TÍNH CHẤT LÝ - HÓA - SINH HỌC CỦA ĐẤT VÀ NƯỚC TRONG HỆ THỐNG CANH TÁC TỔNG HỢP LÚA CÁ guyễn Văn Bộ, guyễn Trọng Khanh, guyễn Văn Chiến SUMMARY Physic- Chemical and Bio-Chemical properties in Water and Soil of Rice- Fish System The content of ammonium, nitrate, P, Fe 2+ ,Fe 3+ , H 2 S, BOD and COD in water of Rice- Fish system is increased by time, in which, ammonium concentration is above critical limitation of water quality by Vietnam Standard. Water pH is neutral and around 7. P, K, Ca, Mg in available and exchange forms in the soil of ditches and field is increased by time at different rate. Increase of Exchange K and Mg in soil of ditches is higher than that of field. The content of Fe 2+ , Fe 3+ and H 2 S in both soil is observed an increase, but it is still safe for both fish and rice. Keywords: Physic- Chemical and Bio-chemical properties, Rice - Fish System I. §Æt vÊn ®Ò Nhng năm 1980, mt s nghiên cu ca Vin Th nhưng Nông hóa kt hp vi IRRI làm mô hình canh tác Lúa- Bèo dâu - Cá  Thái Bình, Nam nh ã t ưc mt s kt qu nht nh. Tuy nhiên còn gp nhiu hn ch do khó khăn trong vic bo v cá và chưa có nghiên cu sâu v môi trưng t, nưc  Trung Quc, nhng năm 1990 din tích lúa - cá phát trin khá mnh, t gn 121 ngàn ha năm 1981 lên n 987,5 ngàn ha năm 1986 trên quy mô 18 tnh. Nhiu nghiên cu cho thy hàm lưng N trong t lúa cá gim nh (1,1 %), còn  rung lúa không nuôi cá, hàm lưng N gim n 12 % so vi t ban u (Pan Yinhe, 1995). Sau hai năm, hàm lưng hu cơ và m tng s trong t rung Lúa - Cá cao hơn so vi t rung lúa không nuôi cá; rung lúa có nuôi cá tăng cưng kh năng ôxy hóa t làm gim các cht kh có hi như H 2 S, Fe 2+ và Mn 2+ ; kh năng khoáng hóa mt s cht tăng, thúc Ny s vn chuyn cht dinh dưng n vùng r lúa (Xiao Fan, 1995). Hàm lưng ôxy hoà tan (DO) trong nưc  rung lúa cá dao ng t 3,9- 5.6 mg O/l; hàm lưng pH nưc  rung lúa cá dao ng t 6,3-6,8. BOD  rung lúa cá là 33.4 mg O/l, hàm lưng N H 4 + trong nưc 0.8 mg N /l, N O 3 - là 0.68 mg N /l, P khong 0.06 mg P/l, tương ương vi loi nưc tưi giàu dinh dưng (Pan Shugen, Huang Zhechun and Aheng Jicheng).  CHLB c quy nh tiêu chuNn i vi nưc nuôi trng thy sn là: pH t 6,5- 8,5, hàm lưng amôni không vưt quá 1 mgN /l, BOD không vưt qua 6,0 mgO/l và COD không vưt quá 20.0 mgO/l.  Vit N am, chưa có tiêu chuNn v nưc nuôi trng thy sn, nhưng cũng có th da vo mt s quy nh v tiờu chuNn nc mt trung bỡnh lm c s cho vic ỏnh giỏ cht lng nc trong nuụi trng thy sn nh sau: pH(5,5-9 mg/l); Asen (<0,1mg/l); Amụni (<1,0 mgN /l); N itrat (<15,0mgN /l); COD(<35 mgO/l); BOD (<25mgO/l). V t, cho n nay, cha cú tiờu chuNn no quy nh v cht lng t nuụi trng thy sn, m ch cú quy nh chung v t s dng cho mc ớch N ụng - Lõm nghip v cũn thiu mt s ch tiờu khỏc mang tớnh c thự cho h thng nuụi cỏ nh H 2 S, Mn 2+ , Fe 2+ c th TCVN 7209: 2002 : Asen (<12 mg/kgt khụ); Cadmi (<2 mg/kgt khụ); ng (<50 mg/kgt khụ); Chỡ (< 70 mg/kgt khụ); Km (<200 mg/kgt khụ). N hng thụng tin v cỏc yu t lý- hoỏ- sinh trong mụi trng t v nc ca trong h thng Lỳa - Cỏ cũn ớt, c bit l cỏc gii hn cho phộp cng nh cỏc iu kin ti u cho c h thng vỡ th vic nghiờn cu cỏc iu kin ny trong h thng canh tỏc lỳa cỏ l thc s cn thit. II. Vật liệu v ph-ơng pháp nghiên cứu 1. Vt liu nghiờn cu - Khu thớ nghim lỳa cỏ, Vin Cõy lng thc v Cõy thc phNm, Liờn Hng, Gia Lc, Hi Dng. 2. Phng phỏp nghiờn cu + Phõn tớch nc - Ch tiờu phõn tớch: pH, NH 4 + , NO 3 - , P tng s, Fe 2+ , Fe 3+ , DO, COD, BOD, H 2 S. - Phng phỏp ly: sõu 20 cm, mi mu cú th tớch 1 lớt. - Bo qun: Mu ly v c bo qun trong t lnh v c tin hnh phõn tớch ngay - Phng phỏp phõn tớch: Theo tiờu chuNn ngnh v tiờu chuNn Vit Nam. + Phõn tớch t - Phng phỏp ly: sõu 0-20 cm, khi lng 1kg. - Bo qun: T lnh phõn tớch ch tiờu Fe 2+ , Fe 3+ , H 2 S (mu ti); v phi khụ khụng khớ phõn tớch cỏc ch tiờu khỏc. - Ch tiờu phõn tớch: P d tiờu, K d tiờu, Ca 2+ , Mg 2+ , Fe 2+ , Fe 3+ , H 2 S. III. Kết quả v thảo luận 1. ng thỏi mt s ch tiờu húa hc, húa lý v húa sinh trong nc h sinh thỏi Lỳa - Cỏ 1.1. Hm lng amụni trong nc Hm lng amụni cú chiu hng tng dn t u v (thỏng 4) cho n cui v (thỏng 12) t 1,12 mgN/l n 1,61 mgN/lớt (vt qua gii hn cho phộp ca nc mt ca VN 1. Hm lng Nitrat trong nc cng tng t u v n cui v t 0,56 lờn n 1,25 mg N/lớt (thp hn nhiu so vi quy nh tiờu chuNn nc mt ca Vit Nam). Hm lng P trong nc cú xu hng tng dn t thỏng 4 cho n thỏng 10 t 0,18 mgP/l n 0,49 mg P/l, sau ú li gim xung cũn 0,19 mg P/l trong thỏng 12 (din bin ca hm lng lõn trong nc tuõn theo quy lut din bin ca nhit v quy lut din bin in th oxy húa kh trong t) (hỡnh 1). Hàm lợng NO3, NH4, P trong nớc 0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40 1.60 1.80 Th. 4 Th. 5 Th. 6 Th. 8 Th. 10 Th. 12 mg/l N-NH4 N-NO3 P2O5 Hàm lợng Fe và H2S trong nớc 0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 Th. 4 Th. 5 Th. 6 Th. 8 Th. 10 Th. 12 mg/l Fe2+Fe3+ H2S Hỡnh 1. Din bin hm lng NO 3 - , NH 4 + v P trong nc Hỡnh 2. Din bin hm lng Fe 2+ , Fe 3+ v H 2 S 1.2. Tng lng Fe 2+ v Fe 3+ Fe 2+ v Fe 3+ trong nc cng cú din bin tng t nh vi hm lng P trong nc, tng t 0,04 mg Fe/l n 0,09 mg Fe/l sau ú li gim xung cũn 0,03 mg Fe/l thỏng 12, (din bin ca Fe trong nc cng phự hp vi din bin ca nhit v in th oxy húa kh trong t). Hm lng H 2 S trong nc tng t thỏng 4 n thỏng 10 t 0,2 mg/l n 0,65 mg/l, sau ú li gim xung cũn 0,07 mg/l vo thỏng 12 (hỡnh2). 1.3. pH, BOD, COD nc pH tng t 6,5 (thỏng 4) n 7,43 (thỏng 10) sau ú li gim xung cũn 7,1 (thỏng 12). Din bin BOD cú xu th tng dn theo thi gian t u v n cui v, t 2,41 mg O/l n 6,71 mg O/l (ch s BOD vn thp hn gii hn v tiờu chuNn nc mt ca Vit N am tuy nhiờn li cao hn so vi tiờu chuNn gii hn v nc nuụi trng thy sn ca CHLB c (6 mg O/l). Ch s COD cng tng dn theo thi gian, t 4,48 mg O/l n 11,15 mg O/l, v hu nh nm trong gii hn cho phộp ca nc mt theo TCVN . So vi quy nh v nc nuụi trng thy sn ca CHLB c (COD < 20 mg O/l) thỡ giỏ tr ca COD trong nc trong mụ hỡnh lỳa cỏ ca ta cũn thp hn nhiu. Hm lng ụxy ho tan trong nc trong sut quỏ trỡnh t u v n cui v cú dao ng khụng ỏng k, t 4,32 mg O/l n 4,95 mg O/l (hỡnh 3). Một số chỉ tiêu hóa lý- Hóa sinh trong nớc 0 2 4 6 8 10 12 Th. 4 Th. 5 Th. 6 Th. 8 Th. 10 Th. 12 mg/l 0 2 4 6 8 10 12 pH pH BOD COD DO Hàm lợng Pdt, Kdt, Ca2+ và Mg2+ trong đất mơng 0.0 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0 12.0 M-Trớc thả cá M-K.thúc V.xuân M-Kết thúc năm mgP2O5 (K2O)/100g 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 me Ca2+(Mg2+)/ 100g Pdt Kdt Ca2+ Mg2+ Hỡnh 3. Din bin ca pH, BOD, COD v DO trong nc Hỡnh 4. Din bin ca P, K, Ca v Mg trong t mng Hm lng Pdt, Kdt, Ca 2+ v Mg 2+ trong t mng me Ca 2+ (Mg 2+ )/ 100g mg P 2 O 5 (K 2 O)/100g Pdt Kdt Ca 2+ Mg 2+ 2. ng thỏi mt s ch tiờu húa hc trong t mng v t rung ca h sinh thỏi Lỳa - Cỏ 2.1. Din bin hm lng P, K, Ca, Mg trong t mng Hm lng P d tiờu (Pdt) trong t mng rt thp, tng chỳt ớt so vi ban u. Hm lng K d tiờu (Kdt) trong t mng cú xu hng gia tng theo thi gian. Din bin hm lng Ca trao i (Ca 2+ ) v Mg trao i (Mg 2+ ) trong t mng cú quy lut tng t nh din bin Kdt (hỡnh 4). 2.2. Din bin hm lng P. K, Ca, Mg trong t rung Hm lng P d tiờu (Pdt) trong t rung thp nhng cao hn so vi t mng, cú xu hng gim nh giai on kt thỳc thớ nghim. Hm lng K d tiờu (Kdt) trong t cú xu hng gia tng theo thi gian. giai on kt thỳc thớ nghim, hm lng Kdt trong mng cao hn hn t rung, mc dự hm lng Kdt t rung giai on trc th cỏ cao hn t trong mng. Din bin hm lng Ca trao i (Ca 2+ ), Mg trao i (Mg 2+ ) trong t rung cú quy lut tng t nh din bin Kdt. Hm lng Mg trao i (Mg 2+ ) trong t rung thp hn so vi t trong mng (hỡnh 5). Hàm lợng Pdt, Kdt, Ca2+ và Mg2+ trong đất ruộng 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 R-Trớc thả cá R-K.thúc V.xuân R- Kết thúc năm mgP2O5 (K2O)/100g 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 me Ca2+(Mg2+)/ 100g Pdt Kdt Ca2+ Mg2+ Hàm lợng Fe2+Fe3+, H2S trong đất mơng 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 M-Trớc thả cá M-K.thúc V.xuân M-Kết thúc năm mg Fe/100g 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 ppm H2S Fe2+Fe3+ H2S Hỡnh 5. Din bin ca P, K, Ca v Mg trong t rung Hỡnh 6. Din bin ca Fe trao i v H 2 S trong t mng 2.3. Din bin hm lng Fe trao i v H 2 S trong t mng Hm lng Fe 2+ , Fe 3+ v H 2 S trong t mng v cú xu th tng dn theo thi gian khỏ rừ, c bit l giai on kt thỳc thớ nghim 2010 (hỡnh 6). 2.4. Din bin hm lng Fe trao i v H 2 S trong t rung Hm lng Fe 2+ , Fe 3+ , H 2 S trong t rung cao hn t mng v cú xu th tng dn theo thi gian (hỡnh 7). Hm lng Pdt, Kdt, Ca 2+ v Mg 2+ trong t rung me Ca 2+ (Mg 2+ )/ 100g mg P 2 O 5 (K 2 O)/100g Pdt Kdt Ca 2+ Mg 2+ Hm lng Fe 2+ , Fe 3+ , H 2 S trong t mng ppm H 2 S Fe 2+ , Fe 3+ H2S Hµm l−îng Fe2+Fe3+, H2S trong ®Êt ruéng 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 0.50 R-Tr−íc th¶ c¸ R-K.thóc V.xu©n R- KÕt thóc n¨m mg Fe/100g 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 ppm H2S Fe2+Fe3+ H2S N vµ P trong n−íc 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 2007 2008 2009 NH4, NO3- mgN/l 0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 P, mgP2O5/l N-NH4+ N-NO3 P ts Hình 7. Din bin ca Fe trao i và H 2 S trong t mương Hình 8. Din bin hàm lưng NO 3 - , NH 4 + và P trong nưc 3. Diễn biến một số chỉ tiêu hóa học, hóa lý và hóa sinh trong nước hệ sinh thái Lúa - Cá trong 3 năm 2007- 2009 3.1. Hàm lượng H 4 + NH 4 + (mg/l) tăng t 1,34 (2007) lên n 2,45 (2008) sau ó gim xung 1,94 (năm 2009). Hàm lưng NO 3 - (mg/l) có xu th tăng dn t 0,84 (2007) n 1,31 (năm 2009). Hàm lưng P (mg/l) trong nưc có xu th gim dn t 0,28 (2007) xung 0,11 (2009) (hình 8). 3.2. Hàm lượng Fe (mg/l) trong nước Hàm lưng Fe (mg/l) tăng t 0,05 (2007) lên n 0,25 (2008) sau ó gim xung 0,23 (năm 2009). Hàm lưng H 2 S (mg/l) trong nưc gim t 0,32 (2007) xung 0,11 (2008), sau ó li có xu hưng tăng nh lên 0,15 (2009) (hình 9). Fe vµ H2S trong n−íc 0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 2007 2008 2009 mg/l Fe2+ Fe3+ H2S BOD, COD, DO, pH n−íc 0.00 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 12.00 2007 2008 2009 BOD,COD,DO mgO/l 5.00 5.50 6.00 6.50 7.00 7.50 pH BOD COD pH n−íc DO Hình 9. Din bin hàm lưng Fe và H 2 S trong nưc Hình 10. Din bin hàm lưng Fe và H 2 S trong nưc 3.3. Hàm lượng BOD Hàm lưng BOD (mgO/l) trong nưc tăng nh t 4,09 (2007) lên n 7,01 (2008) sau ó gim xung 6,62 (năm 2009). Hàm lưng COD (mgO/l) cũng tăng t 6,2 (2007) n 10,2 (2008), sau ó li có xu hưng gim xung còn 9,46 (2009). Hàm lưng Oxy hòa tan khá n inh, dao ng xung quanh 4 mgO/l. pH nưc n nh, trung tính, dao ng xung quanh 7 (hình 10). 4. Diễn biến một số chỉ tiêu hóa học trong đất hệ sinh thái Lúa - Cá trong 3 năm 2007- 2009 4.1. Hàm lượng P dễ tiêu Hàm lượng Fe 2+ , Fe 3+ , H 2 S trong đất ruộng ppm H 2 S Fe 2+ , Fe 3+ H 2 S P, mg P 2 O 5 /l NH 4 , NO 3 - /l N-NH 4 + N-NO 3 Pts Fe, H 2 S trong nước Fe 2+ , Fe 3+ H 2 S Hàm lưng P (mg P 2 O 5 /100 g t) trong t rung tăng t 5,52 (2007) lên 9,32 (2009), P d tiêu (mg P 2 O 5 ) trong t mương cũng tăng t 1,56 (2007) lên 2,80 (2009); hàm lưng K d tiêu (mg K 2 O/100 g t) cũng có xu th tăng  c t mương và t rung (hình 11). 4.2. Hàm lượng Ca 2+ Hàm lưng Ca 2+ (me/100 g t) trong t rung tăng t 4,61 (2007) lên 5,50 (2009), trong t mương cũng tăng t 4,39 (2007) lên 5,83 (2009); hàm lưng Mg 2+ (me/100 g t) cũng có xu th tăng  c t mương và t rung; Ca 2+ và Mg 2+  trong t mương cao hơn t rung (hình 12). P, K dÔ tiªu trong ®Êt 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0 2007 2008 2009 Pdt-mgP2O5/100g 0.0 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0 12.0 14.0 16.0 Kdt-mgK2O/100g P- M−¬ng P- Ruéng K- M−¬ng K- Ruéng Ca2+ vµ Mg 2+ trong ®Êt 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 2007 2008 2009 Ca2+, me/100g 3.0 3.2 3.4 3.6 3.8 4.0 4.2 4.4 Mg2+, me/100g Ca- M−¬ng Ca- Ruéng Mg- M−¬ng Mg- Ruéng Hình 11. Din bin hàm lưng P và K d tiêu trong t mương và rung Hình 12. Din bin hàm lưng Ca 2+ và Mg 2+ trong t mương và rung 4.3. Hàm lượng Fe trao đổi Hàm lưng Fe (mg Fe/100 g t) trong t rung tăng t 0,26 (2007) lên 5,87 (2009), trong t mương cũng tăng t 0,26 (2007) lên 3,78 (2009); hàm lưng H 2 S (ppm) cũng có xu th gim nh  c t mương và t rung (hình 13). Fe trao ®æi, H2S trong ®Êt 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 2007 2008 2009 Fe.t®-mgFe/100g 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 H2S- ppm Fe- M−¬ng Fe- Ruéng H2S- M−¬ng H2S- Ruéng Hình 13. Din bin hàm lưng Fe trao i và H 2 S trong t mương và rung Pdt-mgP 2 O 5 /100g Kdt-mgK 2 O/100g Ca 2+ , Mg 2+ , H 2 S trong đất Ca 2+ , me/100g Mg 2+ , me/100g Fe trao đổi, H 2 S trong đất H 2 S-ppm H 2 S-Mương H 2 S - Ru ng Tạp chí khoa học và công nghệ nông nghiệp Việt Nam 7 IV. Kết luận v đề nghị 1. Kt lun 1/ Hm lng amụni, nitrat trong nc cú chiu hng tng dn t thỏng 4 n thỏng 12, trong ú hm lng amụni cao hn gii hn cho phộp ca nc mt theo TCVN. Hm lng P trong nc cú xu hng tng dn t thỏng 4 cho n thỏng 10 sau ú li gim vo thỏng 12. 2/ Tng lng Fe 2+ ,Fe 3+ v H 2 S trong nc tng t thỏng 4 n thỏng 10, sau ú gim vo thỏng 12. Hm lng ca chỳng vn mc an ton i vi h thng lỳa cỏ. 3/ pH nc tng nh t thỏng 4 n thỏng 10 sau ú gim vo thỏng 12, trung tớnh dao ng xung quanh 7. Din bin BOD v COD cú tng dn t u v n cui v nhng vn thp hn gii hn cho phộp ca nc mt theo TCVN 7209-2002. Hm lng ụxy ho tan trong nc trong sut quỏ trỡnh t u v n cui v khỏ n nh, dao ng khụng ỏng k. 4/ Hm lng dinh dng P, K, Ca, Mg dng d tiờu trong c t mng v t rung tng t u v n cui v cỏc mc khỏc nhau. Mc gia tng K v Mg trong t mng cao hn t rung. 5/ Hm lng Fe 2+ , Fe 3+ v H 2 S trong t mng v t rung cú xu th tng dn theo thi gian khỏ rừ, c bit l giai on cui nm, nhng vn nm trong gii hn an ton cho c lỳa v cỏ. 6/ Trong giai on 2007- 2009, hm lng NH 4 + , NO 3 - trong nc cú xu th tng dn, ngc li hm lng P li gim dn, trong ú ch cú hm lng NH 4 + vt gii hn cho phộp theo TCVN v nc mt; hm lng Fe trong nc cú xu hng tng, nhng vn nm trong gii hn an ton; hm lng H 2 S trong nc cú xu hng gim. 7/ Hm lng BOD, COD trong nc tng nh t 2007 n 2008 sau ú li gim vo nm 2009. Trong thi gian ny, hm lng ụxy hũa tan khỏ n nh mc thp, dao ng xung quanh 4 mg O/l; pH nc n nh, trung tớnh, dao ng xung quanh 7. 8/ Hm lng P d tiờu, K d tiờu trong t rung v t mng u cú xu hng tng t 2007 lờn n nm 2009. Hm lng Ca 2+ , Mg 2+ cng cú xu th tng c t mng v t rung; Ca 2+ v Mg 2+ trong t mng cao hn t rung. 9/ Hm lng Fe trao i trong t rung v t mng tng t nm 2007 n 2009; hm lng H 2 S (ppm) cng cú xu th gim nh c t mng v t rung trong thi gian ny. 2. ngh 1/ Cn gim lng bún phõn m cho lỳa gim bt lng NH 4 + trong nc (ó nm ngoi gii hn tiờu chuNn nc mt ca VN ). T¹p chÝ khoa häc vµ c«ng nghÖ n«ng nghiÖp ViÖt Nam 8 2/ Tăng cưng sc khí  tăng lưng ôxy hòa tan trong nưc va giúp cho cá th, va tăng cưng quá trình oxy hóa t và nưc, ngăn nga quá trình tích lũy các cht kh c hi (H 2 S, Fe 2+ ). TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. TCVN 5942-95: Cht lưng nưc - Tiêu chuNn cht lưng nưc mt. 2. TCVN 6984-2001: Tiêu chuNn nưc thi công nghip thi vào vc nưc sông dùng cho mc ích bo v thy sinh 3. TCVN 7209-2002: Cht lưng t - Gii hn ti a cho phép ca kim loi nng trong t. gười phản biện PGS. TS. N guyn Văn Vit . TÍNH CHẤT LÝ - HÓA - SINH HỌC CỦA ĐẤT VÀ NƯỚC TRONG HỆ THỐNG CANH TÁC TỔNG HỢP LÚA CÁ guyễn Văn Bộ, guyễn Trọng Khanh, guyễn Văn Chiến SUMMARY Physic- Chemical and Bio-Chemical. Din bin hàm lưng NO 3 - , NH 4 + và P trong nưc 3. Diễn biến một số chỉ tiêu hóa học, hóa lý và hóa sinh trong nước hệ sinh thái Lúa - Cá trong 3 năm 200 7- 2009 3.1. Hàm lượng H 4 +. 4 mgO/l. pH nưc n nh, trung tính, dao ng xung quanh 7 (hình 10). 4. Diễn biến một số chỉ tiêu hóa học trong đất hệ sinh thái Lúa - Cá trong 3 năm 200 7- 2009 4.1. Hàm lượng P dễ tiêu