Đang tải... (xem toàn văn)
Biến đổi khí hậu đang là thách thức lớn, có tác động trực tiếp đến đời sống kinh tế, xã hội và môi trường toàn cầu, trong đó Đồng bằng sông Cửu Long được dự báo sẽ chịu tác động rất lớn do sự gia tăng nhiệt độ, thay đổi về phân bố lượng mưa, hạn hán và nước biển dâng. Trong những năm tiếp theo, dự báo khô hạn sẽ đến sớm hơn kết hợp với nguồn nước sông Cửu Long ngày càng cạn kiệt sẽ dẫn đến sự xâm nhập mặn ngày càng trở nên nghiêm trọng hơn, làm biến đổi các đặc tính hóa, lý, sinh học đất theo chiều hướng xấu đi
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ LÊ HỒNG VIỆT XÂY DỰNG MƠ HÌNH CANH TÁC THÍCH HỢP TRÊN ĐẤT PHÈN NHIỄM MẶN: Trường hợp nghiên cứu xã Lương Nghĩa, Vĩnh Viễn A Hỏa Tiến tỉnh Hậu Giang LUẬN ÁN TIẾN SĨ NGÀNH KHOA HỌC ĐẤT MÃ NGÀNH: 62 62 01 03 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN PGs Ts CHÂU MINH KHƠI 2019 TĨM LƯỢC Biến đổi khí hậu thách thức lớn, có tác động trực tiếp đến đời sống kinh tế, xã hội mơi trường tồn cầu, Đồng sông Cửu Long dự báo chịu tác động lớn gia tăng nhiệt độ, thay đổi phân bố lượng mưa, hạn hán nước biển dâng Trong năm tiếp theo, dự báo khô hạn đến sớm kết hợp với nguồn nước sông Cửu Long ngày cạn kiệt dẫn đến xâm nhập mặn ngày trở nên nghiêm trọng hơn, làm biến đổi đặc tính hóa, lý, sinh học đất theo chiều hướng xấu Tương tự tỉnh ven biển khác Đồng sông Cửu Long, sản xuất nông nghiệp tỉnh Hậu Giang chịu tác động xâm nhập mặn, cần thiết phải có giải pháp thay đổi cấu trồng quản lý đất phù hợp giúp giảm rủi ro ổn định thu nhập nông hộ Đề tài nghiên cứu thực nhằm mục tiêu xác định trạng xâm nhập mặn, giải pháp hiệu để cải tạo đất lúa bị xâm nhiễm mặn, đánh giá đất đai đề xuất kiểu sử dụng đất phù hợp để từ xây dựng mơ hình canh tác thích ứng cho hiệu cao điều kiện xâm nhiễm mặn tỉnh Hậu Giang Nghiên cứu đánh giá trạng xâm nhập mặn nước đất sản xuất nông nghiệp thực huyện Long Mỹ thành phố Vị Thanh, tỉnh Hậu Giang Mẫu đất nước thu 45 vị trí phân bố địa bàn ba xã Lương Nghĩa, Vĩnh Viễn A Hỏa Tiến, khu vực chịu ảnh hưởng xâm nhập mặn Mẫu nước thu từ kênh kênh nội đồng vào thời điểm triều cường (2 lần/tháng) mùa khô, từ tháng 02 đến cuối tháng 4, liên tiếp hai năm 2012 2013 Mẫu đất thu độ sâu từ đến 20 cm từ ruộng canh tác lúa rau màu gần vị trí thu mẫu nước Mẫu đất thu vào hai thời điểm: mùa khô (đầu tháng 3) đầu mùa mưa (tháng 5) năm khảo sát mẫu nước Kết ghi nhận độ mặn (EC) nước kênh khu vực đê bao < mS/cm vào đầu mùa khô tăng cao vào cuối mùa khô với độ mặn ghi nhận cao đạt từ 5,6 – 7,5 mS/cm địa bàn 03 xã Có biến động độ mặn nước kênh năm, độ mặn nước kênh 03 xã năm 2013 cao năm 2012 Vào cuối mùa khô năm 2013, EC nước kênh cao đạt 16,0 mS/cm xã Lương Nghĩa, 12,0 mS/cm xã Vĩnh Viễn A xã Hoả Tiến Kết khảo sát ghi nhận tích lũy mặn đất thấp Đất đa số vị trí thu mẫu có phần trăm baze bão hòa (ESP) dao động khoảng 0,1 đến 14,4%, cho thấy đất chưa bị “sodic hóa” Nghiên cứu đánh giá thích nghi đất đai thực địa bàn ba xã nhằm đánh giá tiềm thích nghi đất đai mơ hình canh tác điều kiện ảnh hưởng phèn, mặn vào mùa khô i Nghiên cứu khảo sát điều kiện tự nhiên thu mẫu đất, nước cho việc phân tích tiêu liên quan phèn mặn Kết cho thấy, đất phèn vùng nghiên cứu chủ yếu xuất tầng nông (0 - 50 cm); xâm nhiễm mặn nước thay đổi tùy năm với độ mặn thời gian mặn khác nhau, thời gian mặn dài tháng Kết đánh giá đất đai mặt tự nhiên theo quy trình FAO (1976) cho thấy khu vực nghiên cứu chia thành vùng thích nghi hầu hết thích nghi từ trung bình đến thấp tác động nước bị nhiễm mặn đất bị phèn hóa Trên sở đánh giá đặc tính đất, thực tế xâm nhập mặn tính thích nghi hệ thống canh tác lúa đất phèn bị xâm nhiễm mặn, xây dựng mơ hình canh tác thực nghiệm áp dụng luân canh trồng cạn đất lúa hai vụ gồm: đậu xanh – lúa – dưa hấu, bắp nếp – lúa – bắp nếp, lúa – dưa hấu – lúa khoai lang – lúa – bắp nếp Hệ thống trồng lựa chọn cho mơ hình dựa vào đánh giá phân vùng thích nghi kiểu sử dụng đất Các vụ trồng trồng cạn thực vào mùa khô rủi ro thiếu nước tưới cho canh tác lúa xâm nhập mặn Mỗi mơ hình có diện tích khoảng 1.000 m2, thực lặp lại hộ liền kề Kết nghiên cứu cho thấy loại trồng lựa chọn luân canh có khả phát triển tốt nhóm đất vùng nghiên cứu Các mơ hình thực nghiệm lúa - màu cho thấy thích ứng với điều kiện đất đai, khí hậu địa bàn nghiên cứu thông qua số liệu suất hiệu kinh tế cao so với mơ hình đối chứng (lúa – lúa) Tỷ suất lợi nhuận biên mơ hình thực nghiệm dao động khoảng từ 1,6 – đến 4,5 lần so với mơ hình chun canh lúa hai vụ Nghiên cứu thực đánh giá ảnh hưởng luân canh màu đến khả cải thiện hàm lượng đạm (N) hữu dụng, lân (P) hữu dụng đất canh tác lúa bị nhiễm phèn chịu tác động xâm nhập mặn 03 xã vùng nghiên cứu Kết cho thấy hàm lượng N hữu dụng đất nghiệm thức luân canh lúa - màu có hàm lượng N hữu dụng (26,4 - 111,5 mg N/kg) cao khác biệt ý nghĩa thống kê so với nghiệm thức chuyên canh lúa (13,6 - 33,5 mg N/kg) địa bàn 03 xã Hàm lượng lân hữu dụng mơ hình ln canh (14,8 – 24,5 mg P/kg) địa bàn xã Lương Nghĩa xã Hoả Tiến cao hàm lượng lân hữu dụng mơ hình đối chứng lúa – lúa (6,6 – 7,9 mg P/kg), địa bàn xã Vĩnh Viễn A khơng có khác biệt hàm lượng lân hữu dụng mơ hình lúa – màu mơ hình đối chứng lúa – lúa Song song với nghiên cứu mơ hình canh tác thích ứng với điều kiện xâm nhập mặn, nghiên cứu giải pháp giảm độ mặn đất cải thiện ii chất lượng đất điều kiện xâm nhiễm mặn thực Biện pháp kỹ thuật thử nghiệm để cải tạo đất nhiễm mặn đánh giá nghiên cứu rửa mặn kết hợp bón CaO, CaSO4 Thí nghiệm bố trí hồn tồn ngẫu nhiên gồm nghiệm thức (NT) lần lặp lại gồm: NT1 Đối chứng (không rửa mặn, không bổ sung CaO CaSO4); NT2 Rửa mặn sau ngâm đất với nước ngày; NT3 Rửa mặn sau ngâm đất với nước ngày; NT4 NT3 kết hợp bổ sung CaO (tương đương CaCO3/ha); NT5 NT3 kết hợp bón CaSO4/ha Kết thí nghiệm cho thấy tăng thời gian ngâm đất từ ngày lên ngày không tăng hiệu rửa mặn Tuy nhiên, bón CaO CaSO4 kết hợp với rửa mặn có hiệu tốt Từ khóa: cải thiện chất lượng đất, luân canh lúa - màu, mơ hình canh tác, nhiễm mặn đất, nhiễm mặn nước, xâm nhập mặn, đất phèn nhiễm mặn iii ABSTRACT Climate change has been a challenge affecting economics, society and environment worldwide The Mekong River Delta (MRD) is currently facing the adverse effects caused by climate change, which has been resulting in increased temperature, flooding, drought and sea level rise In the years coming, it is anticipated that early drought in accordance with less river discharge from river upstream would lead to more severe saline intrusion, which negatively affect soil physical, chemical and biological properties Hau Giang province, as other coastal provinces in the MRD, has been facing saline intrusion which has a consequence in reducing agricultural production This demands technical solutions in terms of changing farming systems and better soil management practices to decline the risks and to sustain farming household incomes in changing environmental conditions This study aimed to improve the resilience of cropping systems and farming household incomes in three communes in Hau Giang province, where locates in the saline intrusionaffecting area To this aim, the study addressed on monitoring salinity in irrigating canals, determining current presence of salinity in soil, evaluating the effective land use types, testing effective soil management practices and highly profitable cropping systems focusing on rotation of rice and short duration upland crops for extension recommendation The study on salinity intruding in irrigating canals and agricultural soil was conducted in Long My district and Vi Thanh city The samples of soil and water were collected at 45 locations evenly distributing in three communes Luong Nghia, Vinh Vien A and Hoa Tien, where were annually affected by saline intrusion Water samples were collected on the main irrigating canals at the highest tides (twice per months) from the beginning of February to the end of April in 2012 and 2013 dry seasons Soil samples were collected in early March and May, at a depth of 0-20 cm on the rice fields or vegetables cultivating soils where locate near the water sampling locations The results showed that irrigating canals had EC values lower than mS/cm at the start of dry season, but increasing in the end of dry season Water EC highly varied between 2012 and 2013, significantly higher in 2013 than in 2012 By the end of 2013 dry season, the highest EC values of canal waters reached 16,0 mS/cm in Luong Nghia and 12,0 mS/cm in Vinh Vien A Salinity accumulated in soils was low Exchangeable sodium percentages (ESP) in soil of most of the locations were below 15%, indicating that soil had not been sodic There were iv no correlation between EC values of canal water and EC values of soil extracts (1:2.5 soil (w):water (v) ratio) as well as soluble Na+ contents present in soil extracts in the studied sites Study on suitable soil use types was conducted in the three communes, where salinity intrusion had been monitored and evaluated, with a particular aim at assessing the adaptive potential of land uses for the acidic and salt intrusion conditions in dry season The samples of soil and water were collected for analyzing indicators of acidity and salinity The results showed that acid sulfate soils in the study area mainly occur in shallow layer (0-50 cm); saline intruded water varied in saline contents and had different duration of intrusion The maximum salinity intrusion duration recorded was months Using the methods for land evaluation based on FAO (1976) indicated that the study area could be divided into areas with the adaptive capacities from low to medium due to the effects of salt water and soil acidity The findings support the local authorities in identifying suitable cropping patterns highly adapting to saltwater intrusion conditions There were four experimental cropping systems set up based on soil properties, saline intrusion extension and the adaptive capacities of the current cropping systems to the conditions of saline intrusion and acidic soil They were mung bean – rice – water melon, maize – rice – maize, rice – water melon – rice and sweet potato – rice – maize The upland crops were grown in dry season when saline intrusion is risky The area of each model was 1000m2 with three replicates in the neighboring paddy fields The results showed that applying the experimental cropping systems brought more benefits, which were 1.6 to 4.5 folds higher than the conventional two rice systems and help the rice-based cropping system adapt with salinity ingression in the studied area Study on rice-upland crops rotation was conducted to evaluate the effect of the rice - watermelon rotation system on soil nitrogen and phosphorus availability and rice yield in the double rice area The experiment was conducted in a randomized complete block design with two treatments: ricewatermelon rotation (RW) and rice-rice (RR) as the control treatment There were three replicates for each treatment The results showed that the soil available N content in RW treatment (111.7 mg N/kg) was significantly higher than that in RR treatment (28.7 mg N/kg) However, the available phosphorus was not different between two treatments In the following rice crop, the rice v yield from the RW system (5.10 tons/ha) and RR system (4.80 tons/ha) were not significantly different The RW rotation system can be applied in the potential acid sulfate soils to replace the mono-rice system for the improvement of the content of available N, farmers' income and to cope with saline intrusion in rice cultivation Study on testing methods to remediate saline affected soil was conducted by using CaO or CaSO4 in combination with soil salinity washing to enhance salinity washing The experiment was carried out with intact soil cores and in completely randomized design The experiment consisted of five treatments (1) salinity washing after 1-d submerging soil in fresh water, (2) salinity washing after 2-d submerging soil in fresh water, (3) treatment amended with CaO in equivalence of tons CaCO3/ha, (4) treatment amended with tons CaSO4/ha, and (5) control treatment There were four replicates for each treatment The results showed that submerging soil in fresh water for or days was not significantly different in the amount of washed salinity However, amending CaO or CaSO4 significantly enhanced salinity washing Key words: crop rotation, saline intrusion, saline affected soil, soil management practices, saline-affected acid sulphate soil vi LỜI CẢM TẠ Để hồn thành luận án này, thời gian qua, tơi quan tâm, giúp đỡ nhiệt tình quý Thầy Cô, quý quan, bạn bè gia đình Trước hết, tơi xin chân thành biết ơn sâu sắc đến: PGs.Ts Châu Minh Khơi, Phó trưởng Khoa Nơng nghiệp, trường Đại học Cần Thơ giới thiệu tham gia chương trình đào tạo nghiên cứu sinh trường Đại học Cần Thơ cán hướng dẫn tơi hồn thành luận án Gs Ts Lê Quang Trí, nguyên Viện trưởng Viện Nghiên cứu biến đổi khí hậu, trường Đại học Cần Thơ giới thiệu tham gia chương trình đào tạo nghiên cứu sinh trường Đại học Cần Thơ PGs Ts Trần Văn Dũng, Trưởng Bộ môn Khoa học đất, Khoa Nông nghiệp, trường Đại học Cần Thơ hướng dẫn giúp đỡ tơi hồn thành nội dung khảo sát, đánh giá phân loại đất truyền đạt kiến thức quý báu suốt trình thực luận án PGs Ts Phan Thanh Vũ, Phó trưởng Bộ mơn Tài nguyên đất đai, Khoa Môi trường & Tài nguyên thiên nhiên, trường Đại học Cần Thơ hỗ trợ hợp phần xây dựng đồ, đánh giá thích nghi đất đai luận án Ths Phan Chí Nguyện, Bộ môn Tài nguyên đất đai, Khoa Môi trường & Tài nguyên thiên nhiên, trường Đại học Cần Thơ hỗ trợ thực khảo sát đánh giá thích nghi đất đai vùng nghiên cứu Ths Đỗ Bá Tân Ths Trần Huỳnh Khanh cán Bộ môn Khoa học đất, Khoa Nông nghiệp, trường Đại học Cần Thơ hỗ trợ thu thập số liệu sơ cấp, số liệu thứ cấp triển khai thành cơng thí nghiệm ngồi đồng Ths Hồ Minh Phúc, Ths Nguyễn Phú Q, KS Nguyễn Minh Thi, KS Trần Minh Hiển, KS Nguyễn Văn Sự, KS Nguyễn Ngọc Cẩm, KS Nguyễn Thị Cẩm Thúy, KS Lê Quốc Thành, KS Trần Hoàng Khiêm, KS Diệp Thị Hồng Gấm, KS Lê Thị Tố Mai, KS Nguyễn Ngọc Nghĩa, KS Nguyễn Hữu Hân, KS Nguyễn Duy Khoa, KS Nguyễn Tấn Lẫm hỗ trợ tơi hồn thành hợp phần luận án Quý thầy, cô Bộ môn Khoa học đất, Khoa Nông nghiệp, trường Đại học Cần Thơ truyền đạt kiến thức quý báu cho suốt thời gian học tập trường tạo điều kiện phòng làm việc học tập Các cán kỹ thuật phòng Phân tích, Bộ mơn Khoa học đất, trường Đại học Cần Thơ hỗ trợ phân tích mẫu, phòng thí nghiệm để tơi hồn thành luận án vii Ban Giám đốc Sở KHCN tỉnh Hậu Giang, Phòng Kinh tế thị xã Long Mỹ, Phòng Nơng nghiệp Phát triển nơng thơn huyện Long Mỹ, Phòng Kinh tế Thành phố Vị Thanh, UBND xã Lương Nghĩa, UBND xã Vĩnh Viễn A UBND xã Hỏa Tiến tạo điều kiện thuận lợi trình thực đề tài Huyện uỷ, Uỷ ban nhân dân huyện Long Mỹ đồng nghiệp quan hộ dân vùng nghiên cứu tạo điều kiện thuận lợi để tơi hồn thành luận án Gia đình người thân tạo điều kiện thuận lợi cho tơi thực hồn thành luận án Xin trân trọng cảm ơn! Lê Hồng Việt viii LỜI CAM KẾT KẾT QUẢ Tôi xin cam kết luận án hoàn thành dựa kết nghiên cứu kết nghiên cứu chưa dùng cho luận án cấp khác Cần Thơ, ngày 04/11/2019 Cán hướng dẫn Tác giả luận án PGS TS Châu Minh Khôi Lê Hồng Việt Lê Hồng Việt ix ... BĐKH tương lai Vì vậy, đề tài: Xây dựng mơ hình canh tác thích hợp đất phèn nhiễm mặn (trường hợp nghiên cứu xã Lương Ngh a, Vĩnh Viễn A H a Tiến, tỉnh Hậu Giang)” thực góp phần giúp đ a phương... mơ hình canh tác thích hợp đất phèn nhiễm mặn 51 3.2.1 Tiêu chí l a chọn mơ hình canh tác cho đ a bàn nghiên cứu 51 3.2.2 Phương pháp xây dựng mơ hình canh tác 52 3.3 Biện pháp r a mặn... mơ hình chun d a hấu 72 xiv Bảng 4.7 Diễn biến độ dẫn điện, hàm lượng Na+ h a tan, Na+ trao đổi phần trăm Na+ trao đổi (ESP) đất xã Lương Ngh a, Vĩnh Viễn A H a Tiến vào m a khô đầu mùa