Đặt vấn đề Cùng với sự phát triển kinh tế và gia tăng dân số thì nhu cầu lương thực của cả nước nói chung và đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) nói riêng ngày càng tăng. Trồng lúa ba vụ/năm đã giúp cho sản lượng lúa tăng lên đến 14-16 tấn/ha/năm, bù đắp được lượng lúa bị giảm do đất trồng lúa bị sử dụng vào mục đích khác (Nguyễn Bảo Vệ, 2010). Với diện tích trồng lúa ở ĐBSCL khoảng 4,24 triệu ha (Tổng cục thống kê, 2014) đã góp phần đảm bảo chiến lược an ninh lương thực quốc gia và xuất khẩu. Tuy nhiên, những năm gần đây năng suất lúa ở những vùng thâm canh lúa có chiều hướng giảm.
Nguyên nhân là do sử dụng đất không hợp lý dẫn đến đất bị thoái hóa. Trong đó canh tác lúa 3 vụ liên tục trong năm đã làm giảm sự phân hủy chất hữu cơ trong đất, giảm khả năng hoạt động của sinh vật có lợi trong đất đã dẫn đến giảm khả năng cung cấp dưỡng chất của đất cho cây lúa. Bên cạnh những ảnh hưởng bất lợi trên, người dân thường xuyên đốt đồng sau mỗi vụ thu hoạch làm ảnh hưởng nguồn chất hữu cơ và dưỡng chất trả lại cho đất. Ngoài ra việc đốt đồng còn làm ảnh hưởng đến môi trường và sinh hoạt của người dân.
Đốt đồng là một trong các nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường, phát thải khí nhà kính như CO2, CO, NOx, CH4. Những kết quả nghiên cứu trong thời gian qua cho thấy có thể tận dụng nguồn rơm rạ để sản xuất phân hữu cơ tại chỗ, làm tăng độ phì nhiêu cho đất, góp phần ổn định sự bền vững cho đất thâm canh và năng suất lúa. Tuy nhiên, nếu ủ rơm theo cách truyền thống, phơi khô và để rơm rạ phân hủy tự nhiên thì mất rất nhiều thời gian. Các nghiên cứu thực nghiệm ở Viện lúa ĐBSCL về ảnh hưởng của các phụ phẩm hữu cơ từ phế phẩm nông nghiệp được ghi nhận có hiệu quả làm giảm lượng phân bón sử dụng và tăng thu nhập cho nông dân (Trần Thị Ngọc Sơn và ctv, 2009, Lưu Hồng Mẫn, 2010).
Những năm gần đây việc sử dụng phân hữu cơ trong sản xuất nông nghiệp đã được người dân quan tâm và sử dụng. Thị trường phân hữu cơ khá đa dạng, chất lượng rất biến động, một số được nhập khẩu với giá bán rất cao trong khi đó nhiều phế phẩm nông nghiệp tại chỗ có thể tận dụng làm phân hữu cơ chất lượng cao như rơm rạ, chất thải từ trại chăn nuôi, vừa giúp tăng hiệu quả trong sản xuất nông nghiệp vừa giảm ô nhiễm môi trường. Hiện tại ở một số tỉnh trong khu vực ĐBSCL thu hoạch lúa bằng máy gặt đập liên hợp, rơm phun rải rác trên mặt đất, ngoài việc đốt đồng sau thu hoạch nông dân còn vùi rơm vào đất hay bỏ rơm trên đồng phân hủy tự nhiên khi mùa lũ tới. Do đó, quá trình canh tác cần phải thực hiện các giải pháp kỹ thuật để xử lý rơm trên đồng ruộng, hạn chế đốt đồng bảo nhằm vệ môi trường, cải thiện tính chất đất, vì vậy đề tài “Nghiên cứu giải pháp xử lý rơm nhằm cải thiện môi trường đất trồng lúa ở đồng bằng sông Cửu Long” đã được thực hiện.2 Mục tiêu nghiên cứu * Mục tiêu tổng quát: Nghiên cứu và đề xuất giải pháp xử lý rơm tại ruộng hạn chế đốt đồng góp phần cải thiện tính chất đất trồng lúa thâm canh.
* Mục tiêu cụ thể: - Đánh giá hiện trạng xử lý rơm tại các vùng thâm canh lúa thuộc tỉnh Tiền Giang. - Đánh giá ảnh hưởng của việc đốt đồng đến tính chất lý hóa đất lúa thâm canh. - Đánh giá khả năng ủ phân compost từ rơm và quá trình phân hủy rơm trên ruộng với việc bổ sung các chế phẩm sinh học. - Đánh giá hiệu quả của việc vùi rơm trên ruộng đến tính chất lý hóa đất.
- Quy trình xử lý rơm trên đồng ruộng.3 Nội dung nghiên cứu - Khảo sát hiện trạng sử dụng và xử lý rơm sau thu hoạch tại Tiền Giang. - Khảo sát, đánh giá tính chất lý hóa đất ở điều kiện canh tác có đốt đồng lâu năm tại huyện Cái Bè, tỉnh Tiền Giang. - Nghiên cứu ủ phân compost từ rơm và xử lý rơm trên đồng ruộng với các chế phẩm sinh học - Đánh giá tính chất lý hóa đất sau khi kết thúc thí nghiệm qua nhiều vụ thí nghiệm liên tục từ vụ Đông Xuân năm 2013 đến vụ Đông Xuân năm 2015. - Triển khai quy trình áp dụng thực tế xử lý rơm trên đồng ruộng 1.4 Tính mới của luận án - Đánh giá được hiện trạng xử lý rơm và tính chất đất canh tác đốt đồng lâu năm tại huyện Cái Bè tỉnh Tiền Giang tại thời điểm nghiên cứu (2013-2015).
- Lựa chọn được chế phẩm sinh học có hiệu quả trong xử lý rơm bằng ủ phân compost và vùi rơm tại ruộng. - Đánh giá được tốc độ phân hủy rơm trong điều kiện vùi rơm có sử dụng chế phẩm sinh học tại đồng ruộng. - Đánh giá được tác động của vùi rơm trên ruộng đến tính chất lý hóa đất và năng xuất lúa tại vùng thâm canh lúa huyện Cái Bè, tỉnh Tiền Giang. - Đề xuất quy trình xử lý rơm tại ruộng thay thế đốt đồng phù hợp với đều kiện thâm canh lúa tại huyện Cái Bè tỉnh Tiền Giang.5 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 1.1 Đối tượng nghiên cứu: Đối tượng nghiên cứu là ruộng canh tác lúa thâm canh 3 vụ, đốt đồng lâu năm và quá trình ủ sinh học.2 Phạm vi nghiên cứu: * Không gian: - Khảo sát hiện trạng sử dụng và xử lý rơm sau thu hoạch tại huyện Cái Bè, Cai Lậy, Chợ Gạo và huyện Gò Công Tây, tỉnh Tiền Giang.
- Bố trí thí nghiệm ủ phân compost từ rơm tại Khoa Môi trường và Tài nguyên Thiên nhiên, Đại học Cần Thơ. - Khảo sát lấy mẫu đất tại huyện Cái Bè, tỉnh Tiền Giang - Bố trí thí nghiệm xử lý rơm với chế phẩm sinh học tại huyện Cái Bè, tỉnh Tiền Giang. - Triển khai thực tế xử lý rơm trên đồng ruộng tại huyện Cái Bè, tỉnh Tiền Giang. * Thời gian: - Khảo sát hiện trạng sử dụng và xử lý rơm sau thu hoạch thực hiện từ tháng 3 năm 2012 đến tháng 6 năm 2012.
- Bố trí thí nghiệm ủ phân compost từ rơm từ tháng 3 năm 2012 đến tháng 8 năm 2012. - Khảo sát lấy mẫu đất tháng 3 năm 2013. - Bố trí thí nghiệm xử lý rơm với chế phẩm sinh học trong vụ Xuân Hè và Hè Thu 2013 và vụ Xuân Hè và Hè Thu 2014. - Triển khai thực tế xử lý rơm trên đồng ruồng vụ Xuân Hè 2015.
* Quy mô: - Vật liệu, phương tiện: sử dụng chế phẩm sinh học Biomix, Emic, Trichomix- DT, nước thải sau hầm ủ Biogas, chế phẩm AT bio-Decomposer. - Lấy mẫu: lấy 18 mẫu đất trong nghiên cứu thăm dò mùa Đông Xuân và Hè Thu năm 2013 và 18 mẫu nghiên cứu trong mùa Đông Xuân năm 2015. - Ủ phân compost: 50 kg rơm nguyên liệu, 12 đống ủ tương đương 1 m3. - Vùi rơm tại ruộng: diện tích mỗi ô thí nghiệm 5 m x 6 m, 12 ô thí nghiệm.
- Đánh giá năng suất lúa, tính chất đất và quá trình phân hủy rơm.6 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn * Ý nghĩa khoa học - Kết quả nghiên cứu là nguồn số liệu khoa học về tính chất đất ruộng lúa trong điều kiện canh tác có đốt đồng và không đốt đồng. - Công trình nghiên cứu là các số liệu khoa học cơ bản sử dụng cho giảng dạy và nghiên cứu trong với các đề tài tương tự. - Kết quả có thể dùng tham khảo cho các mô hình áp dụng xử lý rơm rạ trên đồng ruộng bằng chế phẩm sinh học. - Quy trình có thể được sử dụng ở những nơi đốt đồng có điều kiện tương tự.
3 * Ý nghĩa thực tiễn - Luận án cung cấp những thông tin khoa học về tính chất đất trong điều kiện canh tác đốt đồng lâu năm và không đốt đồng cho các nhà quản lý, hoạch định chính sách phát triển nông thôn và nông thôn mới. Kết quả nghiên cứu của luận án là cơ sở khuyến cáo nông dân canh tác lúa theo hướng không đốt đồng, hướng đến canh tác lúa sinh thái và bền vững. 4 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Sản xuất lúa và các vấn đề môi trường trong sản xuất lúa 2.1 Sản xuất lúa ở đồng bằng sông Cửu Long Với dân số trên 90 triệu người, phần lớn dân cư sống trong vùng nông thôn và hoạt động nông nghiệp, vì vậy kinh tế Việt Nam phụ thuộc rất nhiều vào cây lúa. Lúa là cây trồng chủ lực của đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL), chiếm vị trí hàng đầu trong các loại cây nông nghiệp.
Với vai trò và tích chất quan trọng của cây lúa nên ĐBSCL là vựa lương thực chủ yếu của cả nước, chiếm hơn 90% lượng gạo xuất khẩu hàng năm (Tổng cục thống kê, 2014). Việc sản xuất lúa ở ĐBSCL phát triển mạnh, cùng với sự phát triển của hệ thống thủy lợi và thủy nông nội đồng, những tiến bộ kỹ thuật được áp dụng rộng rãi trên đồng ruộng. Với sản lượng lúa gạo lớn, đáp ứng nhu cầu trong nước và xuất khẩu thì hàng năm lượng rơm rạ thu được trên diện tích đất lúa rất lớn. Theo Nguyễn Thành Hối (2008) đối với các giống lúa cao sản tỷ lệ lượng rơm so với lúa là 1:1, điều này cho thấy lượng rơm hàng năm ở ĐBSCL sinh ra rất lớn.
Với sản lượng khoảng 25 triệu tấn lúa thu hoạch được (Tổng cục thống kê, 2014) thì tương ứng trên 25 triệu tấn rơm thải ra. Nếu tất cả nông dân ĐBSCL đều đốt đồng sẽ phát sinh một lượng lớn các khí gây hiệu ứng nhà kính gây hại cho sức khỏe con người. Song song với tập quán đốt đồng sau thu hoạch, nông dân không bón phân hữu cơ và sử dụng máy cày để làm đất sau mỗi vụ trong điều kiện đất ướt. Điều này dẫn đến thoái hóa về mặt vật lý cấu trúc đất bị phá hủy đã được ghi nhận (Trần Bá Linh, 2006).
Sự suy thoái dần các tính chất đất làm cho năng suất lúa ngày càng giảm đi (Ngô Ngọc Hưng, 2009). Để đạt năng suất cao, nông dân đầu tư nhiều phân bón làm cho giá thành sản xuất tăng từ đó lợi nhuận thu được từ canh tác lúa giảm thấp (Nguyễn Thành Hối, 2008).2 Sản xuất lúa tại khu vực nghiên cứu Tiền Giang là một trong các tỉnh sản xuất lúa lớn trong khu vực ĐBSCL. Tỉnh Tiền Giang có 11 đơn vị hành chính, bao gồm 01 thành phố, 02 thị xã và 08 huyện với diện tích đất tự nhiên 250.830,34 ha, đất nông nghiệp 191.
