Ảnh hưởng của nước tưới ô nhiễm đến hàm lượng NH4+ trong nước ngầm nông trên đất phù sa vùng đồng bằng sông Hồng

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:8

Thêm vào BST

Báo xấu

4
lượt xem 1
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Ô nhiễm amoni trong nước ngầm làm gia tăng nguy cơ phú dưỡng nước mặt và ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe con người nếu khai thác và sử dụng nguồn nước đó. Bài viết trình bày ảnh hưởng của nước tưới ô nhiễm đến hàm lượng NH4+ trong nước ngầm nông trên đất phù sa vùng đồng bằng sông Hồng.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Ảnh hưởng của nước tưới ô nhiễm đến hàm lượng NH4+ trong nước ngầm nông trên đất phù sa vùng đồng bằng sông Hồng

BÀI BÁO KHOA HỌC ẢNH HƯỞNG CỦA NƯỚC TƯỚI Ô NHIỄM ĐẾN HÀM LƯỢNG NH4+ TRONG NƯỚC NGẦM NÔNG TRÊN ĐẤT PHÙ SA VÙNG ĐỒNG BẰNG SÔNG HỒNG Nguyễn Phan Việt1, Đinh Thị Lan Phương2 Tóm tắt: Thí nghiệm được thực hiện trên cánh đồng Học viện NNVN trong bốn vụ để làm rõ mức độ thấm NH4+ từ nước tưới ô nhiễm có hàm lượng NO3- 0,5 – 2,9 mg/L, NO2- 0,068 – 0,084 mg/L, NH4+ 5,1 - 6 mg/L xuống các tầng 35 cm, 70 cm, 120 cm. Gồm 4 công thức: CT 1 - tưới ngập, CT 2 - tiết kiệm nước, CT 3 - tưới ngập không áp dụng phân bón, CT 4 - tưới ngập với nước không ô nhiễm. Riêng ba CT (1, 2, 4) áp dụng phân bón 120 kg N : 90 kg P2O5 : 90 kg K2O/ha. Kết quả cho thấy NH4+ trong nước tưới > 2,5 mg/L tích hợp phân bón làm NH4+ trong cả 3 tầng của CT 1 vượt QCVN 09:2023/BTNMT, trong khi CT 2 chỉ ảnh hưởng đến tầng 35 cm và 70 cm. Tỉ lệ đạm 120 kg/ha trong điều kiện nước tưới sạch không ảnh hưởng đến NH4+ trong nước ngầm nông ở CT 4. NH4+ trong nước tưới > 2,5 mg/L không tích hợp phân bón làm NH4+ trong tầng 35 cm - 70 cm của CT 1 và tầng 35 cm của CT 2 vượt QC. Kiểm soát mức nước tưới của CT 2 đã hạn chế mức độ thấm NH4+ xuống tầng 35 cm và giảm 1 – 3,53 lần so với CT 1. NH4+ trong nước tưới < 2,5 mg/L cho thấy NH4+ trong tất cả các tầng của CT (1, 2, 3) đều trong QC. Các kết quả nghiên cứu đóng góp cho quản lý tưới và phân bón để hạn chế thấm NH4+ vào nước ngầm nông. Từ khóa: Nước ngầm ô nhiễm amoni, nước tưới ô nhiễm, lúa, tưới ngập. 1. GIỚI THIỆU CHUNG * cho lúa, tuy nhiên lúa chỉ hấp thu khoảng 50% Ô nhiễm amoni trong nước ngầm làm gia tăng lượng phân bón, phần còn lại được chuyển hóa nguy cơ phú dưỡng nước mặt và ảnh hưởng thành NO3-, N2O, NH3 bởi các quá trình sinh hóa nghiêm trọng đến sức khỏe con người nếu khai và sau đó thất thoát (Bijay-Singh, Eric Craswell, thác và sử dụng nguồn nước đó. Hầu hết phân 2021). Lượng N thất thoát bao gồm một phần đạm sử dụng cho lúa dưới dạng ure hoặc amoni, NO3- và NH4+ thấm và rửa trôi, một phần bay hơi để tăng năng suất nông dân thường sử dụng quá tỉ dưới dạng N2O và NH3. Với đặc tính dễ thấm của lệ khuyến cáo dẫn đến dư thừa N trong nước mặt đất lúa (lớp đất mặt tơi xốp do được cày ải và làm ruộng và thấm xuống gây ô nhiễm nước ngầm. cỏ sục bùn hai lần/năm) dẫn đến quá trình thấm Hơn nữa, khan hiếm nước tưới bởi biến đổi khí NO3- xuống dưới vùng rễ đã được chỉ ra ở nhiều hậu và ô nhiễm nguồn nước gia tăng, các nguồn nghiên cứu (Nguyễn Phan Việt và cs, 2023, Bijay- tưới tại nhiều hệ thống thủy lợi miền Bắc thường Singh, Eric Craswell, 2021). Có khoảng 48 - bị trộn lẫn nguồn thải sinh hoạt và chăn nuôi chưa 50,3% lượng N tích lũy trong lớp đất 0 - 40 cm, và qua xử lý mang theo một lượng lớn NH4+ vào 49,7 - 52% N tích lũy trong lớp đất 40–100 cm đã ruộng lúa. Sự tích hợp giữa nước tưới ô nhiễm và được tìm thấy, trong đó 85% N bị thấm dưới dạng phân bón mang theo N trong đó có NH4+ vào nước NO3- (Abdikani et al., 2018). ngầm nông (Nguyễn Phan Việt và cs, 2023). Sự thấm N thường được phát hiện dưới dạng Trong nước mặt ruộng, phân đạm ure và amoni NO3-. Về lý thuyết, NO3- mang điện âm dễ bị rửa hòa tan thành amoni (NH4+) cung cấp dinh dưỡng trôi khỏi các lớp đất so với NH4+. Trong tự nhiên, nồng độ NH4+ trong nước ngầm thường khá thấp 1 vì ion này mang điện dương nên được giữ lại ở Nghiên cứu sinh ĐH Thủy lợi 2 Khoa Hóa & Môi Trường, Đại học Thủy lợi các tầng đất. Lúa thường ưa dạng dinh dưỡng KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 85 (9/2023) 87
NH4+ hơn NO3- nên khi có mặt cả hai ion, cây sẽ hơn. Kết quả cũng chỉ ra nồng độ NH4+ trong hấp thu NH4+ nhanh hơn NO3-. Đây là một trong nước mặt ruộng tăng sau các lần bón phân thứ những nguyên nhân góp phần làm một lượng lớn nhất, thứ hai và thứ ba. Tuy nhiên, nồng độ NH4+ NO3- tích lũy bên dưới vùng rễ dễ dàng vận trong nước thấm giảm theo độ sâu các tầng đất, chuyển xuống các tầng đất dưới cùng với nước trung bình tại các độ sâu 20 cm, 40 cm, 60 cm, 80 thấm (Abdikani et al., 2018). Ngoài ra, quá trình cm, 100 cm lần lượt là 1,4, 1,3, 1,2, 1,0 và 1,0 nitrat hóa NH4+ thành NO3- diễn ra rất nhanh tại mg/L thấp hơn so với NO3-. Sự thấm NO3- vùng rễ làm cho nồng độ NH4+ trong vùng rễ và NH4+ xuống nước dưới đất ở độ sâu thường thấp hơn so với NO3-, cơ chế này đã được 100 cm được định lượng là 4,7 và 10,1 kg/ha chứng minh ở nhiều nghiên cứu. Mặc dù các cánh trong vụ chiêm, 1,7 và 5,1 kg/ha trong mùa. Như đồng lúa ngập nước được đặc trưng bởi điều kiện vậy, lớp đất không bão hòa đã có tác dụng loại bỏ thiếu oxi, nhưng sự thất thoát oxy từ rễ lúa tạm đáng kể NH4+ thấm từ nước mặt ruộng thời cung cấp oxi cho vùng rễ trong đất. Sự thất (Dash et al., 2015). Nghiên cứu của (Dash et al., thoát oxi từ rễ lúa đóng vai trò là chất nhận điện tử 2015) cũng chỉ ra tải lượng thấm của NH4+ dao cho vi khuẩn oxy hóa NH4+ hoạt động hiếu khí. động từ 1,9 - 3,9 kg/ha, trong đó 44,4-55,6% Người ta đã chứng minh được sự xuất hiện O2 tạm lượng NH4+ thấm được tích tụ ở lớp đất 0 - 40 cm. thời từ lớp đất bề mặt 10–25 mm tới vùng rễ (30 – Hàm lượng NH4+ ở độ sâu 40 cm là 5,4 kg/ha đối 40 cm) (Markus Maisch et al., 2019). Những lí do với vụ chiêm và 4,9 kg/ha đối vụ mùa. trên làm nồng độ NH4+ trong nước ngầm nông thường thấp hơn nồng độ NO3-. Tuy nhiên, trong điều kiện nước mặt ô nhiễm sẽ dẫn đến thấm NH4+ vào nước ngầm nông. Nghiên cứu của (Jinguo Wang et al., 2013) tại Từ Châu, Trung Quốc đã thử nghiệm phân tích nồng độ NH4+ trong nước ngầm nông thấm từ kênh dẫn nước thải dọc hai bên sông Kuihe. Bằng kỹ thuật đánh dấu đồng vị, kết quả phân tích cho thấy xuất Hình 1. Mô phỏng các vùng dưới đất lúa hiện sự thấm NH4+ xuống nước ngầm nông từ nước thải. Trong đó, có tới 27,3% lượng NH4+ Do các quá trình loại bỏ NH4+ khỏi lớp đất mặt trong nước ngầm nông dưới khu vực này có nguồn như bay hơi dưới dạng NH3, N2O, hấp thu của gốc từ phân hóa học, còn lại 72,7% NH4+ có thực vật và quá trình nitrat hóa trong vùng rễ (Hou nguồn gốc từ phân động vật, nước thải sinh hoạt H. et al, 2007, Chao Wang et al., 2008). Trong và các nguồn gây ô nhiễm khác. Trong một nghiên một nghiên cứu khác (Zhao X. et al., 2012) đã tính cứu khác được thực hiện trong bể đất lớn ở phòng tổng lượng N bị rửa trôi ở độ sâu 100 cm trong đất thí nghiệm để mô phỏng sự di chuyển của các chất lúa là 5,82 kg/ha vào vụ mùa năm 2009. Khi có gây ô nhiễm NH4+ và NO3- trong hệ thống đất lúa mưa lớn, lượng N rửa trôi tăng lên theo mức vào nước ngầm bao gồm vùng chưa bão hòa và nước ngập mặt ruộng, tỉ lệ thấm NH4+/NO3- bão hòa của (Abdikani et al., 2018). Kết quả cho là 33,7% vào vụ chiêm và tỉ lệ này tăng đến thấy nồng độ trung bình NO3- trong nước dưới đất 38% vào vụ mùa. Ngoài ra, hàm lượng NO3- ở lớp ở năm độ sâu khác nhau 20 cm, 40 cm, 60 cm, 80 đất 0 - 40 cm thường cao hơn so với NH4+ do quá cm, 100 cm lần lượt là 3,6, 3,3, 2,8, 2,7 và 2,4 trình nitrat hóa của NH4+ thành NO3-. Kết quả là mg/L. Có thể thấy hàm lượng NO3- trong nước có khoảng 45,7 - 46,9% và 53,1 - 55,6% NO3- tích dưới đất ở độ sâu 20 cm cao nhất do quá trình lũy trong các lớp đất trên 40 cm và các lớp đất nitrat hóa trong điều kiện hiếu khí ở vùng rễ. Sự dưới 60 cm. Bởi vì lúa có rễ nông nên chỉ có giảm nồng độ NO3- theo độ sâu của đất chứng tỏ thể hấp thu NO3- tại vùng rễ 30 - 40 cm. Do đó, xuất hiện quá trình khử NO3- ở các lớp đất sâu một lượng lớn NO3- (khoảng 4,5-6,6 kg/ha) 88 KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 85 (9/2023)
ở dưới vùng rễ theo nước thấm xuống các tầng đất hạt từ nhỏ đến trung bình, chuyển lớp rõ về độ sâu hơn. Lượng thất thoát trung bình của NO3- và chặt. Tầng 35-70 cm màu nâu đỏ xỉn, tính chất thịt NH4+ trong lớp đất 40–100 cm trong vụ chiêm nặng, rất ẩm, chặt, ít xốp, ít rễ cây rất nhỏ, có sự thường nhiều hơn vụ mùa do có mưa lớn, cụ thể là chuyển lớp rõ ràng về màu sắc. Tầng 70-120 cm 2,4 và 0,9 kg/ha vào vụ chiêm, 1,6 và 0,7 kg/ha và có màu nâu vàng xám, thành phần chủ yếu sét, rất vụ mùa (Abdikani et al., 2018). Như vậy, lượng thất ẩm, chặt, dẻo, dính, có nhiều kết von màu nâu đen, thoát của NO3- và NH4+ giảm theo độ sâu lớp đất và tròn, đường kính 1-2 mm (chiếm 5-10% thể tích) mức độ thấm của NH4+ khá thấp so với NO3-. xen nhiều vệt sét xám hơi xanh. Đánh giá gần đây của (Chen Shih-Kai et al., Đất thí nghiệm thuộc nhóm phù sa sông Hồng 2022) về mức độ ô nhiễm NH4+ và NO3- của nước không được bồi hàng năm, phản ứng ít chua đến ngầm nông trong khu vực nông nghiệp phức hợp trung tính. Một số tính chất đất đo được gồm: tại Trung Tây Đài Loan, bao gồm đất trồng lúa hai pHH2O 6,2 - 7,1; pHKCl 5,4 - 6,6, hàm lượng OC vụ, đất trồng lúa luân canh mía và đất trồng mía. tầng mặt từ 1,5 – 2,0%, N tổng số từ 0,18 – 0,25% Kết quả cho thấy nồng độ NH4+ cao đã được quan và giảm dần theo chiều sâu phẫu diện. Thành phần sát thấy ở nước dưới đất các vùng trồng lúa hai vụ cơ giới từ thịt đến trung bình với 21,5 – 30,5% sét, và luân canh lúa mía. Trong đó, 50% số mẫu quan 54,5 – 57,25% limon, 15,0 – 21,5% cát. trắc có HL NH4+ ở mức 0,25 – 1,5 mg/L, 22,7% 2.2. Các công thức thí nghiệm số mẫu có HL NH4+ ở mức 0,1 – 0,25 mg/L, 18% Thí nghiệm (TN) được thực hiện trên cánh số mẫu có HL NH4+ > 1,5 mg/L, còn lại có HL đồng Học viện Nông nghiệp Việt Nam có tọa độ NH4+ < 0,05 mg/L. Sau khi các cơ quan quản lý 21o 00’00B - 106o55’54Đ. Thời gian thực hiện nông nghiệp thực hiện chính sách điều chỉnh giảm trong 2 năm từ 6/2021 – 5/2023, bao gồm 02 vụ phân bón nên ban đầu đã kiểm soát được sự gia xuân và 02 vụ hè. Các công thức thí nghiệm gồm: tăng HL NH4+ trong nước ngầm tại khu vực đó. CT 1: Tưới ngập bằng nước ô nhiễm tích hợp Từ các nghiên cứu trên có thể thấy mức nước phân bón. Mức nước mặt ruộng luôn duy trì 7 – 10 mặt ruộng cao do tưới ngập, ô nhiễm nước tưới và cm, gặp mưa lớn không tháo, chỉ tháo cạn ruộng áp dụng phân bón là những nguyên nhân chính dẫn 10 ngày trước thu hoạch. Được thực hiện trên toàn đến hiện tượng thấm NH4+ xuống nước ngầm tầng bộ ruộng lúa có diện tích 960 m2. Bón phân theo nông. Trong điều kiện tưới ngập vẫn phổ biến và khuyến cáo. chưa có điều chỉnh phân bón tại những vùng có hệ CT 2: Tưới tiết kiệm nước bằng nước ô nhiễm thống tưới ô nhiễm. Nghiên cứu tưới nước ô nhiễm tích hợp phân bón. Áp dụng kỹ thuật tưới tiết kiệm tích hợp phân bón theo khuyến cáo có ảnh hưởng nước của tác giả (Trần Viết Ổn, 2016) với mức đến NH4+ trong nước ngầm tầng nông trên đất phù nước mặt ruộng duy trì 3 – 5 cm, phơi ruộng 3 – 5 sa sông Hồng không được bồi hàng năm hay ngày giữa các đợt tưới, cuối đẻ nhánh phơi ruộng 5 không. Thí nghiệm được thực hiện tại cánh đồng – 7 ngày đất nẻ chân chim. Tháo cạn ruộng 10 Học viện Nông nghiệp Việt Nam với các đặc tính ngày trước thu hoạch. Tỉ lệ phân theo khuyến cáo. đất phù sa sông Hồng không được bồi hàng năm. CT 3: Tưới ngập bằng nước ô nhiễm không áp Các kết quả nghiên cứu làm rõ mức độ thấm dụng phân bón. NH4+ đến độ sâu nào, đồng thời làm cơ sở cho quản CT 4: Tưới ngập bằng nước không ô nhiễm tích lý tưới và phân bón dưới điều kiện nước tưới ô hợp phân bón: Nước tưới là nước máy có HL NO3- nhiễm để hạn chế NH4+ ô nhiễm vào nước ngầm. < 0,3 mg/L; HL NH4+ < 0,1 mg/L. Tỉ lệ phân theo 2. BỐ TRÍ THÍ NGHIỆM khuyến cáo. 2.1. Phẫu diện đất Các CT 2, CT 3 và CT 4 được thực hiện trên Phẫu diện đất khu vực thí nghiệm được khảo sát các ô thí nghiệm có kích thước 3x3 m, đất được trước khi thực hiện thí nghiệm: tầng 0-35 cm màu chắn tôn, làm 02 hào, bao nilon 02 lớp đến độ sâu nâu tối, thành phần thịt trung bình, rất ẩm, cấu trúc 2,2 m để đảm bảo độ sâu 0 – 2,2 m không có nước tảng khối lớn, ít chặt xốp, nhiều rễ lúa, kích thước thấm ngang và nước tràn mặt ruộng trong những KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 85 (9/2023) 89
đợt mưa lớn. Lấy mẫu và bảo quản mẫu theo lần/vụ. Tổng số mẫu là 143 mẫu, gồm 11 mẫu nước TCVN 6663-11:2011. tưới và 132 mẫu nước ngầm (11 lần*4 CT*3 độ Mẫu nước dưới đất được lấy theo 03 độ sâu gồm sâu). Để thu mẫu, các ống nhựa PVC được bịt nắp 35 cm, 70 cm, 120 cm theo chu kỳ 7 ngày/lần, bắt kín ở hai đầu và đục các lỗ nhỏ xung quanh tại các đầu từ thời kì đổ ải (tuần 1 tương ứng với lần lấy độ sâu 35 cm, 70 cm, 120 cm để thu nước. Mẫu mẫu 1) cho đến khi chắc bông (tuần 11 tương ứng nước đọng trong các ống được hút bỏ đi trước khi với lần lấy mẫu 11) với tổng số lần lấy mẫu là 11 lấy mẫu 24 giờ bằng bơm hút. Hình 2. Phẫu diện đất và các công thức thí nghiệm 2.3. Nước tưới, giống lúa, phân bón và thuốc 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN trừ sâu 3.1. Kết quả của tưới ngập với nước ô nhiễm Nước tưới sông Cầu Bây có HL N-NO3- từ 0,5 tích hợp phân bón – 2,9 mg/L nằm trong giới hạn QC, N-NH4+ từ Kết quả thí nghiệm cho thấy tưới ngập làm 1,8-5,1 mg/L vượt QC từ 2 – 5,67 lần, N-NO2- từ mức nước mặt ruộng luôn ở mức 7 – 10 cm và 0,068 – 1,092 mg/L vượt QC từ 1,36 – 21,84 lần tăng lên vào các đợt mưa. Do tính chất đất lúa tơi (QC so sánh 08 MT: 2015-BTNMT cột B1). xốp bề mặt, dễ thoát nước và lớp nước bề mặt cao Giống lúa bắc thơm số 7, được trồng phổ biến ở làm mức độ thấm gia tăng (Nguyễn Phan Việt và miền bắc với chất lượng gạo dẻo, thơm, có độ sinh cs, 2023). trưởng khỏe, chống chịu hạn và rét, thời gian sinh trưởng 125 - 135 ngày vụ đông xuân, 105 - 110 ngày vụ hè thu. Chế độ phân bón theo khuyến cáo của Viện NNVN 120 kg N : 90 kg P 2 O5 : 90 kg K 2 O/ha, sử dụng phân NPK Việt Nhật, bón thúc duy nhất vào thời kì sau khi lúa cấy được 2 - 3 tuần tuổi là lúc bén rễ hồi xanh. Sử dụng thuốc trừ sâu Nouvo3.6EC phun phòng bệnh Hình 3. HL NH4+ của CT tưới ngập tích hợp thời kỳ đẻ nhánh. phân bón vụ xuân 2023 2.4. Hóa chất và phân tích Sử dụng test thuốc thử của HACH phân tích Có thể thấy HL NH4+ trong nước tưới của 4 vụ NH4+ trong mẫu nước trên máy quang phổ DR- khá cao, trung bình từ 1,8 – 5,1 mg/L. Các kết quả 3900 của hãng HACH theo phương pháp thí nghiệm được thống kê của bốn vụ cho thấy tại Salicylate 8155. các thời điểm nước tưới có HL NH4+ trên mức 2,5 2.5. Xử lý số liệu mg/L không tích hợp phân bón, HL NH4+ trong Các số liệu TN được tính giá trị trung bình, độ nước ngầm tại tầng 35 cm và 70 cm tăng lên đáng lệch chuẩn và vẽ đồ thị trên Microsoft Excel. Sử kể vượt QCVN 09:2023/BTNMT, tuy nhiên tầng dụng chương trình ANOVA đánh giá sự khác biệt 120 cm không bị ảnh hưởng. Vào các đợt nước có ý nghĩa giữa các CT (P < 0,05). tưới có HL NH4+ vượt 2,5 mg/L tích hợp phân 90 KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 85 (9/2023)
bón, HL NH4+ tại cả 3 tầng 35 cm, 70 cm và 120 3.2. Kết quả của tưới tiết kiệm nước với cm đều vượt QC. Các thời điểm nước tưới có HL nước ô nhiễm tích hợp phân bón NH4+ dưới 2,5 mg/L, HL NH4+ trong các tầng 35 Các kết quả thí nghiệm của cả bốn vụ trong cm, 70 cm và 120 cm dưới mức QC. CT 2 với mực nước mặt ruộng được kiểm soát Chẳng hạn vụ xuân 2023, có 04 thời điểm cho thấy tại các thời điểm HL NH 4 + trong nước nước tưới có HL NH 4 + rất cao là lần lấy mẫu số tưới > 2,5 mg/L tích hợp phân bón làm HL NH 4 + 3, 4, 10 và 11. HL NH4 + trong nước tại tầng 35 tại các tầng 35 cm, 70 cm vượt QC. Do mực cm đo được từ 0,25 – 4,25 mg/L. Tại các thời nước mặt ruộng thấp và phơi ruộng vào thời kì điểm HL NH 4 + trong nước tưới của lần lấy mẫu cuối đẻ nhánh giúp tăng độ hiếu khí vùng rễ, oxi 3, 4, 10, 11, HL NH4 + trong tầng 35 cm vượt QC hóa NH4 + thành NO 3 - bởi các quá trình sinh hóa từ 2,43 – 4,25 lần. Trong đó, nước tưới ô nhiễm hạn chế thấm NH 4 + xuống các tầng sâu hơn nên tích hợp phân bón (lần lấy mẫu 3, 4) làm HL tầng 120 cm không bị ảnh hưởng trong tất cả NH4 + trong tầng 35 cm cao hơn 16,36 – 17 lần các lần lấy mẫu của cả bốn vụ. Vào thời điểm so với các đợt còn lại (P < 0,05). Cũng tại thời nước tưới có HL NH4 + > 2,5 mg/L không tích điểm bón phân, HL NH4 + trong tầng 70 cm và hợp phân bón chỉ ảnh hưởng đến tầng 35 cm 120 cm cao hơn QC từ 1,08 – 1,12 lần và cao (HL NH4 + vượt QC), không ảnh hưởng đến tầng hơn các thời điểm còn lại từ 4,3 – 8,3 lần. Thời 70 cm và 120 cm. điểm không bón phân (lần 10, 11) với nước tưới Cụ thể tại vụ xuân 2023, các lần lấy mẫu 3, 4 ô nhiễm NH4 + ở mức cao chỉ tác động đến tầng nước tưới có HL NH4+ > 2,5 mg/L tích hợp bón 35 cm và 70 cm. Cụ thể là HL NH4 + trong tầng phân làm HL NH4+ trong tầng 35 cm và 70 cm 35 cm cao hơn QC từ 3,9 – 4,8 lần, HL NH4 + vượt QC từ 1,08 – 3,51 lần. Tuy nhiên, mức nước trong tầng 70 cm cao hơn QC từ 2,43 – 2,55 lần mặt ruộng được kiểm soát nên so với CT 1, HL tại đợt lấy mẫu số 10, 11. NH4+ thấp hơn so từ 0,74 – 0,92 mg/L tại các tầng Nhìn chung, các kết quả thí nghiệm của các vụ tương ứng. So sánh sự khác nhau giữa các tầng, còn lại cũng cho thấy HL NH4+ trong tầng 35 cm, HL NH4+ trong tại tầng 35 cm cao hơn tầng 70 cm 70 cm và 120 cm gia tăng đáng kể dưới ảnh hưởng khoảng 3,2 lần. Vào thời điểm nước tưới có HL của các đợt tưới ngập với HL NH4+ trong nước NH4+ vượt 2,5 mg/L không tích hợp phân bón (lần tưới vượt quá 2,5 mg/L tích hợp phân bón. Như lấy mẫu 10, 11) chỉ làm NH4+ trong nước dưới đất vậy, nước tưới ô nhiễm tích hợp phân bón làm tại tầng 35 cm vượt QC từ 2,83 – 2,94 lần. Các thấm NH4+ xuống cả ba tầng 35 cm, 70 cm và 120 tầng 70 cm và 120 cm không ô nhiễm NH4+ với cm làm HL NH4+ vượt quá QC. Thời điểm không HL thấp hơn QC. Khi HL NH4+ dao động quanh áp dụng phân bón, nước tưới với HL NH4+ > 2,5 mức 1,8 – 2,5 mg/L, kết quả cho thấy HL NH4+ tại mg/L chỉ làm HL NH4+ trong tầng 35 cm và 70 cm tất cả các tầng đều thấp hơn QC. vượt quá QC, không ảnh hưởng đến tầng 120 cm. Kết quả TN của các vụ khác cũng có xu hướng Nước tưới có HL NH4+ < 2,5 mg/L không ảnh tương tự, tưới tiết kiệm nước trong điều kiện nước hưởng đến HL NH4+ trong cả ba tầng 35 cm, 70 tưới có HL NH4+ vượt 2,5 mg/L chỉ tác động đến cm và 120 cm. Nhìn chung, các kết quả về HL HL NH4+ trong tầng 35 cm và 70 cm nhưng đều NH4+ giảm theo độ sâu các tầng đất phù hợp với thấp hơn so với tưới ngập tại các tầng tương ứng. các kết quả của (Abdikani et al., 2018). Nhìn Bên cạnh đó, kết quả TN cũng cho thấy HL NH4+ chung, có sự khác biệt đáng kể giữa HL NH4+ giảm của tất cả các CT trong bốn vụ đều giảm trong tầng 35 cm và tầng 70 cm (P < 0,05), cụ thể theo độ sâu các tầng đất; đồng thời có sự khác biệt là HL NH4+ trong tầng 35 cm cao hơn tầng 70 cm đáng kể về HL NH4+ giữa các tầng nghiên cứu (P từ 1,8 – 10,6 lần và mức độ thấm NH4+ chủ yếu < 0,05), kết quả này phù hợp với các nghiên cứu tập trung ở tầng 0 – 35 cm phù hợp với các nghiên của (Dash et al., 2015) và (Abdikani et al., 2018) cứu của (Abdikani et al., 2018), (Jinguo Wang et về độ giảm mức nước bề mặt hạn chế sự thấm al., 2013) và (Dash et al., 2015). NH4+ xuống các tầng sâu hơn. KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 85 (9/2023) 91
tầng còn lại là 70 cm và 120 cm không bị ảnh hưởng. Khác với CT 1, CT 3 không có sự khác biệt đáng kể về HL NH4+ giữa các tầng 70 cm và 120 cm (P > 0,05). Kết quả này có xu hướng giống CT 2 tại các thời điểm không áp dụng phân bón. Mặc dù có ít sự khác biệt giữa các tầng 70 Hình 4. HL NH4+ của CT tưới tiết kiệm nước cm và 120 cm, nhưng các kết quả cũng giống như tích hợp phân bónvụ xuân 2023 xu hướng của các CT 1 và CT 2 là HL NH4+ giảm theo độ sâu các tầng. 3.3. Kết quả của tưới ngập với nước ô nhiễm không áp dụng phân bón Dưới sự kiểm soát phân bón, các kết quả thí nghiệm của bốn vụ cho thấy HL NH 4 + trong nước tưới vượt quá 2,5 mg/L chỉ ảnh hưởng đến tầng 35 cm (HL NH4 + vượt quá QC), các tầng 70 cm và 120 cm hoàn toàn không bị ảnh hưởng (HL NH4 + thấp hơn QC). Có thể thấy CT 3 chỉ tác động đến tầng 35 cm trong khi CT 1 tác Hình 5. HL NH4+ của CT tưới ngập nước ô nhiễm động đến tầng 120 cm. Tương tự như xu hướng không áp dụng phân bón vụ xuân 2023 của các CT 1và CT 2, ở CT 3 cũng có sự khác biệt đáng kể giữa tầng 35 cm và tầng 70 cm (P < 3.4. Kết quả của tưới ngập với nước không ô 0,05), tuy nhiên không có sự khác biệt đáng kể nhiễm tích hợp phân bón giữa tầng 70 cm và 120 cm (P > 0,05). Cũng Các kết quả TN trong bốn vụ của CT 4 cho giống như các CT khác, diễn biến HL NH 4 + của thấy áp dụng nước tưới sạch và phân bón, HL CT 3 theo độ sâu trong cả bốn vụ cho kết quả NH4+ trong tất cả các tầng đều nằm trong QC. Bên giảm theo độ sâu của các tầng. Trong CT 3 này, cạnh đó, NH4+ giảm dần theo độ sâu của các tầng, nước tưới ô nhiễm không áp dụng phân bón chỉ kết quả này giống xu hướng của các CT 1, CT 2, ảnh hưởng đến HL NH4 + trong tầng 35 cm, các CT 3. Kết quả thí nghiệm cũng cho thấy sự tác kết quả khá phù hợp với các nghiên cứu của động rõ rệt của nước tưới ô nhiễm so với nước (Chen Shih-Kai et al., 2022) về ảnh hưởng của tưới không ô nhiễm đến HL NH4+ trong nước mức độ ô nhiễm nước bề mặt đến thấm NH4 +. ngầm nông. Như vậy chế độ phân bón 120 kg Tại các thời điểm HL NH 4 + trong nước tưới < N/ha theo khuyến cáo chỉ nên áp dụng trong điều 2,5 mg/L, HL NH4 + tại các tầng nghiên cứu từ kiện nước tưới sạch. 35 cm, 70cm, 120 cm đều thấp hơn QC. Các kết Tại vụ xuân 2023, HL NH4+ giảm dần theo độ quả thí nghiệm của bốn vụ diễn biến theo xu sâu của các tầng đất và dao động trong khoảng hướng sau: dưới điều kiện không áp dụng phân 0,18 – 0,19 mg/L tại tầng 35 cm, 0,1 - 0,13 mg/L bón, không xảy ra hiện tượng thấm NH 4 + xuống tại tầng 70 cm và 0,6 – 0,8 mg/L tại tầng 120 cm. nước ngầm khi HL NH 4 + trong nước tưới < 2,5 Vào thời điểm bón phân HL NH4+ trong nước tầng mg/L. Khi HL NH 4 + trong nước tưới vượt 2,5 35 cm tăng lên rõ rệt, cao hơn 1,7 – 2 lần so với mg/L dẫn đến thấm NH 4 + xuống nước ngầm các thời điểm còn lại. Như vậy, việc sử dụng phân tầng 35 cm. bón cho lúa đã có tác động đến HL NH4+ trong Chẳng hạn, tại vụ xuân 2023, tại các lần lấy tầng 35 cm nhưng vẫn trong giới hạn QC. Kết quả mẫu 3, 4, 10, 11 xuất hiện HL NH4+ trong nước thí nghiệm phù hợp với các nghiên cứu của tưới vượt quá 2,5 mg/L làm HL NH4+ trong tầng (Dash et al., 2015) về sự tích tụ của NH4+ tập 35 cm cao hơn QC từ 1,99 – 2,35 lần. Tuy nhiên, trung ở vùng rễ, không bị thấm xuống các tầng sâu mức độ tác động chỉ xảy ra đến tầng 35 cm, các hơn trong điều kiện nước tưới sạch. 92 KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 85 (9/2023)
NH4+ trong cả ba tầng 35 cm, 70 cm và 120 cm. CT 2 với nước tưới ô nhiễm ô nhiễm tích hợp phân bón tác động đến NH4+ trong tầng 35 cm và 70 cm, nhưng thấp hơn CT 1 từ 0,74 – 0,92 mg/L. Không áp dụng phân bón: nước tưới có HL NH4+ vượt 2,5 mg/L chỉ tác động đến tầng 35 cm; nước Hình 6. HL NH4+ của CT tưới ngập nước sạch áp tưới có HL NH4+ dưới 2,5 mg/L không tác động dụng phân bón vụ xuân 2023 đến NH4+ trong các tầng. CT 3 với kiểm soát phân bón: nước tưới có HL NH4+ vượt 2,5 mg/L chỉ làm 4. KẾT LUẬN HL NH4+ trong tầng 35 cm vượt QC, nước tưới có CT 1 với nước tưới ô nhiễm tích hợp phân bón HL NH4+ dưới 2,5 mg/L không ảnh hưởng đến tất làm HL NH4+ trong tầng 35 cm, 70 cm và 120 cm cả các tầng. CT 4 với nước tưới sạch và áp dụng đều vượt QC. Không áp dụng phân bón: nước tưới phân bón: không có tầng nào vượt quá QC. Như có HL NH4+ vượt 2,5 mg/L ảnh hưởng đến NH4+ vậy, ngưỡng hàm lượng NH4+ vượt 2,5 mg/L trong trong tầng 35 cm và 70 cm (vượt quá QC), không nước tưới đã tác động đáng kể đến HL NH4+ trong ảnh hưởng đến tầng 120 cm; nước tưới có HL nước ngầm nông. NH4+ dưới mức 2,5 mg/L không ảnh hưởng đến TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Phan Việt, Đinh Thị Lan Phương, Nguyễn Thị Ngọc Dinh, 2023, Hàm lượng nitrat trong nước ngầm tầng nông dưới ảnh hưởng của nước tưới ô nhiễm tích hợp phân bón, Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Thủy lợi và Môi trường, Số 84 (6/2023). Nguyễn Phan Việt, Đinh Thị Lan Phương, Đặng Kiều Loan, Trần Huyền Trang, 2023, Giảm dư lượng nitrat trong nước mặt ruộng bởi phụ phẩm nông nghiệp và điều chỉnh phân bón, Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Thủy lợi và Môi trường, Số 84 (6/2023). Abdikani, Md Rowshon Kamal, Hadi Hamaaziz Muhammed, Mohd Amin Mohd Soom, Mohamed Azwan b. Mohamed Zawawi, Aimrun Wayayok and Hasfalina bt. Che Man, 2018, Assessment of Nutrient Leaching in Flooded Paddy Rice Field Experiment Using Hydrus-1D, Water 2018, 10, 785; doi:10.3390/w10060785. Bijay-Singh, Eric Craswell, 2021, Fertilizers and nitrate pollution of surface and ground water: an increasingly pervasive global problem. SN Applied Sciences, 3:518, https://doi.org/10.1007/s42452- 021-04521-8 Daniel Chao Wang, Pei-Fang Wang, 2008, Migration of Infiltrated NH4 and NO3 in a Soil and Groundwater System Simulated by a Soil Tank, Pedosphere, Volume 18, Issue 5, October 2008, Pages 628-637, https://doi.org/10.1016/S1002-0160(08)60057-0 Chen, Shih-Kai, Yuan-Yu Lee, and Tzu-Ling Liao. 2022. "Assessment of Ammonium–N and Nitrate–N Contamination of Shallow Groundwater in a Complex Agricultural Region, Central Western Taiwan" Water 14, no. 13: 2130. https://doi.org/10.3390/w14132130 Dash, C.J.; Sarangi, A.; Adhikary, P.P.; Singh, D.K. Simulation of Nitrate Leaching under Maize–Wheat Cropping System in a Semiarid Irrigated Area of the Indo-Gangetic Plain, India. J. Irrig. Drain. Eng. 2015, 142, 04015053. Jinguo Wang, Zhifang Zhou, Fenggen Yang, 2013, Isotope Analysis of NH4+ in Shallow Groundwater of Sewage Irrigated Area, Disaster Advances 6:88-93 Hou, H.; Zhou, S.; Hosomi, M.; Toyota, K.; Yosimura, K.; Mutou, Y.; Nisimura, T.; Takayanagi, M.; Motobayashi, T. Ammonia emissions from anaerobically-digested slurry and chemical fertilizer applied to ﬂooded forage rice. Water Air Soil Pollut. 2007, 183, 37–48. KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 85 (9/2023) 93
Markus Maisch, Ulf Lueder, Andreas Kappler, and Caroline Schmidt, 2019, Iron Lung: How Rice Roots Induce Iron Redox Changes in the Rhizosphere and Create Niches for Microaerophilic Fe(II)- Oxidizing Bacteria, Environ. Sci. Technol. Lett. 6, 10, 600–605; https://doi.org/10.1021/acs.estlett.9b00403 Zhao, X.; Zhou, Y.; Min, J.; Wang, S.; Shi, W.; Xing, G. Nitrogen runoff dominates water nitrogen pollution from rice-wheat rotation in the Taihu Lake region of China. Agric. Ecosyst. Environ. 2012, 156, 1–11. Abstract: IMPACTS OF CONTAMINATED IRRIGATION WATER ON AMMONIUM CONTENTS IN SHALLOW GROUNDWATER IN THE ALLUVIAL SOIL OF THE RED RIVER DELTA The experiment was conducted at the field of Vietnam National University of Agriculture with four different rice crops to clarify the leaching NH4+ from contaminated irrigation water for rice, which contained NO3- ranging from 0.5 – 2.9 mg/L, NO2- from 0.068 – 0.084 mg/L, NH4+ from 5.1 - 6 mg/L into groundwater at depths of 35 cm, 70 cm, 120 cm. The experiment included four treatments: Flood irrigation – CT 1, Water saving irrigation – CT 2, Flood irrigation without fertilizer – CT 3, Flood irrigation without non-contaminated water – CT 4. Among these, three treatments of (1, 2, and 4) applied fertilizer with 120 kg N : 90 kg P2O5 : 90 kg K2O/ha. The results indicated that irrigation water containing NH4+ content over 2,5 mg/L combined with fertilizer increased NH4+ content at three depths in CT 1 over the QCVN 09:2023/BTNMT, while CT 2 affected only depths of 35 cm and 70 cm. N regimes of 120 kg/ha with clean water did not affect NH4+ in shallow groundwater in CT 4. NH4+ in irrigation water is over 2.5 mg/L without fertilizer, leading to NH4+ content at the depths of 35 cm and 70 cm of CT 1 and 35 cm of CT 2 were over the standard. Controlling irrigation level of CT 2 reduced NH4+ leaching into depth of 35 cm from 1 – 3.53 times compared to CT 1. NH4+ content in irrigation water was under 2.5 mg/L reducing leaching (NH4+ content in groundwater of treatments 1, 2, and 3 in all depths are under the standard). Study results contribute to better management of irrigation and fertilizer practices to control NH4+ leaching into shallow groundwater. Keywords: Contaminated ammonium groundwater, contaminated irrigation water, paddy, flood irrigation. Ngày nhận bài: 14/8/2023 Ngày chấp nhận đăng: 08/9/2023 94 KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 85 (9/2023)