Giảm dư lượng nitrat trong nước mặt ruộng bởi phụ phẩm nông nghiệp và điều chỉnh phân bón

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

Thêm vào BST

Báo xấu

2
lượt xem 1
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nghiên cứu chỉ đánh giá HL NO3- trong nước mặt ruộng qua các thời kì sinh trưởng chính của lúa. Kết quả nghiên cứu dự kiến làm cơ sở cho các điều chỉnh tỉ lệ phân đạm dưới điều kiện nước tưới ô nhiễm N.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Giảm dư lượng nitrat trong nước mặt ruộng bởi phụ phẩm nông nghiệp và điều chỉnh phân bón

BÀI BÁO KHOA HỌC GIẢM DƯ LƯỢNG NITRAT TRONG NƯỚC MẶT RUỘNG BỞI PHỤ PHẨM NÔNG NGHIỆP VÀ ĐIỀU CHỈNH PHÂN BÓN Nguyễn Phan Việt1, Đinh Thị Lan Phương2, Đặng Kiều Loan3, Trần Huyền Trang3 Tóm tắt: Thí nghiệm (TN) được thực hiện tại khu nhà lưới Học viện Nông nghiệp Việt Nam từ 2021-2023 với 04 vụ lúa, nước tưới sông Cầu Bây có hàm lượng (HL) NO3- từ 0,5 – 2,9 mg/L, NO2- vượt 1,36 – 21,84 lần, NH4+ vượt 2 – 6,67 lần so với QCVN 08:2015/BTNMT cột B1. Than sinh học (biochar) từ trấu được thêm vào đất theo các tỉ lệ 1, 2,5 và 5% về khối lượng. Dựa trên tỉ lệ khuyến cáo về phân bón của Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam 120 kg N : 90 kg P2O5 : 90 kg K2O/ha, TN gồm 12 công thức: bón đủ 100% theo khuyến cáo, giảm 20%, giảm 50%, giảm 100%; kết hợp ba tỉ lệ biochar 1 - 2,5 - 5% về khối lượng. Kết quả cho HL NO3- trong nước mặt ruộng từ 1,7 – 3,3 mg/L, cao hơn ĐC lên tới 55,6%. NO3- trong nước mặt ruộng sau khi áp dụng biochar giảm từ 10 – 20,9%. Trong đó, NO3- trong nước mặt ruộng của nhóm CT biochar 5% đã giảm từ 16 – 20,9% so với ĐC. Sự điều chỉnh tỉ lệ phân N cho kết quả: giảm 50 - 100% N, HL NO3- giảm từ 29,5 – 76,1% so với ĐC, tuy nhiên năng suất giảm sâu 28,7-63,7%. Giảm 20% phân bón không có sự khác biệt về năng suất, nhưng NO3- trong nước mặt ruộng đã giảm 3,7 – 14,3% so với ĐC. Từ khóa: Than sinh học, ô nhiễm nitrat, nước tưới ô nhiễm. 1. ĐẶT VẤN ĐỀ * et al., 2000), khi tưới nước ô nhiễm tích hợp Hầu hết các hệ thống tưới ở vùng Đồng bằng phân bón có thể dẫn đến dư thừa N trong lớp sông Hồng (ĐBSH) có hàm lượng (HL) N rất nước mặt ruộng và tích tụ xuống lớp đất mặt cao do ô nhiễm từ nguồn thải sinh hoạt và chăn trước khi thấm xuống các tầng sâu hơn rồi đi nuôi (Vu, K. T., et al., 2022). Theo báo cáo của vào nước ngầm (Bijay-Singh, Eric Craswell, Viện tưới tiêu và Môi trường 2016-2019, hệ 2021, Ju XT, Zhang C, 2017). thống thủy lợi (HTTL) Bắc Hưng Hải có HL N Trong số các dạng hợp chất của nitơ, nitrat cao gấp 2,48 - 4,15 lần, HTTL Bắc Đuống có (NO3-) là dạng ô nhiễm phổ biến thường được tìm HL N cao gấp 1,36 – 2 lần so với QCVN thấy trong cả nước mặt và nước ngầm. Các quá 08:2015/BTNMT. Mặc dù nước tưới rất giàu N trình sinh hóa trong đất với sự tham gia của các vi nhưng chế độ phân bón cho lúa ở vùng ĐBSH sinh vật chuyển hóa các hợp chất hữu cơ của N hiện vẫn được áp dụng là 120 kg N : 90 kg P2 O5 thành NH4+ và NO3- (Ju XT, Zhang C, 2017). : 90 kg K2O/ha (khuyến cáo của Viện Khoa học NH4+ mang điện dương nên được giữ lại trên bề Nông nghiệp Việt Nam). Chế độ phân bón theo mặt keo đất, ngược lại NO3- mang điện âm nên dễ khuyến cáo được áp dụng trong điều kiện nước dàng thấm xuống các tầng đất dưới và đi vào nước tưới đạt tiêu chuẩn đủ cho nhu cầu sinh trưởng ngầm (Zhao RF et al., 2006). Phân đạm bón cho của lúa. Tuy nhiên trên thực tế, lượng phân bón lúa ở dạng urê hoặc amoni, chỉ một phần NO3- và trên đồng ruộng có thể vượt mức khuyến cáo để NH4+ từ phân đạm được lúa hấp thụ, phần NH4+ tăng năng suất. Lúa chỉ có nhu cầu dinh dưỡng còn lại được chuyển hóa thành NO3- thông qua các N nhất định cho các giai đoạn sinh trưởng (Diez quá trình sinh hóa. NO3- là dạng bị thấm nhiều nhất và là nguyên nhân gây ô nhiễm NO3- trong 1 Khoa Tự động và phương tiện kỹ thuật PC,CC,CN,CH, nước ngầm. Sự thấm NO3- xuống các tầng đất Trường Đại học Phòng cháy chữa cháy, Bộ Công An; dưới dẫn đến khoảng 10–30% lượng phân đạm bị NCS Trường Đại học Thủy lợi; thất thoát trong mỗi vụ (Meisinger JJ et al., 2006). 2 Khoa Hóa & Môi trường, Trường Đại học Thủy lợi 3 Lớp 61 KTH, Khoa Hóa & MT, Trường ĐH Thủy lợi Kết quả của sự thấm NO3- là (Ju XT, Zhang C, 64 KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 84 (6/2023)
2017) đã tìm thấy có một lượng lớn NO3- tích lũy dẫn đến khả năng thấm xuống càng gia tăng. Hơn trong vùng vadose (vùng tiếp giáp nước ngầm) nữa, ruộng lúa được tưới ngập thường xuyên nên dưới ruộng ngô do bón phân đạm quá mức trong luôn duy trì một lớp nước khá cao trên mặt ruộng, ba năm liên tiếp. Bón phân đạm nhiều hơn so với độ dày lớp nước còn tăng lên khi gặp mưa lớn, khuyến cáo, sự tích tụ NO3- trong các lớp đất sâu những yếu tố này gia tăng mức độ thấm NO3-. Kết càng gia tăng (Jankowski et al., 2018). Tại các lớp quả là có khoảng 60% các khu vực canh tác nông đất sâu hơn 1 m dưới vùng rễ của ngô, lúa mì và nghiệp gây ô nhiễm NO3- trong nước ngầm, trong rau trong các thí nghiệm bón phân vượt quá đó các vùng trồng lúa sử dụng nước tưới ô nhiễm khuyến cáo, (Zhou JY, et al., 2016) đã phát hiện ra đóng góp mức độ ô nhiễm lớn nhất (Shukla S, có khoảng 70% NO3- tích tụ trong tầng đó. Mặc Saxena A, 2018). dù là dinh dưỡng cho cây trồng, nhưng lượng Mặc dù nguồn phụ phẩm nông nghiệp ở nước NO3- tích lũy bên dưới vùng rễ không thể sử dụng ta rất dồi dào nhưng mới được sử dụng hơn 10% cho vụ tiếp theo do NO3- bị thấm xuống các lớp làm thức ăn gia súc, than sinh học, trồng nấm và đất sâu hơn khi gặp mưa lớn hoặc sau các đợt tưới phân bón. Còn lại bị thải bỏ trên đồng ruộng hoặc (Ju XT et al., 2006). Lượng mưa hoặc mức tưới được đốt gây ô nhiễm môi trường (Phuong D.T.L càng lớn làm tăng lớp nước mặt ruộng càng thúc et al., 2023). Than sinh học (TSH) từ phụ phẩm đẩy quả trình thấm NO3- (Huang T et al., 2017). nông nghiệp đã được ứng dụng phổ biến trong xử Một nghiên cứu trên đất trồng ngô và lúa mì tại lý kim loại nặng, N và P trong nước thải. Với tính nhiều vùng trên thế giới, (Zhou M, Butterbach- chất xốp cao và khả năng giữ nước tốt nên TSH Bahl K, 2014) đã chi ra 22% và 15% lượng phân còn là môi trường sống ổn định cho các vi sinh vật đạm bón cho lúa mì và ngô bị thấm dưới dạng có lợi sinh trưởng và phát triển trên bề mặt, có khả NO3-. Mặc dù các vấn đề ô nhiễm NO3- trong năng cải tạo độ ẩm, độ phì đất (đã được áp dụng nước ngầm từ phân bón đã được chỉ ra rất rõ ràng, cải tạo đất cát ven biển cho hiệu quả khá tốt). Để nhưng áp lực về năng suất và mẫu mã nông sản, không đưa thêm hóa chất độc hại vào môi trường, phân bón vẫn được tiêu thụ rất nhiều ở các nước không ảnh hưởng đến tính chất đất lúa, chi phí rẻ nông nghiệp. Riêng năm 2015, có đến 108,7 triệu và dễ áp dụng, hấp phụ nitrat bởi TSH từ phụ tấn phân đạm đã được tiêu thụ trên toàn cầu, trong phẩm nông nghiệp là giải pháp hiệu quả và không đó Trung Quốc và Ấn Độ chiếm 42,3% tổng số. ảnh hưởng đến sinh trưởng của lúa (M. Konneh et Chỉ đến khi Trung Quốc nhận ra mức độ nghiêm al., 2021). Trong đó, TSH (biochar) từ trấu là vật liệu giàu carbon được sản xuất từ quá trình nhiệt trọng của lạm dụng phân đạm gây ô nhiễm NO3- phân trấu trong điều kiện hạn chế hoặc không có trong nước mặt và nước ngầm nên đã ban hành kế oxy (Vu, K. T. et al., 2022). TSH là kết quả từ quá hoạch hành động để kiểm soát sử dụng phân bón trình nhiệt phân làm bay hơi các chất hữu cơ nên sau năm 2015 (Ji Y, et al., 2020). trên bề mặt xốp còn các thành phần K+, Na+, Ca2+, Mức độ thấm NO3- trong đất phụ thuộc vào Mg2+... mang điện dương. Quá trình hấp phụ NO3- tính chất đất và kiểu canh tác. Đất lúa được phơi xảy ra theo cơ chế hút tĩnh điện, NO3- mang điện ải và cày mỗi năm hai vụ nên xốp tầng mặt và âm sẽ bị hút trên bề mặt TSH (Vo Thi Minh Thao thoát nước khá cao, đây là nguyên nhân chính dẫn et al., 2021). Tại đây các vi khuẩn chuyển hóa một đến thấm NO3- trong ruộng lúa (Ji Y, et al., 2020). phần NO3- thành NH4+ có khả năng được giữ lại Khả năng thấm NO3- từ nước mặt ruộng xuống các trên bề mặt keo đất hoặc bề mặt TSH. tầng đất phía dưới theo thứ tự: đất đồng cỏ < đồng Trong điều kiện chưa có điều chỉnh về phân cỏ được chăn thả, trồng trọt < đất được cày xới < bón tại những vùng nước tưới ô nhiễm N. Sự tích đất trồng rau (Di and Cameron, 2002). Hơn nữa hợp phân bón theo khuyến cáo và nước tưới ô mức độ thấm còn phụ thuộc HL NO3- trong nước nhiễm sẽ làm dư thừa HL N trên nước mặt ruộng, mặt ruộng và lượng mưa hoặc lớp nước mặt nguy cơ ô nhiễm nước ngầm rất cao. NO3- là dạng ruộng. HL NO3- trong nước mặt ruộng càng cao ô nhiễm phổ biến của N trong nước mặt và nước KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 84 (6/2023) 65
ngầm do đặc tính dễ bị thấm qua các tầng đất. Từ – 5/2023 với 02 vụ xuân và 02 vụ hè thu. Đất TN những lí do trên, nghiên cứu này áp dụng TSH từ được phơi khô tự nhiên trong không khí, làm nhỏ, trấu kết hợp điều chỉnh chế độ phân bón để giảm rây qua rây 2 mm trước khi chuyển vào các chậu thiểu HL NO3- trong nước mặt ruộng. Trong cùng có đường kính 30 cm với lượng đất là 10 kg/chậu. điều kiện TN, lượng N2O thất thoát từ quá trình Mạ được cấy với mật độ 1 dảnh/chậu. Tỉ lệ TSH khoáng hóa các hợp chất N là như nhau, chậu kín dựa trên các nghiên cứu trước đây của nhóm tác đáy nên không có thấm. Do đó, nghiên cứu chỉ giả về áp dụng TSH trong đất lúa: 1%, 2,5%, 5% đánh giá HL NO3- trong nước mặt ruộng qua các về khối lượng (Vu, K. T. et al., 2022) và dựa trên thời kì sinh trưởng chính của lúa. Kết quả nghiên nhiều thử nghiệm trước khi bố trí thí nghiệm. Cụ cứu dự kiến làm cơ sở cho các điều chỉnh tỉ lệ thể là tỉ lệ TSH < 1% không có sự thay đổi đáng phân đạm dưới điều kiện nước tưới ô nhiễm N. kể và tỉ lệ TSH > 5% làm cho năng suất lúa giảm. 2. VẬT LIỆU VÀ BỐ TRÍ THÍ NGHIỆM Phân NPK được bón thúc duy nhất 01 lần vào 2.1. Vật liệu thời kì bén rễ hồi xanh, không bón lót. Lượng Đất được thu thập trên cánh đồng học viện phân bón được điều chỉnh tỉ lệ đạm cho các CT. Nông nghiệp Việt Nam độ sâu từ 0 – 20 cm, tọa Chế độ nước mặt chậu áp dụng như ngoài đồng độ 21o03’36 Bắc - 106o54’13 Đông; thuộc nhóm ruộng với mức nước duy trì 7 – 10 cm. Mẫu nước phù sa sông Hồng không được bồi hàng năm, có mặt ruộng được lấy vào các thời kỳ đẻ nhánh, làm phản ứng ít chua đến trung tính (pHH2O 6,2 - 7,1; đòng, trỗ bông và tạo hạt. Năng suất được tính pHKCl 5,4 - 6,6), thành phần hữu cơ và đạm tổng theo số gam/chậu. số ở tầng mặt khá cao (OC từ 1,5 – 2,0%, N từ Các CT TN được mô tả trong bảng dưới đây. 0,18 - 0,25%) và giảm dần theo chiều sâu phẫu Trong đó, CT Bio1- N100 có nghĩa là tỉ lệ TSH diện. Ca, Mg trao đổi và dung tích hấp thu cation được áp dụng 1% và phân N áp dụng 120 kg N/ha. (CEC) ở mức trung bình, thành phần cơ giới từ Tương tự, các CT Bio1- N80 và Bio1- N0 có thịt trung bình 21,5 – 30,5% sét, 54,5 – 57,25% nghĩa là tỉ lệ N áp dụng lần lượt là 80% và 0% của limon, 15,0 – 21,5% cát. 120 kg N/ha. CT đối chứng (ĐC) sử dụng phân Trấu được hun yếm khí trong 03 giờ, tại nhiệt độ bón theo tỉ lệ khuyến cáo và tưới nước máy. 500 – 600 oC, có pH từ 8,8 – 9,2, CEC 55,2 mmol kg-1, độ rỗng 57,24%, hàm lượng OC 2,05%. Tỉ lệ Tỉ lệ Số chậu Nước tưới từ sông Cầu Bây có hàm lượng NO3- biochar Kí hiệu từ 0,5 – 2,9 mg/L, NH4+ từ 1,8-5,1 mg/L, NO2- từ phân (%) lặp lại (%) 0,068 – 1,092 mg/L. So với QCVN 100 Bio1- N100 03 08:2015/BTNMT cột B1, NO2- vượt QC từ 1,36- 80 Bio1- N80 03 21,84 lần, NH4+ vượt QC từ 2 – 6,67 lần. 1 50 Bio1- N50 03 Giống lúa bắc thơm số 7, nguồn gốc Trung 0 Bio1- N0 03 Quốc là giống lúa sinh trưởng khỏe mạnh, có khả 100 Bio2.5- N100 03 năng chống hạn và rét, có thời gian sinh trưởng 80 Bio2.5- N80 03 125 - 135 ngày vụ đông xuân, 105 - 110 ngày vụ 2,5 50 Bio2.5- N50 03 hè thu, được trồng phổ biến ở miền bắc. Chế độ phân bón: 120 kg N : 90 kg P2O5 : 90 0 Bio2.5- N0 03 kg K2O/ha, phân NPK Việt Nhật, chỉ bón thúc 01 100 Bio5- N100 03 lần vào thời kì bén rễ hồi xanh. Thuốc trừ sâu 80 Bio5- N80 03 5 Nouvo3.6EC phòng bệnh trong thời kỳ đẻ nhánh. 50 Bio5- N50 03 2.2. Bố trí thí nghiệm 0 Bio5- N0 03 Thí nghiệm (TN) được bố trí trong nhà lưới thuộc cánh đồng Học viện Nông nghiệp Việt Nam 2.4. Hóa chất và phân tích (21o00’00B - 106o55’54Đ) trong 2 năm từ 6/2021 Sử dụng test thuốc thử của HACH phân tích 66 KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 84 (6/2023)
NO3- trong mẫu nước trên máy quang phổ DR- bén rễ hồi xanh, sự tiêu thụ dinh dưỡng của lúa 3900 của HACH. làm HL NO3- trong nước mặt ruộng giảm dần qua 2.4. Xử lý số liệu các thời kì đẻ nhánh đến tạo hạt. Trong đó, giai Dữ liệu TN được tính giá trị trung bình, độ lệch đoạn tạo hạt giảm sâu nhất so với giai đoạn đẻ chuẩn, vẽ đồ thị trên Microsoft Excel. Các kết quả nhánh là 49%. Tại giai đoạn tạo hạt, HL NO3- thu được là trung bình của 03 lần phân tích. Sử trong nước mặt ruộng có giảm so với giai đoạn đẻ dụng T-test độc lập để đánh giá sự khác nhau có ý nhánh nhưng vẫn dao động ở mức 1,7 mg/L. Các nghĩa (P < 0,05). kết quả nghiên cứu phù hợp với các kết luận của 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN (Chien et al., 2009) rằng thực vật chỉ có thể hấp 3.1. Hàm lượng NO3- trong nước mặt ruộng thu tối đa 51% lượng phân bón N được bón cho dưới nước tưới ô nhiễm tích hợp phân bón cây ngũ cốc, phần còn lại bị mất đi do rửa trôi HL NO3- trong nước tưới và nước mặt ruộng hoặc thất thoát ở dạng khí N2O từ quá trình dưới ảnh hưởng của nước tưới ô nhiễm N và phân khoáng hóa các ion nitrat và amoni. Trong khi bón theo khuyến cáo được phân tích trong bốn nước tưới chứa N được tưới ngập thường xuyên, thời kì chính, cho kết quả sau đây. dẫn đến HL NO3- luôn ở mức cao trong nước mặt ruộng. Tưới ngập làm lớp nước mặt ruộng luôn ở mức từ 7 – 10 cm và cao hơn khi gặp mưa lớn. Lượng nước thấm tỷ lệ thuận với lớp nước duy trì trên mặt ruộng, lớp nước càng dày thì lượng nước thấm càng lớn, ngược lại lượng nước thấm sẽ không còn khi trên bề mặt ruộng không có lớp nước mặt. Như vậy, sự tích hợp giữa tưới ngập, nước tưới ô nhiễm và phân bón làm mặt ruộng Hình 1. Hàm lượng NO3- trong nước mặt ruộng tồn tại lớp nước 7 – 10 cm chứa NO3-, nước thấm sẽ kéo theo NO3- đi vào nước ngầm (Zhou JY., et Chế độ phân bón theo khuyến cáo áp dụng al., 2016). trong điều kiện nước tưới không ô nhiễm, tỉ lệ 3.2. Kiểm soát NO3- trong nước mặt ruộng khuyến cáo này theo nhu cầu của lúa. Tuy bởi biochar nhiên, lúa chỉ có nhu cầu dinh dưỡng N nhất Các kết quả thí nghiệm của áp dụng biochar định nên nước tưới ô nhiễm với HL N cùng với đã chỉ ra có sự thay đổi về hàm lượng NO3- giữa lượng phân bón áp dụng sẽ làm dư thừa NO3- các CT, tuy nhiên sự giảm chỉ từ 2,2 – 19,8% so trong nước mặt ruộng (Chien et al., 2009). Có với ĐC. Bên cạnh đó, các tỉ lệ biochar áp dụng thể thấy HL NO3- trong nước tưới dao động từ khác nhau cũng cho kết quả khác nhau về HL 2,1 – 2,6 mg/L. Trong điều kiện sử dụng nước NO3- trong nước mặt ruộng. Tỉ lệ biochar càng tưới và bón phân theo khuyến cáo, các kết quả tăng thì HL NO3- trong nước mặt ruộng càng TN cho hàm lượng NO3- trong nước mặt ruộng giảm. Trong đó, tỉ lệ biochar 1% cho kết quả khá cao từ 1,7 – 3,3 mg/L. Trong đó, HL NO3- thấp nhất, HL NO3- trong nước mặt ruộng chỉ trong nước mặt ruộng cao hơn ĐC từ 1,1 – 1,6 giảm 2,2 – 6,1% trong các thời kì sinh trưởng so lần ở các giai đoạn đẻ nhánh đến trỗ. Riêng giai với ĐC. đoạn đẻ nhánh là thời điểm sau bón phân hai Tại CT biochar 2,5%, mặc dù lượng biochar tuần nên HL NO3- trong nước mặt ruộng cao tăng gấp 2,5 lần so với CT biochar 1% nhưng kết hơn ĐC lên tới 55,6%. Sau các thời kì tiếp theo, quả giảm NO3- trong nước mặt ruộng so với ĐC do nhu cầu dinh dưỡng của lúa cho thời kì làm chỉ từ 11,5 – 12,2%. Khi tăng đáng kể tỉ lệ biochar đòng và trỗ nên hàm lượng NO3- trong nước mặt lên 5 lần so với tỉ lệ biochar 1%, các kết quả đã ruộng giảm nhẹ. cho thấy có sự khác biệt đáng kể về HL NO3- Do bón phân duy nhất một lần vào thời điểm trong nước mặt ruộng (P < 0,05). Cụ thể là, HL KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 84 (6/2023) 67
NO3- trong nước mặt ruộng của CT biochar 5% Trung bình, so với CT ĐC sử dụng nước tưới ô giảm từ 13,8 – 15,4% so với CT biochar 1% và nhiễm và bón phân theo khuyến cáo, HL NO3- giảm từ 16 – 20,9% so với ĐC. trong nước mặt ruộng của các CT biochar 1 - 2,5 - 5% giảm từ 10 – 20,9%. Các kết quả phù hợp với nghiên cứu của (Vo Thi Minh Thao et al., 2021) về khả năng hấp phụ nitrat của TSH thường thấp so với các chất hấp phụ khác. 3.3. Sự kiểm soát NO3-trong nước mặt ruộng bởi kết hợp biochar và điều chỉnh phân bón Nhìn chung, các kết quả thí nghiệm đã chỉ ra HL NO3- trong nước mặt ruộng có xu hướng giảm khi lượng phân N được điều chỉnh giảm. Hình 2. Kiểm soát NO3- trong nước mặt ruộng bởi biochar Hình 3. Hàm lượng NO3- trong nước mặt ruộng áp dụng biochar và điều chỉnh phân bón Tại nhóm CT bio1: Dưới điều kiện nước tưới ô CT bio5 với bio1. Cụ thể là CT bio5-N80 cho HL nhiễm, khi giảm 20% lượng N cho kết quả giảm NO3- giảm từ 1 – 4,4 lần so với bio1-N80. Tuy HL NO3- trong nước mặt ruộng từ 3,7 – 14,3%; nhiên, khi giảm 50% lượng phân N các kết quả chỉ khi giảm 50% lượng N cho kết quả NO3- giảm sâu ra không có sự thay đổi đáng kể, bio5-N50 chỉ cho hơn 22,2 – 28,3%. Không sử dụng phân bón, chỉ HL NO3- giảm từ 1,1 – 1,3 lần so với bio1-N80. tưới nước ô nhiễm HL NO3- trong nước mặt ruộng Khi giảm 100% N, các kết quả về HL NO3- cho giảm 57,1 – 76% so với CT bón phân đầy đủ theo thấy không có sự khác biệt giữa các CT bio1- khuyến cáo. N100 và bio5-N100 (P > 0,05), HL NO3- giảm từ Tại nhóm CT bio2.5: Giảm 20% lượng N cho 70,9 – 76,1% so với ĐC. kết quả giảm HL NO3- trong nước mặt ruộng từ So sánh kết quả của ba nhóm CT biochar 1%, 11,4 – 17,4%; kết quả giảm sâu hơn tại CT bio2.5- 2,5% và 5% cho thấy: sự giảm tỉ lệ phân N 20% cho N80 trong đó NO3- giảm 26,7 – 31%. Không sử kết quả khác biệt về HL NO3- giữa ba công thức dụng phân bón, HL NO3- giảm 65,2 – 68,6% so bio1-N80, bio2.5-N80 và bio5-N80 (P < 0,05). với CT bio2.5-N100. Các kết quả cho thấy bio2.5- Trong đó, bio5-N80 cho kết quả giảm sâu nhất về N80 có HL NO3- giảm sâu hơn CT bio1-80 từ 2,9- HL NO3- trong nước mặt ruộng từ 14,3-17,7%. Khi 7,7%. Không có sự thay đổi đáng kể về HL NO3- giảm lượng phân N xuống 50%, không có sự khác trong nước mặt ruộng giữa bio2.5-N50 và bio1-50 biệt đáng kết về HL NO3- trong nước mặt ruộng giữa (p > 0,05), và cũng tương tự cho các CT bio2.5- ba CT bio1-N50, bio2.5-N50 và bio5-N50 (P > N100 và bio1-N100. 0,05). Các kết quả tương tự với ba CT bio1-N100, Tuy nhiên có sự thay đổi đáng kể ở nhóm các bio2.5-N100 và bio5-N100 (P > 0,05). 68 KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 84 (6/2023)
3.4. Năng suất lúa dưới điều chỉnh phân bón Dựa trên yếu tố năng suất và HL NO3- trong Năng suất được tính theo số gam/chậu. Các kết nước mặt ruộng, trong điều kiện nước tưới ô quả đã chỉ ra năng suất của các CT ĐC, bio1- nhiễm có HL NO3- từ 0,5 – 2,9 mg/L, NH4+ từ 1,8- N100, bio1-N80, bio2.5-N100, bio2.5-N80, bio5- 5,1 mg/L, NO2- từ 0,068 – 1,092 mg/L. Giảm 20% N100 và bio5-N80 không có sự khác biệt đáng kể tỉ lệ phân bón so với khuyến cáo cho kết quả về năng suất (p > 0,05). Cụ thể, năng suất của các không thay đổi về năng suất, HL NO3- trong nước CT này dao động từ 23,7 – 23,9 g/chậu. Như vậy, mặt ruộng giảm 3,7 – 14,3% so với ĐC. dưới điều kiện nước tưới ô nhiễm, giảm tỉ lệ phân 4. KẾT LUẬN bón 20% không ảnh hưởng đến năng suất lúa. Sử dụng nước tưới và bón phân theo khuyến Tuy nhiên, kết quả về năng suất có xu hướng cáo, các kết quả thí nghiệm cho thấy HL NO3- giảm rõ rệt ở các CT giảm tỉ lệ phân bón 50%, trong nước mặt ruộng dao động từ 1,7 – 3,3 mg/L, 100%. Các nhóm CT giảm 50% tỉ lệ phân bón có cao hơn ĐC lên tới 55,6%. HL NO3- trong nước năng suất giảm từ 28,7 – 31,2% so với ĐC. Các mặt ruộng của các CT áp dụng biochar 1 - 2,5 - nhóm CT giảm 100% tỉ lệ phân bón có năng suất 5% không giảm tỉ lệ phân bón chỉ giảm từ 10 – giảm từ 58,8 – 63,7%. Các kết quả này phù hợp 20,9% so với ĐC. Trong đó, HL NO3- trong nước với kết luận của (Bijay-Singh, Eric Craswell, mặt ruộng của nhóm CT biochar 5% giảm sâu 2021) rằng chỉ có khoảng 50% lượng phân bón N nhất từ 16 – 20,9% so với ĐC. Sự điều chỉnh chế được cây trồng sử dụng trực tiếp, một phần trực độ phân bón và kết hợp biochar cho kết quả giảm tiếp thấm xuống và đi vào nước ngầm tầng nông, HL NO3- trong nước mặt ruộng sâu hơn từ 3,7 – một phần lớn tích lũy trong đất. Phần N tích lũy 76,1% so với ĐC. Trong đó, HL NO3- trong nước trong đất được khoáng hóa và được thực vật hấp mặt ruộng của nhóm CT N80 kết hợp biochar đã thu hoặc bị rửa trôi trong thời gian sau đó. giảm trung bình 3,7 - 14,3% so với ĐC. Giảm 50 - 100% lượng đạm cho kết quả HL NO3- giảm từ 29,5 – 76,1% so với ĐC nhưng năng suất giảm 28,7-63,7%. Không có sự khác biệt về năng suất của tỉ lệ đạm áp dụng giữa 100% và 80% theo khuyến cáo. Dựa theo các kết quả thu được, tỉ lệ biochar tối ưu là 5% và tỉ lệ đạm thích hợp là 80% theo khuyến cáo trong điều kiện nước tưới ô nhiễm giúp kiểm soát NO3- trong nước mặt ruộng Hình 4. Năng suất lúa của các công thức mà không ảnh hưởng đáng kể đến năng suất. TÀI LIỆU THAM KHẢO 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 Chien SH, Prochnow LI, Cantarella H, Donald LS (2009) Recent developments of fertilizer production and use to improve nutrient efficiency and minimize environmental impacts. Adv Agron 102:267– 322. https://doi.org/10.1016/S0065-2113(09)01008-6 Daniel Said-Pullicino, Maria Alexandra Cucu, Marcella Sodano, Jago Jonathan Birk, Bruno Glaser, Luisella Celi, 2014, Nitrogen immobilization in paddy soils as affected by redox conditions and rice straw incorporation, Geoderma, Volumes 228–229, Pages 44-53, ISSN 0016-7061, https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2013.06.020 Di HJ, Cameron KC, 2002, Nitrate leaching in temperate agroecosystems: sources, factors and mitigating strategies. Nutr Cycl Agroecosyst 64:237–256. https://doi.org/10.1023/A:10214-71531-188 KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 84 (6/2023) 69
Huang T, Ju XT, Yang H, 2017, Nitrate leaching in a winter wheat–summer maize rotation on a calcareous soil as affected by nitrogen and straw management. Sci Rep 7:42247. https://doi.org/10.1038/srep4 2247 Jankowski et al. Jankowski K, Neill C, Davidson EA, Macedo MN, Costa C, Galford GL, Santos LM, Lefebvre P, Nunes D, Cerri CE, McHorney R, 2018, Deep soils modify environmental consequences of increased nitrogen fertilizer use in intensifying Amazon agriculture. Sci Rep 8:13478. https://doi.org/10.1038/s41598-018-31175-1 Ji Y, Liu H, Shi Y, 2020, Will China’s fertilizer use continue to decline? Evidence from LMDI analysis based on crops, regions and fertilizer types. PLoS ONE 15(8):e0237234. https://doi.org/10.1371/journ al.pone.0237234 Ju XT, Zhang C, 2017, Nitrogen cycling and environmental impacts in upland agricultural soils in North China: a review. J Integr Agric 16:2848–2862. https://doi.org/10.1016/S2095- 3119(17)61743-X Ju XT, Kou CL, Zhang FS, Christie P, 2006, Nitrogen balance and groundwater nitrate contamination: comparison among three intensive cropping systems on the North China Plain. Environ Pollut 143:117–125. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2005.11.005 Vu, K. T., Dinh Thi Lan, P., Nguyen, N. T. H., & Thanh, H. N. (2022). Cadmium immobilization in the rice-paddy soil with biochar additive. Journal of Ecological Engineering, 23(4), 85–95. https:// doi. org/ 10. 12911/ 22998 993/ 146331 Meisinger JJ, Delgado JA, Alva AK, 2006, Nitrogen leaching management. Encyclop Soils Environ 2:1122–1124 Morris Konneh, Simon M. Wandera, Sylvia I. Murunga, James M. Raude, 2021, Adsorption and desorption of nutrients from abattoir wastewater: modeling and comparison of rice, coconut, and coffee husk biochar, Heliyon, Volume 7, Issue 11, E08458, https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2021.e08458 Vo Thi Minh Thao, Nguyen Thi Canh, Nguyen Lu Nguyet Hang, Nguyen Minh Khanh, Nguyen Ngoc Phi, Pham Thi Ai Niem, Tran Tuan Anh, Nguyen Thi Hanh Nguyen, Nguyen Tan Duc, 2021, Adsorption of ammonium, nitrite, and nitrate onto rice husk biochar for nitrogen removal, Ho Chi Minh City Open University Journal of Science, 11 (1), 30-44. doi:10.46223/HCMCOUJS.tech.en.11.1.1622.2021 Vu, K. T., Dinh Thi Lan, P., Nguyen, N. T. H., & Thanh, H. N. (2022). Cadmium Immobilization in the Rice - Paddy Soil with Biochar Additive. Journal of Ecological Engineering, 23(4), 85–95. https://doi.org/10.12911/22998993/146331 Zhao RF, Chen XP, Zhang FS, Zhang HL, Schroder J, Romheld V, 2006, Fertilization and nitrogen balance in a wheat–maize rotation system in North China. Agron J 98:938–945. https://doi.org/10.2134/agron j2005.0157 Zhou JY, Gu BJ, Schlesinger WH, Ju XT, 2016, Significant accumulation of nitrate in Chinese semi- humid croplands. Sci Rep 6:25088. https://doi.org/10.1038/srep25088 Zhou M, Butterbach-Bahl K, 2014, Assessment of nitrate leaching loss on a yield-scaled basis from maize and wheat cropping systems. Plant Soil 374:977–991. https://doi.org/10.1007/s11104-013- 1876-9 70 KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 84 (6/2023)
Abstract: REDUCING NITRATE IN FIELD SURFACE WATER BY APPLYING AGRICULTURAL BY-PRODUCTS AND CONTROLLING FERTILIZERS The experiment was conducted in the Greenhouse at Vietnam National University of Agriculture from 2021-2023, including four crops. The irrigation water resource from Cau Bay River with NO3- content is from 0,5 – 2,9 mg/L, NO2- content is higher than 1.36- 21.84 times, and NH4+ content is higher than 2 – 6.67 times compared to QCVN 08:2015/BTNMT for B1 column, respectively. Biochar from rice husk was added into the soil by ratios of 1, 2.5, and 5% (w:w). The experiment included 12 treatments, 100% of the ratio of 120 kg N by the standard, reduce 20%, reduce 50%, and reduce 100% with ratios of biochar including 1 – 2.5 - 5%. The results showed that, NO3- content in surface water from 1.7 – 3.3 mg/L, which is higher than 55.6% compared to the control. NO3- content in surface water after applying biochar reduces from 10 – 20.9%. Moreover, NO3- content in surface water of treatment of biochar 5% reduces from 16 – 20.9% compared to the control. Results of control N fertilizer reduces from 50 - 100% N, NO3- content reduces from 29.5 – 76.1% compared to the control, however, the yield reduces significantly from 28.7 - 63.7%. There is no difference in yield in the treatment of reducing 20% N fertilize, however NO3- content in surface water reduces from 3.7 – 14.3% compared to the control. Keywords: Biochar, contaminated nitrates, contaminated irrigation water. Ngày nhận bài: 27/5/2023 Ngày chấp nhận đăng: 22/6/2023 KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 84 (6/2023) 71