Mở đầu; Chƣơng 1. Tổng quanvề nghiên cứu sử dụng nƣớc nhiễm mặn để tƣới Chƣơng 2: Phƣơng pháp nghiên cứu Chƣơng 3: Các kết quả nghiên cứu và thảo luận Kết luận và kiến nghị; Danh mục các công trình đã công bố; Tài liệu tham khảo và Phụ lục 4 CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG NƢỚC NHIỄM MẶN ĐỂ TƢỚI 1.1 Đặc điểm nguồn nƣớc khu vực ven biển 1.1 Thành phần vật chất nguồn nước ven biển Nguồn nƣớc ven biển thƣờng có sự pha trộn giữa nƣớc biển và nƣớc sông. Do đó, so với nguồn nƣớc trong nội địa, nguồn nƣớc ở khu vực này có đặc điểm cơ bản là độ mặn cao (nƣớc lợ). Mức độ xâm nhập mặn phụ thuộc vào các yếu tố chính là: độ mặn nƣớc biển, độ lớn của thuỷ triều, lƣu lƣợng nƣớc ngọt từ thƣợng lƣu, lƣu lƣợng thông nhau giữa các sông.
Giữa nƣớc biển và nƣớc sông, ngoài sự khác nhau chính về độ mặn (hàm lƣợng muối NaCl) còn có những khác biệt lớn về hàm lƣợng các nguyên tố hóa học khác và có thể thấy ở bảng 1. Theo quy luật, những nguyên tố có nhiều trong đất thì có ít trong nƣớc biển và ngƣợc lại. Những nguyên tố có nhiều trong nƣớc biển nhƣ Na, Cl, F,… là những nguyên tố dễ bị rửa trôi. Lƣợng Na+ và Cl- trong nƣớc biển cao hơn nhiều lần so với nƣớc sông và đó là yếu tố chính không thể sử dụng nƣớc biển để tƣới cho cây trồng thuộc nhóm cây không chịu mặn.
Trong khi đó, nhóm cây chịu mặn nhƣ sú, vẹt lại phát triển bình thƣờng ở nƣớc biển. Kết quả ở bảng 1.1 cho thấy, tuy có chứa độc tố (chủ yếu là NaCl) đối với cây, nhƣng nƣớc biển còn chứa nhiều chất dinh dƣỡng mà nƣớc sông thƣờng có rất ít. Thí dụ: Bo (B), Molipden (Mo), Iot có rất nhiều trong nƣớc biển, trong khi đó ở nƣớc sông có ít và kể cả trong đất cũng thƣờng thiếu các nguyên tố này. Đây là những nguyên tố dinh dƣỡng vi lƣợng hết sức quan trọng đối với thực vật.
Hai nguyên tố Bo và Molipden thƣờng thiếu trong đất, đặc biệt là các loại đất nằm sâu trong nội địa. Molipden là nguyên tố hết sức quan trọng đối với quá trình cố định Nitơ phân tử của vi khuẩn sống cộng sinh (Rhizobium) với cây họ đậu. Thiếu nguyên tố này hoạt động của Rhizobium giảm, cơ chế cố định Nitơ phân tử bị ảnh hƣởng và qua đó cây họ đậu phát triển kém. Bo là nguyên tố cần thiết cho sự ra hoa kết quả cuả cây trồng.
Điều này cũng lý giải, tại sao cây đậu, lạc vùng ven biển có năng suất cao. 5 Nhƣ vậy, dƣới góc độ là nguồn nƣớc tƣới cho cây trồng, nguồn nƣớc nhiễm mặn ở vùng ven biển có hai đặc điểm chính là có chứa độc tố NaCl và giàu các nguyên tố dinh dƣỡng vi lƣợng cần thiết cho cây trồng, nhất là cây đậu, lạc nhƣ Bo, Mo và I. Bên cạnh các yếu tố bất lợi là nồng độ muối cao, nƣớc nhiễm mặn lại có nhiều nguyên tố có lợi cho cây trồng mà nƣớc sông không có. Đây là ƣu thế của nguồn nƣớc nhiễm mặn cần đƣợc nghiên cứu để phát huy sử dụng, đặc biệt trong sản xuất nông nghiệp.1 Hàm lƣợng trung bình của các nguyên tố vi lƣợng hòa tan trong nƣớc biển và nƣớc sông Hàm lƣợng trung bình(µg/l) Nguyên tố Dạng tồn tại chính Nƣớc biển Nƣớc sông - 3 B B(OH)3,B(OH) 4 4,61.10 18 - N NO3 430 - F F 1333 5,3 - Al Al(OH)3,Al(OH)4 0,3 50 HPO42-,Na HPO4- P 62 115 ,MgHPO4,PO43- Ti TiO(OH)42- 0,007 10 - 2- V H2VO4 ,HVO4 1,78 0,8 2- - + Cr CrO4 ,NaCrO4 ,Cr(OH)2 0,2 1 Mn Mn2+,MnCl+ 0,02 8,2 2+ + Fe Fe ,FeCl ,Fe(OH)3 0,03 50 Co Co2+,CoCl+ 0,002 0,2 2+ + Ni Ni ,NiCl ,NiCO3 0,49 0,5 CuCO3,Cu(CO3)22- Cu 0,15 1,5 ,Cu(OH)+ Zn Zn2+,ZnCl+,ZnSO4 0,38 30 As As(OH)3,As(OH)4- 1,23 1,7 2- Mo MoO4 11 0,5 Ag AgCl 0,023 0,3 + Cd CdCl ,CdCl2 0,067 0,02 - I IO3 59,5 0,05 + Cs Cs 0,3 0,035 2+ + Ba Ba ,BaCl 15 60 (Đặng Trung Thuận, 2005) 6 1.2 Phân loại nước mặn Khả năng thích hợp để tƣới của nƣớc mặn phụ thuộc vào các điều kiện sử dụng nhƣ cây trồng, khí hậu, đất đai, phƣơng pháp tƣới và biện pháp quản lý.
Để xác định mức độ mặn của nƣớc thì việc đƣa ra một sơ đồ phân loại rất có ý nghĩa thực tiễn.1 đƣa ra một sơ đồ phân loại theo tổng nồng độ muối. Đó là yếu tố chất lƣợng quan trọng thƣờng giới hạn việc dùng nƣớc mặn vào việc trồng trọt. Chỉ những cây rất chịu mặn mới có thể cho năng suất khi tƣới bằng nƣớc có độ dẫn điện vƣợt quá 10dS/m. Độ dẫn điện của nƣớc tƣới thƣờng dùng ít khi vƣợt quá 2dS/m.1 Phân loại nƣớc mặn Loại nƣớc Độ dẫn điện Nồng độ muối Loại nƣớc (dS/m) (mg/l) Không mặn <0,7 <500 Nuớc uống và nƣớc tƣới Hơi mặn 0,7-2 500-1500 Nƣớc tƣới Mặn vừa (nƣớc lợ) 2-10 1500-7000 Nƣớc cửa sông và nƣớc ngầm Mặn nhiều 10-25 7000-15000 Nƣớc tiêu thƣ cấp và nƣớc ngầm Rất mặn 25-45 15000-35000 Nƣớc ngầm rất mặn Nƣớc muối >45 >35000 Nƣớc biển (Nguồn: FAO Irrigation and Drainage Paper 48) Độ mặn nƣớc biển ven bờ nƣớc ta nằm ở mức 12‰ đến 35‰.
Ở gần bờ, hàm lƣợng muối có thể cao tuỳ thuộc vào sự xáo trộn của gió, thuỷ triều và độ sâu của nƣớc. Khi sự pha trộn của nƣớc ngọt đổ ra từ các con sông thì nƣớc biển nhạt hơn một cách đáng kể. Nƣớc lợ với độ mặn từ 1‰ đến 10‰ là kết quả pha trộn nƣớc biển với nƣớc ngọt. Nƣớc lợ thƣờng xuất hiện ở các vùng cửa sông hoặc xuất hiện trong các tầng ngậm nƣớc hoá thạch.3 Tình hình sử dụng nước nhiễm mặn để tưới trên thế giới và Việt Nam Trên thế giới, đã có bằng chứng minh hoạ khả năng có thể dùng nƣớc mặn để tƣới.
Họ đã chứng minh nƣớc mặn cũng là một nguồn tài nguyên, thực tế nhiều loại nƣớc có độ mặn còn cao hơn nhiều so với nƣớc thƣờng đƣợc xếp vào loại “không dùng để tƣới 7 đƣợc” vẫn có thể dùng để tƣới có hiệu quả, để trồng các loại cây đƣợc chọn lọc trong những điều kiện thích hợp.1 Hoa Kì Hoa Kì là nƣớc đã dùng thành công nƣớc mặn để tƣới ở nhiều vùng thuộc miền Tây nam bao gồm thung lũng sông Arkansas bang Colorado, bang Arizona, bang New Mexico và phía Tây bang Texas [1]. Trong thung lũng Pecos của bang Tây Texas nƣớc ngầm trung bình có tổng lƣợng muối tan khoảng 2500 mg/l, trong khi loại nƣớc có nồng độ muối tan cao hơn nhiều (ít nhất là cũng đến 6000 mg/l), đã đƣợc sử dụng thành công để tƣới cho khoảng 81000 ha đất trong ba thập kỷ nay [2][3]. Trong thung lũng này, lƣợng mƣa chƣa đến 300mm, trong đó phần lớn là mƣa rào không đến 25 mm. Các cây trồng chủ yếu bao gồm bông, cây có hạt nhỏ, lúa miến lấy hạt và cỏ.
Đất thuộc loại cacbonat (pH 7,5 đến 8,3) với đƣơng lƣợng CaCO3 nằm trong khoảng từ 20 đến 30%, nghèo chất hữu cơ và kết cấu mịn. Thành phần cơ giới biến động từ thịt pha limôn đến thịt nặng pha limôn. Tốc độ thấm trung bình khoảng 0,5 cm mỗi giờ. Hệ thống thoát nƣớc nội bộ là tốt, mực nƣớc ngầm thƣờng là dƣới 3 m.
- Bông thƣờng đƣợc tƣới bằng nƣớc có chứa thạch cao, EC lên đến 8dS/m, bằng cách tƣới rãnh, cách hàng, gieo trồng hàng kép trên luống rộng và hàng đơn trên luống hẹp rồi “phạt” đỉnh luống để loại bỏ váng muối trƣớc khi cây ngoi lên khỏi mặt đất. Tƣới phun mƣa cho bông vào ban đêm hay vào lúc hoàng hôn bằng nƣớc có độ dẫn điện đến 5dS/m. Cây cỏ làm thức ăn gia súc khác, tƣới nƣớc có độ dẫn điện từ 3 - 5dS/m năng suất giảm không đáng kể; cà chua cũng vậy. Theo truyền thống, hầu hết các loại cây trồng ngoài đồng vùng Viễn Tây Texas đã đƣợc tƣới bằng các phƣơng pháp tƣới rãnh.
Khi tƣới nƣớc mặn vào mỗi rãnh thì ở đỉnh luống có nồng độ muối cao nhất còn trong lòng rãnh nồng độ muối lại thấp nhất. Việc tích luỹ muối trong luống thƣờng làm chết cây con hoặc giảm sức nảy mầm. Để giảm việc tích luỹ muối nhƣ vậy đến mức thấp nhất vùng Trans-Pecos thƣờng dùng phƣơng pháp tƣới cách rãnh. Theo hệ thống này, muối đƣợc "đẩy" về phía rãnh không tƣới nƣớc.
Ở quận Hudspeth là nơi độ mặn nƣớc tƣới khá cao, phƣơng pháp này thƣờng 8 đƣợc áp dụng cho một hay hai lần tƣới đầu tiên, sau đó các luống đều đƣợc tƣới để tránh muối thừa tích luỹ dƣới các rãnh khô. Gạt đỉnh luống trƣớc khi hạt mọc để tránh tác hại của váng muối đến việc mọc cây con là biện pháp thƣờng đƣợc thực hiện tại thung lũng El Paso. Biện pháp này cũng dùng để phá váng, thƣờng xảy ra ở đất có thành phần cơ giới nặng (nhiều sét) sau khi mƣa hoặc tƣới phun mƣa quá đậm. Biện pháp này tốt đối với việc trồng bông và trồng ớt cay song lại không tốt đối với cây gieo hạt nông, nảy mầm và mọc nhanh nhƣ cây rau diếp.
Cấy hàng kép trên luống phẳng là biện pháp kỹ thuật thực thi cho việc trồng rau diếp, hành và đôi khi cho việc trồng Bông. Hạt đƣợc gieo ở mép luống là nơi muối tích luỹ ít nhất. Bông mọc và cho năng suất rất tốt khi dùng phƣơng pháp này với nƣớc tƣới có EC đến 5,4 dS/m. Gieo hạt vào rãnh ƣớt thì có lợi vì ở đó có độ mặn thấp hơn.
Song biện pháp này cũng có điều lợi bất cập hại, vì đất trong rãnh dễ đóng váng và lạnh hơn; cây dễ bị bệnh và cỏ dại lấn át mạnh hơn. Do vậy, biện pháp này chỉ thực hiện ở đất cực mặn để trồng một số cỏ chăn thả gia súc. Biện pháp tƣới phun mƣa áp dụng ở vùng Trans Pecos chủ yếu cho cây cỏ chăn thả gia súc. Khi độ mặn của nƣớc tƣới cao, thì đôi khi phải tính đến cả tác hại của muối gây ra cho tán cây.
Ở vùng Dell City đôi khi có hiện tƣợng cháy mép lá đối với cỏ khi tƣới phun mƣa bằng nƣớc có EC lên đến 3-5 dS/m, dù chƣa thấy nói đến việc giảm năng suất. Khi tƣới phun mƣa cho bông vào ban ngày bằng nƣớc mặn có EC 4dS/m thì làm năng suất bông sơ giảm 15%. Lá bị cháy nghiêm trọng và năng suất rất thấp nếu tƣới phun mƣa bằng nƣớc mặn có EC 5,0 dS/m vào ban ngày. Nhƣng trong cả hai trƣờng hợp, nếu tƣới nƣớc ấy vào ban đêm thì năng suất giảm không đáng kể.