Biện pháp cải thiện hệ thống canh tác tôm lúa trên đất phèn nhiễm mặn ở vùng u minh thượng tỉnh kiên giang tt

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ Chuyên ngành: Khoa Học Đất Mã ngành: 62 62 01 03 LÊ VĂN DŨNG BIỆN PHÁP CẢI THIỆN HỆ THỐNG CANH TÁC TÔM-LÚA TRÊN ĐẤT PHÈN NHIỄM MẶN Ở VÙNG U MINH THƯỢNG TỈNH KIÊN GIANG Cần Thơ, 2020 Chương 1: GIỚI THIỆU 1.1 Tính cấp thiết luận án Nghiên cứu dự báo ảnh hưởng biến đổi khí hậu đến lưu vực sơng Mekong cho thấy tác động biến đổi khí hậu khu vực nhiệt độ cao hơn, bốc thoát nước gia tăng, khô hạn với cường độ cao, kéo dài xâm nhập mặn Đồng Sông Cửu Long (ĐBSCL) ba đồng có nguy thiệt hại cao (Horton, 2014; Day, 2016) Đồng Sông Cửu Long vùng đất phì nhiêu, có nhiều hệ thống canh tác đa dạng, có hệ thống canh tác tơm-lúa đặc trưng thích hợp vùng đất nhiễm mặn theo mùa ổn định mặt kinh tế sinh thái so với hệ thống chuyên tôm (Preston and Clayton, 2003; Võ Thị Gương ctv., 2016) Vùng U Minh Thượng tỉnh Kiên Giang vùng đất nhiễm mặn theo mùa có hệ thống canh tác tơm-lúa đặc thù, diện tích sản xuất năm 80.000 (Niên giám Thống kê Kiên Giang, 2019) Tuy nhiên, sau thời gian canh tác, hệ thống canh tác găp khó khăn, suất lúa thấp, có nhiều ruộng lúa bị chết sau thời gian ngắn, mà nguyên nhân chất lượng đất bị thay đổi, đất bị mặn hóa trở nên đất mặn sodic, ảnh hưởng bất lợi đến sinh trưởng, phát triển suất lúa (Golldack et al., 2003; Jamil et al., 2006; Joseph et al., 2010; Võ Thị Gương ctv., 2016) Mặt khác, lúa chết, nông dân nuôi tôm liên tục 2-3 vụ năm, đưa đến tình trạng dịch bệnh phát triển, hệ thống canh tác tôm-lúa bị phá vỡ Trong vùng đất mặn, số nông dân trồng vài loài thực vật thủy sinh vào ao nuôi Năn tượng, cỏ nước mặn, cỏ nến,…bước đầu cho thấy tơm sinh trưởng tốt, gặp rủi ro so với việc dọn cỏ ao Một số nghiên cứu cho thực vật thủy sinh có khả cải thiện mơi trường ni trồng thủy sản (Coleman et al., 1999; A.Neori el al., 2000; Dominique Gautier et al., 2001; Carsten Schulz, 2003; Ying-Feng Lin, 2003; Lâm Ngọc Bửu ctv., 2010) số loại trồng địa có khả cải thiện đất nhiễm mặn coi phương pháp xử lý sinh học khơng dùng hóa chất, rẽ tiền thân thiện với môi trường (Qadir et al., 2001; Qadir and Oster 2002; Greenberg et al., 2007; Ravindran et al., 2007; Manousaki and Kalogerakis, 2011a; Shelef et al., 2012; Jesus et al., 2015; Hamideh Nouri et al., 2017), có nhiều nghiên cứu cho thấy bón phân hữu làm giảm ảnh hưởng mặn với trồng (Idrees et al., 2004; Abou El-Magd et al., 2008; Leithy et al., 2010; Raafat and Thawrat, 2011) cải thiện suất lúa trồng đất nhiễm mặn (Nayak et al., 2007; Clark et al., 2007; Xu et al., 2008; Lâm Văn Tân ctv., 2014a; Lâm Văn Tân ctv., 2014b; Võ Thị Gương ctv., 2016; Karen et al., 2017) Trên sở nghiên cứu trước đây, nghiên cứu thực tế khu vực U Minh Thượng Tỉnh Kiên Giang cần thiết thực để cung cấp số liệu hệ thống canh tác tôm-lúa đáp ứng yêu cầu thực tiển đặt để cải thiện đặc tính đất, nước, suất tơm, suất lúa, giúp hệ thống canh tác tôm-lúa bền vững 1.2 Mục tiêu luận án - Nghiên cứu đánh giá trạng phân tích yếu tố ảnh hưởng đến tính bền vững thống canh tác tơm-lúa - Nghiên cứu biện pháp thích hợp cải thiện tính chất đất, nước suất tôm, lúa hệ thống canh tác tôm - lúa đất phèn nhiễm mặn vùng U Minh Thượng Tỉnh Kiên Giang 1.3 Đối tượng phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: Hệ thống canh tác tôm-lúa liên quan đến môi trường đất, nước, lúa tôm nuôi đất phèn bị nhiễm mặn vùng U Minh Thượng Tỉnh Kiên Giang - Phạm vi nghiên cứu đề tài bao gồm: + Nghiên cứu đánh giá trạng hệ thống canh tác tơm-lúa; + Các tính chất đất, nước suất tôm, lúa hệ thống canh tác tôm – lúa đất phèn đất phèn tiềm tàng nhiễm mặn vùng U Minh Thượng tỉnh Kiên Giang + Biện pháp cải thiện tính chất đất, nước suất tôm, lúa hệ thống canh tác tôm – lúa đất phèn đất phèn tiềm tàng nhiễm mặn vùng U Minh Thượng tỉnh Kiên Giang 1.4 Những đóng góp luận án - Nghiên cứu thiết lập mơ hình tương quan cho thấy sinh trưởng lúa bị ảnh hưởng đồng thời yếu tố khả trao đổi cation, hàm lượng natri trao đổi, canxi trao đổi ESP, nước tưới, bón vơi kết hợp phân hữu có ý nghĩa với Q² = 0,98 - Nghiên cứu xác dịnh tích luỹ mặn hệ thống canh tác tơm-lúa liên quan đến suất lúa Sự tích lũy mặn cao nhất, đất chuyển thành đất mặn-sodic yếu tố đưa đến nhóm ruộng lúa bị chết từ 20-25 ngày sau cấy - Bón phân hữu vơi kết hợp, giúp cải thiện đặc tính hóa học đất tăng suất đất phèn đất phèn tiềm tàng nhiễm mặn có ý nghĩa, điều kiện nhà lưới Bón phân vơ , phân hữu vôi đất ruộng lúa bị chết giúp giảm Na+ trao đổi, giảm ESP, gia tăng pH giảm ECe đất, cải thiện hàm lượng đạm hữu dụng, lân hữu dụng đất có ý nghĩa Trong điều kiện thực tế đồng ruộng, bón phân vơ hữu kết hợp với vôi theo công thức 60N–20P205– 20K20 + PHC bã bùn mía + 0,5 vơi giúp giảm ảnh hưởng mặn, cải thiện đặc tính đất, gia tăng hàm lượng chất hữu cơ, đạm hữu dụng, lân hữu dụng, từ giúp gia tăng suất lúa, tăng 175% vụ 51,2 % vụ canh tác thứ hai so với đối chứng bón phân vô (p4 < 8.5 < 15 < 13 Đất mặn sodic >4 < 8.5 > 15 > 13 Đất sodic 8.5 > 15 > 13 2.2 Ảnh hưởng phân hữu vôi cải thiện suất lúa Phân hữu giúp giảm độ mặn đất, cải thiện có ý nghĩa suất lúa đất nhiễm mặn (Subardja et al., 2016; Chowdhury et al., 2019) Bón phân hữu giúp rữa mặn hiệu hơn, đồng thời tăng khả cung cấp dinh dưỡng từ đất, từ đó, giúp hấp thu dinh dưỡng hiệu hơn, giúp gia tăng suất lúa trồng đất mặn Nghiên cứu Kundu et al., (2010), đánh giá tác động loại phân hữu khác việc tăng cường tăng trưởng suất đất nhiễm mặn cho thấy việc sử dụng phân hữu thay phần phân bón hóa học khơng mang lại suất cao mà cịn giúp cải thiện đặc tính đất Theo nghiên cứu Lâm Văn Tân ctv (2014), đất bị nhiễm mặn mặn sodic bị ngập mặn với độ mặn 6‰ vào giai đọan cuối vụ trồng lúa cho thấy bón phân hữu vơi giúp giảm nồng độ Na trao đổi giảm ESP đất, đồng thời tăng đạm hữu dụng, lân dễ tiêu, kali đất Tuy nhiên với độ mặn cao ngập mặn 6‰, lúa phát triển CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3.1 Đánh giá trạng phân tích hiệu kinh tế mơ hình canh tác hệ thống canh tác tôm-lúa Đánh giá hiệu kinh tế xã hội hệ thống canh tơm-lúa phân tích nhân tố ảnh hưởng đến lợi nhuận mơ hình canh tác chủ yếu Xác định thuận lợi, khó khăn mơ hình canh tác hệ thống canh tác tôm-lúa qua phân tích SWOT 3.2 Phân tích tương quan yếu tố ảnh hưởng đến sinh trưởng suất lúa hệ thống canh tác tôm-lúa Nghiên cứu nhằm thiết lập mơ hình tương quan sử dụng phân tích đa biến thơng qua smartPLS để phân tích tác động tổng hợp yếu tố ảnh hưởng đến sinh trưởng phát triển suất lúa trồng đất nhiễm mặn từ đưa mơ hình tương quan yếu tố ảnh hưởng đến lúa Nghiên cứu sử dụng phương pháp hồi quy đa biến (Multiple Regression Analysis) để xác định tương quan yếu tố ảnh hưởng đến suất lúa hệ thống canh tác tơm-lúa 3.3 Đánh giá tích lũy mặn hệ thống canh tác tôm-lúa Nghiên cứu thực nhằm đánh giá số đặc tính hố học đất qua tích luỹ mặn liên quan đến phát triển lúa mơ hình canh tác tôm-lúa huyện An Minh, tỉnh Kiên Giang Thời gian thực hiện: Vụ mùa 2015 – 2016 (tháng 8/2015 – 2/2016) Khảo sát thu mẫu ba nhóm ruộng canh tác: (i) R-A nhóm ruộng có suất lúa cao 3,5 tấn/ ha, (6 ruộng); (ii) R-B nhóm ruộng đạt suất lúa thấp 3,5 tấn/ (7 ruộng) (ii) R-C nhóm hộ lúa chết từ 20-25 ngày sau sạ ảnh hưởng mặn (7 ruộng) 3.4 Thí nghiệm đánh giá hiệu phân hữu vơi cải thiện đặc tính bất lợi đất điều kiện nhà lưới Thí nghiệm thực vụ Đông Xuân năm 2014- 2015 khu nhà lưới Bộ môn Khoa học Đất, Khoa Nông nghiệp Sinh học Ứng dụng, Trường Đại học Cần Thơ Hai mẫu đất phèn nhiễm mặn phèn tiềm tàng nhiễm mặn đươc thu từ ruộng sản xuất tôm-lúa hai Huyện Vĩnh Thuận An Biên Tỉnh Kiên Giang Thí nghiệm bố trí hồn tồn ngẫu nhiên nghiệm thức, lần lặp lại Hai loại phân hữu sử dụng thí nghiệm phân hữu ủ từ bã bùn mía phân hữu vi sinh ngồi thị trường 3.5 Thí nghiệm hai vụ canh tác đánh giá hiệu phân hữu vơi cải thiện tính chất đất suất lúa đất phèn tiềm tàng nhiễm mặn Thí nghiệm thực từ tháng 8/2016 đầu mùa mưa đến tháng 01/2017 vụ 01 vụ 02 thực từ 8/2017 đến 01/2018, ấp Phát Đạt, Xã Vân Khánh Tây, Huyện An Minh, Tỉnh Kiên Giang Thí nghiệm bố trí theo khối hồn tồn ngẫu nhiên, gồm 16 lơ (diện tích lơ 5m x 7m) với nghiệm thức lần lập lại cho nghiệm thức 3.6 Thí nghiệm đánh giá hiệu cải thiện môi trường đất cỏ thủy sinh Thí nghiệm thực ruộng hệ thống canh tác tôm - lúa không canh tác vụ lúa, nhiễm mặn cao, nông dân nuôi tôm quanh năm - Thí nghiệm thực từ tháng 8/2016 đến tháng 12/2016, phía ngồi kênh Chóng Mỹ, thuộc Xã Vân Khánh Tây, Huyện An Minh, Tỉnh Kiên Giang Thí nghiệm bố trí hồn tồn ngẫu nhiên, 04 nghiệm thức gồm: Năn tượng; Cỏ nến; Cỏ nước mặn nghiệm thức đối chứng, 04 lần lập lại cho nghiệm thức 3.7 Thí nghiệm cải thiện mơi trường nước suất tôm cỏ thủy sinh - Thí nghiệm thực ruộng hệ thống canh tác tôm - lúa không canh tác vụ lúa, nhiễm mặn cao, nông dân nuôi tôm quanh năm - Thời gian nghiên cứu: Thực từ tháng 1/2018 – 12/2018 - Địa điểm nghiên cứu: Tại Ấp Kim Quy B, Xã Vân Khánh Huyện An Minh Tỉnh Kiên Giang - Thí nghiệm thực theo thể thức khối ngẫu nhiên hoàn toàn, nghiêm thức với khối diện tích ha, mật độ thả tơm con/m2, có bổ sung thức ăn vào giai đoạn 1,5 tháng tuổi đến thu hoạch CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 4.1 Hiện trạng hiệu kinh tế hệ thống canh tác huyện An Biên An Minh tỉnh Kiên Giang Kết thực vấn cộng đồng với PRA, bao gồm công cụ vấn (chuyên gia) người am hiểu KIP so sánh hiệu kinh tế hệ thống canh tác vùng nghiên cứu cho thấy hệ thống canh tác tôm-lúa sau 19 năm chuyển đổi, việc luân canh lúa vào mùa mưa hiệu quả, lúa chết suất giảm, có 5000 phải nuôi tôm liên tục không luân canh lúa vào mùa mưa, nhiều mơ hình canh tác xen canh, đa canh với ni tơm hình thành Kết so sánh hiệu kinh tế hệ thống canh tác cho thấy lợi nhuận hệ thống canh tác tôm-cua-màu cao nhất, tiếp đến hệ thống canh tác tôm-lúa, hệ thống canh tác chuyên tôm hệ thống canh tác hai vụ lúa có lợi nhuận thấp Bốn yếu tố chi phí sản xuất, diện tích canh tác, suất trình độ kiến thức nông nghiệp ảnh hưởng đến thu nhập người dân, ảnh hưởng mạnh hệ thống canh tác tôm- cua - màu với hệ số R2 0,86, thấp hệ thống canh tác hai vụ lúa hệ số R2 0,54 Hệ thống canh tác tôm – cua – màu Y = 2,396 + 0,11X1+ 0,334X2 + 1,06X3 + 0,26X4; R2 = 0,86 Hệ thống canh tác tôm – lúa Y = 2,681 + 0,338 X1 + 0,078 X2 + 0,899 X3 + 0,959 X4; R2 = 0,80 Hệ thống canh tác chuyên tôm Y = -0,889 + 0,101 X1+ 0,273 X2 + 0,665 X3 + 0,762X4; R2 = 0,76 Hệ thống canh tác hai vụ lúa Y = 4,161 + 0.059 X1 + 0,124 X2 + 0,627 X3 + 0,111 X4; R2 = 0,54 4.2 Sự tích lũy mặn tương quan yếu tố ảnh hưởng đến sinh trưởng suất lúa hệ thống canh tác tôm-lúa 4.2.1 Đánh giá tương quan yếu tố ảnh hưởng đến suất lúa hệ thống canh tác tơm-lúa Phương trình tương quan có hệ số R2 = 0,848, cho thấy 84,8% suất lúa trồng đất nhiễm mặn bị ảnh hưởng yếu tố bao gồm: Độ dẫn điện dung dịch trích bão hịa, hàm lượng Ca trao đổi, trị số ESP, khả trao đổi cation hàm lượng natri trao đổi, giống lúa chóng chịu, nước tưới số bông/m2 ảnh hưởng đến sinh trưởng phát triển lúa đất nhiễm mặn có ý nghĩa Y = 3,385 – 0,71X1 - 0,508X2 + 0,367X3 + 0,231X4 - 0,111X5 + 1,361 X6 + 0,096X7 +0,001X8 ; R2 = 0,848 4.2.2 Thiết lập mô hình tương quan yếu tố ảnh hưởng đến sinh trưởng phát triển suất lúa đất nhiễm mặn mơ hình canh tác tơm - lúa Kết đánh giá mức độ phù hợp mơ hình dự đốn bảng 4.5 cho thấy giá trị Q² = 0,986 có nghĩa 98,65 % sinh trưởng phát triển lúa đất nhiễm mặn bị ảnh hưởng hàm lượng Na Ca trao đổi, khả trao đổi cation, trị số ESP, loại giống sử dụng, lượng nước tưới việc có bón phân hữu vơi, có 1,35 % giải thích yếu tố khác khơng đưa vào mơ hình Bảng 4.1: Sự phù hợp mơ hình kiểm tra (giá trị Q² R2 ) Biến R-square 1-R2 Năng suất 0,743 0,257 Phân bón sử dụng 0,311 0,689 Sinh trưởng phát triển 0,804 0,196 Đặc tính đất 0,612 0,388 Q2 = – (1-R12) (1-R22) (1-R32)… (1-Rn2) Q2 = – ((0,257) x (0,689) x (0,196) x (0,388)) Q2 = – 0,0343 = 0,9865 Q2 = 0,986 Bảng 4.2: Hàm lượng Na+ hòa tan trao đổi đất ba nhóm ruộng Na+ trao đổi Na+ hịa tan Nhóm ruộng (cmol.kg-1 đất) R-A 10,9±2,2b 2,1±0,3c R-B 11,8±2,6b 3,4±0,2b R-C 14,5±1,4a 4.4±0,2a F * * CV (%) 2,6 2,7 Phần trăm Na+ trao đổi keo đất ESP (%) 25 20 a Nhóm ruộng b 15 c 10 R- A R- B R- C Hình 4.2: Phần trăm Na+ trao đổi đất ba nhóm ruộng khảo sát R-A: Nhóm ruộng lúa có suất từ 3,5 tấn/ha trở lên, R-B: Nhóm ruộng lúa suất 3,5 tấn/ha, R-C: Nhóm ruộng lúa bị chết sau cấy 20-25 ngày; Các (I) hình biểu diễn độ lệch chuẩn nghiệm thức; Các chữ khác cột khác biệt có ý nghĩa thống kê mức 5% qua kiểm định Duncan 11 4.3 Hiệu phân hữu vôi cải thiện đặc tính bất lợi đất suất lúa điều kiện nhà lưới 4.3.1 Ảnh hưởng phân hữu vôi đến Al3+ trao đổi đất phèn nhiễm mặn Kết thí nghiệm cho thấy phân hữu bã bùn mía phân hữu kết hợp với vôi giúp giảm nhôm trao đổi đất hiệu (p