đề tài ảnh hưởng của phân bón đến môi trường đất

đề tài ảnh hưởng của phân bón đến môi trường đất

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

KHOA QUẢN LÝ ĐẤT ĐAI

Đ

Ề TÀI: ẢNH HƯỞNG CỦA PHÂN BÓN ĐẾN MÔI

TRƯỜNG ĐẤT

LỚP: ĐH1QĐ1 Sinh viên thực hiện:Nhóm 7

Hà Nội,tháng 9 năm 2012

Mục lục:

PHẦN MỞ ĐẦU:

Nông nghiệp hiện nay phải sản xuất một lượng lớn thức ăn

không chỉ để đáp ứng nhu cầu trong nước mà còn phục vụ việc xuất khẩu.Trong khi đó, diện tích đất trồng trọt tính theo đầu người ngày càng giảm do dân số gia tăng và cũng vì sự phát triển thành phố, kỹ nghệ và việc sử dụng cho những mục đích phi nông nghiệp Do đó, người ta cần phải thâm canh mạnh hơn, dẫn tới việc làm xáo trộn dòng năng lượng và chu trình vật chất trong hệ sinh thái nông nghiệp Một trong các biện pháp thâm canh được sử dụng nhiều nhất là tăng cường

sử dụng các loại phân bón để thúc đẩy sự sinh trưởng và phát triển của thực vật.Trong hoạt động sản xuất nông nghiệp phân bón là một trong những vật tư quan trọng và được sử dụng với một lượng khá lớn hàng năm Phân bón đã góp phần đáng kể làm tăng năng suất cây trồng, chất lượng nông sản, đặc biệt là đối với cây lúa ở ViệtNam Theo đánh giá của Viện Dinh dưỡng Cây trồng Quốc tế (IPNI), phân bón đóng góp khoảng 30-35% tổng sản lượng cây trồng

Tuy nhiên phân bón cũng chính là những loại hoá chất nếu được

sử dụng đúng theo quy định sẽ phát huy được những ưu thế, tác dụng đem lại sự mầu mỡ cho đất đai, đem lại sản phẩm trồng trọt nuôi sống con người, gia súc Ngược lại nếu không được sử dụng đúng theo quy định, phân bón lại chính là một trong những tác nhân gây nên sự ô nhiễm môi trường sản xuất nông nghiệp và môi trường sống Trong đó phải kể đến những tác động của phân bón đến hệ sinh thái đất và đặc

biệt là vấn đề ô nhiễm đất do sử dụng phân bón không hợp lý Vì vậy,

nhóm chúng tôi đã tiến hành nghiên cứu đề tài:” ảnh hưởng của phân bón

đến môi trường đất”

A.TỔNG QUAN CHUNG:

1.Các khái niệm:

1.1 Phân bón :

Phân bón là những chất hoặc hợp chất có chứa một hay nhiều chất dinh dưỡng thiết yếu đối với cây trồng, giúp cây trồng sinh trưởng, phát triển tốt cho năng suất và chất lượng cao hoặc làm tăng

độ phì nhiêu của đất Hoặc có thể hiểu một cách đơn giản, phân bón là

“ thức ăn” do con người bổ sung cho cây trồng

Phân bón thường được chia thành phân bón hữu cơ và vô cơ:,

Phân hữu cơ là hợp chất hữu cơ dùng làm trong nông nghiệp, hình thành từ phân người hay động vật

Phân hóa học hay phân vô cơ là những hóa chất chứa các chất

dinh dưỡng thiết yếu cho cây được bón vào cây nhằm tăng năng suất,

có các loại phân bón hóa học chính: phân đạm, phân lân, phân kali,phân phức hợp, phân hỗn hợp, phân vi lượng

Hình 1: Một số loại phân bón

a.phân hoá học

b.phân hữu cơ

1.2.

Ô nhiễm môi trường đất:

“Ô nhiễm môi trường đất được xem là tất cả các hiện tượng làm nhiễm bẩn môi trường đất bởi các chất ô nhiễm”

Người ta có thể phân loại đất bị ô nhiễm theo các nguồn gốc phát sinh hoặc theo các tác nhân gây ô nhiễm Nếu theo nguồn gốc phát sinh có:

Ô nhiễm đất do các chất thải sinh hoạt

Ô nhiễm đất do chất thải công nghiệp

Ô nhiễm đất do hoạt động nông nghiệp

Tuy nhiên, môi trường đất có những đặc thù và một số tác nhân gây ô nhiễm có thể cùng một nguồn gốc nhưng lại gây tác động bất lợi rất khác biệt Do đó, người ta còn phân loại ô nhiễm đất theo các tác nhân gây ô nhiễm:

Ô nhiễm đất do tác nhân hoá học: Bao gồm phân bón N, P (dư lượng phân bón trong đất), thuốc trừ sâu (clo hữu cơ, DDT, lindan, aldrin, photpho hữu cơ v.v.), chất thải công nghiệp và sinh hoạt (kim loại nặng, độ kiềm, độ axit v.v )

Ô nhiễm đất do tác nhân sinh học: Trực khuẩn lỵ, thương hàn, các loại

ký sinh trùng (giun, sán v.v )

Ô nhiễm đất do tác nhân vật lý: Nhiệt độ (ảnh hưởng đến tốc độ phân huỷ chất thải của sinh vật), chất phóng xạ (U ran, Thori, Sr90, I131,

Cs137)

2.Hiện trạng sử dụng phân bón tại Việt Nam:

Hiện nay, ở các nước phát triển lượng phân bón hóa học sử dụng có xu hướng giảm xuống thay vào đó là các loại phân vi sinh để bảo vệ môi trường Tuy nhiên thì ở các nước đang phát triển trong đó

có Việt Nam, phân vô cơ vẫn được sử dụng khá nhiều nhờ vào ưu thế

về chi phí và những hiệu quả nhanh chóng tác động lên cây trồng Năm 1997 đã bón 126,1 kg/ha, xấp xỉ mức trung bình của thế giới, nhưng còn thấp hơn nhiều so với Hàn Quốc, Nhật Bản và Trung Quốc Tuy nhiên ở một số vùng thâm canh tăng vụ cao thì lượng phân bón có thể được sử dụng nhiều hơn.So với các nước sử dụng nhiều phân bón trên thế giới, Việt Nam mới sử dụng phân bón ở mức 2% trong chi phí đầu vào của sản xuất nông nghiệp, tuy nhiên đây cũng là một khoản chi phí tương đối lớn Nhu cầu phân bón hằng năm của Việt Nam khoảng 7,5 – 8 triệu tấn phân bón các loại trong đó loại phân NPK có nhu cầu cao nhất khoảng 2,5 triệu tấn/năm, kế đến là phân urê 2 triệu tấn năm, phân lân 1,3 triệu tấn/năm

Bảng 1.Lượng phân bón vô cơ sử dụng ở ViệtNam qua các năm

Do lượng sử dụng nhiều nên các loại phân chứa các nguyên tố

đa lượng chiếm hầu như toàn bộ lượng phân bón sử dụng và cũng được đề cập nhiều nhất khi nói về ngành phân bón Trong nhóm phân

đa lượng , phân đạm có lượng sử dụng cao nhất, kế đến là phân lân cuối cùng là phân kali Mặc dù xét về mức độ cần thiết, cây trồng cần nhiều kali hơn đạm hay lân nhưng do trong đất đã có tương đối nhiều

K hơn N và P nên lượng nhu cầu phân Kali thấp hơn hai loại còn lại Nếu tính trên mỗi ha: năm 1970 tổng lượng N, P, K đã bón 51,3 kg/ha (tỷ lệ N: P2O5: K2O = 1,0: 0,61: 0,24); bình quân năm từ 1976 - 1980

đã bón 36,5 kg/ha (tỷ lệ N: P2O5: K2O = 1,0: 0,36: 0,15); bình quân

từ năm 1981 - 1985 đã bón 62,7 kg/ha (tỷ lệ N: P2O5: K2O=1,0: 0,29: 0,07) So với bình quân thế giới vào thời gian ấy là 95,5 kg/ha (tỷ lệ N: P2O5: K2O = 1,0: 0,8: 0,35) thì mức bón và lượng P, K còn rất thấp Ở trung du và miền núi lại càng thấp.Tại Việt Nam, trong những năm gần đây, xu thế sử dụng phân bón cũng có khá nhiều thay đổi Do yêu cầu cần bổ sung đồng bộ các chất dinh dưỡng cho cây nên người nông dân đã chuyển sang sử dụng phân tổng hợp thay cho phân đơn

Vì vậy, phân NPK, SA, DAP đang có xu hướng sử dụng tăng lên còn phân urê đang có chiều hướng giảm trong cơ cấu phân bón sử dụng của nước ta hằng năm

B TÁC ĐỘNG CỦA PHÂN BÓN ĐẾN MÔI TRƯỜNG ĐẤT:

1.Tác động tích cực:

1.1 Tác động tích cực của phân vô cơ:

- Cung cấp các chất dinh dưỡng dễ tiêu cho cây trồng, năng cao

độ phì nhiêu cho đất

- Cải tạo đất

VD: dùng CaCO3 để cải tạo đất

Tác dụng: + Cải thiện tính chất lý hóa của đất, làm tăng cường hoạt động của vi sinh vật, nhất là đối với đất chua, mặn, bạc màu

+ Tăng khả năng đệm của đất chống lại sự axit hóa

+ Huy động photpho cho đất

Kết quả làm tăng năng suất cây trồng, cải tạo đất

1.2 Tác động tích cực của phân hữu cơ:

- Là nguồn hữu cơ tạo mùn cho đất, dự trữ chất dinh dưỡng từ từ cho cây trồng

- Hàm lượng mùn trong đất cũng ảnh hưởng đến khả năng hấp thụ các chất của đất Mùn tạo thành liên kết mùn-khoáng làm tăng khả năng giữ chất dinh dưỡng của đất

- Ảnh hưởng đến tính chất vật lý: Cải thiện và ổn định kết cấu của đất, làm cho đất tơi xốp, thoáng khí, tăng khả năng giữ nước

+ Tăng số lượng vi sinh vật về cả số lượng và thành phần loài, khi chết đi để lại một lượng sinh khối lớn cho đất

1.3 Tác động tích cực của phân vi sinh:

- Phân vi sinh chứa các vi khuẩn có khả năng chuyển

hoascacs chất dinh dưỡng dạng cố định sang dạng hòa tan như photpho, kali…

- khả năng hấp thụ một số kim loại nặng giảm ô nhiễm cho đất

- Tạo ra một nguồn sinh khối lớn cho đất sau khi chết

- Sử dụng tập trung, mất cân đối về phân hoá học ở một số vùng bước đầu gây ra nhiễm bẩn nước mặt và nước ngầm về NH4+, NO3-…

- Sử dụng phân bón cao bắt đầu gây tích đọng kim loại Cu Zn,

Cd, Ni Ở một sốkhu vực nhỏ Hiện tượng Cd tích đọng trong nước

và đất trồng trọt là tương đối rõ Nguyên nhân không chỉ là do sử dụng phân hoá học (các loại phân lân) mà còn do sử dụng phân hữu cơ, đáng kể là phân rác và kể cả nguồn nước tưới chưa được kiểm soát đầy

đủ

- Đã thấy ảnh hưởng của phân hữu cơ đặc biệt là phân bắc và phân chuồng đến sự tích lũy vi khuẩn gây bệnh, trứng và ấu trùng giun sán

- Sử dụng mất cân đối giữa phân hoá học, phân hữu cơ đã gây ra một số ảnh hưởng đến tính chất đất như pH đất, trao đổi canxi, hàm lượng keo, tổng số vi sinh vật đất Mặc dù về mặt kỹ thuật, người ta

đã hướng dẫn người sản xuất nhiều biện pháp kết hợp nhằm giảm tối thiểu các ảnh hưởng đó

- Sự tích lũy các chất độc hại gây bệnh cho cây trồng và ảnh hưởng đến sức khỏe con người

2.1 Thoái hóa đất do phân bón:

Lạm dụng quá mức phân bón hóa học và thuốc trừ sâu là một trong những nguyên nhân lớn gây nên tình trạng ô nhiễm và suy thoái đất đai, nhất là đất sản xuất nông nghiệp Theo kết quả điều tra gần đây nhất của Viện Khoa học kỹ thuật nông nghiệp Việt Nam, trong số

21 triệu ha đất canh tác nông nghiệp của Việt Nam thì đã có đến 9,34

triệu ha đất hoang hóa Ở Bình Định, tổng diện tích đất tự nhiên là 602.506 ha, có 425.835 ha đất xám bạc màu, trong đó diện tích đất cát 15.968 ha, đồi núi dốc 375.000 ha; diện tích hoang mạc hóa hiện nay của Bình Định là 786 ha.

Ở Việt Nam, do nhu cầu tăng năng suất nên đã áp dụng những biện pháp thâm canh, tăng vụ bóc lột đất, lượng bón phân khoáng tăng nhanh, mất cân đối với phân hữu cơ Mặt khác khi thu hoạch lại lấy đi gần như toàn bộ chất hữu cơ nên trong đất hàm lượng chất hữu cơ giảm nhanh, quá trình tích lũy mùn yếu đi rất nhiều so với quá trình khoáng hóa Sự nghèo mùn làm phá hủy cấu trúc của đất, giảm phức hợp hấp thụ sét mùn (complexe absorbant argilo humique) nên giảm

độ phì của đất.Ngoài ra, việc bón phân không hợp lí và không đúng tỉ

lệ còn gây mất cân bằng dinh dưỡng trong đất Ở vùng đồng bằng chỉ chú ý bón phân đạm, ít bón phân lân và phân kali Ở Việt Nam, tỉ lệ

N : P2O5 : K2O phổ biến là 100 : 29 : 7, trong khi trung bình của thế giới là 100 : 33 : 17 (FAO, 1992) Việc ít bón phân Kali làm giảm khả năng hấp đạm của cây Do đó, tuy lượng phân hóa học được sử dụng ở Việt Nam là rất ít so với trung bình của thế giới nhưng vẫn gây ảnh hưởng rất lớn đến môi trường đất Đồng thời việc tăng cường thâm canh cũng làm giảm sút độ phì nhiêu của đất thông qua việc lấy đi các chất dinh dưỡng mà không có biện pháp nào hoàn trả lại

Sử dụng phân khoáng liên tục với liều lượng cao trong các hệ thống nông nghiệp cũng làm axit hóa đất, và một phần qua quá trình nitrat hóa khi sử dụng phân đạm Nếu các ion NO3- trong đất nhiều hơn so với nhu cầu của cây trồng, chúng sẽ bị rửa trôi Tác động gây chua đất của phân đạm được thể hiện trong kết quả thí nghiệm 4 năm ở nhà lưới trên đất phù sa sông Hồng của bộ môn Thổ nhưỡng, Đại học Khoa học

Tự nhiên Hà Nội

Hiện tượng chua hóa xảy ra với các đất phù sa của Việt Nam, theo kết quả nghiên cứu của Phạm Quang Hà (2003) thì có hơn 68% đất phù sa đang trên đà chua hóa, trong đó có khoảng 50% ở mức chua

và rất chua và do đó việc sử dụng phân bón đang rất được quan tâm để tránh xu hướng chua hóa đất phù sa

- Sự gây chua trong đất do phân SA:

Quá trình nitrate hoá SA sinh ra trong đất 2 loại axit:

(NH4)2SO4 + 4O2 = 2HNO3 + H2SO4 + 2H2O

Ở đất chua, bón SA có khả năng đẩy ra một lượng độ chua trao đổi lớn:

Ở đất không chua, NH4+bị hấp phụ vào keo đất và đẩy Ca2+ra,

do đó, bón SA làm cho đất mất vôi dần, lâu ngày làm cho đất hoá chua:

Do bón vôi để cải thiện sự gây chua này, lượng tương đương của CaO được dùng để đánh giá:

Bảng 3 Lượng CaO sử dụng để trung hòa đất bị chua hóa do 1kg N

tương ứng với từng loại phân:

Ngoài phân SA, các loại phân khoáng khác như KCl, K2SO4, Supe lân … cũng tạo ra các gốc axit SO42-, Cl – cây không hút hoặc hút rất ít, tồn tại trong đất, cùng với nước ạo thành axit làm cho đất chua.Trong đất chua, các nguyên tố gây độc sẽ trở nên linh động hơn, làm tăng nguy cơ gây độc cho cây trồng.

Bảng 4 Các tác động chính của pH trong đất:

Lân dễ tiêu Hàm lượng lớn nhất ở pH 5.5 – 7.0Tính linh động của các nguyên tố

vi lượng

Tất cả những nguyên tố vi lượng (ngoại trừMo) đều linh động mạnh từ

pH 5.5 – 6.0 Trong khi đó tính độc hại của Mn và Fe lại giảm trong

khoảng pH nàyKhả năng trao đổi cation Tăng khi pH tăng trong các loại đất

có mứcđộ phong hóa caoKhoáng hóa N Các SV đất khoáng hóa N tốt nhất

trong khoảng pH 5.5 – 6.0

Cố định N Sự hình thành nốt sần và chức năng

của chúng yếu khi pH < 5.0

và dễ tiêu, đa lượng và vi lượng trong đất ngày càng giảm…), thì các cân bằng dinh dưỡng trong hệ thống đất - cây - môi trường bị phá vỡ Kéo theo, hàng loạt các độc tố trong đất gia tăng như Al3+, Fe3+, Mn2+, H2S, SO42-, lân cố định Nghiên cứu tình trạng này ở một số vùng trung du và miền núi đã cho thấy, khi hàm lượng các nguyên tố trung lượng và vi lượng giảm sẽ dẫn tới tình trạng thiếu B và Mo cho cây họ đậu, thiếu Mg ở ngô, dứa, hồ tiêu và thiếu Zn, B, S đối với cây

cà phê năng suất cao

2.2 Ô nhiễm đất do phân bón:

2.2.1 Ô nhiễm đất do phân hóa học:

Theo tính toán, mỗi năm ở nước ta có khoảng 60-70% lượng phân đạm không được cây trồng hấp thụ, đang tác động tiêu cực đến chính hệ sinh thái nông nghiệp như làm chai cứng đất, ô nhiễm nguồn nước và có thể gây đột biến gen đối với một số loại cây trồng

Phân ure chứa khoảng 44 – 48% N nguyên chất Như vậy, với nhu cầu

sử dụng phân ure là 2 triệu tấn/năm, hằng năm, đất tiếp nhận thêm khoảng 6.000 tấn N không được cây trồng hấp thụ

Sử dụng phân bón không đúng kỹ thuật trong canh tác nông nghiệp nên hiệu lực phân bón thấp, có trên 50% lượng đạm, 50% lượng kali

và xấp xỉ 80% lượng lân dư thừa trực tiếp hay gián tiếp gây ô nhiễm môi trường đất Bón nhiều phân đạm vào thời kì muộn cho rau quả, đã làm tăng đáng kể hàm lượng NO3- trong sản phẩm

- Ô nhiễm do phân đạm:

Trong các loại thức ăn, nước uống được con người sử dụng hàng ngày thì rau xanh đưa vào cơ thể một lượng NO3-lớn nhất Sự tích luỹ NO3- cao trong cây ít gây độc đối với cây trồng nhưng rất nguy hiểm cho con người nhất là trẻ em Tính độc của NO3- không

đáng kể nhưng trong quá trình bảo quản, vận chuyển và tiêu hoá của con người thì NO3- bị khử thành NO2-

Trong máu NO2-ngăn cản sự kết hợp giữa hemoglobin với oxy làm cho việc trao đổi khí của hồng cầu không được thực hiện trong quá trình hô hấp

Trong quá trình dinh dưỡng của cây trồng phân bón là yếu tố then chốt quyết định năng suất nhưng bón phân không hợp lí, thu sản phẩm không đúng thời điểm sẽ làm tăng dư lượng NO3- trong rau quả Cây trồng hút đạm chủ yếu là dạng NO3- và NH4+, qua quá trình biến đổi sinh hoá để tổng hợp nên protein và các axit amin Bón nhiều N, quá trình quang hợp yếu N từ NH4+, NO3- sẽ không được chuyển thành axit amin, protein mà được tích luỹ ở dạng NO3- trong sản

phẩm Có nhiều nguyên nhân dẫn đến hàm lượng NO3- tích luỹ cao trong rau như: giống, nhiệt độ, ánh sáng, đất đai nhưng nguyên nhân chủ yếu được nhiều nhà khoa học nhận định là phân đạm.Theo

PGS.TS Trần Khắc Thi (1999) khi nghiên cứu tồn dư

NO3-trong rau trồng của dân ở vùng ngoại thành Hà Nội đều có tồn dư NO3-cao hơn so với trồng rau theo quy trình sản xuất rau sạch của Sở

Khoa học công nghệ và môi trường Hà Nội và đều vượt ngưỡng cho phép

Đối với cải bắp (Nguyễn Văn Hiền, 1994) hàm lượng NO3- ở rễ

và lá thấp hơn ở thân 2 - 2,5 lần Sử dụng N sẽ làm tăng năng suất cải bắp nhưng với liều lượng quá cao sẽ làm giảm hiệu quả kinh tế đồng thời làm tăng NO3- Thu hoạch sau bón phân đạm 2 tuần sẽ làm giảm hàm lượng nitrat Kết quả phân tích NO3- trong cải bắp tại thời điểm 7 ngày sau bón ở các công thức 450 - 550 - 650 kg ure/ ha tương ứng là: 322,89 - 348,67- 387,78 mg/kg.Thời gian từ khi bón N lần cuối đến khi thu hoạch cũng có ảnh hưởng rõ rệt đến tồn dư NO3- trong nông sản Ở bắp cải hàm lượng NO3- giảm sau khi bón N lần cuối 16 -21 ngày và biện pháp hoà đạm vào nước tưới sẽ rút ngắn thời gian cách ly

2 - 4 ngày so với biện pháp bón vùi (Bùi Quang Xuân, 1999)

Nhiều nghiên cứu ngoài nước cũng cho thấy phân N hoá học làm tăng hàm lượng NO3- trong nông sản M.E.Yarvan (1980) cho rằng khi tăng lượng N bón từ 30 lên 180 kg/ha làm tăng hàm lượng NO3-tương ứng trong củ cà rốt và cải củ từ 21,7 lên 40,6 và 263 lên 473 mg/kg Phân đạm dạng NO3- làm cây tích luỹ NO3- cao hơn dạng NH4+ (Schuphan, Bengtsson, Bosund, Hymo, 1967)

Tính trung bình, khi bón phân đạm vào đất, thực vật hấp thu khoảng 50 – 60%, số còn lại phân tán vào các nguồn khác nhau