Chính vì vậy việc đánh giá biến động môi trường đất ĐBSH được đặt ra là một yêu cầu cần thiết nhằm bảo vệ đất cho mục tiêu phát triển bền vững một nền nông nghiệp năng suất cao, đồng thờ
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/ngườ vào năm 1975, giảm xuống 0,63 i 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 nơng 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 Công 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 công 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 ô nhiễm môi trường nói chung môi 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 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 khoáng 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 môi 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 khác vùng đồng sông Hồng 99 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 nông 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, bn bán trao đổi tài Nền sản xuất nô 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 q 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 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] 80 Xuân, Vũ Thắng (Thái Bình) xã Nam Phong (Hà Tây) Các mẫu đất phân tích năm 2000 lấy lặp lại ruộng lấy mẫu phân tích năm 1991 xã tương ứng Kết phân tích đất cho thấy sau khoảng 10 năm canh tác, giá trị pH.KCl, kali tổng số kali dễ tiêu giảm tương ứng 4,1-2,8 14,7% Trong mùn, ni tơ tổng số, phất tổng số dễ tiêu lại tăng tương ứng 11,6-21,4-10,0 79,7% so với năm 1991 Bảng 3.14 Biến đổi tính chất đất sau thời gian trồng lúa nước Năm Chỉ tiêu Biến động năm 2000/1991 1991 2000 Tuyệt đối % pH (KC1) 5,17 4,92 -0,25 -4,1 Mùn% 2,25 2,51 + 0,26 + 11,6 N tổng số (%) 0,14 0,17 + 0,03 + 21,4 p tổng số (%) 0,10 0,11 + 0,01 + 10,0 K tổng số (%) 0,72 0,70 -0,02 - p dễ tiêu (mg/l OOgđ) 8,84 15,89 + 7,05 + 79,7 K dễ tiêu (mg/lOOgđ) 8,38 7,45 -1,23 -14,7 2 2,8 Trên thực tế nhiều nguyên nhân có khả gây chua đất Xét góc độ biện ph áp canh tác ngun nhân làm chua đất có liên quan trước hết đến việc sử dụng loại phân bón, đặc biệt loại phân sinh lý chua Ví dụ (NH ) S0 NH C1 phân đạm sử dụng 4 nhiều sản xuất nông nghiệp giai đoạn trước Chúng chất hoa tan tốt nước, thực vật sử dụng chủ yếu ion N H dư thùa C l , SO4 " làm cho đất chua Mặt khác hút N H + + dẫn đến + K trồng lại nhả ion H để trao đổi với mơi trường bên ngồi th eo chế q + trình trao đổi ion góp phần làm tăng độ chua đất 81 Mặt khác, số nguyên tố kim loại kiềm kiềm thổ đất bị dù với lý trồng sử dụng hay bị rửa trôi, dẫn đến làm tăng độ chua đất Đây nguyên nhân làm cho đất ngày thiếu hụt ngun tố có tính kiềm Kết phù hợp với nghiên cứu Nguyễn Văn B ộ , E Muttert Nguyễn Trọng Thi (1999) [7] cho nước ta có tới 48% đất thiếu M g , 72% thiếu Ca 80% thiếu K Hàm lượng m ùn tăng lên kết trình sử dụng phân bón hữu phế thải khác từ sản phẩm nông nghiệp m ột thời gian lâu dài Sử dụng phân hữu truyền thống lâu đời nông nghiệp ĐBSH Đây thường xem yếu tố quan trọng tạo nên bền vững sản xuất nông nghiệp vùng Tuy nhiê n điều kiện khí hậu thuận lợi, trình phân giải hữu xảy m ạnh nên m ặc dù có lượng bổ sung đáng kể chất hữu hàng năm hàm lượng hữu đất tăng chậm Theo Nguyễn V y , 1998 (được Phạm Tiến Hoàng cộng trích dẫn 1999) [22] bình qn tháng đến Ì năm gần chất hữu bổ sung bị phân giải hết Nguyên nhân chủ yếu làm phối pho, đặc biệt phối dễ tiêu đất lúa tăng trình sử dụng phân bón Nhìn chung hàm lượng phết dễ tiêu đất khu vực nghiên cứu có cải thiện so vớ ; trước song chưa đủ đáp ứng nhu cầu dinh dưỡng trồng Do việc bón phân phất cho lúa nhu cầu cần thiết để đáp ứng cho nông nghiệp suất cao, đặc biệt trồng giống lúa m ới có nhu cầu dinh dưỡng cao Khác với phối pho, hàm lượng kali tổng số dễ tiêu đất năm 2000 giảm so với năm 1991 Nguyên nhân giảm sút kali đất nhu cầu dinh dưỡng lớn giống lúa với q trình rửa trơi mạnh điều kiện trồng lúa nước Nhu cầu dinh dưỡng 82 kali giống (lúa lai) cao nhu cầu phất thực tế lại không cao nhiều so với giống lúa thường khẳng định qua nghiên cứu Nguyễn Văn Bộ cộng sự, 1999) [5] Điều minh chứng lượng phân bón kali năm gần ý chưa đáp ứng nhu cầu cần thiết để gi ữ cân kali đất lúa ĐBSH So sánh với nghiên cứu Nguyễn V y , Trần Khải (1974) [51] Cao Li êm, Võ M i n h K (1986) [28] (Bảng 3.15); kết qu ả phân tích đất lập đồ nơng hoa địa phương (1991) cho thấy tính chất đất ĐBSH có biến động rõ rệt theo thời gian (Hình 3.9) Bảng 3.15 Một số tính chất đất l ú a Đ B S H năm 1974 1986 Năm 1974 1986 Mùn N-ts 2,39 2,00 0,106 0,100 P-ts K-ts 0,112 0,076 1,400 0,730 K-dt p-dt (mg/lOOgđ) 9,50 15,85 8,00 7,12 pH 6,25 5,60 (%) (Năm 1974 tổng hợp từ số liệu Nguyễn Vy, Trần Khải [51]; năm 1986 tổng hợp từ số liệu Cao Li êm, Võ Mi nh Kha [28]) • I n 1974 1986 Ị 1991\ ị • 2000 Mùn N-ts P-ts K-ts Hình 3.9 Biến động chất tổng số theo thời gian 83 Hàm lượng chất đất có giảm sút đáng kể giai đoạn 1974-1986, sau có hồi phục dần mùn ni tơ Phất tổng số gần cải thiện nhìn chung có hàm lượng tương đối ổn định Đáng ý kali thể xu giảm rõ rệt Sự biến đ ổ i độ chua chất dễ tiêu đất giai đoạn 1974-2000 thể theo qui luật trình bày với chất tổng s ố Nghĩa độ chua đất kali dễ tiêu có xu hướng giảm đi, phất dễ tiêu lại tăng lên (Hình 3.10) 18 15 a 12 01986 • 1974 1991 02000 ụ MẼ pH p-dt K-dt Hình 3.10 Biến đ ổ i pH chất dễ tiêu đất theo thơi gian ĐBSH Nhìn chung kết nghiên cứu cho thấy trì nh thâm canh lúa nước có ảnh hưởng rõ rệt đến tính chất đất Đáng ý chua hoa đất suy giảm hàm lượng kali dễ tiêu Tuy mức độ biến động xảy chậm xét lâu dài nguy làm thoái hoa đất Do trì nh thâm canh lúa cần phải ý áp dụng biện pháp hợp lý nhằm ngăn chặn nguyên nhân thúc đẩy xu hướng tương lai Một số yếu tố độ phì đất cải thiện mùn, ni tơ phất cò n mức thấp Do việc sử dụng phân bón, đặc biệt kết hợp 84 phân hữu với phân vô canh tác lúa yêu cầu thiếu để đạt suất cao bền vững ọ 3.3.3.2 Anh hưởng thâm canh lúa đến tính chất đất điêu kiện thí nghiệm đồng ruộng (Thí nghiêm Ì) - Ảnh hương củ a ngập nước vù phân bón đến độ chua đất Giá trị pH (KC1) biến độ ng mạnh ảnh hưởng phân bón thời gian ngập nước (Bảng 3.16) Ở cơng thức thí nghiệm khác , pH(KCl) tăng nhanh đạt cực đại khoảng 15-30 ngày sau ngập nước Thời gian đất làm khô dần giá trị pH(KCl) giảm Bảng 3.16 Biến đổi pH(KCl) theo thời gian thí nghiệm Thời gian sau cấy (ngày) Công thức 10 25 40 55 70 100 CT 6,32 6,24 6,20 5,97 5,64 5,63 CT 6,54 6,19 5,81 6,03 4,58 5,48 CT 6,45 6,25 6,29 5,21 5,73 5,55 CT 6,65 6,27 6,12 5,37 6,05 5,44 CT 6,55 6,37 6,35 5,28 6,05 5,42 CT 6,55 6,45 6,24 5,27 5,94 5,54 CT 6,67 6,35 6,45 5,23 6,25 5,80 CT 6,64 6,33 6,09 6,16 6,13 5,74 CT 6,51 6,48 6,12 5,81 5,37 5,47 CHO 6,50 6,25 6,11 5,92 6,28 5,72 CHI 6,45 6,06 6,25 6,04 5,62 5,85 en 6,40 6,15 6,04 5,73 5,55 5,42 ;pH(KCl) trước thí nghiệm 5,76] 85 Hình 3.11 trình bày biến động pH(KCl) công thức đại diệ n cho mức độ tác động khác phân bón trình ngập nước đến độ chua đất Nguyên nhân làm giảm độ chua đất thời gian đầu ngập nước q trình thúy phân chất giải phóng O H \ Giá trị pH(KCl) hầu hết thí nghiệm sau thu hoạch nhỏ giá trị ban đầu trước thí nghiệm Điều chứng tỏ kết trình trồng lúa nước làm chua hoa đất Một nguyên nhân vấn đề bón phân khơng hợp lý gây 20 40 60 80 100 Thời gian (ngày) Hình 3.11 Ảnh hưởng ngập nước phân bón đến độ chua đất Nhìn chung thí nghiệm có bón lượng phân kali lớn, khơng sử dụng sử dụng lượng thấp loại phân bón khác có giá trị pH khơng khác biệt so với trước thí nghiêm Ngược lại bón phân supe phất phát đơn nitơ lượng cao, bón khơng bón kali có độ chua lớn so với trước thí nghiệm Các cơng thức bón kết hợp N P K tu) theo mức độ mà có khác biệt nhiều so với nhóm kể Rõ ràng việc bón phân không cân đ ố i với tỷ l ệ ure supe phối phát cao làm cho độ chua đất tăng lên mạnh 86 Kết phân t ích đất sau th í nghiệm cho t hấy phân bón có ảnh hưởng rõ đến độ chua đất (Bảng 3.17) Nhìn chung, ch ia làm nh óm có khác biệt giá trị pH (KC1) Bảng 3.17 Một số tính chất hoa họ c đất sau t hí nghiệm Cơng thức pH(KCl) CT 5,63 be 2,43 b 2,87 CT 5,48 cd 2,27 be CT 5,55 cd 2,40 CT 5,44 d CT 5,42 CT NH, + Mùn % NO p 05 mg/lOOgđ 3,70 d 4,27 d 6,07 c 4,16 de 6,54 be 4,86 cd 5,02 d b 6,23 ab 9,01 a 4,13 d 5,26 d 2,15 c 1,96 g 5,25 c 5,37 d 2,24 be 2,48 fg 5,54 cd 2,25 be CT 5,80 a 2,28 CT 5,74 ab CT 5,47 CHO f K cd 5,47 d 5,46 c 9,90 ab 6,00 c 3,79 e 5,30 c 4,48 d 6,52 b be 2,97 f 3,27 d 4,82 cd 7,98 a 2,35 be 3,95 de 6,25 be 5,85 c 6,69 b cd 2,37 be 5,83 be 8,80 a 8,58 b 8,76 a 5,72 ab 2,45 b 4,40 d 6,52 be 6,10 c CHI 5,85 a 2,68 a 5,48 c 7,10 b CT12 5,42 d 2,37 be 6,40 a 8,54 a 10,51 a 8,70 b 7,38 b 8,36 a 5,58 LSD 0,16 0,23 0,52 1,32 1,33 0,90 cv% 2,12 6,83 8,82 14,94 14,64 cd 9,69 (Chữ giống nh au th eo sau số khác khơng có ý nghĩa mức 90%) Nhóm Ì có gia trị pH mức ổn định gần với trước th í ngh iệm gồm cơng t hức bón 84 kg K đơn th uần (CT7) bón 109 kg K ph ối hợp với 2 phất phát ure (CT11) Nhóm có giá trị pH mức với cơng thức đối chứng gồm lượng bón 28- 45 kg K (CT8 CHO) Nhóm có pH th ấp gồm cơng t hức bón me đơn th uần (CT2, CT3), bón kali, bón kali ph ối h ợp với lượng lớn ph ất ph át (CT6, CT9) Giá trị pH 87 thấp ghi nhận công thức bón phết phá t đơn phối hợp với ure (CT4, CT5, CT12) Độ c hua đ ất cung chịu ảnh hưởng đ ịnh loại phân bón khác Trong phạm vi nghiên cứu, tác đ ộng đồng thời loại phân đạm, lân kali đến đ ộ chua thể phương trình hồi qui (n=36) theo phương pháp bình phương nhỏ (Least Squares Linear Regression) c ó dạng Y=5,56-0,0002N-0,0008P+0,003K với R=0,64 (trong Y p H K C l N , p, K lượng phân bón N , P , K kg/ha) Tuy nhiên tính theo phương pháp hồi qui bước (Stepwise Regressio n), nghĩa lo ại bỏ dần yếu tố có ảnh hưởng mà giữ lại yếu tố có ảnh hưởng mạnh đến pH(KCl) phương trình hồi qui có dạng Y=5,55-0,0009P+0,003K với R=0,64 Như vậy, phân supe phết phá t kali yếu tố có tá c đ ộng rõ rệt đến đ ộ chua đ ất Trong phân supe phất phát làm tăng phân kali làm giảm đ ộ chua đ ất Tuy nhiên c hỉ nhận xét ban đ ầu từ kết thí nghiệm Để kết luận cụ thể mức đ ộ ảnh hưởng cần thiết phải có cấc nghiên cứu sâu - Ảnh hưởng ngập nước vả phân bón đến NH + NO J đất Q trình ngập nước c ó ảnh hưởng lớn đến hàm lượng ni tơ dễ tiêu đ ất Hàm lượng N H + thường đ ạt tối đ a N " lại không phát sau khoảng 25 ngày ngập nước (Bảng 3.18) Nguyên + nhân chủ yếu làm N H tăng lên phân huy chất hữu c hứa ni tơ điều kiện yếm khí, nhiên q trình giảm đ i sau khoảng 30 ngày ngập nước Hàm lượng N H đ ất sau thí nghiệm giảm dần theo giảm lượng + bón ni tơ tương ứng với công thức en, 3.12) Hàm lượng N H + en Ì, CT2, CT1 CT4 (Hình đ ất lượng bón nhỏ 164 kg N/ha thấp trước thí nghiệm, hàm lượng N H + lượng bón 231 kgN/ha 88 lại cao Từ nhận xét lượng bón đạm cao 231 kg N/ha tạo cân bằn g dương ni tơ cho đất l úa Sự khác biệt hàm lượn g N H + cơng thức thí nghiệm chủ yếu lượn g phân bón n i tơ định Bảng 3.18 Biến đổi hàm lượng N H Cơng + theo thời gian thí nghiệm (mg/lOOgđ) Thời gian sau cấy (ngày) thức 10 25 40 55 70 100 CT 6,80 7,89 5,71 4,16 4,85 2,87 CT 7,35 11,81 10,00 7,25 6,95 4,16 CT 5,93 17,89 15,75 14,86 10,17 6,23 CT 5,73 5,42 6,15 4,43 4,80 1,96 CT 6,36 5,54 5,75 4,55 5,32 2,48 CT 7,32 5,23 5,83 5,86 5,60 3,79 CT 5,43 6,47 4,49 4,25 4,97 2,97 CT 7,32 11,24 11,35 7,53 6,79 3,95 CT 5,23 18,50 16,00 15,50 9,22 5,83 CHO 6,85 10,28 11,10 8,73 7,65 4,40 CHI 5,76 14,24 14,05 12,55 9,50 5,48 en 5,18 16,72 16,00 15,11 10,23 6,40 (hàm lượng N H trước t lí nghiệm 4,15 mg/lOOgđ) + Kết nghiên cứu cho thấy tích lũy N H có tới 10 nhóm có hàm lương N H thể N H + + đất l phức tạp, khác (Bản g 3.17) Nguyên n hân có tron g đất chịu chi phối mạn h trìn h phân + huy chất hữu nên khôn g phản án h đầ y đủ ảnh hưởn g loại phân bón đến tí ch lũy chúng đất Để đơn giản hơn, tạm xếp thành nhóm có tí ch lũy ni tơ (NH ) khác mức rõ rệt Nhóm Ì có + hàm lượng N H + cao gồm g thức bón 231 kgN/ha (CT3 CT12), nhóm gồm g thức bón 164 kg N/ha (CT11), n hóm gồm 89 cơng thức bón 77 90 kg N/ha (CT2, CT8 C H O ) , nhóm gồm cơng thức khơng bón ni tơ đối chứng (CT6, CT7 CT1) Thời gian (ngày) Hình 3.12 Ánh hưởng phân bón đến hàm lượng N H So với N H + hàm lượng N + đất đất sau thí nghiệm có phân chia thành nhóm hơn, bao gồm nhóm có tích lũy N " khác rõ rệt (Bảng 3.18) Nhóm Ì có hàm lượng N " cao gồm cơng thức bón 231 kg N/ha (CT CT12), tiếp nhóm gồm cơng thức bón 164 k g N/ha ( C H I ) , nhóm gồm cơng thức bón 90 77 k g N/ha (CT2, CT8, C H O ) , nhóm gồm cơng thức k hơng bón nitơ Từ kết thí nghiệm cho thấy cơng thức bón từ 164 k g N/ha trở lên cho cân dương hàm lượng NH + N đất, cơng thức khác có cân âm (Bảng 3.18) - Ảnh hưởng ngập nước phân bón đến phối dễ tiêu đất Diễn biến hàm lượng phối dễ ti đất tương tự diễn biến hàm lượng N H , nghĩa tăng lên thời gi an khoảng 25 ngày đầu + ngập nước sau có xu hướng giảm rõ rệt (Bảng 3.19) 90 Bảng 3.19 Biến đổi hàm lượng P dễ tiêu theo thời gian thí nghiệm (mg/lOOgđ) Công Thời gian sau cấy (ngày) thức 10 25 40 55 70 100 CT 5,06 8,16 4,02 3,63 4,90 4,27 CT 6,27 9,10 4,59 3,92 4,25 4,86 CT 5,44 9,60 4,38 3,82 3,50 4,13 CT 7,45 10,92 8,97 5,28 5,60 5,37 CT 10,27 15,02 12,10 10,57 11,45 9,90 CT 6,06 9,44 5,07 3,44 5,14 4,48 CT 5,35 9,17 4,95 3,06 5,25 4,82 CT 7,12 11,03 8,60 5,85 6,03 5,85 CT 12,05 15,76 14,28 11,83 11,52 8,58 CHO 8,72 12,21 8,40 6,98 6,65 6,10 CT11 15,35 17,52 16,31 16,89 14,72 10,51 CT12 13,21 16,33 14,08 11,46 12,21 8,70 (Trước thí nghiêm 5,92 mg PA/100gđ) Hàm lượng phối dễ tiê u đất phụ thuộc đáng kể vào lượng phân bón phất phát Nhìn chung cơng thức bón từ 60 kg P /ha trở xuống có hàm lượng phối dễ tiêu giảm so với trước thí nghiê m Ngược lại cơng thức bón từ 138 kg p trở lên hàm lượng phất dễ tiê u lại tăng lên chứng tỏ mức bón cao có làm giàu phết dễ tiêu cho đất (Hình 3.13) Các kết phân tích thống kê kết thí nghiệm cho thấy có nhóm thể c hàm lượng phối dễ tiê u đất sau thí nghi ệm (Bảng 3.17) Nhóm Ì gồm cơng thức bón 150 kg P /ha (CT11), nhóm 2 gồm cơng thức có bón 138 kg p /ha (CT5, CT9, CT12), nhóm gồm 91 cơng thức bón 60 kg P /ha (CT10) Nhóm có hàm lượng phối dể tiêu thấp gồm cơng t hức bón 46 kg P O /ha khơng bón phân phối s phát bao gồm cơng thức đối chứng —•—en I CH-CT9 I A-CT10 - 20 40 60 80 -X- -CHI 100 Thời gian (ngày) Hình 3.13 Ảnh hưởng phân bón đến hàm lượng P O dễ tiêu đất s Nếu xét giá trị tuyệt đối hàm lượng phối dễ tiêu đất có bón 138 150 kg/ha cao so với dài trước thí nghiệm, lượng bón 46 60 kg/ha lại nhỏ Kết chứng tỏ lượng bón phối thấp 60 kg/ha hiệu cho vụ sau có nhỏ Cịn lượng bón từ 138 kg/ha trở l ên hiệu lực cho vụ rõ Tuy nhiên cần phải nhấn mạnh rằng, có cải thiện đỏi chút phất dễ tiêu đất nghiên cứu mức nghèo so với nhu cầu dinh dưỡng lúa (Nguyễn Xuân Cự, 2000) Từ kết trình bày nhận xét phất dễ tiêu đất có cân dương bón 60 kg P /ha Ngược lại, bón phất với lượng 60 kg P /ha cân âm 92 - Ảnh hưởng ngập nước phân bốn đến kali dễ tiêu đất Khác với N H + phất pho, hàm lượng kali dễ tiêu chịu tác động trình ngập nước mà phụ thuộc vào lượng bón phân kali (Bảng 3.20) Bảng 3.20 Biến đổi hàm lượng K dễ tiêu theo thời gian (mg/lOOgđ) Công Thời gi an sau cấy (ngày) thức 10 25 40 55 70 100 CT 6,60 6,76 5,34 6,00 5,89 6,07 CT 7,84 7,57 7,91 7,05 6,90 5,02 CT 7,18 8,18 6,89 6,90 6,07 5,26 CT 7,59 7,61 6,49 6,55 6,35 5,47 CT 6,84 7,00 5,85 7,01 6,35 6,00 CT 6,37 7,80 7,01 6,95 7,38 6,52 CT 7,81 12,35 8,58 10,12 10,25 7,98 CT 7,16 8,09 7,79 7,25 6,19 6,69 CT 8,45 12,21 7,19 9,50 9,03 8,76 CHO 7,07 9,50 7,85 8,15 8,25 7,38 CHI 6,48 14,02 9,50 11,10 10,65 8,36 CT12 7,33 7,09 5,37 7,72 6,12 5,58 (Hàm lượng kali dễ tiêu trước thí nghiệm 7,29 mg K O/100gđ) Hàm lượng kali dễ tiêu đất sau thí nghiệm cơng thức khơng bón bón 84 kg K 0/ha thấp so với trước thí nghiệm Chỉ có lượng bón cao 84 109 kg K 0/ha kali dễ tiêu có giá trị cao đất trước thí nghiệm (Hình 3.14) Kết chứng minh với lượng bó n phổ biến thường 60 kg K 0/ha cân kali đất âm Nghĩa việc cung cấp kali thơng qua bón phân khống chưa đủ bù lại lượng kali bị lấy khỏi đất đường khác nhau, kể q uá trình rửa trôi trồng sử dụng Nguyên nhân làm cho 93 kali tăng cao 25 ngày 55 ngày nguồn phân bón cung cấp Sự giảm nhanh sau trồng sử dụng 16 £ CT1 — -Ó- - \ \ -Ỏ ũ m • CT2 A / 10 tiêu ịó 14 Õ o 12 JÍr- - / - — CT7 V* ""-tó- , • "ík — -B- #— — - - -X- - - ** • í ] 20 40 60 80 Thời gian (ngày) 100 H ì n h 3.14 A n h hưởng phân bón đến hàm lượng K dễ tiêu đất Theo kết n ghiên cứu trình bày Báng 3.18, hàm lượng kali dễ tiêu đai sau thí nghiệm dược chia làm nhóm khác Nhổm Ì gồm cấc cơng thức bón 84 109 k g K 0/ha ( C H , CT9 CT11), nhóm gồm cơng thức bón 28 45 k g K 0/ha (CT8, CHO), nhóm gồm cơng thức khơng bón k ali có bón p lượng cao công thức đối chứng (CT5, en CT1), nhóm gồm cơng thức bón N phết phát đơn liều lượn g thấp (CT2, CT3, CT4) Kết n ày rõ cân kali dễ tiêu đất dương lượng bón từ 84 kg K 0/ha trở lên Nếu bón 84 kg K 0/ha kali dễ tiêu có cân âm - Ảnh hưởng ngập nước đến hàm lượng Fe 2+ 3+ Fe đất: Kết n ghiên cứu diên biến hàm lượng Fe Fe 2+ 3+ đất chi tiết phụ lục Hìn h 3.15 trìn h bày biến động hàm lượng trung )ình Fe 7Fe đất thí nghiệm Nhìn chung hàm lượng sắt có biến 2+ 94 động mạnh theo thời gian ngập nước Hàm lượng F e 3+ giảm đột ngột vòng 15 ngày đầu ngập nước có xu hướng ổn định hàm lượng thấp K h i đất khô trở lại, hàm lượng F e 3+ tăng nhanh có xu hướng trở gần với giá trị ban đầu — Fe2+ - ° - - Fe3+ 20 40 60 80 Thời gian (ngày) 100 ì Hình 3.16 Anh hưởng ngập nước đến hàm lượng F e 3+ Ngược lại với F e , hàm lượng F e 3+ F e 2+ 2+ đất tăng dần theo thời gian đạt giá trị cực đại khoảng 40 ngày sau ngập nước giảm đất khô trở lại Kết rõ có chuyển hoa lẫn F e F e 2+ đất có q trình khơ ướt xen kẽ Tuy nhiên khơng phải tồn F e Fe 2+ 3+ chu yển thành đất ngập nước ngược lại đất làm khơ biến đổi hàm lượng chúng xảy đất phức tạp phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác Cùng với qu trình ngập nước, nhiều trình chuyển hoa sắt khác xảy đồng thời tham gia vào khử trực tiếp F e oxy hoa F e 2+ 3+ đến F e 2+ 3+ lê n F e Các loại phân bón khống nhiều có tác động đến hàm lượng Fe 3+ F e 2+ đất Phương trình hồi qui hàm lượng F e 2+ đất sau thí nghiệm (n=36) với lượng bón phân N , p, K theo phương pháp bình phương ... định, đánh giá mơi trường đất nói chung cịn nhiều ý kiến khác Đặc biệt biến đổi môi trường đất lúa chưa đánh giá mức Cho đến chưa có nghiên cứu đầy đủ để biến động thực môi trường đất lúa yếu... guồn nước khơng khí Đề tài "Đánh giá biên động môi trường đất lúa với mức độ thâm canh khác vùng đồng sông Hồng 99 n hằm góp phần n ghiên cứu giải vấn đề nê u trê n làm sở cho việc xác định giải... 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 Ở? ?BSH Biến động