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

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM TRƢƠNG MINH NGỌC ẢNH HƢỞNG 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 – TRƢỜNG HỢP NGHIÊN CỨU TẠI ĐỒNG THÁP MƢỜI Chuyên ngành: Khoa học đất Mã số: 9620103 TĨM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ NƠNG NGHIỆP Thành phố Hồ Chí Minh – Năm 2021 Cơng trình hồn thành tại: VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM Người hướng dẫn khoa học: TS Võ Đình Quang TS Nguyễn Quang Chơn Phản biện 1: PGS TS Trình Công Tư Phản biện 2: PGS TS Đinh Đại Gái Phản biện 3: PGS TS Mai Thành Phụng Luận án bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án cấp Viện họp Viện Khoa học Kỹ thuật Nông nghiệp Miền nam ngày 19 tháng 10 năm 2021 Có thể tìm hiểu luận án tại: Thưviện Quốc gia Thưviện Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam Thưviện Viện Khoa học Kỹ thuật Nông nghiệp Miền Nam MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài nghiên cứu Đồng sơng Cửu Long (ĐBSCL) có diện tích 1,6 triệu đất phèn giữ vị trí quan trọng ngành trồng lúa Q trình khử ngập nước đất phèn làm tăng pH đến mức trung tính giúp làm giảm nguy độc nhôm lúa lại gây nên nguy ngộ độc Fe2+ [131], [133] Ngộ độc sắt gây thiệt hại suất lúa từ 13 - 30% nhiều trường hợp suất lúa giảm 100% tùy vào nồng độ Fe2+ dung dịch đất [38], [44], [146] Trong vấn đề ngộ độc sắt đất phèn cho phổ biến tập trung nghiên cứu nhiều nước giới Việt Nam có nghiên cứu liên quan đến chất vấn đề ngộ độc sắt Do vậy, nghiên cứu để hiểu rõ ngộ độc sắt lúa trồng đất phèn vùng ĐBSCL tìm hiểu biện pháp khắc phục thiệt hại ngộ độc sắt gây nhằm ổn định tăng suất lúa cần thiết Mục tiêu nghiên cứu - Mục tiêu chung: Đánh giá thực trạng ngộ độc sắt lúa; động thái chất trình khử sắt đề xuất số giải pháp làm giảm thiệt hại ngộ độc sắt gây lúa vùng ĐBSCL - Mục tiêu cụ thể: (i) Đánh giá trạng ngộ độc sắt tác động ngộ độc sắt suất lúa đất phèn vùng ĐBSCL; (ii) So sánh khả chịu độc sắt hai giống lúa trồng phổ biến ĐBSCL; (iii) Đánh giá động thái q trình khử sắt, từ xác định thời điểm mức độ ngộ độc Fe2+ cao đất phèn ngập nước; (iv) Thiết lập phương trình chẩn đốn nồng độ Fe2+ số thời điểm ngập nước; (v) Đề xuất số biện pháp nhằm giảm tác hại tượng ngộ độc sắt lúa Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: (i) Cây lúa: Nghiên cứu giống lúa chịu phèn phổ biến ĐBSCL (IR 50404 OM 5451); (ii) Đất: Nghiên cứu 20 mẫu đất phèn trồng lúa tỉnh Long An Tiền Giang - Phạm vi nghiên cứu: (i) Đề tài nghiên cứu đất phèn trồng lúa tỉnh Long An Tiền Giang; (ii) Đề tài tập trung nghiên cứu độc sắt độc tố gây ảnh hưởng lúa đất phèn Ý nghĩa khoa học thực tiễn - Ý nghĩa khoa học: (i) Đề tài thiết lập mối quan hệ nồng độ Fe tích lũy – mức độ bronzing – suất lúa (ii) Xác định mối tương quan hàm lượng Fe tích lũy suất (iii) Xác định ngưỡng Fe2+ dung dịch gây ảnh hưởng mạnh đến khả hút dinh dưỡng sinh trưởng giống lúa IR 50404 OM 5451 (iv) Đã làm sáng tỏ thành phần sắt đất tham gia vào trình khử Fe2+ phèn ngập nước, oxyhydroxides sắt dạng vơ định hình sắt cấu trúc tinh thể (Feo) tham gia vào trình khử sắt từ giai đoạn sau ngày ngập nước; oxyhydroxides sắt tinh thể (Fett) bắt đầu có ý nghĩa từ thời điểm 42 ngày ngập nước; pH yếu tố tác động lên trình khử sắt từ ngày thứ cuối kỳ ngập nước, hữu đóng góp có ý nghĩa q trình khử sắt chủ yếu giai đoạn ngày đầu ngập nước (v) Đã chứng minh vai trò nguyên tố dinh dưỡng P Zn việc nâng cao khả oxy hoá vùng rễ, giúp giảm ngộ độc sắt lúa - Ý nghĩa thực tiễn: (i) Xác định giống lúa IR 50404 có khả chịu ngộ độc sắt cao giống lúa OM 5451 làm sở cho việc khuyến cáo sử dụng giống IR 50404 cho vùng đất phèn có nguy ngộ độc sắt cao (ii) Xây dựng phương trình chẩn đốn nồng độ Fe2+ số thời điểm ngập nước thông qua tính chất đất ban đầu (iii) Đề xuất ứng dụng P Zn biện pháp giảm thiệt hại ngộ độc sắt gây cải thiện suất lúa vụ Hè Thu (iv) Đề xuất thay điều chỉnh nước ruộng lúa biện pháp kỹ thuật bổ sung giúp hạn chế ngộ độc sắt lúa trồng đất phèn vụ Hè Thu Đóng góp luận án - Luận án chứng minh thành phần sắt đất số tính chất đất tham gia vào động thái khử sắt đất phèn trồng lúa vùng ĐBSCL ngập nước Trong đó, chứng minh dạng oxyhydroxide sắt vơ định hình tinh thể yếu (Feo) đóng vai trị q trình khử Fe2+; dạng oxyhydroxide sắt có cấu trúc tinh (Fett) thể đóng vai trị thứ yếu q trình khử Fe2+; pH yếu tố quan trọng tác động lên trình khử sắt từ ngày thứ cuối kỳ ngập nước hữu đóng góp có ý nghĩa q trình khử sắt chủ yếu giai đoạn ngày đầu ngập nước - Luận án chứng minh vai trò P Zn việc tăng khả oxy hoá vùng rễ lúa góp phần hạn chế ngộ độc sắt lúa trồng đất phèn vùng ĐBSCL Bố cục luận án Luận án trình bày khổ giấy A4 gồm 172 trang nội dung luận án có 106 trang chia làm phần: (i) mở đầu từ trang số đến trang 5; (ii) phần tổng quan tài liệu từ trang đến trang 30; (iii) phần nội dung phương pháp nghiên cứu từ trang 33 đến trang 47; (iv) phần kết thảo luận từ trang 48 đến 101; (v) phần kết luận đề nghị từ trang 104 đến 106 Từ trang 107 đến trang 172 trình bày danh mục cơng trình cơng bố liên quan đến luận án, tài liệu tham khảo, phụ lục luận án Nội dung luận án trình bày với 34 bảng số liệu 16 hình ảnh với 176 tài liệu tham khảo ngồi nước trích dẫn Phụ lục gồm mẫu phiếu điều tra, bảng số liệu thô số hình ảnh minh hoạ trình thực luận án CHƢƠNG TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Vị trí địa lý sản xuất lúa gạo vùng Đồng sông Cửu Long Đồng sông Cửu Long (ĐBSCL) nằm hạ nguồn sông Mekong châu thổ lớn với địa hình phẳng, thuận lợi cho canh tác nông nghiệp[14] Đồng sông Cửu Long xem vùng sản xuất lúa lớn nước với sản lượng lúa gạo ĐBSCL chiếm 50% sản lượng nước chiếm 90% sản lượng gạo xuất khẩu, đóng góp vào kim ngạch xuất Việt Nam tỷ USD/năm [25] Kết điều tra Trần Xuân Định ctv (2015) [6] cho thấy giống IR 50404 OM 5451 có diện tích gieo sạ lớn vùng ĐBSCL theo thứ tự 1,33 0,63 triệu 1.2 Đặc điểm phát sinh học lý hóa đất phèn Đất phèn (acid sulphate soil) nhóm đất có chứa vật liệu sinh phèn mà kết tiến trình sinh hóa xảy acid sulfuric tạo thành có ảnh hưởng lâu dài đến đặc tính chủ yếu đất, đất thường có màu đen nâu tầng mặt, bị gley hóa tầng C có mùi đặc trưng lưu huỳnh H2S Tầng chứa vật liệu sinh phèn tầng sét hữu ngập nước, thường trạng thái yếm khí có SO3 1,7% (tương đương 0,75%S) trước oxy hoá cho pH ≤ 3,5 [74] Đất phèn Đồng sông Cửu Long phân bố chủ yếu vùng sinh thái: Đồng Tháp Mười, Tứ giác Long Xuyên, Bán đảo Cà Mau Tây sông Hậu [4], [27] Theo Võ Thị Gương ctv (2016) [8], đất phèn ĐBSCL xác định hai loại tầng chẩn đốn tầng phèn tầng sinh phèn, đất có tầng sinh phèn gọi đất phèn tiềm tàng, đất có tầng phèn tầng sinh phèn gọi đất phèn hoạt động Đất phèn ĐBSCL có chứa độc Fe2+ Al3+, độc lưu huỳnh, độc acid hữu tình trạng dinh dưỡng thấp Sắt đất trình khử sắt đất ngập nƣớc 1.3 Sắt đất phân làm hai nhóm: Nhóm thứ dạng sắt liên kết chặt lưới silicate [167] Nhóm thứ hai bao gồm dạng oxide sắt bên lưới silicate hay gọi oxide sắt tự (free iron oxides) [152] Xét cấu trúc tinh thể, nhóm oxide sắt tự (free iron oxides) chia làm dạng gồm: - Các oxide sắt có cấu trúc tinh thể hoàn chỉnh [127] - Các oxide sắt khơng có cấu trúc tinh thể (noncrytalline) oxide sắt có cấu trúc tinh thể yếu (poorly crystaline) [49], [57] Trong điều kiện ngập nước vi sinh vật kỵ khí sử dụng chất oxy hóa có Fe3+ để tạo phản ứng khử mà sản phẩm Fe2+ hình thành 1.4 Ngộ độc sắt số giải pháp giảm ngộ độc sắt với lúa Triệu chứng điển hình ngộ độc sắt tượng có màu vàng đồng (bronzing), bắt đầu đốm nhỏ màu nâu xuất non chóp [106], [114] Ngộ độc sắt xảy thời kỳ sinh trưởng lúa, nhiên giai đoạn lúa đẻ nhánh dễ mẫn cảm Nghiên cứu Nugraha ctv (2016) [115], Tanaka ctv (1966) [159] cho rằng, lúa bị ngộ độc sắt nồng độ Fe2+ dung dịch nuôi cấy từ 10 mg/L đến 500 mg/L Ngộ độc sắt xảy lúa tích tụ hàm lượng sắt 300 ppm [118], [160], [171] Nghiên cứu Trần Thị Tường Linh (2014) [21], Nguyễn Đức Thuận (2002) [30], Audebert Sahrawat (2000) [37] cho thấy cho thấy P có vai trị quan trọng việc giảm tình trạng ngộ độc sắt làm tăng suất lúa Bón K giúp giảm tình trạng ngộ độc sắt lúa, giúp tăng khả chống chịu lúa, giúp sinh trưởng tốt tăng suất lúa [95], [105], [106], [147], [148], [170] Nghiên cứu Nguyễn Thị Kiều (2017) [18], Bùi Thị Trúc Linh ctv (2015) [20], Farhana ctv (2017) [75], Rosilawati ctv (2014) [143] cho thấy bón vơi làm tăng pH đất, giảm độc chất Al3+; Fe2+ giúp cải tạo sinh trưởng suất lúa đất phèn Nghiên cứu Becker Asch (2005) [44] Dobermann Fairhurst (2000) [68] chứng minh rằng, lúa ngộ độc sắt liên quan đến tượng thiếu kẽm đất ngập nước Nghiên cứu Mai Thành Phụng (1993) [28] cho thấy giống lúa IR 50404 có khả kháng phèn cao khuyến cáo sử dụng cho vùng phèn nặng Nghiên cứu Nguyễn Thành Hối Nguyễn Bảo Vệ (2010) [13], Nguyễn Quốc Khương ctv (2012) [16], Phạm Phước Nhẫn ctv (2013) [23] cho thấy, áp dụng biện pháp ngập khô xen kẽ canh tác lúa làm gia giảm độc chất đất lúa ngập nước, tăng suất lúa CHƢƠNG 2.1 NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Nội dung nghiên cứu Để đạt mục tiêu đề ra, nghiên cứu bao gồm nội dung sau: - Nội dung 1: Điều tra, đánh giá thực trạng ngộ độc sắt lúa vụ Hè Thu đất phèn ĐBSCL - Nội dung 2: Ảnh hưởng nồng độ sắt đến khả hút dinh dưỡng sinh trưởng hai giống lúa IR 50404 OM 5451 phổ biến ĐBSCL - Nội dung 3: Động thái Fe2+ đất phèn ĐBSCL ngập nước mối quan hệ với tính chất đất - Nội dung 4: Đánh giá ảnh hưởng yếu tố dinh dưỡng P, K, Ca, Zn khả oxy hóa vùng rễ, sinh trưởng lúa đất phèn ĐBSCL - Nội dung 5: Ảnh hưởng biện pháp điều tiết nước đến tình trạng ngộ độc sắt lúa vụ Hè Thu đất phèn ĐBSCL 2.2 Phƣơng pháp nghiên cứu 2.2.1 Điều tra, đánh giá thực trạng ngộ độc sắt lúa vụ Hè Thu đất phèn Đồng sông Cửu Long Công tác điều tra, đánh giá thực vụ Hè Thu năm 2017 2018 Vụ Hè Thu - 2017: tiến hành điều tra, khảo sát 100 địa điểm đất phèn trồng giống lúa IR 50404 tỉnh Tiền Giang Long An cách theo dõi triệu chứng ngộ độc sắt (bronzing) lúa 40 ngày sau sạ (Bảng 2.1) vấn nông dân suất cuối vụ phiếu điều tra in sẵn Vụ Hè Thu - 2018: sở kết điều tra 100 địa điểm vụ Hè Thu - 2017, chọn 20 địa điểm có mức độ biểu ngộ độc sắt khác để tiếp tục theo dõi triệu chứng bronzing lúa, thu thập mẫu lúa giai đoạn 40 ngày sau sạ để phân tích hàm lượng Fe tổng số (Fets) thu thập suất cuối vụ (2000 m2/điểm) Bảng 2.1: Tiêu chuẩn đánh giá ngộ độc sắt Cấp độ độc Triệu chứng (bronzing) Sinh trưởng đẻ nhánh bình thường Sinh trưởng đẻ nhánh bình thường, xuất đốm nâu đỏ vàng cam đầu già Sinh trưởng đẻ nhánh bình thường, già có màu đỏ nâu, tím, hay vàng cam Sinh trưởng đẻ nhánh chậm lại, nhiều bị đổi màu Sinh trưởng đẻ nhánh ngưng hẳn, hầu hết bị đổi màu chết Tất chết khô Nguồn: Viện Nghiên cứu Lúa Quốc tế (IRRI, 2013) [86] 2.2.2 Ảnh hưởng nồng độ sắt đến khả hút dinh dưỡng sinh trưởng giống lúa IR 50404 OM 5451 phổ biến Đồng sơng Cửu Long Nghiệm thức thí nghiệm phương thức thực hiện: Nghiên cứu tiến hành giống lúa IR 50404 OM 5451 môi trường dinh dưỡng Yoshida ctv (1976) + 0,2% agar, pH 5,0 Sắt (Fe2+) bổ sung dạng FeSO4.7H2O Thí nghiệm bố trí theo kiểu hồn tồn ngẫu nhiên theo khối (RCBD), gồm nghiệm thức (NT) với lần lặp lại, thí nghiệm có chậu, chậu có lúa NT1 (Fe0) : Yoshida ctv (1976) + 0,2% agar + ppm Fe2+ (Đối chứng) NT2 (Fe50) : Yoshida ctv (1976) + 0,2% agar + 50 ppm Fe2+ NT3 (Fe100): Yoshida ctv (1976) + 0,2% agar + 100 ppm Fe2+ NT4 (Fe200): Yoshida ctv (1976) + 0,2% agar + 200 ppm Fe2+ NT5 (Fe300): Yoshida ctv (1976) + 0,2% agar + 300 ppm Fe2+ NT6 (Fe400): Yoshida ctv (1976) + 0,2% agar + 400 ppm Fe2+ Chỉ tiêu phương pháp theo dõi: - Đánh giá triệu chứng bronzing lúa giai đoạn 40 ngày sau gieo theo hệ thống tiêu chuẩn đánh giá ngộ độc sắt (IRRI, 2013) Bảng 2.1 - Hàm lượng N, P, K, Ca, Zn Fets thân lúa giai đoạn 40 ngày sau gieo - Chiều cao cây, chiều dài rễ, khối lượng thân giai đoạn 40 ngày sau gieo Địa điểm thời gian thực hiện: Thí nghiệm thực nhà lưới có mái che điều kiện tự nhiên từ tháng 10 - 12/2017 Chi nhánh Viện Ứng dụng Công nghệ TP HCM 2.2.3 Động thái Fe2+ đất phèn Đồng sông Cửu Long ngập nước mối quan hệ với tính chất đất Thu thập mẫu đất: Tại 20 điểm trồng lúa vụ Hè Thu – 2018 (Nội dung – Mục 2.2.1), tiến hành thu thập mẫu đất tầng mặt (0 - 15 cm) để nghiên cứu động thái Fe2+ trình ngập nước Mẫu đất lấy vào tháng 10/2017 Phương thức thực hiện: Mẫu đất sau phơi khơ khơng khí nhiệt độ phòng, loại bỏ xác bã thực vật, nghiền qua rây mm ủ điều kiện ngập nước bình thủy tinh chuyên dùng tối màu có trang bị hệ thống van trích mẫu dung dịch đáy Mỗi mẫu đất ủ bình tương ứng với lần lặp lại, tỷ lệ đất/nước 300g đất/600 ml nước cất, đất ủ ngập nước cm Định kỳ 1, 7, 14, 21, 28, 35, 42 49 ngày tiến hành trích mẫu dung dịch để phân tích Eh, Fe2+ pH Thời gian địa điểm nghiên cứu: Thí nghiệm thực phòng điều kiện nhiệt độ 28oC ± oC từ tháng 02 - 12/2018 Chi nhánh Viện Ứng dụng Công nghệ TP HCM 2.2.4 Đánh giá ảnh hưởng yếu tố dinh dưỡng P, K, Ca, Zn khả oxy hóa vùng rễ, sinh trưởng lúa đất phèn Đồng sơng Cửu Long 2.2.4.1 Thí nghiệm chậu Thu thập mẫu đất phương thức thực hiện: Thí nghiệm tiến hành 01 mẫu đất phèn hoạt động nông, đất tầng mặt 0-15 cm thu thập 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 chậu trì ngập cm cho tất nghiệm thức Một chậu đại diện cho nghiệm thức Thí nghiệm bố trí ngẫu nhiên hoàn toàn theo khối (RCBD) với nghiệm thức 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 oxy hóa khử (Eh) vùng rễ giai đoạn 40 ngày sau gieo - Hàm lượng Fe tổng số mẫu giai đoạn 40 ngày sau gieo - Chiều cao cây, số nhánh/cây khối lượng thân giai đoạn 40 ngày sau gieo Thời gian địa điểm nghiên cứu: Thí nghiệm thực nhà lưới có mái che điều kiện tự nhiên từ tháng - 5/2018 Chi nhánh Viện Ứng dụng Cơng nghệ TP HCM 2.2.4.2 Thí nghiệm ngồi đồng ruộng Đất thí nghiệm phương thức thực hiện: Thí nghiệm thực giống lúa IR 50404 địa điểm đất phèn hoạt động, bao gồm: - Điểm 1: thực vị trí lấy mẫu đất để thực thí nghiệm chậu nêu (Mục 2.2.4.1) - Điểm 2: thực ấp Tân Hưng Tây, xã Tân Hòa Tây, huyện Tân Phước, tỉnh Tiền Giang Thí nghiệm bố trí ngẫu nhiên hoàn toàn theo khối (RCBD) với nghiệm thức lần lặp lại Diện tích thí nghiệm: 20 m2, mật độ sạ: 150 kg giống/ha Các nghiệm thức (NT) thí nghiệm giống thí nghiệm chậu (Mục 2.2.4.1) Chỉ tiêu theo dõi: - Hàm lượng Fe tổng số mẫu giai đoạn 40 ngày sau sạ - Năng suất lúa tươi cuối vụ Thời gian địa điểm nghiên cứu: Thí nghiệm thực vụ Hè Thu năm 2018 ấp Hòa Thuận, xã Thạnh Hòa ấp Tân Hưng Tây, xã Tân Hòa Tây, huyện Tân Phước, tỉnh Tiền Giang 2.2.5 Ảnh hưởng biện pháp điều tiết nước đến tình trạng ngộ độc sắt lúa vụ Hè Thu đất phèn Đồng sơng Cửu Long Đất thí nghiệm phương thức thực hiện: Thí nghiệm thực giống lúa IR 50404 địa điểm đất phèn hoạt động nơng với vị trí tính chất đất giống Mục 2.2.4 Thí nghiệm bố trí ngẫu nhiên hồn tồn theo khối (RCBD) với nghiệm thức 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 25 – 35 ngày sau sạ NT3: Thay nước trước ngày thời kỳ bón phân NT4: Thay nước trước ngày thời kỳ bón phân đợt đợt + Rút nước 25 – 35 ngày sau sạ Chỉ tiêu theo dõi: - Phân tích hàm lượng Fe tổng số mẫu giai đoạn 40 ngày sau sạ - Năng suất lúa tươi cuối vụ Thời gian địa điểm nghiên cứu: - Thí nghiệm thực vụ Hè Thu năm 2018 điểm đất phèn trồng lúa trình bày Mục 2.2.4 2.3 Phƣơng pháp phân tích mẫu đất, mẫu thực vật xử lý số liệu 2.3.1 Phương pháp phân tích mẫu đất Tính chất 20 mẫu đất phèn nghiên cứu phân tích theo phương pháp sau: - Fe tổng số (Fets): Chiết mẫu hỗn hợp acid HF + HClO4, trình tự theo Sparks ctv (1996) [155], trang 643-644 - Sắt tự (FeDCB): Chiết mẫu hỗn hợp dithionite-citrate-bicarbonate (DCB) theo phương pháp Mehra Jackson (1960) [104], trình tự theo Sparks ctv (1996) [155], trang 647-648 - Oxide sắt vơ định hình oxide sắt có cấu trúc tinh thể yếu (Feo): Chiết mẫu NH4-oxalate-oxalic acid pH bóng tối theo phương pháp Schwertmann (1964) [151], trình tự theo Sparks ctv (1996) [155], trang 648-650 - Oxide sắt tinh thể (Fett): (FeDCB – Feo) - Sắt nằm khoáng sét (Feks): (Fets - FeDCB) - Chất hữu cơ: Oxy hóa mẫu K2Cr2O7 1N + H2SO4 đậm đặc, chuẩn độ K2Cr2O7 thừa FeSO4 0,5N, trình tự theo Sparks ctv (1996) [155], trang 995-996 1001 - pH đất: Theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5979 – 1995 [29] Đối với pHH2O, trích nước cất với tỷ lệ đất: nước 1:5 (w/v); pHKCl trích KCl 1M với tỷ lệ đất: dung dịch KCl 1:5 (w/v) - N tổng số: Chiết mẫu hỗn hợp H2SO4 đậm đặc + acid salicylic + H2O2, chưng Kjeldahl, trình tự theo Sparks ctv (1996) [155]; trang 1112-1116 - P dễ tiêu (Bray II): Chiết mẫu hỗn hợp 0,1N HCl + 0,03N NH4F, tỉ lệ đất/nước: 1:7, sau đo máy so màu trình tự theo Sparks ctv (1996) [155]; trang 894-895, 907 - K+trao đổi: Chiết mẫu BaCl2, đo máy quang phổ hấp thu nguyên tử, trình tự theo Gillman Sumpter (1986) [79]; trang 173-192 - Ca2+trao đổi: Chiết mẫu BaCl2, đo máy quang phổ hấp thu nguyên tử, trình tự theo Gillman Sumpter (1986) [79]; trang 173-192 - Zn2+dễ tiêu: Chiết mẫu hỗn hợp acid (0,05N HCl + 0,025 N H2SO4), trình tự theo Sparks ctv (1996) [155]; trang 711-713 2.3.2 - Phương pháp phân tích tiêu Fe2+, pH Eh dung dịch chiết từ 20 mẫu đất ngập nước Nồng độ Fe2+ xác định quang phổ kế với thuốc thử O-phenanthroline bước sóng 510 nm (Mehra Jackson, 1960) [104] - pH Eh đo máy đo pH/ORP Hanna HI 991002 Giá trị Eh sau đo cộng thêm 200 mV hiệu chỉnh [29], [156] 2.3.3 Phương pháp phân tích mẫu thực vật tính lượng dinh dưỡng hút Mẫu thân lúa vô hóa hỗn hợp axit H2SO4 + Salicylic H2O2, trình tự bước thực theo Ryan ctv (2013) [145] trang 156-157, sau xác định tiêu: - N (%) xác định phương pháp chưng cất Kjeldahl - P (%) xác định phương pháp so màu máy quang phổ - K, Ca, Zn Fe (%) đo máy quang phổ hấp thu nguyên tử AAS Phương pháp tính lượng dinh dưỡng N, P, K, Ca Zn hút tính sau: - N hút (mg/chậu cây) = [Hàm lượng N tích luỹ thân (%) x Khối lượng thân cây/chậu] - P hút (mg/chậu cây) = [Hàm lượng P tích luỹ thân (%) x Khối lượng thân cây/chậu] - K hút (mg/chậu cây) = [Hàm lượng K tích luỹ thân (%) x Khối lượng thân cây/chậu] - Ca hút (mg/chậu cây) = [Hàm lượng Ca tích luỹ thân (%) x Khối lượng thân cây/chậu] - Zn hút (mg/chậu cây) = [Hàm lượng Zn tích luỹ thân (%) x Khối lượng thân cây/chậu] Phương pháp đo chiều cao cây, chiều dài rễ, đếm số nhánh khối lượng thân giai đoạn 40 ngày sau gieo: - Chiều cao (cm): dùng thước đo từ cổ rễ đến chóp cao - Chiều dài rễ (cm): dùng thước đo từ cổ rễ đến chóp rễ dài - Số nhánh/cây (nhánh): đếm tất nhánh lúa - Khối lượng thân (g): cân khối lượng thân quy khô kiệt 2.3.4 Phương pháp xử lý số liệu Số liệu tính tốn, xử lý thống kê phân tích phương sai ANOVA, so sánh giá trị trung bình phân hạng theo phương pháp trắc nghiệm Duncan mức P < 0,05, phân tích tương quan hồi quy tuyến tính phần mềm Microsoft Excel 2010, Statgraphics SPSS CHƢƠNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 3.1 Kết điều tra, đánh giá thực trạng ngộ độc sắt lúa đất phèn vụ Hè Thu Đồng sông Cửu Long 3.1.1 Thực trạng ngộ độc sắt lúa vụ Hè Thu năm 2017 Kết theo dõi triệu chứng bronzing điều tra suất thực thu 100 điểm trồng lúa đất phèn vụ Hè Thu năm 2017 trình bày Bảng 3.1 cho thấy có 79/100 số điểm biểu ngộ độc sắt mức khác nhau; 3/100 số điểm có biểu ngộ độc sắt cấp cho suất lúa tươi trung bình đạt 3,15 tấn/ha; có 17/100 hộ điều tra xuất triệu chứng ngộ độc cấp cho suất lúa tươi trung bình đạt 5,16 tấn/ha; có 44/100 điểm có biểu bronzing cấp độ cho suất 6,12 tấn/ha; có 15/100 điểm có biểu cấp độ cho suất 7,04 tấn/ha có 21/100 điểm điều tra khơng ghi nhận triệu chứng bronzing lúa cho suất trung bình 7,61 tấn/ha 10 Kết cho thấy, độ ngộ độc sắt thông qua triệu chứng bronzing lúa 20 điểm nghiên cứu dao động từ cấp độ đến cấp độ 5, đó: cấp độ 5/20 điểm, cấp độ 11/20 điểm cấp độ 4/20 điểm Hàm lượng Fets 20 điểm theo dõi dao động từ 116 mg/kg đến 561 mg/kg suất cuối vụ dao động từ 5,2 tấn/ha đến 6,8 tấn/ha 3.1.2.2 Quan hệ hàm lượng Fets suất lúa vụ Hè Thu năm 2018 Kết phân tích tương quan tuyến tính Hình 3.2 cho thấy quan hệ suất lúa hàm lượng Fets tuân thủ chặt chẽ theo quy luật hàm bậc parabol (r=0,63, p từ ngày thứ ngập nước, 9/20 mẫu có pH > từ ngày 14 ngày ngập nuớc 100% mẫu đạt pH > từ 35 ngày ngập nước Thậm chí có mẫu pH đạt 8,2 Sự gia tăng pH trình ngập nước giải thích q trình khử oxides mangan đặt biệt oxyhydroxide sắt tiêu thụ ion H+ [10], pH [126] 9 8 7 6 pH 5 4 3 2 14 21 28 35 42 49 56 14 Ngày sau ngập nước (ngày) MĐ 01 MĐ 02 21 28 35 42 49 56 Ngày sau ngập nước (ngày) MĐ 06 MĐ 03 MĐ 07 MĐ 08 8 pH pH 4 2 MĐ 11 14 21 28 35 42 Ngày sau ngập nước (ngày) MĐ 12 49 56 MĐ 13 14 21 28 35 42 Ngày sau ngập nước (ngày) 49 MĐ 17 MĐ 18 MĐ 16 56 H nh 3.7 Diễn biến pH 20 mẫu đất phèn theo thời gian ngập nước 3.3.2.2 Diễn biến nồng độ ion Fe2+ hòa tan 20 mẫu đất phèn Đồng sông Cửu Long Kết nghiên cứu động thái khử sắt 20 mẫu đất phèn ĐBSCL trình bày Hình 3.8 cho thấy mức độ khử sắt ngập nước khác cường độ loại đất Tại thời điểm ngày sau ngập nước nồng độ Fe2+ hòa tan dung dịch đất dao động khoảng 12- 353 ppm với giá trị trung bình 92 ppm, có mẫu số 10 có nồng độ Fe2+ đạt ngưỡng cho gây độc 300 ppm [117], [118] Hầu hết mẫu cịn lại đạt có nồng độ 200 ppm Với ngưỡng cho chưa có khả gây ngộ độc lúa Từ ngày thứ ngập nước, song song với tụt giảm Eh, nồng độ Fe2+ có xu hướng tăng mạnh Nồng độ Fe2+ thời điểm dao động khoảng 161-1.053 ppm Có 13/20 mẫu đất nghiên cứu có nồng độ Fe2+ hịa tan đạt ngưỡng 300 ppm, chí có số mẫu có nồng độ Fe2+ đạt 1.000 ppm vượt xa ngưỡng gây độc sắt cho lúa ảnh hưởng đến suất 3500 3500 2500 2500 Fe2+ (ppm) Fe2+ (ppm) 15 1500 500 1500 500 -500 14 21 28 35 42 49 56 -500 14 Ngày sau ngập nước (ngày) 28 35 42 49 56 Ngày sau ngập nước (ngày) MĐ 02 MĐ 06 MĐ 03 3500 3500 3000 3000 2500 2500 Fe2+ (ppm) Fe2+ (ppm) MĐ 01 21 2000 1500 MĐ 07 MĐ 08 2000 1500 1000 1000 500 500 0 MĐ 11 MĐ 14 14 21 28 35 42 Ngày sau ngập nước (ngày) MĐ 12 MĐ 15 49 56 14 MĐ 16 MĐ 19 MĐ 13 21 28 35 42 Ngày sau ngập nước (ngày) MĐ 17 MĐ 20 49 56 MĐ 18 H nh 3.8 Diễn biến nồng độ Fe2+ 20 mẫu đất phèn theo thời gian ngập nước 3.3.2 Quan hệ nồng độ Fe2+ tính chất đất qua kết tính tương quan tuyến tính đơn Kết phân tích tương quan tuyến tính đơn nồng độ Fe2+ thời điểm lấy mẫu, Fe2+ max số tính chất trình bày Bảng 3.11 cho thấy: Tại thời điểm ngày sau ngập nước, không phát mối tương quan tiêu tính chất đất ban đầu nồng độ Fe2+ hòa tan dung dịch đất Tại thời điểm ngày sau ngập nước phát thấy mối tương quan chặt nồng độ Fe2+ hòa tan hàm lượng hữu tổng số đất (r=0,68, p