ảnh hưởng của biện pháp cày và bón vôi đến khả năng rửa mặn đất và năng suất lúa ngắn ngày trong hệ thống canh tác tôm – lúa ở huyện phước long tỉnh bạc liêu

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA NÔNG NGHIỆP VÀ SINH HỌC ỨNG DỤNG NGUYỄN THỊ MINH HẰNG NGUYỄN THỊ THÁI NGÂN ẢNH HƯỞNG CỦA BIỆN PHÁP CÀY VÀ BÓN VÔI ĐẾN KHẢ NĂNG RỬA MẶN ĐẤT VÀ NĂNG SUẤT LÚA

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA NÔNG NGHIỆP VÀ SINH HỌC ỨNG DỤNG

NGUYỄN THỊ MINH HẰNG NGUYỄN THỊ THÁI NGÂN

ẢNH HƯỞNG CỦA BIỆN PHÁP CÀY VÀ BÓN VÔI ĐẾN KHẢ NĂNG RỬA MẶN ĐẤT VÀ NĂNG SUẤT LÚA NGẮN NGÀY TRONG HỆ THỐNG CANH TÁC

TÔM – LÚA Ở HUYỆN PHƯỚC LONG

TỈNH BẠC LIÊU

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Chuyên ngành: KHOA HỌC ĐẤT

Cần Thơ, 2013

ẢNH HƯỞNG CỦA BIỆN PHÁP CÀY VÀ BÓN VÔI ĐẾN KHẢ NĂNG RỬA MẶN ĐẤT VÀ NĂNG SUẤT LÚA NGẮN NGÀY TRONG HỆ THỐNG CANH TÁC

TÔM – LÚA Ở HUYỆN PHƯỚC LONG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA NÔNG NGHIỆP & SINH HỌC ỨNG DỤNG

BỘ MÔN KHOA HỌC ĐẤT

o0o

NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN Xác nhận đề tài: “Ảnh hưởng của biện pháp cày và bón vôi đến khả năng rửa mặn đất và năng suất lúa ngắn ngày trong hệ thống canh tác tôm – lúa ở Huyện Phước Long, Tỉnh Bạc Liêu, năm 2012” Do sinh viên: Nguyễn Thị Thái Ngân và Nguyễn Thị Minh Hằng lớp Khoa Học Đất K36 thuộc Bộ Môn Khoa Học Đất – khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng – Trường Đại Học Cần Thơ Nhận xét của cán bộ hướng dẫn: ………

………

………

………

………

………

………

Kính trình Hội đồng chấm luận văn tốt nghiệp thông qua Cần Thơ, ngày 17 tháng 12 năm 2013 Cán bộ hướng dẫn

TS Châu Minh Khôi

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA NÔNG NGHIỆP & SINH HỌC ỨNG DỤNG

BỘ MÔN KHOA HỌC ĐẤT

o0o

XÁC NHẬN CỦA BỘ MÔN KHOA HỌC ĐẤT Xác nhận đề tài: “Ảnh hưởng của biện pháp cày và bón vôi đến khả năng rửa mặn đất và năng suất lúa ngắn ngày trong hệ thống canh tác tôm – lúa ở Huyện Phước Long, Tỉnh Bạc Liêu, năm 2012” Do sinh viên: Nguyễn Thị Thái Ngân và Nguyễn Thị Minh Hằng lớp Khoa Học Đất K36 thuộc Bộ Môn Khoa Học Đất – khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng – Trường Đại Học Cần Thơ Ý kiến của Bộ Môn: ………

………

………

………

………

………

Cần Thơ, ngày 17 tháng 12 năm 2013

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA NÔNG NGHIỆP & SINH HỌC ỨNG DỤNG

BỘ MÔN KHOA HỌC ĐẤT

o0o

XÁC NHẬN CỦA HỘI ĐỒNG BÁO CÁO Hội đồng chấm báo cáo luận văn tốt nghiệp chấp thuận đề tài: “Ảnh hưởng của biện pháp cày và bón vôi đến khả năng rửa mặn đất và năng suất lúa ngắn ngày trong hệ thống canh tác tôm – lúa ở Huyện Phước Long, Tỉnh Bạc Liêu, năm 2012” Do sinh viên: Nguyễn Thị Thái Ngân và Nguyễn Thị Minh Hằng lớp Khoa Học Đất K36 thuộc Bộ Môn Khoa Học Đất – khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng – Trường Đại Học Cần Thơ Luận văn tốt nghiệp đã được hội đồng đánh giá ở mức………

Ý kiến của hội đồng: ………

………

………

………

………

………

………

TIỂU SỬ CÁ NHÂN

Nơi sinh: Ô Môn - Cần Thơ

Quê quán: xã Ngọc Thuận, huyện Giồng Riềng, tỉnh Kiên Giang

Tóm tắt quá trình học tập:

1997 – 2002: Trường tiểu học Ngọc Chúc, xã Ngọc Chúc, huyện Giồng Riềng, tỉnh

Kiên Giang

2002 – 2006: Trường trung học cơ sở Ngọc Thuận, xã Ngọc Thuận, huyện Giồng

Riềng, tỉnh Kiên Giang

2006 – 2007: Trường trung học cơ sở Thị trấn Cờ Đỏ, huyện Cờ Đỏ, TP Cần Thơ

2007 – 2010: Trường trung học phổ thông Hà Huy Giáp, thị trấn Cờ Đỏ, huyện Cờ Đỏ,

TP Cần Thơ

2010 – 2014: Trường Đại học Cần Thơ, học chuyên ngành Khoa Học Đất, khóa 36,

Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng

Người khai kí tên

Nguyễn Thị Thái Ngân

TIỂU SỬ CÁ NHÂN

Nơi sinh: TP Cần Thơ

Quê quán: Ninh Kiều – TP Cần Thơ

Tóm tắt quá trình học tập:

1998 – 2003: Trường tiểu học Ngô Quyền, quận Ninh Kiều, TP Cần Thơ

2003 – 2007: Trường trung học cơ sở Tân An, quận Ninh Kiều, TP Cần Thơ

2007 – 2010: Trường trung học phổ thông Châu Văn Liêm, quận Ninh Kiều,

TP Cần Thơ

2010 – 2014: Trường Đại học Cần Thơ, học chuyên ngành Khoa Học Đất, khóa 36,

Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng

Người khai kí tên

Nguyễn Thị Minh Hằng

Chân thành biết ơn

Cô Tất Anh Thư, cố vấn học tập lớp Khoa học đất K36 đã quan tâm, động viên chúng em trong suốt khoá học

Toàn thể quý thầy cô, anh chị Bộ môn Khoa học đất (thầy Hà Gia Xương, cô Nguyễn Đỗ Châu Giang,.) cùng toàn thể quý thầy cô Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng, Trường Đại Học Cần Thơ đã dìu dắt, truyền đạt kiến thức quý báu cho chúng em trong suốt thời gian học tập Lời cám ơn trân trọng cũng xin dành gửi tới các anh chị Nguyễn Văn Sinh, Đoàn Thị Trúc Linh, Huỳnh Mạch Trà My (cán bộ phòng phân tích Hóa-Lý đất) đã nhiệt tình giúp đỡ chúng em trong quá trình phân tích mẫu đất, nước

Đặc biệt, xin chân thành cảm ơn chị Thái Thị Loan (cao học Khoa học đất K18)

đã tận tình giúp đỡ và phối hợp thực hiện với chúng em trong việc lấy mẫu ngoài đồng

và phân tích trong phòng phân tích Chúc chị đạt được nhiều thành công trong cuộc sống

Sau cùng, luận văn này sẽ không được hoàn thành nếu không nhận được sự cho phép và hỗ trợ kinh phí từ dự án CLUES (Climate Change Affecting Land Use in the Mekong Delta: Adaptation of Rice-based Cropping Systems), Bộ môn Khoa học đất, Khoa Nông nghiệp và SHƯD, Trường Đại học Cần Thơ Xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Ban giám đốc và điều phối dự án

Cần Thơ, ngày 17 tháng 12 năm 2013 Nguyễn Thị Minh Hằng

Nguyễn Thị Thái Ngân

TÓM LƯỢC

Đề tài: “Ảnh hưởng của biện pháp cày và bón vôi đến khả năng rửa mặn đất và

năng suất lúa ngắn ngày trong hệ thống canh tác tôm – lúa ở Huyện Phước Long, Tỉnh Bạc Liêu, năm 2012” được thực hiện tại huyện Phước Long tỉnh Bạc Liêu trong thời

gian từ tháng 10/2012 đến tháng 02/2013 với mục tiêu: Đánh giá hiệu quả của biện pháp cày đất và bón vôi đến khả năng rửa mặn đất và năng suất lúa ngắn ngày Kết quả nghiên cứu của đề tài cho thấy xử lý đất ở nghiệm thức cày đất và nghiệm thức bón CaCO3 giúp trao đổi nhiều Na+ hấp phụ trên keo đất và tăng hàm lượng Na+ trong nước rửa so với không cày và không bón CaCO3; các chỉ tiêu SAR, ESP của đất vào giai đoạn 10 ngày sau khi xử lý ở nghiệm thức bón CaCO3 lần lượt là: 21,86 và 24,35% thấp hơn so với nghiệm thức không bón (28,13 và 29,6 %) Hàm lượng Ca2+

hòa tan và

Ca2+ trao đổi của đất giai đoạn 10 ngày sau khi xử lý ở nghiệm thức bón CaCO3 lần lượt là: 212,8 mg/l và 4,0 cmol/kg cao hơn so với nghiệm thức không bón (108,3 mg/l; 1,7 cmol/kg) Thành phần năng suất lúa (trọng lượng 1.000 hạt, số hạt/bông và số hạt chắc trên bông) không khác biệt giữa các nghiệm thức (trừ số hạt/bông) Qua kết quả này cho thấy biện pháp cày xới có xu hướng cải tạo đặc tính hóa học đất và tăng hiệu quả rửa Na+ trong đất sau vụ nuôi tôm Biện pháp bón CaCO3 có hiệu quả trong việc cải thiện chất lượng đất và nước tại điểm thí nghiệm

MỤC LỤC

TIỂU SỬ CÁ NHÂN iv

Nguyễn Thị Thái Ngân iv

Nguyễn Thị Minh Hằng v

LỜI CẢM TẠ vi

TÓM LƯỢC vii

DANH SÁCH HÌNH……… …….….……… … xi

DANH SÁCH BẢNG……… …….………….… … xii

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT xiiiiii MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 2

1.1 Nguồn gốc đất mặn 2

1.2 Phân loại và các hệ thống đánh giá đất nhiễm mặn 3

1.2.1 Đất nhiễm mặn 4

1.2.2 Đất sodic 4

1.2.3 Đất mặn – Sodic 5

1.3 Ảnh hưởng của Natri và sự nhiễm mặn lên tính chất vật lý đất 5

1.3.1 Ảnh hưởng lên cấu trúc của đất 5

1.3.2 Ảnh hưởng lên mức độ thấm nước của đất 5

1.4 Ảnh hưởng bất lợi của mặn đến sinh trưởng của cây lúa 6

1.4.1 Ảnh hưởng của đất nhiễm mặn giai đoạn nảy mầm và đầu giai đoạn mạ 6

1.4.2 Ảnh hưởng của đất nhiễm mặn lên chiều cao cây lúa (cm) 6

1.4.3 Ảnh hưởng của đất nhiễm mặn lên số chồi (bông) lúa 7

1.4.4 Ảnh hưởng của đất nhiễm mặn lên số hạt chắc trên bông và % hạt chắc 7

1.4.5 Ảnh hưởng của đất nhiễm mặn lên trọng lượng 1.000 hạt (g) 7

1.4.6 Ảnh hưởng của đất nhiễm mặn lên năng suất lúa 7

1.5 Sự thích nghi của cây lúa đối với điều kiện mặn 8

1.5.1 Ngưỡng chống chịu mặn 8

1.5.2 Sự điều chỉnh thẩm thấu 8

1.5.3 Dự trữ và loại trừ muối 9

1.6 Biện pháp giảm thiểu ảnh hưởng của đất nhiễm mặn trên thế giới 9

1.6.1 Nguyên tắc chung 9

1.6.2 Biện pháp cơ học 10

1.6.3 Biện pháp thủy lợi 10

1.6.4 Biện pháp hóa học 11

1.6.4.1 Vai trò của Ca2+ trong việc hạn chế tác hại của mặn……… 11

1.6.4.2 Vai trò của Ca2+ đối với sinh trưởng của cây lúa trong điều kiện mặn….12 1.6.5 Biện pháp sinh học 12

1.6.6 Biện pháp tổng hợp 13

1.7 Tình hình nhiễm mặn đất ở vùng Đồng Bằng Sông Cửu Long 13

1.7.1 Sử dụng đất nhiễm mặn cho sản xuất nông nghiệp ở vùng Đồng Bằng Sông

Cửu Long 13

1.7.2 Biện pháp quản lý và làm giảm thiệt hại của đất nhiễm mặn ở ĐBSCL 14

1.8 Hệ thống canh tác tôm - lúa trong vùng nghiên cứu (huyện Phước Long, tỉnh Bạc Liêu) 14

1.8.1 Tổng quan về hệ thống canh tác tôm - lúa trong vùng nghiên cứu 14

1.8.2 Những trở ngại chính của hệ thống lúa tôm trong vùng nghiên cứu 15

1.8.3 Chiến lược thích ứng với biến đổi khí hậu Error! Bookmark not defined 1.9 Đặc tính giống lúa được sử dụng hiện tại trong vùng nghiên cứuError! Bookmark not defined CHƯƠNG 2. PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 17

2.1 Phương tiện 17

2.1.1 Thời gian và địa điểm nghiên cứu 17

2.1.2 Vật liệu thí nghiệm 18

2.1.3 Dụng cụ và thiết bị thí nghiệm 18

2.2 Phương pháp 18

2.2.1 Mô tả thí nghiệm 18

2.2.2 Nguồn nước sử dụng cho việc rửa mặn 21

2.2.3 Phân bón và phòng trừ sâu bệnh 21

2.2.4 Các chỉ tiêu theo dõi 22

2.2.4.1 Mẫu đất……… ……….………….………… 22

2.2.4.2 Mẫu nước……… ….……… 22

2.2.4.3 Các chỉ tiêu nông học……… ……… …22

2.2.5 Phương pháp phân tích mẫu và xử lý số liệu 23

2.2.5.1 Phương pháp phân tích mẫu……… ………… 23

2.2.5.2 Xử lý số liệu……….…23

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 24

3.1 Diễn biến hóa học nước ruộng trước và sau khi xử lý đất 24

3.1.1 Đặc tính hóa học nước bơm vào ruộng ở mỗi đợt rửa mặn 24

3.1.2 Đặc tính hóa học nước mặt các lô thí nghiệm trước khi sạ 24

3.2 Ảnh hưởng của các biện pháp làm đất lên sự thay đổi đặc tính hóa học đất 26

3.2.1 Ảnh hưởng của cày và bón vôi lên tính chất hóa học đất 26

3.3 Ảnh hưởng của các biện pháp làm đất lên sinh trưởng và năng suất lúa 30

3.3.1 Chiều cao và sinh khối lúa qua các giai đoạn sinh trưởng 30

3.3.2 Thành phần năng suất lúa 30

3.3.2.1 Ảnh hưởng của các biện pháp xử lý đất đến thành phần năng suất lúa….30 3.3.3 Năng suất lúa 31

CHƯƠNG 4 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 32

4.1 Kết luận 32

4.2 Đề nghị 32

TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC.

DANH SÁCH HÌNH

2.1 Phẩu diện đất và quang cảnh ruộng thí nghiệm tại xã Phước

2.2 Sơ đồ bố trí ruộng thí nghiệm tại xã Phước Long, huyện

2.3 Biểu đồ thời điểm tiến hành công việc thí nghiệm đồng ruộng 21

trong nước rửa mặn của các lô thí nghiệm 10 ngày sau khi cày đất và bón vôi (ngay trước khi sạ lúa) 26

trao đổi của các lô thí nghiệm ngay sau khi

3.3

Tỷ số hấp phụ natri (SAR) của đất các lô thí nghiệm vào thời

điểm 10 ngày sau khi cày đất, bón vôi (ngay trước khi sạ lúa)

và ngay sau thu hoạch lúa

29

3.4

Phần trăm natri trao đổi (ESP) của đất các lô thí nghiệm vào

thời điểm 10 ngày sau khi cày đất, bón vôi (ngay trước khi sạ

lúa) và ngay sau thu hoạch lúa

30

DANH SÁCH BẢNG

2.1 Tính chất hóa học đất của ruộng thí nghiệm tại xã Phước Long,

huyện Phước Long, tỉnh Bạc Liêu, đầu mùa khô 2013 (CLUES

Project, 2013)

17

2.2 Đặc tính nông học và nguồn gốc của giống lúa thí nghiệm 18

3.1 Tính chất hóa học nước bơm từ kênh và mương vào ruộng thí

3.2 Đặc tính hóa học nước mặt 3 ngày sau khi cày đất và bón vôi 25 3.3 Đặc tính hóa học nước mặt 10 ngày sau khi cày đất và bón vôi 25 3.4 Đặc tính hóa học đất đầu vụ thí nghiệm lúa Thu Đông 2012 27 3.5 Sự thay đổi hóa học đất 10 ngày sau khi cày đất và bón vôi

3.7 Thành phần năng suất lúa OM4900 ở các biện pháp làm đất

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

CEC: Cation Exchange Capacity

CLUES: Climate Change Affecting Land Use in the Mekong Delta: Adaptation of Rice-based Cropping Systems

ĐBSCL: Đồng bằng sông Cửu Long

ESP: Exchangeable Sodium Percentage

SAR: Sodium Adsorption Ratio

MỞ ĐẦU

Hệ thống luân canh tôm – lúa ở Huyện Phước Long – Tỉnh Bạc Liêu có khoảng

7680 ha, chiếm khoảng 17% tổng lượng đất sử dụng cho nông nghiệp (ghi nhận năm 2011) Ở hệ thống luân canh này, khoảng thời gian cho cả vụ lúa là 5 tháng (từ tháng 9 đến tháng 1 năm sau), phần còn lại trong năm dành cho tôm nước lợ Ở địa phương này, 90% hộ nông dân sử dụng giống lúa trung mùa (một bụi đỏ) có thể chịu mặn Trong những trường hợp thiếu nước ngọt vào cuối mùa mưa và đầu mùa khô, người dân bất đắc dĩ dùng nước lợ để tưới cho ruộng lúa, đặc biệt vào giai đoạn lúa trổ, điều này đưa đến năng suất lúa sẽ thất thu do hạt lép Để rút ngắn thời gian cho vụ lúa và có thời gian chuẩn bị đất cho vụ tôm tiếp theo nên sử dụng giống lúa ngắn ngày cho thí nghiệm Bên cạnh đó, một trong những khó khăn trong hệ thống canh tác tôm – lúa là

sự tích lũy muối ở vụ tôm trước làm cho hàm lượng muối trong đất cao, ảnh hưởng đến

sự phát triển và sản lượng của vụ lúa Để khắc phục điều kiện bất lợi này, người dân thường rửa mặn bằng nước mưa và nước ngọt từ trong kênh Tuy nhiên do hàm lượng

Na+ tích lũy trong keo đất và dung dịch đất cao nên khi rửa bằng nước không đảm bảo

Na+ di chuyển hết ra khỏi đất trước khi bắt đầu vụ lúa Biện pháp bón vôi kết hợp với cày trước khi rửa mặn sẽ thúc đẩy quá trình trao đổi Ca2+ và Na+, đẩy Na+ khỏi keo đất, giúp tăng hiệu quả của biện pháp rửa mặn và giảm sự tích lũy Na+ trong đất

Vì thế đề tài: “Ảnh hưởng của biện pháp cày và bón vôi đến khả năng rửa mặn

đất và năng suất lúa ngắn ngày trong hệ thống canh tác tôm – lúa ở Huyện Phước

Long, Tỉnh Bạc Liêu, năm 2012” được thực hiện nhằm mục tiêu: Đánh giá hiệu quả

của biện pháp cày đất và bón vôi đến khả năng rửa mặn đất và năng suất lúa ngắn ngày

CHƯƠNG I LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 1.1 Nguồn gốc đất mặn

Đất các châu lục thường được bao bọc bởi các bờ biển nên hàng năm vào mùa khô các vùng đất ven biển thường bị mặn, hoặc bị ngập mặn thường xuyên Đất có thể chứa nhiều muối vì đá mẹ tạo thành nó có chứa muối Theo Lê Văn Căn (1978), đất mặn là đất chứa nhiều muối hòa tan (1 – 1,5% hoặc hơn) Muối trong đất có thể bắt nguồn tại chổ từ trầm tích hoặc do nước biển hay được cung cấp bởi việc sử dụng nước mặn (James Camberato, 2001) Sau khi tưới, nước vào đất dược cây trồng sử dụng hoặc bay hơi trực tiếp từ đất ẩm Tuy nhiên, muối được giữ lại và nó tích tụ trong đất, quá trình này dược gọi là sự mặn hóa Đất mặn nhiều đôi khi được nhận biết bởi một lớp màu trắng của muối khô trên bề mặt đất (Brouwer et al., 1985)

Theo Brouwer et al (1985), nước mặn ngầm cũng đóng góp cho sự nhiễm mặn của đất Ở nhiều vùng khô hạn các muối được tích tụ trong đất do sự mao dẫn muối từ nước ngầm nhiễm mặn Nói chung, quá trình mặn hóa ở đất Việt Nam chủ yếu là do nước mặn tràn, đồng thời cũng do mạch nước ngầm mặn dâng muối lên trong mùa khô (Ngô Thị Đào, Vũ Hữu Yêm, 2005)

Cường độ của việc bốc thoát hơi nước của nước ngầm vào quá trình tích tụ của muối trong đất, trong nước gia tăng với độ tiếp xúc của mực nước ngầm Quá trình tích

tụ muối đạt được mức độ cao nhất trong những vùng có điều kiện khí hậu khô cằn trong khoảng từ 1500 – 3000mm trong năm, do đó vượt xa lượng mưa thực sự; đối với những vùng này lượng mưa hàng năm rất thấp, không đủ để rửa trôi các cation như:

Ca2+, Mg2+, K+, Na+ và các dạng muối dễ hòa tan như NaCl, CaCl2, MgCl2, KCl, đưa đến đất bị mặn và kiềm, pH lớn hơn 7 (Võ Thị Gương, 2006) Đất mặn có nhiều loại muối khác nhau, trong đó các muối clorua chiếm ưu thế Ở những vùng đất ven biển,

sự mặn hóa cả phẫu diện đất thường do ảnh hưởng của sự xâm nhập của nước biển theo triều, một quá trình xảy ra thường xuyên

Theo Trần Anh Phong (1986) cho rằng đất mặn ở Nam Bộ chủ yếu do phù sa của

hệ thống sông Cửu Long lắng đọng trong môi trường nước mặn Sự xâm nhập mặn ở ĐBSCL chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố: dòng chảy thượng lưu vào đồng bằng, thủy triều biển Đông và biển Tây, các yếu tố nội vùng, cấu trúc địa hình sông và hệ thống kênh rạch, hệ thống công trình thủy lợi,…khí hậu và thời tiết

Tóm lại, theo Lê Văn Khoa và Trần Bá Linh (2009), cho rằng sự xâm nhập mặn chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố:

 Ảnh hưởng của nước biển: thủy triều, gió mang hơi nước biển, xâm nhập nước

biển vào đất liền theo mùa hoặc mao mạch

 Ảnh hưởng của mặn hóa lục địa: thường xảy ra ở vùng khô hạn hoặc bán khô

hạn do sự phong hóa đá mẹ, khoáng hóa chất hữu cơ, thực vật tích muối, gió vận chuyển muối từ biển, hồ chứa nước mặn, mặn hóa do nước ngầm (theo mao dẫn hoặc

do tưới tiêu không hợp lý, nước tưới bị nhiễm mặn)

1.2 Phân loại và các hệ thống đánh giá đất nhiễm mặn

Đất nhiễm mặn chứa nhiều muối làm giảm sự sinh trưởng của cây trồng Nhưng vì

sự gây hại của muối phụ thuộc vào loài, giống, giai đoạn sinh trưởng và các yếu tố môi trường, rất khó để xác định chính xác loại đất nhiễm mặn, Maas and Hoffman (1977), xác định đất nhiễm mặn khi đất có đủ muối trong vùng rễ để cho một dẫn điện trích bảo hòa (ECe) là 4 mScm - 1 ở 250C

Bảng 1.1 Phân loại đất nhiễm mặn theo USDA (Soils Survey Staff, 1993)

Những thay đổi bao gồm nguồn muối, tính chất và hàm lượng của các loại muối,

sự phân bố muối theo mùa, pH đất, tính chất và hàm lượng của keo đất, lượng chất hữu

cơ, tình trạng dinh dưỡng, chế độ nước và nhiệt độ Những khác biệt có ý nghĩa quan trọng đối với việc quản lý các loại đất nhiễm mặn và lai tạo giống chống chịu mặn Tuỳ thuộc vào các trị số EC, SAR, ESP và pH, đất nhiễm mặn được phân thành 5 loại: Đất nhiễm mặn, đất kiềm, đất kiềm mặn, đất sodic và đất nhiễm mặn - sodic với các đặc trưng được thể hiện trong Bảng 1.1 Trong đó đất nhiễm mặn, đất sodic, đất nhiễm mặn

1.2.1 Đất nhiễm mặn

Đất nhiễm mặn chứa đựng nồng độ quá mức của carbonate hoà tan, muối clorua và sulfate gây ra EC vượt quá 4 mScm - 1 Mặc dù, các muối không hoà tan tương đối như carbonate Ca2+ và Mg2+ không gây mức EC cao, chúng thường hiện diện trong đất nhiễm mặn và có thể dẫn đến sự hình thành của một lớp màu trắng trên bề mặt đất Thách thức chính của đất nhiễm mặn đối với nông nghiệp là ảnh hưởng của chúng trong mối quan hệ nước và cây Muối dư thừa trong vùng rễ làm giảm lượng nước hữu dụng cho cây và là nguyên nhân làm cho cây trồng tốn nhiều năng lượng để loại bỏ muối và hấp thu nước tinh khiết

Nếu độ mặn trong dung dịch đất đủ lớn, nước có thể bị rút ra khỏi các tế bào cây

để vào dung dịch đất, làm cho các tế bào rễ co lại và tan vỡ (Brady and Weil, 2002) Tác động của các quá trình này là sự stress thẩm thấu của cây Triệu chứng stress thẩm thấu rất giống với stress khô hạn bao gồm sự chậm phát triển, nẩy mầm kém, cháy lá, tàn héo và có thể chết Độ mặn cũng có thể ảnh hưởng đến thảm thực vật bằng cách gây ra hiệu ứng ion đặc biệt hoặc chính muối nó có thể gây độc cho cây ở nồng độ cao (Balba, 1995) Các muối cao quá mức có thể nguy hại đến sinh trưởng cây trồng, độ mặn thấp đến trung bình có thể thực sự cải thiện một số điều kiện vật lý đất Ion Ca2+

và Mg2+ có khuynh hướng “kết tụ” (thành cục với nhau) các keo đất (keo sét mịn và các hạt vật chất hữu cơ), do đó gia tăng lượng đoàn lạp và tính xốp Đất xốp, ổn định cấu trúc và sự di chuyển nước có thể thực sự được cải thiện ở đất nhiễm mặn (Ann Mc Cauley, 2005)

1.2.2 Đất sodic

Ngược lại với đất mặn, đất sodic có EC tương đối thấp, nhưng một lượng lớn Na+

chiếm các vị trí trao đổi, thường làm cho đất có pH bằng hoặc hơn 8,5 Thay vì kết tụ,

Na+ làm cho các keo đất phân tán hoặc trải ra, nếu đủ lượng của các cation kết tụ (tức là

Ca2+ và Mg2+) không có mặt để chống lại Na+ Phân tán keo đất làm tắc nghẽn lỗ tế khổng của đất, làm giảm khả năng vận chuyển nước và không khí của đất Kết quả là đất có độ thấm nước thấp và sự thấm vào chậm (Ann McCauley, 2005) Các điều kiện này có xu hướng ức chế cây con mọc mầm và cản trở sự sinh trưởng của cây trồng Đất

bị sodic cũng dễ phình lên và co lại trong suốt giai đoạn khô và ướt, phá vỡ cấu trúc đất Lớp đất ở dưới của đất sodic thường là rất rắn chắc, ẩm ướt và dính, có thể kết hợp các cột đất lại với nhau Kết cấu đất mịn với hàm lượng sét cao dễ bị phân tán hơn so với kết cấu đất khô bởi tiềm năng trực di của chúng, tốc độ thấm chậm và khả năng trao đổi cao Các triệu chứng khác nhau của đất sodic bao gồm: nước hữu dụng của

cây, lớp đất trồng trọt kém và đôi khi phủ một lớp vỏ màu đen trên bề mặt hình thành

từ chất hữu cơ bị phân tán

tụ giúp làm dịu hoạt động phân tán của Na và cấu trúc đất không kém như ở đất sodic

Độ pH của đất mặn sodic nói chung là dưới 8,5; tuy nhiên, điều này có thể tăng với việc trực di các muối hòa tan, nếu không nồng độ của Ca2+ và Mg2+ cao trong đất hoặc nước tưới (Brady and Weil, 2002)

1.3 Ảnh hưởng của Natri và sự nhiễm mặn lên tính chất vật lý đất

1.3.1 Ảnh hưởng lên cấu trúc của đất

Natri có tác động ngược lại của độ mặn lên đất Các quá trình vật lý liên kết với sự hiện diện Na ở nồng độ cao là sự phân tán keo đất, sự phồng lên của đoàn lạp và phiến sét Các lực liên kết những hạt sét lại với nhau bị phá vỡ khi có quá nhiều ion Na+

nằm giữa chúng Khi sự ngăn cách này xảy ra, các hạt sét mở rộng gây ra sự phồng lên và phân tán đất Sự phân tán đất làm cho các hạt đất bít các lỗ rỗng trong đất, dẫn đến giảm tốc độ thấm nước của đất Khi đất bị ướt và khô nhiều lần thì sự phân tán keo đất xảy ra, sau đó nó sửa đổi lại và trở nên cứng gần giống như xi măng với cấu trúc đất ít hoặc không có Ba vấn đề chính mà Na tạo ra sự phân tán là: giảm tính thấm, giảm tính dẫn nước và phủ một lớp vỏ trên bề mặt (Warrence at al., 2003)

1.3.2 Ảnh hưởng lên mức độ thấm nước của đất

Việc phủ lớp vỏ bề mặt là một đặc tính của đất bị ảnh hưởng Na+ Những nguyên nhân chính của phủ lớp vỏ bề mặt là do sự phân tán vật lý gây ra bởi tác động của giọt mưa hoặc nước tưới và sự phân tán hóa học phụ thuộc vào tỉ lệ của độ mặn và sự sodic của nước được sử dụng Việc phủ lớp vỏ bề mặt do lượng mưa được làm tăng bởi Na+

gây ra sự phân tán keo sét Khi các hạt keo sét phân tán trong nước của đất, chúng cắm vào các tể khống lớn ở bề mặt đất theo hai cách Đầu tiên, chúng ngăn chặn con đường nước và rễ di chuyển xuyên qua đất Thứ hai, chúng tạo thành một lớp bề mặt giống như xi măng khi đất khô Lớp phía trên cứng, phủ lớp vỏ bề mặt hạn chế tính thấm nước và sự nảy mầm của cây trồng

1.4 Ảnh hưởng bất lợi của mặn đến sinh trưởng của cây lúa

Cây lúa ở đất mặn phải đối mặt với sự thẩm thấu cao, nồng độ cao của các ion độc như Na+, Cl+ và cuối cùng gây ra sự giảm sinh trưởng (Martinez and Lauchli, 1993) Các triệu chứng chính của cây lúa khi ảnh hưởng bởi điều kiện mặn: đầu lá trắng theo sau bởi sự cháy chết lá (đất mặn), màu nâu của lá và chết lá (đất sodic), sinh trưởng của cây bị ức chế, số chồi thấp, sinh trưởng của rễ kém, lá cuộn lại, tăng số hạt bất thụ, số hạt trên bông thấp, giảm trọng lượng 1000 hạt, thay đổi khoảng thời gian trổ, chỉ số thu hoạch thấp, năng suất hạt thấp

1.4.1 Ảnh hưởng của đất nhiễm mặn giai đoạn nảy mầm và đầu giai đoạn mạ

Theo Delvalle and Bade (1947) nghiên cứu ảnh hưởng của mặn bắt đầu lúc 30, 60,

90 ngày sau khi cấy nhận thấy rằng mặn gây hại nhiều nhất ở thời kỳ non nhất Ở 90 ngày cây hầu như không bị ảnh hưởng bởi mặn trong đất cao bằng 1‰ Paerson and Bernstein (1959), cũng đã báo cáo tính chống chịu mặn của cây mạ gia tăng dần lên từ

1 tuần, 3 tuần đến 6 tuần tuổi

Vào mùa khô vấn đề mặn trầm trọng hơn trong mùa mưa Độ mặn ở đất ven biển thay đổi theo thuỷ triều và lượng mưa Giai đoạn mạ, cây lúa rất mẫn cảm, nhưng càng

lớn thì sức chịu đựng dần tốt hơn (Jennings et al., 1979) Trong điều kiện thiệt hại nhẹ,

trọng lượng khô có xu hướng tăng lên trong một thời gian, sau đó giảm nghiêm trọng

do suy giảm diện tích lá Trong điều kiện thiệt hại nặng hơn, trọng lượng khô của chồi

và của rễ suy giảm tương ứng với mức độ thiệt hại ở giai đoạn mạ, lá già hơn sẽ mất khả năng sống sót sớm hơn lá non (Akita, 1986)

1.4.2 Ảnh hưởng của đất nhiễm mặn lên chiều cao cây lúa (cm)

Chiều cao cây lúa là một đặc điểm nông học quan trọng ở cây lúa Đặc điểm này

đã cho thấy các kiểu di truyền của một gen chính và đa gen ở các nguồn gốc di truyền khác nhau của cây lúa (Saeda and Kitano, 1992) chiều cao cây cho thấy mối tương quan thuận có ý nghĩa với diện tích lá cờ và trọng lượng hạt, nó cũng có mối tương quan nghịch với số bông trên mỗi bụi, số hạt trên bông và độ thụ tinh của hạt (Thirumeni and Subramanian, 1999)

Choi et al (2003), quan sát thấy rằng chiều cao giảm ở độ mặn 0,5% trong đất Có

mối tương quan nghịch giữa xử lý mặn với số chồi, chiều cao và sinh khối Có mối tương quan thuận giữa số chồi với cả chiều cao và sinh khối cây Một trong những lý

do giảm chiều cao cây có thể là do nồng độ cao thật sự của muối hòa tan trong đất và

áp suất thẩm thấu đã tạo ra sự xáo trộn trong việc hấp thu nước và các chất dinh dưỡng

khác (Grain et al., 2004) Chiều cao giảm ở các cây được bổ sung với NaCl và tỷ lệ

mất mát của chúng là tỷ lệ thuận với nồng độ của NaCl Sự giảm tối đa được nhận thấy

ở các cây nhận nồng độ muối cao nhất (150 mM NaCl), trong đó chiều cao cây bị giảm

11,6% và 10,2% ở 60 và 75 ngày tuổi (Khan et al., 2007) Islam et al (2007), cũng đã

quan sát sự khác nhau trong chiều cao của các giống lúa với các mức độ mặn khác nhau

1.4.3 Ảnh hưởng của đất nhiễm mặn lên số chồi (bông) lúa

Số chồi trên cây bị giảm 1 cách có ý nghĩa ở 4‰, 5‰ năng suất hạt phụ thuộc vào

số chồi mang bông trên bụi Stress mặn đã ảnh hưởng nhiều đến sự phát triển và sức sống của chồi Số bông trên bụi lúa giảm cùng với việc gia tăng mức độ mặn Số bông giảm đáng kể được quan sát ở mức độ 150 mM NaCl Số lượng bông thấp hơn ở độ mặn cao có thể do sự tích luỹ của các chất đồng hoá thấp hơn đối với các cơ quan sinh

sản (Hasamuzzaman et al., 2009) khi cây bị tiếp xúc liên tục với môi trường mặn, ảnh hưởng sự tượng khối sơ khởi Khan et al (2007), cho rằng số bông trên m2

cũng bị ảnh hưởng đáng kể khi sử dụng thạch cao và cao hơn đối chứng Số bông thấp nhất đạt được từ lô đối chứng và cao nhất ở liều lượng 2,0 và 1,0 tấn thạch cao trên ha

1.4.4 Ảnh hưởng của đất nhiễm mặn lên số hạt chắc trên bông và % hạt chắc

Việc xử lý mặn gây ra sự giảm số hạt trên bông Sự giảm đáng kể xảy ra ở nồng độ

5% (Akbar et al., 1972) Theo Hasamuzzaman et al (2009), số hạt trên bông giảm

đáng kể ở độ mặn tăng Số hạt trên bông cao nhất được ghi nhận ở đối chứng và số hạt

trên bông thấp nhất được ghi nhận ở 150 mM NaCl của mức độ mặn Zaibunnisa et al (2002) and Zaman et al (1997) cũng cho rằng hạt chắc trên bông bị giảm bởi mặn

Phần trăm hạt chắc giảm với việc gia tăng nồng độ muối Việc giảm 50% hạt chắc xảy

ra ở 4‰, ngoại trừ giống kháng Jhona 349 (Akbar et al., 1972)

1.4.5 Ảnh hưởng của đất nhiễm mặn lên trọng lượng 1.000 hạt (g)

Sự khác nhau đáng kể ở trọng lượng 1.000 hạt do stress mặn Trọng lượng 1.000 hạt tối đa là ở đối chứng trong khi trọng lượng thấp nhất nhận được từ 150 mM NaCl Điều này có thể do sự tích lũy của carbohydrate và các chất khác thấp hơn

(Hasamuzzaman et al., 2009) Khatun and Flowers (1995), đã báo cáo rằng trọng lượng

1.000 hạt giảm cùng với việc gia tăng mức độ mặn

1.4.6 Ảnh hưởng của đất nhiễm mặn lên năng suất lúa

Mặn ở giai đoạn sinh sản giảm năng suất nhiều hơn mặn ở giai đoạn sinh trưởng

(Akbar et al., 1972; Iwaki, 1956; Kaddah and Fakhry, 1961) Cây lúa ở mức mặn tới

hạn có thể cho năng suất rơm bình thường nhưng số hạt ít hoặc không có hạt Thường

sự giảm năng suất hạt có thể tương quan với nồng độ mặn và thời gian xử lý mặn

(Kaddah and Fakhry, 1961; Ota et al., 1956) khi cây được đặt vào môi trường mặn liên

tục thì mặn ảnh hưởng sự tượng bông, hình thành gié, sự thụ tinh của hoa và sự nảy

mầm của hạt phấn vì lý do đó nó gây ra sự gia tăng số hoa bất thụ (Akbar et al., 1972; Iwaki, 1956; Kaddah and Fakhry, 1961; Ota et al., 1956)

Ảnh hưởng của tổn thương mặn lớn nhất là trên bông Mặn làm giảm một cách mạnh mẽ chiều dài bông, số nhánh gié sơ cấp trên bông, số hạt trên bông, phần trăm

hạt hình thành, trọng lượng bông, do đó giảm năng suất hạt (Akbar et al., 1972).Trọng lượng 1.000 hạt cũng giảm (Ota et al., 1956) Sự tổn thương do mặn cũng dẫn đến hạt nhỏ bởi sự giảm chiều dài hạt, chiều rộng hạt và trạng thái đặc của hạt (Ota et al., 1956) Mặn cũng ảnh hưởng chất lượng hạt lúa (Pan, 1964)

1.5 Sự thích nghi của cây lúa đối với điều kiện mặn

Lúa có thể trồng trên đất nhiễm mặn đã được chứng minh bằng thực tế trên thế giới Nhiều nghiên cứu xem cây lúa là cây trồng chịu mặn trung bình, khi giảm nồng

độ muối trong nước thì sinh trưởng của cây không bị hạn chế Nhiều nhà sinh lý thực vật cho rằng cây lúa mẫn cảm với đất nhiễm mặn nhất là vào giai đoạn nảy mầm, nhảy chồi và trổ bông (Zelensky, 1999) Khi trồng lúa trên đất nhiễm mặn, mật độ cây lúc mới mọc cao nhưng giai đoạn cây 2 - 3 lá thì giảm do sự chết của chồi

1.5.1 Ngưỡng chống chịu mặn

Ngưỡng chống chịu mặn là một khái niệm được phát triển bởi Maas and Hoffman (1977) Khái niệm đã luận ra sự phản ứng lại với muối, nhờ đó một vài sự biến thiên của nồng độ muối không làm suy giảm trong sinh trưởng và năng suất của cây trồng, vượt quá ngưỡng thì năng suất cây trồng có tương quan nghịch với nồng độ muối Nơi năng suất không bị ảnh hưởng bởi mặn, tốc độ phân phát muối tới chồi có thể được cân bằng bởi việc tạo không bào Nó làm chậm lại sự đi vào của muối theo cách loại trừ muối ở bề mặt rễ hay qua sự sinh trưởng cung cấp nơi cho muối đi vào bằng cách tạo

ra nhiều không bào hơn (Volkmar et al., 1997)

1.5.2 Sự điều chỉnh thẩm thấu

Sự tập hợp muối từ tế bào chất vào trong không bào tạo ra sự chênh lệch thẩm thấu mạnh từ bên này sang bên kia không bào Sự chênh lệch này được cân bằng bởi việc gia tăng tổng hợp phân tử chất tan trong tế bào chất, một quá trình được biết là điều chỉnh thẩm thấu (Wyn Jones and Gorham, 1983; Mc Cue and Hanson, 1990) Điều chỉnh thẩm thấu được xem như một sự thích nghi quan trọng của cây trồng đối với mặn bởi nó giúp duy trì sức trương và thể tích tế bào

Lê Văn Căn (1978), cho rằng sự tích lũy muối trong tế bào làm tăng áp suất thẩm thấu, áp suất này có khi đạt tới 160 - 200 kg/cm2 Chính vì có áp suất thẩm thẩu cao nên cây chịu mặn, có khả năng hút nước từ vùng đất nhiễm mặn một cách dễ dàng Khả năng tăng nồng độ dung dịch để tăng áp suất trong điều kiện muối của môi trường cao bằng con đường tích lũy nhiều acid hữu cơ, sản phẩm của quá trình hô hấp hoặc sản phẩm của các quá trình đồng hóa như glucid và một số chất hữu cơ khác

sự loại trừ muối từ chồi không theo nguyên tắc nào Phần lớn cây chịu mặn sử dụng muối như là một chất thẩm thấu để cân bằng nồng độ môi trường bên ngoài Sự loại trừ

Na+ là đặc tính chung của một số dòng lúa mì chịu mặn trong khi dòng mẫn cảm với mặn có mức Na+ ở chồi thấp hơn nhiều dòng chống chịu mặn

1.6 Biện pháp giảm thiểu ảnh hưởng của đất nhiễm mặn trên thế giới

1.6.1 Nguyên tắc chung

Việc giảm thiểu ảnh hưởng của đất nhiễm mặn cần dựa trên 2 nguyên tắc chính: i) cải thiện hệ thống thủy lợi để kiểm soát độ ẩm trong vùng nhiễm mặn, hàm lượng muối trong đất và ngăn chặn sự xâm nhập mặn từ bên ngoài vào; ii) sử dụng những biện pháp để loại bỏ các yếu tố độc hại trong đất nhiễm mặn

Hệ thống thủy lợi là một trong những giải pháp quan trọng cho việc giảm thiểu ảnh hưởng của đất nhiễm mặn Muối hòa tan tăng hoặc giảm đều phụ thuộc vào sự chuyển động ròng của muối trong vùng nhiễm mặn Vì vậy, độ ẩm trong vùng nhiễm mặn phải được duy trì để kiểm soát độ mặn của đất (Richards, 1954) Hơn nữa, nồng độ muối sẽ tăng lên do quá trình bốc hơi và thoát hơi nước Do đó, các biện pháp thủy lợi sẽ bù đắp được lượng nước bị mất đi trong quá trình này

Sử dụng các phương pháp hóa học để loại bỏ các yếu tố độc hại trong đất nhiễm mặn là một phương pháp cần thiết Các nghiên cứu đã chứng minh rằng ứng dụng của

Ca2+ có thể cải thiện một số đất nhiễm mặn vì Ca2+ có thể thay thế Na+ trao đổi (Richards, 1954, Mahmoud et al., 2004, Makoi và Verplancke, 2010) Do mỗi phương pháp hóa học có hiệu quả khác nhau trong điều kiện đất khác nhau, nên cần lựa chọn

phương pháp hóa học thích hợp cho từng loại đất nhiễm mặn Ví dụ, Ca2+

Cày đất sâu là những biện pháp có hiệu quả, làm tơi xốp đất, làm tăng độ nhám mặt đất, cày sâu để cắt đất, đập vỡ đất ở dưới sâu Việc làm này đặc biệt có ích ở những đất hình thành tầng đất cứng do sự tích lũy sét, do sự kết tủa của CaCO3 hay khi

sự kiềm hoá đất do tỷ lệ hấp thụ Na+

cao làm giảm tính thấm nước của các lớp đất nằm dưới Ngay cả khi không phải là một giải pháp lâu dài nó có thể cải thiện tình hình để nâng cao năng suất cây trồng (Đào Xuân Học, 2005) Cày, xới đất và sục bùn để các muối hòa tan, ngâm ruộng sau đó thoát nước ra kênh Bón CaCO3 kết hợp cày đất giúp vôi được trộn đều trong đất và đưa vôi xuống tầng đất sâu hơn từ đó rửa mặn tốt hơn (Nguyễn Phương Hùng, 2013) Biện pháp quan trọng và đạt hiệu quả nhất trong việc kiểm soát độ mặn của đất là dùng nước hòa loãng các muối dễ tan và rửa trôi chúng đi Đối với những đất có hàm lượng Na+ cao sẽ có hiệu quả hơn trong cải tạo đất bằng việc

sử dụng vôi kết hợp rửa mặn (James Camberato, 2001)

1.6.3 Biện pháp thủy lợi

Phương pháp này là dùng nước hòa loãng với dung dịch đất Các muối dễ tan được

hòa loãng và rửa trôi đi Warrence et al (2003), các yếu tố như: khí hậu, loại đất, cây

trồng và các loài thực vật, thực tế quản lý cũng cần được tính khi xác định mức độ chấp nhận được của độ mặn và sodic của nước tưới Lượng mưa cũng đóng một vai trò quan trọng trong quan hệ giữa độ mặn và sodic với các tính chất vật lý của đất Lượng mưa lớn có thể làm muối ở dưới vùng rễ tuôn ra, nhưng thường không thể làm giảm đáng kể lượng Na+

liên kết với đất Vì vậy, lượng mưa có thể giảm khả năng tập hợp đất từ muối và tăng khả năng xảy ra sự phân tán Na+

Đối với đất nhiễm mặn sodic thì biện pháp trước tiên là làm giảm hàm lượng ion

Na+ bằng biện pháp bón vôi, sau đó áp dụng biện pháp rửa để giảm nồng độ các muối hòa tan (Nguyễn Mỹ Hoa và ctv., 2012)

Chen et al (2013), dùng nước rửa mặn ở 3 mức độ rửa: rửa mặn 9 lần, 6 lần và 3

lần ở độ sâu 20 cm Kết quả số lần rửa mặn càng tăng càng cải thiện được pH, EC, độ mặn cho việc canh tác lúa Đồng thời số lần rửa mặn cao cũng làm tăng năng suất lúa

Nghiên cứu Jamali et al (2012), dùng nước tưới để rửa mặn qua 3 giai đoạn, tưới nước

trong 7 ngày, 14 ngày và 21 ngày Kết quả tưới nước rửa mặn trong vòng 14 ngày giảm được lượng muối cao nhất

1.6.4 Biện pháp hóa học

Đối với đất chua mặn bón vôi có tác dụng rất rõ, vừa khử được chua, vừa rửa được mặn Một vài dẫn chứng cho thấy khi bón vôi vào đất do tác dụng của CO2 (có trong nước và đất) vôi sẽ hoà tan và phản ứng với các cation trong keo đất

CaCO3 + CO3 + H2O = Ca(HCO3)2

(Keo đất) 4H+ + 2Ca(HCO3)2 = (Keo đất) 2Ca2+ + 4CO2 + 4 H2O

Khi bón vôi vào đất nhiễm mặn phản ứng xảy ra như sau:

(Keo đất) 2Na+

+ CaCO3 → (Keo đất) Ca2+

+ Na2CO3 (xô đa) Vai trò của ion Ca2+ được biết là trung hòa những ảnh hưởng tổn hại của Na+

, do sự giảm tính thấm của tế bào, cản trở sự xâm nhập của Na+

và Cl - vào cây trồng Do đó hàm lượng Ca2+

được xem như một chỉ tiêu đánh giá khả năng chống chịu mặn Ngoài

1.6.4.1 Vai trò của Ca 2+ trong việc hạn chế tác hại của mặn

Việc bổ sung Ca2+ vào môi trường sinh trưởng giảm đáng kể việc hấp thu Na+ ở

chồi và sự di chuyển chúng tới chồi Theo Yokoi et al (2002), Ca2+ có vai trò gián tiếp cân bằng Na+ và đẩy ra bên ngoài tế bào khi bị stress mặn

Sử dụng thạch cao như nguồn Ca2+ cho việc cải thiện và quản lý đất hay nước bảo hòa với Na+ Nồng độ Na+ cao trong môi trường sinh trưởng ức chế sự hấp thu và vận chuyển Ca2+, vì vậy gây ra sự thiếu Ca2+ trong cây (Lynch and Lauchli, 1985) Việc cung cấp Ca2+

phù hợp cùng với những dưỡng chất khác cho cây có thể làm giảm nhẹ

ảnh hưởng độc hại của mặn (Aslam et al., 2000) Sự cải thiện năng suất có thể do Ca2+

thêm vào đã làm giảm Na+

gắn kết với vách tế bào, làm giảm sự rò rỉ màng, cải thiện tính chọn lọc ion, ngăn chặn muối gây ra sự giảm phân chia tế bào và sự kéo dài của tế bào (Zidan, 1990)

1.6.4.2 Vai trò của Ca 2+ đối với sinh trưởng của cây lúa trong điều kiện mặn

Việc thêm Ca2+ (20 - 80 μgml - 1) cho dung dịch mặn đã cải thiện trọng lượng khô của chồi và rễ Cung cấp 200 kg Ca2+ ha - 1 cho lúa đã sản xuất tối đa năng suất hạt so với cung cấp Ca2+ thấp ở cả đất nhiễm mặn và đất nhiễm mặn - sodic (Aslam et al.,

2000)

Ở nồng độ 5‰ tỷ lệ sống của lúa đạt 40% ở nghiệm thức bón CaCO3 và 80% trên nghiệm thức bón CaSO4 cho đất nhiễm mặn ở An Biên Ở cùng nồng độ muối 5‰, nghiệm thức bón CaCO3 và CaSO4 (sức sống lúa đạt 100%) tỏ ra nổi trội so với nghiệm thức không bón Ca2+, cho thấy vai trò nổi bật của Ca2+

trong việc cải tạo đất nhiễm mặn ở Hòn Đất (Lê Huy Vũ, 2008)

Nghiệm thức có Ca2+ giúp giảm thấp độ mặn, hàm lượng Na+ trao đổi dẫn đến gia tăng trong tỷ lệ sống của lúa so với xử lý mặn không bón Ca2+ Sự khác biệt trong tỷ lệ sống của lúa giữa hai dạng Ca2+ sử dụng cho thấy đất trên đất phù sa nhiễm mặn có tính kiềm, cung cấp Ca2+ dạng thạch cao trong cải tạo đất nhiễm mặn tốt hơn so với CaCO3 (Melinda and David, 2002)

1.6.5 Biện pháp sinh học

Tuyển chọn và lai tạo các giống cây trồng chịu mặn Cây ngưu tất sau 3 tháng

trồng có thể tích lũy đến 17 gam muối trên cây (Shekhawat et al., 2006) Các nghiên

cứu trước đây cũng cho thấy phần sinh khối thu hoạch của các thực vật chịu mặn, nếu không cày vùi trả lại cho đất thì rất có ý nghĩa cho việc di chuyển muối hoà tan và ion

Na+ ra khỏi đất nhiễm mặn (Gritsenko, 1999; Owen, 2001) Ngoài bộ rễ ăn sâu, các loại cây trồng có khả năng giúp rửa mặn hiệu quả cần phải có khả năng tạo sinh khối lớn, không những giúp cây chịu đựng môi trường muối cao mà còn giúp cây tích lũy một lượng lớn muối trong sinh khối

Theo nghiên cứu Phạm Hoàng Hộ (1999), cây điền thanh thân xanh là loài thực vật thuỷ sinh, có khả năng thủy sinh và thích nghi với nhiều điều kiện môi trường khác nhau, rễ ăn sâu và rộng, mọc hoang và khá phổ biến ở ĐBSCL Đây cũng là loài thực vật có khả năng hấp thu các kim loại nặng, tạo sinh khối lớn, chịu mặn cao (đất: pH = 8,3, EC = 9,1 mS.cm - 1, 0,6 % muối, ESP = 25), đặc biệt là khả năng cố định N cộng sinh do hệ thống nốt sần được tìm thấy trên cả thân và nhánh Do đó, điền thanh thân xanh có thể có khả năng hấp thu, làm giảm hàm lượng muối trong dung dịch đất hay hỗ trợ hiệu quả cho các biện pháp rửa đất nông nghiệp nhiễm mặn bằng nước hay hóa chất

1.6.6 Biện pháp tổng hợp

Theo FAO (2001) trong chương trình hỗ trợ nghiên cứu sản xuất cây trồng trên đất

bị nhiễm mặn tại một số nước như: (i) Tại Thái Lan với chương trình chuyển đổi cơ cấu sản xuất nông nghiệp, chuyển đất trồng lúa sang nuôi tôm sú theo hệ thống tôm - lúa, vụ lúa có hiệu quả khi sử dụng giống chịu mặn, có hệ thống thoát nước thích hợp, bón phân hữu cơ, thạch cao hoặc vôi; (ii) Tại Philippines sản xuất lúa trên đất bị nhiễm mặn, sử dụng những biện pháp thích hợp như quản lý nước, sử dụng giống kháng, bón phân cân đối đã mang lại hiệu quả cho sản xuất lúa; (iii) Ở Trung Quốc và Bangladesh,

áp dụng các biện pháp kỹ thuật cải thiện sản xuất nông nghiệp trên vùng đất nhiễm mặn như: Kiểm tra động thái nước mặn của những đất bị ảnh hưởng mặn, chọn lọc và

áp dụng những giống cây trồng chống chịu mặn, sử dụng đất thích hợp, bón thạch cao

và vôi, bón phân hữu cơ, bón phân cân đối, có hệ thống thoát nước hiệu quả

1.7 Tình hình nhiễm mặn đất ở vùng Đồng Bằng Sông Cửu Long

Tình trạng xâm nhập mặn ở ĐBSCL được coi là một trong những vấn đề rất quan trọng và chiếm khoảng 19% tổng diện tích vùng đồng bằng và nằm dọc theo vùng ven biển Khu vực nhiễm mặn ngày càng mở rộng trên toàn khu vực ĐBSCL, được chia thành hai khu vực chính: (i) vùng ven biển Đông kéo dài từ sông Vàm Cỏ qua sông Hậu nằm rãi rác trong các đồng bằng ven biển, bao gồm cả Gò Công, Bến Tre, Vĩnh long, Sóc Trăng và Bạc Liêu, với tổng diện tích bị ảnh hưởng là 780.000 ha; (ii) các khu vực phía nam của đồng bằng, bao gồm Kiên Giang, Cà Mau với 1,26 triệu ha (Can Tho University và DANIDA, 1996) Do vậy đất nhiễm mặn chiếm từ 1/3 đến 1/2 tổng diện tích đất canh tác của đồng bằng

1.7.1 Sử dụng đất nhiễm mặn cho sản xuất nông nghiệp ở vùng Đồng Bằng Sông Cửu Long

Vùng ven biển là một trong những vùng nghèo nhất của đồng bằng (Minot et al.,

2003) Hơn nữa, việc sản xuất của các vùng ven biển đang bị đe dọa bởi tình trạng thiếu nước ngọt, xâm nhập mặn, đất phèn Vào mùa khô mỗi năm ở khu vực ĐBSCL

có khoảng 500.000 ha đất bị nhiễm mặn Hiện nay, xâm nhập mặn vào đồng bằng có thể kéo dài hơn 50 km hoặc xa khoảng 100 km tính từ các vùng ven biển vào trong Mức trung bình là 10 km từ bờ biển Đất nhiễm mặn không thích hợp cho canh tác lúa Tuy nhiên, nhờ sự cải thiện các công trình thuỷ lợi, hầu hết các đất nhiễm mặn ở ĐBSCL đã được khai thác để sản xuất nông nghiệp, khai hoang và đưa vào trồng lúa trong 30 năm qua

Trong giai đoạn 2000 - 2004, việc chuyển đổi từ ruộng lúa để nuôi tôm xuất hiện nhiều ở các tỉnh như Cà Mau, Bến Tre, Trà Vinh, SócTrăng và Kiên Giang Diện tích lúa giảm từ 970.000 ha năm 2000 xuống 800.000 ha năm 2002, trong khi đó diện tích nuôi tôm tăng từ 230.000 ha lên 390.000 ha trong cùng thời kỳ Hiện nay, tác động của xâm nhập mặn trong sản xuất nông nghiệp và thiếu nguồn cung cấp nước ngọt trong mùa khô trở thành vấn đề vô cùng quan trọng trong khu vực (Tuyên, 2004; CAULES, 2005)

1.7.2 Biện pháp quản lý và làm giảm thiệt hại của đất nhiễm mặn ở ĐBSCL

Để hạn chế tình trạng xâm nhập mặn, nhiều kế hoạch được đưa ra để giải quyết tình trạng trên cụ thể như một đề xuất được phát triển để giảm tình trạng xâm nhập mặn trên kênh chính dọc theo biển Đông (NEDECO, 1993) Trong hai thập kỷ qua, nhiều dự án kiểm soát mặn đã được xây dựng Một loạt 12 cống lớn và những con đập

đã được xây dựng trên các sông chính và kênh để ngăn chặn nước biển xâm nhập vào bán đảo Cà Mau Dự án được gọi là dự án Quản Lộ - Phụng Hiệp bắt đầu vào năm

1992 và được hoàn thành vào năm 2001

Tuy nhiên, trong những năm gần đây, sự phát triển của nuôi trồng thủy sản nước lợ

đã làm người nuôi tôm chủ động đưa nước lợ vào ruộng Vì vậy, việc kiểm soát nguồn nước có thể gây ra xung đột giữa nông dân trồng lúa và người nuôi tôm, như trong

trường hợp của tỉnh Bạc Liêu (Hoanh and et al., 2003)

Một số hợp tác nghiên cứu quốc tế của Đại học Cần Thơ và Viện Lúa ĐBSCL có thể tìm kiếm các giống lúa kháng mặn (Lang và ctv., 2004) để có thể vừa trồng lúa vừa nuôi tôm, hoặc kết hợp rừng ngập mặn và nuôi trồng thủy sản (Minh, 2001), thực hiện

mô hình canh tác tôm - lúa ở vùng ven biển Trong các khu vực môi trường nước ngọt, nước lợ, nhiều mô hình nông dân đã phát triển như hệ thống luân canh tôm - lúa để tối

đa hóa lợi nhuận nhờ vào lúa và tôm có giá trị cao (Xuan, 1993)

1.8 Hệ thống canh tác tôm - lúa trong vùng nghiên cứu (huyện Phước Long, tỉnh Bạc Liêu)

1.8.1 Tổng quan về hệ thống canh tác tôm - lúa trong vùng nghiên cứu

Ở huyện Phước Long, mô hình luân canh tôm - lúa hiện nay được áp dụng nhiều ở hai xã (Phước Long, Phong Thạnh Tây A), và một phần thị trấn Phước Long; hai xã khác nuôi chuyên tôm (Phong Thạnh Tây B, và một phần của Vĩnh Phú Tây); các xã còn lại (Vĩnh Phú Đông, Vĩnh Thanh, Hưng Phú, và phần còn lại của Vĩnh Phú Tây) và thị trấn là khu vực nước ngọt trồng lúa Mô hình canh tác tôm - lúa được nông dân áp dụng từ khoảng năm 2001 khi tỉnh có chủ trương chuyển đổi những diện tích trồng lúa

kém hiệu quả sang nuôi trồng thủy sản Cụ thể diện tích mô hình tôm - lúa năm 2001 là 12.000 ha (năng suất tôm bình quân đạt 130 kg/ha/năm), nhưng do một số vùng độ mặn xâm nhập cao hàng năm nên canh tác vụ lúa không hiệu quả, làm cho diện tích của mô hình giảm xuống còn khoảng 4.000 ha (2004) Từ năm 2005, do tính hiệu quả của mô hình sản xuất càng thấy rõ nên diện tích ngày càng được mở rộng, đến năm

2011 là 8.500 ha, năng suất tôm đạt 270 kg/ha/năm, năng suất lúa đạt 3,5 tấn/ha/năm (Báo cáo tổng kết nông nghiệp 2011 và kế hoạch năm 2012)

Mô hình luân canh tôm - lúa tại đây là nuôi tôm sú theo hình thức quảng canh cải tiến từ tháng 2 đến tháng 8, sau đó canh tác vụ lúa từ tháng 9 đến tháng 1 năm sau Cải tạo ruộng Rửa mặn

11 -2 -3 -4 -5 -6 -7 -8 -9 -10 -11 - 12

Nuôi tôm sú Lúa

Hình 1.1 Lịch thời vụ canh tác tôm - lúa (Phòng NN - PTNT huyện Phước Long, 2012)

Sau khi thu hoạch lúa, nông dân chuẩn bị để nuôi tôm theo nhiều cách khác nhau nhưng cách phổ biến nhất được áp dụng là: Thứ nhất, những cánh đồng lúa được thoát nước ra, sau đó nạo vét mương và phơi đất khoảng 3 - 5 ngày, nước lợ được đưa vào ruộng trong 3 ngày để rửa sạch độc tính hoặc axit (nước cao khoảng 40 - 50 cm) và tháo nước ra Tiếp đó nông dân đưa nước vào ruộng lần 2, bón vôi từ 10 - 15 kg CaCO3.1000m - 2 trước khi tôm được thả Tuy nhiên, chỉ có 20 - 30% nông dân được phỏng vấn thực hiện bón vôi để nâng cao giá trị pH và kiểm soát mặn

Sau khi thu hoạch tôm, để chuẩn bị cho việc gieo sạ lúa, nông dân thoát nước ra khỏi ruộng rồi phơi đất vài ngày, bơm nước vào xả nước ra từ 2 - 4 lần Cuối cùng, còn lại muối tích lũy trong đất được rửa trôi ba lần bằng nước mưa hoặc nước ngọt từ kênh Không nhiều nông dân áp dụng vôi để trồng lúa mặc dù bón vôi có thể giúp làm giảm độc tính Fe và thúc đẩy lọc muối Trong một số lĩnh vực (30% người được phỏng vấn), bón vôi được áp dụng 5 - 7 ngày sau khi gieo sạ từ 35 - 40 kg CaCO3.1000m - 2 nhằm nâng cao nồng độ axit và giảm thiểu tác động của độ mặn trên rễ lúa

1.8.2 Những trở ngại chính của hệ thống lúa tôm trong vùng nghiên cứu

Hiện nay, nông dân đang phải đối mặt với nhiều khó khăn, đó là điều kiện hạn hán

và độ mặn cao hơn ở vụ lúa hoặc không đủ nước lợ cho việc nuôi tôm Bên cạnh đó, họ còn phải đối mặt với các vấn đề khí hậu và giá thị trường lên xuống thất thường

Tháng

Trong việc trồng lúa, để tiếp cận với các giống lúa tốt (ví dụ như các giống lúa ngắn ngày, năng suất cao) cũng là một vấn đề quan trọng, trong khi đó giá lúa giống thì rất cao mà giá lúa đầu ra lại thấp và không ổn định làm cho nhiều người nông dân không mạnh dạn đầu tư sản xuất Hơn nữa, dư lượng hoá chất nông nghiệp thải ra từ ruộng lúa ngắn hạn, làm ảnh hưởng đến tôm tích hợp trong mô hình luân canh tôm - lúa cũng là một khó khăn nhất định

Trong nuôi tôm, nông dân phải đối diện với tình trạng thiếu tôm giống chất lượng cao đây là vấn đề hết sức quan trọng Ngoài ra, hầu hết nông dân sử dụng nguồn giống

chất lượng thấp, có nguồn gốc không rõ ràng

CHƯƠNG 2

PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Phương tiện

2.1.1 Thời gian và địa điểm nghiên cứu

Thời gian:Thực hiện từ tháng 10 năm 2012 đến tháng 02 năm 2013

Địa điểm: Đề tài được thực hiện trên đất phèn nhiễm mặn trong hệ thống canh tác

tôm - lúa ở xã Phước Long, huyện Phước Long, tỉnh Bạc Liêu Đặc tính hóa học phẩu diện đất của ruộng lúa thí nghiệm được trình bày ở Bảng 2.1

Bảng 2.1 Tính chất hóa học đất của ruộng thí nghiệm tại xã Phước Long, huyện Phước Long, tỉnh Bạc Liêu, đầu mùa khô (sau khi thu hoạch vụ lúa) năm 2013 (CLUES Project, 2013)

Độ sâu pHH2O

(1:2,5)

ECe (mS/cm)

CEC (cmol/kg)

Cation trao đổi (cmol/kg) ESP

(%)

SAR

K+ Na+ Ca2+ Mg2+

0-30 6,6 13,8 15,7 1,58 5,82 4,14 12,6 37,1 38,8 30-50 5,7 12,0 13,7 0,62 2,23 2,14 7,6 16,3 13,0 50-120 4,9 10,5 19,0 0,75 0,71 2,19 8,0 3,74 2,59 120-140 3,9 8,7 14,3 0,85 3,42 1,66 8,1 23,9 20,9

Ghi chú: Mẫu đất được thu theo độ sâu của phẩu diện điển hình, sau khi thu hoạch lúa Thu Đông 2012-2013

Hình 2.1 Phẩu diện đất và quang cảnh ruộng thí nghiệm tại xã Phước Long, huyện Phước

Long, tỉnh Bạc Liêu (sau khi thu hoạch lúa Thu Đông 2012)

Theo sự phân nhóm tính nhiễm mặn hoặc sodic của đất (Bảng 2.1), đất ở điểm thí nghiệm Phước Long thuộc nhóm mặn-sodic (USDA-Soils Survey Staff, 1993; Ngô

Ngọc Hưng, 2011), có tên phân loại Sufuric Troquapepts (USDA) hay

Endo-Orthi-Thionic Fluvisol (FAO) Đất khá phát triển, thuần thục ở độ sâu 120 cm; tầng mặt có

tích lũy vật liệu hữu cơ; tầng sulfuric với đốm jarosite xuất hiện ở độ sâu 120-140 cm

và vật liệu pyrite (FeS2) được tìm thấy ở độ sâu dưới 140 cm (Hình 2.1) (Trần Văn Dũng và Nguyễn Văn Quí, CLUES project, 2013)

2.1.2 Vật liệu thí nghiệm

Giống lúa sử dụng trong thí nghiệm là giống lúa cao sản ngắn ngày (OM4900) Giống này có thời gian sinh trưởng từ 95-100 ngày, có khả năng chịu ngập một phần (50-60 cm) và chịu mặn lên đến 4,0‰ (EC ≈ 8 mS/cm) (Bảng 2.2 và Phụ lục 7)

Dạng vôi CaCO3 (40% Ca2+) được sử dụng để bổ sung Ca2+

cho đất Phân urê (CO(NH2)2-46% N), Super lân Long Thành (CaH2PO4.H2O-16,5% P2O5), Kali clorua (KCl-46%K2O) được sử dụng bón cho lúa thí nghiệm

Bảng 2.2 Đặc tính nông học và nguồn gốc của giống lúa thí nghiệm

Tên giống

Đặc tính nông học

Nguồn gốc Thời gian sinh

trưởng (ngày) Độ cứng cây Chịu mặn

Năng suất (tấn/ha) OM4900 95-100 Thân rạ cứng ≈ 4 ‰ 5-7 Viện Nghiên cứu

lúa ĐBSCL

2.1.3 Dụng cụ và thiết bị thí nghiệm

Máy so màu UV-1601PC, UV-Visible Spetrophotometer (Shimadzu)

Máy đo pH và EC (CRISON-MM40, made in EU)

Máy hấp thu nguyên tử: HITACHI-Polarized Zeeman 180-70

Máy lắc, máy ly tâm, cân phân tích, tủ sấy, máy ép chân không

Bộ chưng cất Kjeldahl dùng chưng cất N, P các bộ vô cơ mẫu đất

2.2 Phương pháp

2.2.1 Mô tả thí nghiệm

Thí nghiệm được tiến hành vào vụ lúa Thu Đông năm 2012 (tháng 02/2013) Sơ đồ bố trí thí nghiệm được trình bày ở Hình 2.2 Thí nghiệm được bố trí theo hình thức lô phụ (Split-split-plot) gồm 2 nhân tố (cày đất và bón vôi) với 3 lần lặp lại, gồm tổ hợp 4 nghiệm thức (Bảng 2.3)

9/2012-Nhân tố lô chính (main plot): cày đất

1 Không cày đất

2 Cày đất

Nhân tố lô phụ (sub plot): bón vôi

1 Không bón vôi (đối chứng)

2 Bón vôi: 2,0 tấn CaCO3/ha

Bảng 2.3 Mô tả các nghiệm thức trong thí nghiệm

Nghiệm thức Biện pháp làm đất Bón vôi 2,0 tấn CaCO3/ha