ĐẶC TÍNH hóa học của đất NHIỄM mặn và SO SÁNH PHƯƠNG PHÁP rửa mặn đến các CATION TRAO đổi của đất

Quá trình tích tụ muối đạt được mức độ cao nhất trong những vùng có điều kiện khí hậu khô cằn trong khoảng từ 1500-3000 mm trong năm, do đó vượt xa lượng mưa thực sự, đối với những vùng

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

-oOo-

THỊ THANH DIỆU

ĐẶC TÍNH HÓA HỌC CỦA ĐẤT NHIỄM MẶN VÀ SO SÁNH PHƯƠNG PHÁP RỬA MẶN ĐẾN CÁC

CATION TRAO ĐỔI CỦA ĐẤT

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

CHUYÊN NGÀNH KHOA HỌC ĐẤT

Cần Thơ – 2012

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ

KHOA NÔNG NGHIỆP & SINH HỌC ỨNG DỤNG

-oOo-

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

ĐẶC TÍNH HÓA HỌC CỦA ĐẤT NHIỄM MẶN VÀ SO SÁNH PHƯƠNG PHÁP RỬA MẶN ĐẾN CÁC

CATION TRAO ĐỔI CỦA ĐẤT

Luận Văn Tốt Nghiệp Ngành Khoa Học Đất (2011 – 2012)

Giáo Viên Hướng Hẫn : Sinh viên thực hiện:

Ths Nguyễn Đỗ Châu Giang Thị Thanh Diệu PGS.TS Ngô Ngọc Hưng Lớp: Khoa Học Đất MSSV: 3084064

Cần Thơ – 2012

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân Các số liệu và kết quả được trình bày trong luận văn tốt nghiệp là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình luận văn nào trước đây

Tác giả

Thị Thanh Diệu

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

BỘ MÔN KHOA HỌC ĐẤT

XÁC NHẬN CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

Luận văn tốt nghiệp Kỹ Sư ngành Khoa Học Đất với đề tài:

“ĐẶC TÍNH HÓA HỌC CỦA ĐẤT NHIỄM MẶN VÀ SO SÁNH

PHƯƠNG PHÁP RỬA MẶN ĐẾN CÁC CATION TRAO ĐỔI CỦA ĐẤT“

Do sinh Thị Thanh Diệu thực hiện từ 11/2011 – 05/2012

Cần thơ, ngày tháng 12 năm 2011

Cán Bộ Hướng Dẫn

ThS Nguyễn Đỗ Châu Giang

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

BỘ MÔN KHOA HỌC ĐẤT

XÁC NHẬN CỦA HỘI ĐỒNG CHẤM LUẬN VĂN

Hội đồng chấm luận văn tốt nghiệp đã chấp thuận luận văn tốt nghiệp Kỹ

Sư ngành Khoa Học Đất với đề tài:

“ĐẶC TÍNH HÓA HỌC CỦA ĐẤT NHIỄM MẶN VÀ SO SÁNH

PHƯƠNG PHÁP RỬA MẶN ĐẾN CÁC CATION TRAO ĐỔI CỦA ĐẤT”

Do sinh viên Thị Thanh Diệu thực hiện từ 11/2011 – 05/2012 và bảo vệ trước hội đồng

Ý kiến của Hội đồng chấm luận văn tốt nghiệp:

Luận văn tốt nghiệp được Hội đồng đánh giá ở mức:

Cần thơ, ngày tháng năm 2011

Chủ tịch Hội đồng

CẢM TẠ

Tỏ lòng biết ơn sâu sắc!

- Ba, Mẹ đã cho con tấm thân này và những người thân đã lo lắng, quan tâm và giúp đỡ tôi trong suốt thời gian học tập

-Cô Nguyễn Đỗ Châu Giang và PGS Ts Ngô Ngọc Hưng đã tận tâm hướng dẫn

và đóng góp nhiều ý kiến trong suốt thời gian thực hiện và viết bài luận văn tốt nghiệp

- Quý Thầy, Cô Trường Đại Học Cần Thơ và các bạn bè đã góp ý, động viên, hỗ trợ nhiệt tình trong suốt thời gian học tập và làm đề tài tại Trường

Thị Thanh Diệu, “Đặc tính hóa học của đất nhiễm mặn và so sánh phương

pháp rửa mặn đến các cation trao đổi của đất”, luận văn tốt nghiệp kỹ sư ngành

Khoa Học Đất, Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng, trường Đại Học Cần Thơ, cán bộ hướng dẫn khoa học PGS.Ts Ngô Ngọc Hưng

TÓM LƯỢC

Đề tài “Đặc tính hóa học của đất nhiễm mặn và so sánh phương pháp

rửa mặn đến các cation trao đổi của đất” được thực hiện từ ngày 01/02/2012

đến 15/05/2012 tại phòng phân tích bộ môn Khoa Học Đất – Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng – Trường Đại Học Cần Thơ Nhằm mục tiêu khảo sát đặc tính CEC và lượng cation trao đổi Ca, Mg, Na và K trên đất nhiễm mặn bằng phương pháp rửa cồn và sự khác nhau giữa các phương pháp rửa mặn đến các cation trong phân loại đất nhiễm mặn

Thí nghiệm được thực hiện trong phòng phân tích nhằm nghiên cứu đặc tính hóa học của đất nhiễm mặn và phương pháp rửa mặn đến các cation trao đổi của đất Phương pháp này giúp xác định mức độ mặn hóa của đất trong mô hình canh tác lúa – tôm, định hướng biện pháp khắc phục và những dự báo sau này Kết quả thí nghiệm cho thấy phương pháp rửa bằng cồn là chuẩn hơn so với phương pháp rửa bằng nước vì rửa bằng nước đưa đến các cation K, Na rất cao Ngược lại Ca, Mg đi từ thấp đến trung bình ở Bạc Liêu Đối với Tỉnh

Cà Mau thì phương pháp rửa nước làm cho cation Ca và Mg thấp nhưng lại cao khi rửa cồn, còn cation K và Na thì đi từ trung bình đến cao ở cả hai phương pháp Tỉnh Trà Vinh đối với rửa cồn thì cả bốn cation đều cao, chỉ riêng K và Na là đi từ thấp đến trung bình khi rửa nước Đất được sử dụng trong nghiên cứu bao gồm chủ yếu đất nhiễm mặn và một số là đất phèn, EC có giá trị từ 0,9 – 9,6 và pH có giá trị từ 2,4 – 6,6 Phương pháp rửa bằng nước đưa đến hiện tượng thủy hóa nhiều hơn làm cho cation bị mất khỏi phức hệ trao đổi của keo đất Riêng đất ở Cà Mau ngược lại rửa bằng nước lại ít hơn so với rửa bằng cồn Cần thực hiện so sánh rửa mặn giữa bằng cồn và bằng nước trên nhiều biểu loại đất khác nhau để tìm ra chính xác quy luật của phương pháp

MỤC LỤC

Lời cam đoan i

Xác nhận của cán bộ hướng dẫn ii

Xác nhận của hội đồng chấm luận văn iii

Lời cảm tạ iv

Tóm lược v

Mục lục vi

Danh sách bảng ix

Danh sách hình x

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 2

1.1 Sự hình thành đất nhiễm mặn 2

1.1.1 Nguồn gốc của đất mặn 5

1.1.2 Sự xâm nhiễm mặn ở ĐBSCL 6

1.2 3 Ảnh hưởng của dòng triều đến việc xâm nhiễm nước mặn vào đất liền ở ĐBSCL 7

1.2 Tính chất và phân loại đất nhiễm mặn 8

1.2.1 Khái niệm chung 8

1.2.2 Diện tích và sự phân bố đất mặn 10

1.2.3 Phân loại đất mặn 10

1.2.3.1 Hệ thống phân loại theo Việt Nam 11

1.2.3.2 Phân loại đất theo hệ thống phân loại của FAO - UNESCO 11

1.2.3.3 Phân loại đất mặn theo hệ thống phân loại của Bộ nông nghiệp Mỹ 12

1.2.3.4 Phân loại đất mặn theo đặc trưng hình thái của đất 12

1.2.3.5 Phân loại đất mặn theo thành phần hóa học của các loại muối 12

1.2.4 Nguyên nhân gây ra độ mặn của đất 13

1.2.4.1 Nguyên nhân do tự nhiên 13

1.2.4.3 Đất mặn 14

1.2.4.4 Đất sodic 14

1.2.4.5 Đất mặn - sodic 15

1.3 Hệ thống đánh giá đất mặn 16

1.4 Ảnh hưởng của đất mặn đến tính chất đất 18

1.5 Ảnh hưởng bất lợi của đất mặn đến sinh trưởng cây trồng 19

1.6 Mô hình lúa – tôm của vùng bị nhiễm mặn 21

1.6.1 Khái quát 21

1.7 Biện pháp cải tạo đất nhiễm mặn 25

1.7.1 Biện pháp cơ học 25

1.7.2 Biện pháp hóa học 25

1.7.2.1 Biện pháp bón thạch cao 25

1.7.2.2 Biện pháp bón vôi 25

1.7.3 Biện pháp sinh học 26

1.7.4 Biện pháp thủy lợi 26

CHƯƠNG 2: PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 28

2.1 Địa điểm và thời gian 28

2.2 Phương pháp nghiên cứu 28

2.2.1 Phương pháp xác định CEC và Base bão hòa với BaCl2 không đệm 28

2.2.1.1 Phương pháp rửa nước 28

2.2.1.2 Phương pháp rửa cồn 28

2.3 Xử lý số liệu 31

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 32

3.1 Một số đặc tính hóa học của đất 32

3.2 So sánh phương pháp rửa nước và Ethanol đến các cation trao đổi trong đất 34

3.3 So sánh phương pháp rửa nước và Ethanol mỗi cation trao đổi giữa các nhóm đất 39

CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 43 4.1 Kết luận 43 4.2 Kiến nghị 43

DANH SÁCH BẢNG

6 Phân loại đất mặn theo tỷ lệ đương lượng Cl- và SO42- 13

7 Phân loại độ mặn của đất theo hai chỉ tiêu kết hợp 17

9 Ảnh hưởng của EC trích bảo hoà đối với cây trồng 21

10 Các thông số kỹ thuật và kinh tế của mô hình lúa – tôm luân

15 So sánh kết quả xác định hàm lượng các cation trao đổi trên

16 Mối tương quan giữa EC và cation trao đổi (n=22) cho mỗi

DANH SÁCH HÌNH

1.1 Dạng tổng quát của vùng ven biển ở ĐBSCL 5 1.2 Muối tích lũy trong đất, nơi có sự bốc thoát hơi nước cao

1.3 Sự khác biệt trong hàm lượng Na trên hệ hấp phụ của đất

1.4

So sánh giữa trường hợp: đất có cấu trúc khi không bị

nhiễm mặn; và đất mặt mất cấu trúc do bị nhiễm mặn và

trở nên kém thấm nước

18

1.5 Ảnh hưởng của loại cation trong đất đến tình trạng vật lý

đất: kết tụ do hiện diện của Ca 2+ và Mg 2+ và phân tán do

hiện diện của Na +

18

1.6 Sơ đồ tiêu biểu của vuông tôm 23 3.1 So sánh hàm lượng K trong đất nhiễm mặn từ 2 phương

3.2 So sánh hàm lượng Na trong đất nhiễm mặn từ 2 phương

pháp rửa: nước và Ethanol 39

3.3 So sánh hàm lượng Ca trong đất nhiễm mặn từ 2 phương

pháp rửa: nước và Ethanol 40

3.4 So sánh hàm lượng Mg trong đất nhiễm mặn từ 2 phương

pháp rửa: nước và Ethanol 40

MỞ ĐẦU

Đất mặn là đất là đất có chứa một lượng muối hòa tan cao đủ gây ảnh hưởng xấu đến sự sinh trưởng và phát triển của cây trồng (Võ Thị Gương và Tất Anh Thư, 2010)

Độ phì của đất phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau vì thế việc xác định đặc tính hóa học của đất là một điều không hề dễ dàng Tuy nhiên CEC là một chỉ tiêu mà thông qua nó có thể đánh giá một cách sơ bộ độ phì của đất

CEC ảnh hưởng rất lớn đến đặc tính lý, hóa và sinh học đất, độ phì nhiêu, cầm giữ các chất dinh dưỡng trong đất, sự hấp phụ các chất dinh dưỡng của thực vật, cũng như ứng dụng bón vôi và phân bón (Kim H Tan, 1996) Vì vậy, việc xác định CEC là hết sức quan trọng và cần thiết hiện nay

Không thể phủ nhận việc phát triển nuôi tôm nói chung và mô hình tôm – lúa nói riêng trong những năm qua đã góp phần nâng cao thu nhập của xã hội, cải thiện đời sống người dân trong vùng Tuy nhiên, sau thời gian thực hiện mô hình lúa – tôm, nước mặn có thể xâm nhập vào đất canh tác lúa - tôm mang nguy cơ làm suy thoái đất (Lê Xuân Thuyên, 1999) Xuất phát từ tình hình đó, đề tài:

“Đặc tính hóa học của đất nhiễm mặn và so sánh phương pháp rửa mặn đến các

cation trao đổi của đất” được thực hiện nhằm mục tiêu:

- Khảo sát đặc tính CEC và lượng cation trao đổi: Ca, Mg, Na và K trên đất nhiễm mặn bằng phương pháp rửa cồn

- Sự khác nhau giữa các phương pháp rửa mặn đến các cation trong phân loại đất nhiễm mặn

Chương 1 LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU

Sự hình thành đất nhiễm mặn

Đất các châu lục thường được bao bọc bởi các bờ biển nên hàng năm vào mùa khô các vùng đất ven biển thường bị mặn, hoặc bị ngập mặn thường xuyên Đất có thể chứa nhiều muối vì đá mẹ tạo thành nó có chứa muối Theo

Lê Văn Căn (1978), đất mặn là đất chứa nhiều muối hòa tan (1 – 1,5% hoặc hơn) Muối trong đất có thể bắt nguồn tại chỗ từ trầm tích hoặc do nước biển hay được cung cấp bởi việc sử dụng nước mặn (Trần Kim Tính, 1998; James Camberato, 2001) Sau khi tưới, nước vào đất được cây trồng sử dụng hoặc bay hơi trực tiếp từ đất ẩm Tuy nhiên, muối được giữ lại và nó tích tụ trong đất, quá trình này được gọi là sự mặn hóa Đất mặn nhiều đôi khi được nhận biết

bởi một lớp màu trắng của muối khô trên bề mặt đất (Brouwer và ctv., 1985) Theo Brouwer và ctv., (1985), nước mặn ngầm cũng đóng góp cho sự

nhiễm mặn của đất Ở nhiều vùng khô hạn các muối được tích tụ trong đất do

sự mao dẫn muối từ nước ngầm nhiễm mặn Nói chung, quá trình mặn quá ở đất Việt Nam chủ yếu là do nước mặn tràn, đồng thời cũng do mạch nước ngầm mặn dâng muối lên trong mùa khô (Ngô Thị Đào và Vũ Hữu Yêm, 2005)

Sự mặn hóa là một trong nhiều nguyên nhân làm cho đất suy thoái đi ngày càng nhiều trên thế giới Đất nhiễm mặn là do trong đất có chứa một nồng độ cao của những dung dịch muối Và sự tích tụ của muối trong đất bắt đầu xuất hiện khi lượng nước bốc hơi vượt quá lượng nước cung cấp vào đất bởi mưa hoặc sự tưới

Cường độ của việc bốc thoát hơi nước của nước ngầm và quá trình tích tụ của muối trong đất, gia tăng với độ tiếp xúc của mực nước ngầm Quá trình tích

tụ muối đạt được mức độ cao nhất trong những vùng có điều kiện khí hậu khô cằn trong khoảng từ 1500-3000 mm trong năm, do đó vượt xa lượng mưa thực

sự, đối với những vùng này lượng mưa hàng năm rất thấp không đủ để rửa trôi các cation base như Ca, Mg, K, Na và các dạng muối dễ hòa tan như NaCl, CaCl2, MgCl2, KCl đưa đến đất bị mặn và kiềm Đất mặn có nhiều loại muối khác nhau Trong đó, các muối Clorua bao giờ cũng chiếm ưu thế Ở những

vùng đất ven biển, sự mặn hóa cả phẫu diện đất thường do sự ảnh hưởng của sự xâm nhập của nước biển theo triều, một quá trình xảy ra thường xuyên

Theo Trần Anh Phong (1986) cho rằng đất mặn ở Nam Bộ chủ yếu do phù sa của hệ thống sông Cửu Long lắng đọng trong môi trường nước mặn Theo Cao Văn Phụng và Nguyễn Văn Luật (1995), đất bị nhiễm mặn ở ĐBSCL chiếm diện tích khá lớn so với diện tích toàn vùng, đứng thứ hai sau đất phù sa, với diện tích 809,034 ha (21,38% tổng diện tích)

Tóm lại, theo Lê Văn Khoa và Trần Bá Linh (2009), cho rằng sự xâm nhập mặn chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố:

- Ảnh hưởng của nước biển: thủy triều, gió mang hơi nước biển, xâm nhập nước biển vào đất liền theo mùa hoặc theo mao mạch

- Ảnh hưởng của mặn hóa lục địa: thường xảy ra ở vùng khô hạn hoặc bán khô hạn do sự phong hóa đá mẹ, khoáng hóa chất hữu cơ, thực vật tích muối, gió vận chuyển muối từ biển, hồ chứa nước mặn, mặn hóa do nước ngầm (theo mao dẫn hoặc do tưới tiêu không hợp lý, nước tưới bị nhiễm mặn)

Theo Nguyễn Mỹ Hoa (2007), độ dẫn điện (EC: Electric Conductivity) được định nghĩa là khả năng dẫn điện của dung dịch đất Dung dịch đất càng có nồng độ muối tan cao sẽ có độ dẫn điện cao (Lê Văn Căn, 1978)

Các chỉ tiêu đánh giá độ mặn thường được sử dụng là: EC, tổng số muối tan và hàm lượng Chlor được thể hiện lần lượt ở Bảng 1, Bảng 2

Theo tiêu chuẩn đánh giá mặn của USDA thì đất mặn gây ảnh hưởng bất lợi cho cây trồng từ ngưỡng EC trích bão hòa của đất hơn 4mmhos cm-1 (tương đương 40 mM NaCl/L) và ESP nhỏ hơn 15 Hệ thống này chủ yếu dựa vào chỉ tiêu pH, EC, ESP (Exchangable Sodium Percentage: Phần trăm Natri trao đổi)

và SAR (Sodium absorption ratio: Tỷ lệ % Na+ trong phức hệ hấp phụ của đất)

để xác định đặc tính của đất Với các trị số trên đất nhiễm mặn được phân chia thành 3 loại: đất mặn, đất sodic và đất mặn – sodic

Bảng 1: Phân loại độ mặn theo tổng số muối hòa tan (g/L)

(Ngô Ngọc Hưng, Đỗ Thị Thanh Ren, Võ Thị Gương, Nguyễn Mỹ Hoa, 2004)

Bảng 2: Đánh giá độ mặn của đất theo hàm lượng Cl- (%)

(Ngô Ngọc Hưng, Đỗ Thị Thanh Ren, Võ Thị Gương, Nguyễn Mỹ Hoa, 2004)

2 vụ lúa hoặc lúa mùa – tôm

Mô hình canh tác lúa - tôm là một mô hình canh tác đặc thù của vùng bị

nhiễm mặn theo mùa trong hơn 50 năm qua (Nguyễn Bảo Vệ và ctv., 2005)

Nhiều nông dân đã biết thích ứng với điều kiện tự nhiên bằng cách trồng lúa trong mùa mưa, rồi sử dụng ruộng lúa để nuôi tôm sú (Penaneus monodon) trong mùa khô Với phương thức canh tác này, nông dân đã tạo ra nguồn thu

nhập mới mà trước đây không thể có được trong mùa khô Đến năm 2000, diện

tích canh tác lúa – tôm ở ĐBSCL đạt khoảng 40.000 ha (Preston và ctv., 2003)

Nguồn gốc của đất mặn:

Đất bị nhiễm mặn ở ĐBSCL chiếm diện tích khá lớn so với diện tích toàn vùng, đứng thứ hai sau đất phù sa, với 809,034ha (21,38% diện tích) Riêng tỉnh Kiên Giang, theo qui hoạch của ủy ban nhân tỉnh, dự kiến đến 2010 trong 320.382 ha đất trồng lúa có 35,672 ha đất chuyển sang canh tác lúa-tôm, việc dẫn nước lợ vào ruộng trong mùa khô đưa đến một số vấn đề về mặn hóa cho đất canh tác và trong số những nông dân được phỏng vấn, 12% cho rằng có sự mặn hóa dần trong ruộng canh tác lúa - tôm thời gian qua (Trần Thanh Bé, 1994) Đất nhiễm mặn với sự gia tăng lượng muối trong đất đưa đến những thay đổi xấu đặc tính đất mà điều này làm giảm khả năng sử dụng đất trong nông nghiệp

Đồng bằng sông Cửu Long tiếp giáp với biển Do đó, nước biển có khả năng xâm nhập vào đất liền vào mùa khô một cách tự nhiên, đặc biệt là việc sử dụng nước cho nông nghiệp vào mùa khô làm mực nước sông cạn đưa đến nước mặn xâm nhập càng sâu vào nội địa và sự nhiễm mặn xảy ra (Hình 1.1)

Hình 1.1 Dạng tổng quát của vùng ven biển ở ĐBSCL

Sự mặn hóa là một trong nhiều nguyên nhân làm cho đất suy thoái đi ngày càng nhiều trên thế giới Đất nhiễm mặn là hiện tượng tự nhiên do trong đất có chứa một nồng độ cao của những dung dịch muối Muối trong đất có thể bắt nguồn tại chỗ từ trầm tích hoặc do sự xâm nhập của nước biển hay được cung cấp vào của muối trong đất bắt đầu xuất hiện khi bởi việc sử dụng nước mặn (Trần Kim Tính, 1998; James Camberato, 2001) Sự tích tụ lượng nước bốc hơi vượt quá lượng nước cung cấp vào đất bởi mưa hoặc sự tưới (Hình 1.2)

Hình 1.2 Muối tích lũy trong đất, nơi có sự bốc thoát hơi nước cao hơn nước cung cấp vào đất

Theo Lê Văn Căn (1978) đất mặn là đất chứa nhiều muối hòa tan (1-1,5% hoặc hơn) Những lọai muối tan thường gặp trong đất mặn là: NaCl, Na2SO4, CaCl2, MgCl2, NaHCO3,… Những muối này có nguồn gốc khác nhau (lục địa, biển, sinh vật) nhưng nguồn gốc nguyên thủy của chúng là từ các thành phần khoáng của đá núi lửa Trong quá trình phong hóa đá, những muối này bị hòa tan, di chuyển tập trung ở những dạng địa hình trũng, không thoát nước

Đất mặn có nhiều loại muối khác nhau Trong đó các muối Clorua bao giờ cũng chiếm ưu thế Đất mặn cũng được hình thành do sản phẩm bồi tụ của sông ngòi và biển chịu ảnh hưởng của quá trình nhiễm mặn do thủy triều, nước mặn theo mao quản đến mặt (Nguyễn Vy và Đỗ Đình thuận, 1977)

Sự xâm nhiễm mặn ở ĐBSCL

Đất có thể chứa nhiều muối vì đá mẹ tạo thành nó có chứa muối Nước biển

là một nguồn muối khác ở vùng đất thấp dọc bờ biển Một nguồn muối rất phổ biến trong đất là chính của nguồn nước tưới Hầu hết nước tưới có chứa một số muối Sau khi tưới, nước bổ sung vào đất được cây trồng sử dụng hoặc bay hơi trực tiếp từ đất ẩm Tuy nhiên, muối được giữ lại trong đất Nếu không được lấy

đi, nó tích tụ trong đất, quá trình này được gọi là sự mặn hóa

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

dần, mặn từ biển bắt đầu lấn dần vào vùng cửa sông và theo triều xâm nhập vào sâu lên thượng lưu

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

và không vượt quá 2m so với trung bình mực nước biển ở những vùng phía Bắc Độ dốc chung của ĐBSCL khoảng 1% Đây là điều kiện thuận lợi cho nước biển từ biển Đông và Vịnh Thái Lan xâm nhập vào ĐBSCL Vì vậy sự xâm nhập mặn là một trong những nhân tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến sự phát triển ĐBSCL, nhất là thời gian gần đây Nhà nước có chú trọng cho phát triển nuôi trồng thủy sản nước mặn ven biển từ Long An, Bến Tre, Trà Vinh, Sóc Trăng, Bạc Liêu, Cà Mau và Kiên Giang

Theo Brouwer và ctv., (1985), nước mặn ngầm cũng có thể đóng góp cho

sự nhiễm mặn Khi mực nước dâng cao (chẳng hạn nước tưới không có hệ thống thoát nước phù hợp), nước mặn ngầm có thể đạt đến các lớp đất phía trên, do đó cung cấp muối tới vùng rễ Loại đất có chứa một lượng muối có hại thường được gọi là đất mặn

Trong mùa khô, sông Cửu Long chảy chậm đến nỗi nước biển xâm nhập vào những đoạn sông thấp hơn, làm nước bị lợ, không thích hợp cho việc phát triển cây lúa (Ngô Ngọc Hưng, 2007) Theo Võ Quang Minh (1995),có khoảng

2 triệu hecta đất bị đe dọa mặn trong mùa khô, nước mặn đã lấn sâu vào đất liền khoảng 5 km

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

Ảnh hưởng của dòng triều đến việc xâm nhiễm nước mặn vào đất liền ở ĐBSCL

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

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

+ Xáo trộn vừa: Hình thành dòng chảy hai lớp, có xáo trộn thẳng đứng + Xáo trộn mạnh: Theo chiều thẳng đứng khi lưu lượng triều từ biển vào lấn át

Đối với sự xâm nhiễm mặn vào nước và đất liền: Vào mùa khô kéo dài khoảng 7 tháng, với nguồn nước mưa ít, đối với những vùng ven biển châu thổ cách biển khoảng 40-50 km thì nước mặn xâm nhập vào sâu trong đất liền Do ảnh hưởng của thủy triều, nước mặn từ biển vào sâu trong đất liền và sông gây trở ngại cho sản xuất nông nghiệp ở vùng tiếp giáp biển vào mùa khô Việc xáo trộn mặn ngọt ở những vùng giáp nước đối với ĐBSCL chủ yếu là kiểu xáo trộn mạnh với sự truyền triều có biên độ lớn vào các cửa sông khá rộng (Võ Thị Gương, 2006)

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

được luân phiên từ mùa này sang mùa khác

TÍNH CHẤT VÀ PHÂN LOẠI ĐẤT NHIỄM MẶN

Khái niệm chung

Đất nhiễm mặn chứa các thành phần muối chủ yếu bao gồm calcium (Ca+2), magnesium (Mg2+), natri ( Na+), kali ( K+), chloride (Cl-), bicarbonate (HCO3-), hoặc sulfate (SO4-2) Sự hiện diện của các muối trong đất được xác định bằng nồng độ Na+ với Ca2+ và Mg2+, và khả năng sodic hóa của đất được xác định thông qua việc tính toán tỉ số hấp phụ của Na trên keo sét (Sodium adsorption ratio-SAR) và phần trăm Na trao đổi (exchangeable sodium percentag- ESP) (Ann McCauley, 2005)

Tùy thuộc vào các trị số EC, SAR, ESP và pH, đất nhiễm mặn được phân thành: đất mặn, đất sodic và mặn-sodic, với các đặc trưng sau (Bảng 3):

Bảng 3: Phân loại đất ảnh hưởng mặn (U.S Salinity Laboratory Staff, 1954)

Hình 1.3: Sự khác biệt trong hàm lượng Na trên hệ hấp phụ của đất giữa đất mặn và đất sodic

Ngoài ra, nếu độ mặn trong dung dịch đất đủ lớn, nước có thể bị rút ra khỏi các tế bào cây để vào dung dịch đất, làm cho các tế bào rễ co lại và tan vỡ (Brady và Weil, 2002) Độ mặn cũng có thể ảnh hưởng đến thảm thực vật bằng cách gây ra hiệu ứng ion đặc biệt (ví dụ như thiếu hụt chất dinh dưỡng hoặc độc tính), hoặc chính muối nó có thể gây độc cho cây ở nồng độ cao (Balba, 1995)

Vì vậy, có thể làm tiêu hao sức khỏe của cây, giảm năng suất cây trồng có khả năng xảy ra với độ mặn ngày càng tăng

Đất mặn (Saline soil)

Đất sodic (Sodic soil)

Mặc dù các muối cao quá mức có thể nguy hại đến sinh trưởng cây trồng,

độ mặn thấp đến trung bình có thể thực sự cải thiện một số điều kiện vật lý đất Ion Ca2+ và Mg2+ có khuynh hướng “kết tụ” (thành cục với nhau) các keo đất (keo sét mịn và các hạt vật chất hữu cơ), do đó gia tăng lượng đoàn lạp và tính xốp Đất xốp, ổn định cấu trúc và sự di chuyển nước có thể thực sự được cải thiện ở đất mặn (Ann McCauley, 2005)

Diện tích và sự phân bố đất mặn

Chưa có các số liệu chính xác về diện tích đất mặn trên toàn cầu mà chỉ có ước tính của các nhà khoa học đất trên thế giới Theo Dudal và Purnell (1986) các loại đất mặn chiếm khoảng 7% diện tích đất thế giới Diện tích đất mặn trên thế giới theo FAO (1999) được trình bày trong (Bảng 4)

Bảng 4:Ước tính diện tích đất mặn trên thế giới (FAO 1999)

Phân loại đất mặn

Hiện tại, có nhiều hình thức để phân loại đất mặn, có thể phân loại đất mặn theo lượng muối chứa trong đất, theo thành phần hóa học các muối chứa trong đất, hay dựa vào tính chất khoáng hóa của nước ngầm và dựa trên đặc trưng hình thành của đất mặn

Hệ thống phân loại theo Việt Nam

Nhóm đất mặn ven biển được chia ra các đơn vị như sau:

- Đất mặn sú vẹt đước (Gleyic salisols hay Gleyi salic Fluvisols theo FAOUNESCO)

Đất sú vẹt đước ở dạng chưa thuần thục, tầng mặt thường dở đất, dở nước, đang trong quá trình bồi lắng, dạng bùn lỏng, lầy ngập nước triều, bão hoà NaCl, lân hữu cơ, glây mạnh, đất trung tính hay kiềm yếu, tầng mặt lượng hữu cơ khá, đạm tổng số trung bình và khá, lân tổng số trung bình, kali tổng số giàu, lân và kali dễ tiêu khá và giàu, tỷ lệ Ca2+/Mg2+ thường nhỏ hơn 1

- Đất mặn nhiều (Haplic salisols hay Hapli salic Fluvisols theo FAO - UNESCO)

Đất mặn nhiều thường có Cl- > 0,25%, tổng số muối tan > 1% và EC thường > 4 ms/cm Về mùa mưa những trị số trên có hạ thấp hơn Tỷ lệ

Ca2+/Mg2+ thường <1

- Đất mặn trung bình và ít (Mollic salisols hay Molli salic Fluvisols)

Đất mặn trung bình và ít có Cl- < 0,25% và EC < 4 mS/cm đất có phản ứng trung tính ít chua, xuống sâu pH có tăng lên do nồng độ muối cao hơn, tỷ lệ

Ca2+/Mg2+ <1, mùn, đạm trung bình, lân trung bình và nghèo

1.2.3.2 Phân loại đất theo hệ thống phân loại của FAO – UNESCO

Trong hệ thống phân loại của FAO - UNESCO (FAO, 1974), đất mặn được chia thành 2 nhóm:

- Đất Solonchak: nhóm này được đặc trưng bởi độ mặn cao ở tầng đất mặt

dày 125cm Độ mặn cao có nghĩa là ECe vào thời gian nào đó trong năm > 15 dS/m trong phạm vi tầng đất dày 125cm đối với đất có cấu trúc thô, tầng đất dày 90cm đối với đất có cấu trúc trung bình và tầng đất dày 75cm đối với đất có cấu trúc mịn Hoặc ECe>4 dS/m trong phạm vi tầng đất mặt dày 25cm Các đơn vị phụ là: orthic, mollic, takyric, gleyic

- Đất Solonetz: là những đất có: i) tầng B Na trong lớp đất 40 cm trên cùng,

trong đó ESP > 15 hoặc ii) Có Na+ + Mg2+ > Ca2+ độ chua trao đổi khác (ở pH =

8,2) trong lớp đất 40 cm trên cùng và ESP > 15 ở trong tầng dưới nào đó trong phạm vi từ mặt đất đến độ sâu dưới 2m

1.1.1.3 Phân loại đất mặn theo hệ thống phân loại của Bộ nông nghiệp Mỹ

Các nhà khoa học của Phòng thí nghiệm đất mặn Hoa kỳ (Richards, 1954)

đã phân chia ra 3 loại đất mặn: đất mặn, đất kiềm, đất mặn kiềm Vì khi ECe trong đất mặn đạt đến giá trị 4 dS/m thì hầu hết các cây trồng đều bị giảm năng suất đến 50% nên người ta đã đề xuất sử dụng giá trị ECe này làm tiêu chí để phân biệt đất mặn và đất không mặn Tương tự, khi ESP lớn hơn 15 thì các tính chất vật lý, nhất là tính thấm nước của đất bị ảnh hưởng đáng kể nên đây cũng là một tiêu chí để phân loại đất mặn (Bảng 5)

Bảng 5:Hệ thống phân loại đất mặn của Bộ Nông nghiệp Mỹ

1.2.3.4 Phân loại đất mặn theo đặc trưng hình thái của đất

Đất mặn kết váng, loại đất mặn dưới lớp kết váng có lớp đất xốp trong đó

có chứa nhiều muối clorua và sunfat

Đất mặn xốp, loại đất mặn dưới lớp kết váng có lớp đất xốp trong đó chứa nhiều muối Na

Đất mặn ẩm ướt, loại đất mặn có nhiều muối CaCl2 và MgCl2

1.1.1.5 Phân loại đất mặn theo thành phần hóa học của các loại muối

Theo thành phần hóa học của các ion âm, đất mặn được phân loại như sau: Đất mặn clorua, đất mặn clorua sunfat, đất mặn sunfat clorua, đất mặn sunfat, đất mặn cacbonat

Nếu phân chia theo thành phần hóa học của các ion dương, đất mặn được phân thành: đất mặn natri, đất mặn natri – canxi, đất mặn canxi – natri,…

Cơ sở phân loại đất mặn như trên là tỷ lệ số của các ion của các muối trong đất

Theo O.A.Grabốpkaia, phân loại đất mặn có thể đưa vào tỷ lệ giữa đương lượng Cl- và SO42- (Bảng 6)

Bảng 6 : Phân loại đất mặn theo tỷ lệ đương lượng Cl- và SO4

2-Đất mặn clorua Đất mặn clorua sunfat

Đất mặn sunfat clorua

Đất mặn sunfat

≥ 4

1 ÷ 4 0,5 ÷ 1,0

< 1,0

Nguyên nhân gây ra độ mặn của đất

1.2.4.1 Nguyên nhân do tự nhiên

Độ mặn là kết quả của sự tích tụ muối trong một thời gian dài, thông qua các quá trình tự nhiên, 2 quá trình chính tác động đến độ mặn trong đất bao gồm:

- Đầu tiên là do sự phong hóa của đá gốc có chứa các muối hòa tan Quá trình phong hóa đã phá vỡ đá gốc và giải phóng các muối hòa tan, chủ yếu là muối clorua của Na, Ca, Mg và 1 lượng nhỏ muối sunfat và cacbonat

- Quá trình thứ 2 là sự lắng đọng muối (chủ yếu là NaCl) do quá trình vận chuyển của gió hay mưa

- Do xâm nhập mặn ở các vùng ven biển Nước biển xâm nhập vào nội đồng theo con sông ngoài khi thủy triều lên cao, qua các trận mưa bão vỡ đê biển hoặc vào mùa khô khi nước ngọt ở các con sông chảy ra biển có lưu lượng thấp, nước ngọt không đủ lực để đẩy nước mặt khi thủy triều mạnh Nước mặn cũng theo các mao mạch, đường nứt trong đất, đi qua các con đê biển thấm sâu vào nội đồng Có nơi cách xa biển tới 40 km vẫn bị ảnh hưởng của quá trình này Hiện tại, có nhiều hình thức để phân loại đất mặn, có thể phân loại đất mặn theo lượng muối chứa trong đất, theo thành phần hóa học các muối chứa trong

đất, hay dựa vào tính chất khoáng hóa của nước ngầm và dựa trên đặc trưng hình thành của đất mặn

1.2.4.2 Nguyên nhân do nhân tạo

- Thường xảy ra ở những vùng nuôi trồng thủy sản, chủ động dẫn nước mặn vào nội đồng hay những vùng có nền nông nghiệp có tưới và cần tưới phổ biến

Do việc quản lý đất tưới và dùng nguồn nước tưới bị nhiễm mặn, nên tầng đất bề mặt bị nhiễm mặn Như vậy do tác động nhân sinh đã làm mặn hóa tầng mặt Quá trình này phổ biến rộng ở vùng Trung Đông, Tây Á và rất nguy hiểm đối với sản xuất nông - lâm nghiệp Quá trình thường diễn ra nhanh, mạnh vì nguyên nhân gây mặn sẽ từ dưới đất lên và từ trên bề mặt đất đi xuống

- Trong đó, mực nước ngầm mặn thường là nguyên nhân trực tiếp làm cho đất bị mặn hóa Giữa độ sâu và độ mặn của nước ngầm và độ mặn của đất có tương quan chặt chẽ Để xác định mối tương quan này Pôlưnôp (1966) đã đưa ra khái niệm “độ sâu tới hạn” của nước ngầm Đó là độ sâu mà từ đó nước ngầm mặn có thể thông qua hiện tượng mao dẫn làm mặn lớp đất mặt Độ sâu tới hạn phụ thuộc vào độ khô hạn, vào thành phần cơ giới, độ chặt và độ xốp của đất

1.2.4.3 Đất mặn

Đất mặn chứa đựng nồng độ quá mức của carbonate hòa tan, muối clorua

và sulfate gây ra EC vượt quá 4 mS cm-1 Mặc dù các muối không hòa tan tương đối như carbonate Ca2+ và Mg2+ không gây mức EC cao, chúng thường hiện diện trong đất mặn và có thể dẫn đến sự hình thành của một lớp màu trắng trên bề mặt đất Thách thức chính của đất mặn đối với đất nông nghiệp là ảnh hưởng của chúng trên mối quan hệ nước và cây Muối dư thừa trong vùng rễ làm giảm lượng nước hữu dụng cho cây và là nguyên nhân làm cho cây trồng tốn nhiều năng lượng để loại bỏ muối và hấp thu nước tinh khiết

1.2.4.4 Đất Sodic

Ngược lại với đất mặn, đất sodic có EC tương đối thấp, nhưng một lượng lớn Na+ chiếm các vị trí trao đổi, thường làm cho đất có pH bằng hoặc trên 8,5 Thay vì kết tụ, Na+ làm cho các keo đất phân tán hoặc trải ra, nếu đủ lượng của các cation kết tụ (tức là Ca2+ và Mg2+) không có mặt để chống lại

Na+ Phân tán keo đất làm tắc nghẽn lỗ tế khổng của đất, làm giảm khả năng

vận chuyển nước và không khí của đất Kết quả là đất có độ thấm nước thấp và

sự thấm vào chậm (Ann McCauley, 2005) Các điều kiện này có xu hướng ức chế cây con mọc mầm và cản trở sự sinh trưởng của cây trồng Đất bị sodic cũng dễ phình lên và co lại trong suốt giai đoạn khô và ướt, phá vỡ cấu trúc đất Lớp đất ở dưới của đất sodic thường là rất rắn chắc, ẩm ướt và dính, có thể kết hợp các cột đất lại với nhau Kết cấu đất mịn với hàm lượng sét cao dễ bị phân tán hơn so với kết cấu đất thô bởi tiềm năng trực di thấp của chúng, tốc độ thấm chậm và khả năng trao đổi cao Các triệu chứng khác của đất sodic bao gồm: nước hữu dụng của cây ít, lớp đất trồng trọt kém và đôi khi phủ một lớp

vỏ màu đen trên bề mặt hình thành từ chất hữu cơ bị phân tán

1.2.4.5 Đất mặn – Sodic

Đất mặn - Sodic là loại đất có đặc tính hóa học của cả hai loại: đất mặn (EC lớn hơn 4 mS cm-1 và độ pH dưới 8,5) và đất Sodic (ESP lớn hơn 15) Vì vậy, tăng trưởng của cây trong đất mặn - Sodic bị ảnh hưởng bởi cả muối và

Na+ vượt mức Những đặc tính vật lý của đất mặn - Sodic là trung gian giữa đất mặn và đất Sodic; nhiều muối kết tụ giúp làm dịu hoạt động phân tán của Na+

và cấu trúc đất không kém như ở đất sodic Độ pH của đất mặn - Sodic nói chung là dưới 8,5; tuy nhiên, điều này có thể tăng với việc trực di các muối hòa tan, nếu không nồng độ của Ca2+ và Mg2+ cao trong đất hoặc nước tưới (Brady and Weil., 2002)

Sự mặn hóa là sự tích tụ của muối hòa tan trong đất Ở nhiều vùng khô, các muối được tích tụ trong đất do sự mao dẫn muối từ nước ngầm nhiễm mặn Cường độ của việc bốc thoát hơi nước của nước ngầm và quá trình tích tụ của muối trong đất và trong nước gia tăng với độ tiếp xúc của mực nước ngầm và quá trình tích tụ muối đạt được mức độ cao nhất ở những vùng có điều kiện khí hậu khô cần trong khoảng từ 1.500 – 3.000 mm trong năm, do đó vượt xa lượng mưa thật sự, đối với những vùng này lượng mưa hằng năm rất thấp (Võ Thị Gương, 2006)

Theo Ngô Ngọc Hưng (2007) thì mặn hóa là quá trình xâm nhiễm và tích

tụ của các muối là các kim loại kiềm trong môi trường đất, nước khi các môi trường này chưa bị mặn trở nên mặn Sự mặn hóa có thể bị nhiễm theo 2 yếu tố: Mặn do muối (gồm các muối NaCl, Na2SO4, CaCl2, CaSO4, MgCl2, NaNO3,

Mg(NO3)2 ., đó là muối kim loại kiềm và gốc kiềm thổ có các gốc acid là những anion: Cl-, SO42-, NO3-, CO32- mà Cl đóng vai trò chủ đạo, mặn hóa do kiềm (là các kim loại kiềm và kềm thổ như: Na, K, Ca, Mg) tích lũy với hàm lượng cao trong đất nhất là Na

Đất mặn là đất chứa nhiều muối hòa tan (1 - 1,5% hoặc hơn) những loại muối tan thường gặp trong đất mặn là NaCl, MgCl2, NaHCO3…, những loại muối này có nguồn gốc khác nhau (nguồn gốc lục địa, nguồn gốc biển, nguồn gốc sinh vật, …) nhưng nguồn gốc nguyên thủy của chúng là từ các thành phần khoáng của đá núi lửa Trong quá trình phong hóa đá, những muối này bị hòa tan, di chuyển tập trung ở những dạng địa hình trũng không thoát nước Ở vùng nhiệt đới, mưa nhiều như Việt Nam, sự phong hóa đá xảy ra mạnh mẽ, tất cả các loại muối, kể cả những loại muối khó tan như CaCO3, CaSO4… cũng bị hòa tan và rửa trôi ra sông, ra biển (Lê Văn Khoa, 2000)

1.3 Hệ thống đánh giá đất mặn

Đất mặn chứa muối hòa tan trong nước cao ở vùng rễ làm ức chế sự sinh trưởng của cây Muối gây thương tổn tùy giống, loài, giai đoạn sinh trưởng, những tác nhân môi trường và các đặc tính của đất với nguồn gốc muối, hàm lượng muối, sự phân bố muối theo mùa, pH, hàm lượng chất hữu cơ, tình trạng dưỡng chất, chế độ nước và những chất độc khác có liên hệ với đất Do đó rất khó định nghĩa một cách chính xác Định nghĩa hiện nay dựa vào sự đo lượng muối hoặc lượng muối liên kết trong cấu trúc, hình thái học, thủy học (FAO/unesco,1973; FAO, 1974) Định nghĩa được chấp nhận rộng rãi nhất là đất mặn có độ dẫn điện của chất ly trích lúc đất bão hòa (ECe) hơn 4dsm-1 ở 250C (U.S Salinity Laboratery, 1954) Theo Nguyễn Mỹ Hoa (2007), độ dẫn điện được định nghĩa là khả năng dẫn điện của dung dịch đất, là một chỉ tiêu để đo lường độ dẫn điện của các ion hòa tan trong dung dịch hay là độ mặn của đất Dung dịch đất càng có nồng độ muối tan cao sẽ có độ dẫn điện cao (Lê Văn Căn, 1978)

Để phân loại đất mặn, người ta thường căn cứ vào hai chỉ tiêu phối hợp đó

là phần trăm tổng số muối tan và phần trăm Cl trong đất (Bảng 7)

Bảng 7:Phân loại độ mặn của đất theo hai chỉ tiêu kết hợp (Nguyễn Vy & Đỗ Đình Thuận, 1977)

Phân loại độ mặn

của đất

Tổng số muối tan (%) trong đất

Bảng 8:Phân loại đất ảnh hưởng mặn (J.G.Davis và ctv., 2003)

sa mạc, hàm lượng muối dưới dạng những tinh thể (0 - 5 cm) ở vài trường hợp có thể lên cao đến 20 hoặc 300/00 Hàm lượng muối hòa tan trong phẫu diện sẽ giảm dần từ trên xuống dưới Tầng mặt thường tích tụ những muối hòa tan như: NaCl,

MgSO4, Na2SO4,Na2CO3, MgCl2 Bên cạnh đó, hàm lượng Gypsum (CaSO4) trên tầng mặt có thể chứa đến 3% hoặc hơn, có khi lên đến 10%

1.4 Ảnh hưởng của đất mặn đến tính chất đất

Đất nhiễm mặn không chỉ gia tăng đơn giản lượng muối trong đất mà nó còn đưa đến những thay đổi xấu đặc tính đất mà điều này làm mất tính hữu dụng của sử dụng đất trong nông nghiệp Tác hại của nhiễm mặn có thể làm giảm sinh trưởng cây trồng qua thiếu nước, độc tính ion, mất cân bằng ion, hoặc sự tác

động tổng hợp của các yếu tố này (Cramer và ctv., 1986) Các thành phần muối

là độc chất làm cho đất có độ pH cao từ 7,5 đến 11-12, cây trồng không phát triển được Các ion thường xuất hiện trong đất mặn và mặn kiềm là Cl-, SO42-, HCO3-,

Na+, Mg2+ Nếu đất chỉ chứa một loại muối tan thì sẽ độc hơn rất nhiều so với đất

có cùng một độ mặn nhưng chứa nhiều loại muối tan khác nhau Hiện tượng này được giải thích bằng sự đối kháng giữa các ion (Ngô Ngọc Hưng, 2006)

Sự hiện diện của loại cation trong đất có ảnh hưởng của đến tình trạng vật

lý đất được mô tả (Hình 1.4) Sự hiện diện của Ca2+ và Mg2+ giúp cho đất kết tụ

và sự hiện diện của Na+ gây ra sự phân tán các hạt đất (Hình 1.5)

Ca 2+ & Mg 2+ Na +

Đất nhiễm mặn chứa các thành phần muối chủ yếu bao gồm calcium (Ca+2), magnesium (Mg2+), natri (Na+), kali (K+), chloride (Cl-), bicarbonate (HCO3-), hoặc sulfate (SO4-2) Sự hiện diện của các muối trong đất được xác định bằng nồng độ của các muối hòa tan và khả năng sodic hóa của đất, liên quan đến nồng

độ Na+ với Ca2+ và Mg2+ trong dung dịch đất, được xác định thông qua việc tính toán tỉ số hấp phụ của Na trên keo sét (Sodium adsorption ratio-SAR) và phần trăm Na trao đổi (exchangeable sodium percentag- ESP) (Ann McCauley, 2005) Trị số này giúp đánh giá tỷ lệ Na được hấp phụ so với tổng khả năng hấp phụ cation của đất Tỷ lệ Na chiếm ưu thế trong phức hệ hấp thu đưa đến nhiều bất lợi trong dinh dưỡng cây trồng và tính chất hóa lý đất Phần trăm Na trên tổng khả năng trao đổi cation (Exchange Sidoum Percentage, ESP) được tính toán dựa trên cơ sở khả năng hấp phụ cation của đất, CEC và Na trao đổi ESP = 15 là ngưỡng đánh giá ảnh hưởng của sodic đối với cây trồng

ESP = (Na+/CEC)/100

Bên cạnh ESP, tỷ lệ Na hấp phụ SAR (Sodium Adsorbtion Ratio) so với cation Ca và Mg được kết hợp để đánh giá và phân biệt đất sodic với đất kiềm và đất mặn SAR được tính toán dựa trên cơ sở nồng độ cation Na+, Mg+, Ca+(mmol/L) trong dung dịch trích bão hòa

Đơn vị của SAR là (mmol/L)1/2

Khi biết được trị số ESP, người ta có thể ước tính SAR một cách đơn giản hơn là phải xác định các cation Na, Ca, Mg trong dung dịch trích bão hòa đất

ESP /(100-ESP)=0,015*SAR

1.5 Ảnh hưởng bất lợi của đất mặn đến sinh trưởng cây trồng

Những ảnh hưởng bất lợi của đất mặn khi có nồng độ muối cao trong dung dịch:

- Mặn làm tăng áp suất thẩm thấu dung dịch đất gây bất lợi sự hút nước và dinh dưỡng của cây trồng Sự tích lũy muối tạo áp suất thẩm thấu của dung dịch đất tăng nhanh vượt hơn sức hút nước của mô thực vật, nước từ mô thực vật đi

ngược ra ngoài dung dịch đất và làm cho hoạt động sinh lý cây không bình

Nồng độ muối cao trong vùng rễ làm giảm lượng nước hữu hiệu cho cây trồng và làm cây tiêu hao năng lượng hơn trong việc hấp thu nước hoặc nước bị mất ra khỏi tế bào thực vật gây hiện tượng co rút và khô héo tế bào (Brady & Weil, 2002)

Độ mặn trong đất cũng có thể ảnh hưởng đến cây trồng do gián tiếp tác động đến sự thiếu hụt dưỡng chất hoặc mất cân bằng dinh dưỡng trong cây, như

tỉ lệ Na+/Ca2+ vượt ngưỡng sự thiếu hụt Ca xảy ra (Grattan & Grieve, 1992), hoặc trực tiếp gây độc cho cây trồng bởi các ion gây độc (Na+, Cl-, B, SO42-, NO3-N)

(E.V.Maas, 1996; Balba, 1995; T.A.Bauder và ctv., 2004; Anna Sheldon, 2004 )

Theo Lê Văn Căn (1978) cho biết đất mặn chứa nhiều muối hòa tan nên phần lớn không trồng trọt được hoặc cho năng suất không cao Độ mặn thường làm độ nẩy mầm thấp, bộ rễ kém phát triển, cấy hút dinh dưỡng yếu Nồng độ muối cao đặc biệt ảnh hưởng xấu cho cây con, cây bị chết hay giảm khả năng sinh trưởng Đối với những cây không bị mặn thì ở nồng độ muối cao (ngay cả muối không độc) gây nên những tác hại lớn Đối với những ion gây độc sự tích lũy muối cao có tác hại nhiều hơn Vì ngoài việc gây nên áp suất môi trường cao, ion gây độc còn làm thay đổi mối quan hệ giữa cây và môi trường, sự thay đổi này làm ảnh hưởng đến quá trình vận chuyển và hấp thu chất khoáng trong cơ thể thực vật

Để đánh giá mức độ ảnh hưởng của EC trích bảo hoà đối với cây trồng, bảng sau đây được đề nghị trong cuốn Agriculture Handbook số 60 (Bảng 9)

Bảng 9: Ảnh hưởng của EC trích bảo hoà đối với cây trồng (Agriculture Handbook số 60)

EC trích bảo hoà

4-8 Năng suất của phần lớn các cây bị giới hạn 8-16 Chỉ có các cây chịu được mặn cho năng suất

> 16 Chỉ một ít cây chịu được mặn cho năng suất Theo Kelly (1951) cơ chế ảnh hưởng của mặn đến sự thay chất của cây là

do tác dụng thẩm thấu (cơ chế mất nước tế bào) và ảnh hưởng của các ion gây độc (Na+, Cl-) Mỗi loại muối Na+ sẽ ảnh hưởng đến mỗi loại cây trồng khác nhau và cùng một loại muối Na+ cũng hưởng đến tất cả các loại cây Biểu hiện là giảm hấp thu nước của rễ, ức chế tính kéo dài, dẻo của tế bào, lá bị cháy xém, khô đầu lá và đốm hoại tử làm giảm quang hợp, làm cằn cỗi tổng thể cây (Lê Văn Hòa, 2006)

Theo Võ Thị Gương (2006) đất mặn thường liên kết với tính sodic, nghĩa là lượng Na rất cao trên phức hệ hấp thu của đất, gây trở ngại cho sinh trưởng và phát triển của cây trồng Gây xáo trộn và mất cân đối về sự hấp thu nước và dưỡng chất và cả tính bất lợi về hoá, lý đất Tuy nhiên các trở ngại của đất mặn còn tùy thuộc vào loại cây trồng, cấu trúc đất, khả năng giữ nước của đất và thành phần của muối Vấn đề đặt ra là cần thiết hiểu rõ các tính bất lợi của đất mặn để tác động biện pháp cải thiện, quản lý và nhất là sử dụng đất một cách hiệu quả và bền vững

1.6 Mô hình lúa – tôm của vùng bị nhiễm mặn

1.6.1 Khái quát

Mô hình nuôi tôm đã có từ những năm 1970 Tuy nhiên, nghiên cứu về hệ thống canh tác lúa – tôm thì chỉ gần đây mới được quan tâm chỉ đạo Hệ thống

canh tác lúa - tôm tương đối mới so với hệ thống canh tác khác Điều quan tâm chủ chốt của nông dân canh tác lúa – tôm là: thiếu tôm giống, sự mặn hóa đất đai, mất đất trồng lúa do bồi lắng phù sa, các vấn đề quản lý dịch hại cho lúa do

ít dùng thuốc hóa học để tránh thiệt hại cho tôm, sự phát triển của rong đáy và thiếu vốn …Bên cạnh đó, xét về một khía cạnh khác thì theo Trần Thanh Bé (1994) cũng ghi nhận rằng vấn đề bồi lắng phù sa không phải được xem xét là tác động xấu đến môi trường ở tất cả ruộng nuôi tôm Ở những vùng đất thấp, phù sa bồi lắng được xem là “quà tặng của thiên nhiên” vì nó làm gia tăng sản lượng lúa

Chất lượng nước và phù sa trong ruộng là vấn đề chủ yếu trong mọi hình thức nuôi tôm Thế nhưng hầu hết thông tin về nuôi tôm đều từ các hệ thống thâm canh và bán thâm canh, nơi mà việc quản lý ao kém thường được coi là yếu tố chính của thất bại trong nuôi tôm Việc dẫn nước lợ vào ruộng trong mùa khô đưa đến một số vấn đề về mặn hóa cho cả chính ruộng đó và những ruộng xung quanh Kết quả điều tra của Trần Thanh Bé (1994) thì những nông dân canh tác lúa – tôm cho rằng họ có thể rửa hết mặn ra khỏi ruộng của họ vào đầu mùa mưa Tuy nhiên, biện pháp này dẫn đến việc cấy lúa trễ và nông dân cũng xác định rằng cần có giống cải thiện ngắn ngày chịu mặn để canh tác

Mô hình canh tác lúa – tôm là hệ thống canh tác đặc thù của những vùng

bị nhiễm mặn theo mùa trong hơn 50 năm qua (Nguyễn Bảo Vệ và ctv., 2005)

Vào mùa mưa nước rửa mặn, ngọt hóa đất ruộng, đây là thời vụ trồng lúa Các tháng còn lại đều bị nước mặn xâm nhập, ruộng lúa lại biến thành vuông tôm với phương thức lấy giống và thức ăn tự nhiên, nước mặn có chứa các ấu trùng của tôm bạc (Metapenaeus spp.) có trong các hệ thống kênh, rạch, sông địa phương Tôm sú lớn lên nhờ thức ăn tự nhiên có sẵn trong các vuông và được thu hoạch sau 03 – 05 tháng nuôi Thực ra ở buổi ban sơ nước mặn đưa vào ruộng chỉ nhằm mục đích giữ chân ruộng ẩm để ngăn chặn sự oxy hóa tầng phèn (pyrite) dưới lớp đất mặt Về sau nông dân chú ý khai thác khả năng chứa nước và dinh dưỡng của ruộng để nuôi tôm dần dần tạo nên kỹ thuật xen canh lúa – tôm ở vùng ven biển Nông dân đào mương đắp đê xung quanh ruộng lúa

và có hệ thống cống dẫn nước và thoát nước (Hình 1.6) (Preston and Clayton,

2003 và Nguyễn Bảo Vệ và ctv., 2005)

Hình 1.6: Sơ đồ tiêu biểu của vuông tôm (Preston and Clayton, 2003)

Mô hình nuôi tôm sú luân canh với trồng lúa đạt hiệu quả cao so với độc canh lúa Mô hình vụ lúa sau vụ tôm sẽ giúp bồi bổ đất và trồng lúa tốt hơn do lượng chất hữu cơ từ thức ăn tôm lắng đọng đáy ao, đồng thời sau vụ lúa môi trường nuôi tôm sẽ tốt hơn, là mô hình bền vững, đem lại hiểu quả cao (Nguyễn

Bảo Vệ và ctv., 2005)

Theo Nguyễn Thanh Phương (2004): Mô hình lúa – tôm luân canh là mô hình có tính đặc thù của những vùng nhiễm mặn theo mùa (mùa khô) ở các tỉnh thuộc ĐBSCL Hiện nay, mô hình này phát triển rất nhanh, từ 36.000 ha (năm 1999) tăng lên 118.000 ha (năm 2001), đặc biệt ở những vùng mới chuyển đổi

cơ cấu sản xuất từ canh tác lúa một vụ không hiệu quả sang lúa – tôm luân canh như Cà Mau, Bạc Liêu, Kiên Giang Nét đặc thù của mô hình này là tôm sú được thả nuôi trong mùa khô theo phương thức quảng canh tiên tiến (khi nguồn nước trên sông bị nhiễm mặn) và việc canh tác lúa được thực hiện trong mùa mưa (nước ngọt) Một khía cạnh kỹ thuật và kinh tế của mô hình này được trình bày trong (Bảng 10).(Theo Nguyễn thanh Phương, 2004)