Nghiên cứu sử dụng nước lợ để tưới cho cây trồng vùng ven biển

Mục tiêu nghiên cứu Xác định cơ sở khoa học của tưới nước nhiễm mặn bằng phương pháp tưới nhỏ giọt đến sinh trưởng, năng suất của cây ngô và cây đậu tương và tính chất lý, hóa học của đ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC 1.PGS.TS NGUYỄN TRỌNG HÀ

2.PGS.TS NGUYỄN THỊ LAN HƯƠNG

HÀ NỘI, NĂM 2016

XI

LỜI CAM ĐOAN

Tác giả xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân tác giả Các kết quả nghiên cứu và các kết luận trong luận văn là trung thực, không sao chép từ bất kỳ một nguồn nào và dưới bất kỳ hình thức nào.Việc tham khảo các nguồn tài liệu đã được thực hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng quy định

Tác giả luận án

Lê Việt Hùng

XI

LỜI CÁM ƠN

Để hoàn thành được luận án, tác giả bảy tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới tập thể thầy cô hướng dẫn: PGS TS Nguyễn Trọng Hà và PGS.TS Nguyễn Thị Lan Hương (Trường Đại học Thủy Lợi) về sự hướng dẫn tận tình trong suốt quá trình nghiên cứu và viết luận

án

Nhân dịp này, tác giả trân trọng cảm ơn Bộ môn Kỹ thuật và Quản lý tưới, Khoa Kỹ thuật và Tài nguyên nước, Phòng Đào tạo Đại học và sau Đại học, Ban Giám hiệu Trường Đại học Thủy Lợi, Phòng thí nghiệm Đất nước và Môi trường Trường Đại học Thủy lợi đã tạo điều kiện thuận lợi nhất để luận án được hoàn thành

Tác giả trân trọng cảm ơn Ban giám đốc Công ty Tư vấn và Chuyển giao công nghệ - Trường Đại học Thủy lợi đã tạo điều kiện tốt nhất, quan tâm giúp đỡ về mọi mặt trong suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận án

Tác giả trân trọng cảm ơn gia đình bác Vũ Xuân Bộ ở huyện Kim Sơn, tỉnh Ninh Bình

đã tạo điều kiện để tác giả triển khai thí nghiệm đồng ruộng Cám ơn các thầy giáo thuộc Trường Đại học Nông nghiệp I, Các thầy giáo thuộc Trường Đại học khoa học tự nhiên và Viện Nghiên cứu ngô đã hướng dẫn và giúp đỡ trong quá trình nghiên cứu Cuối cùng, tác giả xin chân thành cám ơn bạn bè, đồng nghiệp và gia đình đã giúp đỡ, khích lệ tinh thần trong suốt quá trình thực hiện luận án

Tác giả luận án

Lê Việt Hùng

XI

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU…… 1

1 Sự cần thiết nghiên cứu của đề tài 1

2 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 2

3 Mục tiêu nghiên cứu 2

4 Đối tượng nghiên cứu 3

5 Phạm vi nghiên cứu 3

6 Nội dung nghiên cứu 3

7 Phương pháp nghiên cứu 4

8 Những đóng góp mới của luận án 4

9 Cấu trúc luận án 4

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG NƯỚC NHIỄM MẶN ĐỂ TƯỚI……… 5

1.1 Đặc điểm nguồn nước khu vực ven biển 5

1.1.1 Thành phần vật chất nguồn nước ven biển 5

1.1.2 Phân loại nước mặn 7

1.1.3 Tình hình sử dụng nước nhiễm mặn để tưới trên thế giới và Việt Nam 7

1.1.3.1 Hoa Kì 8

1.1.3.2 Israel 10

1.1.3.3 Tunisia 10

1.1.3.4 Ấn Độ 11

1.1.3.5 Ai Cập 12

1.1.3.6 Việt Nam 15

1.2 Cơ sở sử dụng nước nhiễm mặn để tưới cho cây trồng 16

1.2.1 Cở sở thực tiễn dùng nước nhiễm mặn để tưới cho cây trồng 16

1.2.2 Cơ sở khoa học dùng nước nhiễm mặn để tưới cho cây trồng 17

1.2.2.1 Sự hấp phụ và trao đổi Cation Na+ 17

Cation Na+ và Cl- từ nước nhiễm mặn làm tăng quá trình trao đổi 18

1.2.2.2 Sự hấp thụ Na+ của thực vật 20

1.2.2.3 Sự rửa trôi Na+ và Cl- 21

1.3 Ảnh hưởng của muối đến thực vật 22

XI

1.3.1 Ảnh hưởng của muối đến thực vật 22

1.3.1.1 Ảnh hưởng của muối đến sự thẩm thấu 30

1.3.1.2 Ảnh hưởng của muối tới sự phát triển của thực vật 30

1.4 Ảnh hưởng của muối đến tính chất đất 32

1.4.1 Ảnh hưởng của NaCl đến tính chất lý học đất 33

1.4.2 Ảnh hưởng của NaCl đến tính chất hóa học đất 34

1.5 Ảnh hưởng của nước nhiễm mặn đến năng suất và chất lượng sản phẩm 35

1.5.1 Ảnh hưởng của tưới nước nhiễm mặn đến năng suất và chất lượng sản phẩm 35

1.5.2 Ảnh hưởng của kỹ thuật tưới nước nhiễm mặn đến năng suất cây trồng 36

1.6 Nhu cầu về đất, nước và phân bón của cây trồng 38

1.6.1 Nhu cầu về đất, nước và phân bón của cây đậu tương 38

1.6.1.1 Nhu cầu về đất 38

1.6.1.2 Nhu cầu về nước 39

1.6.1.3 Nhu cầu về phân bón 40

1.6.2 Nhu cầu về đất, nước và phân bón của cây ngô 41

1.6.2.1 Nhu cầu về đất 41

1.6.2.2 Nhu cầu về nước 41

1.6.2.3 Nhu cầu về phân bón 43

1.7 KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 43

CHƯƠNG 2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 45

2.1 Điều kiện tự nhiên của khu vực nghiên cứu 45

2.1.1 Vị trí địa lý 45

2.1.2 Địa hình, địa mạo 45

2.1.3 Đặc điểm về đất và nước của khu vực nghiên cứu 45

2.1.3.1 Đặc điểm về đất 45

2.1.3.2 Đặc điểm về nước tưới 54

2.1.4 Đặc điểm khí hậu 55

2.1.4.1 Mưa 55

2.1.4.2 Nhiệt độ không khí 55

2.1.4.3 Số giờ nắng 56

2.1.4.4 Độ ẩm không khí 56

2.1.4.5 Bốc hơi 56

XI

2.1.4.6 Tốc độ gió 57

2.1.4.7 Diễn biến độ mặn tại cửa sông tại huyện Kim Sơn 57

2.1.4.8 Nước ngầm khu vực nghiên cứu và khả năng tiêu thoát tại khu vực nghiên cứu 58

2.2 Bố trí thí nghiệm đồng ruộng 58

2.2.1 Mục đích nghiên cứu thí nghiệm đồng ruộng 58

2.2.2 Cơ sở khoa học của việc chọn công nghệ tưới 58

2.2.3 Bố trí các ô thí nghiệm 59

2.2.4 Hệ thống tưới 61

2.2.5 Hệ thống đo độ ẩm đất 62

2.2.6 Giống cây thí nghiệm 62

2.2.6.1 Giống Ngô LVN 10 63

2.2.6.2 Giống Đậu Tương DT84 63

2.3 Phương pháp đo đạc, lấy mẫu và phân tích 64

2.3.1 Phương pháp quan trắc các chỉ tiêu sinh trưởng và năng suất của ngô 64

2.3.1.1 Các chỉ tiêu về hình thái 64

2.3.1.2 Chỉ tiêu sinh trưởng và phát triển 64

2.3.1.3 Chỉ tiêu về các yếu tố cấu thành năng suất 64

2.3.2 Phương pháp quan trắc chỉ tiêu sinh trưởng, năng suất của đậu tương 64

2.3.3 Phương pháp lấy mẫu và phân tích đất, nước 65

2.4 Phương pháp xử lý số liệu và phân tích thống kê 65

2.4.1 Tính các đặc trưng thống kê mẫu và ước lượng cho tổng thể 65

2.4.2 Kiểm định thống kê các kết quả nghiên cứu 65

2.4.3 Sử dụng các hàm và công cụ trong Excel để tính toán 67

2.4.3.1 Tính các đặc trưng thống kê mẫu 67

2.4.3.2 Kiểm định 67

2.4.3.3 Phân tích tương quan và hồi quy 67

2.5 KẾT LUẬN CHƯƠNG II 69

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 70

3.1 Mưa trong các giai đoạn sinh trưởng của cây ngô và cây đậu tương 70

3.2 Lượng nước tưới của cây ngô và cây đậu tương qua các vụ thí nghiệm 70

3.2.1 Lượng nước tưới của cây ngô 70

XI

3.2.2 Lượng nước tưới của cây đậu tương 71

3.3 Ảnh hưởng của tưới nước nhiễm mặn đến nảy mầm của cây ngô và đậu tương 71

3.4 Ảnh hưởng của tưới nước nhiễm mặn đến cây ngô 72

3.4.1 Ảnh hưởng của tưới nước nhiễm mặn đến cây ngô vụ xuân 2012 72

3.4.1.1 Ảnh hưởng của tưới nước nhiễm mặn đến sinh trưởng cây ngô 72

3.4.1.2 Ảnh hưởng của tưới nước nhiễm mặn đến năng suất của cây ngô 77 3.4.2 Ảnh hưởng của tưới nước nhiễm mặn đến cây ngô vụ xuân 2013 82

3.4.2.1Ảnh hưởng của tưới nước nhiễm mặn đến sinh trưởng của cây ngô 82 3.4.2.2Ảnh hưởng của tưới nước nhiễm mặn đến năng suất ngô 84

3.4.3 Ảnh hưởng của tưới nước nhiễm mặn đến cây ngô vụ đông 2012 86

3.4.3.1Ảnh hưởng của tưới nước nhiễm mặn đến chiều cao cây ngô 86

3.4.3.2Ảnh hưởng của nước tưới nhiễm mặn đến năng suất ngô đông 201289 3.4.4 Ảnh hưởng của tưới nước nhiễm mặn đến ngô vụ đông 2013 92

3.4.4.1 Ảnh hưởng của tưới nước nhiễm măn đến chiều cao cây ngô 92

3.4.4.2 Ảnh hưởng của tưới nước nhiễm mặn đến năng suất cây ngô 94

3.5 Ảnh hưởng của tưới nước nhiễm mặn đến đậu tương 96

3.5.1 Ảnh hưởng của tưới nước nhiễm mặn đến cây đậu tương vụ xuân 2012 96

3.5.1.1Ảnh hưởng của nước tưới nhiễm mặn đến chiều cao cây đậu tương 96 3.5.1.2Ảnh hưởng của nước tưới nhiễm mặn đến năng suất cây đậu tương 97 3.5.1.3Ảnh hưởng của tưới nước nhiễm mặn đến NS chất khô đậu tương 99 3.5.2 Ảnh hưởng của tưới nước nhiễm mặn đến cây đậu tương vụ xuân 2013 100 3.5.2.1Ảnh hưởng của nước tưới nhiễm mặn đến chiều cao cây đậu tương100 3.5.2.2Ảnh hưởng của tưới nước nhiễm mặn đến năng suất cây đậu tương102 3.5.3 Ảnh hưởng của tưới nước nhiễm mặn đến cây đậu tương vụ đông 2012 106 3.5.3.1Ảnh hưởng của tưới nước nhiễm mặn đến chiều cao cây 106

3.5.3.2Ảnh hưởng của tưới nước nhiễm mặn đến năng suất cây đậu tương108 3.5.4 Ảnh hưởng của tưới nước nhiễm mặn đến đậu tương vụ đông 2013 111

3.5.4.1 Ảnh hưởng của tưới nước nhiễm mặn đến chiều cao cây 111

3.5.4.2 Ảnh hưởng của tưới nước nhiễm mặn đến năng suất đậu tương 113

3.5.5 Thảo luận chung về ảnh hưởng của tưới nước nhiễm mặn đến sinh trưởng và năng suất ngô và đậu tương 117

3.6 Ảnh hưởng của tưới nước nhiễm mặn đến tính chất đất 121

XI

3.6.1 Ảnh hưởng của tưới nước nhiễm mặn đến đất sau vụ thu hoạch thứ nhất 1213.6.1.1 Ảnh hưởng của tưới nước nhiễm mặn đến tính chất lý học đất 1213.6.1.2 Ảnh hưởng của tưới nước nhiễm mặn đến tính chất hóa học đất 1223.6.2 Ảnh hưởng của tưới nước nhiễm mặn đến đất sau vụ thu hoạch thứ 2 1243.6.2.1 Ảnh hưởng của tưới nước nhiễm mặn đến tính chất lý học đất 1243.6.2.2 Ảnh hưởng của tưới nước nhiễm mặn đến tính chất hóa học đất 1253.6.3 Ảnh hưởng của tưới nước nhiễm mặn đến đất sau vụ thu hoạch thứ 4 1263.6.3.1 Ảnh hưởng tưới nước nhiễm mặn đến tính chất lý học đất 1263.6.3.2 Ảnh hưởng của tưới nước nhiễm mặn đến tính chất hóa học đất 1273.6.4 Đánh giá chung về tưới nước nhiễm mặn đến tính chất đất 129KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 132

XI

MỤC LỤC BẢNG

Bảng 1.1 Hàm lượng trung bình của các nguyên tố vi lượng hòa tan trong nước 6

Bảng 1.1 Phân loại nước mặn 7

Bảng 1.2 Ảnh hưởng của tưới nước nhiễm mặn (6,57 dS/m) đến sinh trưởng cà chua 24

Bảng 1.3: Ảnh hưởng của nước nhiễm mặn (6,57 dS/m) bằng phương pháp tưới nhỏ giọt đến sinh trưởng cây cà chua 24

Bảng 1.4 Ảnh hưởng của nước nhiễm mặn (6.57 dS/m) đến hàm lượng các ion trong cây cà chua 28

Bảng 1.5: Ảnh hưởng của nước nhiễm (6,57 dS/m) bằng phương pháp tưới nhỏ giọt đến hàm lượng các ion trong cây cà chua 29

Bảng 1.6 Quan hệ giữa hàm lượng Na+ và Cl- 31

Bảng 1.7Ảnh hưởng của độ mặn đất đến trọng lượng củ và tỉ lệdầu trong hạt lạc 36

Bảng 1.8: Năng suất cây đậu tương giảm theo độ mặn của đất 39

Bảng 1.9: Hệ số của cây trồng Kc của đậu tương 39

Bảng 1.10: Năng suất cây ngô giảm theo độ mặn của đất 41

Bảng 1.11: Ảnh hưởng của độ ẩm đất đến năng suất ngô 42

Bảng 2.1: Tính chất lý, hóa học của đất khu thí nghiệm 46

Bảng 2.2: Kết quả phân tích mẫu nước trước khi bố trí thí nghiệm 54

Bảng 2.4: Nhiệt độ không khí trung bình tháng trong năm 56

Bảng 2.5: Số giờ nắng theo tháng trong năm 56

Bảng 2.6: Độ ẩm không khí trung bình tháng trong năm 56

Bảng 2.7:Lượng bốc hơi trung bình tháng trong năm 57

Bảng 2.8: Tốc độ gió trung bình tháng trong năm 57

Bảng 3.2 Ảnh hưởng của tưới nước nhiễm mặn đến chiều cao cây ngô vụ xuân 72

Bảng 3.3 Trọng lượng trung bình chất khô cây ngô vụ xuân 2012 77

Bảng 3.4 Ảnh hưởng của tưới nước nhiễm mặn đến các yếu tố cấu thành năng suất 79

Bảng 3.5: Chiều cao trung bình của cây ngô ở các công thức tưới 82

Bảng 3.6: Giá trị trung bình của chỉ tiêu cấu thành năng suất và năng suất ngô 84

Bảng 3.7: Trọng lượng chất khô cây ngô vụ xuân 2013 ở các công thức thí nghiệm 86

Bảng 3.8: Chiều cao trung bình của cây ngô của các công thức thí nghiệm 87

Bảng 3.9: Giá trị trung bình của các chỉ tiêu cấu thành năng suất và năng suất ngô 89

Bảng 3.10: Trọng lượng chất khô cây ngô vụ đông 2012 của các công thức 90

Bảng 3.11: Chiều cao trung bình cây ngô 2013 của các công thức thí nghiệm 92

Bảng 3.12: Giá trị trung bình của các chỉ tiêu cấu thành năng suấtvà năng suất ngô 94

Bảng 3.13: Trọng lượng chất khô cây ngô vụ đông 2013 của các công thức 95

Bảng 3.14: Ảnh hưởng của độ mặn nước tưới đến chiều cao cây đậu tương 96

Bảng 3.15: Các yếu tố cấu thành năng suất của cây đậu tương trong các công thức thí nghiệm 97

Bảng 3.16: Các chỉ tiêu cấu thành năng suất và năng suất của đậu tương 98

Bảng 3.17: Năng suất chất khô cây đậu tương trong thí nghiệm 99

XI

Bảng 3.18: Ảnh hưởng của độ mặn của nước tưới đến chiều cao cây đậu tương 101

Bảng 3.19: Các chỉ tiêu cấu thành năng suất của đậu tương vụ xuân 2013 102

Bảng 3.20: Các chỉ tiêu cấu thành năng suất và năng suất đậu tương vụ xuân 2013 103

Bảng 3.21: Hàm lượng trung bình của năng suất chất khô cây trong thí nghiệm 105

Bảng 3.22: Ảnh hưởng của độ mặn của nước tưới đến chiều cao cây 106

Bảng 3.23: Các chỉ tiêu cấu thành năng suất của cây đậu tương 108

Bảng 3.25 Năng suất chất khô cây đậu tương vụ đông 2012 111

Bảng 3.26: Ảnh hưởng của độ mặn của nước tưới đến chiều cao cây đậu tương 111

Bảng 3.27 Các chỉ tiêu cấu thành năng suất của cây đậu tương 113

Bảng 3.28: Các chỉ tiêu cấu thành năng suất và năng suất cây đậu tương 113

Bảng 3.29: Năng suất chất khô cây đậu tương vụ đông 2013 115

Bảng 3.30: Tổng hợp mức giảm các chỉ tiêu so với đối chứng (CT1) ở các công thức CT2 và CT3 của cây ngô và cây đậu tương qua các vụ 118

Bảng 3.31: Tổng hợp sự khác biệt qua kiểm định thống kê giữa công thức đối chứng (CT1) với CT2 và CT3 về các chỉ tiêu của cây ngô và cây đậu tương qua các vụ thí nghiệm 120

Bảng 3.32: Tính chất lý học đất ở các công thức thí nghiệm sau vụ thứ nhất 121

Bảng 3.33:Tính chất hóa học đất ở các công thức thí nghiệm sau vụ thứ nhất 122

Bảng 3.35:Tính chất hóa học đất ở các công thức thí nghiệm sau vụ thứ hai 125

Bảng 3.36: Tính chất lý học đất ở thí nghiệm sau vụ thu hoạch thứ tư 127

Bảng 3.37:Tính chất hóa học đất ở các công thức thí nghiệm sau vụ thứ tư 128

XI

MỤC LỤC HÌNH ẢNH

Hình1.1 Sơ đồ phân chia ion (I) và nồng độ ion (II) ở lớp điện kép của phức hệ 18

Hình1.2 Đường kính và năng lượng hydrat hóa của các Cation và tỉ lệ trao đổi 19

Hình1.3 Sự hấp phụ của Cation Na+ và K+ 20

Hình1.4 Mô hình khái quát về một số quá trình lý sinh chủ yếu ở hệ thống tưới 23

Hình 1.5 Sự thay đổi EC (độ dẫn điện) của đất ở 3 mức tưới 33

Hình 1.6: Quang hệ giữa sự thiếu hụt nước tương đối (1-ETa/ETm) và sự giảm năng suất tương đối (1-Ya/Ym) của cây đậu tương 39

Hình 1.7: Quan hệ giữa sự thiếu hụt bốc hơi nước ETa/ETm) và giảm năng suất (1-Ya/Ym) tương đối của ngô 42

Hình 2.1: Bản đồ vị trí địa lý của tỉnh Ninh Bình 45

Hình 2.1a: Mô hình tập trung muối tại các kỹ thuật tưới khác nhau 59

Hình 2.2: Sơ đồ bố thí nghiệm đồng ruộng của ngô và đậu tương 60

Hình 2.3: Mặt cắt ngang luống thí nghiệm ngô 61

Hình 2.3a Sơ đồ hệ thống tưới nhỏ giọt tại khu thí nghiệm 61

Hình 2.4 Hình ảnh thiết bị Tensiometer đặt tại luống ngô thí nghiệm 62

Hình 2.5: Pha muối và kiểm tra nồng độ muối trong các công thức tưới 62

Hình 3.3 Ảnh hưởng của tưới nước nhiễm mặn đến chiều cao cây ngô xuân 2012 73

Hình 3.5.Quan hệ giữa độ dẫn điện của nước tưới và tổng số lá ngô xuân 2012 75

Hình 3.6 Quan hệ giữa độ dẫn điện của nước tưới và chỉ số diện tích lá ngô 2012 75

Hình 3.7 Quan hệ giữa độ dẫn điện nước tưới và thời gian sinh trưởng của cây ngô 76

Hình 3.8 Quan hệ giữa độ dẫn điện của nước tưới và trọng lượng chất khô 78

Hình 3.9 Quan hệ giữa độ dẫn điện của nước tưới và năng suất ngô vụ xuân 80

Hình 3.10: Quan hệ giữa độ mặn nước tưới và chiều cao cây ngô giai đoạn trổ cờ 84

Hình 3.11: Năng suất hạt khô của ngô vụ xuân 2013 ở công thức CT1 và CT3 85

Hình 3.12: Quy luật giảm và biểu đồ giảm chiều cao thân cây ngô vụ đông năm 2012 88 Hình 3.12: Năng suất hạt khô (kg/cây) ngô vụ đông 2012 của CT1 và CT3 90

Hình 3.13: Quy luật giảm dần chiều cao cây ngô giai đoạn trổ cờ vụ đông năm 2013 93

Hình 3.14: Năng suất hạt khô (kg/cây) ngô vụ đông 2013 của CT1 và CT3 95

Hình 3.15: Năng suất chất khô (kg/cây) của đậu tương vụ xuân 2012 100

Hình 3.16: Quy luật hóa xu thế giảm chiều cao cây đâu tương vụ xuân 2013 102

Hình 3.17: Năng suất hạt khô (kg.cây) của đậu tương vụ xuân 2013 105

Hình 3.18: Năng suất chất khô (kg/cây) của đậu tương vụ xuân 2013 106

Hình 3.19: Quy luật giảm giảm chiều cao thân cây đậu tương vụ đông năm 2012 108

Hình 3.20: Năng suất hạt khô (kg/cây) của đậu tương vụ đông 2012 110

Hình 3.21: Quy luật giảm và biểu đồ giảm chiều cao thân cây đậu tương năm 2013 113 Hình 3.22: Năng suất hạt khô (kg/cây) của đậu tương vụ đông 2013 115

Hình 3.23: Năng suất chất khô (kg/cây) của đậu tương vụ đông 2013 116

1

MỞ ĐẦU

1 Sự cần thiết nghiên cứu của đề tài

Việt nam là quốc gia nằm bên bờ biển Đông có bờ biển dài hơn 3000 km, dọc theo bờ biển là những vùng đồng bằng châu thổ, các vùng đồng bằng duyên hải, nơi sản xuất nông nghiệp có vai trò quan trọng đối với nền kinh tế của cả nước Ngày nay, sản xuất lương thực ở Việt Nam đang và sẽ gặp nhiều rủi ro vì những tác động của hiện tượng BĐKH Đối phó với tình hình biến đổi khí hậu là ưu tiên hàng đầu của Chính phủ do những tác động tiêu cực của nó đến sản xuất nông nghiệp và sinh kế của người dân trong thời gian gần đây, điển hình là hạn hán ở Nam Trung Bộ; xâm nhập mặn diễn ra

ở hầu hết các tỉnh ven biển, đặc biệt là các tỉnh vùng ĐBSCL, khiến hàng chục nghìn

ha đất nông nghiệp thiếu nước tưới, v.v Theo dự báo, hạn hán sẽ tiếp tục kéo dài ở vụ

Hè Thu 2016, dự kiến ở các tỉnh Khánh Hòa, Ninh Thuận, Bình Thuận sẽ có khoảng 40.000 ha đất lúa phải dừng sản xuất (Khánh Hòa 10.000 ha, Ninh Thuận 10.000 ha, Bình Thuận 20.000 ha) Trong đó, theo kết quả điều tra, chỉ riêng huyện Thuận Bắc, tỉnh Ninh Thuận, trong 2 năm (từ vụ hè thu 2014 đến nay) đã phải ngưng gieo trồng khoảng 12.500 ha lúa (Phòng Nông nghiệp Thuận Bắc, 2016)

Một trong những nguyên nhân chính gây ra hạn hán, được xác định là do tác động của BĐKH gây nên các hiện tượng thời tiết cực đoan, sự thay đổi về chế độ mưa, nhiệt độ, làm cho nhu cầu nước tăng cao trong bối cảnh thiếu hụt nguồn nước Theo thống

kê của các cơ quan chuyên môn, ở Nam trung Bộ, hiện tại dung tích trữ của các hồ chứa thủy lợi từ Đà Nẵng đến Phú Yên đạt từ 60-80% dung tích thiết kế (DTTK); các tỉnh Khánh Hòa, Ninh Thuận, Bình Thuận chỉ đạt 30-50% DTTK (Tổng cục Thủy lợi, 2016)

Những thông tin trên cho thấy, sản xuất nông nghiệp ở nước ta đang và sẽ phải đối mặt với rất nhiều khó khăn, vừa phải đảm bảo lương thực cho lượng dân số ngày càng gia tăng vừa phải đảm bảo nâng cao giá trị gia tăng trước sức ép của sự cạnh tranh trên thị trường trong điều kiện có ít đất và ít nước hơn do tác động của BĐKH Nhận thức được các rủi ro đó, Chính phủ Việt Nam đã và đang đề ra nhiều chính sách tái cơ cấu nền kinh tế Trong đó, Đề án Tái cơ cấu ngành nông nghiệp; Tái cơ cấu ngành thủy lợi; Nâng cao hiệu quả quản lý khai thác công trình thủy lợi hiện có, v.v đều đặt ra mục tiêu cơ bản là nâng cao giá trị gia tăng và phát triển bền vững dựa trên cơ sở phát triển

Đề tài “Nghiên cứu sử dụng nước lợ để tưới cho một số cây trồng cạn ven biển” được

tiến hành đáp ứng chủ trương tăng thêm nguồn cấp nước truyền thống, làm giảm áp lực lên nguồn nước tưới truyền thống, đáp ứng chủ trương tái cơ cấu ngành thuỷ lợi

2 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

- Về mặt khoa học, luận án góp phần làm rõ cơ sở khoa học của việc sử dụng nước nhiễm mặn để tưới cho cây ngô và cây đậu tương bằng kỹ thuật tưới nhỏ giọt ở vùng đất phù sa sông biển huyện Kim Sơn tỉnh Ninh Bình

- Về mặt thực tiễn, đề tài nghiên cứu có ý nghĩa lớn khi đề xuất khả năng sử dụng nguồn nước nhiễm mặn để tưới cho cây ngô và cây đậu tương tại huyện Kim Sơn tỉnh Ninh Bình Đề tài là tiền đề cho những nghiên cứu tưới nước nhiễm mặn ở vùng khí hậu ven biển khác của Việt Nam và với các loại cây khác nhau, nơi tài nguyên nước ngọt thường rất hạn chế

- Luận án góp phần định hướng cho việc sử dụng nước nhiễm mặn một cách thích hợp trong sản xuất nông nghiệp bền vững ở Việt Nam Góp phần làm giảm áp lực nguồn nước ngọt trong bối cảnh biến đổi khí hậu và nước biển dâng

3 Mục tiêu nghiên cứu

Xác định cơ sở khoa học của tưới nước nhiễm mặn bằng phương pháp tưới nhỏ giọt đến sinh trưởng, năng suất của cây ngô và cây đậu tương và tính chất lý, hóa học của đất tại huyện Kim Sơn tỉnh Ninh Bình

- Đánh giá khả năng sử dụng nước nhiễm mặn để tưới cho cây trồng

3

4 Đối tượng nghiên cứu

- Nghiên cứu ảnh hưởng của việc sử dụng nước nhiễm mặn bằng phương pháp tưới nhỏ giọt để tưới cho cây đậu tương ĐT84 và cây ngô LVN10, đây là hai loại cây lương thực và thực phẩm đang và sẽ được trồng khá phổ biến ở vùng đồng bằng Bắc Bộ

- Đất canh tác khu thí nghiệm là đất cát pha đến thịt nhẹ thuộc vùng ven biển của châu thổ sông Hồng Đất thí nghiệm là loại đất canh tác khá phổ biến ở vùng ven biển của châu thổ sông Hồng, ven biển duyên hải miền trung Việt Nam

- Độ mặn của nước tưới thí nghiệm gồm 3 mức: ≤ 1‰ (đạt tiêu chuẩn nước tưới), 2 ‰

và 3‰ là độ mặn lớn gấp đôi và gấp ba tiêu chuẩn nước tưới Nguồn nước được lấy từ sông Vạc, độ mặn của nước tưới được xử lý đạt yêu cầu nghiên cứu bằng nguyên lý pha loãng hay bổ sung muối

- Kỹ thuật tưới áp dụng trong thí nghiệm là kỹ thuật tưới nhỏ giọt

5 Phạm vi nghiên cứu

- Chọn vùng thí nghiệm là vùng ven biển Bắc Bộ và Bắc Trung Bộ thuộc vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa Cụ thể, đề tài thí nghiệm tại xã Kim Chính, huyện Kim Sơn, tỉnh Ninh Bình có vị trí nằm giữa Bắc Bộ và Bắc Trung Bộ

- Nghiên cứu tưới nước nhiễm mặn cho cây đậu tương ĐT84 và cây ngô LVN10 đang được trồng phổ biến trên đất phù sa trung tính vùng ven biển

- Nghiên cứu được tiến hành trong 6 vụ (2 vụ xuân, 2 vụ mùa và 2 vụ đông) của năm

2012 và 2013 Tuy nhiên, do hai vụ mùa có mưa nhiều, gần như không phải tưới nên trong vụ mùa việc tưới nước nhiễm mặn là không xảy ra

6 Nội dung nghiên cứu

- Xác định mối quan hệ độ mặn của nước tưới đến sinh trưởng và năng suất cây ngô và cây đậu tương khi áp dụng kỹ thuật tưới nhỏ giọt

- Xác định ảnh hưởng của sử dụng nước nhiễm mặn để tưới đến tính chất lý hóa học của đất

- Đánh giá khả năng sử dụng nước nhiễm mặn để tưới cho cây trồng ở những nơi nguồn nước ngọt hạn chế và nước nhiễm mặn phong phú

4

7 Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp nghiên cứu của luận án là phương pháp kế thừa, phương pháp thí nghiệm đồng ruộng và phương pháp phân tích thống kê

Các bố trí thí nghiệm, quan trắc thí nghiệm được thực hiện theo các quy định hiện hành

8 Những đóng góp mới của luận án

1 Có thể dùng nước nhiễm mặn với độ mặn 2‰ (ECiw = 2,8dS/m) để tưới bằng phương pháp tưới nhỏ giọt mà không làm ảnh hưởng đáng kể đến sinh trưởng, năng suất của cây ngô LVN10 và cây đậu tương ĐT84 ở đất phù sa sông biển huyện Kim Sơn, tỉnh Ninh Bình

2 Tại các vùng ven biển Bắc Bộ, Bắc Trung Bộ và hải đảo, trong điều kiện bất khả kháng có thể dùng nước có độ mặn 3‰ (ECiw = 4,3 dS/m) để tưới bằng phương pháp nhỏ giọt cho cây ngô LVN10 và cây đậu tương ĐT84 Khi đó năng suất ngô giảm < 10%, đậu tương giảm < 7% so với tưới nước ngọt

3 Tưới nước nhiễm mặn bằng phương pháp tưới nhỏ giọt ở nồng độ 3‰ (độ mặn gấp

ba lần nước tưới thông thường) không ảnh hưởng rõ rệt đến các tính chất lý hóa học cơ bản của đất Đặc biệt, không làm thay đổi đáng kể chỉ số về Na+

trao đổi, tỉ lệ hấp phụ

Na+ (SAR) và các chỉ tiêu liên quan đến nước tưới nhiễm mặn

9 Cấu trúc luận án

Luận án bao gồm: Mở đầu;

Chương 1 Tổng quanvề nghiên cứu sử dụng nước nhiễm mặn để tưới

Chương 2: Phương pháp nghiên cứu

Chương 3: Các kết quả nghiên cứu và thảo luận

Kết luận và kiến nghị;

Danh mục các công trình đã công bố;

Tài liệu tham khảo và Phụ lục

5

NHIỄM MẶN ĐỂ TƯỚI

1.1 Đặc điểm nguồn nước khu vực ven biển

1.1.1 Thành phần vật chất nguồn nước ven biển

Nguồn nước ven biển thường có sự pha trộn giữa nước biển và nước sông Do đó, so với nguồn nước trong nội địa, nguồn nước ở khu vực này có đặc điểm cơ bản là độ mặn cao (nước lợ) Mức độ xâm nhập mặn phụ thuộc vào các yếu tố chính là: độ mặn nước biển, độ lớn của thuỷ triều, lưu lượng nước ngọt từ thượng lưu, lưu lượng thông nhau giữa các sông

Giữa nước biển và nước sông, ngoài sự khác nhau chính về độ mặn (hàm lượng muối NaCl) còn có những khác biệt lớn về hàm lượng các nguyên tố hóa học khác và có thể thấy ở bảng 1.1

Theo quy luật, những nguyên tố có nhiều trong đất thì có ít trong nước biển và ngược lại Những nguyên tố có nhiều trong nước biển như Na, Cl, F,… là những nguyên tố dễ

bị rửa trôi Lượng Na+

và Cl- trong nước biển cao hơn nhiều lần so với nước sông và

đó là yếu tố chính không thể sử dụng nước biển để tưới cho cây trồng thuộc nhóm cây không chịu mặn Trong khi đó, nhóm cây chịu mặn như sú, vẹt lại phát triển bình thường ở nước biển

Kết quả ở bảng 1.1 cho thấy, tuy có chứa độc tố (chủ yếu là NaCl) đối với cây, nhưng nước biển còn chứa nhiều chất dinh dưỡng mà nước sông thường có rất ít Thí dụ: Bo (B), Molipden (Mo), Iot có rất nhiều trong nước biển, trong khi đó ở nước sông có ít

và kể cả trong đất cũng thường thiếu các nguyên tố này Đây là những nguyên tố dinh dưỡng vi lượng hết sức quan trọng đối với thực vật Hai nguyên tố Bo và Molipden thường thiếu trong đất, đặc biệt là các loại đất nằm sâu trong nội địa Molipden là nguyên tố hết sức quan trọng đối với quá trình cố định Nitơ phân tử của vi khuẩn sống cộng sinh (Rhizobium) với cây họ đậu Thiếu nguyên tố này hoạt động của Rhizobium giảm, cơ chế cố định Nitơ phân tử bị ảnh hưởng và qua đó cây họ đậu phát triển kém

có lợi cho cây trồng mà nước sông không có Đây là ưu thế của nguồn nước nhiễm mặn cần được nghiên cứu để phát huy sử dụng, đặc biệt trong sản xuất nông nghiệp

Bảng 1.1 Hàm lượng trung bình của các nguyên tố vi lượng hòa tan trong nước

biển và nước sông

Nguyên tố Dạng tồn tại chính Hàm lượng trung bình(µg/l)

7

1.1.2 Phân loại nước mặn

Khả năng thích hợp để tưới của nước mặn phụ thuộc vào các điều kiện sử dụng như cây trồng, khí hậu, đất đai, phương pháp tưới và biện pháp quản lý Để xác định mức

độ mặn của nước thì việc đưa ra một sơ đồ phân loại rất có ý nghĩa thực tiễn Bảng 1.1 đưa ra một sơ đồ phân loại theo tổng nồng độ muối Đó là yếu tố chất lượng quan trọng thường giới hạn việc dùng nước mặn vào việc trồng trọt Chỉ những cây rất chịu mặn mới có thể cho năng suất khi tưới bằng nước có độ dẫn điện vượt quá 10dS/m Độ dẫn điện của nước tưới thường dùng ít khi vượt quá 2dS/m

Bảng 1.1 Phân loại nước mặn

Loại nước Độ dẫn điện

(dS/m)

Nồng độ muối (mg/l)

Loại nước

(Nguồn: FAO Irrigation and Drainage Paper 48)

Độ mặn nước biển ven bờ nước ta nằm ở mức 12‰ đến 35‰ Ở gần bờ, hàm lượng muối có thể cao tuỳ thuộc vào sự xáo trộn của gió, thuỷ triều và độ sâu của nước Khi

sự pha trộn của nước ngọt đổ ra từ các con sông thì nước biển nhạt hơn một cách đáng

kể

Nước lợ với độ mặn từ 1‰ đến 10‰ là kết quả pha trộn nước biển với nước ngọt Nước lợ thường xuất hiện ở các vùng cửa sông hoặc xuất hiện trong các tầng ngậm nước hoá thạch Trong luận văn này tác giả gọi nước lợ là nước nhiễm mặn

1.1.3 Tình hình sử dụng nước nhiễm mặn để tưới trên thế giới và Việt Nam

Trên thế giới, đã có bằng chứng minh hoạ khả năng có thể dùng nước mặn để tưới Họ

đã chứng minh nước mặn cũng là một nguồn tài nguyên, thực tế nhiều loại nước có độ mặn còn cao hơn nhiều so với nước thường được xếp vào loại “không dùng để tưới

Trong thung lũng Pecos của bang Tây Texas nước ngầm trung bình có tổng lượng muối tan khoảng 2500 mg/l, trong khi loại nước có nồng độ muối tan cao hơn nhiều (ít nhất là cũng đến 6000 mg/l), đã được sử dụng thành công để tưới cho khoảng 81000

ha đất trong ba thập kỷ nay [2][3] Trong thung lũng này, lượng mưa chưa đến 300mm, trong đó phần lớn là mưa rào không đến 25 mm Các cây trồng chủ yếu bao gồm bông, cây có hạt nhỏ, lúa miến lấy hạt và cỏ Đất thuộc loại cacbonat (pH 7,5 đến 8,3) với đương lượng CaCO3 nằm trong khoảng từ 20 đến 30%, nghèo chất hữu cơ và kết cấu mịn Thành phần cơ giới biến động từ thịt pha limôn đến thịt nặng pha limôn Tốc độ thấm trung bình khoảng 0,5 cm mỗi giờ Hệ thống thoát nước nội bộ là tốt, mực nước ngầm thường là dưới 3 m

- Bông thường được tưới bằng nước có chứa thạch cao, EC lên đến 8dS/m, bằng cách tưới rãnh, cách hàng, gieo trồng hàng kép trên luống rộng và hàng đơn trên luống hẹp rồi “phạt” đỉnh luống để loại bỏ váng muối trước khi cây ngoi lên khỏi mặt đất Tưới phun mưa cho bông vào ban đêm hay vào lúc hoàng hôn bằng nước có độ dẫn điện đến 5dS/m Cây cỏ làm thức ăn gia súc khác, tưới nước có độ dẫn điện từ 3 - 5dS/m năng suất giảm không đáng kể; cà chua cũng vậy

Theo truyền thống, hầu hết các loại cây trồng ngoài đồng vùng Viễn Tây Texas đã được tưới bằng các phương pháp tưới rãnh Khi tưới nước mặn vào mỗi rãnh thì ở đỉnh luống có nồng độ muối cao nhất còn trong lòng rãnh nồng độ muối lại thấp nhất Việc tích luỹ muối trong luống thường làm chết cây con hoặc giảm sức nảy mầm Để giảm việc tích luỹ muối như vậy đến mức thấp nhất vùng Trans-Pecos thường dùng phương pháp tưới cách rãnh Theo hệ thống này, muối được "đẩy" về phía rãnh không tưới nước Ở quận Hudspeth là nơi độ mặn nước tưới khá cao, phương pháp này thường

9

được áp dụng cho một hay hai lần tưới đầu tiên, sau đó các luống đều được tưới để tránh muối thừa tích luỹ dưới các rãnh khô Gạt đỉnh luống trước khi hạt mọc để tránh tác hại của váng muối đến việc mọc cây con là biện pháp thường được thực hiện tại thung lũng El Paso Biện pháp này cũng dùng để phá váng, thường xảy ra ở đất có thành phần cơ giới nặng (nhiều sét) sau khi mưa hoặc tưới phun mưa quá đậm Biện pháp này tốt đối với việc trồng bông và trồng ớt cay song lại không tốt đối với cây gieo hạt nông, nảy mầm và mọc nhanh như cây rau diếp

Cấy hàng kép trên luống phẳng là biện pháp kỹ thuật thực thi cho việc trồng rau diếp, hành và đôi khi cho việc trồng Bông Hạt được gieo ở mép luống là nơi muối tích luỹ

ít nhất Bông mọc và cho năng suất rất tốt khi dùng phương pháp này với nước tưới có

EC đến 5,4 dS/m Gieo hạt vào rãnh ướt thì có lợi vì ở đó có độ mặn thấp hơn Song biện pháp này cũng có điều lợi bất cập hại, vì đất trong rãnh dễ đóng váng và lạnh hơn; cây dễ bị bệnh và cỏ dại lấn át mạnh hơn Do vậy, biện pháp này chỉ thực hiện ở đất cực mặn để trồng một số cỏ chăn thả gia súc Biện pháp tưới phun mưa áp dụng ở vùng Trans Pecos chủ yếu cho cây cỏ chăn thả gia súc Khi độ mặn của nước tưới cao, thì đôi khi phải tính đến cả tác hại của muối gây ra cho tán cây Ở vùng Dell City đôi khi có hiện tượng cháy mép lá đối với cỏ khi tưới phun mưa bằng nước có EC lên đến 3-5 dS/m, dù chưa thấy nói đến việc giảm năng suất Khi tưới phun mưa cho bông vào ban ngày bằng nước mặn có EC 4dS/m thì làm năng suất bông sơ giảm 15% Lá bị cháy nghiêm trọng và năng suất rất thấp nếu tưới phun mưa bằng nước mặn có EC 5,0 dS/m vào ban ngày Nhưng trong cả hai trường hợp, nếu tưới nước ấy vào ban đêm thì năng suất giảm không đáng kể

Hệ thống tưới nhỏ giọt hiện nay đã khá phổ biến trong vùng, vì tưới bằng hệ thống này tránh được hại lá khi dùng nước mặn để tưới mà lại không lãng phí nước vì gió tạt Tưới bằng hệ thống này năng suất bông bằng hoặc cao hơn tưới theo kiểu thông thường - tưới rãnh - ngay cả khi dùng nước có độ mặn EC đến 8 dS/m

Tóm lại, kinh nghiệm miền Viễn Tây Texas cho thấy các cây trồng thích hợp vẫn có thể cho năng suất cao khi tưới bằng nước mặn (đến khoảng EC = 8 dS/m) nếu tưới bằng phương pháp hợp lý

10

1.1.3.2 Israel

Israel là nơi dùng nhiều nước mặn cho việc tưới [4] Đại bộ phận nước ngầm có độ mặn nằm trong khoảng EC: 2 -8 dS/m (tổng lượng muối tan khoảng 1200 đến 5600 mg/l) Bốc thoát hơi nước trung bình hàng năm là khoảng 20000 m3/ha Trên một nửa đất nước có lượng mưa trung bình hàng năm trên 200 mm còn vùng nông nghiệp chủ yếu lượng mưa trung bình hằng năm khoảng 500mm (vùng duyên hải có lượng mưa trung bình năm đạt 600 mm), chủ yếu mưa rơi trong mùa đông Hầu hết tưới theo kiểu phun mưa hoặc tưới nhỏ giọt Đất nói chung thấm nước và tiêu tốt Nước mặn được đưa vào qua hệ thống chuyển tải quốc gia nên được hoà loãng trước khi dùng Cây trồng được tưới theo kiểu phun mưa nên một số cây mọc khó khăn do đất bị đóng váng Theo kiến nghị của Israel ở đất có thành phần cơ giới từ nhẹ đến trung bình có thể dùng nước có bất kỳ độ mặn nào tưới cho các cây thuộc loại chịu mặn; còn ở đất

có thành phần cơ giới nặng có thể tưới bằng nước có EC lên đến 3,5 đến 5,5 dS/m nếu

có tiêu nước nhân tạo (đối với nước như vậy người ta khuyên nên bón thạch cao) Ở vùng Nahal Oz của Israel người ta trồng bông có lãi khi dùng nước ngầm mặn có EC đạt 5dS/m và SAR đạt 26, miễn là đất sét pha limon hằng năm được xử lý bằng thạch cao và dùng nước của hệ thống chuyển tải quốc gia (thường là trong mùa đông) để giữ

độ ẩm đồng ruộng đến độ sâu 150-180cm trước khi gieo cấy[5]

1.1.3.3 Tunisia

Ở Tunisia, nước sông Medjerda mặn (EC trung bình hàng năm là 3,0 dS/m) được dùng tưới có kết quả cho chà là, lúa miến, đại mạch, cỏ và Artiso Đất thuộc loại đất cacbonat (đến 35% CaCO3) sét nặng, tốc độ thấm chậm, đặc biệt là sau mưa trong mùa đông Vào vụ gieo khi đất khô bị nứt nẻ mạnh (vết nứt rộng đến 5cm) khiến cho lần tưới đầu tiên nước ngấm xuống đất nhanh chóng Mưa mùa đông làm cho muối bị rửa trôi, nhưng chỉ xuống sâu đến khoảng 15cm Tuy nhiên, nếu tưới đúng lúc và trồng các loại cây thích hợp, thì ở Tunisia nước mặn như vậy vẫn dùng tưới có kết quả ngay trên các loại đất khó thấm đó [6][7]

Năm 1962, Chính phủ Tunisia đã thành lập một Trung tâm nghiên cứu Sử dụng nguồn nước mặn để tưới (CRUESI), với sự hỗ trợ của Quỹ đặc biệt của Liên Hiệp Quốc và tổ chức UNESCO Năm 1969 các tổ chức này đã trình bày những nhận xét của mình qua

11

một báo cáo kỹ thuật (UNESCO/UNDP 1970) Công trình này được thực hiện ở quy

mô của sản xuất hàng hoá để tìm hiểu cây trồng sẽ cho năng suất thế nào với các cách tưới khác nhau (hầu hết là các phương pháp tưới mặt) khi dùng nước mặn Trạm thí nghiệm được chọn là nơi đại diện cho nhiều tổ hợp đất đai, khí hậu và thành phần nước tưới phổ biến ở Tunisia Thành phần cơ giới đất biến động từ nhẹ đến nặng, nước tưới có độ mặn với tổng lượng muối tan điến động từ 2000 đến 6500 mg/l và lượng mưa thay đổi từ 90 đến 420mm Trị số SAR của nước thấp (thường dưới 10) và không

có vấn đề về Bo Sau đây là một bản tóm tắt các kết luận báo cáo của nhóm nghiên cứu này

Tỷ lệ và thành phần hóa học của đất được tưới trở nên ổn định sau khoảng bốn năm tưới, tuỳ ảnh hưởng của luân canh cây trồng khác nhau Vấn đề độ kiềm không quan trọng Có thể khai thác có hiệu quả mưa để rửa bằng cách giữ cho đất có tỷ lệ nước cao đến tận trước khi mưa (cần thấy rằng ở vùng duyên hải Tunisia lượng mưa cao hơn lượng mưa điển hình cho phần lớn các vùng bán khô hạn; hơn nữa hầu hết lượng mưa xuất hiện cùng với các trận bão tương đối mạnh trong các tháng mùa đông) Độ mặn của nước tưới không phải là rào cản không thể vượt qua

Quá trình nảy mầm, đặc biệt là giai đoạn ngoi lên khỏi mặt đất là rất quan trọng cho sự thành công của việc gieo trồng, mật độ cây là vấn đề mấu chốt Các điều kiện vật lý của lớp bề mặt đất có một ảnh hưởng lớn đến việc mọc của cây và phương pháp tưới

và làm đất canh tác là rất có ảnh hưởng trong vấn đề đảm bảo đến mật độ song lại rất ít

sự chú ý so với độ mặn trong quản lý Độ thoáng của đất kém là một vấn đề lớn khi lượng nước tưới quá nhiều, khi tưới bằng nước mặn càng phải nhấn mạnh điểm đó Những công trình nghiên cứu ở Tunisia này nhấn mạnh sự cần thiết phải chú ý đến biện pháp canh tác, phương pháp tưới tiêu,… ngoài bản thân độ mặn, tức là cần phải khống chế được các yếu tố đó nếu muốn dùng nước mặn có kết quả

12

có hiện tượng rửa mặn do mưa theo thời vụ khá mạnh [9][10][11][12] Điều này cho thấy tiềm năng của việc sử dụng nước khá mặn để tưới ở khu vực có lượng mưa đủ để ngăn độ mặn trong đất tăng cao theo thời gian

Một cuộc khảo sát trên đồng ruộng được tiến hành trong thời gian 1983-1985 cho thấy việc sử dụng rộng rãi (kể từ khoảng năm 1975) nước ngầm mặn nông có EC lên đến 8 dS/m để tưới tiêu trong 9 quận của bang Haryana, Ấn Độ [13] Bốn quận dùng toàn nước mặn để tưới, 5 quận còn lại thì dùng nước mặn trộn với nước ngọt trong kênh tưới hoặc tưới xen kẽ với nước kênh Lượng mưa trung bình trong các vùng này nằm trong khoảng 300 và 110mm Đất chủ yếu có thành phần cơ giới thịt pha cát Mực nước ngầm nông và có ngập lụt sau mưa

Có một vài giếng có giá trị EC vượt quá 7 dS/m, từ đó cho thấy mức này hầu như là mức mặn tối đa mà người nông dân chấp nhận để dùng lâu dài Việc giảm năng suất đến 30-40% nhưng nông dân vùng này chấp nhận được Báo cáo không nói rõ kỹ thuật đồng áng được sử dụng trong vùng nên cũng không đánh giá được các biện pháp kỹ thuật cải tiến để nâng cao năng suất cây trồng trong vùng Hiển nhiên là người ta đã dùng nước mặn thành công, vì đó là nguồn nước duy nhất, để tưới cho những quận này

ở Ấn Độ

1.1.3.5 Ai Cập

Ai Cập là một quốc gia gần như quanh năm khô cằn, những trận mưa rào thỉnh thoảng mới có ở miền Bắc khó có thể làm bất kỳ một cây trồng nông nghiệp nào phát triển Cho nên, nông nghiệp chủ yếu trông vào nước tưới lấy từ sông Nile (mỗi năm 55,5 tỷ mét khối) Nhu cầu tăng sản lượng lương thực để đáp ứng việc tăng trưởng dân số (2,7% mỗi năm), buộc Ai Cập phải sử dụng mọi nguồn nước (như nước tiêu, nước ngầm, nước thải được sử lý) để mở rộng nông nghiệp có tưới nước [4]

Chính sách của Chính phủ Ai Cập là sử dụng nước tiêu (độ mặn đến 4,5 dS/m) sau khi

nó được pha trộn với nước ngọt sông Nile (nếu độ mặn của nó vượt quá 1.0 dS/m) để tạo thành hỗn hợp nước tương đương với độ mặn 1,0 dS/m Lượng nước tiêu được dùng để tưới hiện nay lên đến 4.7 tỷ mét khối mỗi năm và nó có thể tăng lên 7 tỷ mét khối mỗi năm vào năm 2020

do bị úng và mặn hoá, kết quả của việc tưới quá mức và các phương pháp quản lý đất, nước và nông nghiệp kém

Những nghiên cứu đồng ruộng trên quy mô thử nghiệm được tiến hành ở Kafrel Sheikh và Beheira Governorates cho thấy rằng nhờ vận dụng các biện pháp quản lý thích hợp (như chọn giống, dùng chất cải tạo đất, cấy sâu, làm đất chuẩn bị luống gieo, san đất, bón phân, đòi hỏi rửa ít nhất, phủ mặt và bón phân hữu cơ) người ta có thể tưới an toàn bằng nguồn nước tiêu có độ mặn từ 2-2,5 dS/m mà không gặp hậu quả xấu nào cho đất hay cho cây trồng

Ở Fayoum Governorate lượng nước tiêu trung bình hằng năm có thể lên đến 696 triệu mét khối, trong đó có 350 triệu mét khối/năm đã được dùng sau khi trộn với nước kênh Kết quả trình diễn quy mô thực nghiệm tại Quận Ibshwai trong giai đoạn 1985 đến 1987 về dùng trực tiếp và theo chu trình kép kín nước tiêu (EC = 2,8 dS / m) với nước ngọt sông Nile

Cụ thể: tưới cho cây mẫn cảm (ngô, ớt, hành, cỏ ba lá …) thì luân phiên với nước ngọt sông Nile; các cây chịu mặn (lúa mì, ngô, củ cải đường, v.v…) thì tưới trực tiếp bằng nước tiêu Còn các cây mẫn cảm vừa phải (như cà chua, rau diếp, khoai tây, hướng dương, v.v…) thì có thể tưới bằng nước tiêu, nhưng sau khi đã tưới bằng nước ngọt sông Nile cho tới lúc cây con đã định hình Dựa vào các kết quả này Governorate đã tiến hành kế hoạch khai hoang 4.000 ha dùng nước tiêu

Dự kiến hiện nay nguồn nước ngầm ở thung lũng sông Nile và đồng bằng là khoảng 2,6 tỷ mét khối (để sử dụng nông nghiệp, thành phố trực thuộc Trung ương và công

14

nghiệp) với độ mặn trung bình 1,5 dS/m nhưng khoảng biến động cao hơn nhiều, ít nhất cũng phải đến 4 dS/m (ước tính sử dụng nguồn nước ngầm này đến năm 2010 là 4,9 tỷ mét khối) Nước ngầm có độ mặn nằm trong khoảng 2,0 đến 4,0 dS/m đã được

sử dụng thành công trong nhiều thập kỷ để tưới cho một loạt các loại cây trồng trong khu vực rộng lớn của trang trại nằm rải rác trong thung lũng sông Nile và đồng bằng Các loại cây trồng hiện nay chủ yếu là cây thức ăn gia súc, ngũ cốc và rau Ở vùng Châu thổ nước mặn có EC từ 2,5 đến 4 dS/m đã được sử dụng thành công để trồng rau trong điều kiện nhà kính Trong thung lũng mới (ốc đảo Siwa, Bahariya, Farafra, Dakhla và Kharga) có khả năng dùng nước ngầm (độ mặn nằm trong phạm vi từ EC 0,5 dS/m đến 6,0 dS/m) để tưới cho khoảng 60 000 ha trong đó có 17 000 ha đã trồng cấy Ốc đảo Siwa có các suối lớn chảy tự nhiên trong thung lũng Siwa trước đây có đến một nghìn giếng phun độ mặn nước từ EC bằng 2 đến 4 dS / m, được sử dụng thành công để tưới cho vườn cây ăn trái ô liu và các vườn trồng cây chà, và đôi khi chen vào một số vùng đồng cỏ Hiện nay có khoảng 1200 giếng tưới cho 3600ha Trong đó 1000 giếng đã đào bằng tay đến độ sâu 20-25m (độ mặn khác nhau, từ EC bằng 3,5 đến 5,0 dS/m và ở một số địa điểm đến 10 dS/m), và 200 giếng còn lại đã được khoan sâu (70-130 m) với độ mặn của EC bằng 2,5-3,0 dS/m - các giá trị SAR biến động từ 5-20 Hiện nay khoảng 235 triệu mét khối/năm đang được sử dụng thành công để tưới cho vườn cây ăn trái ô liu và chà là, cỏ linh lăng, ngũ cốc và cây lấy gỗ (trong đó 60 triệu mét khối lấy từ các giếng phun liên tục) Do tưới quá mức mà không

có biện pháp tiêu thích hợp, nước thấm lâu cũng như nước chảy tràn, chảy đến những chỗ đất thấp, khiến cho trong một vài nơi ở ốc đảo xuất hiện hiện tượng úng và mặn

Để giảm lượng nước tiêu, giảm đến mức thấp nhất ô nhiễm nước và xử lý một cách an toàn lượng nước tiêu cuối cùng không còn khả năng sử dụng, chính quyền vùng ốc đảo Siwa đã đúc rút kinh nghiệm và đang phát triển chiến lược mới Các chiến lược đó:

- Sử dụng nước từ suối tự nhiên để tưới cho cây vụ đông như ngũ cốc và thức ăn gia súc;

- Sử dụng nước mặn hơn 5 dS/m để tưới cho các cây trồng chịu mặn như lúa mạch, đậu ván, cỏ Rhodes, củ cải đường, vv;

- Sử dụng nước tiêu có hoạt tính sinh học (nhiều vi trùng - vi khuẩn, nhiều chất hữu cơ) để tưới cho các cây chắn gió và cây lấy gỗ;

15

- Sử dụng nước tiêu để ổn định các cồn cát;

- Tái sử dụng nước tiêu (có độ mặn trung bình là EC = 6,0 dS/m với các giá trị SAR từ

10 đến 15) sau khi pha trộn với nước chất lượng tốt (giếng khoan sâu mới có độ mặn

EC = 0,4 dS/m với SAR 5) hoặc bằng cách tưới xen kẽ nước tiêu với nước tốt

1.1.3.6 Việt Nam

Ở Việt Nam không nhiều nghiên cứu về việc sử dụng nước nhiễm mặn để tưới, chủ yếu là nghiên cứu các loại giống chịu mặn như: các giống lúa chịu mặn của Viện khoa học Nông nghiệp Việt Nam, Trường Đại học Cần Thơ và các công trình thau chua, rửa mặn Các công trình bước đầu nghiên cứu sử dụng nước mặn để tưới là:

- Nghiên cứu về việc dùng nước mặn để rửa phèn, tưới lúa trên đất phèn Nam Bộ [14]

có kết luận: Đối với giống lúa NN3A, tưới nước cho giai đoạn mạ độ mặn cho phép không quá 2g/l Với lúa sạ sau 15-20 ngày, nồng độ muối trong nước tưới cho phép nhỏ hơn 4g/l trong suốt thời gian sinh trưởng Tuy nhiên có thể tưới với nồng độ lớn hơn 4g/l trong trường hợp tưới xen kẽ các đợt tưới nước ngọt và các đợt tưới nước mặn, thời gian trung bình cho mỗi đợt tưới khoảng 10 ngày

- Nghiên cứu về ảnh hưởng của độ mặn và chế độ tưới đến cây lạc vụ xuân vùng ven biển Bắc Bộ[15] được tiến hành hai vụ tại Hải Hậu Nam bằng phuơng pháp tưới rảnh

có kết luận như sau: tưới nước có độ mặn từ 1-4‰ sẽ có ảnh hưởng đến sinh trưởng và năng suất của cây lạc, nêu tưới nước có độ mặn <1‰ sẽ ảnh hưởng nhưng không nhiều Có thể sử dụng nước tưới có độ mặn < 2‰ để tưới ở những vùng thiếu nước ngọt

- Nghiên cứu phản ứng của một số giống lạc với điều kiện mặn nhân tạo với mức nồng

độ muối 2‰ và 4‰ được tiến hành thí nghiệm vào vụ thu năm 2012 tại nhà lưới Khoa Nông học, Trường Đại học Nông nghiệp nay là Học viện Nông nghiệp Việt Nam Kết quả thí nghiệm cho thấy độ mặn ảnh hưởng đáng kể đến sinh trưởng và năng suất cây lạc Khi nồng độ muối tăng đã làm giảm chiều cao thân chính, trọng lượng chất khô, hàm lượng proline trong lá và giảm năng suất [16] Mục tiêu của thí nghiệm

là chọn giống lạc có khả năng chịu mặn tốt nhất để có thể sử dụng làm vật liệu bố mẹ phục vụ quá trình lai tạo giống có khả năng chống chịu mặn

16

1.2 Cơ sở sử dụng nước nhiễm mặn để tưới cho cây trồng

1.2.1 Cở sở thực tiễn dùng nước nhiễm mặn để tưới cho cây trồng

Trên thế giới cũng như ở Việt Nam, nguồn nước tưới cho cây trồng ven biển ít nhiều nhiễm mặn, trừ nguồn nước ngọt từ các hồ chứa ở vùng núi được dẫn theo hệ thống thuỷ nông như ở Việt Nam Tuy nhiên, nguồn nước ngọt thực sự này cũng không đủ

và cũng không có phương tiện để cung cấp cho hầu hết các khu vực trồng cây ven biển Do vậy, người dân phải dùng nguồn nước tại chỗ (nước mặn và nước ngầm) mà

ít nhiều đã nhiễm mặn để tưới cho cây trồng

Do tác động của biến đổi khí hậu, trái đất nóng lên, mực nước biển dâng cao, quá trình xâm nhập mặn vào nguồn nước mặt và nước ngầm ngày càng gia tăng Do đó, việc sử dụng nước nhiễm mặn, dù muốn hay không, để tưới cho cây trồng là một thực tế hiện hữu ở nhiều nước ven biển trên thế giới

Tuy nhiên, sản xuất nông nghiệp vẫn phát triển, thông qua sự lựa chọn lâu đời những cây trồng có thể chịu đựng được với môi trường đất nước khắc nghiệt như vậy Hiện tượng này phổ biến ở các nước vùng khô hạn như ở Châu Phi, Trung Đông, đảo Síp, một số nước thuộc khu vực Châu Âu Theo Tchiattalos Ch (1977), phần lớn nguồn nước tưới cho cây trồng ở đảo Síp ít nhiều đều nhiễm mặn và tưới lâu dài dẫn đến gia tăng, tích luỹ muối trong đất và hình thành đất mặn thứ sinh [17] Việc dùng nước ngọt

để rửa đất nhiễm mặn ở đây là biện pháp không tưởng vì như trên đã nêu, nguồn nước này rất thiếu

Việc sử dụng nước mặn tưới cho cây trồng một cách không khoa học, trong nhiều trường hợp dẫn đến tạo ra đất nhiễm mặn nhẹ hoặc trung bình (Kreeb,K.1964) Để đảm bảo nâng cao năng suất cây trồng trong điều kiện này, buộc người ta phải sử dụng những biện pháp cải tạo đất như bón thạch cao (CaS04 2H20) Biện pháp này đã đem lại hiệu quả tốt cho cây trồng thuộc nhóm cây không chịu mặn [17]

Tóm lại, do điều kiện tự nhiên bắt buộc, việc sử dụng nước nhiễm mặn tưới cho cây trồng trên đất nhiễm mặn đã có từ lâu Để đảm bảo và nâng cao năng suất cây trồng người ta đã dùng những biện pháp cải tạo đất thích hợp Nói cách khác, thực tiễn sản

- Có thể sử dụng nước nhiễm mặn để tưới mà không cần chi phí cho việc khử mặn?

- Biện pháp tưới nào là tốt nhất với nước nhiễm mặn?

- Sau khi sử dụng nước nhiễm mặn, tính chất đất biến đổi ra sao?

- Lựa chọn cây trồng chịu mặn nào có giá trị thương phẩm?

Sau quá trình khảo sát điều tra có kết hợp với nhiều trung tâm nghiên cứu và cơ sở thực nghiệm ở các khu vực trên thế giới, câu trả lời của tác giả như sau:

- Những hệ thống tưới không có ảnh hưởng đến tán lá cây trồng, đặc biệt là tưới nhỏ giọt là biện pháp thích hợp có thể áp dụng cho nước tưới nhiễm mặn

- Nghiên cứu những vấn đề tồn tại là yếu tố then chốt để chế ngự độ mặn

- Kết hợp giữa các yếu tố trên, như loại cây trồng, phân bón, canh tác và phương pháp tưới sẽ cho hiệu quả hơn là ứng dụng một phương pháp

- Sự chịu mặn của cây trồng có thể tăng lên nhiều nếu áp dụng kỹ thuật can tác thích hợp

Từ thực tế tự nhiên, cũng như điều tra trong thực tiễn sản xuất của các tác giả nêu trên

có thể thấy: nước nhiễm mặn có giá trị trong nông nghiệp và có thể tưới cho cây trồng

Để biện pháp này có hiệu quả cần kết hợp với lựa chọn cây trồng thích hợp, biện pháp tưới, đặc biệt là tưới nhỏ giọt và nghiên cứu để chế ngự độ mặn Cùng với cơ sở thực tiễn này, những lý luận ở phần sau đây cho thấy rõ hơn cơ sở khoa học của tưới nước nhiễm mặn cho cây trồng

1.2.2 Cơ sở khoa học dùng nước nhiễm mặn để tưới cho cây trồng

1.2.2.1 Sự hấp phụ và trao đổi Cation Na +

Na+ từ nước nhiễm mặn khi đưa vào trong đất sẽ tồn tại ở trạng thái hoà tan, trao đổi hoặc liên kết Một đặc điểm của cation Na+

là khả năng trao đổi vào, tức là bị hấp phụ

18

trên bề mặt của phức hệ hấp phụ của đất thấp Khả năng này chỉ xảy ra khi nồng độ

Na+ lớn và chiếm ưu thế Nó tồn tại phần lớn ở dung dịch đất và dễ bị rửa trôi bằng nước mưa Vấn đề này có ý nghĩa quan trọng khi sử dụng nước nhiễm mặn làm nước tưới Quá trình này xảy ra như sau:

Cation Na+ và Cl- từ nước nhiễm mặn làm tăng quá trình trao đổi

Sự hấp phụ Cation có thể hình dung qua sơ đồ sau: ( hình 1.1 )

Hình1.1 Sơ đồ phân chia ion (I) và nồng độ ion (II) ở lớp điện kép của phức hệ hấp

phụ Cation trong đất, (Bolt et al 1966)

Theo sơ đồ trên, điện tích cao nhất ở bề mặt rắn của phức hệ hấp phụ và giảm dần theo khoảng cách Dung dịch cân bằng hay dung dịch đất ở đó nồng độ cation và anion bằng nhau không bị tác động của điện trường (ngoài đoạn CB) gọi là dung dịch ngoài Dung dịch ở lớp điện kép (đoạn CB) là dung dịch trong Sự trao đổi cation (hoặc anion, nếu phức hệ hấp phụ mang điện tích dương) diễn ra giữa dung dịch trong và dung dịch ngoài Nếu thêm muối vào dung dịch ngoài, cân bằng ion bị phá vỡ và quá trình trao đổi ion xảy ra

19

Sự phân bố các cation và anion trong dung dịch đất như trên người ta còn gọi là sự phân chia Donnan, màng Donnan (nơi xảy ra các quá trình trao đổi ion) Khi các ion trao đổi đạt trạng thái cân bằng thì người ta cũng còn gọi là cân bằng Donnan

Quan hệ giữa các cation ở dung dịch trong và dung dịch đất (dung dịch ngoài) bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố, quan trọng nhất là tính chất của các cation, tính chất của phức

hệ hấp phụ và qua đó là tính chất đất, nồng độ ion của dung dịch đất

Tính chất của các cation, đặc biệt là năng lượng hydrat hoá và hoá trị là quan trọng nhất Sự liên kết của các cation với phức hệ hấp phụ giảm dần theo mức độ tăng của quá trình hydrat hoá Nói cách khác, cation nào có khả năng hydrat hoá cao thì mức độ liên kết giảm và dễ rửa trôi khỏi phức hệ hấp phụ Theo quy luật này thì cation Na+

có mức độ hydrat hoá mạnh nhất so với các cation cùng hoá trị và lực liên kết với phức hệ hấp phụ yếu nhất theo thứ tự sau [19]:

20

Hình1.3 Sự hấp phụ của Cation Na+

và K+ Hình 1.3 cho thấy: Khi lượng hoà tan trong nước tăng lên thì lượng K+ trao đổi tăng mạnh, trong khi đó, lượng Na+

tăng rất ít Điều này một lần nữa cho thấy: Cation Na+

khó được hấp phụ vào trong phức hệ hấp phụ của đất mà tồn tại nhiều ở trong dung dịch đất và rất dễ bị rửa trôi Đây là cơ sở khoa học để giải thích khi đưa một lượng lớn Na+

vào trong đất nhưng lượng tích luỹ lại ít vì dễ bị rửa trôi

1.2.2.2 Sự hấp thụ Na + của thực vật

Theo Pagel H (1981), lượng Na+ hoà tan trong dung dịch đất hay Na+

hoà tan trong nước (chiết rút bằng H2O) chưa phải có ý nghĩa quyết định hoàn toàn đối với mức độ hấp thụ của thực vật [19] Ở đây ý nghĩa quyết định là ở chức năng của Na+, cây trồng hấp thụ Na+

ở dung dịch ngoài (dung dịch đất) Cường độ hấp thụ Na+

của thực vật phụ thuộc vào độ dày của các cation Na+

ở bề mặt tiếp xúc của rễ và dung môi và chịu ảnh hưởng của quá trình cạnh tranh ion Sự hấp thụ Na+

của thực vật thực chất chịu cơ chế đối kháng giữa ion Na+

và các Cation khác như Ca++ và Mg++ Tại cùng nồng độ Na+

trong dung dịch đất, nếu trong đó nồng độ Ca++

và Mg++ thấp thì cây hấp thụ Na+ , nếu nồng độ Ca++

và Mg++ cao thì cây khó hấp thụ Na+ và lượng Na+ được hấp thụ thấp Nói cách khác lượng Na+

được cây trồng hấp thụ nhiều hay ít còn phụ thuộc vào lượng

Ca++ và Mg++ cũng như các cation khác như K+

có trong dung dịch đất Chính vì thế người ta hay dùng tỷ số hấp phụ Natri để đánh giá mức nguy hiểm của nhiễm mặn ở

21

đất và nước (Sodium-Adsorptions -Ration:SAR = [Na+

/{(Ca2++Mg2+)/2}1/2]) tỷ lệ này được rút ra từ cân bằng Donnan trong quá trình trao đổi cation

Do quá trình cạnh tranh hấp phụ cation mà khi đưa một lượng muối nhất định vào trong đất (qua việc tưới nước nhiễm mặn) mà cây trồng cũng ít hoặc không bị tổn thương do độc hại Na+, nếu môi trường đất có đủ Ca, Mg, K Ở vùng đất ven biển thì lượng nguyên tố này trong đất thường ở mức đầy đủ Mặt khác, trong quá trình trồng trọt, lượng Ca, Mg và K còn thường bổ sung qua biện pháp bón phân hoặc bón vôi Các biện pháp này cũng hạn chế sự hấp thụ Na+ của cây trồng Đây cũng là một cơ sở khoa học để có thể thực hiện biện pháp tưới nước nhiễm mặn cho cây trồng

1.2.2.3 Sự rửa trôi Na + và Cl

-Như trên đã nêu, ion Na+

có hoá trị một và khả năng hydrat hoá cao, do đó lực hấp phụ với phức hệ hấp phụ yếu, dễ bị rửa trôi so với các cation khác như Ca++

Mg2+,… vốn có trong đất hoặc theo con đường bón phân vào đất đã hạn chế hoạt động của Na+

và cạnh tranh hấp thụ (bởi thực vật) làm giảm hoạt động của ion Na+ Mặt khác ion Na+ có hoá trị 1, khả năng hydrat hoá cao nên lực hấp phụ vào phức hệ hấp phụ yếu, rất dễ rửa trôi bởi nước tưới hoặc nước mưa, nước lũ, do đó khó tích luỹ trong đất hơn các nguyên tố khác Đây là cơ sở khoa học để sử dụng nước nhiễm mặn tưới cho cây trồng Nếu dùng biện pháp tưới thích hợp như tưới nhỏ giọt và sử dụng phân bón thích hợp sẽ đem lại hiệu quả cao trong sản xuất nông nghiệp

Việt Nam thuộc khu vực nhiệt đới ẩm lượng mưa bình quân năm từ 1.700 đến 1.800

mm Ở khu vực Bắc Bộ có 5 tháng (từ tháng 5 đến tháng 9) có lượng mưa trung bình trên 200 mm Những tháng còn lại vẫn có mưa nhỏ, mưa phùn

22

Ở khu vực Bắc Trung Bộ có lượng mưa trung bình năm như sau: Bắc Nghệ An và Thanh Hoá là 1600 đến 2000mm, khu vực Bình Trị Thiên là 2500 Đến 3000 mm Lượng mưa dồi dào và cường độ lượng mưa mạnh không những làm rửa trôi Na+

và

Cl- mà còn làm rửa trôi nhiều nguyên tố dinh dưỡng có khả năng hấp phụ mạnh trong phức hệ hấp phụ của đất Do đó lượng nhỏ Na+ trong nước tưới nhiễm mặn dễ bị nước mưa rửa trôi và khả năng tích luỹ mặn không cao Điều có lợi ở đây là nước từ nước nhiễm mặn cung cấp cho cây trồng ở thời kỳ thiếu nước

Ngoài ra, do đặc điểm địa hình của vùng ven biển Việt Nam, các sông suối thường chảy qua các vùng đồng bằng trước khi đổ ra biển Đặc điểm này thường dẫn đến hiện tượng úng ngập trong mùa mưa lũ, hiện tượng ngập úng cũng tạo ra cơ chế rửa mặn hàng năm cho đất Đây cũng là những cơ sở khoa học để có thể sử dụng nước nhiễm mặn tưới cho cây trồng

Tóm lại, do nguồn nước ngọt ở vùng ven biển khan hiếm, tiềm năng nước nhiễm mặn lại rất dồi dào, sự xâm nhập mặn diễn ra mạnh, đặc biệt là khi trái đất ngày càng nóng nên, việc sử dụng nước nhiễm mặn để tưới cho cây trồng là giải pháp thực tế và có nhiều triển vọng tốt ở nước ta Đây cũng là sơ sở khoa học và thực tiễn của vấn đề

1.3 Ảnh hưởng của muối đến thực vật

1.3.1 Ảnh hưởng của muối đến thực vật

Muối trong đất phần lớn là NaCl NaCl phân ly trong dung dịch đất thành ion Na+

Từ hình 1.4 có thể thấy: muối từ nước tưới nhiễm mặn tích luỹ trong đất ức chế quá trình hấp thụ nước của rễ, ức chế quá trình đồng hoá vật chất của cây Khi quá trình đồng hoá vật chất của cây bị ức chế thì nó lại có ảnh hưởng hạn chế đến sự phát triển

23

của rễ thân và lá cây Quá trình này lại ảnh hưởng đến sự bốc thoát hơi nước của cây

và ảnh hưởng ngược lại đến quá trình đồng hoá vật chất trong cây Đây là những ảnh hưởng bất lợi của tưới nước nhiễm mặn đến sự phát triển của cây trồng

Hình1.4 Mô hình khái quát về một số quá trình lý sinh chủ yếu ở hệ thống tưới nhỏ

giọt bằng nước nhiễm mặn Bằng thí nghiệm tưới nước nhiễm mặn (6,57ds/m) tưới nhỏ giọt (Drip Irrigation-DI)

và phương pháp tưới nhỏ giọt gần bề mặt (Subsurface Drip Irrigation - SDI) cho các

24

giống cây cà chua ở Tuynisi, Kahlaoui B et al (2011) đã thu được những kết quả quan trọng (bảng 1.2 và 1.3) ảnh hưởng đến sự phát triển của cây trồng Diện tích lá cây ở mức tưới 70% nếu so với mức tưới 100% (theo nhu cầu của cây trồng) ở 3 giống cây

cà chua Rio Grande, Rio Tinto và Nemandor giảm lần lượt là 16,81%; 37,57% và 55,58% và ở mức độ tin cậy ( p 0,01) ( bảng 1.2)[21]

Bảng 1.2 Ảnh hưởng của tưới nước nhiễm mặn (6,57 dS/m) đến sinh trưởng cà chua

Bảng 1.3: Ảnh hưởng của nước nhiễm mặn (6,57 dS/m) bằng phương pháp tưới nhỏ

giọt đến sinh trưởng cây cà chua

25

Ghi chú: Ảnh hưởng của nước nhiễm mặn (6,57 dS/m) đến lượng diệp lục a,b, tổng số

(mg/gFW) và diện tích lá (cm2) của 3 giống cà chua (Rio Grande, Rio Tinto và Nemador) bằng cách tưới nhỏ giọt (DI) và tưới nhỏ giọt gần bề mặt (SDI) sau 117 ngày trồng [21]

Diện tích lá ở giống cây cà chua Rio Grande cao hơn các giống cà chua khác và ở hệ thống tưới SDI cao hơn hệ thống DI (bảng 1.3) Hàm lượng diệp lục (diệp lục a, diệp lục b và diệp lục tổng) ở 3 giống cà chua cao khi lượng nước tưới thấp (bảng 1.2) Hàm lượng diệp lục tổng số (a+ b) tăng ở mức tin cậy từ 0,54; 0,47 và 0,45 mg/g FW

ở công thức đối chứng (100% lượng nước theo nhu cầu) lên 0,80; 0,66 và 0,69 mg/g

FW ở công thức tưới thiếu nhiều nước (công thức tưới 70% theo nhu cầu các cây lần lượt là: Rio Grande; Rio Tinto và Nemandor Mức gia tăng về diệp lục (a+ b) đáng tin cậy (p 0,01) khi so sánh ảnh hưởng tưới bằng hệ thống SDI so với tưới bằng hệ thống

DI (bảng 1.3)

- Ảnh hưởng đến dinh dưỡng khoáng:

Hàm lượng muối trong nước tưới ảnh hưởng một cách đáng tin cậy (p≤ 0,05) đến tất

cả các bộ phận của 3 giống cà chua (bảng 1.4) Na+

có hàm lượng cao trong lá của giống cà chua Rito Grande, trong cuống lá của giống cà chua Rio Tinto, trong thân lá

và rễ của cả 3 giống cây, đặc biệt là ở giống cà chua Nemador

Nếu so sánh sự phân bố Na+

ở các bộ phận của cây thì có thể thấy: quả ít bị ảnh hưởng bởi độ mặn của nước tưới, đặc biệt là ở giống cà chua Rio Tinto Trong khi đó, rễ tích luỹ nhiều Na hơn các bộ phận khác của cây và mức độ gia tăng đáng tin cậy ( p≤ 0,05), được phát hiện ở giống cà chua Nemador

Khi so sánh các hệ thống tưới thì lượng Na+

trong cây của hệ thống DI cao hơn SDI, một đặc biệt là ở mức tưới 70% theo nhu cầu (bảng 1.4 và 1.5), lượng Cl-

ở trong lá, thân và đặc biệt trong cuống lá cao Trong khi đó, ở rễ và quả thì lượng Cl-

lại giảm một cách đáng tin cậy (p≤ 0,05) Tương tự như hàm lượng Na+

, hàm lượng Cl

ở mức tưới 70% cao hơn so với mức tưới 100% theo nhu cầu, tưới nhỏ giọt (DI) làm tăng hàm lượng Cl-

so với tưới nhỏ giọt gần bề mặt (SDI) ở các giống cà chua

Hàm lượng K+

trong lá và cuống lá cao Các chế độ tưới đều có ảnh hưởng đáng tin cậy (p≤ 0,01) đến hàm lượng K+ Ở mức tưới 70% thì hàm lượng K+ thấp hơn khi so

so với tưới nhỏ giọt (DI), đặc biệt là ở giống cà chua Rio Grande

Chế độ tưới cũng có ảnh hưởng rõ rệt đến hàm lượng Mg2+

ở cây cà chua Tưới ở mức 70% theo nhu cầu làm giảm hàm lượng Mg2+

khi so với tưới ở mức 100% Lượng

Mg2+ ở cây trồng ở hệ thống tưới SDI cũng cao hơn so với cây ở hệ thống tưới DI Hàm lượng P ở các giống cây cà chua cũng có sự khác biệt Ở mức tưới 100% (so với mức tưới 70% theo nhu cầu) thì hàm lượng P ở giống cà chua Rio Grande tăng, còn ở giống cà chua Nemador giảm Tương tự như các nguyên tố dinh dưỡng ở trên, lượng P

ở cây trồng tưới bằng hệ thống tưới nhỏ giọt gần bề mặt (SDI) cao hơn ở cây trồng của

hệ thống tưới nhỏ giọt (DI)

Các kết quả nghiên cứu của các tác giả Mendlinger et al (1994) và Oron et al (2002) Juan et al (2005) Maggio et al (2004) và Maggio et al (2007) cũng đưa ra những nhận xét tương tự như trên [22][23][24][25][26]

Sự khác biệt về thành phần vật chất của cây giữa hai hệ thống tưới: tưới nhỏ giọt bề mặt và nhỏ giọt được giải thích do có sự khác biệt sự tích luỹ muối Ví dụ tưới nhỏ giọt với nước nhiễm mặn làm giảm hàm lượng diệp lục so với tưới nhỏ giọt trên bề mặt do tưới nhỏ giọt thì có sự tích luỹ muối cao Lượng Na+

và Cl- trong cây tăng là do thiếu nước (phương án tưới 70% nước theo nhu cầu) Khi lượng Na+

và Cl- trong cây tăng sẽ làm giảm hàm lượng K+

, Ca2+, Mg2+ và P Nhận xét cũng tương tự như những phát hiện ở cây là chua của các tác giả: Perez -Alfocea et al (1996), Al- Karaki, (2000) , Dasgan et al (2002) ở điều kiện nhiễm mặn [27][28][29] Ở điều kiện đất khô hạn thì hiện tương trên cũng được Tanguilig et al (1987) phát hiện ở cây lúa, ngô và đậu tương [30] Các tác giải giải thích, ở điều kiện thiếu nước, sự hấp thụ các chất dinh dưỡng giảm do quá trình thoát hơi nước giảm

27

Tưới thiếu nước làm giảm hàm lượng K+

, Ca2+ và Mg2+ ở cả 3 giống cà chua thử nghiệm, trong khi đó Na+

, Cl- và tỷ lệ Na+/K+ tăng ở tất cả các bộ phận của cây Sự tích luỹ ion độc hại (Na+

và Cl-) dẫn đến sự phân bố khác nhau về hàm lượng Ca2+

, K+,

Mg2+ và P ở các bộ phận khác nhau của cây (lá, cuống lá, thân, rễ và quả)

Biện pháp tưới nhỏ giọt bề mặt (SDI) làm tăng diện tích lá, hàm lượng diệp lục K+

,

Ca2+ và Mg2+ và làm giảm hàm lượng Na+ và Cl- ở các giống cây cà chua khi so với biện pháp tưới nhỏ giọt Ở điều kiện của Tuynisi thì lựa chọn giống cà chua Rio Grande là thích hợp Tưới nhỏ giọt bề mặt (SDI) kết hợp với giống cây chịu mặn là sự lựa chọn hiệu quả để sản xuất cây cà chua