Luận án tiến sĩ Chuyên ngành Kỹ thuật tài nguyên nước: Nghiên cứu ảnh hưởng của tưới tiết kiệm nước đến lưu huỳnh và kẽm dễ tiêu trong đất lúa phù sa trung tính ít chua vùng đồng bằng sông Hồng

LỠI CAM DOAN

“Tác giả xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân tác giả Các kết quả

nghiên cứu và các kết luận trong luận án là trung thực, không sao chép từ bắt kỳ một nguồn nio và dưới bit kỳ hình thức nào Việc tham khảo các nguồn tả liệu đã được thực hitrích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng quy định.

Tie giả luận án

Đỉnh Thị Lan Phương

LỜI CẢM ON

“ác giả xin by 6 long biết on sâu sắc đến TS Nguyễn Thị Hằng Nga và GSTS Trần 'Viết On đã tận tinh hướng dẫn dé tác giả hoàn thành Luận án tiễn sĩ nay.

“Tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành đến TS, Văn Huy Hải (ường Đại học Khoahọc Tự nhiên) đã góp ý và định hướng để tác giả hoàn thành luận án

Tác giả xin tin rong cảm ơn Hội đồng Khoa học, Phòng Đảo tạo Đại học & Sau đại học, các đồng nghiệp tong và ngoài trường đã đóng góp nhiều ý kiến quý báu cho

luận án.

“Tác gi xin chân thành gửi lời cảm ơn đến Bộ môn Hỏa cơ sở, Phòng Thí nghiệm Bit, Phòng Thí nghiệm Hóa Môi trường đã tạo mọi điều kiện thuận lợi để tác giả thực hiện luận ấn.

Luận án không thé hoàn thành nếu thiếu điểm tựa gia đình Tác giả xin bày tỏ lòng

én người thân đã ủng hộ, động viên, giúp đỡ, chia sẽ để tác giả hoànthành luận án.

1 Tinh cấp thiết của đề tài 2 Mục tiêu nghiên cứu,

Nội dung nghiên cứu.Đổi tượng và phạm vi ngPhương pháp nghiên cứu

5.1 Phương pháp thu thập và tổng hợp tài in

5.2 Phương pháp lấy mẫu, bảo quồn và xử lý mẫu th nghiệm 3.3 Bồ trí thí nghiệm trong phòng

3.4 Phương pháp bé trí thí nghiệm đồng ragng

5.5 Phương pháp phân tích mẫu đắt

5.6 Phương pháp xử lý thắng kê để đánh giá kết qua thí nghiện

5.7 Đảnh giá năng suất lúa

6,¥ nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án

6.1 Ýnghĩa khoa học

6.2 Ýnghĩa thực tiễn

7, Đồng góp mới của luận án

CHƯƠNG 1 TONG QUAN CÁC VAN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1 Khái quát về các nguyên tổ định dưỡng kẽm và lưu huỷnh trong đất 1.1.1 Nguôn gắc và các dang tẫ tại của kém trong dt.

1.1.2 Nguồn gắc và các dang t tại của lưu huỳnh trong đắt1.2 Vai ud dinh dưỡng của kẽm và lưu huỳnh đối với lúa

1.2.1 Vai trỏ dink dưỡng của kêm đổi với lúa 1.2.2 Vai trỏ dinh dưỡng của lun huỳnh đối với lúa

1.3 Thực trạng kẽm và lưu huỳnh trong đất canh tác trên thé giới và ở Việt Nam.1.3.1 Thực trạng kẽm và lưu huỳnh trong đất canh tác trên thể giới

1.3.2 Hiện trạng kẽm và lieu huỳnh trong đắt canh tác ở Việt Nam. 1.4 Các nguyên nhân làm giảm kẽm dễ tiêu và sunphat trong đất

1.4.1 Các nguyên nhân làm giảm kém dễ tiêu trong đắt 19

1.5 Chuyển hóa Zing va S-SO,* trong đắt ngập nước 23 1.3.1 Diễn big thé oxi hóa Khi Eh, pH trong đất ngập nước 23 1.3.2 Quan hệ Eh, pH với sự chuyển hóa của kẽm và lưu huỳnh trong đất ngập nước.

1.6 Tông quan về các phương pháp tưới tiết kiệm nước 29

1.7 Các nghiên cứu về kẽm và lưu huỳnh trong dat dưới tác động của chế độ tưới 321.7.1 Các nghiên cứu về kẽm và lưu huỳnh trong đất ngập thường xuyên 32

1.72 Các nghiên cứu về thay đổi môi trường di liên quan đến nn tt kiệm nước 35

1.8 Luận giải cho vin đỀ nghiên cứu của luận ấn 4 CHƯỚNG 2 MÔ TẢ KHU VỤC NGHIÊN CUU, ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHAP NGHIÊN CUU, “ 3.1 Mô tà khu vực nghiên cứu 442.1.7 Thời gian canh tác hia toi Khu vực nghiên cứu 50 2.2 Đồi tượng nghiên cứu, 30 2.2.1 Giống lúa th nghiệm, 50 2.2.2 Kỹ thuật bón phân sĩ

2.2.3 Mật độ gieo cấy 32

2.24 Nước trới 42.2.5 Tính chất dd nên của khu th nghiện 532.2.6 Thời gian thi nghiệm 54 2.2.7 Kỹ thuật nei tết kiện nước được áp dụng trong luận án 34 2.3 Phương pháp bổ tri và theo đi thí nghiệm 562.3.1 Thí nghiệm trong phòng 56

CHUONG 3 _ KET QUA NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 66 3.1 Các kết quả pH, kem tổng số, kẽm dễ iêu, sunphat trong đất nén và một số kết quả

phân tích khác 66

3.2 Đánh giá hàm lượng kẽm và sunphat trong đắt nền khu vực nghiên cứa 67

3.3 Diễn biển hàm lượng Zny và $-SO,” qua công thức thí nghiệm trong phong 68 3.3.1 hE oxt hóu khử, diễn biến hàm lượng Zna và Š-§O-” của công thức ngập nước thường xuyên “9 3.3.2 Thế oxi hóa khử, động thái Zn„ và Š-§O ` của công thức cạn nước tự nhiên75 4.3.3 So sinh diễn biển 2n, và S-SO ˆ giãa hai công thức thínghiện trong phòng

34 Diễn hhim lượng Zn, và SO ˆ qua công thức thi nghiệm đồng rubng 82 44.1 Diễn biển Eh, pH, kẽm dễ tiêu vin huỳnh trong công thức trổi ngập thường

xuyên 4 44.2 Diễn biển Eh, pH, Zn¿, SSO trong công thức tưới tt Kiệm nước 93 44.3 So sinh lắp nước mat mộng, Eh, Zngy SSO? và năng suất lúa của hai CT thé nghiệm đông ruộng 100 3.5 Nhận xét chung 105 KET LUẬN VÀ KIÊN NGHỊ 107

1 Kết luận - - - os 107

2 Kiến ngh : : : : 108 DANH MỤC CONG TRÌNH ĐÃ CONG BO 10 TÀI LIỆU THAM KHAO tố PHU LUC ue

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Cha trình tuẫn hoàn lưu huỳnh trong đắt Hình 1.2 Triệu chứng thiểu dnh dưỡng kEm của lứa Hình 1.3 Các biểu hiện khác trên lí lúa thiểu kẽm

Hình L.4 Vai trò của kẽm trong các công thức bón kẽm và không bón kếm. Hình L.5 Sự thiểu và thir lưu huỳnh đó

Hình 1.6 Hiện tượng ngộ độc lưu huỳnh ở lúaHình 1,7 Các khu vực thi

với lúa

kẽm trên thể giớ

inh 1.8 Sơ đồ cân bằng hóa học giữa kẽm và các thành phần trong dất inh 1.9 Sơ đồ các nguyên nhân làm thiểu Znạ ở trong đất

Hinh 1.10 Các quá tình biển đổi S-SO,ˆ trong đất ngập nước.

Hình 1.11 Các quá tình xảy ra ở vùng kị khí và háo khí trong đắt ngập nướcTình 2.1 Thực bithí nghiệm trong phòng.

ii đoạn sinh trường Hình 2.3 Ruộng tưới TKN và để cạn nước cuối thời kỳ dé nhánh.

Hình 2.4 Bờ bao ngăn ruộng ngập, muộng cạn và ống do mức nước mặt mộng Hình 2.5 Ảnh thực tế khu ruộng thí nghiệm

inh 2.6 Mô ti khu ruộng thí nghiệm trên bản đổ

Hình 2.7 Sơ đồ hóa khu ruộng thí nghiệm

Hinh 2 8 Phân tích Zng bing phương pháp điện hóa

Hình 3.1 Đồ thị diễn biến thé Bh TB của CT đắt ngập nước liên tục "Hình 3.2 Để thị điễn biển ham lượng Zn„, trong CT ngập nước liên tục Hình 3.3 Diễn biến [Zag] TB trong CT ngập nước liên tục

Tình 3.4 Diễn biển pH, [Zng] và Eh trong CT đất ngập nước liên tục

Hinh 3.5 Diễn biến [S-SO,”] trong CT ngập nước liên tục.

Hình 3.6 Mối quan hệ giữa Bh và [S-SO,”] trong CT ngập nước liên tục.

Hình 3.7 Quan hệ giữa Eh và lớp nước mặt ruộng của CT đắt cạn nước tự nhiên inh 3.8 Đồ thị diễn biển thé Eh TB của công thức đắt can nước tự nhiên

Tình 3.9 Diễn biến hàm lượng Zng CT cạn nước tự nhiên

Hình 3.10 Diễn biến Bh, pH và [SO ˆ] của CT can nước tự nhiên

Hình 3.11 Đỗ thị so sánh hai CT thí nghiệm trong phòng

inh 3.12 Đồ thị so sinh hàm lượng -SO.? của hai CT thí nghiệm trong phòng

Hinh 3.13 Diễn biến lớp nước mặt ruộng tưới ngập TB vào các thời điểm lấy mẫu Hình 3.14 Đường quá tình lớp nước mặt ruộng của CT tưới ngập

Tình 3.15 Đo thé oxi hóa khử Eh, pH trực tiếp trên ruộng.

Hình 3.16 Diễn biến Eh TB của CT tưới ngập trong 04 vụ canh tác Tình 3.17 Quan hệ Eh và lớp nước mặt ruộng trong CT tưới ngập.Hình 3.18 Quan hé

Hình 3.19 Diễn biến hàm lượng Zn,, của CT tuổi ngập,

Hình 3.20 Diễn biến him lượng §-SO,È trong đất lúa của CT tưới ngập Hình 321 Diễn biến pH, Eh, [SO,`] [ZnŠ"] của CT tưới ngập

Hình 3.22 Quan hệ lớp nước mặt ruộng và thé oxi hóa khử của ruộng tưới TKN Hình 3.23 Diễn biến hàm lượng kẽm dễ tiêu trong CT tưới TKN của 04 vụ thí nại

Hình 3.24 Diễn biển hàm lượng S-SO,È trong CT tưới TKN

la pH và lớp nước mặt ruộng của CT tưới ngập.

Hinh 3.25 So sánh lớp nước mặt ruộng và thể Eh ita CT tưới ngập và TKN,

Hình 3.26 So sánh him lượng kẽm dễ iêu TB của 2 công thức tưới

Hình 3.27 So sánh him lượng ion sunphat TB của 2 công thức tưới.

Hình 3.28 Biểu đồ so sinh năng suất TB của 2 CT thí nghiệm,

DANH MỤC BẰNG

Bảng 1.1 Hàm lượng kẽm tổng số trong một số loại đắt ở vùng nhiệt đới Châu Á 3 Bảng 1.2 Hàm lượng kẽm tổng số tong một s loi đá cấu tạo nên v6 tái đất 4 Bang 1.3 Tinh trang thiểu dinh đưỡng trung, vi lượng ở dit Việt Nam 0

Bảng 2.1 Bảng phần bổ lượng mưa năm 2015, 2016 tại Tram ki tượng Hơng YEn 45

Bảng 2.2 Tính chit lý, hóa học cơ bản của phẫu điện đắt (độ sâu 027cm) phù sa trung tinh ít chua ving ĐBSH 4 Bang 2.3 Diện tích các nhóm dat nông nghiệp thuộc xã An Viên 49 Bảng 2.4 Hệ thống kênh mương phục vụ sản xuất nông nghiệp xã An Viên 49

Bang 2.5 Đặc điểm nông lịch vụ chiêm xuân va vụ mùa, 50

Bing 26 Công thức bón phân áp dung cho mộng th nghiệm si

Bảng 2.7 Một số chỉ tiêu chất lượng nước tưới sông Cứu An 32

Bảng 2.8 Tính chic lí hóa của khu dit thé nghiệm 33Bảng 2.9 Thời gian thí nghiệm cụ thé của từng vụ 44 Bang 2.10 Quy trình tưới tiết kiệm nước áp dụng trong nghiên cứu 55 Bảng 2.11 Thời gian thực hiện TN trong phòng 37 Bảng 2 12 Thời gian lấy mẫu đất phân ích thí nghiệm các năm 2015, 2016 61 Bang 2.13 Him lượng SO,” trong các phép thử test máy DR2700 65

Bảng 2.14 Ham lượng Zn’”* trong các phép thử test máy điện hóa 65

Bảng 3.1 Cúc giá ti pH, pyc và một số kết qua phân ích khác của 05 mẫu đắt nên 66

Bảng 3.2 Hàm lượng kẽm tổng số, kẽm dỄ iêu và sunphat trong đất nền 67

Bang 3.3 Kết qua phân tích mẫu nước sử dụng cho thí nghiệm 69 Bảng 3.4 Kết quá nÖng độ Zny của CT đắt ngập nước iên tục (TN trong phòng) 7

Bảng 3.5 Kết qua nồng độ S-SO,ˆ TB của CT ngập nước iện tục T1 Bảng 36 Lớp nước mặt ruộng TB của CT can nước tự nhiền 15Bảng 3.7 Kết quả phân ích ham lượng Zng trong CT cạn nước tự nhiên 1 Bang 3.8 Kết quả phân tích [SO,”] trong CT cạn nước tự nhiên 79 Bảng 3.9 Kiểm định thống kê T-test độc lip hàm lượng Zn giữa CTI và CTO 0 Bang 3.10 Kiểm định thông kê t-test độc lập [SO, ] giữa CT] và CT2 81 Bảng 3.11 Lớp nước mặt ruộng tưới ngập TB tại các thời diễm lấy mẫu 2

Bảng 3.12 Các gid tr Eh va pH của ruộng tưới ngập vào các thời điểm lầy mẫu 4

Băng 3.13 Diễn bihim lượng Zn„ (mg/100gđ) trong CT tưới ngập 88

Bảng 3.14 Diễn biến hàm lượng S-SO.* (mg/10084) trong CT tưới ngập 9đ Bảng 3.15 Diễn biển lớp nước mặt ruộng tưới TKN trung bình (em) vào các thời lì lấy mẫu “

Bảng 3.16 Diễn biến Eh và đi tiết kiệ 94

Bảng 3.17 97 Bảng 3.18 Kết quả him lượng S-SO,ˆ của CT TKN (đơn vị: mg/100g6) 99 Bảng 3.19 Kiểm định thống kê T-test độc lập cho [Zn„} giữa hai CT tưới 102 Bang 3.20 Kiểm định thông ké him lượng $-SO.> CT tưới ngập so với CT TKN 103 Bang 3.21 Nang suất bình quân trong các vụ thí nghiệm 104

DANH MỤC CÁC TỪ VIỆT TAT TKI Tiết kiệm nước 1 TR2 Tiết kiệm nước 2

TK3 Tiết kiệm nước 3uu

TKN Tiết kiệm nước TN ‘Thi nghiệm,T8 Trung bình

Zn Kem tổng số

Tw Kem dễ iên

MỞ DAU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Khí hậu biến 46, môi trường 6 nhiễm, tài nguyên cạn kiệt là những vấn đ báo động ở

Việt Nam Bên cạnh đó, lãng phí nước tưới, lạm dung phân bón hóa học lamcảnhtác trở én thoái hóa, bạc màu, thiểu dình dưỡng đã và đang xây ra khá phổ biển

Sản xuất lúa gạo chiếm vị ving đầu cho đảm bảo an ninh lương thực quốc gia va xuất khẩu gạo của nước ta Ấp lực về năng suất và cung cầu thục phẩm dẫn tới lạm dạng phân bón hóa học trong canh tác lúa, thâm canh nông nghiệp, trồng gối 1-2 vụ hoa màu giữa các vụ lúa và it quan tâm đến bỗ sung các nguyên tổ dinh dưỡng vĩ lượng và trung lượng đã làm dit trở nên nghèo dịnh dưỡng, trong đó có lưu huỳnh và

Lira huỷnh (S) xét vỀ như cầu dịnh dưỡng cho cây trồng có vat quan trọng thứ tư

sau các nguyên tổ N, P, K Lưu huỳnh tham gia vào quá trình hình thành các axit

amin, protein và xúc tiến nhiễu quá tình sinh học trong cây như quang hợp, hô hip,xúc tiến quá tình chín của hạt Lượng lưu huỳnh trung bình được cây trồng sử dụng cho quá trình phát triển va sinh trưởng bằng 2/3 so với khối lượng lân [1] [2] Lưu huỳnh được cây lúa hip thu chủ yéu đưới dạng ion sunphat (S-SO,”) qua bộ rễ, Toy nhiên, ham lượng sunphat trong đất lúa tưới ngập thường bị thiếu bởi những nguyên nhân chính là din đường cho cây lúa dễ bi rữa rồi khỏi bE mặt tích điện âm của hạt

keo dit, chuyển hóa thành lưu huỳnh dang khử (H.SP) trong đất lúa ngập nước

[1] [3], Dat canh tác lúa vùng đồng bằng sông Hồng (Việt Nam) có hàm lượng lưu huỳnh tổng số ở mức thấp đến trung bình thấp, nếu tính cả lượng lưu huỷnh bị rửa ri

thì thiểu khoảng 60110 kg lưu huỳnh/ha/năm [4].

Cũng như lưu huỳnh, kém là nguyên tổ vi lượng thiết yếu cho sự tổng hợp các chit diệp lục, hydrateacbon, axit nucleic, protein cho hạt và tăng cường khả năng hấp thu

sm dù

dam, lân cho cây lúa [5] Sự thiểu hụt vi lượng rắt nhỏ nhưng ảnh hưởng

đáng ké đến năng suất lúa [6J Hằu hết đt canh tá lúa trên thể giới đều bị thiểu din

dưỡng kẽm do lệ kẽm để tiêu rất thấp so với kẽm tổng số [1] 6 Việt Nam các loại đất bạc miu, đất cát bin, đắt canh tác lúa cũng trong tỉnh trạng thiểu kẽm [7] bởi các nguyên nhân: xói mòn, cây trồng, ảnh hưởng lượng mưa, chế độ phân bón và quản lý:

nước [5] [1] Hiện nay, hầu hết đất nông nghiệp Việt Nam có hàm lượng dinh dưỡng rất thấp do có đặc tính chua hoặc rất chua mức độ phân hóa mạnh, dung ích hấp thu thấp, mức độ bảo hỏa bazơ thấp Diễu này dẫn đến quá trình tích lũy sắt, nhôm ở dạng,

định trong đất [7] Vi Nam tủy chưa nằm tong danh sich các nước bị thiếu kẽm và lưu huỳnh trim trọng, di động xây ra mạnh làm các dạng dinh dưỡng trở nên bị

nhưng tập quần tưới ngập cho lúa thiểu b sung phân bin vi lượng cũng góp phi

giảm dinh dưỡng kẽm dễ iêu (Zng) trong đắt canh tác [7]

Kg thuật trới ngập, cách tưới truyỄn thống cho lúa đã làm suy giảm khí oxi trong đất canh tác dẫn đến quá trình khử các ion 8-SO.ˆ thành dang sunfua (H:S, HS, S”) do sự tham gia của các vi sinh vật đất hoạt động yếm khí, kết quả làm Znx trong dịch đất tạo kết tủa khó tan ZnS - dạng khó hấp thu dinh dưỡng kẽm cho lúa [6] Tuy nhiên,

cách tưới này vẫn đang được áp dụng phổ biến trong thâm canh lúa ở vùng đồng bing

g Hồng của Việt Nam ấu kỹ thuật tuổi ngập vẫn được duy ti thi him lượng Zing và S-SO,* trong đất canh tác lúa Việt Nam có nguy cơ bị thiểu

Theo chủ trương của Bộ Nông nghiệp và phát triển nông thôn, để ứng phó với tácđộng của biển đổi khí hậu và nguồn nước khan hiếm, cần áp dụng giống và các ky thuật canh tác mới trong sản xuất lú:

đến nay, đã có khoảng 395.000 ha trí

lúa trên cả nước đã được áp dung kỹ thuật tưới tiết kiệm nước theo hệ thống thâm canh. Múa cải tién SRI [S] Theo số

Hong có tổng diện tích lúa 545 000 ha, tuy nhiên năm 2016 mới

„ trong đó có kỳ thuật tưới tiết kiệm nước, Cho xi 6 %) dit trồng tổng số 6,627.7 triệu ha (x

bu của Viện Quy hoạch Thủy lợi, vùng đồng bing sông cổ khoảng 10,000 ha trồng lúa được áp dụng phương thức tưới cải tiến SRI [9] Nhiều kết quá nghiên cứu thir nghiệm đã cho kết luận kỹ thuật tưới TKN có nhiều ưu điểm như giảm phát thải

hi CHỊ [I0], hạn chế một số loại địch hạ, tổng khả năng chẳng chịu bọn hi, chống

đỗ ngà mà không ảnh hướng đến năng suất Ma (11)

Hon nữa, nhóm đắt phù sa tại vùng ĐBSIH là nhóm đắt có diện tích lớn nhất chiếm

50.9% so với toàn diích tự nhiên của vũng Các điều kiện địa hình bằng phẳng nh chất đắt màu mỡ, phản ứng trung tinh ít chua thích hợp với canh tác lúa nước đã tạo

nên DBSH là vựa lúa lớn thứ bai cả nước [12]

Bên cạnh đó, kẽm và lưu huỳnh là dinh dưỡng eit cần shit cho sinh trường và phát

triển của lúa, đồng thời sự chuyển hóa của chúng phụ thuộc rit nhiều vào chế độ nước.

mặt ruộng Cho đến thời điểm này, chưa có công bố khoa học nào tại Việt Nam về chuyển hóa Zny và §-§O,` trong đất lúa dưới điều kiện áp dụng kỹ thuật tưới tiết kiệm nước Chuyển hóa kẽm và lưu huỳnh trong đất lúa là một nghiên cứu quan trọng và cin thiết cung cắp cơ sở khoa học cho việc bón phân cân dối trong sản xuất hia, đặc m nước, Vì vậy, tắc giả tiến hành nghiên cứu.biệt là khi áp dụng kỹ thuật tưới tiết Ki

sm nước để

nh hưởng của tưới tiêu trong đất lứa phù salưu huỳnh và kẽm, trung tính ít chua ~ nhóm đắt phổ biển của vùng đồng bin sông Hồng.

2 Mục tiêu nghiên cứu

Lim rõ điễn biến him lượng Zng và S-SO_ trong đất canh tác lúa thuộc nhóm dit

phù sa trung tinh, it chua ving đồng bằng sông Hồng dưới ảnh hưởng của phương.

pháp tới tới tiết kiệm nước Két quả nghiên cứu cũng cổ thêm cơ sở khoa học cho việc khuyỂn cáo tưới nước tiết kiệm cho lứa, giảm thiểu áp lực tưới trong ngành sản

lúa gạo.

3 Nội dung nghiên cứu.

- Tổng quan vai trỏ dinh dưỡng và các quá tình hóa học của kẽm, mỗi liên quan giữa thể oxi hóa khử Eh và pH đến ham lượng Znạ, trong đất ngập nước.

- Tổng quan vai rô định đưỡng và các quá tình hóa học của lưu huỳnh, mỗi liên quan

giữa thể oxi hóa khử Eh và pH đến him lượng S-§O.” trong đắt ngập nước,

Nghiên cứu diễn biến thé oxi hóa khử Eh, pH, him lượng Zna, S-SO.* thông qua các Htghiệm trong phòng Từ đó làm rõ.nh hưởng của chế độ đất ngập nước liên

hóa Zng và §-SO,ˆ trong

tục 4:5 cm trình rút nước đến chu Múa

hiện cứu diễn biển thể oxi hóa khử Eh, pH và hàm lượng Zing S-SO.> thông qua các thí nghiệm đồng ruộng đối với hai kỳ thuật tưới: tưới ngập truyền thống và tưới tiết kiệm nước (TKN) Từ dé làm rõ ảnh hưởng của các chế độ tưới đến sự chuyển hóa.

Zang, và S-SO,È trong đất lúa.

- Nghiên cứu ảnh hưởng của tưởi TKN trong duy trì đình dưỡng Znạ, S-SO¿ˆ trong, đất lứa phù sa trung tính t chua ving đồng bing sông Hồng

4 Đối trợng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu: Him lượng Zna và S-SO trong đắt phù sa sông Hồng trung

tính ít chua (FL-Fluvisol) có cấy lúa đưới ảnh hưởng của tưới TKN.

Pham vi nghiên cứu: Chuyển hóa Zny và S-SO¿” trong đắt lúa phù sa trung tính ít chua ving ding bằng sông Hồng

5 Phương pháp nghiên cứu

5.1 Phương pháp thu thập và ting hợp ti ligu

“Thu thập, tổng hợp các tà liệu về kỹ thuật tưới và tưới TKN Tha thập và tổng hợp các

nghiên cứu liên quan đến chuyển hóa kèm và lưu huỳnh trong đất ngập nước Tổng

hop tài liệu và các nghiên cứu liên quan dn mỗi quan hệ giữa thé oxi hóa khử với dạng tồn tai của kẽm va lưu huỳnh trong đất ngập nước.

5.2 Phương pháp lấy mẫu, bảo quản và xử lý mẫu thi nghiệm

iu, bảo quản và xử lý mẫu đất áp dụng theo các tiêu chuẩn: TCVN

002) về kỹ thuật lấy mẫu đắt, TCVN 66172007 (SO 11464:2006) về xử lý đất sơ bộ để phân ích lý hóa, QCVN 39:2011/BTNMT về chit

lượng nước tưới, TCVN 6663-1:2011 (ISO 5667-1:2006) về kỹ thuật lấy mẫu nước

Phương phip lấy

2538-2:2005 (ISO 1088

5.3 Bồ trí thí nghiệm trong phòng.

‘Thi nghiệm trong phòng được thực hiện trong hệ thống các chậu nha, gồm bai công thức: đất ngập nước liên tục và đất ngập nước không liên tục, mỗi công thức 03 lần nhắc lại Dit thí nghiệm được lấy ti vùng thực hiện thí nghiệm đồng mộng xã An Vien, huycn Lữ, tỉnh Hưng Yên

5.4 Phương pháp b6 tr thí nghiệm đằng ruộng.

Thí nghiệm đồng mộng bao gồm hai công thức: tưới ngập và tưới tiết kiệm nước, mỗi công thức 03 Lin nhắc lạ Thí nghiệm được bổ tí tại xã An Viên, huyện Tiên Lữ, tỉnh Hưng Yên

5.5 Phương pháp phân ích mẫu đất

Các phương pháp phân tích trong phòng thi nghiệm bao gẳm:

- Chiết kẽm tổng số theo TCVN 6649 (ISO 11446)

+ Chiết kẽm dễ tiêu từ đất được thực hiện theo giáo tình Methods of Soil Analysic'sed in the Soil Testing Laboratory của tác giả D.A Homeck và cộng s

+ Chiết ion sunphat tr đắt được thực hiện theo TCVN 6656 : 2000 (ISO 1048; 1995) - Phan ich ion sunphattheo phương pháp 8051 của HACH

- Phân tích ktm dễ têu và kẽm tổng số theo phương pháp cực phổ Von-ampe hòa tan tiên máy cực phổ đa năng CPA-HH5

- Eh, pH: Do bằng may do Eh, pIl cằm tay ORP/pH (hing Toledo)

+ Phân ích các tính chất lý hóa dt tai Khu vực th nghiện

+ Dung trọng: xác định bằng phương pháp dao vòng tại hiện trường và cân sấy

+ Tỷ tong: xác định bằng phương pháp pienomet với đất khô qua sing 2mm.+ pl cy: ding địch chiết KCI IN

+ Dung tích hip phụ cation CEC xác định theo TCVN 8568:2010+ Thành phần hạt: xác định theo TCVN 4198:2014.

+ Tông N-Nis (5): ding phương pháp cắt Kendal

+ Tông chất hữu cơ ~ OM (1h): phương pháp Walkey Black + Tổng P-Pes (5): phương pháp Olsen

5.6 Phương pháp xử lý thẳng kê dé đánh giá kết quả thí nghiệm

Sir dụng phin mễm MicrosolfExcel 2013: vẽ biểu đồ, tính giá ti trung bình theo

hầm Average, độ lệch chuẩn theo hàm Stdev, hệ số tường quan Pearson, kiểm định sự.

khác biệt giữa hai nhóm kết quả bằng hàm T-test độc lập

~ Loại bỏ số liệu nghi ngở: khi các phép lặp của cc quả phân tích có một sé liệu quácao hay quá thấp so với các số i

= Kiẫn định T-test độc lập trên phần mém excel dé xét sự khác biệt giữa giá tỉ trungbình của hai nhóm có khác nhau donhiên hay hay do bị tác động [14]

5.7 Đánh gi năng suất lúa

Năng suất lúa được đánh giá dựa trên kết quả thu hoạch cuối cùng của toàn bộ lúa rên các 6 thí nghiệm.

ống săn lượng thực thự của cong chức chínghiệm (ein)“Tổng điện ich cba công thứ chinghi (ha)

Nang suất thu hoạch (tắn/ha/vụ)

6.¥ nghĩa khoa học và (hực tin của luận án 6.1 ¥nghta Khoa học

Luận ân được thực hiện nhằm đảnh gi sự biển động của hàm lượng kẽm dễ iêu và

lưu huỳnh dễ iêu trong đắt trồng lúa phủ sa trong tính ít chua ving đồng bằng sông

Hồng do ảnh hưởng của sự thay đổi lớp nước mặt ruộng theo thời gian tir thiểu khí (Rgập thưởng xuyên) sang thoáng khi (rit nước phơï ruộng).

6.2 Ý nghĩa thực tiễn

Kết quả nghiên cứu của luận án cung cp cơ sở và luận chứng cho các cơ quan chức năng để kiểm soát chế độ nước mặt ruộng nhằm duy tri dinh dưỡng trong đất lúa phù sa trung tính ít chua vùng đồng bằng sông Hồng Dồng thời điều chinh và tính toán lượng phân bón hợp lí, sóp phần giảm chi phí sản xuất lúa và nâng cao thu nhập cho nông dân, bảo vệ môi trường và tiết kiệm nước tưới

7 Đóng gop mới của luận án

- Đỉnh lượng biển đổi him lượng kẽm dễ tiêu và hàm lượng ion sunphat trong môi

trường đất lứa phù ít chua ving đồng bằng sông Hỗng udưới ảnh hưởngsa trung tícủa chế độ tưới.

+ Xác định mục nước mặt uộng phù hợp của kỹ thuật tới it kiệm nước nhằm duy tì

dinh dưỡng kẽm và lưu huỳnh trong đất lúa phù sa trung tính ít chua vùng đồng bằng sông Hồng.

CHƯƠNG 1 TÔNG QUAN CÁC VAN ĐÈ NGHIÊN COU

1.1 Khái quát về các nguyên tổ dink đưỡng kẽm và lưu huỳnh trong đất LI Nguồn gốc và các dạng tồn tại cũa kém trong đất

1.1.1.1 Nguồn gốc kẽm trong đất

Kilà nguyên tổ din dưỡng trong đất được igo thành chi yếu từ các quá trình phong hóa các khoáng chất bao gồm sphalerie Zn, khoáng Za, vnithsonte ZnCO, và chính là kẽm. Zincite ZnO [15] trong quá trình hình thành đắt Sphalerite có thành phải

sunlua Zn, đây là loại quặng chứa nhiều kẽm nhất với him lượng 6Dz62 Se Ngoài ra kẽm còn được tạo ra từ quá trình phong hóa một số loại đá: ultramafic (chứa hàm lượng kẽm 50 mg kg): bazan (chứa ham lượng kẽm 105 mg.kg `): granit (chứa hàm.

lượng kẽm 39-60 mg.kg”); syenit (chứa hàm lượng kẽm 130 mg kg”) [16] Kẽm là

nguyên tổ kim loại lưỡng tinh, có trang thái oxi hóa duy nhất +2 ở điều kiện bình thường, có ái lực thấp với oxi và thường liên kết với lưu huỳnh để tạ ra các sunfuatrong quặng sphalerit ZnS [6]

Hàm lượng kẽm trong dit phụ thuộc vào tính chất của đá, kết cầu đắc him lượng chit

hữu eg và pH Vì kẽm được hip phụ bởi khoáng chit và ác thành phin hữu cơ trong

hẫu hết các loại đắt, nên thường ích lay trong các ting đất mặt và giảm xuống theo độ sâu [17] Trên thé giới, him lượng kẽm tổng số (Zn,) dao động trong khoảng 10:300) mẹ ke” [I8], rung bình là 64 mg kg” [17] Ham lượng Zng trung bình là 47 mg kg” trong ting đất đưới và 52 mg kg ` ở ting đắt mặt

1.1.1.2 Dạng ton tại của kẽm trong dat

Trong đất kẽm tổn ti ở 5 dạng: 1= Hoa tan trong nước: có trong dung dịch đất 2 Kẽm trao đối: liên kết với các hạt đt nhờ điện tích mang điện; 3- Liên kết hữu cơ: phn ion bị hấp phụ hoặc tạo phức chất với các hợp chất hữu cơ; 4- Kem liên kết chặt với các.

hạt khoáng sét của đất 5- Kẽm trong thành phần của đá và Khoáng nguyễn sinh [6]

Cây trồng chi sử dụng được dinh đường kẽm gồm kẽm ở dang hòa tan, trao đ (dạng

1.2) và một phần đễ bị phân hip phụ (dang 3) Do rễ cây có lực hút ion yếu nên chỉ có

thể hấp thu kẽm dễ iêu trong địch đắt và ting khuếch tin của các hạt keo đắt [6]

Nong độ ion kẽm di động trong đất thấp do bi hip phụ bối các khoáng sét vi di vào các kết tủa cachonat, hydroxi, phosphat và sunfua [L8], do các khoáng sét phổ biến trong đắt nên kẽm di động (đễ iêu) thường ở mức thấp trong đất canh tác Hàm lượng kẽm di động lớn nhất trong đắt chỉ đạt được trong điều kiện môi trường oxi hóa hoặc

axit, ngược lại hàm lượng kẽm di động thấp hơn trong môi trường khử.

Kem dé tiêu: Kẽm dễ tihay cồn gọi

khuếch tấn trong dịch đắt (Zn, Zn(OH)”) [6] Cây trồng chỉ hip thu được kêm dễ tiêu

(Zn) trong dich đất Zn”, Zn(OH)”, kẽm trao đổi Za ở ting khuếch tán hạt keo đất và một phần Zn bị hắp phụ bởi các hợp chit hữu cơ Tuy nhiên, trong dit kẽm dể kẽm di động, là các dạng ion kẽm có thể

tiêu chiếm ty lệ rit thấp so với kẽm tổng sổ.

1.1.2 Nguôn gắc và các dang tan tại của lưu huỳnh tong đắt 1.1.2.1 Nguôn gốc lưu huỳnh trong đắt

Lp vô tr đắt chứa 0,06 + 0,10 % S {19}, được tim thấy ở dạng tự hiên trong các trằm tích núi lửa, các lp tro bay và đã muỗi Lưu huỳnh có mặt rong các khoáng chit sunlua như chalcopyrit, pyrtotite, sphalerite, galena, arsenopyrit và pyrite: cấc khoảng sunphat như anhydrit, bai và hạch cao, Ngoài ra, khí tự nhiên, dẫu, than, cất bitum và đá phiến pyrobitumen cũng chứa lưu huỳnh Lưu huỳnh còn có thể được tìm. thấy dưới dang hydrogen sunfua (H;S) trong đắt ngập nước [20| [21] Do quá trình phong hoá, lưu huỳnh bị oxi hoá thành sunphat hoặc bị khử thành sunfua trong điều,

kiện đắt êm khí

Lưu huỳnh có nguồn gốc từ các quá tình phong hóa các khoáng (pirt FeS;, chacolpirit CuES,, các sunfua ZnS ) và phân hủy xác động thực vật, do đó lưu huỳnh thường tập trung nhiều ở lớp đất mặt Những khoáng chất này bị phong hóa một phần chuyển thành sunphat, chẳng hạn như quá trình phong hỏa oxi hỏa khử các

quặng pirit và chacolpirit

2FeS; + TO; + 2H20 —› 2H;SO, + 2FeSO, ay

Khoảng 95 sé tổng lượng lưu huỳnh của hầu hết các loại đất ở dạng hữu cơ [22] Nguyên tố S và các dang lưu huỳnh hữu cơ phải được chuyển hóa thành sunphat (S-$0,7) thì cây trồng mới hấp thu được qua bộ rễ [19| Sự chuyển hóa này chỉ được thực hiện khi có sự tham gia của các vi khuẩn đắt và chỉ xây ra trong các điều kign ẩm, âm và thoát nước tốt.

Ton sunphat mang điện tích âm nên it bị giữ bởi các hạt keo đất, trữ đắt sết axit, trong hầu hết các loại đắt ion này dễ bị rửa tôi Đắt ngập nước hình thành sunfua gây độc cho thực vật, khi nhiệt độ tăng hoặc trong điều kiện háo khí, sunfua được oxi hóa thành sunphat nhờ sự tham gia của các vỉ khuẩn trong đất

‘Dat canh tác thường xảy ra hiện tượng ion sunphat thắm xuống theo thời gian và đọng lại trên tng để cày, đầy là nguồn có sẵn cho cây trồng khi rễ mọc đài đến độ sâu này

Chu trình tuần hoàn lưu huỳnh trong đắt được minh họa trong hình 1.1

Hình 1.1 Chu trình tun hoàn lưu huỳnh trong đắt 1.1.2.2 Dang tần tại của liet huỳnh trong đất

rong ting dit mặt nông nghiệp iều nước tốt, lưu huỳnh tổn tại ở hai dạng hữu cơ và võ cơ trong đó lưu huỳnh hữu cơ chiếm gin 90% Dạng lưu huỳnh hữu cơ tuy chiếm

tì phin lớn nhưng cây tring không hip thụ được trực tiếp mà phải được khoáng hoá thành dạng v6 cơ nhờ các vi sinh vật đất thì mới hip thụ được.

Các dang lưu huỳnh võ cơ bao gồm: S-SO,* trong dung dich đất, S-SO,* bị hip phụ tật keo st, S-SO.* không hòa tan, các hợp chất hm huỳnh v6 cơ dạng khử HS

HS Tuy nhiên, cây trồng chi hip thụ được dạng §-§O¡ˆ trong dung dich đất và ở

tổng hấp phụ bé mặt của hạt eo đất

Trong đất, cây trồng chi hip thu được sunphat ở dang $-SO," và S-§:O,”, ty nhiền dạng S-S:O;ˆ ít được tìm thấy trong đất canh tác [19] Ngoài ra lá lúa có th hấp thụ một lượng nhỏ SO; từ không khí, nhưng không đáng kể cho nhu cầu dinh dưỡng của Múa [19]

Lưu huỳnh hữu cơ phải qua các quá trình khoáng hóa chuyển thành dạng dịnh dường.

lễ iêu thì cây mới hip thu được Do đó, dinh dưỡng lưu huỳnh mà cây lấy được phụ thuộc vào quá tình chuyển hóa các khoảng lưu huỳnh thành dang dễ tiêu trong đắt

1.2 Vai trò dinh dưỡng của kẽm và lưu huỳnh đối vẻ 1.2.1 Vai trò dink dưỡng của kém đối với lúa

em là một trong 8 nguyên tổ quan trong đối với sinh trường ia các loại cây trồng, tắt cần thiết với quả trình đồng hóa đạm, tham gia quá tình quang hợp, quá tình trao di chất của tẾ ào [5] [1] Hiệp hội kẽm quốc tế (IZA-Interational Zinc Association,

ra đồi năm 1991 bởi các nhà sản xuất kẽm hàng đầu) nêu: kẽm là yếu 6 dinh dưỡng

quan trọng thứ ba ảnh hưởng đến năng suất ốc, chỉ đứng sau đạm và

lân [23]

thu hoạch ny

'Các nghiên cứu trên thể giới đã chi ra: thiểu kẽm có thé giảm năng suất lúa tới 50 % "mà cây không biễu hiện triệu chứng gi Khi thiếu kẽm nặng, triệu chứng trên cây lúa

sau khi cấy 15:20 ngày xuất hiện các đốm nhỏ rải rác màu vàng nhạt trên các lá gi,

sau đó phát tiễn rộng ra hợp lại và trở thành màu stháng [23]

đỏ và bị khô đi trong vòng một

Đổi với Múa, kèm cin cho sự tổng hợp axitindol acti, là thành phần thiết yêu của một sé men như metalo-enzimes.eatboie, anhydrase, anxoholdebidroase, KEm còn đóng

0

vai rd quan trọng trong qué tình tổng hợp axit mucleie và protein, ting cường khả năng sử dụng lân và đạm cho cây, cần thiết cho sản xuất các chất diệp lục và hhydratcarbon [23]

Hinh 1.3 Các biểu hiện khác trên lá lúa thiếu kẽm [24].

Hình 1.4 Vai trò của kẽm trong các công thức bón kẽm và không bón kẽm [23].

Km rit quan tong cho sự sinh trường và phát iển của cây lúa, thiểu kẽm ảnh hưởng

nhiễu đến năng suit Ở các công thức Không bón kẽm cây lúa có phiến lá nhỏ, nhánh ít t 18 bông ft Tuy nhiên, thừa kẽm sẽ gây độc đối với lúa khi néng kẽm ở mức > 200 mg/100g (QCVN 03 : 2008/BTNMT vẻ giới hạn kim loại nặng trong đất) thi dat được coi là 6 nhiễm kẽm Cây trồng bị ngộ độc kẽm có các biểu hiện như lá ho rũ và chấy lá.

1.2.2 Vai tò dink dưỡng cia lưu huỳnh đố với tia

Đổi với lúa, lưu huỳnh là nguyên tổ quan trọng cho quả trình quang hợp hấp thu đạm

và tổng hợp đường, vitamin trong hat [2] Xét về nhu cầu dinh dưỡng cho lúa, lưu.

huỳnh chi đứng thứ tư sau các nguyên tổ N, P, K Lượng lưu huỳnh trung bình mà cây trồng sử dụng để phát triển và sinh trưởng bằng 2/3 so với khi lượng lan [19] Cây ếu lưu huỳnh được biểu hiện bởi cây còi cọc, lá non ban đầu chuyển sang miu vàng sau d6 an xuống lá trưởng thin và lá gi (16)

Hình L.5 Sự thiểu và thừa lưu huỳnh đối với lúa [3]

* làm rễ lúaTrong điều kiện thừa lưu huỳnh, môi trường yêm khí sẽ sinh ra HS, HS,

thối hoặc xoắn rễ và lá nhỏ lại, cây bị lồn, toàn bộ lá vàng và mép lá bị cuốn.

Minh 1.6 Hiện tượng ngộ độc lưu huỳnh ở lúa [9]

1.3 Thực trạng kẽm và lưu huỳnh trong đắt canh tác trên thé giới và ở Việt Nam 13.1 Thực trạng kẽm và lưu huỳnh trong đắt canh tác tên thé giới

13.1.1 Thực trạng kẽm trong đắt canh tác trên thé giới

Đất canh tác hia thiểu kèm là vẫn đề khá phổ biến trên thể giới [25] và có những ảnh

hưởng rõ rột đến năng suất [26] [27] Chế độ tồi, tiêu thoát nước, xối mồn trên triển dit dốc, nhu cầu dinh dưỡng của cây trồng làm thất thoát kẽm dễ iêu trong đt canh tác [28] Chẳng hạn như tưới ngập cho lúa làm tăng nồng độ P dễ tiêu (PO,*, HPO H;PO,), ion bieacbomat (HCO, ) và các dang của sunfua (HS, S”) dẫn đến sự thiếu kẽm trở nên tram trọng [28] [29] [30] Do đó, dinh dưỡng kẽm mà cây trong có thé hip thu được chiếm t grit thấp

"Viện Lúa quốc tế IRRI (The International Rice Research Institute) ước tính khoảng 50 % đất trồng lúa nước trên thé giới, trong đó có 35 trigu ha đất tại châu A, dang bị ảnh hưởng bởi tinh trạng thiếu kẽm [23].

Bang 1.1 Hàm lượng kẽm tổng số trong một số loại dat ở vùng nhiệt đới Châu A.

Quốc gia Loại đất Ham lượng Zn, Phạm vi

TB (mg.kg"') (mgkg')

An Độ Dat khô căn/bán khô can 59 20:89 An Độ Dat min nhiệt đới 52 22:14

An Độ iit tich sét

-‘An BG | Ditdé ving (ket ef thoy - >

Philippines Đất canh tác lúa - 68:13 Việt Nam Đất ferrait 102 402485 ‘Sri Lanka | Đấtngập nước,hìm lượng Tế 352102

chất hữu cơ cao.

Tndoneia | Đấtcanh tác vùng Sulawesi - 38174va Sumatra

Thái Lan iit phiến sét 45 52185

Nguồn: [31]

Tình trạng đất thiểu kẽm nghiêm trọng tập trung ở các nước Apganixtan, Bangladet,

Braxin, Trung Quốc, Án Độ, Iran, Inc, Pakixtan, Xuđăng, Xyri, Thổ Nhĩ Kỳ, Oxtraylia, Philipin, các bang vùng bờ biển Thái Bình Dương của Mỹ và một phần châu Âu Điển hình xảy ra tại những ving đất ngập nước, chẳng hạn trong đất ngập nước Sri Lanka, him lượng kẽm tổng số TB là 75 mg/kg và dao dộng trong khoảng,

352103 mg/ke [31]

Bảng 1.2 Hàm lượng kẽm tổng số trong một số loi đá cấu tạo nên võ tr đắt Loại đâuđá Him lượng Zn,, TB (ppm) Trong đất, kẽm di động chỉ chiếm ti lệ rất nhỏ so với hàm lượng Zn,,, nồng độ Zn„, trung bình 4:270 ug.kg ` trong khi Zn,, 50280 mẹ.kg ` [33], trung bình 55 mgZn kg `,

Him lượng Zn, trung bình tê thể giới ở một số lại đất đất cát 35 mgZn kg”, đất

rin 65 mgZn ke", đắt phù sa mịn 90 mgZn kg , đắt sét 106 mgZn kg 33]

“Tại một số vùng, nồng độ kẽm trong đất dao động ở các giá trị khác nhau phụ thuộc.

vào loại dat và khí hậu, cụ thể như:

Dit canh tác Úc, nồng độ kẽm tổng số duo động từ 2:180 mgZn kg, trung bình 34 mgZn kg ' [33] Trên đất kiểm không vôi (đất canh tác có ham lượng CaCO; < 2%) tại

“

vùng Nam Úc dao động từ 4241 meZn kg" từ 5:36 mgZn ke" tong các loi đắt đá vôi G2 CaCO,) cũng ở khu vực này [35]

Đất nông nghiệp không bị 6 nhiễm ở Mỹ hàm lượng kẽm tổng số là 56,5 mgZn.kg” [B6], đất nông nghiệp ở châu Au là 68 mgZn kg [37], đ

tại Anh và xứ Wales [Zn] là 82 mgZn kg" [38]

canh tác không bị 6 nhiễm

Tai Pháp, [Zn] trung bình trong các loại đắt cát là 17 mgZp kg, đất phù sa (< 20% đất sét) 40 mgZn kg, đất sét pha man (20:30% đắt sé) 63,5 mgZn ke”, đất sét (đất chứa 3050% thành phần set) 98 mgZn ky và các loi đất rit giàu xét ( 50% xé)

132 mgZn kg" [39].

Dit cảnh tác Ba Lan: đắt cát 37 mgZn ky! (3:762 mgZn kg”), dit cảnh tác đã được cải tạo 60 mgZn.kg! (28116 mgZn.kg"), đất sét pha min 75 mgZnkg (372725

mgZn kg”) [17]

Đổi với đất canh tác ở Đúc: đất cát 27.3 mgZn kg", đắt mùn/bùn 59.2 mgZn kg" và

đất sét 76,4 mgZn kg" [40]

Nhìn chung, hàm lượng Zn, tong đất canh tác trên thể giới dao động trong mức 50280 mg kg" nhưng him lượng Zn chỉ chiếm một ti phần rất nhỏ khoảng 1/1000 "Nếu không có bd sung phân bón kèm hợp Ii kết hợp với các kỹ thuật cải tạo đất kiểm soát nước tưới thì phần lớn đất canh tác trê thể giới không đủ định dưỡng kẽm cune cấp cho cây trồng.

1.3112 Thực rang lưu luỳnh trong dt canh tác trên thể giới

Sử dụng các loại phân bón N-P-K và thuốc trừ sâu không chứa S, x61 mon, rửa tồi,

canh tác là những nguyên nhân chính làm thiểu S trong đắt (41] Tổng hàm lượng S

trong đất trên thể giới biến động rất lớn, từ 2020 000 kg/Iha [4], được xác định cụ thể ở một số ving như

Ham lượng S-SO,> trung bình trong đắt nông nghiệp (độ sâu 0 + 20 em) ở BB Dio Nha là 1.82 mg/100g, dao động từ 0,01=50,00 mg/100g Trong đó 57,0 %

có hàm lượng $-SO,” đưới 1,5 mg/100g, 3,9 % đất canh tác có hàm lượng §-§O,” > 5.0 mg/l00g, 13,7 % đất canh tác cô im lượng $-SO,” trong khoảng 2/650 mg/100g |2]

4 đất canh tác

Vio thập niên 90, An Độ mới chỉ có 130 khu vục đất nông nghiệp thiếu lưu huỳnh, nhưng đến năm 2007 con sé này da lên đến 250 khu vục Trong số các mẫu đắt được

thử nghiệm, 46 % được xác định là thiểu lưu huỳnh và 30 % có khả năng bị thiểu lưu.

huỳnh [2]

Tại Trung Quốc, ước tính khoảng 30 % đất nông nghiệp (40 triệu ha) bị thiểu lưu huỳnh [2]

Theo Hiệp hội phân bón quốc tế, tình trang đắt canh tác nông nghiệp thiểu lưu huỳnh

đang là hiện tượng có tính toàn edu, kim hãm sự gia ting sin lượng lương thực trên thể giới Vấn đề này đã trở thành nỗi cộm nhất tại châu A, noi ma trong một th gian đài

vai trò định dưỡng của lưu huỳnh đã bị xem nhẹ [2

6 Bang-la-dét, Inđônêxia, Thái Lan và Triều inh trạng thiểu lưu huỳnh trong đất

canh tác trở nên rõ rộ, trong đó nguồn lưu huỳnh cin bổ sung vào đắt nông nghiệp,

én đến 280,000 tn vào năm 2011 [2] Bang-la-dét có thể

Tình trạng thiểu lưu huộnh trong đất nông nghiệp ti Inddnéxia đã sớm xảy ra và nước

\y phải sử dụng 550,000 tấn amoni sunphat làm phân bón hàng năm cho dit nông.

nghiệp để cải thiện năng suất thu hoạch [2]

Hau hết dat nông nghiệp Thái Lan phải bổ sung lưu huỳnh, nhờ đó tăng 13 + 35 % năng su đối với các cây trồng như sn, ngô vững [2]

Tại Hàn Quốc, đắt nông nghiệp phần lớn thiếu lưu huỳnh, chính phủ đã đưa ra giải

pháp bón phân amoni sunphat và kali sunphat để bỗ sung lưu huỳnh cho thấy năng

suất thu hoạch của một số say trồng như lúa mì đã tăng gắp đôi [2]

Với sản lượng lương thực ngày cảng tăng kéo theo nhu cẩu dinh dưỡng lưu huỳnh gia. tăng Mức thiểu lưu huỳnh trong dit nông nghiệp ở châu A hiện nay đã lên đến 5.2 triệu tắn/năm, như vậy vấn dé thiểu dinh dưỡng lưu huỳnh ngày càng trở nên rằm trọng Do đó cẩn tăng cường bón phân chứa lưu huỳnh và có những giải pháp canh tácbên vững để duy tri nguồn định dưỡng lưu huỷnh trong đất

1.3.2 Hiện trạng kẽm và lưu huỳnh trong đất canh tác ở Việt Nam

Hàm lượng kẽm và lưu huỳnh trong đắt phụ thuộc chủ ya vào đã mẹ và thành phần

sơ giới của đất Hầu hết đất nông nghiệp Việt Nam có hàm lượng dinh dưỡng rắt thấp

6

do có đặc tính chua hoặc rất chua, mức độ phân hóa mạnh, dung tích hấp thu thấp, mức độ bão hỏa bazơ thấp Điều này dẫn đến qui trình tích lũy sắt, nhôm ở dang di động xảy ra mạnh làm các dạng dinh dưỡng trở nên bị cố định trong đất, chẳng hạn như lần thường bị giữ chặt ở nhóm dắt phèn và đắt đỏ [7]

1.3.2.1 Hiện trang kên trong đắt canh tác ở Việt Nam

Việt Nam tuy không nằm trong danh sách các nước bị thiểu kẽm trầm trong, nhưng.

3/4 diện ích là dt đốc nên các nguyên tổ dinh dưỡng trong đó có kẽm dễ bị nia ôi

Bén cạnh đó, tập quán tưới ngập cho lúa, thiếu bổ sung phân bón vi lượng cũng góp.

phần làm giảm dinh dưỡng Zn trong đắt canh tác [7]

Các nghiên cứu về hàm lượng và diễn biến kẽm trong đất Việt Nam chưa nhiều, tuy

nhiên qua những sổ liệu thụ thập được cho thấy hàm lượng Zm, trong lớp đắt mặt Việt Nam trung bình 78 mg/kg, dao động từ 1202170 kpfba [7| Trên đất mi hầm

lượng Zn,, trung bình 102 mg/kg, dao động từ 40-485 mg/kg.

Qua trình hình thành đắt, him lượng chất hữu cơ, mức độ xói mòn và quá trình sir

dụng đất là những yéu tổ chính ảnh hưởng đến sự phân bổ kẽm trong đắt canh tác [7]

Bảng 1.3 Tình trạng thiểu dinh dưỡng trung, vỉ lượng ở đắt Việt Nam [7] Chất dinh dưỡng “Các mẫu thiếu nằm trong nhóm đất

Cang (Ca) Dit bạc màu đất xim Magiê (Mẹ) Dit bạc màu đắt xâm Lưu huỳnh (S) Dit bạc mau, đất xám, ngập nước.

Kem Zn) Đắt ngập nước Sat (Fe) Dat cát

Đồng (Cu) Dat bạc màu, đất xám, ngập nước Mangan (Mn) Đắt bạc miu, dit xâm

Bo (B) 'ác nhóm đắt nghèo min

Molypden (Mo) Đất bạc miu, đất xám, ngập nước

Bảng L3 chỉ ra 11 % đất canh tác ở Việt Nam thiểu kẽm, 77 4 dit canh tác có hàm lượng Zn, từ 20+100 mgkg dit Trong đó, đ cát kết nghèo kẽm nhất với hàm lượng

9 mek đất

nhóm đất phi sa vùng đồng bằng Sông Hồng độ sâu từ 020 em, him lượng Zn, ở mức trung bình thấp 76,64+86,70 mg/kg dit khô [42], trong đồ Zng trong khoảng 6,0+20,5 mg/kg đất khô [7]

Một số vùng gin dia điểm bố tí thí nghiệm như (Hung Yên), [Zn,,] dao động từ 49,89+126,17 mg/kg;

nông nghiệp huyện Mỹ Hào.

lạ] 456+15,66 make [43]

Ham lượng Zn,, trong đất nông nghiệp huyện Văn Lâm (Hung Yên) dao động từ59,45+188,65 mg/kg [44] cho thấy ham lượng kẽm ở mức thấp,

Nhin chung, các nghiên cứu về him lượng Zn, và Zny trong đất nông nghiệp Việt Nam còn rit it Qua những số liu thu thập được cho thấy đất cạnh tác ở Việt Nam có [Zn] trùng bình từ 60290 mụ/kg đất khô, him lượng Znạ chỉ chiếm 1015 % so với ham lượng Zn.

1.3.2.2 Hiện trang lie huỳnh trong đất canh tác ở Việt Nam

Do canh tác Ìếp 3-4 vụ/năm, đất không cịkiện phục hỗi nên tinh trạng thiếu. lưu huỳnh trên đắt nông nghiệp Việt Nam xảy ra khá pho biển

Từ năm 1973, loại phân bón vô co DAP và các dang loại lân thay thế cho super lân (logi lân chứa S) được đưa vào sử dụng đã im cho một số nhóm đắt trở nên thiểu lưu huỳnh tằm trọng Hiện tượng thiếu S không chi xảy ra trên những loại đắt trồng cà phê, cây lấy đầu mà còn xảy ra ngay cả tên các cây mầu khác và xây ra ngay cả trên đắt giàu S như đắt phèn mặn Hàm lượng $-SO.* trong phẫu diện đất do bazan tại: độ xâu 0230 em là 56 ppm, độ sâu 30:70 cm là 35 ppm, $-S0." ở các ting đất canh tác Dik Lắk biến động tir 35:56 ppm [45] Dit canh tác Tây Nguyên có hàm lượng S-SO,” từ 32- 5 ppm, trung bình là 121 ppm.

Nhu cầu dinh dưỡng khác nhau của cây trồng cũng din đến thiều lưu huỳnh trong đắt canh tác, một số loại cây trồng dài ngày lấy di rất nhiều dinh dưỡng của đắt Bat trồng cà phê ở Tây Nguyên có hàm lượng $-SO.* ở mức thấp từ 15-30 ppm, trong khi ởngưỡng lớn hơn 20 ppm mới đáp ứng nhu cầu lưu huỷnh cho cây [45]

Trong đắt Việt Nam, hàm lượng lưu huỳnh hữu cơ phân bổ không đều, độ chênh lệch, giữa các loại dat từ 2,5+13,6 lin [46] Hàm lượng S hữu cơ trong đất phù sa sông.

Hồng dao động từ 16327 ppm nhưng dang lưu huỳnh này cây trồng không hip thụ

được trực tiếp, Hầu hết các loại đắt canh tác Việt Nam đều thiểu $-80,2 vì hàm lượng S tổng số trong dit dưới 001 6 và cổ độ đao động lớn Bit cát biển và đắt nâu đỏ phát tein trên để bazan rit nghèo lưu huỳnh, S tổng số từ 0,0054=0,0096 % Riêng hai loại đất đốc tu rên đã vôi và đất phn giàu lưu huỳnh nhất tổng số tir 0,147620,1667 %

Dit phù sa sông Hồng không được bai hàng năm, đất do vàng phát tin trên phin sét đắt nâu đò trên đá vôi, $ tổng số 0,01510,0185 % thuộc loại hàm lượng S trùng bình thấp, S-SO, 28 ppm, Dit cất ven biển S tổng số 0,003 %, S-SO 4 ppm là loi đất tắt nghèo lưu huỳnh (46)

Trong hầu hết các loại đắt him lượng S-SO,ˆ đều thấp hơn nhiều so với dạng sunfua

(SỲ, HS, H;S) va S hữu cơ,

dễ bị rửa tôi khỏi đắc Vì vậy, cần phải có chế độ canh tác hợp lí nhằm xức tin sự

n cạnh đó $-SO,* còn bị lấy di bởi yếu tổ cây trồng và

phân giải các chất hữu cơ, tăng cường quá trình oxi hóa sunfua thành S-SO,” [46].

Nhìn chung, những nghiên cứu về hàm lượng S tổng số và $-S0,* trong dit nông

nghiệp Việt Nam chưa nhiều Tuy nhiên qua những số liệu thu thập được cho thấy tình trang thiếu S-SO,ˆ trong đắt nông nghiệp Việt Nam diễn ra khá phổ biển.

1.4 Các nguyên nhân làm giăm kẽm dễ tiêu và sunphat trong đắt IA Các nguyên nhân làm gidm kém dé tiêu trong đất

C6 nhiều nguyên nhân làm giảm Zng trong dit, trong dé các yếu tổ như tương tác giữa lon Zn” các ion khác trong dich dit, ion Zn” nằm trong ting hip phụ của keo dit, th của dat [6] Nhu a dinh dưỡng cho oly tring sử dụng hoặc bị ria trôi là những nguy

ự hình thành phức bền của ion Zn” với các ph tử, độ pH và

sn nhân chính lâm giảm him lượng Zn trong đất [6] Cân bằng hóa học giữa kẽm và các thành phần khác trong đất được mô tả trong sơ đỗ đưới đây:

‘chemical Eauilbrla between

(Can bằng hóa học giữa kẽm và các thành phần trong đất

Trạo đối HC —

Minh x7 iS rains

no Sw + ow ow Sem

"bằng hóa học giữa kẽm và các thành phi trong đắt [6] sự giảm Zny trong đất canh tác do những nguyên nhân sau:

- Trong đất lúa, chế độ nước, pH và Eh là một trong những lí do làm thay đổi hàm.lượng Znạ Ngập nước làm thay đổi nhiễu tinh chất của đất: các vi khuẩn đắt chuyển. hóa oxit và hidroxit Fe (III) về dang khử Fe" làm giảm pH Bên cạnh đó, sự phân hay các chất hữu cơ trong

lượng ion kẽm (ID tăng [29] [33]: Zn(OH); + 2H" + ZnÈ! + 21

kiện ngập nước cũng làm giảm pH [47] pH giảm làm hàm.

Tuy nhiên, ở đắt ngập nước Eh giảm tạo điều kiện cho các vi Khudn khử $-S0 hoạt động mạnh sinh ra các độc tổ HaS, HS, S® Trong điều kiện này, Zn trong dung dịch đắt và ở ting khuếch tin của keo đất đi vio kết ta ZnS khó tan [48] Cơ chế này là một trong những nguy:nhân làm giảm lượng ion kẽm trong đất canh tác

HyS +Zn* — 2H" + ZnS (14)

HS + Zn” +H" + ZnS] (13)

~ Tinh chất của dat cũng ảnh hưởng đến hàm lượng Znạ, Loại dat dễ xảy ra tinh trạng.

thiểu kẽm thường có tính chất: hàm lượng Zn, thấp (chẳng hạn ở loại đắt cất í chất hữu cơ), pH trung tính hoặc kiểm yếu, him lượng các loại mudi cao, hàm lượng CaCO, cao, đắt bị phong hóa nhiều (phổ biển ở vùng nhiệt đới), đất có hầm lượng than bùn cao, him lượng photpho dỄ iêu ao, đắt ngập nước di ngày (đất canh tác lúa

nước), him lượng bieacbonat cao (6) [29] Cụ thể là

20

+ Đất đã vôi thường có pH > 8, các kết tủa oxit sắt tạo lớp bao phủ trên các khoáng cacbonat Lớp phủ này hấp phụ ion kẽm rất mạnh làm kẽm bị cổ định tong oxit Znfc,O, dẫn đến nguy co thiểu kèm ở cây trồng l6]

+ Dit cất và đắt anit có khả năng bị rửa tồi cao nên dé bị thiểu kẽm [6]

+ Dat trung tính hoặc kiềm yếu him lượng Zn„ giảm do tạo kết tủa Zn(OH); [6].

+ Dit có nhiều chất hữu cơ, ngập nước làm các chất hữu cơ phân hủy nhanh tạo môi tường yếm khí và sản sinh các độc tổ sunfua, ion kẽm bị cổ định trong các phúc hữu cơ hoặc ZnS làm rễ cây khó hấp thụ [6]

+ it có him lượng bieacbonat cao có môi trường kiểm xảy ra cơ chế HCOy + HO 1;CO; + OH làm ion kẽm đi vào kết tủa hidroxit hoặc cacbonat: = Bên cạnh đó, lũ lụt, xói mon, tiêu thoát nước sau ting ngập dẫn đến lớp dt mặt bị rửa tôi làm mắt đi dinh dưỡng kẽm trong đất canh tác Việt Nam với % diện ích đất canh tức là đồi núi có độ đốc cao nên hiện tượng xói mòn thường xảy ra khá phổ biển din đến đất bị ông 9]| các chất dinh dưỡng, không đã dinh dưỡng cho cây

Vay những yếu tổ ảnh hướng đến Zng trong đắt có thé tóm tất trong sơ đồ dưới đầy:

Hình 1.9 Sơ đổi éu Znạ, ở trong đất [6].je nguyên nhân làm t

1.4.2 Nguyên nhân làm giảm Š-SO.Ÿ` trong đất

Nguyên nhân chính làm giảm hàm lượng $-SO,” trong đất canh tá là tập quán tưới lêu kiện khứ, S-SO,” bị khử ngập truyền thống, cách tưới này lâm đắt lúa luôn trong

về H;S, HS, S* [1] [2].

Bén cạnh đó, phải kế đến các yếu tố như tiêu thụ dinh dưỡng của cây trồng, luân canh 3-4 vuinăm, sử dụng giống cây ngoại Iai da lấy đi từ đắt một lượng lồn lưu huỳnh.

Việc sử dụng phân bón không chứa hoặc chứa ít S, giảm sử dụng các thuốc từ sâu

chứa S công là nguyên nhân dẫn đến giảm hàm lượng Strong đất

Lượng lưu huỳnh bị lấy đi từ đắt thay đổi theo từng loại cây trồng và năng su, trung

bình lưu huỳnh bị lấy di từ 20+80 kg S/ha/vụ Với năng suất 3 tắn thóc/ha lượng lưu huỳnh đi vào sản phẩm bạt là 2.46 kgS/he/vụ, năng suất đạt 8 tắn/ha/vy lượng đi vào sản phẩm hạt là 5,5

hạt từ đất l: với năng suất 3 t/ha làm mắt di 5,07 kgS/ha/vg, với năng suất 8 tắm ha

lầm mắt di 1352 kgS/ha/vy |4] Như vậy, nếu vùi trở lạ toàn bộ rơm ra để bù lại thì

lượng lưu huỳnh vẫn bị hụt đi một lượng lớn do đi vio sin phẩm hạt

kgS/ha/vụ Nếu tính cả rơm rg lượng lưu huỳnh tương ứng bị hao

Ngoài ra, sự hấp phụ S-SO.> lên sắt oxi: nhôm oxi trong đắt sét, sự rửa tồi, x6i mồn, và ở mức độ thắp hơn bị thất thoát do bay hơi dưới dang (CH,),S, H;Š trong đất ngập nước cũng dẫn din sự giảm hàm lượng S-§O,ˆ tong đắt [50]

2

1.3 Chuyển hóa Znạ và S-SO¿ˆ trong đất ngập nước

1.5.1 Dién biến thé oxi héa khử Eh, pH trong đắt ngập mước

Các phân ứng oxi hóa khử diễn ra trong đắt đều có sự tham gia của các vi sinh vật đắt và diễn ra mạnh hơn trong đất ngập nước: Ox + mH* + ne~ ® Red (112)

Qua trình oxi hoá hay khử được quyết định bởi nông độ khí oxi tự do có tong các lỗ

rng của đất Khi lượng oxi cao thì thé oxi hóa khử đất Ey cao và ngược lại lượng oxi

giảm thì Eụ ở mức rất thấp Ngập nước lâu ngày làm các 18 ring trong dit bi lắp diy nước đẩy khí oxi ra khỏi các lỗ rỗng, làm dit rất nghèo hoặc không có oxi, điện thể Eh ip dit trở thành môi trường khử cho các vi sinh vật yếm khí hoạt động

XXết trong ng canh tác nông nghiệp day 2030 em, diễn biển Eh được mô ta như sau:

Lap oxi hoá (lớp bùn lỏng) ở phía trên chi dày vai mitimet, gồm các hạt đắt rắt min,

có thể kết thành váng khi đắt ruộng cạn nước Lớp này luôn ở tình trạng oxi hoá cao (Ey từ 200 + 400 mV) và tìm thấy các ion ở dang oxi hóa: NO, SO,”, Fe”, Fe(OH), Mn", Mn(OH): Đặc điểm ting này thường có mau nâu đỏ do chứa Fe(OH); tuy

nhiên ở những vùng đất có nhiều mangan thi đắt có màu hơi vàng Đây chính là nơi

cung cấp oxi cho các phản ứng của vi sinh vit, Ting hiểu khí có vai td quan trong trong chuyển hóa hóa học va chu trình dinh đưỡng xây ra trong đắt ngập nước [51]. ~ Lip khử (hip bàn nhãn) ở phía dei, do bị ngập nước nên các chất hữu cơ phân hủy

yếm khí sinh ra nhiễu chất khử, Eạ thấp < 200 mV Tầng này thưởng có nhiễu Fe" và

Mn” và thưởng có màu xám xanh [51]

“Quá trình oxi hóa xây ra ở ting đất phía trên với sự tham gia của các vi khuẩn háo khí

vi khan Nitrosobacter

(Qui trình khử thường din ra ở tang đắt phía đưới với sự tham gia của các vi khuẩn kj

khí [51] Quákhử này, nitrat bị khử đến nitrit bởi các vi khuẩn:nước), sản phẩm của sự phân giái các chất hữu cơ bởi vi khuẩn kj khí

cơ như lactic, malic Những axit này làm pH đất giảm, gia tăng các ion độc hại đối

với thực vật từ các khoáng trong đất (Fe”, AI", Mn ) và làm cho thé oxi hóa khử.

của môi trường đất - nước giảm [52] Thể oxi hóa khử thấp làm gia ting các độc tổ

dạng khử (Fe, Mn, HS, S” ) cho cây trồng Chẳng hạn như như H;§ và S” có

độc tinh cao đối với thực vật khi các thành phin này tiếp xúc trực tiếp với bộ rễ và các

vi khuẩn có lợi bám trên rễ [51],

6 tong dit ngập nước, các dạng khử sit (Ee”) và mangan (Mn) được tim thấy nhiều

hơn so với đất rút nước, cả hai dều dễ iêu đối với thực vật [S1] [II], Sắt và mangandang khử có thé đạt đến những nông độ độc trong đất ngập nước Fe* khuếch tin vào.

bề mặt rễ thực vật và có thé bị oxi hóa bởi oxi từ các tế bào rễ thải ra tạo thành màng

oxit sắt (HD, dang Ee;O; sinh ra bao bọc rễ, cổ định photpho, kẽm và một số dinh

dưỡng khác hạn chế sự hip thu đỉnh dưỡng của thực vật [51].

Nhur vậy, trong đất ngập nước oxi chỉ lập trung ở ting đắt oxi hóa phía trên và suy giảm ở lớp đất khử phía dưới Lượng oxi suy kiệt phụ thuộc vào các yêu tố: nhiệt độ môi trường xung quanh, các chất hữu cơ cho hô hip của vi sinh vật và nh cầu oxi ha từ các chất khử Fe(D, Mn(lD [13] Khi đt rit nước, thể oxi hóa khử tăng mạnh các

ion tin tại ở dạng oxi hóa NOy, SO,?, Zn” là những thành phần có lợi cho cây,

trồng, Đồng thời đắt thoáng kh fim pH tăng lên

1.5.2 Quan hệ Eh, pH với sự chuyển hóa của kẽm và lưu huỳnh trong đất ngập

Tai tính chất hóa lý quan trong nhất của đất ngập nước ảnh hưởng đến động thi kẽm là giá tị pH và thể oxi hóa khử Eh [53]

Quan hệ giữa pH và sự chuyển hóa kẽm

pH là yếu tổ quan trong nhất chỉ phối quá tình hòa tan kim loại tir các bỀ mặt khoáng sang dạng di động trong dich dit [54] Sự thay đổi pH có thể ảnh hưởng đến tính diđộng của các nguyên tổ dịnh đưỡng và mức độ độc của các nguyên tổ đến sự phát triểncủa cây trồng Khi pH giảm, dang di động của các nguyên tổ sit, mangan, kẽm, nhôm, cadimi va bo gia tăng bởi sự phân hủy các khoáng trong đắt [28] 55]

Do môi trường khử chiếm ưu thé nên axit acetic, axit lactic, etanol là những dang

CeH205 "8 2CO; + 2CH:CH;OH (125)

Dit ngập nước cũng là môi trường thuận lợi cho các vi khuẩn kị khí khử §-SO/` và các vi khuẩn metan phân hủy các hợp chit hữu cơ [56] [57]:

CH¡COOH + H;SO, -+ 2CO; + 2H;O + HS (126) CH;COOH + 4H, — 2CH, + 2H, (127)

4H, + CO; + CH, +2H:O (128)

'CH;COOH ~› CH, +CO; (129) Loại vi khuẩn methanotrophic được tim thấy trong mỗi trường đắt ngập nước, chúng chuyển hóa CH, thành CO; phát thải vào không khí [58] [59], sinh ra độc tổ HS

CH, + SO," +H" — CO, + HS +2H2O (1.30) pH của dit ngập nước thay dé sau khi ngập, thường là ting ở đất chua và giảm ở đắt kiểm do tính chat của các hệ đệm (hidroxit và cacbonat của Fe và Mn, H;CO¿ ) có trong dịch đất Các hidroxitcó vi tr làm giảm độ anit và các anit cacbonic c vai tr làm giảm độ kiểm [53] Chẳng hạn, khi pH thấp:

Fe(OH); + 3H" — Fe"! + 3H,0 (sl) Mn(OH), + 3H* > Mn'* + 3H;O (132) ‘Va khi pH cao: CO; +20H —› 2HCOy (133)

Viy, pH trong môi trường đắt tung tính ngập nước bị giảm, din tới giải phống ion

Zn** ra khỏi dang hidroxit [60] ZOW), + 2H + Zn + HO

Quan hệ giữa Eh với sự chuyển hóa kẽm và lưu hujnh

Qua tình chuyển hóa $-S0,2 trong đất ngập nước được mô tả trong sơ đồ sau đây:

hrc mờ ng “tước ea

Hinh 1.10 Các qué tình biển đổi $-$0.2 trong đất ngập nước [61]

26

Sơ đồ cho thấy, vàng ki khí xảy ra quá tình khử S-SO¡” về SẺ oxihydroxit của

„ các oxit, hydroxit, sắt và mangan bị khử về Mn”" và Fe, nhưng sau đó các ion này bị

kết tủa đưới dạng muối sunfua Vùng háo khi các sunfua được hòa tan, các kim loại

chuyển về dạng oxt, hidroxt và odhydroit

Phương tình SO." + I0H" + Re > H;§ + 4H,O có mỗi quan hệ Eh = 030 ~

0.0074logH,S/SO,ˆ ~ 0.074pH cho thấy: có mồi tương quan tỉ lệ thuận giữa Eh và

{SO,"}, có mối tương quan tỉ lệ nghịch giữa Bh và [H;S] [61].

- Đắtngập mước

Khi dit bị ngập, ác lỗ rỗng của đất bị lắp đầy nước và tốc độ khuéch tin oxi vào môi lấn so với khuế

trường này giảm hon 10,000 tán qua môi trường đất rút cạn nước (621 Thời gian ngập kéo dài làm hàm lượng oxi trong đất suy giảm ngay lập tức và có

thể bị cạn kiệt trong vòng vài giờ đến vài ngày [62] Quá trình khử $-SO,* xảy ra

trong đắt ngập nước với sự tham gia cia các vi khuẩn khử lưu huỳnh desuovibrio sử dụng $-SO,* như chất nhận electron trong hô hấp ki khí [51] làm gia tăng các hop chất sunfua,

4H; +80, + H,S + 2H,0 +208" (135) Sự khử $-SO,” xây ra ở khoảng pH rộng, môi trường đất ngập nước có pH trong khoảng 429 nên có thể tim thấy cả 3 dạng tn tại: HS, HS, S®, khi độ pH > 6 thì xuất hiện S „pH > 7 him lượng SỲ sẽ gia tăng [63]

Trong các nền dit ngập nước, các dạng H;S, HS, SẺ sẽ liên kết với các on kim loại hóa tr I như Fe, MnŸY, Zn°*, Cu” để tạo các kết tủa sunfua không tan (FeS, Mas, ZnS, CuS ) Cơ chế này có thé làm giảm thiểu tính độc của các sunfua, giảm thiểu các độc tổ như Fe", Mn** cho rễ thực vật, nhưng lại làm thiếu đi ham lượng dinh dưỡng vi lượng Zng trong đất [51]

Mn** + HS —» MnS| +H" (1.36)

Fe" 4S FeS| + (137)

Vay, điều kiện thé oxi hóa khử giảm của đất ngập nước đã ảnh hưởng dén dạng đi

động của kẽm, đó là ion kim loại này di vào kết tủa sunfua [60], dẫn đến làm giảm.

lượng Znạ và §-SO” trong đắt, quá trình này xảy ra mạnh ở vùng đất ngập nước có thé oxi hóa khử dưới -200 mV [52]

~ Đt rút nước

Trong đắt rút nước, hầu hết các khe rổng chứa diy khí và đồng vai trồ kết ni với không khí Diễu này cho phép tốc độ khuếch tín khí oxi tương đối nhanh dọc theo chigu sâu của rễ, kết qua là đất được duy t trang thái oxi hóa [53] Quá tình oxi hóa sẽ didn ra theo sự gia tăng thé Eh, các sunfua của kẽm được giả phóng thành $-SO.” và Zn, I60] 64].

2Zn§ + 3O; + 2H¿O — 2Zn”" +280," + 4H” (139) Kém có thể tạo thành kẽm cacbonat trong đắt ngập nước nhưng ít bền hơn dạng kẽm.

sunfua [65] [66] [67]

Kẻ luận: Ảnh hưởng của pH và Eh đến chuyển hóa kẽm và sunphat trong đắt ngậpnước có thể tóm, sn sơ đồ sau đây:

Cac đều kiện khử đất (thong khicủa ch

"Như vậy, điều kiện yếm khí doc động ngập nước lâu ngày là nguyên nhân giảm Zn„. và §-§O¿ trong đi

nước, thé Eh tăng lên làm các sunfua (trong đó có ZnS) bj oxi hóa thành S-SO,” và giải phóng Zn ra khỏi kết tủa.

do tạo các muỗi sunfua (trong đó có ZnS) Trong nên đất rút

1.6 Tổng quan về các phương pháp tưới tiết kiệm nước

Kijne đã 48 nghị 03 phương án tưới thay thé phương án tưới ngập truyền thống như sau [68]

(1) Phương pháp tưới không liên tục: Ruộng được tưới khi độ ẩm đắt xuống thấp hon

độ âm đồng ruộng chút it Lượng nước tưới duy trì ở mức ngập nông Phương án này,

có thể tiết kiệm được 20 % lượng nước tưới so với tưới ngập liên tục.

(2) Phương pháp tưới ngập giai đoạn đầu: Phương pháp này cho phép tiết kiệm đến 40 % lượng nước tưới nhưng ning suẾt cây trồng giảm 25 %.

(3) Phương pháp tưới nông-l0:phơi: Trong giai đoạn trước khi kết thúc thời kỳ trễ bông 30 ngày, ruộng được tưới ngập nông, các giai đoạn khác luôn duy trì độ ẩm.

không nhỏ hơn 75 % độ ẩm bão hoa

Trần Vids On [8] đã tổng kết để đảm bảo it kiệm nước tưổi cho la, duy tr năng suất và bảo vệ môi trường, thi các giải pháp tưới hữu hiệu nhất bao gồm:

Tưới ngập tối thiểu:

Xi tưới ngập tối thiểu, đt thường xuyên ở trạng thi nhão bằng cách giảm lớp nước mặt ruộng để giảm thắm ngang và thắm đứng nên chiều dày lớp nước trên ruộng chỉ duy tì ở mức tối đa là khoảng 1 em Kết quả tiết kiệm được lượng nước trung bình 23 '% (5 + 50 %) so với tưới ngập truyền thống, tuy nhiên năng suất lúa giảm 610 % (69) Tưới ngập tố thiểu vẫn dang được áp dụng khí phổ biến tại một số địa phương của cả nước, đồng bằng sông Hồng, sông Cửu Long và một số tỉnh vùng trung du Bắc Bộ, Bắc Trung Bộ,

Tưới nông lộ liên tiếp:

“Xét về khía cạnh tiết kiệm nước, tưới nông lộ liên tiếp tiết kiệm nhiều nước tưới hon tưới nông lộ phơi Điều này được chứng minh bởi các thí nghiệm tiến hành tại Hà