Nhận thấy ở cả hai cơng thức thí nghiệm giá trị Eh giảm rất mạnh trong 8 ngày đầu sau khi ngập nước. CT1 giảm từ 83 mV xuống -247 mV, CT2 từ 86 mV xuống -246 mV. Các ngày ngập nước tiếp theo giá trị Eh có biến động giảm nhưng khơng đáng kể có thể coi là ổn định. Điều này cũng tương đồng với các nghiên cứu của Ponnamperuma F.N. (1978, 1985), TS. Văn Huy Hải (1986) và TS. Nguyễn Việt Anh (2009).
Vấn đề này có thể được giải thích như sau: Khi cho ngập nước lúc này mơi trường đất là mơi trường yếm khí. Các vi sinh vật yếm khí hoạt động mạnh tham gia vào q trình khử các hợp chất hóa học trong đất, làm tăng q trình khử. Ngồi ra các vi sinh vật háo khí sau khi đã sử dụng lượng ơxy cịn lại trong dung dịch đất thì chúng sẽ chuyển sang lấy ơxy của các chất ơxi hóa và các chất này sẽ chuyển thành chất khử, từ đây làm giảm Eh của đất.
Ở CT2 sau khi rút cạn nước cho tới khi đất có vết nứt chân chim thì giá trị Eh sẽ tăng lên đến giá trị 302 mV. Sau khi cho ngập nước trở lại thì Eh lại có xu hướng giảm. Như vậy sau khi rút cạn nước tạo mơi trường thống khí thì sẽ xảy ra q trình ơxi hóa làm tăng giá trị Eh.
Phương pháp tưới NLP có giai đoạn rút nước phơi ruộng sẽ tạo mơi trường thống khí từ đây có thể giúp thay đổi trạng thái tồn tại của Fe. Trong môi trường khử hầu hết Fe tồn tại ở dạng Fe2+ gây độc cho cây trồng, nhưng ở môi trường thống khí Fe2+ bị ơxi hóa thành Fe3+ ít gây độc cho cây trồng.
3.3.2. Biến động hàm lượng N, P tổng số thông qua hai phương pháp tưới Kết quả phân tích hàm lượng N, P tổng số trong đất nền ban đầu và sau khi Kết quả phân tích hàm lượng N, P tổng số trong đất nền ban đầu và sau khi kết thúc thí nghiệm được thể hiện trong bảng 11 như sau:
Bảng 11: Hàm lượng NTS, PTS trong đất nền và sau khi kết thúc thí nghiệm
Chỉ tiêu NTS PTS
CT1 – NTX CT2 – NLP CT1 – NTX CT2 – NLP
Đất nền 0,19% 0,19% 0,18% 0,18%
Kết thúc thí nghiệm 0,17% 0,18% 0,18% 0,18%
Như vậy trong cả q trình thí nghiệm, hàm lượng NTS có sự thay đổi ở cả hai công thức tưới nhưng không đáng kể. NTS có giảm 0,02% tại CT1 và 0,01% tại CT2. Thông thường hàm lượng dinh dưỡng tổng số trong đất biến đổi khi có sự tác động của q trình canh tác, bón phân…trong thời gian lâu dài hoặc do địa hình dễ bị rửa trơi, xói mịn. Riêng hàm lượng PTS không thay đổi ở cả hai công thức tưới. Đối với kết quả nghiên cứu có thể khẳng định rằng chế độ tưới không làm ảnh hưởng tới hàm lượng NTS, PTS tổng số trong đất.
3.3.3. Biến động hàm lượng N dễ tiêu thông qua hai phương pháp tưới
3.3.3.1. Biến động hàm lượng N – NH4+ thông qua hai phương pháp tưới
Sự thay đổi hàm lượng NH4+ thơng qua hai phương pháp tưới được trình bày trong bảng 12:
Bảng 12: Sự biến động hàm lượng NH4+ thông qua hai phương pháp tưới Số ngày sau
ngập nước
CT1 – Ngập thường xuyên CT2 – Nông lộ phơi
NH4+ (mg/100g đất) Thời điểm NH4+ (mg/100g đất) 0 2,96 Ngập 4 cm 2,96 8 13,14 Ngập 4 cm 14,28 15 13,39 Ngập 4 cm 12,31 22 11,96 Ngập 4 cm 11,76 29 10,5 Rút nước 9,87 36 10,04 Se mặt 6,65 50 9,85 Nứt đất 3,99 54 9,75 Ngập 4 cm 5,4 59 8,45 Ngập 4 cm 7,8
Hình 9: Sự biến động hàm lượng NH4+ qua hai cơng thức thí nghiệm Dựa vào biểu đồ có thể thấy trong tuần đầu tiên sau khi ngập nước hàm lượng NH4+ tăng nhanh ở cả hai cơng thức thí nghiệm (tăng từ 2,96 đến 13,14 mg/100g đất tại CT1 và 14,28 mg/100g đất tại CT2). Các ngày tiếp theo của giai đoạn ngập nước ở cả hai cơng thức thí nghiệm, hàm lượng NH4+ có xu hướng giảm nhưng khơng biến động lớn giữa các lần phân tích. Riêng CT2 sau khi rút cạn nước
hàm lượng NH4+ giảm nhanh chóng và thấp nhất tại thời điểm đất nứt chân chim đạt 3,99 mg/100g đất. Sau khi cho ngập nước trở lại CT2 thì NH4+ tăng trở lại. Khi kết thúc thí nghiệm tức là 9 ngày sau khi ngập nước trở lại CT2 thì hàm lượng NH4+ đạt 7,8 mg/100g đất tương đương so với hàm lượng NH4+ tại CT1 là 8,45 mg/100g đất. Như vậy tốc độ khống hóa tại CT2 cao hơn CT1 hay biện pháp tưới NLP làm gia tăng tốc độ khống hóa N trong đất đồng thời không làm ảnh hưởng tới hàm lượng NDT trong đất nếu so với biện pháp tưới truyền thống.
Kết quả này có thể được giải thích như sau: Sau khi ngập nước trong môi trường yếm khí dưới tác dụng của vi sinh vật các chất hữu cơ trong đất bị khống hóa thành NH4+, trong tuần đầu sau ngập môi trường chưa kỵ khí hồn tồn nên hàm lượng NH4+ giai đoạn này tăng dần và đạt giá trị lớn nhất. Ngồi ra trong mơi trường kỵ khí kéo dài sẽ xảy ra phản ứng ơxy hóa kỵ khí amoni trong đó NH4+ bị ơxy hóa bởi nitrit NO2- không cần cung cấp thêm chất hữu cơ để tạo thành khí N2 [31]. Đây chính là ngun nhân lý giải vì sao những ngày đầu sau ngập nước làm lượng NH4+ tăng mạnh nhưng càng về sau lại có sự giảm dần.
NH4+ + 1,32 NO2- + 0,066 HCO3- + 0,13 H+ →1,02 N2 + 0,26 NO3- + 0,066 CH2O0,5N0,15 +2,03 H2O
Sau khi rút nước mơi trường đất trở nên thống khí, NH4+ tham gia vào q trình nitrat hóa với sự có mặt của các vi sinh vật háo khí tạo ra NO3-. Vì vậy hàm lượng NH4+ sẽ giảm dần và hàm lượng NO3- trong đất sẽ tăng dần. Khi ngập nước trở lại thì q trình khống hóa lại xảy ra tương tự.
3.3.3.2. Biến động hàm lượng N – NO3- thông qua hai phương pháp tưới
Bảng 13: Sự biến động hàm lượng NO3- thông qua hai phương pháp tưới Số ngày sau Số ngày sau
ngập nước
CT1 – Ngập thường xuyên CT2 – Nông lộ phơi
NO3- (mg/100g đất) Thời điểm NO3- (mg/100g đất) 0 1,53 Ngập 4 cm 1,53 8 1,99 Ngập 4 cm 1,72 15 1,55 Ngập 4 cm 1,24 22 1,81 Ngập 4 cm 1,89 29 1,71 Rút nước 1,84 36 1,49 Se mặt 2,7 50 1,28 Nứt đất 3,78 54 1,19 Ngập 4 cm 2,55 59 1,13 Ngập 4 cm 1,8
Hình 10: Sự biến động hàm lượng NO3- qua hai cơng thức thí nghiệm Theo thời gian ngập nước, trong mơi trường kị khí xảy ra quá trình phản nitrat hóa gây mất đạm. Một số loài vi khuẩn phản nitrat hóa thuộc loại kỵ khí khơng bắt buộc (vi khuẩn thở nitrat) thì sau khi sử dụng hết nguồn ơxy có trong đất thì chúng sẽ có xu hướng sử dụng nguồn ơxy có trong NO3- để ơxy hóa chất hữu cơ, đây chính là lý do hàm lượng NO3- giảm theo quá trình ngập nước tại CT1.
C6H12O6 + 4NO3- → 6CO2 + 6H2O + 2N2 + Q
Sau khi rút nước mơi trường thống khí thì q trình nitrat hóa xảy ra, ơxy hóa NH4+ thành NO3-. Điều này giải thích vì sao giai đoạn rút nước làm giảm hàm lượng NH4+ và tăng hàm lượng NO3- tại CT2.
Dựa vào biểu đồ nhận thấy giai đoạn rút nước CT2 làm tốc độ nitrat hóa NO3- tăng nhanh hơn so với CT1 đồng thời phương pháp tưới NLP còn làm tăng hàm lượng N – NO3- trong đất lên. Cụ thể là từ giai đoạn rút nước (ngày thứ 29) đến khi cho ngập trở lại và kết thúc thí nghiệm thì hàm lượng NO3- ở CT2 ln ln cao hơn so với CT1.
Thời điểm kết thúc thí nghiệm hàm lượng N dễ tiêu (tổng hàm lượng NH4+ và NO3-) ở hai công thức như sau:
CT1 – NTX: NDT = 8,45 + 1,13 = 9,58 mg/100g đất CT2 – NLP: NDT = 7,8 + 1,8 = 9,6 mg/100g đất
Như vậy phương pháp tưới NLP không ảnh hưởng tới hàm lượng NDT trong đất so với phương pháp tưới NTX. Có thể kết luận rằng phương pháp tưới NLP không làm thay đổi hàm lượng đạm tổng số lẫn dễ tiêu nhưng làm tăng tốc độ khống hóa N ở cả hai dạng NH4+, NO3- và làm tăng hàm lượng N – NO3- trong đất.
3.3.4. Biến động hàm lượng PDT thông qua hai phương pháp tưới
Bảng 14: Biến động hàm lượng PDT thông qua hai phương pháp tưới Số ngày sau Số ngày sau
ngập nước
CT1 – Ngập thường xuyên CT2 – Nông lộ phơi
P2O5 (ppm) Thời điểm P2O5 (ppm) 0 23,06 Ngập 4 cm 23,06 8 53,18 Ngập 4 cm 44,12 15 83,88 Ngập 4 cm 80,63 22 68,14 Ngập 4 cm 64,83 29 88,17 Rút nước 87,18 36 77,62 Se mặt 46,21 50 81,39 Nứt đất 8,27 54 68,37 Ngập 4 cm 79,35 59 79,35 Ngập 4 cm 75,57
Hình 11: Sự biến động hàm lượng PDTqua hai cơng thức thí nghiệm Dựa vào đồ thị có thể thấy sự biến động PDT trong đất thông qua hai phương Dựa vào đồ thị có thể thấy sự biến động PDT trong đất thông qua hai phương pháp tưới là tương tự với sự biến động NH4+. Trong 15 ngày đầu sau khi ngập nước vi sinh vật yếm khí chuyển hóa lân gặp mơi trường thuận lợi hoạt động mạnh, gia tăng q trình khống hóa lân hàm lượng PDT tăng cao, những ngày tiếp theo của
quá trình ngập nước hàm lượng PDT vẫn tăng nhưng khơng có sự biến động lớn giữa các lần phân tích. Tại CT2 sau khi rút nước hàm lượng PDT giảm và tăng khi cho ngập nước trở lại. Có thể sau khi cho ngập nước, môi trường ẩm ướt trở lại (mơi trường có sự khơ ẩm xen kẽ) tạo điều kiện cho vi sinh vật hoạt động làm gia tăng hàm lượng PDT.
Nguyên nhân của sự biến động PDT như trên có thể có giải thích như sau:
- Khi ngập nước ngồi vấn đề vi sinh vật khống hóa lân gặp mơi trường thuận lợi làm tăng q trình khống hóa, giải phóng lân thì trong điều kiện thiếu khí, khơng có ơxy nhưng có mặt NO3- thì q trình tích lũy phốt pho xảy ra theo phản ứng như sau:
C2H4O2 + 0,16 NH4+ + 0,2 PO43- + 0,96 NO3- → 0,16 C5H7NO2 + 1,2 CO2 + 0,2 (HPO3) + 1,4 OH-+ 0,48 N2 + 0,96 H2O
Như vậy chủng vi sinh vật tích lũy P có khả năng khử nitrat. Trong điều kiện yếm khí vi sinh vật trên hấp thu chất hữu cơ, phân hủy phốt phat trùng ngưng trong tế bào và thải ra môi trường phốt phát dạng PO43-.
2C2H4O2 + (HPO3) + H2O → (C2H4O2) + PO43- + 3H+
Nguyên nhân này cũng góp phần lý giải vì sao trong q trình ngập nước thì NO3- giảm dần, PDT tăng dần.
- Trong mơi trường yếm khí tồn tại các chất khử như H2S sẽ hòa tan phốt phat sắt tạo thành FeS và giải phóng lân dễ tiêu.
- Khi rút nước hàm lượng PDT tại CT2 giảm có thể do lúc này PDT tạo phức với các ơxit Fe, Al.
Ngồi ra sau khi cho ngập nước trở lại CT2 – NLP nhận thấy tốc độ khống hóa P diễn ra nhanh hơn so với CT1 – NTX. Tại các thời điểm 50, 54, 59 ngày sau ngập nước hàm lượng PDT tăng rất nhanh từ 8,27 ppm lên tới 79,35ppm và 75,57ppm. Trong khi đó bên CT1 khơng có sự khác biệt lớn như CT2, tương ứng với các ngày ngập nước như trên là 81,39ppm; 68,37ppm và 79,35ppm.
Tại thời điểm kết thúc thí nghiệm tại CT1 hàm lượng P2O5 = 79,35 ppm và CT2 = 75,57 ppm. Như vậy tại CT2 – NLP hàm lượng PDT thấp hơn so với CT1 –
NTX là 4,76%. Có thể kết luận rằng phương pháp tưới tiết kiệm NLP làm gia tăng tốc độ khống hóa P trong đất nhưng khơng ảnh hưởng tới hàm lượng PTS và PDT 3.4. Kết quả thí nghiệm đồng ruộng
3.4.1. Động thái pH, Eh thông qua hai phương pháp tưới tại thí nghiệm đồng ruộng
3.4.1.1. Động thái pH thơng qua hai phương pháp tưới tại thí nghiệm đồng ruộng
Động thái pH đất tại thí nghiệm đồng ruộng được trình bày trong bảng 15 và hình 12 như sau:
Bảng 15: Động thái pH đất tại thí nghiệm đồng ruộng
Giai đoạn sinh trưởng Số ngày sau cấy
CT1 – NTX CT2 - NLP
pH Thời điểm pH
Cấy – hồi xanh 4 7,5 Ngập 5 cm 7,4
11 7,88 7,89 Đẻ nhánh 18 7,91 Ngập 5 cm 7,92 25 6,7 Rút nước 6,86 Đứng cái – làm đòng 35 7,24 Ngập trở lại 5 cm 6,54 47 6,67 6,69 Trỗ bông 68 6,67 Ngập 5 cm 6,28 Ngậm sữa – chắc xanh 84 6,86 Ngập 5 cm 6,92
Hình 12: Động thái pH tại thí nghiệm đồng ruộng
Dựa vào kết quả và đồ thị nhận thấy giai đoạn đầu sau cấy cho đến ngày thứ 18 thì giá trị pH ở cả hai cơng thức thí nghiệm đồng ruộng đều dao động xung quanh giá trị pH kiềm yếu đến kiềm. Nguyên nhân là do chế độ bón phân có bón lót phân lân, đây là loại phân thành phần ngồi P cịn có chứa Ca, Mg giúp tăng pH đất. Sau giai đoạn này thì giá trị pH lại quay về mức trung tính ở cả hai cơng thức thí nghiệm do khu vực nghiên cứu có pH đất trung tính nên theo quá trình ngập nước pH khơng có sự biến đổi lớn.
Thí nghiệm trong phịng cũng như ngồi đồng ruộng thì giá trị pH ln dao động xung quanh giá trị pH = 7. Chế độ bón phân có ảnh hưởng đến động thái pH ở giai đoạn đầu nhưng theo quá trình ngập nước thì sự ảnh hưởng là khơng rõ rệt.
3.4.1.2. Động thái Eh thông qua hai phương pháp tưới tại thí nghiệm đồng ruộng
Bảng 16 và hình 13 bên dưới thể hiện động thái của Eh đất thông qua hai phương pháp tưới tại thí nghiệm đồng ruộng.
Bảng 16: Động thái Eh đất tại thí nghiệm đồng ruộng Giai đoạn sinh Giai đoạn sinh
trưởng
Số ngày sau cấy
CT1 – NTX CT2 - NLP Eh (mV) Thời điểm Eh (mV)
Cấy – hồi xanh 4 -120 Ngập 5 cm -123
11 -172 -169 Đẻ nhánh 18 -198 Ngập 5 cm -192 25 -138 Rút nước -163 Đứng cái – làm đòng 35 -172 Ngập trở lại 5 cm -80 47 -181 -167 Trỗ bông 68 -228 Ngập 5 cm -169 Ngậm sữa – chắc xanh 84 -223 Ngập 5 cm -189
Hình 13: Động thái Eh tại thí nghiệm đồng ruộng
Dựa vào bảng kết quả và đồ thị nhận thấy diễn biến giá trị Eh tại thí nghiệm đồng ruộng tương tự như thí nghiệm trong phịng đó là: CT1 – NTX giá trị Eh biến động giảm theo thời gian ngập nước. CT2 – NLP giá trị Eh tăng khi rút nước phơi ruộng và giảm khi cho ngập nước. Tuy nhiên tại cơng thức thí nghiệm đồng ruộng ở giai đoạn đầu ngập nước (4 – 18 ngày sau cấy) tốc độ giảm Eh không nhanh bằng thí nghiệm trong phịng. Giá trị Eh của cả q trình thí nghiệm có giảm nhưng
không nhiều so với sự giảm Eh của thí nghiệm trong phịng. Lý giải cho vấn đề này có thể có hai nguyên nhân như sau:
Thứ nhất tại thí nghiệm đồng ruộng thì trước khi cấy đất đã được cho ngập nước (thời kỳ đổ ải), chính thời điểm này làm Eh đất giảm mạnh nên khi cấy giá trị Eh không giảm mạnh và ở mức ổn định.
Thứ hai bản thân cây lúa có q trình hút thu O2 từ khí quyển và khuếch tán xuống hệ rễ, vì vậy xung quanh vùng rễ lúa có tồn tại O2 nên giá trị Eh của thí nghiệm đồng ruộng không thể thấp hơn giá trị Eh trong phịng thí nghiệm.
3.4.2. Biến động hàm lượng N, P tổng số thông qua hai phương pháp tưới tại thí nghiệm đồng ruộng thí nghiệm đồng ruộng
Phân tích hàm lượng N, P tổng số trong đất trước khi cấy và sau khi thu hoạch được kết quả như sau:
Bảng 17: Biến động hàm lượng N, P tổng số trong đất ruộng thí nghiệm
Giai đoạn sinh trưởng
NTS (%) PTS (%)
CT1 CT2 CT1 CT2
Trước khi cấy 0,24 0,28 0,21 0,19 Sau khi thu hoạch 0,22 0,25 0,25 0,2
Từ kết quả phân tích thấy rằng hàm lượng NTS ở cả hai cơng thức thí nghiệm