Luận án Biện pháp cải thiện chất lượng đất và năng suất lúa trên đất nhiễm mặn ở đồng bằng sông Cửu Long luận án tiến sĩ chuyên ngành khoa học đất mã số 9620103

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ THỊ TÚ LINH BIỆN PHÁP CẢI THIỆN CHẤT LƯỢNG ĐẤT VÀ NĂNG SUẤT LÚA TRÊN ĐẤT NHIỄM MẶN Ở ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG LUẬN ÁN TIẾN SĨ CHUYÊN NGÀNH KHOA HỌC ĐẤT MÃ SỐ 9620103 NĂMi 2024 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ THỊ TÚ LINH MÃ SỐ NCS: P0118001 BIỆN PHÁP CẢI THIỆN CHẤT LƯỢNG ĐẤT VÀ NĂNG SUẤT LÚA TRÊN ĐẤT NHIỄM MẶN Ở ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG LUẬN ÁN TIẾN SĨ CHUYÊN NGÀNH KHOA HỌC ĐẤT MÃ SỐ 9620103 NGƯỜI HƯỚNG DẪN PGS.TS. CHÂU MINH KHÔI NĂMi 2024 LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận án này, thời gian qua, tôi đã nhận được sự quan tâm, giúp đỡ nhiệt tình của Quý Thầy Cô, Quý Lãnh đạo cơ quan, đồng nghiệp, bạn bè và gia đình. Tôi xin gửi lời biết ơn sâu sắc đến: PGS.TS. Châu Minh Khôi, Phó Hiệu trưởng Trường Nông nghiệp, Đại học Cần Thơ, Thầy đã giới thiệu tôi tham gia chương trình đào tạo nghiên cứu sinh tại trường Đại học Cần Thơ. Trong thời gian học và nghiên cứu tại Trường, Thầy đã luôn quan tâm đến tiến độ học tập của nghiên cứu sinh, tận tình giảng dạy tôi trên nhiều lĩnh vực và tận tâm hướng dẫn tôi hoàn thành luận án tốt nhất. Chương trình nghiên cứu A-8 thuộc Dự án ODA-Nhật Bản đã hỗ trợ một phần kinh phí cho nghiên cứu này. Thầy PGS.TS. Lê Văn Khoa, Thầy GS.TS. Ngô Ngọc Hưng, Thầy TS. Dương Minh Viễn đã giảng dạy và truyền đạt cho tôi các kiến thức chuyên ngành trong các học phần thuộc chương trình đào tạo. Cô PGS.TS. Nguyễn Mỹ Hoa đã hướng dẫn tôi hoàn thành chuyên đề 2 trong chương trình đào tạo. Thầy TS. Trần Bá Linh đã hướng dẫn tôi hoàn thành tiểu luận tổng quan và hỗ trợ tôi hoàn thành việc tham gia trợ giảng trong chương trình nghiên cứu thực địa của học viên cao học. Thầy PGS.TS. Trần Văn Dũng, Thầy PGS. TS. Nguyễn Khởi Nghĩa và Cô TS. Nguyễn Minh Phượng đã hỗ trợ tôi trong việc hoàn thành tiến độ các học phần và hồ sơ trong chương trình đào tạo. Ban Lãnh đạo Khoa Khoa học đất đã tạo điều kiện tốt nhất cho tôi trong thời gian học tập và nghiên cứu tại Khoa, Trường. Quý Thầy Cô, Cán bộ công tác tại Khoa Khoa học đất đã hỗ trợ tôi trong quá trình nghiên cứu tại Khoa. TS. Đặng Duy Minh, TS. Nguyễn Thị Kim Phượng, ThS. Huỳnh Mạch Trà My, ThS. Nguyễn Anh Đức đã hỗ trợ tôi thực hiện thành công thí nghiệm đồng ruộng và thí nghiệm trong phòng. Thầy PGS.TS. Trần Văn Dũng, ThS. Trần Huỳnh Khanh đã hỗ trợ tôi khoan mẫu đất mô tả phẩu diện. i KS. Võ Thị Thu Trân cùng các cán bộ của Phòng phân tích, Khoa Khoa học đất, Trường Nông nghiệp, Đại học Cần Thơ đã hỗ trợ, hướng dẫn tôi phân tích mẫu tại phòng thí nghiệm để tôi hoàn thành luận án này. Các anh/chị học viên cao học, sinh viên đại học của Khoa Khoa học đất đã hỗ trợ tôi trong quá trình thực hiện luận án này. Lãnh đạo Khoa Sau Đại học, Lãnh đạo Trường Nông nghiệp, cán bộ phụ trách sau đại học đã hướng dẫn tôi trong thực hiện các hồ sơ để hoàn thành chương trình đào tạo theo quy định. Ban Giám đốc Sở Nông nghiệp và PTNT, Ban Giám đốc Trung tâm Khuyến nông tỉnh Kiên Giang đã tạo mọi điều kiện thuận lợi để tôi được tập trung học tập và nghiên cứu tại Trường Đại học Cần Thơ. Tập thể cán bộ phòng Khuyến nông-Trồng trọt và Chăn nuôi thuộc Trung tâm Khuyến nông Kiên Giang đã hỗ trợ tôi thực hiện công việc tại đơn vị để tôi tập trung thời gian hoàn thành luận án này. Lãnh đạo địa phương, bà con nông dân tại huyện Thạnh Phú, tỉnh Bến Tre và huyện U Minh Thượng, tỉnh Kiên Giang đã tạo điều kiện và cung cấp thông tin giúp tôi thực hiện thành công việc thu thập, điều tra, khảo sát và thực hiện thành công thí nghiệm đồng ruộng. Gia đình và người thân đã luôn động viên và tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất cho tôi an tâm học tập và nghiên cứu để hoàn thành luận án. Tôi xin trân trọng biết ơn! Thị Tú Linh ii TÓM TẮT Xâm nhập mặn diễn ra ngày càng nghiêm trọng ở các tỉnh ven biển Đồng bằng sông Cửu Long trong những năm gần đây. Để hạn chế những ảnh hưởng bất lợi của xâm nhập mặn đến canh tác lúa tại các vùng ven biển Đồng bằng sông Cửu Long, đề tài thực hiện nghiên cứu các biện pháp giúp cải thiện đặc tính vật lý, hóa học đất và gia tăng năng suất lúa là cần thiết. Nghiên cứu được thực hiện trên đất trồng lúa bị nhiễm mặn theo mùa với các mục tiêu cụ thể: (i) Đánh giá hiện trạng các hệ thống cây trồng và xâm nhập mặn tại huyện Thạnh Phú, tỉnh Bến Tre và huyện U Minh Thượng, tỉnh Kiên Giang; (ii) Đánh giá hiệu quả của phân hữu cơ, biochar trong cải thiện tính chất vật lý và hóa học đất nhiễm mặn; (iii) Đánh giả ảnh hưởng của phân hữu cơ, biochar, phân silic và chế phẩm vi sinh đến sự sinh trưởng và năng suất lúa trên đất nhiễm mặn; (iv) Đánh giá vai trò của phân hữu cơ và biochar đến khả năng rửa mặn trong đất nhiễm mặn. Đề tài được thực hiện từ tháng 10 năm 2018 đến tháng 10 năm 2022 gồm ba nội dung nghiên cứu: Nội dung nghiên cứu thứ nhất: Đánh giá hiện trạng sản xuất nông nghiệp và xâm nhập mặn tại huyện Thạnh Phú, tỉnh Bến Tre và huyện U Minh Thượng, tỉnh Kiên Giang. Nguồn dữ liệu được thu thập từ số liệu thứ cấp và số liệu sơ cấp thông qua phỏng vấn nông hộ và cán bộ nông nghiệp tại địa phương. Nội dung nghiên cứu thứ hai: Đánh giá hiệu quả của phân hữu cơ, biochar, phân silic, chế phẩm vi sinh trong cải thiện độ phì nhiêu vật lý, hóa học đất và năng suất lúa trên đất nhiễm mặn. Các thí nghiệm đồng ruộng được thực hiện tại ấp Quí Thuận B, xã Hòa Lợi, huyện Thạnh Phú, tỉnh Bến Tre và ấp Xẻo Kè, xã Thạnh Yên, huyện U Minh Thượng, tỉnh Kiên Giang. Thí nghiệm đồng ruộng được thực hiện qua bốn vụ trồng lúa liên tiếp. Các nghiệm thức bố trí theo khối hoàn toàn ngẫu nhiên gồm 6 nghiệm thức với 4 lần lặp lại, bao gồm nghiệm thức lúa 03 vụ, nghiệm thức lúa 02 vụ bỏ đất trống vụ Xuân Hè, nghiệm thức lúa 02 vụ bón phân hữu cơ (3 tấn/ha/vụ), nghiệm thức lúa 02 vụ bón biochar (10 tấn/ha/vụ), nghiệm thức lúa 02 vụ bón phân silic (100 kg/ha/vụ), nghiệm thức lúa 02 vụ bón chế phẩm vi sinh (80 kg/ha). Nội dung nghiên cứu thứ ba: Đánh giá vai trò của phân hữu cơ và biochar đến khả năng rửa mặn trên đất nhiễm mặn, thực hiện thí nghiệm trong phòng được bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên gồm 8 nghiệm thức với 4 lần lặp lại, trong đó nghiệm thức không bổ sung chế phẩm (phân hữu cơ/biochar) làm đối chứng, iii các nghiệm thức còn lại được bổ sung phân hữu cơ/biochar với tỷ lệ 0,5%, 1%, 2% tương ứng với liều lượng 10 tấn/ha, 20 tấn/ha, 40 tấn/ha và nghiệm thức kết hợp giữa phân hữu cơ 1% với biochar 1%. Kết quả nghiên cứu cho thấy, hiện trạng canh tác tại khu vực nghiên cứu bị nhiễm mặn theo mùa, độ mặn trong dung dịch đất gia tăng và thiếu nước tưới vào mùa khô là các yếu tố trở ngại gây ảnh hưởng bất lợi đến sự sinh trưởng, phát triển và năng suất lúa vụ Xuân Hè trong hệ thống canh tác lúa 3 vụ/năm, từ đó làm giảm hiệu quả sản xuất của hệ thống chuyên canh lúa. Việc chuyển đổi sản xuất lúa từ 3 vụ/năm sang 2 vụ/năm không bổ sung chế phẩm chưa làm thay đổi dung trọng, độ xốp, ẩm độ hữu dụng đất, pH, EC, CEC, ESP, hàm lượng chất hữu cơ, lân hữu dụng trong đất và năng suất lúa trên đất nhiễm mặn. Bón biochar 10 tấn/ha qua bốn vụ canh tác có hiệu quả trong cải thiện dung trọng, độ xốp, ẩm độ hữu dụng ở tầng đất 0 - 15 cm, gia tăng hàm lượng chất hữu cơ, hàm lượng K+ trao đổi và hòa tan, lân hữu dụng trong đất và tăng năng suất lúa trên đất nhiễm mặn. Tuy vậy, sự cải thiện pH, EC và CEC đất khác biệt không ý nghĩa khi bón 10 tấn/ha biochar cho đất qua bốn vụ canh tác liên tục. Bón phân hữu cơ 3 tấn/ha có hiệu quả trong cải thiện dung trọng, độ xốp, ẩm độ hữu dụng ở tầng đất 0-15 cm nhưng khác biệt không có ý nghĩa trong cải thiện giá trị pH, EC, ESP, CEC, hàm lượng Ca2+ trao đổi, chất hữu cơ, lân hữu dụng trong đất và năng suất lúa. Bổ sung phân silic 100 kg/ha và chế phẩm vi sinh 80 kg/ha không cho thấy hiệu quả trong việc hỗ trợ sinh trưởng, phát triển của cây lúa và cải thiện năng suất lúa trên đất nhiễm mặn. Bổ sung phân hữu cơ và biochar với tỷ lệ 1%, 2% và sự kết hợp giữa phân hữu cơ 1% với biochar 1% vào cột đất rửa mặn cho thấy hiệu quả trong việc tăng tốc độ thấm nước, rút ngắn thời gian rửa mặn, tăng hiệu quả rửa mặn và giảm giá trị EC trong nước, trong đất đến ngưỡng phù hợp cho sự sinh trưởng và phát triển của cây lúa. Bổ sung phân hữu cơ 0,5%, 1%, 2% và biochar 0,5%, 1% và phân hữu cơ 1% kết hợp biochar 1% làm giảm khác biệt có ý nghĩa giá trị ESP trong cột đất sau rửa mặn. Từ khóa: Chế phẩm cải tạo đất, đặc tính hóa học đất, đặc tính vật lý đất, đất nhiễm mặn, năng suất lúa, xâm nhập mặn. iv ABSTRACT Seawater intrusion in recent years has been seriously in the coastal provinces of the Vietnamese Mekong River Delta. For rice cultivation in saline- affected areas, effectively technical solutions in improving soil quality and rice productivity need to be studied. Soil amendments in this study included compost, biochar, silicon fertilizer and microbial fertilizer. The objectives of this study were to (i) evaluate the impact of seawater intrusion on some cropping systems in Thanh Phu district, Ben Tre province and U Minh Thuong district, Kien Giang province; (ii) evaluate the effectiveness of compost and biochar in improving saline-affected soil physical and chemical fertility; (iii) evaluate the effectiveness of compost, biochar, silicon fertilizer and microbial product in improving rice growth and rice yield on saline-affected soil; (iv) evaluate the role of compost and biochar in enhancing salinity leaching from saline-affected soil. The study was carried out from October 2018 to October 2022 with three contents: Research 1: Assessing the current status of cropping systems and seawater intrusion in Thanh Phu district, Ben Tre province and U Minh Thuong district, Kien Giang province. Data were collected from the published data and interviewing farmers and local agricultural staff. Research 2: Evaluating the effectiveness of compost, biochar, silicon fertilizer and microbial product in improving saline-affected soil physical and chemical properties and rice yield in Qui Thuan B hamlet, Hoa Loi commune, Thanh Phu district, Ben Tre province and Xeo Ke hamlet, Thanh Yen commune, U Minh Thuong district, Kien Giang province. Field experiments were conducted for four continuous crops. Treatments, with four replicates, consisted of (i) continuous three rice crops per year, (ii) two rice crops rotated with fallow in Spring-Summer crop, (iii) two rice crops amended with compost at 3 tons ha- 1 per crop, (iv) two rice crops amended with biochar at 10 tons ha-1 per crop, (v) two rice crops amended with silicon fertilizer at 100 kg ha-1 per crop, and (vi) two rice crops amended with microbial product at 80 kg ha-1 per crop. Research 3: Evaluating the role of compost and biochar in enhancing salinity leaching from saline-affected soil. The laboratory experiment was arranged in a completely randomized design, including 8 treatments with 4 replicates. The treatments consisted of the untreated treatment (control), the sole treatments amended with compost or biochar at the rates of 0.5%, 1%, 2% v corresponding to the dosages of 10 tons ha-1, 20 tons ha-1, 40 tons ha-1, and the combined treatment of 1% compost and 1% biochar. Research results showed that the existing farming systems in the study area was affected by seasonal salinity. The increased salinity in the soil solution and limitation of irrigation water in the dry season were obstacle factors that adversely affect the rice growth and rice yield of the Spring-Summer rice crop, thereby reducing the production of the triple rice cropping system in the area. A conversion of three rice crops per year to two rice crops per year without soil amendments has not significantly changed soil bulk density, soil porosity, soil moisture, soil pH, EC, CEC, ESP, organic matter content, soil available P and rice yield on saline-affected soil. Applying biochar at a rate of 10 tons ha-1 has been effectively in improving soil bulk density, porosity, and moisture in the top soil layer (0-15 cm), increasing the content of organic matter, exchangeable and soluble K+ content and soil available P and increasing rice yield on saline- affected soil. However, soil pH, EC and CEC values have not been significantly improved. Applying compost at a rate of 3 tons ha-1 has been effectively in improving soil bulk density, porosity, and soil moisture in the top soil layer (0- 15 cm). Nevertheless, soil pH, EC, ESP, CEC, exchangeable Ca2+ content, organic matter, soil available P and rice yield have not been significantly improved when compost was amended. Adding 100 kg ha-1 of silicon fertilizer and 80 kg ha-1 of microbial product has not been effectively in supporting the rice growth as well as rice yield on saline-affected soil. Adding 0.5%, 1%, 2% compost or 0.5%, 1% biochar or 1% compost combined with 1% biochar reduced soil ESP value after finishing the leaching process. Keywords: Rice yield, saline-affected soil, seawater intrusion, soil chemical properties, soil improvement product, soil physical properties. vi LỜI CAM ĐOAN Tôi tên là Thị Tú Linh, là nghiên cứu sinh ngành Khoa học đất, khóa 2018. Tôi xin cam đoan luận án này đây là công trình nghiên cứu khoa học thực sự của bản thân tôi được sự hướng dẫn của PGS.TS. Châu Minh Khôi. Các thông tin được sử dụng tham khảo trong đề tài luận án được thu thập từ các nguồn đáng tin cậy, đã được kiểm chứng, được công bố rộng rãi và được tôi trích dẫn nguồn gốc rõ ràng ở phần Danh mục Tài liệu tham khảo. Các kết quả nghiên cứu được trình bày trong luận án này là do chính tôi thực hiện một cách nghiêm túc, trung thực và không trùng lắp với các đề tài khác đã được công bố trước đây. Tôi xin lấy danh dự và uy tín của bản thân để đảm bảo cho lời cam đoan này. Cần Thơ, ngày 06 tháng 5 năm 2024 Người hướng dẫn Tác giả thực hiện PGS.TS. Châu Minh Khôi Thị Tú Linh vii MỤC LỤC Lời cảm ơn ...................................................................................................... i Tóm tắt.......................................................................................................... iii Abstract .......................................................................................................... v Lời cam đoan ............................................................................................... vii Mục lục ....................................................................................................... viii Danh sách bảng ............................................................................................. xi Danh sách hình ............................................................................................ xiii Danh sách từ viết tắt .................................................................................... xvi Một số thuật ngữ sử dụng trong luận án...................................................... xvii CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ......................................................................... 1 1.1. Lý do chọn đề tài ..................................................................................... 1 1.2. Mục tiêu nghiên cứu ................................................................................ 3 1.2.1. Mục tiêu tổng quát ................................................................................ 3 1.2.2. Mục tiêu cụ thể ..................................................................................... 3 1.3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ............................................................ 3 1.4. Nội dung nghiên cứu của luận án ........................................................... 4 1.5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn ................................................................. 4 1.6. Tính mới của luận án ............................................................................... 4 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU ...................................................... 7 2.1. Tác động của biến đổi khí hậu và hiện trạng xâm nhập mặn ở Đồng bằng sông Cửu Long ............................................................................................... 7 2.1.1. Tác động của biến đổi khí hậu .............................................................. 7 2.1.2. Hiện trạng xâm nhập mặn ở Đồng bằng sông Cửu Long ....................... 8 2.2. Đặc điểm vùng nghiên cứu .......................................................................... 12 2.2.1. Tổng quan về điều kiện tự nhiên huyện U Minh Thượng, tỉnh Kiên Giang .......................................................................................................... 12 viii 2.2.2. Tổng quan về điều kiện tự nhiên huyện Thạnh Phú, tỉnh Bến Tre ....... 14 2.3. Đất nhiễm mặn và các ảnh hưởng bất lợi của mặn đến đặc tính đất và sinh trưởng, năng suất lúa ........................................................................................... 18 2.3.1. Tổng quan về đất nhiễm mặn................................................................................ 18 2.3.2. Các ảnh hưởng bất lợi của mặn đến đặc tính đất và sinh trưởng, năng suất lúa ....................................................................................................... 23 2.4. Một số biện pháp cải tạo mặn và sinh trưởng của cây lúa trên đất nhiễm mặn ở ĐBSCL .................................................................................................... 26 2.5. Vai trò của phân hữu cơ, phân vi sinh, biochar và phân silic trong cải tạo đất nhiễm mặn và sinh trưởng, năng suất lúa ............................................... 28 2.5.1. Vai trò của phân hữu cơ ...................................................................... 28 2.5.2. Vai trò của phân vi sinh .......................................................................................... 30 2.5.3. Vai trò của biochar ............................................................................. 31 2.5.4. Vai trò của silic .......................................................................................................... 34 CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ....................................... 37 3.1. Thời gian và địa điểm nghiên cứu .......................................................... 37 3.1.1. Thời gian nghiên cứu .......................................................................... 37 3.1.2. Địa điểm nghiên cứu........................................................................... 37 3.2. Vật liệu thí nghiệm ................................................................................ 39 3.2.1. Thí nghiệm ngoài đồng ....................................................................... 39 3.2.2. Nghiên cứu trong phòng thí nghiệm.................................................... 42 3.3. Phương pháp nghiên cứu ....................................................................... 42 3.3.1. Nội dung nghiên cứu 1 ....................................................................... 42 3.3.2. Nội dung nghiên cứu 2 ....................................................................... 44 3.3.3. Nội dung nghiên cứu 3 ....................................................................... 51 3.3.4. Phương pháp phân tích các chỉ tiêu ..................................................... 53 3.4. Phương pháp thống kê ........................................................................... 55 CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ THẢO LUẬN .................................................... 56 ix 4.1. Đánh giá hiện trạng sản xuất nông nghiệp và xâm nhập mặn tại huyện Thạnh Phú, tỉnh Bến Tre và huyện U Minh Thượng, tỉnh Kiên Giang .......... 56 4.1.1. Đặc điểm các hệ thống canh tác chủ yếu ở vùng nghiên cứu ............... 56 4.1.2. Hiện trạng xâm nhập mặn ................................................................... 59 4.1.3. Thông tin nông hộ tại vùng nghiên cứu............................................... 60 4.1.4. Các trở ngại và sự thích ứng của nông hộ với xâm nhập mặn.............. 62 4.2. Đánh giá hiệu quả của phân hữu cơ và biochar, phân silic, chế phẩm vi sinh trong cải thiện độ phì nhiêu vật lý, hóa học và năng suất lúa trên đất nhiễm mặn .......................................................................................................... 64 4.2.1. Ảnh hưởng của xâm nhập mặn đến sự thay đổi một số đặc tính đất tại vùng nghiên cứu ........................................................................................... 64 4.2.2. Ảnh hưởng của phân hữu cơ và biochar đối với sự cải thiện tính chất vật lý, hóa học và dinh dưỡng trên đất nhiễm mặn ............................................. 67 4.2.3. Ảnh hưởng của phân hữu cơ và biochar, phân silic và chế phẩm vi sinh đến sự sinh trưởng và năng suất lúa trên đất nhiễm mặn ............................... 96 4.3. Đánh giá vai trò của phân hữu cơ và biochar đến khả năng rửa mặn trên đất nhiễm mặn ................................................................................................. 104 4.3.1. Tốc độ thấm của đất và EC của dung dịch rửa mặn........................... 104 4.3.2. Hàm lượng các cation trong dung dịch rửa và trong đất sau khi kết thúc quá trình rửa mặn ....................................................................................... 110 4.3.3. Các đặc tính hóa học của đất sau khi kết thúc quá trình rửa mặn ....... 112 4.4. Thảo luận chung .................................................................................. 118 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ........................................... 123 5.1. Kết luận ............................................................................................... 123 5.2. Kiến nghị............................................................................................. 124 TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................ 125 PHỤ LỤC x DANH SÁCH BẢNG Bảng Tên bảng Trang 2.1 Phân loại đất nhiễm mặn 21 3.1 Đặc tính đất trước khi bố trí thí nghiệm tại huyện Thạnh Phú, 40 tỉnh Bến Tre và huyện U Minh Thượng, tỉnh Kiên Giang 3.2 Thành phần hóa học phân hữu cơ, biochar, phân silic và chế 41 phẩm NPISi 3.3 Đặc tính đất, phân hữu cơ, biochar trước khi bố trí thí nghiệm 42 rửa mặn 3.4 Phân bố mẫu khảo sát tại khu vực nghiên cứu 43 3.5 Lịch thời vụ canh tác lúa 3 vụ/năm và lịch khuyến cáo canh 45 tác 2 vụ/năm 3.6 Các nghiệm thức bố trí thí nghiệm ngoài đồng tại huyện Thạnh 46 Phú, tỉnh Bến Tre và huyện U Minh Thượng, tỉnh Kiên Giang 3.7 Mùa vụ bố trí thí nghiệm ở huyện U Minh Thượng, tỉnh Kiên 47 Giang và huyện Thạnh Phú, tỉnh Bến Tre 3.8 Lượng phân bón vụ Đông Xuân 2018-2019 và Đông Xuân 48 2019-2020 3.9 Lượng phân bón vụ Hè Thu 2018 và Hè Thu 2019 49 3.10 Các nghiệm thức bố trí thí nghiệm đánh giá vai trò của phân 52 hữu cơ và biochar đến khả năng rửa mặn trên đất nhiễm mặn 3.11 Các phương pháp phân tích mẫu đất được sử dụng trong phòng 54 thí nghiệm 4.1 Trình độ học vấn của chủ hộ tại khu vực nghiên cứu 61 4.2 Khảo sát nông hộ về nhu cầu thay đổi hệ thống canh tác tại khu 64 vực nghiên cứu 4.3 Ảnh hưởng của xâm nhập mặn đến một số tính chất vật lý và 66 hóa học đất tại huyện Thạnh Phú 4.4 Ảnh hưởng của xâm nhập mặn đến một số tính chất vật lý và 66 hóa học đất tại huyện U Minh Thượng 4.5 Sự thay đổi giá trị pHH2O(1:5) đất giữa các nghiệm thức qua các 77 vụ được bón chế phẩm cải tạo đất tại hai điểm nghiên cứu xi Bảng Tên bảng Trang 4.6 Sự thay đổi giá trị EC(1:5) đất giữa các nghiệm thức qua các vụ 78 được bón chế phẩm cải tạo đất tại hai điểm nghiên cứu 4.7 Diễn biến ECe của dung dịch đất cuối vụ Đông Xuân 2019- 78 2020 giữa các nghiệm thức được bón chế phẩm cải tạo đất tại hai điểm nghiên cứu 4.8 Hàm lượng Na+ trao đổi và hòa tan trong đất giữa các nghiệm 80 thức được bón chế phẩm cải tạo đất qua các vụ tại hai điểm nghiên cứu 4.9 Hàm lượng K+ trao đổi và hòa tan trong đất giữa các nghiệm 81 thức được bón chế phẩm cải tạo đất qua các vụ tại hai điểm nghiên cứu 4.10 Hàm lượng Ca2+ trao đổi và hòa tan trong đất giữa các nghiệm 83 thức được bón chế phẩm cải tạo đất qua các vụ tại hai điểm nghiên cứu 4.11 Tỷ lệ Ca2+/Na+ hòa tan trong đất giữa các nghiệm thức bón chế 86 phẩm qua các vụ tại hai điểm nghiên cứu 4.12 Sự thay đổi giá trị CEC đất giữa các nghiệm thức qua các vụ 87 được bón chế phẩm cải tạo đất tại hai điểm nghiên cứu 4.13 Hàm lượng đạm hữu dụng trong đất giữa các nghiệm thức 96 được bón chế phẩm cải tạo đất cuối vụ Đông Xuân 2019-2020 4.14 Sự thay đổi chiều cao cây lúa qua các giai đoạn phát triển giữa 97 các nghiệm thức được bón chế phẩm qua các vụ tại hai điểm nghiên cứu 4.15 Sự thay đổi số bông/m2 và khối lượng 1.000 hạt giữa các 99 nghiệm thức được bón chế phẩm qua các vụ 4.16 Hàm lượng các cation bị rửa trôi vào dung dịch 110 4.17 Hàm lượng các cation trao đổi và hòa tan trong đất khi rửa mặn 111 xii DANH SÁCH HÌNH Hình Tên hình Trang 1 Lược đồ nghiên cứu của luận án 6 2.1 Muối tích lũy trong đất khi mực nước biển dâng 19 2.2 Sự tích lũy muối trong đất 20 2.3 Ảnh hưởng của loại cation trong đất đến tình trạng vật lý đất 23 kết tụ do hiện diện của Ca2+, Mg2+ và phân tán do hiện diện của Na+ 3.1 Địa điểm thực hiện nghiên cứu của luận án 39 3.2 Sơ đồ bố trí thí nghiệm đồng ruộng tại huyện Thạnh Phú (trái) 46 và huyện U Minh Thượng (phải) 3.3 Sơ đồ theo dõi các chỉ tiêu đánh giá ảnh hưởng của các chế 50 phẩm đến đến độ phì nhiêu vật lý, hóa học đất và sinh trưởng năng suất lúa 3.4 Sơ đồ mô phỏng cột đất rửa mặn 53 4.1 Lịch thời vụ canh tác tại huyện U Minh Thượng và huyện 57 Thạnh Phú 4.2 Số nhân khẩu trên hộ và độ tuổi chủ hộ tại huyện Thạnh Phú 60 và huyện U Minh Thượng 4.3 Tỷ lệ % các trở ngại chính tại huyện Thạnh Phú và huyện U 62 Minh Thượng 4.4 Tỷ lệ % hộ dự đoán mức độ xâm nhập mặn trong tương lai tại 63 khu vực nghiên cứu 4.5 Sự thay đổi dung trọng đất theo độ sâu cuối vụ Đông Xuân 68 2019-2020 tại huyện Thạnh Phú 4.6 Sự thay đổi dung trọng đất theo độ sâu cuối vụ Đông Xuân 69 2019-2020 tại huyện U Minh Thượng 4.7 Sự thay đổi độ xốp đất theo độ sâu cuối vụ Đông Xuân 2019- 71 2020 tại huyện Thạnh Phú xiii Hình Tên hình Trang 4.8 Sự thay đổi độ xốp đất theo độ sâu cuối vụ Đông Xuân 2019- 72 2020 tại huyện U Minh Thượng 4.9 Sự thay đổi ẩm độ hữu dụng của đất theo độ sâu cuối vụ Đông 74 Xuân 2019-2020 tại huyện Thạnh Phú 4.10 Sự thay đổi ẩm độ hữu dụng của đất theo độ sâu cuối vụ Đông 75 Xuân 2019-2020 tại huyện U Minh Thượng 4.11 Tỷ lệ K+/Na+ hòa tan trong đất giữa các nghiệm thức bón chế 84 phẩm qua các vụ tại huyện Thạnh Phú 4.12 Tỷ lệ K+/Na+ hòa tan trong đất giữa các nghiệm thức bón chế 85 phẩm qua các vụ tại huyện U Minh Thượng 4.13 Phần trăm Na+ trao đổi trong đất giữa các nghiệm thức được 88 bón chế phẩm cải tạo đất qua các vụ tại huyện Thạnh Phú 4.14 Phần trăm Na+ trao đổi trong đất giữa các nghiệm thức được 89 bón chế phẩm cải tạo đất qua các vụ tại huyện U Minh Thượng 4.15 Sự thay đổi hàm lượng chất hữu cơ trong đất giữa các nghiệm 91 thức được bón chế phẩm cải tạo đất qua các vụ tại huyện Thạnh Phú 4.16 Sự thay đổi hàm lượng chất hữu cơ trong đất giữa các nghiệm 92 thức được bón chế phẩm cải tạo đất qua các vụ tại huyện U Minh Thượng 4.17 Sự thay đổi hàm lượng lân hữu dụng trong đất giữa các 94 nghiệm thức được bón chế phẩm cải tạo đất qua các vụ tại huyện Thạnh Phú 4.18 Sự thay đổi hàm lượng lân hữu dụng trong đất giữa các 95 nghiệm thức được bón chế phẩm cải tạo đất qua các vụ tại huyện U Minh Thượng 4.19 Sự thay đổi năng suất lúa giữa các nghiệm thức được bón chế 100 phẩm cải tạo đất qua các vụ tại huyện Thạnh Phú 4.20 Sự thay đổi năng suất lúa giữa các nghiệm thức được bón chế 101 phẩm cải tạo đất qua các vụ tại huyện U Minh Thượng xiv Hình Tên hình Trang 4.21 Diễn biến lượng nước rửa thu được từ 30 phút đến 360 phút 104 4.22 So sánh hệ số thấm nước trong thời gian rửa mặn từ 30 phút 105 đến 360 phút 4.23 Sự thay đổi giá trị EC của dung dịch rửa qua cột theo thời gian 106 4.24 Mối tương quan giữa hệ số thấm và giá trị EC dung dịch rửa 108 mặn lần thứ 1 (a), lần thứ 2 (b), lần thứ 3 (c) và lần thứ 4 (d) 4.25 Mối tương quan giữa hệ số thấm và hàm lượng các cation 109 trong dung dịch rửa mặn 4.26 Giá trị EC của đất sau khi kết thúc quá trình rửa mặn 112 4.27 Giá trị pH của đất sau khi kết thúc quá trình rửa mặn 113 4.28 Giá trị ESP của đất sau khi kết thúc quá trình rửa mặn 114 - 4.29 Hàm lượng đạm hữu dụng (N-NO3 ) trong đất sau khi rửa mặn 115 + 4.30 Hàm lượng đạm hữu dụng (N-NH4 ) đất sau khi rửa mặn 116 4.31 Hàm lượng lân hữu dụng trong đất sau khi rửa mặn 117 xv DANH SÁCH TỪ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Giải thích tiếng Anh Giải thích tiếng Việt BĐKH Biến đổi khí hậu ĐBSCL Đồng bằng sông Cửu Long CEC Cation Exchange Capacity Khả năng trao đổi cation CHC Chất hữu cơ ĐX 2018-2019 Đông Xuân 2018-2019 ĐX 2019-2020 Đông Xuân 2019-2020 EC Electrical Conductivity Độ dẫn điện ECe Electrical conductivity of Độ dẫn điện dung dịch the saturation paste extract đất trích bão hòa ESP Exchange Sodium Phần trăm Natri trao đổi Percentage HT 2018 Hè Thu 2018 HT 2019 Hè Thu 2019 IPCC Intergovernmental Panel on Ủy ban Liên chính phủ về Climate Change Biến đổi Khí hậu NSKS Ngày sau khi sạ SAR Sodium Adsorption Ratio Tỷ số hấp phụ natri XH 2018 Xuân Hè 2018 XH 2019 Xuân Hè 2019 xvi MỘT SỐ THUẬT NGỮ SỬ DỤNG TRONG LUẬN ÁN TT THUẬT NGỮ GIẢI THÍCH 1 Đất nhiễm mặn Đất nhiễm mặn trong nghiên cứu này là bị ảnh hưởng của xâm nhiễm mặn theo mùa (mùa khô) và kết quả phân tích một số đặc tính vật lý, hóa học đất vẫn phù hợp cho canh tác lúa 02 vụ/năm, chưa đạt tới ngưỡng đất mặn theo phân loại đất nhiễm mặn của Lamond and Whitney (1992). 2 Hệ số thấm Hệ số thấm trong nội dung nghiên cứu 3 là chỉ hệ số thoát nước qua cột đất trong quá trình rửa mặn. Hệ số thấm (a) được tính từ hàm y = ax, trong đó y biểu thị thể tích dung dịch rửa tính bằng ml, x thể hiện thời gian thoát nước tính bằng phút. 3 Cột đất Cột đất là lượng đất cho vào cột mô phỏng bằng ống syringe loại 60 ml, cột đất có dạng hình trụ. xvii CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU 1.1. Lý do chọn đề tài Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) nằm ở hạ lưu của sông Mê Kông, là trung tâm sản xuất nông nghiệp lớn nhất của cả nước. Những năm qua, ngành Nông nghiệp vùng ĐBSCL liên tục tăng trưởng, thực hiện nhiệm vụ bảo đảm an ninh lương thực quốc gia và xuất khẩu nông sản, đóng góp 31,4% GDP ngành nông nghiệp của cả nước, trong đó có 50% sản lượng lúa và 95% lượng gạo xuất khẩu (Phan Thị Cẩm Giang, 2022). Trong những năm gần đây xâm nhập mặn đã và đang diễn ra theo chiều hướng ngày càng nghiêm trọng ở các tỉnh ven biển ĐBSCL làm cho hệ thống canh tác lúa ngày càng giảm về diện tích, năng suất và sản lượng. Số liệu thống kê ghi nhận trong năm 2016 tổng diện tích trồng lúa bị thiệt hại trực tiếp do xâm nhập mặn gần 140.000 ha (Cục Trồng trọt, 2016); năm 2020 thiệt hại 41.900 ha (Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam, 2020). Các tỉnh có diện tích bị ảnh hưởng nhiều nhất do hạn hán và xâm nhập mặn gồm Cà Mau với gần 50.000 ha, Kiên Giang với trên 34.000 ha, Bến Tre trên 13.000 ha, Bạc Liêu và Trà Vinh trên 11.000 ha (Cục Trồng trọt, 2016). Nước mặn xâm nhập vào đất thời gian dài dẫn đến sự thay đổi một số đặc tính hóa, lý, sinh học đất, có tác động xấu đến các tiến trình chuyển hóa chất dinh dưỡng trong đất. Theo Brady and Weil (1996), đất nhiễm mặn chứa hàm lượng Na+ cao có những bất lợi về mặt cấu trúc đất, dẫn đến tác hại trực tiếp đến cây trồng. Hiện nay, tình trạng khan hiếm nước ngọt do tác động của biến đổi khí hậu và khai thác sử dụng nước ở đầu nguồn sông Mê Kông đã không rửa mặn trong đất triệt để, về lâu dài sẽ làm cho đất bị mặn hóa và có thể trở nên mặn-sodic. Tại các địa phương bị nhiễm mặn theo mùa, việc rửa mặn trong đất được thực hiện vào mùa mưa để loại bỏ muối trong đất trước khi gieo sạ vụ lúa Hè Thu nhằm giảm bất lợi đến sự phát triển của cây lúa. Tuy nhiên, trong điều kiện thiếu nước ngọt và đặc tính đất canh tác lúa ở ĐBSCL có hàm lượng sét cao nên việc rửa mặn sẽ trở nên khó khăn hơn nếu không có biện pháp hỗ trợ thích hợp. Với những khó khăn trên, việc nghiên cứu giải pháp cải tạo đất hiệu quả để duy trì hiệu quả sản xuất lúa trên đất bị xâm nhiễm mặn trên cả hai phương diện: chất lượng đất và năng suất lúa là cần thiết. Trước đây, nhiều nghiên cứu đã áp dụng biện pháp hóa học để cải tạo đất nhiễm mặn thông qua cơ chế trao đổi cation: sử dụng Ca2+ và Mg2+ đẩy Na+ ra khỏi phức hệ hấp thu của khoáng sét kết hợp với biện pháp thủy lợi rửa Na+ 1