Báo cáo nghiên cứu nông nghiệp " Báo cáo kỹ thuật Tưới lúa bằng nước thải để làm giảm ô nhiễm môi trường do sản xuất cá da trơn ở đồng bằng sông Cửu Long "

Chia sẻ: Nguyen Nhi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:38

Thêm vào BST

Báo xấu

110
lượt xem 23
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Chất thải từ ngành nuôi cá Tra (Pangasianodon hypophthalmus) thâm canh làm ô nhiễm nguồn nước ở đồng bằng sông Cửu Long của Việt Nam. Trong nghiên cứu này nhằm mục đích xử lý nước thải từ ao nuôi cá Tra vùng ĐBSCL bằng đất ruộng lúa để dưỡng chất được cây lúa tái sử dụng như nguồn phân bón thay thế. Kết quả điều tra vào mùa khô năm 2007 trên các ruộng lúa song hành có hoặc không sử dụng nưosc thải ao nuôi cá Tra của tỉnh An Giang cho thấy rằng năng suất của 16 ruộng lúa có nhận chất thải từ...

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Báo cáo nghiên cứu nông nghiệp " Báo cáo kỹ thuật Tưới lúa bằng nước thải để làm giảm ô nhiễm môi trường do sản xuất cá da trơn ở đồng bằng sông Cửu Long "

Báo cáo kỹ thuật Tưới lúa bằng nước thải để làm giảm ô nhiễm môi trường do sản xuất cá da trơn ở đồng bằng sông Cửu Long Cao van Phung1, Nguyen be Phuc2, Tran kim Hoang2 and Bell R.W. 3 1. Cuu Long Rice Research Institute, O’Mon, Cantho Province, Vietnam. Email: caovanphung@hcm.vnn.vn 2. An Giang University, Long Xuyen, An Giang Province, Vietnam 3. School of Environmental Science, Murdoch University, Murdoch 6150, Australia. Tóm tắt Chất thải từ ngành nuôi cá Tra (Pangasianodon hypophthalmus) thâm canh làm ô nhiễm nguồn nước ở đồng bằng sông Cửu Long của Việt Nam. Trong nghiên cứu này nhằm mục đích xử lý nước thải từ ao nuôi cá Tra vùng ĐBSCL bằng đất ruộng lúa để dưỡng chất được cây lúa tái sử dụng như nguồn phân bón thay thế. Kết quả điều tra vào mùa khô năm 2007 trên các ruộng lúa song hành có hoặc không sử dụng nưosc thải ao nuôi cá Tra của tỉnh An Giang cho thấy rằng năng suất của 16 ruộng lúa có nhận chất thải từ ao nuôi cá có năng suất cao hơn 1 tấn /ha so với 16 ruộng không có tưới bằng nước thải. Trên 6 thí nghiệm đồng ruộng sử dụng nước thải ao nuôi cá để tưới cho lúa, giảm 33% phân đạm và giảm 50% phân P và K không làm ảnh hưởng đến năng suất lúa. Trên các thí nghiệm khác, giảm N đến 40% hoặc P đến 50% mà không làm giảm năng suất lúa. Sự biến động về thành phần dinh dưỡng trong nước 1 Corresponding author Cuu Long Rice Research Institute, O’Mon district, Cantho city-Vietnam. Phone No (84) 710861452. Fax: (84) 710861457. Email: caovanphung@hcm.vnn.vn
thải theo địa điểm, và tiềm năng về năng suất và nhu cầu tưới đặc biệt giữa mùa mưa (tiềm năng về năng suất thấp và nhu cầu tưới thấp) và mùa khô làm cho khác biệt về liều lượng phân bón có thể thay thế do sử dụng nước thải mà không làm giảm năng suất. Từ 10 đến 20 ha ruộng cần để sử dụng hết nước thải từ 1 ha ao nuôi cá với giả định là chỉ có sử dụng nước thải để tưới cho lúa. Vào đầu mùa mưa, do nước mưa đã có nên làm cản trở cho việc sử dung nước thải ao nuôi trong một số ngày, do vậy càn có khỏang 20-40 ha ruộng lúa cần cho mỗi ha ao nuôi cá. Nếu nước thải được áp dụng như chu kỳ này làm cho dư thừa dưỡng chất tích trên ruộng lúa, cần nhiều hơn diện tích lúa để áp dụng theo phương cách này như là một chiến lược bền vững để xử lý nước thải ao cá. Từ khóa: cá da trơn, chất thải ao cá, dưỡng chất, ô nhiễm, lúa. Dẫn nhập Nuôi cá da trơn đã được thực hiện từ lâu nhưng ngành công nghiệp này chỉ trở nên quan trọng sau năm 2000 với mức tăng trưởng hàng năm những năm sau đó khoảng 15-20% cho đến năm 2008. Tổng sản lượng cá phi lê ở đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) là 0,68 triệu tấn vào năm 2007 (Phan et al. 2009). Sản xuất cá da trơn mở rộng diện tích ao nuôi đến khoảng 6.000 ha ở ĐBSCL (Bosma et al. 2009). Sản xuất mỗi tấn cá da trơn tiêu tốn 4.023 m3 nước và thải ra 47,3 kg of N (Phan et al. 2009). Nước thải ao nuôi cá thâm canh xả thẳng ra gây ô nhiễm nguồn nước mặt vùng ĐBSCL. Từ các ao nuôi cá da trơn , một lượng lớn chất thải lỏng được xả thẳng ra
đường nước mà không qua xử lý (Phan et al. 2009). Ước lượng có khoảng 2754GL nước được thải từ ao nuôi cá da trơn trở về nước mặt của sông rạch vùng ĐBSCL. Hậu quả là sự ô nhiễm sông rạch do phải gánh các chất thải ao nuôi cá có chứa nhiều chất dinh dưỡng (đặc biệt là đạm, lân và các bon) gây ra mối quan ngại về sự bền vững của ngành công nghiệp này (Phan et al. 2009). Luật Môi Trường năm 2005 nghiêm cấm việc xả thải trực tiếp nước ao cá vào kênh, rạch là nền tảng cho nghiên cứu này. Mặc dù việc bắt buộc tuân thủ với luật định hiện dường như còn ở mức thấp, sự vững bền trong tương lai của nghề nuôi cá trong ao hồ tùy thuộc chủ yếu vào khả năng của nông dân tuân theo các qui định về môi trường và cho xuất khẩu. Vì lý do này chiến lược xử lý có hiệu quả kinh tế cần phải được tìm ra và được nông dân áp dụng. Hiện chỉ có 15-24% nông dân nuôi cá da trơn ở Cần Thơ và An Giang đang thực hành việc tái chế nước thải từ ao nuôi của họ để tưới cho lúa (Cao et al. 2009). Sự ô nhiễm do chất thải ao nuôi cá thường do hàm lượng các bon hữu cơ và các chất dinh dưỡng cao (Pillay, 1992) cho dù chất rắn lơ lững cao, NH4-N và COD cũng làm cho ít được chấp nhận để sử dụng. Hơn thế nữa, phương cách xả thải này cũng làm cho việc phát tán bệnh tật trên cá da trơn vì người nuôi cuối nguồn nước sẽ lấy nước vào ao nuôi của họ (Phan et al. 2009). Các lòai gây bệnh cho cá ở mức cao vào đầu mùa mưa ở vùng ĐBSCL. Số lượng chất thải được tạo ra tùy thuộc vào số lượng và chất lượng thức ăn (Cowey and Cho, 1991). Điều này có liên quan đến hệ số biến chuyển thức ăn thấp từ thức ăn viên hơn là của thức ăn tự chế (1.69 vs 2.25; Phan et al. 2009). Như vậy lọai thức ăn sau tạo ra nhiều chất thải. Tần suất của việc thay nước và mật độ cá trong ao cũng sẽ ảnh hưởng đến số lượng và chất lượng nước thải . Tuy nhiên, việc tích hợp nghề nuôi thủy sản vào trong hệ thống nông nghiệp hiện hành được biết là cải thiện được sức sản xuất và bền vững về sinh môi của cả hai họat động
này bằng cách quản lý tốt hơn và cải thiện được độ phì cho đát do việc tái chế chất thải (Bartone and Arlosoroff 1987). Hơn thế nữa, việc quản lý đúng đầu vào của chất thải có thể làm giảm nhu cầu sử dụng phân bón (Falahi-Ardakani et al. 1987). Lúa tiêu tốn một thể tích nước lớn khi được tưới hòan tòan, đặc biệt là trong mùa nắng. Thay vì sử dụng nước sông rạch để tưới cho lúa, nước thải nếu có từ các ao nuôi lân cận có thể cung cấp được hầu hết nhu cầu nước cho lúa đồng thời cũng cung cáp một lượng dinh dưỡng đáng kể. Nghiên cứu này nhằm mục đích tái chế nước thải ao cá để sử dụng tưới cho lúa. Nền tảng cho việc xử lý là sử dụng khả năng hút thu dưỡng chất của cây lúa và tiến trình lọc của ruộng lúa gắn với kênh phân phối nước và ao lắng tụ để cải thiện chất lượng nước thải từ ao cá trước khi nó đi trở vào kênh chính họăc sông ngòi. Mục tiêu của nghiên cứu này nhằm xác định giá trị của mức thay thế phân bón của nước thải ao cá để xác định phương cách nào để điều chỉnh liều lượng phân bón khuyến cáo cho lúa khi sử dụnmg lọai nước này để tưới cho mùa vụ thay vì sử dụng nước sông. Vật liệu và phương pháp Thí nghiệm đồng ruộng về tái chế nước thải được tiến hành trên lúa bắt đàu từ mùa mưa 2007 và kết thúc vào mùa khô năm 2010. Địa điểm và đặc tính đất được trình bày trong bảng 1. Một cuộc điều tra sơ khởi về lợi ích của việc sử dụng chất thải ao cá được tiến hành vào mùa khô năm 2007 ở 2 huyện Phú Tân và Châu Phú của tỉnh An Giang. Trên mỗi huyện, 16 ruộng được chọn bao gồm 8 ruộng có nhận nước thải từ ao cá và 8 ruộng khác có bờ ngăn không cho nước thải chảy vào. Mẫu lúa được thu họach trên diện tích 5 m2 với 3 lần lập lại để đánh giá năng suất thực tế. Thí nghiệm tái chế nước thải cho sản xuất lúa được thực hiện ở 2 xã của huyện Châu Phú là Mỹ Phú vào mùa mưa năm 2007 và mùa khô năm 2008 và ở Vĩnh Thạn Trung vào mùa
khô và mùa mưa năm 2009. 2 thí nghiệm khác được tiến hành vào mùa khô năm 2008 tại huyện Phú Tân (2 điểm thí nghiệm) thuộc tỉnh An Giang. Các thí nghiệm khác nữa được tiến hành ở Viện lúa ĐBSCL và tại Phong Điền vào mùa khô năm 2009. Ở điểm thí nghiệm sau cùng, nước thải có nguồn gốc từ ao nuôi cá Trê, trong khi tại các điểm thí nghiệm còn lại nước thải từ ao nuooi cá Tra. Thành phần hóa học của nước thải tại mỗi địa điểm được trình bày trong Bảng 2. Có 6 nghiệm thức cho các thí nghiệm tại Châu Phú và Phú Tân sử dụng phân hóa học (lượng phân N, P, K tính bằng kg/ha ghi trong ngoặc đơn) như sau: T1 (90- 26-50); T2 (60-13-25); T3 (30-0-25); T4 (30-26-25); T5 (30-13-50) và T6 (0-13-50). Thí nghiệm ở Mỹ Phú không có công thức T5. Các nghiệm thức phân vô cơ cho thí nghiệm ở Vĩnh Thạnh Trung và tại Viện lúa được điều chỉnh như sau: (100-17.5-25); T2 (80-14-25); T3 (60-10.5-25); T4 (40-14-25); T5 (40-10.5-25). Sau cùng, thí nghiệm tại phong Điền thử nghiệm 2 nghiệm thức là tưới bằng nước thải và giảm liều lượng phân bón vô cơ (45-13-30, NPK in kg/ha) so với nghiệm thức tưới bằng nước sông và áp dụng liều lượng phân bón ở mức khuyến cáo (83-21-17, NPK in kg/ha). Tưới bằng nước thải 5 lần trong mùa mưa và 10 lần trong mùa khô cho lúa. Thể tích nước thải cho mỗi lần tưới là 1000 m3/ha (i.e. tưới ngập 10 cm nước). Thành phần các dưỡng chất trong nước thải tại mỗi địa điểm được trình bày trong Bảng 2. Tất cả các thí nghiệm được bố trí theo thể thức khối hòan tòan ngẫu nhiên với 4 lần lậ lại ngọai trừ thí nghiệm tại Phong Điền có 8 lần lập lại cho mỗi nghiệm thức. Kích thước lô thí nghiệm là 8 x 7 m và mỗi lô được ngăn cách bằng bờ bao. Thu thập mẫu đất được thực hiện trước khi sạ lúa và sau khi thu họach của mỗi vụ. Thành phần năng suất được tính tóan trên số liệu thu họach trong 2 khung vuông 0.5 x 0.5 m cho mỗi
lô. Lúa được phòng trừ sâu cuốn lá, bọ trĩ, rầy nâu và cháy lá bằng cách sử dụng các lọai thuốc có hiệu quả theo yêu cầu. Các bon hữu cơ được xác đinh bằng cách vô cơ hóa ướt; phân tích dưỡng chất trong lúa (N, P, K, Ca, Mg, Fe, Cu, Zn, Mn) theo các phương pháp chuẩn để phân tích đất (Page et al. 1982), phân tích mẫu thực vật và phân tích nước theo (Chapman and Pratt, 1961). Phân tích thống kê bằng phần mềm IRRISTAT phiên bản 5.1 bằng cách áp dụng phân tích ANOVA theo 1 chiều. Cân bằng (N, P) được tính tóan theo phương pháp của Dobermann and Fairhurst (2000) bằng cách tính tóan đầu vào và đầu ra. Các thông số theo báo cáo của Dobermann and Fairhurst (2000) được thay thế bằng các số liệu ở địa phương nếu có. Ngân quỹ dưỡng liệu của N và P ở hệ thống 2 lúa được tính tóan theo kịch bản 2/3 lượng rơm rạ được lấy đi, và 100% rơm rạ được trả lại cho đồng ruộng như là dấu hiệu cho thấy kết quả của các chiến lược quản lý rơm rạ khác nhau. Kết quả Khảo sát sơ khởi về sự sử dụng chất thải của nông dân Nghiên cứu sơ khởi co thấy năng suất ruộng lúa của nông dân có sử dụng nước thải từ ao nuôi cá để tưới cho lúa cao hơn ruộng được tưới cùng một thể tích và thời gian bằng nước sông. Năng suất khác biệt giữa 2 phương pháp vào khoảng 1 t/ha (Bảng 3). Điều này cho thấy nước thải khi áp dụng ở một liều lượng thích hợp có thể giúp cho tăng năng suất lúa lên hơn nữa. Phân tích mẫu đất vào thời ddiwwrm thu hoạch cho thấy rằng tổng đạm, lân và kali của ruộng có tưới bằng nước thải là cao hơn và có ý nghĩa khi phân tích thống kê
ruộng không có tưới bằng nước thải nhưng hàm lượng các bon lại thấp hơn (Bảng 4). Nước thải giàu đạm, lân và kali (Bảng 2) điều này giải thích tại sao đất có nhận chất thải có hàm lượng dinh dưỡng cao hơn. Ngược lại, nhiều vi sinh vật có trong nước thải có thể đẩy mạnh sự phân hủy chất hữu cơ làm cho hàm lượng thấp nhưng có lượng đạm khoáng hóa cao. Kết quả khảo sát còn cho thấy nông dân thường bón zeolite, vôi và dolomite để sát trùng và hạ phèn cho ao sau khi thu hoạch cá (Bosma et al. 2009). Có lẻ điều này làm cho hàm lượng calcium và magnesium cao ở ruộng có nhận nước thải. Tuy nhiên hàm lượng sắt và manganese cũng cao hơn trên ruộng có nhận nước thải do hậu quả của việc đào ao nuôi cá thường sâu hơn tầng pyrite của đất phèn tiềm tàng (Bảng 4). Tái chế nước thải cho canh tác lúa ở Châu Phú Tại Châu Phú, năng suất ở tất cả các nghiệm thức nằm trong khỏang 3.9- 4.2 t/ha vào vụ mùa mưa năm 2007 và chúng không khác biệt nhau qua phân tích thống kê. Tuy nhiên, vào vụ mùa khô năm 2008 năng suất lúa ở nghiệm thức T1 và T2 cao hơn có ý nghĩa thống kê so với các nghiệm thức khác (T3, T4 và T5) không có bón P hay N hoặc chỉ bón 33% liều lượng phân đạm được khuyến cáo (Bảng 5). Điều này cho thấy rằng nước thải từ ao nuôi cá có thể giúp tiết kiệm 1/3 liều lượng khuyến cáo N, P và K. Năng suất thấp ở nghiệm thức T3 do đất phèn mà lân là yếu tố chủ lực cần cho cây trồng phát triển (Cong et al. 1995). Bên cạnh đó, đạm trong nghiệm thức T3, T4 và T5 chỉ có 33 % liều lượng khuyến cáo và không đủ để đạt tiềm năng năng suất cao trong vụ mùa khô. Năng suất lúa vào mùa mưa thường thấp hơn mùa khô do bức xạ mặt trời thấp (Hung et al., 1995). Phân tích mẫu đất, rơm và hạt lúa ở thời điểm thu họach cho thấy không có sự khác biệt nào giữa các nghiệm thức về nồng độ N, P và K (số liệu không trình bày ở đây).
Tái chế nước thải cho canh tác lúa tại Phú Tân Tại Phú Tân ở điểm thứ nhất, năng suất lúa ở nghiệm thức T1 và T2 gần được 7 tấn/ha và chúng không khác biệt nhau qua phân tích thống kê (Bảng 5). Điều này chứng tỏ tưới bằng nước thải ao nuôi cá có thể tiết kiệm được 1/3 liều lượng theo khuyến cáo của phân đạm và ½ liều lượng theo khuyến cáo của P và k. Giảm đạm hơn nữa làm giảm năng suất lúa. không bón P cho năng suất thấp nhấ ở Phú Tân 1, bởi vì liều lượng lân thấp làm giảm hiệu quả của phân đạm (Cong et al., 1995). Tại Phú Tân 2, năng suất tối đa chỉ đạt 5.7 tấn/ha, nhưng T2 một lần nữa cho năng suất bằng với mức phân bón được khuyến cáo. Giảm đạm và lân làm giảm năng suất rõ rệt. Sự hút thu đa và trung lượng ở điểm Phú Tân (Bảng 6) cho thấy lô có năng suất cao thì có sự hút thu cao dưỡng chất (kg/ha) trong rơm và trong hạt trừ lân trong rơm ở điểm Phú Tân 1. Trong thí nghiệm tại địa điểm Phú Tân 2, hút thu dưỡng chất trong hạt theo cùng chiều hướng như thí nghiệm Phú Tân 1 nhưng K và Ca hút thu trong rơm không khác biệt nhau giữa các nghiệm thức (Bảng 6). Tái chế nước thải cho canh tác lúa tại Viện lúa ĐBSCL. Tại Viện lúa, năng suất của tất cả các nghiệm thức là không khác biệt nhau (Bảng 7). Mặc dù T1 có bón đầy đủ phân vô cơ với liều lượng (100-18-25 kg/ha), có năng suất cao nhất nhưng do sự biến động cao về năng suất giữa các lô, cho nên hiệu quả không rõ. Hàm lượng đạm vào lúc thu họach ở các nghiệm thức T1, T2 và T4 là cao nhất và chúng khác biệt có ý nghĩa thống kê so với các nghiệm thức khác (Bảng 8). Điều này cho thấy rằng sự khác biệt về đạm giữa các lô tưới bằng nước thải ao nuôi cá không phải là yếu tố quyết định cho lúa trồng trên đất phèn nơi mà lân thường bị thiếu. Hàm lượng đạm thấp ở nghiệm thức T3 có lẻ do bón lân thấp trong nghiệm thức này so với
nghiệm thức T4. Liên quan đến hàm lượng P trong hạt của thí nghiệm này, nghiệm thức T1 có nồng độ P thấp hơn các nghiệm thức khác có lẻ do tác dụng pha lỏang do nghiệm thức này có năng suất cao nhất. Tái chế nước thải cho canh tác lúa tại Châu Phú vào năm 2009 Tại 2 điểm của Châu Phú vào mùa mưa và mùa khô năm 2009 tương ứng, không có sự khác biệt nào về năng suất giữa các nghiệm thức. Ngay cả khi 40 % lượng đạm theo khuyến cáo và 67% lượng P theo khuyến cáo được dùng bằng phân bón, không có sự suy giảm nào về năng suất nơi lúa được tưới bằng nước thải (Bảng 7). Tại Châu Phú, cây lúa vẫn mạnh khỏe và xanh tốt khi bón chỉ có 40 kg N/ha. Điều này chỉ ra rằng đạm có trong nước thải ở mức vừa phải không quá dư thừa tại Châu Phú, có lẻ do việc sử dụng nhiều ao lắng tại đây. Tái chê snước thải cho canh tác lúa tại Phong Điền Tổng số lượng phân bón ở nghiệm thức T1 (tưới bằng nước thải ao cá) lúc mới gieo trồng chỉ vào khỏang 1/3 của nghiệm thức T2 (tưới bằng nước sông). Sau đó lượng phân sử dụng dựa vào việc chẩn đóan N qua (màu sắc lá lúa). P ( khả năng đẻ chồi), và K (lá cứng cáp). Nhìn chung T1 có bón ít phân đạm hơn 45% và ít phân lân hơn 40%, nhưng kali gia tăng lên 76% để giảm thiểu thiệt hại do côn trùng phá hại. Không có sự khác biệt nào về năng suất ở hai nghiệm thức này qua 2 vụ liên tiếp trong năm 2009 (Bảng 15). Điều này minh chứng giảm 40-45 % phân đạm, và phân lân khi canh tác lúa bằng nước thải so cá Trê không tạo ra bất kỳ sự rối lọan nào về dinh dưỡng (Bảng 16,17). Không có sự khác biệt nào về năng suất giữa 2 nghiệm thức qua 2 vụ liên tiếp năm 2009 (Bảng 15). Điều này cho thấy rằng việc giảm 40-45 % lượng phân N và P cho
lúa được tưới với nước thải từ ao nuôi cá Trê không gây ra sự rối loạn dinh dưỡng (Bảng 16,17). Quỹ dưỡng chất Quỹ đưỡng chất ở 4 địa điểm được trình bày trong Bảng 19 và 20. Nếu rơm rạ được lấy đi, tất cả các nghiệm thức tại Phú Tân và Phong Điền có cân bằng đạm âm bất kể sự khác biệt về liều lượng N của các nghiệm thức. Nhưng thí nghiệm tại Châu Phú và tại Viện lúa cho thấy chỉ có nghiệm thức T5 & T6, với 30 kg N/ha được bón phân có cân bằng đạm âm. Khi rơm rạ được trả lại đồng ruộng, cân bằng N là dương trong hầu hết các trường hợp ngoại trừ nghiệm thức T5 ở Châu Phú, T6 ở Phú Tân và T1 ở Phong Điền đều có thiếu hụt đạm một ít. Lân thì dư thừa ngay cả khi rơm rạ được lấy đi hoàn toàn tại tất cả 4 điểm ngoại trừ nghiệm thức T1 ở Phong Điền. Tuy nhiên P dư thừa ở mức 18-70 kg P/ha khi lúa được tưới bằng nước thải nếu rơm rạ được trả lại trừ khi không bón lân (Bảng 20). Sự thay đổi tính chất của đất Đặc tính đất tại 4 địa điểm được trình bày trong Bảng 21. Không có sự thay đổi nhiều về hàm lượng dưỡng chất hữu dụng trên hệ thống lúa 2 vụ (CLRRI) vì trong hệ thống này hầu hết rơm rạ được trả lại. Tại Châu Phú và Phú Tân nơi mà hệ thống đê bao khép kín được xây dựng để bảo vệ lúa trong mùa mưa, rơm rạ thường bị đốt đi để thuận tiện cho việc sửa soạn đất. Số liệu đất ở Châu Phú và Phú Tân cho thấy có sự suy giảm về hàm lượng các bon hữu cơ, tổng đạm và N, P và K hữu dụng ngoại trừ lân hữu dụng ở Phú Tân.Phân tích đất ở Phong Điền sau vụ lúa thứ 2 cho thấy không có sự thay đổi gì nhiều ở các thông số về đất ngoại trừ đạm dễ tiêu bị giảm đi nhanh chóng phù hợp với cân bằng đạm âm.
Tác động của tưới bằng nước thải trên lợi nhuận canh tác Qua điều tra nông dân ở An Giang, lúa được tưới bằng nước thải cho năng suất thêm được 1 t/ha. Thu nhập thêm được từ 1 t lúa vào khoảng 4 triệu đồng. Các lợi ích khác do việc sử dụng nước thải để tưới là việc tiết kiệm cho phí do giảm được lượng phân bón. Theo kịch bản mà phân bón giảm đến mức còn 33 % đạm , 50 % cho lân và kali, việc tiết kiệm chi phí mua phân bón tương đương với 1,161 triệu đồng/ha. Nếu rơm rạ được trả lại hoàn toàn, phân bón được giảm đến mức chỉ còn 50 % N theo mức khuyến cáo, 33 % lân và 0 % Kali, chi phí phân bón tiết kiệm được giảm xuống nửa chỉ còn 0.658 triệu đồng/ha (tính toán dựa trên giá lúa = 4.000 đồng/kg, phân urea = 6.000 đồng/kg, lân super (16% P2O5)=3.600 đồng/kg và KCl (60% K2O)= 9.000 đồng/kg). Thảo luận Liều lượng phân bón cho lúa và năng zuất Lúa hai vụ là phổ biến ở DDBSCL và phân bón được nông dân sử dụng cho cả hai vụ. Khuyến cáo của Viện lúa DDBSCL cho thấy mức phân đạm phải giảm trong vụ mùa mưa do năng suất thường thấp hơn (Hung et al. 1996). Tổng số dưỡng chất cung cấp cho cả hai vụ theo khuyến cáo của Viện lúa là 140 kg N, 100 kg P và 100 kg K cho mỗi hectare. Với việc rơm rạ được lấy đi các liều lượng phân này gần bằng với cân bằng N, cân bằng P dương 16 kg P/ha/vụ và cân bằng K khiêm tốn ở mức 5 kg/ha/vụ (Cao et al. 2010). Tuy nhiên, nông dân thường bón cao hơn mức phân đạm khuyến cáo. Giá phân bón trong những năm gần đây liên tục tăng theo chiều hướng tăng giá của thế giới. Như thế bất kỳ kỹ thuật nào làm giảm chi phí cho phân bón đồng thời vẫn giữ hoặc tăng năng suất sẽ có ích lợi hơn cho người nông dân.
Kết luận thận trọng từ các nghiên cứu hiện tại là việc sử dụng nước thải để tưới cho lúa trong mùa mưa và mùa khô xó thể tiết kiệm 33 % lượng phân đạm N, và 50 % lượng cả hai loại phân P và K theo mức phân bón Viện lúa. Trong khi vụ mùa mưa chỉ cần một nửa lượng nước tưới của vụ mùa khô, do bị thiếu một ít nước mưa, bón phân ít được bù đắp do năng suất thấp. Như vậy việc giảm một lượng phân bón tương tự có thể áp dụng cho cả hai vụ mùa mưa và mùa khô. Ngoại trừ việc đánh giá sơ khởi về năng suất lúa của nông dân được tưới bằng nước thải vào năm 2007, hiệu quả của tưới bằng nước thải là giảm được lượng phân bón đầu vào mà không làm ảnh hưởng đến năng suất lúa. Như vậy lợi ích kinh tế chính do việc dùng nước thải là giảm được chi phí phân bón hơn là để tăng năng suất. Khi nông dân nuôi cá cũng sản xuất lúa, điều này khá phổ biến ở tỉnh An Giang (Cao et al. 2009), có cơ sở để chuyển nước thải sang ruộng lúa và để làm giảm phân bón sử dụng trong phạm vi doanh nghiệp gia đình dường như là điều hiển nhiên và đơn giản. Ngược lại, ở nhiều nơi trong vùng đồng bằng sông Cửu Long người chuyên nuôi cá không có sản xuất lúa (Cao et al. 2009). Nơi đây người nuôi cá cần phải thương thảo với người trồng lúa để thải nước thải của họ. Nếu qui định về thải nước thải nghiêm nhặt, người nuôi cá có nhiều động cơ hơn để thương thảo và thu xếp cho việc thải nước. Trong trường hợp không bị quá bức bách bởi các qui định, trách nhiệm thuyết phục dường như là về phía nông dân do giá trị của nguồn nước thải, như vậy họ phải thu xếp với nông dân nuôi cá để tiếp cận nguồn nước thải. Việc quan hệ gần gủi giữa người quản lý ao nuôi cá và nông dân là cần thiết để biết lịch xả thải để phối hợp với việc tưới cho lúa. Nông dân nuôi cá có thể thu hồi một số chi phí cho họ bằng cách thu tiền tưới nước cho lúa nhưng hiển nhiên cần phải có giá cả định ra thấp hơn một lượng phân bón tương đương mà nông dân tiết kiệm được.
Nước thải từ ao nuôi cá tương đối cung cấp một lượng lớn N, P và K khi được dùng để tưới cho lúa. Vào mùa khô lượng nước tưới tương đương với 1000 mm nước thải (10 lần tưới với 100 mm cho mỗi lần), lượng đạm nhiều hơn gấp 2 lần mức khuyến cáo trong khi lượng P nhiều hơn gấp 4 lần mức phân bón vào. Rõ ràng, việc sử dụng nước thải để tưới mang lại cơ hội cho nông dân giảm nhiều hơn chi phí cho phân bón. Thực ra, trừ phi nông dân giảm lượng phân N, họ liều lỉnh khi dùng nước thải do tăng nguy cơ lúa bị đổ ngã. Kinh nghiệm đó đã được báo cáo làm nản lòng người nông dân trong quá khứ tưới bằng nước thải. Mặt khác, một số nông dân ở An Giang qua thử nghiệm và thất bại đã giảm mức phân N xuống còn 20 kg N/ha khoảng 20% theo mức khuyến cáo về N. Khi quan sát tất cả các lô thí nghiệm ở Phú Tân đều xanh đậm cho thấy rằng việc cung cấp đạm quá dư thừa, ngay cả khi chỉ cung cấp 40 kg N/ha (40 % mức phân được khuyến cáo) chỉ tưới bằng 3 lần với nước thải ao cá. Trong 5 năm qua nông dân dùng nước thải để tưới lúa chọn mức phân đạm 20 kg N/ha như là mức tối ưu để tránh cho lúa không đổ ngã. Như vậy khuyến cáo hiện tại cần cẩn trọng và đặc biệt nhất là khi lượng rơm rạ được trả lại cho đồng ruộng thì còn có thể giảm hơn nuwaxnhuw một số nông dân đã cho biết. Cân bằng dinh dưỡng Lượng N thêm vào trong 1500 mm nước thải /năm cung cấp thêm 50 % liều lượng được khuyến cáo cho lúa, cho thấy rằng việc sử dụng nước thải mà không điều chỉnh liều lượng phân bón sẽ làm cho việc cung cấp đạm dư thừa cho ruộng lúa (Bảng 15). Hậu quả chủ yếu của thừa đạm là làm cho lúa đổ ngã và làm giảm năng suất. Giảm liều lượng phân đạm xuống đến mức còn 33 % liều lượng khuyến cáo và nhờ vào nước thải để tưới cung cấp nhu cầu N còn lại thường vượt mức tổng N cần cho lúa. Lấy rơm rạ đi sẽ làm mất lượng N dư thừa cung cấp cho vụ tới trong trường hợp bón 33 % liều lượng khuyến cáo sẽ làm cho N bị thiếu hụt. Để kết hợp việc tưới bằng
nước thải ao nuôi cá và bón phân cho lúa, có lẻ một công cụ đơn giản cần thiết cho nông dân để điều chỉnh liều lượng phân bón. Thành phần của nước thải có thể thay đổi từ nơi này sang nơi khác và thay đổi theo thời gian như trong nghiên cứu này (Bảng 2). Như vậy thì điều quan trọng là nông dân được trang bị một phương tiện để ra quyết định để làm thế nào điều chỉnh lượng bón cho nhu cầu của cây trồng mà không dùng quá mức hay quá ít. Về đạm, bảng so màu lá lúa đã được nông dân sử dụng để quản lý phân N theo nhu cầu. Bảng so màu lá lúa có thể được sử dụng để xác định liệu cung cấp phân N có cần khi tưới bằng nước thải. Mặt khác nếu bảng so màu lá lúa chỉ ra rằng cây trồng đã có đủ N, tưới bằng nước thải nên được hoản lại để tưới bằng nước sông. Việc thêm P trong nước thải là rất lớn và vượt xa nhu cầu của cây trồng và nhiều hơn gấp đôi lượng phân bón thêm vào.Số phận của lượng P thừa tùy thuộc vào khả năng hấp phụ P của đất. Trên đất phèn có khả năng hấp phụ lân rất cao, hầu hết P không được cây trồng lấy đi qua hạt sẽ được đất hấp phụ. Thực ra trong một nghiên cứu có quan hệ đến việc sử dụng chất thải rắn ao nuôi cá như là phân bón thay thế cho lúa, sự gia tăng lân hữu dụng trong đất từ cân bằng lân dương chỉ bằng với 2-3 % lượng lân dư thừa (Cao et al. 2010). Như vậy, trên đất phèn vùng đồng bằng sông Cửu Long khả năng đất hấp phụ P thừa hiện dường như đủ để ngăn chận sự phóng thích lân ra khỏi đất. Trên đất phù sa, khả năng để cân bằng P dương làm cho hàm lượng P trong đất tăng rõ rệt rất cao. Tuy nhiên, tiếp tục áp dụng một lượng dư thừa lân lớn như vậy thường sẽ vượt khả năng hấp phụ lân của đất và ở điểm này đất sẽ phóng thích P vào trong nguồn nước mặt tạo nên nguy cơ cho phú dưỡng. Lấy hết rơm rạ đi không đủ để làm giảm đáng kể lượng lân dư thừa. Nước thải ao cá Trê có chứa P thấp hơn đã không làm cho P tăng đáng kể.
Cân xứng với nhu cầu của cây trồng và phân bón thêm vào, nước thải có chứa một lượng tương đối kali. Tuy nhiên, việc thêm nước thải cộng với lượng phân bón thêm vào sẽ làm cho dư thừa kali sau mỗi vụ trừ khi rơm rạ được lấy đi hoàn toàn. Tại Viện lúa, khi sử dụng hoàn toàn nước thải để tưới cho lúa, việc ước lượng từ cân bằng dinh dưỡng lượng phân bón cần phải điều chỉnh từ công thức phân khuyến cáo xuống mức còn 20 % N, 0 % P và 0 % K nếu rơm rạ được trả lại đầy đủ. Nếu rơm rạ được lấy đi hết, thì công thức phân bón phải áp dụng ở mức 50 % khuyến cáo cho N, 0 % P và 100 % K. Tuy nhiên, khi không bón P như trong nhiều thí nghiệm khác năng suất lúa bị giảm rất nhiều. Điều này cho thấy việc cung cấp P trong nước thải không đủ hoặc thời điểm cung cấp không đúng cho lúa. Lúa cần đủ lân ở giai đoạn gieo sạ hoặc cấy cho rể mọc và đâm chồi. Dường như nước thải không cung cấp đủ lân giai đoạn đầu và vì vậy cần phải bón phân giai đoạn gieo cấy. Việc tính toán dựa trên chất lượng nước tại Viện lúa. Chất lượng nước thải thay đổi sẽ ảnh hưởng đến sự tính toán cân bằng và như vậy cần điều chỉnh phân bón. Về đạm, sự điều chỉnh có thể bằng bảng so màu lá lúa, nhưng tất cả các quyết định về P phải thực hiện lúc gieo sạ. Trong khi việc đón đòng với K là phổ biến cho cây trồng, không có cách thức nào có thể được sử dụng để chẩn đoán trên lá để điều chỉnh lượng phân bón. Việc phân tích lá thì có nhưng nông dân và cán bộ khuyến nông không thể thực hành được và tương đối tốn kém. Yêu cầu về đất đai cần cho tưới bằng nước thải Việc tính toán ở trên dựa vào việc tưới nước 500 mm vào mùa mưa và 1000 mm cho vụ mùa khô. Tuy nhiên, Hoa và CTV. (2006) khi đo lường lượng nước tưới cho lúa vào mùa mưa tại Viện lúa chỉ có 400 mm. Trong một nghiên cứu tại Châu Phú của tỉnh An Giang, trên cơ cấu lúa 3 vụ/năm cần tưới 12-13 lần, mỗi lần tưới cung cấp
khoảng 75 mm nước. Như vậy tại địa điểm này, cần 900-1000 mm nước mỗi năm. Nhiều nơi chỉ trồng 2 vụ lúa/năm, nhưng Châu Phú trồng 3 vụ, vụ mùa mưa chính vụ không cần tưới. Như vậy, ước khoảng 800-1000 mm nước tưới hàng năm xem ra là hợp lý cho cả cơ cấu 2 và 3 vụ cho dù có lẻ còn đoi chút thận trọng. Thể tích nước rất lớn cần loại thải từ ao nuôi cá. Giả sử một ao nuôi sâu 3 m và 9.2 cm nước cần cho ruộng lúa, như vậy 1 ha ao cá cần khoảng 33 ha ruộng lúa mỗi lần xả thải hết sạch nước trong ao. Giả định lúa bốc thoát hơi nước là 4.6 mm/ngày việc bổ sung 9.2 mm nước thải cho ruộng lúa là cần thiết cho 2 ngày. Thực tế nông dân tưới đến 50-100 mm cho mỗi 10 days vào mùa khô và mỗi 18-22 ngày vào mùa mưa. Việc thay nước trong ao nuôi khoảng 33 % mỗi ngày thường được thực hiện (Cao et al. 2009; Phan et al. 2009) như vậy tính ra khoảng 3 ngày ghi nhận thay nước hoàn toàn cho ao nuôi. Vậy thì khoảng 10-20 ha ruộng lúa cần cho việc thải nước vào mùa khô cho mỗi 1 ha ao nuôi cá theo giả định chỉ tưới hoàn toàn bằng nước ao nuôi cá. Vào đầu mùa mưa do mưa làm giảm tưới bằng nước thải một thời gian vì vậy cần có khoảng 20-40 ha ruộng lúa cho mỗi ha ao nuôi cá. Nếu nước thải được áp dụng theo chu kỳ này sẽ làm cho ruộng lúa thừa dinh dưỡng, việc tăng thêm ruộng lúa cần cho xả thải là chiến lược thích hợp để xử lý nước ao nuôi cá. Có lẻ khoảng 60-80 ha hay nhiều hơn là cần cho mỗi ha ao nuôi cá. Do có khoảng 5000 ha ao nuôi cá, hơn 350,000 ha ruộng lúa cần thiết để xử lý nước thải hoàn toàn cho đồng bằng sông Cửu Long. Tác động dài hạn trên đất Tá động dài hạn trên đặc tính đất là chưa rõ. Các khe rổng trong đất có thể bị bít kín do nước thải có các vật chất lơ lững. Tuy nhiên, trên ruộng lúa thì việc thấm lậu thấp do các khe rổng bị bít kín dường như không là hại đến sinh trưởng của lúa. Nếu nước
thải được dùng để tưới cho cây trồng như bắp hoặc rau cải như thảo luận dưới đây, việc bít kín các khe rổng dẫn đến việc thoát nươc kém và điều kiện yếm khí sẽ làm nguy hại cho việc tăng trưởng của cây trồng. Thêm chất hữu cơ có thể làm giảm điện thế oxid hóa khử trong đất, ở điện thế làm gia tăng ngộ độc sắt trong đất ruộng vùng đồng bằng sông Cửu Long (Dobermann and Fairhurst 2000). Liên tục nạp chất hữu cơ hòa tan có thể dẫn đến sự thay đổi dạng và sự hữu dụng chất dinh dưỡng. Cho dù đề ra các điều chưa chắc chắn, việc điều tiết các yếu tố của đất trong việc sử dụng chất thải dài hạn dường như là có tính thuyết phục. Quản lý nước thải Trong khi việc áp dụng nước thải cho lúa bằng cách tưới là có hiệu quả như việc bổ sung thêm phân bón, khả năng của lúa hấp thụ dinh dưỡng thì còn giới hạn so với cá loại cây trồng khác. Bắp khi điều khiển để đạt năng suất 10 t/ha có nhu cầu N, P và K cao (Dierolf et al. 2000) và như vậy có lẻ là loại cây trồng thay thế để tưới bằng nước thải, đặc biệt là ở huyện An Phú tỉnh An Giang nơi có ao nuôi cá và trồng bắp. Tương tự, rau màu có nhu cầu dinh dưỡng cao và có thể sử dụng nước thải để tưới, mặc dù diện tích đất dùng để tưới thì rất nhỏ so với lúa và có lẻ không có đóng góp nhiều vào việc tái chế chất thải. Phương cách thay thế cần phải được lưu ý để quản lý nước thải. Trong mùa mưa, cần có phương cách khác để xử lý nước thải thay vì tưới cho lúa bởi vì mực nước trên ruộng đã đủ cao do mưa nhiều. Ao lắng, có hoặc không có cây thủy sinh và các loài cá khác cá Tra, có thể dùng như ao chứa nước thải trước khi thải ra kênh rạch. Cần có nghiên cứu thêm để xác định ao lắng có đủ để xử lý để làm cho chất lượng nước đạt chất lượng chấp nhận được theo Luật Môi Trường của quốc gia năm 2005.
Ngay dù không bón phân P, lượng lân trong nước thải khi dùng ở mức 500 mm trong mùa mưa và 1000 mm cho mùa khô làm cho dư thừa lân. Co thể giảm mức nước thải dùng cho đồng ruộng để làm giảm lượng dư thừa N và K cũng như P. Tuy nhiên, chiến lược này chỉ khả thi nếu có đủ đất cạnh các ao nuôi cá và đã thu xếp giữa hộ nuôi cá và trồng lúa. Chiến lược khác để loại P khỏi nước thải có thể cần thiết như cho nước thải đi qua lọc hấp phụ P trước khi thải ra ruộng lúa. Đất phèn sulpahte vùng đồng bằng sông Cửu Long có khả năng hấp phụ P cao và có thể hữu ích như là vật liệu để làm hệ thống lọc. Việc thu hồi struvite (tinh thể ammonium magnesium phosphate) là kỹ thuật khả thi cho nhiều loại vật liệu bao gồm cả chất thải củ người và súc vật (Cordell et al. 2009). Khi mà trái đất đến lúc mà lượng P sản xuất hàng năm từ đá phosphate đã đạt đến đỉnh điểm (đỉnh P), co nhu cầu cần kỹ thuật để thu P ở dạng đậm đặc để có thể tái sử dụng thay cho nguồn phân bón từ đá phosphate (Cordell et al. 2009). Kết luận Trong khi một cuộc điều tra ở An Giang cho thấy năng suất cao đạt được ở ruộng có tưới bằng nước thải, trong hầu hết các trường hợp việc tiết kiệm cho nông dân bằng cách giảm lượng phân bón sẽ là động lực chính để sử dụng nước thải. Việc sử dụng nước thải để tưới cho lusd có thể tiết kiệm được 1/3 lượng đạm hay nhiều hơn nữa, và đến ½ lượng P và K hiện dược dùng cho hoa màu dưới dạng phân vô cơ. Việc tiết kiệm đến khoảng 1.16 triệu VND /ha. Không có triệu chứng ngộ độc cho cây lúa do tưới cho lúa bằng nước thải ao nuôi cá. Tuy nhiên, nếu lúa được tưới bằng nước thải mà không tiết giảm lượng phân bón, lúa dễ đổ ngã và năng suất lúa giảm do hậu quả bất lợi. Trong cân bằng dinh dưỡng cho thấy việc sử dụng nước thải ao cá có thể tiết kiệm50 % hay nhiều hơn lượng đạm, và đến mức 100 % lân và kali hiện đang sử
dụng dưới dạng phân vô cơ, thí nghiệm đồng ruộng cho thấy năng suất lúa bị giảm nếukhông bón P và do thành phần nước thải thay đổi có nghĩa là việc tiết kiệm không phải luôn được bảo đảm. Việc lấy đi hết hay trả lại rơm rạ sẽ là thay đổi cân bằng N và K nơi ruộng lúa được tưới bằng nước thải bất kể cân bằng P luôn dương. Tái chế chất thải từ ao nuôi cá cho canh tác lúa có tiềm năng làm giảm ô nhiễm nước bằng cách giảm lượng chất dinh dưỡng thải trực tiếp ra nguồn nước. 10-20 ha ruộng lúa cần cho việc sử dụng nước thải vào mùa khô cho 1 ha ao nuôi cá theo giả định chỉ có tưới bằng nước thải ao cá. Vào đầu mùa mưa, mưa làm cho việc tưới bằng nước thải ngưng lại trong vài hôm như vậy cần 20-40 ha ruộng lúa cho mỗi ha ao nuôi cá. Nếu nước thải sử dụng theo chu kỳ như vậy làm cho thừa din dưỡng tren ruộng lúa. Cần có thêm ruộng lúa dùng để ứng dụng theo cách này như một chiến lược bền vững để xử lý nước thải. Để sử dụng hết nguồn nước này, 60-80 ha hay nhiều hơn cần cho mỗi ha ao nuôi cá. Tiếp tục giám sát ruộng lúa được xử lý chất thải là cần thiết để xác định tá động lấu dài trên ngân quỹ dinh dưỡng, chất lượng đất, năng suất lúa và chất lượng nước. Cảm tạ Nghiên cứu này có kinh phí do dự án CARD mã số VIE/023/06. Sự giúp đở của nhân viên Bộ môn Khoa Học Đất và các sinh viên Đại học An Giang để thực hiện nghiên cứu này được tri ân nhiều. Cũng cám ơn Viện lúa đồng bằng sông Cửu Long và Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn của Việt Nam cung cấp dụng cụ và các dịch vụ hổ trợ hoàn tất nghiên cứu này. Tài liệu tham khảo
Bartone, C.R., Arlosoroff, S., 1987. Irrigation reuse of pond effluents in developing countries. Wat. Sci. Tech. 19, 289-297. Bosma, R.H., Hanh, C.T.T., Potting, J., 2009. Environmental Impact Assessment of the Pangasius Sector in the Mekong Delta. Wageningen University. 50 pp Bush, S. R., Khiem, Nguyen Tri and Sinh Le Xuan 2009. Governing the environmental and social dimensions of Pangasius production in Vietnam: A Review. Aquaculture Economics & Management 13, 271 – 293 Cao Van Phung and Bell, R.W. (2009). Report on Baseline Surveys in Cantho and An Giang Provinces. Project Progress Report CARD Project VIE/06/023. Cuu Long Rice Research Institute, O Mon. Cao, van Phung, Nguyen, be Phuc, Tran, kim Hoang and Bell, R.W., 2010. Nutrient recovery by rice crops as a treatment for aquaculture solid waste: crop yield, nutrient status and nutrient budgets. Technical Report CARD Project VIE/06/023. Cuu Long Rice Research Institute, O Mon. Chapman, H.D., Pratt, P. F., 1961. Methods of analysis for soil, plant and water. Division of Agricultural Sciences, University of California, Riverside. Cho, C.Y., Hynes, J.D., Wood, K.R., Yoshida, H.K., 1991. Quantification of fish culture wastes by biological and chemical (limnological) methods, in: Cowey C.B. and Cho C.Y. (Eds), Nutritional Strategies and Aquaculture Waste. University of Guelph, Canada. Cong, P.T., Sat, C.D, Castillo, E.G., Singh, U., 1995. Effect of phosphorus and growing season on rice growth and nutrient accumulation on acid sulfate soils, in: