Đang tải... (xem toàn văn)
Ảnh hưởng của phân bón đến môi trường đất
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ẢNH HƯỞNG CỦA PHÂN BÓN ĐẾN MÔI TRƯỜNG ĐẤT Sinh viên: Đào Nguyễn Thúy Hằng Lớp: K53 Công nghệ môi trường GV hướng dẫn: PGS.TS. Lê Văn Thiện HÀ NỘI - 2011 2 Mục lục I. Mở đầu 3 1. Giới thiệu chung về phân bón 3 a. Phân loại phân bón 3 b. Tác dụng của phân bón 6 c. Sự tồn lưu của phân bón trong đất 10 d. Sự chuyển hóa của phân bón trong đất 11 2. Tình hình sản xuất và sử dụng phân bón ở Việt Nam 12 3. Khái quát các vấn đề môi trường do phân bón gây ra 18 II. Ảnh hưởng của phân bón tới môi trường đất 20 1. Thoái hóa đất do phân bón 20 2. Ô nhiễm đất do phân bón 25 a. Ô nhiễm đất do phân hóa học 25 b. Ô nhiễm đất do phân hữu cơ 29 c. Ô nhiễm nguyên tố vi lượng 32 3. Ảnh hưởng của phân bón lên sinh vật đất 37 III. Kết luận 40 IV. Tài liệu tham khảo 44 Đào Nguyễn Thúy Hằng Ảnh hưởng của phân bón đến môi trường đất K53 - CNMT 3 I. Mở đầu 1. Giới thiệu chung về phân bón Nông nghiệp hiện nay phải sản xuất một lượng lớn thức ăn không chỉ để đáp ứng nhu cầu trong nước mà còn phục vụ việc xuất khẩu. Trong khi đó, diện tích đất trồng trọt tính theo đầu người ngày càng giảm do dân số gia tăng và cũng vì sự phát triển thành phố, kỹ nghệ và việc sử dụng cho những mục đích phi nông nghiệp. Do đó, người ta cần phải thâm canh mạnh hơn, dẫn tới việc làm xáo trộn dòng năng lượng và chu trình vật chất trong hệ sinh thái nông nghiệp. Một trong các biện pháp thâm canh được sử dụng nhiều nhất là tăng cường sử dụng các loại phân bón để thúc đẩy sự sinh trưởng và phát triển của thực vật. a. Phân loại phân bón Phân bón được đưa vào đất có tác dụng trực tiếp cải thiện dinh dưỡng của cây trồng và cải thiện độ phì nhiêu của đất. Phân bón được chia làm hai nhóm chính: - Nhóm phân khoáng: bao gồm phân N, P, K, Mg, phân Bo, Mo và phân hỗn hợp. Hình 1. Phân khoảng (phân vô cơ) Đào Nguyễn Thúy Hằng Ảnh hưởng của phân bón đến môi trường đất K53 - CNMT 4 - Nhóm phân hữu cơ: bao gồm phân chuồng, phân bắc, phân than bùn, phân xanh và phân rác. Hình 2. Mô hình ủ phân hữu cơ từ bùn và phế phẩm Một số nguồn nguyên liệu dùng làm phân bón hữu cơ: - Rác ủ hoai mục: Rác sinh hoạt sau khi loại bỏ những vật rắn như sành sỏi, thủy tinh, kim loại, ni lông… có thể ủ cho mục để làm phân bón. - Phân xanh: một số cây và cỏ dại có hàm lượng dinh dưỡng cao có thể ủ cho hoai mục để làm phân bón. - Bã đậu phộng, đậu nành, hạt bông vải có hàm lượng dinh dưỡng cao. - Bột máu động vật, bột xương, phế phẩm từ các lò mổ, các nhà máy chế biến đồ hộp… là những nguồn nguyên liệu có hàm lượng dinh dưỡng cao có thể xử lý để làm phân bón hữu cơ. - Phân chuồng: Các nguồn phân thải từ gia súc, gia cầm phần lớn có hàm lượng dinh dưỡng cao nên là một trong những nguyên liệu chủ yếu được dùng làm Đào Nguyễn Thúy Hằng Ảnh hưởng của phân bón đến môi trường đất K53 - CNMT 5 phân bón hữu cơ. Tuy nhiên nên lưu ý đến cách ủ cho hoai mục cần thiết phải loại bỏ được mầm bệnh thường có trong phân chuồng. - Mạt cưa: Có thể dùng làm phân hữu cơ nhưng phải ủ cho hoai trước khi đưa xuống đất để tránh hiện tượng tranh thủ đạm của cây trồng trong quá trình phân hủy. Về ý nghĩa dinh dưỡng, phân bón được chia thành phân có tác dụng trực tiếp cung cấp các chất dinh dưỡng cho cây và phân bón có tác dụng gián tiếp được sử dụng để cải thiện tính chất đất (vôi). Các loại phân được sử dụng nhiều nhất là: - Phân đạm: cung cấp N cho cây trồng. Các loại phân đạm hay dùng gồm: Phân đạm amoni (là các muối của NH 4 + ), phân ure (NH 2 ) 2 CO, phân nitrat (là các muối của NO 3 - ). - Phân lân: cung cấp P cho cây trồng dưới dạng H(PO 4 ) 2- hoặc H 2 PO 4 - . Các loại phân lân phổ biến là supe photphat đơn (chứa 14 – 20% P 2 O 5 , hỗn hợp gồm Ca(H 2 PO 4 ) 2 và CaSO 4 ) và supe photphat kép (chứa 40 – 50% P 2 O 5 với thành phần là Ca(H 2 PO 4 ) 2 ). - Phân kali: cung cấp cho cây nguyên tố K dưới dạng K + , thành phần chủ yếu là KCl và K 2 SO 4 . Hình 3. Một số loại phân bón hóa học (từ trái qua): 1. Phân đạm 2. Phân lân 3. Phân Kali 4. Phân tổng hợp Đào Nguyễn Thúy Hằng Ảnh hưởng của phân bón đến môi trường đất K53 - CNMT 6 Ngoài ra, hiện nay các loại phân tổng hợp cũng đang được dùng ngày càng phổ biến. Phân tổng hợp là loại phân có từ 2 dưỡng chất trở lên. Các loại phân thông dụng hiện nay là: DAP, NPK 16-16-18, NPK 20-20-15,… Phân tổng hợp sử dụng tiện lợi hơn phân đơn, tác dụng tương đương như phân đơn khi bón cùng lượng nguyên chất. Đối với cây lúa chỉ dùng trong giai đoạn đầu 20-25 sau khi sạ, giai đoạn sau nên dùng phân đơn urê, kali để bón hoặc phun Nitrat kali qua lá nồng độ 1-2% trước khi trổ 1 tuần. Bảng 1. Tỉ lệ % dưỡng chất có trong phân tổng hợp Loại phân % dưỡng chất Đạm Lân Kali DAP 18 46 0 NPK 16-16-8 16 16 8 NPK 20-20-0 20 20 0 NPK 20-20-15 20 20 15 b. Tác dụng của phân bón Phân đạm thúc đẩy cây trồng tăng trưởng mạnh, kích thích lúa đẻ chồi, bộ lá phát triển và xanh đậm, tăng số hạt trên bông, tăng tỷ lệ hạt chắc và hàm lượng Protein trong hạt. Thiếu đạm: cây phát triển còi cọc, nẩy chồi kém, lá nhỏ và ngắn về sau chuyển sang màu vàng nhạt, cây lùn, bông ngắn và cho năng suất thấp. Thừa đạm: thân lá phát triển mạnh, cây mềm yếu dễ bị lốp và đổ ngã trong mùa mưa (vụ hè thu), ảnh hưởng đến thời gian sinh trưởng kéo dài, trổ và chín chậm, sâu bệnh phát triển mạnh. Đào Nguyễn Thúy Hằng Ảnh hưởng của phân bón đến môi trường đất K53 - CNMT 7 Phân lân giúp cho cây lúa có bộ rễ phát triển mạnh, tăng hiệu quả sử dụng phân đạm, sớm phục hồi sau khi cấy, cho nhiều hạt chắc và phẩm chất cao, lúa chín sớm và đều. Ngoài ra lân còn có tác dụng hạ phèn tạo điều kiện cây lúa phát triển tốt. Thiếu lân: cây lúa phát triển còi cọc, nở bụi kém. Lá lúa nhỏ và ngắn về già chuyển sang màu mâu đỏ và màu tía, số lượng hạt trên bông thấp và năng suất giảm. Phân kali xúc tiến quá trình quang hợp, hình thành và vận chuyển các chất dinh dưỡng, chất bột đường trong cây. Kali giúp cây cứng cáp chống đổ ngã, giảm tác dụng vươn lóng, vươn lá do bón thừa đạm, tăng khả năng chống chịu với sâu bệnh, tăng phẩm chất gạo. Thiếu kali: Cây có các triệu chứng sau: - Cây sinh trưởng còi cọc, hạn chế nẩy chồi, cây lúa lùn lá lúa xòe và cò màu xanh đậm. - Lá lúa đôi khi xuất hiện nhiều đốm nâu trên bề mặt lá lúa. - Lúa dễ bị nhiễm sâu bệnh, năng suất và phẩm chất gạo giảm. Thực tiễn ở Việt Nam và nhiều nước trên thế giới cho thấy, phân bón hóa học đóng góp vào việc tăng tổng sản lượng hơn nhiều so với tăng diện tích và tăng vụ. Kết quả theo dõi nhiều năm ở Việt Nam cũng cho thấy, cứ bón 1kg N sẽ bội thu từ 10 – 15kg thóc. Ngoài ra phân vô cơ còn cung cấp các nguyên tố vi lượng cho cây trồng. Tác dụng của một số nguyên tố vi lượng đối với cây trồng 1 : 1 Khi dùng khái niệm nguyên tố đa lượng hay nguyên tố vi lượng, người ta căn cứ vào hàm lượng của chúng trong đất hoặc trong các cơ thể sống. Thông thường người ta gọi những nguyên tố cần thiết cho cơ thể sống với một lượng nhỏ nhưng chúng thực hiện những chức năng sinh lí quan trọng là các nguyên tố vi lượng. Ví dụ: Fe và Mg. Đối với đất thì hai nguyên tố này được xếp vào dạng đa lượng nhưng trong các cơ thể sống chúng thuộc dạng vi lượng, tham gia vào thành phần clorophyl. Đào Nguyễn Thúy Hằng Ảnh hưởng của phân bón đến môi trường đất K53 - CNMT 8 Canxi (Ca): Canxi có vai trò quan trọng trong việc hình thành tế bào, hình thành các mô cơ quan của cây. Chúng có ý nghĩa quan trọng trong việc trung hòa độ chua của đất cũng như việc khử độc do sự có mặt của các cation (Na + , Al3 + ) trong nguyên sinh chất của tế bào. Cùng với P, Ca là nguyên tố hàng đầu để tăng năng suất và chất lượng cây họ đậu. Khi thiếu Ca thì đỉnh sinh trưởng và chóp rễ bị ảnh hưởng nghiêm trọng do các mô phân sinh ngừng phân chia, sinh trưởng bị ức chế. Triệu chứng đặc trưng của cây thiếu Ca là các lá mới ra bị dị dạng, chóp lá uốn câu, rễ kém phát triển, ngắn, hóa nhầy và chết. Ca là chất không di động trong cây nên biểu hiện thiếu Ca thường thể hiện ở các lá non trước. Magiê (Mg): Magiê là thành phần quan trọng của phân tử diệp lục nên nó quyết định hoạt động quang hợp của cây. Đây cũng là chất hoạt hóa của nhiều enzym rất quan trọng đối với quá trình hô hấp và trao đổi chất của cây. Mg rất cần đối với các cây ngắn ngày như lúa, ngô, đậu, khoai tây Mg sẽ làm tăng hàm lượng tinh bột trong sản phẩm. Thiếu Mg làm chậm quá trình ra hoa, cây thường bị vàng lá do thiếu diệp lục. Triệu chứng điển hình là các gân lá còn xanh trong khi phần thịt lá đã biến vàng. Xuất hiện các mô hoại tử thường từ các lá phía dưới, lá trưởng thành lên lá non, vì Mg là nguyên tố linh động, cây có thể dùng lại từ các lá già. Sắt (Fe): Vai trò quan trọng nhất của sắt là hoạt hóa các enzym của quá trình quang hợp và hô hấp. Nó không tham gia vào thành phần diệp lục nhưng có ảnh hưởng quyết định tới sự tổng hợp diệp lục trong cây. Hàm lượng sắt trong lá cây có quan hệ mật thiết đến hàm lượng diệp lục trong chúng. Sự thiếu hụt Fe thường xảy ra trên nền đất có đá vôi. Lá cây thiếu sắt sẽ chuyển từ màu xanh sang vàng hay trắng ở phần thịt lá, trong khi gân lá vẫn còn xanh. Triệu chứng thiếu sắt xuất hiện trước hết ở các lá non, sau đến lá già, vì Fe không di động từ lá già về lá non. Đào Nguyễn Thúy Hằng Ảnh hưởng của phân bón đến môi trường đất K53 - CNMT 9 Mangan (Mn): Mn là nguyên tố hoạt hóa rất nhiều enzym của các quá trình quang hợp, hô hấp và cố định nitơ phân tử. Triệu chứng điển hình khi cây thiếu Mn là phần gân lá và mạch dẫn biến vàng, nhìn toàn bộ lá có màu xanh sáng, về sau xuất hiện các đốm vàng ở phần thịt lá và phát triển thành các vết hoại tử trên lá. Nếu thiếu nghiêm trọng sẽ gây khô và chết lá. Triệu chứng thiếu Mn có thể biểu hiện ở lá già hay lá non tùy theo từng loại cây. Đồng (Cu): Đồng là nguyên tố hoạt hóa nhiều enzym của quá trình tổng hợp protein, axit nucleic và dinh dưỡng nitơ của cây. Hiện tượng thiếu đồng thường xảy ra trên những vùng đất đầm lây, ruộng lầy thụt. Cây trồng thiếu đồng thường hay có hiện tượng chảy gôm (rất hay xảy ra ở cây ăn quả), kèm theo các vết hoại tử trên lá hay quả. Với cây họ hòa thảo, nếu thiếu đồng sẽ làm mất màu xanh ở phần ngọn lá. Bo (B): B là một trong những nguyên tố vi lượng có hiệu quả nhất với cây trồng. B tác động trực tiếp đến quá trình phân hóa tế bào, trao đổi hocmon, trao đổi N, nước và chất khoáng khác, ảnh hưởng rõ rệt nhất của B là tới mô phân sinh ở đỉnh sinh trưởng và quá trình phân hóa hoa, thụ phấn, thụ tinh, hình thành quả. Khi thiếu B thì chồi ngọn bị chết, các chồi bên cũng thui dần, hoa không hình thành, tỷ lệ đậu quả kém, quả dễ rụng, rễ sinh trưởng kém, lá bị dày lên . Molypden (Mo): Mo có vai trò rất quan trọng trong việc trao đổi nitơ, tổng hợp Vitamin C và hình thành lục lạp của cây. Thiếu Mo sẽ ức chế dinh dưỡng đạm của cây trồng nói chung, đặc biệt của các cây họ đậu. Kẽm (Zn): Zn tham gia hoạt hóa khoảng 70 enzym của nhiều hoạt động sinh lý, sinh hóa của cây. Đào Nguyễn Thúy Hằng Ảnh hưởng của phân bón đến môi trường đất K53 - CNMT 10 Thiếu Zn sẽ gây rối loạn trao đổi auxin nên ức chế sinh trưởng, lá cây bị biến dạng, ngắn, nhỏ và xoăn, đốt ngắn và biến dạng Tác dụng của phân hữu cơ là làm tăng năng suất cây trồng, giúp cây trồng hấp thu dinh dưỡng tốt hơn, tăng hiệu lực phân hóa học, cải tạo đất, giữ pH đất ở mức độ trung hòa hợp lý; tăng chất mùn cho đất, chứa các kích thích tố giúp cho rễ cây phát triển nhanh hơn; chứa các chất kháng sinh, các vi sinh vật đối kháng hay các vitamin để tăng khả năng chống chịu của cây trồng trong những điều kiện bất lợi. c. Sự tồn lưu của phân bón trong đất Khi bón phân vào đất có 5 quá trình sau xảy ra: - Thực vật và động vật hấp thụ - Đất giữ lại - Rửa trôi và mất chất dinh dưỡng do tiêu nước - Mất dinh dưỡng do bốc hơi vào khi quyển - Mất ở dạng rắn theo bề mặt xói mòn và rửa trôi Sự tồn lưu của phân bón trong đất khác nhau tuỳ thuộc loại phân sử dụng. - Ðối với phân đạm: phần lớn phân đạm dễ tan, ngoài phần cây trồng sử dụng, phần còn lại trong đất tham gia vào các quá trình chuyển hoá khác nhau trong đất và được giữ lại chủ yếu ở dạng NO 3 - và NH 4 + . NH 4 + được keo đất giữ, trong điều kiện oxi hoá NH 4 + dễ dàng bị nitrat hoá để hình thành NO 3 - . Tuy nhiên do NO 3 - ít được keo đất giữ và sự hấp phụ hoá học xảy ra với ion này rất yếu nên quá trình rửa trôi theo nước mặt và thấm sâu, cộng với quá trình phản nitrat hoá làm hàm lượng NO 3 - trong đất giảm nhiều sau một năm canh tác. - Ðối với phân lân: khác với phân đạm, phân lân ít bị mất đi trong quá trình sử dụng. Ngoài phần P cây hút và một phần nhỏ dễ hoà tan bị mất đi theo dòng [...]... sẽ gây ô nhiễm đến môi trường xung quanh Đây là nguyên nhân gây ảnh hưởng đến môi trường tập trung và đe dọa trực tiếp nhất, tuy nhiên ở một “tình huống cố định”, căn cứ vào các quy chuẩn, tiêu chuẩn môi trường mà nhà quản lý có biện pháp cụ thể II Ảnh hưởng của phân bón tới môi trường đất Trong các vấn đề môi trường gây ra do nền công nghiệp hiện đại, có một phần lớn là do sử dụng phân bón không đúng... 2001-2007 Hình 6 Cơ cấu phân bón nhập khẩu năm 2007 Do lượng sử dụng nhiều nên các loại phân chứa các nguyên tố đa lượng chiếm hầu như toàn bộ lượng phân bón sử dụng và cũng được đề cập nhiều nhất khi nói về ngành 14 Đào Nguyễn Thúy Hằng K53 - CNMT Ảnh hưởng của phân bón đến môi trường đất phân bón Trong nhóm phân đa lượng , phân đạm có lượng sử dụng cao nhất, kế đến là phân lân cuối cùng là phân kali Mặc dù... hóa của phân bón trong đất Phân bón trong đất chịu tác động của những chuyển hoá chính sau: - Quá trình điện li, ví dụ sự điện ly của amonisunphat : (NH4)2SO4 - 2NH4+ + SO42- Quá trình hoà tan, ví dụ sự hoà tan của supe photphat Ca(H2PO4)2 + H2O → Ca2++ 2H2PO4- + H2O - Quá trình thuỷ phân, ví dụ sự thuỷ phân ure để hình thành NH3 11 Đào Nguyễn Thúy Hằng K53 - CNMT Ảnh hưởng của phân bón đến môi trường. .. năng sản xuất phân bón trong nước đã thay thế được một phần lượng phân bón nhập khẩu Tuy nhiên, giá trị nhập khẩu phân bón có tốc độ tăng khá mạnh Nhất là trong 9 tháng đầu năm 2008, cả nước nhập về 2,64 triệu tấn phân bón các loại nhưng giá trị tăng đến 102,5% so với cùng kỳ năm 2007 13 Đào Nguyễn Thúy Hằng K53 - CNMT Ảnh hưởng của phân bón đến môi trường đất Hình 5 Giá trị nhập khẩu phân bón trong giai... cân bằng dinh dưỡng trong đất Ở vùng đồng bằng chỉ chú ý bón phân đạm, ít bón phân lân và phân kali Ở Việt Nam, tỉ lệ N : P2O5 : K2O phổ biến là 100 : 29 : 7, trong khi trung bình của thế giới là 100 : 33 : 17 (FAO, 1992) Việc ít bón phân Kali làm giảm khả năng hấp thụ 21 Đào Nguyễn Thúy Hằng K53 - CNMT Ảnh hưởng của phân bón đến môi trường đất đạm của cây Do đó, tuy lượng phân hóa học được sử dụng... 2H2O Ở đất chua, bón SA có khả năng đẩy ra một lượng độ chua trao đổi lớn: H+ Keo + (NH4)2SO4 đất Keo đất NH4+ + H2SO4 22 Đào Nguyễn Thúy Hằng K53 - CNMT Ảnh hưởng của phân bón đến môi trường đất Ở đất không chua, NH4+ bị hấp phụ vào keo đất và đẩy Ca2+ ra, do đó, bón SA làm cho đất mất vôi dần, lâu ngày làm cho đất hoá chua: Ca+ Keo + (NH4)2SO4 đất Keo đất NH4+ NH4+ + CaSO4 ↓ Do bón vôi để cải thiện... tháng 3 Đất vừa tưới phân bắc 4 Đất tưới phân bắc sau 20 Vi khuẩn E.coli/100g đất 107 105 105 105 Số trứng giun/50g phân hoặc 1000ml Giun đũa Giun tóc 31 16 12 7 22 10 13 5 30 Đào Nguyễn Thúy Hằng K53 - CNMT ngày 5 Đất vừa tưới phân tươi 6 Đất chỉ dùng phân hóa học 7 Nước mương khu trồng rau dùng phân bắc 8 Nước giếng khu trồng rau dùng phân bắc Ảnh hưởng của phân bón đến môi trường đất 105 102 450 5... CNMT Ảnh hưởng của phân bón đến môi trường đất so với Hàn Quốc, Nhật Bản và Trung Quốc Tuy nhiên ở một số vùng thâm canh tăng vụ cao thì lượng phân bón có thể được sử dụng nhiều hơn So với các nước sử dụng nhiều phân bón trên thế giới, Việt Nam mới sử dụng phân bón ở mức 2% trong chi phí đầu vào của sản xuất nông nghiệp, tuy nhiên đây cũng là một khoản chi phí tương đối lớn Nhu cầu phân bón hằng năm của. .. dư của P trong đất tuy không ảnh hưởng xấu đến môi trường, nhưng sự cố định lân quá mạnh của một số loại đất làm giảm hiệu suất sử dụng của phân lân - Ðối với phân kali: Khác với phân lân, phân kali dễ tan hơn Tồn dư của kali trong đất không gây độc cho đất và môi trường Kali tồn lưu này có thể tồn tại ở trong đất dưới các dạng khác nhau tuỳ thuộc vào lượng tồn dư và loại đất Một phần kali tồn lưu có... Thoái hóa đất do phân bón Lạm dụng quá mức phân bón hóa học và thuốc trừ sâu là một trong những nguyên nhân lớn gây nên tình trạng ô nhiễm và suy thoái đất đai, nhất là đất sản xuất nông 20 Đào Nguyễn Thúy Hằng K53 - CNMT Ảnh hưởng của phân bón đến môi trường đất nghiệp Theo kết quả điều tra gần đây nhất của Viện Khoa học kỹ thuật nông nghiệp Việt Nam, trong số 21 triệu ha đất canh tác nông nghiệp của Việt . quát các vấn đề môi trường do phân bón gây ra 18 II. Ảnh hưởng của phân bón tới môi trường đất 20 1. Thoái hóa đất do phân bón 20 2. Ô nhiễm đất do phân bón 25 a. Ô nhiễm đất do phân hóa học. về phân bón 3 a. Phân loại phân bón 3 b. Tác dụng của phân bón 6 c. Sự tồn lưu của phân bón trong đất 10 d. Sự chuyển hóa của phân bón trong đất 11 2. Tình hình sản xuất và sử dụng phân bón. Nguyễn Thúy Hằng Ảnh hưởng của phân bón đến môi trường đất K53 - CNMT 15 phân bón. Trong nhóm phân đa lượng , phân đạm có lượng sử dụng cao nhất, kế đến là phân lân cuối cùng là phân kali. Mặc