PHÂN BÓN & SỰ Ô NHIỄM Chương 2 Ô NHIỂM ĐẤT DO PHÂN BÓN & BIỆN PHÁP HẠN CHẾ 1. Sử dụng phân bón và các vấn đề môi trường 2. Sự chuyển hoá N và các khả năng gây ô nhiễm 3. Phân P và khả năng gây ô nhiễm 4. Phú dưỡng (eutrophication) và sự suy giãm chất lượng các nguồn nước 5. Ứng dụng của mô hình trong dự đoán ô nhiễm từ phân bón 6. Các biện pháp hạn chế ô nhiễm và mất dinh dưỡng trong đất 1. SỬ DỤNG PHÂN BÓN VÀ CÁC VẤN ĐỀ MÔI TRƯỜNG Các vấn đề môi trường sống của con người nảy sinh sử dụng phân bón:   Gây độc cho nguồn nước, cho đất do nitrat do đó tác động xấu đến sức khoẻ con người và làm suy thoái các hệ sinh thái.   Nitrate Gây độc cho lương thực, thức ăn cho gia súc do hàm lượng.   Gây độc hại cho bầu khí quyển bởi các khí NH 3 ; NO; CH 4 làm trái đất nóng lên, làm suy giãm tầng ozone. Bảng : Những vấn đề ô nhiễm do phân bón Chất gây độc hoặc gây ô nhiễm Hậu quả Gây độc hại từ nguồn nước Nitrate Bệnh blue baby trên trẻ em Nitrate, phosphate Sinh trưởng tảo và phú dưỡng tắc nghẽn nước mặt Gây độc cho môi trường tự nhiên và nông trại NH 3 từ ruộng lúa và phân chuồng Hạn chế sự phát triển quần thể thực vật Kim loại nặng từ phân lân Làm tăng hàm lượng kim loại nặng trong đất, đặc biệt là Cd Mầm bệnh từ phân chuồng Độc hại cho sức khoẻ của người vá động vật H 2 SO 4 và HNO 3 tạo ra trong đất do oxid hoá phân S.A Gây chua đất Gây hại cho khí quyển NH 3 từ ruộng lúa và phân chuồng Mùi, tạo ra mưa acid NO, NO 2 và N 2 O từ phân hóa học Làm suy thoái tầng ozone và khí hậu toàn cầu nóng lên CH 4 từ ruộng lúa và động vật Hiệu ứng nhà kính, làm khí hậu toàn cầu nóng hơn lên 2. SỰ CHUYỂN HOÁ N VÀ CÁC KHẢ NĂNG GÂY Ô NHIỄM 2.1 Cân bằng N trong tự nhiên Hình: Chu trình của chất đạm trong tự nhiên 2.2 Chuyển hóa N trong đất lúa ngập nước 2.2.1 Sự thủy phân urea Urea tan trong nước, sau khi bón vào đất do tác động của men urease, urea phân giải thành ammonium: CO(NH 2 ) 2 + 2H 2 O  (NH 4 ) 2 CO 3 Urea là một loại phân sinh lý trung tính, không gây chua đất 2.2.2 Sự bay hơi ammonia Vai trò của các loài thủy sinh điều hoà pH trong nước qua phản ứng: <![endif]>  Hơi NH 3 gây ảnh hưởng trực tiếp đến sức khoẻ và có thể gây hại đến mắt, tai và hô hấp của con người. Nồng độ ammonia có thể đặc biệt cao trong không khí ở những nơi như vùng nông nghiệp, gần nhà máy chế tạo phân bón.  Sự phân bố giữa dạng NH 3 và NH 4 bị ảnh hưởng lớn do pH. N có thể bị mất trong điều kiện pH>7.0 ở dạng NH 3 .  Ở điều kiện pH của đất chua hoặc trung tính, NH 4 + chiếm ưu thế. NH 4 + có thể bị cố định bởi khoáng sét tương tự như sự cố định K. 2.2.3 2.2.3 Nitrate hóa và khử nitrate  Ô nhiễm NO 3 từ phân bón Nitrate trong dung dịch đất hữu dụng ngay cho cây và cũng dễ dàng bị thấm hoặc rữa trôi. Các cây màu thường hút thu N ở dạng nitrate. Quang hợp nCO 2 + nH 2 O (CH 2 O)n + nO 2 Hô hấp  NH 4 + có thể chuyển hoá thành dạng NO 3 - do sự nitrate hoá (nitrification) do VSV đất Nitrosomonas và rồi chuyênø thành NO 2 - do VSV đất Nitrobacter.  Dạng NO 3 do từ bón phân hoặc được tạo ra từ sự nitrate hoá thì rất dễ bị rửa trôi vì không bị hấp phụ bởi keo đất mang điện tích dương.  Sự nitrate hoá có thể được làm chậm lại trong vài tuần bằng cách trộn phân bón với chất ngăn cản (inhibitor). Điều này sẽ hạn chế một lượng tích lũy nitrate trong hoa màu hoặc hạn chế sự mất đi do rửa trôi.  N 2 O được tạo ra do denitrification là một vấn đề nghiêm trọng trong sự phá hủy tầng ozone. <![endif]> Các nguyên nhân khác gây ra sự ô nhiểm nitrate:  Bón dư thừa phân chuồng;  Chuyên canh cây màu;  Bóïn lượng thừa vào giai đoạn cuối do ước đoán năng suất tối hảo cho cây lớn hơn so với thực tê;  Lượng N thừa còn lại trong đất không được sử dụng do các yếu tố hạn chế: thiếu vi lượng hoặc trung lượng. 2.2.4 Sự gây chua trong đất Aính hưởng phụ quan trọng nhất của phân N là sự gây chua đất của phân ammonium.   Quá trình nitrate hoá SA sinh ra trong đất 2 loại acid:  (NH 4 ) 2 SO 4 + 4O 2 = 2HNO 3 + H 2 SO 4 + 2H 2 O   Ở đất chua, bón SA có khả năng đẩy ra một lượng độ chua trao đổi lớn:   Ởí đất không chua, NH4+ bị hấp phụ vào keo đất và đẩy Ca 2+ ra, do đó, bón SA làm cho đất mất vôi dần, lâu ngày làm cho đất hoá chua + CaSO 4 Keo đất Ca+ Ca + + (NH 4 ) 2 SO 4 NH 4 + NH4 + Keo đất H+ H + + (NH 4 ) 2 SO 4 NH 4 + NH4 + + H 2 SO 4 Keo đất Keo đất Do bón vôi để cải thiện sự gây chua này, lượng tương đương của CaO được dùng để đánh giá: Loại phân Lượng CaO dùng để trung hoà sự gây chua đất do 1 kg N* Ammonium nitrate, urea 1 kg Diammonium phosphate 2 kg Ammonium sulphate 3 kg * Trên cơ sở hiệu quả sử dụng là 50% 2.3 2.3 Phương pháp bón phân N hạn chế mất N  Loại phân bón hạn chế mất mát N:  Các chất hạn chế nitrate hoá như dicyadiamide (DCD) và nitrapyrin làm giảm sự rửa trôi và mất N qua khử nitrate của phân bón trong tầng rễ.  Phân N chậm tan có thể làm giảm sự rửa trôi. Các loại phân như urea bọc lưu huỳnh, IBDU có thể làm tăng năng suất trên một số hoa màu, chủ yếu là do nó có thể duy trì lại N trong đất lâu hơn và hạn chế sự rửa trôi.  Duy trì hoặc làm tăng chất hữu cơ trong đất thường làm giảm thiểu sự rửa trôi. 3. PHÂN P VÀ Ô NHIỄM ĐẤT Ô nhiểm độc chất từ phân P   Cadmium là kim loại nặng có lẫn trong phân P có thể ảnh hưởng đến môi trường đất.   Lượng Cd mà cây trồng hút thu từ đất ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố: pH đất, ẩm độ, giống và loại cây trồng.  4. PHÚ DƯỠNG VÀ SỰ SUY GIẢM CÁC NGUỒN NƯỚC  Sự tích lũy của N và P trong đất từ việc sử dụng phân hữu cơ và phân cô cơ mất cân đối có thể đưa đến hiện tượng phú dưỡng.  Phú dưỡng là sự tăng hàm lượng N và P trong các ao hồ do nguồn nước chảy vào, nó gây ra sự tăng trưởng các loài thực vật bậc thấp (rong, tảo ). Chất lượng nước sẽ trở nên kém do thiếu oxy trong nước từ sự hoạt động này.Sự phân hũy tảo là một trong những nguyên nhân chính gây ra sự thiếu oxy nghiêm trọng trong nước, phương trình: (CH 2 O) 106 (NH 3 ) 16 H 3 PO 4 + 138 O 2 = 106 CO 2 + 122 H 2 O + 16 HNO 3 + H 3 PO 4 Từ phản ứng này, sự tiêu thụ O 2 và phóng thích CO 2 và H 3 PO 4 vào nguồn nước làm giảm pH nước, nước bị nhiễm bẩn và có mùi hôi. 5. ỨNG DỤNG CỦA MÔ HÌNH TRONG DỰ ĐOÁN Ô NHIỄM TỪ PHÂN BÓN 1. 2.  Mô hình hóa đặc biệt hữu dụng trong việc ước đoán hiệu quả sử dụng của phân bón do khả năng tổng hợp các biến liên quan trong một hệ sinh thái nông nghiệp. Thí dụ, tính hiệu quả của phân bón phụ thuộc vào lượng mưa, đặc tính đất, dạng phân bón, MÔ hình CERES-Rice có thể tính toán và ước lượng các chuyển hoá N và hoạt động sinh học theo từng giờ trong suốt 10 ngày sau khi bón phân.   6. CÁC BIỆN PHÁP HẠN CHẾ Ô NHIỄM & MẤT DINH DƯỠNG TRONG ĐẤT 6.1. Quản lý phân N   Phân N dễ hoà tan trong đất và nhanh chóng chuyển hoá thành nitrate và chất này dễ rửa trôi vào nguồn nước và gây ô nhiễm. Các biện pháp hạn chế:   Phân N được bón tương thính với năng suất đạt được;   Kiểm tra nitrate trong nguồn nước để cảnh báo và điều chỉnh sự ô nhiễm kịp thời;   Sử dụng loại phân hoặc phương pháp bón để N chậm tan;   Thời kỳ bón N phải tương ứng với nhu cầu cây;   Chia phân N làm nhiều lần bón;   Cân bằng các dưỡng chất: P, K và các chất dinh dưỡng khác để cây trồng sử dụng N tối đa. 2.2 6.2 Quản lý phân P liên hệ đến sử dụng đất   Tránh xói mòn đất: duy trì lớp phủ thực vật,   Bón và cày vùi phân trong đất;   Hạn chế cày xới trên đất xói mòn mạnh 2.3 6.3 Sử dụng phân hữu cơ Bón phân hữu cơ để duy trì độ phì nhiêu của đất và tăng tính hấp phụ phân bón.  . PHÂN BÓN & SỰ Ô NHIỄM Chương 2 Ô NHIỂM ĐẤT DO PHÂN BÓN & BIỆN PHÁP HẠN CHẾ 1. Sử dụng phân bón và các vấn đề môi trường 2. Sự chuyển hoá N và các khả năng gây ô nhiễm 3. Phân. khi bón vào đất do tác động của men urease, urea phân giải thành ammonium: CO(NH 2 ) 2 + 2H 2 O  (NH 4 ) 2 CO 3 Urea là một loại phân sinh lý trung tính, không gây chua đất 2. 2 .2 Sự. ra sự thiếu oxy nghiêm trọng trong nước, phương trình: (CH 2 O) 10 6 (NH 3 ) 16 H 3 PO 4 + 13 8 O 2 = 10 6 CO 2 + 12 2 H 2 O + 16 HNO 3 + H 3 PO 4 Từ phản ứng này, sự tiêu thụ O 2 và phóng