CHƯƠNG 3 : KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.4 Một số nghiên cứu về chuyển hóa đạm trong đất phèn nhẹ
3.4.1.2 Mật số vi sinh vật cố định đạm tự do
Mật số vi sinh vật cố định đạm tăng d
qu í nghiệm cũng cho thấy, nghiệm thức ngập nước liên tục luôn có mật số cao hơn nghiệm thức khô–ngập luân phiên ở cả 2 địa điểm (Hình 3.17).
Hình 3.17 Mật số tổng vi sinh vật cố định đạm lúc lúa 10, 20 và 45 ngày tại: ụ HT 2008
Ghi ch
không bắt buộc, dị dưỡng, quang d
(a) Giồng Riềng (b) Ô Môn, v
ú: CFU (Coliform Forming Units): đơn vị thành lập khuẩn lạc
Theo nhiều nghiên cứu cho thấy các vi sinh vật cốđịnh đạm trong ruộng lúa thì rất đa dạng, bao gồm các loài như: hiếu khí, kỵ khí
ưỡng, các loài này được tìm thấy trong hệ sinh thái lúa ngập nước mà nó
đóng góp đạm cho đất. Qua kết quả khảo sát ở giai đoạn 10, 20 và 45 NSKS, mật số
CFU/ml) (Bảng 3.10). Mật số vi sinh vật cố định đạm trong đất lúa tăng dần theo thời gian sinh trưởng của lúa. Trong điều kiện ngập nước liên tục thì mật số tổng vi sinh vật cốđịnh đạm cao hơn so với điều kiện khô ngập luân phiên.
Bảng 3.10 Mật số vi sinh vật cốđịnh đạm tự do ởđất lúa tại Ô Môn và Giồng
Mật số vi sinh vật (log CFU/ml) ở các i điểm (ngà Riềng, vụ HT 2008 [Phụ lục 5] thờ y sau khi sạ) Địa điểm Quản lý nước 4 10 20 5 Ngập nước liên tục 8,85 bc 8,98 b 9,15 a Ô Môn ô ngập luân phiên 8,83 c 8, 9,04 Ngập nước liên tục 9,00 a 9,10 a 9,12 ab G. Riềng ô ngập luân phiên 8,91 b 8, 9,06 Kh 91 b c Kh 99 b bc
Các trị trung bình theo có các ch ong cùng một cột thì khác ĩa th ng k .
Tóm lại, qua thí nghiệm cốđịnh đạm tự do trên ruộng lúa trên đất phèn nhẹở
Giồng
sau ữ khác nhau tr biệt có ý ngh ố ê (p<0,05)
Riềng và Ô Môn với hai chếđộ tưới liên tục và tưới tiết kiệm cho thấy không có sự khác biệt giữa hai loại đất. Và đất ngập liên tục thì lượng đạm được cố định cao hơn so với nghiệm thức khô–ngập luân phiên.
3.4.2 Thí nghiệm 4: Nghiên cứu khả năng bốc hơi NH3 trên đất trồng lúa nước
Trong các dưỡng chất cần thiết cho cây trồng, chất đạm là nguyên tố dễ bị
mất đi nhất do bay hơi. Đạm có thể bay hơi dưới dạng NH3, N2O, NO, N2 và có thể
xảy ra cả trên đất khô và đất ngập nước.
Khi bón phân urea vào trong ruộng thì phân tử urea sẽ được chuyển hóa thành NH4+ thông qua quá trình thủy phân. Phản ứng hóa học này diễn ra sau khi urea
được hòa tan trong nước dưới điều kiện đồng ruộng. Dưới điều kiện pH kiềm thì NH4+ sẽ chuyển sang khí amoniac và chúng sẽ bốc hơi vào trong không khí. Ởđất chua urea phân giải chậm hơn, phân urea hòa tan trong nước tỉ lệ thuận với lượng đạm bón
vào. N
đạm mục 3.3.1). Ngoài ra, trong thí nghiệm cũng đưa vào phươn
pháp buồng thu
ơi và tỷ lệ amoniac mất do bốc hơi đối với mỗi thời kỳ bón phân (10 NSKS, 20 NSKS và 45 NSKS) và tổng
Trong đợt 10 NSKS của vụ Đông Xuân thì tổng lượng bốc hơi trong các ngày c
n thứ 2 (20 NSKS)
g, cũng giống nhưđợt thứ 1, m
hiệt độ, pH nước và nồng độ NH4+ là những nhân tố quan trọng ảnh hưởng
đến thế áp suất của khí NH3.
Để tính toán lượng đạm mất qua bốc hơi, thí nghiệm đã sử dụng phương pháp buồng thu trực tiếp lượng NH3 bốc hơi sau các thời kỳ bón phân urea (được tính toán trong cân bằng
g pháp mô phỏng, thông qua các chỉ tiêu pH, nhiệt độ và nồng độ NH4+ trong nước để tính toán lượng NH3 bốc hơi.
3.4.2.1 Xác định sự bốc hơi NH3 sau 3 thời kỳ bón phân urea của hai vụ Đông Xuân và Hè Thu bằng phương Xuân và Hè Thu bằng phương
Bảng 3.11 trình bày kết quả tính lượng amoniac bốc h
lượng bốc hơi của hai vụ Đông Xuân và Hè Thu. Thí nghiệm đo sự bốc hơi NH3 bằng hệ thống buồng thu, ruộng được bón 100 kg N/ha và được chia đều làm 3 đợt bón, mỗi đợt bón 33,3 kg N/ha để so sánh được tỷ lệ bốc hơi giữa các đợt với nhau.
- Thời kỳ bón phân thứ 1 (10 NSKS)
ủa đợt này là 4,56 kg N/ha chiếm 13,7 % lượng phân bón vào. Trong khi đó ở
vụ Hè Thu thì tổng lượng bốc hơi trong các ngày của đợt này là 0,71 kg N/ha, chiếm 2,13% lượng phân bón vào. Nhìn chung, tỷ lệ bốc hơi NH3 của vụ Đông Xuân lớn hơn vụ Hè Thu rất nhiều trong đợt này.
- Thời kỳ bón phâ
Đợt 20 NSKS, tỷ lệ bốc hơi amoniac cao hơn đợt thứ 1 và đợt thứ 3 và cũng là tỷ lệ bốc hơi cao nhất trong vụ Đông Xuân này, cụ thể là 4,92 kg N/ha (chiếm 14,7%). Trong khi đó tỷ lệ bốc hơi amoniac trong vụ Hè Thu của đợt thứ 2 thấp hơn
đợt thứ 1, cụ thể là 0,09 kg N/ha (chiếm 0,27 %). Nhìn chun
ức độ bốc hơi amoniac của đợt thứ 2 trong vụ Đông Xuân cũng lớn hơn nhiều so với vụ Hè Thu.
- Thời kỳ bón phân thứ 3 (45 NSKS)
Trong 3 đợt đo thì đợt thứ 3 của vụ Đông Xuân có tỷ lệ bốc hơi NH3 là thấp nhất với số lượng là 1,67 kg N/ha (chiếm 5,01%). Trong khi đó vụ Hè Thu thì tỷ lệ
bốc hơi cũng rất thấp với 0,23 kg N/ha (chiếm 0,69%).
Tóm lại, đối với vụ Đông Xuân trong 3 đợt bón phân bằng nhau, thì đợt thứ
2 là bốc hơi nhiều nhất, kếđến là đợt thứ 1 và cuối cùng đợt thứ 3 là bốc hơi ít nhất. Và tổng lượng bốc hơi NH3 của cả 3 đợt là 11,1 kg N/ha (chiếm 11,1%). Tỷ lệ này thấp hơn kết quả nghiên cứu của Freney et al. (1990) tại IRRI theo nghiên cứu này khi urea được bón vào trong nước ruộng thì amoniac trong ruộng mất khoảng từ
10% đến 56% lượng bón vào.
ĐX 2007-2008 và HT 2008
Bảng 3.11 Lượng amoniac bốc hơi sau các thời kỳ bón phân urea của vụ
Đông Xuân 2007-2008 Hè Thu 2008
Tỷ lệ phân urea bón (kg N/ha) Lượng NH3 bốc hơi (kg N/ha) % NH3 bốc hơi Lượng NH3 bốc hơi (kg N/ha) % NH3 bốc hơi 10 NSKS 33,3 4,56 13,7 0,71 2,13 20 NSKS 33,3 4,92 14,7 0,09 0,27 45 NSKS 33,3 1,67 5,01 0,23 0,69 Tổng 100 11,1 11,1 1,03 1,03
Trong khi đó, tỷ lệ bốc hơi khí NH3 qua ba đợt bón phân của vụ Hè Thu 2008 là rất thấp, chỉ có 1,03%. Tỷ lệ bốc hơi khí NH3 trong đợt thứ 2 (20 NSKS) của vụ
Hè Thu này là thấp nhất trong 3 đợt đo. Điều này có thể là do các ngày đo của đợt 2 giá trị rung bình của đợt thứ 2 chỉ có 3,81 và
đây là giá trị thấp đo được trong suốt tiến trình làm thí nghiệm. Mặc dù ở đợt thứ 2 này nồng độ NH4+ cũng khá cao nhưng do giá trị pH thấp đã ngăn cản chuyển hóa
NH4+ s ợc gọi chung là ammoniacal–N, nồng đ 3). Vì thế, mà tỷ lệ NH3 bốc hơi của đợt thứ ba từ ruộng thí nghiệm là rất thấp so với hai đợt còn lại.
Như vậy, nếu so sánh giữa hai vụ lúa, thì vụ Đông Xuân tỷ lệ bốc hơi khí NH3 luôn vượt trội gấp nhiều lần so với vụ Hè Thu. Điều này có thể giải thích là do giá trị pH qua các ngày của từng đợt của vụĐông Xuân luôn cao hơn vụ Hè Thu. Vì sự hình thành khí NH3 và bốc hơi NH3 sẽ gia tăng đáng kể cùng với sự gia tăng pH (Freney et al., 1983).
Đồng thời, qua nghiên cứu cũng cho thấy sự mất đạm qua bay hơi ởđất phèn o thấy sự bay hơi của NH3 sau các thời kỳ bón urea trên các loại đất rất biến động từ 0,5–53%, nhưng
3.4.2.2 M
c diễn biến của lượng phát thải NH3, đ
ợc trình bày sau đây:
ang NH3. Vì theo Freney et al. (1983) thì sự chuyển hóa NH4+ sang NH3 phụ
thuộc rất lớn vào pH của nước ruộng. Thực tế đã có nhiều nghiên cứu cho rằng thành phần NH4+ và NH3 cân bằng trong nước đư
ộ của NH3 (trong dung dịch) thay đổi tỉ lệ với NH4+. NH3 này sẽ tăng 10 lần trên sự tăng 1 đơn vị pH của dung dịch lên đến pH = 9, cụ thể là khi NH3 tăng lần lượt từ 0,1% đến 1%, 10%, 50% khi pH tăng từ 6 đến 7, 8, 9 (Freney et al., 198
rất thấp. Điều này cũng phù hợp với nghiên cứu của Khanif (1992) ch
đất phèn rất thấp từ 0,5–16,4%.
ô phỏng lượng bốc hơi NH3 qua mô hình toán
Việc đo lường mức độ phát thải NH3 trong điều kiện đồng ruộng đòi hỏi thiết bị phức tạp, tốn nhiều công sức. Sử dụng mô hình toán kết hợp việc xác định một số
thông số môi trường đơn giản sẽ giúp theo dõi đượ
ồng thời nó giúp ích trong việc chọn giải pháp giảm thiểu sự phát thải này thông qua các kịch bản mô phỏng.
Để thực hiện sự mô phỏng lượng bốc hơi NH3 từ ruộng lúa [mục 2.3.4.2], các cơ sở dữ liệu thu thập từ đồng ruộng bao gồm: nhiệt độ nước, pH nước và NH4+–N trong nước. Diễn biến của các tính chất này trong nước ruộng trong vụĐX 2007–2008 và HT 2008 đư
- Nhiệt độ nước
Nhiệt độ của nước ruộng giữa các ngày lấy mẫu và giữa ba thời kỳ của vụ
Đông 26,7oC vào ngày đầu tiên sau khi bón
của đợ
iểm lấy mẫu cũng như giữa các ngày trong một đợt và giữ
3.18b).
Xuân biến động khá lớn: thấp nhất là
t bón phân thứ 3 (45 NSKS) và nhiệt độ cao nhất gần 35oC vào ngày thứ 5 sau khi bón của đợt bón phân thứ 2 (20 NSKS) (Hình 3.18a).
Tương tự như vụ Đông Xuân, thì vụ Hè Thu nhiệt độ nước ruộng cũng dao
động khá mạnh giữa các thời đ
a các đợt, cụ thể nhiệt độ cao nhất đo được trong suốt quá trình thu mẫu của vụ lúa này là 39oC vào buổi chiều của ngày thứ 7 sau khi bón phân đợt thứ 2 và thấp nhất 29,9oC vào ngày cuối cùng của đợt bón phân thứ 3 tức là vào ngày thứ 7 sau khi bón (Hình
Hình 3.18 Diễn biến nhiệt độở 3 giai đoạn của 2 vụ: (a) ĐX và (b) HT
Nhiệt độ nước ảnh hưởng tới bốc hơi NH3. Khi nhiệt độ cao sẽ làm tăng sự
khuếch tán NH3 từ nước vào không khí. Ở giai đoạn đầu, nhiệt độ nước cao hơn 2 giai đoạn còn lại bởi vì lúc đầu tán lúa chưa giao nhau nên ánh nắng mặt trời chiếu trực tiếp xuống mặt nước ruộng. Đã có nhiều nghiên cứu chỉ ra rằng khi bón urea vào ruộng lúa với sự gia tăng về nhiệt độ đến 45oC hay nếu duy trì nhiệt độ quá cao không đổi thì NH4+ sẽ tồn tại ở dạng NH3 trong nước sau đó khuếch tán vào không khí (Freney et al., 1981; Denmead et al., 1982; Fillery et al., 1984).
Qua 2 vụ cho thấy sự biến động nhiệt độ giữa buổi sáng và chiều, giữa các ngày và các đợt là không giống nhau. Nhiệt độ có liên quan đến sự bốc hơi NH3 vì theo Martin và Champman (1951) thì mất đạm NH3 cao khi nhiệt độ khoảng 450C.
- pH nước
+ Thời kỳ bón phân thứ 1 (10 NSKS)
Đối với vụĐông Xuân ở giai đoạn này sau khi bón (SKB) urea một ngày thì pH đã ướng giảm dần vào các ngày sau đó và đạt thấp nh
0
o được tại ruộng đạt cao nhất là 5,4 vào ngày thứ 3 SKB và giảm nhẹ
vào cá vào ngày thứ 7 SKB (Hình 3.19b).
đạt cao nhất là 7,8 và nó có xu h
ất vào ngày thứ 7 SKB là 6,2 (Hình 3.19a)
Nếu so với vụĐông Xuân 2007–20 8, thì pH của vụ Hè Thu thấp hơn nhiều cụ thể là pH đ
c ngày tiếp theo và đạt thấp nhất là 3,8
Hình 3
ày của vụ Đông Xuân có xu hướng giống như đợt 1 tức là cũng
đạt cao nhất vào ngày đầu tiên SKB với pH = 7,6 và giảm dần vào ngày còn lại của
đợt này và đạt thấp nhất cuối cùng (7 NSKB) với pH = 6,0. Kết quả này phù hợp với nghiên cứu của Ngô Ngọc Hưng và ctv. (2002) với pH cũng đạt cao nhất vào ngày đầu tiên của đợt bón phân thứ 2 (Hình 3.19a).
.19 Diễn biến pH ở 3 giai đoạn của 2 vụ: (a) ĐX và (b) HT
+ Thời kỳ bón phân thứ 2 (20 NSKS)
Trong khi đó vụ Hè Thu thì vào ngày đầu tiên SKB pH nước ruộng chỉ có 3,8, kế tiếp pH có xu hướng tăng nhẹ lên 4,1 vào ngày thứ 3 SKB và cũng là pH cao nhất đo được của đợt này. Sau đó, pH tiếp tục giảm nhẹở các ngày tiếp theo và cho
đến ngày thứ 7 SKB thì đạt thấp nhất pH = 3,7. Đây là giai đoạn có giá trị pH đạt thấp nhất so với các giai đoạn khác trong vụ Hè Thu và cũng đạt thấp nhất trong suốt các vụ (Hình 3.19b).
Nhìn chung, trong đợt 20 NSKS giá trị pH diễn biến qua 2 vụ là không giố
nhau, trong đó vụĐông Xuân có giá trị pH cao hơn nhiều so với vụ Hè Thu.
+ Thời kỳ bón phân thứ 3 (45 NSKS)
bón phân thứ 3 của vụ Đông Xuân pH không
đạt thấ khi đó vụ Hè Thu pH có xu hướng đạt
cao nhấ ấ
iá trị pH cực đại ở các đợt bón phân của vụ Đông Xuân cao hơn và sớm hơ
ng
Không giống nhưđợt 1 và đợt 2, đợt
đạt cao nhất vào ngày thứ 1 giống như hai đợt trên mà đạt cao nhất vào này thứ 3 SKB (pH = 6,2) và giảm dần vào các ngày sau đó và thấp nhất vào ngày thứ 7 SKB (pH = 5,0) (Hình 3.19a).
Trong khi đó ở vụ Hè Thu diễn biến pH cũng giống như hai đợt đầu, tức cũng đạt cao nhất sau 3 ngày bón phân với giá trị 4,4, sau đó có xu hướng giảm nhẹ
cho đến ngày đo cuối cùng của đợt 3 này thì giá trị pH đạt thấp nhất với pH = 3,5 (Hình 3.16b).
Tóm lại, qua 3 đợt đo diễn biến pH giữa các đợt và giữa các vụ là không giống nhau. VụĐông Xuân pH có xu hướng đạt cao nhất vào ngày đầu tiên SKB và
p vào ngày cuối cùng của đợt đo, trong
t vào ngày thứ 3 SKB và cũng đạt th p nhất vào ngày cuối cùng của đợt đo. Ngoài ra, giá trị pH của vụĐông Xuân luôn cao hơn vụ Hè Thu rất nhiều ở cả 3 đợt (Hình 3.19).
Sở dĩ g
n các đợt bón phân của vụ Hè Thu là do hoạt động quang hợp của rong tảo vụĐông Xuân mạnh hơn vụ Hè Thu (Ngô Ngọc Hưng và ctv., 2002).
Kết quả thu được từ sự bốc hơi NH3 của vụĐông Xuân cho thấy trong 3 thời kỳ bón phân thì NH3 bốc hơi nhiều nhất vào hai thời kỳđầu tiên và thấp nhất là thời kỳ thứ
hai thời kỳ đầu và giảm ở
thời kỳ thứ 3. Và giá trị pH đều đạt cao nhất vào những ngày đầu tiên SKB. Nếu so với vụ
6
3, và kết quả thu được về lượng bốc hơi NH3 của vụ này rất thấp so với vụ
ông X
- Nồng độ NH + trong nước
Sau khi bón urea vào trong đất, urea bị thủy phân tạo thành NH4+ và nước
ruộng 3
thứ 1 (10 NSKS)
Nồng độ NH4+ của vụĐông Xuân cao nhất vào ngày đầu tiên SKB với nồng
độ là 30,3 ppm. Tuy nhiên, chúng vẫn đạt khá cao vào ngày thứ 3 SKB ở buổi sáng là 26,7 ppm, buổi chiều là 22,3 ppm và có xu hướng giảm mạnh đến ngày cuối cùng của đợt thứ 1 với nồng độ là 7,2 ppm (Hình 3.20a).
Trong khi đó vụ Hè Thu, nồng độ NH4+ đạt cao nhất vào ngày đầu tiên SKB với 18,1 ppm và sau đó giảm nhẹ vào ngày thứ 3 SKB với 16,0 ppm, do thời gian này giá trị pH tăng lên làm NH3 bốc hơi dẫn đến nồng độ NH4+ trong nước ruộng giảm (Hình 3.20b).
3 (45 NSKS) và lượng bốc hơi cũng có xu hướng đạt cao nhất vào những ngày đầu tiên SKB. Trong khi đó kết quả thu được từ pH rất phù hợp, chúng cũng có xu hướng giống như NH3 tức là cũng có giá trị cao ở
Đông Xuân thì pH của vụ Hè Thu thấp hơn khá nhiều (Hình 3.19), pH thấp cũng ảnh hưởng đến sự bốc hơi NH3 vì pH ảnh hưởng đến trạng thái cân bằng giữa