Đánh giá độ phì nhiêu đất canh tác lúa trong và ngoài đê bao ngăn lũ ở nhóm đất có vấn đề của tỉnh An Giang

Bài viết Đánh giá độ phì nhiêu đất canh tác lúa trong và ngoài đê bao ngăn lũ ở nhóm đất có vấn đề của tỉnh An Giang được thực hiện nhằm mục tiêu đánh giá tính chất vật lý, hóa học đất trong và ngoài đê bao ngăn lũ ở nhóm đất phèn ở Tri Tôn và đất phù sa cổ ở Tịnh Biên. Số lượng mẫu đất được thu ngẫu nhiên trên mỗi nhóm đất là 32 mẫu. Để hiểu rõ hơn, mời bạn tham khảo ngay bài viết.

Tạp chí Khoa học Trường Đại học Cần Thơ Tập 57, Số Chuyên đề Môi trường Biến đổi khí hậu (2021)(1): 51-66 DOI:10.22144/ctu.jsi.2021.029 ĐÁNH GIÁ ĐỘ PHÌ NHIÊU ĐẤT CANH TÁC LÚA TRONG VÀ NGOÀI ĐÊ BAO NGĂN LŨ Ở NHÓM ĐẤT CÓ VẤN ĐỀ CỦA TỈNH AN GIANG Trần Bá Linh1*, Trần Sỹ Nam2, Huỳnh Công Khánh2, Lâm Văn Hậu3 Mitsunori Tarao4 Khoa Nông nghiệp, Trường Đại học Cần Thơ Khoa Môi trường Tài nguyên thiên nhiên, Trường Đại học Cần Thơ Sở Khoa học Công nghệ tỉnh An Giang Tokyo University of Agriculture and Technology * Người chịu trách nhiệm viết: Trần Bá Linh (email: tblinh@ctu.edu.vn) Thông tin chung: ABSTRACT Ngày nhận bài: 12/04/2021 Ngày nhận sửa: 04/10/2021 Ngày duyệt đăng: 15/11/2021 The study was carried out with the aim of assessing the physical and chemical properties of soil inside and outside the dike system control flood in the acid sulphate soil at Tri Ton and degraded soil at Tinh Bien The number of samples randomly collected per soil group was 32 samples, including: 16 samples inside the dike (3-crop rice area) and 16 samples outside the dike (2crop rice) The results showed that cultivation three rice crops per year inside the dike caused the soil pH lower than the soil pH outside the dike; the EC of the soil inside the dike is higher than the EC of the soil outside the dike The organic matter content of topsoil horizon (Ap) in the inside the dike (3 rice crops/year) is higher than that in outside the dike (2 rice crops/year) As a result, cation exchange capacity (CEC), the total nitrogen of the soil inside the dike is higher than that in the outside the dike, especially in the surface layer (Ap) Meanwhile, total phosphorus and total potassium content did not show a statistically significant difference between inside and outside the dike in both study sites The soil compaction of Bg horizon was higher than that in inside the dike compared to outside the dike in both Tri Ton and Tinh Bien study sites, expressed by low soil porosity and soil permeability, high bulk density and soil penetration resistance Title: Assessing fertility of problem soils inside and outside the full dike system used for rice cultivation in An Giang province Từ khóa: Đất phèn, đất phù sa cổ, đê bao, hóa học đất, vật lý đất Keywords: Acid sulfate soil, degraded soil, dike, soil chemistry, soil physics TÓM TẮT Đề tài nghiên cứu thực nhằm mục tiêu đánh giá tính chất vật lý, hóa học đất ngồi đê bao ngăn lũ nhóm đất phèn Tri Tôn đất phù sa cổ Tịnh Biên Số lượng mẫu đất thu ngẫu nhiên nhóm đất 32 mẫu gồm: 16 mẫu đê (vùng lúa vụ) 16 mẫu đê (lúa vụ) Kết nghiên cứu cho thấy việc canh tác lúa vụ đê bao làm pH đất đê thấp so với pH đất đê; EC đất đê cao so với EC đất đê Hàm lượng chất hữu tầng mặt đê (3 vụ lúa) cao so với đất đê (2 vụ lúa) Từ dẫn đến khả trao đổi cation (CEC), đạm tổng số đất đê cao so với đất đê, đặc biệt tầng đất mặt Ap Trong đó, hàm lượng lân tổng số kali tổng số khác biệt khơng có ý nghĩa thống kê hai điểm nghiên cứu Độ nén dẽ tầng đất Bg cao đất đê so với đất đê hai điểm nghiên cứu Tri Tôn Tịnh Biên thể qua độ xốp hệ số thấm thấp, dung trọng độ chặt đất cao 51 Tạp chí Khoa học Trường Đại học Cần Thơ Tập 57, Số Chuyên đề Môi trường Biến đổi khí hậu (2021)(1): 51-66 phân bón hóa học nhiễm độc loại nông dược GIỚI THIỆU An Giang tỉnh đầu nguồn Đồng sông Cửu Long, năm chịu tác động lũ lớn Mặc dù mùa lũ xem lợi cho sản xuất nông nghiệp, việc hình thành đê bao phát triển nhiều nơi vùng ngập lũ tỉnh An Giang Hệ thống đê bao xây dựng với mục tiêu kiểm soát lũ nhằm hạn chế thiệt hại người của, ổn định sống gia tăng sản xuất (Nguyễn Xuân Thịnh ctv., 2016) Tuy nhiên, lợi ích đê bao, cơng trình ngăn cản lượng phù sa tích lũy đồng ruộng lượng nước trao đổi đồng ruộng mơi trường bên ngồi (Dương Quỳnh Thanh ctv., 2017; Phạm Lê Mỹ Duyên & Văn Phạm Đăng Trí, 2015) Thực tế, tăng vụ liên tục việc đê bao khống chế lũ khiến đất đai bị suy thối, sâu bệnh ln có mơi trường tồn phát triển Vì thế, để trì suất trồng, người dân phải gia tăng khối lượng phân bón hóa học thuốc trừ sâu, nguyên nhân gây ô nhiễm nguồn nước mặt kênh nội đồng (Le et al., 2006) Trước đây, có nghiên cứu đánh giá động thái dinh dưỡng-độ phì đất ảnh hưởng việc kiểm soát lũ lên sức sản xuất đất vùng đê bao khép kín Nguyễn Hữu Chiếm Huỳnh Công Khánh (2016), Nguyễn Hữu Chiếm ctv (2017); đánh giá chất lượng đất phù sa đê bao Chợ Mới Phú Tân tỉnh An Giang Dương Hồng Gấm (2015) Hầu hết nghiên cứu cho sản xuất lúa nhiều vụ năm giảm độ phì nhiêu đất, tăng lượng phân bón cho lúa suất khơng tăng, suy giảm chất hữu cơ, đất bị nén dẽ dẫn đến trồng khó hấp thu chất dinh dưỡng Ngoài ra, việc bao đê canh tác lúa vụ làm giảm lượng phù sa bồi đắp cho đồng ruộng hàng năm làm thay đổi điều kiện tự nhiên đặc tính lý – hóa học mơi trường đất Đồng thời, sản xuất lúa vụ đê bao bộc lộ số mặt hạn chế, tiêu cực môi trường, nguồn nước tù đọng nhiễm phú dưỡng hóa từ Đất phèn có tên theo phân loại FAO Thionic Gleysols, tên gọi dùng để nhóm đất mà tiến trình hình thành sản sinh lượng sulphuric acid ảnh hưởng lâu dài đến đặc tính chủ yếu đất (Mohr et al., 1972) Đất phèn đất chứa nhiều gốc sunphat (SO42-) có pH thấp Đất phèn An Giang phân bố nhiều vùng tiếp giáp với tỉnh Kiên Giang, thuộc địa phận huyện Tri Tôn Nhóm đất phù sa cổ tên theo phân loại FAO Plinthosols Đất phù sa cổ nghèo dinh dưỡng độ thoát thủy, tơi xốp Đất phù sa cổ chủ yếu phân bố huyện Tri Tôn Tịnh Biên Chúng hình thành nên dãy đồng quanh núi khu vực quanh núi Dài, núi Cấm, cánh đồng ven kênh Vĩnh Tế giáp biên giới Campuchia (Bộ môn Khoa học đất, 2015) Hiện tại, nghiên cứu đánh giá cách đầy đủ đặc tính lý, hóa học mơi trường đất canh tác lúa đê bao vùng đất phèn đất phù sa cổ chưa có Đây nhóm đất có vấn đề gây nhiều trở ngại cho sản xuất nơng nghiệp so với nhóm đất khác Do đó, đề tài thực nhằm đánh giá độ phì nhiêu đất canh tác lúa hệ thống đê bao ngăn lũ đất phèn đất phù sa cổ hướng đến sản xuất nông nghiệp bền vững tương lai PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Địa điểm nghiên cứu Nghiên cứu thực khu vực đại diện cho nhóm đất phèn nhóm đất phù sa cổ sau: (1) ruộng canh tác lúa đê bao xã Lương An Trà, huyện Tri Tôn, (2) ruộng canh tác lúa đê bao xã An Nông, huyện Tịnh Biên Khu vực đê bao vùng sản xuất lúa vụ lúa/năm khu vực đê bao vùng sản xuất vụ lúa/năm (Hình 1) 52 Tạp chí Khoa học Trường Đại học Cần Thơ Tập 57, Số Chuyên đề Môi trường Biến đổi khí hậu (2021)(1): 51-66 Hình Bản đồ vị trí nghiên cứu Tri Tơn Tịnh Biên phịng thí nghiệm khoa Nơng nghiệp - Trường Đại học Cần Thơ Mẫu đất nguyên thủy lấy ống ring hình trụ tích 98,125 cm3 Mẫu đất xáo trộn lấy khoan máng ngắn nhiều điểm ngẫu nhiên sau trộn lại lấy khoảng kg/mẫu Mẫu sau thu cho vào túi polyethylene, ghi ký hiệu mẫu, địa điểm Toàn mẫu đất sau thu mang phịng thí nghiệm Bộ mơn Khoa học đất - Khoa Nông nghiệp tiến hành phơi khô với nhiệt độ phịng Mẫu đất sau phơi khơ loại bỏ sỏi đá xác bả thực vật, vỏ ốc…, sau tiến hành nghiền mịn qua rây để tiến hành phân tích 2.3 Phương pháp phân tích mẫu 2.2 Phương pháp nghiên cứu Dựa đồ đất Bộ môn Khoa học đất, Trường Đại học Cần Thơ (2015) tiến hành khoan khảo sát phẫu diện thực tế theo hướng dẫn FAO/UNESCO để xác định phân loại nhóm đất nghiên cứu Nhóm đất nghiên cứu Tri Tôn xác định Thionic Gleysols (đất phèn) nhóm đất nghiên cứu Tịnh Biên Haplic Plinthosols (đất phù sa cổ) Mẫu đất thu sau nước lũ rút (cuối vụ Thu Đông 2019 – Bảng 2) thu ngẫu nhiên nhóm đất 32 mẫu gồm: 16 mẫu đê (vùng lúa vụ) 16 mẫu đê (lúa vụ) Mỗi ruộng đất thu tầng (tầng Ap: 0-15 cm tầng Bg: 15-30 cm) Mẫu đất lấy theo phương pháp mô tả Sổ tay phân tích đất - nước phân bón trồng Viện Thổ nhưỡng nơng hóa (1998) theo phương pháp chuẩn áp dụng Các thơng số phân tích đất gồm: Thành phần giới, dung trọng, tỉ trọng, độ xốp, hệ số thấm bão hòa, độ chặt đất, pH, EC, CEC, chất hữu cơ, đạm tổng số, lân tổng số, kali tổng số Phương pháp phân tích đất trình bày Bảng 53 Tạp chí Khoa học Trường Đại học Cần Thơ Tập 57, Số Chuyên đề Môi trường Biến đổi khí hậu (2021)(1): 51-66 Bảng Các thơng số phương pháp phân tích đất Phương pháp phân tích Phương pháp ống hút Robinson Xác định ring với thể tích 98,125 cm3 Phương pháp Pycnometer Độ xốp = (1- (Dung trọng/tỷ trọng))x100 Đo phương pháp cột áp cố định tính phương trình Kostiakov VL Ks = A t H Hệ số thấm bão hịa m/s Trong đó: Ks: Hệ số thấm bão hòa đất (m s-1), V: Thể tích nước thấm qua đất khoảng thời gian t (m3), t: Thời gian (s), L: Chiều sâu mẫu đất (m) H: Số gia thủy lực (m), A: Tiết diện mẫu đất (m2) Sử dụng máy đo độ chặt điện tử trực tiếp đồng (Eijkekamp Agrisearch Equipment, Giesbeek, The Độ chặt đất MPa Netherlands) Hà Lan, tiến hành đo độ sâu từ đến 30 cm; sau tính độ chặt trung bình cho độ sâu 0-15 cm 15-30 cm Trích nước cất, tỉ lệ 1:5 (đất/nước), sử dụng máy đo pH Thermo Orion model 105 Trích nước cất, tỉ lệ 1:5 (đất/nước), sử dụng máy đo EC EC mS/cm Pioneer 30 Hàm lượng hữu % Phương pháp Walkley Black 10 Tổng đạm đất %N Chưng cất Kjeldahl Vơ hóa H2SO4đđ–HClO4, màu 11 Tổng lân đất %P2O5 phosphomolybdate với chất khử acid ascorbic, so màu bước sóng 880 nm Xác định K máy quang phổ hấp thu nguyên tử quang kế 12 Kali tổng số %K2O lửa 13 CEC cmol/kg; Trích BaCl2 0,1M, chuẩn độ với EDTA 0,01M 2.4 Phương pháp xử lý số liệu Xuân: Xuống giống khoảng tháng 12, thu hoạch vào khoảng tháng 03; (2) Vụ Hè Thu: Các số liệu tính tốn xử lý phần Xuống giống vào khoảng tháng 04, thu hoạch mềm Microsoft Excel 2016, vẽ đồ thị phần vào khoảng cuối tháng 07; (3) Vụ Thu Đông: Xuống mềm SigmaPlot 14.0 Thực phân tích thống kê giống vào khoảng tháng 08, thu hoạch vào kiểm định Independent Samples T-Test mức ý nghĩa khoảng tháng 11 Tương tự, khu vực canh tác 5% để so sánh thông số tính chất lý hóa học lúa vụ có cấu vụ Đơng Xn vụ Hè Thu đất đê bao, tầng Ap tầng với lịch xuống giống trình bày Bảng Bg hệ thống canh tác phần mềm Tuy nhiên, khu vực không canh tác vụ lúa Thu thống kê IBM SPSS 20.0 Đông (vụ 3) tháng này, nước lũ tràn KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN làm đồng ruộng ngập sâu nên canh tác lúa 3.1 Lịch thời vụ canh tác lúa vùng nghiên cứu Cơ cấu mùa vụ khu vực nghiên cứu (Bảng 2) tính theo dương lịch gồm: (1) Vụ Đơng Bảng Lịch thời vụ vùng nghiên cứu Tri Tôn Tịnh Biên TT Thông số phân tích Thành phần giới đất Dung trọng Tỉ trọng Độ xốp Tháng (Dương lịch) Đông - Xuân Hè - Thu Thu - Đông Đơn vị % g/cm3 g/cm3 % 12 54 10 11 Tạp chí Khoa học Trường Đại học Cần Thơ Tập 57, Số Chuyên đề Môi trường Biến đổi khí hậu (2021)(1): 51-66 Tri Tôn phân loại đất sét Tỷ lệ sét đê có xu hướng cao ngồi đê, % thịt % cát ngồi đê lại có xu hướng cao đê khác biệt khơng có ý nghĩa thống kê Kết phù hợp với nghiên cứu Phạm Ngọc Xuân (2004) cho thành phần giới đất khu đê bao khép kín có tỷ lệ sét cao phần trăm thịt thấp so với khu đê bao, phù sa có hàm lượng thịt cao khơng bồi đắp khu vực bao đê 3.2 Tính chất vật lý đất đê bao 3.2.1 Thành phần giới đất Kết phân tích thành phần giới tầng mặt 015 cm đất trình bày Hình cho thấy đất ngồi đê Tri Tơn có tỷ lệ cát 2,28%, thịt 38,29% sét 59,44%; đất đê có tỷ lệ cát 3,48%, thịt 39,8% sét 56,73% Theo tam giác sa cấu đất USDA (1975), đất đê Hình Thành phần giới đất ngồi đê điểm nghiên cứu Tri Tơn Hình Thành phần giới đất đê điểm nghiên cứu Tịnh Biên Kết nghiên cứu cho thấy (Hình 3) đất phù sa cổ Tịnh Biên đê có tỷ lệ cát 11,01%, thịt 47,45% % sét 41,51% Theo tam giác sa cấu đất USDA (1975), đất đê phân loại đất sét pha thịt Đất đê có % cát 12,66%, % thịt 48,99% % sét 38,35% phân loại đất thịt trung bình pha sét (USDA, 1984) Kết nghiên cứu cho thấy tương tự Tri Tôn, % sét đê Tịnh Biên cao đê, % cát % thịt đê lại cao đê Ở vùng ngồi đê, thành phần đất thịt có xu hướng cao vùng đê, điều lý giải trầm tích chứa nhiều cấp hạt thịt đê cao đê 3.2.2 Dung trọng đất Kết phân tích dung trọng đất trình bày Hình cho thấy giá trị dung trọng đất Tri Tôn tầng 0-15 cm (Ap) đê 0,91 g/cm3 0,99 g/cm3; dung trọng đất tầng 15-30 cm (Bg) đê 1,34 g/cm3 1,17 g/cm3 Cả tầng có khác biệt có ý nghĩa thống kê (p0,05); tầng Bg đê 1,37 g/cm3 1,25 g/cm3, khác biệt có ý nghĩa thống kê, giá trị dung trọng tầng Bg cao tầng Ap rõ rệt (0,31 g/cm3) Theo Cass (1999), đất tầng Ap Tri Tôn Tịnh Biên đất khơng bị nén dẽ, thích hợp cho trồng phát triển; tầng Bg Tri Tôn Tịnh Biên đất bị nén dẽ gây khó khăn cho phát triển rễ trồng ảnh hưởng đến việc hấp thu chất dinh dưỡng Giá trị dung trọng tầng Bg đê cao ngồi đê giải thích canh tác vụ nên máy móc làm đất thu hoạch di chuyển mặt ruộng nhiều nên làm cho đất đê vùng vụ bị nén dẽ nhiều vùng vụ Theo Nguyễn Thế Đặng Nguyễn Thế Hùng (1999), dung trọng đất >1,2 g/cm3 việc canh tác gặp khó khăn, suất trồng bị ảnh hưởng đất bị nén dẽ, làm ngăn cản phát triển rễ Đất có dung trọng thích hợp cho 1,0 - 1,1 g/cm3, nên dung trọng đất đê tầng Ap thích hợp cho lúa phát triển Kết nghiên cứu cho thấy giá trị tỷ trọng tầng Ap tầng Bg đê đê hai điểm nghiên cứu Tri Tôn Tịnh Biên khác biệt khơng có ý nghĩa thống kê (p>0,05) Giá trị tỷ trọng trung bình ngồi đê Tri Tôn tầng Ap 2,39 g/cm3, tầng Bg 2,52 g/cm3 giá trị tỷ trọng trung bình Tịnh Biên tầng Ap 2,42 g/cm3 2,47 g/cm3 Tỷ trọng tầng Bg lớn tầng Ap (Hình 5) Theo thang đánh giá tỷ trọng Karchinski (1965) trích dẫn Trần Thành Lập (1999), tầng đất Bg Tri Tôn > 2,5 g/cm3 có lượng mùn trung bình; tầng cịn lại có trung bình tỷ trọng < 2,5 g/cm3 nên đất tầng đất có lượng mùn cao Đất có nhiều chất hữu mùn tỷ trọng nhỏ Ngoài hàm lượng chất hữu cơ, tỷ trọng đất chủ yếu phụ thuộc vào thành phần khoáng vật thành phần hóa học đất Các loại đất Việt Nam có tỷ trọng tầng đất mặt dao động từ 2,49 – 2,83 g/cm3 (Viện Thổ nhưỡng Nơng hóa, 2009) 56 Tạp chí Khoa học Trường Đại học Cần Thơ Tập 57, Số Chuyên đề Môi trường Biến đổi khí hậu (2021)(1): 51-66 Ngoài đê Trong đê 3,0 ns ns ns ns Tỷ trọng (g/cm 3) 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 Ap Tri Tôn Bg Tri Tơn Ap Tịnh Biên Bg Tịnh Biên Hình Tỷ trọng đất đê bao Tri Tơn Tịnh Biên Ghi chú: “*” khác biệt có ý nghĩa thống kê mức 5%, “ns” khác biệt ý nghĩa thống kê 58,8%, khác biệt khơng có ý nghĩa thống kê (p>0,05); tầng Bg có độ xốp trung bình ngồi đê 44,7% 49,2% khác biệt có ý nghĩa thống kê mức 5% Theo đánh giá độ xốp Cass (1999), tầng Ap đất có độ xốp cao; tầng Bg có độ xốp thấp, có nguy bị nén dẽ mạnh, đất thơng thống giới hạn phát triển rễ, đặc biệt ảnh hưởng đến việc hấp thu chất dinh dưỡng (Lipiec & Stepniewski, 1995) 3.2.4 Độ xốp đất Kết thống kê (Hình 6) cho thấy điểm nghiên cứu Tri Tơn có độ xốp đất tầng Ap ngồi đê có khác biệt thống kê; tầng Bg ngồi đê có khác biệt thống kê (p0,05) So với thang đánh giá (O’Neal, 1949) hệ số thấm bão hịa tầng Ap ngồi đê Tịnh Biên mức nhanh Trong đó, tầng Bg ngồi đê 0,18 10-6 m/s 0,56 10-6 m/s có khác biệt thống kê (p