Nghiên cứu giải pháp xử lý rơm nhằm cải thiện môi trường đất trồng lúa ở đồng bằng sông cửu long

BỘGIÁODỤCVÀĐÀOTẠO TRƯỜNGĐẠI HỌCCẦNTHƠ NGUYỄNXUÂNDŨ NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP XỬ LÝ RƠM NHẰMCẢI THIỆNMÔITRƯỜNGĐẤTTRỒNGLÚAỞ ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬULONG LUẬNÁNTIẾNSĨMÔI TRƯỜNGĐẤTVÀNƯỚC CầnThơ– 2016 BỘGIÁODỤCVÀĐÀOTẠO TRƯỜNGĐẠI HỌCCẦNTHƠ NGUYỄNXUÂNDŨ NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP XỬ LÝ RƠM NHẰMCẢI THIỆNMÔITRƯỜNGĐẤTTRỒNGLÚAỞ ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬULONG Chuyên ngành: Mơi Trường Đất NướcMãsố:62440303 LUẬNÁNTIẾNSĨMƠI TRƯỜNGĐẤTVÀNƯỚC NGƯỜIHƯỚNGDẪNKHOAHỌC PGS.TS.TRƯƠNG THỊ NGA CầnThơ-2016 TĨMTẮT Trong sản xuất nơng nghiệp vấn đề thâm canh tăng vụ lúa làm chodưỡng chất đất bị cạn kiệt cân đối việc đốt đồng sau thu hoạch gây ônhiễm môi trường quan tâm Nghiên cứu thực nhằm đưa giảipháp xử lý rơm ruộng giúp hạn chế đốt đồng góp phần cải thiện tính chất đất trồnglúa thâm canh Các nội dung thí nghiệm nghiên cứu nhằm đạt mục tiêucụthểnhư:1)ĐánhgiáhiệntrạngxửlýrơmtạicácvùngthâmcanhlúathuộctỉnhTiềnGiangvành ữngảnhhưởngcủaviệcđốtđồngđếntínhchấtlýhóađấtlúathâmcanh;2)Đánhgiákhảnăngủphâncompost từrơmvàqtrìnhphânhủyrơmtrênruộngvớiviệc bổ sung chế phẩm sinh học;3) Đánh giá hiệu vùi rơm ruộng đếntínhchấtlýhóađấtvà4)Đềxuất quytrìnhxửlýrơmtrênđồngruộng Kết đánh giá trạng xử lý rơm qua khảo sát trạng sử dụng vàxửlýrơmsauthuhoạchtạiTiềnGiangtrêncơsởphỏngvấn400hộdânsửdụngphiếuđiềutranơnghộ tạicáchuyệnCáiBè,CaiLậy,ChợGạovàGịCơngTây.Có92-97%ýkiếntrảlờicủangườidânởcáchuyệnkhảosátchorằngđốtđồngở vụĐơngXn,trừ huyện Chợ Gạo có đến khoảng 95% số hộ tận dụng nguồn rơm sau thu hoạch VụThuĐơngcó2554%ýkiếnnơngdântạihuyệnCáiBèvàhuyệnCaiLậyđểrơmphânhủytựnhiêntrênruộng.Khảosá t,đánhgiátínhchấtlýhóađấtcanhtáccóđốtđồnglâunămvàkhơngđốtđồngtạihuyệnCáiBèquathumẫuđấtởđộsâu 0-20cmtạiấpMỹThuận, ấp Mỹ Trung xã Hậu Mỹ Bắc B ấp Hậu Phú xã Hậu Mỹ Bắc A Tính chấtđất canh tác có đốt đồng lâu năm pH, đạm dễ tiêu, lân dễ tiêu, kali trao đổi thấp vàcó xu hướng tăng ruộng không đốt đồng Đặc biệt, kết cho thấy đất đốt đồng lâunămcóhàmlượngchấthữucơthấp.Nghiêncứuủphâncompostvàbóntrảlạichấthữucơtừrơmrạv àxử lýrơmtạiruộnglàmộtgiảiphápduytrìtínhchấtđ ấ t Nghiên cứu ủ phân compost từ rơm bố trí gồm nghiệm thức với chếphẩm Biomix, Emic, Trichomix-DT nước thải Biogas Kết cho thấy chếphẩmnàyvànướcthảiBiogascóhiệuquảthúcđẩyqtrìnhphânhủyvàrútngắnthờigianphânh ủy.TrongđóhaichếphẩmTrichomixDTvàBiomixđápứngđượcucầuxửlýtrênđồngruộng.Nghiêncứuxửlýrơmtạiđồngruộngvới cácchếphẩmsinhhọcBiomix,Trichomix-DT, AT bio-decomposer Kết cho thấy xử lý rơm trực tiếp trênđồngruộngbằngchếphẩmsinhhọclàmgiảm70%khốilượngrơm,cungcấplượngchất hữu cơ, làm tăng kali trao đổi đất Bên cạnh góp phần làm tăng đạm dễ tiêu (NH4+và NO3-) lân dễ tiêu Nghiên cứu xây dựng quy trình xử lý rơmtại ruộng chế phẩm sinh học thích hợp với điều kiện canh tác lúa huyện Cái Bè nâng cao khả áp dụng nhằm quản lý bền vững tài nguyên đất trồng lúacụthểtrongđiềukiệntỉnhTiềnGiang Từkhóa:chếphẩmsinhhọc,lý hóađất,lúa,ủphâncompost,xửlýrơm ABSTRACT Nowadays, the problems of intensive rice cultivation which have affected on depletionandimbalanceofnutrientsinthesoilandricestrawburningwhichhavecausedenvironmentalpolluti onshouldbesolvedforcommunity.Thestudywasconductedtoproposesolutionsofstraw treatments on the fields to limit crop burning, which improves the quality of paddy soilanddecreasesenvironmentalpollution.Therefore,theaimsof the study were 1) to assess thecurrent situation of straw treatments on the intensive rice cultivation regions in Tien Giangprovince and the impact of rice straw burning on the physical and chemical properties ofintensivesoil;2)toevaluatethepossibilityofcompostingstrawandthedecompositionprocessof straw on the fields with the addition of bio-products; 3) to evaluate the effectiveness ofburying straw on the fields to the soil physical and chemical properties, and 4) to recommendstraw treatment processes By using questionnaires to interview four hundred households inCaiBe,CaiLay,ChoGaoandGoCongTayabouttheircurrentricestrawusingandricestrawtreatmentafterha rvests The result of surveys showed that 92-97% households burnt rice straw after harvestinginwinterspringcroppings,exceptChoGaoinwhich95%ofthehouseholdswerecontinuously using the source of rice straw after harvesting In autumn-winter croppings, 25-54% of interviewed households in Cai Be and Cai Lay let the straw decompose naturally onthe fields The soil samples at a depth of to 20 cm to assess the soil physical and chemicalproperties were collected in My Thuan Hamlet and My Trung Hamlet of Hau My Bac BCommune where people burn rice residues after harvest annually and Hau Phu Hamlet ofHau My Bac A Commune where people don’t use this method The burning rice straw soilshave low pH, exchangeable ammonium, nitrate, phosphorus and potassium These propertiestend to get higher in the without burning rice straw soils Especially, the results indicated thatperennial burningcultivationsoilhadloworganicmatterconcentration.Usageoforganicmatter from rice straw decomposition was the solution to maintain soil quality Therefore,compostingandhandlingstrawinsituwascarriedout Compostingstrawwasconductedwith5treatmentswithbioproducts,includingBiomix,Emic, Trichomix-DT and biogas wastewater The result showed that these bio-products andbiogaswastewaterenhancedthecompostingprocessandshortenedthetimeofdecomposition;especially, the Trichomix-DTandBiomix were suitable forthetreatmentonthefields.Thepractical results of the study indicated that straw treatment in-situ usingBiomix,Trichomix-DT, AT bio-decomposer could reduce 70% the volume of straw and provide more organicmatter and exchangeable potassium in the soil Besides, the rice straw treatment on the fieldswiththebioproductshelpedincreaseexchangeableammonium,nitrateandphosphorusconce ntrationinthesoil.Thestudyhasdevelopedtheprocedureofricestrawtreatmentin-situby using bio-products The usageofthisprocedureissuitableforhouseholdswithricecultivation conditions in Cai Be district Furthermore, the application of the procedure couldbeenhancedtomanagesustainablythelandresourcesinTienGiang Province Keywords:bio-product,physicalandchemicalpropertiesofsoil,rice,composting,strawtreatment LỜICẢMƠN Xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS Trương Thị Nga, Người tậntình hướng dẫn, tạo điều kiện thuận lợi cho lời khuyên dạy qbáuđểtơihồnthànhluậnánnày Xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Ban Giám Hiệu trường Đại Học Cần Thơ,BanChủnhiệmkhoaMôiTrườngvàTàiNguyênThiênNhiên,BanGiámHiệutrườngĐại học Sài Gịn,BanChủnhiệmKhoaMơitrườngđãtạođiềukiệnthuậnlợiđểtơihồnthànhchươngtrình TơixingửilờicảmơnđặcbiệtđếnchúLêVănCạnchủruộngnơitơibốtríthínghiệm tận tình giúp đỡ để tơi hồn thành thí nghiệm ngồi đồng Xin trân trọngghinhớnhữngđónggópchântình,sựđộngviêncủangườithân,bạn bègiúptơivượtquakhókhănđể hồnthànhluậnánnày Tơi xin chân thành cảm ơn sâu sắc đến gia đình giúp đỡ động viên tinhthầnđểtơihồnthànhtốtluậnán Mộtlầnnữaxinchânthànhbiết ơn NguyễnXnDũ CỘNGHỊAXÃ HỘICHỦNGHĨAVIỆTNAM Độclập–Tự do–Hạnhphúc LỜICAMĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu mà tơi thực Tất cácsố liệu luận án trung thực chưa công bố cơng trìnhnghiêncứunàokhác Tácgiảluận án NguyễnXnDũ MỤCLỤC Trang TĨMTẮT i ABSTRACT ii LỜICẢMƠN iii LỜICAMĐOAN iv MỤCLỤC v DANHSÁCHTỪVIẾTTẮT ix DANHSÁCHBẢNG x DANHSÁCHHÌNH xi CHƯƠNG1:GIỚITHIỆU 1.1Đặtvấn đề 1.2Mụctiêunghiêncứu 1.3Nộidungnghiêncứu 1.4Tính mớicủa luận án 1.5Đốitượngvàphạm vinghiêncứu 1.5.1Đốitượngnghiên cứu 1.5.2Phạmvinghiêncứu 1.6Ýnghĩakhoahọcvàthựctiễn CHƯƠNG2: TỔNG QUANTÀILIỆU 2.1Sản xuất lúavàcácvấn đềmôi trường sản xuấtlúa 2.1.1Sản xuấtlúaởđồngbằngSôngCửuLong 2.1.2Sản xuấtlúa tạikhuvựcnghiên cứu 2.1.3Cácvấnđềmơitrườngdođốt đồngtrongcanhtáclúa 2.1.4Mộtsốkếtquảnghiêncứuvềvấnđềđốtđồnggâyảnhhưởngđếntínhchấtlýhóađấtvàn ăngsuấtlúa 2.1.5Mơitrườngđất trồnglúa 2.2M ộ t sốđặc tínhlý, hóahọc đấttrongcanhtáclúa 10 2.2.1Dungtrọngđấttrồnglúa 10 2.2.2pHđấttrồng lúa 11 2.2.3Độdẫnđiệntrongđất(EC) 12 2.2.4Ehđấttrồnglúa 12 2.2.5Đạmtrongđấtlúa 13 2.2.6Lântrongđất lúa 15 2.2.7Kalitrongđấtlúa 15 2.2.8Cácgiaiđoạnsinhtrưởngcủacâylúa 16 2.3Vaitrịvàsựchuyểnhóachấthữu cơtrongđất 17 2.4Sự phânhủyvàkhốnghóachất hữucơtừ rơmrạsauthuhoạch 19 2.5Cácyếutốảnhhưởngđếnsựphânhủychấtthảihữucơbằngủphâncompost 21 2.5.1Cơchếcủaquátrình ủphâncompost 21 2.5.1.1Sự phânhủycellulose 21 2.5.1.2Sự phân hủylignin 23 2.5.1.3Sự phânhủyprotein 23 2.5.1.4Sự phânhủycarbohydrate 23 2.5.2Cácgiaiđoạn trongqtrìnhủphâncompost 24 2.5.3Cácyếutốmơitrườngtrongủphâncompost 25 2.5.1Ẩmđộcủa đốngủ 25 2.5.2ThànhphầnngunliệuvàtỷsốC/N 25 2.5.3Nhiệt độđốngủ 25 2.5.4pHđốngủ 26 2.6Cáccơngtrình nghiên cứuvềbiện phápxửlýrơmrạ 26 CHƯƠNG3:NỘI DUNG VÀPHƯƠNGPHÁPNGHIÊNCỨU 29 3.1Phươngtiệnnghiên cứu 29 3.2Nộidungvàphươngphápnghiêncứu 30 3.2.1Nộidung1.Khảosáthiệntrạngsửdụngvàxửlýrơmsauthuhoạchtạikhuvựcthâmcanhl úa tỉnhTiềnGiang 30 3.2.2Nộidung2.Khảo sát,đánhgiátínhchất lýhóađấtởđiềukiệncanhtáccóđốtđồnglâunămtạihuyệnCáiBè,tỉnh TiềnGiang 31 3.2.3 Nội dung Nghiên cứu xử lý rơm ủ phân compost xử lý trực tiếptrênđồngruộngvớicácchếphẩmsinhhọc 34 3.2.4Nộidung4:Đánhgiáđặctínhlýhóađấtthơngquaxửlýrơmbằngchếphẩmsin hhọctrênđồngruộng 43 3.2.5Nộid u n g T r i ể n k h a i q u y trìnhá p d ụ n g t h ự c t ế g i ả i p h p x l ý r m t r ê n đồ ngruộng 44 3.3Phương phápxửlýsốliệu 46 CHƯƠNG4: KẾTQUẢVÀTHẢO LUẬN 47 4.1Phântíchvàđánhgiáhiệntrạng xử lýrơm sauthuhoạch 47 4.1.1Xử lýrơmrạbằnghìnhthứcđốt 49 4.1.2Cáchìnhthứcsửdụngrơmrạkhác 4.1.2.1Sửdụngrơmtrongchănni 50 50 4.1.2.2Sửdụngrơmtrongtrồng dưavàcáccâytrồngcạn khác 51 4.1.2.3Tậndụngrơmtrồngnấm 51 4.1.2.4Vùirơmhaybỏphânhủyrơmtự nhiên 51 4.1.3Lượngrạcịnlạisauthuhoạch 52 4.1.4Sử dụngphânbón 53 4.1.5Hìnhthứcthuhoạch 54 4.1.6Năngsuấtlúa 55 4.1.7Lợi nhuậntrongcanhtáclúa 55 4.1.8Nhữngthuậnlợi vàhạnchếcủacác biệnphápxửlýrơmcủanơngdân 56 4.2Phântíchvàđánhgiátínhchất đấtđốtđồnglâunăm 57 4.2.1Phẫu diệnđiểnhìnhtầng mặtđấttrồnglúa 58 4.2.2Tính chấtđất đốt đồngtạihuyệnCáiBè 58 4.2.2.1Dungtrọngđất trồnglúa 59 4.2.2.2pHđấtlúa 60 4.2.2.3Chấthữucơtrongđất 61 4.2.2.4Hàmlượngđạmtổngsốtrongđất 62 4.2.2.5HàmlượngđạmNH4+-Ntrong đất 62 4.2.2.6HàmlượngđạmNO3 Ntrongđất 62 4.2.2.7Hàmlượnglân tổngsốtrongđất 63 4.2.2.8Hàmlượnglân dễtiêutrongđất 63 4.2.2.9Hàmlượngkali traođổi 64 4.3Nghiêncứuxửlýrơmbằngcác chếphẩmsinhhọc 65 4.3.1Nghiêncứulựachọnchếphẩmsinhhọcxửlýrơmthôngquagiảiphápủphânco mpost 65 4.3.1.1Diễnbiếnnhiệt độtrongquátrìnhxử lýrơmbằngcách ủphâncompost 65 4.3.1.2Diễnbiến Ẩmđộtrongquá trìnhủ phâncompost 67 4.3.1.3Sựgiảmkhốilượngrơmtrongquátrìnhủphâncompost 68 4.3.1.4DiễnbiếncủagiátrịpHtrongquátrìnhủphâncompost 69 4.3.1.5Diễnbiếnhàmlượngcarbon trongquátrìnhủphâncompost 70 4.3.1.6Diễnbiếnhàmlượngđạmtổngsố trongquátrìnhủphâncompost 72 4.3.1.7DiễnbiếntỷsốC/Ntrong qtrìnhủphâncompost 73 4.3.1.8Diễnbiếnhàmlượnglântổngsốtrongqtrình ủphâncompost 75 4.3.1.9Hiệuquảphânhủyrơm 4.3.1.10Đánhgiảhiệuquảvềmặtmơitrườngcủagiảiphápủphâncomposttừ rơm 76 77 4.3.2Khảo sátsự phân hủyrơmrạngoài đồng ruộng 78 4.3.2.1Đánhgiásựphânhủyrơmvùitrongđấttheothờigian 79 4.3.2.2TỷsốC/Ncủarơm 81 4.3.2.3Điệnthếoxyhóakhử (Eh)củanướctrongđất 82 4.4Ảnhhưởngcủacácbiệnphápxửlýrơmrạđếntínhchấtđấtvànăngsuấtlúa 84 4.4.1Mơtảphẫudiệntầng mặtđấtsaukhi kết thúcthínghiệm 84 4.4.2Đánhgiáhiệuquảxửlýrơmbằngchếphẩnsinhhọc lêntínhchấtđất 85 4.4.2.1Dungtrọngđất 85 4.4.2.2pH đất 86 4.4.2.3Độ dẫnđiệntrongđất(EC) 87 4.4.2.4Hàmlượngcarbontrong đất 88 4.4.2.5Hàmlượngđạmdễtiêutrongđất 90 4.4.2.6Hàmlượngđạmtổngsốtrongđất 91 4.4.2.7Hàmlượnglân dễtiêutrongđất 92 4.4.2.8TỷsốC/N củađất 94 4.4.2.9Năngsuấtlúa 95 4.4.2.10Năngsuất lúa thựctếvụxuânhè2014 96 4.5Tínhchấtđấtsaukhikếtthúcthínghiệm 97 4.6Đánhgiáhiệuquảứngdụngthựctếxử lý rơmtrênđồngxuộng 99 4.6.1Phântíchnhữngthuậnlợivàkhókhăncủaquytrìnhtheo mơhìnhSWOT 100 4.6.2Thuậnlợivềmặt kỹthuật 101 4.6.3Lợi íchvềmặtchiphíđầutư 101 4.6.4Lợi íchvềmặt mơitrường 102 4.7Quytrìnhxửlýrơmtrênđồng ruộng 103 4.7.1Giai đoạn1: Chuẩnbị 103 4.7.2Giai đoạn2: Phavàphunchếphẩm 103 4.7.3Giai đoạn3:Xới rơmvàođất 104 4.7.4Giaiđoạn4:Gieohạt 104 CHƯƠNG5:KẾTLUẬNVÀ ĐỀ XUẤT 105 5.1Kếtluận 105 5.2Đềxuất 105 TÀILIỆUTHAMKHẢO 106