Đặt vấn đề Hiện nay trên thế giới đang đứng trƣớc hiện tƣợng đất nông nghiệp bị suy thoái nghiêm trọng vì nhiều lý do khác nhau. Trong đó suy thoái do mặn hóa là một trong những nguyên nhân quan trọng làm suy giảm năng xuất cây trồng. Trong tình hình nóng lên toàn cầu làm mực nƣớc biển dâng lên gây ra hiện tƣợng xâm nhập mặn ở các vùng ven biển. Quá trình mặn hóa là do ảnh hƣởng của nƣớc biển, do đó thành phần các loại muối tan ở đất mặn Việt Nam giống nhƣ thành phần muối tan của biển.
Ở Việt Nam hiện nay, đặc biệt là ở khu vực ven biển nhƣ Đồng bằng Sông Cửu Long và một số huyện ở thành phố Hồ Chí Minh (huyện Cần Giờ, Nhà Bè và các xã phía nam huyện Bình Chánh) quá trình nhiễm mặn ngày càng gia tăng làm cho diện tích đất trồng bị thu hẹp, làm mất năng suất và sức sinh trƣởng của cây trồng trên đất, từ đó ảnh hƣởng đến nền sản xuất nông nghiệp. [1] Trong vụ lúa Đông Xuân 2019-2020, ở Đồng bằng Sông Cửu Long có sáu tỉnh (Trà Vinh, Tiền Giang, Sóc Trăng, Kiên Giang, Long An và Cà Màu) ị ảnh hƣởng xâm nhập mặn. Tổng diện tích thiệt hại khoảng 41.000 ha mất trắng.[2] Vì vậy việc cải tạo hay cải thiện đất nhiễm mặn là cấp bách và cần sự quan tâm của tất cả mọi ngƣời. Để cải tạo và đảm bảo cho cây trồng sinh trƣởng và phát triển tốt trong điều kiện này cần phải sử dụng các biện pháp khác nhau nhƣ rửa trôi, canh tác luân canh các giống cây trồng, bón vôi hay các biện pháp sinh học, bón các loại phân cho đất.
Tuy nhiên những biện pháp trên chƣa đƣợc tối ƣu hóa triệt để về có thể giải quyết đƣợc đất nhiễm mặn. Một trong những giải pháp gần đây nhằm cải tạo đất nhiễm mặn là sử dụng chất hữu cơ, điển hình là than sinh học và phân bò với chi phí sản xuất thấp, dễ sử dụng. Than sinh học là sản phẩm đƣợc sinh ra sau khi đốt các vật liệu trong điều kiện hạn chế oxy, than sinh học có thể đƣợc sản xuất từ bất cứ vật liệu hữu cơ nào nên dễ 1 dàng sản xuất và tiết kiệm chi phí đồng thời tạo ra vật liệu mới thân thiện với môi trƣờng. Than sinh học đƣợc sử dụng giúp cải thiện độ phì nhiêu của đất.
Bên cạnh đó, phân ò cũng là phế phẩm trong quá trình chăn nuôi gia súc và dễ dàng kiếm đƣợc với giá thành rẻ. Nhằm giải quyết các vấn đề trên, đề tài “Nghiên cứu giải pháp sử dụng than sinh học và phân bò kết hợp rửa trôi cải thiện đất nhiễm mặn trồng lúa nƣớc” đƣợc đề xuất thực hiện nhằm nâng cao sức sản xuất của loại đất đang ngày càng bị thoái hóa này. Mục tiêu nghiên cứu Đánh giá ảnh hƣởng của than sinh học và phân bò kết hợp rửa trôi muối đến tính chất đất. Đánh giá ảnh hƣởng của than sinh học và phân bò kết hợp rửa trôi muối đến sinh trƣởng lúa nƣớc trên đất nhiễm mặn.
Đề xuất giải pháp nghiên cứu, sử dụng than sinh học và phân bò để nghiên cứu và cải tạo đất nhiễm mặn hiệu quả. Đối tƣợng nghiên cứu Đất nhiễm mặn phèn đƣợc lấy ở huyện Cần Giờ, TP. Hồ Chí Minh. Than sinh học đƣợc sản xuất từ vỏ trấu đƣợc nung ở nhiệt độ 3500C.
Phân ò phơi khô nguyên chất. Việc đánh giá đƣợc thực hiện trên một thí nghiệm trong nhà lƣới để quan sát các chỉ tiêu hóa học trong dung dịch rửa trôi đất, mẫu đất và sinh trƣởng, phát triển của cây lúa nƣớc (tên khoa học là Ozyra sativa) của than sinh học và phân bò. Phạm vi nghiên cứu 4.1 Thời gian Đề tài đƣợc thực hiện trong khoảng thời gian 6 tháng (1 tháng chuẩn bị, 3 tháng thực nghiệm, 2 tháng hoàn thành đề cƣơng ) với việc thiết lập một thí nghiệm trong chậu.2 Không gian Đề tài đƣợc nghiên cứu trên loại đất nhiễm mặn phèn đƣợc lấy mẫu tại địa chỉ Ấp Tân Điền, Xã Lý Nhơn, Huyện Cần Giờ, Thành Phố Hồ Chí Minh. Vị trí thực nghiệm tại vƣờn ƣơm sinh học (Sân thƣợng nhà F Đại học Công Nghiệp Thành Phố Hồ Chi Minh).
Ý nghĩa của đề tài 5.1 Ý nghĩa khoa học Đề tài đóng góp tính mới trong hoạt động nghiên cứu khoa học về khả năng cải tạo đất nhiễm mặn của than sinh học và phân bò, xác định đƣợc khả năng cải tạo đất mặn của than sinh học và phân bò.2 Ý nghĩa thực tiễn Ngăn ngừa, giảm thiểu ảnh hƣởng của đất nhiễm mặn đối với khả năng sinh trƣởng và phát triển của cây lúa, cải thiện độ phì nhiêu của đất, tăng khả năng giữ chất dinh dƣỡng trong đất, nâng cao hiệu quả sử dụng phân bón (giảm lƣợng phân bón phải bổ sung do rửa trôi) và nâng cao năng suất cây trồng. Từ đó, đề tài đƣa ra các giải pháp sử dụng chất hữu cơ cho đất để phát triển bền vững.3 Tính mới của đề tài Đƣa ra giải pháp mới cải tạo đất nhiễm mặn ngoài các phƣơng pháp truyền thống. 3 CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Đất nhiễm mặn 1.1 Khái niệm về đất nhiễm mặn Đất nhiễm mặn từ quan điểm nông nghiệp là đất đó có tồn tại các loại muối hòa tan ở một nồng độ cao hơn ình thƣờng, gây ảnh hƣởng xấu đến cây trồng. Độ mặn của đất đƣợc xác định bằng cách đo độ dẫn điện của dung dịch đƣợc chiết từ hỗn hợp đất ão hòa nƣớc và đƣợc viết tắt là EC (Electrical Conductivity) với các đơn vị đo là dS/m hoặc là mmhos/cm.
Theo Richards (1954), đất nhiễm mặn là những loại đất có độ dẫn điện lớn hơn 4 dS/m ở 250C. Các loại muối hòa tan muối phổ biến nhất hiện nay trong đất mặn là clorua, sunphát, canxi, natri và magiê. Nitrat có thể có mặt với số lƣợng hiếm. Natri và Clorua là các ion chiếm tỉ lệ nhiều nhất trong các loại đất mặn.
Những loại muối này có nguồn gốc khác nhau (nguồn gốc lục địa, nguồn gốc biển, nguồn gốc sinh vật…), nhƣng nguồn gốc nguyên thủy của chúng là từ các thành phần khoáng của đá núi lửa. Trong quá trình phong hóa đá, những muối này bị hòa tan di chuyển tập trung ở những dạng đất trũng không thoát nƣớc.2 Nguyên nhân hình thành đất nhiễm mặn Nguyên nhân làm đất bị mặn hóa có rất nhiều nhƣng nếu tổng hợp các nguyên nhân lớn làm cho đất nhiễm mặn thì ta có thể dễ dàng thấy rằng có hai nguyên nhân lớn, đó là: Nguyên nhân khách quan: Do các quá trình, tiến trình xảy ra trong tự nhiên, không có sự tác động của con ngƣời. Đất bị nhiễm mặn do sự tích tụ quá mức bình thƣờng của các loại muối hòa tan trong đất. Các muối này chủ yếu là muối của các ion Cl-, SO42-, Ca2+, Mg2+, K+, Na+… Do vậy mà các vùng đất mặn thƣờng là các vùng đất bị tác động rửa trôi của mƣa nhƣ các vùng ít mƣa, các vùng khô hạn và bán khô hạn, đất ngày một tích tụ nhiều muối và đất bị mặn hóa.
Ở nƣớc ta, đất nhiễm mặn lại có nguyên nhân từ sự xâm nhập của nƣớc biển theo các con sông, nƣớc ngầm vào sâu trong nội địa. [3] 4 Nguyên nhân chủ quan: Do quá trình sống, canh tác của con ngƣời gây tác động đến các đặc điểm tự nhiên của đất. Ngoài việc tích tụ trong đất do các tiến trình tự nhiên, muối cũng có thể đƣợc tích tụ do tƣới tiêu không hợp lí của con ngƣời trong quá trình canh tác. Vì nƣớc tƣới thƣờng là nƣớc lấy trực tiếp từ các sông.
Nƣớc này thƣờng chứa một lƣợng muối khoáng lớn (do nhận đƣợc từ các vùng đất khác nhau mà nó chảy qua). Khi tƣới, vì một lí do nào đó, hoặc do tƣới quá nhiều, lƣợng muối này không đƣơc cây trồng sử dụng hết, lại không bị rửa trôi đi nơi khác, nó sẽ tích lại và ngày càng làm cho đất bị nhiễm mặn. Việc con ngƣời sử dụng nƣớc đầu nguồn quá mức làm cho mực nƣớc ở các sông thấp xuống, điều này cũng là nguyên nhân làm cho đất bị nhiễm mặn do nƣớc biển xâm lấn sâu vào trong nội địa.3 Các loại đất mặn và ảnh hưởng của chúng đến cây trồng Đất đƣợc chia theo các mức độ bị ô nhiễm gồm có đất không mặn, mặn ít, mặn trung bình, mặn, rất mặn. Dựa theo lƣợng anion trong đất, ngƣời ta phân đất mặn ra thành: mặn clorit, sunfat-clorit, clorit-sunfat và cacbonat.
Trong các kiểu đất mặn theo anion, mặn cacbonat natri là kiểu mặn độc hại nhất vì rằng soda trong đất phân giải, hình thành kiềm mạnh (Hidroxit natri). Theo hàm lƣợng cation (mặc dầu cation chiếm ƣu thế là Na+), đất mặn đƣợc phân thành mặn Ca, Mg hay Ca–Na, Na- Ca, Na-Mg… Bảng 1.1 Phân loại đất nhiễm mặn [3]. Phân loại đất Độ dẫn điện Nồng độ muối Ảnh hƣởng đến cây trồng nhiễm măn của đất hòa tan Không mặn 0–2 0 – 1,28 Mặn ảnh hƣởng không đáng kể Năng suất của nhiều loại cây có Mặn ít 2–4 1,28 – 2,56 thể ị giới hạn Năng suất của nhiều loại cây Mặn trung ình 4–8 2,56 – 5,12 trồng ị giới hạn Chỉ một số cây trồng chịu đựng Mặn 8 – 16 5,12 – 10,24 đƣợc Chỉ rất ít cây trồng chịu đựng Rất mặn > 16 > 10,24 đƣợc. 5 Gây hạn sinh lý Việc dƣ thừa muối trong đất đã làm tăng áp suất thẩm thấu của dung dịch đất.
Cây lấy đƣợc nƣớc và chất khoáng từ đất khi nồng độ muối tan trong đất nhỏ hơn nồng độ dịch ào của rễ, tức áp suất thẩm thấu và sức hút nƣớc của rễ cây phải lớn hơn áp suất thẩm thấu và sức hút nƣớc của đất. Nếu độ mặn của đất tăng cao đến mức sức hút nƣớc của đất vƣợt quá sức hút nƣớc của rễ thì chẳng những cây không lấy đƣợc nƣớc trong đất mà còn mất nƣớc vào đất. Cây không hấp thu đƣợc nƣớc nhƣng quá trình thoát hơi nƣớc của lá vẫn diễn ra ình thƣờng làm mất cân ằng nƣớc gây nên hạn sinh lý. Việc tăng áp suất thẩm thấu trong đất mặn quá mức là nguyên nhân quan trọng nhất gây hại cho cây trồng trên đất mặn.
Mặn ảnh hƣởng đến đến các hoạt động sinh lý của cây. - Sự trao đổi nƣớc: mặn thƣờng cản trở sự hấp thu nƣớc của cây và có thể gây nên hạn sinh lý và cây bị héo lâu dài… - Sự tổng hợp xytokinin bị ngừng vì rễ là cơ quan tổng hợp phithormon nay nên cây thiếu xytokinin ảnh hƣởng đến sinh trƣởng của các cơ quan trên mặt đất. - Sự hút khoáng của rễ cây bị ức chế nên thiếu chất khoáng. Do thiếu P nên quá trình phosphoryl hoá bị kìm hãm và cây thiếu năng lƣợng.