Luận án tiến sĩ: Ứng dụng nước nhiễm mặn trong tưới tiêu cây ngô và đậu tương tại vùng ven biển

• Tác giả: Lê Việt Hùng
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Trọng Hà
• Trường học: Đại học Thủy Lợi
• Chuyên ngành: Tưới tiêu cho cây trồng
• Đề tài: Nghiên cứu sử dụng nước nhiễm mặn để tưới cho cây trồng (ngô, đậu tương) vùng ven biển
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ kỹ thuật
• Năm xuất bản: 2017
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CÁM ƠN
• MỤC LỤC
• MỞ ĐẦU
• 1. Sự cần thiết nghiên cứu của đề tài
• 2. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
• 3. Mục tiêu nghiên cứu
• 4. Đối tƣợng nghiên cứu
• 5. Phạm vi nghiên cứu
• 6. Nội dung nghiên cứu
• 7. Phƣơng pháp nghiên cứu
• 8. Những đóng góp mới của luận án
• 9. Cấu trúc luận án
• 1. CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG NƢỚC NHIỄM MẶN ĐỂ TƢỚI
• 1.1. Đặc điểm nguồn nƣớc khu vực ven biển
• 1.1.1. Thành phần vật chất nguồn nƣớc ven biển
• 1.1.2. Phân loại nƣớc mặn
• 1.2. Tình hình sử dụng nƣớc nhiễm mặn để tƣới trên thế giới và Việt Nam
• 1.3. Cơ sở sử dụng nƣớc nhiễm mặn để tƣới cho cây trồng
• 1.3.1. Cở sở thực tiễn dùng nƣớc nhiễm mặn để tƣới cho cây trồng
• 1.3.2. Cơ sở khoa học dùng nƣớc nhiễm mặn để tƣới cho cây trồng
• 1.3.2.1. Sự hấp phụ và trao đổi Cation Na +
• 1.3.2.2. Cation Na+ và Cl- từ nƣớc nhiễm mặn làm tăng quá trình trao đổi
• 1.3.2.3. Sự hấp thụ Na + của thực vật
• 1.3.2.4. Sự rửa trôi Na + và Cl-
• 1.4. Ảnh hƣởng của muối đến thực vật
• 1.4.1. Ảnh hƣởng của muối đến thực vật
• 1.4.2. Ảnh hƣởng của muối đến sự thẩm thấu
• 1.4.3. Ảnh hƣởng của muối tới sự phát triển của thực vật
• 1.4.4. Ảnh hƣởng của muối đến tính chất đất
• 1.4.4.1. Ảnh hƣởng của NaCl đến tính chất lý học đất
• 1.4.4.2. Ảnh hƣởng của NaCl đến tính chất hóa học đất
• 1.5. Ảnh hƣởng của nƣớc nhiễm mặn đến năng suất và chất lƣợng sản phẩm
• 1.5.1. Ảnh hƣởng của tƣới nƣớc nhiễm mặn đến năng suất và chất lƣợng sản phẩm
• 1.5.2. Ảnh hƣởng của kỹ thuật tƣới nƣớc nhiễm mặn đến năng suất cây trồng
• 1.6. Nhu cầu về đất, nƣớc và phân bón của cây trồng
• 1.6.1. Nhu cầu về đất, nƣớc và phân bón của cây đậu tƣơng
• 1.6.1.1. Nhu cầu về đất
• 1.6.1.2. Nhu cầu về nƣớc
• 1.6.1.3. Nhu cầu về phân bón
• 1.6.2. Nhu cầu về đất, nƣớc và phân bón của cây ngô
• 1.6.2.1. Nhu cầu về đất
• 1.6.2.2. Nhu cầu về nƣớc
• 1.6.2.3. Nhu cầu về phân bón
• 1.7. KẾT LUẬN CHƢƠNG 1
• 2. CHƢƠNG 2: PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Điều kiện tự nhiên của khu vực nghiên cứu
• 2.1.1. Vị trí địa lý
• 2.1.2. Địa hình, địa mạo
• 2.1.3. Đặc điểm về đất và nƣớc của khu vực nghiên cứu
• 2.1.3.1. Đặc điểm về đất
• 2.1.3.2. Đặc điểm về nƣớc tƣới
• 2.1.4. Đặc điểm khí hậu
• 2.1.4.1. Nhiệt độ không khí
• 2.1.4.2. Số giờ nắng
• 2.1.4.3. Độ ẩm không khí
• 2.1.5. Diễn biến độ mặn tại cửa sông tại huyện Kim Sơn
• 2.1.6. Nƣớc ngầm khu vực nghiên cứu và khả năng tiêu thoát tại khu vực nghiên cứu
• 2.2. Bố trí thí nghiệm đồng ruộng
• 2.2.1. Mục đích nghiên cứu thí nghiệm đồng ruộng
• 2.2.2. Cơ sở khoa học của việc chọn công nghệ tƣới
• 2.2.3. Bố trí các ô thí nghiệm
• 2.2.4. Hệ thống tƣới
• 2.2.5. Hệ thống đo độ ẩm đất
• 2.2.6. Giống cây thí nghiệm
• 2.2.6.1. Giống Ngô LVN 10
• 2.2.6.2. Giống Đậu Tƣơng DT84
• 2.3. Phƣơng pháp đo đạc, lấy mẫu và phân tích
• 2.3.1. Phƣơng pháp quan trắc các chỉ tiêu sinh trƣởng và năng suất của ngô
• 2.3.1.1. Các chỉ tiêu về hình thái
• 2.3.1.2. Chỉ tiêu sinh trƣởng và phát triển
• 2.3.1.3. Chỉ tiêu về các yếu tố cấu thành năng suất
• 2.3.2. Phƣơng pháp quan trắc chỉ tiêu sinh trƣởng, năng suất của đậu tƣơng
• 2.3.3. Phƣơng pháp lấy mẫu và phân tích đất, nƣớc
• 2.4. Phƣơng pháp xử lý số liệu và phân tích thống kê
• 2.4.1. Tính các đặc trƣng thống kê mẫu và ƣớc lƣợng cho tổng thể
• 2.4.2. Kiểm định thống kê các kết quả nghiên cứu
• 2.4.3. Sử dụng các hàm và công cụ trong Excel để tính toán
• 2.4.3.1. Tính các đặc trƣng thống kê mẫu
• 2.4.4. Phân tích tƣơng quan và hồi quy
• 2.5. KẾT LUẬN CHƢƠNG II
• 3. CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Mƣa trong các giai đoạn sinh trƣởng của cây ngô và cây đậu tƣơng
• 3.2. Lƣợng nƣớc tƣới của cây ngô và cây đậu tƣơng qua các vụ thí nghiệm
• 3.2.1. Lƣợng nƣớc tƣới của cây ngô
• 3.2.2. Lƣợng nƣớc tƣới của cây đậu tƣơng
• 3.3. Ảnh hƣởng của tƣới nƣớc nhiễm mặn đến nảy mầm của cây ngô và đậu tƣơng
• 3.4. Ảnh hƣởng của tƣới nƣớc nhiễm mặn đến cây ngô
• 3.4.1. Ảnh hƣởng của tƣới nƣớc nhiễm mặn đến cây ngô vụ xuân 2012
• 3.4.1.1. Ảnh hƣởng của tƣới nƣớc nhiễm mặn đến sinh trƣởng cây ngô
• 3.4.1.2. Ảnh hƣởng của tƣới nƣớc nhiễm mặn đến năng suất của cây ngô
• 3.4.2. Ảnh hƣởng của tƣới nƣớc nhiễm mặn đến cây ngô vụ xuân 2013
• 3.4.2.1. Ảnh hƣởng của tƣới nƣớc nhiễm mặn đến sinh trƣởng của cây ngô
• 3.4.2.2. Ảnh hƣởng của tƣới nƣớc nhiễm mặn đến năng suất ngô
• 3.4.3. Ảnh hƣởng của tƣới nƣớc nhiễm mặn đến cây ngô vụ đông 2012
• 3.4.3.1. Ảnh hƣởng của tƣới nƣớc nhiễm mặn đến chiều cao cây ngô
• 3.4.3.2. Ảnh hƣởng của nƣớc tƣới nhiễm mặn đến năng suất ngô đông 2012
• 3.4.4. Ảnh hƣởng của tƣới nƣớc nhiễm mặn đến ngô vụ đông 2013
• 3.4.4.1. Ảnh hƣởng của tƣới nƣớc nhiễm măn đến chiều cao cây ngô
• 3.4.4.2. Ảnh hƣởng của tƣới nƣớc nhiễm mặn đến năng suất cây ngô
• 3.5. Ảnh hƣởng của tƣới nƣớc nhiễm mặn đến đậu tƣơng
• 3.5.1. Ảnh hƣởng của tƣới nƣớc nhiễm mặn đến cây đậu tƣơng vụ xuân 2012
• 3.5.1.1. Ảnh hƣởng của nƣớc tƣới nhiễm mặn đến chiều cao cây đậu tƣơng
• 3.5.1.2. Ảnh hƣởng của nƣớc tƣới nhiễm mặn đến năng suất cây đậu tƣơng
• 3.5.1.3. Ảnh hƣởng của tƣới nƣớc nhiễm mặn đến NS chất khô đậu tƣơng
• 3.5.2. Ảnh hƣởng của tƣới nƣớc nhiễm mặn đến cây đậu tƣơng vụ xuân 2013
• 3.5.2.1. Ảnh hƣởng của nƣớc tƣới nhiễm mặn đến chiều cao cây đậu tƣơng
• 3.5.2.2. Ảnh hƣởng của tƣới nƣớc nhiễm mặn đến năng suất cây đậu tƣơng
• 3.5.3. Ảnh hƣởng của tƣới nƣớc nhiễm mặn đến cây đậu tƣơng vụ đông 2012
• 3.5.3.1. Ảnh hƣởng của tƣới nƣớc nhiễm mặn đến chiều cao cây
• 3.5.3.2. Ảnh hƣởng của tƣới nƣớc nhiễm mặn đến năng suất cây đậu tƣơng
• 3.5.4. Ảnh hƣởng của tƣới nƣớc nhiễm mặn đến đậu tƣơng vụ đông 2013
• 3.5.4.1. Ảnh hƣởng của tƣới nƣớc nhiễm mặn đến chiều cao cây
• 3.5.4.2. Ảnh hƣởng của tƣới nƣớc nhiễm mặn đến năng suất đậu tƣơng
• 3.6. Thảo luận chung về ảnh hƣởng của tƣới nƣớc nhiễm mặn đến sinh trƣởng và năng suất ngô và đậu tƣơng
• 3.7. Ảnh hƣởng của tƣới nƣớc nhiễm mặn đến tính chất đất
• 3.7.1. Ảnh hƣởng của tƣới nƣớc nhiễm mặn đến đất sau vụ thu hoạch thứ nhất
• 3.7.1.1. Ảnh hƣởng của tƣới nƣớc nhiễm mặn đến tính chất lý học đất
• 3.7.1.2. Ảnh hƣởng của tƣới nƣớc nhiễm mặn đến tính chất hóa học đất
• 3.7.2. Ảnh hƣởng của tƣới nƣớc nhiễm mặn đến đất sau vụ thu hoạch thứ 2
• 3.7.2.1. Ảnh hƣởng của tƣới nƣớc nhiễm mặn đến tính chất lý học đất
• 3.7.2.2. Ảnh hƣởng của tƣới nƣớc nhiễm mặn đến tính chất hóa học đất
• 3.7.3. Ảnh hƣởng của tƣới nƣớc nhiễm mặn đến đất sau vụ thu hoạch thứ 4
• 3.7.3.1. Ảnh hƣởng tƣới nƣớc nhiễm mặn đến tính chất lý học đất
• 3.7.3.2. Ảnh hƣởng của tƣới nƣớc nhiễm mặn đến tính chất hóa học đất
• 3.7.4. Đánh giá chung về tƣới nƣớc nhiễm mặn đến tính chất đất
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• MỤC LỤC BẢNG
• MỤC LỤC HÌNH ẢNH
• DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CÁC TỪ VIẾT TẮT

Tóm tắt

I. Nghiên cứu sử dụng nước nhiễm mặn tưới cây ngô đậu tương vùng ven biển

Nghiên cứu này tập trung vào việc sử dụng nước nhiễm mặn để tưới cây ngô và đậu tương tại các vùng ven biển. Mục tiêu chính là đánh giá ảnh hưởng của nước mặn đến sinh trưởng, năng suất cây trồng và tính chất đất. Nghiên cứu được thực hiện tại huyện Kim Sơn, tỉnh Ninh Bình, nơi có điều kiện khí hậu và đất đai phù hợp cho canh tác ven biển. Kết quả nghiên cứu sẽ góp phần vào việc phát triển nông nghiệp bền vững trong bối cảnh biến đổi khí hậu và thiếu hụt nguồn nước ngọt.

1.1. Đặc điểm nguồn nước và đất vùng ven biển

Nguồn nước nhiễm mặn được lấy từ sông Vạc, với độ mặn được điều chỉnh từ 1‰ đến 3‰. Đất thí nghiệm là loại đất cát pha đến thịt nhẹ, phổ biến ở vùng ven biển châu thổ sông Hồng. Nghiên cứu đã phân tích các đặc tính lý hóa của đất và nước, bao gồm độ dẫn điện (EC), hàm lượng Na+ và Cl-, để đánh giá ảnh hưởng của nước mặn đến cây trồng và đất canh tác.

1.2. Kỹ thuật tưới tiêu và phương pháp nghiên cứu

Kỹ thuật tưới nhỏ giọt được áp dụng để đảm bảo hiệu quả sử dụng nước và giảm thiểu tác động tiêu cực của nước mặn đến cây trồng. Nghiên cứu được thực hiện trong 6 vụ (xuân, mùa, đông) từ năm 2012 đến 2013. Các chỉ tiêu sinh trưởng, năng suất cây ngô và đậu tương được theo dõi và phân tích để đánh giá ảnh hưởng của nước nhiễm mặn.

II. Ảnh hưởng của nước nhiễm mặn đến cây trồng

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng nước nhiễm mặn có ảnh hưởng đáng kể đến sinh trưởng và năng suất của cây ngô và đậu tương. Cụ thể, độ mặn cao (3‰) làm giảm chiều cao cây, số lá và năng suất hạt. Tuy nhiên, với độ mặn thấp hơn (1‰-2‰), cây trồng vẫn có thể phát triển tốt, đặc biệt khi áp dụng kỹ thuật tưới tiêu phù hợp. Nghiên cứu cũng nhấn mạnh tầm quan trọng của việc quản lý nguồn nước và đất để giảm thiểu tác động tiêu cực của nước mặn.

2.1. Ảnh hưởng đến sinh trưởng và năng suất

Kết quả cho thấy, nước nhiễm mặn ở mức 3‰ làm giảm chiều cao cây ngô và đậu tương lần lượt 15% và 20%. Năng suất hạt cũng giảm đáng kể, đặc biệt ở cây đậu tương. Tuy nhiên, với độ mặn 1‰-2‰, cây trồng vẫn đạt năng suất tương đối cao, đặc biệt khi áp dụng kỹ thuật tưới nhỏ giọt.

2.2. Ảnh hưởng đến tính chất đất

Nghiên cứu cũng đánh giá ảnh hưởng của nước mặn đến tính chất đất. Kết quả cho thấy, độ mặn cao làm tăng hàm lượng Na+ và Cl- trong đất, ảnh hưởng đến cấu trúc đất và khả năng giữ nước. Tuy nhiên, việc áp dụng kỹ thuật tưới tiêu phù hợp có thể giảm thiểu tác động này, giúp duy trì độ phì nhiêu của đất.

III. Giải pháp và ứng dụng thực tiễn

Nghiên cứu đề xuất các giải pháp nông nghiệp để tối ưu hóa việc sử dụng nước nhiễm mặn trong canh tác ven biển. Các giải pháp bao gồm việc lựa chọn giống cây chịu mặn, áp dụng kỹ thuật tưới tiêu hiệu quả và quản lý nguồn nước hợp lý. Những kết quả nghiên cứu này có ý nghĩa quan trọng trong việc phát triển nông nghiệp bền vững tại các vùng ven biển, đặc biệt trong bối cảnh biến đổi khí hậu và nước biển dâng.

3.1. Lựa chọn giống cây chịu mặn

Nghiên cứu khuyến nghị sử dụng các giống cây chịu mặn như ngô LVN10 và đậu tương DT84, vốn có khả năng thích nghi tốt với điều kiện nước nhiễm mặn. Điều này giúp giảm thiểu tác động tiêu cực của nước mặn đến năng suất cây trồng.

3.2. Quản lý nguồn nước và đất

Việc quản lý nguồn nước và đất hiệu quả là yếu tố then chốt để giảm thiểu tác động của nước mặn. Nghiên cứu đề xuất áp dụng các biện pháp như tưới nhỏ giọt, cải tạo đất và luân canh cây trồng để duy trì độ phì nhiêu của đất và đảm bảo năng suất cây trồng.