Cải Tạo Và Sử Dụng Đất Mặn

Biến động chất độc trong đất mặnTrong môi trường đất mặn, hàm lượng muối NaCl, Na 2 SO 4 , MgSO 4 , BaCl 2 khá cao có thể gây ngộ độc cho cây trồng và một số loại động vật không chịu

NỘI DUNG THẢO LUẬN

Chương 4:

Sử dụng và cải tạo

đất mặn

4.1 Độc tố trong đất mặn

Độc tố trong môi trường đất là các chất gây nên những hiệu ứng xấu trong đất, gây hại hoặc gây chết cho thực vật và các sinh vật sống trong đất Các chất độc này có thể tồn tại dưới nhiều dạng khác nhau như: vô cơ, hữu cơ, hợp chất, đơn chất, ion, chất lỏng, chất rắn, chất khí Trong môi trường sinh thái đất, các độc chất phổ biến và gây tác hại nhiều nhất thường tồn tại dưới dạng ion Có hai dạng độc chất trong môi trường đất đáng quan tâm là độc chất theo bản chất và độc chất theo nồng độ.

4.1.1 Khái niệm chung:

- Độc chất theo bản chất: là những chất độc có khả năng gây

độc ở mọi nồng độ dù thấp hay cao

VD: các chất H2S, Na2CO3, CuSO4, Pb, Hg, Cd, Be,

- Độc chất theo nồng độ: độc chất dạng này đều có nồng độ

giới hạn cho phép đối với mỗi loài cây nói riêng và sinh vật nói chung Nếu vượt quá giới hạn này thì các chất mới có khả năng gây độc Các chất độc dạng này thường là: H+,

AL3+, Fe2+, SO42-, OH+, Mn2+, Na+, NH3, NH4+, NO2 Các kim loại nặng như: Pb, As, Cu, Hg, Ca

VD: Khi nồng độ các cation Ba2+, M2+,NH4+ vượt quá

1/5000, 1/4000, 1/500 (về trọng lượng) thường gây độc cho cây trồng, còn Fe2+ vượt quá 500 ppm, Al3+ vượt quá 135

ppm gây độc cho lúa

4.1.2 Biến động chất độc trong đất mặn

Trong môi trường đất mặn, hàm lượng muối NaCl,

Na 2 SO 4 , MgSO 4 , BaCl 2 khá cao có thể gây ngộ độc cho cây trồng

và một số loại động vật không chịu được mặn Hầu hết các cây trồng chỉ có thể chịu đựng được nồng độ NaCl <4% Nguyên

nhân chính trong việc gây ngộ độc là do nồng độ muối trong

dung dịch đất quá cao, gây ra triệu chứng hạn sinh lý cho cây trồng Nồng độ muối cao trong dung dịch đất còn làm phá vỡ các tế bào rễ của một số loài cây do tính thẩm thấu mạnh từ môi trường ưu trương sang môi trường nhược trương.

Ảnh hưởng xấu của đất mặn đối với cây trồng, trước hết

là do áp suất thẩm thấu cao của dung dịch đất Áp suất này

tăng theo tỷ lệ thuận với nồng độ muối tan Khi áp suất thẩm thấu của dung dịch đất từ 10 – 12 atm, cây trồng không sinh

trưởng và phát triển được Khi vượt quá 40 atm thì cây bị chết.

Sự có mặt của một lượng lớn muối tan trong đất làm cho tính chất lý hóa học, vi sinh vật của đất trở nên xấu Khi khô, đất nứt nẻ, cứng như đá Khi ướt đất rất dính, dẻo, hạt đất trương mạnh, bít kín tất cả các khe hở, làm cho đất trở nên bão hòa và hoàn toàn không thấm nước Các thành phần mưới là độc chất trong đất làm cho đất có độ

PH cao từ 7,5 đến 11 – 12, cây trồng không phát triển được Các ion thường xuất hiện trong đất mặn và mặn kiềm là Cl-, SO42-, HCO3-,

Na+, Mg2+ Các anion độc hơn rất nhiều so với các cation Trong các anion thì Cl- độc hơn SO42- Trong số các chất độc không thể bỏ qua Bo

Nếu đất chỉ chứa một loại muối tan thì sẽ độc hơn rất nhiều so với đất có cùng tổng lượng muối tan nhưng lại chứa nhiều loại muối tan hơn Ví dụ: đất dưới rừng

ngập mặn có cùng một độ mặn nhưng chứa nhiều loại muối tan khác nhau sẽ ít độc hơn so với đất chỉ chứa một loại muối tan Hiện tượng này được giải thích là do

sự đối kháng của các ion Tác hại của muối cũng còn tùy thuộc vào độ chịu mặn của cây

Lấy đất rừng ngập mặn làm ví dụ, công trình nghiên cứu của Lê Huy bá và cộng sự cho thấy: đất rừng ngập mặn chứa nhiều muối hòa tan (1- 1,5% hoặc nhiều hơn), đặc biệt ở lớp đất mặn Những loại muối tan thường thấy trong đất mặn là NaCl, Na 2 SO 4 , CaCl 2 , CaSO 4 , MgCl 2 , NaHCO 3 có nguồn gốc từ các thành phần khoáng bị hòa tan, di chuyển, tập trung xuống vùng địa hình trũng, không thoát nước Sau đó, trong điều kiện khô hanh, muối từ trong mạch nước ngầm di chuyển và tập trung lên mặt đất thành một lớp vỏ muối dày từ 0,1 – 1,0 cm.

Sự hình thành các muối trong đất mặn là kết quả tổng hợp của

nhiều yếu tố : đất có chứa muối, địa hình trũng không thoát nước, mực nước ngầm mặn ở nông, khí hậu khô hạn, nắng nóng Trong

đó, mặc nước ngầm mặn lại xuất hiện gần mặt đất thường là

nguyên nhân trực tiếp làm cho đất bị mặn hóa Giữa độ sâu và độ mặn của nước ngầm và độ mặn của đất có tương quan chặt chẽ với nhau Pôlunop (1956), đã đưa ra khái niệm “ độ sâu lâm giới” của nước ngầm xác định mối tương quan giữa độ sâu và độ mặn của đất, nước ngầm Độ sâu này còn phụ thuộc vào độ khô hạn, thành phần cơ giới, độ chặt và độ xốp của đất.

Ngoài yếu tố mặn là bản chất của đất rừng ngập mặn (RNM), sự mặn hóa cũng là nguyên nhân làm cho đất bị mặn thêm.

Mặn hóa : là quá trình xâm nhiễm và tích tụ của các muối và

các kim loại kiềm trong môi trường đất, nước khi các môi trường này chưa bị mặn nay trở nên mặn hoặc bị mặn ít này thành mặn nhiều hơn

Sự mặn hóa là một quá trình do thêm vào đất một lượng muối (gồm các muối NaCl, Na2SO 4, MgSO4, MgCl2, NaNO3,

Mg(NO3)2, CaCl2 ,CaSO4 ) Trong đó có muối kim loại kiềm

và kiềm thổ, với các gốc axit và sẽ là những anion : Cl- , SO4 2-, NO3-, CO32- mà Cl- đóng vai trò chủ đạo

4.1.3 Mối tương quan giữa các độc tố trong đất mặn

Ảnh hưởng của mặn hóa lên môi trường sinh thái đất:

Trong hầu hết các trường hợp mà đất hấp thụ ion

Na đều được giải thích theo phản ứng sau:

Sét – Ca + 2Na +  Sét-Na 2 + Ca 2+

Sét – Mg +2Na +  Sét – Na 2 + Mg 2+

Nếu Ca 2+ và Mg 2+ được giải phóng và kết tủa ở dạng muối không hòa tan thì phương trình trên nghiêng về bên phải và trong nhiều trường hợp, phản ứng này gần như

diễn ra hoàn toàn Kết quả nghiên cứu của Kelley Lumins (1921) cho thấy, nếu môi trường đất tích lũy nhiều muối Na (bảng 2.6), thì đồng thời một lượng lớn Na + được hấp thụ

sẽ có một lượng Ca 2+, Mg 2+ được hấp thụ theo Những điều

đó ít xảy ra nếu cho Na 2 CO 3 hấp thụ vào đất.

Khi có Na2CO3 thì lượng Na+ hấp thụ vào đất lại cao hơn so với khi chỉ có một mình NaCl và một ít NaNO3 Các muối của Ca2+ và Mg 2+ có gốc cloride hay nitrate dễ hòa tan hơn các gốc khác trước khi chúng được thay thế.Trong

đó với gốc cacbonate, Mg2+ và Ca2+ ở dạng muối này hòa tan nhiều hơn một ít Khi đó, mực độ hòa tan của Na+ của các bazo trao đổi đất bị ảnh hưởng lâu dài bởi các loại

muối Na tích tụ trong đất Nói chung, đất mặn chứa một

nồng độ muối Na2CO3 (một chất có độc tính mạnh) cao thì tương dối dễ hòa tan hơn chỉ một mình muối NaCl (đất đen mặn, theo Hilgard) Ngoài ra, Na+ cũng dễ hòa tan hơn khi trao đổi với các nguyên tố khác đất không có NaCO3

Bảng 1: Ảnh hưởng của các loại muối Na khác nhau lên đất

Bảng 2: Ảnh hưởng của tỷ lệ Na:Ca đến khả năng hấp phụ Na+

Khi các muối của Ca 2+ hoặc Ca2+ và Mg2+ hay Na+ tích tụ trong đất thì sự trao đổi bazo cũng diễn ra khác hẳn

Thêm 10 m.e

với các muối

Các bazo trong dung dịch (m.e)

Na+ được hấp thụ (m.e)

Ảnh hưởng của muối Na lên CaCO 3 :

Các phản ứng hóa học, ngoại trừ quá trình trao đổi bazo, cũng diễn ra do kết quả của quá trình tích tụ các muối hòa tan trong đất mặn Các phản ứng giữa các muối của Na và CaCO 3

lại có tầm quan trong hơn, CaCO 3 hòa tan trong muối trung

tính nhiều hơn là trong nước cất do ảnh hưởng của một phần áp lực của CO 2 , CO 2 có mặt trong không khí, rễ thực vật và vi sinh vật trong đất thải CO 2 trong quá trình sống và độ ẩm đất luôn chứa CO 2 hòa tan.

Các nhà nghiên cứu đã cho thấy khả năng hòa tan của CaCO 3 khi có mặt của muối Na 2 SO 4 , NaCl sẽ nhanh chóng đạt bão hòa nhưng lại không cao lắm Cummins (1926) chứng minh rằng, khả năng hòa tan của CaCO 3 trong các muối NaCl hay

Na 2 SO 4 yếu đi nếu thêm vào dung dịch đó một muối Ca hòa tan hay Na 2 CO 3 Còn Ca 2+ được sinh ra nhờ sự trao đổi các bazo và

có xu hướng giảm lượng CaCO 3 hòa tan có thể biến mất Do đó

mà điều này gây ra tranh luận về tác dụng của dạng Na 2 CO 3

Ảnh hưởng của Na + lên vi sinh vật:

Sinh vật đất có thể chịu ảnh hưởng bởi sự tích tụ muối Lipmem (1912) chứng minh rằng, thêm một lượng

0,20% NaCl hay Na 2 SO 4 sẽ làm giảm quá trình amon hóa của mao mạch trong đất cát Nếu hơn 10% , thì quá trình amon hóa hầu như bị ức chế hoàn toàn Mặt khác, khi thêm Na 2 CO 3 vào sẽ thúc đẩy quá trình amon hóa lên đến nồng độ 0,1% Greazes (1916), cũng đưa ra kết quả tương tự với một loại đất

ở Logan, Ultah Ngược lại, các nghiên cứu khác về ảnh hưởng lên quá trình amon hóa (Lipmen, 1912b) cho thấy 0,10%

NaCl và 0,20 % Na 2 SO 4 làm thúc đẩy quá trình nitrate hóa, nhưng Na 2 CO 3 có tốc độ cao hơn đối với đất ngay cả với nồng

độ thấp (0,05%).

Lipmen và Sharp (1912) cho rằng, NaCl ở nồng độ dưới 0,5% gây ảnh hưởng đến quá trình cố định đạm của

các vi khuẩn nốt sần, còn Na 2 SO 4 thì thể hiện tính độc ở nồng

độ 1,2 % NaCl ở nồng độ 0,5% được ghi nhận là độc

Na 2 CO 3 ở nồng độ ≤ 0,40% thì quá trình cố định đạm được thúc đẩy nhanh hơn một ít, ở nồng độ 0,50 % Na 2 CO 3 thì sự

cố định đạm thật sự được đẩy mạnh Lund (1921) cùng

Greaves (1912) thảo luận về ảnh hưởng của các cation và

anion lên hoạt động vi sinh trong đất và mối liên quan với áp lực thẩm thấu của dung dịch Các muối ban đầu trong đất mặn ở nồng độ thấp thường là không độc Thực tế thì quá

trình amon hóa và nitrate hóa có thể bị đồng hóa Nhưng ở dưới hạn độc có một sự tương quan mật thiết giữa độc tính

và áp suất thẩm thấu Ở áp suất thẩm thấu là 15 atm, quá

trình amon hóa giảm xuống gần một nữa so với đất không mặn.

4.2 Cải tạo đất mặn

4.2.1 Ý nghĩa của việc cải tạo đất mặn

Sự nhiễm mặn là một trong những vấn đề chủ yếu trong canh tác lúa, nó làm hạn chế giới hạn sản xuất nông

nghiệp nhiều vùng đất trên thế giới Người ta ước đoán có

khoảng 400 đến 900 triệu ha đất bị nhiễm mặn trên mặt địa cầu Trong đó khoảng 230 triệu ha nhiễm mặn nhẹ có khả

năng sản xuất hoa màu (Ponnamperuma, 1984), riêng nam và đông nam châu Á có khoảng 49 triệu ha trong đó 27 triệu ha thuộc đất mặn ven biển Đất mặn xuất hiện cả ở ven biển lẫn trong đất liền Ở vùng ven biển, mặn do nước biển tràn vào thường xuyên, còn ở trong đất liền mặn là do nước chứa một lượng lớn muối hoà tan Diện tích và sự phân bố của đất mặn trên thế giới được thể hiện cụ thể trong bảng sau:

Bảng 1: Diện tích đất mặn của một số quốc gia trên thế giới.

Lục địa Quốc gia

Diện tích, 1 000 ha

Tổng số

Saline / Solonchaks Solonetz Sodic /

Châu Phi

Afars và Issas 1 741 - - 1 741 Algeria 3 021 129 3 150 Angola 440 86 526 Botswana 5 009 670 5 679

Cá hồng 2 417 5 850 8 267

Ai Cập 7 360 - - 7 360 Ethiopia 10 608 425 11 033 Gambia 150 - - 150 Ghana 200 118 318 Guinea 525 - - 525 Guinea-Bissau 194 - - 194 Kenya 4 410 448 4 858 Liberia 362 44 406

Libyan Arab Jamahiriya 2 457 - - 2 457Madagascar 37 1 287 1 324 Mali 2 770 - - 2 770 Mauritania 640 - - 640

Bảng 2: Diện tích đất mặn ở Châu Âu

Lục địa Quốc gia

Diện tích, 1000 ha Tiềm năng

Tổng số

Saline / Solonchaks Solonetz Sodic / Muối bị ảnh hưởng đất

 Sự phân bố đất mặn ở Việt Nam.

Đất mặn chiếm diện tích khoảng 971 356 ha rải từ bắc vào nam, nhưng chiếm nhiều nhất là ở vùng Đồng Bằng Sông Cửu Long,

cụ thể ở các tỉnh: Minh Hải, Tiền Giang, Bạc Liêu, Trà Vinh, Bến Tre.

Hiện nay nhóm đất mặn được chia làm 3 đơn vị đất: Đất mặn

sú vẹt đước, đất mặn nhiều, đất mặn trung bình và ít Trong số này diện tích đất mặn nhiều và ít chiếm tỷ lệ cao nhất: 75% , đơn vị này chiếm diện tích lớn ở một số tỉnh Đồng Bằng Song Cửu Long đến 80% diện tích của đơn vị các vùng khác chiếm ít hơn như :

ĐB Sông Hồng : 53370ha _ 7,30% của đv Khu 4 cũ : 38358 ha _ 5,20% của đv

Duyên hải Miền Trung : 35561ha _ 4,90% của đv Đông Nam Bộ : 2500 ha _ 0,34% của đv

Trung du Miền Núi Bắc Bộ : 16360 ha _ 2,20% của đv

 Từ số liệu thống kê trên ta có thể thấy được đất mặn chiếm diện tích rất lớn và phân bố khắp trên thế giới, trong

đó Việt Nam cũng là 1 nước có diện tích đất mặn chiếm tỷ

lệ lớn trong tổng diện tích đất sản xuất của cả nước Muốn

sử dụng đất mặn có hiệu quả thì việc cải tạo đất mặn là một việc làm cần thiết và thiết thực Cần được thực hiện thường xuyên, chủ động…Vì thế việc cải tạo đất mặn có ý nghĩa

quan trọng:

- Ý nghĩa đối với người nông dân:

Cải tạo đất giúp tăng diện tích đất sản xuất cho người nông

dân, tạo thêm nhiều việc làm cho lao động nông nghiệp.

Cải tạo đất còn giúp tăng hiệu quả sản xuất trên đất, tăng

sản lượng, giúp nâng cao thu nhập cho người dân, góp phần nâng cao đời sống kinh tế và xã hội cho người dân.

- Ý nghĩa Quốc gia:

Tăng vốn đất sử dụng cho nhiều lĩnh vực sản xuất, có thể sử dụng được tối đa nguồn tài nguyên đất, tránh lãng phí.

Phục hồi các diện tích đất đã mất, đặc biệt là diện tích rừng đã mất Cải tạo được hệ thống cơ sở hạ tầng, công trình phúc lợi đáp ứng nhu cầu dân số đông.

Tạo điều kiện xây dựng hạ tầng cho kinh tế phát triển.

Có sự bố trí hợp lý lại các vùng chuyên canh nông nghiệp, tăng hiệu quả sử dụng đất, góp phần tích cực vào việc phát triển kinh tế - xã hội cho đất nước (tăng sản lượng lương thực, thực phẩm, góp phần phân bố dân cư và giảm tỷ lệ thất nghiệp, xóa đói, giảm nghèo, tạo thêm nguồn hàng xuất khẩu )

4.2.2 Tình hình cải tạo đất mặn

Trên thế giới có nhiều biện pháp nhằm quản lý, hạn chế và cải tạo đất mặn Một số ví dụ về các biện pháp đã được áp dụng ở một số nước như:

- Bangladesh:

Chính phủ Bangladesh thông qua Uỷ ban phát triển nước của Bangladesh đã bắt đầu việc xây dựng đê biển vào giữa những năm 70 của thế kỷ 20 để phòng tránh sự xâm nhập của nước mặn vào đất nông nghiệp Cho đến nay, đã xây dựng được khoảng 3700 km đê biển và 900 cống qua đê

Dự án này đã thành công phần nào trong việc giảm độ mặn của đất ở những vùng có đê biển Tuy nhiên hiện nay vẫn còn hàng nghìn ha đất mặn

Do đó Bangladesh đã áp dụng biện pháp trồng cây chịu mặn Việc phát triển các giống lúa chịu mặn là một trong những mũi

nhọn trong nghiên cứu của Viện nghiên cứu lúa Bangladesh

(BRRI) Mới đây hai giống lúa BRRI Dhan 40 và BRRI Dhan 41

BR22, BR23 và BRRI Dhan 32 đã được đưa ra để trồng ở vùng ven biển vào mùa mưa, kết hợp với bón phân hợp lý.

Biện pháp này đã giúp cải thiện các hạn chế của đất phèn và kết quả đã cho năng suất khá cao.

-Trung Quốc:

Những giải pháp và công nghệ chính để chống mặn hoá và

sử dụng các loại đất mặn bao gồm:

•Xây dựng các hệ thống tưới tiêu:

Trong các vùng đất mặn các hệ thống tưới tiêu hoàn chỉnh

và hợp lý để cải thiện chế độ nước-muối của đất, kiểm soát sự vận động của nước và muối trong đất, phòng tránh sự tích lũy muối ở lớp đất mặt và gia tăng sự khử muối, giảm mặn.

• Tiêu nước và trồng lúa:

Việc tiêu nước và trồng lúa là một trong những cách làm

truyền thống để cải tạo và sử dụng đất mặn Các kết quả

nghiên cứu cho thấy rằng ở các vùng đất ven biển, sau 3 đến 5 năm trồng lúa và tiêu nước đã hạ thấp nồng độ muối của nước ngầm đến 1-3g/l, làm tăng độ dày của lớp nước ngọt đến hơn 1,5m và giảm nồng độ muối của đất xuống đến 0,1% Trong những loại đất kiềm, việc sử dụng phân hữu cơ và các hoá chất cải tạo đất như thạch cao, đã cho những kết quả tốt hơn

• Tưới nước lợ:

Việc tưới bằng nước mặn trong một số trường hợp cũng mang lại kết quả tốt Trong một số vùng có nhiều nước ngầm mặn, việc cải thiện chất lượng nước ngầm bằng cách bơm tiêu nước ngầm mặn và thay thế bằng nước ngọt là một cách làm tốt Các kết quả của các thí nghiệm và mở rộng phương pháp này ở

tỉnh Hebi đã làm tăng đáng kể vùng nước ngầm không bị mặn.