Ảnh hưởng của việc sử dụng phân đạm đến khả năng tích lũy hàm lượng no3 nh4 trong nước mặt và nước ngầm tại xã đặng xá huyện gia lâm thành phố hà nội

PHẦN I: MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề Môi trường ngày vấn đề quan tâm quốc gia mà trở thành vấn đề toàn cầu Bảo vệ môi trường tiêu chuẩn đạo đức, điều kiện phát triển cá nhân, cộng đồng, quốc gia Đặc biệt bảo vệ môi trường nước vấn đề quan tâm hàng đầu chúng dễ gây ảnh hưởng trực tiếp cho người quần thể sinh vật đồng thời dễ lan truyền tác động xấu vùng lân cận Nước nhân tố định đến sống sinh vật hành tinh, giới mức độ sử dụng nước ngày tăng nhanh, giới có khoảng 14000 triệu km3 nước, nước mặn chiếm 97%, nước chiếm 3% có khoảng 10 triệu km3 nước sử dụng phần cịn lại nước đóng băng tập trung hai cực [1] Nhu cầu nước cho ngành tăng lên khoảng 69% sử dụng nông nghiệp, 23% sử dụng cho công nghiệp, 8% nhu cầu cho đời sống Dưới sức ép gia tăng dân số, nhu cầu lương thực thực phẩm tăng lên số lượng chất lượng với q trình cơng nghiệp hóa, đại hóa thâm canh nơng nghiệp thói quen sử dụng nước tùy tiện không quan tâm đến chất lượng nước nước chậm phát triển Gần 20% dân số giới không sử dụng nước 50% thiếu nước vệ sinh an toàn Việt Nam nước phát triển có bình qn thu nhập đầu người tháp, nơng nghiệp chiếm vai trò quan trọng 75% lao động 80% dân số sống chủ yếu dựa vào nông nghiệp Nông nghiệp ngành sử dụng nước nhiều chủ yếu tưới tiêu Để đảm bảo an ninh lương thực cho toàn xã hội việc sử dụng phân bón đặc biệt phân đạm nhằm tăng suất trồng ngày tăng lên Lượng phân bón hóa học sử dụng Việt Nam mức trung bình 62.7 kg/ha vào năm 1985 73.5 kg/ha vào năm 1990 cịn có chiều hướng gia tăng từ năm 1990 trở lại [30] Đặc biệt, sử dụng phân đạm hóa học bị lạm dụng số vùng trồng rau thâm canh lúa nước gây dư thừa nước mặt có nguy tích lũy nước ngầm nơng dân sử dụng lượng lớn không hợp lý nguồn sản sinh NO3-, NH4+ vào đất nước Khi bón phân đạm vào đất chủ yếu phần trồng sử dụng được, 30 – 40% phần cịn lại bị lãng phí theo đường bay vào khí quyển, rửa trơi theo nguồn nước tích lũy đất Lượng phân bón thải vào mơi trường nước gây ảnh hưởng đến nước mặt nước ngầm, đặc biệt tình hình tích lũy NO3-, NH4+ nước Do vậy, nghiên cứu ảnh hưởng phân bón đặc biệt phân đạm đến mức độ tích lũy NO3-, NH4+ cần thiết, sở đề xuất biện pháp tránh tích lũy NO3-, NH4+ nước tưới cho sản xuất nông nghiệp, tiến hành nghiên cứu đề tài: “Ảnh hưởng việc sử dụng phân đạm đến khả tích lũy hàm lượng NO3-, NH4+ nước mặt nước ngầm xã Đặng Xá - huyện Gia Lâm – thành phố Hà Nội” 1.2 Mục đích, yêu cầu nghiên cứu 1.2.1 Mục đích Xác định ảnh hưởng việc sử dụng phân đạm đến tích luỹ hàm lượng NO3-, NH4+ nước mặt nước ngầm số địa điểm xã Đặng Xá, đề xuất hướng sử dụng phân bón hợp lý, hiệu nhằm hạn chế ảnh hưởng tới môi trường nước 1.2.2 Yêu cầu - Điều tra, đánh giá mức độ sử dụng phân đạm trồng số hộ sản xuất nông nghiệp xã Đặng Xá - Xác định mối liên quan việc sử dụng phân đạm đến thay đổi hàm lượng NO3-, NH4+ số tiêu khác (DO, pH, Eh) nước mặt nước ngầm số điểm nghiên cứu - Tìm hiểu mối quan hệ NO3-, NH4+ nước mặt nước ngầm - Đề xuất số biện pháp sử dụng phân bón hiệu quả, hợp lý PHẦN II: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 2.1 Vai trị phân khống sản xuất nông nghiệp Trong kinh tế nước ta nay, nơng nghiệp chiếm vị trí quan trọng Một biện pháp hàng đầu để đẩy mạnh sản xuất nơng nghiệp sử dụng phân bón.Với tốc độ tăng dân số bình qn diện tích đất canh tác tính theo đầu người thấp Nhưng số lại ngày thấp nước phát triển tốc độ tăng dân số diện tích trồng trọt bị thu hẹp lại q trình cơng nghiệp hố thị hố Để đảm bảo lương thực, thực phẩm tiêu dùng nước xuất khẩu, hướng thâm canh sản xuất nông nghiệp biện pháp tất yếu Theo thống kê, nhân dân vùng thâm canh phải đầu tư 30 – 50% tổng chi phí trồng trọt vào phân bón khiến u cầu sử dụng phân bón ngày cao Việt Nam có 80% dân số sống nghề nơng, nơng nghiệp cung cấp 40% tổng sản phẩm quốc doanh ( GDP ) đóng góp vai trị quan trọng xuất nông sản Trong vài năm gần kinh tế nông nghiệp nước tăng trưởng mức ổn định – 7% /năm, mang lại thu nhập cho nơng dân sống nơng thơn, góp phần xố đói giảm nghèo, đảm bảo an ninh lương thực cho xã hội, góp phần ổn định kinh tế xã hội đất nước Bón phân biện pháp kỹ thuật có ảnh hưởng định đến suất, chất lượng sản phẩm trồng, hiệu thu nhập người sản xuất Thực tiễn sản xuất nhiều nước giới nước ta năm qua chứng minh rằng, khơng có phân bón đặc biệt phân hố học khơng thể đạt suất sản lượng cao Nếu khơng có phân hố học, nơng nghiệp khơng thể tăng gấp lần sản lượng vòng 50 năm, trở thành yếu tố để tăng mức sống trình độ văn minh Phân bón hố học chiếm lĩnh chủ yếu loại phân sử dụng sản xuất nông nghiệp hầu giới [24] Phân bón hiệu ứng trực tiếp tăng suất trồng, cịn có tác động lớn đến việc tạo đất thâm canh mà lâu người sử dụng ý tới Tuy nhiên, sử dụng phân hố học q mức khơng hợp lý dẫn đến ảnh hưởng xấu đến tính chất đất, phẩm chất nơng sản mơi trường, ảnh hưởng xấu tới sức khoẻ người động vật Trước kỷ XIX nơng nghiệp giới nói chung nơng nghiệp Việt Nam nói riêng vốn nông nghiệp hữu Ở châu Âu trước có phân hố học, khơng đủ cung cấp lương thực cho người, điều khẳng định vai trị khơng thể thiếu phân hố học nơng nghiệp có bùng nổ dân số Trong bốn chất dinh dưỡng N, P, K, S cho trồng N ( Nitơ ) chất dinh dưỡng số một, nguyên tố tham gia vào tất protein đơn giản phức tạp, thành phần chủ yếu chất nguyên sinh tế bào thực vật, N thành phần axit nucleic đóng vai trị quan trọng trao đổi chất thể, trồng Khi cung cấp khơng đủ Nitơ cho trồng trồng sinh trưởng phát triển kém, vàng có màu lục nhạt, suất mùa màng giảm [17] Trong lương thực chủ yếu giới: lúa mỳ, lúa nước ngơ lúa lương thực chính, sản phẩm lúa gạo nguồn lương thực nuôi sống 1/2 dân số giới nước thuộc châu Á, châu Phi, châu Mỹ Latinh, lúa có vai trị cơng nghiệp chế biến chăn nuôi Ở nước phát triển châu Âu, châu Mỹ, lúa coi nguồn thức ăn tốt cho sức khoẻ, số quốc gia lúa gạo cịn đóng vị trí quan trọng vấn đề an ninh lương thực (FAO, 1999) [10] Trong năm qua sản xuất lúa Việt Nam phát triển mạnh diện tích suất Năm 2000 diện tích gieo trồng gần 7,7 triệu ha, gấp 1,3 lần năm 1989 suất đạt 4,2 tấn/ha [27] Để đạt thành tựu có đổi sách sản xuất lúa đặc biệt kỹ thuật đầu tư sử dụng giống, thuỷ lợi phân bón Cây lúa lúa nước hay lúa trồng cạn muốn có suất cao cần nguồn dinh dưỡng lớn đặc biệt phân bón kỹ thuật bón, phương pháp bón phù hợp cân đối Cũng trơng khác, lúa hút dinh dưỡng khống đạm, lân, kali, canxi, lưu huỳnh, magiê nguyên tố vi lượng: Ca, Zn, Mn để sinh trưởng phát triển cho suất cao Đặc biệt ba nguyên tố N, P, K yêu cầu số lượng phụ thuộc vào giống, giai đoạn sinh trưởng phát triển Theo kết tổng kết Mai Văn Quyền 60 thí nghiệm khác thực tiễn 40 nước có khí hậu khác cho thấy Nếu suất lúa thóc/ha lúa lấy hết 50 kg N, 260 kg P 2O5, 80 kg K2O, 10 kg Ca, kg Mg, kg S ruộng lúa đạt suất thóc/ha lượng dinh dưỡng lúa lấy 100 kg N, 50 kg K 2O5, 160 kg K2O, 19 kg Ca, 12 kg Mg, 10 kg S [11] Trong giai đoạn nước ta đưa vào sản xuất nhiều giống lúa lai, lúa cao sản cho suất cao C70, VL24, NN10 giống lúa đòi hỏi yêu cầu phân bón lớn nhiều so với lúa thuần, lúa đặc sản địa phương Theo Thomas Dierolf cộng 2001, vùng Đơng Nam châu Á để có suất hạt/ha lúa hút 90 kg N, 13 kg P, 108 kg K, 11 kg Ca, 10 kg Mg, kg S Các giống lúa địa phương cho suất tấn/ha hút 45 kg N, kg P, 54 kg K, kg Ca, kg Mg, kg S Theo Nguyễn Văn Bộ cộng ( 2003 ) trung bình lúa lấy 222 kg N, 7,1 kg K2O5, 31,6 kg K2O, 3,9 kg CaO, kg MgO, 0,9 kg S 51,7 kg Si [31] Dinh dưỡng đạm với lúa vấn đề quan trọng đặc biệt giống lúa lai Các nhà nghiên cứu Trung Quốc sau nghiên cứu phân đạm với lúa lai đưa kết luận: mức suất, lúa lai hấp thu lượng đạm lân thấp lúa thuần, mức suất 75 tạ/ha lúa lai hấp thu đạm thấp lúa 4,8%, hấp thu P 2O5 18,2%, hấp thu K2O cao 30%.Với ruộng lúa cao sản lúa lai hấp thu đạm cao lúa 10%, hấp thu K2O cao 45%, hấp thu P2O5 lúa [25] Theo Bùi Huy Đáp ( 1980 ): Đạm nguyên tố dinh dưỡng tốt lúa giai đoạn sinh trưởng phát triển có đủ đạm chất khác phát huy tác dụng [9] Theo Đinh Thế Lộc, Vũ Văn Liết: Đủ đạm giai đoạn đầu làm phát triển chiều cao, số nhánh, tăng kích thước lá, tăng số hạt bông, tăng tỷ lệ % hạt Nếu thiếu đạm trình sinh trưởng sinh dưỡng bị hạn chế, số hạt giảm Lúa cần đạm giai đoạn đầu giai đoạn đẻ nhánh hình thành số bơng tối đa [22] Theo kết nghiên cứu Mitsui (1973) ảnh hưởng đạm đến hoạt động sinh lý lúa: sau tăng lượng N cường độ quang hợp, cường độ hô hấp hàm lượng diệp lục lúa tăng lên, nhịp độ quang hợp hô hấp không khác nhiều cường độ quang hợp tăng mạnh cường độ hô hấp 10 lần, vai trò đạm làm tăng tích luỹ chất khơ [21] Hiệu suất phân đạm lúa theo Iruka (1963) cho thấy (nếu bón đạm với liều lượng cao hiệu suất cao vào lúc lúa đẻ nhánh sau giảm dần Nếu bón với liều lượng thấp bón vào lúc lúa đẻ trước trỗ 10 ngày có hiệu cao [35] Ngoài nghiên cứu dinh dưỡng đạm lúa ngắn ngày, nhà khoa học nước cho nhu cầu đạm lúa có tính chất liên tục từ đầu sinh trưởng đến lúc chín Có hai thời kỳ đặc biệt dinh dưỡng đạm lúa thời kỳ đẻ nhánh làm đòng Đặc điểm thời kỳ đẻ nhánh đẻ rộ lúa hút đạm nhiều thường lúa hút 70% lượng đạm cần thiết thời gian đẻ nhánh định 74% suất Lúa cần nhiều đạm thời kỳ phân hoá địng phát triển thành bơng, tạo phận sinh sản Giai đoạn lúa hút 10 – 15% lượng N thời kỳ bón đạm có hiệu suất cao Phần đạm lại hút đến lúc chín [9] Bảng 2.1: Động thái tích luỹ dinh dưỡng lúa (%) Từ nảy mầm Nhánh tối đa Phân hố địng đến đẻ nhánh đển phân hố đến hình thành bơng đến tối đa địng bơng chín Đạm 37 12 31 20 Lân 33 23 34 10 Kali 36 21 20 23 Dinh dưỡng Thành (Nguồn: Ishizuka Y, 1973 - Nguyễn Xuân Trường, 2000) Theo nghiên cứu Nguyễn Vi - Trần Khải (1978): Trong đất phù sa sơng Hồng bón đạm mức 180 kg N/ha vụ Xuân 150 kg N/ha vụ Mùa cho lúa lai không làm giảm suất lúa Hiệu suất phân đạm đạt từ 10 – 14 kg thóc/ kg N giống lúa lai giống lúa đạt từ – kg thóc/ kg N [20] Ngồi đạm, lân có vai trò quan trọng với trồng biết cần lân tham gia vào thành phần tổng hợp hydratcacbon, Prôtein chất béo giữ trình hơ hấp quang hợp, giúp cho việc hút N tăng cường phát triển rễ, kích thích nốt sần, đẻ nhánh, tăng phẩm chất nông sản, làm mau chín hạt mẩy Năm 1994 kết thí nghiệm bón lân cho lúa trường Đại học nơng nghiệp II xã Thủy Dương - huyện Hương Thủy (Thừa Thiên - Huế) cho thấy: vụ Xuân bón lân cho lúa từ 30 – 120 kg P2O5/ha làm tăng suất lúa 10 – 17% Với liều lượng bón 90 kg P 2O5 suất cao bón liều lượng 90 kg P 2O5 suất có xu hướng giảm xuống Trong vụ hè thu với giống lúa VM1 bón sưpe lân hay lân nung chảy làm tăng suất rõ rệt Kali ba yếu tố dinh dưỡng quan trọng lúa, trước tiên hút K sau hút N, để thu thóc lúa lấy 22 – 26 kg K2O nguyên chất tương ứng với 36,74 – 43,4 kg KCl (60% K) K nguyên tố điều khiển chất lượng tham gia vào trình hình thành hợp chất vận chuyển hợp chất đó, K cịn có tác dụng làm cho tế bào củng cố, tăng tỷ lệ đường, giúp vận chuyển chất dinh dưỡng nhanh chóng hoa tạo hạt [6] Trên đất phù sa sông Hồng thâm canh lúa ngắn ngày, để đạt suất lúa tấn/ vụ mùa tấn/ha thiết phải bón K Để đạt suất tấn/ha vụ Xuân cần bón 102 – 135 kg K 2O/ha/vụ (ở mức 193 kg N/ha, 120 kg P2O5/ha) suất vụ mùa cần bón 88 – 107 kg K 2O/ha/vụ (ở mức 160 kg N/ha, 88 kg P2O5/ha/vụ) Hiệu suất phân K đạt 6,2 – 7,2 kg thóc /kg K2O [4] Vai trò cân đối đạm Kali lớn lượng đạm sử dụng nhiều K điều chỉnh dinh dưỡng đạm, làm cho sử dụng nhiều đạm chất dinh dưỡng khác nhiều Nếu khơng bón K hệ số sử dụng đạm đạt 15 – 30% bón K hệ số tăng lên 39 – 49% Trong vụ Xuân Miền Bắc, nhiệt độ thấp, thời tiết âm u hiệu lực sử dụng phân K cao hơn, cần bón K nhiều vụ [6] K sử dụng nguyên sinh chất tế bào tác dụng kích thích hoạt động chuyển hố vật chất vơ thành hữu đồng thời thúc đẩy trình vận chuyển sản phẩm quang hợp lên lá, hoa hạt Sự có mặt K thời kỳ sau trỗ lúa lai ưu thúc đẩy trình mẩy hạt giúp nâng cao suất Trong vụ Xn để đạt suất cao cần bón sớm, Bón K yêu cầu bắt buộc lúa lai đất giàu K [5] 2.2 Tình hình sản xuất sử dụng phân khống giới Việt Nam 2.2.1 Tình hình sản xuất sử dụng phân khoáng giới Một yếu tố quan trọng để nâng cao suất trồng sử dụng phân bón Để ni sống – tỷ người giới năm tới, số lượng lương thực phải gia tăng điều phụ thuộc vào phân bón Chính nhịp độ sản xuất tiêu thụ phân bón hố học giới tăng khơng ngừng Nhờ phân bón mà suất trồng tăng từ 30 – 50% để sản lượng tăng lên gấp đơi chi phí phân bón, thuốc trừ sâu kỹ thuật tăng lên gấp 10 lần [32] Theo FAO: toàn giới năm 1960 sử dụng 10 triệu phân đạm, năm 1980 62,7 triệu đến năm 1990 150 triệu Về phân lân năm 60 giới sử dụng 2,1 triệu (P 2O5) đến năm 1990 40 triệu Như vậy, tổng thể khơng thể phủ nhận vai trị phân hoá học thực tế, nhu cầu quan trọng nhằm tăng tính sản xuất đất Hiện giới việc sử dụng phân bón biến động, nhiên nơi sử dụng nhiều nước Tây Âu số nước châu Á Cịn Châu Phi, vùng Trung Đơng nước Mỹ la tinh nhìn trung lượng phân hóa học sử dụng cịn thấp nhiều mức bình qn giới Bảng 2.2: Tình hình sử dụng phân hóa học nước Quốc gia Lượng phân hoá học bình quân sử dụng cho gieo trồng (kg/ha) Hà Lan 758 Hàn Quốc 467 Nhật Bản 430 Trung Quốc 390 Việt Nam 80 - 90 ( Nguồn: Nông nghiệp môi trường, Lê Văn Khoa, NXBNN) Qua bảng ta thấy khu vực châu Á lượng phân bón sử dụng cho gieo trồng năm 2001 Hà Lan lớn 758 kg/ha, Việt Nam 30,8% lượng sử dụng Trung Quốc 19,4% lượng sử dụng Nhật Bản Năng suất lúa Việt Nam 53,9% Trung Quốc, 48,1% Nhật Bản Theo kết nghiên cứu Hiệp hội cơng nghiệp phân bón giới IFA: nhìn tổng thể xu hướng tiêu thụ phân bón giảm xuống từ đầu năm 90: năm 1990 đến 1992 giảm triệu tấn, năm 1993 đến 1994 giảm gần 14 triệu Tuy nhiên, nước phát triển xu hướng sử dụng phân bón tăng lên Năm 1993 đến 1994 nước phát triển tiêu thụ phân bón tăng lên 55%, năm 1998 đến 1999 tăng lên 58% Vì lẽ sản xuất phân đạm tăng lên nước phát triển, năm 1980 đến năm 1981 tăng 31% đến năm 1992 – 1993 tăng lên 45% [23] Phân hóa học đặc biệt phân đạm đóng góp vai trị quan trọng tăng suất trồng, phân bón tăng nước cơng nghiệp phát triển: Mỹ ure tăng 11 lần, Pháp tăng – lần, Liên Xô cũ tăng 11 – 13 lần nước phát triển châu Phi tăng lần, châu Mỹ la tinh tăng 2,5 lần, châu Á tăng lần Bảng 2.3: Nhu cầu phân bón giới Đơn vị: triệu Dinh dưỡng Năm 1987 Năm 1995 Đạm (tính theo N) 72 91 Lân (tính theo P) 15 18 Kali (tính theo K) 22 26 (Nguồn: Lê Văn Khoa, 2001) Vào năm 1900 mức tiêu thụ phân đạm giới triệu tấn, 50 năm sau lên tới 14 triệu tấn, năm 1978 100 triệu tấn, đến năm 1982 10