Cai Tao Dat Phen

tR¦êNG §¹I HäC THUû LîI

Bé m«n: C¶i t¹o ®Êt ---------o0o-----------

Bμi giẢng cao häc

Sö dông vμ c¶i t¹o ®Êt phÌn, ®Êt mÆn

GS.TS. §μO XU¢N HäC TS. Hoμng th¸i §¹i

Nhμ xuÊt b¶n n«ng nghiÖp Hμ NéI 3 - 2005

MỤC LỤC MỤC LỤC ............................................................................................................................................................2 LỜI GIỚI THIỆU ...........................................................................................................................................7 PHẦN THỨ NHẤT ........................................................................................................................................8

ĐẤT PHÈN ........................................................................................................................................................8

CHƯƠNG I MỞ ĐẦU ........................................................................................................................8 1.1. Ý N G H Ĩ A CỦA VIỆC CẢI TẠO ĐẤT PHÈN ĐỐI VỚI SẢN XUẤT NÔNG NGHIỆP VÀ CẢI TẠO MÔI TRƯỜNG .................................................................................................................................8 1.2. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU ĐẤT PHÈN, ĐẤT NHIỄM MẶN TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM ...........................................................................................................................................................9

CHƯƠNG II .................................................................................................................................................12 NGUỒN GỐC, PHÂN BỐ VÀ PHÂN LOẠI ĐẤT PHÈN ...........................12 2.1. NGUỒN GỐC VÀ QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH ĐẤT PHÈN ....................................................12 2.1.1. Những nhân tố cấu thành chất phèn......................................................................................................14 2.1.2. Quá trình diễn biến và sơ đồ tạ thành đất phèn .....................................................................................15 2.1.3. Ảnh hưởng của vôi đến quá trình hình thành đất phèn .........................................................................17

2.2. PHÂN BỐ ĐẤT PHÈN ..........................................................................................................................18 2.2.1. Phân bố đất phèn trên thế giới .................................................................................................................18 2.2.2. Phân bố đất phèn ở Việt Nam ..................................................................................................................18

2.3. PHÂN LOẠI ĐẤT PHÈN .....................................................................................................................22 2.3.1. Phân loại đất phèn theo FAO - UNESCO ...............................................................................................23 1. Hệ thống phân vị đất .....................................................................................................................23 2. Mô tả các đơn vị đất.......................................................................................................................23 2.3.2. Phân loại của nhân dân vùng đất phèn...................................................................................................27 2.3.3. Phân loại đất phèn nam Việt nam............................................................................................................28

CHƯƠNG III...............................................................................................................................................39 MÔI TRƯỜNG VÙNG ĐẤT PHÈN ...................................................................................39 3.1. SINH VẬT VÙNG ĐẤT PHÈN ...........................................................................................................39 3.1.1. Thực vật ....................................................................................................................................................39 1. Thực vật bị vùi lấp ..........................................................................................................................39 2. Thực vật hiện tại ..............................................................................................................................39 3.1.2. Vi sinh vật và các động vật vùng đất phèn..............................................................................................40 1. Vi sinh vật trong đất phèn.........................................................................................................40 2. Những động vật nhìn thấy được ............................................................................................41

3. 2. CHẾ ĐỘ NƯỚC VÙNG ĐẤT PHÈN.................................................................................................41 3.2.1. Nước ngầm và chế độ nước ngầm ...........................................................................................................42 3.2.2. Nước mặt và chế độ nước mặt..................................................................................................................45 1. Sông Hậu và sông Tiền .................................................................................................................45 2. Sông Vàm Cỏ .....................................................................................................................................45 3. Thuỷ triều ............................................................................................................................................47 4. Chế độ và chất lượng nước vùng Đồng Tháp Mười.....................................................48 5. Chế độ nước vùng Tứ giác Long Xuyên ............................................................................51

3.3. Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG VÙNG ĐẤT PHÈN .............................................................................52 3.3.1. Khái niệm về ô nhiễm đất.........................................................................................................................52

2

1. Tác nhân hoá học.............................................................................................................................53 2. Tác nhân sinh học ...........................................................................................................................54 3. Tác nhân vật lý .................................................................................................................................54 3.3.2. Tiêu chuẩn đánh giá đất bị ô nhiễm .......................................................................................................55 1. Quy ước .................................................................................................................................................55 2. Chỉ số vệ sinh .....................................................................................................................................55 3. Kết quả phân tích hàm lượng ...................................................................................................55 3.3.3. Biện pháp phòng chống ô nhiễm đất .......................................................................................................56

CHƯƠNG IV ...............................................................................................................................................57 LÝ TÍNH ĐẤT PHÈN ........................................................................................................................57 4.1. THÀNH PHẦN CƠ GIỚI ......................................................................................................................57 4.2. THÀNH PHẦN CẤU TẠO CỦA SÉT ................................................................................................57 4.3. TÍNH TRƯƠNG CO CỦA ĐẤT PHÈN .............................................................................................58 4.4. TỶ TRỌNG ĐẤT PHÈN ........................................................................................................................58

CHƯƠNG V ..................................................................................................................................................60 HOÁ TÍNH ĐẤT PHÈN ..........................................................................................................................60 5.1. MÙN VÀ CHẤT HỮU CƠ ....................................................................................................................61 5.2. CANXI TRONG ĐẤT PHÈN................................................................................................................62 5.3. MANHÊ (MG+2) TRONG ĐẤT PHÈN...........................................................................................62 5.4. NATRI TRONG DÁT PHÈN ................................................................................................................62 5.5. LÂN (P2O5) TRONG ĐẤT PHÈN....................................................................................................63 5.6. MỘT SỐ CHẤT KHÁC TRONG ĐẤT PHÈN ...............................................................................64 5.7. PH ĐẤT PHÈN ........................................................................................................................................64

CHƯƠNG VI ...............................................................................................................................................66 ĐỘC CHẤT TRONG ĐẤT PHÈN........................................................................................66 6.1. KHÁI

NIỆM CHUNG VỀ ĐỘC CHẤT TRONG ĐẤT PHÈN ...................................................66 6.1.1. Nhộm.........................................................................................................................................................66 6.1.2. Sắt..............................................................................................................................................................67 6.1.3. Sunphat (SO4-2 ) và lưu huỳnh (S) trong đất phèn .................................................................................68 6.1.4. Pyrit ...........................................................................................................................................................69 6.1.5. Jarosit........................................................................................................................................................71 6.1.6. Hydro.........................................................................................................................................................72 6.1.7. Clo (Cl-).....................................................................................................................................................72

6.2 MỐI TƯƠNG QUAN GIỮA CÁC ĐỘC TỐ TRONG ĐẤT PHÈN ............................................72 6.2.1. Hệ số tương quan R..................................................................................................................................72 6.2.2. Phương trình tương quan ........................................................................................................................73 6.2.3. Mối tương quan giữa pH và hàm lượng S tổng số trong đất .................................................................74

CHƯƠNG VII.............................................................................................................................................76 CẢI TẠO ĐẤT PHÈN BẰNG BIỆN PHÁP THUỶ LỢI ..............................76 7.1. DÙNG NƯỚC LŨ ĐỂ CẢI TẠO ĐẤT PHÈN ..................................................................................76 7.1.1. Những mục tiêu của việc KSL cho vùng Tứ giác Long Xuyên...............................................................76 7.1.2. Các công trình trong hệ thống kiểm soát lũ ............................................................................................76 7.1.3. Hiệu quả của hệ thống kiểm soát lũ cho vùng TGLX.............................................................................77 7.1.4. Những bài học rút ra từ nghiên cứu thực tế mô hình kiểm soát lũ cho vùng TGLX ............................77

7.2. DÙNG NƯỚC ĐỂ ÉM PHÈN ...............................................................................................................79 3

7.3. CẢI TẠO ĐẤT PHÈN BẰNG TIÊU NGẦM ....................................................................................80

CHƯƠNG VIII ..........................................................................................................................................86 CẢI TẠO ĐẤT PHÈN BẰNG CÁC BIỆN PHÁP KHÁC............................86 8.1. CẢI TẠO ĐẤT PHÈN BẰNG BIỆN PHÁP HOÁ HỌC ................................................................86 8.2. CẢI TẠO ĐẤT PHÈN BẰNG CÁC BIỆN PHÁP KHÁC .............................................................87 8.2.1. Cải tạo đất phèn bằng biện pháp lên liếp.................................................................................................87 8.2.2. Trồng cây để cải tạo đất phèn .................................................................................................................88

PHẦN THỨ HAI: ĐẤT MẶN ..............................................................................................................89

CHƯƠNG 1 ...................................................................................................................................................89 NGUỒN GỐC VÀ PHÂN BỐ CỦA ĐẤT MẶN .....................................................89 1.1. CÁC QUAN ĐIỂM CHUNG .................................................................................................................89 1.2. TÁC ĐỘNG CỦA ĐẤT MẶN ..............................................................................................................89 1.3. DIỆN TÍCH ĐẤT MẶN..........................................................................................................................90 1.4. PHÂN BỐ ĐỊA LÝ CỦA ĐẤT MẶN ..................................................................................................90 1.5. CÁC MUỐI TRONG ĐẤT MẶN .........................................................................................................90 1.6. NGUỒN GỐC CỦA CÁC MUỐI.........................................................................................................91 1.6.1. Các quá trình phong hoá..........................................................................................................................91 1.6.2. Sự tích lũy muối trên tầng đất mặt do tưới trong điều kiện tiêu nước không đầy đủ ............................91 1.6.3. Tưới bằng nước mặn chứa muối .............................................................................................................91 1.6.4. Mực nước ngầm nằm nông......................................................................................................................92 1.6.5. Các muối hoá thạch..................................................................................................................................92 1.6.6. Thấm từ các sườn dốc chứa muối............................................................................................................92 1.6.7. Đại dương .................................................................................................................................................93 1.6.8. Các phân bón hoá học và các chất thải ...................................................................................................93

1.7. PHÂN LOẠI ĐẤT MẶN ........................................................................................................................93 1.7.1. Hệ thống phân loại của Bộ Nông nghiệp Hoa kỳ ...................................................................................93 1.7.2. Hệ thống phân loại của Liên xô cũ..........................................................................................................94 1.7.3. Hệ thống phân loại của châu Âu .............................................................................................................94 1.7.4. Hệ thống phân loại của FAO - UNESCO................................................................................................94 1.7.5. Hệ thống phân loại của Việt nam ............................................................................................................94 Phẫu diện VN37 .................................................................................................................................................95

1.8. VAI TRÒ CỦA CON NGƯỜI TRONG VIỆC HÌNH THÀNH ĐẤT MẶN............................101

CHƯƠNG 2 .................................................................................................................................................102 CÁC LOẠI ĐẤT MẶN VÀ QUẢN LÝ ĐẤT MẶN ..........................................102 2.1. CÁC ĐẶC TRƯNG CỦA PHẪU DIỆN ĐẤT VÀ DỊCH CHIẾT CỦA ĐẤT BÃO HOÀ NƯỚC..................................................................................................................................................................102 2.2. SỰ HÌNH THÀNH CÁC LOẠI ĐẤT MẶN ....................................................................................102 2.2.1. Khí hậu....................................................................................................................................................102 2.2.2. Đất ...........................................................................................................................................................103 2.2.3. Các điều kiện thủy văn ..........................................................................................................................103 2.2.4. Cơ chế của sự hoá mặn do mực nước ngầm nằm nông........................................................................104

2.3. CHẨN ĐOÁN ĐẤT MẶN NGOÀI ĐỒNG RUỘNG ....................................................................107 2.4. ECE - ĐẠI LƯỢNG ĐO ĐỘ MẶN CỦA ĐẤT .............................................................................107 2.5. QUAN TRẮC ĐỘ MẶN CỦA ĐẤT NGOÀI ĐỒNG RUỘNG ...................................................109 2.6. ẢNH HƯỞNG CỦA ĐỘ MẶN ĐẾN SỰ PHÁT TRIỂN CỦA THỰC VẬT ...........................109 2.6.1. Lượng nước dễ tiêu ................................................................................................................................110

4

2.6.2. Ảnh hưởng của độ mặn đến sự bốc thoát hơi nước ..............................................................................110 2.6.3. Tác dụng độc hại của các ion.................................................................................................................111

2.7. ẢNH HƯỞNG CỦA SỰ ÚNG NGẬP ĐẾN SỰ SINH TRƯỞNG CỦA CÂY ........................112 2.8. TÍNH CHỊU MẶN CỦA CÂY ............................................................................................................112 2.8.1. Định lượng các ảnh hưởng của độ mặn................................................................................................113 2.8.2. Sức chịu mặn tương đối của cây............................................................................................................114

2.9. CƠ CHẾ CỦA TÍNH CHỊU MẶN CỦA THỰC VẬT ..................................................................115 2.9.1. Loại bỏ muối hoặc tránh hấp thụ muối .................................................................................................115 2.9.2. Giữ chặt muối trong một số bộ phận của thực vật ...............................................................................116 2.9.3. Thải muối................................................................................................................................................116 2.9.4. Điều chỉnh áp suất thẩm thấu...............................................................................................................116

2.10. CÁC TIÊU CHÍ ĐỂ LỰA CHỌN CÁC CÂY CHỊU MẶN ......................................................116 2.11. CÁC PHƯƠNG PHÁP CẢI TẠO ĐẤT MẶN .............................................................................117 2.11.1. Biện pháp cơ hoc: Cạo muối ...............................................................................................................117 2.11.2. Xối nước................................................................................................................................................117 2.11.3. Biện pháp thủy lợi: Rửa mặn...............................................................................................................117 2.11.4. Biện pháp nông nghiệp: .......................................................................................................................117 2.11.5. Biện pháp sinh học ...............................................................................................................................118

2.12. QUẢN LÝ ĐẤT MẶN ........................................................................................................................118 2.12.1. Đất mặn ven biển và đất mặn đồng bằng.............................................................................................118 2.12.2. Đất mặn lục địa.....................................................................................................................................120 1. Lựa chọn cây trồng và cơ cấu cây trồng...........................................................................120 2. Trồng cây đúng vị trí .................................................................................................................120 3. Phương pháp gieo trồng ............................................................................................................121 4. Các phương pháp tưới ................................................................................................................121 5. Tần số tưới (số lần tưới).............................................................................................................122 6. Quan hệ giữa thân và chồi cây ...............................................................................................123 7. Che phủ đất ......................................................................................................................................123 8. Sử dụng các chất dinh dưỡng đúng đắn ...........................................................................124 2.12.3. Đất phèn................................................................................................................................................124

2.13. LÚA TRÊN ĐẤT MẶN VÀ ĐẤT ĐƯỢC TƯỚI BẰNG NƯỚC MẶN .................................125 2.14. QUẢN LÝ VÀ PHỤC HỒI ĐẤT NHIỄM MẶN Ở CHÂU Á .................................................125 2.14.1. Bangladesh............................................................................................................................................125 2.14.2. Trung Quốc...........................................................................................................................................126 2.14.3. Indonesia...............................................................................................................................................128 2.14.4. Pakistan.................................................................................................................................................128 2.14.5. Philippines ............................................................................................................................................129 2.14.6. Thailand................................................................................................................................................129 2.14.7. Việt nam ................................................................................................................................................130

CHƯƠNG 3 .................................................................................................................................................132 TƯỚI VÀ KIỂM SOÁT ĐỘ MẶN .....................................................................................132 3.1. CÁC NGUYÊN TẮC CƠ BẢN ...........................................................................................................132 3.2. CÂN BẰNG MUỐI VÀ TỶ LỆ NƯỚC RỬA MẶN ......................................................................132 3.3. YÊU CẦU RỬA MẶN ..........................................................................................................................135 3.3.1. LR là hàm số của chất lượng nước tưới ................................................................................................135 3.3.2. LR là hàm số của lượng nước tiêu hao ................................................................................................135 3.3.3. LR và khả năng tiêu ...............................................................................................................................136 3.4. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN YÊU CẦU RỬA MẶN ............................................................136 3.4.1. Lượng mưa .............................................................................................................................................136 3.4.2. Sự kết tủa muối.......................................................................................................................................137 3.4.3. Sự hút muối của thực vật .......................................................................................................................137 3.4.4. Độ mặn của các lớp đất mặt...................................................................................................................138 3.4.5. Phương pháp tưới và tần số tưới ...........................................................................................................138

5

3.5. TÍNH TOÁN YÊU CẦU RỬA MẶN ...............................................................................................139 3.6. TÍNH TOÁN THỜI GIAN TƯỚI RỬA MẶN...............................................................................141 3.7. CÁC PHƯƠNG PHÁP GIẢM YÊU CẦU RỬA MẶN ................................................................142 3.8. KHỐNG CHẾ ĐỘ MẶN NHỜ TRỒNG CÂY VÀ LÀM ĐẤT SÂU .......................................143 3.9. RỬA MẶN VÀ CẢI TẠO ĐẤT .........................................................................................................143 3.10. KHỐNG CHẾ ĐỘ MẶN VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP TƯỚI ..................................................145 3.10.1. Tưới mặt................................................................................................................................................145 3.10.2. Tưới phun mưa.....................................................................................................................................145

MỘT SỐ CÔNG THỨC TÍNH TOÁN MỨC RỬA MẶN ....................................................................146 TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................................................151

6

LỜI GIỚI THIỆU Ở Việt Nam có khoảng ba triệu hecta đất ở các vùng đồng bằng bị nhiễm mặn và phèn, chiếm khoảng 40% diện tích đất nông nghiệp (6,9 triệu hecta, 1996) trong đó đất phèn gần hai triệu hecta và đất mặn khoảng một triệu hecta. Việc khai thác phần diện tích này một cách có hiệu quả phục vụ sản xuất nông nghiệp, ngư nghiệp ngày càng trở nên cấp bách và có ý nghĩa quan trọng đối với nền kinh tế quốc dân. Cải tạo đất phèn, đất nhiễm mặn là vấn đề khó khăn phức tạp đối với các nhà khoa học về cải tạo đất của nước ta và nhiều nước trên thế giới. Trong những năm gần đây, ở nước ta đã có nhiều đề tài nghiên cứu về đất phèn, đất nhiễm mặn, đã đạt được những thành công và kết quả nhất định. Muốn cải tạo gần ba triệu hecta đất phèn, đất mặn để đưa vào khai thác, cần phải tìm hiểu nguồn gốc, sự phân bố, phân loại, sinh thái, môi trường của mỗi vùng đất phèn, đất mặn, hiểu rõ lý tính, hoá tính, những độc chất và sự biến động của các độc chất trong các nhóm đất này, từ đó tìm ra phương hướng sử dụng tốt nhất cho từng vùng nhằm đưa lại hiệu quả cao trong đầu tư khai thác chúng. Nhằm đóng góp vào việc nghiên cứu cải tạo và sử dụng đất phèn và đất nhiễm mặn chúng tôi mạnh dạn biên soạn bài giảng về sử dụng và cải tạo đất phèn, đất mặn. Các tài liệu trong bài giảng được lấy và tham khảo từ nhiều nguồn, nhiều cơ quan và các nhà khoa học nghiên cứu. Bài giảng này dùng cho học viên cao học ngành Quy hoạch và quản lý tài nguyên nước, ngành Tưới tiêu cho cây trồng, làm tài liệu tham khảo cho sinh viên Thuỷ lợi chuyên ngành Thủy lợi cải tạo đất, các cán bộ, kỹ sư thủy lợi đang công tác ở các vùng đất phèn, đất nhiễm mặn. Vì biên soạn lần đầu, kinh nghiệm còn có hạn, chắc chắn không tránh khỏi sai sót, rất mong nhận được nhiều ý kiến đóng góp của bạn đọc và đặc biệt là những kinh nghiệm quý của các đồng nghiệp. Các tác giả xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ và tham gia đóng góp của PGS. Chu Đình Hoàng - Trường đại học Thuỷ lợi, GS. Lê Văn Khoa - Trường Đại học Quốc gia Hà nội và các đồng nghiệp trong Bộ môn Cải tạo đất, Trường Đại học Thuỷ lợi

Các tác giả

7

PHẦN THỨ NHẤT

ĐẤT PHÈN

Chương I Mở đầu Sự hình thành đất phèn là kết quả của sự tích tụ pyrit trong điều kiện đất ngập nước, ở đất chứa nhiều chất hữu cơ, sunphat, sắt và nhôm. Đất phèn được hình thành ở vùng nước lợ hoặc vùng biển cũ Sự phát triển của đất phèn là kết quả của việc tiêu nước ở đất chứa nhiều phèn (pyrit). Pyrit được tích tụ trong điều kiện đất ngập nước ở đất chứa nhiều chất hữu cơ và nhiều sunphat, pyrit bị ô xy hoá trở thành axit sunphuaric. Axit sunphuaric phát triển ở những nơi mà hàm lượng canxi và magiê thấp và kết quả của quá trình này làm cho pH trong đất hạ xuống dưới 4. Đất phèn, có nơi còn gọi là đất chua mặn. Trên thế giới đất phèn được gọi bằng một số tên sau : Năm 1886 Van Bernmelen gọi là “Catclays“ muốn chỉ đất chua có tầng sunphát sắt hay sunphát nhôm. Đặc biệt có tầng chứa nhiều sét với mầu xanh đen như mắt mèo. Năm 1956 Edelman và Van Staveren gọi là “Mudclays” muốn chỉ tầng đất này chứa nhiều sét bùn, chua, có chất nhờn. Ngoài ra còn có các tên khác như : “Daroxit“ muốn chỉ tầng đất chứa phèn màu “ vàng trấu hay vàng rơm của phức hợp KFe3(SO4)2(OH)6 và các tên “Thiosol “ acit peat soils” “ strong acid sulphat soil of salty padly filds.” Đến nay đã có ba cuộc hội thảo Quốc tế lớn về đất phèn đã được tổ chức và đều lấy tên chung là “acid sulphate soils “.

1.1. Ý nghĩa của việc cải tạo đất phèn đối với sản xuất nông nghiệp và cải tạo môi trường Với diện tích đất nông nghiệp là 6,9 triệu hecta, Việt nam là nước có diện tích đất canh tác tính theo đầu người rất nhỏ (gần 1.000m2 / người - năm 1997). Trong đó riêng đất phèn chiếm gần hai triệu hecta, đất nhiễm mặn gần một triệu hecta. Tổng số đất phèn và đất phèn mặn chiếm hơn 40% diện tích canh tác. Trong đất phèn một số độc tố có hàm lượng rất cao so với mức chịu đựng của cây, làm cho quá trình sinh lý của cây trồng bị kìm hãm, nhiều chất dinh dưỡng cho cây thiếu, đặc biệt là lân và đạm, vì vậy cây trồng thường có năng suất thấp và không ổn định. Nhu cầu sử dụng đất phèn và đất nhiễm mặn phục vụ sản xuất nông nghiệp ngày càng trở nên cấp bách hơn đối với đất nước chúng ta. Để có năng suất ổn định và tiến tới tăng năng suất cây trồng trên đất phèn, bắt buộc chúng ta phải nghiên cứu sử dụng đất phèn hợp lý, cải tạo đất phèn, nhằm giảm bớt hàm lượng cao của các độc tố và tăng chất dinh dưỡng cho cây. Diện tích đất phèn trên thế giới có khoảng 12,6 triệu hecta, chiếm 8% diện tích canh tác trên toàn thế giới, riêng diện tích đất phèn ở Việt Nam chiếm gần 16% tổng diện tích phèn trên thế giới.

8

Đối với những vùng phèn nặng và phèn trung bình vào mùa khô trên mặt ruộng thường suất hiện lớp muối Al2(SO4 )3 màu trắng khi khô thì dòn, nhẹ, xốp, khi ướt thì lầy nhầy, vào trận mưa đầu mùa, lượng muối này hoà tan có thể gây chết tôm, cá, cây cỏ, gia súc uống nước này có thể bị chết hoặc bị bệnh. Nhân dân sống ở vùng đất phèn nặng và trung bình thường bị nhiễm nhiều loại bệnh như bệnh sán máng, bệnh thương hàn, bệnh tả và nhiều loại bệnh kinh niên khác do lan truyền qua nước từ các vật ký sinh trùng. Các loại sinh vật sống trong vùng đất phèn đều rất hiếm và hầu như không phát triển.

Hình 1: Từ rừng đước ở đất phèn tiềm tàng trước và sau khi rừng bị tàn phá, tiêu nước để canh tác, nhưng do sử dụng đất không hợp lý, không khoa học, trở thành vùng đất phèn hoạt động.

Chính vì vậy việc cải tạo đất phèn không chỉ do nhu cầu sản xuất nông nghiệp thúc bách mà nó còn là đòi hỏi chính đáng của nhân dân sống ở vùng đất phèn nhằm cải thiện môi trường sống và nâng cao điều kiện sống của nhân dân.

Hình 2:Cá chết ở những vùng phèn nặng nước ứ đọng, không có điều kiện tiêu thoát (V.PSingh)

1.2. Tình hình nghiên cứu đất phèn, đất nhiễm mặn trên thế giới và ở Việt Nam Đến nay đã có nhiều tác giả, nhiều học thuyết và trường phái nghiên cứu về đất phèn: 9

Năm 1735 Peelman đã phát hiện ra một loại khoáng biến thành đất, đất này chua và được mang tên Argilla Vitrolacea. Người đầu tiên phát hiện ra đất phèn là Van Bemmelen (1886), ông đã xác định được giá trị rất thấp của pH, hàm lượng cao của sunphát sắt, sunphát nhôm và số lượng lớn H2SO4 tự do ở trong đất. Tiếp theo, năm 1930 Aanrino, 1937 M.C. Doyne, đều cho rằng đất phèn có nguồn gốc từ nước biển và cây sú, vẹt. Năm 1956 Long Tử Đồng, Hoàng Kế Mậu và nhiều tác giả nổi tiếng như : Beers (1962), Dons, Breemen (1973), Rickard, Moorman, Fritland đã đi sâu nghiên cứu đất phèn ở nhiều nước trên thế giới, đã có nhiều kết luận về nguồn gốc, về quá trình hình thành và đặc tính của đất phèn ở những vùng đã nghiên cứu. Đến nay các nhà khoa học về cải tạo đất trên thế giới đã tổ chức thành công bốn hội nghị quốc tế lớn về đất phèn. Lần thứ nhất tại Wageningen Hà lan 8/1972, lần thứ 2 tại Bang kok Thái Lan 1/1981, lần thứ 3 tại Senegal 1986 và lần thứ 4 tại thành phố Hồ Chí Minh Việt Nam 3/ 1992. Vào những năm 1960 nhà bác học Fritland đã nghiên cứu đất phèn ở đồng bằng Bắc Bộ và đã đưa ra một số kết luận sơ bộ về quá trình hình thành đất phèn vùng đồng bằng Bắc Bộ , cùng một số biện pháp cải tạo và sử dụng loại đất này. Cũng vào những năm 1960, Moorman đã nghiên cứu về đất phèn ở đồng bằng sông Cửu Long đã đề suất sơ bộ về quá trình hình thành đất phèn ở đồng bằng sông Cửu Long. Từ năm 1960 đến 1975 có một số tác giả nghiên cứu về đất phèn ở đồng bằng sông Cửu Long. Nhưng đặc biệt từ sau năm 1975 đến nay, việc nghiên cứu về nguồn gốc, quá trình hình thành, đặc tính và biện pháp cải tạo và khai thác đất phèn, được phát triển mạnh mẽ với quy mô lớn và có chiều sâu ở nhiều cơ quan trong nước và một số tổ chức quốc tế. Những cơ quan và tổ chức đã tham gia nghiên cứu về đất phèn như : Trường Đại học Thủy lợi. Viện Nghiên cứu Khoa học Thủy lợi. Trường Đại học Cần Thơ, Trường Đại học Tổng hợp Hà Nội, Trường ĐH Bách Khoa thành phố Hồ Chí Minh, Trường Đại học Nông nghiệp T.P Hồ Chí Minh, trong đó có Lê Huy Bá là tác giả của cuốn sách “Những vấn đề về đất phèn Nam Bộ”. Viện Khoa học Kỹ thuật Nông nghiệp Việt Nam, Viện Nông hoá thổ nhưỡng. Hiện nay Viện Nghiên cứu khoa học thủy lợi vừa mới hoàn thành dự án cải tạo đất phèn ở Quỳnh Phụ - Thái Bình do nước ngoài tài trợ. Viện nghiên cứu khoa học thủy lợi Nam Bộ đang thực hiện chương trình nghiên cứu cấp nhà nước ở đồng bằng sông Cửu Long. Nói chung các nhà khoa học về cải tạo đất đã khẳng định được bản chất và nguồn gốc đất phèn, những nét chung về phân loại đất phèn. Việc sử dụng và cải tạo đất phèn đã được nhiều người nghiên cứu tuy nhiên cũng còn nhiều điều còn chưa được sáng tỏ, đặc biệt việc cải tạo đất phèn phụ thuộc rất nhiều đến môi trường nơi nghiên cứu và tác động của con người trong quá trình cải tạo và sử dụng chúng. Việc nghiên cứu cải tạo đất phèn không thể thành công nếu chỉ nghiên cứu cải tạo đất cho từng khu vực cụ thể mà không chú ý đến việc cải tạo môi trường xung quanh vùng đất được cải tạo. 10

Do quá trình hình thành và tính chất của đất phèn biến động và phụ thuộc rất lớn vào tác động của môi trường xung quanh nên không thể lấy kết quả nghiên cứu ở một nơi, áp dụng cho những nơi khác và kết quả của vùng này dùng cho vùng khác được. Chính vì vậy đối với mỗi vùng cụ thể cần có sự nghiên cứu phân tích và thí nghiệm riêng để tránh những sai sót đáng tiếc. Với những lý do nêu trên, việc nghiên cứu để hiểu rõ về nguồn gốc, quá trình hình thành, phát triển của đất phèn, đặc tính của đất phèn, sinh thái vùng đất phèn, biện pháp cải tạo và sử dụng đất phèn hợp lý là điều hết sức quan trọng và cần thiết, nhằm đảm bảo cuộc sống ổn định, tạo ra môi trường sống bình thường của nhân dân vùng đất phèn, khai thác nó một cách có hiệu quả phục vụ cho sự phát triển kinh tế xã hội nói chung và kinh tế nông nghiệp nói riêng.

11

Chương II Nguồn gốc, phân bố và phân loại đất phèn 2.1. Nguồn gốc và quá trình hình thành đất phèn Nghiên cứu đất phèn ở miền Bắc Việt Nam, Fritlan cho rằng đất phèn giàu sunphát và sunphat là do lưu huỳnh (S ) trong nước lợ và không liên quan đến sú vẹt. Qua các thí nghiệm, kết hợp với điều tra thực tế trong dịp lập bản đồ đất cho miền Bắc Việt Nam, Fritlan đã giải thích sự hình thành đất phèn: S có trong nước biển theo thuỷ triều và vùng nước lợ. Còn sắt , nhôm (Fe, Al ) do sự phóng thích của các keo sét và sự rửa trôi theo dòng chảy, trầm tích ở vùng nước lợ, cùng với S lắng đọng trong phù sa, tạo nên phèn. Quan điểm này chưa giải thích được những nơi có chế độ nước của các con sông giống nhau, ảnh hưởng thuỷ triều như nhau, nhưng có vùng tạo phèn, có vùng không tạo phèn. Moorman và những người cộng sự cho rằng sự hình thành đất phèn xuất hiện ở vùng nước lợ, có thuỷ triều xâm nhập và có sự tham gia của vi sinh vật với các điều kiện và các giai đoạn sau: 1. Ion SO4-2 bị khử trong điều kiện thiếu oxy, có sự tham gia của vi sinh vật yếm khí. Trong giai đoạn này cần phải có đầy đủ hữu cơ để làm nguồn thức ăn cho vi sinh vật yếm khí Thiobacillus... . 2. Tiếp đó phản ứng giữa sunphure H2S với sắt có trong đất để tạo thành FeS2 (Pirit). Giai đoạn này nếu có đủ canxi thì không sinh ra phèn. Nhưng nếu thiếu canxi thì phản ứng tiếp tục ở giai đoạn 3. 3. Nếu có oxy xâm nhập, quá trình oxy hoá FeS2 sẽ xảy ra để tạo thành FeSO4 và H2SO4 theo phản ứng: 2H2O +2FeS2 +7O2 → 2FeSO4 + 2H2SO4 4. Sau khi đã có axit H2SO4 và FeSO4, trong điều kiện có đủ oxy và vi sinh vật, sunphat sắt III được hình thành: 2FeSO4 + H2SO4 + O → Fe2 (SO4)3 + H2O Trong đất xuất hiện từng vệt màu vàng trấu, chính là màu vàng của Fe2(SO4)3 Theo tác giả ở đây cũng có phản ứng thuận nghịch : Fe2(SO4)3 + 2H2O ↔ 2FeSO4(OH) +H2SO4. Axit sunphuric mới được tạo thành gây chua cho đất và sẽ phản ứng mạnh với các khoáng sét để tạo thành sunphat nhôm , natri ,và kali theo phương trình phản ứng sau : Al2O3SiO2 + 3H2SO4 → Al2(SO4)3 + Silic hydroxyt Thực tế trong đất phèn không chỉ có các hợp chất vô cơ mà còn có những hợp chất hữu cơ phèn, hay hữu -vô cơ, mà ở đây tác giả chỉ mới nói đến đơn thuần là các phản ứng của các hợp chất vô cơ. Cũng tương tự như vậy ,Van Rees (1972) cho rằng có ba điều kiện để hình thành đất phèn: 12

1. Có điều kiện để khử SO4-2 có nguồn gốc từ nước biển và đất trầm tích , để tạo thành sunphua sắt và các sunphua khác. 2. Sau đó cần có môi trường oxy hoá để oxy hoá sunphua sắt tạo ra H2SO4 ,Al2(SO4)3 hayFeSO4 .Đất trở nên chua, hoá phèn. 3. Nếu trong đất có CaCO3 thì phản ứng tiếp tục theo một chiều hướng sau : 2CaCO3 + 2H2SO4 Æ CaSO4 .2H2O + 2CO2 Khi đó Na+ , Mg+2 đã hấp thụ sẵn trong đất (nước lợ chứa nhiều Mg+ , Na +) ở môi trường nước lợ sẽ bị Ca+2 thay thế làm đất tốt hơn và không trở nên phèn nữa . Gần đây ,L.J.Pons và N.Van Breeman trong bài “Acid sulfat soil and Rice” trình bày tại hội nghị Đất và Lúa. (1977) tại viện IRRI đã phát triển sâu hơn về nguồn gốc đất phèn trên quan điểm của Moorman ; tác giả xác định thêm về nguồn gốc của hai loại đất phèn tiềm tàng (Potential acid sulphate soil) và đất phèn cố định (Acid sulphate soil): Với đất phèn tiềm tàng: Tác giả cho rằng: Sự hình thành loại đất phèn này bao gồm sự tạo thành khoáng pyrit, khoáng vật chiếm 2 – 10% trong đất. Sự lắng tụ pyrit được tạo thành bởi sự khử sunphát thành sunphit, dưới tác dụng của vi sinh vật. Sau đó sunphit sẽ bị oxy hoá từng phần thành nguyên tố sunphua. Sự tác động qua lại giữa các ion sắt II và sắt III với sunphit và nguyên tố sunphua cũng có sự tham gia của vi sinh vật. Như vậy, sự tạo thành sunphit và pyrit cần có: Sunphat, sắt, chất hữu cơ đã phân huỷ, vi khuẩn có khả năng khử sunphat trong điều kiện yếm khí và thoáng khí xảy ra luân phiên nhau qua không gian và thời gian. Dĩ nhiên, môi trường đất và nước mặn (hoặc nhiễm mặn), chứa dồi dào lượng sunphát và vi khuẩn khử sunphát. Tương tự như vậy, những lượng sét trầm tích trong các vùng đầm lầy có thuỷ triều lên xuống ( Đất bồi ven biển hoặc biển cũ) có chứa rất nhiều hạt mịn oxit sắt để tạo thành 2 – 6% pyrit. Nhưng những vùng có than bùn hoặc cát thạch anh thì chất sắt rất ít. Trong biển nhiệt đới, các chất lắng tụ thường chứa rất ít chất hữu cơ hữu dụng cho sự tạo thành pyrit. Nhưng dưới những rừng đước dày đặc mọc trên đất sình lầy lại có rất nhiều chất hữu cơ. Do đó tại những vùng rừng đước lầy lội, vật liệu hữu cơ và các vật liệu khác tạo pyrit có đầy đủ. ở đây mức thuỷ triều cao hay thấp có ảnh hưởng đến thời gian thoáng khí lâu hay mau (nghĩa là ảnh hưởng đến sự hình thành phèn). Pyrit được hình thành và tích tụ nhiều ở vùng kênh rạch chằng chịt vì ảnh hưởng của thuỷ triều rất lớn. Những vùng đó thường gặp ở châu á, nơi có rừng dừa nước mọc dày. Những vùng có cây Brugnicra hay rừng Avicenia (mắm) và ít kênh rạch hơn thì thấy ít xuất hiện pyrit. Tác giả còn cho biết thêm: đối với những nơi mà mực nước thuỷ triều chênh lệch ít và nơi không có nước biển tràn lên trong niên đại vừa qua thì lớp pyrit mỏng. Đất dọc theo bờ biển mới bồi sở dĩ chứa ít pyrit, có lẽ vì phần lớn chưa đủ thời gian cho pyrit lắng tụ. Bởi vì muốn tạo được 1% pyrit trong đất phải mất từ 50-1000 năm. Nếu bờ biển được bồi lên nhanh chóng thì rừng đước cũng phát triển theo sau đó, sau một thời gian ngắn, cho nên sự tạo thành pyrit cũng gắn theo. Điều này được chứng minh ở những vùng đất bồi đắp nhanh của sông Cửu Long và một số chi nhánh cuả sông Đồng Nai. Mặt khác, các tác giả còn đưa ra một điều kiện cho sự hình thành phèn là phụ thuộc vào lượng CaCO3. Về nguồn gốc của đất phèn hiện tại: 13

Theo tác giả: Sự hình thành đất phèn hiện tại cũng phải có đất phèn tiềm tàng. Khi đất phèn tiềm tàng thoáng khí trong một thời gian lâu, khi mà mực nước ngầm giảm xuống dưới lớp đất chứa pyrit trong nhiều tuần lễ. Hiện tượng này xảy ra một cách từ từ trong quá trình tự nhiên do sự nâng lên của mặt đất, hay bồi đắp của bờ biển, hoặc sự hạ thấp của thuỷ triều hoặc xảy ra một cách đột ngột do đắp bờ hay làm khô cạn nước. Nghĩa là phải có quá trình oxy hoá xảy ra, và quá trình đó được tiến hành khi lớp đất trên khô, mất nước, nứt nẻ, lớp pyrit vẫn còn ẩm ướt và bị oxy xâm nhập, thì những hạt pyrit nhỏ li ti, sẽ bị oxy hoá thành sunphat sắt II (rễ hoà tan) và axit sunphuric. Phản ứng chung như sau: FeS2 + 7/2 O2 + H2O

→

Fe2+ + 2SO42- + 2H+

Phản ứng sẽ được tăng nhanh khi có sự tham gia của vi khuẩn Thiobacillus và những vi khuẩn có thể sống được ở điều kiện PH ≤ 2, chúng đã lấy năng lượng để sinh sống từ sự oxy hoá khử. Vi khuẩn Thiobacillus, Ferrocidans đã tham gia trong quá trình chuyển sắt II thành sắt III để tạo thành phèn. Fe2++ SO42- + 1/4O2 + 5/2H2O → Fe(OH)3 + 2H+ + SO42Fe2+ + SO42- + 1/4O2 + 3/2H2O + 1/3K+→ 1/3KFe3(SO4)2(OH)6 + + H+ + 1/3SO42Sự xuất hiện của Fe3+ dưới dạng Fe2(SO4)3 và của KFe3(SO4)2(OH)6 đã làm cho đất có mầu vàng đặc trưng. Nếu trong điều kiện ẩm ướt và có không khí thì sự chuyển biến xảy ra trong vòng 7 -15 ngày ở trong phòng thí nghiệm và vài tháng ở thực địa. Khi đã xuất hiện tầng vàng (tầng Jarosit) tức là đất phèn đã chuyển từ phèn tiềm tàng sang phèn hiện tại. Có nhiều quan điểm trình bày về nguyên nhân, quá trình hình thành đất phèn, một cách tổng quát có thể nói rằng: Đất phèn được hình thành ở những vùng nước lợ hoặc vùng biển cũ có thủy triều xâm nhập với sự tham gia của một số loại vi sinh vật yếm khí trong các điều kiện nhất định về môi trường, thời gian và hàm lượng chất hữu cơ trong đất. Hay nói ngắn gọn đất phèn được hình thành do sản phẩm bồi tụ phù sa với vật liệu sinh phèn (xác sinh vật chứa lưu huỳnh, trong điều kiện nước lợ, hoặc nước mặn). 2.1.1. Những nhân tố cấu thành chất phèn Có nhiều tác giả, nhiều học thuyết và trường phái nói về nguồn gốc của đất phèn. Nhưng những nhân tố cấu thành đất phèn ở đồng bằng nước ta có thể nêu ra như sau : 1. Sự có mặt với số lượng lớn của lưu huỳnh (S) và hợp chất của lưu huỳnh SO2-4 , H2S , FeS, FeS2 ở trong đất. S được tạo thành trong đất từ hai con đường: - Con đường thứ nhất : S, SO2-4 hay các dạng khác của S được tích lũy từ xác động thực vật đặc biệt là thảm thực vật rừng ngập mặn phổ biến là các loại thực vật Phitophova và Avicermia (Các loại sú vẹt). Rừng sú vẹt trong điều kiện nước biển, nước lợ, đã tích lũy nhiều S trong cây, trong rễ, nhờ một áp suất thẩm thấu 5 - 6 at và bộ rễ khoẻ và hệ thống rễ lớn. Khi rừng sú vẹt bị phù xa vùi lấp, quá trình phân giải trong điều kiện yếm khí xảy ra có sự tham gia của vi khuẩn Closdium, Thiobacillus, Thiodans để tạo ra S, rồi các hợp chất của nó là H2S, FeS và FeS2.

14

Tổ Cải tạo đất Viện Khoa học kỹ thuật Nông nghiệp Việt Nam ngâm cây sú vẹt 100 ngày, thấy SO2-4 tăng từ 0% lên đến 0,72%. Điều này chứng tỏ vai trò của cây sú vẹt rất lớn trong nguồn gốc sinh phèn. - Con đường thứ 2 của sự tạo thành SO2-4 hay S là trong mẫu chất trong nước biển. Nước biển xâm nhập vào đất theo nước ngầm hoặc nước mặt. Hai con đường này sảy ra liên tục trong nhiều năm. 2. Trong đất có đầy đủ chất hữu cơ làm nguồn thức ăn cho các vi sinh vật yếm khí (Closidium, Thiobacillus, Thiocidans), là nơi tích luỹ các dạng lưu huỳnh trong đất. ở những loại đất có hàm lượng chất hữu cơ nhỏ hơn 1% thì khó có khả năng hình thành đất phèn. 3. Sự có mặt với số lượng lớn của sắt hoặc nhôm. Nước ta là một nước nhiệt đới, quá trình Feralit hoá xảy ra mạnh do đó sắt nhôm thường có số lượng lớn do quá trình phân hủy keo sét, rửa trôi và tích tụ, ở các vùng rừng sú vẹt, vùng biển cạn có hoặc không có sú vẹt. 4. Trong đất có hàm lượng rất nhỏ của canxi,, chất có thể trung hoà axit sulfuric (H2SO4) được hình thành trong quá trình oxy hoá pyrit. Nếu trong đất có hàm lượng cao của canxi thì quá trình oxy hoá sẽ xảy ra theo chiều hướng khác, đất có thể không hình thành đất phèn (xem chi tiết phần vai trò của vôi trong quá trình hình thành đất phèn). 5. Đất thường xuyên chuyển từ trạng thái khử sang ôxy hoá và ngược lại do ảnh hưởng của chế độ triều, chế độ nước và chế độ khí hậu trong vùng. 6. Mực nước ngầm cao, nhiễm mặn, hoặc nhiễm phèn và thay đổi theo mùa. 7. Trồng trọt, quản lý khai thác tùy tiện, không khoa học. 2.1.2. Quá trình diễn biến và sơ đồ tạ thành đất phèn Quá trình hình thành đất phèn rất phức tạp, đặc biệt quá trình diễn biễn của nó, bởi vì : thực tế trong đất phèn không chỉ có các hợp chất vô cơ mà còn có những hợp chất hữu cơ phèn, hay hữu - vô cơ. Các phản ứng tạo thành đất phèn không đơn thuần là phản ứng của các lượng chất vô cơ mà nó còn là phản ứng của các lượng chất hữu cơ, có sự tham gia tích cực của một số loại vi sinh vật yếm khí và háo khí. Thực chất trong quá trình hình thành đất phèn các phản ứng vô cơ luôn tồn tại và liên tục, nhưng xảy ra rất chậm chạp so với quá trình sinh học. Nói chung qúa trình diễn biến và sơ đồ tạo thành đất phèn có thể thông qua các bước chính như sau: 1. Lưu huỳnh được tích tụ trong đất dưới dạng SO2-4 , trong điều kiện yếm khí (thiếu ôxy) và có đủ chất hữu cơ sẽ tạo thành sunphure. SO2-4 + 2 CH2O → 2HCO3 + H2S 2. Do đất chứa nhiều sắt, trong điều kiện yếm khí sunphit và pyrit được tạo thành. 3H2S + 2Fe(OH )3 → 2FeS + S + 6H2O FeS là hợp chất không bền vững, dễ chuyển thành FeS2. FeS + S → FeS2.

15

Con đường chuyển hoá của sắt, kết hợp với S không chỉ đơn thuần hoá học mà còn có sự tham gia của các vi sinh vật yếm khí và các vi sinh vật sắt để tạo thành FeS và FeS2. Thực ra trong dung dịch đất, FeS và FeS2 có thể ở dạng FeS2nH2O ( Hydrotry olite ). Đó là một dạng của pyrit không tinh thể, dạng này làm cho đất có màu sám đen, dù chỉ là một hàm lượng rất ít. 3. Khi tháo nước mặt và hạ thấp mực nước ngầm xuống dưới tầng pyrit, bằng con đường tự nhiên hoặc nhân tạo, các quá trình ôxy hoá bắt đầu xảy ra. a - Quá trình oxy hoá FeS 2FeS + 9/2 O2 + 2H2O → Fe2O3 + 2H2SO4 b - Quá trình oxy hoá FeS2 2FeS2 + 7O2 + 2H 2O → 2FeSO4 + 2H2SO4 4. Đồng thời các muối sunphat nhôm, sunphat sắt cũng được tạo thành: Sau khi FeSO4 và H2SO4 được hình thành, nếu tiếp tục quá trình ôxy hoá thì sunphat sắt III và sunphat nhôm được hình thành như sau : 4FeSO4 + 2H2SO4 + O2 → 2Fe2(SO4)3 + 2H2O Fe2(SO4)3 + 6H2O → 2Fe(OH)3 + 3H2SO4 Al 2O3SiO2 + 3H2SO4 → Al2(SO4)3 + SiO23H2O Sản phẩm của các quá trình oxy hoá sunphit và pyrit là H2SO4..axit H2SO4 và các muối sunphat là nguyên nhân gây chua trong đất. Khi quá trình oxy hoá xảy ra pH trong đất giảm rất nhanh và rõ rệt, ở đất phèn nặng pHH2O có thể giảm xuống 2,5 - 3, pHkcl giảm xuống 2,0 - 2,5. (Sự chênh lệch độ chua khi oxy hoá tầng sinh phèn thường đạt trên 2,5 đơn vị) Quá trình này chỉ xảy ra khi trong đất có hàm lượng rất nhỏ CaCO3 Nếu đất được ngập nước thường xuyên, tức đất vẫn ở trạng thái khử, không xuất hiện hệ vi sinh vật oxy hoá và trong đất có hàm lượng rất nhỏ CaCO3 thì đất đó được gọi là đất phèn tiềm tàng (đất có khả năng sinh phèn lớn khi xảy ra quá trình oxy hoá). 5. Jarosit được hình thành Fe(SO4) +1/4O2 +3/2H2O +1/3K+ → 1/3 KFe3(SO4)2(OH)6 + H+ +1/3SO2-4 Khi pH trong đất tăng thì phản ứng trên xảy ra theo chiều ngược lại: KFe3(SO4)2(OH)6 → 3 FeO.OH + K+ + 3H+ + 2SO2-4 Tương tự như phương trình tạo thành Jarosit, trong đất có thể hình thành các hợp chất KAl3(SO4)2(OH)6, NaFe3(SO4)2(OH)6, (H3O)Fe3(SO4)2(OH)6. Khi các hợp chất Fe2(SO4)3 và KFe3(SO4)2(OH)6 xuất hiện trong đất, làm cho chất có màu vàng đặc trưng (vàng trấu, vàng rơm). Sunphát nhôm là muối rất độc đối với con người, động vật và thực vật. 6. Sơ đồ cấu thành đất phèn :(hình số 4)

16

Hình 3: Sơ đồ cấu thành đất phèn

2.1.3. Ảnh hưởng của vôi đến quá trình hình thành đất phèn Vôi đóng vai trò quan trọng trong quá trình hình thành đất phèn và cải tạo đất phèn. Trong quá trình hình thành đất phèn nếu trong đất có hàm lượng canxi cao thì quá trình oxy hoá có thể xảy ra theo chiều hướng khác. Khi quá trình oxy hoá pyrit xảy ra axit sunphuric được hình thành và gây chua cho đất, nhưng nếu trong đất có hàm lượng canxi đủ để trung hoà lượng H2SO4 được tạo ra thì đất không thể chuyển thành đất chua . CaCO3 + H2SO4 → CaSO4H2O + CO2 Sau đó Al 3+ và Fe đã được hấp thụ trong đất ở môi trường nước lợ sẽ bị Ca2+ thay thế làm đất tốt hơn và không trở nên phèn nữa . Để đưa ra một khái niệm về khả năng hình thành phèn hay không hình thành phèn, người ta so sánh tổng số Bazơ và tổng số SO2-4 ở trong đất. Hay nói một cách khác pH của đất phụ thuộc vào tỷ số S/ Bazơ. Cũng từ đó người ta đưa ra sự tương quan giữa Ca,. S có trong đất trầm tích theo 4 trường hợp về sự hình thành hay không hình thành phèn. Bảng1: Mối quan hệ giữa hàm lượng Canxi và lưu huỳnh trong đất Trường hợp Chất Ca S

1

2

3

4

Ca+ S-

Ca+ S+

CaS+

CaS-

Ghi chú Dấu + Là giàu Dấu - Là nghèo

Có 4 trường hợp xảy ra: - Trường hợp 1: Xảy ra khi đất giàu canxi và nghèo S - Trường hợp 4 : Xảy ra khi đất ít canxi nhưng ít S. Hai trường hợp này không thể sinh ra đất phèn. - Trường hợp 2 : Giàu canxi nhưng lại cũng giàu S nên đất có thể sinh ra phèn cục bộ. - Trường hợp 3 : Trong đất ít canxi, nhưng lại giàu S nên đất dễ sinh ra phèn và hàm lượng phèn sẽ cao. (CaCO3 < 3 lần hàm lượng S tổng số). Tuy nhiên sự hữu hiệu của CaCO3 trong quá trình hình thành phèn và cải tạo đất phèn còn phụ thuộc vào môi trường đất, nước, chính xác hơn là còn phụ thuộc vào sự có

17

mặt của khí Cacbonic (CO2). Vì trong dung dịch đất và nước, nếu hàm lượng CO2 càng cao thì càng tạo ra nhiều Ca ( HCO3) 2 theo phản ứng sau: CO2 hoà tan vào nước H2O + CO2 → H2CO3 H2CO3 + CaCO3 → Ca (HCO3 )2 Vì Ca(HCO3 )2 dễ tan trong nước và dễ rửa trôi vì vậy đất trầm tích vẫn thiếu canxi mặc dù trong nước mặt vẫn có canxi hoà tan. Điều này giúp ta giải thích cho đất phèn của Hà Lan và một số vùng ở ấn Độ, mặc dù tầng dưới mặt đất 15-20 cm có nhiều CaCO3 nhưng đất vẫn bị phèn.

2.2. Phân bố đất phèn 2.2.1. Phân bố đất phèn trên thế giới Trên thế giới có khoảng 12,6 triệu ha đất phèn, chủ yếu xuất hiện ở các vùng ven biển nhiệt đới hay cận nhiệt đới, gồm các vùng : Nam Nhật Bản, Nam Triều Tiên, Nam ấn Độ, Thái lan, Băng la đét, Đông và Nam Malayxia, Pakistan, Inđonexia, Đông Nam của Đông- Timo, Miến điện, Việt Nam. Ngoài ra còn thấy xuất hiện ở: Guianas, Venezuela, Braxin, Achentina, Newsiland. Và những vùng ven biển thuộc lưu vực Đông Amazon, một số nước Đông Phi và Tây Phi. Một số đất phèn cũng được tìm thấy ở Hà Lan. 2.2.2. Phân bố đất phèn ở Việt Nam Riêng Việt Nam có khoảng 2 triệu ha đất phèn chiếm gần 16% diện tích đất phèn trên thế giới, chiếm khoảng 30% diện tích đất canh tác của Việt Nam. Diện tích đất phèn phân bổ chủ yếu ở hai vùng đồng bằng, và một ít ở ven biển miền Trung. Ở miền Bắc có khoảng 200.000 ha đất phèn, phân bố ở Hải Phòng, Quảng Ninh, Thái Bình, Nam Hà, Hải Dương và một số diện tích ở ven biển miền Trung. Ở miền Nam có khoảng 1,8 triệu ha đất phèn, phân bố ở cả miền Tây (đồng bằng sông Cửu Long và miền Đông Nam bộ).

Hình 4: Bản đồ đồng bằng Sông Cửu Long

Đất phèn ở miền Đông Nam Bộ : Sự xuất hiện đất phèn ở miền Đông chủ yếu ở dạng cục bộ, phần lớn ở dạng tiềm tàng, một phần nhỏ ở dạng cố định và một phần đang 18

chuyển hoá. Đất phèn được phân bố ở các Tỉnh Tây Ninh, Bình Dương, Đồng Nai và ở thành phố Hồ Chí Minh, đặc biệt vùng Lê minh Xuân thành phố Hồ Chí Minh. Theo số liệu của viện Quy hoạch và thiết kế nông nghiệp, diện tích đất phèn ở miền Đông Nam Bộ có thể tham khảo như sau: + Đất phèn nhiều 20.400 ha. + Đất mặn chua nhiều 14.000 ha. + Đất phèn ít : 36.570 ha. + Đất mặn chua ít 19.182 ha. Đất phèn ở miền Tây Nam Bộ : Hầu hết đất phèn ở Việt Nam tập trung ở miền Tây Nam Bộ. ở đồng bằng Sông Cửu long. Trừ một số diện tích nằm kẹp giữa sông Tiền, sông Hậu và ven hai bên bờ sông không bị phèn, phần còn lại của Đồng bằng sông Cửu Long đều là đất phèn, đất mặn. ở 13 tỉnh thuộc đồng bằng sông Cửu Long, ta đều gặp đất phèn. Về diện phân bố diện tích đất phèn ở các tỉnh, tham khảo bảng 2 Bảng 2: Phân bố diện tích đất phèn ở các tỉnh miền Tây (Lê Huy Bá, 1982) Đơn vị :ha Loại đất Tỉnh Long an Bến tre Tiền giang Cửu long Đồng tháp Hậu giang An giang Kiên giang Minh hải Tổng diện tích

Phèn nhiều 63.327 27.446 3.484 85.456 7.214 21.555 63.090 1.331 272.134

Phèn trung bình và ít 130.340 2.460 24.698 29.066 68.575 123.700 54.384 3.962 4.639 597.689

Phèn mặn 51.340 47.028 23.190 53.594 160.900 2.240 434.000 772.292

Ranh giới đất phèn rất khó xác định chính xác, nhưng sơ bộ có thể phân ra một số vùng chính sau : -Vùng phèn Đồng Tháp Mười : Vùng Đồng Tháp Mười là phần dưới của vùng ngập lũ kéo dài dọc bờ trái sông Tiền từ Kongpongcham trở xuống QL1A- phía Nam và sông Vàn Cỏ Đông- phía Đông. Diện tích toàn vùng trũng là 991.000 ha, trong đó phần thương lưu nằm trên đất CămPuchia là 288.000 ha, phần Đồng Tháp mười chiếm 703.000 ha. Vùng trũng đuợc ngăn cách với sông chính bởi các giồng ven sông (giải đất cao ven sông tự nhiên) kéo dài từ Kongpongcham-nơi địa hình cao từ 10-15m và thấp dần về phía hạ lưu, đến Tứ Thường cao trình giồng khoảng 4,5-5,0m, đến Cao Lãnh còn lại khoảng 2,5-3,0m. Mặt giồng phía thương lưu rộng hàng ngàn met và thu hẹp dần về phái hạ lưu có nơi chỉ con vai trăm mét. Sau giồng là những vùng trũng. Đồng Tháp Mười từ biên giới trở về xuôi có dạng hình lòng máng với các thành cao 3 phía:Vùng phù sa cổ Hồng Ngự-Tân Hồng (phía Bắc); các giải đất cao ven sông (phía Tây) và vùng đất xám Vĩnh Hưng-Mộc Hoá (phía Đông). Địa hình thấp dần theo hướng Tây Bắc - Đông Nam, nơi thấp nhất là vung Bắc Đông-BoBo. 19

Trước đây khu vực giữa Đồng Tháp Mười là vùng ngập nước quanh năm, trong mùa lũ nhiều nơi ngập sâu tới 3-4,5m, khả năng thoát lũ chậm, không bị ảnh hưởng nhiều nước mặn. Đồng Tháp Mười là ổ phèn lớn nhất ĐBSCL, khoảng 40% diện tích toàn vùng là đất phèn. Đất phèn ở các dạng tiềm tàng, hoạt động và đang chuyển hoá (bảng 3). Trong đất ít hoặc mới xuất hiện tầng Jarosite. Diện tích đất phèn nặng phân bố chủ yếu ở vùng Bắc Đông, BoBo, Chợ Bưng, Tràm Chim, nơi giao thoa của các dòng triều và lũ (nhân dân Nam Bộ gọi là vùng giáp nước) ở những vùng này vào đầu mùa mưa (tháng 5,6,7,8) đường đẳng trị chua (pH=4) chiếm một phần diện tích lớn trong vùng, gây ảnh hưởng lớn đến sản xuất, môi trường và đời sống của nhân dân. (hình 6) • TT

Bảng 3: Đất phèn vùng Đồng Tháp Mười (Viện khoa học Thuỷ lợi Nam Bộ) Ký hiệu

1 2 3 4 5

Sp1 Sp2 Spa Sj1 Sj2 Sja Sd

Loại đất phèn Đất phèn Đất phèn tiềm tàng Đất phèn tiềm tàng nông Đất phèn tiềm tàng sâu Đất phèn tiềm tàng có lớp phù sa trên mặt Đất phèn hoạt động Đất phèn hoạt động nông Đất phèn hoạt động sâu Đất phèn hoạt động có lớp phù sa trên mặt Đất phèn có lớp sườn tích/lũ tích trên mặt

Diện tích ha 273659 56785 7820 35723 13242 216874 50733 103968 1568 54305

Vùng phèn Tứ giác Long Xuyên: Có dạng một tứ giác, được giới hạn bởi Sông Hậu ở phía Đông, Biển Tây ở phía Tây, biên giới Cămpuchia ở phía Bắc, phía Nam là kênh cái sắn. Bao gồm diện tích của hai tỉnh Kiên Giang và An giang, gồm các huyện An Biên, Hà Tiên, Bảy Núi, Hòn Đất... Tổng diện tích khoảng 490.000 ha. Đây là vùng thường bị ngập nước trong mùa mưa lũ với chiều sâu ngập trung bình 1,5 - 1,6 m. ảnh hưởng chế độ nhật triều và do gần biển nên việc tiêu nước thuận lợi hơn vùng phèn Đồng Tháp Mười. Trước đây là vùng không có nước ngọt và cạn kiệt trong mùa khô đất ở đây đã chuyển hoá thành phèn hiện tại, tầng Jarosite xuất hiện khá rõ. Chương trình thoát lũ ra biển Tây đã có tác động rất tích cực trong việc cải tạo đất phèn. Nhiều vùng phèn rộng lớn của Tứ giác Long xuyên đã được cải tạo, 30000ha hoang hoá do bị phèn nặng, phải bán cho công ty Kiên Tài để trồng Bạch đàn, nay đã được cải tạo và gieo trồng được 2 vụ.

20

Hình 5: Bản đồ đất vùng Đồng Tháp Mười

21

Hình 6: Bản đồ đất vùng Tứ Giác Long Xuyên

Vùng đất phèn Minh Hải: Trừ dải đất nằm dọc biển Đông và vịnh Thái Lan, đa số đất phèn ở đây nằm dưới dạng phèn than bùn, phèn nhiễm mặn, phèn hiện tại . Sự xuất hiện của các loại đất phèn ở đây rất phức tạp do ảnh hưởng của hai chế độ triều khác nhau của biển Đông (chế độ bán nhật triều) và vịnh Thái Lan (chế độ nhật triều) là vùng không có nước ngọt trong mùa khô. Chế độ triều và chế độ nước ngọt đã có tác động lớn đến sự phân bố và tính chất của đất phèn vùng này. Hầu hết diện tích là phèn hiện tại, khu vực gần biển là phèn mặn. Phèn than bùn phân bố ở rừng tràm của U Minh Thượng, U Minh Hạ. Ngoài ra xen kẽ với phèn tiềm tàng dưới rừng đước, rừng tràm. Vùng đất phèn Tiền Giang, Vĩnh Long, Bến Tre, Cần Thơ và Hậu Giang: Đây là vùng phèn trung bình, phèn mặn xen kẽ giữa các dải phù sa trung tính hoặc gần trung tính (có cao độ cao hơn các vùng đất phèn). Trừ diện tích gần biển bị ảnh hưởng thuỷ triều và nước mặn, phần lớn diện tích có nguồn nước ngọt dồi dào, việc tiêu thoát cũng thuận lợi, đây là vùng ngập nông và không bị ngập lũ.

2.3. Phân loại đất phèn Phân loại đất phèn là vấn đề rất phức tạp, không chỉ đối với Việt Nam mà cho cả các nước khác trên thế giới. Có nhiều quan điểm và trường phái về phân loại đất phèn. Trên thế giới hiện nay có các bảng phân loại Nga, của FAO, cuả Mỹ, của Hà Lan và của Pháp. Đồng thời còn tùy thuộc vào mục đích sử dụng và cải tạo mà người ta phân loại đất phèn theo các cách khác nhau. Với đối tượng là giành cho sinh viên Thủy lợi chuyên 22

ngành cải tạo đất, các kỹ sư học cao học và các kỹ sư thủy lợi đang công tác ở vùng có đất phèn. ở đây chúng tôi không đi quá sâu mà chỉ nêu phân loại của nhân dân vùng đất phèn, theo kinh nghiệm của họ, biểu phân loại hiện tại với những nét chung nhất, về các nhóm đất phèn và một số loại đất phèn. Phân loại theo Hội khoa học đất Việt Nam năm 1995 (ứng dụng phương pháp định lượng của FAO-UNESCO, trong phân loại và chú dẫn bản đồ cũng được giới thiệu để tham khảo). Đất phèn được xác định bởi sự có mặt trong phẫu diện 2 loại tầng chẩn đoán: - Tầng sinh phèn (Sunfidic horizon) - Tầng phèn (Sunfuric horizon) Đất chỉ có tầng sinh phèn gọi là đất phèn tiềm tàng, đất chỉ có tầng phèn hoặc cả 2 tầng gọi là đất phèn hoạt động. Tầng sinh phèn (Sunfidic horizon) là tầng tích luỹ vật liệu chứa phèn (Sunfidic materials) là tầng sét hoặc hữu cơ ngập nước, thường ở trạng thái yếm khí. Tầng chứa nhiều SO3 (trên 1,7%) tương đương với 0,75% S. Lưu huỳnh tổng số ở tầng sinh phèn là chỉ tiêu phân biệt đất phèn và không phèn, đất phèn có S tổng số ở tầng sinh phèn > 0,70,75%. Tầng phèn (Sunfuric horizon) là một dạng tầng B xuất hiện trong quá trình hình thành và phát triển của đất phèn từ đất phèn tiềm tàng, tập trung chủ yếu khoáng Jarosit dưới dạng những đốm, những vệt vàng rơm (2,5 Y) có pH thường dưới 3,5. Tầng phèn thường vẫn gọi là tầng Jarosit, là tầng chỉ thị cho đất phèn hoạt động. 2.3.1. Phân loại đất phèn theo FAO - UNESCO 1. Hệ thống phân vị đất Với sự phát sinh muôn màu muôn vẻ, với các loại hình rất phong phú nên chúng được xếp thành nhóm riêng. Nhóm đất phèn (Major soil groupings) (Thionosols). FAO UNESCO xác định là cấp đơn vị (Soil unit), nằm trong 3 nhóm: Nhóm phù sa (Fluvisols), nhóm đất glây (gleysols) và nhóm đất than bùn (Histosols). Vì vậy dịch sang thuật ngữ FAO - UNESCO. nhóm đất phèn gồm có 3 đơn vị: (Soil units). - Đất phù sa phèn (Fluvie Thionosols hay Thionic Fluvisols) - Đất glây phèn (Gleyic Thionosols hay Thionic gleysols) - Đất than bùn (Histric Thionosols hay Thionic Histosols) Hệ thống phân vị cấp 3 ( Subunits ) đối với nhóm đất phèn cũng được nghiên cứu xác định với các đặc tính : Phèn tiềm tàng (Protothionic), phèn hoạt động (Orthi thionic). 2. Mô tả các đơn vị đất (đơn vị phụ = Soil Subunits). * Đất phèn tiềm tàng Đất phèn tiềm tàng có diện tích 652.000ha với các loại hình như sau: - Đất phèn tiềm tàng dưới rừng ngập mặn. - Đất phèn tiềm tàng mặn. - Đất phèn tiềm tàng. Ví dụ mô tả một số phẫu diện đại diện. 23

-Phẫu diện số 40 CLTG: Tại nông trường ấp Bắc II, Huyện Cai Lậy, Tỉnh Tiền Giang. (Hội khoa học đất Việt Nam 1995) - Thảm thực vật: Bằng (Lepiromia mucronata) Năng kim (Elecharis ochrostachyo) 0 - 8 cm (Ah) màu đen (10 YR 2/1 M) thịt nặng, sét pha linon và thịt (Silty clay loam) ẩm ướt, lẫn nhiều hữu cơ bám phân huỷ dạng sợi, nhão, không thuần thục, nhiều rễ bàng và năng kim, chuyển lớp dần dần về màu sắc. 8 - 19 cm (Ag) màu xám nâu (10 YR 4/1 M) ẩm ướt, sét (Clay) không thuần thục lẫn rễ cỏ và chất hữu cơ dạng sợi màu đen, (10 YR 2/1) glây, mạnh chuyển lớp từ từ về màu sắc. 19 - 45 cm (ACPr) màu nâu xám đen (2,5 YR 3/2 M) ẩm ướt, sét (Clay), không thuần thục lẫn nhiều xác thực vật màu đen (5Y 2/1 M) kích thước nhỏ (5÷10mm) glay mạnh, có mùn H2S, chuyển lớp từ từ về màu sắc. 45 - 110 cm (Cpr) màu xám đen (2,5 Y 4 M) ẩm ướt, sét ( clay) dính không thuần thục. - Phẫu diện số 81 NT-HG : Xã Vĩnh Lập - huyện Vị Thanh, tỉnh Cần Thơ. Ruộng một vụ lúa mùa. 0 - 20 cm (ApL) màu xám nâu hơi sáng (7,5 YR 4/1 M), ướt, sét (clay) hơi dẻo dính, bán thuần thục. Nhiều xác thực vật bán phân huỷ mịn, nhiều rễ lúa mịn trắng chuyển lớp từ từ. 0 - 60 cm (AC) màu nâu đen (7.5 YR 3/1 M), ướt, sét (clay) hơi dẻo dính, bán thuần thục. Nhiều xác thực vật bán phân huỷ, lẫn ít rễ lúa và cỏ, chuyển lớp từ từ. 60 - 130 cm (Cpr1) màu nâu đen (2.5 Y 3/2 M), ướt, sét (clay) dẻo dính, không cấu trúc, nhiều vết hữu cơ phân huỷ màu đen, có ít xác thực vật bán phân huỷ mầu đen, chuyển lớp từ từ. 130 - 200 cm (Cpr2) màu xám (2.5 GY 5/1 M), ướt, sét (clay) dẻo dính có ít xác thực vật bán phân huỷ màu nâu). Số liệu phân tích đất phèn tiềm tàng của 2 phẫu diện trên thể hiện ở bảng 4 . Bảng 4: Số liệu phân tích đất phèn tiềm tàng (Hội khoa học đất Việt Nam 1995) Số phẫu diện

Độ sâu (cm)

40 Cl-TG

0-8 8-19 19-45 45-110 0-20 20-60 60-130 130200

81 VTHG

pH KCl

Hữu c¬ (cm)

Cation trao (me/100g ®Êt) Ca Mg-

3.4 3.3 2.5 2.0 3.4 3.5

25.86 12.93 9.82 3.52 4.20 5.00

3.00 3.40 5.60 5.30 0.90 2.20

2.0 2.6

2.52 1.92

6.00 5.30

N

P2O5

K2O

1.00 2.14 4.40 5.65 1.30 1.20

0.28 0.27 0.22 0.18 0.28 0.28

0.28 1.13 1.00 1.16 0.19 0.21

0.13 0.02 0.01 0.02 0.04 0.02

6.50 6.00

0.28 0.13

0.72 1.08

0.02 0.03

* Đất phèn hoạt động: Diện tích 1.210.884 ha Dưới đây mô tả một số phẫu diện đại diện: 24

Tổng số ( % )

P2O5 dẽ tiêu (mg/100g đất) 3.20 1.80 1.30 1.30 0.12 vệt 0.12 0.75

- Phẫu diện số 30 ĐH.LA: Xã An Ninh Đông, huyện Đức Hoà, tỉnh Long An. Thực vật chủ yếu: cỏ năng kim, cỏ bàng. 0-5 cm (Ah) màu xám đen (7.5 YR 3/2 M), ẩm, sét (clay), nhiều xác thực vật bám phân huỷ màu đen, nhiều rễ cây cỏ, cấu trúc cục nhỏ, chuyển lớp từ từ về mầu sắc. 15-36 cm (ABj) màu nâu tối (7.5 YR 3/4 M), ẩm, sét (clay), lẫn ít rễ thực vật. Cấu trúc khối chuyển lớp từ từ về mầu sắc. 36-76 cm (Bj) màu nâu 7.5 YR 5/2 M), ướt, sét, (clay), ít đốm mầu vàng (Jarosite) (2.5 Y8/8 M) khoảng 5% bề mặt của đất dẻo, dính chuyển lớp từ từ về mầu sắc. 76-120 (Cpr) màu xám xanh (5 Y 5/2 M), ướt nhão, sét (clay) nhiều vết hữu cơ mầu đen, không có cấu trúc. - Phẫu diện số 36 TM. ĐT: Xã Đốc Bình Kiêu, huyện Tháp Mười, tỉnh Đồng tháp. Ruộng lúa 2 vụ: Đông xuân, Hè thu, năng suất 9 tấn/ha-năm lẫn cỏ chát, cỏ năn. 0-15 cm (ApL) màu xám đen (2.5 YR 3/0 M), ẩm, sét (clay) lẫn nhiều rễ lúa và các ống rỉ sắt đỏ nâu (2.5 YR 4/4 M) chạy dọc theo ống rễ, cấu trúc tảng, chặt, có nhiều kẽ nứt 2-5 cm chuyển lớp dần dần về mầu sắc. 15-32 cm (AB) màu xám đen nhạt (2.5 YR 4/16 M), ẩm, sét (clay) lẫn các ống rễ lúa mịn, nhiều ổ rỉ nâu đỏ phân bố dọc các kẽ nứt, cấu trúc khối chuyển lớp từ từ. 32-69 cm (B1 W) màu xám nhạt (5 YR 5/1 M), ẩm, sét (clay) lẫn các vật hữu cơ đen (7.5 YR 2/0 M), nhiều ổ rỉ sắt mầu nâu tối 7.5 YR 3/4 và nâu sẫm (7.5 YR 5/8 M), lẫn những vết đỏ gạch 10 YR 5/8, cấu trúc khối, chặt, dính dẻo, chuyển lớp từ từ. 69-110 cm (B2W) màu xám (10 YR 5/1 M), ướt, sét có các ổ nâu vàng (7.5 YR 5/8 M) lẫn các ổ mầu vàng Larosite (2.5 Y 7/8 M). Chiếm khoảng 10 - 15% bề mặt tầng đất dính, dẻo, chặt, chuyển lớp rõ về mầu sắc. 110-150 cm (Cpr) màu xám (5 Y 5/2 M), ướt, sét, nhão glây mạnh có mùi H2S. Số liệu phân tích đất phèn hoạt động của 2 phẫu diện trên thế hiện ở bảng 5. Bảng 5: Số liệu phân tích đất phèn hoạt động (Hội khoa học đất Việt Nam 1995) Số phẫu diện

Độ sâu (cm)

pHKCl

30 ĐH-lA

0-15 15-36 36-76 76-120 0-15 15-32 32-69 110-150

2.74 2.20 2.10 1.55 3.75 3.26 2.75 2.5

36 TM-ĐT

Hữu cơ (%) 15.30 20.40 19.90 14.80 11.44 12.01 2.41 3.77

Cation trao đổi (me/100g đất) Ca + Mg+ 0.16 0.77 0.16 0.94 0.31 1.86 0.76 1.17 4.00 4.96 3.31 6.15 2.63 5.82 3.87 8.35

Tổng số (%) N 0.44 0.59 0.24 0.21 0.37 0.24 0.29 0.24

P205 0.05 0.08 0.03 0.02 0.06 0.03 0.03 0.07

K20 0.65 0.28 0.68 0.55 1.60 1.89 2.54 1.94

P205 dễ tiêu mg/100g 4.67 3.40 3.43 3.43 2.50 1.25 0.65 3.29

* Đất phèn than bùn (TS) - Thionic Histosols, diện tích 24.027 ha: Đất phèn than bùn chiếm một diện tích đáng kể. Nó tập trung nhất ở Đồng bằng sông Cửu Long (vùng U Minh ở Kiên Giang, Minh Hải). Nó được hình thành ở địa hình thấp, trũng do thực vật phát triển mạnh, sau khi chết chúng tích luỹ thành các lớp xác thực vật dày, có khi hàng mét. 25

Tuỳ theo vị trí phân bố và lớp thảm thực vật hiện tại, hình thái phẫu diện đất phèn than bùn có khác nhau. Đặc điểm chung về hình thái phẫu diện loại đất này là : - Lớp xác thực vật bán phân giải màu nâu đen, tơi xốp. - Lớp than bùn màu đen có lẫn xác thực vật, phèn tiềm tàng hoặc phèn hoạt động. - Tầng sét tích luỹ phèn có tiềm tàng. Hàm lượng cacbon trong than bùn khá cao, phần lớn trên 20%, hàm lượng đạm tổng số thay đổi tuỳ theo chất lượng than bùn, trung bình 0,2 - 0,8%, có khi trên 1% lân tổng số rất nghèo < 0,05%. Đất than bùn đang được sử dụng dưới nhiều hình thức khác nhau. Có nơi lên luống trồng rau, sắn, dứa. Đất than bùn có hàm lượng các bon thấp như huyện Tri Tôn (An Giang) nhân dân trồng dưa hấu. Than bùn còn được khai thác làm chất đốt, làm phân bón. Than bùn dưới rừng tràm còn là nơi trữ nước ngọt phục vụ đời sống và sản xuất cả một vùng khá rộng lớn. Nạn cháy rừng trong những năm vừa qua đã thu hẹp diện tích than bùn rất nhiều. Khi than bùn bị cháy mặt đất hạ thấp và phèn bốc lên không sử dụng đất vào canh tác được. Than bùn đang được nghiên cứu chế biến phân bón chất lượng cao. Do diện tích đang giảm đến mức báo động nên cần có biện pháp bảo vệ, nhất là chống cháy hàng năm vào mùa khô. - Phẫu diện số 1219 - AB- KG Loại đất : Than bùn phèn (vùng U Minh Thượng) (TS) Địa điểm : Xã An Ninh, huyện An Biên, tỉnh Kiên Giang. Thực vật : Rừng tràm tự nhiên Nước ngầm : Ngập sâu 50 cm mùa mưa, sâu 30 cm dưới lớp mặt mùa khô. Hình thái phẫu diện : Ho (0 - 32 cm) Lớp thảm lá dày, lớp trên còn ở dạng khô, lớp dưới đang phân huỷ, lẫn các rễ cây nhỏ và các loại dây leo, lẫn bùn bồi do ngập nước. Ao1 (32 - 50 cm) Than bùn màu đen (7.5 YR 2/0 M), ẩm, tơi xốp dạng sợi. Ao2 (50 -100 cm) Than bùn màu đen sẫm (10 YR 2/6 M), ẩm, ướt, xốp, mịn, rải rác ở dạng sợi. Ao3 (100-150 cm) Than bùn màu đen (7,5 YR 2/2 M), lẫn ít sét xám sạm ướt, nhão, xốp, phân huỷ toàn dạng mịn. Crp (155-200 cm) Xám xanh, (10 YR 7/2 M), ướt nhão, sét dính có mùi lưu huỳnh, không thuần thụ (Số liệu phân tích đất phèn than bùn xem bảng 6). Bảng 6 - Số liệu phân tích đất phèn than bùn (Hội Khoa học đất Việt nam 1995)

26

Độ sâu (cm)

pH H2O

KCl

0 - 32 32 - 50 50 - 100 100- 155 155-200

4.70 5.10 4.70 4.10 5.00

4.00 4.60 3.90 3.20 2.00

C (%)

Tổng số (%) N P2O5

29.70 40.10 45.30 37.10 5.10

2.41 0.58 1.16 0.72 0.16

0.05 0.01 0.01 0.02 0.01

P2O5 dễ tiêu (mg/100 g đất) 8.75 4.00 -

OM (%)

C/N

51.20 69.10 78.20 69.90 8.70

12 69 39 51 32

Ca+ me/100 g đất 5.50 5.50 8.25 5.50 6.25

2.3.2. Phân loại của nhân dân vùng đất phèn Nhân dân vùng đất phèn Nam Bộ xếp loại đất phèn theo kinh nghiệm sản xuất và đặc trưng hình thái của đất phèn hoặc theo phẫu diện đất phèn. a. Phèn nóng: Chủ yếu do sunphat sắt FeSO4 , Fe2(SO4)3 tạo thành, ít nhôm và sunphat nhôm. Mức độ độc hại loại phèn này ít hơn so với phèn nhôm. Trên mặt nước ở ruông, ở kênh thường có một lớp váng vàng . Váng vàng này dính vào tay chân khi làm ruộng, thường gây ngứa và dễ gây mục quần áo. b. Phèn lạnh : Chủ yếu do sunphat Nhôm tạo nên Al2(SO4)3, loại này độc hại hơn phèn nóng. Nước trên ruộng và trong kênh mương ở khu vực đất phèn này trong suốt (nhìn thấy đáy kênh mương). ở những vùng này, trong vụ hè thu, nếu không đủ nước tưới dễ bị ”xi“ phèn gây chết lúa và cây cối. Các loại động thực vật rất khó sống và phát triển ở vùng này. c. Phèn đỏ : Một số vùng ở miền tây gọi là phèn đỏ, về bản chất phèn đỏ cũng như phèn nóng, do Sunphát Sắt và Oxyt sắt ngâm nước gây nên. Nước trên ruộng thường có váng vàng đỏ ánh trên mặt. Mức độ độc hại không cao.

Hình 7: Viện nghiên cứu khoa học Thuỷ lợi Miền Nam

d. Phèn trắng : Về bản chất phèn trắng giống như phèn lạnh, do Sunphát nhôm gây nên. Ở những vùng phèn nhiều và thiếu nước vào cuối mùa khô, muối Al2(SO4)3 bốc lên mặt và kết tinh thành những hạt muối tròn có đường kính vài milimét dính với nhau thành từng cụm, khi ẩm thì nhờn trơn, khi khô thì dòn, nhẹ, dễ vỡ, dễ tan vào nước (hình 9). Ở những vùng đất phèn xuất hiện loại muối này trên mặt đất vào cuối mùa khô tức là đã đạt đến đỉnh cao của sự độc hại, vào những trận mưa đầu mùa nếu lượng mưa không đủ lớn để rửa trôi và đưa muối này ra những kênh lớn hoặc thấm xuống tầng sâu

27

mà đọng lại ở một số vùng trũng, thấp thì nước rất trong, nhưng rất độc hại. Trâu bò, lợn gà uống phải nước này dễ bị chướng bụng và có thể dẫn đến tử vong. e. Phèn đen : Những vùng phèn có tầng hữu cơ lẫn lộn với hợp chất phèn thường gặp ở những vùng trũng hoặc vùng rừng U minh. Phẫu diện thường có mầu đen, mức độ phèn phụ thuộc vào môi trường nước xung quang và đặc điểm về nguồn nước mặt và nguồn nước ngầm. Diện tích loại đất này không lớn, mức độ phèn cũng không như loại phèn trắng và phèn lạnh.

Hình 8: Muối nhôm tích tụ trên mặt đất

2.3.3. Phân loại đất phèn nam Việt nam Sự phân loại này dựa vào hình thái phẫu diện, tính chất lý, hoá học của đất, địa hình, địa mạo, phát sinh học , thảm thực vật, môi trường và năng suất cây trồng. Nhìn chung nhóm đất phèn được chia ra các loại sau: loại đất phèn hoạt động, loại đất phèn tiềm tàng, loại đất phèn đang chuyển hoá, loại đất phèn than bùn. Trong loại đất phèn hiện tại được chia ra : + Đất phèn nhiều. + Đất phèn trung bình và phèn ít + Đất phèn mặn. Trong loại đất phèn tiềm tàng được chia : + Đất phèn có tầng an toàn lớn hơn 50 cm. + Đất phèn có tầng an toàn 30-50 cm. + Đất phèn có tầng an toàn nhỏ hơn 30 cm. + Đất phèn có tầng hữu cơ một phẫu diện. Với mục đích nêu mức độ an toàn trong quá trình khai thác sử dụng, người ta phân đất phèn tiềm tàng theo chiều dày lớp đất che phủ trên tầng sinh phèn và gọi là chiều dầy tầng an toàn. Chiều dày tầng an toàn càng mỏng thì càng không an toàn trong quá trình khai thác, sử dụng. Đất phèn tiềm tàng rất rễ chuyển hoá thành phèn hoạt động. 28

Loại đất phèn đang chuyển hoá: thông thường chúng ta hiểu là đang chuyển hoá từ phèn tiềm tàng sang phèn hiện tại từ phèn ít sang phèn nhiều, song cũng cần phải hiểu thêm cả chiều ngược của nó tức là đất phèn đang chuyển hoá từ phèn ít sang không phèn, loại này theo Phan Liêu gọi là Đất phèn thủy phân . a) Loại đất phèn hiện tại Danh từ đất phèn hiện tại, ở nước ta còn được gọi là đất phèn hoạt động chỉ là một khái niệm tương đối, để cho chúng ta hiểu rằng loại đất phèn này đang ở trạng thái hoạt động gây chua, nhưng tương đối ổn định về mặt hàm lượng các độc tố. Thường ở những vùng đã canh tác lâu đời hoặc ngập về mùa mưa, khô hạn về mùa khô, mực nước lên xuống theo thời gian và theo mùa vụ. Thực vật chỉ thị là năng ngọt, năng kim, bàng, đưng, dứa dại,cú ma, cú cơm.

Hình 9: ảnh phẫu diện của đất phèn hiện tại ở Quỳnh Phụ Thái Bình

Hình 10: Mầu vàng tầng Jaosite ở đất phèn hoạt động ở Maryland

29

H×nh 11: PhÉu diÖn ®Êt phÌn ë Maryland

Phẫu diện đặc trưng thường có ba tầng chính và một tầng phụ: 0,0 cm 20÷30

Tầng canh tác, màu xám, đen (3 ÷10 YR...) Tầng Jarosite, đốm vàng hoặc màu vàng trấu, hoặc vàng rơm (2,5 Y...)

50÷60

những vệt rỉ sắt Tầng pyrit, xám xanh, xám xanh đen ( 5 Y...)

80÷100

Hữu cơ sú vẹt, hay bã chè xen lẫn với bùn sét

120÷150 - Tầng 1 : Thường từ 0-30 cm : màu xám đen hoặc đen (3 ÷10 YR...) , mùn nhiều, đạm tổng số cao (0,1-0,5%), nghèo lân, Hàm lượng cát thường có tỷ lệ thấp (≤ 30%), sét 45 - 70%. Độc chất ít hơn những tầng sâu, màu sắc chuyển đổi từ từ. - Tầng 2 : ( Cách mặt đất từ 30cm tới 60 cm). Được gọi tầng Oxy hoá, thường có màu vàng rơm, vàng trấu, mầu vàng có thể lốm đốm hoặc toàn phẫu diện. Danh từ 30

chuyên môn gọi là tầng Jarosite (2,5Y...). Các cách gọi trên đều muốn chỉ một điểm đặc trưng của tầng này là : chứa nhiều đốm,ổ, vệt màu vàng của các hợp chất lưu huỳnh như Fe2(SO4)3 hay Jarosite . Thành phần hạt sét chiếm 50 - 70%,cát rất ít : 5 - 6% , còn lại là bùn. ở đây do sự thay đổi của thủy cấp, do canh tác, do để khô đất đã diễn ra một quá trình Oxy hoá khử mạnh. Sản phẩm của nó là Fe2(SO4)3 và Jarosit (KFe3(SO4)2(OH)6) đã hình thành. Độ dày của tầng phụ thuộc vào mức độ oxy hoá, thành phần cơ giới của đất trong tầng đó, giữa tầng đó với tầng trên và dưới. Hay nói khác hơn là phụ thuộc vào mức độ phát triển của đất phèn. Độ pH ở đất tươi thường 3 - 4, tùy theo lượng màu vàng nhiều hay ít và khi khô có thể đến 2,0 - 2,5 . Tầng 3 : Tầng pyrit hay được gọi là tầng sinh phèn, tầng sét xám. Trong phẫu diện thường có màu xám xanh, xám đen (5 Y...). Tỷ lệ sét cao từ 60 -70%, chặt, dính, dẻo, mùi hôi, tanh. Trong tầng này, đang diễn ra quá trình khử rất phức tạp, có sự tham gia của vi sinh vật yếm khí để tạo ra sản phẩm cuối cùng là H2S, FeS, FeS2, FeS2nH2O hoặc ở dạng chung FenSn+1, giàu S. Đây có thể gọi là kho dự trữ phèn, khi bị Oxy hoá sẽ chuyển thành tầng thứ 2. Tầng 4 : Được gọi là tầng phụ (còn gọi là tầng glây), tầng này luôn luôn ngập nước, chiều sâu có thể nằm trong giới hạn nghiên cứu của thổ nhưỡng là 1,2 - 1,5 m trở lên, đôi khi chúng ta gặp tầng này ở 60 - 70 cm, có khi lại không thấy xuất hiện. Tầng chứa nhiều chất hữu cơ là xác cây sú vẹt, tàn tích của rừng sú vẹt xưa kia có màu đen hoặc xám đen, thường ở dạng bắt đầu phân rã, hoặc bán phân rã. Bởi vì trong các thực vật này, chứa nhiều SO-24 cộng thêm sự tích đọng của SO-24 trong nước lợ, vào các khe hở, nên tầng này có khả năng cung cấp rất nhiều lưu huỳnh - nguồn gốc đầu tiên của phèn. Trong 4 tầng kể trên, với đất phèn hiện tại thì bắt buộc phải có tầng thứ hai (tầng phèn hay thường gọi là tầng Jarosit) nhất thiết phải có, độ sâu xuất hiện và độ dày của tầng có thể có thay đổi phụ thuộc vào mức độ phát triển của đất phèn. Còn tầng thứ 3 và tầng thứ 4 có thể đổi chỗ cho nhau, thay đổi độ dày và độ sâu xuất hiện của nó. Sự thay đổi này tùy thuộc vào quá trình vận động địa chất, sự tạo thành các tầng đất và thực vật sống trên nó. Cũng có lúc, hai tầng này nhập làm một. Trong các phẫu diện đều có tầng pyrit ở dưới, tầng này có thể dày hoặc mỏng. Trong loại đất phèn hiện tại được chia ra làm ba loại như sau: * Loại phèn ít và trung bình Hiện nay ranh giới phèn ít và trung bình trong thực tế xác định rất khó khăn nên vẫn cho là một loại: loại này thường xuất hiện ở điạ hình tương đối cao hơn vùng phèn nhiều, gần các sông rạch tự nhiên, có độ thoát nước nhanh hơn, nằm giữa vùng đất phèn nhiều và vùng đất phù sa mới trung tính. Ví dụ những vùng đất dọc sông Tiền, sông Hậu, nhưng cách các con sông này một khoảng đất phù sa gần trung tính, được bồi hằng năm. Như ở Cai Lậy, Cái Bè, Lấp Vò, Châu Thành A, Châu Thành B, Ô Môn , Kế Sách (Hậu Giang), Hồng Dân (Bạc liêu), Châu Thành (Vĩnh Long) ... ở ngoại thành thành phố Hồ 31

Chí Minh có các vùng phèn của Tân Thuận (Nhà Bè), Hóc Môn, Thành Lộc, An Phú, An Lạc, Tân Tạo (Bình Chánh). - Phẫu diện đặc trưng của vùng đất phèn trung bình đến ít cũng được chia ra ba tầng chính và một tầng phụ như đã kể trên. Nhưng độ sâu xuất hiện của tầng Jarosite sâu hơn, thường ở 40 - 50 cm và độ dày tầng pyrit hoặc hữu cơ mỏng hơn, hoặc xuất hiện sâu hơn. Nghĩa là tầng canh tác dày và an toàn hơn. Chính vì vậy mà sự bốc phèn (xì phèn) lên mặt đất ít hơn. Xét về mặt độc chất của phèn, tầng trên thường có pH = 4 - 4,5, Al+3 trong khoảng vài chục ppm đến 400 - 1000 ppm ; SO2-4 ≤ 0,2%, Fe+2 từ 600 - 1.200 ppm Tầng Jarosite pH từ 3,5 - 4, lượng SO4-2 cao hơn các tầng khác (đất tươi) khoảng 0,20-0,3%, Al+3 vào khoảng 600 - 1000ppm. Nhưng nếu ta để đất khô pH sẽ giảm xuống và SO4-2, Al+3 sẽ tăng lên, tuy nhiên độ tăng giảm không nhiều . Thành phần cấp hạt (thành phần cơ giới) thường là sét, khoảng 45 - 60%, Limông 15 - 30% và cát khoảng 15 - 30% . Tính chất hoá học được thể hiện ở một phẫu diện điển hình trong bảng 7 và 8 . Bảng 7 : Kết quả phân tích đất phèn hiện tai, tại Quỳnh Phụ Thái Bình (Viện Nghiên cứu Khoa học và Kinh tế Thuỷ lợi 1991) Tầng đất (cm) 0÷20 20÷50 0÷20 20÷50

pH trong

H20 4,4 4,0 4,6 3,6

l

Hữu cơ (%)

EC ms/cm

Nt mg/ 100g

Pt (%)

Kt (%)

Ca2+ meq/ 100g

Fe2+ meq/ 100g

Al3+ meq/ 100g

SO42mg/l

3,8 3,4 4,0 3,2

3,0 2,42 2,62 2,62

1050 910 840 2170

0.24 0.2 0.25 0.21

0.06 0.05 0,07 0,07

0.87 0.86 0,88 0,93

5,6 5,2 4,3 5,6

2,2 2,3 1,9 5,1

1,4 0,5 1,1 2,1

247 247 222 185

pHKc

* Loại đất phèn nhiều Loại này thường xuất hiện ở các vùng rộng lớn của Tứ giác Long Xuyên. Đồng Tháp Mười bao gồm vùng : Kênh Đồng Tiến, Hậu Tam Nông và huyện Đồng Tháp, khu vực Bắc Đông; khu vực dọc kênh Bo Bo giữa Vàm Cỏ Đông và Vàm Cỏ Tây. ở ngoại thành thành phố Hồ Chí Minh xuất hiện ở nông trường Thái Mỹ, Nhị Xuân, Lê Minh Xuân, Phạm Văn Hai và xuất hiện kiểu da báo ở một số điểm khác của Nhà Bè, Bình Chánh, Thủ Đức ... đây là những vùng lòng chảo trũng, dấu tích của biển cũ. Sự bồi đắp của phù sa mới còn mỏng nên sự phân giải để sinh phèn của các tầng dưới đã ảnh hưởng mạnh đến tầng mặt. Nơi nào có sự bồi đắp nhiều của phù sa mới thì nơi đó giảm phèn hơn. Nơi nào có nước ngập thường xuyên trên mặt ruộng, thì nơi đó cũng ít phèn hơn. Những nơi có mực thủy cấp lên xuống bất thường thì khả năng sinh phèn rất mạnh vì tầng hữu cơ và pyrit ở dưới rất dày. - Phẫu diện đặc trưng của đất phèn nhiều cũng có đủ các tầng như đã nêu ở trong phần đất phèn hiện tại. Đáng chú ý là : + Tầng canh tác giàu mùn, pH=3 ÷4. Độc chất cao Al+3 từ 600 - 1400 ppm ; SO4-2 khoảng 0,2 - 0,5%, Fe2+ = 800 – 2500 (ppm) + Tầng Jarosit ở gần mặt đất hơn và độ dày của tầng này dày hơn, có thể từ 20 - 90 cm. Phẫu diện thường có màu vàng trấu, hoặc vàng rơm, thường có mầu vàng toàn bộ tầng đất. 32

Hàm lượng các độc tố: SO4-2 vào khoảng 0,2 - 0,8%, Al+3 khoảng 900 - 2500ppm và pH đất tươi 2,5 - 4. Fe2+ = 1000 ÷ 2000ppm. (Theo số liệu của viện nghiên cứu Thuỷ lợi Nam Bộ có trị số lớn hơn rất nhiều) Có một số phẫu diện do hữu cơ phân giải quá nhiều có thể ít thấy màu vàng. - Tầng Pyrit : Tầng này thường rất dày, S tổng số có thể đến 1 - 3% trọng lượng đất, mùi đất hôi, tanh. Màu đất xám xanh, glây mạnh. pH đất tươi nếu không có hữu cơ xen lẫn cũng ở mức 3 - 4, nhưng nếu để khô pH lại xuống rất thấp, có khi chỉ ở 2,0 - 2,5. Tầng này thường rất dày 60 - 150 cm, có nơi đến 2 - 3 m. Khả năng sinh phèn rất lớn, nếu tầng bị Oxy hoá . - Tầng hữu cơ : Có nơi có tầng hữu cơ riêng biệt, cũng có nơi xuất hiện lẫn vào tầng pyrit, có nơi ở trên tầng pyrít, có nơi ở dưới tầng pyrit. Sự có mặt của tầng hữu cơ này làm cho hàm lượng phèn cao hơn và rễ chuyển biến thành phèn nhanh hơn. pH khi đất con ướt của các tầng đều thấp, hàm lượng đạm tổng số cao (nhưng đạm dinh dưỡng cho cây lại ít), giàu hữu cơ nghèo lân tổng số và rất nghèo lân dễ tiêu, các độc tố rất cao. Bảng 8: Kết quả phân tích đất phèn hiện tại, tại Tân Thạnh (Viện Nghiên cứu Thuỷ lợi Miền Nam 1993). Tầng đất cm 0 - 15 15-28 28-43 43-105 105-150 0-11 11-24 24-79 79-100 100-150

3,6 3,54 3,50 3,28 2,97

Mùn % 6,84 4,14 0,88 1,04 4,25

EC ms/cm 1,07 0,95 0,85 1,12 2,47

Nt % 0,464 0,300 0,157 0,164 0,185

P205t % 0,067 0,033 0,019 0,004 0,015

K20t % 0,880 0,940 1,420 1,380 1,350

Ca 2+ ml/100 1,220 1,50 1,92 2,24 1,22

Mg2+ ml/100 8.06 7.56 6.58 14.00 14.80

S02-4 PPm 2.100 1.675 1.550 1.900 6.625

Al3+ PPm 1.687 1.650 2.160 1.575 1.811

3,59 3,63 2,96 2,82 2,55

8,81 6,94 3,63 5,18 6,11

0,77 0,78 1,22 1,63 2,84

0,458 0,357 0,171 0,158 0,200

0,067 0,046 0,019 0,020 0,011

1,000 1,280 1,160 1,240 1,240

0,58 1,04 1,50 1,42 1,12

3,12 5,10 5,58 8,92 9,05

650 1.357 2.150 5.450 10.000

1.687 1.650 2.160 1.575 1.811

pH

B¶ng 9: Sè liÖu ph©n tÝch ®Êt phÌn ho¹t ®éng -Héi Khoa häc ®Êt ViÖt Nam 1995. Số phẫu diện

Độ sâu (cm)

pHKCl

30 §H-lA

0-15 15-36 36-76 76-120 0-15 15-32 32-69 110-150

2.74 2.20 2.10 1.55 3.75 3.26 2.75 2.5

36 TM-§T

Hữu cơ (%) 15.30 20.40 19.90 14.80 11.44 12.01 2.41 3.77

Cation trao đổi (me/100g đất) Ca + Mg+ 0.16 0.77 0.16 0.94 0.31 1.86 0.76 1.17 4.00 4.96 3.31 6.15 2.63 5.82 3.87 8.35

Tổng số (%) N 0.44 0.59 0.24 0.21 0.37 0.24 0.29 0.24

P205 0.05 0.08 0.03 0.02 0.06 0.03 0.03 0.07

K20 0.65 0.28 0.68 0.55 1.60 1.89 2.54 1.94

P205 dễ tiêu mg/100g 4.67 3.40 3.43 3.43 2.50 1.25 0.65 3.29

* Loại đất phèn mặn Xuất hiện ở những vùng trũng và có ảnh hưởng của thủy triều. Nhưng mức độ xâm nhập mặn và độ mặn không cao. Thường những vùng này có độ ngập vài tháng trong 33

năm (tháng 4, tháng 3) và ảnh hưởng của nồng độ muối (trên dưới 4-8 g/l) trong nước thủy triều, đã làm cho đất vốn là phèn, nay thêm một tính chất nữa là mặn. Tuy nhiên, ranh giới giữa loại này và loại phèn tiềm tàng chưa thật rõ ràng. Đất này thường gặp ở một số vùng Vĩnh Lợi, Gia Rai, Ngọc Hiển (Bạc Liêu), Sóc Trăng và ở một số vùng ở Thành phố Hồ Chí Minh như Thủ Đức, Nhà Bè, Bình Chánh. Sự phân bố không tập trung mà thành từng giải ven theo các con kênh rạch. + Vốn xưa là đất đã hoá phèn (đã có tầng vàng) sau đó nước mặn tràn vào làm nhiễm mặn. + Lớp dưới có tầng sinh phèn, lại có mùa khô làm khô đất nứt nẻ, thủy triều mặn lên và rút xuống nhanh, mức độ chênh lệch thủy triều cao, quá trình oxy hoá đã xảy ra làm cho đất vừa chua (pH thấp) vừa có hàm lượng muối cao. + Phẫu diện của vùng đất phèn mặn này cũng rất phức tạp theo nguyên nhân hình thành của nó vừa kể trên. Thường thì vẫn có ba tầng cơ bản theo loại đất phèn hiện tại. Tuy nhiên, những vùng đất giàu hữu cơ đã thành mùn thì vì màu đen của mùn đã lấn át mất màu vàng nên tầng Jarosite khó nhận thấy bằng mắt thường. + Tầng thứ nhất : Dày 0 -30- 40 cm, nhiều hữu cơ, xám đen, đôi chỗ nâu, bùn nhiều khi ướt và se cứng và nhiều kẽ nứt nẻ khi khô, lẫn đốm rỉ sắt màu nâu sỉn. + Tầng thứ hai : Có biểu hiện của Jarosite. Nếu chỗ nào ít hữu cơ, tầng này có màu Jarosit (vàng) rất rõ, theo các kẽ nứt thỉnh thoảng vẫn có các ống rỉ sắt theo rễ cây. Nếu có hữu cơ thì màu nó trở nên màu nâu phức tạp. Nếu là Jarosite phát triển yếu, mùn nhiều hơn thì thành nâu tối, tuy nhiên trong các cục đất khi bẻ ra vẫn có mầu vàng hoặc vết vàng. + Tầng thứ ba : Có thể là tầng pyrite hoàn toàn, không có hữu cơ, màu sáng trắng giàu lưu huỳnh tổng số, mùi hôi và tanh. + Tầng thứ tư : ở đây tầng hữu cơ và tầng pyrit có thể đổi chỗ cho nhau. Đôi lúc tầng này cũng có các trầm tích bãi bồi phù sa xưa kia. Bảng 10: Hàm lượng các chất trong vài phẫu diện đất phèn mặn (Đại học NN. 4) Địa điểm

(cm) 0 -10 20 - 30 35 - 45 63 - 73

4,4 4,3 4,1 3,6

C tổng số% 4,95 1,37 1,02 1,49

90-100 140-150 0 -20 Cát Lái Th Đức 50 - 60 TPHCM 90 -100

3,9 3,1 4,6 4,3 3,8

5,0 1,4 1,1

Phước Tuy Ba Tre (Bến Tre)

Độ sâu

pHH20

N tổng số% 0,20 0,13 0,08 0,10

P tổng số% 0,04 0,04 0,07 0,07

0,31 0,07 0,22 0,04 0,10 0,03

Cation trao đổi Al+3 Ca+2 Mg+2 K+ Na+ ppm 4,5 9,5 11,5 3,2 9,0 5,2 13,7 -

(%) 0,07 0,07 0,07 0,08

SO4-2 Thành phần cơ giới (%) (%) Sét Bụi Cát 0,16 57 18 25 0,12 59 16 25 0,12 55 18 27 0,21 45 30 25

3,0 3,7 5,3 3,2 1,1

0,08 0,10 0,08 0,07 0,09

0,18 0,24 0,14 0,21 0,24

9,3 11,7 8,5 1,2 3,5 100 4,1 1,1 2,4 301 4,3 0,6 1,1 410

Cl-

49 45 54 56 60

26 30 22 21 24

25 25 24 23 16

- Lý tính : Trong thành phần cơ giới vẫn là sét cao 50 -60%, cát ít, nhiều bùn. Tuy nhiên, có những nơi cát tăng đột ngột. Hầu hết các phẫu diễn chứa nhiềuchất hữu cơ và sét nên tỷ lệ trương co mạnh : 15 - 20%. - Hoá tính : Tính chất cũng rất phức tạp do chịu ảnh hưởng mạnh của hai yếu tố phèn và mặn. Nếu ảnh hưởng của phèn nặng hơn gọi là đất phèn mặn. Ngược lại nếu ảnh 34

hưởng của mặn mạnh hơn thì gọi là mặn phèn. ở đây diễn ra 2 quá trình phức tạp và luôn biến đổi theo ngoại cảnh là quá trình phèn hoá và quá trình mặn hoá. Về hàm lượng SO4-2 có thể từ 0,1- 0,3% và Cl- từ 0,05 - 0,12%. Trong đó nếu SO4-2 chỉ từ 0,1 - 0,2% mà Cl- > 0,07 gọi là đất mặn phèn, ngược lại nếu Cl- ≤ 0,07% và SO4-2 > 0,15 gọi là phèn mặn. Cũng có thể dựa vào hàm lượng cation Na+,K+ và Al+3. Trong đó, nếu Na+ > K+ và Al+3 ≤ 500 ppm : đất mặn phèn; ngược lại Al+3 > 500 ppm, 0,5 < Na+ < 1,0 lđl/100, được gọi là đất phèn mặn. Chỉ tiêu này chỉ có tính chất tương đối, dùng để tham khảo. b) Loại đất phèn tiềm tàng : Được phân bố ở vùng nằm giữa đất mặn và mặn phèn của Duyên Hải vùng bị ngập thường xuyên ở Đồng Tháp Mười và một số vùng khác ở miền Tây, Đông Nam Bộ Dựa trên cách phân loại của một số tác giả Pháp như Dural, Baye (1962), của một số tác giả Mỹ, tác giả Hà Lan như Van Breeman, J. Pons (1976), kết hợp với kết quả nghiên cứu ở Đồng Tháp, của Viện Thổ nhưỡng và Viện Thiết Kế. Quy hoạch, trên yêu cầu thực tế sản xuất và điều kiện phát sinh của Việt Nam phân loại nhóm đất phèn tiềm tàng như sau: + Tầng chuyển tiếp: - 50- 60,70 cm tầng chuyển tiếp chuyển màu dần : Các ion tăng giảm không đáng kể, nhưng ion độc SO4-2 đã bắt đầu có hại có cây lúa, nếu để khô nước; hoặc có hại cho các cây trồng cạn khác, nếu lên liếp.

Hình 13: ảnh Phẫu diện đất phèn tiềm tàng tại Quỳnh Phụ Thái Bình Đặc trưng cho loại đất này có hai điểm cần chú ý :

35

+ Trong tầng phẫu diện chưa có tầng Jarosite và thường có ba tầng chính : tầng mặt (tầng 1), tầng chuyển tiếp (tầng 2) tầng Pyrit (hay tầng hữu cơ, tầng sinh phèn) (tầng 3) và tầng phụ + Tầng mặt : có thể có màu nâu, nâu, xám hoặc đen ít phèn hơn, độc chất thường ở mức an toàn. Có nhiều chỗ còn ảnh hưởng của mặn, nếu ở vùng duyên hải hoặc cận duyên hải . + Tầng Pyrit: Hoá tính ở tầng pyrit (tầng sinh phèn) có điểm đặc biệt là : pH ở đất tươi và đất khô thay đởi lớn, có khi đến 2,5 đơn vị. Bởi vì, độc chất khi tươi thấp , Al+3 chỉ có vệt, SO4-2 ít (0,09 - 0,11%), nhưng khi khô tăng rất cao. Ví dụ ở Đồng Tháp có một mẫu phân tích Al+3 khi tươi chỉ có vài trăm ppm nhưng khi khô lên trên 2.000 ppm, còn SO4-2 ở một mẫu khác, khi tươi vài trăm ppm, khi khô lên trên 3000ppm. Lượng tiềm tàng của S trong tầng Pyrit hay hữu cơ rất cao, có khi đến 1 - 3%. Tầng hữu cơ tàn tích của rừng sú vẹt, hữu cơ dạng bã chè đang phân giải mùi hôi tanh của H2S và CH4. Hàm lượng hữu cơ (dạng bã chè) cao (3-5%). Đó cũng là nguyên nhân của sản sinh ra độc chất khi đất lên tiếp hay để khô. Khi đó xuất hiện sunphat chủ yếu dưới dạng Fe2(SO4)3 và các hợp chất dạng hữu - vô cơ : Fe2(SO4)3 tạo cho đất lên liếp có vệt màu vàng rơm, len lỏi khắp tầng đất lên liếp. Những độc chất như Al3+, SO4-2 ở tầng Pyrit khi lên liếp hay để khô tăng gấp 3 ÷ 4 lần. Với mục đích phục vụ việc khai thác vùng đất phèn này, người ta phân chia ra các loại đất phèn có chiều dày tầng an toàn khác nhau. Chiều dày tầng an toàn khác nhau thể hiện mức độ dễ sinh phèn và mức độ thuận lợi hay khó khăn trong khai thác đất phèn khác nhau. Chúng tôi xin giới thiệu một số loại chính sau đây : (1) Loại đất phèn tiềm tàng có tầng an toàn (màu nâu) ≥ 50 cm, dưới có tầng hữu cơ . Thường xuất hiện ở những nơi được phù sa mới bồi đắp cao thêm trên 50 cm. Có thể gặp một số vùng Đồng Tháp Mười, nơi mà phù sa sông Tiền tiếp tục được bồi đắp. Trong phẫu diện, như dạng chung của đất phèn tiềm tàng là không có tầng Jarosite và có các tầng chính : Tầng mặt (tầng1), tầng chuyển tiếp (tầng 2), tầng hữu cơ (tầng 3) (2) Loại đất phèn tiềm tàng có tầng nâu 30 - 50 cm, có tầng hữu cơ ở dưới :Thường ở những vùng đất có độ ngập cao nhất 35- 50cm, mức bồi đắp phù sa hàng năm không cao. Mức độ an toàn trong gieo trồng rất thấp. Tuy nhiên nếu lên liếp bằng cách chồng đôi tầng nâu (tầng an toàn) để trồng dừa hay mía thì mức an toàn cao. Tuy nhiên, không nên lấy tầng pyrit và tầng hữu cơ dùng làm đất lên liếp, hoặc để khô tầng này. Nếu để khô tầng này, hoặc dùng đất lên liếp đất sẽ hoá phèn nặng. (3) Loại đất phèn tiềm tàng có tầng an toàn 20 - 30 cm, ở dưới có hữu cơ. Những vùng đất thuộc loại này đều xuất hiện ở vùng trũng hoặc chưa khai phá. Mực nước ngập cao nhất khoảng 50-80cm, có nơi 1- 2 m. Thực bì ở đây khá phức tạp. Mặt đất thường có lớp bùn nhão, nếu ngập nước quanh năm. Nếu để nguyên thủy có thể trồng cói. Nhưng nếu lên liếp ở các tầng sâu, hoặc đào kênh để cạn nước tầng hữu cơ, tầng pyrit, sẽ có sự hoá phèn cao độ. Loại đất phèn tiềm tàng này cần có những biện pháp quản lý nước và canh tác hợp lý vì loại đất này rất dễ chuyển hoá thành phèn hiện tại. 36

(4) Loại đất phèn tiềm tàng có hữu cơ suốt phẫu diện : Loại này chưa hẳn là than bùn mà thường là dạng hữu cơ đang phân giải trong điều kiện yếm khí. Xuất hiện ở vùng trũng có độ ngập thủy triều hay nước mùa mưa còn để lại khá lớn, một số vùng Châu Thành A, Châu Thành B, Sóc Trăng, Láng Biển, Ngã Ba Kênh Trung ương, Kênh Xáng Cụt và một số đầm sen cũ, Bến Thủ (Long An), một số vùng của Duyên Hải (Thành phố Hồ Chí Minh). Diện tích của các loại này không lớn, nằm lỗ chỗ xen lẫn các loại đất khác. Thực bì ở đây rất phức tạp, có nơi chỉ lưa thưa cây mắm, cây bần, ô rô, có nơi dày đặc lác, sậy, cỏ mồm, lúa ma, lùng bấc ... Thường có nước lấp xấp trên mặt đất, nước đó có màu đen, bùn đen, nhão, sủi nhiều bọt khí. Nền đất chưa ổn định, dễ bị lún, hoặc phập phồng khi đi lại. Hàm lượng một số chất của loại đất này xem bảng 8. B¶ng 11: Sè liÖu ph©n tÝch ®Êt phÌn tiÒm tµng -Héi Khoa häc ®Êt ViÖt Nam 1995. Số phẫu diện

Độ sâu (cm)

pH KCl

Hữu cơ (cm)

Cation trao (me/100g đất) MgCa -

40 Cl-TG

0-8 8-19 19-45 45-110 0-20 20-60 60-130 130-200

3.4 3.3 2.5 2.0 3.4 3.5 2.0 2.6

25.86 12.93 9.82 3.52 4.20 5.00 2.52 1.92

3.00 3.40 5.60 5.30 0.90 2.20 6.00 5.30

81 VT-HG

1.00 2.14 4.40 5.65 1.30 1.20 6.50 6.00

Tổng số ( % ) N

P2O5

K2O

0.28 0.27 0.22 0.18 0.28 0.28 0.28 0.13

0.28 1.13 1.00 1.16 0.19 0.21 0.72 1.08

0.13 0.02 0.01 0.02 0.04 0.02 0.02 0.03

P2O5 dẽ tiêu (mg/100g đất)

3.20 1.80 1.30 1.30 0.12 vÖt 0.12 0.75

Bảng 11 : Số liệu phân tích đất phèn tiềm tàng -Hội Khoa học đất Việt Nam 1995(tiếp) . Số phẫu diện

Độ sâu (cm)

C/N

40 Cl-TG

0-8 8-19 19-45 45-110 0-20 20-60 60-130 130-200

53 28 25

81 VT-HG

15 23 9 15

Al3+ (mg/ 100gđất) 7.50 9.60 13.90 21.80 3.00 0.30 8.20 6.80

Fc3+ (mg/ 100g đất) 5.60 7.60 8.85 9.20 0.20 0.20 0.20 0.18

Cl(%)

S042(%)

Thành phần cơ giới (%) Sét Thịt Cát

0.01 0.01 0.01 0.01

0.24 0.24 0.36 0.48 0.04 0.12 0.32 0.28

35.20 41.92 41.92 45.60 52.84 50.24 58.84 59.78

18.00 19.28 17.20 20.15 16.36 16.36 14.72 13.50

46.80 38.80 40.88 34.25 30.80 33.40 26.44 26.72

c) Loai đất phèn than bùn Loại này gặp một ít ở rìa của U Minh Thượng, U Minh Hạ, Năm Căn. Phẫu diện đặc trưng của nó thường có 3 tầng: - Lớp xác thực vật bán phân giải màu nâu đen, tơi xốp dày từ 0 ÷40 cm. - Lớp than bùn màu đen có lẫn xác thực vật, phèn tiềm tàng hoặc phèn hoạt động, dày ( 40 ÷50 cm ). - Tầng sét tích luỹ phèn tiềm tàng.

37

Nếu ở những vùng này, tầng than bùn quá dày và không có hiện tượng đốt và khai thác hay làm mất tầng than bùn trên mặt, thì vẫn là loại đất than bùn (nếu than bùn > 100 cm), hoặc phèn tiềm tàng (nếu than bùn mỏng 20,30 cm). Nhưng đất than bùn này sẽ sinh phèn do quá trình làm oxy tiếp xúc với tầng dưới(tầng 3) làm hoá phèn tầng này và sẽ biến tầng thứ hai thành tầng Jarosit. Cũng có thể là do nước phèn ở nơi khác dồn về làm nhiễm phèn tầng bùn và tầng dưới. Thông thường p H ở lớp than bùn (tươi) : 4,5 - 6, ở tầng dưới 3,5 - 4,5 và tầng pyrit 3,5 - 4. B¶ng 12 - Sè liÖu ph©n tÝch ®Êt phÌn than bïn (Héi Khoa häc ®Êt ViÖt nam 1995) Độ sâu

C (%)

pH

(cm)

H2O

KCl

0 - 32 32 - 50 50 - 100 100- 155 155-200

4.70 5.10 4.70 4.10 5.00

4.00 4.60 3.90 3.20 2.00

29.70 40.10 45.30 37.10 5.10

Tổng số (%) N

P2O5

2.41 0.58 1.16 0.72 0.16

0.05 0.01 0.01 0.02 0.01

P2O5 dễ tiêu (mg/100 g đất) 8.75 4.00 -

OM

C/N

(%) 51.20 69.10 78.20 69.90 8.70

12 69 39 51 32

Ca+ me/100 g đất 5.50 5.50 8.25 5.50 6.25

c) Loại đất phèn đang chuyển hoá Loại đất phèn này cần hiểu theo hai chiều: + Chuyển hoá từ đất phèn tiềm tàng sang đất phèn hiện tại. + Chuyển hoá từ đất phèn nhiều sang phèn ít, từ phèn ít sang không phèn. Loại phèn đang chuyển hoá từ đất phèn tiềm tàng sang đất phèn hiện tại là loại đất phèn trung gian giữa đất phèn tiềm tàng và phèn hiện tại. Đối với loại đất phèn đang chuyển hoá thì tầng Jarosite đã bắt đầu và đang xuất hiện, kéo theo nồng độ các chất gây phèn như Fe+2, Al+3, SO4-2 tăng theo, kể cả khi đất còn tươi, hàm lượng các độc tố thay đổi nhiều theo thời gian. Loại đất này có nhiều ở vùng Bạc Liêu, Cà Mau (Minh Hải) và đặc biệt là vùng Đồng Tháp, vùng Tam Nông, xưa kia là vùng đồng lầy, đầm sen, súng. Nay làm thủy lợi đào kênh, hạ mực nước ngầm nên phèn tiềm tàng đã oxy hoá và đang chuyển hoá dần sang phèn hiện tại. Thực vật xưa kia là những loại ưa nước hay nửa khô nửa ướt, nay được thay thế sang cỏ năng (năng ngọt rồi đến năng kim). Ngoài loại đất phèn đang chuyển hoá đã nêu trên, do sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật nhiều loại đất phèn đang được cải tạo và đang chuyển hoá theo chiều hướng tốt. Từ phèn nhiều chuyển sang phèn ít, từ phèn ít chuyển sang không phèn, ví dụ như đất phèn ở vùng Tứ Giác long Xuyên, đã được cải tạo đưa vào khai thác sau chương trình thoát lũ biển Tây: 30.000ha hoang hoá được đưa vào trồng cấy 2 vụ, 150.000ha được cải tạo, từ 1 vụ thành 2 đến 3 vụ. Đây cũng là một loại phèn cần được quan tâm trong quá trình cải tạo và sử dụng.

38

Chương III Môi trường vùng đất phèn Ở vùng đất phèn, chế độ nước, các loại thực vật, động vật và vi sinh vật nằm trong một thể thống nhất, chúng ảnh hưởng trực tiếp hoặc gián tiếp lẫn nhau. Nghiên cứu vẫn đề này giúp chúng ta hiểu đầy đủ hơn về đất phèn, có tác dụng tốt trong cải tạo, sử dụng đất phèn và bảo vệ môi trường .

3.1. Sinh vật vùng đất phèn 3.1.1. Thực vật Để hiểu đầy đủ hơn về đất phèn ngoài việc nghiên cứu thực vật hiện tại đang sống trên đất phèn chúng ta cần nghiên cứu những thực vật xưa kia bị vùi lấp ở vùng đất phèn . 1. Thực vật bị vùi lấp Đất phèn được hình thành ở vùng trũng. ở đó xưa kia là vịnh hay biển cạn, với nhiều loại thực vật phát triển. Thực vật thời kỳ trước lúc có đất phèn, thường phần lớn có các loại thực vật của rừng sú vẹt như : Bầu, mắm, đước đôi, đước nhọn, vẹt. Các loại cây này mọc thành rừng dày với bộ rễ khoẻ, làm giảm tốc độ dòng chảy, làm lắng đọng phù sa biển, chứa nhiều lưu huỳnh. Bản thân chúng cũng tích lũy lưu huỳnh, khi chết đi thải ra nhiều lưu huỳnh, là nguồn gốc đầu tiên sinh ra đất phèn. Chiều sâu tầng thực vật bị vùi lấp này thường thấy ở 1 - 2 m dưới mặt đất đối với đất phèn ở Đồng bằng Nam bộ, ở đồng bằng Bắc bộ như vùng Hải phòng, Thái Bình thấy ở độ sâu nông hơn 0,7 - 1,5 m. Hình 13: Rễ cây tràm

Ngoài các loại thực vật kể trên trong tầng thực vật bị vùi lấp còn thấy xuất hiện các loại cây khác như : Dừa nước, chà là, tràm. Qua nghiên cứu người ta thấy, ở những vùng đất mà chỉ có các loại thực vật này chôn vùi thì S tổng số rất ít, không có khả năng gây chua nhiều, pH của đất ở vào khoảng 5,5 - 6 . Như vậy chủng loại và chiều sâu của các loại thực vật bị vùi lấp có ảnh hưởng lớn đến mức độ sinh phèn trong đất. 2. Thực vật hiện tại Thực vật đang sống trên đất phèn cũng thay đổi theo tính chất của mỗi loại đất. Mỗi loại đất đều có một hệ thực vật thích ứng với nó - Đúng là “đất nào cây ấy” hay nhìn cây biết đất . Thực vật ở vùng phèn tiềm tàng thường có các laọi cây Chà là, Ráng dại, Lác biển, bàng, năng kim. Nếu là vùng đất phèn tiềm tàng sâu trong nội địa, là vùng trũng ngập nước gần như quanh năm, gồm các loại thủy sinh mọc chìm dưới nước hoặc chìm trong nước một phần 39

như : Súng co, sen, nhị cán vàng, nàng nỉ, nhị cán tròn, cỏ bấc, lúa ma, rau muống thân tím lá cứng và giòn, rau dừa, nghễ ... Thực vật ở vùng đất phèn nhiều thường có: Năng ngọt (ở đất phèn nhiều chỉ có loại cây này và một vài loại cây khác nữa, năng Ngọt rất thích hợp với PH = 4-5). Trong cây năng tích lũy nhiều SO4 (0,6-0,9% trọng lượng khô ) và Al3+ (500 - 1500 ppm). Đặc biệt ở trong rễ tích lũy gấp hai đến ba lần ở thân lá. Vì vậy không nên sử dụng năng làm phân xanh mà cần tìm cách diệt tận gốc. Năng kim, mọc sát mặt đất thành thảm, lá nhỏ, nhọn, rễ không ăn sâu như năng ngọt, sống được ở đất có lượng phèn cao hơn năng ngọt. Bàng và cây Sậy, thường mọc ở những nơi có cao độ cao hơn nhưng nơi mọc Năng và Bàng.

Hình 14: Cỏ năng kim

Thực vật ở vùng phèn ít và trung bình thường có: Năng ngọt, Cỏ năng, Lác Thực vật trong đất phèn không chỉ phụ thuộc vào tính chất trong đất mà còn phụ thuộc rất nhiều vào chế độ nước. Trong cùng một loại đất phèn khi chế độ nước thay đổi thì chỉ thị thực vật cũng thay đổi . Ngoài các loại thực vật đã nói trên đối với các vùng nước phèn đứng yên hoặc những vùng sình lầy nhiều hữu cơ, chúng ta còn gặp các loại tảo ocdogigo và micropora rất nguy hiểm cho lúa vì nó sống được ở pH rất thấp và phát triển nhanh. Nghiên cứu kỹ về tảo giúp chúng ta sử dụng và quản lý đất phèn hợp lý. Tiến sỹ Phùng Trung Ngân xếp thực vật ở vùng đất phèn theo bảng 15. 3.1.2. Vi sinh vật và các động vật vùng đất phèn 1. Vi sinh vật trong đất phèn Trong phần quá trình hình thành đất phèn, chúng ta đã đề cập đến vai trò của vi sinh vật. Có nhiều loại vi sinh vật trong đất phèn, vai trò của chúng cũng khác nhau trong quá trình hình thành đất phèn. Nhưng chúng thực sự có ý nghĩa trong việc tăng tốc độ hình thành đất phèn. Nhiều tác giả cho rằng trong đất phèn có các loài vi khuẩn: Thiobacillus, Thiodans, Thiobacillus Ferroxidans và các loại vi sinh vật sắt. Có nhiều loài sống được trong điều kiện PH rất thấp (pH=2). Các loài vi khuẩn trong đất phèn lấy năng lượng để sống từ các phản ứng oxy hoá và phản ứng khử trong quá trình tạo phèn, chúng có vai trò rất lớn 40

trong việc thúc đẩy nhanh quá trình hình thành phèn, kể cả ở giai đoạn oxy hoá và giai đoạn khử. Trong đất phèn, số lượng vi sinh vật có ích rất hiếm. Nhưng vào năm 1972 Murthy đã phân lập, nuôi cấy được một loài vi khuẩn thuộc Azotobacteracede từ than bùn có độ chua (pH = 2.5-4.2 ) đã phát triển được trên đất phèn. Loại vi khuẩn này có khả năng có định đạm 1-10 mg /1g với thời gian là một tuần lễ nuôi cấy. Đây là một khả năng mới, mở đường cho việc tạo đạm dễ tiêu bằng sinh vật học cho đất phèn Bảng 15. 2. Những động vật nhìn thấy được Ở đất phèn trung bình và phèn nhiều, rất ít hoặc không có các động vật nhìn thấy được như giun, dế, mối. Thường chỉ thấy xuất hiện các loại kiến đen, kiến vàng và một vài loại rệp. ở vùng phèn nhiều pH = 2,5-3 kể cả đỉa cũng không thấy xuất hiện, rất ít tôm cá, nếu có thì cũng không phát triển được, thường đầu to nhưng thân và đuôi bé. Ở vùng đất phèn ít, các loại động vật phong phú hơn về chủng loại gần như vùng nước ngọt. Những vùng đất phèn tiềm tàng hiện có ảnh hưởng nước lợ thì sinh vật có khá nhiều như : cua, còng, tôm, cá... Những vùng đất phèn tiềm tàng nội địa, có nước ngập thường xuyên trên mặt ruộng thì các loại động vật khá phong phú: cá, tôm, tép, ếch, chuột, rắn, rết , đỉa ...( như vùng Đồng Tháp Mười ).

3. 2. Chế độ nước vùng đất phèn Chế độ nước là một trong những nhân tố cấu thành, phát triển và cải tạo đất phèn, nước có thể làm tăng hay giảm hàm lượng phèn trong đất. Chế độ nước và chất lượng nước còn ảnh hưởng trực tiếp đến cây trồng, năng suất cây trồng, đến việc sử dụng, cải tạo đất phèn và ảnh hưởng đến đời sống của nhân dân vùng đất phèn. Trong phần này xin giới thiệu một số đặc điểm chế độ nước vùng phèn. Về chế độ nước, có thể chia ra vùng có ảnh hưởng của thủy triều và vùng không có ảnh hưởng của thủy triều, vùng ảnh hưởng lũ và vùng không bị ảnh hưởng lũ. Trong đó lại có thể chia ra vùng ảnh hưởng thủy triều thường xuyên, đỉnh và chân chiều cao và vùng thủy triều chỉ ít tháng trong năm, chênh lệch ít. Vùng ít hoặc không có thủy triều liên quan đến nước ngọt hay phèn có ngập lụt hay không và thời gian ngập. Chế độ nước ở 4 vùng phèn như đã nêu phù hợp với quá trình hình thành, phát triển của đất phèn và tính chất đất phèn của 4 vùng đặc trưng đó. Xin giới thiệu một số kết quả nghiên cứu các vùng cả về chế độ nước phèn. Nước là yếu tố hết sức linh hoạt. Các ion trong nước lại càng linh hoạt. Vì vậy, sự biến đổi giữa vùng này và vùng khác hết sức khác nhau. Trong một ngày, chế độ nước có thể thay đổi, thậm chí trong một thửa ruộng cũng có thể thay đổi : chỗ này và chỗ kia khác nhau. Vì vậy, không thể có một công thức chung nhất cho vùng nước phèn được. Càng cụ thể về ngày tháng, thời gian, địa điểm vị trí lấy mẫu bao nhiêu càng chính xác bấy nhiêu. Như vậy, những kết quả mà chúng tôi trình bày dưới đây, cũng có một giá trị tương đối của nó.

41

3.2.1. Nước ngầm và chế độ nước ngầm Vùng ven biển ĐBSCL có nguồn nước dưới đất khá phong phú, chứa trong các phức hệ Holocene, pleistocene, Pliocene, Miocene. Nước ngầm tầng nông Holocene, có mối liên hệ với nước mặt và bị nhiễm mặn. Một số vùng nước ngầm ở một số tầng khác cũng bị nhiễm mặn, nên trữ lượng nước ngọt bị hạn chế. Chế độ nước ngầm, chất lượng nước ngầm, ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình hình thành, phát triển, sử dụng và cải tạo đất phèn. Nước ngầm cao, quá trình hoá phèn do oxy hoá khó hình thành, nhưng quá trình cải tạo phèn gặp khó khăn và việc tiêu thoát nước khi rửa khó thực hiện, quá trình tái nhiễm phèn do nước ngầm rễ sảy ra. Đối với những vùng phèn tiềm tàng mực nước ngầm dâng cao có tác dụng tốt trong việc hạn chế hoá phèn. ở vùng phèn hoạt động đang được cải tạo thì nước ngầm cao gây khó khăn cho thau rửa, rễ bị tái nhiễm phèn trong mùa khô. Đối với những vùng mực nước ngầm biến động lớn theo mùa, mùa khô mực nước ngầm hạ thấp dưới tầng pyrit, thì quá trình hoá phèn xảy ra rất mãnh liệt, tầng Jorosit ngày càng phát triển. Vì vậy việc duy trì mực nước ngầm trong đất phèn đối với từng loại đất phèn là khác nhau và là công việc rất cần thiết trong cải tạo và sử dụng đất phèn. Chất lượng nước ngầm trong đất phèn thường rất kém - thông thường pH thấp , các chất dinh dưỡng thấp và các độc tố khá cao, ví dụ mẫu phân tích nước ngầm vùng đất chua mặn Hải Phòng thể hiện như bảng 13, 14 (độ sâu lấy nước ngầm 0,8 m). Bảng 13: Số liệu phân tích nước ngầm tại nông trường Trung Dũng Thành phố Hải phòng (ở độ sâu 0,7 m) - Phòng thí nghiệm ĐHKT & XD Sôfia - 1987 Nước ngầm

Hải Phòng

pH

3,94

Chất cặn ở 110o0 g/l

Độ dẫn điện EC (mm hos/cm

20,056

26,88

Cation Ca2+ Mg2+ g/l mequ/l g/l mequ/l 0,368 18,363 0,980 80,59

Cation Na+ (g/l) (mequ/l) (g/l) 4,8

Clg/l mequ/l 9,10 256,0

207,98

Anion SO42g/l mequ/l 3,442 71,66

0,192

K+ (mequ/l) 4,911

HCO3g/l mequ/l 0,018 0,295

CO32g/l 0,00

Bảng 14: Các chỉ tiêu phân tích nước ngầm tại Tân Thạch 1993 (Độ sâu lấy nước ngầm 0,8 m)(Viện nghiên cứu khoa học thuỷ lợi Nam bộ) Nước ngầm Tân Thạch

pH 3,13

EC ns/cm 2.320

Al3+ mequ/l 14,4

Fe2+ mg/l 218,33

SO42mg/l 2.994,2

Tuy chất lượng nước ngầm vùng đất phèn xấu nhưng nó lại giữ vị trí rất quan trọng trong quá trình hình thành và phát triển đất phèn. Chế độ nước nói chung và chế độ nước ngầm nói riêng, có ý nghĩa quyết định đến quá trình oxy hoá của đất phèn. Quá trình oxy hoá đất phèn , đặc biệt ở đất phèn tiềm tàng kéo theo sự hạ thấp của pH và tăng hàm 42

lượng các độc tố trong đất như Al 3+, Mg2+ , Fe2+, Fe3+, Mn+, SO42- .Kết quả nghiên cứu cụ thể dưới đây, chứng tỏ vai trò quyết định của nước trong quá trình phát triển của đất phèn và ý nghĩa của nó trong việc dùng nước để cải tạo và sử dụng đất phèn . Kết quả nghiên cứu sự biến động của pH của các tầng đất khác nhau theo thời gian trong quá trình oxy hoá, kéo theo sự tăng nhanh hàm lượng các độc tố trong đất phèn được thể hiện như sau: Các mẫu đất nghiên cứu được lấy ở nông trường Trung Dũng ở thành phố Hải Phòng( vùng đất lấn biển ở ven đường quốc lộ 14 ) . Phẫu diện được chia thành 4 tầng với các đặc điểm sau: - Tầng1: Ap, (0 - 20 cm ) Màu cà phê sáng (10 YR 6/ 3) .đất tươi , xốp , sét pha cát trung bình , cấu trúc không tảng cục , không sụt trong HCl. Ranh giới với tầng 2 không rõ nét, chuyển đổi từ từ. - Tầng 2: Cm, ( 20 - 50 cm ) Màu cà phê (10YR 5/ 3 ). Tươi ,chặt , sét pha cát trung bình, cấu trúc tảng cục , không sụt trong HCl .Ranh giới với tầng 3 rõ nét . - Tầng 3:Abj ( 50-90 cm ) Màu đen , xuất hiện một số vết vàng của Jarosit ( 2,5Y 5/6 ), màu đen cuả Sunphit (2,5 Y 2/0 ) .Đất sét pha cát, không sụt trong HCl . Ranh giới với tầng 4 không rõ nét, chuyển đổi từ từ. - Tầng 4: Gb (90-100 cm ) Tầng glay (5 Y 3/1 ) thường xuyên ngập trong nước .Đất cát, nhiều xác thực vật dạng bã chè .Không sụt trong HCl. Các phẫu diện để khô trong trạng thái tự nhiên, pH được xác định trong nước (1: 5 )kết quả thể hiện ở bảng 15 và hình vẽ 14: Bảng15: Kết quả về sự biến động của pHH20 trong quá trình oxy hoá đất chua mặn ở khu vực thành phố Hải phòng ( phòng thí nghiệm ĐHKT & XD Sôfia-1987 ) Mẫu đất 1 2 3 4 5

Chiều sâu(cm) 0-20 20-50 50-70 70-90 90-100

Điều kiện ban đầu 6,05 6,20 5,80 6,30 7,10

Sau 1 tuần

Sau 2 tuần

Sau 1 tháng

5,50 5,70 4,15 4,50 5,00

5,15 5,30 3,10 3,30 3,80

4,70 4,80 2,70 3,10 3,65

Sau 2 tháng 4,10 4,22 2,51 2,29 3,59

43

Hình 14 : Biểu đồ diễn biến quá trình thay đổi của pH khi đất ở trạng thái khô tự nhiên mẫu đất ở nông trường Trung Dũng Thành phố Hải Phòng -1987 Từ những kết quả nghiên cứu về sự biến động của pH trong quá trình Oxy hoá đất chua mặn ở khu vực thành phố Hải Phòng và đồ thị diễn biến quá trình thay đổi này chúng ta thấy: - Giá trị của pH liên quan trực tiếp tới mức độ Oxy hoá của đất và mức độ khô kiệt của đất. - Giá trị của pH giảm dần theo thời gian Oxy hoá nhưng giảm đáng kể ở các tầng Jarosit và tầng sinh phèn glây . Giá trị của pH trong 2 tầng này giảm rất đột ngột trong 2 tuần đầu của quá trình Oxy hoá. - Nếu điều kiện cho phép, tốt nhất nên luôn giữ lớp nước ngọt trên mặt ruộng .Biện pháp này không những hạn chế quá trình Oxy hoá mà còn tăng giá trị pH trong đất. - Nếu không có nước ngọt hoặc phải tiêu để trồng màu hoặc những khu vực bố trí hệ thống tiêu ngầm để tăng hiệu quả rửa phèn cải tạo đất thì không được hạ thấp mực nước ngầm xuống dưới tầng Jarosit,( tới tầng sinh phèn ) - Chế độ nước ngầm ở vùng đồng bằng nước ta thay đổi theo mùa rõ rệt - mùa mưa thường từ O ÷50 cm, mùa khô thường từ 50 ÷100 cm. Chế độ mực nước ngầm trong đất 44

vùng đồng bằng ngoài việc phụ thuộc vào mùa mưa còn phụ thuộc chế độ mực nước triều ngoài sông rạch - độ nhiễm mặn của đất phèn phụ thuộc rất nhiều vào vị trí của nó so với bờ biển và sông rạch nhiễm mặn, vì vậy ở trạng thái tự nhiên những vùng đất có tầng pyrit ở nông thường bị oxy hoá trong mùa khô. Độc tố trong đất phèn thường cao vào cuối mùa khô hàng năm. Trong quá trình nghiên cứu sử dụng cải tạo đất phèn cần quan tâm nghiên cứu kỹ về chế độ và chất lượng nước ngầm nếu có điều kiện khống chế mực nước ngầm thì tác dụng cải tạo đất và sử dụng đất phèn sẽ tốt. ở nước ta những tài liệu nghiên cứu về nước ngầm và chế độ nước ngầm chưa nhiều. 3.2.2. Nước mặt và chế độ nước mặt 1. Sông Hậu và sông Tiền Chế độ thuỷ văn ĐBSCL chịu ảnh huởng mạnh của nhiều yếu tố tác động: dòng chảy sông Mêkông, thuỷ triều biển Đông, thuỷ triều biển Tây và chế độ mưa ở đồng bằng. Tỷ lệ phân phối lưu lượng của sông Mêkông vào sông Tiền và sông Hậu qua các trạm Tân Châu, Châu Đốc đóng vai trò rất quan trọng trong chế độ thuỷ văn và thuỷ lực toàn đồng bằng. Tỷ lệ phân bố lưu lượng trung bình năm qua Tân Châu là 79%, qua Châu Đốc là 21%, sau Vàm Nao được phân bố lại theo tỷ lệ sông Hậu 49%, sông Tiền 51%. Tỷ lệ này khá ổn định theo các năm và có sự biến đổi nhỏ theo mùa, mùa lũ tỷ lệ là 80% và 20%; mùa kiệt tỷ lệ 86% và 14%. Trong mùa lũ, tổng lượng lũ và ĐBSCL (năm 2000) khoảng 440tỷ m3, trong đó qua Tân Châu 277 tỷ m3, qua Châu Đốc 84 tỷ m3, lũ tràn vào vùng TGLX và qua kênh Vĩnh Tế 14 tỷ m3, lũ tràn qua biên giới vào ĐTM 65 tỷ m3. Tới Vàm Nao khoảng 115tỷ m3 được chuyển từ sông Tiền sang sông Hậu. Lượng lũ lớn gây ngập từ 1,6 đến 2 triệu ha đất vùng ĐBSCL, toàn bộ vùng TGLX và ĐTM ngập sâu, riêng vùng ĐTM có chiều sâu ngập từ 0,5 đến 4,5 m, thời gian ngập kéo dài từ 1,5 đến 4,5 tháng, đây là vùng ngập sâu nhất và dài nhất ĐBSCL. Mùa cạn bắt đầu từ tháng I kéo dài đến tháng VI, lưu lượng bình quân sông Mêkông khoảng 6000 m3/s, tuy nhiên các tháng III, IV, lưu lượng bình quân chỉ đạt trên dưới 2000 m3/s. Thời kỳ này thuỷ triều biển Đông dao động mạnh, mỗi ngày lên xuống hai lần với biên độ 2,5 - 3 m, kéo theo lsá sự xâm nhập mặn sâu vào đồng bằng làm ảnh hưởng đến một vùng rộng lớn với diện tích khoảng 2,1 triệu ha, thời gian ảnh hưởng mặn khoảng từ tháng 1 đến tháng 6 tuỳ khu vực. Ngoài việc xâm nhập mặn, chất lượng nước 2 sông tốt, hàm lượng phù sa và dinh dưỡng cao. 2. Sông Vàm Cỏ Sông Vàm Cỏ có 2 chi lưu là Sông Vàm Cỏ Đông (dài 145 km tính từ biên giới) và sông Vàm Cỏ Tây (dài 144 km) hợp nhất với nhau sau Long An gọi là Sông Vàm Cỏ có chiều dài ra biển hơn 40 km. Là một sông tiêu tự nhiên, nằm ở vùng trũng thấp nhất của Đồng Tháp Mười. Trên toàn tuyến, sông có mặt cắt rộng (100 – 120m) và rất sâu (Ζđáy bq = -15 m), khi ra cửa sông mặt cắt được mở rộng đột ngột tới (1000-1200m), cao trình đáy cũng được nâng lên tới -5m. 45

Sông ở vị trí tập trung nước lũ thuận lợi, nhưng do bị tác động mạnh của triều biển Đông, khả năng thoát lũ của sông bị hạn chế. Lượng lũ vào sông Vàm Cỏ Tây thông qua 5 cửa (Σω = 200m2 ), trong đó đoạn từ Mộc Hóa trở xuống là: 12 cửa (ω = 300 m2) và 3 cửa phía dưới đoạn hợp lưu hai sông. Trong đó có ba cửa Lagrange, Bắc Đông và rạch Chanh có tổng lượng lũ thoát ra ứng với lũ năm 1996 lần lượt là: 2,14; 1,02 và 0,98 tỷ m3. Đây là những cửa liên quan trực tiếp đến vùng đất phèn, nước phèn cần cải tạo. Lượng lũ vào Sông Vàm Cỏ Đông có nguồn từ Campuchia và lượng mưa trên lưu vực thuộc lãnh thổ Việt Nam với tổng lượng khoảng 3 ÷4 tỷ m3 trong một mùa lũ (chưa kể lượng lũ từ Sông Vàm Cỏ Tây chuyển sang). Sông Vàm Cỏ Đông mặt cắt lòng sông khá sâu và rộng, mực nước lớn nhất trong năm 1996 tại Gò Dầu là 1,52m và tại Bến Lức là 1,37m. Trong năm 2000 Hmax tại Gò Dầu 1,80m và tại Bến Lức là 1,38m. Độ dốc ngang từ Sông Vàm Cỏ Tây sang Vàm Cỏ Đông khá lớn. Chính vì vậy, trong những năm lũ lớn, lượng lũ chuyển từ đầu nguồn Vàm Cỏ Tây sang Vàm Cỏ Đông là đáng kể. Như vậy sông Vàm Cỏ Đông trong mùa lũ còn thiếu nguồn. Kết quả tính toán lũ năm 1996 cho thấy tỷ lệ phân phối lượng lũ ở các sông như sau: Lượng lũ vào Vàm Cỏ Tây 13,54 tỷ m3, lượng lũ từ Vàm Cỏ Tây chuyển sang Vàm Cỏ Đông 1,67 tỷ m3, lượng lũ ở sông Vàm Cỏ Đông là 3,3 tỷ m3. Tổng lượng lũ thoát qua Vàm Cỏ là 18,55 tỷ m3, trong đó lượng lũ từ ĐTM thoát ra là 15,2 tỷ m3. Trong lượng lũ 15,2 tỷ m3 từ ĐTM thoát ra Vàm Cỏ, thì lượng lũ trên đoạn từ Mộc Hoá trở xuống là 6,28 tỷ m3. Khả năng tiêu thoát của sông Vàm Cỏ phụ thuộc chủ yếu vào thủy triều Biển Đông. Triều biển Đông ảnh hưởng vào sông Vàm Cỏ trong suốt mùa lũ và đến tận Mộc Hóa. Đường quá trình mực nước tại Bến Lức cho thấy trong suốt mùa lũ năm 1991 luôn suất hiện 2 dòng chảy 2 chiều trong ngày.

46

Theo tài liệu đo đạc của Tổng cục KTTV từ ngày 12/X đến 05/XI/1996 tại Tân An lưu lượng trung bình 25 ngày là 2.130m3/s. Lưu lượng trung bình 5 ngày lớn nhất (0105/XI) là 2.650 m3/s, trong đó ngày 04/XI khi mực nước tại Tân An xuống thấp thì lưu lượng tiêu lớn nhất đạt tới 2.680 m3/s. Lưu lượng trung bình 5 ngày nhỏ nhất (25-29/X) là 1740 m3/s. Trong đó ngày 27/X xuống thấp nhất với 1.600 m3/s. Trong năm 2000 lưu lượng tiêu lớn nhất đạt 3.140 m3/s. Vào tháng X năm 1966 có thể đánh giá lưu lượng lũ tại Gò Dầu vào khỏang 1100 ÷ 1300 m3/s. Kết quả đo đạc của Tổng cục KTTV tại Bến Lức cho trung bình 25 ngày đo đạc là 1.790 m3/s. Lưu lượng trung bình 5 ngày lớn nhất (01-05/XI/1996) là 2.470m3/s và lưu lượng ngày lớn nhất 04/XI đạt 2.720 m3/s. Theo số liệu đo đạc năm 2000 lưu lượng lớn nhất đạt 2.848 m3/s. Trong mùa khô toàn bộ chiều dài sông Vàm cỏ bị ảnh hưởng thuỷ triều, mặn xâm nhập đến tận Mộc Hoá. Đầu mùa mưa chất lượng nước trên sông Vàm Cỏ kém do bị nhiễm phèn và mặn. 3. Thuỷ triều Thuỷ triều biển Đông ảnh hưởng mạnh mẽ đến chế độ nước trong vùng ĐTM suốt cả năm. Trong mùa cạn thuỷ triều đẩy nước lên tận biên giới và trong toàn vùng nước chảy 2 chiều. Trong mùa lũ thuỷ triều rút xuống hạ lưu và ảnh hưởng mạnh mẽ đến việc tiêu thoát nước và chế độ ngập lụt. Triều biển Đông có chế độ bán nhật triều không đều, mỗi ngày có hai đỉnh và hai chân, trong 1 tháng có hai kỳ triều cường và hai kỳ triều kém. Biên độ triều bình quân 270cm, cao trình mực nước triều bình quân là 0,25m. Trong năm đỉnh triều lên cao vào tháng XII và tháng I, xuống thấp vào tháng VI, VII; Chênh lệch đỉnh khoảng 0,5 m. Chân triều lên cao vào tháng III, IV và tháng IX, X, xuống thấp vào tháng VI, VII, chênh lệch chân khoảng 1 m. Dọc theo biển Đông từ cửa Soài Rạp ở cực bắc qua 8 cửa sông Cửu Long đến cửa sông Gành Hào ở phía cực Nam, thuỷ triều biển đông có một dạng chung và biến đổi theo xu thế: Càng về phía nam thì biên độ càng tăng lên và xuất hiện muộn hơn. Từ Vũng Tàu đến Gành Hào biên độ tăng lên khoảng 0,4 m và chậm pha hơn khoảng gần 1 giờ. Triều biển Đông là yếu tố cơ bản chi phối tỷ lệ dòng chảy ĐBSCL vào mùa cạn. Biên độ triều tháng III, IV trong mùa cạn khoảng 2,5 đến 3 m. Do ảnh hưởng của lưu lượng thượng nguồn mà mặn xâm nhập sâu đến Hiệp Hoà (Vàm Cỏ Đông); Tuyên Nhơn (Vàm Cỏ Tây); Mỹ Tho (Sông Tiền); An Lạc Tây (Sông Hậu). Triều biển đông ảnh hưởng đến vùng mặn ở bán đảo Cà Mau. Với các nguồn mặn của sông Hậu, Mỹ Thanh, Gành Hào đồng thời với nguồn mặn Ông Đốc, Cái Lớn (biển Tây) đã ảnh hưởng đến một vùng diện tích khoảng 1,2 triệu ha. Triều biển Tây có dạng nhật triều không đều, hàng ngày có một đỉnh cao và nhọn, phần trên bị kéo dài và bị đẩy lên bởi một đỉnh thấp thứ hai. Biên độ triều bình quân 70cm, mực nước triều bình quân la 0,18m. Triều biển Tây ít quan trọng vì biên độ nhỏ và chỉ lan truyền vào các kênh nhỏ, đáng kể nhất là sông cái lớn, khu vực Hà Tiên - Kiên Giang.

47

Tương tác giữa triều biển Đông và triều biển Tây tạo nên một miền giao tiếp ở Kiên Giang và phía Tây Bạc Liêu - Cà Mau, thường được gọi là khu vực giáp nước của triều biển Đông và triều biển Tây. Vấn đề triều ảnh hưởng xâm nhập mặn không những hạn chế đến sản xuất nông nghiệp và còn ảnh hưởng đến đời sống của nhân dân và kinh tế - xã hội. 4. Chế độ và chất lượng nước vùng Đồng Tháp Mười Bốn hạn chế về điều kiện tự nhiên của vùng ĐTM là: Lũ lụt – Hạn hán – Chua phèn và xâm nhập mặn. Các yếu tố hạn chế thay nhau ngự trị suốt thời gian trong năm: tháng II, III, IV khô hạn, xâm nhập mặn; tháng V, VI, VII chua phèn trên phạm vi rộng nhất. Tháng VIII, IX, X ngập lụt. Nước phèn được hình thành từ đất phèn tại chỗ hoặc từ nơi khác tràn đến. Đất càng chua thì nước càng chua. Quá trình hình thành nước phèn có thể phân làm 3 giai đoạn: + Giai đoạn hoà tan muối phèn trên mặt ruộng. + Giai đoạn rửa trôi muối phèn và tập trung vào kênh rạch nội đồng. + Giai đoạn rút nước phèn ra bể tiêu. Giai đoạn hoà tan và rửa trôi phụ thuộc vào ính chất cơ lý của đất phèn, phân bố mưa trong các tháng đầu mùa mưa và điều kiện địa hình đồng ruộng. Kinh nghiệm thực tế cho thấy: nếu những trận mưa đầu mùa có lượng mưa lớn thì việc hình thành nước phèn sẽ giảm, vì lượng mưa lớn là cho nồng độ phèn giảm và được rửa đi theo dòng thấm xuống các tầng sâu và một phần theo dòng chẩy mặt xuống kênh mương và đưa ra khu tiêu. Trường hợp lượng mưa đầu mùa nhỏ, nồng độ phèn trong nước cao, nước phèn không thể tháo ra khu tiêu, đọng lại ở các vùng trũng, trên ruộng, gây ảnh hưởng lớn đến cây trồng, gia súc và con người. Nước chua được hình thành trong các tháng đầu mùa mưa, tập trung vào kênh mương và lan truyền rộng ra ngoài vùng đất phèn ra nhiều phía và tồn tại trong nhiều tháng (5, 6, 7, 8) do tác động của thuỷ triều (hình . Đây là mối đe doạ lớn đến sản xuất và môi trường sống đối với người dân vùng ĐTM. Những vùng giáp nước trên kênh là vùng ứ đọng nước phèn trong một thời gian dài trong đầu mùa mưa. Việc tiêu lượng nước chua có thể thực hiện theo các hệ thống kênh, nhưng do bị ảnh hưởng chế độ thuỷ triều nên việc tiêu thoát gặp nhiều khó khăn. Lượng nước chua ở nhiều vùng chỉ được tiêu thoát vào chính mùa lũ. Xâm nhập mặn vào sâu nhất chủ yếu từ phía sông Vàm Cỏ nơi nguồn nước yếu nhất, đặc biệt trên sông Vàm Cỏ Tây. Nhờ việc cấp nước theo các kênh ngang Hồng Ngự, Tân Thành – Lò Gạch, Đồng Tiến, Lagrange; các cống ngăn mặn Rạch Chanh, Bắc Đông; do việc bổ sung nước từ công trình Dầu Tiếng tình hình xâm nhập mặn được cải thiện rõ rệt trong những năm gần đây. Tuy vậy, xâm nhập mặn vẫn là mối đe doạ từ hạ lưu đối với ĐTM.

48

Hình 15: Đường đẳng trị mực nước lớn nhất năm 2000 vùng ĐTM

Theo dõi về độ pH của hầu hết các kênh lớn của Đồng Tháp Mười trong 12 năm như kênh : Đồng Tiến, Tháp Mười, Tư Mới, Lagrange, Phước Xuyên, Long An, Cá Rô, Kênh Bo Bo, Trà Cú, Kênh 12, Long Định và sông Vàm Cỏ Tây và ở trạm thí nghiệm cải tạo đất phèn ở An Thạnh Long An, viện nghiên cứu khoa học Thuỷ lợi Nam Bộ đã vẽ được đường đẳng trị pH=4 trong vùng ĐTM như hình vẽ , đường đẳng trị phèn có biến động theo các năm và các tháng phụ thuộc vào độ lớn của lũ, nhưng luôn xuất hiện vào các tháng 5, 6, 7, 8 trong năm và ngự trị từ xa xưa . - Trung tâm chua với pH = 4,0 tập trung vùng trũng Đồng Tháp Mười là vùng Bắc Đông và BoBo.

49

Hình 16 : Đường đẳng trị pH = 4 cácnăm 1993 – 2000 vùng Đồng Tháp Mười

50

5. Chế độ nước vùng Tứ giác Long Xuyên So với khu vực Đồng Tháp Mười, thì mức độ ngập lũ của vùng TGLX nhẹ hơn, lũ về chậm hơn, mức ngập lụt nông hơn, thời gian ngập ngắn hơn. Đường đẳng trị mực nước năm 1996 được thể hiện như hình vẽ 18. Chế độ mưa ở Tứ Giác Long Xuyên : lượng mưa lớn tập trung, lượng mưa trung bình nhiều năm khoảng 2.100 - 2.200 mm, 80% tổng lượng mưa tập trung vào mùa mưa. Mưa bắt đầu sớm (tháng 4) và kéo dài đến tháng 12. Trong mùa khô hơn một phần ba diện tích bị xâm nhập mặn, không có nguồn nước ngọt. Là khu vực có diện tích phèn hoạt động lớn, nên chất lượng nước trong vùng rất xấu, 150.000 ha chỉ có thể gieo trồng một vụ, 30.000ha không thể gieo trồng, ở tình trạng hoang hoá. Sau khi chương trình thoát lũ biển Tây vào vận hành, hiệu quả do hệ thống công trình đem lại rất lớn, đặc biệt việc cải tạo đất và môi trường vùng đất phèn. Chế độ nước trong vùng đã thay đổi. Chúng tôi xin trình bày nội dung này ở phần sau. Chế độ nước ở vùng đất phèn rất phức tạp và biến động theo không gian và thời gian, nó phụ thuộc vào chế độ lũ, chế độ thuỷ triều, chế độ mưa, khả năng tiêu thoát nước của từng vùng. Tuy nhiên ở từng vùng cụ thể chúng đều có những quy luật nhất định, nếu đi sâu nghiên cứu nắm vững những quy luật này ta có thể bố trí hợp lý về thời vụ, tránh được ảnh hưởng của các độc tố trong nước gây ra và có thể sử dụng nó để tưới, để cải tạo đất phèn.

51

H×nh 17 : §−êng ®¼ng trÞ mùc n−íc lò cao nhÊt n¨m 1996

H×nh 18: §−ëng ®¼ng trÞ phÌn vïng Tø Gi¸c Long Xuyªn

3.3. Ô nhiễm Môi trường vùng đất phèn 3.3.1. Khái niệm về ô nhiễm đất - Ô nhiễm được xem là tất cả các hiện tượng (chủ yếu là tác động nhân sinh do gián tiếp hoặc trực tiếp) làm nhiễm bẩn môi trường đất bởi các tác nhân gây ô nhiễm 52

(Poihetauts). Có rất nhiều nguồn mà qua đó đất nhận được những hợp chất lạ có tác động làm giảm độ phì nhiêu trong đất. - Nếu căn cứ vào các tác động gây ô nhiễm, phân ra làm các loại: {+ Do phế thải công nghiệp {+ Do phế thải sinh hoạt {+ Do hoạt động sản xuất nông nghiệp {+Do ảnh hưởng của bầu khí quyển. * Tác nhân gây ô nhiễm: - Tác nhân hoá học - Tác nhân sinh học - Tác nhân vật lý 1. Tác nhân hoá học - Do trong đất, trong nước vùng đất phèn nặng và trung bình xuất hiện hàm lượng cao của các độc tố. Do việc dùng nhiều phân bón hoá học, thuốc trừ sâu, diệt cỏ và chất kích thích sinh trưởng, dẫn đến sự lan truyền độc tố từ vùng này sang vùng khác. Ngoài ra còn do phế thải của hoạt động công nghiệp cũng như sinh hoạt. - Do những vùng đất phèn nặng và trung bình: Khi xuất hiện những vùng phèn nặng và trung bình, các độc tố trong đất xuất hiện với hàm lượng cao thì chúng không chỉ xuất hiện và gây ảnh hưởng tại những vùng đất phèn, mà do ảnh hưởng của chế độ nước trong khu vực các độc tố sẽ lan truyền sang những khu vực lân cận: +Làm đất bị nhiễm chua, nhiễm mặn. +Tính chất hoá học của đất bị thay đổi. +Chất lượng nước bị thay đổi theo chiều hướng bất lợi. + Chất lượng nước ngầm bị nhiễm bẩn - Do sử dụng phân bón. Khi bón phân khoáng chỉ có 50% được cây trồng sử dụng. Lượng còn lại tham gia vào vấn đề gây ô nhiễm môi trường đất. {+ Biến đổi thành phần tính chất của đất nếu không sử dụng hợp lý. {+ Làm chua đất {+ Biến đổi cân bằng dinh dưỡng đất cây trồng {+ Một lượng lớn xâm nhập vào nguồn nước,vào khí quyển - Do thuốc trừ sâu, diệt cỏ. + Hay gây nên hiện tượng “ phóng đại sinh học “ Tác động mạnh mẽ nhất đến môi trường đất - Do chất thải công nghiệp, sinh hoạt. + Chứa sản phẩm độc hại ở dạng rắn. Nhiều nghiên cứu gần đây đã chứng minh 50% chất thải công nghiệp là rắn: than, bụi, sỉ, quặng..vv. Và từ đó ước tính 15% gây độc 53

hại và nguy hiểm cho con người và đất đai. Chất thải sinh hoạt ở dạng rắn cũng chiếm tỷ trọng lớn. + Chất thải công nghiệp là các hoá chất kim loại nặng như: Cu, Pb, Cs, Hg, Cd... thường chứa nhiều trong rác phế thải của ngành luyện kim màu, sản xuất ôtô. + Trong đất, tính trị độc và gây độc của các kim loại nặng phụ thuộc vào nhiều yếu tố: ôxy hoá khử, pH, số lượng nước và phức chất mà nó hoà tan các kim loại nặng. 2. Tác nhân sinh học - Sự ô nhiễm này xuất hiện do những phương pháp đổ bỏ chất thải mất vệ sinh, loại tưới, thải sinh hoạt, bón trực tiếp cho cây, cho đất. Sử dụng phân không đúng kỹ thuật, vì trong đó chứa nhiều vi khuẩn gây bệnh → gây nên hậu quả cho con người, gia súc. -Nhiều loại vi khuẩn trong đất phèn lan truyền theo nước gây nên một số bệnh đối với nhân dân vùng đất phèn 3. Tác nhân vật lý - Ô nhiễm nhiệt: khi nhiệt độ đất tăng gây ảnh hưởng đến hệ vi sinh vật trong đất, ảnh hưởng đến phân giải chất hữu cơ. Trong nhiều trường hợp ảnh hưởng đến chất dinh dưỡng. Nhiệt độ tăng làm giảm lượng D2 hoà tan trong dung dịch đất dẫn đến thế cân bằng sang xu thế khử. Quá trình phân huỷ chất hữu cơ sang kị khí, sinh ra sản phẩm độc : CH4, NH3, H2S và các andehit. + Quặng thải bỏ của các nhà máy nhiệt điện, luyện kim. + Đốt rẫy, cháy rừng. - Các tác nhân phóng xạ: + Phế thải của các trung tâm nghiên cứu, bệnh viện.. + Để đo người ta có hệ số cô đặc: Tỉ lệ nồng độ chất phóng xạ tích huỷ trong cơ thể và lượng đó trong môi trường. * Ô nhiễm đất phèn: - Nguyên nhân: + Ngoài các nguyên nhân đã nêu trên còn kể đến: + Do quá trình tưới tiêu không hợp lý làm xuất hiện quá trình mặn hoá, phèn hoá. - Độc tố sản sinh trong quá trình phèn hoá: + Trong quá trình phèn hoá do điều kiện môi trường biến đổi từ trạng thái khử chuyển sang trạng thái oxi hoá trị số pH giảm và giảm đột ngột (trung bình từ 1,5 đến 2,5 đơn vị) và là nguyên nhân chính dẫn đến sự hình thành các độc tố (là hệ quả của quá trình oxy hoá). Khi pH ≤ 3: Fe, Al, SO42- xuất hiện nhiều và linh động. Làm rễ cây không hút chất dinh dưỡng (Al). Fe làm cho rễ chặt không hô hấp được. Chúng ta đều biết Al có tương quan nghịch với giá trị pH. ở nồng độ 1 - 2 ppm Al đã có tác động xấu với cây trồng. Khi đất bị phèn nặng, pH thấp, Al tích trữ trong các mô của hệ rễ ngăn chặn sự kéo dài và phân chia của tế bào, ức chế hoạt động của các enzim làm nhiễm xúc tác cho việc tổng

54

hợp các chất trong vách tế bào, làm cho bộ rễ cuả cây cằn cỗi, lông hút rụng, phát triển không bình thường và dẫn đến chết. Độc tố Fe (Fe2+, Fe3): Khi pH trong đất giảm, Fe2+được giải phóng ra gây độc cho cây - đặc biệt nó có thể lan truyền ra những khu vực rộng lớn xung quanh. Theo một số tác giả F2+ 150 - 200 pp m đã gây độc cho lúa, đồng thời ảnh hưởng đến sự sống của các sinh vật trong vùng và ở nồng độ Fe2+ = 500ppm nhiều cây trồng không sống được. Độc tố H2S và Pyrit xuất hiện do kết quả của quá trình khử Sunphat trong điều kiện yếm khí, đặc biệt là đất có nhiều xác sú vẹt. Theo Đeut ở nồng độ (1-2) x 10 mol/m3 H2S đã làm tổn thương đến chức năng của rễ - Sự lan truyền nước phèn từ vùng này sang vùng khác thông qua hệ thống kênh rạch. - Ngoài ra đa số phân bố ở vùng ven biển → nhiễm mặn (chua mặn): Cl- Na+. 3.3.2. Tiêu chuẩn đánh giá đất bị ô nhiễm - Hiện chưa có một phương pháp nào hoàn chỉnh để đánh giá tình trạng mẫu đất bị ô nhiễm vì bản thân việc này rất phức tạp. 1. Quy ước - Dựa vào nồng độ của hoá chất N2 trong quá trình phân huỷ - các hoá chất hữu cơ chứa đạm thì người ta có thể đánh giá được trạng thái ô nhiễm đất. { Nhiều NH3: mới ô nhiễm { N02: đang ô nhiễm { N03: sạch (đã được cung cấp) 2. Chỉ số vệ sinh Nitơ anbumin của đất (N thuộc cơ thể vi sinh vật) CSVS = ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯ N hữu cơ của đất - Môi trường ô nhiễm ⇒ chỉ số vệ sinh giảm vì hoạt động sinh vật giảm → N2 trong anbumin giảm. - Đất ô nhiễm ⇒ vi sinh vật hoạt động yếu ⇒ N hữu cơ tăng chỉ số vệ sinh giảm. - Trong y tế ta có: Chỉ số vệ sinh <0,7 0,7 - 0,85 0,85 - 0,98 > 0,98

Tình trạng ô nhiễm Mạnh Trung bình Yếu sạch (không ô nhiễm)

3. Kết quả phân tích hàm lượng * Hàm lượng clo để đánh giá : - ít Clo : tốt 55

- Nhiều Clo: bẩn xấu * Xét nghiệm vi sinh vật: - Chỉ tiêu về bệnh tật. Dựa vào số lượng vi sinh vật mà chủ yếu là trung bình vi khuẩn (tiểu trung bình/1 g đất) người ta phân tích thấy : - 1 - 2,5 triệu : đất không có vấn đề > 2,5 triệu : đất có vấn đề - Số lượng trứng giun : Số trứng giun /1kg đất Tiêu chuẩn đánh giá < 100 Sạch 100 - 300 Bị bẩn > 300 Rất bẩn 3.3.3. Biện pháp phòng chống ô nhiễm đất 1. Làm sạch cơ bản 2. Khử những chất thải rắn - Rác thải gia đình - Nước thải 3. Tập trung và thải bỏ 4. Điều khiển, kiểm soát chế độ nước ở vùng đất phèn bao gồm cả nước mặt và nước ngầm

56

Chương IV Lý tính đất phèn Nói đến đất phèn người ta ít nói về lý tính của nó. Vì hoá tính ảnh hưởng rất nhiều đến năng suất, phẩm chất cũng như sức sống cây trồng. Tuy nhiên, lý tính của đất phèn cũng đóng một phần không nhỏ vào khả năng “phèn“ của đất. Hiểu rõ tác động của lý tính, chúng ta sẽ có biện pháp sử dụng đúng, khai thác đúng và có biện pháp cải tạo thích hợp. ngoài ra đối với các kỹ sư thuỷ lợi sự hiểu biết về lý tính đất phèn còn có ý nghĩa rất quan trọng trong việc thiết kế, thi công các công trình thuỷ lợi ở vùng đất phèn.

4.1. Thành phần cơ giới Thành phần cơ giới đất phèn Nam Bộ thường có tỉ lệ sét cao 50 - 65%. Thông thường ở các tầng sâu tỉ lệ sét cao hơn. Tuy nhiên, có thể xếp chung thành phần cơ giới của đất phèn Nam bộ là sét đến sét nặng. Thành phần cơ giới nặng (sét cao) của đất phèn gắn liền với quá trình hình thành của nó. Đất phèn lắng tụ trong phù sa biển, mà biển ở đây do bồi đắp của phù sa sông Cửu Long dòng chảy chậm, nguồn đưa đi xa (từ Campuchia, Lào, thậm chí từ Tây Tạng Trung Quốc), nên vật liệu được mang về bồi đắp lên vịnh hoặc biển cũ thường rất mịn. Thành phần rất mịn này đã tạo nên tỉ lệ sét cao, thành phần cơ giới nặng. + Đặc điểm này cũng ảnh hưởng đến quá trình hình thành phèn và gây nhiều khó khăn cho quá trình sử dụng và cải tạo đất phèn. + Thành phần cơ giới của đất phèn thuộc đồng bằng Bắc Bộ thường có hàm lượng sét cao hơn các loại đất khác ở khu vực, nhưng vẫn nhỏ hơn ở đồng bằng Nam Bộ (bảng 16 )

4.2. Thành phần cấu tạo của sét Bằng phương pháp nhiễu xạ quang tuyến X, năm 1976 xử lý 2 mẫu đất ở khu thí nghiệm trường Đại học Cần Thơ, Huỳnh Công Thọ và Kazahido (Nhật) đã cho biết: thành phần khoáng sét ở các tầng đất của phẫu diện đều giống nhau và có các loại: Khoáng Illite: Đây là một khoáng chủ yếu trong thành phần sét của đất và được nhận biết bởi các đỉnh của cấu trúc có độ dài 10Ao, 5Ao, 3,3Ao. Khoáng Kaolinnite loại có số lượng tương đối sau Illite nhận biết bởi các đỉnh 7,1A0 , 3,56 Ao . Bảng 16: Thành phần cơ giới của đất phèn Nơi lấy mẫu Nông trường ấp Bắc II, Cai Lậy, Tiền Giang (Lê Huy Bá 1982) Xã Vĩnh Lập Huyện Vi Thanh Tỉnh Cần Thơ

Độ sâu cm o-8 8 - 19 19 - 45 45 - 110 0 -70 20 - 60 60 - 130

pH kcl 3,4 3,3 2,5 2,0 3,4 3,5 2,0

Hữu cơ (%) 25,86 12,93 9,83 3,53 4,2 5,00 2,52

Sét (% )

Thịt (% )

Cát ( % )

35,20 41,92 41,92 45,60 52,84 50,24 58,84

18,00 19,28 17,20 20,15 16,36 16,36 14,72

46,80 38,80 40,88 34,25 30,80 33,40 26,44 57

(Lê Huy Bá 1982) Amphoe Thanyaburi Changebat Pathum Thai lan Nông trườngTrung Dũng Hải Phòng

130 - 200 0-7 22 - 40 40 - 90 90 - 135 135 - 250 250 - 300 0 - 22 22 - 53 53 - 73 73 - 95 95 - 112

2,6 4,1 3,6 3,4 3,4 4,0 5,0 3,8 2,6 2,1 2,2 2,6

1,92 5,2 1,1 0,6 1,7 4,2 3,7 1,5 0,9 3,8 2,4 0,7

59,78 64 63 63 65 71 68 35,5 38,8 13,5 12,4 8,9

13,50 35 36 32 34 27 31 64,5 61,2 81,2 80,2 80,4

26,72 1,0 2,0 5,0 1,0 2,0 1,0 0,0 0,0 5,3 7,4 10,7

4.3. Tính trương co của đất phèn Các kết quả nghiên cứu cho thấy độ trương co của đất phèn phụ thuộc nhiều vào tỉ lệ sét, hàm lượng hữu cơ và độ ẩm trong đất được ghi nhận ở bảng 17. Qua bảng thấy: tính trương co của đất phèn rất lớn do hàm lượng sét cao và hàm lượng hữu cơ lớn. Khi khoáng sét mất nước sẽ co lại. Mặt khác, khi chất hữu cơ mất nước, cũng teo lại đã làm cho tỷ lệ co của đất này lớn. Như vậy, nguyên nhân của sự trương co lớn có liên quan trực tiếp đến hàm lượng hữu cơ và hàm lượng sét trong đất. Tính trương co của đất phèn có thể làm cho cây trồng bị đứt rễ khi đất cạn nước và có liên quan đến công tác thủy lợi như xây dựng công trình, nứt nẻ bờ kênh, mất nước trên kênh, vỡ kênh và hiện thẩm lậu của nước trong ruộng phèn... Bảng 17: Độ trương co của một số loại đất phèn (Lê Huy Bá 1982) Loại đất phèn - Phèn tiềm tàng có hữu cơ ở dưới - Phèn nhiều không có hữu cơ ở dưới - Phèn mặn có hữu cơ ở dưới - Phèn trung bình không có hữu cơ ở dưới - Phèn nhiều có hữu cơ ở dưới

C (%) 7,2 3,1 6,3 2,4 6,9

Sét (%) 60,1 58,2 59,3 55,2 61,2

Độ trương co % 27,2 15,8 23,9 8,7 21,3

4.4. Tỷ trọng đất phèn Tû träng cña ®Êt cã liªn quan ®Õn thµnh phÇn sÐt, hµm l−îng c¸t vµ chÊt h÷u c¬ trong ®Êt. Trong thùc tÕ s¶n xuÊt, tû träng b»ng 2,65 ®−îc xÕp vµo lo¹i trung b×nh. Karuhckuü ®¸nh gi¸ ®Êt trång víi møc tû träng nh− sau: 2,5 - 2,66 g/cm3 : ®Êt cã mïn trung b×nh 2,5 trë xuèng : ®Êt giµu h÷u c¬ Lín h¬n 2,7 : ®Êt giµu Fe2O3 KÕt qu¶ ph©n tÝch mÉu ®Êt nh− b¶ng 18.

58

B¶ng 18 : Tû träng cña ®Êt phÌn nhiÒu Địa điểm Đất phèn nhiều ĐTM Đất phèn nhiều ĐTM Đất phèn Hải Phòng

Tầng (cm) 0 - 30 30 -50 0 - 30 30 - 50 0 - 30 20 - 50

Tỷ trọng (g/cm3) 2,210 2,580 2,310 2,600 2,72 2,73

Như vậy là tỷ trọng ở tầng trên tương đối thấp, do tỷ lệ mùn ở đây cao thường 6 7%, còn ở tầng Jarosite tỷ trọng từ trung bình đến cao. Đất Hải Phòng do hàm lượng mùn thấp nên tỷ trọng đất phèn rất cao. Chỉ tiêu này có liên quan đến việc cày xới, công, năng lượng máy làm đất.

59

Chương V Hoá tính đất phèn Nói đến đất phèn, thường người ta nói đến tính chất hoá học, vì tính chất hoá học đóng vai trò quyết định đất phèn hay không phèn và mức độ phèn. Nó còn quyết định đến năng suất và phẩm chất cây trồng, quyết định số lượng và chất lượng phân bón cần thiết, loại cây trồng, biện pháp thủy lợi và môi sinh. Nghiên cứu về tính chất hoá học của đất phèn có tầm quan trọng đặc biệt trong việc sử dụng, cải tạo đất phèn. Hàm lượng các chất trong đất phèn: - Lượng tổng số : Lượng toàn bộ có trong đất, có thể chất đó ở dạng hợp chất hay đơn chất, hữu cơ hay vô cơ, dễ tan hay không tan. - Lượng dễ tiêu : Lượng của một chất nào đó, có khả năng dễ tan vào dung dịch đất để cây trồng có thể sử dụng được. -Ion trao đổi : hàm lượng các ion và cation trao đổi trong phức hệ hấp thụ đất Thành phần hoá học của các chất trong đất phèn rất dễ thay đổi theo thời gian và các điều kiện bên ngoài như : nước ngập hay cạn, bón vôi hay không bón, để trống hay có cây che phủ, lên liếp hay để nguyên ... Tham khảo số liệu phân tích thành phần hoá học của một số mẫu đất được thể hiện ở bảng (19), (20) Bảng19: Kết quả phân tích hàm lượng một số nguyên tố trong đất phèn tại Quỳnh Phụ Thái Bình ( Viện Nghiên cứu Khoa học Thuỷ lợi - 1991 ) Mẫu đất

Tâng đất cm

pH H2O

pH KCl

Mùn (%)

EC ms/c m

Nt mg/ 100

Pt %

Kt %

Ca2+ meq/ 100

Al3+ meq/ 100

Fe2+ meq/ 100

SO42mg/l

0-20

4,4

3,8

3,0

1050

0,24

0,06

0,87

5,6

2,2

1,4

247

20-50

4,0

3,4

2,42

910

0,2

0,05

0,86

5,2

2,3

0,5

247

0-20

4,6

4,0

2,62

840

0,25

0,07

0,88

4,3

1,9

1,1

222

20-50

3,6

3,2

2,62

2170

0,21

0,07

0,93

5,6

5,1

2,1

185

1

2

60

Bảng 20: Đặc tính hoá học của đất phèn khu thí nghiệm Tân Thạnh (Viện Nghiên cứu Khoa học Thuỷ lợi Nam Bộ) pH

N

0-15 15-28 28-43 43-105 105-150

Ec ms/c m 1.07 0.95 0.85 1.12 2.47

3.60 3.54 3.50 3.28 2.97

0-11 11-24 24-79 79-100 100-150 0-11 11-28 28-73 73-150 0-19 19-49 49-114 114-150

0.77 0.78 1.22 1.63 2.84 0.93 0.73 1.50 4.38 1.00 0.73 1.25 1.81

3.59 3.63 2.96 2.82 2.55 3.91 3.69 3.32 2.64 3.59 3.60 3.27 3.34

Mẫu đất

Độ sâu (cm)

Đất phèn hoạt động

Đất phèn hoạt động Đất phèn tiềm tàng Đất phèn hoạt động

0.464 0.300 0.157 0.164 0.185

P205 (% total) 0.067 0.033 0.019 0.004 0.015

0.458 0.357 0.171 0.158 0.200 0.735 0.371 0.207 0.214 0.442 0.200 0.164 0.171

0.067 0.046 0.019 0.020 0.011 0.139 0.037 0.020 0.004 0.850 0.043 0.003 0.024

Mg2+

0.880 0.940 1.420 1.380 1.350

Ca2+ (ml/ 100g) 1.22 1.50 1.92 2.24 1.22

8.06 7.56 6.58 14.00 14.80

2,100 1,675 1,550 1,900 8,625

1,687 1,650 2,160 1,575 1,811

1.000 1.280 1.160 1.240 1.240 0.753 1.120 1.160 1.380 0.831 1.160 1.770 1.630

0.58 1.04 1.50 1.42 1.12 0.20 1.18 1.54 2.08 3.14 3.70 4.70 4.60

3.12 5.10 5.58 8.92 9.05 2.96 5.26 15.60 9.71 6.74 11.50 22.50 24.50

650 1,357 2,150 5,450 10,000 1,950 1,450 4,050 16,750 875 1,375 1,950 4,800

1,800 1,740 1,800 1,708 1,530 1,240 1,960 1,663 1,293 1,150 1,512 5,200 2,425

K20

SO42(ppm)

Al3+ (ppm)

5.1. Mùn và chất hữu cơ Theo các tác giả chú giải ở bản đồ đất Bắc Việt Nam, thì xếp loại đất: Rất giàu mùn: >8%; - giàu mùn: (2 ÷ 8%) mùn trung bình: 1-2% - rất nghèo mùn < 1%. Như vậy đất phèn Nam Bộ thuộc loại đất giàu mùn. Thông thường tầng mặt có hàm lượng mùn cao hơn các tầng dưới. Bởi vì đất phèn ở vùng trũng thường nhận sự rửa trôi các vùng khác đến và bản thân những cây cỏ sống trên bề mặt của đất, chết đi, phân giải thành mùn và không bị rửa trôi. Bảng 21 : Lượng mùn và hữu cơ trong một số đất phèn (Lê Huy Bá 1982) Loại đất

Địa điểm lấy mẫu

Phèn nhiều

Lê Minh Xuân

Phèn nhiều

ấp 9, xã Hoà An, Hậu Giang

Phèn đang chuyển hoá Phèn trung bình

Tam Nông, Đồng Tháp ô Môn - Hậu Giang

Độ sâu (cm) 0 -20 20 - 70 70 -100 0 - 20 20 - 50 50 - 100 0 - 15 40 - 60 90 - 100 0 - 25 40 - 50 90 - 100

C (%) 4,8 1,0 1,4 6,0 3,8 1,2 5,7 3,8 4,2 5,2 3,2 4,8

M (%) 8,3 1,7 2,4 10,2 6,4 2,0 6,7 5,1 6,4 7,9 5,2 7,3

hữu cơ ký hiệu C, mùn ký hiệu M

Qua bảng 21 ta thấy : lượng hữu cơ trong đất phèn khá cao, từ 1 - 7%. Qua nhiều mẫu phân tích ở vùng đất phèn và đất không phèn nhưng ở cùng điều kiện về vị trí, chế 61

độ nước chúng tôi thấy ở đất có hàm lượng mùn ≤ 1% (đất nghèo mùn) thì khó có điều kiện hình thành đất phèn.

5.2. Canxi trong đất phèn Canxi trong đất được giải phóng từ các nguồn đá vôi CaCO3 tạo thành dạng CaSO4.2H2O hoặc CaCl2 trong đất phèn. Vai trò của canxi trong đất phèn được thể hiện rất rõ nét qua việc trung hoà Axit H2SO4, được tạo ra trong quá trình Oxy hoá như đã trình bày ở phần vai trò của vôi đối với sự hình thành đất phèn, ngoài ra canxi còn có tác dụng làm tăng năng xuất và phẩm chất cây trồng. Nhưng cần lưu ý rằng trong điều kiện yếm khí, giàu CO2 thì CaCO3 được tạo thành cacbont Canxi. CaCO3 + CO2+ H2O → Ca (HCO3) 2 rất linh hoạt, dễ bị rửa trôi. Theo bảng 23 thấy lượng canxi trao đổi ít từ 0,2 - 4 lđl/100g. Đất càng nhiều phèn thì khả năng thiếu canxi càng rõ. Trừ đất phèn mặn có pH tương đối cao hơn hoặc đất phèn tiềm tàng, thì lượng canxi có tăng nhưng không nhiều. Khi canxi trong đất tăng, thì pH tăng, vi sinh vật hoạt động tốt và giảm được phèn. Canxi cũng là chất dinh dưỡng của cây trồng nhất là những cây họ đậu. Vì vậy việc bón vôi nhằm tăng canxi cho đất phèn nhất là đất phèn nhiều là cần thiết và có tác dụng đối với cây trồng cũng như tác dụng cải tạo đất, nhưng về liều lượng cần được xác định đúng để đạt hiệu quả cao.

5.3. Manhê (Mg+2) trong đất phèn Manhê thường đi kèm với canxi. Tuy nhiên những hợp chất của Mg+2 bền hơn là hợp chất của Ca+2 và ở trong đất manhê thường ở dạng MgSO4, trong đất phèn mặn có cả MgCl2. Vì Mg+2 có nhiều trong nước lợ, nước biển nên những vùng đất phèn có ảnh hưởng của thủy triều, đều có Mg+2. Khi Mg+2 tăng độ phèn có thể giảm, nhưng vai trò của nó thấp hơn canxi. Clay-Al + Mg 2++Na+ → clay - Mg, Na +Al3+. Khi pH trong đất cao nhôm sẽ bị kết tủa theo phương trình sau: Al3+ + 3H2O ∏ Al(OH)3 + 3H+. Lượng Mg+2 trao đổi ở đất phèn thường cao hơn Ca+2 khoảng 0,1- 17 lđl/100g. Cũng như canxi, manhê có ít ở đất phèn nhiều còn ở đất phèn mặn và phèn tiềm tàng ven biển, giàu manhê hơn. Manhê cần cho cây trồng, ở đất phèn không có biểu hiện thiếu manhê.

5.4. Natri trong đất phèn Bảng trên cũng cho ta thấy natri trao đổi (Na+) trong các loại phèn không thiếu, trong đó ở đất phèn tiềm tàng và phèn mặn khá cao. Về mùa khô, Na+ bốc lên mặt tạo thành một lớp muối NaCl trên lớp bùn mỏng, khô cong, nứt nẻ, nên mặt đất khô có nổi lên những lấm tấm li ti trắng đục của muối. Sự có mặt của Na+ hạn chế sự ảnh hưởng của các ion phèn như Al+3, Fe+2, Fe+3 và tạo nên NaOH, làm pH tăng lên, tức là hạn chế bớt phèn. Tuy nhiên, lượng Na+ quá lớn 62

thì sẽ tạo nên phèn mặn và có thể tạo nên Na2CO3. Chất này ở phạm vi 0,1% đã hạn chế sự sinh trưởng của cây, nếu trên 0,2% nhiều cây trồng bị chết. Trong một số trường hợp người ta dùng nước mặn để tưới cho đất phèn, làm giảm hàm lượng phèn trong đất. Tuy nhiên điều này không nên thực hiện thường xuyên vì sẽ làm đất trai cứng, rồi không thể canh tác được. Ở vùng phèn mặn có thể Natri sẽ tham gia phản ứng hoá học : 2NaOH + H2SO4 → Na2SO4 + 2H2O hoặc : NaCl + H2SO4 → Na2SO4 + HCl Và phản ứng trực tiếp : Na2SO4 + 2C → Na2S + 2CO2 Na2S + 2H2CO3 → 2NaHCO3 + H2S 2NaHCO3 → Na2CO3 + CO2 + H2O Na2CO3 được tích lũy và sẽ gây độc. Tuy nhiên điều này không xảy ra ở vùng đất phèn. Chỉ xảy ra ở đất mặn hoặc mặn phèn Ở đất phèn nhiều có thể Na là dinh dưỡng có tác dụng hạn chế ảnh hưởng của Al3+, Fe, nâng cao pH và cải tạo đất phèn nhưng ở đất phèn mặn Na lại là yếu tố hạn chế sự phát triển của cây trồng.

5.5. Lân (P2O5) trong đất phèn Lân trong đất có nhiều dạng : Lân hữu cơ và lân vô cơ hoặc lân đang hoà tan. Ví dụ dạng PO4-3. Lân hữu cơ là lân liên kết với chất hữu cơ. Đó là hợp chất lân trong thân thể vi sinh vật ở rễ cây. Trong hàng ngàn mẫu đất phèn, lượng lân tổng số ít, chỉ trong khoảng 0,01 - 0,05%. Nhưng đất phèn ít và phèn mặn, do pH cao, nên lân tổng số có cao hơn và có khi đến 0,1% trọng lượng đất khô. Tuy nhiên, lượng lân dễ tiêu trong đất phèn luôn luôn rất ít. Hầu hết các mẫu phân tích mà chúng tôi đã biết, lượng lân dễ tiêu chỉ có vệt hoặc có khi chỉ vài chục ppm. Trong đất phèn mặn, phèn ít, lượng lân dễ tiêu có cao hơn (10 - 20 ppm). Nguyên nhân của sự có nghèo lân ở đất phèn vì pH thấp, độ hoà tan và tái tạo của lân yếu. Mặt khác, lân vô cơ trong đất chủ yếu là dạng photphat -canxi có khả năng thủy phân. Nhưng trong đất phèn đã nghèo canxi và một phần tạo thành hydroxyl Apatit Ca5(PO4)3OH, là một chất bền trong đất. Theo phản ứng : 7Ca3(PO4) 2+ 4H2O

→ Ca(H2PO4) 2 + 4Ca5(PO4) 3OH

Hoặc là : 2H3PO4 + Al2(SO4) 3 → 3H2SO4 + 2AlPO4 2H3PO4 + Fe2(SO4) 3 → 3H2SO4 + 2FePO4 hoặc còn gặp dạng Al2(OH) 3PO4 và Fe2(OH) 3PO4 So với đất được đánh giá là P tổng số trung bình như phù sa sông Hồng, sông Mã, sông Chu, sông Thái Bình mức 0,08 - 0,12%, thì lân tổng số ở đất phèn nghèo nhưng lân dễ tiêu luôn luôn rất nghèo (40 - 56 ppm). 63

Các mẫu đất ở nông trường Trung Dũng Thành phố Hải Phòng không xác định được hàm lượng P2O5 vì quá ít. Vì vậy, cần phải bón lân cho đất phèn thì cây trồng mới có năng suất và điều này cũng giải thích vì sao một số vùng đất phèn bón thêm lân năng suất tăng rõ rệt.

5.6. Một số chất khác trong đất phèn - Đạm: Thường thì ở đất giàu hữu cơ và mùn, sẽ giàu đạm. Vì vậy ở đất phèn do giàu hữu cơ nên đạm tổng số rất giàu (trung bình từ 0,15 - 0,25%). Hầu hết các mẫu phân tích đều có hàm lượng N tổng số trong đất từ 0,1 - 0,45, có trường hợp đạt 0,6%. Tuy nhiên, lượng đạm tổng số cao nhưng đạm dễ tiêu trong đất phèn vẫn nghèo. Vì vậy việc bón đạm cho đất phèn vẫn cần thiết. - Kali: Trong đất phèn kali tổng số có thể từ 0,05 - 0,25%, không có biểu hiện thiếu kali. - Mangan (Mn+2): Mangan có trong đất với các hoá trị khác nhau Mn+2 ,Mn+4, Mn+6 và Mn+8. Điều đó dẫn đến sự có mặt phức tạp của Mangan trong các hợp chất trong đất. Trong môi trường đất phèn Mangan thường ở dạng Mn+2 , có hàm lượng cao nhưng chưa gây độc cho cây trồng, nhưng khả năng di động của Mn+2 khá lớn. Mn+2 - 2e → Mn+4 - Vi lượng khác trong đất phèn: Trong các mẫu phân tích các vị lương trong đất phèn Nam Bộ thấy: Đất nghèo đồng, nghèo coban, không nghèo kẽm.

5.7. pH đất phèn Đánh giá tính chua hay kiềm của một loại đất, người ta thường nói đến yếu tố đầu tiên là pH. Nếu pH < 6,5 : đất chua; pH = 6,5 - 7,5 trung tính; pH > 7,5 đất kiềm. Đất Việt Nam trừ đất trên đá vôi, đất Bazan có tính kiềm, đất phù sa ngoài đê sông Hồng trung tính, còn các loại khác thường có pH ≤ 6 trong đó, đất phèn là loại đất rất chua. ở đất phèn pH biến động lớn theo mùa, theo tháng, theo ngày. Sự biến động này rõ nhất là trong nước phèn và phụ thuộc vào sự có mặt nhiều hay ít, có hay không của hầu hết các cation và anion vừa kể trên. Sự có mặt của các cation kiềm và kiềm thổ : Na+, K+ , Ca+2, Mg+2, Mn+4 làm cho đất có pH cao. Ngược lại, sự có mặt của Al+3, H+, Fe+2, Fe+3, H2SO4, SO42-, HCl làm cho pH giảm. Các kết quả nghiên cứu chỉ ra rằng : pH tương quan nghịch với hàm lượng của Al+3 và Fe , SO4-2 trong đất. (chi tiết xin xem phần biến động của các độc tố và tương quan giữa các độc tố). Trên đồng ruộng, pH thấp nhất trong đất là thời kỳ cuối tháng 4 và đầu tháng 5 (cuối mùa khô) . Trong các hệ thống kênh vùng đất phèn thì pH thấp nhất và các tháng đầu mùa mưa: tháng 5, 6, 7, khi lượng mưa đầu mùa hoà tan và rửa trôi một số ion H+, Al+3, SO4-2, Fe+2 vào kênh (xem đường đẳng trị phèn vùng ĐTM) pH thay đổi và biến động lớn theo độ ẩm của đất (xem đồ thị biểu diễn sự thay đổi của pH theo thời gian trong điều kiện ở trong trạng thái khô dần trong không khí ở mục nước ngầm, phần môi trường đất phèn. Đặc biệt ở đất phèn tiềm tàng sự biến đổi này rất 64

lớn và biến đổi ở cả 3 tầng và lớn nhất là tầng Pyrite hoặc hữu cơ: sự chênh lệch có thể lên tới 0,8 - 2,2 đơn vị. pH là yếu tố dễ nhận biết và là yếu tố đầu tiên đánh giá tính phèn của một loại đất phèn, nhưng không nói hết được bản chất của đất phèn.

65

Chương VI Độc chất trong đất phèn 6.1. Khái niệm chung về độc chất trong đất phèn Đất phèn, xét về mặt tính chất và bản chất của nó, chính là xét về độc chất. Hay nói đúng hơn là những ion gây độc cho cây và súc vật cũng như con người. Một chất được gọi là độc, thường đi kèm với hàm lượng của nó có trong dung dịch đất, cây cối và trong cơ thể con người. Ở mức độ nhất định nào đó là không độc, thậm chí lại cần thiết cho cây trồng, nhưng mức độ tới hạn nào đó lại độc. Mức độ này tùy thuộc vào bản chất của chất đó, tùy thuộc vào môi trường nó hoạt động, dạng nó tồn tại và đối tượng nó gây độc. Có thể không độc hoặc chưa độc cho một cây nào đó nhưng lại độc, thậm chí gây chết cho một cây trồng khác. Ví dụ : NH4 là một chất dinh dưỡng cho cây trồng tuy nhiên khi hàm lượng trong đất vượt quá 1/500 lại gây độc hại cho các loại cây trồng. Hay Mn+2 có hàm lượng vượt quá 1 - 10-2% trong tro thực vật thì gây độc cho một số loại cây. * Mỗi loại giống lúa và giai đoạn sinh trưởng của chúng đều có khả năng chịu đựng mức độ độc tố khác nhau. Nhưng theo nhiều kết quả nghiên cứu của các tác giả trong nước với nước ngầm, nhìn chung mức độ chịu đựng các độc tố của lúa trung bình như sau: Bảng 22: Mức độ chịu đựng của cây lúa đối với những độc tố trong đấ.

Fe2+ S024 Al3+ EC (ppm) (ppm) (ppm) (ms/cm) 5,0 ÷5,5 ≤ 2.500 ≤ 30 ≤ 150 ÷200 ≤ 1500 Trong đất phèn các nguyên tố sắt, nhôm, suphat (dưới dạng Fe+2, Fe+3, Al+3, SO4-2, H+, Cl- và hợp chất của sắt với Lưu huỳnh là Pyrit, Jarosit) luôn có hàm lượng rất cao, trên mức chịu đựng của cây trông rất nhiều, vì vậy gọi là các độc tố trong đất phèn. pH

6.1.1. Nhộm Độc chất nhôm có hoá trị là +3 (Al+3). Trong dung dịch khi pH = 4,1 nhôm sẽ lắng tụ (điểm đó được gọi là điểm trầm lắng của nhôm). Trong môi trường axit H2SO4, Al+3 có khả năng di động mạnh. Nhôm trong đất phèn, một phần là sản phẩm của sự rửa trôi tích tụ, trong quá trình Feralit; phần chủ yếu do quá trình phèn hoá : sau khi đã có H2SO4, trong đất, H2SO4 liền tác dụng vào keo đất đã giải phóng ra Al+3 tự do, trong điều kiện đó pH giảm xuống 23,5 trong dung dịch, Al+3 có thể ở dạng Al+3 tự do, cũng có thể liên kết với sắt, kali, và sunphat, tạo nên những sunphat sắt II và sunphát sắt III, nhôm lơ lửng trong nước, khi gặp những hạt bụi sét, sẽ kéo các hạt bụi này lắng xuống đáy ruộng đó cũng chính là nguyên nhân làm cho nước ở các vùng đất phèn nhôm rất trong. Trong các tầng đất phèn Al+3 thường rất cao và rất biến động. Có lúc từ vài chục ppm, rồi tăng cao đột ngột 500 - 1000 - 1500 và có khi trên 2000 ppm, khi pH giảm. 66

Nhôm biến động rất phức tạp, tuy nhiên các nghiên cứu lại cho thấy nó có quan hệ khá chặt chẽ với pH ở trong đất (hình 20). Sự chuyển biến này khá rõ trong điều kiện khô, hoặc khi phèn tiềm tàng chuyển sang phèn hiện tại. Trên mặt ruộng vào cuối mùa khô, ở những vùng phèn nhiều xuất hiện một lớp muối Al2(SO4)3 ở trên mặt đất, khi khô thì dòn, nhẹ xốp, khi ướt thì lầy nhầy, rất dẽ hoà tan. Với nồng độ cao muối này có thể gây chết tôm, cá và rất độc hại với gia súc và con người. Nhôm là một ion gây độc nhất ở đất phèn.

Hình 19: Đồ thị biểu thị mối tương quan của pH với Al+3 a. Tài liệu của J..Pons

b. Tài liệu nghiên cứu đất ở Hải Phòng 1987

c. Đất phía bắc Niuzilan 6.1.2. Sắt Sắt trong đất phèn có 2 hoá trị : Fe+2 và Fe+3 + Fe+2: Dễ tan trong nước và khi tan gây chua cho đất. Trong môi trường axit sunphuric, sắt di động mạnh, có thể ở các dạng Fe(OH)2, FeSO4, Fe2(SO4)3 hay Fe(HCO3)2, cũng có khi là hợp chất sắt hữu cơ. Khi pH vượt quá 4,5 thì Fe(OH)2 có hiện tượng trầm lắng trong dung dịch, và tan nhiều trong điều kiện pH ≤ 3,5. Trong dung dịch Fe+2 gây chua, sự tăng của Fe+2 làm giảm pH. Mối tương quan này không được chặt chẽ.

67

Hình 21 : Mối quan hệ giữa pH và Fe (ở khu vực thành phố Hải Phòng). So với Al+3 thì Fe+2 và Fe+3 cũng làm pH giảm, tuy nhiên Fe+2 và Fe+3 làm giảm pH chậm hơn so với Al+3 và nồng độ cao hơn mới làm pH giảm nhiều. Trong dung dich đất nhiều nhôm có thể làm pH hạ thấp tới 2,2, trong dung dịch nhiều sắt chỉ có thể làm cho pH hạ tới 2,5. Sắt trong đất có thể ở dạng FeS2 hay FeS dưới tầng Pyrit và có mặt trong các phản ứng khử. Trong tầng Jarosit, nó ở dạng KFe3(SO4)2(OH)6hay ở dạng Fe2(SO4)3.3H20, hay Fe2(SO4)3 và một số dưới dạng Fe(OH)3, FeO, Fe2O3. Nếu là hợp chất của Fe+3 có gốc lưu huỳnh thường có màu vàng “rơm”, nếu là oxyt hay hydroxyt Fe+3 sẽ có màu vàng xỉn của rỉ sắt. Trong đất lượng Fe+2 dễ chuyển thành Fe+3 khi có điều kiện oxy hoá (thoáng khí). Ngược lại Fe+3 sẽ chuyển thành Fe+2 khi ngập nước và yếm khí. Fe+3 trong Fe(OH)3 có chỉ số trầm lắng khi pH = 3,5. Nghĩa là ở pH ≥3,5. Fe(OH)3 đã có khả năng bắt đầu kết tủa. Tuy nhiên, khi trời nắng, thì sự kết tủa này ở pH cao hơn. Fe+3 là một ion kém linh động hơn Fe+2 và ít gây độc hơn. Trong rất nhiều mẫu phân tích, Fe+2 xuất hiện ở đất chua có khả năng nhiều hơn Fe+3 (còn dạng hợp chất thì ngược lại). Mối tương quan giữa pH và Fe2+ cũng như pH với Fe3+ không được chặt chẽ nhưng mối tương quan giữa pH với Fe lại khá chặt chẽ (xem đồ thị số 21) 6.1.3. Sunphat (SO4-2 ) và lưu huỳnh (S) trong đất phèn Lưu huỳnh và sunphat là nguyên nhân đầu tiên gây ra đất phèn, hàm lượng tổng số S% trong tầng Jarosit hoặc tầng Pyrit (ở đất phèn tiềm tàng) là chỉ số để phân biệt đất

68

phèn hoặc không phèn. Theo nhiều tài liệu công bố thì đất được gọi là đất phèn khi hàm lượng S tổng số ở trong đất lớn hơn hay bằng 0,7% (xem bảng 22, 23). Bảng 22: Hàm lượng tổng số S% ở đất phèn Thái Lan Tầng đất Chiều sâu (cm)

Ap 0-7

Bg 22-40

Bj 40-90

Gj 90-135

135-250

250-300

Tổng số S (%)

0,2

0,1

0,9

0,3

1,4

1,3

Tầng đất Chiều sâu (cm) Tổng số S (%)

Ap 0-14 0,3

14-30 0,5

30-60 0,5

Bj 66-115 0,8

GBj 115-165 0,2

Bg

Gr

165-195 1,7

Gr 195-315 1,3

Trong đất phèn lưu huỳnh có thể ở dạng FeS, FeS2, H2S, S tự do, dạng lưu huỳnh hữu cơ hoặc là dạng SO3, SO2 hay SO4-2 . Trong đó có dạng gây độc là H2S, SO3-2 , SO2 và SO4-2. Với một lượng nhỏ lưu huỳnh là dinh dưỡng cho cây (trong cây tích lũy từ 0,1 15% trong thực vật) và bình thường là 2,0 - 5,0%. Nếu vượt quá lượng này, sẽ gây độc cho cây. Sự gây độc của S không phải vì tính chất hoá học của S mà vì ngưng tụ cao của muối có hại cho đời sống (Presiman) và các hợp chất của nó ở các dạng Pyrite, Jarosite, axit sunphuaric. Có hai khái niệm lưu huỳnh tổng số : bao gồm tất cả các dạng lưu huỳnh, và lưu huỳnh dạng SO4-2. Dạng này ta thường gặp khá nhiều. Nó có thể ở H2SO4 phân ly, FeSO4, Al2(SO4)3, hay dạng kết tủa Fe2(SO4) 3. Sự chuyển hoá của độc chất này rất phức tạp gắn liền với sự tham gia của các vi sinh vật, ngoài ra các phản ứng của nó còn có sự tham gia của vi khuẩn sunphát hoá và phản sunphát hoá. Trong đất, thường tỷ lệ S/SO4-2 gần rưỡi hoặc gấp đôi hoặc hơn nữa. Tỷ lệ này thường thay đổi theo mức độ hoá phèn của một vùng đất. B¶ng 23: B¶ng l−u huúnh tæng sè vµ SO4-2 hoµ tan ®Êt phÌn An Phó §«ng (TÇng ®Êt mÆt)(Sè liÖu cña ViÖn N«ng nghiÖp miÒn §«ng Nam Bé) Mẫu đất Trồng mía Trồng cam Trồng thơm Trồng chuối

S tổng số (%) 0,398 0,151 0,270 0,261

SO4-2 (%) 0,021 0,012 0,024 0,004

Tỷ lệ S/SO4219 12 11 65

S trong đất phèn Việt Nam có thể từ 1 - 4%, có nơi đầm lầy tích đọng lâu có thể đến 5 - 6%. Lượng SO4-2 cao trong đất phèn và biến động. Đặc tính của lưu huỳnh ở trong đất là rửa trôi chậm (so với Cl-) nên dễ gây độc cho cây trồng và khó khăn trong cải tạo đất và sản xuất. 6.1.4. Pyrit

69

Hình 22: Đặc điểm cấu tạo những viên hình cầu của các tinh thể pyrit nhỏ. (ảnh Keith Tovey)

Hình 23: Những cụm tinh thể pyrit đang phân huỷ rễ cây trong đất phèn (ảnh E.A.Fitzpatric)

Pyrit là hợp chất của lưu huỳnh và sắt, là sản phẩm của quá trình yếm khí dưới sự tác động của các vi sinh vật yếm khí. Quá trình Oxy hoá Pyrit sẽ tạo ra axit, gây chua cho đất và gây hại cho cây trồng, súc vật và con người. Sự tích tụ của pyrit trong đất được thực hiện trong điều kiện ngập nước, đất trầm tích trong nước mặn và có nhiều chất hữu cơ, nhiều vi sinh vật yếm khí có khả năng phân huỷ các chất hữu cơ làm cho các ion sunphat hoà tan trở thành sunphit, ion sắt III trở thành ion sắt II. Nguồn chính của các sunphat là từ nước biển (nước sông chứa rất ít sunphát hoà tan). Pyrit là sản phẩm cuối cùng và ổn định của quá trình yếm khí và các hoạt động trên (xem hình17,18) Sự tích tụ pyrite rất chậm, trong điều kiện thiên nhiên ở đất thuận lợi nhất thì trong 100 năm có thể tích tụ 10 kg Pyrit/ 1m3 đất trầm tích. phèn tiềm tàng, mặc dù pH trong các tầng đất chưa bị hạ thấp (ở đất tươi), chưa xuất hiện axit sunphuric, nhưng ở những đất chứa nhiều pyrit, tầng pyrit nằm nông, nếu rễ cây trồng xâm nhập vào đều bị phá huỷ do sự bao bọc của các tinh thể pyrit hình cầu ( xem các hình 23). 70

Hình 24: Sự phá huỷ bộ rễ cây bởi sự tích tụ những đám pyrit (hình cầu) trong tầng pyrit ở đất phèn tiềm tàng ở Hà lan (ảnh R.O.Bleijert)

6.1.5. Jarosit Jarosit là một hợp chất, là kết quả của quá trình oxyhoá sunphite và Pyrit (đã được trình bày phần cấu tạo đất phèn). Trong đất khi đã xuất hiện Jarosit tức là pH trong đất thấp, kéo theo việc tăng hàm lượng các độc tố gây hại cho cây. Trong thực tế không chỉ các độc tố Al3+, Fe3+, Fe2+, SO42-, Cl-, H+ gây hại cho cây mà chính hợp chất Jarosit được hình thành cũng tham gia phá huỷ các bộ rễ của cây. Thông qua những bức ảnh ông RO. Bleijert (hình 23, 24) đã minh chứng điều này . 71

6.1.6. Hydro H+. ít tác giả đề cập đến ion H+ trong đất trong quá trình nghiên cứu, chúng tôi thấy khi pH ≤ 3 thì trong đất bắt đầu xuất hiện ion H+, khi xuất hiện ion này và hàm lượng nhỏ cũng gây độc hại cho cây trồng và gia súc.

Hình 25: Sự phá huỷ bộ rễ cây do sự tích tụ với hàm lượng cao của Jarosit xung quanh bộ rễ cây ở đất phèn hoạt động tại Thái lan (ảnh của R.O.Bleijert)

6.1.7. Clo (Cl-) Trong đất phèn nhiều hiện tại thì Cl ít (< 0,1%), nhưng đất phèn mặn và phèn tiềm tàng, có thể Cl- còn rất cao. Nó có thể ở dạng muối ăn NaCl hoặc là HCl. ở những vùng ảnh hưởng của nước mặn cần xét đến tác hại của Cl-. Tuy nhiên, so với SO42- thì Cl- là chất linh động, dễ hoà tan và rửa trôi, nên việc thau rửa thuận lợi.

6.2 Mối tương quan giữa các độc tố trong đất phèn Các phần trên chúng ta thấy sự biến động độc chất rất phức tạp, phụ thuộc nhiều yếu tố. Tuy nhiên sự biến động đó, cũng có quy luật nhất định, nhiều tác giả đi sâu nghiên cứu các mối tương quan này và đã cho những kết quả khá trùng hợp nhau. Mối tương quan giữa các độc chất trong đất phèn đã dược thể hiện ở phần trình bày các độc tố và sự biến đổi của nó. ở đó chúng ta đã thấy mối tương quan giữa pH với nhôm III, với sắt, với sunphat... – ở đây xin trình bày kết quả nghiên cứu của viện nghiên cứu khoa học thủy lợi Nam Bộ, chuyên sâu về mối quan hệ giữa các độc tố trong đất phèn – nắm vững mối quan hệ này giúp chúng ta hiểu sâu sắc hơn về đất phèn và có những phương án thích hợp trong sử dụng, cải tạo và dự báo về đất phèn. Như vậy, nếu ta có một tác động nào đó làm giảm một độc chất thì có khả năng kéo theo sự giảm các độc chất còn lại (trừ một vài trường hợp). 6.2.1. Hệ số tương quan R Kết quả nghiên cứu về hệ số tương quan giữa các độc tố theo chiều sâu của các tầng đất trong cùng phẫu diện. Kết quả về mối tương quan này có thể không trùng khớp với mối tương quan giữa các độc chất trong các phẫu diện khác nhau nhưng cùng tầng, bởi vì mối tương quan giữa các độc chất phụ thuộc rất nhiều vào trị số pH, thông thường các mối quan hệ này chỉ chặt khi pH trong đất thấp. Tuy nhiên chúng ta có thể tham khảo 72

trong quá trình nghiên cứu để cải tạo và sử dụng đất phèn. Kết qủa nghiên cứu được thể hiện qua bảng 45: Bảng 28: Hệ số tương quan giữa các độc tố trong đất phèn theo chiều sâu tầng đất (Viện Nghiên cứu Khoa học Thủy lợi Nam Bộ). Nguyên tố

Chiều sâu -5 - 25 - 50 - 65 -5 - 25 - 50 - 65 -5 - 25 - 50 - 65

Al+3 axit

EC

SO4-2

pH

Fe+2

Tổng Fe Fe+2 pH mg/1 mg/1 NS NS -0.551 - 0.165 -0.178 -0.260 NS NS -0.250 0.188 0.180 NS NS NS -0.581 NS NS -0.291 NS NS -0.318 0.411 0.400 NS NS NS 0.611 NS NS 0.296 NS NS -0.295 NS NS -0.169 -5 NS NS - 25 NS NS - 50 NS NS - 65 NS NS -5 NS NS - 25 NS NS - 50 - 0.219 - 0.225 - 65 - 0.202 - 0.213 -5 0.982 - 25 0.964 - 50 0.989 - 65 0.998

SO4-2 mg/1 0.939 0.816 0.871 0.811 0.903 0.805 0.864 0.751 0.943 0.827 0.911 0.806 - 0.562 - 0.238 - 0.249 NS

EC US/cm 0.944 0.931 0.904 0.904 0.927 0.918 0.899 0.889

axit meq/1 0.968 0.968 0.964 0.930

6.2.2. Phương trình tương quan Bảng 29 : Phương trình tương quan giữa các độc tố Giữa ng. tố với ng. tố pH và EC ms/cm

axit meq/l Al+3 meq/l SO4-2 meq/l

Chiều sâu (cm) -5 - 25 - 50 - 65 -5 - 25 - 50 - 65 -5 - 25 - 50 - 65 -5

Phương trình tương quan Axit = 2.94 EC - 0.12 pH + 0.95 Axit = 3.38 EC - 0.26 pH + 0.84 Axit = 3.77 EC - 0.55 pH + 1.25 Axit = 3.76 EC - 0.03 pH + 0.86 Al+3 = 3.09 EC + 0.21 pH - 1.75 Al+3 = 3.51 EC + 0.20 pH - 1.81 Al+3 = 3.77 EC + 0.17 pH - 2.10 Al+3 = 3.48 EC + 0.32 pH - 2.24 SO4-2 = 747 EC + 28.97 pH - 209.11 SO4-2= 760 EC + 20.87 pH - 177.16 SO4-2= 786 EC + 44.92 pH - 382.33 SO4-2=712 EC +359.54 pH - 1288.78 FeTổng = 1.027 Fe+2 + 0.92

R 0.928 0.918 0.903 0.889 0.945 0.935 0.903 0.914 0.943 0.827 0.911 0.822 0.982 73

Fe+2 mg/l Al+3 meq/l

Tổng Fe mg/l axit meq/l pH

- 25 - 50 - 65 -5 - 25 - 50 - 65 -5 - 25 - 50

Fe Tổng = Fe Tổng = Fe Tổng = Axit = Axit = Axit = Axit = = Al+3 Al+3 = Al+3 =

0.967 Fe+2 + 0.76 +2 1.023 Fe + 0.76 1.024 Fe+2 + 0.63 1.04 Al+3 + 0.53 1.02 Al+3 + 0.63 1.06 Al+3 + 0.59 +3 1.20 Al + 0.28 16,742.66 pH-6.753 388.35 pH-3.608 209.20 pH-3.192

0.964 0.989 0.998 0.968 0.968 0.964 0.930 0.589 0.303 0.390

6.2.3. Mối tương quan giữa pH và hàm lượng S tổng số trong đất Kết quả nghiên cứu ở đất phèn tiềm tàng ở Niuziland và Gambia (hình 26, 27) cho ta thấy mối quan hệ giữa pH trong các tầng đất tỷ lệ nghịch với hàm lượng tổng số S% trong tầng đất đó. ở các tầng Go (tầng mặt) do hàm lượng S nhỏ (Pyrit nhỏ) dù có tiêu nước (bị Oxy hoá) cũng không thể chuyển thành tầng Jarosit. ở tầng kế tiếp Gro hàm lượng S% có tăng nhưng không lớn – ở đây khi tiêu nước có thể xuất hiện Jarosit nhưng pH trong đất không hạ quá thấp được. ở tầng Pyrit (Gr) có hàm lượng S cao – 1%. Khi tiêu nước, quá trình oxy hoá xuất hiện, đất chuyển thành rất chua, pH trong đất hạ rất thấp

74

Hình 26 và 27: Biểu đồ mối tương quan giữa pH và hàm lượng S tổng số trong các tầng đất. (hình 29-đất ở Niu zi lan, hình 30- đất ở Gambia)

75

Chương VII Cải tạo đất phèn bằng biện pháp thuỷ lợi 7.1. Dùng nước lũ để cải tạo đất phèn Lũ ở đồng bằng sông Cửu Long tác động sâu sắc đến tình hình phát triển kinh tế xã hội vùng ngập lũ. Lũ đem lại cả tác động tích cực và tiêu cực. Về mặt tiêu cực: lũ tác động đến an toàn nhân mạng, cơ sở hạ tầng, hệ thống canh tác và mùa vụ, sinh hoạt, sản xuất và giao lưu của dân cư vùng lũ. Về mặt tích cực: Ngoài tác động về bồi lắng phù sa, vệ sinh đồng ruộng, rửa phèn, tài nguyên thủy sản, mùa lũ đã trở thành một đặc trưng về cảnh quan, môi trường, sinh hoạt và văn hoá của vùng Đồng Tháp Mười. Đã có nhiều đề tài nghiên cứu về cải tạo và sử dụng đất phèn ở các vùng nhỏ lẻ, các kết quả đạt được là đáng khích lệ, nhưng do đất phèn phụ thuộc rất nhiều vào môi trường xung quanh, nên hiệu quả cải tạo của các vùng nhỏ bị hạn chế, chỉ có tác dụng trong một số năm đầu, sau đó lại bị nhiễm phèn lại. Trong những năm qua vùng đất phèn rộng lớn ở Tứ giác Long Xuyên được cải tạo. Đó là nhờ hệ thống công trình kiểm soát lũ cho vùng TGLX, lũ đã được sử dụng trong cải tạo đất phèn, người ta dùng lượng lũ lớn chảy một chiều, chảy trực tiếp vào đất phèn, chỉ sau vài năm độc tố trong đất phèn đã giảm đi đáng kể. Đó là những kết quả rất cần được nghiên cứu, rút ra những bài học để áp dụng cho những vùng khác. Với suy nghĩ như vậy chúng tôi xin nêu tóm lược hệ thống công trình kiểm soát lũ (KSL) cho vùng Tứ giác Long Xuyên. 7.1.1. Những mục tiêu của việc KSL cho vùng Tứ giác Long Xuyên Mục tiêu của việc KSL cho vùng TGLX là thu gom lũ tràn qua khu vực Bảy Cầu trong các thời kỳ đầu lũ, cuối lũ và thoát lũ tràn ra biển Tây theo đường thoát ngắn nhất, rút ngắn thời gian ngập lụt. - Bảo đảm sản xuất an toàn 2 vụ Đông Xuân – Hè Thu, tạo điều kiện dịch chuyển thời vụ, thay đổi cơ cấu cây trồng. - Giảm thấp mức nước đỉnh lũ trong nội đồng, giảm thấp mốc cốt xây dựng, góp phần bảo vệ tài sản, tính mạng con người, cơ sở hạ tầng. - Sử dụng nước lũ vào việc ngọt hoá vùng đất phèn Tứ giác Hà Tiên - Tạo điều kiện cho nước phù sa sông Hậu chảy sâu vào nội đồng, để làm vệ sinh đồng ruộng, bồi bổ đất đai, cải tạo đất phèn. 7.1.2. Các công trình trong hệ thống kiểm soát lũ 1) Hệ thống thu gom lũ tràn gồm kênh Vĩnh Tế được cải tạo, đê ngăn lũ tràn ở bờ Nam kênh Vĩnh Tế với hai công trình đập cao su (ngăn và thoát l) tại Trà Sư, Tha La và cầu cạn Hữu Nghị. 2) Các kênh thoát lũ T3, T4, T5, T6, sông giang Thành và các kênh thoát khác phía Tây QL 80 3) Các cống ngăn mặn ở các cửa đổ ra biển Tây 4) Các cống điều khiển đầu sông Hậu (chưa thực hiện) 76

7.1.3. Hiệu quả của hệ thống kiểm soát lũ cho vùng TGLX 1) Công trình kiểm soát lũ đã đứng vững trong trận lũ lịch sử năm 2000. Vận hành hệ thống đúng quy trình. Nội đồng Tứ giác Long Xuyên tạo được một dung tích dự trữ đáng kể để điều tiết lũ chính. 2) Đảm bảo an toàn việc thu hoạch vụ Hè Thu, mặc cho lũ năm 2000 đến rất sớm và lớn. Việc đóng cống cuối lũ cho phép kết thúc sớm vụ Đông Xuân từ 10 đến 15 ngày. 3) Mức nước đỉnh lũ giảm 30-35 cm (vùng thị xã Rạch Giá) trung bình mức nước giảm thấp 20-25 cm (trừ vùng Tuần Thống – Lung Lớn, ven QL 80 mức nước ngập cao hơn 50-60 cm do không đủ cửa thoát lũ). 4) Do ngăn chặn được dòng tràn từ trên xuống, nước sông Hậu mang phù sa chảy sâu vào nội đồng TGLX đến 30-40 km có tác dụng cải tạo các vùng đất phèn (lượng nước từ sông Hậu đổ về nội đồng trên 8 tỷ m3 so với 2,5 tỷ m3 trước đây). 5) Khai hoang được 30.000 ha đất nông nghiệp, tạo nguồn nước ngọt cho 200.000 ha đất tự nhiên, 150.000 ha đất phèn được cải tạo, tạo nguồn nước phục vụ sinh hoạt cho khoảng 200.000 dân cư, trong đó có khu công nghiệp Hòn Chông – Ba Hòn. Môi trường đất – nước của một vùng trước đây là chua phèn mặn nay thay đổi hẳn. Vào năm 2002, Kiên Giang thu hoạch trên 2,5 triệu tấn lúa, so với 1,6 triệu tấn trước khi có công trình. 7.1.4. Những bài học rút ra từ nghiên cứu thực tế mô hình kiểm soát lũ cho vùng TGLX 1) Trong KSL nên đặt bài toán khai thác tài nguyên lũ thật cụ thể. Bài học sâu sắc và cũng là kết quả lớn nhất thu nhận được từ việc KSL cho vùng TGLX là chúng ta biết sử dụng lũ như một tài nguyên to lớn: nước ngọt, phù sa để cải tạo một vùng đất phèn, hoang hoá rộng lớn. Lũ là một nguồn lợi vô giá cho người dân ĐBSCL- cùng với nước lũ là nước ngọt, nguồn lợi thủy sản, phù sa để bồi bổ đất và cải tạo đất phèn, vệ sinh đồng ruộng. Cần biết sử dụng nước lũ như một tài nguyên vào việc cải tạo, bồi bổ cho đồng bằng ngày một thêm phì nhiêu. Như thế việc chung sống với lũ và kiểm soát lũ của chúng ta mới thực sự có ý nghĩa. 2) Ngăn lũ, thoát lũ và giữ nước phải là những công việc phải được đặt ra đồng thời. Đối tượng KSL là lũ tràn qua biên giới. Biện pháp hạn chế lũ tràn là ngăn và thu gom lũ tràn, dẫn lũ tràn ra các trục thoát chính và ra bể tiêu. Vì vậy ngăn lũ và thoát lũ phải tương ứng với nhau, trong đó ngăn mang tính “thời vụ”, thoát lũ mang tính cơ bản lâu dài. Ngăm mà không thoát thì sẽ gây ngập lụt cho thượng lưu, ngược lại, thoát mà không ngăn thì sẽ không giảm được ngập lụt. - Thoát lũ đồng thời phải gắn với việc cải tạo môi trường đất nước. Trục tiêu thoát phải ngắn. Thoát càng nhanh, tác dụng cải tạo môi trường càng lớn. - Gắn liền việc thoát lũ với việc tạo nguồn trong mùa cạn và vấn đề giữ nước. Như thế, một hệ thống KSL hoàn chỉnh phải được xem xét đầy đủ các mặt: Ngăn lũ – Thoát lũ – Cải tạo môi trường – Tạo nguồn – Giữ nước. 3) Trong quy hoạch kiểm soát lũ cần có sự thống nhất, phối hợp với các nước láng giềng và theo nguyên tắc là làm từ trên xuống dưới, từ ngoài vào trong. Nhưng khi thực hiện 77

phương án kiểm soát lại phải thực hiện từ dưới lên trên và từ ngoài vào trong, có như vậy mới tránh được mâu thuẫn và đảm bảo kinh tế. 4) Phối hợp thuỷ lợi, giao thông, dân cư để cồng trình KSL đạt hiệu quả cao nhất. Các công trình trục ngăn lũ, thoát lũ phải được xem xét như những trục phát triển kinh tế quan trọng của cả vùng. Thực tế phát triển của việc xây dựng cơ sở hạ tầng và khai thác vùng ngập lũ cho thấy vùng lũ sẽ bị chia cắt thành bậc có chế độ chảy, chế độ ngập lụt khác nhau. Để tránh mâu thuẫn giữa thượng – hạ lưu cần xây dựng những hành lang thoát lũ lớn, bất khả xâm phạm, xây dựng các mô hình sản xuất đa dạng, phù hợp với những thay đổi của chế độ ngập nước cho các vùng nội đồng.

Hình 27: Hệ thống kênh rạch vùng TGLX Việc nghiên cứu về lũ nhằm hạn chế tác hại của lũ, đồng thời để lợi dụng nó là rất cần thiết. Căn cứ vào đường quá trình lũ đến, ta có thể bố trí thời vụ lúa Đông Xuân và Hè Thu sao cho sử dụng được nước lũ trong tưới nước và rửa phèn, đồng thời không bị ngập do nước lũ gây ra. Ta thấy rằng lũ ở ĐBSCL lên chậm và rút cũng chậm cho nên có khả năng để lại phù sa nhiều làm đất bớt phèn, tăng màu mỡ. Mặt khác lũ rút chậm cũng có thể sử dụng các biện pháp tăng hiệu quả rửa phèn và bố trí thời vụ khi lũ còn 20 - 30 cm, sạ ngầm cho vụ Đông Xuân. Như vậy để cải tạo đất phèn chúng ta cần lượng lũ lớn, chảy một chiều, chảy trực tiếp vào vùng đất phèn. Lượng lũ chảy qua càng nhiều thì việc cải tạo phèn càng thuận

78

lợi. Để đánh giá chỉ tiêu này chúng tôi đưa ra khái niệm về hệ số luân lưu nước (W/V). Ta cũng có thể gọi phương pháp này là phương pháp rửa phèn theo chiều ngang.

7.2. Dùng nước để ém phèn Cơ sở khoa học của vấn đęĚ này là chứa một lớp nước trên mặt ruộng. Lợp nước trên mặt ruộng có tác dụng hoà tan và làm giảm hàm lượng phèn có trên mặt ruộng và ở lớp đất mặt, đồng thời thông qua dòng thấm đứng để đưa các độc tố ở trong các tầng đất xuống tầng nước ngầm. Theo nhiều thí nghiệm của GS.TSKH Lê Huy Bá (1982): đất phèn ngập nước thường xuyên sẽ làm cho các độc tố trong đất phèn biến động theo chiều hướng có lợi cho cây trồng, pH trong đất sẽ được nâng lên. Qua đồ thị về sự biến động của sắt trong đất sau khi ngâm trong nước ta thấy: Giai đoạn đầu hàm lượng Fe+2 tăng lên, hàm lượng Fe+3 giảm do có sự chuyển hoá từ sắt III thành sắt II. Nếu tiếp tục ngâm nước thì đến một giai đoạn nhất định cả hàm lượng sắt II cũng sẽ giảm.

Hình 28: (Lê Huy Bá 1982): Biến động của độc chất Fe+2, Fe+3 khi ngập nước

Hình 29: (Lê Huy Bá 1982) Fe2+ trong đất khi ngập nước theo thời gian Các nghiên cứu cũng cho kết quả tương tự, hàm lượng của Al3+ và SO42- giảm dần theo thời gian ngập nước.

79

Tác dụng của việc dùng nước rửa phèn cải tạo đất được thể hiện rất rõ qua sự biến đổi của các độc tố khi đất bị ngập nước đã trình bày ở trên, đương nhiên sự giảm hàm lượng các độc tố trong đất sẽ kéo theo sự tăng giá trị của pH trong đất, nhiều kết quả nghiên cứu đã minh chứng điều này, kết quả về mối tương quan giữa các độc chất trong đất phèn cũng minh chứng điều đó. ở đây chúng tôi xin trình bày rõ thêm một kết quả nghiên cứu của Ponnamperuma et al. 1973 về sự thay đổi của PH trong đất trong quá trình đất phèn được ngập nước ngọt.

Hình 30:(Lê Huy Bá1982) Biến đổi của pH trong đất phèn khi bị ngập nước ngọt - Đất A Ongharak Thailan: Đất phèn đã phát triển hoàn toàn - Đất B Long Mỹ: Đất chua mặn chưa phát triển hoàn toàn - Đất C Sariaya Philipin : Đất phèn mặn chưa phát triển hoàn toàn

Tác giả nghiên cứu trên 3 loại đất ở 3 nước khác nhau: ở Thái lan là đất phèn hoạt động đã phát triển hoàn toàn. ở Việt Nam và ở Philipin là đất phèn mặn phát triển chưa hoàn toàn. Qua kết quả nghiên cứu thể hiện ở hình 29 ta thấy việc ngâm đất phèn trong nước ngọt có tác dụng nâng cao pH trong đất đáng kể. Đặc biệt trong 2 tuần đầu, mức biến đổi của pH rất lớn, sau đó mức tăng của pH có chậm hơn, nhưng vẫn tiếp tục tăng cho tới 3 tháng và hơn 3 tháng. Như vậy với các loại đất phèn, chỉ cần đưa nước vào ruộng ngâm trước khi gieo cấy khoảng 2 tuần là đảm bảo độ an toàn cho nhiều loại cây trồng. Qua đồ thị hình 30 ta thấy, pH trong đất được ngập nước tăng rất nhanh trong 2 tuần đầu, sau đó mức độ tăng chậm dần. Như vậy nước ở đây đóng vai trò trong việc làm giảm nông độ phèn trong đất, kéo theo giảm các độc chất và nước còn có tác dụng rửa phèn, đưa phèn thấm xuống các tầng sâu.

7.3. Cải tạo đất phèn bằng tiêu ngầm Dùng nước lũ để cải tạo phèn về thực chất là rửa phèn theo phương pháp rửa theo chiều ngang (rửa mặt), để hiệu quả rửa cao, chúng ta cần một luợng lũ lớn, chảy một chiều, chảy trực tiếp vào vùng đất cần cải tạo với một thời gian dài.

80

Dùng nước để ém phèn, thực chất là rửa phèn theo chiều đứng, dùng nước để hoà tan, giảm nồng độ phèn và đưa phèn ngấm xuống tầng sâu nhờ dòng thấp và áp lực cột nước. Trong thực tế sản xuất không phải ở nơi nào cũng có lũ hoặc có lượng nước ngọt lớn, ngoài ra do đất phèn có đặc điểm: hàm lượng sét cao, khả năng thấm rất kém, nên hiệu quả rửa theo chiều đứng rất hạn chế. Ngoài ra ở những vùng đất phèn, mực nước ngầm thường nông, chất lượng nước ngầm rất xấu vì vậy việc cải tạo đất phèn càng khó khăn, hay bị nhiễm phèn lại. Để khắc phục những đặc điểm trên, trong một số trường hợp người ta đã dùng biện pháp tiêu ngầm để cải tạo đất phèn. 1. Mục đích của biện pháp tiêu ngầm - Khống chế mức nước ngầm ở một chiều sâu nhất định, không để cho đất bị nhiễm phèn, nhiễm mặn lại. - Làm tăng khả năng thấm theo chiều ngang và theo chiều đứng của đất cần cải tạo, tạo điều kiện thuận lợi cho việc cải tạo đất bằng biện pháp thuỷ lợi. 2. Các hình thức tiêu ngầm - Tiêu ngầm bằng ống PVC - Tiêu ngầm bằng ống sành - Tiêu ngầm bằng ống cát - Tiêu ngầm bằng bó cành cây - Tiêu ngầm bằng hang chuột

Hình 31 :Tiêu ngầm bằng bó cành cây

Hình 32 : Tiêu ngầm bằng ống cát

81

Hình 33: Tiêu ngầm bằng ống sành

Hình 34. Tiêu ngầm bằng hang chuột

Hình 35 : Tiêu ngầm bằng ống PVC 82

Hình 36: Máy cày sâu cải tạo đất

Hình 37: Máy đặt ống tiêu ngầm PVC 83

3. Tính toán, thiết kế ống tiêu ngầm a. Chiều sâu đặt ống tiêu ngầm Chiều sâu ống tiêu ngầm được tính toán phụ thuộc các yếu tố sau: - Chiều sâu mực nước ngầm cần được hạ thấp và khống chế - Yêu cầu về độ dốc thuỷ lực của đường mặt nước ngầm trong quá trình tiêu - Đặc điểm thổ nhưỡng của vùng đất cần tiêu. Về nguyên tắc nếu có thể thì cần tránh việc tạo cơ hội cho việc oxy hoá tầng pyrite, như vậy ta cần khống chế mực nước ngầm cao hơn hoặc bằng tầng pyrite. Như vậy để tạo điều kiện thuận lợi trong quản lý hệ thống tiêu ngầm ta nên đặt ống tiêu ngầm cao hơn hoặc bằng cao trình tầng pyrite. Trong thực tế, do đặc điểm các vùng đất phèn ở nước ta thường có tầng pyrite nông (50-60 cm), trong những trường hợp này, nếu đặt ống tiêu ngầm trên tầng pyrite thì việc tiêu nước sẽ gặp khó khăn, những yêu cầu về khống chế sự bốc phèn, tái nhiễm phèn sẽ rất khó khăn. Vì vậy trong nhiều trường hợp người ta vẫn đặt ống tiêu ngầm ở trong tầng pyrite, khi đó do việc hạ thấp mực nước ngầm sẽ làm cho tầng pyrite trên ống tiêu ngầm sẽ bị oxy hoá thành tầng Jarosite, rồi cũng sẽ được rửa theo thời gian trở thành tầng không phèn. * Tính toán khoảng cách ống tiêu ngầm Các công thức tính toán khoảng cách ống tiêu ngầm đã được trình bày trong giáo trình thuỷ nông và thuỷ lực. ở đây chúng tôi chỉ trình bày tiêu chuẩn để tính toán khoảng cách giữa 2 ống tiêu: - Thời gian cần hạ thấp mực nước ngầm trong quá trình thau rửa - Thời gian cần hạ thấp mực nước ngầm để đảm bảo sự sinh trưởng cho cây trồng cạn. - Tốc độ thấm cần thiết để đảm bảo hiệu của việc thau rửa phèn. * Kết quả nghiên cứu thực nghiệm về tiêu ngầm cải tạo đất. Kết quả nghiên cứu tiêu ngầm tại huyện Quỳnh Phụ Thái Bình do viện nghiên cứu khoa học Thuỷ lợi thực hiện đã cho kết quả tích cực trong cải tạo đất bằng tiêu ngầm: Trong phần quá trình hình thành đã nêu đầy đủ ảnh hưởng của chế độ nước đến sự hình thành và phát triển đất phèn. Trong điều kiện yếm khí (đất ngập nước) pyrit được hình thành, tuỳ theo hàm lượng chất hữu cơ, mức độ tích tụ lưu huỳnh mà dẫn đến hàm lượng của pyrit nhiều hay ít, tầng pyrite dày hay mỏng. Khi mực nước ngầm bị rút sâu dưới tầng pyrit quá trình oxy hoá sẽ xảy ra, sự oxy hoá pyrit, sunphit tạo nên axit sunphuric, sunphat sắt II, sắt III, sunphat nhôm và cuối cùng là Jarosite. Quá trình oxy hoá xảy ra càng mạnh thì tầng Jarosit phát triển càng lớn, pH trong đất càng giảm. Tuy nhiên khi đất ngập nước, được rửa phèn thì pH trong đất được dần tăng lên, các độc tố trong đất cũng giảm dần theo thời gian, tầng Jarosite được rửa và dần dần trở thành tầng không phèn. Chiều sâu tầng đất phèn được rửa sâu dần theo thời gian. 84

Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của tiêu ngầm kết hợp rửa phèn cải tạo đất được thể hiện trong (hình 38).

Hình 38: Quá trình Oxy hoá Pyrite và quá trình thay đổi của Pyrit, Jarosit khi tiêu nướcngầm rửa phèn.

85

Chương VIII Cải tạo đất phèn bằng các biện pháp khác 8.1. Cải tạo đất phèn bằng biện pháp hoá học Lợi ích của việc bón vôi cho đất phèn rất rõ ràng: CaCO3 + H2SO4 → CaSO4 + H2O + CO2 Qua các đồ thị 21 thể hiện kết quả nghiên cứu của Maneewon et. al. và Charoenchamrat cheep et al. (1982) trên đất phèn hoạt động tại Thái Lan cho thấy: - Bón vôi có tác dụng thay đổi năng suất cây trồng. Tuy nhiên nếu bón nguyên vôi thì tác dụng không rõ rệt vì vậy rất cần bón thêm đạm và lân. Như vậy về mặt lý luận cũng như thực tiễn, bón vôi có tác dụng cải tạo đất phèn, tuy nhiên cần phải tính toán lượng vôi bón đủ liều lượng cho từng loại đất và từng loại cây trồng . Ngoài ra thời điểm bón vôi cũng rất quan trọng và cũng cần phải bón kết hợp thêm đạm và đặc biệt là lân, vì trong đất phèn lượng đạm và lân dễ tiêu thường it.

Hình 39: Mối quan hệ giữa năng xuất cây trồng và lượng vôi, phân bón cho đất phèn ở Thái lan (Maneewon et al. 1982)

86

- Wiliams (1980) nghiên cứu về đất tiềm tàng ở Brunei (ở đó không có mùa khô) thấy tác dụng rất lớn của vôi trong việc cải tạo đất. Qua đồ thị hình 40 thấy năng suất cây trồng tương quan thuận với lượng vôi được bón.

Hình 40: Quan hệ giữa năng suất cây trồng với lượng vôi bón ở đất phèn ở Brunei (Wiliams 1980)

8.2. Cải tạo đất phèn bằng các biện pháp khác 8.2.1. Cải tạo đất phèn bằng biện pháp lên liếp Kinh nghiệm lâu đời của nhân dân vùng phèn Nam Bộ là lên liếp để trồng cây hoặc gieo lúa. ở những vùng đất phèn có chiều dày tầng đất từ mặt đến tầng Jarosite hoặc tầng pyrite quá mỏng, mỏng hơn nhiều so với độ sâu của tầng hoạt động của bộ rễ cây, hoặc ở những nơi có mực nước ngầm cao gần mặt đất, để cây trồng có thể sinh sống và phát triển bình thường, đất ít bị tái nhiễm phèn ta có thể lên liếp. Đất lên liếp được rửa phèn rất nhanh, chúng ta có thể tham khảo kết quả nghiên cứu của trường ĐHNN Thành phố Hồ Chí Minh. Kết quả theo dõi ghi nhận ở bảng 26 : Bảng 26: Biến đổi độc chất do lên liếp sau một mùa mưa (ppm) Tầng đất (cm) 0 - 30 35 - 50

Đất lên liếp SO4-2 Al+3 - 848 - 1300 - 1010 + 200

Đất không lên liếp Al+3 SO4-2 - 435 - 900 - 413 + 145

Ghi chú : + : Lượng tăng lên sau mùa mưa + : Lượng giảm sau mùa mưa So sánh sự biến động của các độc chất ở đất được lên liếp và không lên liếp, thấy rằng : + Al+3: ở đất lên liếp giảm nhanh hơn ở đất không lên liếp trong cả 2 tầng (-848 so với - 435 ppm ở tầng mặt và - 1010 so với -413 ppm ở tầng dưới). SO4-2: ở đất lên liếp ở tầng mặt giảm nhanh hơn ở đất không lên liếp (- 1300 so với -900 ppm).

87

Chiều cao lên liếp phụ thuộc vào loại đất, loại cây trồng, chiều sâu mực nước ngầm. Chiều rộng của liếp được tính toán dựa vào tán cây trồng dự định gieo trồng. Chiều rộng và chiều sâu phần lấy đất để lên liếp được tính toán phụ thuộc vào chiều dày tầng đất có thể lấy, chiều rộng của liếp, yêu cầu sử dụng phần rãnh sau khi lấy đất trong việc giao thông, nuôi trồng thuỷ sản. 8.2.2. Trồng cây để cải tạo đất phèn Việc trồng lúa tưới ngập và trồng một số loại cây phân xanh họ đậu (H0STylo, Aeschinono Americana) đều làm giảm các độc tố trong đất phèn. Ngoài ra cây trồng còn có tác dụng làm giảm nhiệt độ mặt đất, hạn chế sự bốc phèn từ dưới tầng sâu và mực nước ngầm lên tầng mặt.

88

PHẦN THỨ HAI: ĐẤT MẶN

Chương 1 Nguồn gốc và phân bố của đất mặn 1.1. Các quan điểm chung Tất cả các loại đất đều có chứa một lượng muối tan nào đó. Trong số đó có nhiều loại muối là các chất dinh dưỡng cần thiết cho cây trồng. Tuy nhiên, khi số lượng các muối trong đất vượt quá một giá trị nào đó, thì sự phát triển, năng suất, chất lượng của hầu hết các loại cây đều bị ảnh hưởng xấu, tới một mức độ tuỳ thuộc vào loại và số lượng muối có mặt trong đất, tuỳ thuộc vào giai đoạn sinh trưởng, vào loại thực vật và các yếu tố môi trường. Do đó khi đất chứa một lượng muối có ảnh hưởng đến năng suất thực vật thì đất đó được gọi là đất mặn (salt affected soil). Tài nguyên đất đai chỉ có hạn nhưng nhu cầu về đất cho sản xuất ngày càng tăng đã đặt nguồn tài nguyên dễ bị tổn thương về mặt sinh thái này vào tình trạng căng thẳng. Trong khi đó những hối thúc mở rộng diện tích canh tác đã làm cho bao vùng đất trở nên không thích hợp với canh tác, nền nông nghiệp thâm canh có tưới đã làm cho nhiều vùng đất phì nhiêu trở nên thoái hoá. Sự thiếu hụt các chất dinh dưỡng trong đất, sự úng ngập và sự hoá mặn là những vấn đề đe doạ tính bền vững của các khu vực canh tác có tưới. Do các quá trình thoái hoá đất này, nhiều vùng đất rộng lớn cho năng suất cao đã trở thành các vùng đất hoặc không canh tác được hoặc cho năng suất thấp. Nhiều vùng đất đang có nguy cơ bị thoái hoá do tưới tiêu không khoa học làm dâng cao mực nước ngầm trong đất.

1.2. Tác động của đất mặn Muối trong đất không những làm giảm năng suất của hầu hết các loại thực vật mà còn làm xấu đi các tính chất lý, hoá học của đất, ảnh hưởng tiêu cực đến cân bằng sinh thái trong vùng. Sau đây là một số tác động có hại của muối trong đất: a) Năng suất cây trồng thấp b) Xói mòn đất do nước và gió. Do đất có tính phân tán cao và ứng suất cắt bị giảm. c) Tính thấm nước của đất thấp làm tăng lượng dòng chảy mặt d) Khả năng bổ sung nguồn nước ngầm thấp e) Làm thay đổi các dạng sinh vật biển sang dạng sinh vật vùng nước lợ f) Mất cân bằng sinh thái do sự thay đổi lớp phủ thực vật từ loại thực vật cao trung bình đến các loại thực vật ưa mặn, từ các cây lấy gỗ đến các bụi cây. g) Sức khoẻ con người bị ảnh hưởng do: 1) tác dụng độc hại của các nguyên tố như F, B và Se; 2) nhiều muỗi và các bệnh khác h) Lợi nhuận kinh tế thấp do chi phí trồng trọt cao, năng suất giảm, chất lượng sản phẩm không tốt.

89

i) Chi phí bảo dưỡng cao, do bị ăn mòn bởi tác dụng của muối nên tuổi thọ của các công trình, nhà cửa, đường xá, đê, đập giếng ống, máy móc nông nghiệp bị rút ngắn.

1.3. Diện tích đất mặn Chưa có các số liệu chính xác về diện tích đất mặn trên thế giới mà chỉ có ước tính của các nhà khoa học đất trên thế giới. Dregne (1977) đã ước tính có khoảng 2 tỷ ha đất bị nhiễm mặn và khoảng 2,1 tỷ ha đất bị úng ngập. Massoud (1974) đã ước tính thế giới có 932 triệu ha đất mặn , trong đó có 316 triệu ha ở các nước đang phát triển. Từ bản đồ sa mạc hoá của thế giới (FAO, 1977) Balba (1980b) ước tính tổng diện tích bị mặn hoá và kiềm hoá khoảng 600 triệu ha. Trong số này có 45 triệu ha có thể canh tác được do nâng cấp các hệ thống tưới và 8 triệu ha có thể canh tác được do nâng cấp các hệ thống tiêu. Theo Dudal và Purnell (1986) các đất mặn chiếm khoảng 7% diện tích đất thế giới. Diện tích đất mặn trên thế giới theo Massoud (1974) được trình bày trong bảng 1. Bảng 1: Ước tính diện tích đất mặn trên thế giới ( Massoud, 1974) Khu vực Bắc Mỹ Mexico và Trung Mỹ Nam Mỹ Châu Phi Nam á Bắc và Trung á Đông Nam á Australia Châu Âu

Diện tích đất mặn (1000 ha) 15.755 1.965 129.163 80.436 85.110 211.448 19.983 357.568 50.749

Theo Hội Khoa học đất Việt nam (Đất Việt nam - Chú giải bản đồ đất tỷ lệ 1/1.000.000, NXB Nông nghiệp, 1996), Việt nam có 971.356 ha đất mặn phân bố tại các vùng ven biển từ Bắc chí Nam.

1.4. Phân bố địa lý của đất mặn Đất mặn được phân bố ở các vùng có điều kiện khí hậu, đất đai khác nhau trên thế giới, là loại đất có vấn đề và có những yếu tố hạn chế năng suất cây trồng. Đất mặn được phân bố ở khắp các châu lục: á, âu, phi, Mỹ, úc.

1.5. Các muối trong đất mặn Các muối có trong đất mặn: Ca2+, Mg2+, Na+, K+, Cl−, SO42−, HCO3−, CO32−. Những nguyên tố có trong các muối này thuộc 15 nguyên tố có trong vỏ trái đất (bảng 2). Bảng 2: Hàm lượng các nguyên tố hoá học phổ biến trong vỏ trái đất Nguyên tố O Si Al Fe Ca Na Mg K

Hàm lượng (%) 49,13 26,00 7,45 4,20 3,25 2,40 2,35 2,35

Nguyên tố H Ti C Cl P S Mn

Hàm lượng (%) 1,00 0,61 0,35 0,20 0,12 0,10 0,10

Các nguyên tố có mặt trong các dung dịch đất, tham gia vào các chu trình chuyển hoá tự nhiên, lưu thông trên trái đất, dưới các đại dương, trầm tích ở biển, tham gia vào 90

các quá trình phong hoá. Căn cứ vào tính linh dộng của các chất, người ta phân chia như sau: a)Thực tế không rửa được: Si trong thạch anh b) Có thể rửa được một ít: Fe, Al, Si, P c) Có thể rửa được: Si, P, Mn d) Có tính rửa trôi cao: Ca, Na, K, Mg e) Có tính rửa trôi rất cao: Cl, B, I, S, C Do đó sự hình thành muối trong đất có thể do sự kết hợp của các nhóm d và e để hình thành nên nhiều loại muối như NaCl, Na2SO4, MgCl2, MgSO4, CaCl2, CaSO4, Na2CO3, NaHCO3, MgCO3, CaCO3.

1.6. Nguồn gốc của các muối Đất bị hoá mặn do hàng loạt nguyên nhân có quan hệ với nhau. Tuy nhiên, sự phong hoá các đá và khoáng vật của vỏ trái đất là nguồn cung cấp muối tan chủ yếu cho đất và cho biển. Mặc dù các muối có trong đại dương có nguồn gốc từ quá trình phong hoá nhưng hiện nay các đại dương đóng vai trò là nguồn quan trọng để phân bố lại các muối. Nguồn gốc chủ yếu của các muối của một khu vực nào dó có thể là một hoặc một số yếu tố sau đây: 1.6.1. Các quá trình phong hoá Muối được hình thành trong đất do các quá trình phong hoá. Nhưng trong các điều kiện ẩm ướt muối thấm trong đất và theo nước di chuyển ra suối, sông, biển và đại dương. Do đó, hiếm khi thấy có đất mặn lục địa được hình thành ở các vùng khí hậu ẩm ướt. Trong những điều kiện khô hạn và bán khô hạn thì các sản phẩm phong hoá tích tụ tại chỗ và hình thành nên các đất mặn và đất kiềm. Quá trình hình thành đất mặn do sự tích lũy các muối được giải phóng ra trong quá trình phong hoá được gọi là quá trình mặn hoá nguyên sinh. 1.6.2. Sự tích lũy muối trên tầng đất mặt do tưới trong điều kiện tiêu nước không đầy đủ Do tưới, nước vận chuyển các muối có mặt trong đất lên tầng đất mặt, sau khi nước bay hơi để lại muối cho tầng đất mặt. Như vậy, sau một thời gian, các muối trước đây được phân bố đều trong phẫu diện đất được tích lũy một cách có chọn lọc trên tầng đất mặt và gây mặn cho đất. Nước do dòng chảy mặt chứa muối mang đến tích luỹ ở những nơi trũng, không được tiêu nước, sau khi bốc hơi gây mặn cho đất. 1.6.3. Tưới bằng nước mặn chứa muối Một hiện tượng thường có ở các vùng khí hậu khô hạn và bán khô hạn là sự có mặt của nước ngầm chứa muối. Việc khai thác nước ngầm để tưới ruộng ngày càng tăng lên. Đây chính là nguồn muối cung cấp cho cả những đất đai phì nhiêu, làm cho đất bị mặn. Việc sử dụng nước ngầm có chứa nhiều Na chính là nguyên nhân gây cho đất có tính thấm chậm và làm đất bị kiềm hoá..

91

1.6.4. Mực nước ngầm nằm nông Do việc quản lý tưới tiêu chưa tốt, sau khi tưới mực nước ngầm dâng lên. ở một số khu tưới, mực nước ngầm thậm chí dâng lên với tốc độ rất cao: 1-2m/năm (hình 1). Thường các loại nước ngầm như vậy thường bị khoáng hoá. Sự dâng leo mao dẫn đã làm cho đất bị mặn. Đây chính là nguyên nhân chủ yếu gây mặn cho những đất được tưới.

Mùc n−íc ngÇm (m)

Sè n¨m sau khi dïng kªnh t−íi

Hình 1.1: Xu thế dâng lên của nước ngầm tại trại nghiên cứu của Đại học nông nghiệp Haryana tại Hisar, ấn độ Nguy cơ mặn hoá đất do mực nước ngầm dâng lên có liên quan đến độ mặn và độ sâu. ở đây cần hiểu biết thêm về khái niệm độ sâu tới hạn của mực nước ngầm. Độ sâu tới hạn của mực nước ngầm là độ sâu nhỏ nhất của mực nước ngầm kể từ mặt đất đảm bảo cho tầng hoạt động của bộ rễ cây không bị tích luỹ muối trong những điều kiện thiên nhiên và kỹ thuật nông nghiệp nhất định. 1.6.5. Các muối hoá thạch Sự tích lũy muối trong các vùng khô hạn thường bao gồm cả các “muối hoá thạch” có nguồn gốc từ các trầm tích trước đây hoặc các dung dịch bị nhốt lại trong các trầm tích biển trước đây. Sự giải phóng muối có thể xảy ra một cách tự nhiên hoặc do các hoạt động của con người. Ví dụ: nước ngầm dâng lên, đi qua một tầng trước đây không thấm nước (sau này lại trở thành tầng thấm được do tác động của quá trình phong hoá), tầng này lại nằm trên một tầng chứa muối. Hoặc khi đào một tuyến kênh ngay trên tầng chứa muối (ấn độ). 1.6.6. Thấm từ các sườn dốc chứa muối Trong một số trường hợp, sự thấm nước từ các sườn dốc cao hơn có thể gây mặn cho các vùng dưới dốc, nhất là khi nước trong đất thấm qua tầng đất có nhiều muối hoặc thấm qua các trầm tích biển. Các suối nước khoáng có độ mặn nhất định là nhờ các hiện tượng như thế này.

92

1.6.7. Đại dương ở các vùng ven biển, đất nhận được muối từ biển qua các con đường sau đây: i) Khi thuỷ triều lên làm ngập đất ii) Nước biển đi vào đất liền qua các cửa sông, các sông. iii) Dòng nước ngầm iv) Các thể khí chứa muối, có thể di chuyển vào sâu trong đất liền nhiều km, sau đó được mưa đưa xuống đất. Các hơi nước có thể đưa vào đất liền khoảng 20-100kg/ha/năm muối NaCl, còn đối với các vùng ven biển có thể đạt đến 100-200 kg/ha/năm. Sau một thời gian dài, sự tích lũy này có thể làm cho đất bị mặn. 1.6.8. Các phân bón hoá học và các chất thải Mặc dù việc sử dụng phân bón hoá học, phân chuồng trong nông nghiệp ngày cáng tăng lên, ảnh hưởng của nó đối với việc tích lũy muối trong đất cũng chưa phải đáng kể. Tuy nhiên, trong một số trường hợp như các đống phân trâu bò, các chất bẩn, các sản phẩm phụ của công nghiệp có thể góp phần làm tăng sự tích lũy các ion hạn chế năng suất cây trồng.

1.7. Phân loại đất mặn Các nhà khoa học đất đã cố gắng phân loại các loại đất mặn dựa vào các chỉ tiêu sau: độ pH của đất bão hoà nước (pHs), tổng số muối tan, độ dẫn điện của dịch chiết của đất bão hoà nước (ECe), hàm lượng phần trăm Na trao đổi (Exchangeable sodium percentage - ESP). 1.7.1. Hệ thống phân loại của Bộ Nông nghiệp Hoa kỳ Các nhà khoa học của Phòng thí nghiệm đất mặn Hoa kỳ (Richards, 1954) đã phân chia ra 3 loại đất mặn (bảng 1.4): đất mặn, đất kiềm, đất mặn kiềm. Vì khi ECe trong đất mặn đạt đến giá trị 4 dS/m thì hầu hết các cây trồng đều bị giảm năng suất đến 50% nên người ta đã đề xuất sử dụng giá trị ECe này làm tiêu chí để phân biệt đất mặn và đất không mặn. Tương tự, khi ESP lớn hơn 15 thì các tính chất vật lý, nhất là tính thấm nước của đất bị ảnh hưởng đáng kể nên đây cũng là một tiêu chí để phân loại đất mặn. Bảng 3: Hệ thống phân loại của Bộ Nông nghiệp Hoa kỳ Loại đất Đất mặn Đất kiềm Đất mặn kiềm

ECe, dS/m >4 <4 >4

ESP <15 >15 >15

pH <8,5 >8,5 >8,5

Sau này, các loại đất mặn này được phân loại theo hệ thống danh pháp mới thuộc lớp đất Aridisols, một lớp đất đặc trưng của vùng khô hạn, có lớp đất mặt màu sáng và có một hoặc vài tầng phù sa. Nhóm salorthid có một tầng đất mặn và gần tương tự với đất solonchak theo cách phân loại của FAO - UNESCO. Lớp phụ Arid với một tầng sét có thể có một lớp đất giàu Na, hoặc cả hai, tức là một tầng Sét bị nén chặt và các lớp đất chứa nhiều Na và tương ứng với đất Solonetz. Các lớp đất khác, nhất là Mollisols và Alfisols, có thể có các giai đoạn bị mặn hoặc bị chua trong những điều kiện cụ thể.

93

1.7.2. Hệ thống phân loại của Liên xô cũ Ở Liên xô cũ, người ta phân chia đất mặn thành 2 nhóm: đất Solonchak và đất Solonetz 1. Đất Solonchak: tiêu chí phân loại là hàm lượng muối tính bằng phần trăm khối lượng đất khô (Kovda, 1965). Người ta định nghĩa Solonchak là những loại đất có hàm lượng muối tan lớn hơn 2% trong tầng đất dày 30 cm ở trên cùng. Hơn nữa, căn cứ vào hàm lượng muối tổng số và kiểu muối tan trong đất người ta chia ra 5 loại đất: không mặn, hơi mặn, mặn vừa, mặn nhiều và đất Solonchak. Quan hệ giữa hàm lượng muối tổng số và loại đất mặn phụ thuộc vào sự hỗn hợp của các loại muối có trong đất. Ví dụ tuỳ thuộc vào kiểu muối, đất hơi mặn có thể chứa lượng muối tan từ 0,1-0,2% đến 0,3-0,6%, trong khi đó thì đất Solonchak chứa 0,5-2,0%. 2. Đất Solonetz: là những đất được đặc trưng bởi ESP cao trong tầng B. Người ta dựa vào các loại khoáng sét và ESP để chia đất Solonetz thành 4 loại (bảng 4). B¶ng 4: HÖ thèng ph©n lo¹i ®Êt Solonetz cña Liªn x« cò Loại đất Đất Solonetz Đất Solonetz mạnh Đất Solonetz vừa Đất Solonetz yếu

Đất đen >30 15-30 10-15 <10

ESP Đất hạt dẻ và đất nâu >16 10-16 5-10 <5

1.7.3. Hệ thống phân loại của châu Âu Ngoài việc sử dụng các chỉ tiêu như của Hoa Kỳ (ECe, ESP, pHs), năm 1968 các nhà khoa học châu Âu (Szabolcs, 1974) đã đề xuất thêm một chỉ tiêu phân loại có tính chất phát sinh nữa là tầng B có cấu trúc. Và người ta đã đề xuất hai nhóm đất mặn chủ yếu là: a) Đất mặn có hoặc không có tầng B có cấu trúc b) Đất kiềm có hoặc không có tầng B có cấu trúc 1.7.4. Hệ thống phân loại của FAO - UNESCO Trong hệ thống phân loại của FAO - UNESCO (FAO, 1974), đất mặn được chia thành 2 nhóm: 1. Đất Solonchak: nhóm này được đặc trưng bởi độ mặn cao ở tầng đất mặt dày 125 cm. Độ mặn cao có nghía là ECe vào thời gian nào đó trong năm > 15 dS/m trong phạm vi tầng đất dày 125cm đối với đất có cấu trúc thô, tầng đất dày 90cm đối với đất có cấu trúc trung bình và tầng đất dày 75cm đối với đất có cấu trúc mịn. Hoặc ECe>4 dS/m trong phạm vi tầng đất mặt dày 25cm. Các đơn vị phụ là: orthic, mollic, takyric, gleyic. 2. Đất Solonetz: là những đất có: i) tầng B Na trong lớp đất 40cm trên cùng, trong đó ESP > 15 hoặc ii) Có Na+ + Mg2+ > Ca2+ + độ chua trao đổi khác (ở pH = 8,2) trong lớp đất 40cm trên cùng và ESP > 15 ở trong tầng dưới nào đó trong phạm vi từ mặt đất đến độ sâu dưới 2m. 1.7.5. Hệ thống phân loại của Việt nam Nhóm đất mặn ven biển được chia ra các đơn vị như sau: 94

- Đất mặn sú vẹt đước (Gleyic salisols hay Gleyi salic Fluvisols theo FAOUNESCO). - Đất mặn nhiều (Haplic salisols hay Hapli salic Fluvisols theo FAO - UNESCO). - Đất mặn trung bình và ít (Mollic salisols hay Molli salic Fluvisols). 1. Đất mặn sú vẹt đước (Gleyic salisols hay Gleyi salic Fluvisols theo FAO - UNESCO) có diện tích 105.318 ha, phân bố ở nhiều vùng ven biển từ Nam ra Bắc nhưng nhiều nhất là ở vùng ven biển Nam Bộ từ Bến Tre đến Cà Mau. Đất mặn sú vẹt đước chiếm 0,34% diện tích đất tự nhiên toàn quốc và 10,63% nhóm đất mặn và phân bố như sau: Khu vực Đồng bằng sông Cửu long Duyên hải miền Trung Khu bốn cũ Đồng bằng sông Hồng Tổng cộng

Diện tích (ha) 56.448 5.166 1.796 15.807 105.318

Thảm thực vật rừng ngập mặn mang tính đặc thù theo vùng, có ảnh hưởng đến đất đai và động vật muôn màu muôn vẻ: ở Nam bộ thường gặp rừng đước, rừng vẹt, rừng bần, rừng dừa nước và các loại hình hỗn hợp đước - mắm, đước - vẹt ... ở miền Bắc ít gặp các quần thể như trên, thường gặp sú, vẹt, đăng, trang... Đất sú vẹt đước ở dạng chưa thuần thục, tầng mặt thường dở đất, dở nước, đang trong quá trình bồi lắng, dạng bùn lỏng, lầy ngập nước triều, bão hoà NaCl, lẫn hữu cơ, glây mạnh, đất trung tính hay kiềm yếu, tầng mặt lượng hữu cơ khá, đạm tổng số trung bình và khá, lân tổng số trung bình, kali tổng số giàu, lân và kali dễ tiêu khá và giàu, tỷ lệ Ca++/Mg++ thường nhỏ hơn 1. Thành phần cơ giới trung bình (ở miền Bắc) và nặng (ở Nam Bộ). Đại diện cho loại đất mặn sú, vẹt, đước là phẫu diện VN37. Phẫu diện VN37 Địa điểm: Rừng đước ông Đậm, ấp 6, xã Thạnh Phước, huyện Bình Đại tỉnh Bến Tre Toạ độ: Ví độ 10o08’45’’B, Kinh độ: 106o43’30’’Đ. độ cao: 1m Mẫu chất: Phù sa; địa hình: Bằng phẳng; độ dốc: 0o-3o Hiện trạng thảm thực vật: Đước trồng năm 1984, phát triển bình thường, cao 5-8m Tên đất: Việt nam: Đất mặn sú, vẹt, đước (1976, 1985, 1996) FAO - UNESCO-WRB: Gleyi Salic Fluvisols USDA (Soil Taxonomy): Epiaquents Đặc điểm hình thái phẫu diện: Ap (0-15cm): Nâu đỏ sẫm (ẩm: 5YR 3/3; Khô: 5YR 6/2); sét; ướt; trên mặt nhão, phía dưới dẻo dính; phía trên mặt 1-2cm có lớp xác lá cây mục xen lãn phù sa; có nhiều rễ cây tươi và những xác cành cây, rễ cây bị mục, nhiều vệt nâu vàng rỉ sắt theo vệt rễ cây; chuyển lớp từ từ. AB (15-60cm): Nâu sẫm (ẩm: 7,5YR 3/3; Khô: 5YR 5/3)); sét; ướt; dẻo, dính; nhiều xác lá, rễ cây đang phân hủy; có nhiều vệt đen, các ổ sét xám sẫm xen lẫn; có nhiều vệt nâu vàng rỉ sắt dạng kết von mềm; chuyển lớp từ từ. 95

Bghn1 (60-110cm): Nâu đỏ rất sẫm (ẩm: 5YR 2/3; Khô: 5YR 5/2); sét pha thịt; ướt; dẻo, dính; xác rễ cây nhỏ còn ít hơn tầng trên; còn ít xác cây lớn dường kính 5-8cm đã mục nát, xung quanh bám lớp sét xanh xám; glây mạnh; chuyển lớp từ từ. Bghn2 (110-150cm): Xám sẫm (ẩm: 7,5YR 2/3; Khô: 7,5YR 6/3); sét; ướt nhão; dẻo, dính; có ít vệt đen và xác bã thực vật; glây mạnh; có ít ánh cát mịn.

Hình 1.2. Phẫu diện VN37 và cảnh quan nơi đào phẫu diện Những tính chất lý, hoá học cơ bản Độ sâu tầng đất (cm) 0-15 15-60 60-110 110-150 Độ sâu tầng đất (cm) 0-15 15-60 60-110 110-150 Độ sâu tầng đất (cm) 0-15 15-60 60-110 110-150

Dung trọng (g/cm3) 0,97 1,02 0,97 1,06

Thành phần cấp hạt, %

Tỷ trọng

Độ xốp (%)

Độ ẩm (%)

2,0-0,2

0,2-0,02

0,02-0,002

2,43 2,51 2,51 2,53

60,1 59,4 61,0 58,1

37,0 35,0 39,0 36,0

0,7 0,2 0,2 3,1

15,5 17,5 22,2 20,6

37,1 34,7 37,8 36,2

Dễ tiêu mg/100g

Tổng số, % OC

N

P2O5

K2O

P2O5

2,45 1,40 1,86 1,48

0,15 0,07 0,07 0,05

0,22 0,15 0,11 0,11

2,22 2,47 2,32 2,13

14,48 12,17 10,67 7,00

K2O 86,6 97,1 93,3 74,9

Cation trao đổi cmol (+)/kg đất Ca++ 1,36 1,02 1,48 2,02

Mg++ 3,88 2,21 2,14 4,85

K+ 1,84 2,06 2,19 1,54

Na+ 11,45 11,21 10,66 10,05

Tổng 18,53 16,90 16,47 18,46

Độ chua cmol (+)/kg Trao Tiềm đổi tàng 0,16 1,58 6,16 19,78 2,72 12,46 0,08 0,63 CEC

cmol (+)/kg Đất Sét 21,12 19,60 17,06 22,20 17,72 22,40 22,52 21,86

<0,002 46,7 47,6 39,8 40,1

pH

EC dS/m

H2O

KCl

7,2 7,6 7,5 7,6

6,8 7,0 6,9 7,1

4,5 5,6 6,0 5,5

BS

Cl−

SO42−

% 87,7 99,0 92,9 81,9

% 1,15 0,98 1,15 1,17

% 0,14 0,51 0,61 0,40

2. Đất mặn nhiều (Haplic salisols hay Hapli salic Fluvisols theo FAO - UNESCO) có diện tích 133.288 ha. Loại đất này chiếm 0,42% diện tích đất tự 96

nhiên cả nước và 15% của nhóm đất mặn. Phần lớn tập trung ở vùng ven biển Đồng bằng sông Cửu long: 102.000 ha. Khu vực Đồng bằng sông Cửu long Ven biển khắp các vùng Khu 4 cũ Duyên hải miền Trung Đông Nam Bộ Trung du miền núi Bắc Bộ Tổng cộng

Diện tích (ha) 102.000 14.318 6.609 11.426 19.592 18.704 133.288

Đất mặn nhiều thường do nước mặn tràn theo thuỷ triều và cũng có nơi do nước mạch mặn do muối NaCl trong nước biển. Đất mặn nhiều thường ở địa hình thấp ven biển, cửa sông, cao trình 0,5 - 0,8 m sự thay đổi mặn theo hai mùa: về mùa mưa, luồng nước mưa, nước ngọt từ thượng nguồn đuổi nước mặn ra xa làm ngọt tầng đất mặt, nên lúa mùa phát triển ra đến sát biển. Vì vậy có thể gọi là đất mặn thời vụ, và nghiên cứu xác định đất mặn được chính xác phải thực hiện trong những thời kỳ khô hạn nhất. Đất mặn nhiều thường có Cl- > 0,25%, tổng số muối tan > 1% và EC thường > 4 ms/cm. Về mùa mưa những trị số trên có hạ thấp hơn. Tỷ lệ Ca++/Mg++ thường <1. Đất mặn nhiều thường chứa các chất dinh dưỡng trung bình đến khá, nhất là ở Nam Bộ. Thành phần cơ giới từ sét đến limon hay thịt pha sét. Đất mặn ở Nam Bộ thường có thành phần cơ giới nặng hơn và sâu hơn. Đất mặn miền Bắc thường có thành phần cơ giới trung bình (limon hay thịt pha sét) và có nền cát hay cát pha ở độ sâu chưa đến 100 cm và ở độ sâu khoảng 50 - 80 cm thường gặp lớp cát xám xanh, có xác vỏ sò, ốc biển. Đại diện cho loại đất này là phẫu diện VN31. Phẫu diện VN31 Địa điểm: Ruộng ông Hồng, ấp đầu lộ, xã Hiệp Thành, thị xã Bạc Liêu, tỉnh Bạc Liêu Toạ độ: Ví độ 09o15’30’’B, Kinh độ: 105o44’15’’Đ. độ cao: 2m Mẫu chất: Phù sa; địa hình: Bằng phẳng; độ dốc: 0o-3o Hiện trạng thảm thực vật: lúa mới thu hoạch xong Tên đất: Việt nam: Đất mặn nhiều (1976, 1985, 1996) FAO - UNESCO-WRB: Hapli Salic Fluvisols USDA (Soil Taxonomy): Hydraquents Đặc điểm hình thái phẫu diện: Ap (0-20cm): Nâu đỏ xỉn (ẩm: 5YR 4/2,5; Khô: 5YR 6/3); sét; ẩm; có nhiều vệt đen xác cỏ, nhiều rễ lúa; có ít hạt kết von nhỏ màu nâu vàng rỉ sắt còn mềm; phía dưới có các vệt sét màu nâu vàng; (ẩm: 5YR 4/3,5; Khô: 5YR 4/4); các kẽ nứt có vệt nâu rỉ sắt (ẩm: 2,5YR 4/6; Khô: 5YR 5/8); chuyển lớp từ từ. AB (20-50cm): Nâu đỏ xỉn (ẩm: 5YR 4/3; Khô: 5YR 5/2); sét; ẩm; phía trên bở rời và có nhiều hạt kết von nâu đen nhỏ, phía dưới to hơn, kết von cứng đường kính 2-5mm (ẩm: 7,5YR 3/3; Khô: 7,5YR 4/4); phía dưới tầng có các vệt vàng nâu rỉ sắt; chuyển lớp từ từ.

97

Bn (50-100cm): Nâu đỏ xỉn (ẩm: 5YR 4/3; Khô: 5YR 5/2); sét; ẩm; nhiều kẽ nứt; có nhiều vệt vàng nâu rỉ sắt (ẩm: 7,5YR 4/6; Khô: 7,5YR 5/6); có kết von ống màu đen nâu; chuyển lớp từ từ. Bnc (100-120cm): Nâu xám (ẩm: 5YR 4/2; Khô: 5YR 5/2,5); thịt pha sét; ẩm; còn vết nứt; nhiều vệt kết von bọc theo rễ cây phía ngoài vàng nâu, trong nâu đen; chuyển lớp từ từ. C1 (120-140cm): Nâu xám (ẩm: 7,5YR 4/1,5; Khô: 7,5YR 5/3); thịt pha sét; ướt, dính; các vệt lớn kết von theo xác thực vật ngoài nâu vàng, trong đen nâu; chuyển lớp đột ngột. C2 (140-160cm): Nâu xám (ẩm: 7,5YR 4/1,5); sét; ướt, dẻo, dính; mịn.

Hình 1.3. Phẫu diện VN31và cảnh quan nơi đào phẫu diện Những tính chất lý, hoá học cơ bản Độ sâu tầng đất (cm) 0-20 20-50 50-100 100-120 120-140 140-160 Độ sâu tầng đất (cm) 0-20 20-50 50-100 100-120 120-140 140-160

98

Dung trọng (g/cm3) 1,22 1,32 1,19 1,01 1,02 1,05

Thành phần cấp hạt, %

Tỷ trọng

Độ xốp (%)

Độ ẩm (%)

2,0-0,2

0,2-0,02

0,02-0,002

2,65 2,66 2,66 2,63 2,58 2,63

54,0 50,4 55,3 61,6 60,5 60,1

25,8 23,5 29,8 36,2 37,5 35,4

0,8 1,3 0,8 1,6 2,0 1,0

7,8 9,9 14,3 29,1 30,0 26,8

35,8 36,4 32,2 34,1 31,8 39,4

Dễ tiêu mg/100g

Tổng số, % OC

N

P2O5

K2O

P2O5

0,95 0,36 1,28 0,95 1,50 1,61

0,07 0,02 0,04 0,03 0,05 0,04

0,12 0,15 0,13 0,12 0,12 0,13

2,58 2,17 2,01 1,91 1,91 2,17

5,29 6,24 4,25 8,02 5,22 3,65

K2O 44,28 65,01 65,01 42,87 51,34 69,25

Độ chua cmol (+)/kg Trao Tiềm đổi tàng 0,06 0,30 0,04 0,31 0,04 0,27 0,04 0,38 0,04 0,31 0,04 0,27

<0,002 55,6 52,4 52,7 35,2 36,2 42,7

pH

EC

H2O

KCl

5,1 7,4 7,3 7,5 7,1 7,8

5,0 6,4 7,1 6,9 6,9 7,2

dS/m 6,5 6,0 2,5 1,7 2,7 2,9

Độ sâu tầng đất (cm) 0-20 20-50 50-100 100-120 120-140 140-160

Ca++ 5,34 4,39 4,98 2,51 2,02 2,88

Cation trao đổi cmol (+)/kg đất Mg++ K+ Na+ 2,69 0,94 3,60 3,30 1,38 6,15 2,85 1,38 8,67 2,30 0,91 7,65 3,05 1,09 6,97 3,19 1,47 7,75

CEC

Tổng 12,57 15,22 17,88 13,37 12,95 15,29

cmol (+)/kg Đất Sét 16,32 20,80 18,08 23,00 19,52 22,80 15,58 26,88 18,23 23,79 19,41 24,64

BS

Cl−

% 77,0 84,2 91,6 85,8 71,0 78,8

% 1,13 0,14 0,56 0,43 0,69 0,58

SO42− % 0,09 0,07 0,29 0,11 0,33 0,30

B¶ng 5: Sè liÖu trung b×nh vÒ ®Êt mÆn nhiÒu (theo “§Êt ViÖt nam”)

Vùng

Đồng bằng sông Cửu long Đồng bằng sông Hồng Duyên hải Nam T. Bộ Khu 4 cũ

Tầng đất (cm)

pH KCl

Hữu cơ (%)

Cation trao đổi me/100g đất

Tổng số (%)

Ca++

Mg++

N

P2O5

C/N

% Cl-

0-20

5.5

2.52

3.62

9.34

0.11

0.04

13

0.25

0-20 0-20 0-20

7.0 4.8 7.4

2.56 2.35 2.60

6.64 6.28 3.70

5.92 4.92 2.66

0.20 0.14 0.16

0.11 0.08 0.06

7 10 7

0.29 0.17 0.47

3. Đất mặn trung bình và ít (Mollic salisols hay Molli salic Fluvisols) có tổng diện tích 732.584 ha. Phân bố tiếp giáp đất phù sa, bên trong vùng đất mặn nhiều, đại bộ phận ở địa hình trung bình và cao và còn ảnh hưởng của thuỷ triều. Loại đất này chiếm 2,4% diện tích đất toàn quốc và khoảng 75% của nhóm đất mặn, tập trung nhiều nhất ở đồng bằng sông Cửu long. Khu vực Đồng bằng sông Cửu long Đồng bằng sông Hồng Khu 4 cũ Duyên hải miền Trung Đông Nam Bộ Trung du miền núi Bắc Bộ Tổng cộng

Diện tích (ha) 586.422 53.307 38.358 35.561 2.500 16.360 732.584

% diện tích nhóm 80 7,30 5,20 4,90 0,34 2,20 100

Đất mặn trung bình và ít có Cl- < 0,25% và EC < 4 ms/cm. đất có phản ứng trung tính ít chua, xuống sâu pH có tăng lên do nồng độ muối cao hơn, tỷ lệ Ca++/Mg++ <1, mùn, đạm trung bình, lân trung bình và nghèo. Đại diện cho loại đất này là phẫu diện VN01. Phẫu diện VN01 Địa điểm: Đội 9, Nông trường Rạng Đông, huyện Nghĩa Hưng, tỉnh Nam Định Toạ độ: Ví độ 20o00’00’’B, Kinh độ: 106o06’00’’Đ. độ cao: 1m Mẫu chất: Phù sa; địa hình: Bằng phẳng; độ dốc: 0o-3o Hiện trạng thảm thực vật: lúa mùa (CR203) mới thu hoạch Tên đất: Việt nam: Đất mặn trung bình và ít (1976, 1985, 1996) 99

FAO - UNESCO-WRB: Molli Salic Fluvisols USDA (Soil Taxonomy): Udifluvents Đặc điểm hình thái phẫu diện: Ap (0-20cm): Nâu đỏ sẫm (ẩm: 5YR 3/4; Khô: 5YR 6/4); sét; xốp; hơi chặt; ẩm; có nhiều rễ lúa và vệt đen xác rễ cói; chuyển lớp từ từ. AB (20-60cm): Nâu đỏ sẫm (ẩm: 5YR 3/4; Khô: 5YR 6/4); có xen các ổ kết von màu vàng rỉ sắt (ẩm: 7,5YR 4/6; Khô: 7,5YR 6/6); thịt pha sét; ẩm; có các vệt đen nhỏ xác rễ cói; chuyển lớp từ từ. B (60-85cm): Nâu đỏ sẫm (ẩm: 5YR 3/3; Khô: 5YR 6/3); có một ít hạt kết von màu vàng rỉ sắt (ẩm: 7,5YR 4/6; Khô: 7,5YR 6/6); thịt pha sét và cát; lẫn ít vệt cát mịn; ẩm; chuyển lớp từ từ. Cr1 (85-105cm): Nâu đỏ sẫm (ẩm: 5YR 3/2; Khô: 7,5YR 5/3); thịt pha cát; có pha nhiều cát: mịn ở phía trên, thô dần ở phía dưới; chuyển lớp rõ. Cr2 (105-125cm): Đen hơi nâu (ẩm: 7,5YR 3/2; Khô: 7,5YR 5/3); cát, lẫn ít sét nâu sẫm; ướt, lẫn ít vỏ sò.

Hình 1.4. Phẫu diện VN01 và cảnh quan nơi đào phẫu diện Những tính chất lý, hoá học cơ bản Độ sâu tầng đất (cm) 0-20 20-60 60-85 85-105 105-125

100

Dung trọng (g/cm3) 1,05 1,34 1,39 1,33 1,38

Thành phần cấp hạt, %

Tỷ trọng

Độ xốp (%)

Độ ẩm (%)

2,0-0,2

0,2-0,02

0,02-0,002

2,65 2,69 2,62 2,66 2,65

60,4 50,2 47,0 50,0 48,0

32,9 25,6 24,4 25,4 26,1

2,2 0,7 0,4 0,3 0,8

22,5 39,3 55,8 60,7 89,8

45,0 32,6 21,1 25,8 5,8

<0,002 30,3 27,4 22,7 13,2 3,6

Độ sâu tầng đất (cm) 0-20 20-60 60-85 85-105 105-125

Dễ tiêu mg/100g

OC

N

P2O5

K2O

P2O5

K2O

0,14 0,85 0,43 0,62 0,21

0,11 0,10 0,06 0,07 0,04

0,04 0,04 0,03 0,03 0,03

2,05 2,05 2,00 1,65 1,09

8,15 8,00 7,63 6,15 6,10

8,47 4,23 2,82 2,82 2,82

Độ chua cmol (+)/kg Trao Tiềm đổi tàng 0,04 1,02 0,04 0,85 0,04 0,50 vệt 0,38 vệt 0,27

Tổng 7,86 6,70 7,09 8,72 13,33

CEC cmol (+)/kg Đất Sét 12,58 24,15 11,21 21,52 13,98 31,87 14,66 33,42 17,77 40,51

Tổng số, %

Độ sâu tầng đất (cm) 0-20 20-60 60-85 85-105 105-125

++

Ca 4,19 4,49 3,40 4,55 7,25

Cation trao đổi cmol (+)/kg đất ++ Mg K+ Na+ 3,17 0,18 0,32 1,83 0,09 0,29 3,36 0,06 0,27 3,96 0,06 0,15 5,77 0,06 0,25

pH H2O

KCl

7,3 7,5 7,7 7,9 8,2

5,9 5,9 6,3 6,5 6,9

BS % 62,5 59,8 50,7 59,5 75,0

Bảng 6: Số liệu phân tích trung bình về đất mặn trung bình và ít (theo Đất Việt nam)

Vùng

Đồng bằng sông Cửu long Đồng bằng sông Hồng Duyên hải Nam T. Bộ Khu 4 cũ

Tầng đất (cm) 0-20 0-20 0-20 0-20

pH KCl

4.9 5.8 5.3 6.3

Hữu cơ (%) 3.33 1.90 1.42 1.61

Cation trao đổi me/100g đất

Tổng số (%)

Ca++

Mg++

N

P2O5

6.47 6.00 3.40 3.60

8.67 8.80 4.50 6.13

0.18 0.14 0.11 0.14

0.04 0.09 0.03 0.05

C/N

Cl%

11 7 8 8

0.15 0.08 0.18 0.10

1.8. Vai trò của con người trong việc hình thành đất mặn Do hoạt động của con người, nhiều vùng đất tốt đối với sản xuất nông nghiệp có thể bị hoá mặn do: a) Xây dựng đường xá, đập, kênh mương, đê điều làm ảnh hưởng đến quá trình tiêu thoát tự nhiên dẫn đến ngập úng, dâng cao mực nước ngầm và làm đất bị mặn. b) Sử dụng nước ngầm mặn để tưới nhưng không tiêu nước đầy đủ c) Quản lý tưới tiêu không tốt dẫn đến thấm nhiều, tưới quá mức làm đất bị mặn hoá và kiềm hoá. d) Thay đổi cơ cấu cây trồng. Ví dụ chuyển từ đất rừng sang đất trồng cây nông nghiệp, chuyển từ trồng cây trồng cạn sang trồng lúa nước, để đất hoang hoá tạo điều kiện bốc mặn và tích lũy muối trên tầng đất mặt.

101

Chương 2 Các loại đất mặn và quản lý đất mặn 2.1. Các đặc trưng của phẫu diện đất và dịch chiết của đất bão hoà nước Đất mặn còn gọi là đất Solonchak, là những loại đất chứa một lượng đáng kể các muối tan có ảnh hưởng đến sự phát triển của thực vật. Độ dẫn điện của dịch chiết của đất bão hoà nước của những đất này lớn hơn 4 dS/m. pH < 8,2 và hàm lượng Na+ trao đổi <15%. Phẫu diện của các loại đất này nói chung là đồng đều từ trên xuống dưới. Những loại đất này không có tầng B có cấu trúc và chứa rất ít chất hữu cơ (<1%). Các muối tan chủ yếu là Cl− và SO42−, Na+, Ca2+, Mg2+. Trong đất mặn có thể có hoặc không có các bicacbônat. Tuy nhiên, nói chung là không có cacbonat (xem bảng 7). Tuỳ thuộc vào các ion chiếm ưu thế trong đất mặn, có thể gọi các loại đất này là đất mặn Clo – Sunphat, đất mặn Sunphat - Clo,... Bảng 7: Thành phần của dịch chiết của đất mặn bão hoà nước Đất số 1 2 3 4

SP 54,0 52,0 76,2 40,7

pH

ECe

7,30 7,60 7,20 7,45

dS/m 2,2 26,6 32,3 27,9

Na+

11 260 252 174

K+

2,2 5,5 6,1 17,3

Ca2+

6,9 16,1 36,6 44,9

Mg2+ me/l 7,2 24,0 62,8 72,0

Cl− 12 110 285 224

SO42−

HCO3−

13 249 114 104

2,9 4,2 3,8 4,8

CEC me/100g đất 16 18 32 16

Qua kết quả phân tích thành phần hoá học đất có thể thấy nồng độ của các cation cao nhất là Na+, sau đó là Mg2+ và Ca2+. Nếu nồng độ tổng số của các cation hoà tan cao hơn của các cation trong CEC, hoặc Ca trao đổi cao hơn 20 me/100 g đất thì khi đó đất luôn chứa thạch cao (CaSO4) và được gọi là đất mặn thạch cao. Ngoài nồng độ cao của Cl− , SO42−, Na+, đất mặn còn chứa các nguyên tố B và Se với hàm lượng độc hại.

2.2. Sự hình thành các loại đất mặn Đất mặn được hình thành bất cứ nơi nào có các điều kiện khí hậu, đất đai, thủy văn thuận lợi cho việc tích lũy muối tan trong vùng rễ cây, thậm chí các điều kiện đó chỉ có tính chất tạm thời. Việc hình thành đất mặn chịu ảnh hưởng của các nhân tố sau đây: 2.2.1. Khí hậu Trừ vùng ven biển, hiếm khi tìm thấy đất mặn ở các vùng ẩm ướt vì ở các vùng đó muối trong đất liên tục được rửa ra khỏi vùng rễ cây nhờ tác dụng rửa của mưa. Các loại đất mặn thường thấy ở các vùng khô hạn và bán khô hạn, nơi giáng thủy không thường xuyên và không đủ để rửa các muối lúc đầu có trong phẫu diện đất. Thông thường, nếu vùng đất có giáng thủy hơn 1000 mm trên một năm thì không hình thành đất mặn. Sự tích lũy các muối trong lớp đất mặt có thể được tăng cường nếu một mùa ẩm ướt và mát được luân phiên bằng một mùa nóng và khô. Trong thời gian mùa hè khô ráo, dòng muối đi từ mặt nước ngầm lên đến bề mặt đất có độ hoà tan lớn hơn so với dòng muối từ các lớp mặt đi xuống do trong mùa khí hậu mát hoà tan của các muối thấp.

102

2.2.2. Đất Do tưới, sự phân bố lại các muối trước đây được phân bố đều trong phẫu diện đất hoặc các muối trước đây được phân bố cục bộ tại các lớp dưới sâu có thể làm tăng muối trong vùng rễ cây. Ta biết rằng thông qua việc dâng leo mao quản, nước mang các muối tan lên tầng đất mặt và để chúng ở đó sau khi bay hơi. Do đó, nhiều đất hiện nay không bị mặn nhưng lại có nguy cơ bị mặn do tưới. Thông thường, những loại đất có cấu trúc nhẹ bị mặn ít hơn những đất có cấu trúc nặng bởi vì: i) Những loại đất có cấu trúc nhẹ được tiêu nước tốt hơn, do đó các muối được rửa dễ dàng và nhanh chóng, ii) Những đất này có CEC thấp nên giữ ít muối hơn những đất nặng iii) Những loại đất có cấu trúc nhẹ có khả năng dâng leo mao dẫn kém và do đó có thể chịu ảnh hưởng của nước ngầm lợ ít hơn 2.2.3. Các điều kiện thủy văn Các điều kiện thủy văn sau đây có thể tạo điều kiện thuận lợi cho sự úng ngập và tích lũy muối, gây nên sự hình thành đất mặn: i) Các vùng đất nằm thấp có thể được tích lũy muối trên bề mặt nhờ dòng chảy mặt từ nơi khác đến. Vào mùa mưa, những khu vực này trông có vẻ bị úng ngập nhưng vào mùa khô lại khô ráo tạo cho đất bị mặn. ở các vùng ven biển, thủy triều dâng lên làm ngập đất mặt, sự xâm nhập của nước biển qua các sông, cửa sông, các tầng nước ngầm mặn là những nguyên nhân chính hình thành nên các loại đất mặn. ii) Sự tham gia của các tầng nước ngầm nằm nông và của các vùng lân cận thông qua sự thấm (hình 2.1) được van der Molen (1976) mô tả có thể làm tăng tổng số muối và làm mực nước ngầm dâng lên, thúc đẩy sự hình thành đất mặn. Thêm vào đó, sự thấm mặn, một hiện tượng thường thấy ở Australia, Bắc Mỹ, và một số nước khác cũng có thể gây nên sự tích lũy muối ở các vùng thấp hơn. Doering và Sandoval (1976), Pluym (1978) đã nhận xét rằng thay đổi sử dụng đất từ rừng tự nhiên sang trồng cây ngũ cốc hoặc sự thay đổi cơ cấu cây trồng ví dụ như bỏ đất hoang vào mùa hè có thể làm cho một lượng lớn nước đi qua đất và mang theo các muối đến các vùng đất thấp nằm kề. Stoneman (1978) cho rằng vấn đề mặn ở miền Tây Australia, không giống như ở nhiều nơi khác trên thế giới, không liên quan với việc tưới nước mà liên quan với việc canh tác trên đất khô, do đó làm giảm sự bốc thoát hơi nước nên kích thích việc rửa quá mức, gây úng cho đất và gây mặn ở các vùng đất thấp hơn.

103

Vïng thÊm ë ch©n 1 qu¶ ®åi

ThÊm tõ c¸nh ®ång ®−îc t−íi sang n¬i kh« N¬i cã t−íi

ThÊm vµo thung lòng

Kh«ng t−íi

ThÊm do c¸c lo¹i ®Êt kh¸c nhau §Êt thÞt §Êt sÐt

ThÊm tõ kªnh t−íi

Hình 2.1. Hiện tượng thấm theo van der Molen (1976) iii) Sử dụng các kênh tưới gây nên: - Tổng số lượng nước đến khu vực lớn hơn, nhiều lần trong thời kỳ cây trồng yêu cầu ít nước - Giảm việc khai thác nước ngầm và do đó gây nên sự xáo trộn trong cân bằng nước của khu vực - Việc quản lý nước ở trang trại của nông dân chưa tốt do họ thiếu hiểu biết về độ sâu nước cần tưới, số lần tưới, do họ lấy quá nhiều nước để tưới vì sợ kênh cấp không đủ nước đã gây ra tổn thất do thấm sâu. - Tưới quá nhiều nước cho những đất cát có cấu trúc thô Vì những lý do trên đây, khi đưa nước tưới cho khu vực, mực nước ngầm nói chung sẽ dâng lên hoặc tạo ra mực nước ngầm nằm gần mặt đất. Sự dâng lên của mực nước ngầm là nguyên nhân chủ yếu làm thoái hoá đất ở nhiều khu tưới. 2.2.4. Cơ chế của sự hoá mặn do mực nước ngầm nằm nông Sự dâng lên của nước ngầm từ mặt nước tự do gọi là sự dâng leo mao dẫn. Đây là một cơ chế quan trọng gây mặn cho đất do nước ngầm di chuyển lên phía trên, sau đó bay hơi. Nước ngầm bay hơi và để lại muối cho tầng đất mặt. Số lượng nước và muối đi lên tầng đất mặt do sự dâng leo mao dẫn phụ thuộc vào cấu trúc đất, độ sâu phân bố của mực nước ngầm, nồng độ muối trong nước ngầm. Về mặt toán học, sự dâng mao dẫn được mô tả như sau: hc = 2ψ .

cosθ dw.g r

trong đó: hc là độ cao dâng mao dẫn cân bằng 104

(2.1)

Ψ là lực căng mặt ngoài θ là góc thấm ướt r là bán kính của ống mao quản dw là khối lượng riêng của nước g là gia tốc trọng trường Bèc h¬i MÆt ®Êt N−íc mÆn

N−íc mÆn MÆt n−íc ngÇm

Hình 2.2. Sơ đồ về sự chuyển động của muối trong đất có mực nước ngầm nông. Khi nước bốc hơi,nước tích lũy trên tầng đất mặt và khuếch tán xuống phía dưới (Doering, 1963) Khi cho tất cả các đại lượng khác không đổi thì phương trình này cho biết trong đất sét có cấu trúc nặng nước sẽ dâng lên nhiều hơn (các khoảng hổng càng nhỏ thì trị số r càng nhỏ) so với trong đất cát có cấu trúc nhẹ (các khoảng hổng càng rộng thì r càng lớn). Hơn nữa, dòng ổn định của nước đi lên từ mặt nước ngầm để bốc hơi trên bè mặt sẽ được mô tả bằng định luật Darcey như sau: q = K (ψ )(

dψ − 1) dz

(2.2)

trong đó q là tốc độ dòng thấm, bằng tốc độ bốc hơi E trong những điều kiện của trạng thái ổn định K(Ψ) là độ dẫn thủy lực, là hàm số của Ψ z là độ sâu của mực nước ngầm Phương trình này dự báo nếu mực nước ngầm càng nông thì q càng lớn. Shlesener (1958) đã quan trắc (hình 2.3.) và nhận xét rằng ở những độ sâu nước ngầm nông, tỷ lệ bốc hơi E từ đất thịt pha sét có quan hệ chặt chẽ với lượng bốc hơi tiềm năng EP. Khi EP cao hơn, độ dẫn thủy lực là yếu tố hạn chế đối với việc đáp ứng nhu cầu bốc hơi. Khi xét đến điều này, ta để ý rằng từ những năm 1930, Polynov đã phát biều quan điểm về Độ sâu tới hạn của mực nước ngầm là độ sâu tối thiểu mà mực nước ngầm phải cách mặt đất để không gây mặn cho đất do sự dâng mao dẫn. Talsma(1963) đã quan sát được quan hệ giữa độ giảm bốc hơi với độ hạ thấp mực nước ngầm và cho rằng độ sâu của mực nước ngầm, từ độ sâu đó tỷ lệ bốc hơi lớn nhất 105

E (m/nµy)

bằng 0,1 cm/ngày là độ sâu tới hạn. Sử dụng tiêu chuẩn này, Khosla và các cộng sự (1980) đã quan sát được (hình 2.4) 80 cm là độ sâu tới hạn của mực nước ngầm đối với đất thịt pha cát của huyện Sonepat, bang Haryana, ấn độ.

Hình 2.3. Tỷ lệ bốc hơi E trong đất thịt pha sét phụ thuộc vào độ bốc hơi EP khi mực nước ngầm ở các độ sâu 30, 45 và 59 cm (Schlesener, 1958)

Mùc n−íc ngÇm

C−êng ®é bèc h¬i lín nhÊt cm/ngµy

§é s©u tíi h¹n cña n−íc ngÇm

Hình 2.4. Quan hệ giữa cường độ bốc hơi và độ sâu mực nước ngầm (Khosla và cộng sự, 1980) Nói chung là tồn tại mối quan hệ chặt chẽ giữa độ sâu tới hạn của mực nước ngầm và nồng độ muối của nó (hình 2.5). Khi nồng độ muối của nước ngầm tăng lên thì độ sâu tới hạn của nước ngầm phải giảm xuống. Ước tính sơ bộ, nếu nồng độ muối bằng 1; 2,5; 5g thì độ sâu tới hạn tương ứng bằng 3, 2 và 1 m.

Nång ®é muèi cña n−íc ngÇm (g/l)

Hình 2.5. Quan hệ giữa hàm lượng muối của nước ngầm và độ sâu tới hạn của nước ngầm

106

Varallyay (1977) đã coi số lượng muối tối đa (QS) có thể tích lũy trong phẫu diện đất trong thời gian 1 năm bằng tiềm năng rửa tự nhiên của đất và xác định mối liên hệ của nó với tốc độ dòng thấm cho phép (tới hạn) như sau: Vm =

10.QS CwT

(2.3)

trong đó Cw là độ mặn của nước ngầm (g/l) T là thời gian (ngày) Độ sâu phân bố của mực nước ngầm để có thể tránh được dòng thấm mạnh hơn Vm được coi là độ sâu tới hạn và bằng 70cm đối với đất cát và bằng 225cm đối với đất thịt.

2.3. Chẩn đoán đất mặn ngoài đồng ruộng Có thể nhận biết các loại đất mặn ngoài đồng ruộng nhờ i) Sự có mặt của lớp váng muối màu trắng trên mặt đất ở trạng thái khô. Lớp muối mỏng này có thể ướt, mịn, hoặc cứng có màu sáng hoặc tối tuỳ thuộc vào thành phần chủ yếu của nó. Nếu chứa nhiều CaSO4 và CaCO3 thì bề mặt mịn, có bụi, trong khi sự hỗn hợp của NaCl và Na2SO4 tạo nên bề mặt một khối trắng dạng tinh thể. MgCl2 góp phần tạo nên lớp váng sẫm, ẩm ướt. ii) Các điều kiện vật lý tốt và tính thấm cao iii) Mực nước ngầm nằm gần mặt đất, hầu hết cách mặt đất chưa đến 2m. Nước trong đất hầu hết là nước lợ, không thích hợp để tưới cho cây. iv) Thực vật tự nhiên chủ yếu là các bụi cây nhỏ và một số thực vật ưa mặn như Cressa cretica, Cyperus rotundus, Chloris gayana, Sporobolus Pallidus, Dichanthium annulatum, Suaeda fruticosa, Butea monosperma. v) Ở các cánh đồng được canh tác, các loại cây mọc không đều và chậm phát triển, có mầu xanh xẫm hoặc hơi xanh. vi) Dấu hiệu cây bị héo do thiếu nước ngay cả khi đất có đủ nước vii) Nói chung, lớp váng đất mỏng có thể ngăn cản sự đâm chòi nảy lộc của các loài cây nhạy cảm với độ mặn. viii) Do tác động ăn mòn của các muối nên tuổi thọ của các công trình, nhà cửa, máy móc nông nghiệp, đường xá bị giảm.

2.4. ECe - Đại lượng đo độ mặn của đất Nồng độ muối tan của đất nói chung được thể hiện bằng độ dẫn diện của dịch chiết của bột nhão của đất dược bão hoà (Electrical Conductance of the saturation paste extract - ECe). Trong phòng thí nghiệm, người ta thu dịch triết bão hoà bằng cách hút hoặc ép từ bột nhão đất được bão hoà ở trạng thái cân bằng. ECe tăng lên khi hàm lượng các muối tan tăng lên (hình 2.6). Nói chung nồng độ các muối tan (tính bằng me/l) bằng 10-12,5 lần ECe (dS/m). Ưu điểm chủ yếu của phương pháp dịch chiết bão hoà trong quan trắc độ mặn đất là ở chỗ độ bão hoà (Saturation Percentage) xấp xỉ bằng hai lần giá trị của độ ẩm ứng với độ trữ ẩm đồng ruộng (Field Capacity). Do đó, nồng độ muối tan trong dịch chiết của bột nhão bão hoà có xu thế bằng một nửa nồng độ của dung dịch đất ở độ trữ ẩm đồng ruộng và bằng 1/4 nồng độ dung dịch đất ở trạng thái bão hoà nên có thể biểu thị ở 107

trạng thái ứng với độ ẩm cây héo. Phạm vi các giá trị của SP thường thấy trong các loại đất có cấu trúc thay đổi tương ứng với độ ẩm cây héo, độ trữ ẩm đồng ruộng được cho trong bảng 8. Bảng 8: Độ ẩm (%) ứng với các trạng thái WP, FC và SP của các loại đất có cấu trúc khác nhau Loại cấu trúc Thịt pha cát Thịt pha bụi Sét Than bùn

Phần trăm độ ẩm tại WP FC Bão hoà 4 8 16 10 20 40 25 50 100 35 70 140

WP: Wilting point: độ ẩm cây héo FC: Field Capacity: độ trữ ẩm đồng ruộng

Nồng độ muối (me/l) E (m/này)

Đường trung bình

Hình 2.6. Quan hệ giữa EC của dịch chiết của đất bão hoà và nồng độ muối (Richards, 1954) Tác động có hại của các muối hoà tan mạnh đến sự phát triển của thực vật hầu hết có liên quan với việc cây khó hút nước từ dung dịch đất có nồng độ muối cao hơn. Nguyên nhân là do áp suất thẩm thấu (osmotic pressure - OP) tăng lên, mà OP lại có quan hệ về mặt định lượng với ECe của đất. Độ mặn của vùng rễ được biểu thị tốt hơn thông qua ECe vì nó có liên quan nhiều hơn với ECe và có tính đến sự chênh lệch về độ ẩm do sự khác nhau về cấu trúc đất. Hình 2.7 cho thấy quan hệ giữa ECe, OP, hàm lượng muối (%) và mức độ phản hồi của cây. Các đường chéo biểu thị quan hệ giữa các giá trị của ECe với hàm lượng phần trăm muối của những loại đất có cấu trúc khác nhau. Ví dụ, tại ECe bằng 4dS/m và SP bằng 75, hàm lượng muối của đất khoảng 0,2%. Mặt khác, với cùng hàm lượng muối như vậy trong một loại đất cát, ví dụ với SP bằng 25 sẽ dẫn đến trị số ECe trong dịch triết bão hoà bằng 12 dS/m. Vì tác dụng thẩm thấu có liên quan nhiều hơn với ECe của đất - số đo trực tiếp của độ mặn, nên ECe là chỉ số biểu thị độ mặn tốt hơn so với hàm lượng muối (%). 108

% muèi trong ®Êt

¸p suÊt thÈm thÊu cña dÞch triÕt ®Êt b·o hoµ (atm)

Sù ph¶n håi cña c©y

Hình 2.7. Quan hệ giữa OP, ECe, của dịch chiết bão hoà, hàm lượng % muối và sự phản hồi của cây

2.5. Quan trắc độ mặn của đất ngoài đồng ruộng Việc đo độ mặn ngoài đồng ruộng được thực hiện nhờ sự giúp đỡ của bộ cảm biến mặn dạng khối, xốp, thiết bị 4 điện cực và kỹ thuật cộng hưởng từ. Để quan trắc liên tục sự thay đổi độ mặn trong một vài ngày hoặc trong một chu kỳ rửa mặn thì tốt nhất là dùng bộ cảm biến (Richards, 1966). Bộ cảm biến độ mặn đo dẫn điện của nước trong đất (ECsw), nước trong đất được hút vào một đĩa gốm dày được đặt giữa hai tấm điện cực. Các bộ đo 4 điện cực đo EC của đất bằng cách đo điện trở của dòng điện giữa hai điện cực được đưa vào đất khi có dòng điện đi qua cặp điện cực thứ hai ở phía ngoài (Rhoades và Ingvalson, 1971). Vì các khoáng vật là các chất không dẫn điện nên sự dẫn điện trước hết qua dung dịch đất và độ dẫn điện là số đo trực tiếp của hàm lượng muối trong đất. Bằng cách thay đổi khoảng cách giữa các điện cực, độ mặn của một thể tích đất nào đó hoặc phân bố độ mặn trong một phạm vi nào đó của vùng rễ có thể được quan trắc thường xuyên (Rhoades và van Schilfgaarde, 1976). Đo đạc hằng số điện môi của môi trường bằng TDR (Time domain reflectometry Đo phản xạ miền thời gian) là phương pháp khác để quan trắc độ ẩm và hàm lượng muối của đất. Hằng số điện môi được xác định bằng cách đo thời gian chuyển tiếp của một xung điện từ được phóng dọc theo một bộ các cực kim loại đặt song song được đưa vào đất. Độ mặn có tác dụng làm tắt dần xung điện từ. Bằng cách đo thời gian chuyển tiếp và mức độ suy giảm, kỹ thuật này sẽ giúp việc đo độ mặn đất và độ ẩm một cách độc lập bằng một ống đo (Dalton và các cộng sự, 1984).

2.6. Ảnh hưởng của độ mặn đến sự phát triển của thực vật Lượng muối tan vượt quá mức cho phép sẽ ảnh hưởng đến sự phát triển của thực vật theo những cách sau đây:

109

¸p suÊt thÈm thÊu

2.6.1. Lượng nước dễ tiêu Khi nồng độ muối trong đất tăng lên thì áp suất thẩm thấu tăng lên (hình 2.8) và thực vật không thể dễ dàng hút nước như hút nước trong những loại đất không bị mặn. Các muối tan làm cho thế thẩm thấu tăng lên, vượt cả thế cơ chất đang tồn tại trong đất. Do đó, khi nồng độ muối (được biểu thị qua ECe) của đất tăng lên làm cho cây khó hút nước hơn (lượng nước dễ tiêu đối với cây trở nên ít hơn) thậm chí khi đất có nước và có biểu hiện rất ẩm. Áp suất thẩm thấu là một tính chất của dung dịch phụ thuộc số lượng các chất có trong dung dịch, ví dụ như điểm sôi và điểm đông lạnh và phụ thuộc vào số lượng các hạt có trong dung dịch. Về mặt toán học, quan hệ này được biểu diễn như sau: OP = cRT OP là áp suất thẩm thấu, tính bằng bar Trong đó : C là nồng độ phân tử R là hằng số khí, bằng 0,082 L Atm/mole/oC T là nhiệt độ tuyệt đối Áp suất thẩm thấu của dịch triết của đất có thể được xác định bằng công thức thực nghiệm sau: OP = 0,36.ECe (dS/m) Dưới áp suất bằng 1,44 bar, tương ứng với ECe = 4dS/m, thực vật bắt đầu chịu sự căng thẳng về nước do thiếu nước dễ tiêu. Như vậy, trong đất mặn, mặc dù đất có nước nhưng cây vẫn thiếu nước và hiện tượng này thường được gọi là “hạn sinh lý”.

Hình 2.8. Quan hệ giữa áp suất thẩm thấu và độ dẫn điện (Richards, 1954) 2.6.2. Ảnh hưởng của độ mặn đến sự bốc thoát hơi nước Bốc thoát hơi nước là một quá trình phức tạp, chịu ảnh hưởng của đất, thực vật và các yếu tố khí hậu như nhiệt độ, độ ẩm không khí, tốc độ gió, nắng và bức xạ mặt trời. Một số nhà nghiên cứu đã chứng minh rằng, ET giảm khi độ mặn trong môi trường sinh 110

trưởng tăng lên. Hayward và Spurr (1944) đã quan trắc thấy rằng đó là do thực vật khó hút nước trong dung dịch mặn vì áp suất thẩm thấu của đất cao hơn áp suất của dịch cây. Balba và Soliman (1978) đã tìm ra quan hệ giữa độ mặn, ET, và năng suất của cỏ Sudan (hình 2.10). Quan hệ này cho thấy độ mặn tăng thì ET giảm, và năng suất cỏ cũng giảm. Khi độ mặn tăng lên làm cho ET giảm đi là do: a) Lượng nước dễ tiêu thấp do áp suất thẩm thấu của dung dịch đất cao b) Sự phát triển kém của bộ rễ làm cho phạm vi hút nước hẹp c) Diện tích lá cây bị giảm đi d) Sự giữ nước nhiều hơn trong thực vật để pha loãng các muối đã hút được Các yếu tố trên đây làm giảm hiệu quả sử dụng nước và làm cho thực vật kém phát Thế nước toàn phần triển và có năng suất thấp.

Hình 2.9. Quan hệ giữa lượng nước dễ tiêu và độ mặn trung bình trong đất thịt pha sét (Ayers và Westcot, 1976)

Nước trong đất (%) 2.6.3. Tác dụng độc hại của các ion Nồng độ cao hơn của từng ion trong môi trường sống của rễ cây hoặc trong thực vật có thể độc hại đối với thực vật hoặc có thể làm chậm lại sự hút và trao đổi các chất dinh dưỡng cần thiết, do đó ảnh hưởng đến sự phát triển bình thường của thực vật. Tính đối kháng giữa Cl− và H2PO4−, Cl− và NO3−, Cl− và SO42−, và Na+ và K+ có thể làm xáo trộn sự dinh dưỡng bình thường của thực vật. Các sunphat tham gia quá trình trao đổi chất như một phần tích hợp của các protein và các enzym có thể làm xáo trộn hệ thống các cơ quan của thực vật và thường độc hại hơn các clorua. Tuy nhiên, đối với một số cây ăn quả như chanh, nho, và nhiều cây lấy gỗ khác, Cl− độc hại hơn SO42− và gây ra triệu chứng cháy lá đặc trưng. Các nguyên tố như B, Li và Se cũng có thể có trong đất với nồng độ độc hại, đặc biệt nếu nước ngầm bị mặn. Ví dụ như nồng độ B lớn hơn 4mg/l trong dịch chiết của đất bão hoà độc hại đối với hầu hết các cây trồng.

111

Hình 2.10 Quan hệ giữa độ giảm bốc thoát hơi nước và độ giảm năng suất của cỏ Sudan do độ mặn. Yt và Et là năng suất và lượng bốc thoát hơi nước khi tưới bằng nước máy. Còn các trị số Y và E khác ứng với các trường hợp tăng độ mặn lên (Balba và Soliman, 1978)

2.7. Ảnh hưởng của sự úng ngập đến sự sinh trưởng của cây Mực nước ngầm nông có thể gây nên sự úng ngập và tích lũy muối là nguyên nhân thường xuyên nhất làm giảm năng suất của nền nông nghiệp có tưới. Sự úng ngập có thể gây nên những thay đổi trong: - Chế độ nước và chế độ nhiệt - Cường độ của đất - Lượng oxy sẵn có - Sự tích lũy của CO2, HCO3−, CO32−, S2− - Trạng thái oxy hoá - khử của đất - pH của đất - Bản chất của các vi sinh vật; Từ háo khí đến kỵ khí - Tính dễ tiêu của dinh dưỡng bằng cách thay đổi độ hoà tan, sự hút các chất dinh dưỡng, sự chuyển chỗ và sự tương tác và cuối cùng có thể ảnh hưởng đến năng suất của cây. Đất trở nên bị khử và không thích hợp với sự sinh trưởng của thực vật nếu thế oxy hoá khử nhỏ hơn 200 mV (bảng 8). Việc tiêu mặt hoặc tiêu ngầm là điều bắt buộc không những để rửa các muối thừa mà còn giữ cho đất khỏi bị úng. Bảng 8: Thế oxy hoá khử và trạng thái của đất Loại đất Thông khí, được tiêu tốt Khử vừa phải Khử Khử mạnh

Thế oxy hoá khử, mV +700 đến + 500 + 400 đến + 200 + 100 đến - 100 - 100 đến - 300

2.8. Tính chịu mặn của cây Tính chịu mặn của cây phụ thuộc vào bản chất của cây, thời kỳ sinh trưởng, kiểu mặn, độ phì nhiêu của đất, các yếu tố khí hậu, và số lần tưới. Khí hậu là yếu tố quan trọng nhất và đóng vai trò trụ cột trong sự phản hồi của thực vật đối với độ mặn của đất. ở các vùng ẩm, cây chịu được độ mặn cao hơn so với các vùng khô hạn. Tương tự ngô và hướng dương vụ đông có thể chịu được độ mặn cao hơn ngô và hướng dương vụ hè. 112

Thông thường, khó mà ấn định được giới hạn về khả năng chịu mặn của thực vật. Nói chung thực vật chết dần khi độ mặn tăng lên. Tuy nhiên, dựa trên ECe trung bình của đất và sự phản ứng của thực vật các cấp độ mặn sau đây đã được công nhận (bảng 9): Bảng 9: Các cấp mặn và sự phát triển của cây Phân loại đất mặn Không mặn Hơi mặn Mặn vừa Mặn nhiều Rất mặn

ECe dS/m <2 2-4 4-8 8 - 16 > 16

Ảnh hưởng đến thực vật Không ảnh hưởng Năng suất của các cây nhạy cảm có thể giảm Năng suất của nhiều cây bị giảm Chỉ những cây chịu mặn mới cho năng suất Chỉ một ít loại cây chịu mặn cho năng suất

2.8.1. Định lượng các ảnh hưởng của độ mặn Nhiều nghiên cứu về quan hệ giữa sự phát triển của thực vật với độ mặn của nước trong đất đã được tiến hành, nhằm xây dựng biểu thức định lượng giúp chúng ta dự báo ảnh hưởng của mức độ mặn nào đó đến năng suất. Các nhân viên của phòng thí nghiệm mặn Hoa Kỳ đã biểu thị ảnh hưởng của độ mặn đến năng suất của cây ứng với trường hợp nồng độ muối làm giảm 50% năng suất so với điều kiện đất không mặn (Richards, 1954). Mass và Hoffman (1977) đã thu thập các tài liệu về tính chịu mặn của cây từ các thí nghiệm ở nhiều vùng trên thế giới và sử dụng các số liệu này để tính toán, xác định ảnh hưởng của độ mặn đến năng suất tương đối của một số cây theo phương trình sau đây: Y= 100 - b (ECe - a) (2.6) Trong đó Y là năng suất tương đối của cây (%) ECe là độ mặn của dịch chiết của đất bão hoà, dS/m a là giá trị ngưỡng mặn (là ECe ứng với năng suất bằng 100%) b là tổn thất năng suất khi độ mặn tăng lên 1 đơn vị Các giá trị của ECe khi năng suất < 100% đã được tính toán từ phương trình của Mass và Hoffman (1977) như sau: ECe =

100 + ab − Y b

(2.7)

Một phương trình khác biểu thị quan hệ của độ mặn với năng suất như sau: Y = Ym 0 < C < Ct Y = Ym - Ym.S. (C - Ct) Ct < C < Co Y=0 C > Co Trong đó Ym là năng suất trong những điều kiện đất không mặn (năng suất kiểm tra) C là độ mặn trung bình của vùng rễ trong thời kỳ sinh trưởng Ct là nồng độ giới hạn, tức là nồng độ mà khi độ mặn đất nhỏ hơn nồng độ đó thì năng suất của cây chưa bị giảm. Co là giá trị độ mặn nếu độ mặn của đất > giá trị này thì năng suất bằng 0 S là trị số tuyệt đối của độ dốc của đoạn đường cong hồi quy nằm giữa Ct và Co. 113

Quan hệ này có thể được giải như trong hình 2.11.

N¨ng suÊt t−¬ng ®èi

2.8.2. Sức chịu mặn tương đối của cây

§é mÆn b×nh qu©n cña rÔ, C

Hình 2.11. Quan hệ giữa năng suất tương đối và độ mặn của vùng rễ cây Khi sử dụng hàm số quan hệ giữa độ mặn của đất với năng suất của cây Mass và Hoffman (1977) đã tóm tắt sự phản ứng khác nhaucủa các cây với độ mặn của đất (hình 2.12a-b). Nói chung, các cây đậu nhạy cảm hơn với độ mặn của đất, sau đó là các cây ăn quả như chanh, nho, trong khi đó thì các cây như lúa mạch, củ cải đường chịu được độ mặn cao hơn. Một số nghiên cứu thực địa đã xác định được khả năng chịu mặn tương đối của một số cây và kết quả được thể hiện trong bảng 2.5. Đối với một loại cây cụ thể thì tính chịu mặn tương đối thay đổi theo giống. Một số giống lúa có khả năng chịu mặn, thích hợp với các vùng đất ven biển được trình bày trong bảng 2.7. Cây lúa là cây thích hợp nhất đối với các vùng ven biển, nơi mà năng suất chịu ảnh hưởng của độ sâu ngập nước và mức độ mặn. Bảng 2.6 đưa ra độ chịu mặn của một số giống lúa và độ sâu ngập nước của chúng. Độ chịu mặn tương đối của một số giống cây thích hợp với các loại đất mặn lục địa được trình bày trong bảng 2.7.

114

C©y trång lÊy h¹t

N¨ng suÊt t−¬ng ®èi cña c©y

Ng« Nh¹y c¶m

Lóa

Lóa m×

Nh¹y c¶m võa ph¶i

Lanh §Ëu MÝa t−¬ng L¹c

Lóa miÕn

ChÞu mÆn võa ph¶i

Cñ c¶i ®−êng

Kh«ng thÝch hîp ®èi víi c©y

ChÞu mÆn

B«ng B«ng

Hình 2.12. Tính chịu mặn tương đối của cây trồng

2.9. Cơ chế của tính chịu mặn của thực vật Nhiều loại thực vật tự tạo ra được các phương pháp đặc biệt để tránh hoặc chịu được mặn và có thể sống được trong môi trường sinh trưởng không thuận lợi. Sau đây là một số phương pháp: 2.9.1. Loại bỏ muối hoặc tránh hấp thụ muối Rễ của nhiều thực vật có khả năng tránh hấp thụ các muối không cần thiết cho sự phát triển của thực vật. Điều này có thể được thực hiện nhờ việc hút có chọn lọc các ion qua màng tế bào. Nhiều loại thực vật chịu mặn phát triển ở biển có khả năng sử dụng kỹ thuật này. Tuy nhiên, các loại thực vật thông thường không thể tránh được việc hấp thụ các muối, đặc biệt khi nồng độ muối tăng quá giới hạn, thường có ECe > 10 dS/m. 115

2.9.2. Giữ chặt muối trong một số bộ phận của thực vật Nhiều thực vật chỉ giữ các muối độc hấp thụ được trong rễ hoặc trong các lá cây ở phía dưới và tránh sự di chuyển của các muối đó đến các lá cây đang phát triển và các bộ phận sinh sản, nơi mà các muối độc có thể gây tác hại nhiều nhất. Thông thường, nồng độ của các nguyên tố gây độc như Na ít ở hạt nhưng nhiều nhất ở các lá cây không hoạt động. Một số thực vật cố định các muối hấp thụ được bằng cách giữ chúng trong các cấu trúc đặc biệt như trong các thực tuyến và lông hút và nhờ đó tránh được ảnh hưởng độc hại. 2.9.3. Thải muối Một số thực vật như cà chua, xúp lơ có thể duy trì cân bằng muối nhờ loại bỏ các muối hấp thụ được ra khỏi cơ thể của chúng. Điều này được thực hiện nhờ các cấu trúc đặc biệt như hydathodes, có thể loại bỏ muối nhờ quá trình tiết nhựa. Sử dụng 36Cl, Chhabra và các cộng sự (1977) đã quan sát và nhận thấy rằng cà chua có thể loại bỏ một số lượng lớn các muối qua hydathodes. Các ảnh phóng xạ tự chụp (hình 15) đã cho thấy sự tích lũy 36Cl ở rìa các lá non, từ đó, nó được loại bỏ khỏi cây. Thực ra thì vào các buổi sáng có thể thấy trên mép lá của nhiều cây có các giọt dung dịch muối treo lơ lửng. Các thực vật sống trong nước biển có một bộ phận tương tự máy bơm Na đặc biệt được bố trí trong màng tế bào. Bộ phận này giúp cho việc thải Na ra ngoài tế bào và giữ cho nồng độ của nguyên tố độc hại này dưới phạm vi cho phép. 2.9.4. Điều chỉnh áp suất thẩm thấu Để thích ứng với áp suất thẩm thấu của dung dịch đất và có thể hút nước, cây spinach, củ cải đường, cà chua và nhiều cây khác điều chỉnh theo độ mặn đất bằng cách tăng áp suất thẩm thấu bên trong cơ thể chúng. Để làm được điều này chúng sử dụng các muối vô cơ hấp thụ được. Hầu hết các muối vô cơ được giữ trong không bào để không can thiệp vào các hoạt động sinh học được thực hiện bởi các huyết tương của thực vật. Ở nhiều loại thực vật, sự điều chỉnh áp suất thẩm thấu bên trong này được thực hiện nhờ các chất hữu cơ chuyển hoá như đường, rượu và aminoaxit. Vì điều này nên các quả của các thực vật phát triển dưới những điều kiện ức chế (stress) nhiều khi lại ngọt hơn so với các quả của các loại cây phát triển trong những điều kiện không bị stress.

2.10. Các tiêu chí để lựa chọn các cây chịu mặn Tuỳ thuộc vào mục tiêu, các tiêu chí sau đây thường được sử dụng để chọn lọc các cây hay các giống cây chịu mặn: a) Nảy mầm: thời gian, phần trăm b) Tỷ lệ sống sót c) Sự phát triển của bộ rễ d) Tỷ lệ phát triển, chiều cao cây, năng suất sinh học e) Sự tổn thương lá, phần trăm chất diệp lục f) Sự tích lũy Na và Cl g) Tỷ lệ Na/K và Ca/K 116

h) Sự sản suất Ethylene, nồng độ prolin (C5H9NO2) i) Nồng độ các chất dinh dưỡng trong tế bào hoạt động j) Sự phân chia lá k) Năng suất: số chồi, chiều dài bông Khối lượng của 1000 hạt Tổng năng suất Năng suất hạt Tỷ lệ hạt/rơm (chỉ số thu hoạch)

2.11. Các phương pháp cải tạo đất mặn Có thể biến các đất mặn thành đất thích hợp cho việc sản xuất nông nghiệp. Trước hết phải loại bỏ các muối tan ra khỏi vùng rễ cây, cắt bỏ nguồn muối để tránh cho đất bị tái mặn. Sau đây là một số phương pháp thường được chấp nhận: 2.11.1. Biện pháp cơ hoc: Cạo muối Dùng biện pháp cơ học để loại bỏ muối tích lũy trên mặt đất. Đây là cách thức đơn giản và kinh tế nhất để cải tạo đất mặn nếu khu đất cần cải tạo có diện tích nhỏ, ví dụ như một bãi đất trong vườn, một miếng đất ngoài đồng. Việc cạo muối chỉ cải thiện sự phát triển của thực vật một cách tạm thời vì các muối sẽ lại được tích lũy. 2.11.2. Xối nước Đôi khi việc rửa muối trên mặt đất bằng cách xối nước có tác dụng để rửa muối. Phương pháp này đặc biệt có tính thực tiễn cao đối với những đất có lớp váng muối và có tính thấm kém. Tuy nhiên phương pháp này cũng không triệt để vì muối sẽ lại tích lũy trên mặt đất. Hơn nữa, nếu việc thoát nước rửa không thuận lợi thì nước thải chứa nhiều muối sẽ gây ra những bất lợi cho các vùng khác. 2.11.3. Biện pháp thủy lợi: Rửa mặn Rửa mặn bằng nước mưa hay nước tưới là con đường duy nhất để loại bỏ muối thừa ra khỏi đất. Phương pháp này sẽ có hiệu quả nếu việc tiêu nước thuận lợi vì nó sẽ hạ thấp mực nước ngầm và loại bỏ các muối khỏi các vị trí chứa nhiều muối. Để thực hiện biện pháp này cần xây dựng hệ thống thủy lợi hoàn chỉnh để đưa nước vào các cánh đồng để rửa mặn và sau đó tiêu nước đi. Việc rửa mặn sẽ được tiến hành trong nhiều mùa, tuỳ theo điều kiện về nguồn nước ngọt sẵn có. Song song với việc rửa mặn cần tiến hành tiêu nước ngầm, hạ thấp mực nước ngầm xuống dưới mức cho phép. 2.11.4. Biện pháp nông nghiệp: Sử dụng kỹ thuật canh tác thích hợp như cày sâu không lật, xới nhiều lần, cắt đứt mao quản làm cho muối không bốc lên mặt ruộng. Cải tạo đất bằng luân canh cơ cấu cây trồng, vật nuôi. Trên các vùng đất mặn vùng sát biển nhất thì nuôi trồng thủy sản, tiếp theo là trồng cói và các loại cây chịu mặn, trong cùng là trồng lúa. Từ thực tiễn luân canh cơ cấu cây trồng vật nuôi ở các tỉnh ven biển miền Bắc người ta đã đúc kết công thức kinh nghiệm: Lúa lấn cói, cói lấn cá và cá lấn biển.

117

2.11.5. Biện pháp sinh học Chọn và lai tạo các loại cây trồng, các giống cây trồng chịu mặn, điều tra, nghiên cứu và đề xuất các hệ thống cây trồng, vật nuôi thích hợp trên các vùng đất mặn

2.12. Quản lý đất mặn Để quản lý đất mặn người ta phân chia đất mặn thành các loại sau: a) Đất mặn ven biển và đất mặn đồng bằng b) Đất mặn lục địa với mực nước ngầm nằm nông và nước ngầm lợ c) Đất tốt với mực nước ngầm nằm sâu nhưng nguồn nước tưới duy nhất là nước ngầm lợ d) Đất phèn 2.12.1. Đất mặn ven biển và đất mặn đồng bằng Quản lý những đất này tập trung vào việc tránh ảnh hưởng của thủy triều, tránh cho nước ngầm dâng lên, tránh ảnh hưởng của sự xâm nhập mặn. Cần xây dựng hệ thống đê điều cao, vững chắc, ổn định để ngăn ảnh hưởng của nước biển mặn. Phải xây dựng các cống ngăn mặn để tránh sự xâm nhập mặn vào mùa khô. Trong các vùng này việc khai thác nước ngầm phải hết sức thận trọng. Việc khai thác nước ngầm quá mức sẽ thúc đẩy sự xâm nhập của nước biển theo con đường dưới đất và gây mặn cho đất. Việt nam có hơn 3260 km đường bờ biển với gần một triệu ha đất mặn. Đất mặn của Việt nam được hình thành chủ yếu do ảnh hưởng của thủy triều và nước ngầm mặn. Do tác dụng của phù sa sông biển, các bãi bồi ven biển ngày càng được mở rộng. Từ xưa, ông cha ta đã biết quai đê lấn biển, biến nhiều vùng đất mặn trở thành những vùng đất nông nghiệp trù phú. Một nhà thủy lợi nổi tiếng trong lịch sử là Doanh điền sứ Nguyễn Công Trứ đã chủ trì nhiều cuộc quai đê lấn biển, di dân, lập ấp, xây dựng nên những vùng đất màu mỡ như Kim Sơn (Ninh Bình), Tiền Hải (Thái Bình). Sau chiến thắng Điện Biên Phủ, miền Bắc nước ta đã được hoà bình, Đảng và chính phủ ta đã quan tâm, đầu tư nhiều công sức, tiền của để tiếp tục khai phá các vùng bãi bồi ven biển, xây dựng nên các nông trường, các khu dân cư mới. Việc khai hoang, lấn biển đã diễn ra tại tất cả các tỉnh ven biển miền Bắc (Quảng Ninh, Hải Phòng, Thái Bình, Nam Định, Ninh Bình, Thanh Hoá). Sau ngày đất nước thống nhất, việc khai thác, sử dụng và cải tạo đất càng được quan tâm chú ý hơn, nhất là đối với các loại đất có vấn đề như : đất phèn, đất mặn, đất cát biển. Đất mặn đã được sử dụng cho nhiều ngành kinh tế: nông nghiệp, lâm nghiệp, nuôi trồng thủy sản, du lịch, xây dựng các khu nghỉ mát, các khu công nghiệp. Việc điều tra, đánh giá tài nguyên đất đã được tiến hành trên quy mô toàn quốc. Dựa vào các đặc điểm của đất mặn người ta đã đề xuất và tiến hành các biện pháp sử dụng và cải tạo đất mặn: quai đê, lấn biển, xây dựng hệ thống thủy lợi để đưa nước ngọt vào rửa mặn, chọn và lai tạo các giống cây trồng chịu mặn, làm muối, nuôi trồng thủy sản, trồng rừng trên đất mặn, bảo vệ rừng ngập mặn và các hệ sinh thái vùng đất ngập mặn. Từ quá trình sản xuất trên các vùng đất mặn nhân dân miền Bắc đã đúc kết được nhiều kinh nghiệm quý báu trong cải tạo đất mặn. Nông dân các tỉnh Hải Phòng, Thái Bình, Nam Định, Ninh Bình đã có truyền thống cải tạo đất mặn với công thức: Lúa lấn cói, cói lấn cá, cá lấn biển. Các cơ quan nghiên cứu, nhất là các cơ quan trong ngành nông nghiệp cũng đã tiến hành nghiên cứu chọn tạo nhiều loại cây trồng, giống cây trồng có khả năng chịu mặn, thích hợp với các điều kiện mặn phèn. Trước năm 1991, Viện cây lương thực thực phẩm đã tiến hành 118

lai tạo, chọn lọc giống lúa cho vùng phèn mặn tại Viện với số lượng các dòng và tổ hợp lai. Kết quả Viện đã chọn ra được 10 dòng thuần có triển vọng mang ký hiệu từ CM1 đến CM10. Một số dòng thuần như CM5, CM8, CM10 đã được nhân với diện tích lớn tại Trung tâm giống lúa Hải Phòng trong 1-2 vụ nhưng khi đưa ra sản xuất không phát triển được rộng vì thời gian sinh trưởng quá dài, trong vụ mùa 150-155 ngày. Đến năm 1988 Viện đã đưa vào khảo nghiệm tại huyện Vĩnh Lợi tỉnh Bạc Liêu thì thời gian sinh trưởng của chúng rút ngắn nhưng vì phẩm chất gạo không đáp ứng nhu cầu xuất khẩu nên không được phát triển rộng. Trong giai đoạn 1991-1994 Viện đã thu nhập được được 181 dòng, giống có khả năng chống chịu điều kiện phèn mặn, trong đó có 30 dòng giống của địa phương và của Viện lúa đồng bằng sông Cửu Long và 151 dòng giống lúa của các nước (chủ yếu của Viện lúa quốc tế - IRRI). Viện đã chọn lọc được 4 dòng lai đời F8, F9 có thời gian sinh trưởng tương đương giống lúa Bầu đột biến là giống đối chứng được gieo trồng phổ biến ở vùng phèn mặn Hải Phòng. 4 dòng này đều cho năng suất hơn hẳn giống đối chứng từ 14,9-27,6%. Khi nghiên cứu đánh giá tiềm năng đất ngập mặn đồng bằng sông Cửu Long, trên cơ sở thành phần cơ giới đất, hàm lượng chất hữu cơ trong đất và tầng phèn tiềm tàng nằm ở gần mặt đất (0-50cm) hay ở sâu (>50cm), các tác giả Đỗ Đình Sâm và Nguyễn Ngọc Bình đã đề xuất phân chia ra các loại đất ngập mặn sử dụng trong lâm nghiệp. Đó là các loại phụ: đất phù sa ngập bùn rất loãng, đất phù sa ngập bùn loãng, đất phù sa ngập mặn dạng sét, đất phù sa ngập mặn phèn tiềm tàng, đất than bùn, ngập mặn phèn tiềm tàng. Trên cơ sở thực tiễn sử dụng đất các tác giả đã đề xuất định hướng cho việc sử dụng đất ngập mặn trong lâm nghiệp: “Cần nhanh chóng phục hồi lại thảm thực vật rừng ngập mặn ở đồng bằng sông Cửu Long để bảo vệ và phát triển bền vững các tài nguyên vùng ven biển: lâm sản và thủy sản. Bảo vệ tính đa dạng sinh học về thực vật, động vật của hệ sinh thái rừng ngập mặn đặc sắc của nước ta để nghiên cứu khoa học và phát triển ngành du lịch sinh thái vùng ven biển. Nâng cao tác dụng phòng hộ, chống xói lở, cản sóng bảo vệ đê ven biển, đảm bảo sản xuất nông nghiệp, cố định và mở rộng bãi bồi vùng cửa sông, tạo điều kiện để đồng bằng lấn nhanh ra biển”. Trên cơ sở xác định rõ thế mạnh của vùng đất ngập mặn ven biển là khai thác và nuôi trồng thủy sản, đặc biệt là nuôi tôm, các tác giả đã đề xuất các mô hình canh tác lâm ngư kết hợp nhằm nhanh chóng khôi phục lại thảm thực vật rừng ngập mặn phong phú và đặc sắc của nước ta, theo hướng lâm nghiệp xã họi, gắn các hoạt động sản xuất của ngư dân địa phương với nghề rừng: - Trên đất bãi bồi, bùn loãng: được ngập nước triều hàng ngày>25 ngày/tháng và ngập sâu: mô hình nuôi tôm chuyên canh có sự phòng hộ tích cực của rừng ngập mặn. - Trên dạng đất: bùn, ngập sâu và được ngập nước triều từ 21-25ngày/tháng: mô hình ngư lâm kết hợp (nuôi tôm kết hợp trồng rừng đước (tôm-rừng)). - Dạng đất sét mềm và sét được ngập nước triều từ 10-20 ngày/tháng: mô hình lâm ngư kết hợp (trồng rừng đước kết hợp nuôi tôm (rừng - tôm)).

119

2.12.2. Đất mặn lục địa Loại bỏ muối bằng cách dùng nước có chất lượng tốt để rửa và hạ thấp mực nước ngầm nhờ tiêu mặt và tiêu ngầm là các cách tốt nhất để cải tạo các loại đất mặn. Nhưng ở các khu vực mà nước tưới lại mặn hoặc khi mực nước ngầm ở nông và độ thấm của đất kém thì việc rửa được mặn là điều không khả thi về mặt kinh tế và thực tiễn. Trong những điều kiện như vậy thì con người phải sống chung với đất mặn và giảm thiểu hoặc biến đổi các tác động tiêu cực bằng các kỹ thuật canh tác khác nhau. 1. Lựa chọn cây trồng và cơ cấu cây trồng Một chiến lược sẵn có đối với bà con nông dân vùng đất mặn là lựa chọn các loại cây, các giống cây trồng có thể chịu được độ mặn ở mức vừa đến cao. Luân canh thích hợp với các loại cây có lượng bốc thoát hơi nước thấp, có các cơ cấu rễ khác nhau có thể giúp duy trì năng suất của những đất mặn. Trừ các đất mặn ven biển có mực nước ngầm nằm nông và đất phèn, không bao giờ nên trồng lúa trên đất mặn lục địa vì nó sẽ làm mực nước ngầm dâng lên và làm mặn đất. 2. Trồng cây đúng vị trí Trong giai đoạn nảy mầm và trong các giai đoạn đầu của thời kỳ sinh trưởng hầu hết thực vật nhạy cảm với độ mặn của đất và trở nên có khả năng chịu mặn tốt hơn vào những giai đoạn cuối (trừ cây lúa, sự căng thẳng về độ mặn gây tác hại nhiều nhất ở giai đoạn thụ phấn và làm cho cây không hình thành hạt). Do độ nhạy cảm lớn ở giai đoạn nảy chồi nên trong giai đoạn gieo trồng cần làm cho độ mặn đất ở nền càng thấp càng tốt. Nếu mức độ mặn làm giảm sự mọc của cây, năng suất tiềm tàng có thể giảm nhiều hơn so với các dự báo dựa trên các tài liệu về khả năng chịu mặn của cây. Có thể đạt được độ mặn thấp ở vùng rễ cây bằng những kỹ thuật canh tác đối với tầng đất mặt, tức là quản lý hình dạng của nền ruộng và quản lý tưới Chúng ta biết rằng muối có xu hướng tích lũy ở mép (rìa) của các vùng đất bị làm ướt khi thực hiện tưới rãnh (hình 2.13). Nếu đặt các cây con ở ngoài trung tâm của đỉnh luống thì cây con sẽ ở nơi có độ mặn thấp và có điều kiện tối ưu về độ ẩm. Khi độ mặn của đất cao thì không nên tưới ở khoảng không gian giữa các luống để đảm bảo sự tích lũy muối tối đa ở khu vực đó và để cho sườn của các luống đất được tưới không bị mặn, tạo điều kiện thích hợp cho trồng cây. Nếu đất bị mặn do nước lợ trong khi nước có chất lượng tốt chỉ có hạn thì giải pháp tốt nhất là trước khi gieo trồng tiến hành tưới bằng nước có chất lượng tốt. Điều này sẽ đảm bảo cho đất có độ mặn thấp nhất ở giai đoạn nảy mầm.

120

T−íi tõng r·nh

T−íi c¸ch qu·ng

Hình 2.13. Sơ đồ về sự tích lũy muối khi tưới rãnh và các phương pháp tránh tác dụng độc hại của muối nhờ gieo trồng đúng vị trí. Vùng được tô đen biểu thị sự tích lũy muối (Oster và cộng sự, 1984) 3. Phương pháp gieo trồng Các hạt nảy mầm bị ảnh hưởng mạnh bởi tác dụng thẩm thấu của các muối, làm tăng tỷ lệ cây non bị chết và cây mọc không tốt. Do đó, bất cứ ở đâu có thể được thì nên vãi các hạt. Để đạt được điều này thì nên sử dụng các cây con khoẻ, cũ, được trồng trên các vườn ươm có đất tốt. 4. Các phương pháp tưới Phương pháp tưới ảnh hưởng đến độ sâu tưới, dòng chảy mặt, tổn thất do thấm sâu, độ đồng đều của tưới, do đó ảnh hưởng đến độ mặn của đất. Khi tưới rãnh hoặc tưới nhỏ giọt (hình 2.14) thì ở ngay dưới nguồn nước tưới độ mặn sẽ thấp, còn xuống sâu thì độ mặn tăng lên. ở giữa nguồn nước ở rãnh hay điểm nguồn, độ mặn có giá trị trung bình (trên mặt đất có độ mặn cao nhất) và độ ẩm tối ưu cho sự phát triển của cây trồng. Các hệ thống tưới ngầm không rửa được phần đất ở phía trên nguồn nước. Dòng nước di chuyển lên phía trên bốc hơi và làm tích lũy muối trên mặt đất. Nếu không có nước mưa hoặc nước tưới để rửa thì chắc chắn muối sẽ tích lũy trong đất ở mức độ độc hại đối với cây. Tưới phun thường cho phép sử dụng nước có hiệu quả và giảm tổn thất do thấm sâu. Trong điều kiện tưới phun mưa, sự phân bố muối theo phương ngang tương đối đồng đều, nhưng độ mặn của đất tăng lên theo độ sâu. Phương pháp tưới này rất có hiệu quả trong việc rửa lớp đất mặt và tạo ra môi trường không mặn , không có váng muối thích hợp cho sự nảy mầm và các giai đoạn phát triển ban đầu của thực vật.

121

T−íi r·nh

T−íi phun m−a

T−íi ngÇm

T−íi nhá giät

§é mÆn ®Êt, ECe (ds/m)

Hình 2.14. Các vùng tích lũy muối dưới khi áp dụng các hệ thống tưới khác nhau (Bernstein và Francois, 1973) Tuy nhiên, nếu chất lượng nước không tốt thì các cây được tưới bằng phương pháp tưới phun mưa sẽ bị hủy hoại bởi độ mặn của đất và sự phun muối lên lá. Muối có thể được các lá cây hấp thụ trực tiếp, điều này làm tổn thương cho các lá cây (mép lá bị hoại tử) và mất các lá. Trong những cây có khả năng hạn chế sự di chuyển của muối từ rễ lên chồi (ví dụ như chanh, nho, các loài cây), sự hấp thụ muối từ lá cây có thể gây ra các vấn đề nghiêm trọng ít gặp trong các hệ thống tưới mặt. Ví dụ, áp dụng phương pháp tưới phun mưa bằng nước có EC bằng 4,5 dS/m đã làm giảm năng suất hạt tiêu khoảng 50% nhưng khi áp dụng phương pháp tưới mặt năng suất chỉ giảm 16%. Tương tự, sự hủy hoại đối với cây bông lớn hơn so với cây lúa mỳ khi dùng nước mặn để tưới phun mưa. Sự hủy hoại đối với các lá cây là nhỏ nhất ở nhiệt độ thấp và độ ẩm cao. Đó chính là lý do tại sao nên áp dụng phương pháp tưới phun mưa vào ban đêm. 5. Tần số tưới (số lần tưới) Nếu cây rút hết nước của đất và chịu stress về nước giữa các lần tưới, giải pháp tốt nhất sẽ là tưới nhiều lần hơn. Đây là giải pháp đơn giản và có hiệu quả, đặc biệt đối với các cây có bộ rễ ăn nông hoặc những loại đất có tốc độ thấm ban đầu cao nhưng sau đó lại giảm nhanh (do việc sử dụng nước có tỷ lệ Na hay Na2CO3 cao). Ngay sau khi tưới, độ ẩm đất ở mức cao nhất và nồng độ muối tan ở mức thấp nhất (hình 2.15) nhưng do nước tiêu hao dần nên nồng độ muối và độ ẩm thay đổi. Vì lượng nước sẵn có giảm xuống (do bốc hơi hoặc do cây hút), trong thời kỳ này sự thiếu hụt nước và tác dụng thẩm thấu trở nên lớn hơn. Nồng độ muối trong đất tăng lên có thể làm cho đất đã mặn lại càng mặn hơn. Điều này có thể trở nên rất quan trọng trong thời kỳ mà yêu cầu bốc thoát hơi nước cao, khi mà sự chuyển động của nước về phía rễ cây không đủ nhanh để pha loãng muối 122

xung quanh rễ và cung cấp đủ nước cho cây. Do đó, rễ cây lộ ra ở trong môi trường có độ mặn rất cao, sự phát triển và năng suất cây trồng bị ảnh hưởng. Tưới nước thường xuyên hơn có thể duy trì lượng nước sẵn có tốt hơn, làm giảm độ mặn của đất. Nếu xét đến tính thấm nước của đất thì điều này sẽ duy trì tỷ lệ hấp thụ Na của đất thấp, vì sự pha loãng tạo điều kiện cho sự hấp thụ Ca và Mg nhiều hơn so với Na và tổn thất Ca do kết tủa sẽ được giữ ở mức tối thiểu. Điều này đặc biệt quan trọng đối với nước có CO32− và tỷ lệ Na hấp thụ cao, trong đó giữa các lần tưới đất khô hạn nghiêm trọng đã gây nên sự loại bỏ Ca do kết tủa. Tuy nhiên cần chú ý là không nên sử dụng quá nhiều nước để tưới nhiều lần. Điều này sẽ dẫn đến việc tăng đáng kể việc dùng nước, muối sẽ nhiều lên và phải tiêu nhiều nước hơn. Do đó, nên sử dụng phương pháp tưới phun mưa khi tiến hành tưới nhiều lần.

Độ sâu 80cm

Độ sâu 40cm

T. 2

T. 3

T. 4

T.5

T.6

Ngày tưới

Hình 2.15: Những thay đổi về độ mặn của nước trong đất (ECe) giữa các lần tưới cho cỏ linh lăng nhờ sử dụng nước dự trữ và nước tưới (Ayers và Westcot, 1976) 6. Quan hệ giữa thân và chồi cây Không giống như các loại cây hàng năm, các cây ăn quả và cây lấy gỗ nhạy cảm hơn với các thành phần muối và thường có triệu chứng cháy lá do bị ngộ độc Na+ và Cl−. Nhiều rễ cây hoang dại sẵn có trong thiên nhiên có thể chịu được độ mặn cao và không vận chuyển các ion độc này tới chồi cây. Nhưng năng lực cho quả và chất lượng quả rất kém. Những loại rễ này có thể được khai thác để ghép các chồi cây có chất lượng tốt nhưng lại nhạy cảm đối với độ mặn. Điều này đã được thực hiện đối với các cây như xoài, chanh, và các loại cây cho hương thơm như hoa hồng. 7. Che phủ đất Trong các giai đoạn phát triển ban đầu của thực vật, nước bốc hơi nhiều khỏi mặt đất để lại muối cho đất, ảnh hưởng đến sự nảy mầm do tác hại trực tiếp của muối và tạo thành lớp váng muối trên mặt đất. Có thể khống chế sự bốc hơi và hậu quả của nó thông qua việc che phủ đất. Để làm điều này, có thể sử dụng các phần thừa của thực vật như rơm hoặc các tấm phủ bằng chất dẻo hoặc ngay cả lớp phủ đất tự nhiên. Vào mùa đông 123

việc phủ đất tỏ ra có ích lợi nhiều hơn trong việc duy trì độ ẩm, phòng tránh sự bốc muối, và nó cũng duy trì nhiệt độ đất thích hợp cho việc nảy mầm. 8. Sử dụng các chất dinh dưỡng đúng đắn Áp suất thẩm thấu do độ mặn gây nên làm rối loạn dinh dưỡng thực vật. Mực nước ngầm cao, độ thông khí kém có thể hạn chế chiều dài của rễ và diện tích hấp thụ của nó và điều này có thể hạn chế khả năng hấp thụ dinh dưỡng thực vật. Ngay cả việc chuyển các chất dinh dưỡng hấp thụ được thành các chất hữu cơ cũng có thể bị ảnh hưởng bởi độ mặn của đất. Ảnh hưởng có hại của độ mặn đất ở mức độ vừa phải có thể được loại trừ dần nhờ việc sử dụng hợp lý phân bón. Có thể giảm thiểu ảnh hưởng độc hại của Cl− và SO42− nhờ việc sử dụng đúng đắn phân đạm và phân lân. Nhiều khi tổn thất chất dinh dưỡng do rửa mặn rất cao, cần được bù đắp bằng cách bón đủ phân cho đất. Thường người ta cho rằng việc bón phân vô cơ có thể làm trầm trọng thêm vấn đề do làm tăng quá mức hàm lượng muối trong đất. Tuy nhiên, khi xét đến bản chất và số lượng các muối trong phân bón, khả năng này không dễ dàng xảy ra. Trong thực tế, trong nhiều đất mặn nếu thiếu các chất dinh dưỡng sẽ làm giảm năng suất thực vật. 2.12.3. Đất phèn Đất phèn được đặc trưng bởi độ pH thấp (3,5-4), độ mặn từ trung bình đến cao. Có thể gặp những loại đất này ở các vùng ven biển, nơi có nhiều chất hữu cơ bị phân hủy (các chất hữu cơ này có nguồn gốc từ các rừng ngập mặn, các đầm lầy cỏ cỏ năn, lác, sậy) trong những điều kiện kỵ khí với sự có mặt của nước lợ, gây nên sự hình thành pyrite (FeS2) (Pons, 1973). Tốc độ trầm tích chậm tạo đủ thời gian cho sự khử sắt, và nước thủy triều dâng lên loại bỏ HCO3− cũng cần thiết cho sự hình thành các loại đất này. Lớp Pyrite xuất hiện ở độ sâu khoảng 50cm và khi bị oxy hoá thì giải phóng H2SO4, giảm độ pH của đất và gây nên tác dụng độc hại của sắt và nhôm và sự rối loạn các chất dinh dưỡng. Những loại đất như vậy phân bố ở Sri lanca, Indonesia, Thailand, Vietnam, India, Senegal và nhiều quốc gia khác. Đây thuộc loại đất có vấn đề, cần có biện pháp cải tạo và quản lý thích hợp. Các thành phần của dịch chiết bão hoà của đất phèn điển hình được nêu trong bảng 2.8. Sự phát triển của thực vật trên những loại đất này bị ảnh hưởng tiêu cực bởi: a) pH thấp b) Nồng độ các muối tan cao c) Nồng độ của Fe và Al ở mức độ độc hại, lượng Ca và P dễ tiêu thấp d) Mực nước ngầm nằm nông, gây nên úng ngập cho đất e) Độ bão hoà kiềm thấp Việc cải tạo những loại đất “sa mạc ướt” này có những ràng buộc riêng. Khi những loại đất này được tiêu nước thì FeS2 có mặt trong đất bị oxy hoá, giải phóng ra H2SO4 làm cho pH của đất thấp. Do đó không nên tiêu nước cho những loại đất này. Do mục đích quản lý, người ta thường xếp những loại đất này là những đất bị úng ngập nên trồng lúa trên những loại đất này là một lựa chọn thích hợp. Để thu được năng suất lúa cao trên các loại đất này điều quan trọng là cần trung hoà độ axit dư thừa, giảm thiểu tác 124

dụng độc hại của Fe và Al bằng cách tăng pH, do đó bón vôi cho đất là điều cần phải làm. Vì đất này thuộc loại có cấu trúc nặng, để nâng độ pH lên 5-6 người ta thường phải bón 5-10 tấn vôi/ha. Cứ 2-3 năm cần phải bón vôi để giảm độ chua do sự có mặt của FeS2 trong đất. Ở những vùng nóng, mưa nhiều có thể được thải nước tiêu chua ra biển thì thoạt đầu có thể sử dụng nước biển để thau chua cho đất, như ở Hà lan. Điều này có thể trung hoà độ axit, loại bỏ độ độc hại của Fe, Al, loại bỏ cả việc bón vôi. Việc rửa lần cuối có thể được thực hiện bằng cách sử dụng nước mưa và hầu như có thể quản lý đất đai ở đây như đối với đất chăn nuôi. Cùng với việc nâng cao độ pH và bón phân đạm, cần bón cả phân lân cho đất. Quặng phốtphoric chứa P không tan trong nước là loại phân bón kinh tế nhất đối với các loại đất này vì nó đưa vào đất cả P và Ca. Hơn nữa, nên trồng các giống lúa có khả năng chịu được độ độc do Fe và Al gây nên, có khả năng hút được P một cách có hiệu quả trên các loại đất này. Để trồng các loại cây khác thì hệ thống tiêu nông thường được gọi là “Serjan” được áp dụng rộng rãi ở Indonesia là thích hợp nhất cho các loại đất phèn và đất than bùn. Trong hệ thống này người ta đắp các líp đất, giữa các líp đất là các rãnh nông. Đất trên líp được rửa chua, mặn và tiêu nhờ nước mưa. Trên các líp đất người ta trồng ngô, sắn, lạc, đậu đỗ, còn ở vùng trũng thì trồng lúa. Hệ thống này rất thích hợp cho các vùng có mưa nhiều và phân bố đều trong năm.

2.13. Lúa trên đất mặn và đất được tưới bằng nước mặn Lúa không phải là cây có khả năng chịu mặn tốt nhất nhưng việc trồng lúa là thích hợp trên các đất mặn, nhất là trong các giai đoạn ban đầu cải tạo đất mặn. Đó là do: a) Không có một loại cây nào có thể chịu đựng được úng ngập và kém thông khí trong vùng rễ tốt như cây lúa b) Một hệ thống trồng lúa trên đất trũng đòi hỏi phải duy trì một lớp nước trên mặt ruộng suốt thời kỳ sinh trưởng sẽ giúp cho việc rửa và pha loãng muối và nhờ đó mà hạ thấp độ mặn ở vùng rễ cây Trong thực tế lúa trên đất trũng không bị stress về độ mặn như các loại cây khác được chỉ ra trong các phân tích ban đầu được thực hiện trên các mẫu đất khô. Van Alphen (1975) đã cho rằng mặc dù ban đầu độ mặn có thể rất cao, nhưng sau một đến hai mùa mưa nó đã giảm đáng kể (hình 20), nhất là trong lớp đất vài cm trên cùng, tạo điều kiện thuận lợi cho việc gieo trồng trong đất tương đối tốt. Những thuận lợi như vậy đối với những cây khác trồng trong những điều kiện canh tác được như stress về mặn được xác định trong các phân tích đất ban đầu Hơn nữa, việc trồng lúa trong khi muối được rửa bằng nước có chất lượng tốt giúp cho việc trồng cây và tiết kiệm được chi phí cho việc rửa mặn.

2.14. Quản lý và phục hồi đất nhiễm mặn ở châu Á 2.14.1. Bangladesh Tăng năng suất của đất mặn vùng ven biển là một trong những mối quan tâm chính đối với việc phát triển ngành nông nghiệp của đất nước. Vì độ mặn lại là yếu tố hạn chế 125

chính đối với việc tăng năng suất nông nghiệp ở vùng đất mặn. Chính phủ Bangladesh thông qua Uỷ ban phát triển nước của Bangladesh đã bắt đầu việc xây dựng đê biển vào giữa những năm 70 của thế kỷ 20 để phòng tránh sự xâm nhập của nước mặn vào đất nông nghiệp. Cho đến nay, đã xây dựng được khoảng 3700 km đê biển và 900 cống qua đê. Dự án này đã thành công phần nào trong việc giảm độ mặn của đất ở những vùng có đê biển. Tuy nhiên hiện nay vẫn còn hàng nghìn ha đất mặn. * Trong một số năm gần đây việc phát triển các giống lúa chịu mặn là một trong những mũi nhọn trong nghiên cứu của Viện nghiên cứu lúa Bangladesh (BRRI). Mới đây hai giống lúa BRRI Dhan 40 và BRRI Dhan 41 đã được đưa ra để trồng ở vùng ven biển vào mùa mưa. Những giống lúa này có năng suất cao hơn 2 tấn/ha so với các giống lúa được trồng lâu đời tại địa phương trong những điều kiện đất có độ mặn trung bình (ECe khoảng 6dS/m). Hiện nay Viện nghiên cứu lúa của Banladesh đang nghiên cứu một số cơ cấu cây trồng thích hợp cho các vùng đất khác nhau. * Có một số giống lúa do Viện nghiên cứu lúa Bangladesh lai tạo trước đây như BR22, BR23 và BRRI Dhan 32 cũng có khả năng chịu mặn mặc dù đây là những giống lúa không phải được lai tạo để trồng ở các vùng đất mặn. Bà con nông dân vùng đất mặn trung bình đã trồng các giống lúa này vào mùa mưa. * Có một số loài cây chịu được độ mặn cao. Những cây này được trồng vào vụ Rabi ở vùng ven biển phía Đông (vùng Chittagong-Noakhali-Feni) để tận dụng độ ẩm còn lại và độ mặn tương đối thấp sau vụ lúa T. Aman (cây trồng chính). Các cây trồng của vụ Rabi là các loại rau như củ cải đường, rau bina, ớt, đậu Hàlan, mù tạc, vừng,vv. Thực ra, mặc dù ở nhịp độ tiến triển thấp, những người nông dân vẫn cố gắng tăng cường độ trồng trọt. * Những người nông dân sử dụng các liều lượng phân bón theo sự chỉ dẫn của các cán bộ khuyến nông, những cán bộ này lại sử dụng Sách hướng dẫn bón phân Quốc gia. Tuy nhiên, có nhiều cách để nâng cao năng suất cây trồng bằng các thử nghiệm về liều lượng phân bón như các cán bộ của BRRI đã làm. Nhưng có thể thấy rằng Bangladesh vẫn chưa xây dựng được các phương pháp quản lý dinh dưỡng tổng hợp đối với các vùng ven biển khác nhau. Lĩnh vực này hiện nay rất cần thiết đối với Banladesh. 2.14.2. Trung Quốc Những giải pháp và công nghệ chính để chống mặn hoá và sử dụng các loại đất mặn bao gồm: a. Xây dựng các hệ thống tưới tiêu: trong các vùng đất mặn các hệ thống tưới tiêu hoàn chỉnh và hợp lý là cần thiết để cải thiện chế độ nước-muối của đất, kiểm soát sự vận động của nước và muối trong đất, phòng tránh sự tích lũy muối trong lớp đất mặt và gia tăng sự khử muối một cách ổn định. b. Tiêu nước và trồng lúa: Việc tiêu nước và trồng lúa là một trong những cách làm truyền thống để cải tạo và sử dụng đất mặn. Cách làm này thường không yêu cầu tiến hành riêng việc rửa mặn. Như vậy đất trở nên thích hợp cho luân canh trên đất thấp và đất cao. Các kết quả nghiên cứu cho thây rằng ở các vùng đất ven biển, sau 3 đến 5 năm trồng lúa và tiêu nước đã hạ thấp nồng độ muối của nước ngầm đến 1-3g/l, làm tăng độ dày của lớp nước ngọt đến hơn 1,5 m và giảm nồng độ muối của đất xuống đến 0,1%. 126

Trong những loại đất kiềm, việc sử dụng phân hữu cơ và các hoá chất cải tạo đất như thạch cao, đã cho những kết quả tốt hơn. c. Kết hợp các giếng, mương rãnh, và kênh và biện pháp cải tạo đất toàn diện cho đất mặn: theo kinh nghiệm đúc kết được ở Trung Quốc, trong hai thập kỷ qua, ở các vùng đất mặn việc phát triển các giếng bơm (sâu 20-60 m) để tận dụng các nguồn nước ngầm để tưới và xây dựng các hệ thống công trình tưới tiêu bao gồm các dạng kết hợp khác nhau của giếng-mương rãnh-và kênh đã góp phần lớn vào việc quản lý sự mặn hoá đất. Ví dụ vùng tưới của kênh Renming Shengli (Chiến tháng của nhân dân) sử dụng nước lấy từ sông Hoàng hà, ở tỉnh Henan, Trung Quốc. Việc xây dựng các công trình kết hợp tưới bằng giếng-kênh đã bắt đầu từ năm 1964. d. Bón phân hữu cơ để cải thiện độ phì nhiêu của đất: chất hữu cơ sẵn có để sử dụng bao gồm rơm rạ, phân xanh, phân chuồng...việc trồng các cây phân xanh được khuyến khích tuỳ thuộc vào những điều kiện cụ thể của địa phương. Bên cạnh việc trồng các cây phân xanh một cách riêng biệt ở ngoài đồng, việc luân canh, xen canh các cây có hạt hoặc bông với các cây phân xanh khác nhau cũng có thể được lựa chọn để mở rộng nguồn phân xanh cải tạo đất, nâng cao độ phì nhiêu của đất và hạn chế việc tích lũy muối. e. Ứng dụng các kỹ thuật nông nghiệp tiết kiệm nước: trong thực tế, việc áp dụng cách tưới với số lượng nước hạn chế, chuyển nước bằng đường ống, và các biện pháp nông nghiệp tiết kiệm nước đã làm tăng hiệu quả sử dụng nước nhờ chọn và trồng các cây trồng yêu cầu ít nước. f. Điều tiết nguồn nước khu vực: nạo vét kênh mương tiêu, cải thiện hệ thống lòng dẫn của khu vực có ích cho việc tăng cường năng lực tiêu nước. Quy hoạch và xây dựng một cách hợp lý các trạm bơm tưới, trạm bơm tiêu để tăng cường năng lực tiêu nước đã cho các kết quả tốt. g. Quản lý tốt việc tưới nước lợ: việc tưới bằng nước mặn trong một số trường hợp cũng mang lại kết quả tốt. Các phương pháp bao gồm: a) tưới trực tiếp bằng nước lợ trong các thời kỳ sinh trưởng nào đó của cây trồng; b) Tưới luân phiên bằng nước ngọt và nước lợ; c) Tưới hỗn hợp bằng nước lợ và nước ngọt. Trong một số vùng có nhiều nước ngầm mặn, việc cải thiện chất lượng nước ngầm bằng cách bơm tiêu nước ngầm mặn và thay thế bằng nước ngọt là một cách làm tốt. Các kết quả của các thí nghiệm và mở rộng phương pháp này ở tỉnh Hebi đã làm tăng đáng kể vùng nước ngầm không bị mặn. h. Quản lý tổng hợp về các mặt sinh học-nông nghiệp: ở vùng ven biển của Trung Quốc, việc phát triển nuôi trồng thủy sản bằng cách xây dựng các ao cá hoặc ao nuôi tôm nước ngọt có quy mô lớn là một trong những cách làm tốt trong việc sử dụng những đất mặn vùng ven biển, và có tính thực tiễn trong việc rửa mặn và làm ngọt hoá các khối nước (bao gồm cả nước ngầm). Chiến lược “sử dụng tăng cường” như vậy đang thành công ở Jiangsu và Zhejiang. Việc phát triển các giải rừng ven biển cũng là một cách làm tốt để cải thiện những điều kiện sinh thái nông nghiệp của các vùng đất mặn. Các biện pháp quản lý nông nghiệp khác như che phủ mặt đất bằng các tấm ni lông, hoặc rơm rạ, cũng có thể phòng tránh một cách có hiệu quả sự bốc hơi nước của đất và sự tích lũy muối trong lớp đất mặt. Biện pháp này có thể làm tăng đáng kể năng suất cây bông và lúa mì. 127

i. Giới thiệu và áp dụng các cây trồng chịu mặn: việc lựa chọn các giống cây trồng chịu mặn khác nhau cho phù hợp với các môi trường sinh thái khác nhau của các vùng đất mặn và khai thác tính chịu mặn vốn có của các giống cây khác nhau là những biện pháp quan trọng để nâng cao hiệu quả của việc khai phá, cải tạo và sử dụng đất mặn. 2.14.3. Indonesia Việc cải tạo đất đầm lầy để phục vụ cho mục đích nông nghiệp thường được thực hiện bằng cách xây dựng các kênh tiêu. Về cơ bản có ba hệ thống được sử dụng ở Indonesia: một hệ thống làm theo truyền thống, gọi là “parit kongsi” ở Riau hoặc “handi” ở nam Kalimantan; một hệ thống kênh phân nhánh do Trường Đại học Gajah Mada thiết kế và một hệ thống kênh tiêu trực giao được xây dựng ở nam Sumatera. Việc thay đổi những đặc điểm kỹ thuật và kết hợp hai kiểu hệ thống tiêu cuối cùng đã được thực hiện ở một số vùng. Các kênh tiêu chính hướng thẳng ra biển qua các cửa van để phòng tránh sự xâm nhập của nước biển và hướng nước tiêu trực tiếp ra biển. Việc tiêu quá mức đã làm oxy hoá pyrite trong đất phèn. Vào mùa mưa của các năm 1994/1995 mạ gieo ở các ruộng đất phèn chết hết, nhất là những ruộng mạ ở các khu trũng trong vùng. Nước ngầm mang theo tất cả những chất độc hại do quá trình oxy hoá pyrite sinh ra. Cần phải giữ cho mực nước trong kênh tiêu đủ cao nhờ xây dựng các đập tràn ở cửa ra của các kênh cấp hai và kênh cấp một. Cần đề nghị xây dựng một hệ thống rãnh tiêu nông trên những đất phèn này. Khoảng cách giữa các rãnh tiêu nông này khoảng 6-9 m tuỳ thuộc vào mức độ mặn hoặc phèn của đất. Người ta thường khuyến cáo nên dùng mô hình lúa-cá cho hệ thống này. Một hệ thống đầm có đê ngăn triều được sử dụng để kiểm soát nước và độ mặn của nước nhằm phát triển Pulau Nyiur, đảo Riau để mở rộng và thâm canh lúa và “palawiji”, đặc biệt là ngô và đậu tương. Nước mưa được giữ càng nhiều càng tốt trong hệ thống nhờ ngăn tất cả các dòng chảy ra khỏi đảo nhờ việc xây dựng các đê dọc theo bờ biển và các công trình tràn ở cửa lạch và kênh. Có các kênh tưới tiêu riêng biệt. Để vận hành hệ thống cần có máy bơm, để phục vụ tưới và tiêu. Việc quản lý tốt những vùng đất mặn bao gồm cả sử dụng nhiều phân N, P, K và cần sự kiểm soát chặt chẽ việc dùng phân bón. ở Indramayu, nông dân đã làm các luống đất rộng 1,2-1,6 m và các luống này cách nhau khoảng 0,5 m. Giữa các luống là các rãnh có độ sâu 0,5-0,6 m. Người ta cho nước vào rãnh có độ sâu khoảng 0,15-0,20 m để lớp đất trên mặt rãnh không bị mặn. Nông dân ở vùng Sei Kakap cũng áp dụng cách làm tương tự. Họ trồng khoai lang trên những luống cách nhau khoảng 1,5-2m. Họ trồng cả cây ăn quả trên đó. Trước khi gieo lúa người ta phá tất cả các luống đó san bằng và đốt tất cả cỏ dại. Họ trồng lúa mà không cần bừa và làm cỏ sục bùn. 2.14.4. Pakistan Các phương pháp được thử nghiệm ở Pakistan để kiểm soát và ngăn chặn các vấn đề mặn bao gồm: a) Thực hiện các dự án lớn về kiểm soát mặn do chiính phủ tài trợ (các dự án tiêu nước cho hơn 8 triệu ha); b) Rửa muối bằng cách tăng lượng nước tưới và sử dụng các hoá chất cải tạo đất, các chất thải hữu cơ và thực vật (sự can thiệp quy mô nhỏ ở địa phương); c) Khuyến khích các kỹ thuật cải tạo đất mặn bằng biện pháp sinh học nông 128

nghiệp bằng cách sử dụng các cây chịu mặn, các cây bụi và cây lấy gỗ và cỏ làm thức ăn cho gia súc. Các dự án của chính phủ được bắt đầu từ những năm 60 nhưng tính bền vững của của các dự án đó vẫn còn là vấn đề đang tranh cãi. 2.14.5. Philippines Việc áp dụng chiến lược bón phân cân bằng (BFS) bao gồm 7 công thức của các phân hữu cơ và vô cơ hỗn hợp để cung cấp các dinh dưỡng cần thiết cho thực vật cho các vùng đất thiếu dinh dưỡng và đất mặn. BFS nhấn mạnh sự cần thiết tái sử dụng các phần thừa của cây trồng, và các chất thải của trang trại cùng với việc kết hợp cân bằng các phân vô cơ và phân hữu cơ. Đối với những đất mặn BFS khuyến cáo dùng NPK ở tỷ lệ 95-20-15, thêm vào 5kg sunphat kẽm, 5 bao phân hữu cơ thương mại và một bao chất cải tạo đất. Các nghiên cứu cho thấy công nghệ này đã cho những kết quả tốt. Năm 1997 PhilRice phối hợp với Trung tâm nghiên cứu nông nghiệp tổng hợp Bicol thông qua Ban giống của Philippine đã công bố hai giống lúa chịu mặn (PSBRC 48 và PSBRC 50 ). Tuy nhiên các giống này không được những người nông dân trồng lúa ở nhiều nơi có đất mặn chấp nhận. Tính đến 1998 IRRI đã gieo hơn 55.000 giống lúa và các dòng lai có tính chịu mặn. Những giống có tính chịu mặn được sử dụng thành công như các giống bố mẹ trong các hoạt động lai tạo và trong các chương trình quốc gia. 2.14.6. Thailand Phương pháp phòng tránh được sử dụng cả trong lục địa lẫn các vùng đất nhiễm mặn ven biển. Trong các vùng đất nội địa, các biện pháp sinh học được áp dụng để tránh sự hoá mặn đất do nước ngầm gây ra. Một số loài cây chịu mặn bao gồm Acacia Apliceps, Azadirachta indica được sử dụng để hạ thấp mực nước ngầm. ở các vùng ven biển người ta đắp đê và các bờ bao để ngăn chặn sự xâm nhập mặn. Về việc cải thiện và cải tạo những đất mặn ít và trung bình, thì trồng các cây phân xanh như Sesbania rostrata, trồng các giống cây chịu mặn và bón các chất hữu cơ là các phương pháp được khuyến cáo để cải thiện những điều kiện của đất mặn và tăng năng suất cây trồng. Việc cải tạo những đất nhiễm mặn bao gồm rửa mặn cho đất, xây dựng các hệ thống tiêu để hạ thấp mực nước ngầm được tiến hành trên hầu hết những vùng đất mặn nhiều. Những người nông dân ở các vùng ven biển đã sử dụng các công nghệ bản địa để cải tạo đất của họ. Đất đai được cải tạo bằng cách lên luống và trồng dừa hoặc các loại cây chịu mặn trên các luống đất. Chiều rộng của các luống đất thường là 6-7 m. Việc rửa mặn liên tục, trồng các cây chịu mặn, dùng các chất cải tạo đất như thạch cao và các chất hữu cơ được khuyến cáo để trợ giúp cho quá trình này. Những loại đất mặn ít và trung bình nói chung được dùng để trồng lúa. Một số cây khác như rau, đậu, cũng được trồng trên những loại đất này. Một chương trình khuyến nông trọn gói đã được giới thiệu cho nông dân thông qua các chương trình trình diễn và đào tạo để tăng năng suất lúa. Nó bao gồm san đất, rửa mặn, dùng các chất hữu cơ cải tạo đất và trồng các giống cây chịu mặn, gieo trồng với các mật độ khác nhau. Người ta cũng đã giới thiệu cho nông dân áp dụng các biện pháp đơn lẻ như bón phân, phủ đất, dùng phân xanh. Việc phục hồi rừng ở những vùng có nguồn muối tiềm tàng đã được công nhận là một trong những phương pháp giảm thiểu sự dâng cao của nước ngầm mặn. ở vùng Đông 129

Bắc Thái lan người ta khuyên nông dân nên trồng các loại cây khuynh diệp, me, me manila. Trong khi đó loại cây có tính chịu mặn cao như Acacia ampliceps được trồng ở những vùng được tiêu nước cùng với các loại cây chịu mặn hoặc các loài cỏ có tính chịu mặn cao. Sau một năm trồng trọt các loại cây này đã có thể thấy những kết quả tích cực trong việc hạ thấp mực nước ngầm. Trong Kế hoạch phát triển kinh tế xã hội quốc gia lần thứ 8 (1997-2001) Vụ Phát triển đất đai lập kế hoạch trồng 800.000 ha rừng ở vùng Đông Bắc Thái lan để kiểm soát sự hóa mặn do sự di chuyển của nước ngầm. Những vùng đất có độ mặn cao chiếm khoảng 1,5% diện tích vùng Đông Bắc, được coi như đất bỏ đi. Một số cây chịu mặn được lựa chọn và các loại cây vùng đất mặn được trồng trên những vùng đất này. Các cây chịu mặn đã được giới thiệu, ví dụ như những cây có tán lá. Các loại cây nhập từ Mỹ và úc đã được gieo cùng với một số loài cây bản địa. Các loài cây có hứa hẹn là: Sporobolus virginicus và Distichlis spicata. 2.14.7. Việt nam Các thực tiễn về quản lý đất bao gồm: 1. Vạch ra một chiến lược để khai thác và bảo vệ tài nguyên nước cho công tác phát triển tưới tiêu ngắn hạn và dài hạn trên những lưu vực sông lớn, những vùng quan trọng. 2. Nâng cấp các hệ thống tưới tiêu: việc tưới là cần thiết để rửa muối. Phải có hệ thống tưới tiêu hợp lý để tăng cường năng lực tiêu và kiểm soát mực nước ngầm để kiểm soát việc phát sinh mặn. 3. Cải thiện độ phì nhiêu của đất bằng cách sử dụng phân hữu cơ bao gồm cả rơm rạ, các phần thừa của thực vật, phân xanh, phân chuồng, phân ủ. 4. Bảo vệ các rừng ngập mặn ven biển và tài nguyên thủy sản. 5. Trồng rừng Rhizophora apiculata kết hợp với nuôi tôm (Penaeus indicus, Panaeus megriensis). Khoảng 80% diện tích của các vùng rừng trồng có kết hợp nuôi tôm cá. 6. Thông thường các mô hình trồng trọt ở vùng đất mặn ven biển như sau: * Mô hình tôm lúa: trên các vùng đất mặn ở xa nguồn nước ngọt bà con nông dân đã đắp những con đê nhỏ (rộng khoảng 0,7 - 1,4 m) bao quanh các cánh đồng rộng khoảng 2-4 ha để kiểm soát sự xâm nhập mặn. Các giống lúa chịu được mặn đã được trồng ở đây vào mùa mưa. Năng suất của các giống lúa này có thể đạt tới 2,5-3 tấn/ha với hai vụ tôm vào mùa khô. * Một vụ lúa vào mùa mưa: ở các vùng đất mặn xa nguồn nước ngọt hoặc thậm chí xa nước biển, bà con nông dân chờ đến khi có mưa để trồng một vụ lúa mùa hè. Vào mùa khô, mặt đất bị nứt nẻ, nước ngầm dâng lên gây mặn cho đất. Vào đầu vụ độ mặn khá cao và đến cuối vụ thì độ mặn giảm xuống. Có thể thu được năng suất lúa 3-3,5tấn/ha. Đây là vụ lúa truyền thống. * Hai vụ lúa vào mùa mưa. Bà con nông dân có thể có thu hoạch trong mùa mưa kéo dài (150-190 ngày) nhờ trồng hai vụ lúa ngắn ngày bằng cách áp dụng kỹ thuật xạ khô. Đây là một thành tựu mới của đồng bằng sông Mêkông. Sau khi thu hoạch vụ lúa hè, đất dược cày lên để cắt đứt các mao mạch không cho nước ngầm dâng lên. Ngay trước khi mùa mưa bắt đầu, đất đai được chuẩn bị và chia thành các luống và giữa các luống đất có các rãnh tiêu nông (sâu 20 cm). Bà con nông dân gieo hạt giống. Khi có mưa muối 130

được rửa đi vào các rãnh tiêu và các hạt lúa có thể nảy mầm. Vụ lúa thứ hai tiếp theo vào giữa mùa mưa và được thu hoạch vào đầu mùa khô. 7. Đắp đê để tránh xâm nhập mặn. ở vùng châu thổ sông Hồng nơi có mật độ dân số cao, mưa bão và lũ thường xảy ra. Nhân dân thường phải đắp những con đê dài và rộng bao quanh bờ biển để khai hoang các vùng đất mới. Những con đê này rộng khoảng 10 m và bao quanh những vùng đất khoảng 10.000 ha. Dọc theo những con đê này cần đào những con kênh sâu để tránh sự thấm của nước biển vào vùng đất mới khai hoang. Trong ba năm đầu ở những vùng đất mới khai hoang này người ta trồng những cây có tính chống chịu mặn cao. Sau đó người ta trồng lúa khác nhau. Đây là vụ lúa duy nhất trong mùa mưa nhưng nếu có sẵn nước ngọt vào mùa khô người ta có thể trồng thêm một vụ lúa nữa. Việc kết hợp bón phân hữu cơ, trấu, và các loại silicat hòa tan khác sẽ có hiệu quả cao đối với việc tăng năng suất lúa lên 5-7 tấn/ha/năm.

Nuôi tôm công nghiệp ở Yên Hưng, Quảng ninh

Nuôi tôm quảng canh cải tiến ở Kim sơn, Ninh Bình

131

Chương 3 Tưới và kiểm soát độ mặn 3.1. Các nguyên tắc cơ bản Mối quan tâm chủ yếu trong canh tác ở các vùng khô hạn và bán khô hạn là căn cứ vào các công trình tưới tiêu, căn cứ vào những ràng buộc của các tính chất đất đai và chất lượng nước, khống chế sự căng thẳng về độ ẩm ở mức thấp nhất có thể. Stress về độ ẩm đất là sản phẩm cuối cùng của: a) Thành phần thế thẩm thấu, tỷ lệ với nồng độ muối; b) Thành phần thế cơ chất có liên quan với cấu trúc đất và lượng nước tưới cho đất. Để kiểm soát được những yếu tố gây stress này người ta cần phải: a) Rửa mặn cho đất một cách hợp lý để đưa muối ra khỏi vùng rễ cây nhằm điều chỉnh áp suất thẩm thấu của dung dịch đất xuống mức thấp nhất; b) Tưới kịp thời, tưới đủ để tạo cho đất có độ ẩm thích hợp nhằm đạt năng suất cao nhất. Do đó thành công của công tác tưới cần thiết phải được quản lý bằng cách kết hợp tối ưu các tham số (có liên quan với nhau) sau đây: i) Chất lượng nước tưới ii) Lượng nước tưới sẵn có iii) Các điều kiện tiêu nước Trước khi đi xem xét quan điểm định lượng cần xem xét các quan điểm cơ bản sau đây: a) Các muối tan do nước tưới cung cấp cho đất được tích lũy lại do các quá trình bốc thoát hơi nước. Vùng đất trên mặt khô đi do bốc hơi có thể tạo ra gradient hút nước trong các lớp mặt, gây nên sự chuyển động của nước chứa muối lên phía trên do sự dâng mao dẫn. Quá trình này là một trong những nguyên nhân chủ yếu gây mặn cho đất, nhất là ở các vùng có mực nước ngầm nằm gần mặt đất. b) Hàm lượng muối tan trong vùng rễ sẽ tăng lên nếu dòng nước chứa muối di chuyển xuống nhỏ hơn dòng muối do nước tưới cung cấp. Do đó điều quan trọng là phải kiểm soát được “cân bằng muối”. Cân bằng muối lại là hàm số của nước tưới (số lượng, chất lượng), hiệu quả tiêu nước. c) Các phản ứng trao đổi có thể diễn ra giữa đất và nước tưới và có thể dẫn đến những biến đổi có hại cho các tính chất tiêu nước của đất. Vì nồng độ muối thay đổi theo độ sâu, ESP có thể đạt tới mức tới hạn ở phía dưới của vùng rễ cây và phải được giải quyết bằng cách bón các chất hoá học cải tạo đất hoặc thạch cao.

3.2. Cân bằng muối và tỷ lệ nước rửa mặn Việc rửa các muối hoà tan ra khỏi vùng rễ cây là một điều bắt buộc đối với đất được tưới vì nếu không rửa muối thì trong đất lại diễn ra quá trình tích lũy muối. Cân bằng 132

muối tổng quát trong đất (SB) có thể được định nghĩa theo các quá trình khác nhau tham gia vào dòng muối đến và đi và những thay đổi cục bộ về nồng độ muối trong đất. Cân bằng muối có thể được viết dưới dạng phương trình bảo toàn khối lượng như sau: SB = (DC)rain + (DC)irr. + (DC)ground + Sdissolv. - (DC)drain - Sprec. - Scrop (3.1) Trong đó: DC là tích của độ sâu nước (D) và nồng độ muối (C) rain: nước mưa; irr: nước tưới; ground: nước ngầm; drain: nước tiêu S là lượng muối từ các thành phần như: hoà tan, kết tủa, cây trồng hút Trường hợp đơn giản nhất là ta bỏ qua các thành phần muối do hoà tan, kết tủa, cây trồng hút và do nước ngầm cung cấp. Khi đó phương trình (3.1) có dạng sau đây: SB = Ciw.Diw - Cdw.Ddw (3.2) Để cho tiện thường người ta biểu thị nồng độ muối thông qua trị số EC, trong điều kiện ổn định, nghĩa là khi SB = 0, ta có: ECiw.Diw - ECdw.Ddw = 0 ECiw.Diw = ECdw.Ddw (3.3) Công thức này thể hiện: với các giả thiết đã cho, lượng muối được bổ sung vào đất trong quá trình tưới phải bằng lượng muối được tiêu đi để duy trì cân bằng muối. Có lẽ độ chính xác của phương trình này không quan trọng bằng giá trị lý thuyết của nó: phải rửa mặn cho đất tưới nếu không thì nồng độ muối trong đất sẽ tăng lên và vượt quá trị số cho phép. Ưu điểm của phương trình này là bằng một công thức đơn giản, nó thể hiện quan hệ giữa yêu cầu nước của cây trồng và lượng nước cần để rửa mặn cho đất, với nồng độ muối (qua EC) của nước tưới. Sự hoá mặn đất sẽ xảy ra khi SB > 0 hoặc nếu: ECiw.Diw > ECdw.Ddw (3.4) Thông thường người ta lấy một trị số trung bình nào đó của EC trong thời kỳ nghiên cứu (một năm hoặc một mùa) và lấy số lượng trung bình năm của IW và DW. Nếu có mưa thì người ta hiệu chỉnh IW. Ta hãy xem một ví dụ sau đây: hãy tính toán tỷ lệ mặn hoá khi không có mưa và rửa mặn. Tỷ lệ này có thể biểu thị qua các đại lượng có thể đo trực tiếp trong phòng thí nghiệm như SP (saturation percentage: phần trăm bão hoà) vì đây là cách được chấp nhận để định lượng độ mặn đất. Gia tăng độ mặn hàng năm có thể được viết như sau: ΔECe =

( ECiw)( Diw) − ( ECdw)( Ddw) Dsoil xρ soil xSP / 100

(3.5)

Trong đó Dsoil là độ sâu của lớp đất đang xét, r là dung trọng (tức là Dsoil xrsoil = khối lượng đất) do đó mẫu số biểu thị số lượng nước trong điều kiện SP. Lấy Ddw = 0 tức là không có việc rửa mặn, ECiw = 1000 mS/m, r = 1,3 g/cm3 và SP = 40, chúng ta có: DEC = 1000 x Diw/(1,3 x 0,4 x Dsoil) (3.6)

133

Từ công thức này ta thấy với Diw/Dsoil = 1 thì DEC gần bằng 2000 mS/m, nếu Diw/Dsoil = 2 thì đất sẽ trở nên bị mặn (4 dS/m) trong một mùa ngay cả khi nước tưới có chất lượng tốt. Do đó tỷ lệ mặn hoá phụ thuộc trực tiếp vào số lượng và hàm lượng muối của nước tưới khi hàng năm ta đưa vào ruộng một lượng nước tưới không đổi có giá trị EC nào đó (hình 3.1). Để loại bỏ lượng muối tích luỹ hay để phòng tránh sự tích luỹ muối, cần phải rửa mặn cho đất (đưa thêm vào đất một lượng nước vượt quá lượng nước tưới). Số lượng nước cần để rửa đất này gọi là tỷ lệ rửa (LF) và được định nghĩa như sau: đó là tỷ lệ giữa lượng nước tiêu khỏi vùng rễ cây và lượng nước tưới hoặc là tỷ lệ nước đi qua vùng rễ. LF =

Ddw Diw

(3.7)

§é mÆn trung binhd vïng rÔ c©y

Tất nhiên, trong điều kiện ổn định (nghĩa là khi input = output và không xảy ra các quá trình thoát muối và hoà tan muối), trên cơ sở của (Hình 19 ) ta có: LF = Ddw/Diw = ECiw/ECdw (3.8)

§é mÆn cña n−íc t−íi EC (dS/m)

Hình 19: Quan hệ giữa độ mặn trung bình của đất vùng rễ với EC của nước tưới khi áp dụng các tỷ lệ rửa khác nhau (Hoffman và van Genuchten, 1983) LF có thể thay đổi tuỳ ý nên có thể có các giá trị EC của nước tiêu giống nhau khi dùng nước có EC tăng lên nhưng ta lại tăng cả LF vì lúc đó ECiw/LF vẫn không đổi. Như vậy, để duy trì độ mặn ở vùng rễ (ECdw) ở mức không thay đổi thì ECiw/LF phải được duy trì không đổi. Vì vậy, khi ECiw tăng gấp đôi thì yêu cầu phải tăng gấp đôi LF để ECdw không đổi. Điều này được minh hoạ ở hình 20 và dựa trên các kết quả của những thí nghiệm lysimet. Rõ ràng là trong những điều kiện ổn định, độ mặn tăng dần từ lớp đất mặt (được kiểm soát bởi ECiw) tới một mức cao hơn nào đó ở phía dưới. Mức độ mặn này có thể được khống chế nhờ việc rửa mặn cho đất.

134

§é s©u cña ®Êt (cm)

Hình 20: Quan hệ giữa phân bố độ mặn trong phẫu diện đất với EC của nước tưới và tỷ lệ nước rửa (Hoffman, 1980)

3.3. Yêu cầu rửa mặn Yêu cầu rửa mặn (LR) là độ sâu nước tính toán hay là lượng nước phải đi qua vùng rễ để duy trì EC của nước tiêu bằng hoặc thấp hơn mức quy định EC’dw. Các tính toán đó dựa vào phương trình (3.8): LR = ECiw/EC’dw = D’dw/Diw (3.9) Phương trình (3.8) và (3.9) gần giống nhau nhưng trong (3.9) EC’dw biểu thị giá trị EC cho phép lớn nhất của nước tiêu để duy trì năng suất cây trồng. EC’dw phụ thuộc loại cây trồng, thời vụ, các yếu tố quản lý. Do đó, tỷ lệ rửa LF là phần nước tưới đi qua phần phía dưới của vùng rễ cây, trong khi đó thì LR là ước tính của số lượng nước rửa cần thiết để kiểm soát độ mặn đất trong giới hạn cho phép. 3.3.1. LR là hàm số của chất lượng nước tưới Người ta quan trắc được LR phụ thuộc vào ECiw (ECiw càng cao thì LR càng cao) và EC’dw - là trị số giới hạn phụ thuộc cây trồng cần được xác định (đối với các cây trồng có khả năng chịu mặn thì EC’dw có thể lấy giá trị cao hơn). Có thể là EC’dw thay đổi theo mùa nếu tính nhạy cảm của cây trồng thay đổi theo tuổi. Quan điểm trên đây có thể được minh hoạ bằng ví dụ sau. Xét một loại cây trồng có thể chịu được EC’dw = 8 dS/m. Do đó nếu tưới nước có EC = 1,2 và 3 dS/m. Khi đó áp dụng phương trình (3.9) ta có: LR = 1/8 hay 13% nếu ECiw = 1 dS/m LR = 2/8 hay 25% nếu ECiw = 2 dS/m LR = 3/8 hay 38% nếu ECiw = 3 dS/m 3.3.2. LR là hàm số của lượng nước tiêu hao Khi sử dụng quan điểm LR để ước tính lượng nước cần tưới (hoặc số lượng nước được tiêu qua vùng rễ cây) cần phải biết lượng nước tiêu hao, nghĩa là bốc thoát hơi nước hay yêu cầu nước của cây trồng. Khi không có mưa, ta có: Diw = Dcw + Ddw = Dcw + Diw.LR (3.10) 135

Diw =

Dcw 1 − LR

(3.11)

hoặc: EC ' dw ⎛ ⎞ Diw = Dcw⎜ ⎟ ⎝ EC ' dw − ECiw ⎠

(3.12)

Tuy nhiên, cần phải nhấn mạnh lại một lần nữa là phương trình này dựa trên giả thiết là áp dụng đồng đều việc tưới với lưu lượng ổn định, không có mưa, không có sự hút mặn của cây và không có sự kết tủa muối. 3.3.3. LR và khả năng tiêu Lượng nước tưới vượt quá được áp dụng (ngoài lượng nước tiêu hao) để rửa muối tất nhiên không được vượt quá khả năng tiêu nước của đất (cm/năm). Điều đáng quan tâm là cần tìm biểu thức thể hiện mối quan hệ giữa LR và Ddw. Xuất phát từ (3.10) ta có thể viết: Ddw = Diw.LR, thay Diw từ (3.11) ta có: Diw =

Dcw Dcw → Ddw = LR 1 − LR 1 − LR

Ddw = Dcw

LR 1 − LR

(3.13)

Phương trình này có thể được thể hiện qua ECiw và EC’dw Ddw = Dcw

ECiw EC ' dw − ECiw

(3.14)

Đối với các loại nước tưới có EC khác nhau và một loại cây trồng có thể chịu được độ mặn EC’dw = 8dS/m, Ddw sẽ là: ECiw = 0,5 → Ddw = Dcw.0,5/(8-0,5) = 6,66% của CW ECiw = 1 → Ddw = Dcw.1/(8-1) = 14,28% của CW ECiw = 2 → Ddw = Dcw.2/(8-2) = 33,33% của CW ECiw = 4 → Ddw = Dcw.4/(8-4) = 100% của CW Như vậy khi dùng nước có chất lượng kém để tưới và muốn duy trì EC của nước tiêu ở một giá trị giới hạn thì chính khả năng tiêu nước trở thành yếu tố hạn chế. Việc không thể tiêu một lượng nước lớn như vậy khi tính thấm nước của đất chính là yếu tố hạn chế. 3.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến yêu cầu rửa mặn 3.4.1. Lượng mưa Ở nhiều vùng mưa có thể góp phần quan trọng và làm giảm lượng nước yêu cầu để rửa mặn. Trong những tình huống như vậy cần phải xét đến lượng mưa. Nếu mưa thưa thớt và rải ra trong một thời gian dài thì tính giá trị bình quân của ECiw: _

ECiw = 136

ECiwDiw + ECrw.Drw Diw + Drw

(3.15)

Sù gi¶m ®é mÆn ®Êt (%)

Tuy nhiên nếu mưa xảy ra trong một thời gian ngắn như ở vùng khí hậu gió mùa và vào thời gian không canh tác, khi đó chính mưa có thể đủ để rửa muối khỏi vùng rễ cây (Hình 21). Trong các trường hợp như vậy cần rửa rất ít nhờ sử dụng nước có chất lượng tốt.

§é s©u 0 – 60cm

§é s©u 0 – 10cm

L−îng m−a (mm)

Hình 21: ảnh hưởng của mưa đến độ mặn đất (Fang và cộng sự, 1978) 3.4.2. Sự kết tủa muối Một quá trình khác có thể dẫn đến việc giảm yêu cầu rửa mặn là sự kết tủa muối. Các nghiên cứu về ảnh hưởng của tỷ lệ nước rửa đến lượng muối được rửa đi trong nước tiêu theo biện pháp tiêu ngầm đã cho thấy trong phạm vi từ 0,1 đến 0,3, thường khi LF bằng 0,1 có thể đáp ứng được năng suất cây trồng cao nhất. Tuy nhiên, với LF thấp như vậy thì từ các số liệu đầu vào về lượng muối do nước tưới đưa vào đất và đưa ra khỏi đất, hàm lượng muối trong vùng rễ không thể tính toán cân bằng muối của đất. Hàm lượng muối thấp trong nước tiêu có thể là do sự kết tủa của CaCO3 hoặc CaSO4. Sự kết tủa muối trong đất có liên quan đến nồng độ này lớn hơn nếu trị số của LF bằng 0,1 hoặc thậm chí thấp hơn so với trường hợp LF bằng 0,2 - 0,3. Trong tính huống như vậy, trị số LF thấp sẽ làm giảm số lượng các chất thải và hàm lượng muối trong nước tiêu ngầm và cuối cùng là lượng muối đưa ra kênh mương tiêu, ra sông sẽ ít đi. Rõ ràng là cả hai tham số này, số lượng và chất lượng của nước tiêu, là các yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến việc sử dụng lại các chất thải này cho mục đích tưới. Theo nhiều nghiên cứu, khi LF có các giá trị cao, “gánh nặng về muối” trong chất thải từ tiêu ngầm có thể do sự pha loãng các muối, nhất là trong những loại đất canxi và đất thạch cao. Sự pha loãng các muối trong đất còn nhiều hơn khi dùng nước tưới có chất lượng cao (EC thấp) để rửa mặn, hoặc rửa đất có hàm lượng CO32− và SO42− thấp so với nồng độ Cl−. 3.4.3. Sự hút muối của thực vật Nói chung sự hút muối của thực vật không đủ để duy trì sự cân bằng muối và giảm yêu cầu rửa mặn. Tuy nhiên các cây thức ăn gia súc có thể hút được khá nhiều muối nhất là khi nước tưới lại không mặn. Một loại cây thức ăn gia súc cho năng suất 20 tấn/ha và có hàm lượng muối khoảng 5% có thể lấy đi khoảng 1 tấn muối trong một năm. Một số thực vật chịu mặn và một số cây bụi có thể lấy đi một lượng muối lớn hơn. Tuy nhiên, việc hút muối của thực vật phụ thuộc chủ yếu vào chính khả năng chịu mặn

137

của thực vật. Một số loài thực vật được sử dụng để hút có chọn lọc một số nguyên tố độc hại như Na, B và Se, nhờ đó có thể giảm được yêu cầu nước cho rửa mặn. 3.4.4. Độ mặn của các lớp đất mặt Nhiều nghiên cứu đã cho thấy rằng việc tuân thủ một cách chặt chẽ vào giả thiết về trạng thái cân bằng muối có thể là không cần thiết và sự tích lũy muối có thể xảy ra trong một thời gian ngắn ở vùng đất phía dưới của rễ cây mà không ảnh hưởng đến năng suất cây trồng. Điều này có thể xảy ra khi mà sau một thời gian dài đạt được sự cân bằng muối và cây trồng được cấp đủ nước ở vùng phía trên của vùng rễ cây, nơi sử dụng nước nhiều (hình 22). Cây trồng bù đắp việc hút nước bị giảm đi ở vùng có độ mặn cao nhờ việc tăng cường hút nước ở vùng có độ mặn thấp. Giảm tỷ lệ rửa ở khu vực phía trên vùng rễ chỉ có ảnh hưởng nhỏ đến độ mặn của khu phia trên của vùng rễ vì sau mỗi lần tưới khu vực này đã được rửa mặn. Tuy nhiên, trong những tình huống như vậy, độ mặn của khu dưới vùng rễ trở nên cao hơn và do đó làm thay đổi nồng độ muối trong nước tiêu.

Vïng rÔ c©y

Vïng rÔ c©y

M« h×nh sö dông n−íc gi¶ ®Þnh

Hình 22: ECe của đất trong vùng rễ cây sau một thời gian dài sử dụng nước tưới có EC = 1 dS/m ứng với 4 giá trị của tỷ lệ rửa (LF) và ảnh hưởng của độ mặn đến cơ cấu dùng nước của thực vật

3.4.5. Phương pháp tưới và tần số tưới Việc áp dụng đồng đều nước tưới bằng tưới phun mưa hoặc tưới nhỏ giọt với tần số cao hoặc bằng hệ thống tưới mặt được quản lý tốt thường làm tăng hiệu quả của việc rửa mặn và hạ thấp yêu cầu nước rửa với điều kiện là khoảng thời gian giữa các lần tưới không quá dài. Khoảng thời gian giữa các lần tưới là một yếu tố quan trọng vì cây trồng phải đối phó với lực giữ nước của đất và áp suất thẩm thấu gây nên bởi độ mặn, mà cả lực giữ nước của đất và áp suất thẩm thấu đều thay đổi theo thời gian. Nếu khoảng thời gian giữa các lần tưới lớn thì tác dụng của áp suất thẩm thấu sẽ lớn nhất là khi thực vật sử dụng nhiều nước ở khu vực dưới của vùng rễ cây. Điều này sẽ trở nên nghiêm trọng khi dùng nước có chất lượng kém để tưới cây.

138

3.5. Tính toán yêu cầu rửa mặn Căn cứ vào chất lượng nước tưới, chế độ tưới, độ mặn cho phép đối với cây trồng có thể tính toán được yêu cầu nước cho việc rửa mặn. Yêu cầu rửa mặn (LR) là số lượng nước rửa lý thuyết cần thiết để khống chế độ mặn trong vùng rễ cây và được tính toán dựa trên các thí nghiệm trong phòng và ngoài đồng ruộng. Tuy nhiên, số lượng nước thực tế cần để rửa mặn sẽ phụ thuộc vào hiệu quả của việc rửa mặn, các biện pháp kỹ thuật nông nghiệp. Để tính toán yêu cầu rửa, đối với tưới mặt (kể cả tưới phun mưa) cần tiến hành các bước sau đây: a) Phân tích các mấu nước tưới để xác định ECiw b) Từ bảng các giá trị ECe (ứng với các mức giảm năng suất khác nhau) tra bảng để có giá trị ECe (ứng với mức giảm năng suất dự kiến, thường là giá trị ECe ứng với mức giảm năng suất ≤ 10%). Các nhà khoa học khuyến cáo rằng nên sử dụng các giá trị của ECe với mức giảm năng suất 10% vì trong hầu hết các trường hợp các yếu tố khác lại là yếu tố hạn chế năng suất hơn so với độ mặn. Các giá trị của ECe ứng với các mức giảm năng suất nhỏ hơn 10% có thể được sử dụng nếu kinh nghiệm cho thấy rằng trong những điều kiện quản lý hiện tại có thể đạt năng suất gần với mức tối đa. c) Tính toán LR theo biểu thức sau: LR =

ECiw 5ECe − ECiw

(3.16)

Trong đó LR là yêu cầu nước tối thiểu để khống chế độ mặn khi áp dụng các phương pháp tưới mặt thông thường. Nếu tưới phun mưa với cường độ cao hoặc tưới nhỏ giọt thì việc tính toán LR được tiến hành theo các bước sau đây: a) Phân tích các mẫu nước tưới để xác định ECiw b) Từ bảng tra, tra bảng để tìm giá trị ECe lớn nhất ứng với cây trồng đang xét (ứng với mức giảm năng suất 100%) c) Tính toán LR theo biểu thức sau: LR =

ECiw 2(max EC )

(3.17)

Khi biết nhu cầu bốc thoát nước của cây trồng (ET) và yêu cầu nước rửa có thể tính toán được lượng nước thực cần:

LuongNuocThucCan =

ET 1 − LR

(3.18)

Lượng mưa có thể đáp ứng một phần cho nhu cầu bốc thoát hơi nước hoặc một phần hay toàn bộ yêu cầu rửa. Điều này phụ thuộc vào các điều kiện đất đai và mô hình mưa và cần được xem xét khi xác định lượng nước thực cần.

139

LR phải đủ để đáp ứng được yêu cầu khống chế độ mặn của đất, trừ khi lượng muối trong đất quá nhiều, vượt quá khả năng chịu mặn của cây. Trong trường hợp đó phải tiến hành rửa mặn ngay từ đầu (rửa mặn cơ bản) để loại bỏ các muối tích lũy trong đất. Chỉ sau khi rửa cơ bản như vậy mới có thể duy trì được việc sản xuất trên các đất đó. Ví dụ:

Độ giảm năng suất tương đối(%)

Một loại lúa được cấp nước bằng phương pháp tưới ngập, nước được lấy từ sông có ECiw=3,2 dS/m. Lúa được trồng trên một loại đất thịt. Nhu cầu nước cho bốc thoát hơi nước ET = 5mm/ngày. khoảng thời gian giữa các lần tưới là 20 ngày. Mỗi lần tưới 100mm. Nếu hệ số sử dụng nước là 0,65 thì mỗi lần tưới phải dùng đến 100/0,65=155mm. Cần thêm bao nhiêu nước để rửa mặn? Giải: Số liệu đã cho: ECiw=3,2 dS/m; ECe=5,1 dS/m (tra bảng) LR = 3,2/(5.5,1-3,2) = 0,14 ET=100 mm/lần tưới; LR = 0,14 Lượng nước thực cần = 100/(1-0,14) =116 mm/lần tưới Như vậy là tổn thất do thấm sâu (55mm) lớn hơn cả yêu cầu nước rửa mặn. Giả sử tổn thất do thấm sâu là đồng đều và không có dòng chảy mặt thì không cần bổ sung nước để rửa. Trong các bảng tra người ta cũng đưa ra các trị số ECe ứng với độ giảm năng suất bằng 100% (nếu toàn bộ vùng rễ cây có độ mặn này thì cây trồng không thể hút được nước và không sống được). Giá trị lớn nhất của ECe có được nhờ ngoại suy từ các giá trị ứng với độ giảm năng suất cây trồng từ 0 - 10 - 25 - 50 đến 100% như được minh hoạ ở hình 23.

Độ mặn đất (ECe, dS/m)

Hình 23: Phương pháp xác định ECe lớn nhất đối với năng suất cây (Ayers và Westcot, 1985)

ECsw = ECe x 2 Như hình 23 đã thể hiện, cứ mỗi lần độ mặn đất tăng lên vượt quá nồng độ chịu mặn cho phép đối với cây thì sẽ gây nên độ giảm năng suất tương ứng. Quan hệ này được biểu diễn bằng phương trình sau đây: 140

Y = 100 - b(ECe - a) (3.19) Trong đó Y là năng suất tương đối (%), a là giá trị của ngưỡng mặn đối với cây, biểu thị ECe lớn nhất tại đó năng suất bằng 100%. b là độ giảm năng suất đối với một đơn vị của độ mặn hoặc tổn thất năng suất (%) ứng với một đơn vị của độ mặn (ECe) ở giữa giá trị ngưỡng (a) và ECe khi độ giảm năng suất bằng 100%. Các bảng biểu về khả năng chịu mặn của cây được xây dựng trên cơ sở sử dụng công thức trên và các số liệu sẵn có. Sự chuyển đổi từ ECe thành ECsw với giả thiết LF bằng 15-20%. Các giả thiết quan trọng khác: năng suất có quan hệ chặt với độ mặn trung bình của vùng rễ cây và sự hút nước ở khu vực phía trên vùng rễ cây thường cao hơn nhiều Phải thừa nhận rằng năng suất thực tế của cây trồng khi được tưới bằng nước có chất lượng như trên có thể thay đổi từ 100% đến 0, tuỳ thuộc vào yếu tố bất kỳ chứ không chỉ phụ thuộc vào chất lượng nước. Các giá trị được nêu trong bảng 3.1. biểu thị năng suất tiềm năng lớn nhất đối với chất lượng nước trong điều kiện sử dụng nước tối ưu. Thoạt nhìn thì các giá trị được đề xuất làm giới hạn chịu đựng đối với độ mặn của nước tưới có vẻ cao. Tuy nhiên, khi so sánh các giá trị này với các giá trị thu được trong các thí nghiệm ngoài đồng ruộng khi sử dụng nước có chất lượng tương đối kém thì chúng lại là các giá trị hợp lý. Độ chịu mặn của cây được thể hiện trong bảng dường như là các giá trị cố định. Điều này không chính xác. Khả năng chịu mặn của cây thay đổi tuỳ thuộc vào các công tác quản lý nước, bị ảnh hưởng bởi các giai đoạn phát triển của cây, thân rễ, loại cây và khí hậu. Nhiều cây trồng, ví dụ như củ cải đường, lúa, lúa mỳ, lúa mạch và một số loại cây rau khác, giai đoạn nảy mầm và giai đoạn gieo hạt là những thời gian nhạy cảm nhất đối với độ mặn và khi độ mặn đất (ECe) vượt quá 4 dS/m trong thời gian nảy mầm sẽ có thể làm chậm lại hoặc ức chế sự nảy mầm và giai đoạn phát triển ban đầu. Thân rễ có ảnh hưởng đến tính chịu mặn của một số cây trồng ví dụ như cây chanh. Các loại cây trồng khác nhau như nho, hạnh thể hiện sự khá nhau cơ bản về độ chịu mặn. Người ta đã lợi dụng sự khác nhau về tính chịu mặn này để lựa chọn thân rễ và loại cây trồng để trồng cây theo hướng sản xuất hàng hoá. Các loài cây trồng hàng năm cũng thể hiện sự khác nhau về tính chịu mặn. Việc nhân giống và tuyển chọn cây trồng chịu mặn đang được chú ý và các kết quả thu được đang kích thích các hướng nghiên cứu lai tạo các giống mới chịu mặn. Khí hậu đóng vai trò quan trọng trong khả năng chịu mặn của cây. Khi khí hậu nóng và khô, lượng bốc thoát hơi nước nhiều thì tính chịu mặn kém hơn.

3.6. Tính toán thời gian tưới rửa mặn Việc xác định thời gian rửa mặn không phải là vấn đề quá quan trọng nếu như trong một thời gian dài hoặc trong các giai đoạn sinh trưởng nhạy cảm của cây trồng độ mặn đất không vượt quá khả năng chịu mặn của cây. Việc rửa mặn có thể được tiến hành mỗi lần tưới, sau một số lần tưới, mỗi năm một lần, hoặc sau những khoảng thời gian dài. Cung cấp nước rửa mặn trong thời gian sinh trưởng của cây trồng là cách tốt nhất để tránh cho cây chịu stress về mặn. Điều này đặc biệt có ích cho những cây trồng nhạy cảm 141

với độ mặn khi độ mặn tăng lên trong một thời gian ngắn. Tuy nhiên, trong đất có hệ số thấm thấp, đối với những cây nhạy cảm với độ ẩm đất quá lớn, việc rửa mặn cho đất trong mỗi lần tưới có thể không thực hiện được. Hơn nữa, trong thời gian sinh trưởng của cây trồng, yêu cầu nước tưới cho cây trồng lớn nên có thể không có nước để rửa mặn. Vì khả năng chịu mặn của cây tăng lên theo tuổi (thời gian sinh trưởng) nên có thể tưới rửa vào cuối vụ. Việc tưới rửa vào thời gian không căng thẳng về nước cũng sẽ làm giảm kích thước của hệ thống phân phối nước và cũng có thể ảnh hưởng đến các yếu tố thiết kế các hệ thống tiêu nước. Bất kể áp dụng phương pháp tưới nào, cần quan trắc đất và cây một cách đầy đủ. Việc phân tích đất và tế bào thực vật sẽ giúp cho việc xác định sự cần thiết và thời gian cần rửa mặn. Nhiều khi người ta tiến hành rửa mặn vào thời gian không trồng cây. Nhiều khi mưa cũng cung cấp đủ nước để rửa mặn cho đất. Nhiều khi các điều kiện đất đai cũng làm ảnh hưởng đến tính linh hoạt của việc rửa mặn. Nếu hệ số thấm của đất thấp thì phải hoãn việc rửa mặn đến khi thời vụ kết thúc. Cần phải xem xét cả ảnh hưởng của thời kỳ bỏ hoá đất đến sự hoá mặn đất. Lượng nước sẵn có cũng là điều cần được chú ý đối với việc rửa mặn.

3.7. Các phương pháp giảm yêu cầu rửa mặn Nâng cao hiệu quả rửa mặn hoặc giảm yêu cầu rửa mặn có thể làm giảm yêu cầu nước. Việc rửa mặn đạt được mức tối đa trong những điều kiện đất không bão hoà nước. Do đó, bất kỳ yếu tố nào có liên quan với đất hoặc phương pháp sử dụng nước tưới mà có ảnh hưởng đến dòng thấm không bão hoà trong đất sẽ làm giảm sự lãng phí nước, giảm yêu cầu rửa và nâng cao hiệu quả rửa mặn. Trong nhiều trường hợp, tính linh hoạt trong việc lựa chọn các biện pháp quản lý có thể bị hạn chế nhưng có thể áp dụng một số thủ thuật quản lý được đề xuất dưới đây: a) Thay cho việc trồng cây vào mùa nóng nực nên trồng cây vào lúc mát mẻ vì LR có liên quan với nhu cầu bốc thoát hơi nước ET. b) Trồng các loại cây chịu mặn để tiết kiệm nước rửa c) áp dụng các biện pháp quản lý đất đai để hạn chế dòng nước đi vào và đi qua các lỗ hổng lớn, ví dụ như cày xới để phá bỏ các hố của rễ cây, các đường đi của giun đất và các lỗ hổng lớn khác trong đất. d) Cày sâu không lật hay xới lớp đất dưới để tăng tính thấm của các lớp đất phía dưới e) Bổ sung các chất cải tạo đất ở những nơi lớp đất mặt có tính thấm kém f) Sử dụng các phương pháp tưới ví dụ như tưới phun mưa với cường độ thấp hơn hệ số thấm của đất và nhờ đó giảm được sự chuyển động của nước qua các lỗ hổng lớn. Phương pháp tưới này sẽ đòi hỏi thời gian tưới dài hơn nhưng sử dụng ít nước hơn so với tưới ngập g) Làm ướt đất trước khi có mưa mùa đông.Lượng mưa mùa đông không đủ để rửa mặn hoàn toàn. Ngay cả một lượng mưa nhỏ trên đất ướt cũng có hiệu quả trong việc rửa mặn vì nước mưa sẽ di chuyển xuống sâu hơn và cung cấp nước có chất lượng tốt cho khu vực phía trên của vùng rễ. 142

h) ở đâu có hệ thống tiêu nước nên rửa theo các giai đoạn sau: trước hết rửa các khu vực trung tâm giữa các rãnh tiêu, sau đó rửa các vùng gần rãnh tiêu. Trong những điều kiện đồng ruộng, các yếu tố nói trên cùng với cấu trúc đất và độ sâu phân bố của mực nước ngầm có thể ảnh hưởng đến hiệu quả rửa mặn. Tong những điều kiện cụ thể, hiệu quả rửa mặn phải được xem xét khi tính toán số lượng nước thực cần.

3.8. Khống chế độ mặn nhờ trồng cây và làm đất sâu Canh tác và làm đất sâu là những biện pháp có hiệu quả nhưng tạm thời để khống chế độ mặn đối với đất có vấn đề về thấm. Canh tác làm tơi xốp đất, làm tăng độ nhám mặt đất nhưng công việc này thường được thực hiện vì các lý do khác chứ không phải nhằm cải thiện tính thấm nước. Tuy nhiên ở đâu có vấn đề về tính thấm nước thì việc canh tác hay làm đất có thể thực sự có ích. Một rãnh hay một cánh đồng có nhiều cục, nhám sẽ tránh được dòng chảy mặt, cải thiện tính thấm nước của đất trong một hai đợt tưới đầu tiên. Đôi khi người ta làm đất theo hướng tạo cho mặt đất bị nhám. Cày sâu để cắt đất, đập vỡ đất ở dưới sâu. Việc làm này đặc biệt có ích ở những đất hình thành tầng đất cứng do sự tích lũy sét, do sự kết tủa của CaCO3 hay khi sự kiềm hoá đất do tỷ lệ hấp thụ Na cao làm giảm tính thấm nước của các lớp đất nằm dưới. Ngay cả khi không phải là một giải pháp lâu dài nó có thể cải thiện tình hình để nâng cao năng suất cây trồng. Cày sâu cần được tiến hành trước khi gieo hạt hoặc khi hạt giống đang trong tình trạng ngủ. Cày sâu có hiệu quả nhất khi đất đủ khô để làm rạn và đập vỡ đất. Nếu cày sâu khi đất ướt thì việc làm chặt đất, sự thông khí và các vấn đề thấm sẽ tăng lên và ảnh hưởng xấu đến năng suất cây trồng. Với nước có độ mặn thấp (ECiw < 0,5 dS/m) thì vấn đề tính thấm nước của đất thường nảy sinh ở tầng đất vài cm phía trên cùng. Một lớp vỏ bề mặt hoặc lớp đất mặt gần như không thấm là hiện tượng điển hình trong những điều kiện như vậy. Việc canh tác làm vỡ lớp váng trên bề mặt này, làm cho bề mặt trở nên nhám hơn, làm các vết nứt dịch lại gần nhau. Điều này sẽ làm tăng đáng kể diện tích cho nước thấm vào. Ngược lại, vấn đề tính thấm nước của đất do nước có nhiều Na có thể xuất hiện, trước hết ở gần bề mặt đất, sau đó mở rộng xuống các lớp đất dưới sâu. Trong những tính huống như vậy việc canh tác và cày sâu có thể làm tăng lượng nước vào đất, nhưng thường là chỉ được trong một thời gian ngắn.

3.9. Rửa mặn và cải tạo đất Theo truyền thống, đất mặn được cải tạo cho nước tràn vào hoặc ngâm nước. Nói chung độ sâu của đất được rửa mặn xấp xỉ bằng độ sâu của nước được thấm qua trong quá trình rửa mặn. Thay thế một thể tích rỗng của nước trong đất hạ thấp mức muối trong đất theo hệ số xấp xỉ bằng 2. Việc thay thế 1,5-2,0 thể tích rỗng làm giảm khoảng 80% độ mặn đất. Vì thể tích rỗng của đất nói chung bằng 50% nên việc thay thế 2 thể tích rỗng gần bằng 1 độ sâu tương đương của nước trên một đơn vị độ sâu đất. Lập luận nêu trên dựa trên các tài liệu thí nghiệm đồng ruộng trước đây (thu được bằng cách làm ngập đất) . Các kết quả được thể hiện trong hình 24.

143

% muối được rửa đi

% muối còn lại C/Co

Độ sâu lớp nước rửa / độ sâu đất

Hình 24:. Quan hệ giữa tỷ lệ nước rửa và tỷ lệ muối được rửa

Tỷ lệ muối còn lại,

Các tài liệu này đã làm cơ sở cho quy tắc thực nghiệm: để cải tạo đất mặn, cứ 1 fut nước có thể rửa được 80% muối tan khỏi lớp đất dày 1 fut. Quy tắc này được rút ra trong các điều kiện nước được đưa vào trong một khoảng thời gian ngắn và không có dòng chảy mặt. Các thí nghiệm gần đây đã chứng tỏ rằng việc cải tạo đất dựa trên việc cấp nước tưới gián đoạn hoặc tưới phun mưa đã mang lại hiệu quả rửa muối cao hơn. Trong một số trường hợp, người ta thấy rằng việc làm ngập gián đoạn (yêu cầu các dải bờ bao hạn chế, nhờ đó giảm được chi phí chuẩn bị đồng ruộng) có thể cắt giảm yêu cầu nước để cải tạo đất tới > 2 lần. Thực tế đã cho thấy năng suất cây trồng đã tăng lên khi áp dụng việc làm ngập nước gián đoạn hoặc khi tưới phun mưa do việc rửa muối có hiệu quả hơn trong điều kiện đất được bão hoà từng phần. Trong các trường hợp như vậy, tốc độ di chuyển của nước chậm hơn nhiều (bị hạn chế nhiều hơn trong các khoảng hổng hẹp) so với trong các điều kiện bão hoà (do lưu tốc cao hơn trong các khoảng hổng lớn).

Làm ngập liên tục Làm ngập gián đoạn

Hình 25:. ảnh hưởng của việc làm ngập liên tục và gián đoạn đến hiệu quả rửa mặn cho đất (Oster và cộng sự, 1984)

144

3.10. Khống chế độ mặn và các phương pháp tưới Trong những điều kiện khô hạn và bán khô hạn, yếu tố quan trọng trong việc tối ưu sản xuất nông nghiệp là số lượng nước có chất lượng tốt chỉ có hạn. Do đó người ta đã có nhiều cố gắng để: a) Tìm kiếm các phương pháp và các kỹ thuật để tăng hiệu quả sử dụng số lượng có hạn nước có chất lượng tốt. b) Khai thác nước ngầm mặn mà trong quá khứ người ta cho là không thích hợp cho sản xuất nông nghiệp. Để đạt được các mục tiêu trên, điều quan trọng là phải phát triển các hệ thống tưới và hoàn thiện các kỹ thuật theo cách có thể cung cấp nước đúng vị trí, kịp thời, với số lượng đầy đủ để tạo điều kiện tối ưu cho cây trồng phát triển mà không gây ra nguy cơ mặn hoá đất. Các mục tiêu này có thể đạt được nhờ tưới cục bộ như tưới nhỏ giọt hoặc tưới bằng các ống xốp, là các phương pháp tưới có hiệu quả nhất. Phương pháp tưới này dễ dàng quản lý và thông qua đó người ta không những chỉ có thể cung cấp số lượng nước đã định mà còn cung cấp cho cây các chất dinh dưỡng và thuốc bảo vệ thực vật. Tuy nhiên, do chi phí lắp đặt cao và cơ cấu tinh vi nên chưa thích hợp với nhiều nước đang phát triển. Hơn nữa, tưới phun và tưới nhỏ giọt không phải thích hợp với tất cả các loại nước có chất lượng khác nhau, các loại điều kiện đất đai, khí hậu khác nhau. Vì vậy cần xem xét các yếu tố ảnh hưởng khi thay đổi các phương pháp tưới tưới để kiểm soát mặn. 3.10.1. Tưới mặt Các phương pháp tưới tràn, tưới ngập, tưới rãnh đưa nước vào ruộng theo từng đợt để cho cây trồng có thể sử dụng hơn 50% lượng nước sẵn có ở vùng rễ cây trước khi tưới đợt tiếp theo. Cây trồng sử dụng nước dần dần nên trong khoảng thời gian giữa các lần tưới đất khô dần và đến cuối đợt tưới thì nước trong đất trở nên mặn hơn. Điều này ảnh hưởng đến lượng nước dễ tiêu đối với cây và do đó ảnh hưởng đến năng suất cây trồng. Lợi ích của việc tưới thường xuyên và rửa đều đặn đã được chứng minh. Các phương pháp tưới mặt thường không đủ linh hoạt để điều chỉnh thời gian và độ sâu tưới (mức tưới). Ví dụ có thể khó điều chỉnh độ sâu tưới dưới 80-100 mm cho một lần tưới. Kết quả là tưới mặt thường xuyên hơn có thể làm giảm độ mặn của đất nhưng lại lãng phí nước gây ra úng ngập và làm giảm năng suất cây trồng. Trong những trường hợp như vậy, để quản lý nước và kiểm soát mặn tốt hơn có thể chuyển từ tưới mặt sang tưới phun mưa hoặc tưới nhỏ giọt. Tuy nhiên phải xét đến những mặt kinh tế kỹ thuật của vấn đề. 3.10.2. Tưới phun mưa Một hệ thống tưới phun mưa tốt phải đáp ứng được các yêu cầu nước của cây trồng (ET), thoả mãn được các điều kiện đất đai sao cho phù hợp với tính thấm nước, khả năng trữ nước của đất, đáp ứng được yêu cầu rửa mặn (LR). Cần phải xem xét các điều kiện cụ thể về cây trồng, đất đai, cấp nước, khí hậu. Được thiết kế và quản lý tốt, các thiết bị phun mưa có thể cấp nước một cách đồng đều cho ruộng và có cường độ tưới đủ thấp để tránh sinh dòng chảy mặt. Điều này sẽ mang lại kết quả cấp nước tốt cho cây và rửa mặn cho đất. Có thể điều chỉnh độ sâu tưới bằng cách điều chỉnh thời gian tưới. 145

Đôi khi các thiết bị tưới phun mưa được sử dụng để hỗ trợ cho việc nảy mầm và cho giai đoạn phát triển ban đầu của các cây non vì đó là các giai đoạn cây đặc biệt nhạy cảm với độ mặn của đất, với nhiệt độ cao và với các lớp váng đất. Bằng thiết bị tưới phun mưa dành cho việc hỗ trợ sự nảy mầm của hạt, mỗi ngày có thể tưới một vài lần, mõi lần tưới độ 1-3 giờ, và tưới trong vài ngày. Sau 10-14 ngày lại di chuyển thiết bị tưới phun đến chỗ khác và quá trình này lại được lặp lại. Bằng cách này, trong mỗi vụ có thể sử dụng mỗi hệ thống tưới phun để hỗ trợ quá trình nảy mầm của một số cánh đồng. Với hệ thống tưới phun xách tay hoặc hẹ thống tưới phun có ống nhựa cuộn tròn có thể tưới thường xuyên để duy trì độ mặn thấp và giảm các trở ngại về đất, chẳng hạn như giảm sự đóng váng trên bề mặt. Các thiết bị tưới phun thường sử dụng nước tiết kiệm và có hiệu quả, giảm được tổn thất nước do thấm sâu. Nếu lượng nước do hệ thống tưới phun cấp phù hợp với nhu cầu của cây trồng (cho bốc thoát hơi nước và cho rửa mặn) thì vấn đề tiêu nước và mực nước ngầm dâng cao sẽ được giảm thiểu và khi vấn đề tiêu nươc và khống chế mực nước ngầm được giải quyết sẽ cải thiện được vấn đề kiểm soát độ mặn của đất. Khi sử dụng nước có chất lượng không tốt để tưới thì các thiết bị tưới phun mưa có thể sẽ gây mối nguy hiểm cho các cây trồng nhạy cảm. Các cây ăn quả như nho, chanh và hầu hết các cây thân gỗ nhạy cảm ngay cả với Na+ và Cl− có nồng độ tương đối thấp có mặt ở nước trong đất và cố gắng tránh hấp thụ các chất này qua rễ. Tuy nhiên, trong những điều kiện độ ẩm thấp, các cây này có thể hấp thụ (qua lá) một số lượng quá mức các ion độc hại này từ nước tưới làm ướt lá cây. Tính độc hại thể hiện qua triệu chứng các lá cây bị cháy ở rìa lá. Tưới trong thời kỳ độ ẩm cao, nhiệt độ thấp, cường độ thoát hơi nước thấp ví dụ như tưới vào ban đêm thường có thể giảm hoặc loại bỏ các ảnh hưởng tiêu cực này. Nói chung các cây trồng hàng năm có thể chịu đựng được nồng độ vừa phải của Na+ và Cl− trong nước tưới. Tuy nhiên chúng cũng có thể trở nên nhạy cảm với các muối được hấp thụ qua lá khi tưới phun mưa hơn so với khi áp dụng phương pháp tưới mặt hoặc tưới nhỏ giọt. Tác dụng độc hại của các ion Cl−, SO42−, HCO3− trong tưới phun mưa sẽ lớn hơn trong môi trường kín, ví dụ như nhà kính, hơn so với trong môi trường hở ngoài đồng. Trong môi trường kín thì sau khi nước bốc hơi, muối tiếp tục ở lại trên các tán lá và bị hấp thụ. Còn trong môi trường hở thì muối có thể được mưa rửa đi khỏi lá cây. Trong môi trường kín thì nồng độ Cl− thấp tới 1 me/l của nước tưới cũng có thể là độc đối với các loại cây cảnh và các cây ăn quả còn non. ở những nơi độ mặn của nước còn nghiêm trọng thì cần phải tiến hành nhiều thí nghiệm để kiểm tra tính phù hợp của việc tưới phun mưa trong các điều kiện cụ thể của địa phương. Điều này thậm chí cần cả đối với các cây trồng hiện tại chưa được coi là nhạy cảm đối với tính chất độc hại của từng ion

Một số công thức tính toán mức rửa mặn *Công thức V. Volobuep (1959) Trong thực tế thiết kế rửa mặn cho đất công thức của V. Vlobuep (1959) được phổ biến rộng rãi do công thức này có độ tin cậy và độ chính xác đối với những loại đất bị mặn nặng. công thức có dạng sau đây: N = 10000 lg (S0/S1)α 146

(1)

Trong đó S0 và S1 tương ứng là hàm lượng muối ban đầu và hàm lượng muối cho phép trong tầng đất 1 m, tính bằng% α là chỉ số thoát muối Công thức (1) được rút ra trên cơ sở việc xử lý các kết quả rửa mặn, thu được trong những điều kiện thiên nhiên và sản xuất khác nhau, và nó mô tả những quy luật làm nhạt lớp đất phía trên. Theo mức độ giảm độ mặn, độ chính xác của công thức giảm đi và đối với những đất ít mặn, công thức này cho kết quả không tin cậy. * Công thức P. Panhin (1968): Một công thức có dạng tương tự như công thức (1) là công thức của P. Panhin (1968): (2) Qa = P.K.2,3 lg (S0/S1) 3 Trong đó Qa là mức rửa tích cực hay là số lượng nước thấm, m P là độ trữ ẩm đồng ruộng giới hạn, % trọng lượng đất K là hệ số thực nghiệm * Công thức I. Đuiunôv (1978) Đối với điều kiện của thung lũng Truixki, I. Đuiunôv (1978) đã đề xuất công thức tính toán mức rửa có xét đến tốc độ thấm của lớp đất được rửa: N = P.[1-( S1/S0)n]/a.n (3) Trong đó a và n là các tham số của công thức thu được bằng con đường thực nghiệm. a phụ thuộc vào tốc độ thấm, khi n=0,5 thì a=(V+0,006)/0,068 Trong đó V là tốc độ thấm, m/ngàyđêm * Công thức V.Kovđa (1967) V.Kovđa (1967) đã đề nghị công thức tính toán mức rửa trong những điều kiện của đất mặn thủy thành có mực nước ngầm nằm nông, với viền mao quản tiến gần đến lớp đất cày: N=1000.(η1.η2.η3.η4.χ.4 ±1)

(4)

Trong đó các hệ sốη1, η2, η3, η4 tương ứng phụ thuộc vào tính chất trầm tích của đá hình thành đất và đá phía dưới, mực nước ngầm, độ khoáng hoá của nó, cột nước thủy tĩnh của nước ngầm. χ là phần trăm muối trong tầng đất dầy 2m. Cơ sở cho việc đề xuất các công thức tính toán của A. Koxchiacov, L. Rozov, V. Legoxtaev, X. Astanov là giả thiết về sự ép theo kiểu pitong dung dịch các muối ra khỏi đất nhờ nước nhạt sau khi đã chuyển chúng vào dung dịch nhờ việc bão hoà đất đến độ trữ ẩm đồng ruộng giới hạn. * Công thức A. Koxchiacov (1962) Theo quan điểm này, công thức tiêu biểu nhất là công thức của A. Koxchiacov (1962) có dạng sau đây: 147

N=100.h.d.(P-W0)+(S0-S1)/K (5) 3 Trong đó d là dung trọng của đất t/m P là độ trữ ẩm đồng ruộng giới hạn của đất, tính bằng % trọng lượng đất W0 là độ ẩm ban đầu của đất trước khi rửa mặn, tính bằng % trọng lượng đất K là hệ số của công thức, t/m3 * Công thức A. Kalashnhikov (1967) Khi rửa theo chiều ngang (bên sườn) nên sử dụng công thức của A. Kalashnhikov (1967) có dạng sau đây: N=10000(α.H+η.m.h)

(6)

Trong đó α phần độ rỗng tự do của vùng thông khí của đất H là độ sâu ban đầu của nước ngầm m là tổng độ rỗng của đất η là hệ số thực nghiệm của công thức, thay đổi trong phạm vi 1,2 đến 2,5 Việc lựa chọn độ sâu làm nhạt muối h phụ thuộc vào điều kiện địa chất thủy văn và điều kiện cải tạo đất, có xét đến sự phân bố muối trong phẫu diện đất. * Công thức N. Minashina (1972) Công thức này không chỉ xét đến nguyên tắc ép pitông dung dịch muối mà còn xét đến độ khoáng hoá của nước rửa. (7) N=[lg(C1- C0p)/C0: lgPh/mh].(mh.nn) Trong đó C1 là nồng độ dung dịch đất sau khi rửa g/l C0 nồng độ dung dịch đất trước khi rửa g/l C0p là độ khoáng hoá của nước rửa g/l Ph, mh là độ trữ ẩm đồng ruộng giới hạn và độ trữ ẩm toàn phần của lớp đất tính toán có độ dày h, % trọng lượng đất. Công thức này cho phép tính toán mức rửa khi sử dụng nước tiêu để rửa mặn cho đất. * Theo Chỉ dẫn phương pháp luận về cải tạo đất (1980), việc tính toán mức rửa khi sử dụng nước có độ khoáng hoá nên thực hiện theo công thức sau: (8) N=P.{[1-[1-(S1-S0p)/S0).n]]}/(d+n) Khi tiến hành rửa mặn không liên tục nên sử dụng công thức sau đây: − Ux[1 − ( N=

S1 − S 0 p

).n' ] S0 U d '.n' ln(1 − ) W'

Trong đó W' là trữ lượng nước lớn nhất trong tầng đất tính toán, m3/ha W'=P.β.σ σ là lượng nước đi khỏi tầng đất

148

U lượng bốc hơi tổng số và dòng chảy đi khỏi lớp đất tính toán giữa các lần cấp nước rửa, m3/ha d', n' là các tham số thực nghiệm của công thức đối với trường hợp rửa không liên tục. Việc xử lý các kết quả nghiên cứu ngoài hiện trường thu được từ những khu thí nghiệm sản xuất đặt trong những điều kiện thiên nhiên và kinh tế khác nhau với việc sử dụng nước có độ khoáng hoá cao đã cho phép Viện nghiên cứu tưới Trung á tìm được công thức mô tả quy luật thoát muối khỏi lớp đất tính toán (Chỉ dẫn công nghệ rửa đất mặn, 1980). Công thức có dạng gần giống công thức của V. Volobuev (1): Trong đó β là hệ số phân bố khối lượng của thành phần muối tính toán giữa các pha N = α . lg

S 0 − β .C 0 p S1 − β .C 0 p

rắn và pha lỏng của đất. Công thức (10) có ý nghĩa khi S1>β.S0. Bất đẳng thức này có ý nghĩa là có thể làm nhạt tầng đất bằng nước có độ khoáng hoá C0p đến giới hạn S1=β.C0p. Việc xác định các tham số của công thức (10) thường không khó khăn: các hệ số thoát muối α có thể tra bảng, các hệ số β với độ chính xác cần thiết có thể được xác định bằng tỷ số của hàm lượng phần trăm của muối trong lớp đất phía trên nằm dưới mực nước ngầm với độ khoáng hoá của nước ngầm của chính tầng này. Trong nhiều trường hợp xuất hiện bài toán tính toán mức rửa để làm nhạt tầng đất có độ dày hơn 1m. Ví dụ khi tổ chức rửa khi có hệ thống tiêu đứng, bài toán như vậy có thể xuất hiện nhằm mục đích xác định độ sâu làm nhạt đất và nước ngầm của các lớp đất. Về việc lựa chọn độ sâu làm nhạt: trong từng trường hợp cụ thể phải xác định nó xuất phát từ những yêu cầu sản xuất, kinh tế. Tính hợp lý của việc lựa chọn như vậy chỉ có thể được chứng minh trong trường hợp nếu chúng ta nắm vững phương pháp tính toán mức rửa có thể làm nhạt đất đến độ sâu cho trước. V.Volobuev cho rằng để làm nhạt tầng đất có độ dầy không lớn hơn nhiều so với1m, ví dụ lớp đất dày 1,5m, có thể nhân mức rửa với hệ số 1,5. Có nhiều tài liệu đã chứng minh tính đúng đắn của quan điểm này. Tuy nhiên, biện pháp tính toán mức rửa khi làm nhạt đất đến độ sâu 2-3m và lớn hơn thường dẫn đến những sai số đáng kể. Điều này được khẳng định bởi những kết quả rửa mặn tại các khu thí nghiệm của Viện nghiên cứu tưới Trung á. Như V.Volobuev đã nhận xét khi tính toán mức rửa để làm nhạt tầng đất dày hơn 1m cần xét đến tính biến đổi của sự rửa thấm theo độ sâu mà điều này không được xét đến trong công thức (1). Quá trình rửa thấm có thể được mô tả khá chính xác bằng công thức sau đây:

h = μ . lg

Sh S1

Trong đó h là độ sâu xác định lượng muối còn dư, m 149

Sh là hàm lượng muối còn dư ở độ sâu h, % so với hàm lượng muối ban đầu S1 hàm lượng muối còn dư trong lớp đất từ 0-100cm, % so với hàm lượng muối ban đầu Khi giải đồng thời (1) và (11) dễ dàng tìm được công thức có dạng sau: N h = α . lg

S h0 α + .h Sh μ

Trong đó Sh là nồng độ muối trước khi rửa ở độ sâu h, % Sh là nồng độ muối cho phép ở độ sâu h, % Từ công thức này ta thấy rằng đại lượng mức rửa cần có để làm nhạt đất đến độ sâu h từ Sh đến Sh không những phụ thuộc vào tỷ số Sh/Sh mà còn phụ thuộc vào khả năng giữ muối của lớp đất dày 1m phía trên (hệ số α) và phụ thuộc vào khả năng thấm của đất (μ) Đối với những điều kiện của vùng hạ lưu của Shuruziakxki, ví dụ (α=2,59, μ=15), theo (12) người ta xây dựng đồ thị hàm lượng muối dư (theo Cl) phụ thuộc vào độ sâu làm nhạt khi có sự cấp nước khác nhau. Trên hình vẽ đường gạch gạch là sự rửa mặn tương đối theo chiều sâu tương ứng với lượng muối trong tầng đất dày 1m phía trên từ 0,16% (độ mặn Cl trước khi đưa hệ thống tiêu đứng vào hoạt động) đến 0,03% so với trọng lượng đất. Khi biết nồng độ muối ban đầu nhờ đồ thị có thể dễ dàng tìm được mức rửa để làm nhạt tầng đất có độ sâu yêu cầu tới những nồng độ đã định.

150

TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Bộ môn Thủy nông Đại học thủy lợi, 1970. Giáo trình thủy nông tập 2, NXB Nông nghiệp, Hà nội. 2. Chhabra.R., 1996. Soil Salinity and Water Quality, Oxford & IBH Publishing Co, PVT, LTD, New Delhi. 3. Đỗ Đình Sâm, Nguyễn Ngọc Bình, 2000. Đánh giá tiềm năng sản xuất đất lâm nghiệp Việt nam. Nhà xuất bản Nông nghiệp, Hà nội. 4. Hội Khoa học đất Việt nam, 1996. Đất Việt nam (bản chú giải bản đồ đất tỷ lệ 1/1.000.000), NXB Nông nghiệp, Hà nội. 5. Hội Khoa học đất Việt nam, 2000. Đất Việt nam, NXB Nông nghiệp, Hà nội. 6. Kovda, V.A., Rodanova, B.G., 1988. Thổ nhưỡng học, tập 2: Các loại đất, phân bố địa lý và sử dụng, NXB Đại học, Maxcơva, (tiếng Nga). 7. Maxlov, B. X., Minaev, I.V., Guber, K.V., 1989. Xpravochnik po melioratsii, Roxagropromiatat, Moxkva. 8. Ritzema, H.P.,1994. Drainage Principles and Application, International Institute for Land Reclamation and Improvement, Wageningen, The Netherlands. 9. Viện cây lương thực thực phẩm, 1995. Chọn tạo giống lúa cho các vùng khô hạn ngập úng chua phèn. NXB Nông nghiệp, Hà nội. Bài báo: Chọn tạo giống lúa mới cho vùng đất chua, mặn, phèn ở các tỉnh phía Bắc của các tác giả Vũ Tuyên Hoàng, Trương Văn Kính, Nguyễn Văn Nhạn, Lê Đức Sảo. trang 9-14. 10. Viện thổ nhưỡng nông hoá, Vụ khoa học công nghệ và chất lượng sản phẩm - Bộ Nông nghiệp và phát triển nông thôn, 2001. Những thông tin cơ bản về các loại đất chính Việt nam. Nhà xuất bản Thế giới, Hà nội.

151