Biện pháp kỹ thuật giảm lượng axit hữu cơ và giảm phát thải khí nhà kính trong canh tác lúa trên đất phèn và đất phù sa tại tỉnh Hậu Giang (LA tiến sĩ)Biện pháp kỹ thuật giảm lượng axit hữu cơ và giảm phát thải khí nhà kính trong canh tác lúa trên đất phèn và đất phù sa tại tỉnh Hậu Giang (LA tiến sĩ)Biện pháp kỹ thuật giảm lượng axit hữu cơ và giảm phát thải khí nhà kính trong canh tác lúa trên đất phèn và đất phù sa tại tỉnh Hậu Giang (LA tiến sĩ)Biện pháp kỹ thuật giảm lượng axit hữu cơ và giảm phát thải khí nhà kính trong canh tác lúa trên đất phèn và đất phù sa tại tỉnh Hậu Giang (LA tiến sĩ)Biện pháp kỹ thuật giảm lượng axit hữu cơ và giảm phát thải khí nhà kính trong canh tác lúa trên đất phèn và đất phù sa tại tỉnh Hậu Giang (LA tiến sĩ)Biện pháp kỹ thuật giảm lượng axit hữu cơ và giảm phát thải khí nhà kính trong canh tác lúa trên đất phèn và đất phù sa tại tỉnh Hậu Giang (LA tiến sĩ)Biện pháp kỹ thuật giảm lượng axit hữu cơ và giảm phát thải khí nhà kính trong canh tác lúa trên đất phèn và đất phù sa tại tỉnh Hậu Giang (LA tiến sĩ)Biện pháp kỹ thuật giảm lượng axit hữu cơ và giảm phát thải khí nhà kính trong canh tác lúa trên đất phèn và đất phù sa tại tỉnh Hậu Giang (LA tiến sĩ)
Trang 1BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
ĐẤT PHÙ SA TẠI HẬU GIANG
Cần Thơ, 2017
Trang 2CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
Người hướng dẫn: PGS TS Trần Kim Tính
Luận án được bảo vệ trước hội đồng chấm luận án tiến sĩ cấp trường
Họp tại: ………., Trường Đại học Cần Thơ
Vào lúc … giờ … ngày … tháng … năm …
Phản biện 1: ………
Phản biện 2: ………
Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện:
Trung tâm Học liệu, Trường Đại học Cần Thơ
Thư viện Quốc gia Việt Nam
Trang 3DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ
1 Nguyễn Thị Kiều (2014), “Nghiên cứu các giải pháp giảm ngộ độc
hữu cơ cho lúa trên vùng canh tác lúa 3 vụ ở Hậu Giang”, Tạp chí
Nông nghiệp và Phát triển nông thôn Số 18/2014, tr.18-26
2 Nguyễn Thị Kiều, Phan Văn Trạng và Trần Kim Tính (2015), Phương pháp xác định axit hữu cơ trong dung dịch đất ở ruộng lúa
có vùi rơm rạ tươi phân huỷ ở điều kiện yếm khí, Tạp chí Nông
nghiệp và Phát triển nông thôn Số 23/2015
Trang 4Chương 1: Giới thiệu 1.1 Tính cấp thiết của đề tài
Ở Đồng Bằng Sông Cửu Long sau khi thu hoạch mỗi vụ lúa, vụ Đông Xuân hơn 70%, 50% vụ Hè Thu và 30 % vụ Thu Đông, nông dân đốt đồng để xuống giống cho vụ tiếp theo Đối với mùa vụ thường không đốt đồng như vụ Hè Thu và Thu Đông và một số nơi đất vùng trũng (Long An và Vĩnh Long, Hậu Giang) nông dân không thể đốt đồng được, thì lượng rơm rạ phải cày vùi trở lại đất Nếu vùi rơm rạ trở lại đất, thì vùi rơm rạ ở điều kiện yếm khí sẽ gây ảnh hưởng đến đặc tính hóa, lý, sinh học đất, và làm cây lúa kém sinh trưởng, phát triển do ngộ độc hữu cơ Hàng năm thì vùng trồng lúa vùng Đồng Bằng Sông Cửu Long ngộ độc hữu cơ lúa xảy ra hơn 12.209 ha từ năm 2013 đến 5 tháng đầu năm 2016 và ngộ độc hữu cơ xảy ra ở tất cả các vụ (Trung tâm Bảo
vệ thực vật phía Nam) Riêng tại Hậu Giang, theo số liệu báo cáo hàng năm của Chi cục Bảo vệ thực vật Hậu Giang thì từ năm 2010 đến năm 2015 thì 5.142 ha, năm 2015 diện tích bị ngộ độc hữu cơ cao nhất là 1.921 ha Hiê ̣n tươ ̣ng ngô ̣ đô ̣c hữu cơ không phải lúc nào cũng xảy ra, trong nghiên cứu của Nguyễn Thị Kiều (2012) cho thấy khi áp dụng biện pháp vùi rơm và gốc rạ vào đất nếu không có biện pháp ngăn ngừa ngộ độc hữu cơ làm ảnh hưởng đến thành phần năng suất và năng suất cho lúa 3 vụ/năm Trung bình hệ thống lúa nước phát thải 100kg CH4-C/ha*vụ tương đương với 89% của tiềm năng ấm
lên của trái đất trong hệ thống nông nghiệp (Linquist et al, 2012) Do đó, mọi
nổ lực làm giảm tiềm năng ấm lên trên toàn cầu, cần tập trung vào việc làm giảm tiềm năng ấm lên trên toàn cầu của hệ thống canh tác lúa nước, thông qua giảm phát thải khí CH4; tuy nhiên, cần phải quan tâm đến giảm cả hai khí
CH4 và N2O, vì trong nhiều cách làm giảm khí CH4 lại tăng phát thải khí N2O Nhiều nước trên thế giới, đã báo cáo lượng khí CH4 phát thải trên ruộng lúa cao hơn nhiều so với báo cáo của Jain (2004) và Cao Văn Phụng (2014) Như vậy, trong trường hợp phải vùi rơm trở lại, thì ảnh hưởng sẽ như thế nào đến sinh trưởng và phát triển của lúa ? Cần có giải pháp nào khi vừa chôn vùi rơm rạ để trả lại dinh dưỡng cho đất, nhưng tránh được (hoặc giảm) ngộ độc hữu cơ, giảm phát thải khí CH4 và giải pháp đó nông dân trồng lúa dễ
áp dụng hay không ? Trong khi chúng ta cần có chất lượng lúa tốt để xuất khẩu và năng suất phải đạt cao mới đem lại lợi nhuận cho dân
- Các biện pháp giúp giảm thiểu ngộ độc hữu cơ lúa đang được khuyến cáo là: (1) bón vôi khi có ngộ độc hữu cơ; (2) rút nước khi có ngộ độc hữu cơ + bón phân lân, (3) phun phân bón lá khi có ngộ độc hữu cơ; (4) phun chế phẩm nấm Trichoderma phân hủy rơm rạ; (5) kéo dài thời gian nghỉ giữa 2 vụ; (6) kết
Trang 5hợp các biện pháp trên
- Các biện pháp canh tác lúa giảm phát thải khí nhà kính đang khuyến cáo hiện nay là: (1) quản lý nước: rút 2 lần trên vụ; (2) bón phân cân đối, giảm lượng phân đạm; (3) sử dụng chế phẩm sinh học, hạn chế sử dụng phân hữu cơ chưa oai mục; (4) giảm lượng giống gieo sạ
Với những vấn đề như trên các điểm sau đây cần được quan tâm:
(1) Chưa phân biệt ngô ̣ đô ̣c hữu cơ do axit hữu cơ hay ngô ̣ đô ̣c hữu cơ chỉ là tên gọi chung, mà trong đó chất hữu cơ chỉ là cơ chất giúp cho vi sinh vật hoạt động mạnh và kéo theo việc khử sắt mạnh và SO42-, làm cho Fe2+ cao và sự hiện diện của H2S cao; (2) Vùi rơm rạ trở lại đồng ruộng là rất cần thiết, vì
rơm rạ giúp cải tạo đất tốt hơn, giúp hạ giá thành trong sản xuất, nhưng khi vùi rơm rạ có nguy cơ phát thải khí CH4, nhưng rơm rạ không bị đốt trên ruộng sau thu hoạch sẽ làm giảm phát thải khí CO2 thải ra không khí Đây là một bài
toán cần giải quyết; (3) Để giảm thiểu ngộ độc hữu cơ, có nhiều phương pháp
đã đề xuất, nhưng ngộ độc hữu cơ vẫn xảy ra Vậy cần có một biện pháp tổng hợp hay một biện pháp mới để hạn chế ngộ hữu có hiệu quả, các biện pháp này, về mặt lý thuyết, có liên quan mật thiết đến giảm phát thải khí nhà kính
1.2 Mục tiêu của đề tài
(1) Mục tiêu chung
Nghiên cứu và đề xuất biện pháp kỹ thuật giảm lượng axit hữu cơ và giảm phát thải khí nhà kính trong canh tác lúa trên đất phèn và đất phù sa khi vùi rơm rạ để tăng lợi nhuận cho vùng trồng lúa của tỉnh Hậu Giang
(2) Mục tiêu cụ thể
- Khảo nghiệm lại các biện pháp để làm giảm ngộ độc cho cây lúa đã được
đề xuất, khi canh tác có vùi rơm rạ phân hủy trong điều kiện yếm khí;
- Tìm hiểu diễn biến của lượng axit hữu cơ trong dung dịch đất, lượng phát thải khí nhà kính và năng suất lúa trên đất phèn và đất phù sa, khi áp dụng các biện pháp xử lý khác nhau;
- Nghiên cứu ảnh hưởng của các biện pháp xử lý để làm giảm khí thải nhà kính;
- Thử nghiệm các cách xử lý ngộ độc hữu cơ lúa mới để tăng lợi nhuận cho vùng trồng lúa của tỉnh Hậu Giang
Trang 61.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu của đề tài là cây lúa phát triển trong điều kiện
có vùi rơm rạ và ảnh hưởng của rơm rạ đến năng suất lúa và khí phát thải gây ảnh hưởng nhà kính Cây lúa phát triển trong điều kiện yếm khí, do đó phản ứng hóa và hóa sinh chịu tác động mạnh mẽ bởi cơ chất cho vi sinh vật hoạt động Sự vận chuyển của oxy từ lá lúa xuống vùng rễ làm cho các phản ứng khử tại vùng rễ bị thay đổi, sự thay đổi này có tác động mạnh mẽ đến các phản ứng làm thay đổi sức sống của cây lúa và khí CH4, N2O thải ra môi trường Đây là các chuỗi phản ứng rất phức tạp, do vậy phạm vi của đề tài này là: (1)
đề tài phân tích pH, Fe, Eh để chứng minh tình trạng yếm khí ở vùng rễ; (2) phân tích chất hữu cơ trong dung dịch đất, để xem diễn biến của chất hữu cơ trong dung dịch đất của các nghiệm thức khác nhau, giúp hiểu được tác động của các nghiệm thức; (3) phân tích khí thải khí nhà kính CH4 và N2O trong các điều kiện khác nhau Để giảm thiểu ngộ độc hữu cơ, đề tài khảo sát lại các phương pháp đã đề xuất và đề xuất giải pháp mới
1.4 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
Ý nghĩa khoa học
(1) Kết quả nghiên cứu là nguồn số liệu khoa học về diễn biến của axit hữu cơ
và chất hữu cơ không axit trong dung dịch đất có vùi 10 tấn/ha rơm rạ tươi phân hủy ở điều kiện yếm khí, bằng qui trình phân tích axit hữu cơ trong dung dịch đất với cột trích pha rắn (Solid Phase Extraction - SPE);
(2) Sử dụng mô hình lý thuyết để giải thích hiện tượng ngộ độc hữu cơ cho cây lúa khi có vùi rơm rạ phân hủy ở điều kiện yếm khí;
(3) Đánh giá có hệ thống các phương pháp làm giảm ngộ độc hữu cơ, giảm phát thải khí nhà kính trong canh tác lúa trên đất phèn và đất phù sa trong điều kiện nhà lưới và đồng ruộng trên ba loại đất;
(4) Kết quả nghiên cứu còn cung cấp số liệu khoa học về ảnh hưởng của các giải pháp kỹ thuật làm giảm ngộ độc hữu cơ trên lúa đến sự phát thải khí gây hiệu ứng nhà kính trong quá trình canh tác lúa 3 vụ khi có vùi 10 tấn/ha rơm
rạ tươi phân hủy ở điều kiện yếm khí trên đất phèn và đất phù sa;
(5) Kết quả nghiên cứu xác định được đỉnh điểm, lượng và tốc độ phát thải khí nhà kính trên đất (phèn nhẹ, đất phèn nặng và đất phù sa) canh tác lúa khi có vùi 10 tấn/ha rơm rạ phân hủy ở điều kiện yếm khí;
(6) Công trình nghiên cứu là các số liệu khoa học cơ bản sử dụng cho giảng dạy
và nghiên cứu với các đề tài tương tự
Trang 7Ý nghĩa thực tiễn
Kết quả của luận án giúp đánh giá được hiệu quả của các giải pháp kỹ thuật làm giảm ngộ độc hữu cơ, từ đó đề xuất giải pháp có hiệu quả để áp dụng trong thực tế Điều chỉnh kỹ thuật quản lý nước để vừa làm giảm lượng nước tưới và giảm khí thải gây hiệu ứng nhà kính trong canh tác lúa 3 vụ trên vùng đất phèn và đất phù sa Việc kết hợp bón phân – quản lý nước làm gia tăng hiệu quả kinh tế cho nông dân rất đáng kể Kết quả nghiên cứu của luận án là cơ sở khuyến cáo nông dân canh tác lúa 3 vụ trên vùng đất phèn và đất phù sa có vùi
10 tấn/ha rơm rạ tươi phân hủy ở điều kiện yếm khí và tăng hiệu quả kinh tế, hướng đến canh tác lúa sinh thái và bền vững
1.5 Những đóng góp mới của luận án
(1) Bằng phương pháp xác định axit hữu cơ được đề xuất, diễn biến của axit hữu cơ giảm rõ rệt giữa nghiệm thức có xử lý và đối chứng khi có vùi 10 tấn/ha rơm rạ phân hủy ở điều kiện yếm khí;
(2) Bón vôi sữa CaO và Chelate ngay đầu vụ sẽ giúp cây lúa không bị ngộ độc hữu cơ và có hiệu quả hơn so với các phương pháp khác, khi có có vùi rơm rạ 10 tấn/ha;
(3) Xác định được tiềm năng phát thải khí nhà kính trên ruộng lúa rất cao khi canh tác lúa ngập liên tục và có vùi rơm rạ 10 tấn/ha Khí CH4 phát thải thấp khi không vùi rơm rạ lại cho đất;
(4) Xác định được lượng khí phát thải gây hiệu ứng nhà kính qua việc sử dụng phân bón, biện pháp kỹ thuật quản lý nước trên đất canh tác lúa khi có vùi 10 tấn/ha rơm rạ ở Hậu Giang;
(5) Xác định được đỉnh điểm và tốc độ phát thải khí nhà kính trên đất (phèn nhẹ, đất phèn nặng và đất phù sa) canh tác lúa khi có vùi 10 tấn/ha rơm rạ phân hủy ở điều kiện yếm khí;
(6) Điều chỉnh lại việc ngập khô xen kẽ trong giải pháp 1P5G cho canh tác lúa để vừa tiết kiệm nước, giảm ngộ độc hữu cơ và giảm phát khí nhà kính trong canh tác lúa vụ 3 tại Hậu Giang
Chương 2: Phương pháp nghiên cứu 2.1 Thời gian và địa điểm nghiên cứu
- Thời gian thực hiện các nội dung của luận án này được tiến hành từ
năm 2012 đến năm 2015
Trang 8- Địa điểm nghiên cứu: Vùng trồng lúa 3 vụ: đất phèn nhẹ (huyện Vị
Thủy), đất phèn nặng (huyện Long Mỹ) và đất phù sa không phèn (huyện Phụng Hiệp) của tỉnh Hậu Giang Thí nghiệm trong chậu ở Phòng Thí nghiệm chuyên sâu và nhà lưới - Trường Đại học Cần Thơ
2.2 Vật liệu và phương pháp nghiên cứu
Luận án được nghiên cứu 3 nội dung (1) Ảnh hưởng của vùi rơm rạ, theo dõi diễn biến của axit hữu cơ và biê ̣n pháp xử lý để giảm axit hữu cơ; (2) Phát thải khí nhà kính trên ruộng lúa và biê ̣n pháp giảm thiểu; (3) Các thí nghiệm đồng ruộng để kiểm chứng lại các kết quả đã đề xuất Luận án có 7 thí nghiệm:
Thí nghiệm 1: Ảnh hưởng của lượng rơm vùi và các giải pháp kỹ thuật xử lý
đầu vụ để làm giảm ngộ độc hữu cơ Thí nghiệm được bố trí theo khối hoàn toàn ngẫu nhiên 2 nhân tố với 4 lần lặp lại: Liều lượng rơm rạ tươi (0; 2,5; 5
và 10 tấn/ha) và Các giải pháp xử lý đất đầu vụ: (i) Bón lót phân lân 90kg/ha
P2O5; (ii) Bón lót vôi (CaCO3) 5 tấn/ha; (iii) Bón lót phân hữu cơ khoáng 0,5
tấn/ha; (iv) Xử lý rơm rạ đầu vụ bằng chế phẩm Tricô-LV.; (v) đối chứng (không xử lý) 720 ô thí nghiệm ( ô là 25 m2) cho đất phù sa, phèn trung bình, phèn nặng
Thí nghiệm 2 (3 loại đất): Ảnh hưởng của xử lý nấm Tricoderma sp.và thời gian nghỉ giữa 2 vụ để làm giảm ngộ độc hữu cơ Thí nghiệm được bố trí theo khối hoàn toàn ngẫu nhiên, với 4 lần lặp lại:
Lượng rơm vùi: (1) Đối chứng (không xử lý rơm và gốc rạ);(2) Xử lý rơm và gốc rạ (10 tấn rơm ra ̣/ha) bằng chế phẩm Tricô-LV; (3) Xử lý gốc rạ (5 tấn gốc
Thi ́ nghiê ̣m 3 (nhà lưới): Ảnh hưởng của vùi rơm ra ̣ tươi và các biện pháp
tránh ngộ độc hữu cơ đến lươ ̣ng phát thải khí nhà kính CH4, N2O lên năng suất
lú a Thí nghiệm được bố trí theo thể thức khối hoàn toàn ngẫu nhiên với 4
Trang 9nghiệm thức và 03 lần lặp lại, tất cả đều vùi 10 tấn rơm/ha, 3 loại đất: (NT1): Bón NPK, ngập liên tục 5cm; (NT2): Bón NPK , ngập khô xen kẽ (NKXK); (NT3): Bón NPK, tưới ẩm; (NT4): NPK (thay N và K bằng KNO3), ngập liên tục 5cm; (NT5): NPK + Chelate (20kg/ ha), ngập liên tục 5cm; (NT6): NPK + Vôi sữa CaO (20kg/ ha), ngập liên tục 5cm; (NT7): NPK + 400ppm SO4, ngập liên tục 5cm; (NT8): NPK + 480ppm axit acetic, ngập liên tục 5cm; (NT9): NPK (thay N và K bằng KNO3), NKXK; (NT10): NPK + Chelate (20kg/ ha), NKXK; (NT11): NPK + Vôi sữa CaO (20kg/ ha), NKXK; (NT12): NPK + 400ppm SO4, NKXK; (NT13): NPK + 480ppm axit acetic, NKXK; (NT14): NPK (thay N và K bằng KNO3), tưới ẩm; (NT15): NPK + Chelate (20kg/ ha), tưới ẩm; (NT16): NPK + Vôi sữa CaO (20kg/ ha), tưới ẩm; (NT17): NPK + 400ppm SO4, tưới ẩm; (NT18): NPK + 480ppm axit acetic, tưới ẩm Ngập khô xen kẽ (NKXK): tưới ngập 5cm, để 10 ngày sau ngập lại 5cm
Thí nghiệm 4: Ảnh hưởng của lượng rơm, chất hữu cơ và lượng đạm đến sự
phát thải khí CH4
Thí nghiệm được thực hiện trên đất phù sa không phèn Các chậu có kích cở bằng với thí nghiệm 3, được đặt ngoài đồng ruộng thành hai dãy, hoàn toàn ngẫu nhiên với 6 nghiệm thức và 3 lần lặp lại Tất cả đều ngập nước liên tục với 06 nghiệm thức: (NT1): Vùi 10 tấn rơm + 100N -30P2O5+30K2O;
(NT2): Vùi 5 tấn rơm + 100N - 30P2O5 +30K2O(Đối chứng);(NT3): Bón 100kg (CaSO4, MgSO4 + phân gà) + Bón Bón phân vô cơ 100N- 30P2O5+30K2O (urea);(NT4): Bón 200kg (CaSO4, MgSO4 + phân gà) + Bón Bón phân vô cơ 100N - 30P2O5 + 30K2O (urea);(NT5): Bón phân vô cơ 100N
- 30P2O5 +30 K2O (urea), không vùi rơm; (NT6): Bón Bón phân vô cơ 200N- 30P2O5 + 30K2O (urea), không vùi rơm Lấy mẫu khí CH4, và chăm sóc lúa giống như Thí nghiệm 3
Thí nghiệm 5: Ảnh hưởng của vùi rơm ra ̣ tươi và các biện pháp tránh ngộ độc
hữu cơ đến lươ ̣ng phát thải khí nhà kính CH4, N2O lên năng suất trồng ngoài đồng vụ lúa Đông Xuân (2014-2015) Thí nghiệm được bố trí theo thể thức khối hoàn toàn ngẫu nhiên 1 nhân tố hoàn toàn ngẫu nhiên với 4 lần lặp lại, tất
cả các nghiệm thức được vùi rơm rạ tươi 10 tấn/ha/trên mỗi loại đất Với 4 nghiệm thức: (NT1): Đối chứng (không xử lý - Ngập liên tục); (NT2): Ngập khô xen kẽ (thí nghiệm 3); (NT3): Bón lót phân Chelate - Ca (150kg/ha -
Ngập liên tục ); (NT4): Bón Vôi sữa CaO (20kg/ha - Ngập liên tục) Tổng cộng: 16 ô thí nghiệm (với mỗi ô là 25 m2) cho ba loại đất của tỉnh (phù sa và đất phèn nhẹ, đất phèn nặng) = 48 ô thí nghiệm, tiến hành đưa nước vào ngập ruộng (5 cm), cắt rơm rạ còn tươi dài khoảng 2 cm, vùi rơm rạ vào Lấy chỉ tiêu thu và đo khí thải từ 7 ngày sau khi sạ và liên tục tiếp theo thu khí CH4 và
Trang 10N2O của các nghiệm thức hàng tuần, cho đến trước khi thu hoạch 1 tuần Quản
lý nước, lấy mẫu, đo khí CH4 (1 tuần/lần, 11 tuần lấy mẫu/vụ), khí N2O lấy 5 ngày liên tục sau khi bón phân hoá học (3 đợt phân: 10, 20 và 45NSS)
Thí nghiệm 6: Thực hiện mô hình trình diễn ảnh hưởng của vùi rơm ra ̣ và các
biện pháp tránh ngộ độc hữu cơ đến lươ ̣ng phát thải khí CH4, N2O lên năng suất trồng ngoài đồng trên ruộng của dân vụ lúa Hè Thu năm 2015 Thực hiện
3 mô hình trình diễn trên 3 huyện/1 vụ lúa (0,2 ha/mô hình) Một mô hình cho mỗi loại đất canh tác lúa vụ 3 của tỉnh Gồm các nghiệm thức: (NT1): Đối chứ ng (không xử lý - Ngập liên tục); (NT2): NKXK (thí nghiệm 5); (NT3): Bón lót phân Chelate (150kg/ha - Ngập liên tục);(NT4): Bón Vôi sữa CaO (20kg/ha - Ngập liên tục); (NT5) Đối chứng ruộng nông dân (Ngập liên tục) Quản lý nước, lấy mẫu, đo khí CH4 (1 tuần/lần, 11 tuần lấy mẫu/vụ), khí N2O
5 ngày liên tục sau khi bón phân hoá học
Thí nghiệm 7 (nhà lưới): Diễn biến của chất hữu cơ trong dung dịch đất khi
áp dụng các xử lý để làm giảm ngộ độc hữu cơ Thí nghiệm được bố trí theo thể thức khối hoàn toàn ngẫu nhiên với 4 nghiệm thức và 03 lần lặp lại: (NT1): NPK: 90 – 30 – 30 (Đối chứng), Ngập 5cm;
(NT2): NPK (đối chứng: NKXK), NKXK (*);(NT5): NPK – (8,45N+29,9K2O)+(65kg/ha) KNO3, Ngập 5cm; (NT8): NPK + (200kg/ ha), Ngập 5cm Tất cả các chậu đều ngập nước liên tục 5 cm, trừ nghiệm thức NKXK Tất cả các nghiệm thức có vùi 10 tấn rơm tươi Mẫu dung dịch đất lúa trồng trong chậu được lấy bằng dụng cụ tự làm, là cục sứ xốp, được nối với một ống tiêm nhựa có thể tích 50ml bằng ống dây nhựa, đặt cục sứ độ sâu 15
cm, để qua đêm rồi rút dung dịch Mẫu dung dịch đất được thu ở các thời điểm
7, 14, 21, 28, 35, 42, 49 và 56 ngày sau khi sạ để xác định các axit hữu cơ bằng phương pháp chiết pha rắn (SPE)
2.2.2 Phương pháp phân tích
Chỉ tiêu phân tích: pH, EC, Eh, TOC, axit hữu cơ, Fe2+ và H2S Thu mẫu dung dịch đất: dùng ống chích y tế 60ml và cục xốp (sục khí ôxy hồ cá) để rút mẫu dung dịch đất trong chậu thí nghiệm Độ sâu lấy mẫu là 10 cm so với mặt đất
chậu Đo lượng phát thải CH4, N2O: sử dụng buồng khép kín (closed
chamber) Thu và đo phát thải khí ở thời điểm lúa 7 một lần mẫu khí CH4 chia
12 lần/vụ: 7, 14, 21, 28, 35, 42, 49, 56, 63, 70, 77, 84 NSS), cho đến trước khi thu hoạch 1 tuần Thu và đo khí N2O ở 5 ngày (1,2,3,4,5 ngày liên tục sau khi bón phân hoá học (3 đợt phân: 10;20;45 NSS)) Đo chỉ tiêu tăng trửng của lúa, thành phần năng suất lúa Đo pH bằng máy đo pH HI 8424 pH được đo trực tiếp tại thí nghiệm Nhúng điện cực ngập trong dung dịch mẫu và ghi số đo;
Trang 11Đo EC bằng máy đo Hach SENSION 156 EC được đo trực tiếp tại thí nghiệm; Xác định Axit hữu cơ của dung dịch đất: đo theo phương pháp chiết
pha rắn SPE (Nguyễn Thị Kiều và ctv, 2015) cho thí nghiệm 7,3; Đo TOC: đo
bằng máy đo TOC dựa trên nguyên tắc sắc ký khí với đầu dò hồng ngoại Đo Eh: cắm trực tiếp điện cực đo Eh trong chậu (nhà lưới); Đo H2S: Hút dung
dịch đất Lấy 10 ml dung dịch đất thu được + 1 ml CdCl2 0,1%; Đo Fe2+: bằng máy hấp thu nguyên tử (AAS Hitachi 5000) Phân tích mẫu khí CH4, N2O được đo trên máy sắc ký khí Shimadzu GC-14B với đầu dò FID và ECD, cột được sử dụng để đo khí CH4, N2O là cột nhồi, với chất nhồi là Porapack Q Xác định lượng khí CH4, N2O của mỗi mẫu, mẫu được qui đổi theo công thức tính cho mỗi chậu, mỗi diện tích thí nghiệm và qui đổi ra tấn CO2/ha/vụ Tất
cả các kết quả phân tích được thực hiện tại Phòng Thí nghiệm chuyên sâu – Trường Đại học Cần Thơ
2.2.3 Phương pháp phân tích số liệu
Các số liệu trong thí nghiệm được xử lý bằng chương trình SPSS 19.0 Phân tích phương sai (ANOVA) để phát hiện sự khác biệt giữa các nghiệm thức, so sánh trung bình bằng phép thử Duncan ở mức ý nghĩa 5%
Chương 3: Kết quả thảo luận Nội dung I: Ảnh hưởng của vùi rơm rạ, diễn biến của axit hữu cơ và cách
xử lý để giảm axit hữu cơ trong đất trồng lúa
I.3.1 Diễn biến của Fe, pH và H 2 S
Diễn biến của sắt: Kết quả Hình 3.1cho thấy đỉnh điểm của Fe sinh ra trong
dung dịch đất đạt cao nhất vào tuần thứ 3 SKS và đạt cao nhất 98 mg/lít ở nghiệm thức đối chứng và đạt 80 mg/lít ở nghiệm thức có bón chelate-Ca, riêng nghiệm thức đối chứng đạt đỉnh điểm thứ 2 vào tuần thứ 8 Nghiệm thức
có bón vôi (3 NLT-Ca), Fe2+ không đạt đỉnh điểm sau 3 tuần SKS, mà kéo dài đến tuần thứ 7, và đạt đó đạt đỉnh điểm vào tuần thứ 8 và đạt 100mg/lít Bón Chelate (2 NLT-ch) làm giảm nồng độ Fe2+ ở tuần thứ 3 so với nghiệm thức 1 (không bón), và giảm đến tuần thứ 10 Riêng nghiệm thức có bổ sung axit acetic (7 và 8) đỉnh điểm của Fe sinh ra trong dung dịch vào tuần thứ 4, trể hơn so với đối chứng và nồng độ Fe khi đạt đỉnh điểm cũng cao hơn đạt 122mg/L ở nghiêm thức 7 và 140 mg/lít ở nghiệm thức 8 Trong tất cả các nghiệm thức, cho ba loại đất, thì thí nghiệm không ghi nhận ngộ độc sắt xảy
ra
Trang 12Hình 3.1: Diễn biến của Fe trong dung đất sau 10 tuần ngập nước
trồng lúa Chú thích: NLT: ngập liên tục, NLT_Ch: có bón thêm chelate -Ca; NLT_Ca:
có bón thêm calci; NLT_A_Ch: có bón thêm axit acetic và chelate; NLT_A_Ca: có bón
thêm axit acetic và calci.
Diễn biến của pH: Kết quả Hình 3.2, cho ta thấy pH của dung dịch đất đạt
trung bình khoảng 6.2 sau tuần đầu tiên ngập nước và tất cả các nghiệm thức: ngập liên tục-không xử lý, bón lót phân hữu cơ chelate -Ca; bón thêm calci; bón thêm axit acetic và chelate; bón thêm axit acetic và calci), pH đều tăng rất chậm đến tuần thứ 4 sau khi sạ (SKS), sang tuần thứ 5 SKS pH giảm và sau đó gia tăng và đạt đỉnh điểm ở tuần thứ 7 SKS, sau đỉnh điểm pH giảm đến tuần thứ 10 SKS pH đạt đỉnh thấp ở tất cả các nghiệm thức so với nghiệm thức đối chứng (không bón) ở từ tuần thứ 1 đến tuần thứ 4 SKS và tuần thứ 7 đến tuần thứ 10 SKS
Hình 3.2: Diễn biến của pH sau 10 tuần ngập nước Chú thích: NLT: ngập liên tục, NLT_Ch: có bón thêm chelate -Ca; NLT_Ca: có bón thêm calci; NLT_A_Ch: có bón thêm axit acetic
và chelate; NLT_A_Ca: có bón thêm axit acetic và calci.
Trang 13Diễn biến của H 2 S: Trong thí nghiệm không phát hiện sự hiện diện của H2S trong dung dịch đất ngập nước liên tục qua 3 loại đất làm thí nghiệm (đất phèn nhẹ, đất phù sa không phèn và đất phèn nặng) khi vùi 10 tấn/ha rơm rạ tươi
phân hủy yếm khí
I.3.2 Diễn biến của tổng chất hữu cơ (axit hữu cơ + chất hữu cơ không axit) trong dung dịch đất
Tổng chất hữu cơ hoà tan của cả ba loại đất (đất phèn nhẹ, đất phèn nặng và đất phù sa không phèn) chọn làm thí nghiệm đều tăng từ khi ngập nước đến tuần thứ 4 sau khi sạ (SKS), rồi sau đó giảm dần đến tuần thứ 8 SKS (Hình 3.3) Tốc độ tăng TCHC trên đất phù sa không phèn đạt 23 mg/tuần (với
r2 >0.9) khác nhau so với đất phèn nhẹ là 21,3 mg/tuần (với r2>0.9) và trên đất phèn nặng là 21.9 mg/tuần (với r2>0.9), không có sự khác nhau về tốc độ tăng TCHC trên đất phèn nhẹ và đất phèn nặng (tất cả đều thử với p<0.05 hoặc p>0.05) Tốc độ giảm TCHC trên đất phù sa không phèn đạt – 31.6 mg/tuần khác với đất phèn nhẹ là – 26,1 mg/tuần và trên đất phèn nặng là - 28,6 mg/tuần, không có sự khác nhau về tốc độ giảm TCHC trên đất phèn nhẹ và phèn nặng (tất cả đều thử với p<0.05 hoặc p>0.05) Về đỉnh điểm TCHC đạt được ở tuần thứ 4 SKS, đất phù sa không phèn đạt đỉnh điểm TCHC cao nhất
là 251,9 mg/lít khác với đất phèn nhẹ là 231,2 mg/lít và đất phèn nặng là 190,6 mg/lít và có sự khác nhau giữa hai loại đất phèn (tất cả với p<0.05)
Hình 3.3: Diễn biến của tổng chất hữu cơ hoà tan trong dung dịch đất
của ba loại đất; trái (đất không phèn) giữa (đất phèn nhẹ) và phải (đất phèn nặng)Chú
thích: (1) Đối chứng; (2) Ngập khô xen kẽ; (5) Bón KNO 3 thay cho dạng urea (8) Phân hữu cơ
chelate –Ca Tất cả nghiệm thức đều bón NPK: 90-30-30 và vùi 10 tấn/ha rơm tươi, tất cả đều
ngập liên tục, trừ nghiệm thức 2.
Diễn biến của axit hữu cơ trong dung dịch đất
Nhìn chung, diễn biến của axit hữu cơ sau khi ngập nước giống như kết quả của TCHC và đạt đỉnh điểm ở tuần thứ 4 sau khi ngập nước, rồi giảm dần sau
đó (Hình 3.4) Tốc độ tăng của axit hữu cơ cũng được tính tương tự như cách tính của tốc độ tăng của TCHC Tốc độ này trên đất phù sa không phèn đạt