Ảnh hưởng của độc tố sắt đối với lúa trên đất phèn đồng bằng sông cửu long và một số biện pháp khắc phục thiệt hại do độc tố sắt gây ra – trường hợp nghiên cứu tại đồng tháp mười TT

Quá trình khử do ngập nước trong đất phèn có thể làm tăng pH đến mức trung tính giúp làm giảm nguy cơ độc nhôm đối với cây lúa nhưng lại gây nên nguy cơ ngộ độc Fe2+ [131], [133].. Do vậ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

TRƯƠNG MINH NGỌC

ẢNH HƯỞNG CỦA ĐỘC TỐ SẮT ĐỐI VỚI LÚA TRÊN ĐẤT PHÈN ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG VÀ MỘT SỐ BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC THIỆT HẠI DO ĐỘC TỐ SẮT GÂY RA – TRƯỜNG HỢP

NGHIÊN CỨU TẠI ĐỒNG THÁP MƯỜI

Chuyên ngành: Khoa học đất

Mã số: 9620103

TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP

Thành phố Hồ Chí Minh – Năm 2021

Công trình được hoàn thành tại:

VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

Người hướng dẫn khoa học:

Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án cấp Viện họp tại Viện Khoa học

Kỹ thuật Nông nghiệp Miền nam ngày tháng năm 2021

Có thể tìm hiểu luận án tại:

1 Thư viện Quốc gia

2 Thư viện Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam

3 Thư viện Viện Khoa học Kỹ thuật Nông nghiệp Miền Nam

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài nghiên cứu

Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) có diện tích trên 1,6 triệu ha và đất phèn giữ một vị trí quan trọng trong ngành trồng lúa Quá trình khử do ngập nước trong đất phèn có thể làm tăng pH đến mức trung tính giúp làm giảm nguy cơ độc nhôm đối với cây lúa nhưng lại gây nên nguy cơ ngộ độc Fe2+ [131], [133] Ngộ độc sắt

có thể gây thiệt hại năng suất lúa từ 13 - 30% và trong nhiều trường hợp năng suất lúa giảm 100% tùy vào nồng

độ Fe2+

trong dung dịch đất [38], [44], [146]

Trong khi vấn đề ngộ độc sắt trên đất phèn được cho là rất phổ biến và được tập trung nghiên cứu ở nhiều nước trên thế giới thì ở Việt Nam có rất ít nghiên cứu liên quan đến bản chất của vấn đề ngộ độc sắt Do vậy, nghiên cứu để hiểu rõ ngộ độc sắt đối với cây lúa trồng trên đất phèn vùng ĐBSCL và tìm hiểu các biện pháp khắc phục thiệt hại do ngộ độc sắt gây ra nhằm ổn định và tăng năng suất lúa là rất cần thiết

2 Mục tiêu nghiên cứu

- Mục tiêu chung: Đánh giá được thực trạng ngộ độc sắt đối với cây lúa; động thái và bản chất của quá trình

khử sắt và đề xuất được một số giải pháp làm giảm thiệt hại do ngộ độc sắt gây ra trên cây lúa vùng

ĐBSCL

- Mục tiêu cụ thể: (i) Đánh giá được hiện trạng ngộ độc sắt và tác động của ngộ độc sắt đối với năng suất lúa

trên đất phèn vùng ĐBSCL; (ii) So sánh được khả năng chịu độc sắt của hai giống lúa đang được trồng phổ biến tại ĐBSCL; (iii) Đánh giá được động thái của quá trình khử sắt, từ đó xác định được thời điểm và mức

độ ngộ độc Fe2+

cao trong đất phèn ngập nước; (iv) Thiết lập được các phương trình chẩn đoán nồng độ Fe2+tại một số thời điểm ngập nước; (v) Đề xuất được một số biện pháp nhằm giảm tác hại của hiện tượng ngộ

độc sắt trên cây lúa

3 Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu: (i) Cây lúa: Nghiên cứu trên 2 giống lúa chịu phèn phổ biến ở ĐBSCL (IR 50404 và

OM 5451); (ii) Đất: Nghiên cứu trên 20 mẫu đất phèn trồng lúa ở tỉnh Long An và Tiền Giang

- Phạm vi nghiên cứu: (i) Đề tài được nghiên cứu trên đất phèn trồng lúa tại 2 tỉnh Long An và Tiền Giang; (ii) Đề tài chỉ tập trung nghiên cứu độc sắt như một độc tố chính gây ảnh hưởng lúa trên đất phèn

4 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

- Ý nghĩa khoa học: (i) Đề tài đã thiết lập được mối quan hệ giữa nồng độ Fe tích lũy trong lá – mức độ

bronzing – năng suất lúa (ii) Xác định được mối tương quan giữa hàm lượng Fe tích lũy trong lá và năng suất (iii) Xác định ngưỡng Fe2+ trong dung dịch gây ảnh hưởng mạnh đến khả năng hút dinh dưỡng và sinh

trưởng của 2 giống lúa IR 50404 và OM 5451 (iv) Đã làm sáng tỏ được các thành phần sắt trong đất tham

gia vào quá trình khử Fe2+ trong phèn ngập nước, trong đó đã chỉ ra được các oxyhydroxides sắt dạng vô định hình và sắt cấu trúc tinh thể kém (Feo) tham gia vào quá trình khử sắt từ giai đoạn sau 7 ngày ngập nước; các oxyhydroxides sắt tinh thể (Fett) chỉ bắt đầu có ý nghĩa từ thời điểm 42 ngày ngập nước; pH là yếu tố tác động lên quá trình khử sắt từ ngày thứ 7 cho đến cuối kỳ ngập nước, hữu cơ chỉ đóng góp có ý

nghĩa trong quá trình khử sắt chủ yếu trong giai đoạn 7 ngày đầu ngập nước (v) Đã chứng minh được vai

trò của 2 nguyên tố dinh dưỡng P và Zn trong việc nâng cao khả năng oxy hoá vùng rễ, giúp giảm ngộ độc sắt đối với cây lúa

- Ý nghĩa thực tiễn: (i) Xác định được giống lúa IR 50404 có khả năng chịu ngộ độc sắt cao hơn giống lúa

OM 5451 làm cơ sở cho việc khuyến cáo sử dụng giống IR 50404 cho các vùng đất phèn có nguy cơ ngộ

độc sắt cao (ii) Xây dựng được các phương trình chẩn đoán nồng độ Fe2+

tại một số thời điểm ngập nước

thông qua tính chất đất ban đầu (iii) Đề xuất ứng dụng P và Zn như một biện pháp giảm thiệt hại do ngộ độc sắt gây ra và cải thiện năng suất lúa vụ Hè Thu (iv) Đề xuất thay và điều chỉnh nước ruộng lúa như một

biện pháp kỹ thuật bổ sung giúp hạn chế ngộ độc sắt đối với cây lúa trồng trên đất phèn trong vụ Hè Thu

5 Đóng góp mới của luận án

- Luận án đã chứng minh được các thành phần sắt trong đất và một số tính chất đất tham gia vào động thái khử sắt của đất phèn trồng lúa vùng ĐBSCL ngập nước Trong đó, chứng minh được các dạng oxyhydroxide sắt vô định hình và tinh thể yếu (Feo) đóng vai trò chính trong quá trình khử Fe2+; các dạng oxyhydroxide sắt có cấu trúc tinh (Fett) thể đóng vai trò thứ yếu trong quá trình khử Fe2+; pH là yếu tố quan trọng tác động lên quá trình khử sắt từ ngày thứ 7 cho đến cuối kỳ ngập nước trong khi đó hữu cơ chỉ đóng góp có ý nghĩa trong quá trình khử sắt chủ yếu trong giai đoạn 7 ngày đầu ngập nước

- Luận án đã chứng minh được vai trò P và Zn trong việc tăng khả năng oxy hoá vùng rễ lúa góp phần hạn chế ngộ độc sắt của cây lúa trồng trên đất phèn vùng ĐBSCL

6 Bố cục luận án

Luận án được trình bày trên khổ giấy A4 gồm 172 trang trong đó nội dung luận án có 106 trang được chia làm 5 phần: (i) mở đầu từ trang số 1 đến trang 5; (ii) phần tổng quan tài liệu từ trang 6 đến trang 30; (iii) phần nội dung và phương pháp nghiên cứu từ trang 33 đến trang 47; (iv) phần kết quả và thảo luận từ trang 48 đến 101; (v) phần kết luận đề nghị từ trang 104 đến 106 Từ trang 107 đến trang 172 được trình bày danh mục các công trình đã công bố liên quan đến luận án, tài liệu tham khảo, phụ lục luận án

Nội dung luận án được trình bày với 34 bảng số liệu và 16 hình ảnh với 176 tài liệu tham khảo trong và ngoài nước được trích dẫn Phụ lục gồm mẫu phiếu điều tra, các bảng số liệu thô và một số hình ảnh minh hoạ trong quá trình thực hiện luận án

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 Vị trí địa lý và sản xuất lúa gạo vùng Đồng bằng sông Cửu Long

Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) nằm ở hạ nguồn sông Mekong và là châu thổ lớn với địa hình bằng phẳng, thuận lợi cho canh tác nông nghiệp[14]

Đồng bằng sông Cửu Long được xem là vùng sản xuất lúa lớn nhất nước với sản lượng lúa gạo ở ĐBSCL chiếm trên 50% sản lượng của cả nước và chiếm 90% sản lượng gạo xuất khẩu, đóng góp vào kim ngạch xuất khẩu của Việt Nam trên 2 tỷ USD/năm [25]

Kết quả điều tra của Trần Xuân Định và ctv (2015) [6] cho thấy giống IR 50404 và OM 5451 có diện tích gieo sạ lớn nhất vùng ĐBSCL theo thứ tự là 1,33 và 0,63 triệu ha

1.2 Đặc điểm phát sinh học và lý hóa trên đất phèn

Đất phèn (acid sulphate soil) là nhóm đất có chứa vật liệu sinh phèn mà kết quả của các tiến trình sinh hóa xảy ra là acid sulfuric được tạo thành có ảnh hưởng lâu dài đến những đặc tính chủ yếu của đất, đất thường

có màu đen hoặc nâu ở tầng mặt, bị gley hóa ở tầng C và có mùi đặc trưng của lưu huỳnh và H2S Tầng chứa vật liệu sinh phèn là tầng sét hữu cơ ngập nước, thường ở trạng thái yếm khí có SO3 trên 1,7% (tương đương 0,75%S) trước khi oxy hoá cho pH ≤ 3,5 [74]

Đất phèn Đồng bằng sông Cửu Long phân bố chủ yếu ở 4 vùng sinh thái: Đồng Tháp Mười, Tứ giác Long Xuyên, Bán đảo Cà Mau và Tây sông Hậu [4], [27] Theo Võ Thị Gương và ctv (2016) [8], đất phèn ĐBSCL được xác định bởi hai loại tầng chẩn đoán chính là tầng phèn và tầng sinh phèn, đất chỉ có tầng sinh phèn gọi là đất phèn tiềm tàng, đất có tầng phèn và tầng sinh phèn gọi là đất phèn hoạt động Đất phèn ĐBSCL

có chứa độc Fe2+ và Al3+, độc lưu huỳnh, độc acid hữu cơ và tình trạng dinh dưỡng thấp

1.3 Sắt trong đất và quá trình khử sắt trong đất ngập nước

Sắt trong đất có thể phân làm hai nhóm: Nhóm thứ nhất là các dạng sắt liên kết chặt trong các lưới silicate [167] Nhóm thứ hai bao gồm các dạng oxide sắt bên ngoài lưới silicate hay còn gọi là oxide sắt tự do (free iron oxides) [152] Xét về cấu trúc tinh thể, nhóm oxide sắt tự do (free iron oxides) được chia làm 2 dạng chính gồm:

- Các oxide sắt có cấu trúc tinh thể hoàn chỉnh [127]

- Các oxide sắt không có cấu trúc tinh thể (noncrytalline) và các oxide sắt có cấu trúc tinh thể yếu (poorly crystaline) [49], [57]

Trong điều kiện ngập nước các vi sinh vật kỵ khí sử dụng các chất oxy hóa trong đó có Fe3+

để tạo ra phản ứng khử mà sản phẩm là Fe2+ được hình thành

1.4 Ngộ độc sắt và một số giải pháp giảm ngộ độc sắt với lúa

Triệu chứng điển hình của ngộ độc sắt là hiện tượng lá có màu vàng đồng (bronzing), bắt đầu là những đốm nhỏ màu nâu xuất hiện ở các lá non bắt đầu từ chóp lá [106], [114] Ngộ độc sắt có thể xảy ra ở mọi thời kỳ sinh trưởng của lúa, tuy nhiên giai đoạn cây con và lúa đẻ nhánh cây dễ mẫn cảm nhất

Nghiên cứu của Nugraha và ctv (2016) [115], Tanaka và ctv (1966) [159] cho rằng, cây lúa bị ngộ độc sắt khi nồng độ Fe2+ trong dung dịch nuôi cấy từ 10 mg/L đến 500 mg/L Ngộ độc sắt xảy ra khi cây lúa tích tụ hàm lượng sắt trong lá trên 300 ppm [118], [160], [171]

Nghiên cứu của Trần Thị Tường Linh (2014) [21], Nguyễn Đức Thuận (2002) [30], Audebert và Sahrawat (2000) [37] cho thấy cho thấy P có vai trò quan trọng trong việc giảm tình trạng ngộ độc sắt và làm tăng năng suất lúa Bón K giúp giảm tình trạng ngộ độc sắt trên lúa, giúp tăng khả năng chống chịu của cây lúa, giúp cây sinh trưởng tốt và tăng năng suất lúa [95], [105], [106], [147], [148], [170] Nghiên cứu của Nguyễn Thị Kiều (2017) [18], Bùi Thị Trúc Linh và ctv (2015) [20], Farhana và ctv (2017) [75], Rosilawati và ctv (2014) [143] cho thấy bón vôi làm tăng pH đất, giảm độc chất Al3+; Fe2+ giúp cải tạo sinh trưởng và năng suất lúa trên đất phèn Nghiên cứu của Becker và Asch (2005) [44] và Dobermann và Fairhurst (2000) [68] cũng đã chứng minh rằng, cây lúa ngộ độc sắt liên quan đến hiện tượng thiếu kẽm trong đất ngập nước Nghiên cứu của Mai Thành Phụng (1993) [28] cho thấy giống lúa IR 50404 có khả năng kháng phèn cao và được khuyến cáo sử dụng cho vùng phèn nặng Nghiên cứu của Nguyễn Thành Hối và Nguyễn Bảo Vệ (2010) [13], Nguyễn Quốc Khương và ctv (2012) [16], Phạm Phước Nhẫn và ctv (2013) [23] cho thấy, áp dụng biện pháp ngập khô xen kẽ trong canh tác lúa làm gia giảm độc chất trong đất lúa ngập nước, tăng năng suất lúa

CHƯƠNG 2 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Nội dung nghiên cứu

Để đạt được mục tiêu đề ra, nghiên cứu bao gồm các nội dung như sau:

- Nội dung 1: Điều tra, đánh giá thực trạng ngộ độc sắt đối với lúa vụ Hè Thu trên đất phèn ĐBSCL

- Nội dung 2: Ảnh hưởng của nồng độ sắt đến khả năng hút dinh dưỡng và sinh trưởng của hai giống lúa

IR 50404 và OM 5451 phổ biến tại ĐBSCL

- Nội dung 3: Động thái Fe2+ của đất phèn ĐBSCL ngập nước trong mối quan hệ với tính chất đất

- Nội dung 4: Đánh giá ảnh hưởng của các yếu tố dinh dưỡng P, K, Ca, Zn đối với khả năng oxy hóa vùng rễ, sự sinh trưởng của cây lúa trên đất phèn ĐBSCL

- Nội dung 5: Ảnh hưởng của biện pháp điều tiết nước đến tình trạng ngộ độc sắt của cây lúa vụ Hè Thu trên đất phèn ĐBSCL

2.2 Phương pháp nghiên cứu

2.2.1 Điều tra, đánh giá thực trạng ngộ độc sắt đối với lúa vụ Hè Thu trên đất phèn Đồng bằng sông Cửu Long

Công tác điều tra, đánh giá được thực hiện trong 2 vụ Hè Thu năm 2017 và 2018

Vụ Hè Thu - 2017: tiến hành điều tra, khảo sát tại 100 địa điểm đất phèn trồng giống lúa IR 50404 tại tỉnh Tiền Giang và Long An bằng cách theo dõi triệu chứng ngộ độc sắt (bronzing) trên lá lúa ở 40 ngày sau sạ (Bảng 2.1) và phỏng vấn nông dân năng suất cuối vụ bằng phiếu điều tra in sẵn

Vụ Hè Thu - 2018: trên cơ sở kết quả điều tra 100 địa điểm ở vụ Hè Thu - 2017, chọn 20 địa điểm có mức độ biểu hiện ngộ độc sắt khác nhau để tiếp tục theo dõi triệu chứng bronzing trên lá lúa, thu thập mẫu lá lúa

ở giai đoạn 40 ngày sau sạ để phân tích hàm lượng Fe tổng số (Fets) và thu thập năng suất cuối vụ (2000

0 Sinh trưởng và đẻ nhánh bình thường

1 Sinh trưởng và đẻ nhánh bình thường, xuất hiện những đốm nâu đỏ hoặc vàng cam ở đầu lá

già

3 Sinh trưởng và đẻ nhánh bình thường, lá già có màu đỏ nâu, tím, hay vàng cam

5 Sinh trưởng và đẻ nhánh chậm lại, nhiều lá bị đổi màu

7 Sinh trưởng và đẻ nhánh ngưng hẳn, hầu hết các lá đều bị đổi màu hoặc chết

9 Tất cả cây chết khô

Nguồn: Viện Nghiên cứu Lúa Quốc tế (IRRI, 2013) [86]

2.2.2 Ảnh hưởng của nồng độ sắt đến khả năng hút dinh dưỡng và sinh trưởng của 2 giống lúa IR 50404 và

OM 5451 phổ biến tại Đồng bằng sông Cửu Long

Nghiệm thức thí nghiệm và phương thức thực hiện: Nghiên cứu được tiến hành trên 2 giống lúa IR

50404 và OM 5451 trong môi trường dinh dưỡng Yoshida và ctv (1976) + 0,2% agar, pH 5,0 Sắt (Fe2+) được bổ sung dưới dạng FeSO4.7H2O

Thí nghiệm được bố trí theo kiểu hoàn toàn ngẫu nhiên theo khối (RCBD), gồm 6 nghiệm thức (NT) với

5 lần lặp lại, mỗi ô thí nghiệm có 1 chậu, mỗi chậu có 9 cây lúa

NT1 (Fe0) : Yoshida và ctv (1976) + 0,2% agar + 0 ppm Fe2+ (Đối chứng)

NT2 (Fe50) : Yoshida và ctv (1976) + 0,2% agar + 50 ppm Fe2+

NT3 (Fe100): Yoshida và ctv (1976) + 0,2% agar + 100 ppm Fe2+

NT4 (Fe200): Yoshida và ctv (1976) + 0,2% agar + 200 ppm Fe2+

NT5 (Fe300): Yoshida và ctv (1976) + 0,2% agar + 300 ppm Fe2+

NT6 (Fe400): Yoshida và ctv (1976) + 0,2% agar + 400 ppm Fe2+

Chỉ tiêu và phương pháp theo dõi:

- Đánh giá triệu chứng bronzing trên lá lúa ở giai đoạn 40 ngày sau gieo theo hệ thống tiêu chuẩn đánh giá ngộ độc sắt (IRRI, 2013) ở Bảng 2.1

- Hàm lượng N, P, K, Ca, Zn và Fets trong thân lá lúa giai đoạn 40 ngày sau gieo

- Chiều cao cây, chiều dài rễ, khối lượng thân lá giai đoạn 40 ngày sau khi gieo

Địa điểm và thời gian thực hiện:

Thí nghiệm được thực hiện trong nhà lưới có mái che trong điều kiện tự nhiên từ tháng 10 - 12/2017 tại Chi nhánh Viện Ứng dụng Công nghệ tại TP HCM

2.2.3 Động thái Fe2+ của đất phèn Đồng bằng sông Cửu Long ngập nước trong mối quan hệ với tính chất đất

Thu thập mẫu đất: Tại 20 điểm trồng lúa vụ Hè Thu – 2018 (Nội dung 1 – Mục 2.2.1), tiến hành thu thập

mẫu đất tầng mặt (0 - 15 cm) để nghiên cứu động thái Fe2+ trong quá trình ngập nước Mẫu đất được lấy

vào tháng 10/2017

Phương thức thực hiện: Mẫu đất sau khi phơi khô không khí ở nhiệt độ phòng, loại bỏ xác bã thực vật,

nghiền qua rây 2 mm được ủ trong điều kiện ngập nước trong các bình thủy tinh chuyên dùng tối màu có trang bị

hệ thống van trích mẫu dung dịch ở đáy

Mỗi mẫu đất ủ trong 5 bình tương ứng với 5 lần lặp lại, tỷ lệ đất/nước là 300g đất/600 ml nước cất, đất ủ được ngập nước 5 cm Định kỳ 1, 7, 14, 21, 28, 35, 42 và 49 ngày tiến hành trích mẫu dung dịch để phân tích Eh,

Fe2+ và pH

Thời gian và địa điểm nghiên cứu:

Thí nghiệm được thực hiện trong phòng ở điều kiện nhiệt độ 28oC ± 2 oC từ tháng 02 - 12/2018 tại Chi nhánh Viện Ứng dụng Công nghệ tại TP HCM

2.2.4 Đánh giá ảnh hưởng của các yếu tố dinh dưỡng P, K, Ca, Zn đối với khả năng oxy hóa vùng rễ, sự sinh trưởng của cây lúa trên đất phèn Đồng bằng sông Cửu Long

2.2.4.1 Thí nghiệm trong chậu

Thu thập mẫu đất và phương thức thực hiện:

Thí nghiệm được tiến hành trên 01 mẫu đất phèn hoạt động nông, đất tầng mặt 0-15 cm thu thập tại ấp Hòa Thuận, xã Thạnh Hòa, huyện Tân Phước, tỉnh Tiền Giang

Sử dụng chậu (60 kg đất/chậu) để trồng lúa; giống lúa IR 50404 với mật độ cấy 10 bụi/chậu; nước trong chậu được duy trì ngập 5 cm cho tất cả các nghiệm thức Một chậu đại diện cho một nghiệm thức

Thí nghiệm được bố trí ngẫu nhiên hoàn toàn theo khối (RCBD) với 7 nghiệm thức và 5 lần lặp lại Các nghiệm thức (NT) thí nghiệm gồm:

NT1: N + P2O5 + K2O NT2: N + K2O

NT3: N + P2O5

NT4: N + P2O5 + K2O + Ca NT5: N + P2O5 + K2O + Zn NT6: N + P2O5 + K2O + Phun Zn - EDTA NT7: N + P2O5 + K2O + Ca + Zn

Chỉ tiêu theo dõi:

- Điện thế oxy hóa khử (Eh) vùng rễ ở giai đoạn 40 ngày sau gieo

- Hàm lượng Fe tổng số trong mẫu lá ở giai đoạn 40 ngày sau gieo

- Chiều cao cây, số nhánh/cây và khối lượng thân lá ở giai đoạn 40 ngày sau gieo

Thời gian và địa điểm nghiên cứu:

Thí nghiệm được thực hiện trong nhà lưới có mái che trong điều kiện tự nhiên từ tháng 3 - 5/2018 tại Chi nhánh Viện Ứng dụng Công nghệ tại TP HCM

2.2.4.2 Thí nghiệm ngoài đồng ruộng

Đất thí nghiệm và phương thức thực hiện:

Thí nghiệm được thực hiện đối với giống lúa IR 50404 trên 2 địa điểm đất phèn hoạt động, bao gồm:

- Điểm 1: thực hiện tại vị trí đã lấy mẫu đất để thực hiện thí nghiệm trong chậu nêu trên (Mục 2.2.4.1)

- Điểm 2: thực hiện tại ấp Tân Hưng Tây, xã Tân Hòa Tây, huyện Tân Phước, tỉnh Tiền Giang

Thí nghiệm được bố trí ngẫu nhiên hoàn toàn theo khối (RCBD) với 7 nghiệm thức và 5 lần lặp lại Diện tích ô thí nghiệm: 20 m2, mật độ sạ: 150 kg giống/ha Các nghiệm thức (NT) thí nghiệm giống như thí nghiệm

trong chậu (Mục 2.2.4.1)

Chỉ tiêu theo dõi:

- Hàm lượng Fe tổng số trong mẫu lá ở giai đoạn 40 ngày sau sạ

- Năng suất lúa tươi cuối vụ

Thời gian và địa điểm nghiên cứu:

Thí nghiệm được thực hiện trong vụ Hè Thu năm 2018 tại ấp Hòa Thuận, xã Thạnh Hòa và ấp Tân Hưng Tây, xã Tân Hòa Tây, huyện Tân Phước, tỉnh Tiền Giang

2.2.5 Ảnh hưởng của biện pháp điều tiết nước đến tình trạng ngộ độc sắt trên cây lúa vụ Hè Thu trên đất phèn Đồng bằng sông Cửu Long

Đất thí nghiệm và phương thức thực hiện:

Thí nghiệm được thực hiện đối với giống lúa IR 50404 trên 2 địa điểm đất phèn hoạt động nông với vị

trí và tính chất đất giống như Mục 2.2.4

Thí nghiệm được bố trí ngẫu nhiên hoàn toàn theo khối (RCBD) với 4 nghiệm thức và 5 lần lặp lại Diện tích ô thí nghiệm: 20 m2, mật độ sạ: 150 kg giống/ha Các nghiệm thức (NT) thí nghiệm gồm:

NT1: Ngập nước liên tục

NT2: Rút nước ở 25 – 35 ngày sau sạ

NT3: Thay nước trước 1 ngày ở 3 thời kỳ bón phân

NT4: Thay nước trước 1 ngày ở thời kỳ bón phân đợt 1 và đợt 2 + Rút nước ở 25 – 35 ngày sau sạ

Chỉ tiêu theo dõi:

- Phân tích hàm lượng Fe tổng số trong mẫu lá ở giai đoạn 40 ngày sau sạ

- Năng suất lúa tươi cuối vụ

Thời gian và địa điểm nghiên cứu:

- Thí nghiệm được thực hiện trong vụ Hè Thu năm 2018 trên 2 điểm đất phèn trồng lúa được trình bày ở

Mục 2.2.4

2.3 Phương pháp phân tích mẫu đất, mẫu thực vật và xử lý số liệu

2.3.1 Phương pháp phân tích mẫu đất

Tính chất của 20 mẫu đất phèn nghiên cứu được phân tích theo các phương pháp sau:

- Fe tổng số (Fets): Chiết mẫu bằng hỗn hợp acid HF + HClO4, trình tự theo Sparks và ctv (1996) [155], trang 643-644

- Sắt tự do (FeDCB): Chiết mẫu bằng hỗn hợp dithionite-citrate-bicarbonate (DCB) theo phương pháp của Mehra và Jackson (1960) [104], trình tự theo Sparks và ctv (1996) [155], trang 647-648

- Oxide sắt vô định hình và oxide sắt có cấu trúc tinh thể yếu (Feo): Chiết mẫu bằng NH4-oxalate-oxalic acid tại pH 3 trong bóng tối theo phương pháp Schwertmann (1964) [151], trình tự theo Sparks và ctv (1996) [155], trang 648-650

- Oxide sắt tinh thể (Fett): (FeDCB – Feo)

- Sắt nằm trong các khoáng sét (Feks): (Fets - FeDCB)

- Chất hữu cơ: Oxy hóa mẫu bằng K2Cr2O7 1N + H2SO4 đậm đặc, chuẩn độ K2Cr2O7 thừa bằng FeSO4 0,5N, trình tự theo Sparks và ctv (1996) [155], trang 995-996 và 1001

- pHđất: Theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5979 – 1995 [29] Đối với pHH2O, được trích bằng nước cất với tỷ

lệ đất: nước 1:5 (w/v); pHKCl được trích bằng KCl 1M với tỷ lệ đất: dung dịch KCl 1:5 (w/v)

Sparks và ctv (1996) [155]; trang 1112-1116

so màu trình tự theo Sparks và ctv (1996) [155]; trang 894-895, 907

2.3.2 Phương pháp phân tích các chỉ tiêu Fe2+, pH và Eh trong dung dịch chiết từ 20 mẫu đất ngập nước

- Nồng độ Fe2+ được xác định bằng quang phổ kế với thuốc thử O-phenanthroline tại bước sóng 510 nm (Mehra và Jackson, 1960) [104]

- pH và Eh được đo bằng máy đo pH/ORP Hanna HI 991002 Giá trị Eh sau khi đo được cộng thêm 200 mV

hiệu chỉnh [29], [156]

2.3.3 Phương pháp phân tích mẫu thực vật và tính lượng dinh dưỡng cây hút

Mẫu thân lá lúa được vô cơ hóa bằng hỗn hợp axit H2SO4 + Salicylic và H2O2, trình tự các bước thực hiện theo Ryan và ctv (2013) [145] trang 156-157, sau đó xác định các chỉ tiêu:

- N (%) được xác định bằng phương pháp chưng cất Kjeldahl

- P (%) được xác định bằng phương pháp so màu trên máy quang phổ

- K, Ca, Zn và Fe (%) được đo bằng máy quang phổ hấp thu nguyên tử AAS

Phương pháp tính lượng dinh dưỡng N, P, K, Ca và Zn cây hút được tính như sau:

- N cây hút (mg/chậu 9 cây) = [Hàm lượng N tích luỹ trong thân lá (%) x Khối lượng thân lá 9 cây/chậu]

- P cây hút (mg/chậu 9 cây) = [Hàm lượng P tích luỹ trong thân lá (%) x Khối lượng thân lá 9 cây/chậu]

- K cây hút (mg/chậu 9 cây) = [Hàm lượng K tích luỹ trong thân lá (%) x Khối lượng thân lá 9 cây/chậu]

- Ca cây hút (mg/chậu 9 cây) = [Hàm lượng Ca tích luỹ trong thân lá (%) x Khối lượng thân lá 9 cây/chậu]

- Zn cây hút (mg/chậu 9 cây) = [Hàm lượng Zn tích luỹ trong thân lá (%) x Khối lượng thân lá 9 cây/chậu]

Phương pháp đo chiều cao cây, chiều dài rễ, đếm số nhánh và khối lượng thân lá ở giai đoạn 40 ngày sau gieo:

- Chiều cao cây (cm): dùng thước đo từ cổ rễ đến chóp lá cao nhất

- Chiều dài rễ (cm): dùng thước đo từ cổ rễ đến chóp rễ dài nhất

- Số nhánh/cây (nhánh): đếm tất cả các nhánh trên cây lúa

- Khối lượng thân lá (g): cân khối lượng thân lá và quy về khô kiệt

2.3.4 Phương pháp xử lý số liệu

Số liệu được tính toán, xử lý thống kê bằng phân tích phương sai ANOVA, so sánh các giá trị trung bình

và phân hạng theo phương pháp trắc nghiệm Duncan ở mức P < 0,05, và được phân tích tương quan hồi quy

tuyến tính bằng các phần mềm Microsoft Excel 2010, Statgraphics và SPSS

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN

3.1 Kết quả điều tra, đánh giá thực trạng ngộ độc sắt đối với lúa trên đất phèn vụ Hè Thu Đồng bằng sông Cửu Long

3.1.1 Thực trạng ngộ độc sắt đối với lúa vụ Hè Thu năm 2017

Kết quả theo dõi triệu chứng bronzing trên lá và điều tra năng suất thực thu tại 100 điểm trồng lúa trên đất phèn vụ Hè Thu năm 2017 trình bày tại Bảng 3.1 cho thấy có 79/100 số điểm biểu hiện ngộ độc sắt ở các mức khác nhau; trong đó 3/100 số điểm có biểu hiện ngộ độc sắt ở cấp 7 và cho năng suất lúa tươi trung bình đạt 3,15 tấn/ha; có 17/100 hộ điều tra xuất hiện triệu chứng ngộ độc cấp 5 và cho năng suất lúa tươi trung bình đạt 5,16 tấn/ha; có 44/100 điểm có biểu hiện bronzing cấp độ 3 và cho năng suất 6,12 tấn/ha; có 15/100 điểm có biểu hiện cấp độ 1 và cho năng suất 7,04 tấn/ha và có 21/100 điểm điều tra không ghi nhận được triệu chứng bronzing

ở lá lúa và cho năng suất trung bình 7,61 tấn/ha

ảng 3.1 Cấp độ bronzing và năng suất lúa canh tác trên đất phèn vụ Hè Thu năm 2017

Năng suất lúa tươi trung bình (tấn/ha) (TB ± SD)

Ghi chú: Chỉ tiêu năng suất lúa tươi thể hiện giá trị trung bình ± độ lệch chuẩn (SD)

3.1.2 Kết quả theo dõi thực trạng ngộ độc sắt đối với lúa vụ Hè Thu năm 2018

3.1.2.1 Triệu chứng bronzing lá, hàm lượng Fe ts trong lá và năng suất lúa vụ Hè Thu 2018

Kết quả theo dõi biểu hiện ngộ độc sắt đối với lúa thông qua triệu chứng bronzing trên lá kết hợp phân tích hàm lượng Fets trong lá ở 40 ngày sau sạ và năng suất lúa tươi cuối vụ được trình bày tại Bảng 3.2 sau:

ảng 3.2 Cấp độ độc bronzing, hàm lượng Fets trong lá và năng suất lúa tại 20 điểm đất phèn trồng lúa vụ Hè

Thu năm 2018 STT Điểm nghiên cứu Cấp bronzing

(cấp) Fets trong lá (ppm)

Năng suất (tấn/ha)

Kết quả cho thấy, độ ngộ độc sắt thông qua triệu chứng bronzing trên lá lúa ở 20 điểm nghiên cứu dao động từ cấp độ 1 đến cấp độ 5, trong đó: cấp độ 1 là 5/20 điểm, cấp độ 3 là 11/20 điểm và cấp độ 5 là 4/20 điểm Hàm lượng Fets trong lá tại 20 điểm theo dõi dao động từ 116 mg/kg đến 561 mg/kg và năng suất cuối vụ dao động từ 5,2 tấn/ha đến 6,8 tấn/ha

3.1.2.2 Quan hệ giữa hàm lượng Fe ts trong lá và năng suất lúa vụ Hè Thu năm 2018

Kết quả phân tích tương quan tuyến tính ở Hình 3.2 cho thấy quan hệ giữa năng suất lúa và hàm lượng

Fets trong lá tuân thủ khá chặt chẽ theo quy luật hàm bậc 2 parabol (r=0,63, p<0,01) Phần lớn các điểm có năng

suất lúa cao nằm trong vùng Fe trong lá từ 200 mg/kg đến 350 mg/kg Năng suất có xu hướng giảm khi Fe đạt trên 350 mg/kg và giảm mạnh khi Fe trong lá trên 450 mg/kg

H nh 3.2 Tương quan giữa hàm lượng Fets trong lá với năng suất lúa vụ Hè Thu 2018

3.2 Ảnh hưởng của nồng độ sắt đến khả năng hút dinh dưỡng và sinh trưởng của 2 giống lúa IR 50404

và OM 5451 phổ biến tại Đồng bằng sông Cửu Long

3.2.1 Ảnh hưởng của nồng độ Fe2+ trong dung dịch đến sự tích lũy Fets trong thân lá lúa

Kết quả phân tích hàm lượng Fe tổng số (Fets) trong thân lá ở giai đoạn 40 ngày sau gieo trình bày trong Bảng 3.3 sau:

ảng 3.3 Ảnh hưởng của các nồng độ sắt trong dung dịch đến sự tích lũy Fets trong thân lá trên 02 giống lúa

IR50404 và OM 5451 Nghiệm thức

Ghi chú: Trong cùng một cột, các giá trị theo sau bởi các ký tự giống nhau khác biệt không có ý nghĩa thống kê

ở mức 5% bằng trắc nghiệm phân hạng Duncan

y = -2.10 -5 x 2 + 0,0091x + 5,0553

r = 0,63**

5,00 5,50 6,00 6,50 7,00

Kết quả cho thấy có một sự khác biệt khá rõ nét về hàm lượng sắt tích lũy trong thân lá lúa giữa các nghiệm thức thí nghiệm cũng như giữa 2 giống lúa thí nghiệm Tăng nồng độ Fe trong dung dịch đã làm tăng mạnh sự tích lũy Fets trong thân lá lúa ở cả 2 giống thí nghiệm Giống OM 5451 có hàm lượng Fets dao động trong khoảng 88 – 1.855 mg/kg là khoảng tích lũy thường thấy đối với lúa trong môi trường có độc sắt [44], [68] thấp hơn nhiều so với hàm lượng Fets trong giống IR 50404 với khoảng dao động 496 – 7.714 mg/kg Nếu chấp nhận ngưỡng 300 - 500 ppm Fets trong thân lá là ngưỡng gây độc đối với lúa [68] thì giống OM 5451 bị ngộ độc ngay từ nồng độ Fe 50 ppm trong dung dịch và giống IR 50404 mới chỉ có hàm lượng Fe tiềm năng gây độc ở nồng độ Fe trên 50 ppm trong dung dịch

3.2.2 Ảnh hưởng của các nồng độ Fe2+ đến sự tích lũy dinh dưỡng trong thân lá

Kết quả tính toán lượng dinh dưỡng tích lũy trong thân lá trình bày trong Bảng 3.4 cho thấy việc gia tăng nồng độ Fe2+ trong dung dịch đã gây ảnh hưởng mạnh đến khả năng hút dinh dưỡng của cây lúa Tăng nồng độ

Fe2+ trong dung dịch làm giảm khả năng hút dinh dưỡng của cây lúa

Lượng P cây hút (mg/chậu 9 cây)

Lượng K cây hút (mg/chậu 9 cây)

Lượng Ca cây hút (mg/chậu 9 cây)

Lượng Zn cây hút (mg/chậu 9 cây)

Ghi chú: Trong cùng một cột, các giá trị theo sau bởi các ký tự giống nhau khác biệt không có ý nghĩa thống kê

ở mức 5% bằng trắc nghiệm phân hạng Duncan