NGHIÊN cứu ẢNH HƯỞNG của CHẾ độ tưới đến hàm LƯỢNG NITƠ, PHỐT PHO dễ TIÊU TRONG đất TRỒNG lúa HUYỆN PHÚ XUYÊN, hà nội

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘITRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ---***---Nguyễn Thị Huyền NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CHẾ ĐỘ TƯỚI ĐẾN HÀM LƯỢNG NITƠ, PHỐT PHO DỄ TIÊU TRONG ĐẤT TRỒNG LÚA HUYỆN P

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

-*** -Nguyễn Thị Huyền

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CHẾ ĐỘ TƯỚI ĐẾN HÀM LƯỢNG NITƠ,

PHỐT PHO DỄ TIÊU TRONG ĐẤT TRỒNG LÚA HUYỆN

PHÚ XUYÊN, HÀ NỘI

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội – 2014

MỞ ĐẦU

Nông nghiệp có vai trò hết sức quan trọng trong nền kinh tế quốc dân không chỉ cung cấp lương thực thực phẩm nhằm đảm bảo an ninh lương thực cũng như cung cấp nguồn nguyên liệu đầu vào cho nhiều ngành công nghiệp mà nông nghiệp còn góp phần cung cấp ngoại tệ cho nền kinh tế cũng như vốn cho nhiều ngành kinh tế khác Chính vì vậy phát triển nông nghiệp nông thôn luôn là mục tiêu quan trọng trong chính sách phát triển kinh tế xã hội của nước ta nhằm xây dựng một nền nông nghiệp bền vững đặc biệt là ngành sản xuất lúa gạo để luôn là một trong năm nước xuất khẩu gạo đứng đầu trên Thế giới Tuy nhiên ngành sản xuất nông nghiệp hiện nay đặc biệt là sản xuất lúa gạo đang gặp phải một thách thức lớn đó là vấn đề nước tưới Bất cứ cây trồng nào cũng cần tới nước cho sự sinh trưởng và phát triển của mình đặc biệt là cây lúa Để tạo ra 1kg thóc cần

4500 lít nước vì vậy mà dân gian có câu: “ Nhất nước, nhì phân, tam cần, tứ giống ” Theo FAO, tưới nước và phân bón là hai yếu tố quyết định hàng đầu, là nhu cầu thiết yếu, đồng thời còn có vai trò điều tiết chế độ nhiệt, ánh sáng, chất dinh dưỡng, vi sinh vật, độ thoáng khí của đất…Song thực tế hiện nay nguồn nước sử dụng cho sản xuất nông nghiệp đang ngày một trở lên ô nhiễm mà nguyên nhân xuất phát từ chính các hoạt động sản xuất của con người Ngoài ra nước ta cũng đang chịu ảnh hưởng của biến đổi khí hậu khi nguồn nước mặt khan hiếm về mùa khô gây hạn hán tại một số vùng nhưng lại quá dư thừa trong mùa mưa gây lũ lụt Nước ngầm thì suy giảm do thiếu nguồn bổ sung Vì vậy, một trong những giải pháp nhằm khai thác sử dụng bền vững tài nguyên nước là sử dụng hợp lý, tiết kiệm, hiệu quả, đó là định hướng mang tính chiến lược trước mắt và lâu dài

Vậy để sử dụng nước tưới như thế nào cho tiết kiệm mà không làm ảnh hưởng đến năng suất lúa cũng như cải thiện được độ phì cho đất là một câu hỏi được đặt ra cần có lời giải

Đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ tưới đến hàm lượng Nitơ, Phốt pho

dễ tiêu trong đất trồng lúa huyện Phú Xuyên, Hà Nội”, là cần thiết để thấy rõ hơn nữa

sự khác biệt giữa chế độ tưới truyền thống và tưới tiết kiệm (tưới nông lộ phơi) đến dinh dưỡng dễ tiêu trong đất mà ở đây là Nitơ và Phốt pho Từ đó khẳng định chắc chắn hơn

nữa về vai trò của tưới tiết kiệm trong việc giảm lượng nước tưới đồng thời vẫn gia tăng được năng suất lúa gạo.

2 Mục đích nghiên cứu

- Xác định ảnh hưởng của chế độ tưới tiêu bao gồm chế độ tưới theo truyền thống – ngập

thường xuyên (NTX) và chế độ tưới tiết kiệm – tưới nông lộ phơi (NLP) đến hàm lượng

N, P dễ tiêu trong đất trồng lúa huyện Phú Xuyên – Hà Nội

- Từ kết quả so sánh giữa hai phương pháp tưới đưa ra đề xuất và khuyến cáo về kỹ thuật

tưới tiêu hợp lý nhằm làm giảm lượng nước tưới đồng thời tăng năng suất và tăng độ phì nhiêu cho đất

3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

3.1 Ý nghĩa khoa học

Đề tài xác lập cơ sở khoa học về ảnh hưởng của phương pháp tưới đến hàm lượng dinh dưỡng dễ tiêu N, P trong đất trồng lúa Kết quả của đề tài là cơ sở đưa ra phương pháp tưới hợp lý cho lúa nhằm tiết kiệm lượng nước tưới đồng thời làm tăng độ phì cho đất

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Tổng quan về tình hình tưới cho lúa trên thế giới và Việt Nam

1.1.1 Tổng quan về tình hình tưới cho lúa trên thế giới

Hiện nay trên toàn thế giới có 3.800 tỷ m3 nước được khai thác sử dụng, trong đó

có 2.700 tỷ m3 (chiếm 70%) được sử dụng trong tưới tiêu nông nghiệp Tuy nhiên nhu cầu nước sử dụng trong tưới tiêu nông nghiệp lại thay đổi tùy thuộc vào điều kiện tự nhiên, cơ cấu kinh tế và dân số của từng khu vực, quốc gia

Tùy theo điều kiện cung cấp nước, địa hình, đất trồng lúa có thể phân chia làm các loại như sau: đất lúa đồng bằng được tưới (chiếm khoảng 79 triệu ha), đất lúa nhờ nước mưa ( 54 triệu ha), đất lúa ngập nước quanh năm (11 triệu ha), đất lúa nương rẫy (14 triệu ha) Trong số 79 triệu ha đất lúa thuộc khu vực đồng bằng được tưới cung cấp cho thế giới 75% tổng sản lượng lúa của thế giới

Như vậy nước đóng một vai trò quan trọng trong nền nông nghiệp toàn thế giới song có một thực tế đó là hiện nay nguồn nước ngầm đã giảm mạnh và cạn kiệt ở 20 nước với dân số chiếm tới 50% dân số thế giới Châu Á sở hữu tới 70% diện tích đất được tưới của thế giới vì vậy người nông dân phải tự chịu trách nhiệm về việc đưa nước vào đồng ruộng của họ Nếu cứ sử dụng nước như hiện nay, khu vực Nam Á sẽ cần thêm 57% nước để tưới tiêu đồng ruộng, còn các nước Đông Á cần thêm 70%

Nguồn nước cung cấp cho nền nông nghiệp có tưới thậm chí còn bị cắt giảm nhiều hơn do phải cạnh tranh với các ngành dùng nước khác như cấp nước sinh hoạt, cấp nước công nghiệp

Trong bối cảnh nhu cầu lương thực gia tăng cùng với sự gia tăng của dân số thế giới, biến đổi khí hậu cũng như sự suy giảm nguồn nước đã dẫn tới một thách thức lớn cho ngành nông nghiệp toàn cầu, đòi hỏi cần tìm kiếm các giải pháp nhằm tăng hiệu quả

sử dụng nước (sản xuất lượng lương thực nhiều hơn trên một đơn vị nước tưới)

1.1.2 Tổng quan về tình hình tưới cho lúa tại Việt Nam

Xét về tỷ lệ diện tích canh tác được tưới, Việt Nam có tỷ lệ diện tích canh tác được tưới là 52%, cao hơn nhiều so với các nước trên thế giới và khu vực [5]

Ngoài ra theo dự đoán của các chuyên gia đến năm 2025 nhu cầu dùng nước cho các ngành kinh tế của Việt Nam vào khoảng 90 tỷ m3, chiếm 10,8% lượng nước chảy vào lãnh thổ Việt Nam và chiếm 27% lượng nước sản sinh ra trên lãnh thổ, đây là tỷ lệ quá

cao so với thế giới Như vậy trước thực trạng về sự suy giảm nguồn nước, biến đổi khí hậu trong đó Việt Nam là một trong năm nước chịu ảnh hưởng nặng nề nhất mà chúng ta vẫn giữ các thói quen sử dụng nước một cách lãng phí, không hiệu quả thì sẽ là một thách thức rất lớn cho nền nông nghiệp nước nhà [5]

1.2 Khái quát về phương pháp tưới truyền thống và tưới tiết kiệm

1.2.1 Phương pháp tưới truyền thống

Hiện nay trong sản xuất nông nghiệp đặc biệt là canh tác lúa bà con nông dân nhiều nơi vẫn áp dụng tập quán canh tác cũ đó là đưa nước vào ruộng quá nhiều, luôn có một lớp nước cao 5-7 cm trong ruộng lúa suốt thời kỳ sinh trưởng, phát triển

1.2.2 Phương pháp tưới tiết kiệm – Tưới nông lộ phơi (NLP)

Theo IRRI kỹ thuật tưới NLP như sau:

- Tuần đầu tiên sau sạ: giữ mực nước từ bão hòa đến cao khoảng 1 cm, mực nước trong ruộng sẽ được giữ cao khoảng 1 – 3 cm theo giai đoạn phát triển của cây lúa và giữ liên tục cho đến lúc bón phân lần 2 (khoảng 20 – 25 ngày sau sạ)

- Giai đoạn 25 – 40 ngày: đây là giai đoạn lúa đẻ nhánh rộ và tối đa, phần lớn chồi vô hiệu thường phát triển ở giai đoạn này, nên chỉ cần nước vừa đủ Lúc này giữ mực nước trong ruộng từ bằng mặt đến thấp hơn mặt ruộng 15 cm (đặt ống nhựa có đục lỗ bên hông, bên trong có chia vạch 5 cm để theo dõi) Khi nước xuống thấp hơn 15 cm thì bơm nước vào ruộng ngập tối đa 5 cm so với mặt ruộng Khi nước hạ từ từ xuống dưới vạch

15 cm thì tiếp tục bơm nước vào Cách điều tiết nước này sẽ làm phơi lộ mặt ruộng, vì vậy phương pháp này được gọi là tưới nông lộ phơi Mực nước dưới đất càng xa (nhưng không thấp hơn 15 cm so với mặt ruộng) sẽ giúp rễ lúa ăn sâu vào trong đất, vừa chống

đổ ngã, vừa dễ thu hoạch

- Giai đoạn lúa 40 – 45 ngày: đây là giai đoạn bón đón đòng, lúc này cần bơm nước vào khoảng 1– 3 cm trước khi bón phân, nhằm tránh ánh sáng làm phân hủy và phân bị bốc hơi, nhất là phân đạm

- Giai đoạn lúa 60 – 70 ngày: đây là giai đoạn lúa trổ nên cần giữ nước cho cây lúa trổ và thụ phấn dễ dàng, hạt lúa không bị lép lửng

- Giai đoạn lúa 70 ngày tới thu hoạch: là giai đoạn ngậm sữa, chắc xanh và chín nên chỉ cần giữ mực nước từ bằng mặt ruộng đến thấp hơn mặt ruộng 15 cm (khi cần thiết thì

bơm nước vào thêm) Cần xiết nước 10 ngày trước khi thu hoạch để mặt ruộng được khô ráo, dễ cho việc sử dụng máy gặt.

1.3 Tình hình nghiên cứu tưới tiết kiệm cho lúa trên thế giới và Việt Nam

1.3.1 Tình hình nghiên cứu tưới tiết kiệm cho lúa trên thế giới

Như đã biết, ngành nông nghiệp sản xuất lúa gạo là ngành có tỷ lệ tiêu thụ nước lớn nhất, chiếm hơn 80% lượng nước tưới ở khu vực Châu Á Vì vậy đây là khu vực được các nhà khoa học ưu tiên nghiên cứu nhằm tìm các biện pháp tưới thích hợp thay thế biện pháp tưới truyền thống để giảm lượng nước tưới cho canh tác lúa Tùy theo khu vực nghiên cứu, các giải pháp giảm lượng nước tưới có thể chia làm 2 loại:

- Giảm lượng nước tưới trên hệ thống dẫn

- Giảm lượng nước tưới tại mặt ruộng

Các biện pháp hứa hẹn mang lại nhiều kết quả là biện pháp giảm lượng nước tưới tại mặt ruộng thông qua việc điều tiết lớp nước mặt ruộng nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng nước mưa, giảm các thành phần hao nước như thấm và bốc hơi mà không ảnh hưởng đến năng suất lúa Biện pháp tưới NLP là biện pháp được chú ý nghiên cứu ở nhiều nước như Nhật, Trung Quốc, Philippines, Ấn Độ, Pakistan, Tây Ban Nha, Mỹ

1.3.2 Tình hình nghiên cứu tưới tiết kiệm cho lúa tại Việt Nam

Ngày nay khi biến đổi khí hậu diễn ra ngày một phức tạp cùng với sự không ổn định về nguồn nước do 2/3 lượng nước hình thành hàng năm bên ngoài lãnh thổ làm cho Việt Nam chúng ta phụ thuộc vào tỷ lệ khai thác, sử dụng nước của các quốc gia vùng thượng nguồn Mặt khác trong số gần 300 tỷ m3 nước hình thành trong nội địa sự phân bố rất không đồng đều cả theo không gian và thời gian làm cho nhiều vùng đất khan hiếm nước

Xuất phát từ thực tế này mà phương pháp tưới tiết kiệm NLP cũng đã được nghiên cứu tại nhiều vùng của đất nước để có thể nhân rộng hơn nữa trên phạm vi toàn quốc, dần thay đổi tập quán canh tác của nông dân tưới NTX gây lãng phí nước và hiệu quả kinh tế lại không cao

1.4 Tình hình nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ nước đến chuyển hóa N, P dễ tiêu trên thế giới và Việt Nam

1.4.1 Tình hình nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ nước đến chuyển hóa N, P dễ tiêu

trên thế giới

Theo nghiên cứu của Chang và Chu (1959) và Turner và Gilliam (1976) nhận thấy

rằng sau khi đưa nước vào ruộng lân hòa tan tăng lên do FePO4.2H2O bị khử thành Fe3(PO4)2 dễ hòa tan hơn

Islam (1973) chỉ ra rằng khi đưa nước vào ruộng, lân được giải phóng từ lân hữu

cơ, đặc biệt là phytat sắt Trong đất cacbonat việc tích lũy CO2 sẽ dẫn đến pH giảm từ đây

làm tăng hàm lượng lân dễ tiêu đã được chứng minh bởi Khan và Mandal (1973).

Các nghiên cứu của Hayman (1975), cho thấy axit nitric và axit sunfuaric do vi

khuẩn dị dưỡng tạo ra và axit cacbonic do vi khuẩn tự dưỡng đem lại dư thừa trong đất cũng làm tăng độ hòa tan của phốt phat trong đất Trong điều kiện yếm khí của đất ngập nước đất giàu chất hữu cơ H2S hình thành làm tăng khả năng hòa tan phốt phat sắt do chuyển Fe trong phốt phat sắt thành FeS và giải phóng lân

Sự cố định đạm trong đất được nghiên cứu bởi nhiều nhà khoa học và tiêu biểu có

Powlson và cs (1986), khẳng định rằng khi bón các loại phân đạm gốc amôn thì đạm sẽ bị

cố định mạnh hơn so với khi bón các loại phân đạm dạng nitrat Bên cạnh đó theo

Goswani và cs (1988), thì khi bón đạm cho lúa với liều lượng 60 – 120 kg N/ha trong hệ

thống luân canh lúa – lúa mì cho thấy: 16,7% – 25,6% lượng đạm bón vào đất bị cố định

1.4.2 Tình hình nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ nước đến chuyển hóa N, P dễ tiêu

tại Việt Nam

Võ Đình Quang và Defey (1999) đã nghiên cứu và chứng minh rằng khi đất ngập

nước làm tăng khả năng hấp thụ lân của đất…

Các nghiên cứu của Nguyễn Vy, Trần Khải, Võ Đình Quang (1998) đều cho một kết luận chung rằng khi đất ngập nước, hàm lượng lân dễ tiêu tăng mạnh

Trần Thị Thu Hà (2009), độ chua của đất ảnh hưởng rất lớn đến chiều hướng

chuyển hóa lân trong đất và trực tiếp ảnh hưởng đến khả năng cung cấp lân cho cây của

đất pH đất ảnh hưởng đến toàn bộ quá trình hấp phụ lân trong đất vì nó quyết định sự tồn tại của các cation Ca2+, Mg 2+, Al 3+, Fe 3+ trong dung dịch đất Trong đất chua, sự tồn tại của các keo dương của đất tăng lên vì vậy làm tăng khả năng hấp phụ lân trong đất.

Theo Nguyễn Ngọc Đệ trong cuốn “Giáo trình cây lúa” thì khi ngập nước làm

lượng lân hòa tan gia tăng từ 0,05 ppm đến khoảng 0,6 ppm sau đó giảm xuống và ổn định ở khoảng 40 – 50 ngày sau khi ngập nước

1.5 Nhu cầu dinh dưỡng Nitơ, Phốt pho của lúa vùng Đồng bằng sông Hồng

1.5.1 Nhu cầu dinh dưỡng Nitơ của cây lúa

Khác với các cây trồng cạn, cây lúa có thể hút thu và sử dụng cả hai dạng đạm là nitrat (NO3-) và amôn (NH4+) nhưng chủ yếu vẫn là dạng đạm dễ tiêu amôn, nhất là trong giai đoạn sinh trưởng ban đầu Cây lúa hút đạm amôn nhanh hơn đạm nitrat nhưng lại không tích lũy trong tế bào lá mà ngược lại khi nồng độ nitrat trong môi trường đất cao cây lúa sẽ tích lũy nhiều nitrat trong tế bào Đạm giữ vai trò quan trọng trong hình thành

bộ rễ, thúc đẩy nhanh quá trình đẻ nhánh và phát triển thân lá Đạm còn làm tăng hàm lượng protein trong gạo nên làm tăng chất lượng gạo Lượng đạm cần thiết để tạo ra 1 tấn thóc là 17 – 25 kg N, trung bình cần 22,2 kg N Ở mức năng suất cao hơn thì lượng đạm cần thiết để tạo ra 1 tấn thóc càng cao [12] Ngoài ra nhu cầu đạm của cây lúa còn phụ thuộc vào mùa vụ gieo cấy, độ màu mỡ của đất, tiềm năng năng suất của giống lúa

1.5.2 Nhu cầu dinh dưỡng Phốt pho của cây lúa

Lân có mối quan hệ chặt chẽ với sự hình thành diệp lục, protit và sự di chuyển tinh bột Cây lúa hút mạnh lân hơn so với cây trồng cạn Cùng với đạm, lân xúc tiến sự phát triển của

bộ rễ và tăng số nhánh đẻ, đồng thời làm lúa trỗ và chín sớm hơn

Cây lúa cần lân nhất trong giai đoạn đầu Để tạo ra 1 tấn thóc cây lúa cần khoảng 7,1 kg P2O5 trong đó tích lũy chủ yếu vào hạt Cây lúa hút lân mạnh nhất vào thời kỳ đẻ nhánh và làm đòng

1.6 Tổng quan về Nitơ, Phốt pho trong đất trồng lúa

1.6.1 Quá trình chuyển hóa của N, P trong đất lúa

1.6.1.1 Quá trình chuyển hóa của N trong đất lúa

Do chế độ ngập nước của đất lúa mà quá trình canh tác của đất lúa khác với các loại đất khác và đặc biệt sự chuyển hóa N trong đất có những nét đặc trưng Đất lúa ngập nước có đặc điểm phân thành lớp ôxy hóa và khử Lớp khử (lớp đất sâu) có Eh < 200

mV, có mặt của NH4+, Fe2+, Mn2+ và S2- Lớp ôxy hóa (lớp tiếp giáp mặt nước) giàu ôxy hơn có Eh dao động trong khoảng 250 – 400 mV và có mặt của NO3-, Fe3+, Mn4+, SO42- Khi xuất hiện quá trình khử thì NO3- là chất dinh dưỡng đầu tiên bị khử làm mất N khỏi đất

Trong đất lúa ngập nước N khoáng chủ yếu ở dạng NH4 là kết quả của quá trình khoáng hóa – quá trình chủ đạo cung cấp N khoáng dạng NH4+ cho cây lúa

Trong đất lúa thì NH4 , NO3- cũng bị cố định tạo thành N hữu cơ trong cơ thể sinh vật Nếu quá trình khoáng hóa chiếm ưu thế hơn quá trình cố định thì N khoáng được tích lũy cung cấp cho cây và ngược lại thì N bị mất tạm thời đối với dinh dưỡng của cây trồng

Trong đất lúa N còn có thể mất liên quan đến hai quá trình nitrat hóa và phản nitrat hóa Sự phản nitrat hóa là một hiện tượng phổ biến trong đất ngập nước do phản ứng sinh hóa giữa nitrat và các sản phẩm của sự trao đổi chất yếm khí gây ra

Theo Broadbent và Stojanoyic thì lượng NO3- bị tổn thất do NO3- bị khử thành NH3 không lớn, chỉ vào khoảng 0 – 6% Nitrit là sản phẩm trung gian của sự phản nitrat hóa và sự khử ôxy của nitrat, luôn có mặt trong đất ngập nước với hàm lượng không cao (≤ 3 ppm)

1.6.1.2 Quá trình chuyển hóa của P trong đất lúa

Sự cố định lân trong đất chua bởi các thành phần khoáng là kết quả từ phản ứng của các ion phốt phat với Fe, Al và có thể là các khoáng sét silicate Đất ở điều kiện ôxy hóa cố định P nhiều hơn dưới điều kiện khử

Ở đất chua, ion phốt phatkhông những phản ứng với Al3+ và Fe3+ hòa tan mà còn phản ứng với các oxit ngậm nước của các nguyên tố gibsit (Al2O3.3H2O) và Geothit (Fe2O3.3H2O)

Ở đất chua số lượng lân bị các oxit sắt và oxit nhôm ngậm nước cố định còn vượt qua cả số lượng lân bị kết tủa với Al3+,Fe3+ và Mn hòa tan Tương tự trong đất kiềm thì

Ca2+ sẽ phản ứng với ion phốt phat để tạo thành các hợp chất khó tan

1.6.2 Ảnh hưởng của một số yếu tố đến quá trình chuyển hóa N, P trong đất

1.6.2.1 Ảnh hưởng của thành phần cơ giới đất

Trong đất chứa nhiều CO2 hơn O2 Lượng CO2 trong đất phụ thuộc vào trạng thái của đất Đất chặt (thành phần cơ giới nặng) lượng CO2 nhiều hơn đất tơi xốp Càng xuống sâu lượng CO2 càng tăng lên Trong đất nhiều CO2 và ít O2 thì bất lợi cho sự hô hấp và sinh trưởng của các vi sinh vật Vì vậy sự chuyển hóa N, P trong đất có thành phần cơ giới nặng bao giờ cũng chậm hơn trong đất có thành phần cơ giới nhẹ Điều này đồng nghĩa với việc trong đất thành phần cơ giới nhẹ chất hữu cơ và mùn bị phá hủy nhanh chóng làm đất không nhiều mùn và ít đạm

1.6.2.2 Ảnh hưởng của chất hữu cơ trong đất

Tốc độ khoáng hóa N, P trong đất phụ thuộc vào bản chất của chất hữu cơ trong đất Đối với N thì khoáng hóa mạnh nhất là các loại đường, tinh bột, sau đó đến protit, cenlulo, bền vững hơn cả là lignin, sáp, nhựa Còn đối với P thì axit nucleic dễ khoáng hóa hơn phytin

Tỷ số C/N càng thấp (< 15:1) điều đó chứng tỏ khoáng hóa xảy ra mạnh giải phóng nhiều N dạng vô cơ Nếu C/N cao (> 30:1) quá trình khoáng hóa xảy ra chậm Không những vậy C/N cao sẽ ngăn chặn sự phóng thích NH4 đồng thời ngăn chặn sự nitrat hóa Nếu NH3 hiện diện quá cao cũng làm kìm hãm sự nitrat hóa do NH3 gây độc

đối với nitrobacter vì thế có sự tích lũy các ion NO2- gây độc (Brady, 1984)

Theo Đỗ Thị Thanh Ren và ctv (1995) thì đất giàu mùn làm tăng hiệu quả cố định

N của Rhizobium và Azotobacter, khả năng nitrat hóa cũng tăng lên.

Ngưỡng C/P càng thấp thì khoáng hóa xảy ra càng nhanh, giải phóng lân vô cơ nhanh hơn so với C/P cao

1.6.2.3 Ảnh hưởng của pH

 Giá trị pH có ảnh hưởng rất lớn tới quá trình chuyển hóa N trong đất

• Quá trình cố định đạm bằng con đường sinh học thì hầu hết các loài vi khuẩn tham gia vào quá trình này có thể phát triển tốt ở pH = 6 – 7 Sự phát triển và hoạt động

của Rhizobium sẽ giảm khi tính axit của đất tăng.

• Quá trình khoáng hóa đạm được tăng cường khi pH > 5,5

• Quá trình nitrat hóa xảy ra trong khoảng pH = 5,5 – 10 và tối ưu ở pH = 7

• Quá trình phản nitrat hóa

Phản nitrat hóa không thể xảy ra khi pH thấp vì ở điều kiện đó vi khuẩn phản nitrat hóa không hoạt động Các nghiên cứu chỉ ra rằng tốc độ phản nitrat hóa có giá trị cao nhất trong khoảng pH = 7 – 7,5 pH = 4,9 – 5,6 đạm bị mất chủ yếu ở dạng N2O, pH

> 7 chủ yếu mất đạm ở dạng N2

 Khả năng tồn tại của P trong đất phụ thuộc rất lớn vào pH đất

• Trong đất có phản ứng axit thì P sẽ liên kết với Fe, Al làm giảm hàm lượng P dễ tiêu trong đất tạo thành phức như (Fe(OH)2H2PO4) và (Al(OH)2 H2PO4) Trong đó tại pH < 4 thì sẽ tạo phức Fe – P và tại pH = 5 – 5,5 thì tạo phức Al – P là chủ yếu [21]

• Đối với đất có phản ứng kiềm thì P sẽ liên kết với Ca Trong điều kiện hiếu khí có

cả Fe, Al và Ca thì phốt phat tan nhiều nhất tại pH = 6 – 7 Khi môi trường không

có ôxy Fe3+ bị khử thành Fe2+ tạo phức với phốt pho, làm giảm độ dễ tiêu của phốt pho

• Lân trong đất không những bị cố định bởi cation Al, Fe mà còn bị cố định bởi các ôxit ngậm nước của các nguyên tố gibsit (Al2O3.3H2O) và geothit (Fe2O3.3H2O)

1.6.2.4 Ảnh hưởng của cường độ ôxy hóa khử dung dịch đất

• Quá trình khoáng hóa:

Tốc độ khoáng hóa cũng phụ thuộc vào điều kiện thoáng khí của đất Sự khoáng hóa cần có nước nhưng nếu độ ẩm quá cao gây yếm khí thì sẽ dẫn đến tình trạng phân hủy chất hữu cơ giảm Đối với đất ruộng ngập nước việc cày ải phơi ruộng (giúp đất thoáng khí trước khi trở lại trạng thái ẩm sẽ làm cho quá trình khoáng hóa diễn ra mạnh hơn đất bị ngập liên tục (Nguyễn Quan Lữ, 1981)

• Quá trình nitrat hóa

Đối với đất thoáng khí và đất thoát nước tốt cung cấp đầy đủ oxy thì quá trình nitrat xảy ra mạnh và nhanh Trong đất ngập nước liên tục, đất ở điều kiện yếm khí thì quá trình nitrat hầu như không xảy ra (Brady, 1984).

• Quá trình phản nitrat hóa

Quá trình phản nitrat hóa xảy ra trong điều kiện thiếu oxy, vi sinh vật dùng nitrat làm nguồn oxy để hô hấp yếm khí giải phóng khí N2 hoặc các khí nitơ oxit trả lại môi trường Trong điều kiện đất thoáng khí giàu oxy thì vi sinh vật sẽ ưu tiên sử dụng oxy trước làm chất nhận điện tử, khi đó quá trình phản nitrat hóa bị cản trở

Cũng giống như quá trình khoáng hóa đạm thì quá trình khoáng hóa lân cũng xảy

ra mạnh trong điều kiện môi trường có sự xen kẽ khô – ẩm liên tục Trong điều kiện thoáng khí P có thể bị cố định bởi Fe3+

1.6.2.5 Ảnh hưởng của nhiệt độ và ẩm độ

Quá trình cố định đạm: vi khuẩn nốt sần Rhizobium thích ứng và phát triển tốt tại

đất có ẩm độ 60 – 70%, nhiệt độ từ 28 – 300C

Độ ẩm đất ảnh hưởng đến tốc độ khoáng hóa N Độ ẩm thích hợp cho sự khoáng hóa N thường là 50 – 60% khả năng giữ nước của đất Nhiệt độ tối hảo cho quá trình khoáng hóa là 25-300C Nhiệt độ lạnh lâu dài cũng làm cho tốc độ khoáng hóa xảy ra chậm, do đó vùng ôn đới đất thường giàu mùn hơn vùng nhiệt đới

Nhiệt độ và độ ẩm đều ảnh hưởng mạnh đến quá trình nitrat hóa Nhiệt độ thích hợp cho sự nitrat hóa là 25 – 350C Nhiệt độ thấp < 150C làm quá trình nitrat diễn ra chậm Sự nitrat giảm khi nhiệt độ > 350C và giảm liên tục khi nhiệt độ lớn hơn 500C Hầu hết các vi khuẩn nitrat hóa không còn sinh trưởng ở nhiệt độ nhỏ hơn 40C Khoảng nhiệt

độ gây chết vi khuẩn Nitrosomonas là 55 – 580C

Quá trình phản nitrat hóa có thể xảy ra trong khoảng nhiệt độ từ 5 – 350C Nhiều loài vi khuẩn phản nitrat hóa dễ thích nghi với sự thay đổi nhiệt độ

Các chủng vi sinh vật có nhiệt độ thích hợp cho quá trình phân giải lân là khác nhau Mỗi chủng sẽ thích hợp ở một nhiệt độ nhất định nằm trong một khoảng nhiệt độ nhất định nào đó Nhìn chung khoảng nhiệt độ thích hợp nằm trong khoảng 30 – 500C

Ở những nơi có độ ẩm cao, do hoạt động của vi sinh vật mạnh nên tạo ra nhiều axit hữu cơ làm tăng phân giải lân.

1.7 Ảnh hưởng của chế độ nước đến các yếu tố chi phối sự tồn tại và chuyển hóa Nitơ, Phốt pho trong đất

1.7.1 Ảnh hưởng của chế độ nước đến chất hữu cơ trong đất

Chế độ nước ảnh hưởng đến điều kiện háo khí hoặc yếm khí Trong điều kiện khô hanh quanh năm, tốc độ mùn hóa chậm, nhưng nếu thường xuyên ngập nước mùn hóa thực hiện dưới tác động của vi sinh vật yếm khí sẽ sinh ra những axit hữu cơ và các chất khử (CH4, H2S…), những chất này kìm hãm hoạt động của vi sinh vật làm cho tốc độ mùn hóa chậm hơn và xác hữu cơ biến thành than bùn

Trong điều kiện có mùa khô, ẩm xen kẽ thì mùn được tích lũy nhiều nhất Trong điều kiện ẩm, nóng, khoáng hóa chiếm ưu thế Khi khô, lạnh các hợp chất hữu cơ đã hình thành khi phân giải ở mùa nóng, ẩm được vi sinh vật chuyển hóa, trùng hợp lại tạo thành mùn

1.7.2 Ảnh hưởng của chế độ nước đến diễn biến pH đất

Các loại đất khi ngập nước thì có xu hướng tăng hoặc giảm pH và tiệm cận về giá trị pH = 7 Đối với các loại đất có pH < 7 thời gian ngập càng dài giá trị pH càng tăng do khi ngập nước quá trình khử xảy ra Đây là quá trình sử dụng proton (H+)

Ngược lại trong đất pH > 7 thì CO2 hòa tan trong nước tạo thành HCO3- làm cho

pH giảm và tiệm cận về giá trị pH = 7

1.7.3 Ảnh hưởng của chế độ nước đến diễn biến thế ôxy hóa khử của đất

Trong đất lúa ngập nước động thái Eh phụ thuộc vào 3 yếu tố là thời gian ngập nước, chế độ bón phân và sự sinh trưởng của cây lúa Trong đó chế độ nước có ý nghĩa hết sức quan trọng đối với động thái Eh Thời gian ngập nước càng dài thì Eh càng giảm

và ngược lại

CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Địa điểm và đối tượng nghiên cứu

• Địa điểm nghiên cứu: xã Văn Hoàng – Phú Xuyên – Hà Nội

• Đối tượng nghiên cứu: Đất trồng lúa lấy tại địa điểm nghiên cứu, chế độ tưới và N,

P trong đất

2.2 Nội dung nghiên cứu

1 Nghiên cứu thí nghiệm trong phòng – không trồng lúa tại phòng phân tích thuộc Trường Đại học Thủy Lợi

2 Bố trí thí nghiệm đồng ruộng tại địa điểm nghiên cứu

3 Nội dung nghiên cứu bao gồm:

• Nghiên cứu điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội huyện Phú Xuyên

• Tính chất nền của đất trồng lúa huyện Phú Xuyên

• Động thái Eh, pH đất liên quan đến chế độ tưới khác nhau trong điều kiện phòng thí nghiệm

• Động thái Eh, pH đất liên quan đến chế độ tưới trong thí nghiệm đồng ruộng

• Theo dõi sự biến động hàm lượng N, P trong điều kiện phòng thí nghiệm

• Theo dõi sự biến động hàm lượng N, P trong thí nghiệm đồng ruộng

2.3 Phương pháp nghiên cứu

2.3.1 Phương pháp kế thừa

2.3.2 Phương pháp lấy mẫu ngoài thực địa

 Đối với thí nghiệm trong phòng thí nghiệm

Đất được lấy tại địa điểm bố trí thí nghiệm đồng ruộng vào thời điểm trước khi bước vào vụ Hè Thu

Mẫu đất được lấy ở tầng mặt (0-20 cm) theo phương pháp lấy mẫu hỗn hợp, 5 mẫu đơn cho 1 mẫu hỗn hợp Mẫu đất sau khi lấy được cho vào túi và ghi phiếu mẫu gồm các nội dung sau: tên mẫu, địa điểm, thời gian lấy mẫu Sau đó mẫu đất được đưa về phòng thí nghiệm thuộc Trường Đại học Thủy lợi để tiến hành xử lý và bố trí thí nghiệm trong phòng

 Đối với thí nghiệm đồng ruộng

Lấy mẫu vào từng thời kỳ sinh trưởng, phát triển của cây lúa tại địa điểm bố trí thí nghiệm với phương pháp lấy mẫu tương tự như trên

Thời điểm lấy mẫu: Cấy – hồi xanh, đẻ nhánh, đứng cái – làm đòng, trỗ bông và ngậm sữa – chắc xanh.

2.3.3 Phương pháp nghiên cứu trong phòng thí nghiệm

Đất thí nghiệm sau khi phơi khô cho qua rây 1 mm sẽ tiến hành xác định tính chất đất nền nghiên cứu: TPCG, OM, pH, NTS, PTS, KTS, NDT, PDT, CEC

Bố trí hai công thức thí nghiệm, mỗi công thức lặp lại ba lần Tổng số xô thí nghiệm là 6 xô Cân 4 kg đất đã phơi khô và cho qua rây 1 cm vào xô thí nghiệm

- Công thức 1 (CT1) – Ngập thường xuyên: Đất ngập nước thường xuyên 4 cm so với bề mặt đất, đặc trưng cho phương pháp tưới truyền thống

- Công thức 2 (CT2) – Tưới nông lộ phơi: Tưới tiết kiệm nước

Ở cả hai công thức tiến hành san phẳng bề mặt đất trong các xô thí nghiệm Sau đó

đổ nước cất vào ngập 4 cm so với bề mặt đất trong xô

• Theo dõi động thái Eh, pH trong hai công thức nghiên cứu sau 24h ngập nước và 48h ngập nước Sau đó 7 ngày đo một lần

• Theo dõi hàm lượng N, P tổng số trong đất nền ban đầu và sau khi kết thúc thí nghiệm ở hai công thức tưới

• Mẫu đất tươi đem phân tích được lấy trong xô thí nghiệm từ 0 – 5 cm theo chiều thẳng đứng từ trên xuống để theo dõi biến động hàm lượng N, P dễ tiêu trong hai công thức, 7 ngày xác định một lần

Khi giá trị Eh ổn định tiến hành rút nước CT2 Khi bề mặt đất tại CT2 se và nứt chân chim tiến hành cho ngập nước trở lại Tiếp tục theo dõi pH, Eh, N, P dễ tiêu sau 4 ngày và 9 ngày cho ngập nước trở lại CT2 và kết thúc thí nghiệm

2.3.4 Phương pháp nghiên cứu đồng ruộng

Thí nghiệm được bố trí và trình diễn tại xã Văn Hoàng – Phú Xuyên – Hà Nội Chọn khu ruộng có vị trí, địa mạo, điều kiện canh tác đặc trưng có thể đại diện cho toàn vùng nghiên cứu

Khu thí nghiệm được bố trí hai công thức, mỗi công thức lặp lại 3 lần (tổng cộng

có 6 ô thí nghiệm), kích thước 4x5 m Các ô được ngăn cách bởi bờ bao bằng đất, gia cố chống thấm bằng nilong

Khu vực thí nghiệm có những đặc điểm giống nhau về địa hình, tính chất đất, giống lúa và thời gian gieo trồng cũng như chế độ bón phân Như vậy điều kiện thí nghiệm là đồng nhất giữa các công thức, chỉ thay đổi chế độ tưới.

Chế độ bón phân ở hai công thức thí nghiệm được thể hiện trong bảng 1 bên dưới:

Bảng 1: Chế độ phân bón áp dụng cho hai công thức thí nghiệm

Loại phân ĐVT Bón lót

Bón đẻ nhánh (7 – 10 ngày sau cấy)

Bón đón đòng (20 – 25 ngày sau

cấy)

Ở ô thí nghiệm áp dụng chế độ tưới tiết kiệm nước

Đối với ô đối chứng chế độ tưới thực hiện theo phương pháp truyền thống mà người dân địa phương đang áp dụng là tưới nông thường xuyên 3 – 5 cm

Tiến hành đo pH, Eh và lấy mẫu đất phân tích vào từng giai đoạn phát triển của cây lúa như sau:

Bảng 2: Thời điểm lấy mẫu đồng ruộng phân tích STT Giai đoạn sinh trưởng Số ngày sau cấy

Các chỉ tiêu phân tích được thể hiện trong bảng 3 dưới đây:

Bảng 3: Chỉ tiêu và phương pháp phân tích STT Chỉ tiêu phân tích Phương pháp phân tích

2 pHH2O Đo bằng máy Mettler – toledo dung điện cực thủy tinh

3 Eh Đo bằng máy Mettler – toledo (MX30) với đầu đo Inlab 581