ẢNH HƯỞNG của QUẢN lý nước đến một số đặc TÍNH hóa học TRÊN đất TRỒNG lúa ở HUYỆN CHÂU THÀNH a TỈNH hậu GIANG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA NÔNG NGHIỆP & SINH HỌC ỨNG DỤNG BỘ MÔN KHOA HỌC ĐẤT VÀ NÔNG NGHIỆP SẠCH HUỲNH THIỆN KHIÊM NGUYỄN TẤN VÀNG ĐỀ TÀI ẢNH HƯỞNG CỦA QUẢN LÝ NƯỚC ĐẾN MỘT SỐ ĐẶC

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA NÔNG NGHIỆP & SINH HỌC ỨNG DỤNG

BỘ MÔN KHOA HỌC ĐẤT VÀ NÔNG NGHIỆP SẠCH

HUỲNH THIỆN KHIÊM NGUYỄN TẤN VÀNG

ĐỀ TÀI

ẢNH HƯỞNG CỦA QUẢN LÝ NƯỚC ĐẾN MỘT SỐ ĐẶC TÍNH HÓA HỌC TRÊN ĐẤT TRỒNG LÚA Ở HUYỆN

CHÂU THÀNH A TỈNH HẬU GIANG

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

NGÀNH KHOA HỌC ĐẤT

Cần Thơ - 2011

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA NÔNG NGHIỆP & SINH HỌC ỨNG DỤNG

BỘ MÔN KHOA HỌC ĐẤT VÀ NÔNG NGHIỆP SẠCH

ĐỀ TÀI

ẢNH HƯỞNG CỦA QUẢN LÝ NƯỚC ĐẾN MỘT SỐ ĐẶC TÍNH HÓA HỌC TRÊN ĐẤT TRỒNG LÚA Ở HUYỆN

CHÂU THÀNH A TỈNH HẬU GIANG

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

NGÀNH KHOA HỌC ĐẤT

Giáo viên hướng dẫn

Gs.Ts Võ Thị Gương

Ks Phạm Nguyễn Minh Trung

Sinh viên thực hiên

Huỳnh Thiện Khiêm 3073476 Nguyễn Tấn Vàng 3077513

Cần Thơ - 2011

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA NÔNG NGHIỆP & SINH HỌC ỨNG DỤNG

BỘ MÔN KHOA HỌC ĐẤT

o0o

XÁC NHẬN CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN Xác nhận đề tài: “Ảnh hưởng của quản lý nước đến một số đặc tính hóa học trên đất trồng lúa ở huyện Châu Thành A tỉnh Hậu Giang” Do sinh viên: Huỳnh Thiện Khiêm MSSV: 3073476 và Nguyễn Tấn Vàng MSSV: 3077513 Lớp: Khoa Học Đất K33- Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng - Trường Đại Học Cần Thơ thực hiện từ 01/2009 đến 05/2009 Nhận xét của cán bộ hướng dẫn: ………

………

………

………

………

………

………

………

Cần Thơ, ngày… tháng… năm 2011

Cán bộ hướng dẫn

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA NÔNG NGHIỆP & SINH HỌC ỨNG DỤNG

BỘ MÔN KHOA HỌC ĐẤT

o0o

XÁC NHẬN CỦA BỘ MÔN KHOA HỌC ĐẤT Xác nhận đề tài: “Ảnh hưởng của quản lý nước đến một số đặc tính hóa học trên đất trồng lúa ở huyện Châu Thành A tỉnh Hậu Giang” Do sinh viên: Huỳnh Thiện Khiêm MSSV: 3073476 và Nguyễn Tấn Vàng MSSV: 3077513 -Lớp: Khoa Học Đất K33 - Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng - Trường Đại Học Cần Thơ thực hiện từ 01/2009 đến 05/2009 Ý kiến của Bộ Môn: ………

………

………

………

………

………

………

Cần Thơ, ngày… tháng… năm 2011

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA NÔNG NGHIỆP & SINH HỌC ỨNG DỤNG

BỘ MÔN KHOA HỌC ĐẤT

o0o

XÁC NHẬN CỦA HỘI ĐỒNG BÁO CÁO Hội đồng chấm báo cáo luận văn tốt nghiệp chấp thuận đề tài: “Ảnh hưởng của quản lý nước đến một số đặc tính hóa học trên đất trồng lúa ở huyện Châu Thành A tỉnh Hậu Giang” Do sinh viên: Huỳnh Thiện Khiêm MSSV: 3073476 và Nguyễn Tấn Vàng MSSV: 3077513 Lớp: Khoa Học Đất K33 - Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng - Trường Đại Học Cần Thơ thực hiện và bảo vệ trước hội đồng ngày…

tháng… năm 2009 Luận văn tốt nghiệp đã được hội đồng đánh giá ở mức………

Ý kiến của hội đồng: ………

………

………

………

………

………

………

………

Cần Thơ, ngày… tháng… năm 2011

Chủ tịch hội đồng

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đề tài luận văn tốt nghiệp này là công trình nghiên cứu khoa học của bản thân Các số liệu và kết quả được trình bày trong luận văn tốt nghiệp là trung thực và chưa được công bố trong các báo cáo luận văn trước đây

Tác giả luận văn

Huỳnh Thiện Khiêm Nguyễn Tấn Vàng

LỜI CẢM TẠ Kính dâng

Cha mẹ đã hết lòng nuôi con khôn lớn nên người và là nguồn an ủi động viên con trong suốt quá trình học tập

Tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến

Cô Võ Thị Gương và Anh Phạm Nguyễn Minh Trung, người đã luôn theo dõi, hết lòng hướng dẫn, giúp đỡ và động viên chúng em trong suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận văn này

Cố vấn học tập Thầy Trần Bá Linh, cô Châu Thị Anh Thy đã quan tâm, dìu dắt, động viên và giúp đỡ chúng em trong suốt khóa học

Chị Võ Thị Thu Trân, chị Lê Thị Thùy Dương, thầy Hà Gia Xương người đã tận tình chỉ dẫn, giúp đỡ chúng em trong suốt thời gian thực hiện đề tài

Chân thành biết ơn

Quý thầy cô, Anh Chị Bộ môn Khoa Học Đất & NNS – Khoa Nông Nghiệp

& SHƯD – Trường Đại học Cần Thơ đã truyền đạt kiến thức và kinh nghiệm bỏ ích cho chúng em

Cám ơn

Tập thể lớp Khoa Học Đất K33, đã nhiệt tình giúp đỡ và động viên tôi trong suốt quá trình thực hiện và hoàn thành luận văn

TÓM TẮT LỊCH SỬ CÁ NHÂN

  

Họ và tên: Huỳnh Thiện Khiêm

Ngày sinh: 06/06/1988

Nguyên quán : Vĩnh Tế – Châu Đốc – An Giang

Họ và tên cha : Huỳnh Văn Kháng

Họ và tên mẹ : Nguyễn Thị Hiền

Địa chỉ: số 377, đường Cống Đồn, khóm Vĩnh Xuyên, phường Núi Sam, Thị Xã Châu Đốc, tỉnh An Giang

Năm 2006 : tốt nghiệp trung học phổ thông tại trường THPT Thủ Khoa Nghĩa, An Giang

Trúng tuyển vào trường Đại Học Cần Thơ năm 2007, học chuyên ngành Khoa Học Đất khoá 33 (2007-2011) thuộc khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng - trường Đại Học Cần Thơ Tốt nghiệp chuyên ngành Khoa Học Đất năm 2011

TÓM TẮT LỊCH SỬ CÁ NHÂN

  

Họ và tên: Nguyễn Tấn Vàng

Ngày sinh: 16/06/1989

Nguyên quán : Bình Thới- Bình Đại- Bến Tre

Họ và tên cha : Nguyễn Văn Đẹp

Họ và tên mẹ : Trần Thu Cúc

Địa chỉ: tổ NDTQ số 11, ấp II, xã Bình Thới, huyện Bình Đại, tỉnh Bến Tre

Năm 2007 : tốt nghiệptrung học phổ thông tại trường THPT Bình Đại A, Bến Tre Trúng tuyển vào trường Đại Học Cần Thơ năm 2007, học chuyên ngành Khoa Học Đất khoá 33 (2007-2011) thuộc khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng - trường Đại Học Cần Thơ Tốt nghiệp chuyên ngành Khoa Học Đất năm 2011

MỤC LỤC

XÁC NHẬN CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN i

XÁC NHẬN CỦA BỘ MÔN KHOA HỌC ĐẤT ii

XÁC NHẬN CỦA HỘI ĐỒNG BÁO CÁO iii

LỜI CAM ĐOAN iv

LỜI CẢM TẠ v

TÓM TẮT LỊCH SỬ CÁ NHÂN vi

TÓM TẮT LỊCH SỬ CÁ NHÂN vii

MỤC LỤC viii

DANH SÁCH HÌNH ix

DANH SÁCH BẢNG x

TÓM LƯỢC xii

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 2

1.1 DỰ BÁO TÌNH TRẠNG THIẾU NƯỚC NGỌT Ở VIỆT NAM VÀ ĐỒNG

BẰNG SÔNG CỬU LONG 2

1.2 TÌNH HÌNH SẢN XUẤT LÚA GẠO Ở VIỆT NAM 3

1.3 THỰC TRẠNG SỬ DỤNG NƯỚC TƯỚI CHO CÂY LÚA 4

1.4 NHU CẦU NƯỚC CHO SỰ PHÁT TRIỂN CỦA CÂY LÚA 5

1.4.1 Vai trò của nước đối với cây lúa 5

1.4.2 Nhu cầu nước của cây lúa 5

1.4.3 Các yếu tố gây thất thoát nước trên ruộng lúa 8

1.5 HIỆU QUẢ SỬ DỤNG NƯỚC TƯỚI CHO CÂY LÚA 10

1.6 ĐẶC ĐIỂM VÀ TÍNH CHẤT CỦA ĐẤT PHÙ SA 12

1.6.1 Đất phù sa 12

1.6.2 Đặc tính và phân bố của đất phù sa 12

1.7 ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ TÍNH CHẤT HÓA HỌC TRONG ĐẤT 14

1.7.1 pH 14

1.7.2 Đạm trong đất trồng lúa 14

1.7.3 Lân trong đất 21

CHƯƠNG 2: PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP 25

2.1 ĐỊA ĐIỂM VÀ CÁCH BỐ TRÍ THÍ NGHIỆM 25

2.2 KỸ THUẬT CANH TÁC 25

2.3 CÁCH LẤY MẪU VÀ XỬ LÝ ĐẤT 26

2.4 CÁC CHỈ TIÊU PHÂN TÍCH ĐẤT THÍ NGHIỆM 26

2.5 XỬ LÝ SỐ LIỆU 28

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 29

3.1 GHI NHẬN TỔNG QUÁT 29

3.2 ĐẶC TÍNH HÓA HỌC TRONG ĐẤT THÍ NGHIỆM 29

3.2.1 Sự thay đổi pH đất 30

3.2.2 Sự thay đổi EC trong đất 31

3.2.3 Ảnh hưởng của độ sâu ngập đến hàm lượng đạm trong đất 32

3.2.4 Sự thay đổi hàm lượng lân hữu dụng trong đất qua từng giai đoạn 35

3.3 ẢNH HƯỞNG CỦA QUẢN LÝ NƯỚC ĐẾN NĂNG SUẤT LÚA 36

CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 37

5.1 KẾT LUẬN 37

5.2 ĐỀ NGHỊ 37

TÀI LIỆU THAM KHẢO 38

Phụ Lục 43

DANH SÁCH HÌNH

+

DANH SÁCH BẢNG

theo thời gian ủ thoáng khí của một số loại đất ở ĐBSCL

19

Huỳnh Thiện Khiêm, Nguyễn Tấn Vàng, 2011 “Ảnh hưởng của quản lý nước đến

một số đặc tính hóa học trên đất trồng lúa ở huyện Châu Thành A tỉnh Hậu Giang” Luận văn tốt nghiệp đại học, Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng,

Trường Đại Học Cần Thơ Cán bộ hướng dẫn: Gs.Ts Võ Thị Gương, Ks Phạm Nguyễn Minh Trung

TÓM LƯỢC

Đề tài nghiên cứu được thực hiện nhằm tìm các biện pháp giảm lượng nước trong canh tác lúa, góp phần tiết kiệm lượng nước, đồng thời duy trì năng suất lúa và tăng thu nhập cho người dân Thí nghiệm được bố trí theo thể thức khối hoàn toàn ngẫu nhiên với năm nghiệm thức và bốn lần lặp lại Trong đó có một nghiệm thức theo cách làm của nông dân, một nghiệm thức ngập 5cm và để khô khi mực nước xuống 10cm (tính từ mặt ruộng) thì cho nước vào lại 5cm, một nghiệm thức ngập 2cm để khô tự nhiên đến cuối vụ và hai nghiệm thức giữ mực nước trong ruộng 2cm và 5cm để khô dần đến khi đất bắt đầu nứt thì cho nước vào lại Thu mẫu đất vào giai đoạn đầu vụ trước khi bón phân, giai đoạn 21 ngày sau khi sạ và 45 ngày sau khi sạ Kết quả thí nghiệm cho thấy: Hàm lượng N hữu dụng, N-NH4+, N-NO3-, pH, EC khác biệt không ý nghĩa thống kê giữa các nghiệm thức tiết kiệm nước và nghiệm thức ngập nước theo nông dân Hàm lượng lân dễ tiêu trong đất ở nghiệm thức ngập

2 cm để khô tự nhiên đến cuối vụ vào giai đoạn 45 ngày sau khi sạ giảm khác biệt

có ý nghĩa thống kê so với nghiệm thức ngập 2cm để khô dần đến khi đất bắt đầu nứt thì cho nước vào Năng suất lúa ở nghiệm thức ngập 2 cm để khô tự nhiên đến cuối vụ khác biệt không ý nghĩa thống kê so với nghiệm thức ngập nước theo nông dân

Huỳnh Thiện Khiêm, Nguyễn Tấn Vàng, 2011 “Ảnh hưởng của quản lý nước đến

một số đặc tính hóa học trên đất trồng lúa ở huyện Châu Thành A tỉnh Hậu Giang” Luận văn tốt nghiệp đại học, Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng,

Trường Đại Học Cần Thơ Cán bộ hướng dẫn: Gs.Ts Võ Thị Gương, Ks Phạm Nguyễn Minh Trung

MỞ ĐẦU

Nước là nguồn tài nguyên phong phú và rất quan trọng đối với tất cả các loài sinh vật sống Theo báo cáo của Liên hợp quốc (21/05/2009) cũng đã cảnh báo: kế hoạch xây những đập giữ nước của Trung Quốc trên nửa phần thượng nguồn sông Mekong như đập Tiểu Loan cao nhất thế giới (292m) mới vừa hoàn thành sẽ đặt ra mối đe doạ lớn, là nguy cơ cạn kiệt nước ở ĐBSCL Mặt khác do ảnh hưởng của biến đổi khí hậu dẫn đến việc khô hạn và xâm nhập mặn ngày càng nghiêm trọng Bên cạnh đó sự gia tăng dân số một cách nhanh chóng kéo theo việc gia tăng sản xuất lương thực, thực phẩm và gia tăng lượng nước sử dụng lên rất nhiều Điều này

tỉ lệ thuận với lượng nước cho mục đích sinh hoạt và sử dụng ngày một khan hiếm

đi, khiến cho người dân gặp rất nhiều khó khăn trong việc sản xuất nông nghiệp mà nhất là cây lúa, một loại cây rất cần nước cho mọi hoạt động sinh trưởng và phát triển

Hiện nay, phần lớn nông dân cung cấp nước cho cây lúa theo cách cảm quan, khó tránh khỏi việc cung cấp vượt mức nhu cầu cần thiết của cây lúa mà không mang lại hiệu quả cao hơn so với cung cấp lượng nước vừa đủ cho cây lúa Vấn đề đặt ra là khi giảm lượng nước tưới thì cây lúa sẽ phát triển như thế nào và những chất dinh dưỡng trong đất sẽ thay đổi ra sao trong điều kiện này Để giải quyết vấn

đề này, khảo sát sự thay đổi hàm lượng các chất dinh dưỡng trong đất và năng suất lúa trong điều kiện giảm lượng nước tưới cho lúa Từ đó, khuyến cáo cho nông dân các biện pháp giảm lượng nước trong canh tác lúa, góp phần tiết kiệm được lượng nước đồng thời tăng thu nhập cho người dân đặc biệt là người dân những vùng thiếu nước sử dụng

CHƯƠNG 1 LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 1.1 DỰ BÁO TÌNH TRẠNG THIẾU NƯỚC NGỌT Ở VIỆT NAM VÀ ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG

Hiện nay, sản xuất nông nghiệp đang phải đương đầu với hàng loạt thách thức dưới tác động của biến đổi khí hậu, mà cụ thể là nguồn tài nguyên nước đang

bị đe dọa nghiêm trọng Trước bối cảnh đó, phát triển kỹ thuật tưới tiết kiệm nhằm khai thác sử dụng hiệu quả và bền vững tài nguyên nước trong nông nghiệp đã trở thành xu thế chung của nhiều nước trên thế giới

Biến đổi khí hậu là hiện tượng trái đất nóng dần lên do hiệu ứng nhà kính làm cho nhiệt độ ở các đại dương tăng dần lên, làm tan băng ở các vùng cực, dẫn tới khí hậu của trái đất biến đổi, hạn hán bão lũ xảy ra ngày một tăng, nước biển ngày một

dâng cao

Ở Việt Nam, theo nghiên cứu của Viện Nghiên cứu Khí tượng Thủy văn trong vòng 50 năm (1950 - 2000) nhiệt độ trung bình tăng 0,70C Quan trắc tại trạm hải văn Vũng Tàu, trong vòng 25 năm (1982 đến 2007) cho thấy mực nước biển trung bình 18 năm (1990 – 2007) cao hơn mực nước biển trung bình 18 năm (1982 – 1999) là 34,4 mm Tính trung bình mỗi năm gia tăng 5mm

Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) là một trong ba đồng bằng dễ tổn thương nhất trên trái đất do biến đổi khí hậu, những diễn biến thời tiết ngày càng xấu đi đã và đang tác động ngày càng nặng nề lên khu vực này

Đối với ĐBSCL, biến đổi khí hậu làm cho mực nước biển dâng, hạn hán, lũ lụt xảy ra với tần suất ngày càng lớn hơn Những yếu tố đó sẽ làm gia tăng ngập lụt, xâm nhập mặn, lan tràn chua phèn… và dẫn tới những hệ lụy khác

Theo báo cáo của Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn khi đưa ra kịch bản biến đổi khí hậu tại ĐBSCL cho thấy: nếu nước biển dâng cao thêm 1m thì khoảng 70% diện tích đất ở ĐBSCL bị xâm nhập mặn, mất khoảng hai triệu ha đất trồng lúa Nhiều địa phương sẽ bị chìm trong nước Cụ thể, Bến Tre mất 1.131km2 (hơn 50% diện tích), Long An mất 2.169km2 (gần 50%), Trà Vinh mất 1.021km2 (gần 46%), Sóc Trăng mất 1.425km

2

(gần 44%), Vĩnh Long mất 606 km

2

(gần

40%)… Theo kịch bản này, thời gian ngập úng ở ĐBSCL có thể kéo dài từ 4 đến 5 tháng, 38% diện tích đồng bằng bị nhấn chìm, 90% diện tích đồng bằng có thể bị nhiễm mặn

ĐBSCL sẽ là vùng bị ảnh hưởng bởi biến đổi khí hậu mạnh nhất, nước biển dâng cao hơn sẽ làm cho nhiều vùng đồng bằng nước ngọt hiện nay trở thành vùng nước lợ, làm thay đổi chế độ thủy văn dòng chảy và gây áp lực đến 90% diện tích ngập nước Vì theo dự báo, trong vài chục năm tới nước biển sẽ dâng cao làm ngập lụt phần lớn ĐBSCL vốn đã bị ngập lụt hàng năm, dẫn đến mất nhiều đất nông nghiệp Sẽ có từ 15.000 -20.000 km2 đất thấp ven biển bị ngập hoàn toàn Lưu lượng nước sông Mêkông giảm từ 2 -24% trong mùa khô, tăng từ 7-15% vào mùa

lũ Hạn hán sẽ xuất hiện nhiều hơn, nước lũ sẽ cao hơn tại các tỉnh An Giang, Đồng Tháp, Long An, Tiền Giang, Kiên Giang, Vĩnh Long, TP Cần Thơ, Hậu Giang, thời gian ngập lũ tại đây sẽ kéo dài hơn hiện nay Việc tiêu thoát nước mùa mưa lũ cũng khó khăn

Suy giảm tài nguyên nước sẽ ảnh hưởng nghiêm trọng đến sản xuất nông nghiệp Quá trình xâm nhập mặn vào nội đồng sẽ sâu hơn, tập trung tại các tỉnh ven biển gồm Cà Mau, Bạc Liêu, Sóc Trăng, Trà Vinh, Bến Tre, Tiền Giang, Long An

và nước ngọt sẽ khan hiếm

1.2 TÌNH HÌNH SẢN XUẤT LÚA GẠO Ở VIỆT NAM

Theo thống kê của FAO năm 2008, Việt Nam có diện tích lúa khoảng 7,4 triệu

ha, đứng thứ 7 sau các nước Ấn Độ, Trung Quốc, Indonesia, Bangladesh, Thái Lan, Myanmar Việt Nam có tổng sản lượng lúa hàng năm đứng thứ 5 trên thế giới, nhưng lại là nước xuất khẩu gạo đứng thứ 2 (5,2 triệu tấn) sau Thái Lan (9,0 triệu tấn), chiếm 18% sản lượng xuất khẩu gạo thế giới, 22,4% sản lượng xuất khẩu gạo của châu Á , mang lại lợi nhuận 1275,9 tỷ USD (năm 2006) (Hoàng Long, 2010) Đồng bằng sông Cửu Long là vựa lúa lớn nhất của cả nước, từ năm 1975 đến năm 2008 có những bước tiến rõ rệt Từ vùng lúa nổi mênh mông An Giang, Đồng Tháp, vùng trũng phèn Đồng Tháp Mười, Tứ Giác Long Xuyên, với chỉ một vụ lúa mùa, năng suất thấp và bấp bênh nay đã chuyển thành vùng lúa 2-3 vụ ngắn ngày năng suất cao, ổn định cộng với những hệ thống canh tác đa dạng, đã góp phần rất đáng kể vào sản lượng lương thực và sản lượng nông sản hàng hoá xuất khẩu hàng

năm của cả nước Năng suất bình quân cả năm của toàn đồng bằng đã gia tăng từ 2,28 tấn/ha (năm 1980) đến 3,64 tấn/ha (năm 1989), 5 tấn/ha (năm 2005), 5,3 tấn/ha (năm 2008) Hiện nay đồng bằng sông Cửu Long có tổng diện tích gieo trồng lúa gần 3,9 triệu ha, chiếm 53,4% diện tích gieo trồng lúa cả nước, cung cấp 20,7 triệu tấn lúa trong tổng sản lượng 38,7 triệu tấn lúa của cả nước , chiếm tỉ lệ 53,5% mà

trong đó hơn 80% sản lượng gạo xuất khẩu hàng năm từ đây (Hoàng Long, 2010)

1.3 THỰC TRẠNG SỬ DỤNG NƯỚC TƯỚI CHO CÂY LÚA

Theo Đỗ Hồng Quân (2008) các hiện tượng chính gây lãng phí, thất thoát nước tưới, bao gồm:

- Tổn thất trong quá trình dẫn nước từ công trình đầu mối đến mặt ruộng, do ngấm, kênh bị bồi lắng, sạt lở cản trở dòng chảy, thiếu các công trình điều tiết nước cho từng khu tưới

- Tưới ngập thường xuyên: Đây là biện pháp tưới truyền thống, phù hợp tưới cho lúa Tuy nhiên, theo kết quả nhiều công trình nghiên cứu, việc tưới nước cho cây lúa theo quy trình “nông, lộ, phơi” sẽ mang lại hiệu quả kinh tế nhất, tức là có những thời kỳ chúng ta hạn chế cấp nước mà phải để lộ ruộng và phơi ruộng theo yêu cầu sinh trưởng của cây trồng Việc tưới ngập thường xuyên suốt vụ theo tập quán của nông dân đã gây ra lãng phí nước rất lớn, chưa kể tình trạng lượng nước

dư thừa từ ruộng chảy xuống kênh tiêu

- Chưa có biện pháp tích cực hạn chế bốc hơi mặt thoáng: Đây là hiện tượng

tự nhiên cũng gây tổn thất nước rất lớn, ví dụ: tổng lượng bốc hơi bình quân tại trạm Tuyên Quang là 1.193,9 mm/năm, lượng mưa là 1.145,8 mm/năm; tại trạm Phan Rang – Ninh Thuận, tổng lượng nước bốc hơi bình quân là 1.730 mm/năm, trong khi đó lượng mưa có 815 mm/năm

- Tưới tràn, vượt quá khu vực cây trồng có khả năng sử dụng được nước tưới

- Tưới quá nhiều làm nước thấm quá sâu so với chiều sâu bộ rễ cây trồng: Cây trồng chỉ có khả năng hấp thụ nước trong phạm vi của rễ cây, nếu chúng ta tưới nhiều, nước sẽ ngấm sâu hơn so với chiều sâu của bộ rễ, gây lãng phí

Nguyên nhân là do ý thức sử dụng nước của người nông dân chưa cao: Họ thường coi nước là "của trời", công trình cấp nước đã có Nhà nước đầu tư, bản thân

họ đã đóng thuỷ lợi phí nên họ phải sử dụng cho “đủ” Kiến thức sử dụng nước của hầu hết người dân còn nhiều hạn chế, họ không được trang bị kiến thức về yêu cầu nước tưới theo từng thời kỳ sinh trưởng của cây trồng, dẫn đến tình trạng lấy nước quá nhiều, dư thừa (Đỗ Hồng Quân, 2008) Người dân có thói quen là mực nước trong ruộng lúa lúc nào cũng phải đầy, không thể nhỏ hơn 5 - 7 cm ( thường là 7-10

cm ) và chỉ tháo nước làm khô ruộng khi chuẩn bị gặt (Nguyễn Xuân Tiệp, 2005)

1.4 NHU CẦU NƯỚC CHO SỰ PHÁT TRIỂN CỦA CÂY LÚA

1.4.1 Vai trò của nước đối với cây lúa

Trong những điều kiện để cây trồng sinh trưởng và phát triển như đất đai, nước, khí hậu thì nước giữ vai trò quyết định (Hoàng Đức Liên và Nguyễn Thanh Nam, 2000) và là yếu tố hàng đầu (Chu Thị Thơm và ctv, 2005a) Nước thì không thể thiếu trong đời sống cây trồng (De Datta, 1981) Nước là thành phần chủ yếu cấu tạo cơ thể, là điều kiện để thực hiện các tiến trình sinh lý trong cây (Nguyễn Đình Giao và ctv, 1997) Nguyễn Thượng Bằng và Nguyễn Anh Tuấn (2005) cho rằng nước đóng vai trò từ 60-90% để thực hiện các quá trình quang hợp, vật chất khoáng phục vụ quá trình quang hợp, cấu thành vật chất hữu cơ, tham gia quá trình sinh trưởng, phát triển của cây trồng

Bên cạnh đó, nước còn là dung môi đặc hiệu cho các phản ứng sinh hoá xảy ra trong cây, là môi trường hoà tan tất cả các chất khoáng lấy từ đất và tất cả các chất hữu cơ trong cây như sản phẩm quang hợp, vitamine, enzyme… (Chu Thị Thơm và ctv., 2006) Nước có thể điều chỉnh nhiệt độ lá, nhất là khi gặp nhiệt độ cao, nhờ quá trình thoát hơi nước qua lá mà nhiệt độ bề mặt lá giảm, thoát hơi nước liên tục thì nhiệt độ của lá chỉ giữ ở mức cao hơn nhiệt độ không khí chút ít Theo Lê Văn Hoà và Nguyễn Bảo Toàn (2004), sự thoát hơi nước xua tan gần phân nữa lượng nhiệt hấp thu từ ánh sáng mặt trời

1.4.2 Nhu cầu nước của cây lúa

Nhu cầu nước của cây là lượng nước cần thiết để đáp ứng nhu cầu bốc thoát hơi nước và các hoạt động trao đổi chất của cây trong điều kiện cây trồng sinh trưởng bình thường, đất không bị hạn chế về nước và chất dinh dưỡng (Chu Thị Thơm và ctv., 2006; Iwata et al., 1995)

Để sinh trưởng và phát triển, cây lúa cần được cung cấp đồng thời đầy đủ các yếu tố ánh sáng, nhiệt độ, nước, không khí, chất khoáng Trong đó, nước, không khí, chất khoáng là những nguyên liệu để tổng hợp nên chất hữu cơ trong cây nhưng nước là yếu tố cây trồng phải sử dụng một khối lượng lớn nhất Để hình thành 1 kg chất khô, cây lúa cần trên 300 kg nước (Chu Thị Thơm và ctv., 2006)

Mỗi loại cây trồng trong những điều kiện ngoại cảnh nhất định đều có quy luật cần nước khác nhau Tìm hiểu được quy luật đó chúng ta mới có khả năng đáp ứng được nhu cầu sinh lý nước bình thường của chúng, mới có cơ sở lý luận và thực tiễn đúng đắn để xây dựng chế độ tưới nước thích hợp, đảm bảo cây trồng sinh trưởng, phát triển tốt, cho năng suất cao Lượng nước thoát hơi qua lá và lượng nước bốc hơi khoảng trống có ý nghĩa khác nhau đối với đời sống cây trồng nhưng trong thực tế đều là lượng nước cần được cung cấp đầy đủ cho cây trồng thông qua đất (Ngô Đức Thiệu và Hà Học Ngô, 1978)

Theo Nguyễn Văn Luật (2003), trong cây lúa, nước tồn tại dưới dạng khác nhau, tuỳ vào từng thời kỳ sinh trưởng mà các dạng nước thay đổi đồng thời tác dụng của nước cũng khác nhau qua các thời kỳ sinh trưởng

Sau khi gieo cần tạo điều kiện đảm bảo chế độ nước và nhiệt trong đất phù hợp để hạt lúa nẩy mầm tốt, hạn chế sự nẩy mầm phát triển của cỏ dại Theo Võ Tòng Xuân (1984), hạt lúa nẩy mầm tốt trong điều kiện nhiệt độ 27-37oC, độ ẩm đất 85-98% độ ẩm tối đa Nước trong đất và mực nước trên ruộng có quan hệ mật thiết đến sự sinh trưởng của bộ phận trên mặt đất Nói chung, chiều cao cây, diện tích lá,

số nhánh và trọng lượng chất khô tăng hoặc giảm tuỳ theo ruộng bão hoà nước, lớp nước trong ruộng nông hay sâu (Nguyễn Văn Luật, 2003) Thời kỳ gieo đến khi mạ

có 3 lá chế độ nước liên quan đến yếu tố nhiệt độ và oxi Trong thời kỳ này nếu làm đất kỹ, bề mặt ruộng tương đối bằng phẳng cần giữ bão hòa nước hay có một lớp nước nông 2-5cm, bộ rễ lúa dễ phát triển và hút thức ăn thuận lợi Mặt khác, lớp nước có thể khống chế cỏ nẩy mầm và sinh trưởng (Nguyễn Văn Luật, 2003; Ngô Đức Thiệu và Hà Học Ngô, 1978)

Trong thời kỳ đẻ nhánh, nếu thiếu nước thì số bông giảm bớt nhưng sau đó nếu nước đầy đủ thì hạt chắc sẽ tăng lên nên tác hại cũng ít Theo Nguyễn Văn

Hoan (1999), sau khi lúa đẻ nhánh rộ nếu cần tăng cường sự đẻ nhánh thì rút cạn nước chỉ giữ vừa đủ bùn mềm trong 4-5 ngày Giun trong ruộng hoạt động mạnh, đùn mùn đều, cây lúa sinh thêm một lớp nhánh lúc đó cần đưa nước trở lại mức 5-6cm để các nhánh đã đẻ lớn lên Giai đoạn từ đẻ nhánh rộ đến đứng cái, để loại trừ các nhánh vô hiệu giúp cây lúa tập trung chất dinh dưỡng nuôi các nhánh còn lại, các kết quả nghiên cứu cho thấy rằng hạn chế nhánh vô hiệu bằng tháo cạn nước hoặc tưới sâu đều cho năng suất cao, nhưng tháo cạn có tác dụng tốt hơn

Lượng nước trong đất nhiều hay ít có ảnh hưởng đến sinh trưởng của bộ rễ

Sự phân phối chất khô trong cây lúa thay đổi theo tỉ lệ nước trong đất Trong ruộng lúa tầng đất mặt nhiều nước, chất dinh dưỡng và oxi nên thời kỳ mạ đến phân hoá đòng rễ lúa thường phân bố ở tầng trên Sau đó cùng với quá trình sinh trưởng, hệ rễ

ăn sâu hơn vì nước tưới đưa chất dinh dưỡng và khí oxi xuống sâu hơn làm cho lớp đất cũng dần dần tốt lên, rễ lại phát triển sâu xuống tầng đất dưới Sự phân bố của rễ lúa, ngoài ảnh hưởng của tính di truyền còn phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ đất, độ sâu tầng canh tác, chiều sâu lớp đất cày, sự chuyển động của nước xuống dưới sâu, lượng oxi trong đất, độ sâu bón phân và tình hình tưới tiêu nước (Nguyễn Văn Luật, 2003)

Trong thời kỳ phát triển bông hạt, nhất là từ làm đòng đến trổ phơi màu, cây lúa thoát hơi mạnh nhất, cho nên nhu cầu nước của cây lúa rất cao Thiếu nước dù chỉ trong một thời gian ngắn cũng đã làm giảm năng suất rõ rệt Không có lớp nước hoặc lớp nước sâu (20-25 cm) thì trọng lượng khô thân, lá, hạt đều giảm so với lớp nước nông 3-5 cm Lớp nước nông đảm bảo đủ lượng nước cần thiết cho lúa và nhiệt độ được điều hòa, kích thích rễ lúa ăn sâu và đâm ngang, hút được nhiều chất dinh dưỡng hơn Theo Van de Goor (1950) giai đoạn này cây lúa có nhu cầu nước cao nhất và cần có lớp nước ngập trên ruộng Matsushima (1962) cho rằng lúa rất nhạy cảm với đất có ẩm độ thấp vào giai đoạn 20 ngày trước và 10 ngày sau tượng khối sơ khởi Khi ẩm độ đất xuống dưới 60 % độ ẩm tối đa thì lúa bị nghẹn đòng (Nguyễn Văn Luật, 2003) Trong thời kỳ này thiếu nước sẽ ảnh hưởng đến việc phơi màu, thụ tinh, số hạt lép trên một bông tăng lên Giai đoạn giảm nhiễm đến trổ bông cây lúa rất nhạy cảm nếu bị thiếu nước (Trương Dích, 2000) Nếu thiếu nước

thì việc hình thành tế bào sinh sản gặp khó khăn, số hạt chắc giảm xuống, số hạt trên bông, trọng lượng hạt đều giảm xuống

Thời kỳ lúa trổ đến chín, với việc hình thành bông, các chất dinh dưỡng trong cây lúa được phân phối lại nên thời kỳ này nước có một tác dụng đặc biệt quan trọng, thiếu nước, bông phát triển không bình thường Sau khi thụ tinh hoạt động sinh lý trong cây lúa thay đổi, chất hữu cơ và chất vô cơ được chuyển nhanh về tập trung vào hạt Sau khi tập trung vào hạt, các chất đó lại bắt đầu tích lũy nên tỉ lệ nước giảm xuống rất mạnh Thời gian đầu, tỉ lệ nước trong hạt lúa rất cao, rồi giảm dần cùng với quá trình tích lũy chất khô và đến khi gần chín, trong hạt đạt một tỉ lệ nước nhất định Lượng nước tuyệt đối trong cây tăng lên cùng với thời kỳ sinh trưởng đạt đến mức độ tối đa khi trổ rồi lại giảm xuống (Nguyễn Văn Luật, 2003)

Vì vậy, thời kỳ này cây thiếu nước sẽ ảnh hưởng lớn đến độ mẩy của hạt, trọng lượng hạt và năng suất sẽ giảm Nhưng nếu giữ lớp nước trên ruộng trong suốt thời

kỳ này thì lúa chín chậm, hàm lượng nước trong hạt cao, chất lượng sản phẩm không tốt Theo Bùi Huy Đáp (1977), rút nước khi bông lúa đỏ đuôi sẽ làm lúa chín nhanh, chín đều, thuận lợi cho công tác thu hoạch trên đồng ruộng, thường rút vào khoảng 15-20 ngày trước khi gặt

Khi thiếu nước tất cả các chức năng sinh lý trong cây như quang hợp, hô hấp, dinh dưỡng khoáng, các hoạt động sống có thể bị xáo trộn (Lê Văn Hòa, 2006) Các triệu chứng thông thường nhất của sự thiếu nước là sự cuốn lá, sự héo khô lá, sự đâm chồi bị tổn hại, sự lùn, sự chậm trổ hoa, sự bất thụ gié hoa, sự chắc hạt không hoàn toàn (Yoshida, 1981)

Nước vừa là yếu tố gia tăng năng suất vừa là yếu tố hạn chế năng suất số một đối với các vùng trồng lúa nhờ nước trời Thiếu nước ở mọi giai đoạn đều ảnh hưởng đến năng suất lúa Thiếu nước thì phổ biến ở các diện tích trồng lúa ở những nước đang phát triển (Huke et al., 1990)

1.4.3 Các yếu tố gây thất thoát nước trên ruộng lúa

Trong quá trình sinh trưởng phát triển của lúa, lớp nước trên ruộng luôn luôn

có sự thay đổi trong một phạm vi nhất định (Nguyễn Văn Luật, 2003) Sự thay đổi

này là do xảy ra sự mất nước trên ruộng Sự mất này bao gồm: sự bốc thoát hơi nước, sự thấm lậu, rò rỉ và sự chảy tràn (Yoshida, 1981)

Sự bốc thoát hơi nước

Bốc thoát hơi vừa là quá trình sinh lý, vừa là một quá trình vật lý chịu ảnh hưởng của điều kiện sống và quan hệ chặt chẽ với sự sinh trưởng của cây trồng (Ngô Đức Thiệu và Hà Học Ngô, 1978) Sự bốc thoát hơi nước của cây trồng chịu ảnh hưởng của điều kiện thời tiết như nhiệt độ, độ ẩm không khí, tốc độ gió, độ ẩm đất và khả năng cung cấp dinh dưỡng của chúng Trong một giới hạn thích hợp, độ

ẩm đất càng cao, khả năng cung cấp nước cho cây trồng càng dễ dàng thì lượng bốc thoát hơi càng tăng Các phương pháp kỹ thuật tưới cũng ảnh hưởng đến bốc thoát hơi, tưới ẩm bốc thoát hơi nhỏ hơn tưới ngập, tưới nông bốc thoát hơi ít hơn tưới sâu (Nguyễn Văn Luật, 2003)

Sự bốc hơi nước xuất phát từ bề mặt nước trên đồng ruộng hoặc đất Sự bốc thoát hơi nước từ tán cây bởi cây luá hút nước từ trong đất Sự bốc hơi nước từ mặt ruộng và bốc thoát hơi nước từ tán cây khó để phân biệt đánh giá trên đồng ruộng, chúng luôn luôn cùng xảy ra với nhau Do đó được gọi là sự “bốc thoát hơi nước” Tốc độ bốc thoát hơi nước tiêu biểu trên ruộng lúa 4-5 mm/ngày trong mùa mưa, 6-

7 mm/ngày trong mùa khô, nhưng có thể cao hơn 10-11 mm/ngày trong những vùng cận nhiệt đới Trong quá trình bốc thoát hơi nước có khoảng 30-40% là sự bốc hơi

nước từ bề mặt ruộng (Bouman et al., 2005)

Sự thấm lậu, rò rỉ

Thấm lậu là sự di chuyển của nước theo chiều thẳng đứng ở phía dưới vùng

rễ Tốc độ thấm lậu nước trên ruộng lúa ảnh hưởng bởi sự biến động của các nhân

tố đất (Wickham và Singh, 1978): cấu trúc, kết cấu, mật độ kích thước, khoáng vật học, vật chất hữu cơ nồng độ và dạng muối trong đất

Lượng nước mất do thấm lậu là lượng nước mất theo quy luật tự nhiên khi tầng đất nuôi cây bảo hòa nước và trên ruộng có một lớp nước nhất định (Nguyễn Văn Luật, 2003) Thấm lậu lớn, nhu cầu nước sẽ lớn và làm mất nhiều dưỡng chất Nhưng trong chừng mực nào đó, thấm lậu nhỏ có thể xem là có ích, nó có thể cung cấp không khí cho đất, đào thải các chất không hữu dụng (Ishihara, 1967) Thấm

lậu biến động ruộng và bị ảnh hưởng bời nhiều nhân tố như cấu trúc đất, độ sâu tầng

canh tác… (Iwata et al., 1995) Sugimoto (1969), cho rằng thấm lậu có liên quan

đến năng suất, năng suất lúa ở đất có mức thấm lậu 10 mm/ngày cao hơn ở đất có mức thấm lậu 20 mm/ngày

Sự thấm lậu xảy ra theo hướng thắng đứng, còn nước mất do sự rò rỉ chảy theo chiều ngang qua bờ Sự rò rỉ là sự mất nước ở phía bên dưới bờ đất của ruộng lúa Tốc độ rò rỉ có ảnh hưởng bởi đặc tính lý học của đất trên ruộng và bờ ruộng, bởi tình trạng giữ gìn và độ cao của bờ ruộng và bởi độ sâu mực nước trong ruộng

và dòng chảy, rảnh mương hoặc sông rạch (Wickham và Singh, 1978) Độ ngập sâu của nước càng lớn dễ dàng tạo ra tốc độ rò rỉ cao (Wickham và Singh, 1978) Nước mất do rò rỉ là quan trọng ở nhiều vùng canh tác lúa (Pathak, 1991)

Nước mất đi bởi rò rỉ và trực di ước tính khoảng 25-50% tổng lượng nước

đưa vào đối với đất nặng với mực nước ngầm nông 20-25 cm (Cabangon et al., 2004; Dong et al., 2004), và 50-85% đối với đất có kết cấu kém với mực nước

ngầm sâu 1,5m hoặc sâu hơn nữa

Sự thấm lậu và sự rò rỉ hợp với nhau tạo thành số đo khả năng giữ nước trên ruộng, khả năng giữ nước được xác định bởi chiều cao của bờ ở ruộng đất thấp và bởi độ dốc và sự gồ ghề của mặt đất ở ruộng đất cao (Yoshida, 1981)

Sự chảy tràn

Sự chảy tràn bề mặt xảy ra khi chế độ nước vượt quá khả năng giữ nước bề mặt Sự chảy tràn bề mặt thì rất lớn vào mùa mưa, nó hiện diện ở hầu hết diện tích

canh tác lúa (Pathak, 1991)

1.5 HIỆU QUẢ SỬ DỤNG NƯỚC TƯỚI CHO CÂY LÚA

Hiệu quả sử dụng nước (water productivity – WP) là khái niệm của một phần sức sản xuất và biểu thị tổng giá trị hoặc giá trị sản phẩm (trong trường hợp hạt lúa) trên khối lượng hoặc giá trị nước được sử dụng Sự không nhất quán là giá trị hiệu quả sử dụng nước của lúa biến động lớn được ghi nhận trong báo cáo (To Phuc Tuong, 1999) Có một phần vì sự biến động lớn trên năng suất lúa (thông thường được báo cáo biến động từ 3-8 tấn trên hecta) Nhưng sự không nhất quán này cũng

là nguyên nhân bởi sự hiểu biết khác nhau của mẫu thức (nước được sử dụng) trong

tính toán hiệu quả sử dụng nước Để tránh sự nhầm lẫn được gây ra bởi sự giải thích khác nhau và sự tính toán hiệu quả sử dụng nước cần tham khảo một số định nghĩa hiệu quả sử dụng nuớc (kg hạt/kg nước):

- WPT (Water productivity-transpiration): trọng lượng hạt trên trọng lượng nước bốc thoát trên tán cây (được hiểu là thoát hơi nước hữu dụng)

- WPET (Water productivity-evapotranspiration): trọng lượng hạt trên trọng lượng nước bốc thoát trên bề mặt của nước và tán cây

- WPI (Water productivity-irrigation): trọng lượng hạt trên trọng lượng nước tưới vào ruộng

- WPIR (Water productivity-irrigation-rain): trọng lượng hạt trên trọng lượng nước tưới và nước mưa vào ruộng

Trong khi nhà chọn giống quan tâm đến hiệu quả sử dụng nước của tổng số lượng nước được thoát qua tán lá (WPT), nông dân và người quản lý nước thì quan tâm đến sự tối ưu sức sản xuất của nước tưới (WPI) Người lập kế hoạch nguồn nước địa phương thì quan tâm đến tổng lượng thực phẩm được sản xuất bởi tổng các nguồn nước (nước mưa và nước tưới) trong vùng, hiệu quả sử dụng nước đối với tổng lượng nước đưa vào bởi nước tưới và nước mưa (WPIR) hoặc tổng lượng nước mà không được sử dụng lại nữa (WPET) có thể là thích đáng hơn

Các giống lúa cải tiến, được trồng trong điều kiện ngập nước hiệu quả sử dụng nước tương tự như sự bốc thoát hơi nước (WPT) các cây ngũ cốc khác thuộc nhóm

C3 như lúa mì, khoảng 2 kg hạt/m3 nước thoát hơi qua tán lá (Bouman and To Phuc

Tuong, 2001; To Phuc Tuong et al., 2005) Một vài dữ liệu có giá trị chỉ ra rằng

hiệu quả sử dụng nước đối với bốc thoát hơi nước cả mặt ruộng lẫn tán cây cũng tương tự cây lúa mì biến động từ 0,6 đến 1,6 kg hat/m3 nước, với mức trung bình 1,1 kg hat/m3 (To Phuc Tuong et al., 2005; Zwart and Bastiaanssen, 2004) So sánh

với lúa mì, tốc độ bốc hơi nước của ruộng lúa cao hơn ruộng lúa mì, hình như được đền bù lại là năng suất lúa cao hơn Đối với bắp là cây C4, hiệu quả sử dụng nước trên khía cạnh bốc thoát hơi nước (evapotranspiration) thì cao hơn, biến động từ 1,1 đến 2,7 kg hạt/m3 nước, với mức trung bình là 1,8 kg hạt/m3 Hiệu quả sử dụng nước đối với lúa về mặt tổng lượng nước đưa vào (nước tưới và nước mưa) biến

động từ 0,2 đến 1,2 kg hạt/m3 nước, giá trị trung bình là 0,4 nhỏ hơn hai lần so với

lúa mì (To Phuc Tuong et al., 2005) Khái niệm hiệu quả sử dụng nước trở thành

quan trọng khi nước ngày càng khan hiếm

1.6 ĐẶC ĐIỂM VÀ TÍNH CHẤT CỦA ĐẤT PHÙ SA

1.6.1 Đất phù sa

Đất phù sa được hình thành do sản phẩm bồi tụ của các hệ thống sông theo những loại hình tam giác châu hoặc đồng bằng ven biển, là nhóm đất chủ lực cho sản suất lương thực và các cây ngắn ngày khác, với địa hình bằng phẳng giải quyết được nguồn tưới tiêu thuận lợi Diện tích toàn nhóm gần 3.5 triệu ha, chiếm 10% diện tích tự nhiên của cả nước Những tỉnh ở hai tam giác châu lớn (sông Hồng và sông Cửu Long) chiếm tỷ lệ diện tích cao; ngoài ra có đều ở các tỉnh đồng bằng ven biển (Nguyễn Văn Bộ và ctv, 2001)

Do đặc điểm cấu tạo địa chất và địa hình của nước ta, những nhóm đất bồi tụ được hình thành về phía biển Nhóm đất phù sa thường phân bố ở giữa nhóm đất bồi tụ ở hai đồng bằng tam giác châu lớn: đồng bằng sông Hồng và đồng bằng sông Cửu Long cũng như đồng bằng ven biển miền trung; ở đây thường có sự phân cách bởi các hệ thống sông ngắn hình thành các bồn lưu vực riêng (Trần Văn Chính, 2006)

1.6.2 Đặc tính và phân bố của đất phù sa

Theo Đoàn Thị Thu Thảo (1987) kết luận đất phù sa có các đặc tính: là loại đất chua ít, đạm tổng số ở mức trung bình, lân tổng số và lân dễ tiêu từ nghèo đến khá, Ca trao đổi khá, Mg trao đổi khá

Theo Nguyễn Vy và Đỗ Đình Thuận (1977), trên đất phù sa ngọt có hàm lượng Ca từ khá đến giàu do đất giàu hữu cơ có lượng mùn cao, cho nên keo mùn

có khả năng trao đổi cation rất cao nên Ca sẽ được hấp phụ lại trên bề mặt keo đất Theo Lê Viết Phùng (1987) lân dễ tiêu trong đất phụ thuộc rất nhiều yếu tố như: pH, sự có mặt của các ion để tao kết tủa như Al3+, Fe2+, Fe3+, Ca2+… nên có những vùng lượng lân tổng số cao nhưng lượng lân dễ tiêu thấp Đối với đất phù sa

do không chứa phèn nên lân chủ yếu hiện diện ở dạng Ca-P

Nhóm đất phù sa được chia ra:

bề sâu mặt cắt đất và theo bề mặt đồng bằng Diện tích khoảng 600 nghìn ha, tập trung chủ yếu ở các tỉnh đồng bằng Bắc Bộ

Đất phù sa hệ thống sông Cửu Long

Đất phù sa hệ thống sông Cửu Long được hình thành do hệ thống sông Mekong chảy vào nước ta và chia ra thành 9 nhánh đổ ra biển có tên là “Cửu Long” Hàm lượng phù sa ở đây thấp hơn hệ thống sông Hồng, trong mùa mưa lũ cũng chỉ đạt 250 g/m3, song tuy nhiên với tổng lượng nước chảy qua sông hằng năm rất lớn khoảng 1400 tỷ m3 nên tổng lượng phù sa bồi đắp hàng năm ở đây cũng rất lớn (khoảng 1-1,5 tỷ m3) Diên tích đất phù sa sông Cửu Long khoảng 850.000 ha phân

bố dọc theo sông Tiền và sông Hậu, lớn thứ hai sau diện tích đất phèn ở đồng bằng Nam Bộ

Đất phù sa các sông khác

Ngoài hai loại đất phù sa của hệ thống sông Hồng và sông Cửu Long, còn có các loại đất phù sa của các hệ thống sông khác, bao gồm toàn bộ phù sa các sông ở miền Bắc, miền Trung và miền núi với diện tích gần 2 triệu ha Hàm lượng phù sa của các hệ thống sông này thấp hơn đất phù sa của hệ thống sông Hồng và sông Cửu Long, nhưng chúng đều thích hợp cho việc trồng lúa, các loại cây màu và rau quả

1.7 ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ TÍNH CHẤT HÓA HỌC TRONG ĐẤT 1.7.1 pH

Theo Lê Huy Bá (2000), H+ là một cation gây độc thông qua môi trường pH thấp và làm cho độ hòa tan chuyển hóa dinh dưỡng kém

Khi pH thấp sẽ gây hại trực tiếp cho cây và nó ảnh hưởng gián tiếp đến sự hòa tan

Al3+, Fe2+, Fe3+… và độ hữu dụng của lân (Ngô Ngọc Hưng, 2002; Võ Thị Gương, 2003)

Đối với đất lúa thì pH đất thường thay đổi theo thời gian, nhiệt độ và điều kiện nước, tuy nhiên ở điều kiện đất ẩm thì pH sẽ tăng nhanh trong năm ngày đầu

và đến ngày thứ 25, còn ở điều kiện ngập nước liên tục thì pH sẽ giảm trong năm ngày đầu, sau đó sẽ tăng nhanh và ổn định ở ngày thứ 25 (Phan Nhựt Ái, 2003) Theo Lê Huy Bá (1991) nếu pH = 4 thì cây lúa sẽ bị ảnh hưởng trực tiếp của nồng độ H+ Vì vậy, khi đất trong điều kiện có pH từ 3,2 – 3,8 thì quá trình thủy phân sẽ xảy ra dễ dàng hơn (Ngô Ngọc Hưng, 2002)

Ngoài ra, cây lúa có thể chịu được nồng độ H+ tương đối cao khi nồng độ các cation dinh dưỡng khá lớn và nồng độ các cation gây độc tương đối nhỏ (Nguyễn Thị Ngọc Tuyết, Trần Thị Ngọc Huân, 1984)

Trị số pH của dung dịch đất ảnh hưởng rõ rệt đến sự gây độc của các acide hữu cơ trên lúa Khi đất ngập nước , pH có xu hướng gia tăng và đạt cao nhất trong khoảng

ba tuần sau ngập nước (Ponnamperuma, 1965)

1.7.2 Đạm trong đất trồng lúa

Đạm rất cần thiết để tăng năng suất cây trồng, trong đất N hữu dụng chỉ có thể đến từ 2 nguồn chủ yếu: phân bón bổ sung từ con người và dạng khác là do sự chuyển đổi vật chất N trong đất thành dạng hữu dụng dưới tác động của vi sinh vật Trong đó, cây lúa hấp thu 2/3 tổng lượng N từ đất còn 1/3 từ phân vô cơ (Koyama,

1975 ; Patrick & Reddy, 1976) và hấp thu mạnh nhất vào hai thời kỳ: đẻ nhánh (khoảng 70%) và làm đòng (khoảng 10 – 15%), việc hút đạm trong giai đoạn đẻ

nhánh có ảnh hưởng lớn nhất đến năng suất lúa (Nguyễn Như Hà, 2006)

Theo Võ Thị Gương và ctv (2004) có khoảng 300.000 tấn N trong không khí trên một ha đất Hàm lượng N trong tầng đất mặt thông thường khoảng 0,02 – 0,5% , trị số 0,15% là trị số trung bình đối với đất canh tác Một ha đất như thế có thể chứa 3,5 tấn N trong tầng A và khoảng 3,5 tấn N ở các tầng bên dưới Trên 95% N

ở tầng đất mặt của hầu hết các loại đất đều ở dạng hữu cơ (Kowalenko, 1978), hàm lượng chất hữu cơ trong đất cao thường đi đôi với giàu N tổng số

Trong đất đạm thường có hai dạng chính là đạm vô cơ và đạm hữu cơ

Đạm hữu cơ: Chất hữu cơ trong đất chủ yếu chứa đạm dạng amino acid từ 40% các hợp chất dị vòng (acid nucleic) chiếm khoảng 5% và purin, pirimidin cơ bản chiếm ít hơn 1% đạm trong lớp đất mặt Quá trình khoáng hóa đạm hữu cơ thành NH4+ là tiến trình chính trong đất ngập nước, quá trình này chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố môi trường và các đặc tính lý hóa của đất (De Datta, 1987) Đạm vô cơ: Các hợp chất N vô cơ trong đất gồm oxide nitrous (N2O), nitric oxide (NO), nitrogen oxide (NO2), amonia (NH3), amonium (NH4+), nitrite(NO2-)

20-và nitrate(NO3-) Đạm NH4+ , NO3- và NO2- được tạo thành từ sự phân hủy háo khí của các hợp chất hữu cơ trong đất hoặc từ phân bón, tuy có hàm lượng nhỏ nhưng rất cần cho cây trồng (Võ Thị Gương, 2004)

1.4.2.1 Ảnh hưởng của sự ngập nước liên tục đối với đạm

Trong ruộng lúa nước 2-3 vụ, việc giữ nước ngập liên tục là giữ được đạm trong đất, trước đây được xem là cách quản lý lý tưởng để giữ đạm trong đất (Ponnamperuma, 1985) Ngày nay nó không còn hiệu quả để duy trì năng suất lâu dài Khi ruộng bị ngập nước liên tục, đất nằm trong tình trạng khử cao độ nên tốc độ phân hủy chất hữu cơ và sự khoáng hóa đạm xảy ra rất chậm Tốc độ khoáng hóa đạm được cải tiến nhanh hơn khi đất có giai đoạn khô (trần Quang Tuyên, 1997) Theo Nguyễn Bảo Vệ (1999), đất trồng lúa 3 vụ tuy hàm lượng N tổng số cao hơn đất trồng lúa 2 vụ hoặc trồng màu nhưng phần trăm N khoáng hóa ở đất lúa 3

vụ xảy ra chậm nhất Có thể do đất lúa 3 vụ bị ngập nước hầu như quanh năm nên

đã dẫn đến sự tích lũy chất hữu cơ do tốc độ phân hủy của chất hữu cơ chậm, và do chất lượng hữu cơ kém đã ảnh hưởng đến khả năng khoáng hóa đạm của đất trồng lúa

Trần Quang Tuyên (1997) cho rằng, canh tác 3 vụ lúa càng dài thì càng ảnh hưởng đến đất đai Qua phân tích đất thâm canh trên lúa 3 vụ trên năm cách đây 2-4 năm tại Chợ Mới, An Giang thì hàm lượng N trung bình là 0.19% được đánh giá ở mức trung bình đến khá Hàm lượng N có khuynh hướng giảm dần theo thời gian canh tác 3 vụ từ 0.24% dưới 8 năm còn 0.20% khi canh tác từ 15 năm trở lên (Huỳnh Hiệp Thành, 1997) Đạm tổng số trên tầng mặt giảm dần theo canh tác lúa (Trần Quang Tuyên, 1997)

Khi thâm canh cần bổ sung dinh dưỡng đầy đủ hoàn lại cho đất mới đảm bảo giữ được độ phì cho đất Theo Đỗ Ánh (1993), hàng năm cây trồng đã lấy đi từ đất

100 triệu tấn đạm nhưng con người chỉ trả lại cho đất 12 triệu tấn Do đó đã làm cho đất ngày càng bị kiệt màu Nếu chúng ta chú ý đến những dư thừa thực vật sau thu hoạch để hoàn lại một phần dinh dưỡng vào đất sẽ giảm được đầu tư phân bón Theo Đỗ Thị Thanh Ren (1999), rơm rạ chứa khoảng 0,6% N, thân bắp chứa 0,6-0,9% N, cây đậu phộng từ 0,6-0,9% N,… đây sẽ là nguồn cung cấp đạm quan trọng cho đất Trong năm 1981 trên toàn thế giới sản xuất vào khoảng 400 triệu tấn lúa, giả sử tỷ lệ hạt: rơm là 2 : 3 thì tổng lượng rơm rạ trên là 600 triệu tấn Lượng rơm

rạ này chứa khoảng 3,6 triệu tấn đạm (Ponnamperuma, 1984; Võ Thị Gương trích, 2002) Các dư thừa thực vật để lại tại chỗ, không kể hệ thống rễ, tùy theo loại thực vật có thể cung cấp từ 10-60 kg N/ha Kimura và csv (1980) cũng kết luận rằng lượng đạm tổng số và dễ tiêu trong đất là kết quả của lượng chất hữu cơ được tích lũy trong đất nhiều hơn từ việc bón phân N Trần Quang Tuyên (1997) đã kết luận rằng trên đất thâm canh lúa 3 vụ thì phân đạm được sử dụng với lượng rất lớn thừa thảy so với khuyến cáo Nếu bón nhiều phân đạm thường xuyên, đặc biệt là bón rải tạo điều kiện thuận lợi cho sự phát triển của các loài rong tảo không cố định đạm Như thế các loài này sẽ ức chế một phần hoặc toàn bộ vi khuẩn cố định đạm (Ngô Ngọc Hưng, 2003) Các vi khuẩn Rhizobium bị giảm khả năng cố định đạm khi hàm lượng đạm hữu dụng trong đất cao hoặc khi bón nhiều phân đạm (Đỗ Thị Thanh Ren, 1999) Trong điều kiện thiếu đạm các loài vi khuẩn cố định đạm sẽ phát triển dồi dào trong đất nếu các yếu tố môi trường khác không hạn chế Trong thí nghiệm bón các mức đạm khác nhau, Okuda và Yamaguchi (1952) đã nhận thấy mật số vi khuẩn cố định đạm cao ở các nghiệm thức không bón N Đất lúa ngập

nước đặc biệt quan trọng trong việc duy trì độ phì đất khi cây lúa được trồng nhiều năm không bón N Trong điều kiện này N được cung cấp chủ yếu từ sự cố định đạm sinh học và đó là nguồn cung cấp N quan trọng trong việc duy trì năng suất lúa cổ truyền, N được cung cấp tự nhiên là 15-50 kg/ha Tảo lam là tác nhân chính cố định đạm sinh học trong đất lúa ngập nước (Koyama và App, 1997; Cassman và et all Trích 1995)

Khi độc canh cây lúa sẽ tạo điều kiện cho sâu bệnh phát triển do đó phải dùng một lượng lớn thuốc bảo vệ thực vật (Trần Quang Tuyên, 1997) Rayney và et all (1996) cho biết việc sử dụng nông dược thường xuyên liên tục đã làm giảm sự phong phú và giảm thành phần loài sinh vật

1.4.2.2 Động thái đạm trong đất

- Sự ammonium hóa (N-NH4)

Trong đất, vi sinh vật sử dụng đạm (N) như là nguồn nguyên liệu để phát triển sinh khối của chúng (Janson và Presson, 1982) Các vi sinh vật dị dưỡng phân hủy các hợp chất protein hoặc hợp chất humic thành nhóm amine đơn giản, sau đó nhóm này được thủy phân và đạm được phóng thích dạng ion ammonium (NH4+) Tiến

trình này xảy ra ở hai điều kiện yếm khí và háo khí (Jarvis et al., 1996)

R-NH2 + HOH NH3 + R-OH + Năng lượng

2 NH3 + H2CO3 (NH4)2CO3 = 2NH4+ + 2CO3-

Một số yếu tố ảnh hưởng đến sự ammonium hóa:

pH: Theo Lê Văn Căn (1978), pH đất không ảnh hưởng mạnh đến sự ammonium hóa trừ trường hợp pH thấp như đất phèn, sự ammonium hóa diễn ra mạnh ở pH trung tính

Ẩm độ và nhiệt độ: Theo Hoàng Thị Minh (2006), nhiệt độ và ẩm độ có liên quan đến sự tích lũy đạm khoáng hóa Phần lớn sự khoáng hóa N ở đất ngập nước xuất hiện amonia trong vòng 2 tuần sau khi ngập nước nếu nhiệt độ và những yếu tố khác thích hợp (Ponnamperuma, 1972) Đất có ẩm độ 70%, hàm lượng N khoáng hóa khoảng 180 ppm sau 28 ngày ủ và hàm lượng này chỉ đạt 40 ppm ở ẩm độ 27% khả năng giử nước của đất trên cùng một điều kiện thí nghiệm Ẩm độ thích hợp

cho sự khoáng hóa N thường là trong khoảng 50 - 60% khả năng giử nước của đất

và nhiệt độ tối hảo cho quá trình amonium hóa trong khoảng 50 - 600C (Alexander, 1961)

Chất hữu cơ: Tốc độ phân hủy và khoáng hóa của các thành phần hữu cơ ở đất

có cấu trúc thô nhanh hơn ở đất có cấu trúc mịn (Van Veen & KuiKman, 1990) Tỷ

số C/N ảnh hưởng đến sự khoáng hóa N trong đất, tỷ số C/N càng cao thì tốc độ

khoáng hóa càng giảm, tỷ số C/N = 20:1 được coi là cân đối (Tisdale et al., 1985) Tình trạng thoáng khí của đất: Kết quả nghiên cứu của Hứa Thanh Thảo et al

(2000) cho thấy, tổng lượng N khoáng hóa ủ trong điều kiện thoáng khí thay đổi rất nhiều, tùy theo hàm lượng và chất lượng của N tổng số trong đất Tốc độ khoáng hóa xảy ra nhanh giai đoạn đầu của 10 – 15 ngày sau khi ủ và sau đó giảm đi nhiều

Bảng 1.1 : Tổng lượng N khoáng hóa (NO3 - -N và NH 4 + -N) và phần trăm N khoáng hóa theo thời gian ủ thoáng khí của một số loại đất ở ĐBSCL

Số liệu trong ngoặc đơn là phần trăm N được khoáng hóa

(Nguồn: Nguyễn Bảo Vệ, 1999)

Đất

N tổng (g.kg-

1

đất)

5 ngày

10 ngày

20 ngày

30 ngày

Đất lúa 3

vụ 1,05

9,50 (0,90)

1,61 (1,53)

29,8 (2,84)

36,0 (3,43)

Đất lúa 2

vụ 0,63

11,7 (1,86)

18,1 (2,87)

27,1 (4,30)

27,6 (4,38)

Đất màu 0,49

11,6 (2,37)

18,5 (3,78)

29,5 (6,02)

29,5 (6,02)

- Sự nitrate hóa (N-NO-3)

Trong điều kiện thoáng khí, ammonium sau khi được phóng thích từ sự phân hủy chất hữu cơ sẽ bị oxi hóa biến thành NO3

Phản ứng được xúc tiến bởi các vi sinh vật tự dưỡng là Nitrosomonas: Một số

vi sinh vật dị dưỡng gồm các vi khuẩn, xạ khuẩn, nấm cũng có thể tham gia vào

phản ứng này, nhưng hoạt động của Nitrosomonas là quan trọng nhất Ngoài NH4+

các amine, amid, hidroxylamin, và một số hợp chất đạm khác cũng bị oxyt hóa thành NO2-

Sự biến đổi NO2- sang NO3- được tiếp ngay theo phản ứng trên, ngăn cản sự tích lũy NO2-, ion này độc cho cây nếu hiện diện trong đất với nồng độ cao

2NO2- + O2 2NO3- + Q

Một số yếu tố ảnh hưởng đến sự nitrate hóa:

Baze trao đổi và pH: pH môi trường là yếu tố quan trọng có ảnh hưởng đến hoạt động của vi khuẩn nitrate cũng như tiến trình nitrate hóa (Alexander,1961) Trị

số pH tối ưu cho sự nitrate hóa biến thiên từ 6,6 – 8 Sự nitrate hóa giảm ở pH thấp hơn 6, còn ở pH cao sẽ ức chế sự chuyển hóa NO2- thành NO3-

Nhiệt độ và ẩm độ: Nhiệt độ thích hợp cho sự nitrate hóa từ 30 - 35oC, nếu nhiệt độ dưới 5oC hoặc trên 40oC thì quá trình này xảy ra chậm (Alexander, 1977)

Sự nitrate hóa cũng cần cung cấp đủ nước Độ ẩm thích hợp cho sự nitrate hóa là khoảng 60% thể tích tế khổng chứa đầy nước, độ ẩm quá thấp hoặc quá cao đều làm chậm sự nitrate hóa (Brady, 1984)

Hàm lượng ammonium: Sự nitrate hóa xảy ra khi có nguồn amonium bị oxy hóa Tỷ lệ C/N của xác thải cao ngăn chặn sự phóng thích amonium đồng thời cũng ngăn chặn sự nitrate hóa Nếu NH3 hiện diện quá cao cũng kiềm hãm sự nitrate hóa

do NH3 gây độc đối với nitrobacter vì thế có sự tích lũy các ion NO2- gây độc (Brady, 1984)

Nitrobater Nitrosomonas