Đánh giá hiện trạng nhiễm mặn Đất Đến canh tác một số cây hàng năm tại thừa thiên huế và Đề xuất giải pháp thích Ứng (tt)

Nhận thức đựợc những vấn đề đã và đang diễn ra trong quá trình phát triển sản xuất cây hàng năm và sự ảnh hưởng của xâm nhập mặn, trong những năm qua đã có một vài công trình nghiên cứu

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

Công trình được hoàn thành tại:

Khoa Môi trường– Trường Đại học Khoa học Tự nhiên

Đại học Quốc gia Hà Nội

Người hướng dẫn khoa học: TS Vũ Đình Tuấn

Phản biện 1: PGS.TS Mai Văn Trịnh

Phản biện 2: TS Phan Bá Học

Luận văn được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận văn tại : Phòng 405A nhà A2 - Khoa Môi trường - Đại học Khoa học tự nhiên

Đại học Quốc gia Hà Nội

vào lúc 2 giờ 30 phút ngày 18 tháng 10 năm 2024 với hình thực họp trực tiếp

Có thể tìm hiểu luận văn tại:

Khoa Môi Trường – Trường Đại học Khoa học tự nhiên – ĐHQGHN Trung tâm thông tin - Thư viện – Đại học Quốc gia Hà Nội

MỞ ĐẦU

Xâm nhập mặn là một trong số những mối đe dọa đáng quan tâm đối với sản xuất nông nghiệp và sinh kế người dân, khi xâm nhập mặn kéo dài dẫn đến tình trạng thiếu nước ngọt, làm ảnh hưởng đến đời sống và sản xuất nông nghiệp Hơn thế nữa, trong tương lai (năm 2030) nếu mực nước biển dâng cao thêm 20 cm và lưu lượng nước mùa kiệt giảm 22% thì xâm nhập mặn trên các sông chính của ĐBSCL sẽ vào sâu hơn 14 km

so với kịch bản gốc (xâm nhập mặn 1998) và diện tích xâm nhập mặn mở rộng ra hầu hết các vùng được ngọt hóa thuộc các dự án ngăn mặn

Thừa Thiên Huế là một tỉnh phía Nam của vùng duyên hải Bắc Trung Bộ, có bờ biển dài 126 km và hệ thống đầm phá Tam Giang – Cầu Hai có diện tích hơn 22 nghìn

ha Do nằm trong vùng nhiệt đới gió mùa Bắc bán cầu nên đây là khu vực chịu ảnh hưởng của biến đổi khí hậu nặng nề Đặc biệt là những đợt hạn hán và xâm nhập mặn nghiêm trọng xảy ra hàng năm, nhiều diện tích mất năng suất hoặc không canh tác, để đất hoang ảnh hưởng rất lớn đến tình hình kinh tế - xã hội của địa phương Diện tích sản xuất của vùng ngọt và ngọt hóa bị thu hẹp đáng kể, diện tích vùng mặn tăng lên, chất lượng môi trường đất, tầng địa chất bị thay đổi theo chiều hướng tiêu cực cho sản xuất nông nghiệp

và gây ra nhiều tác hại đối với nền kinh tế và xã hội tại tỉnh Thừa Thiên Huế Nguồn thu nhập chính chủ yếu từ sản xuất nông nghiệp như nuôi trồng thuỷ sản và sản xuất lúa Vì vậy, nghiên cứu thực trạng xâm nhập mặn thực sự cần thiết cho phát triển nông nghiệp trong điều kiện biến đổi khí hậu ở khu vực miền Trung và tỉnh Thừa Thiên Huế

Nhận thức đựợc những vấn đề đã và đang diễn ra trong quá trình phát triển sản xuất cây hàng năm và sự ảnh hưởng của xâm nhập mặn, trong những năm qua đã có một vài công trình nghiên cứu về xâm nhập mặn như: Nghiên cứu xâm nhập mặn tại xã Quảng Thái, huyện Quảng Điền [2], tại khu vực phá Tam Giang xã Phú Xuân, huyện Phú Vang [3], [4], Tác động đối với biến đổi khí hậu ở lưu vực sông Hương [5] Tuy nhiên các nghiên cứu này cũng chỉ tiến hành ở mức độ địa phương… Như vậy, hầu hết các nghiên cứu về xâm nhập mặn tại tỉnh Thừa Thiên Huế đều mới chỉ tập trung làm rõ một số khía cạnh cụ thể mà chưa có nghiên cứu tổng thể nào xâm nhập mặn ảnh hưởng tới cây hàng năm, đặc biệt là nghiên cứu về xâm nhập mặn đối với đất trồng cây hàng năm ở khu vực Thừa Thiên Huế còn ít

Do đó, nghiên cứu xâm nhập mặn đất trồng lúa ở tỉnh sẽ cung cấp dữ liệu về xâm nhập mặn đối với môt số cây hàng năm và làm cơ sở đề xuất một số giải pháp thích ứng với xâm nhập mặn phù hợp với điều kiện của địa phương

Xuất phát từ những vấn đề thực tế trên, việc nghiên cứu Đề tài “Đánh giá hiện trạng

nhiễm mặn đất đến canh tác một số cây hằng năm tại Thừa Thiên Huế và đề xuất giải pháp thích ứng” là hết sức cần thiết Các mục tiêu và nội dung cụ thể của Đề tài như sau:

Mục tiêu nghiên cứu:

- Đánh giá được tình trạng nhiễm mặn đất canh tác một số cây hàng năm và nguyên nhân gây xâm nhập mặn ứng với kịch bản biến đổi khí hậu tại tỉnh Thừa Thiên Huế

- Đề xuất được các giải pháp canh tác thích ứng với nhiễm mặn phù hợp với điều kiện kinh tế và xã hội của địa phương

Nội dung nghiên cứu:

- Đánh giá tình hình canh tác và ảnh hưởng của xâm nhập mặn từ các nông hộ tại khu vực nghiên cứu

- Đánh giá đặc điểm vật lý, hóa học của đất khu vực có nguy cơ nhiễm mặn tại tỉnh Thừa Thiên Huế

- Ứng dụng mô hình AquaCrop đánh giá ảnh hưởng tới canh tác lúa ở các kịch bản nhiễm mặn đất tại tỉnh Thừa Thiên Huế

- Đánh giá tình hình sản xuất và khả năng chịu mặn của các giống cây trồng rau và lạc tại tỉnh Thừa Thiên Huế

- Đề xuất các giải pháp canh tác thích ứng với nhiễm mặn phù hợp với điều kiện kinh tế và xã hội của địa phương

CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU

1.1 Cơ sở lý luận

1.1.1 Các khái niệm

1.1.2 Tổng quan nghiên cứu các mô hình và lựa chọn mô hình AquaCrop

1.2 Tổng quan nghiên cứu về xâm nhập mặn tại Thừa Thiên Huế

1.2.1 Thực trạng xâm nhập mặn tại Việt Nam và Thừa Thiên Huế

1.2.2 Các nghiên cứu liên quan xâm nhập mặn tại Thừa Thiên Huế

1.2.3 Tổng quan nghiên cứu về đất nhiễm mặn ảnh hưởng đến cây trồng

1.2.4 Tổng quan nghiên cứu về các phương án cải tạo đất nhiễm mặn

1.3 Tổng quan về một số chỉ tiêu lý - hoá phản ánh tính chất, đặc điểm chất lượng đất sản xuất nông nghiệp

1.4 Tổng quan điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội khu vực nghiên cứu

1.4.1 Điều kiện tự nhiên

1.4.2 Điều kiện kinh tế xã hội

CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu của luận văn là chất lượng đất canh tác và tình hình ảnh hưởng xâm nhập mặn tới các loại cây trồng như lúa, rau và lạc tại khu vực tỉnh Thừa Thiên Huế

và biện pháp thích ứng phù hợp với điều kiện địa phương

2.2 Phạm vi nghiên cứu

Phạm vi không gian: Không gian nghiên cứu được tiến hành cho toàn tỉnh Tỉnh Thừa Thiên Huế

Phạm vi thời gian: Năm 2016 – nay cụ thể:

- Số liệu về đặc điểm vật lý, hóa học của đất được tiến hành lấy mẫu và phân tích mẫu vào năm 2022 Số liệu về thời tiết theo ngày theo tháng từ năm 2022 đến nay

từ Trung tâm khí tượng thủy văn

- Số liệu về đặc điểm sinh trưởng của các loại cây trồng gồm lúa, rau và lạc được

được thu thập từ năm 2023 đến nay tại vùng đất ven biển

Phạm vi về cây trồng nghiên cứu: Cây lúa, cây rau và cây lạc

2.3 Phương pháp nghiên cứu

2.3.1 Phương pháp thu thập tài liệu, số liệu

2.3.2 Lấy mẫu phẫu diện và đất tầng mặt

2.3.3 Phương pháp phân tích mẫu đất

2.3.4 Phương pháp nghiên cứu ảnh hưởng của xâm nhập mặn đến năng suất lúa bằng

3.1.1 Kết quả điều tra nông hộ về tình hình canh tác lúa, thiệt hại và nguyên nhân

do xâm nhập mặn

a Đối với canh tác lúa

* Tình hình canh tác lúa:

Kết quả điều tra tình hình sản xuất lúa tại các hộ cho thấy số vụ canh tác lúa khoảng

2 vụ/năm trong đó mỗi hộ có diện tích đất canh tác lúa trung bình khoảng 0,39 ha, chiếm 83,9% tổng diện tích đất sản xuất nông nghiệp Năng suất lúa trung bình khoảng 4,8 tấn/ha/vụ Theo thống kê Tổng thu trung bình là khoảng 54,8 triệu đồng/ha/năm và tổng chi phí (như phân bón, vận chuyển, chăm sóc ) khoảng 28,2 triệu đồng/ha/năm Tổng thu nhập trung bình là khoảng 26,6 triệu đồng/ha/năm

Hình 3.1 Biểu đồ thể hiện tổng chi phí và tổng thu trung bình của canh tác lúa

* Tình hình thiệt hại do xâm nhập mặn:

Xâm nhập mặn đã làm thiệt hại đến các mô hình canh tác lúa với mức độ thiệt hại

về năng suất là 48,3% tương đương khoảng 0,24 ha/hộ bị ảnh hưởng

Xâm nhập mặn đã gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường đất bị suy thoái gây nhiều tác động làm giảm diện tích đất sản xuất nông nghiệp bị thu hẹp, năng suất, chất lượng sản phẩm từ nông nghiệp giảm đáng kể trong đó Hai tác động chủ yếu của hiện

54,8

28,2

0 10 20 30 40 50 60

Tổng thu trung bình Tổng chi phí trung bình

tượng nhiễm mặn đất canh tác lúa là giảm năng suất (25%) và tốn thêm các chi phí để rửa mặn hoặc gieo trồng lại (30%) Tác động còn lại là do thay đổi mùa vụ chiếm 15%, do mất đất chiếm 10% Kết quả điều tra cho thấy xâm nhập mặn tác động tới 61,5% diện tích đất của các nông hộ canh tác lúa

* Nguyên nhân gây xâm nhập mặn:

Từ biểu đồ kết quả điều tra nguyên nhân chủ yếu dẫn đến hiện trượng nhiễm mặn đất canh tác lúa do xâm nhập mặn (45%) và có tới 50% hộ dân đánh giá xâm nhập mặn

có xu hướng nghiêm trọng hơn Diễn biến xâm nhập mặn có xu hướng thay đổi thất thường qua các năm (26% đánh giá) còn lại có thể không thay đổi qua các năm (24% đánh giá) Các nguyên nhân khác được đánh giá có thể dẫn đến hiện tượng đất nhiễm mặn

là do canh tác không bền vững, sử dụng nguồn nước mặn nhẹ hoặc do thiếu nguồn nước ngọt để rửa mặn (13 – 14% đánh giá)

b Đối với canh tác cây màu

Cây rau:

* Tình hình canh tác rau

Kết quả điều tra tình hình sản xuất rau tại các hộ cho thấy số vụ canh tác rau khoảng

2 - 9 vụ/năm (trung bình 6,4 vụ/năm) trong đó mỗi hộ có diện tích đất canh tác rau trung bình khoảng 0,17 ha, chiếm 51,3% tổng diện tích đất sản xuất nông nghiệp của hộ Năng suất rau trung bình khoảng 2,5 tấn/ha/vụ Theo thống kê Tổng thu trung bình là khoảng 29,2 triệu đồng/ha/năm và tổng chi phí (như phân bón, vận chuyển, chăm sóc ) khoảng 10,5 triệu đồng/ha/năm Tổng thu nhập trung bình là khoảng triệu đồng/ha/năm [31]

* Tình hình thiệt hại do nhiễm mặn:

Qua điều tra tổng diện tích trồng rau bị ảnh hưởng bởi xâm nhập mặn với mức độ thiệt hại là 8,3% năng suất (diện tích bị tác động là 0,05 ha)

Hai tác động chủ yếu của hiện tượng nhiễm mặn đất canh tác rau là giảm năng suất (54%), tốn thêm các chi phí để rửa mặn hoặc gieo trồng lại (34%) và thay đổi mùa vụ chiếm 16% còn lại là không có tác động Kết quả điều tra cho thấy xâm nhập mặn tác động tới 35,6% diện tích đất của các nông hộ canh tác rau trong đó 46% số nông hộ điều tra bị ảnh hưởng [31]

* Nguyên nhân gây xâm nhập mặn

Trong khi hiện tượng nhiễm mặn tại đất canh tác lúa có nguyên nhân chủ yếu do xâm nhập mặn thì ở đất canh tác rau nguyên nhân chủ yếu do sử dụng nguồn nước mặn nhẹ để tưới rau tỷ lệ hộ đồng ý là 56% Các nguyên nhân khác cũng được người dân nhận thấy tác động là do xâm nhập mặn (30%), canh tác không bền vững (22%), thiếu nguồn nước ngọt rửa mặn (20%)

Diễn biến của hiện tượng nhiễm mặn đất trồng rau hầu hết là có xu hướng nghiêm trọng hơn với 50% đồng ý, hầu như không có hộ nào đánh giá hiện tượng nhiễm mặn có

xu hướng giảm Thay đổi thất thường chiếm 20%, không thay đổi khoảng 30%

Cây lạc:

* Tình hình canh tác lạc

Kết quả điều tra tình hình sản xuất lạc tại các hộ cho thấy số vụ canh tác lạc khoảng

1 vụ/năm trong đó mỗi hộ có diện tích đất canh tác rau trung bình khoảng 0,2 ha, chiếm 49,8% tổng diện tích đất sản xuất nông nghiệp của hộ Năng suất lạc trung bình khoảng 2,5 tấn/ha/vụ

Theo thống kê Tổng thu trung bình là khoảng 70,1 triệu đồng/ha/năm và tổng chi phí khoảng 20,3 triệu đồng/ha/năm Tổng thu nhập trung bình là khoảng 49,8 triệu đồng/ha/năm

Diện tích đất canh tác lạc trung bình đạt 0,20 ha/hộ, chiếm 49,8% tổng diện tích đất sản xuất nông nghiệp

* Tình hình thiệt hại do nhiễm mặn:

Qua điều tra tổng diện tích trồng rau bị ảnh hưởng bởi xâm nhập mặn với mức độ thiệt hại là 24,8 % năng suất (diện tích bị tác động là 0,14 ha)

Kết quả cho thấy canh tác lạc được 100% hộ trồng lạc đánh giá hiện tượng nhiễm mặn đất có tác động giảm năng suất với mức giảm năng suất là 24,8%, thay đổi thời gian mùa vụ (14%) Người dân nhận định không có tác động đến đất canh tác lạc là 56% và xâm nhập mặn tác động tới 46% số nông hộ điều tra

* Nguyên nhân gây xâm nhập mặn

Kết quả điều tra nguyên nhân chủ yếu dẫn đến hiện trượng nhiễm mặn đất canh tác lạc do xâm nhập mặn (68%), sử dụng nguồn nước mặn nhẹ (56%) trong đó có tới 100%

hộ dân đánh giá xâm nhập mặn có xu hướng nghiêm trọng hơn Các nguyên nhân khác được đánh giá có thể dẫn đến hiện tượng đất nhiễm mặn là do canh tác không bền vững (44%), do thiếu nguồn nước ngọt để rửa mặn (36%) Diễn biến xâm nhập mặn có xu hướng thay đổi thất thường qua các năm (34%), tỷ lệ đánh giá xâm nhập mặn không thay đổi qua các năm

3.1.2 Kết quả phân tích, đánh giá tính chất, đặc điểm vật lý, hóa học của đất sản xuất nông nghiệp nhiễm mặn vùng nghiên cứu

a Kết quả phân tích, đánh giá tính chất, đặc điểm vật lý

i) Đất canh tác lúa

Về thành phần cơ giới: Xếp loại đất theo tam giác thành phần cơ giới đất của Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp của Liên hợp quốc (FAO) [67] thì đất canh tác lúa được xếp vào loại đất thịt pha cát Trong đó tỷ lệ cấp hạt sét dao động từ 6,75-11,9%; limon từ 21,47 – 25,9%; cát mịn từ 50,91 - 64,0%; cát thô từ 6,6 – 7,82% Tầng mặt có thành phần

cơ giới nặng hơn các tầng phía dưới Độ xốp dao động từ 40,16-49,77% (xốp vừa) độ phì đất phụ thuộc đáng kể vào độ xốp của đất Tỷ trọng đất dao động trong khoảng 2,01-2,53 g/cm3

Dung trọng: Dung trọng đất canh tác lúa theo tầng phẫu diện dao động từ 1,17 – 1,51 g/cm3 phản ánh đất hơi chặt và có tầng đất điển hình Là loại đất có độ phì tự nhiên thấp, nếu canh tác không chú ý đến biện pháp quản lý dinh dưỡng tổng hợp thì dễ dàng chuyển thành loại đất xói mòn trơ sỏi đá, mất khả năng sản xuất

Bảng 3-1 Một số tính chất vật lý của đất canh tác lúa nhiễm mặn tại vùng

Dung trọng g/cm 3

Tỷ trọng g/cm 3

Độ Xốp (%)

Thành phần cấp hạt %

2 – 0,2

mm

0,2 – 0,02

mm

0,02 – 0,002 mm

ii) Đất canh tác cây màu

Đất mặn trong vùng trồng màu thực chất là đất phù sa nhiễm mặn của hệ thống đầm phá, Sông Bồ…, được hình thành do tác động trực tiếp và thường xuyên của thủy triều dâng lên, tràn vào hoặc do nước mạch theo mao quản leo lên các lớp mặt hoặc do muối tích lũy trong đất từ lâu đời đến nay còn lại một phần

* Đất trồng rau:

Thành phần cơ giới đất mặn trồng rau tại tỉnh Thừa Thiên Huế: Xếp loại đất theo tam giác thành phần cơ giới đất của Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp của Liên hợp quốc (FAO) thì đất canh tác lúa được xếp vào loại đất đất thịt pha cát Đất sét có tỷ lệ trung bình dao động từ 4,53 – 14,59 %, limon từ 13,21 – 24,83 %, cát mịn từ 56,18 – 70,6

%, cát thô từ 3,07 – 12,31 % Độ xốp dao động từ 44,61 - 49,89% (xốp vừa) Tỷ trọng đất dao động trong khoảng 2,19 – 2,80 g/cm3 ở mức trung bình đến cao, phản ánh đất hơi chặt và có tầng đất điển hình Tầng mặt có thành phần cơ giới nặng hơn các tầng phía dưới

Dung trọng: Dung trọng của đất trồng rau theo tầng phẫu diện dao động từ 1,16 – 1,48 g/cm3 Là loại đất có độ phì tự nhiên thấp, nếu canh tác không chú ý đến biện pháp quản lý dinh dưỡng tổng hợp thì dễ dàng chuyển thành loại đất xói mòn trơ sỏi đá, mất

Dung trọng g/cm 3

Tỷ trọng g/cm 3

Độ Xốp (%)

Thành phần cấp hạt %

2 – 0,2

mm

0,2 – 0,02

mm

0,02 – 0,002

có thành phần cơ giới nặng hơn các tầng phía dưới Độ xốp dao động từ 45,02 - 49,04% (xốp vừa) Tỷ trọng đất dao động trong khoảng 2,54 - 2,71 g/cm3 ở mức trung bình đến cao

Dung trọng: Dung trọng của đất trồng lạc theo chiều phẫu diện đất dao động trong khoảng từ 1,39 – 1,62 g/cm3 Là loại đất có độ phì tự nhiên thấp, nếu canh tác không chú

ý đến biện pháp quản lý dinh dưỡng tổng hợp thì dễ dàng chuyển thành loại đất xói mòn trơ sỏi đá, mất khả năng sản xuất

Bảng 3-3 Một số tính chất vật lý của đất canh tác lạc nhiễm mặn tại vùng

nghiên cứu

đất

Độ ẩm (%)

Dung trọng g/cm 3

Tỷ trọng g/cm 3

Độ Xốp (%)

Thành phần cấp hạt %

2 – 0,2

mm

0,2 – 0,02

mm

0,02 – 0,002

Bảng 3-5 Chất lượng đất theo chiều sâu phẫu diện canh tác lúa, rau và lạc

* Về độ chua của đất: So sánh với thang đánh giá pH cho thấy:

+ Tầng đất mặt có giá trị pH ở mức đất chua, trung bình 4,68, phân bố tập trung trong khoảng từ 4,37-5,22 Tiếp theo là giá trị pH của đất trồng rau ở mức đất hơi chua, trung bình 5,90, phân bố tập trung trong khoảng 4,40 – 6,63 Giá trị pH của đất trồng lạc

ở mức trung tính, trung bình 6,15, phân bố tập trung trong khoảng 4,78 – 7,82

+ Theo chiều sâu phẫu diện, pH của đất có xu hướng giảm theo chiều sâu phẫu diện Giá trị pH trong đất lúa dao động từ 5,01 - 6,48 xếp loại hơi chua Giá trị pH trong đất rau dao động từ 5,03 – 6,60 đất đều thuộc dạng đất hơi chua Giá trị pH trong đất lạc dao động từ 5,14 – 7,56 đất thuộc dạng trung tính đến hơi chua

Hình 3.2 Biểu đồ thể hiện mức độ chua của đất theo tầng đất mặt và chiều sâu

phẫu diện

Kết quả phân tích cho thấy giá trị pH cao nhất tại khu vực đất trồng lạc ở mức đất

0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00