MỞ ĐẦU An ninh lương thực luôn được coi là một yếu tố nền tảng để đảm bảo sự ổn định và phát triển của xã hội. Trong cuộc sống, để có thể tồn tại và phát triển con người không thể nào sống thiếu lương thực. Việc đảm bảo an ninh lương thực đã được các quốc gia quan tâm từ rất lâu. Để đáp ứng nhu cầu an ninh lương thực, con người phải áp dụng nhiều biện pháp khoa học kỹ thuật để khai thác triệt để sức lao động của đất.
Việc sử dụng giống mới, phân bón hóa học, thuốc bảo vệ thực vật (BVTV) cùng với việc thâm canh cao, luân canh gối vụ diễn ra liên tục, đất không có thời gian nghỉ đã khiến đất bị thoái hóa, mất chất dinh dưỡng, diện tích đất bạc màu ngày mở rộng. Chính vì vậy, việc cải tạo đất bạc màu là vấn đề cấp bách cần được giải quyết nhằm nhanh chóng ổn định và nâng cao độ phì nhiêu của đất, giúp tăng năng suất cây trồng, đảm bảo an ninh lương thực. Bên cạnh đó, xã hội phát triển mạnh mẽ, nhu cầu về điện của người dân tăng đã gây áp lực lên ngành Điện nước ta, đặc biệt là ngành nhiệt điện. Theo quy hoạch phát triển điện lực quốc gia giai đoạn 2011 – 2020, định hướng đến năm 2030, tổng công suất đạt khoảng 36.000MW (năm 2020) và sẽ tiêu thụ khoảng 67,3 triệu tấn than, khi đó lượng tro xỉ thải ra môi trường khoảng 20 – 25 triệu tấn.
Lượng tro xỉ sẽ tăng lên 45 triệu tấn vào năm 2030 khi công suất nhiệt điện đốt than đạt 71. Cùng với sự phát triển đó, vấn đề tro xỉ trong đó tro bay chiếm 70% đã và đang là bài toán được đặt ra với nhiều cấp, ngành, nhà quản lý, hoạch định chính sách và các nhà khoa học tìm biện pháp quản lý cũng như tái sử dụng tro bay hiệu quả. Chính vì vậy, với mong muốn cải tạo đất bạc màu, tăng năng suất cây trồng, góp phần đảm bảo an ninh lương thực, cùng với tái sử dụng tro bay từ các nhà máy nhiệt điện, góp phần bảo vệ môi trường, học viên Nguyễn Thị Bích Ngọc đã thực hiện đề tài. Đề tài này nhằm mục đích đánh giá ảnh hưởng của tro bay đến tính chất vật lý, hóa học, sinh học của đất xám bạc màu ở xã Tây Đằng, huyện Ba Vì, thành phố Hà Nội.
-12- LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. TỔNG QUAN ĐẤT XÁM BẠC MÀU VÀ CÁC BIỆN PHÁP CẢI TẠO ĐẤT THOÁI HÓA, ĐẤT XÁM BẠC MÀU 1. Khái niệm về đất xám bạc màu Đất xám bạc màu hay còn gọi là Haplic Acrisols, có phản ứng chua đến rất chua, độ pH dao động từ 3,0-4,5, nghèo cation kiềm trao đổi (Ca2+, Mg2+ < 2mgdl/100g đất), độ no bazơ thấp (<50%), hàm lượng mùn tầng mặt từ nghèo đến rất nghèo (0,5-1,5%).
Mức độ phân giải CHC mạnh, các chất dinh dưỡng tổng số và dễ tiêu đều nghèo [5]. Sự phân bố và phân loại Đất xám bạc màu là loại đất hình thành ở vùng ráp ranh giữa đồng bằng và trung du miền núi, đặc biệt là ở địa hình thoải và cũng do canh tác lạc hậu. Đây là loại đất xấu, độ chua cao, nghèo mùn và chất dinh dưỡng. Tầng đất mỏng, thành phần cơ giới nhẹ, rất ít vi sinh vật và hoạt động yếu.
Đất bạc màu thường phân bố ở những nơi có địa hình cao thuận lợi cho quá trình rửa trôi. Ở Việt Nam, đất bạc màu có diện tích khoảng 1,8 triệu ha, trong đó phân bố chủ yếu ở Đông Nam Bộ, Tây Nguyên và Trung du Bắc Bộ. Đất bạc màu được phân thành các đơn vị sau [4]: - Đất xám bạc màu trên phù sa cổ: tập trung chủ yếu ở miền Đông Nam Bộ như Tây Ninh và một số tỉnh miền Bắc như Hà Nội, Vĩnh Phúc, Bắc Giang, Bắc Ninh, Thái Nguyên…với diện tích khoảng 1,4 triệu ha. Trên đất này người ta trồng cao su, cây ăn quả, mía, chuối, ngô, sắn, đậu cô ve.
- Đất xám bạc màu glây trên phù sa cổ: hầu hết đất bạc màu ở miền Bắc và đất trồng lúa ở Trảng Bàng, Củ Chi, Tây Ninh, Đồng Nai…thuộc loại này với diện tích khoảng 0,4 triệu ha. - Đất xám bạc màu trên sản phẩm phong hóa của đá macma axit và đá cát chỉ có ở Tây Nguyên và lẻ tẻ dọc ven biển miền Trung với diện tích khoảng 0,3 triệu ha. Trong bảng phân loại đất 1996, nhóm đất xám có 5 đơn vị [1]: - Ðất xám bạc màu điển hình (Xb) - Haplic Acrisols (ACh) -13- LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com - Ðất xám có tầng loang lổ (Xl) - Plinthic Acrisols (ACp) - Ðất xám glây (Xg) - Gleyic Acrisols (ACg) - Ðất xám Feralit (Xf) - Ferralic Acrisols (ACf) - Ðất xám mùn trênnúi (Xh) - Humic Acrisols (ACu) Ở huyện Ba Vì nhóm đất xám chủ yếu là đất xám Feralit (Xf) – Ferralic Acrisols (Acf) [5]. Đất xám Feralit gặp ở độ cao từ 25 m đến 900 m, tuy nhiên những giới hạn về độ cao là tương đối.
Ðất xám Feralit được hình thành là kết quả của một số quá trình hình thành và biến đổi diễn ra trong đất như: Quá trình tích luỹ chất hữu cơ và mùn; quá trình rửa trôi; quá trình tích luỹ tương đối Fe, Al. Sự tích luỹ hữu cơ và mùn ở tầng A (lớp đất mặt) làm cho đất có màu nâu, nâu xám, xám, xám vàng. Quá trình rửa trôi dẫn tới sự tích luỹ sét ở tầng B và đất bị hoá chua do mất các chất kiềm và kiềm thổ. Quá trình tích luỹ tương đối Fe, Al diễn ra điển hình nên tầng B có màu vàng, vàng đỏ, đỏ vàng.
Kết quả định lượng tầng B cho thấy tầng B đạt các tiêu chuẩn của B.Argic theo phương pháp phân loại định lượng của FAO - UNESCO. Quá trình tích luỹ Fe, Al là một quá trình điển hình diễn ra trong đất vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới. Khi nghiên cứu quá trình tích luỹ Fe, Al ở vùng nhiệt đới, các nhà khoa học đất đã chia thành 2 quá trình: quá trình tích luỹ tương đối và quá trình tích luỹ tuyệt đối. + Quá trình tích luỹ tuyệt đối Fe, Al: đây là quá trình hình thành kết von và đá ong trong đất.
Ngoài sắt nhôm có sẵn trong đất còn có sắt, nhôm di chuyển từ nơi khác đến tích luỹ lại theo 2 đường chính là nước nguồn và nước ngầm. Trong nước nguồn (chảy từ dưới sâu trong lòng Trái Ðất nên thường nóng) và nước ngầm có chứa nhiều Fe2+, khi lớp đất mặt bị khô hạn, nước ngầm di chuyển từ dưới lên phía trên Fe2+ sẽ bị oxy hoá thành Fe3+ tích luỹ trong đất ở dạng Fe2O3 hoặc Fe2O3. Ở mức độ nhẹ tạo thành những đốm loang lổ đỏ vàng hoặc các ổ kết von đỏ vàng mềm, trong phân loại theo FAO-UNESCO được gọi là đất có đặc tính plinthic. Ở mức độ điển hình, Fe2O3 và Fe2O3.nH2O tạo thành kết von sắt và đá ong, trong phân -14- LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com loại theo FAO - UNESCO gọi là đất có đặc tính Ferric.
Dựa vào hình dạng và nguyên nhân tạo kết von mà chia ra: Kết von tròn, kết von hình ống, kết von củ gừng, kết von gạc nai và kết von giả. Kết von tròn có nhân ở giữa và oxit sắt tạo thành những vòng cầu đồng tâm xung quanh nhân thường do kết tủa từ dung dịch thật. Kết von sắt có màu nâu đen, đen, nếu kết von đen mềm là kết von MnO2. Kết von hình ống thường rỗng ở giữa.
Kết von giả là các mảnh đá hay các khoáng vật được oxit sắt bao bọc xung quanh. Ðá ong có 3 loại: đá tổ ong, đá hạt đậu và đá phiến. Thành phần chính của đá ong là oxit và hidroxit sắt. Ðá tổ ong rất rắn chắc thường gặp ở vùng đồi thấp tiếp giáp với đồng bằng thuộc các tỉnh Vĩnh Phúc, Bắc Giang, Thái Nguyên, Hà Nội.
Sự xuất hiện kết von và đá ong là dấu hiệu của sự thoái hoá đất. + Quá trình tích luỹ đất tương đối Fe, Al (còn gọi là quá trình Feralit): Sắt và nhôm được tích luỹ trong đất do sự rửa trôi các chất khác. Các chất có trong đất đều bị rửa trôi, nhưng các hợp chất sắt và nhôm (dạng oxit và hidroxit) khó bị rửa trôi hơn nên theo thời gian tỷ lệ tương đối của chúng chiếm thành phần chủ yếu trong đất. Quá trình Feralit diễn ra phức tạp, trước tiên các khoáng vật và đá bị phong hoá tạo các khoáng thứ sinh là các loại keo sét, tiếp đó một phần keo sét bị phá huỷ tạo thành các hợp chất đơn giản hơn như các oxit Fe, Al, Si.và các loại muối.
Các chất kiềm, kiềm thổ bị rửa trôi dễ nhất, một phần SiO2 cũng bị rửa trôi.nhưng các hợp chất của Fe, Al bị rửa trôi ít nên dần dần chiếm tỷ lệ chính trong đất. Các nhà khoa học đất dựa vào tỷ lệ SiO2/Al2O3, SiO2/Fe2O3 và SiO2/R2O3 để đánh giá quá trình Feralit, tỷ lệ càng nhỏ (theo V. Fritland quá trình Feralit có SiO2/R2O3 2) thì quá trình Feralit diễn ra càng mạnh. Quá trình Feralit diễn ra rất điển hình ở vùng đồi núi Ba Vì để hình thành nên đất Feralit có màu vàng, vàng đỏ hay đỏ vàng [5].
Cùng với quá trình Feralit, một phần sét bị rửa trôi từ tầng A xuống tích luỹ ở tầng B. Những kết quả nghiên cứu gần đây cho thấy hầu hết đất đỏ vàng Việt Nam có tầng B.Argic nên nằm trong nhóm đất chính Acrisols (theo giáo sư Vũ Cao Thái và cộng sự, khoảng 90 % diện tích đất Feralit ở Ba Vì nằm trong nhóm Acrisols). -15- LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Ðất xám Feralit hình thành trên nhiều loại đá mẹ khác nhau nên có tính chất biến động rất mạnh và phụ thuộc khá chặt chẽ vào đá mẹ. Hiện nay tại Ba Vì đất xám đang bị bạc màu nhiều do tính chất địa hình thoải và quá trình canh tác làm rửa trôi chất hữu cơ, lớp đất thịt.
Điều kiện hình thành - Địa hình: Đất xám bạc màu thường được hình thành ở những vùng giáp ranh giữa đồng bằng và trung du miền núi như ở Ba Vì, ở những nơi có địa hình dốc thoải có độ cao so với mặt nước biển từ 5 – 10 m nên quá trình xói mòn, rửa trôi mạnh. - Đá mẹ: Chủ yếu là đá macma axit, đá cát, mẫu chất phù sa cổ khó phong hoá và tỷ trọng nhẹ. - Khí hậu: Điều kiện khí hậu nhiệt đới gió mùa cùng với lượng mưa lớn (trung bình 1.600 mm/năm có vùng tới 3.