Thí nghiệm đƣợc tiến hành vào vụ lúa Thu Đông năm 2012 (tháng 9/2012- 02/2013). Sơ đồ bố trí thí nghiệm đƣợc trình bày ở Hình 2.2. Thí nghiệm đƣợc 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).
19
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
NT 1 Không cày Không bón
NT 2 Không cày Có bón
NT 3 Cày đất Không bón
NT 4 Cày đất Có bón
Các lô chính có diện tích 6 x 8 ≈ 48 m2, các lô phụ có diện tích 6 x 4 ≈ 24 m2
. Sử dụng màng nilon ngăn cách giữa các lô để tránh sự thấm lậu nƣớc.
20
Hình 2.2. Sơ đồ bố trí ruộng thí nghiệm tại xã Phƣớc Long, huyện Phƣớc Long, tỉnh Bạc Liêu, vụ lúa Thu Đông 2012.
Bờ bao ruộng lúa-tôm
Ruộng thử nghiệm giống chống chịu mặn
Cổng bơm nƣớc ra vào Mƣơng nuôi tôm
Lô bảo vệ Lô bảo vệ NT 1 NT 4 NT 2 NT 3 NT 2 NT 3 NT 1 NT 4 NT 1 NT 2 Ghi chú: Có cày Không cày NT 3 NT 4
21
Sau khi bón vôi và cuốc đất, bơm nƣớc để rửa mặn từ kênh vào ngập mặt ruộng thí nghiệm (độ sâu 10 cm) và ngâm đất trong 3 ngày 2 đêm. Sau đó, tiến hành rửa mặn bằng cách bơm nƣớc trong mƣơng ra ngoài kênh sao cho nƣớc trên mặt ruộng rút xuống và cách mặt ruộng 5-10 cm. Nƣớc mƣơng không thể bơm cạn vì còn tôm sú trong mƣơng. Chu kỳ rửa mặn đƣợc thực hiện lặp lại theo địa phƣơng là 3 chu kỳ.
Hình 2.3. Biểu đồ thời điểm tiến hành công việc thí nghiệm đồng ruộng.
Giống lúa OM 4900 đƣợc gieo sạ với mật độ là 20 kg/1.000m2
và thu hoạch vào ngày 14/01/2013.
2.2.2. Nguồn nước sử dụng cho rửa mặn
Nƣớc sạch từ kênh bên cạnh ruộng thí nghiệm đƣợc sử dụng cho các nghiệm thức rửa mặn. Bờ bao xung quanh ruộng chắc chắn cho việc bơm và thoát nƣớc dễ dàng. Nylon đƣợc đặt vào giữa các bờ phân lô nhằm ngăn chặn tình trạng thấm lậu nƣớc giữa các lô khi tiến hành rửa mặn. Khi cần thiết, máy bơm sẽ bơm nƣớc tới ruộng và rút nƣớc ra kịp thời.
2.2.3. Phân bón và phòng trừ sâu bệnh
Phân bón cung cấp đều nhau cho mỗi nghiệm thức theo công thức 80 kg N, 60 kg P2O5, 15 kg K2O/ha. Phân đƣợc sử dụng trong thí nghiệm là phân urê, super lân và phân Kali clorua. Phân lân đƣợc bón lót toàn bộ ngay trƣớc khi sạ. Phân kali đƣợc chia ra 2 lần bón vào ngày thứ 10 và 40 sau khi sạ Phân urê đƣợc bón vào ngày thứ 10, 20, 40 sau khi sạ với tỷ lệ 1:2:2.
Phòng trừ sâu bệnh hại: trong giai đoạn đẻ nhánh xuất hiện sâu cuốn lá nhỏ sử dụng thuốc Regent 800 WP phun xịt kịp thời. Giai đoạn làm đòng dùng thuốc Beam 75
Sạ lúa - Bón vôi - Cày đất Bơm nước lần 1 Bơm nước lần 2 Bơm nước lần 3 Rút nước lần 1 Rút nước lần 2 Rút nước lần 3 29/9/2012 01/10/2012 03/10/2012 06/10/2012 10/10/2012
22
WP phòng trừ bệnh đạo ôn. Nhìn chung, trong suốt quá trình canh tác lúa rất ít sâu bệnh gây hại.
2.2.4 Các chỉ tiêu theo dõi
2.2.4.1. Mẫu đất
Theo dõi chỉ tiêu pH, EC, cation base (Na+, Ca2+, Mg2+) hòa tan và trao đổi, ESP, SAR. Mẫu đất lấy ở tầng (0-15 cm) vào thời điểm: (i) trƣớc khi cày đất và bón vôi (lấy đều cho tất cả các ô, tổng cộng có 12 mẫu), (ii) 3 ngày sau khi cày đất và bón vôi, (iii) 10 ngày sau khi cày đất và bón vôi và (iv) và ngay sau thu hoạch. Mỗi lô lấy 3 điểm theo hình tam giác, mẫu đất ƣớt đƣợc bỏ vào bọc nylon trộn đều đất, sau đó dùng tay ép hết không khí, cột bọc lại và bảo quản lạnh. Các mẫu sau đó đƣợc chuyển về phòng thí nghiệm và tiến hành xử lý để đo ngay các chỉ tiêu. Mẫu đất tƣơi đƣợc cân với trọng lƣợng 300g, sau đó đƣợc ép chân không với áp suất bằng 7kg/cm2
bằng máy hút chân không, sau đó lấy dung dịch đất đƣợc thu để phân tích các chỉ tiêu hòa tan nhƣ pH, ECe, Na+, Ca2+, Mg2+). Các kết quả phân tích mẫu dung dịch đất sẽ đƣợc sử dụng để tính trị số SAR và ƣớc lƣợng trị số ESP trên đất mặn (xem cách tính bên dƣới).
2.2.4.2. Mẫu nước
Ở mỗi lần bơm nƣớc rửa mặn, các mẫu nƣớc kênh, mƣơng đều đƣợc thu để phân tích các chỉ tiêu pH, EC, Na+, Ca2+. Mẫu nƣớc đƣợc lấy ở kênh ngoài ruộng và bên trong ruộng lúa thí nghiệm trƣớc khi bơm nƣớc vào ruộng lúa thí nghiệm. Mẫu nƣớc mặt của các lô thí nghiệm sẽ đƣợc thu ở cổng xả nƣớc của từng lô thí nghiệm vào lúc rút nƣớc rửa mặn lần 1 (3 ngày sau khi cày đất và bón vôi) và rút nƣớc lần 3 (10 ngày sau khi cày đất và bón vôi).
Dùng chai thu mẫu nƣớc tại cổng xả nƣớc của các lô thí nghiệm, bảo quản lạnh (tùy theo chỉ tiêu cần phân tích) và đem về phòng thí nghiệm cho phân tích các chỉ tiêu nhƣ trên (pH, EC, Na+, Ca2+).
2.2.4.3 Các chỉ tiêu nông học
Thu thập các chỉ tiêu nông học: chiều cao, sinh khối lúa ở các giai đoạn đẻ nhánh tích cực, tƣợng khối sơ khởi (PI), làm đòng (H), giai đoạn trổ (FL) và thu hoạch (TH). Chiều cao cây lúa, sinh khối lấy chỉ tiêu trong khung 0,25 m2. Ở mỗi thời điểm, lúa trong khung 0,25m2 sẽ đƣợc cắt toàn bộ sát gốc, đem về phòng thí nghiệm cân và sấy khô để tính sinh khối. Thành phần năng suất lấy chỉ tiêu trong 2 khung 0,25 m2
và năng suất lúa thực tế sẽ đƣợc thu trong khung 5,0 m2
23
2.2.5 Phương pháp phân tích mẫu và xử lý số liệu
2.2.5.1 Phương pháp phân tích mẫu
Chỉ tiêu pH và EC: tiến hành đọc pH bằng máy Thermo Orion 420A và đo EC bằng máy WTW. Base hòa tan (Na+, Ca2+, Mg2+) đƣợc đo bằng máy hấp thu nguyên tử. Đo Na+, Ca2+, Mg2+ ở bƣớc sóng tƣơng ứng 589 nm, 422,7 nm và 285,2 nm.
Tỷ số hấp phụ natri (SAR - Sodium adsorption ration) đƣợc tính theo công thức:
Dấu [ ] biểu diễn cho nồng độ của các ion Na+
, Ca2+ và Mg2+ trong dung dịch đất, đơn vị là meq/lít. Nồng độ của từng ion Na+
, Ca2+ và Mg2+ đƣợc xác định trên máy hấp thu nguyên tử (Munshower, 1994).
Phần trăm natri trao đổi (ESP - Exchange Sodium Percentage) đƣợc tính toán dựa vào phƣơng trình:
Trong đó Kg là hệ số Gapon có giá trị là 0,015 (mmol/l) (U.S Salinity Laboratory Staff, 1954).
2.2.5.2 Xử lý số liệu
Dùng chƣơng trình Excel để nhập số liệu, xử lý số liệu và vẽ đồ thị. Dùng phần mềm Minitab 16 để xử lý thống kê và phân tích sự sai biệt giữa các nghiệm thức.
SAR = [Na+] 2 / 1 ([Ca2+] + [Mg2+] [Na+] 100-ESP = KgSAR ESP
24
CHƢƠNG 3
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1 Diễn biến hóa học nƣớc ruộng trƣớc và sau khi xử lý đất
3.1.1 Đặc tính hóa học nước bơm vào ruộng ở mỗi đợt rửa mặn
Đặc tính hóa học của nguồn nƣớc bơm vào ruộng đƣợc trình bày ở Bảng 3.1. Nhìn chung, pH, EC, hàm lƣợng Na+ và Ca2+ có sự biến động lớn trong mỗi lần bơm nƣớc vào để rửa mặn. Trong đó, hàm lƣợng Na+ có sự chênh lệch rõ ràng. Nguồn nƣớc rửa mặn có EC nƣớc khá cao (>1,4 mS/cm). Theo IRRI (2000), khi nƣớc có EC>2mS/cm thì không thích hợp cho trồng lúa.
Bảng 3.1 Tính chất hóa học nƣớc bơm từ kênh và mƣơng vào ruộng thí nghiệm ở mỗi đợt rửa mặn. Ngày rửa Đợt Bơm rửa pH EC (mS/cm) Na+ (mg/l) Ca2+ (mg/l)
Kênh Mương Kênh Mương Kênh Mương Kênh Mương
01/10/2012 Bơm 1 7,3 7,3 2,1 2,5 341,7 276,3 19,3 15,8 03/10/2012 Bơm 2 7,2 8,3 1,9 5,3 48,1 581,8 4,7 25,9 06/10/2012 Bơm 3 7,1 7,6 1,4 2,7 234,7 440,8 11,9 17,8
Ghi chú: ở mỗi lần rửa mặn, mẫu nước được thu ở ngoài kênh (i) và sau khi bơm vào trong mương (ii) bao quanh trảng trồng lúa
3.1.2 Đặc tính hóa học nước mặt các lô thí nghiệm trước khi sạ
Đặc tính hóa học nƣớc mặt các lô thí nghiệm đƣợc trình bày ở Bảng 3.2 và Bảng 3.3. Nhìn chung, ở thời điểm ba ngày sau khi làm đất (Bảng 3.2), các biện pháp cày và bón vôi chƣa ảnh hƣởng lớn đến đặc tính hóa học nƣớc. Tuy nhiên, hàm lƣợng Na+
trong nƣớc rửa ở nghiệm thức có cày có khuynh hƣớng cao hơn so với nghiệm thức không cày.
25
Bảng 3.2. Đặc tính hóa học nƣớc mặt 3 ngày sau khi cày đất và bón vôi
Nghiệm thức pH EC (mS/cm) Na+ (mg/l) Ca2+ (mg/l) Cày (A) - Không cày 7,5 2,6 410,5 15,89 - Có cày 7,3 2,3 443,3 16,42 Vôi (B) -Không bón 7,3 2,6 458,7 14,63 -Bón 7,5 2,3 395,2 17,68 F(A) ns ns ns ns F (B) ns ns ns ns F (A x B) ns ns ** ns CV(%) 2,97 24,67 16,56 24,02
Ghi chú: trong cùng một cột các số có ký tự theo sau giống nhau thì không khác biệt thống kê ở mức ý nghĩa 5% (*) và 1% (**); (ns): không khác biệt thống kê ở mức ý nghĩa 5% bởi kiểm định Tukey-MiniTab 16.
Vào thời điểm 10 ngày sau khi cày đất và bón vôi (Bảng 3.3), trị số pH của nghiệm thức cày có sự khác biệt thống kê; có thể do cày xới làm tăng sự phân hủy chất hữu cơ bởi vi sinh vật tạo ra một số acid hữu cơ. Trị số Na+
vào thời điểm 10 ngày sau khi xử lý đất ở nghiệm thức không cày thấp hơn ở nghiệm thức có cày (Hình 3.1) và hàm lƣợng Ca2+ trong nƣớc khác biệt ý nghĩa 1%. Biện pháp này có hiệu quả rửa mặn (Na+) sau 10 ngày xử lý đất, có thể do việc cày giúp xáo trộn đất, tạo điều kiện cho Na+ dễ dàng hòa tan bởi nƣớc rửa và trao đổi với Ca2+
(Võ Tòng Xuân, 1984). Kết quả này phù hợp với nghiên cứu của Ngô Ngọc Hƣng (2011). Trị số EC của nghiệm thức không cày thấp hơn so với có cày. Điều này đƣợc giải thích thông qua kết quả của hàm lƣợng Na+ trong nƣớc.
Bảng 3.3Đặc tính hóa học nƣớc mặt 10 ngày sau khi cày đất và bón vôi
Nghiệm thức pH EC (mS/cm) Ca2+ (mg/l) Cày (A) - Không cày 7,2a 3,8 17,9a - Có cày 7,0b 4,0 17,7a Vôi (B) - Không bón 7,0b 3,9 14,3b - Bón 7,2a 4,0 21,3a F(A) * ns ns F (B) * ns ** F (A x B) ns ns ns CV(%) 1,69 5,13 17,09
Ghi chú: trong cùng một cột các số có ký tự theo sau giống nhau thì không khác biệt thống kê ở mức ý nghĩa 5% (*) và 1% (**); (ns): không khác biệt thống kê ở mức ý nghĩa 5% bởi kiểm định Tukey-MiniTab 16.
26 Hình 3.1. Hàm lƣợng Na+
trong nƣớc rửa mặn của các lô thí nghiệm 10 ngày sau khi cày đất và bón vôi (ngay trƣớc khi sạ lúa).
3.2 Ảnh hƣởng của các biện pháp làm đất lên sự thay đổi đặc tính hóa học đất
3.2.1 Ảnh hưởng của cày và bón vôi lên tính chất hóa học đất
Đặc tính hóa học đất trƣớc khi bố trí thí nghiệm đƣợc trình bày ở Bảng 3.4. Kết quả cho thấy EC trích bảo hòa (ECe) có trị số cao (9,5 mS/cm) ảnh hƣởng rất lớn đến cây lúa. Bên cạnh đó, các chỉ tiêu: Na+, SAR, ESP cũng tƣơng đối cao. Điều này cho thấy đất tại điểm thí nghiệm thật sự là trở ngại lớn cho canh tác lúa. Theo Dobermann and Fairhurst (2000), đất có giá trị ECe >10 mS/cm thì các giống lúa mẫn cảm mặn năng suất giảm đến 50%. Do đó, cần phải quản lý tốt nguồn nƣớc rửa mặn nhằm giảm lƣợng ECe đến mức thấp nhất trên đồng ruộng, đảm bảo cho việc trồng lúa có hiệu quả (Ngô Ngọc Hƣng và ctv., 2011).
27
Bảng 3.4 Đặc tính hóa học đất đầu vụ thí nghiệm lúa Thu Đông 2012.
Chỉ tiêu Trị số
pHe (pH trích bảo hòa) 8,3±0,3
Ece (EC trích bảo hòa) (mS/cm) 10,5±0,5
Hàm lượng cation hòa tan
Na+ (mg/l) 2057,0±270,9
Ca2+ (mg/l) 57,5±13,1
Mg2+ (mg/l) 175,0±8,6
SAR 31,2±4,6
ESP (%) 30,6±2,5
Hàm lượng cation trao đổi
Na+ (cmol/kg) 6,9±0,6
Ca2+ (cmol/kg) 2,3±0,1
Mg2+ (cmol/kg) 6,4±0,6
CEC (cmol/kg) 16,3±0,4
Ghi chú: n = 12 mẫu đất được thu cho phân tích các chỉ tiêu đầu vụ thí nghiệm, trước khi tiến hành cày đất và bón vôi; ±: sai số chuẩn.
Bảng 3.5Sự thay đổi hóa học đất 10 ngày sau khi cày đất và bón vôi (ngay trƣớc khi sạ). Nghiệm thức pHe ECe
(mS/cm)
Cation hòa tan (mg/l)
Cation trao đổi (cmol/kg) Na+ Ca2+ Mg2+ Na+ Ca2+ Mg2+ Cày (A) - Không cày 7,4 9,7 2172 201,1 195,5a 2,1 2,9 5,4 - Có cày 7,7 10,9 1859 119,9 137,2a 1,3 2,8 5,1 Vôi (B) - Không bón 7,1 9,6 1748 108,3 117,6b 1,6 1,7 5,2 - Bón 8,0 11 2284 212,8 215,1a 1,8 4,0 5,3 F(A) ns ns ns ns ns ns ns ns F (B) ns ns ns ns * ns ns ns F (A x B) ns ns ns ns ns ns ns ns CV(%) 12,23 17,76 48,29 49,65 38,47 62,29 52,68 16,98 Ghi chú: trong cùng một cột các số có ký tự theo sau giống nhau thì không khác biệt thống kê ở mức ý nghĩa 5% (*) và (ns): không khác biệt thống kê ở mức ý nghĩa 5% bởi kiểm định Tukey-MiniTab 16.
28 Bảng 3.6 Đặc tính hóa học đất lúc thu hoạch. Nghiệm thức pHe ECe
(mS/cm)
Cation hòa tan (mg/l)
Cation trao đổi (cmol/kg) Na+ Ca2+ Mg2+ Ca2+ Mg2+ Cày (A) - Không cày 7,1 10,75 1660 77,62 - 2,59 5,91 - Có cày 7,2 10,84 1756 94,20 - 2,58 4,88 Vôi (B) - Không bón 6,6 11,27 1734 84,60 - 2,37 5,25 - Bón 7,6 10,33 1682 87,22 - 2,80 5,54 F(A) ns ns ns ns - ns ns F (B) ns ns ns ns - ns ns F (A x B) ns ns ns ns - ns ns CV(%) 14,62 11,02 19,58 28,95 39,43 27,42
Ghi chú: (ns): không khác biệt thống kê ở mức ý nghĩa 5% bởi kiểm định Tukey-MiniTab 16.
Đặc tính hóa học đất sau 10 ngày xử lý đất (cày đất, bón vôi) và lúc thu hoạch đƣợc trình bày trong Bảng 3.5 và Bảng 3.6. Ta thấy hàm lƣợng Na+ hòa tan trong dung dịch đất không khác biệt giữa các nghiệm thức. Ở nghiệm thức có cày hàm lƣợng Na+
thấp hơn không cày, tuy nhiên hàm lƣợng Na+ ở nghiệm thức có vôi lại cao hơn nghiệm thức không vôi (Bảng 3.5), nguyên nhân có thể là do Ca2+ đã trao đổi với Na+ nhƣng Na+ vẫn còn bám trên bề mặt đất. Kết quả cũng cho thấy, ở nghiệm thức không cày, hàm lƣợng Ca2+ hòa tan trong dung dịch đất cao hơn nhiều so với nghiệm thức có cày. Trong khi đó, các chỉ tiêu khác thì không khác biệt. Điều này cho thấy, việc cày đất có thể có tác dụng giúp ion Ca2+
có cơ hội trao đổi với ion Na+ trong phức hệ hấp phụ.
Kết quả cũng cho thấy hiệu quả lâu dài của vôi (CaCO3) trong việc cải thiện đặc tính bất lợi của đất mặn trồng lúa (Hình 3.1, Hình 3.2, Hình 3.3). Ngay trƣớc khi sạ (10 ngày sau khi bón vôi và cày đất), hàm lƣợng Ca2+ và Mg2+ hòa tan trong dung dịch đất ở nghiệm thức bón vôi cao hơn so với không bón vôi. Kết quả cũng tƣơng tự cho hàm lƣợng Ca2+ trao đổi trên phức hệ hấp phụ lúc thu hoạch (Bảng 3.5). Bên cạnh đó, hàm lƣợng Na+ trao đổi có sự khác biệt giữa các nghiệm thức có cày so với không cày và có vôi so với không vôi (Hình 3.2), điều này có thể do việc bón vôi trên đất mặn đã đem lại lợi ích trong việc giảm ảnh hƣởng bất lợi của ion Na+ trong trƣờng hợp nguồn nƣớc rửa mặn trong thí nghiệm không đảm bảo chất lƣợng (Bảng 3.1). Kết quả tính toán đã cho thấy việc bổ sung thêm Ca2+
giúp làm giảm tỷ số hấp phụ Na+ (SAR) và phần trăm Na+ trao đổi (ESP) của đất đầu vụ trồng lúa (Hình 3.3), và duy trì sự giảm chỉ số SAR và ESP của đất ở cuối vụ trồng lúa (Hình 3.4). Tuy nhiên, khi so sánh các chỉ tiêu hóa
29
học đất sau 10 ngày xử lý đất thì không có sự tƣơng tác hai nhân tố: cày (A) và bón vôi (B), giữa các nghiệm thức về các chỉ tiêu trên (Bảng 3.5).
Hình 3.2. Hàm lƣợng Na+
trao đổi của các lô thí nghiệm ngay sau khi thu hoạch lúa.
Hình 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 trƣớc khi sạ lúa) và ngay sau thu hoạch lúa.
30
Hình 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 trƣớc khi sạ lúa) và ngay sau thu hoạch lúa.
3.3 Ảnh hƣởng của biện pháp làm đất lên sinh trƣởng và năng suất lúa
3.3.1 Chiều cao và sinh khối lúa qua các giai đoạn sinh trưởng
Nhìn chung, các nghiệm thức cày đất và bón vôi không làm gia tăng chiều cao,