (FeS2) ở môi trường ngập nước, sau đó pyrite bị oxy hóa do tiêu thoát nước tự nhiên hoặc nhân tạo Về sự hình thành của pyrite, tác giả cho rằng có sự liên quan đến:

trong quá trình phân hủy chất hữu cơ;

(ii) Oxy hóa dần các sulphide thành nguyên tố lưu huỳnh;

(iii) Hình thành sulphide sắt đơn (FeS) do sự kết hợp các hợp chất lưu huỳnh hòa tan với sắt Nguồn gốc sắt này có trong các oxít sắt III và khoáng silicat trong trầm tích bị khử thành sắt II hòa tan do các hoạt động của vi sinh vật;

(iv) Kết hợp nguyên tố lưu huỳnh với sulphide sắt đơn (FeS) để hình thành pyrite (Rikard 1973) Pyrite cũng có thể kết tinh trực tiếp từ sắt II hòa tan kết hợp với các ion lưu huỳnh (Roberts và nnk 1969; Goldhaber và Kaplan 1974) Sự hình thành pyrite này có thể trình bày như phản ứng tổng quát sau:

Fe2O3 + 4 SO42- + 8 CH2O +

2

1 O2
2 FeS2 + 8 HCO3- + 4 H2O