Luận án Tiến sĩ Nông nghiệp: Nghiên cứu tính chất đất mặn trồng lúa một số tỉnh đồng bằng sông Cửu Long và đề xuất hướng sử dụng hợp lý

Chia sẻ: Chuheodethuong 09 | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:174

Thêm vào BST

Báo xấu

41
lượt xem 11
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài là đánh giá được biến động một số tính chất đất mặn ở các kiểu sử dụng đất lúa khác nhau tại một số tỉnh ĐBSCL và theo lưu vực sông. Xác định được nguyên nhân chính và yếu tố tác động đến sự thay đổi tính chất đất mặn trồng lúa ở đia bàn nghiên cứu. Đề xuất hướng sử dụng hợp lý đất mặn cho trồng lúa hoặc chuyển đổi nếu không phù hợp.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận án Tiến sĩ Nông nghiệp: Nghiên cứu tính chất đất mặn trồng lúa một số tỉnh đồng bằng sông Cửu Long và đề xuất hướng sử dụng hợp lý

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM NGUYỄN QUANG HUY NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT ĐẤT MẶN TRỒNG LÚA MỘT SỐ TỈNH ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG VÀ ĐỀ XUẤT HƢỚNG SỬ DỤNG HỢP LÝ LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP Hà Nội, 2020
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM NGUYỄN QUANG HUY NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT ĐẤT MẶN TRỒNG LÚA MỘT SỐ TỈNH ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG VÀ ĐỀ XUẤT HƢỚNG SỬ DỤNG HỢP LÝ CHUYÊN NGÀNH : Khoa học đất MÃ SỐ : 9.62.01.03 LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP NGƢỜI HƢỚNG DẪN: 1. PGS.TS. Phạm Quang Hà 2. TS. Hoàng Dƣơng Tùng Hà Nội, 2020
LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các kết quả, số liệu, nội dung nghiên cứu trình bày trong luận án là trung thực. Một số kết quả nghiên cứu được Nghiên cứu sinh và đồng nghiệp công bố trong quá trình thực hiện luận án theo qui định hiện hành (danh sách ở mục các công trình công bố liên quan). Những kết quả còn lại là hoàn toàn mới chưa từng được tác giả nào công bố trong bất cứ công trình nghiên cứu nào trước đây. Các tài liệu, số liệu tham khảo trong quá trình nghiên cứu, hoàn thành luận án của các tác giả, các nhà khoa học, các công trình nghiên cứu liên quan đã được trích dẫn rõ nguồn gốc theo quy định của Bộ Giáo dục và Đào tạo trong quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận án. Hà Nội, ngày tháng năm 2020 Tác giả Luận án Nguyễn Quang Huy i
LỜI CẢM ƠN Với lòng biết ơn sâu sắc, tác giả luận án xin trân trọng cám ơn tới PGS.TS Phạm Quang Hà; TS. Hoàng Dương Tùng đã trực tiếp định hướng nghiên cứu, hướng dẫn nghiên cứu sinh hoàn thành luận án. Tác giả được các quý thầy truyền cảm hứng, lòng đam mê nghiên cứu khoa học, động viên tinh thần vững tin, tự giác, để ngày càng hoàn thiện hơn trong công tác nghiên cứu khoa học. Tác giả xin chân thành cảm ơn tới các Thầy, các Cô, Lãnh đạo Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam, tập thể cán bộ đã và đang công tác tại Ban Thông tin và Đào tạo, Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam đã tạo các điều kiện thuận lợi trong quá trình học tập, nghiên cứu, hoàn thành luận án. Tác giả xin cảm ơn tới Lãnh đạo Viện Môi trường Nông nghiệp, lãnh đạo và tập thể cán bộ Bộ môn Hoá Môi trường, Viện Môi trường Nông nghiệp và Cục Kiểm soát hoạt động bảo vệ môi trường; Cục Bảo vệ môi trường miền Bắc, Tổng cục Môi trường, Bộ Tài Nguyên và Môi trường đã tạo mọi điều kiện giúp đỡ, động viên, quan tâm, chia sẻ cùng tác giả trong suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận án. Tác giả xin chân thành cám ơn Ban chủ nhiệm đề tài “Nghiên cứu diễn biến và giải pháp hạn chế, phục hồi môi trường đất trồng lúa bị suy thoái vùng đồng bằng sông Cửu Long” , đề tài “quan trắc và phân tích môi trường đất Việt Nam” đã tạo điều kiện cho nghiên cứu sinh tham gia thực hiện đề tài, và sử dụng một số kết quả mà nghiên cứu sinh đã tham gia trực tiếp như là đóng góp của đề tài về kết quả tham gia đào tạo. Cuối cùng tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới bạn bè đồng nghiệp, tới những người thân yêu trong gia đình đã tận tình giúp đỡ, động viên về vật chất, tinh thần để tác giả luôn yên tâm nghiên cứu và hoàn thành luận án./. Tác giả Luận án Nguyễn Quang Huy ii
MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ....................................................................................... i LỜI CẢM ƠN ............................................................................................ ii DANH MỤC BẢNG ...................................................................................................... v DANH MỤC HÌNH ...................................................................................................... ix DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT .................................................................. x MỞ ĐẦU .................................................................................................... 1 1. Tính cấp thiết của đề tài luận án .............................................................................. 1 2. Mục tiêu nghiên cứu ................................................................................................ 4 3. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài .................................................... 4 3.1. Ý nghĩa khoa học ...................................................................................................... 4 3.2. Ý nghĩa thực tiễn ...................................................................................................... 4 4. Những đóng góp mới của đề tài ............................................................................... 4 CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU ..................................................... 5 1.1. Khái niệm, nguồn gốc, phân loại đất mặn, ............................................................... 5 1.1.1. Khái niệm .............................................................................................................. 5 1.1.2. Nguồn gốc đất mặn ................................................................................................ 6 1.1.3. Phân loại đất mặn .................................................................................................. 7 1.2. Diện tích và phân bố đất mặn trên thế giới và ở Việt Nam ...................................... 9 1.3 Tính chất đất mặn .................................................................................................. 14 1.3.1 Tính chất hóa lý đất mặn ...................................................................................... 14 1.3.2. Đặc điểm vi hình thái đất mặn ............................................................................. 16 1.4. Quản lý, sử dụng đất mặn và một số giải pháp canh tác ........................................ 16 1.4.1. Kinh nghiệm thế giới ........................................................................................... 17 1.4.2. Kinh nghiệm Việt Nam ....................................................................................... 20 1.5. Nguy cơ thoái hoá đất mặn và một số biện pháp quản lý và cải tạo đất mặn ..... 41 1.5.1. Những nguy cơ suy thoái đất sản xuất nông nghiệp do mặn hoá ........................ 41 1.5.2. Một số biện pháp quản lý và cải tạo đất mặn: ..................................................... 43 CHƢƠNG 2. NỘI DUNG, VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ...45 2.1. Nội dung nghiên cứu........................................................................................... 45 2.2. Vật liệu nghiên cứu ............................................................................................. 45 2.2.1. Đối tượng nghiên cứu: ........................................................................................ 45 2.2.2. Địa điểm và thời gian nghiên cứu ....................................................................... 45 2.3. Phương pháp nghiên cứu .................................................................................... 46 2.3.1. Phương pháp thu thập thông tin thứ cấp .......................................................... 46 iii
2.3.2. Phương pháp điều tra thực địa ......................................................................... 47 2.3.3. Phương pháp lấy mẫu và phân tích các chỉ tiêu vật lý, hóa học đất và đánh giá chất lượng đất............................................................................................................. 47 2.3.4 Phương pháp thí nghiệm đồng ruộng ............................................................... 56 2.3.5 Phương pháp xử lý thống kê ............................................................................. 58 CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ................... 59 3.1. Hiện trạng sản xuất, phân bố đất lúa vùng ĐBSCL ............................................ 60 3.1.1. Hiện trạng đất và đất mặn trồng lúa vùng ĐBSCL ............................................. 60 3.1.2. Hiện trạng kỹ thuật canh tác áp dụng trong trồng lúa vùng đồng bằng sông Cửu Long ............................................................................................................................... 66 3.2. Đánh giá tính chất đất mặn vùng đồng bằng sông Cửu Long ............................ 75 3.2.1. Hiện trạng một số chỉ tiêu vật lý đất mặn vùng ĐBSCL ..................................... 78 3.2.2. HiERLINK \l "_Toc56505798"ỉ tiêu vật lý đất mặn vùng ĐBSCLgvùng đồng bằng83 3.3. Một số yếu tố, mức độ và nguyên nhân chính gây suy thoái đất mặn trồng lúa vùng đồng bằng sông Cửu Long ................................................................................... 94 3.3.1. Yếu tố và mức độ suy thoái đất mặn trồng lúa vùng ĐBSCL ............... 94 3.3.2. Nhận định một số nguyên nhân chính gây suy thoái môi trường đất mặn trồng lúa vùng ĐBSCL ...................................................................................... 102 3.4. Kết quả nghiên cứu giải pháp kỹ thuật hạn chế tác động của mặn trong canh tác lúa vùng ĐBSCL ...................................................................................................... 104 3.4.1. Kết quả thí nghiệm trên đất mặn ....................................................................... 104 3.4.2. Kết quả thực hiện mô hình trên diện rộng ......................................................... 113 3.5. Đề xuất các giải pháp nhằm hạn chế và phục hồi môi trường đất mặn trồng lúa vùng ĐBSCL............................................................................................................ 119 3.5.1. Nhóm giải pháp về quy hoạch ............................................................................ 119 3.5.2. Nhóm giải pháp thuỷ lợi và công trình .............................................................. 120 3.5.3. Nhóm giải pháp về kỹ thuật............................................................................... 124 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................ 129 TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................... 132 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN TIẾN SĨ ........................................................................................... 141 PHỤ LỤC............................................................................................... 142 iv
DANH MỤC BẢNG Số STT bảng Tên các bảng trang Bảng 1.1 So sánh các hệ phân loại cho nhóm đất mặn 8 Bảng 1.2. Diện tích đất mặn ở một số châu lục trên thế giới 9 Bảng 1.3 Đất mặn vùng Đồng bằng sông Cửu Long 10 Bảng 1.4 Biến động diện tích đất mặn vùng ĐBSCL qua các thời kỳ 11 Bảng 1.5 Biến động tính chất mặn của đất mặn sú, vẹt, đước 24 Bảng 1.6 Đánh giá độ chua của đất mặn sú, vẹt, đước vùng ĐBSCL 25 Đánh giá tính chất dinh dưỡng của đất mặn, sú, vẹt đước Bảng 1.7 27 ĐBSCL Đánh giá hàm lượng Ca2+, Mg2+, CEC của đất mặn sú, vẹt, đước Bảng 1.8. 30 ĐBSCL Đánh giá biến động tính chất mặn của đất mặn nhiều vùng Bảng 1.9 32 ĐBSCL Đánh giá biến động thành phần cơ giới của đất mặn nhiều vùng Bảng 1.10 33 ĐBSCL Bảng 1.11 Đánh giá độ chua (pH) của đất mặn nhiều vùng ĐBSCL 34 Bảng 1.12 Đánh giá tính chất dinh dưỡng của đất mặn nhiều vùng ĐBSCL 35 Đánh giá hàm lượng chất dễ tiêu của đất mặn nhiều vùng Bảng 1.13 36 ĐBSCL Đánh giá hàm lượng Ca2+, Mg2+, CEC của đất mặn nhiều vùng Bảng 1.14 37 ĐBSCL Đánh giá tính chất dinh dưỡng của đất mặn trung bình và ít Bảng 1.15 38 vùng ĐBSCL Đánh giá hàm lượng Ca2+, Mg2+, CEC của đất mặn trung bình Bảng 1.16 40 và ít vùng ĐBSCL Bảng 1.17 Diện tích đất bị mặn hóa theo loại sử dụng (ha) 42 Bảng 2.1 Một số chỉ tiêu và phương pháp phân tích đất 48 Bảng 2.2 Phân cấp độ chua đất theo pHKCl 49 Bảng 2.3 Phân cấp chất hữu cơ tổng số trong đất (OM) 50 Bảng 2.4 Phân cấp hàm lượng N tổng số trong đất 50 Bảng 2.5 Phân cấp lân tổng số trong đất (% P2O5) 50 v
Bảng 2.6 Phân cấp kali tổng số trong đất (% K2O) 50 Bảng 2.7 Phân cấp P dễ tiêu theo phương pháp Bray II P2O5 (mgP/kg) 51 Bảng 2.8 Phân cấp K trao đổi (cmol/kg đất) 51 Bảng 2.9 Phân cấp Ca trao đổi (cmol/kg đất) 51 Bảng 2.10 Phân cấp Mg trao đổi (cmol/kg đất) 51 Bảng 2.11 Phân cấp dung tích cation trao đổi CEC (cmol/kg đất) 52 Bảng 2.12 Phân cấp độ no bazơ 52 Bảng 2.13 Phân cấp độ mặn theo % muối trong đất 52 Bảng 2.14 Phân cấp độ mặn theo EC (ds.m-1) 52 Bảng 2.15 Phân cấp đánh giá đất bị chua hoá theo giá trị pH 53 Bảng 2.16 Phân cấp đánh giá đất bị suy giảm chất hữu cơ tổng số (OM%) 53 Bảng 2.17 Phân cấp đánh giá đất bị suy giảm dung tích hấp thu (CEC) 54 Bảng 2.18 Phân cấp đánh giá đất bị suy giảm Nitơ tổng số 54 Bảng 2.19 Phân cấp đánh giá đất bị suy giảm phốt pho tổng số (P2O5%) 54 Bảng 2.20 Phân cấp đánh giá đất bị suy giảm kali tổng số 55 Bảng 2.21 Phân cấp đánh giá đất bị suy giảm độ phì 55 Bảng 2.22 Phân mức đánh giá đất bị mặn hoá, phèn hoá 55 Phân bón sử dụng trong các công thức thí nghiệm vụ đông xuân Bảng 2.23 57 và hè thu năm 2016/2017 Phân bón sử dụng trong các công thức thí nghiệm vụ thu đông Bảng 2.24 57 2016/2017 Bảng 2.25 Kết quả phân tích đất trước thí nghiệm 58 Bảng 3.1 Quy mô sử dụng đất lúa theo nhóm đất ở ĐBSCL 60 Diễn biến các loại hình sử dụng đất trồng lúa vùng ĐBSCL giai Bảng 3.2 62 đoạn 1980 - 2015 Diện tích các loại đất và đất mặn trồng lúa vùng ĐBSCL phân Bảng 3.3 64 theo đơn vị hành chính năm 2016 Bảng 3.4 Diện tích, năng suất và sản lượng lúa vùng ĐBSCL 65 Bảng 3.5 Các giống lúa phổ biến vùng đồng bằng sông Cửu Long 66 Trung bình lượng phân bón sử dụng trên đất mặn và các loại đất Bảng 3.6 69 trồng lúa vùng ĐBSCL 69 Các hoạt chất thuốc BVTV được sử dụng phổ biến trong sản Bảng 3.7 72 xuất lúa vi
Tỷ lệ các hoạt chất thuốc trừ cỏ được người nông dân sử dụng Bảng 3.8 73 trong vụ lúa hè thu năm 2015 ở ĐBSCL Bảng 3.9 Trung bình số lần xử lý thuốc diệt cỏ và sâu bệnh vùng ĐBSCL 74 Trung bình số lần xử lý thuốc BVTV cho cây lúa vùng ÐBSCL Bảng 3.10 74 theo từng loại đất Lượng thuốc BVTV sử dụng trong vụ hè thu năm 2015 ở Bảng 3.11 75 ĐBSCL Diễn biến mặn tại các cửa sông vùng Đồng bằng sông Cửu Bảng 3.12 77 Long (4/2016) Giá trị trung bình thành phần đoàn lạp bền trong đất mặn trồng Bảng 3.13 78 lúa vùng ĐBSCL Một số tính chất vật lý của phẫu diện đất mặn trồng lúa ở Tiền Bảng 3.14 78 Giang (lưu vực sông Tiền). Một số tính chất vật lý của phẫu diện đất mặn trồng lúa ở Long Bảng 3.15 79 An (lưu vực sông Vàm Cỏ) Một số tính chất vật lý của phẫu diện đất mặn trồng lúa ở Sóc Bảng 3.16 81 Trăng (lưu vực sông Hậu) 81 Một số tính chất vật lý của phẫu diện đất mặn trồng lúa ở Bạc Bảng 3.17 82 Liêu (lưu vực sông Cái Lớn) Giá trị thống kê các chỉ tiêu độ mặn của vùng đất mặn trồng lúa Bảng 3.18 84 chịu ảnh hưởng của các lưu vực sông vùng ĐBSCL năm 2016 Diễn biến hàm lượng EC, TSMT, Cl trong đất mặn trồng lúa Bảng 3.19 85 vùng ĐBSCL qua các thời kỳ Diễn biến hàm lượng TSMT (%) trong đất mặn trồng lúa chịu Bảng 3.20 86 ảnh hưởng của các lưu vực sông chính vùng ĐBSCL Giá trị Cl, TSMT, EC theo cơ cấu lúa trên đất mặn trồng lúa Bảng 3.21 88 vùng ĐBSCL Hàm lượng các chỉ tiêu dinh dưỡng trong đất mặn trồng lúa chịu Bảng 3.22 89 ảnh hưởng của các lưu vực sông vùng ĐBSCL năm 2016 Diễn biến hàm lượng Nts, P2O5 ts, K2O ts của đất mặn trồng Bảng 3.23 89 lúa vùng ĐBSCL qua các thời kỳ từ 1990 - 2016 Hàm lượng OC, Nts, P2O5 ts, K2O theo cơ cấu trong đất mặn Bảng 3.24 91 trồng lúa vùng ĐBSCL vii
Dung tích hấp thu và hàm lượng các cation trao đổi trong đất Bảng 3.25 mặn trồng lúa chịu ảnh hưởng của các lưu vực sông vùng 92 ĐBSCL năm 2016 Dung tích hấp thu và hàm lượng các cation trao đổi trong đất Bảng 3.26 93 mặn trồng lúa vùng Đồng bằng sông Cửu Long Đánh giá mức độ suy thoái về một số chỉ tiêu đất mặn trồng lúa Bảng 3.27 chịu ảnh hưởng các lưu vực sông chính ở vùng đồng bằng sông 96 Cửu Long Đánh giá mức độ mặn hóa theo chỉ tiêu tổng số muối tan Bảng 3.28 (TSMT) đất mặn trồng lúa chịu ảnh hưởng các lưu vực sông 97 chính ở vùng đồng bằng sông Cửu Long Đánh giá mức độ về một số chỉ tiêu đất mặn trồng lúa theo mùa Bảng 3.29 98 vụ ở vùng đồng bằng sông Cửu Long Ảnh hưởng của phân bón đến các yếu tố cấu thành năng suất và Bảng 3.30 98 năng suất lúa tại Long Phú, Sóc Trăng năm 2016 Năng suất lý thuyết và năng suất thực thu của thí nghiệm tại Bảng 3.31 106 Long Phú, Sóc Trăng năm 2016 Bảng 3.32 Diễn biến hàm lượng (N, P2O5, K2O) trong đất thí nghiệm 107 Bảng 3.33 Diễn biến pHH2O và hàm lượng OC trong đất thí nghiệm 109 Diễn biến pH H2O và hàm lượng Ca 2+, Na+, TSMT trong đất Bảng 3.34 111 thí nghiệm Yếu tố cấu thành năng suất và năng suất mô hình lúa diện rộng Bảng 3.35 114 tại Long Phú, Sóc Trăng Bảng 3.36 Tính chất đất trồng lúa sau triển khai mô hình 115 Ảnh hưởng của bón phân hữu cơ sinh học và CaO tới hàm lượng của một số yếu tố dinh dưỡng trong đất mặn trong mô Bảng 3.37 117 hình ứng dụng quy trình kỹ thuật so với đối chứng (Nông dân) tại Long Phú, Sóc Trăng Hiệu quả kinh tế của nông dân và mô hình canh tác lúa trên đất Bảng 3.38 118 mặn nhiều tại Sóc Trăng viii
DANH MỤC HÌNH Số STT Hình Nội dung trang Sơ đồ vị trí và các đơn vị hành chính vùng Đồng bằng sông Hình 3.1 59 Cửu Long Diễn biến tình hình sử dụng phân bón (N, P2O5, K2O) cho lúa Hình 3.2 71 ở BSCL qua các giai đoạn (1991 - 2016). Hình 3.3 Bản đồ đất mặn trồng lúa vùng đồng bằng sông Cửu Long 76 Hình 3.4 Bản đồ xâm nhập mặn trồng lúa vùng đồng bằng sông Cửu 77 Mô tả phẫu diện (PD-TG01), đất mặn nhiều trồng 2 vụ lúa tại Hình 3.5 79 Ấp 7, xã Bình Xuân, huyện Gò Công Đông, tỉnh Tiền Giang Mô tả phẫu diện (PD_LA 01) đất mặn nhiều trồng lúa 2 vụ Hình 3.6 tại xã hạnh Phú, huyện Thạnh Hoá, tỉnh Long An (lưu vực 80 sông Vàm Cỏ): Mô tả phẫu diện (ST_01) đất mặn nhiều trồng lúa 2 vụ tại Xã Hình 3.7 81 Lưu Tú, Huyện Trần Đề, Tỉnh Sóc Trăng (lưu vực sông Hậu). Mô tả phẫu diện (BL_01) đất mặn nhiều trồng lúa 3 vụ tại Xã Hình 3.8 Vĩnh Mỹ B, Huyện Hoà Bình, Tỉnh Bạc Liêu (lưu vực sông 82 Cái Lớn). Diễn biến pHKCl trong đất mặn trồng lúa vùng đồng bằng Hình 3.9 sông Cửu Long (1975-2016) và theo lưu vực hệ thống sông 87 chính vùng ĐBSCL Diễn biến hàm lượng Cl (%), trong đất mặn trồng lúa vùng Hình 3.10 87 ĐBSCL từ 1975-2016 Diễn biến hàm lượng TSMT (%) trên đất mặn trồng lúa chịu Hình 3.11 ảnh hưởng của các lưu vực sông vùng ĐBSCL giai đoạn 87 2001-2016 Diễn biến hàm lượng Nts, P2O5 ts, K2O ts trong đất mặn Hình 3.12 90 trồng lúa vùng ĐBSCL giai đoạn 1990 - 2015 Diễn biến hàm lượng N (%) trong đất mặn trồng lúa chịu ảnh Hình 3.13 hưởng của các lưu vực sông vùng ĐBSCL giai đoạn 2005 - 90 2016 Diễn biến hàm lượng P2O5 (%) trên đất mặn trồng lúa chịu Hình 3.14 ảnh hưởng của các lưu vực sông vùng ĐBSCL giai đoạn 90 1990 - 2016 Diễn biến hàm lượng K2O (%) trên đất mặn trồng lúa chịu Hình 3.15 ảnh hưởng của các lưu vực sông vùng ĐBSCL giai đoạn 90 1990 - 2016 Diễn biến hàm lượng OC (%) trong đất mặn trồng lúa chịu Hình 3.16 ảnh hưởng của các lưu vực sông vùng ĐBSCL giai đoạn 91 1990 - 2016 Diễn biến Na+, Ca2+ và TSMT trong đất ở các công thức thí Hình 3.17 94 nghiệm Hình 3.18 Diễn biến pHH2O và OC trong đất ở các công thức thí nghiệm 110 Diễn biến Na+, Ca2+ và TSMT trong đất ở các công thức thí Hình 3.19 111 nghiệm ix
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT STT Ký hiệu Giải nghĩa 1 ANLT An ninh lương thực 2 BĐCM Bán đảo Cà Mau 3 BĐKH-NBD Biến đổi khí hậu - nước biển dâng 5 Bộ NN & PTNT Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn 6 Bộ TN&MT Bộ Tài nguyên và Môi trường 7 BVTV Bảo vệ thực vật 8 ĐBSCL Đồng bằng sông Cửu Long 9 ĐBSH Đồng bằng sông Hồng 10 ĐTM Đồng Tháp Mười Food and Agriculture Organization of the United 11 FAO Nations Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp Liên Hiệp Quốc Global Assessment of Soil Degradation 12 GLASOD Chương trình đánh giá thoái hóa đất toàn cầu United Nation Convention to Combat Desertification 13 UNCCD Văn phòng thực hiện Công ước của Liên hiệp quốc về chống sa mạc hóa 14 KHCN Khoa học công nghệ 15 KHKT Khoa học kỹ thuật 16 KTXH Kinh tế xã hội 17 KTTV Khí tượng thủy văn 18 NN&PTNT Nông nghiệp và Phát triển nông thôn 19 NTTS Nuôi trồng thủy sản 20 TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam 21 TNMT Tài nguyên Môi trường x
MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài luận án Việt Nam có khoảng một triệu ha đất mặn (Bộ TN & MT, 2014)[7], hầu hết nằm ở các tỉnh Đồng bằng Sông Cửu Long (Sóc Trăng, Bạc Liêu, Bến Tre, Cà Mau, Kiên Giang, Trà Vinh) và một ít diện tích ở ven biển đồng bằng Sông Hồng và ven biển miền Trung (Quảng Ninh, Hải Phòng, Thái Bình, Nam Định, Ninh Bình, Thanh Hóa…) đó là nhóm đất mặn hình thành do tác động của nước biển. Đất mặn là đất chứa nhiều muối hòa tan (1-1,5%) hoặc lớn hơn. Các muối mặn có nguồn gốc lục địa, biển hoặc nguồn gốc vi sinh vật, nhưng nguồn gốc nguyên thủy là các thành phần khoáng của đá núi lửa. Trong quá trình phong hóa đá các khoáng được hòa tan và trôi về những địa hình trũng, khó thoát nước. Sự hình thành nên đất mặn có thể theo thời gian được tích tụ từ sự nhiễm mặn hàng năm do tác động của dòng chảy mặn và sự xâm thực của nước biển khi lưu lượng nước ngọt của các dòng sông không đủ mạnh so với triều cường. Việc sử dụng nước từ các kênh mương bị nhiễm mặn bởi triều cường cho tưới tiêu hoặc nuôi trồng thủy sản, hoặc do các dòng chảy gầm di chuyển lên mặt đất cũng gây nên quá trình mặn hóa. Ngoài ra có một diện tích rất ít đất mặn lục địa do điều kiện khô hạn, sự thoát hơi nước mạnh ở khu vực Ninh Thuận và Bình Thuận. Các loại đất mặn ven biển có yếu tố phù sa bị nhiễm mặn, có độ phì nhiêu tự nhiên cao nếu khắc phục được các yếu tố hạn chế thì sẽ phục vụ tốt cho sản xuất nông nghiệp nói chung và trồng trọt nói riêng. Trong thực tiến sản xuất nông nghiệp hiện nay đất mặn đã cho những sản phẩm nông nghiệp rất có giá trị hàng hoá và kinh tế cao như: các loại gạo đặc sản, trái cây và đặc biệt là nguồn lợi từ thủy sản. Đối với khu vực Đồng Bằng Sông Cửu Long là vựa lúa lớn nhất của Việt Nam. Trong vài chục năm trở lại đây, do thâm canh lúa nước đã đạt đến trình độ rất cao, Việt Nam không những đã trở thành một quốc gia đủ gạo ăn, bảo đảm an ninh lương thực mà còn là một trong những cường quốc xuất khẩu gạo hàng đầu thế giới. Phần lớn lượng gạo xuất khẩu của Việt Nam xuất phát từ Đồng Bằng Sông Cửu 1
Long. Ở Đồng bằng Sông Cửu Long, lúa được trồng nhiều nhất trên đất phù sa, đất phèn và đất mặn. Theo thống kê của Bộ TN & MT (2014)[7], quy mô sử dụng đất lúa ở ĐBSCL tổng số vào khoảng 1.927.200 ha, trong đó nhóm đất mặn là 326.000 ha chiếm 16,9% (chỉ sau nhóm đất phèn 41,6% và đất phù sa 35,8%). Mỗi một nhóm đất, tùy theo tính chất đất, độ phì nhiêu tự nhiên và các yếu tố hạn chế yêu cầu biện pháp canh tác lúa khác nhau phụ thuộc vào điều kiện thời tiết, mùa vụ và yêu cầu năng suất. Đối với đất mặn thì diễn biến tình trạng mặn là quan trọng nhất, thể hiện sự khác biệt về đất mặn và các đất khác. Thực tế cho thấy những năm gần đây các nghiên cứu về đất lúa chủ yếu thực hiện trên nhóm đất phù sa, còn các nghiên cứu trên đối tượng đất mặn đất phèn lại còn ít. Các nghiên cứu tính chất đất thường lại dựa trên yếu tố phát sinh, thực tế chưa có nghiên cứu chuyên sâu đối với tính chất đất mặn trồng lúa trong mười năm trở lại đây. Do tính chất xâm nhập mặn ngày càng khốc liệt, nước biển dâng, nước ngọt từ các dòng sông về bị ngăn ở thượng nguồn nên diễn biến tính chất đất đã rất khác nhau. Tính chất đất mặn nói chung và tính mặn đặc trưng nói riêng luôn chịu tác động bởi nhiều yếu tố như: biện pháp thủy lợi, chế độ canh tác, bồi đắp phù sa, chuyển đổi sử dụng đất và đặc biệt là biến đổi khí hậu, nước biển dâng nên rất dễ biến động kể cả về chất lượng và diện tích. Theo báo cáo của Bộ tài nguyên và Môi trường và nhiều nghiên cứu, Việt Nam là một trong những nước sẽ chịu nhiều tác động do sự biến đổi khí hậu, đặc biệt nước biển dâng, xâm nhập mặn sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến các vùng ven biển nước ta. Nếu mực nước biển dâng từ 0,2 - 0,6 m, sẽ có 100 - 200 ngàn ha đất bị ngập, nếu nước biển dâng 1,0 m sẽ làm ngập khoảng 0,3 - 0,5 triệu ha tại ĐBSH và 3,5 đến 3,8 triệu ha tại ĐBSCL (Bộ Tài Nguyên và MT, 2009, 2014)[5][7]. Thực tế, những năm gần đây vấn đề xâm nhập mặn, nhiễm mặn đối với các vùng đất ven biển nổi lên ngày càng khốc liệt đặc biệt là đợt hạn hán và xâm thực nước biển vào sâu đất liền năm 2015-2016 và 2019 - 2020 đã gây ra những hậu quả khá nghiêm trọng đối với sản xuất nông nghiệp vùng ĐBSCL. 2
Văn phòng Thường trực Ủy ban sông Mê Công Việt Nam [8] cho biết lưu lượng nước từ thượng nguồn sông Mê Kông về vùng ĐBSCL những năm gần đây thấp hơn nhiều so với trung bình 10 năm gần nhất, lưu lượng bình quân tháng 2, 3 năm 2020 thấp hơn so với trung bình nhiều năm và thấp hơn so với năm 2016. Nguồn nước cho vùng ĐBSCL được dự báo thiếu nghiêm trong đối với sản xuất nông nghiệp, đặt ra nhiều thách thức cho sản xuất trồng trọt nói chung và trồng lúa trên đất mặn nói riêng ở đồng bằng Sông Cửu Long. Theo dự báo nếu mực nước biển dâng cao 75 cm. Đồng Bằng Sông cửu Long có thể ngập sâu hàng triệu ha và tính nhiễm mặn hàng năm vì thế ngày càng khốc liệt và trầm trọng. Các nghiên cứu điều tra, phân tích về đất đai trong những năm qua ở đồng bằng sông Cửu Long có khá nhiều tuy vậy chủ yếu liên quan đến bản đồ, phân loại đất. Các nghiên cứu tập trung nhiều vào nhóm đất phù sa, một ít về đất phèn và rất ít về đất mặn. Đặc biệt chưa có nghiên cứu về đất mặn theo kiểu sử dụng đất lúa và ảnh hưởng tính mặn theo lưu vực sông (quan hệ của lượng nước ngọt và xâm thực của nước biển, hạn, mặn, nước biên dâng, ảnh hưởng của biến đổi khí hậu). Các biểu hiện về mặn hóa đất đai, và xu thế thoái hóa đất lúa cũng đã xuất hiện ngày càng nhiều. Việc trồng lúa nhiều nơi, nhiều vùng đã tỏ ra không phù hợp. Nhu cầu chuyển đổi cơ cây cây trồng và kiểu sử dụng đất ngày càng cao ngay cả ở đồng bằng Sông cửu Long. Sự hiểu biết tính chất đất mặn trồng lúa một cách hệ thống sẽ là cơ sở khoa học để sử dụng bền vững đất đai, thâm canh lúa có hiệu quả, mặt khác sẽ có biện pháp thay đổi cơ cấu cây trồng phù hợp nếu tính chất mặn không còn thích hợp cho canh tác lúa nước. Đề tài: “Nghiên cứu tính chất đất mặn trồng lúa một số tỉnh đồng bằng sông Cửu Long và đề xuất hướng sử dụng hợp lý” do đó được thực hiện là rất cần thiết để làm cơ sở cho việc sử dụng đất mặn hợp lý, bền vững có hiệu quả về kinh tế, xã hội và môi trường vừa có ý nghĩa khoa học vừa đáp ứng yêu cầu thực tiễn cấp bách. 3
2. Mục tiêu nghiên cứu - Đánh giá được biến động một số tính chất đất mặn ở các kiểu sử dụng đất lúa khác nhau tại một số tỉnh ĐBSCL và theo lưu vực sông. - Xác định được nguyên nhân chính và yếu tố tác động đến sự thay đổi tính chất đất mặn trồng lúa ở đia bàn nghiên cứu. - Đề xuất hướng sử dụng hợp lý đất mặn cho trồng lúa hoặc chuyển đổi nếu không phù hợp. 3. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài 3.1. Ý nghĩa khoa học - Cập nhật, cung cấp cơ sở khoa học chỉ tiêu chất lượng đất mặn ĐBSCL về cả tính chất mặn và độ phì, xu thế biến động chất lượng và nguyên nhân đối với các kiểu sử dụng đất mặn trồng lúa - Hệ thống các tác động canh tác lúa và môi trường dẫn đến thay đổi tính chất hoặc suy thoái môi trường đất mặn. 3.2. Ý nghĩa thực tiễn Kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học cho công tác quy hoạch đất sản xuất nông nghiệp ở ĐBSCL, sử dụng hợp lý đất mặn, thay đổi cơ cấu cây trồng trong điều kiện biến đổi khí hậu và nước biển dâng, ứng phó xâm nhập mặn vào nội địa ngày càng khốc liệt và thường xuyên. 4. Những đóng góp mới của đề tài - Xác định rõ và định lượng sự thay đổi chất lượng đất mặn ĐBSCL qua các giai đoạn 2000-2005 và 2015-2020, bao gồm tính mặn và các tính chất độ phì theo kiểu sử dụng đất lúa và theo lưu vực sông. - Xác định được những nguyên nhân chính và yếu tố tác động đến đặc điểm, thay đổi chất lượng môi trường đất mặn trồng lúa, từ đó đề xuất những giải pháp sử dụng đất hợp lý trong canh tác lúa và sản xuất nông nghiệp bền vững tại một số tỉnh ĐBSCL. - Đề xuất giải pháp và một số phương thức canh tác cho một số kiểu sử dụng đất mặn trồng lúa có hiệu quả tùy theo tính chất mặn vùng ĐBSCL. 4
CHƢƠNG I: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Khái niệm, nguồn gốc, phân loại đất mặn, 1.1.1. Khái niệm Tất cả các loại đất đều có chứa một lượng muối tan nhất định. Trong số đó có nhiều loại muối là các chất dinh dưỡng cần thiết cho cây trồng. Theo quan điểm dinh dưỡng cây trồng, nếu hàm lượng muối hòa tan có trong đất vượt quá một giá trị nhất định sẽ ảnh hưởng đến sự phát triển, năng suất, chất lượng của hầu hết các loại cây trồng thì đất đó gọi là đất mặn (Hội Khoa học đất Việt Nam (2000)[24], Cục Trồng trọt, 2015[13]). Thường sử dụng giá trị tổng số muối tan hoặc độ dẫn điện EC trong dung dịch đất để xác định tính mặn của đất. Các nhà phân loại đất, xác định rằng đất mặn thường có độ dẫn điện EC > 4 mS/cm (4 mmho cm-1 hay 4 dS/m) trong dung dịch đất bão hòa ở 25 oC; hàm lượng tổng số muối tan TSMT thường cao; có pH trung tính và có độ no bảo hòa kiềm cao. Trong khi đó xác định độ mặn trong nước thường tính theo phần ngàn (tổng số muốn tan/lít nước). Nước bị coi là nhiễm mặn nếu TSMT > 4 %0. Trong thực tế cần phân biệt đất mặn (saline soil) với đất bị nhiễm mặn (salt affected soil). Đất mặn là đất có tính mặn với các chỉ tiêu đặc trưng mặn do sự hình thành đất mà có, tuân thủ đầy đủ qui luật phát sinh học đất (đá mẹ, địa hình, khí hậu, thời gian và hoạt động của con người). Còn đất nhiễm mặn là đất vốn không bị mặn nay bị nhiễm một lượng lớn muối tan mà trở nên mặn trong một khoảng thời gian ngắn. Cũng cần phân biệt đất mặn với đất phèn (acid sulfate soil). Thông thường các muối hòa tan trong đất mặn là muối trung tính, trong khi đất phèn các muối hòa tan là các muối axit. Trong đất phèn là các muối sắt, nhôm, trong khi đó đất mặn chủ yếu là các muối Na, Ca, Mg trong đó nhiều nhất là muối Na. Những loại muối tan thường gặp trong đất mặn là NaCl, Na2SO4, CaCl2, CaSO4, MgCl2, NaHCO3. 5
1.1.2. Nguồn gốc đất mặn Sự hình thành đất mặn do nhiều nguyên nhân có quan hệ mật thiết với nhau. Tuy nhiên, sự phong hóa các đá và khoáng vật của vỏ trái đất là nguồn cung cấp muối tan chủ yếu cho đất và cho biển. Nguồn gốc các muối của một khu vực nào đó có thể do một hoặc một số yếu tố sau đây: - Các quá trình phong hóa: Muối được hình thành trong đất do các quá trình phong hóa. Trong các điều kiện ẩm ướt muối trong đất theo nước di chuyển ra suối, sông, biển và đại dương, do đó hiếm khi thấy ở các vùng khí hậu ẩm ướt có đất mặn lục địa. Trong điều kiện khô hạn và bán khô hạn, các sản phẩm phong hóa tích tụ tại chỗ và hình thành nên đất mặn và đất mặn kiềm. - Tưới bằng nước mặn: Một hiện tượng thường thấy ở các vùng khí hậu khô hạn và bán khô hạn là sự có mặt của nước ngầm chứa muối. Việc khai thác nước ngầm để tưới ngày càng tăng lên do thiếu nguồn nước mặt và đây chính là nguyên nhân làm cho đất bị mặn. - Mực nước ngầm nông: Do việc quản lý tưới tiêu chưa tốt, sau khi tưới mực nước ngầm dâng lên, ở một số khu vực mực nước ngầm thậm chí dâng lên với tốc độ rất cao: 1 - 2 m/năm. Nước ngầm chứa muối leo lên theo mao quản làm cho đất bị mặn. Sự bốc hơi vùng đọng nước cũng có thể đưa lượng muối đáng kể lên mặt đất. - Muối hóa thạch: Sự tích lũy muối trong đất tại vùng khô hạn thường bao gồm cả “muối hóa thạch” có nguồn gốc từ các trầm tích hoặc dung dịch bị giữ lại trong các trầm tích biển trước đây. Sự giải phóng muối có thể xảy ra một cách tự nhiên hoặc do các hoạt động của con người. - Chuyển động của muối: Các muối hòa tan có xu hướng di chuyển từ nơi cao đến nơi thấp, từ nơi ẩm đến nơi khô hơn, từ ruộng được tưới đến ruộng không được tưới,… Muối cũng có thể tích tụ ở những nơi mà việc tiêu nước hạn chế do việc xây dựng hệ thống thủy lợi và các hoạt động khác. - Xâm nhập nước biển: Ở các vùng ven biển, đất bị nhiễm mặn thông qua các con đường: (i) khi thuỷ triều lên làm ngập đất, (ii) nước biển đi vào đất liền 6
qua các sông, (iii) dòng nước ngầm, (iv) các thể khí chứa muối, có thể di chuyển vào sâu trong đất liền, sau đó được mưa đưa xuống đất. Sau một thời gian dài, sự tích lũy này có thể làm cho đất bị mặn. - Phân bón hóa học: Việc sử dụng phân bón hóa học trong nông nghiệp ngày càng tăng lên, ảnh hưởng trực tiếp đến tích lũy muối trong đất không đáng kể, song tác động gián tiếp có thể làm tăng thêm tốc độ nhiễm mặn của đất. 1.1.3. Phân loại đất mặn Căn cứ vào quá trình phát sinh, tính chất, đặc điểm, mối quan hệ với sự sinh trưởng của cây trồng và theo yêu cầu của sử dụng và cải tạo đất, đất mặn được chia thành hai loại chính. (1) Đất mặn: Là đất chứa muối tan trung tính, có hại đối với sự sinh trưởng của hầu hết các loại cây trồng. Các muối tan chủ yếu là natri clorua và natri sun phát. Tuy nhiên, trong đất mặn cũng chứa canxi, magiê clorua và canxi, magiê sun phát. Có một số tiêu chí để phân loại đất mặn như sau: - Theo thành phần và tỷ lệ giữa các loại muối: Đất mặn clorua, đất mặn sun phát, đất mặn clorua - sun phát và đất mặn sun phát - clorua, (Hồ Quang Đức và nnk, 2010)[23], (Lê Huy Bá, 2003)[27]. - Theo mức độ mặn: Đất mặn ít, đất mặn trung bình và đất mặn nhiều (Lê Huy Bá, 2003)[27], hoặc mặn nhẹ, mặn vừa, mặn nặng theo qui định về phân cấp độ mặn theo % của muối trong đất ( Bộ NN &PTNT, 2007)[1]. Đất được gọi là không mặn khi tổng số muối tan, TSMT
- Theo pHKCl: Đất mặn trung tính, đất mặn kiềm (Hồ Quang Đức và nnk, 2010)[23]. (2) Đất mặn kiềm: Trước đây gọi là đất kiềm (Alkali), là đất chứa các muối natri thủy phân kiềm, chủ yếu là Na2CO3. Đất mặn kiềm khác đất mặn về tính chất hóa học, phân bố địa lý, địa hóa và sinh học. Trong tự nhiên, các loại muối natri không xuất hiện tách biệt nhau hoàn toàn. Trong hầu hết các trường hợp, hoặc các muối trung tính, hoặc muối thủy phân kiềm đóng vai trò quyết định trong quá trình hình thành đất và tính chất của chúng (Lê Phúc Chi Lăng, Trần Thị Tuyết Mai, 2012)[28]. Đất mặn kiềm thoái hóa: Được coi là một giai đoạn phát triển của đất do kết quả của sự trôi muối, có xu hướng làm cho chất hữu cơ và sét chuyển xuống dưới phẫu diện, hình thành một lớp chặt có màu sẫm, mặt trên có ranh giới rõ rệt. Loại này có diện tích lớn ở miền Tây Canada, Australia và Mỹ (Abrol I. P.,[86]; Yadav J. S. P. and Massoud F. I, 1986[115]; Donald, Wang, Fraser, Lelyk, 1998[94]; Lickacz J, 1993[104]; Bremen N. V. and L. J. Pons, 1987[89). Trên thế giới hiện có 3 trường phái phân loại đất chính, đó là: Phân loại theo nguồn gốc phát sinh, phân loại định lượng theo FAO-UNESCO và Soil Taxonomy (Bộ NN và PTNT, 1984[2]; B. A. Keating 2003[88]; (FAO, 2011. Chapter 1)[101]. Bảng 1.1. So sánh các hệ phân loại cho nhóm đất mặn Việt Nam FAO-UNESCO Soil Taxonomy Nhóm đất mặn Salic Fluvisols Aquents/Fluvents 1. Đất mặn sú, vẹt, đước Gleyi- Salic Fluvisols Epiaquents 2. Đất mặn nhiều Hapli- Salic Fluvisols Hydraquents 3. Đất mặn trung bình và ít Molli- Salic Fluvisols Fluvaquents Hồ Quang Đức, Viện Thổ nhưỡng Nông hóa, 2010[22] 8