3.3.1 Phương pháp phân tích mẫu đất
pH đất: Được trích bằng nước cất, tỉ lệ ly trích 1:2,5 (đất:nước) và đo bằng pH (Jackson, 1962).
EC đất: Trích bằng nước cất, tỉ lệ ly trích 1:2,5 (đất:nước) và đo bằng EC kế (Jackson, 1962).
N hữu dụng: Xác định bằng phương pháp Gianello và Bremner (1986): N-NH4 và N-NO3 được xác định trên cơ sở trích các hợp chất N vô cơ trong đất bằng dung dịch KCl 2M theo tỷ lệ 1:10 và so màu indolphenol ở bước sóng 640 nm để xác định N-NH4, N-NO3 được xác định trên máy quang phổ ở bước sóng 543 nm.
P hữu dụng: Xác định bằng phương pháp Olsen (1954), với dung dịch trích 0,5M NaHCO3.
Na+, K+, Mg2+, Ca2+ trao đổi: Mẫu đất được trích bằng dung dịch BaCl2, sau đó được xác định trên máy hấp thu nguyên tử.
Bờ bảo vệ Đường nước NT1 NT5 NT1 NT5 NT2 NT3 NT2 NT4 NT4 NT3 NT2 NT2 NT3 NT1 NT4 NT4 NT5 NT5 NT3 NT1 Bờ bảo vệ
CHC: Được xác định bằng phương pháp Walkley - Black (1934). Carbon hữu cơ có trong đất được oxy hoá bằng K2Cr2O7 trong môi trường H2SO4 đậmđặc và K2Cr2O7. Hàm lượng carbon hữu cơ có trong mẫu sau khi oxy hóa được xác định thông qua chuẩn độ lượng dư K2Cr2O7 bằng FeSO4
0.5N (Nelson và Sommers, 1982).
ECe: Được đo bằng cách cho một lượng nước vào đất và trộn đều để vừa đến độ ẩm bão hòa, sau đó cho vào hộp kim loại, dưới áp suất được cung cấp của máy nén, dung dịch trích đất được hứng bên dưới hộp kim loại và sau đó EC của dung dịch được xác định bằng máy đo EC.
CEC (Cation exchange capacity - khả năng trao đổi cation của đất): xác định bằng dung dịch BaCl2 0,1M không đệm (Houba et al., 1988). Mẫu đất được bão hòa với dung dịch BaCl2, sau đó cho MgSO4 đã biết nồng độ vào. Tất cả Ba2+
hiện diện trong phức hệ hấp thu được trao đổi với Mg2+
và kết tủa thành dạng khó hòa tan BaSO4. Chuẩn độ Mg2+
còn thừa trong dung dịch sẽ tính toán được lượng Mg2+
hấp thụ và tính được trị số CEC.
Phần trăm natri trao đổi ESP (Exchange Sodium Percentage): Tính toán dựa trên tỷ lệ giữa Na+ hấp phụ và khả năng trao đổi cation của đất (CEC, cmol/kg) theo công thức:
[ ] (%) Na 100 ESP x CEC Mẫu đất được xác định Na+
trao đổi sau khi trừ đi lượng Na+ hòa tan trong đất. Na+
trao đổi được trích bằng dung dịch BaCl2 không đệm, đo trên máy quang phổ hấp thu nguyên tử. Na+
hòa tan trích bằng nước cất, đo trên máy quang phổ hấp thu nguyên tử.
3.3.2 Phương pháp phân tích mẫu nước
pH nước và EC nước: Đo pH bằng máy Thermo Orion 420A và đo EC bằng máy WTW.
N hòa tan: Được xác định bằng phương pháp phenate (Clesceri et al.,1998). Mẫu nước sau khi được lọc qua màng lọc 0,25 µm, được cho tác dụng với hỗn hợp hiện màu gồm phenol, sodium nitroprusside và dung dịch oxidizing (gồm dung dịch Alkaline citrate và sodium hypochlorite). Để yên trong thời gian 60 phút tại nhiệt độ phòng và tiến hành so màu trên máy quang phổ bước sóng 640 nm.
P hòa tan: Được xác định bằng phương pháp hiện màu malachite green (Hens, 1999). Mẫu sau khi đã được lọc qua màng lọc 0,25 µm được cho tác
dụng với ammonium molybdate trong môi trường acid và hỗn hợp chất hiện mầu gồm polyvinyl alcohol và malachite green oxalate. Màu được đo trên máy quang phổ ở bước sóng 630 nm.
Độ kiềm tổng số (CaCO3): Được xác định bằng phương pháp Apha (1998). Đong 50 ml mẫu, thêm 3 giọt phenoltalein, chuẩn độ với H2SO4 0,01N đến khi mất màu hồng, ghi nhận thể tích, trường hợp cho phenoltalein và dung dịch không có màu hồng, đo pH > 8,45 không chuẩn độ với H2SO4 0,01N. Tiếp tục cho 2 giọt methyl organe, dung dịch có màu vàng cam, chuẩn độ với H2SO4 0,01N đến khi mất màu, ghi nhận thể tích.
Hydrogen sulfide (H2S): Xác định theo phương pháp Iodine và chuẩn độ bằng Na2S2O3 0,01N (Clesceri et al., 1998).
+ Trước khi thu mẫu nước vào lọ nút mài 50 ml, cho vào 0,2 ml CH3COOZn, 0,1 ml NaOH 6N, dùng tay đậy kín miệng lọ, thu mẫu ở độ sâu mực nước khoảng 30 - 40 cm, sau khi thu mẫu đo pH, nếu pH < 9 thì thêm NaOH 6N để nâng pH nước lên bằng 9.
+ Hút bỏ phần nước trong kết tủa, hòa tan kết tủa bằng 1 ml Iodone 0,01N và 1 ml dung dịch HCl 6N. Chuyển dung dịch từ lọ nút mài sang bình tam giác 100 ml. Tráng lọ nút mài bằng 30 ml nước cất, cho tiếp vào bình tam giác.
+ Dùng dung dịch Na2S2O3 0,01N chuẩn độ cho đến khi dung dịch có màu vàng nhạt, cho vào 3 giọt chỉ thị hồ tinh bột, lắc đều dung dịch có màu xanh, sau đó tiếp tục chuẩn độ cho đến khi mất màu xanh, ghi nhận thể tích (V1 ml), thực hiện tương tự như trên cho lọ còn lại, ghi nhận thể tích (V2 ml).
Nhu cầu oxy hóa học (COD): Xác định theo phương pháp oxy hóa bằng permanganate kali trong môi trường kiềm, sau đó môi trường được acid hóa bằng H2SO4 và KI và chuẩn độ với Na2S2O3 0,05N (Clesceri et al., 1998).
3.4 Phương pháp xử lý số liệu
Phần mềm Microsoft Excel được sử dụng để tính toán giá trị trung bình và độ lệch chuẩn giữa các nghiệm thức (Stdev). Phân tích ANOVA và LSD 5% để so sánh sự khác biệt các đặc tính hóa học đất của các nghiệm thức. Dùng phép kiểm định Duncan đánh giá sự khác biệt của các chỉ tiêu đất, nước. Số liệu được xử lý trên phần mềm thống kê SPSS. Sử dụng phương pháp SWOT để đánh giá hiệu quả kinh tế các mô hình.
Chương 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
4.1 Đặc tính môi trường đất, nước các mô hình canh tác trên các tiểu vùng sinh thái tại Thạnh Phú, Bến Tre
4.1.1 Đặc tính môi trường đất trong các mô hình canh tác pH đất pH đất
Kết quả phân tích ở Bảng 4.1 cho thấy, pH đất ở các mô hình dao động khoảng 5,6 đến 6,6. Khi so với thang đánh giá của Brady (1990) thì đất thuộc nhóm chua vừa, đây là khoảng pH phù hợp cho cây trồng phát triển, chỉ trừ mô hình tôm Sú - lúa xen tôm Càng xanh có giá trị pH rất thấp 3,8.
Giá trị pH đất trên các mô hình nuôi thủy sản đều có giá trị gần ngưỡng trung tính, pH đất trong các mô hình tôm Càng xanh trong mương vườn dừa và mô hình tôm Càng xanh - lúa xen tôm Càng xanh (vùng ngọt) có giá trị pH từ 6,2 - 6,6. Giá trị pH mô hình tôm Sú - lúa xen tôm Càng xanh (vùng lợ) có giá trị từ 5,6 - 5,6; mô hình tôm Sú - tôm Thẻ, Tôm quảng canh tổng hợp (vùng mặn) có giá trị bằng 6,3. Do quá trình trao đổi ion H+ khi ngập nước, pH của đất tăng lên và có thể đạt ở ngưỡng trung tính. Theo kết quả nghiên cứu của Boyd (1998), giá trị pH trong đất từ 6,5 - 7,5 là thích hợp cho sự sinh trưởng và phát triển của tôm nuôi và thủy sinh vật. Riêng pH đất mô hình tôm Sú - lúa xen tôm Càng xanh có giá trị pH rất thấp. Sự giảm thấp pH trong hệ thống canh tác này có thể do ruộng khảo sát thuộc nhóm đất có tầng phèn tiềm tàng ở tầng bên dưới. Khi đất được thu vào giai đoạn khô, pH mẫu đất giảm thấp.
Nhìn chung, giá trị pH đất của các mô hình canh tác ở mức thấp, mặc dù còn trong khoảng thích hợp của sinh trưởng của tôm và phát triển cây lúa, bắp, dừa nhưng ở ngưỡng thấp, đặc biệt đáng chú ý là mô hình tôm Sú - lúa xen tôm Càng xanh có giá trị pH rất thấp. Do đó, trong quá trình canh tác cần có biện pháp cải tạo đất, bón lót vôi trước khi xuống giống lúa và thả giống tôm nuôi nhằm giúp tăng độ pH của đất.
Bảng 4.1 pH đất ở các mô hình canh tác
Độ dẫn điện của đất
Kết quả được trình bày ở Bảng 4.2 cho thấy, độ dẫn điện (EC) ở các mô hình canh tác lúa - bắp, tôm Càng xanh trong mương vườn dừa, tôm Càng xanh - lúa xen tôm Càng xanh (vùng ngọt) ở mức thấp, dao động từ 1,08 - 1,27 mS.cm-1, độ dẫn điện này xếp vào loại đất có EC thấp, chưa ảnh hưởng đến năng suất cây trồng (Wester Agricultural Laboratories, 2002). Mô hình tôm Sú - lúa xen tôm Càng xanh (vùng lợ) có giá trị dao động khoảng 3,7 mS.cm-1, theo thang đánh giá của Lamond and Whitney (1992) thì thuộc loại đất bị nhiễm mặn nhẹ. Mô hình tôm Sú - tôm Thẻ, tôm Sú quảng canh tổng hợp ở vùng mặn có độ dẫn điện 3,36 - 4,99 mS.cm-1, đất thuộc loại đất nhiễm mặn nhẹ (Lamond and Whitney, 1992). Ở vùng nuôi tôm chuyên canh này, mẫu đất được thu ở mùa mưa đã có rửa mặn, nên độ dẫn điện trong khoảng 3,36 - 4,99 mS.cm-1 là thấp, vì độ mặn đã giảm so với mùa khô. Vào thời điểm tháng 4 hàng năm độ mặn rất cao, độ mặn ngoài sông rạch dao động từ 8,5 - 25‰ (Trung tâm dự báo Khí tượng Thủy văn Bến Tre, 2012) và hàng năm có xu hướng gia tăng do ảnh hưởng của biến đổi khí hậu (Sở Tài nguyên và Môi trường Bến Tre, 2011).
Sự xâm nhập mặn ở các vùng ven biển đưa đến đất bị mặn và đất mặn sodic gây trở ngại đến tính chất hóa học, vật lý và cấu trúc đất cũng như hoạt động của hệ vi sinh vật đất và tăng trưởng cây trồng (Liyang et al., 2005,
Mô hình canh tác Giá trị pH
Mô hình 1 5,90±0,35 Mô hình 2 6,24±0,08 Mô hình 3 6,68±0,08 Mô hình 4 3,82±0,01 Mô hình 5 5,65±0,55 Mô hình 6 6,39±0,18 Ghi chú: - Mô hình 1: Lúa - bắp
- Mô hình 2: Tôm Càng xanh trong mương vườn dừa - Mô hình 3: Tôm Càng xanh - lúa xen tôm Càng xanh - Mô hình 4: Tôm Sú - lúa xen tôm Càng xanh - Mô hình 5: Tôm Sú - tôm Thẻ
Laudicina et al., 2009). Độ dẫn điện của đất có ảnh hưởng đến sự sinh trưởng phát triển của cây trồng và vật nuôi. Sự chênh lệch nồng độ muối của dung dịch đất và tế bào của rễ cây đưa đến hạn chế sự hấp thu nước và dinh dưỡng. Đất mặn chứa nhiều muối hòa tan thường liên kết với tính sodic. Đất mặn sodic là đất có chứa hàm lượng muối natri cao (chủ yếu là Na2CO3) trên phức hệ hấp thu của đất, gây trở ngại cho sinh trưởng và phát triển của cây trồng. Gây xáo trộn và mất cân đối về sự hấp thu nước và dinh dưỡng và cả tính bất lợi về vật lý đất. Khi nuôi tôm liên tục trong thời gian dài thì đất bị mặn sodic, cây trồng không thể phát triển (Võ Thị Gương vàctv., 2003).
Nhìn chung, với độ dẫn điện của các mô hình canh tác ở tiểu vùng lợ, mặn có ảnh hưởng đến năng suất cây trồng. Do đó, cần lựa chọn giống cây trồng, vật nuôi phù hợp với mức độ mặn của đất. Đồng thời, chọn thời điểm xuống giống, thả giống phù hợp.
Bảng 4.2 Giá trị độ dẫn điện của đất các mô hình canh tác
Na+ trao đổi trong đất và sự sodic hoá
Kết quả phân tích ở Bảng 4.3 cho thấy hàm lượng Na+
trao đổitrong mẫu đất ở vùng ngọt, mô hình lúa - bắp, tôm Càng xanh trong mương vườn dừa, tôm Càng xanh - lúa xen tôm Càng xanh có giá trị dao động từ 1,08 - 1,37 cmol/kg. Kết quả này khá cao so với nghiên cứu của Nguyễn Mỹ Hoa và ctv.,
(2010) khảo sát ở tỉnh Hậu Giang thì vùng tôm - dưa, tôm - lúa, chuyên tôm có hàm lượng Na+
trao đổi trong đất tương ứng là 0,67; 1,80; 1,93 cmol/kg. Tuy nhiên, phần trăm natri trao đổi (ESP) trên phức hệ hấp thu trong đất các mô Mô hình canh tác EC ( mS.cm-1 ) Mô hình 1 1,34±0,36 Mô hình 2 1,27±0,03 Mô hình 3 1,08±0,24 Mô hình 4 3,79±0,15 Mô hình 5 3,36±0,18 Mô hình 6 4,99±0,31 Ghi chú: - Mô hình 1: Lúa - bắp
- Mô hình 2: Tôm Càng xanh trong mương vườn dừa - Mô hình 3: Tôm Càng xanh - lúa xen tôm Càng xanh - Mô hình 4: Tôm Sú - lúa xen tôm Càng xanh - Mô hình 5: Tôm Sú - tôm Thẻ
hình canh tác thuộc vùng đất ngọt có giá trị trung bình từ 8,50 - 10,79% (trong đó giá trị ESP trong mô hình trồng lúa - bắp có giá trị thấp hơn so với 2 mô hình nuôi thủy sản), tất cả đều nằm trong ngưỡng đất chưa bị sodic hóa (ESP < 15%). Mặc dù thuộc vùng ngọt nhưng vào mùa khô nước trong các kênh, rạch bị nhiễm mặn, sự tích lũy nước mặn trong mùa khô ở hàm lượng thấp và sau đó được rửa mặn trong mùa mưa với thời gian tương đối dài (khoảng 6 tháng) nên giá trị ESP trong đất còn thấp, chưa tới ngưỡng đất bị sodic hóa.
Ở vùng lợ, mô hình canh tác tôm Sú - lúa xen tôm Càng xanh có giá trị trung bình 4,22 cmol/kg. Trong khi ở vùng mặn, Na+ trao đổi có giá trị cao hơn trong mô hình tôm Sú - tôm Thẻ ,có giá trị là 4,78 cmol/kg. Đối với mô hình canh tác tôm quảng canh tổng hợp (vùng mặn) có giá trị Na+ rất cao, trung bình 5,13 cmol/kg. Tương ứng, vùng nước lợ và mặn, giá trị ESP đã vượt ngưỡng sodic (ESP > 15%), dao động từ 33,23 - 40,19%, trong đó ESP ở mô hình thuộc vùng nước mặn có giá trị cao nhất (40,19%). Ở các mô hình canh tác thuộc vùng lợ, nước trong các ao nuôi và ruộng lúa cũng giảm độ mặn vào mùa mưa, có thể luân canh lúa với tôm Sú. Tuy nhiên thời gian rửa mặn ngắn, thường khoảng 3 tháng nên chân đất vẫn còn nhiễm mặn và giá trị ESP vẫn cao hơn ngưỡng bị sodic hoá.
Tóm lại, ở tiểu vùng I (vùng ngọt) các mô hình lúa - bắp, tôm Càng xanh trong mương vườn dừa, tôm Càng xanh - lúa xen tôm Càng xanh nằm trong ngưỡng đất chưa bị sodic hóa (ESP < 15%); ở tiểu vùng II, III (vùng lợ, vùng mặn) các mô hình tôm Sú - lúa xen tôm Càng xanh, tôm Sú - tôm Thẻ, tôm Sú quảng canh tổng hợp đã bị mặn sodic hóa (ESP > 15%, pH < 8,5, EC > 4 mS.cm-1). Do đó, cần áp dụng các giải pháp rửa mặn, giảm hàm lượng Na+ trong đất giúp sự phát triển của lúa đạt năng suất cao trong mô hình tôm - lúa.
Bảng 4.3 Giá trị Na+
trao đổi và phần trăm ESP đất các mô hình canh tác Mô hình canh tác Na+ (cmol/kg) ESP (%)
Mô hình 1 1,08±0,23 8,50±0,23 Mô hình 2 1,37±0,05 10,79±0,05 Mô hình 3 1,14±0,03 8,98±0,03 Mô hình 4 4,22±0,02 33,23±0,02 Mô hình 5 4,78±0,05 37,64±0,05 Mô hình 6 5,13±0,42 40,39±0,42 Ghi chú: - Mô hình 1: Lúa - bắp
- Mô hình 2: Tôm Càng xanh trong mương vườn dừa - Mô hình 3: Tôm Càng xanh - lúa xen tôm Càng xanh - Mô hình 4: Tôm Sú - lúa xen tôm Càng xanh - Mô hình 5: Tôm Sú - tôm Thẻ
- Mô hình 6: Tôm Sú quảng canh tổng hợp
4.1.2 Đặc tính môi trường nước trong các mô hình canh tác
Mẫu nước được thu ở 5 mô hình canh tác, vào các thời điểm đầu vụ, giữa vụ, cuối vụ; tương ứng thời gian từ tháng 4/2012 đến 6/2012. Trong thời gian này, các mô hình canh tác đang mùa vụ thả nuôi tôm Càng xanh, tôm Sú, tôm Thẻ chân trắng. Mẫu nước được thu để phân tích các chỉ tiêu môi trường như pH, EC, đạm hòa tan, lân hòa tan, độ kiềm, H2S, COD nhằm đánh giá khả năng thích nghi của tôm nuôi trong các mô hình canh tác.
pH nước
Kết quả trình bày ở Hình 4.1 cho thấy, trong môi trường nước ở các mô hình canh tác có giá trị pH tương đối cao, dao động trong khoảng 7,51 - 8,48 từ đầu vụ đến cuối vụ tôm. Giá trị pH trong khoảng thích hợp để tôm Sú sinh trưởng và phát triển là pH từ 7,5 - 8,35 (Chanratchakool et al., 2002), tôm Càng xanh thích hợp pH 6,5 - 8,5 (Dương Nhật Long, 2012). Theo Nguyễn Trọng Nho và ctv., (2002); Nguyễn Phương Hùng (2012) thì giá trị pH nước