1.6.2.4 Ảnh hưởng của cường độ ơxy hóa khử dung dịch đất
Cường độ ơxy hóa khử của dung dịch đất được xác định bằng điện thế ơxy hóa – khử (kí hiệu Eh). Thế ơxy hóa khử ảnh hưởng rất lớn tới các quá trình biến đổi N trong đất.
Q trình khống hóa:
Tốc độ khống hóa cũng phụ thuộc vào điều kiện thống khí của đất. Sự khống hóa cần có nước nhưng nếu độ ẩm quá cao gây yếm khí thì sẽ dẫn đến tình
trạng phân hủy chất hữu cơ giảm. Đối với đất ruộng ngập nước việc cày ải phơi ruộng (giúp đất thống khí trước khi trở lại trạng thái ẩm sẽ làm cho quá trình khống hóa diễn ra mạnh hơn đất bị ngập liên tục (Nguyễn Quan Lữ, 1981).
Q trình nitrat hóa
Nitrat hóa là một q trình oxy hóa vì vậy cần điều kiện đất thống khí. Đối với đất thống khí và đất thốt nước tốt cung cấp đầy đủ oxy thì quá trình nitrat xảy ra mạnh và nhanh. Trong đất ngập nước liên tục, đất ở điều kiện yếm khí thì q trình nitrat hầu như khơng xảy ra (Brady, 1984).
Q trình phản nitrat hóa
Q trình phản nitrat hóa xảy ra trong điều kiện thiếu oxy, vi sinh vật dùng nitrat làm nguồn oxy để hô hấp yếm khí giải phóng khí N2 hoặc các khí nitơ oxit trả lại môi trường. Trong điều kiện đất thống khí giàu oxy thì vi sinh vật sẽ ưu tiên sử dụng oxy trước làm chất nhận điện tử, khi đó q trình phản nitrat hóa bị cản trở.
Cũng giống như q trình khống hóa đạm thì q trình khống hóa lân cũng xảy ra mạnh trong điều kiện mơi trường có sự xen kẽ khơ – ẩm liên tục. Trong điều kiện thống khí P có thể bị cố định bởi Fe3+.
1.6.2.5 . Ảnh hưởng của nhiệt độ và ẩm độ
Quá trình cố định đạm: vi khuẩn nốt sần Rhizobium thích ứng và phát triển
tốt tại đất có ẩm độ 60 – 70%, nhiệt độ từ 28 – 300C. Q trình khống hóa
Độ ẩm đất ảnh hưởng đến tốc độ khống hóa N. Theo Alexander (1961) cho rằng đất có độ ẩm 70% thì làm hượng N khống hóa khoảng 180ppm sau 28 ngày ủ và hàm lượng chỉ đạt 40 ppm ở độ ẩm 27% khả năng giữ nước của đất trên cùng một điều kiện thí nghiệm. Độ ẩm thích hợp cho sự khống hóa N thường là 50 – 60% khả năng giữ nước của đất.
Các kết quả nghiên cứu cũng chỉ ra rằng nhiệt độ tối hảo cho q trình khống hóa là 25-300C. Nhiệt độ lạnh lâu dài cũng làm cho tốc độ khống hóa xảy ra chậm, do đó vùng ơn đới đất thường giàu mùn hơn vùng nhiệt đới.
Quá trình nitrat hóa
Nhiệt độ và độ ẩm đều ảnh hưởng mạnh đến q trình nitrat hóa. Nhiệt độ thích hợp cho sự nitrat hóa là 25 – 350C. Nhiệt độ thấp < 150C làm quá trình nitrat diễn ra chậm. Sự nitrat giảm khi nhiệt độ > 350C và giảm liên tục khi nhiệt độ lớn hơn 500C. Hầu hết các vi khuẩn nitrat hóa khơng còn sinh trưởng ở nhiệt độ nhỏ hơn 40C. Khoảng nhiệt độ gây chết vi khuẩn Nitrosomonas là 55 – 580C.
Theo Brady (1984) thì quá trình nitrat cũng cần cung cấp đủ nước. Độ ẩm đất quá thấp hoặc quá cao cũng làm chậm sự nitrat hóa. Trên thực tế độ ẩm thích hợp cho sự sinh trưởng của cây trồng cũng là độ ẩm thích hợp cho sự nitrat hóa.
Q trình phản nitrat hóa
Q trình phản nitrat hóa có thể xảy ra trong khoảng nhiệt độ từ 5 – 350C. Nhiều lồi vi khuẩn phản nitrat hóa dễ thích nghi với sự thay đổi nhiệt độ.
Các chủng vi sinh vật có nhiệt độ thích hợp cho q trình phân giải lân là khác nhau. Mỗi chủng sẽ thích hợp ở một nhiệt độ nhất định nằm trong một khoảng nhiệt độ nhất định nào đó. Nhìn chung khoảng nhiệt độ thích hợp nằm trong khoảng 30 – 500C.
Ở những nơi có độ ẩm cao, do hoạt động của vi sinh vật mạnh nên tạo ra nhiều axit hữu cơ làm tăng phân giải lân.
1.7. Ảnh hưởng của chế độ nước đến các yếu tố chi phối sự tồn tại và chuyển hóa Nitơ, Phốt pho trong đất
1.7.1. Ảnh hưởng của chế độ nước đến chất hữu cơ trong đất
Chế độ nước ảnh hưởng đến điều kiện háo khí hoặc yếm khí. Trong điều kiện khơ hanh quanh năm, tốc độ mùn hóa chậm, nhưng nếu thường xuyên ngập nước mùn hóa thực hiện dưới tác động của vi sinh vật yếm khí sẽ sinh ra những axit hữu cơ và các chất khử (CH4, H2S…), những chất này kìm hãm hoạt động của vi sinh vật làm cho tốc độ mùn hóa chậm hơn và xác hữu cơ biến thành than bùn.
Trong điều kiện có mùa khơ, ẩm xen kẽ thì mùn được tích lũy nhiều nhất. Trong điều kiện ẩm, nóng, khống hóa chiếm ưu thế. Khi khô, lạnh các hợp chất hữu cơ đã hình thành khi phân giải ở mùa nóng, ẩm được vi sinh vật chuyển hóa, trùng hợp lại tạo thành mùn.
1.7.2. Ảnh hưởng của chế độ nước đến diễn biến pH đất
Ảnh hưởng của chế độ nước đến pH đất đã được rất nhiều tác giả nghiên cứu và đưa ra kết luận khi các loại đất ngập nước thì có xu hướng tăng hoặc giảm pH và tiệm cận về giá trị pH = 7. Đối với các loại đất có pH < 7 thời gian ngập càng dài giá trị pH càng tăng do khi ngập nước quá trình khử xảy ra. Đây là quá trình sử dụng proton (H+). Do vậy nồng độ H+ trong đất giảm, pH tăng.
Fe2O3 + 6H+ + 2e- → Fe2+ + 3H2O MnO2 + 4H+ + 2e- → Mn2+ + 2H2O
Ngược lại trong đất pH > 7 thì CO2 hòa tan trong nước tạo thành HCO3- làm cho pH giảm. Quá trình trung hịa pha lỗng xảy ra làm pH đất giảm và tiệm cận về giá trị pH = 7.
1.7.3. Ảnh hưởng của chế độ nước đến diễn biến thế ơxy hóa khử của đất
Trong đất lúa ngập nước động thái Eh phụ thuộc vào 3 yếu tố là thời gian ngập nước, chế độ bón phân và sự sinh trưởng của cây lúa. Trong đó chế độ nước có ý nghĩa hết sức quan trọng đối với động thái Eh. Thời gian ngập nước càng dài thì Eh càng giảm và ngược lại.
Theo TS. Nguyễn Việt Anh (2009) [2] tiến hành thí nghiệm sự thay đổi Eh theo thời gian ngập nước cũng cho kết quả tương tự. Trong 8 ngày đầu sau khi ngập nước giá trị Eh giảm nhanh chóng (từ 129 mV xuống còn -84 mV và từ 168 mV xuống – 185 mV). Sau 8 ngày giá trị Eh có xu hướng khơng giảm theo thời gian ngập nước mà có xu hướng ổn định. Đến giai đoạn rút nước phơi ruộng sự tăng Eh phụ thuộc vào trạng thái bề mặt đất sau khi rút nước. Nếu bề mặt đất se mặt (khơng có vết nứt) giá trị Eh dao động từ 90 – 100 mV. Nếu bề mặt đất nứt chân chim, giá trị Eh đạt từ 150 – 200 mV.
Theo nghiên cứu của TS. Văn Huy Hải (1986) [24] về động thái của Eh trên bốn cơng thức: CT1 mẫu đất có bón thêm đạm dạng NO3-, CT2 mẫu đất bón rơm + đạm NO3-, CT3 mẫu đất bón phân chuồng + đạm NO3-, CT4 đối chứng khơng bón thêm gì cho kết quả như sau:
Cả bốn cơng thức Eh đều giảm trong vịng hai tuần đầu sau khi ngập nước. Trong đó trừ CT1 ra thì cả ba cơng thức nghiên cứu cịn lại Eh đều giảm, mạnh nhất
là mẫu bón phân chuồng và rơm. Sau hai tuần đầu ngập nước thì chỉ số Eh tiếp tục giảm nhưng khơng đáng kể có thể coi ở mức ổn định.
Như vậy chế độ nước có ảnh hưởng tới Eh và qua đó gián tiếp ảnh hưởng đến trạng thái tồn tại các chất có trong đất lúa như N, P.
CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Địa điểm và đối tượng nghiên cứu 2.1. Địa điểm và đối tượng nghiên cứu
Địa điểm nghiên cứu: xã Văn Hoàng – Phú Xuyên – Hà Nội.
Đối tượng nghiên cứu: Đất trồng lúa lấy tại địa điểm nghiên cứu, chế độ tưới và N, P trong đất.
2.2. Nội dung nghiên cứu
1. Nghiên cứu thí nghiệm trong phịng – khơng trồng lúa tại phịng phân tích thuộc Trường Đại học Thủy Lợi.
2. Bố trí thí nghiệm đồng ruộng tại địa điểm nghiên cứu. 3. Nội dung nghiên cứu bao gồm:
Nghiên cứu điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội huyện Phú Xuyên. Tính chất nền của đất trồng lúa huyện Phú Xuyên.
Động thái Eh, pH đất liên quan đến chế độ tưới khác nhau trong điều kiện phịng thí nghiệm.
Động thái Eh, pH đất liên quan đến chế độ tưới trong thí nghiệm đồng ruộng. Theo dõi sự biến động hàm lượng N, P trong điều kiện phịng thí nghiệm. Theo dõi sự biến động hàm lượng N, P trong thí nghiệm đồng ruộng. 2.3. Phương pháp nghiên cứu
2.3.1. Phương pháp kế thừa
Trên cơ sở các nghiên cứu đã công bố trước đây sẽ kế thừa một số kết quả nghiên cứu nhằm đạt được mục tiêu đề tài.
2.3.2. Phương pháp lấy mẫu ngồi thực địa
Đối với thí nghiệm trong phịng thí nghiệm
Đất được lấy tại địa điểm bố trí thí nghiệm đồng ruộng vào thời điểm trước khi bước vào vụ Hè Thu.
Mẫu đất được lấy ở tầng mặt (0-20 cm) theo phương pháp lấy mẫu hỗn hợp, 5 mẫu đơn cho 1 mẫu hỗn hợp. Mẫu đất sau khi lấy được cho vào túi và ghi phiếu mẫu gồm các nội dung sau: tên mẫu, địa điểm, thời gian lấy mẫu. Sau đó mẫu đất được đưa về phịng thí nghiệm thuộc Trường Đại học Thủy lợi để tiến hành xử lý và bố trí thí nghiệm trong phịng.
Đối với thí nghiệm đồng ruộng
Lấy mẫu vào từng thời kỳ sinh trưởng, phát triển của cây lúa tại địa điểm bố trí thí nghiệm với phương pháp lấy mẫu tương tự như trên.
Thời điểm lấy mẫu: Cấy – hồi xanh, đẻ nhánh, đứng cái – làm địng, trỗ bơng và ngậm sữa – chắc xanh.
2.3.3. Phương pháp nghiên cứu trong phịng thí nghiệm
Đất thí nghiệm sau khi phơi khơ cho qua rây 1 mm sẽ tiến hành xác định tính chất đất nền nghiên cứu: TPCG, OM, pH, NTS, PTS, KTS, NDT, PDT, CEC.
Bố trí hai cơng thức thí nghiệm, mỗi cơng thức lặp lại ba lần. Tổng số xơ thí nghiệm là 6 xơ. Cân 4 kg đất đã phơi khô và cho qua rây 1 cm vào xơ thí nghiệm. - Cơng thức 1 (CT1) – Ngập thường xuyên: Đất ngập nước thường xuyên 4 cm so với bề mặt đất, đặc trưng cho phương pháp tưới truyền thống.
- Công thức 2 (CT2) – Tưới nông lộ phơi: Tưới tiết kiệm nước.
Ở cả hai công thức tiến hành san phẳng bề mặt đất trong các xơ thí nghiệm. Sau đó đổ nước cất vào ngập 4 cm so với bề mặt đất trong xô.
Theo dõi động thái Eh, pH trong hai công thức nghiên cứu sau 24h ngập nước và 48h ngập nước. Sau đó 7 ngày đo một lần.
Theo dõi hàm lượng N, P tổng số trong đất nền ban đầu và sau khi kết thúc thí nghiệm ở hai cơng thức tưới.
Mẫu đất tươi đem phân tích được lấy trong xơ thí nghiệm từ 0 – 5 cm theo chiều thẳng đứng từ trên xuống để theo dõi biến động hàm lượng N, P dễ tiêu trong hai công thức, 7 ngày xác định một lần.
Khi giá trị Eh ổn định tiến hành rút nước CT2. Khi bề mặt đất tại CT2 se và nứt chân chim tiến hành cho ngập nước trở lại. Tiếp tục theo dõi pH, Eh, N, P dễ tiêu sau 4 ngày và 9 ngày cho ngập nước trở lại CT2 và kết thúc thí nghiệm.
Hình 3: Bố trí các cơng thức thí nghiệm trong xơ
Hình 5: Giai đoạn rút nước se mặt CT2 – NLP
2.3.4. Phương pháp nghiên cứu đồng ruộng
Thí nghiệm được bố trí và trình diễn tại xã Văn Hoàng – Phú Xuyên – Hà Nội. Chọn khu ruộng có vị trí, địa mạo, điều kiện canh tác đặc trưng có thể đại diện cho tồn vùng nghiên cứu.
Khu thí nghiệm được bố trí hai cơng thức, mỗi cơng thức lặp lại 3 lần (tổng cộng có 6 ơ thí nghiệm), kích thước 4x5 m. Các ơ được ngăn cách bởi bờ bao bằng đất, gia cố chống thấm bằng nilong.
Khu vực thí nghiệm có những đặc điểm giống nhau về địa hình, tính chất đất, giống lúa và thời gian gieo trồng cũng như chế độ bón phân. Như vậy điều kiện thí nghiệm là đồng nhất giữa các cơng thức, chỉ thay đổi chế độ tưới.
Chế độ bón phân ở hai cơng thức thí nghiệm được thể hiện trong bảng 5 bên dưới:
Bảng 5: Chế độ phân bón áp dụng cho hai cơng thức thí nghiệm
Loại phân ĐVT Bón lót Bón đẻ nhánh (7 – 10 ngày sau cấy) Bón đón địng (20 – 25 ngày sau cấy) Đạm urê Kg/ha 29 48,6 19,4 Lân bột
(Phân lân nung chảy) Kg/ha 270 – 280 − −
Kali Kg/ha − 27,78 27,78
Ở ơ thí nghiệm áp dụng chế độ tưới tiết kiệm nước. Quy trình tưới theo các thời kỳ sinh trưởng và phát triển của cây lúa cụ thể như sau:
- Giai đoạn 1 (10 ngày đầu sau cấy): duy trì lớp nước mặt ruộng từ 3 – 5 cm.
- Giai đoạn 2 (giai đoạn đẻ nhánh): tưới ngập 5 cm nước cho đến khi ruộng cạn nước 3 ngày thì tưới tiếp. Khoảng 7 – 10 ngày kết thúc giai đoạn đẻ nhánh hữu hiệu thì tưới đến độ sâu 5 cm.
- Giai đoạn 4 (đứng cái – làm đòng): tưới như giai đoạn 2. Kết thúc giai đoạn này tưới 5 cm nước. Quy trình này nhằm tránh sự hình thành các vết nứt nẻ sâu làm phá hủy màng chống thấm thẳng đứng, làm tăng sự thẩm lậu của ruộng lúa.
- Giai đoạn 5 (giai đoạn trỗ bơng): giai đoạn này ruộng cạn nước thì tưới ngay. - Giai đoạn 6 (giai đoạn chắc xanh – chín): tưới như giai đoạn 2. Khoảng 15 ngày trước khi thu hoạch ngừng tưới.
Đối với ô đối chứng chế độ tưới thực hiện theo phương pháp truyền thống mà người dân địa phương đang áp dụng là tưới nông thường xuyên 3 – 5 cm.
Tiến hành đo pH, Eh và lấy mẫu đất phân tích vào từng giai đoạn phát triển của cây lúa như sau:
Bảng 6: Thời điểm lấy mẫu đồng ruộng phân tích STT Giai đoạn sinh trưởng Số ngày sau cấy STT Giai đoạn sinh trưởng Số ngày sau cấy
1 Cấy – hồi xanh 4
11 2 Đẻ nhánh 18 25 3 Đứng cái – làm đòng 35 47 4 Trỗ bông 68 5 Ngậm sữa – chắc xanh 84
Các chỉ tiêu phân tích được thể hiện trong bảng 7 dưới đây: Bảng 7: Chỉ tiêu và phương pháp phân tích STT Chỉ tiêu phân tích Phương pháp phân tích
1 TPCG Theo phương pháp Katrinski – Gluskop
2 pHH2O Đo bằng máy Mettler – toledo dung điện cực thủy tinh
3 Eh Đo bằng máy Mettler – toledo (MX30) với đầu đo Inlab 581.
4 Chất hữu cơ (%OM) Theo Walkley – Black
5 NTS Phương pháp Kjendahl
6 P2O5TS Phương pháp so màu trên máy so màu quang điện với bước sóng 710nm
7 K2OTS Dùng máy quang kế ngọn lửa đo kali trong dung dịch phá mẫu
8 NDT dạng NH4+ Phương pháp so màu
9 NDT dạng NO3- Phương pháp Hans Pagel
10 PDT Theo phương pháp Olsen
11 CEC Phương pháp amoniaxetat
2.3.5. Phương pháp xử lý số liệu
Số liệu sau khi thu thập được tổng hợp và xử lý bằng phần mềm Excel để phân tích và đánh giá kết quả.
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 3.1. Điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội huyện Phú Xuyên 3.1. Điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội huyện Phú Xuyên 3.1.1. Điều kiện tự nhiên
Vị trí địa lý
Phú Xuyên là một huyện đồng bằng nằm ở phía Nam thành phố Hà Nội, trên vĩ tuyến 20040’ Bắc và kinh tuyến 105048’ – 106001’ Đơng.
- Phía Bắc giáp huyện Thanh Oai và Thường Tín - Phía Nam giáp huyện Duy Tiên – Hà Nam - Phía Đơng giáp huyện Khối Châu – Hưng Yên