Đang tải... (xem toàn văn)
MỤC LỤC Trang ! Trang phụ bìa Lời cam đoan Mục lục Danh mục các bảng Danh mục các hình vẽ M Ở ĐẦU Ị Ì Tính cấp thiết của đề tài Ì 2 Ý nghĩa của đề tài 3 3 Mục đích nghiên cứu 4 CHƯƠNG Ì TỔNG Q U A N T[.]
MỤC LỤC Trang ! Trang phụ bìa Lời cam đoan Mục lục Danh mục bảng Danh mục hình vẽ M Ở ĐẦU Ì Tính cấp thiết đề tài Ý nghĩa đề tài Mục đích nghiên cứu CHƯƠNG Ì TỔNG Q U A N TÀI LIỆU T H A M KHẢO 1.1 Quản lý đất sở nông nghiệp bền vững 1.1.1 Những vấn đề tính bền vững nông nghiệp 1.1.2 Quản lý tài nguyên đất cho cho nông nghiệp bền vững 1.2 Quản lý đất hệ thống canh tác lúa nước 1.2.1 Tính bền vững hệ thống canh tác lúa nước 1.2.2 Những tác động làm đất ngập nước đến đất lúa Ì Ảnh hưởng q trình canh tác lúa đến môi trường đất 1.3.1 Ảnh hưởng việc sử dụng phân khoáng hoa chất bảo vệ thực vật đến mơi trường đất 1.3.2 Phân bón vấn đề ỏ nhiễm k im loại nặng đất 1.4 Vấn đề đánh giá ô nhiễm môi trường đất 1.5 Phát triển nơng nghiệp tình hình sử dụng phân bón Việt Nam 1.6 Một số đặc điểm điều kiện tự nhiên, kinh tế-xã hội vùng ĐBSH 1.6 ì Điều kiện tự nhiên vùng ĐBSH 1.6.2 Một số đặc điểm kinh tế-xã hội vùng ĐBSH CHƯƠNG P H Ạ M VI, Đ ố i TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Phạm vi đối tượng nghiên cứu 2.2 Phương pháp nghiên cứu 2.2.1 Các phương pháp nghiên cứu thu thập số liệu 2.2.2 Các tiêu nghiên cứu Ị Ì 5 10 10 12 ÌV 19 26 29 31 36 36 43 46 46 47 47 48 2.2.3 Thiết kế thí nghiệm 2.2.4 Các phương pháp phân tích phịng thí nghiệm 2.2.5 Phương pháp xử ly số liệu CHƯƠNG KẾT QUẢ NGHIÊN cứu VÀ BÀN LUẬN 3.1 Sử dụng tài nguyên đất ĐBSH 3.1.1 Sử dụng đất sản xuất lương thực ĐBSH 3.1.2 Dự báo biến động sử dụng đất ĐBSH đến 2010 3.2 Sử dụng phân bón suất lúa ĐBSH 3.3 Biến động tính chất mơi trường đấ t tác động thâm canh lúa 3.1 Hiên trạng môi trường đấ t lúa ĐBSH 3.3.2 Ảnh hưởng trình thâm canh lúa đến số tính chất đất 3.3.3 Ảnh hưởng ngập nước phân bón đến thành phần nhóm phất phát khả hấp phụ phấ t đấ t 3.3.4 Đặc trưng biến đổi chất mùn tác động trình trồng lúa 3.3.5 Ảnh hưởng phân bón đến suất lúa điều kiện thí nghiệm đồng ruộng 3.4 Một số vấ n đề tích lũy kim loại nặng đấ t sử dụng nước thải sản xuất nơng nghiệp 3.4.1 Sự tích lũy kim loại nặng đất sử dụng nước thải thành phố khu cơng nghiệp sản xuất nơng nghiệp 3.4.2 Sự tích lũy kim loại nặng đất làng nghề tái chế kim loại 49 51 53 54 54 54 61 66 73 73 79 95 104 108 ị 23 Ị Ị3 Ị17 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 119 D A N H M Ụ C CƠNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ 122 TÀI LIỆU T H A M KHẢO 123 PHỤ LỤC D A N H MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng L I Bảng 1.2 Bảng 1.3 Bảng 1.4 Bảng 1.5 Bảng 1.6 Bảng 1.7 Bảng 1.8 Bảng 1.9 Bảng 1.10 Bảng Bảng Bảng Bảng Bảng 1.11 1.12 2.1 3.1 3.2 Bảng 3.3 Bảng 3.4 Bảng 3.5 Bảng 3.6 Bảng 3.7 Bảng 3.8 Nhu cầu dinh dưỡng số giống lúa khác Lượng N tối đa bón để bảo đảm tiêu chuẩn nước uống Châu Âu Thành phần chất thải từ thành phố phân gia súc Hàm lượng t ối đa kim loại nặng bùn rác thải phép sử dụng nơng nghiệp Thời gian tích lũy kim loại nặng đất để đạt t ới giá trị t ối đa cho phép Hàm lượng k im loại nặng giới hạn cho phép đất nông nghiệp Mức độ sử dụng phân bón suất lúa nước ta giới giai đoạn 1983-1993 Lượng phân bón hoa học sử dụng cho lúa Giống lúa lượng hút thu chất dinh dưỡng Tổng lượng dinh dưỡng cần bổ sung cho đất t phân bón năm 2000 Tỷ lệ sử dụng N:P:K nước ta trung bình giới Các loại đất vùng ĐBSH Các cơng thức thí nghiệm đồng ru ộng Biến động sử dụng đất ĐBSH giai đoạn 1980-2000 Tinh hình sử dụng đất nơng nghiệp vùng ĐBSH 19802000 Hệ số sử dụng đất canh tác số tỉnh giai đoạn 19852000 Cơ cấu sử dụng đất vùng ĐBSH đến năm 2010 theo qui hoạch Phương trình biến động sử dụng đất t rong thời gian 1990-2000 ĐBSH Dự báo biến động sử dụng đất theo thời gian ĐBSH đến 2010 Tình hình sử dụng phân bón số xã thuộc ĐBSH Sử dụng phân bón suất lúa số xã giai đoạn 1980-2000 20 23 27 27 28 30 33 33 34 34 35 41 49 56 59 60 62 63 63 67 69 Bảng 3.9 Bảng 3.10 Bảng 3.11 Bảng Bảng Bảng Bảng Bảng Bảng Bảng Bảng 3.12 3.13 3.14 15 3.16 3.17 3.18 3.19 Bảng 3.20 Bảng 3.21 Bảng 3.22 Bảng 3.23 Bang 3.24 Bảng 3.25 Bảng 3.26 Bảng 3.27 Bảng 3.28 Bảng 3.29 Bảng 3.30 Một số tính chất đất nghiên cứu Thái Bình, Hà Tây , Hải Phịng, Hải Dương, Hưng Yên, Hà Nội Hàm lượng số nguyên tố kim loại nặng đất Số lượng nhóm vi sinh vật đất lúa số khu vực nghiên cứu Dư lượng số HCBVTV đất nghiên cứu Một số tính chất mơi trường nước Thái Bình Biến đổi tính chất đất sau thời gian trồng lúa nước Một sơ tính chất đất lúa ĐBSH năm 1974 1986 Biến đổi pH.KCl theo thời gian thí nghiệm Một số tính chất hóa học đất sau thí nghiệm Biến đổi hàm lượng N H theo thời gian thí nghiệm Biến đổi hàm lượng P dễ tiêu theo thời gian thí nghiệm Biến đổi hàm lượng K dễ tiêu theo thời gian Biến đổi dạng p hất đất theo thời gian ngập nước Ảnh hưởng lượng bón phất đến dạng p hất phát đất Hấp phụ phất phát đất phù sa trồng lúa ĐBSH hưõng f t lượng bón đến hấp phụ, trao đổi cố định phớt đất M ố i quaahệ lượng bón phết phát khả hấp phụ phất đất thí nghiệm đồng r uộng Một số đặc trụng chất mùn đất phù sa sơng Hồng Thành phần nhóm phụ axit mùn đất phù sa sơng Hồng Tính chất đất thí nghiệm sau cấy 25 ngày suất lúa Hàm lượng số nguyên tố kim loại nặng nguồn nước thải nghiên cứu Hàm lượng số nguyên tố kim loại nặng đất nghiên cứu + c a 74 76 77 78 79 80 82 84 86 88 90 92 96 98 99 loi 103 105 106 110 114 116 D A N H M Ụ C CÁC HÌNH V Ẽ Trang Hình L I Ảnh hưởng trình ngập nước liên tục không liên tục đèn hàm lượng NH4 N0 " điều kiện thí nghiệm tro ng phịng Đặc trưng khí hậu vùng đồng sơng Hồng Bản đồ hành vùng đồng sơng Hồng Tỷ lệ sử dụng đất ĐBSH năm 2000 Biến động sử dụng đất ĐBSH 1980-2000 Tác động phát triển kinh tế - xã hội đến sử dụng đất ỞĐBSH Biến động diện tích đất canh tác sản lượng lương thực ĐBSH 1985-2000 Dự báo biến động sử dụng đất ĐBSH đến 2010 Biến động sử dụng phân bón vơ theo thời gian Biến động sử dụng phân bón hữu theo thời gian Xu hướng sử dụng phân bón suất lúa Biến động chất tổng số theo thời gian Biến đổi pH chất dễ tiêu đất theo thời gian ĐBSH Ảnh hưởng trình ngập nước phân bón đến độ chua đất Ảnh hưởĩỊg phân bón đến hàm lượng N H đất Ảnh hưởng phân bón đến hàm lượng P dễ tiêu đất Ảnh hưởng phân bón đến hàm lượng K dễ tiêu đất Ảnh hưởng ngập nước đến hàm lượng Fe 7Fe đất Ảnh hưởng ngập nước đến dạng phất đất Ảnh hưởng ngập nước đến P-hữu cơ, P-vô Pkhông tan đất Khả hấp phụ phất đất Ảnh hưởng lượng bón đến hấp phụ p Ảnh hưởng trình trồng lúa đến mùn tổng số Ảnh hưởng phân bón tới suất lúa Hình Hình Hình Hình Hình 1.2 2.1 3.1 3.2 3.3 Hình 3.4 Hình Hình Hình Hình Hình Hình 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 3.10 Hình 3.11 Hình 3.12 Hình 3.13 Hình 3.14 Hình 3.15 Hình 3.16 Hình 3.17 Hình Hình Hình Hình 3.18 3.19 3.20 3.21 + 2+ 37 47 54 56 57 61 64 70 71 72 82 83 85 8^ 91 93 94 97 98 100 102 107 109 Ì M Ở ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Trong sản xuất nông nghiệp, vi ệc mở rộng di ện tích đất canh tác tiến hành suốt thời gi an qua với lịch sử phát triển xã hội loài người Tuy nhiên, dân số gia tăng mạnh mẽ làm cho diện t ích bình qn cho người ngày gi ảm sút Trên phạm vi toàn cầu, di ện tích đấ nơng nghiệp 0,81 ha/người vào năm 1975, giảm xuống 0,63 ha/người vào năm 1984 0,59 ha/người vào năm 1994 (Tổng cục thống kê, 1996; FAO, 1990) [41],[71] Ở nước ta tính ri êng vùng đồng Bắc Trung bộ, diện tích đất nơng nghiệp giảm hàng năm 18.246 (Trần An Phong, 1995) [32] Để đáp ứng nhu cầu lương thực cho người , nước có di ện tích đất nơng nghiệp thấp t hì giải pháp thâm canh tăng suất cay trồng Trong đó, việc sử dụng gi ống có suất cao, sử dụng nhiều phân bón hoa học hoa chất bảo vệ thực vật (HCBVTV) coi bi ện pháp hàng đầu Kết trình thâm canh làm t sản lượng thóc giới tăng từ 240 tri ệu lên 535 triệu vòng 30 năm qua (Nasir, 1999) [91] Là nước nông nghiệp có dân số đơng, loại phân bón hoa học sử dụng nước ta tăng lên nhanh chóng vài thập kỷ vừa qua Mức độ sử dụng phân bón hoa học HCBVTV đạt đến mức cao, số nơi vượt nhu cầu t hông thường t rong sản xuất nơng nghiệp Việc sử dụng phân khống HCBVTV t uy làm tăng đáng kể suất sản lượng t rồng, có tác động khác đến môi trường đất Đồng sông Hồng (ĐBSH) tron g hai vùn g sản xuất lương thực quan trọn g nước sản lượn g lương thực qui thóc năm 1999 gần 6,9 triệu chiếm 20% tổn g sản lượn g lương thực nước Do bình quân đất canh tác cho người thấp, có 0,05 ha/người, nên sản xuất nơng nghiệp vùng đạt trìn h độ thâm canh cao Mức độ sử dụng phân bón HCBVTV ĐBSH vào loại cao n hất nước (Nguyễn Vãn Bộ,1997 [3], biện pháp tăng vụ đưa hệ số sử dụng đất trồng trọt toàn vùng đạ t tới 2,1 lần (Bùi Đình Dinh Nguyễn Cơng Thuật, 1997) [14] Đây nguyên nhân làm cho đất nông nghiệp vùng ĐBSH bị suy giảm chất lượng, tốc độ đất nông nghiệp đáng lo ngạ i, đặc biệt đất lúa ĐBSH có nhiều nh phố, thị xã khu cơng nghiệp tập tr ung Hà Nội, Hải Phịng, Thái Bìn h, Hải Dương, Nam Địn h, Phả Lại Các q trìn h thị hoa phát triển kinh tế xã hội gây sức ép ngày lớn đến vấn đề sử dụng đất vùng Hơn vùng có nhiều ng nghề truyền thống tái chế kim loại, đồ gốm sứ, tái chế nhựa, v.v nguồn thải chất nhiễm có ảnh hưởng trực tiếp gây nhiễm mơi trường nói chung mơi trường đất n ói riên g Bảo vệ sử dụng đất nông nghiệp coi chiến lược bảo đảm phát triển kinh tế xã hội nước ta Chính vậy, nghiên cứu biến động mơi trường đất có ý nghĩa lớn đóng góp vào việc trì sản xuất nơng nghiệp bền vững Tuy nhiên, việc nghiên cứu ảnh hưởng q tr ình sản xuất nơng nghiệp nói chung phân bón nói r iêng đến mơi trường đất cịn chưa ý mức Những cơng tr ình nghiên cứu biến động mơi trường đất cịn Tron g n hữn g năm gần đây, số cơng tr ình nghiên cứu cho r ằng có suy giảm chất lượng tính sản xuất đất sử dụng phân khống H C B V T V khơng hợp lý, đất ngày chua có xu hướng tích lũy cao kim loại nặng (Tơn Thất Chiểu, 1992; Lê Đức Nguyễn Xuân Cự, 1998, 1999)) [10], [17], [18] Tính cấp thiết nghiê n cứu vấn đề số tác giả đề cập nhằm tiến tới thiết lập hệ thống kiểm sốt mơi trường đất Việt Nam (Trần Cơn g Tấu, 1997; Viện Qui hoạch Thiết kế Nông n ghiệp, 1995) [37], [49] Là vùn g có mức độ thâm can h cao n hất nước nghiên cứu đánh giá mơi trường đất vùng ĐBSH cịn ý Chín h việc đánh giá biến động môi trường đất ĐBSH đặt yê u cầu cần thiết nhằm bảo vệ đất cho mục tiê u phát triển bền vững n ôn g n ghiệp suất cao, đồn g thời góp phần kiểm sốt n hiễm n guồn nước khơng khí Đề tài "Đánh giá biên động môi trường đất lúa với mức độ thâm canh 99 khác vùng đồng sông Hồng n hằm góp phần n ghiên cứu giải vấn đề nê u trê n làm sở cho việc xác định giải pháp thích hợp cho sản xuất nơng nghiệp bền vững vùng nói riê ng, nước ta nói chung Ý nghĩa đề tài 2.1 Ý nghĩa khoa học đề tài Nghiên cứu làm sáng tỏ mối quan hệ yếu tố tác động với diễn biến mơi trường đất góp phần o việc đánh giá tác động mơi trường nói chung Đồng thời kết nghiê n cứu đóng góp sở khoa học cho việc hoạch định chín h sách quản lý sử dụng đất thiết lập hệ thống quan trắc ô n hiễm môi trường đất nước ta Đây sở khoa học cho việc xây dựn g giải pháp n hằm kiểm soát tác động bất lợi hoạt động sản xuất nông n ghiệp gây 2.1 Ý nghĩa thực tiễn đề tài Về thực tiễn, nghiên cứu xác định trạng môi trường đất lúa điều kiện thâm canh cao ĐBSH, yếu tố có biến động mạnh tác động trình thâm canh lúa nước cần phải kiếm sốt Đây sở có ý nghĩa cho việc lựa chọn giải pháp thâm canh nhằm nâng cao suất trồng đồng thời bảo vệ mơi trường đất Mục đích nghiên cứu - Xác định mức độ biến động sử dụng đất thời gian 1980-2000 ĐBSH, đặc biệt đất lúa thơng qua phân tích hệ thống sử dụng đất - Đánh giá biến động số tiêu chất lượng đất quan trọng độ chua, hàm lượng nitơ, phất pho, kali, chất lượng mù n dung tích hấp phụ phất đất sau thời gian trồng lúa lâu dài - Đánh giá trạng số yếu tố độ phì nhiêu đất lúa, dư lượng HCBVTV tích lũy số nguyên tố kim loại nặng đất khu công nghiệp tập trung làng nghề truyền thống - Tim mối liên hệ fnức bón phân suất lúa, đề xuất mức bó n hợp lý bảo đảm ổn định suất môi trường Chương TỔNG QUAN TÀI LIỆU THAM KHẢO 1.1 Quản lý đất sở nông nghiệp bền vững 1.1.1 Những vấn đề tính bền vững nông nghiệp Con người bắt đầu nơng nghiệp sơ khai hình thức hái lượm săn bắt từ thuở ban đầu Tuy nhi ên nơng nghiệp thực thụ với hình thức trồng trọt chăn thả truyền thống xác định có từ khoảng 8000 năm trước công nguyên kéo dài ngày Những đặc điểm nơng nghiệp có nhi ều bi ến đổi tính chất tự cung tự cấp xem đặc trưng Trong giai đoạn nay, sản xuất nơng nghiệp có mối liên hệ quốc tế trở thành hợp phần phát triển ki nh tế hàng hoa với hệ thống dây chuyền cung cấp, đầu tư, chế biến, buôn bán trao đổi tài Nền sản xuất nơ ng nghiệp bước sang giai đoạn nơng nghiệp cơng nghiệp hoa có suất hiệu cao rõ rệt Trong nông nghiệp này, người tìm cách khai thác triệt để nguồn tài nguyên thiên nhiên khả nhằm nâng cao lợi nhuận trình sản xuất Điều luô n gắn li ền với rủi ro sản xuất, gây tính khơng ổn định cho hệ sinh thái nơng nghiệp Chính mà nông nghiệp công nghiệp hoa xuất phát triển từ khoảng kỷ X X nhanh chóng bộc lộ dấu hiệu phát triển không bền vững (Chri stensen, 1994; Ludwig, 1995; Pi nei ro, 1989) [64], [90], [95] Việc sử dụng loại phân bón hoa học, HCBVTV sản xuất nơ ng nghiệp có ý nghĩa lớn làm tăng sản lượng lương thực gi ới đồng thời gây nhi ều vấn đề mỏi trường gây thoái hoa đất ô nhiễm nước Các khí phát thải từ hoạt động nơ ng nghiệp góp phần gây tác động đến khí hậu tồn cầu (Lê Thạc Cán, 1995; Petter and Rolf, 1999) [8] 60 lớn Để giải lương thực, đường có ý nghĩa định tăng cường trình thâm canh tăng vụ gieo trồn g tron g năm Đây nguyê n nhân làm cho hệ số sử dụng đất nông nghiệp tâng nhanh từ 1,85 năm 1985 lên 1,97 năm 1990, 2,17 năm 1995 2,20 năm 2000 Hệ số sử dụng đ ất canh tác số tỉn h trọng đ iểm sản xuất lương thực Thái Bìn h, Hải Dương Hưng Yên cao nhiều so với mức bình qn chung tồn vùn g (Bản g 3.3) Đặc biệt số nơi hệ số sù dụng đất đạt tới giá trị 2,7-2,8 xã Vũ Phúc (Thái Bình) Bảng 3.3 Hệ số sử dụng đất canh tác số tỉnh giai đ oạn 1985-2000 Năm Hải Phòn g Hải - Hưng Thái Bình ĐBSH 1985 1,87 1,92 2,07 1,85 1990 1,92 2,06 2,29 1,97 1995 2,03 2,24 2,36 2,17 2000 2,15 2,33 2,42 2,21 Tinh hìn h sử dụn g đ ất nông nghiệp sản xuất lương thực giai đoạn 1985-2000 ĐBSH có biến đ ộng đáng kể Diện tí ch trồng lương thực nói chung trồng lúa nói riêng giai đoạn 1985-1990 lớn giai đ oạn 1991-2000, hạn chế kinh tế trình đ ộ khoa học kỹ thuật nông nghiệp khả đầu tư nên sản lượn g lương thực đạt mức thấp (Hình 3.4) Do nhu cầu phát triển kinh tế-xã hội giải lương thực mà trình thâm canh cao với các giống lúa mới, sử dụng nhiều phân bón hoa học thuốc bảo vệ thực vật áp dụn g n gày càn g phổ biến Các trình nà y góp phần làm suất lúa liên tục tăng từ 29,4 tạ/ha/vụ năm 1985 lên 34,2 tạ/ha/vụ năm 1990; 44,4 tạ/ha/vụ năm 1995 55,3 tạ/ha/vụ năm 2000 Sản lượn g thóc hàn g năm tăng tương ứn g từ 3091,9 nghìn 61 năm 1985 lên 3618,1 nghìn năm 1990; 4623,1 nghìn năm 1995 5824,7 nghìn năm 2000 (xem số liệu chi tiết phụ lục 2) Tuy nhiên trình có tác động đáng kể đến đến cấu sử dụng tính chất mơi trườ ng đất nơng nghiệp vùng 7000 750000 • 6000 t iÌ y c ầ a hJ 700000 5000 650000 £ — 4000 600000 C 3000 £