Đánh giá sự thay đổi đất phèn ĐBSCL: Hình thái, hóa học và cung cấp NPK cho lúa

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ TRẦN VĂN HÙNG ĐÁNH GIÁ SỰ THAY ĐỔI HÌNH THÁI PHẪU DIỆN, TÍNH CHẤT HÓA HỌC ĐẤT VÀ KHẢ NĂNG CUNG CẤP DƯỠNG CHẤT NPK CHO LÚA TRÊN ĐẤT PHÈN ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG LUẬN ÁN TIẾN SĨ CHUYÊN NGÀNH KHOA HỌC ĐẤT Mã số: 62 62 01 03 2022 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ TRẦN VĂN HÙNG ĐÁNH GIÁ SỰ THAY ĐỔI HÌNH THÁI PHẪU DIỆN, TÍNH CHẤT HÓA HỌC ĐẤT VÀ KHẢ NĂNG CUNG CẤP DƯỠNG CHẤT NPK CHO LÚA TRÊN ĐẤT PHÈN ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG LUẬN ÁN TIẾN SĨ CHUYÊN NGÀNH KHOA HỌC ĐẤT MÃ NGÀNH: 62 62 01 03 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN GS. NGÔ NGỌC HƯNG PGS. TRẦN VĂN DŨNG 2022 i LỜI CẢM ƠN Luận án tiến sĩ:“Đánh giá sự thay đổi hình thái phẫu diện, tính chất hóa học đất và khả năng cung cấp dưỡng chất NPK cho lúa trên đất phèn Đồng bằng sông Cửu Long” được hoàn thành ngoài sự nỗ lực của bản thân, tôi còn nhận được sự quan tâm, giúp đở chân thành của nhiều cá nhân và tập thể. Đặc biệt, tôi xin chân thành kính gửi lời tri ân sâu sắc đến GS.

TS Ngô Ngọc Hưng, PGS. Trần Văn Dũng đã tận tình giúp đỡ, hướng dẫn, cung cấp nhiều kiến thức quý báu trong quá trình tôi học tập. Từ đó, giúp tôi lĩnh hội thêm nhiều kiến thức mới để thực hiện và hoàn thành luận án tốt nghiệp. Hoạt động khảo sát thực địa, bố trí thí nghiệm và phân tích số liệu luận án một phần được sự hỗ trợ của đề tài cấp Nhà nước “nghiên cứu sử dụng hợp lý đất phèn ĐBSCL thích ứng với biến đổi khí hậu (BĐKH 57, năm 2014-2015)”.

Đồng thời tri ân đến quý Thầy/Cô trong Ban tổ chức, khảo sát đất và phân tích đất phục vụ hội thảo đất phèn thế giới tổ chức ở TP. Hồ Chí Minh năm 1992 để có được số liệu thứ cấp cho nghiên cứu của luận án. Tác giả xin chân thành cảm ơn chủ nhiệm đề tài, các thành viên tham gia đề tài và bà con nông dân tại 04 điểm thí nghiệm đã đóng góp những thông tin vô cùng quý báu. Tôi xin gửi lời cảm ơn đến em Nguyễn Quốc Khương, em Lê Văn Dang, em Lê Phước Toàn, em Trần Ngọc Hữu và em Phan Chí Nguyện là (giảng viên và NCV) của Trường; Các em Phan Văn Ngoan, Nguyễn Văn Nghĩa, Đoàn Vũ Nam, Phan Kiên Em (học viên cao học) đã tận tình giúp đỡ, chia sẽ công việc thí nghiệm ngoài đồng, động viên tôi trong trình thực hiện luận án.

Tôi xin gửi lời tri ân đến quý Thầy/Cô và Anh/Chị, Em trong Bộ môn Khoa học đất - KNN; Bộ môn Tài nguyên Đất đai – Khoa MT&TNTN đã nhiệt tình giảng dạy, truyền đạt những kiến thức, kinh nghiệm thực tiễn, chia sẽ công việc của đơn vị và động viên tôi trong suốt quá trình làm nghiên cứu sinh. Ban Giám hiệu Trường, BCN Khoa Nông nghiệp, Khoa Sau Đại học, Khoa MT & TNTN và các Phòng ban của Trường Đại học Cần Thơ đã hỗ trợ và tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình học tập tại Trường. Sau cùng, kính gửi lòng biết ơn sâu sắc đến Cha Mẹ, Chị, Em hai bên và gia đình nhỏ của tôi luôn là nguồn động viên, là chỗ dựa tinh thần, niềm an ủi, ủng hộ, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện luận án. Tôi bày tỏ sự biết ơn sâu sắc với tấm lòng tôn trọng và mãi luôn khắc ghi những công ơn quý báo này.

Xin chân thành cảm ơn! Trần Văn Hùng ii TÓM TẮT Mục tiêu của nghiên cứu là đánh giá sự biến đổi về hình thái, tính chất của đất phèn sau 20 năm canh tác và xác định nhu cầu dưỡng chất NPK cho cây lúa trên đất phèn ở Đồng Bằng Sông Cửu Long (ĐBSCL). Các nội dung nghiên cứu bao gồm: (i) Xác định sự thay đổi hình thái phẫu diện và tính chất hóa học đất phèn ĐBSCL sau 20 năm canh tác; (ii) Xác định khả năng cung cấp dưỡng chất NPK cho lúa trên đất phèn điển hình ở ĐBSCL; (iii) Xác định hiệu quả sử dụng phân lân dạng DAP phối trộn Avail cho lúa trên đất phèn ĐBSCL. Để xác định sự thay đổi hình thái và tính chất hóa học đất phèn, nghiên cứu sử dụng phương pháp thu thập số liệu thứ cấp về đất phèn năm 1992 (số liệu phục vụ cho hội thảo đất phèn thế giới tổ chức ở TP. Hồ Chí Minh năm 1992) tại phòng thí nghiệm lý hóa đất Bộ môn Khoa học đất, khoa Nông nghiệp Đại học Cần Thơ.

Phương pháp khảo sát đất và thu mẫu đất theo hướng dẫn FAO-2006. Nghiên cứu sử dụng phương pháp quản lý dưỡng chất theo điểm chuyên biệt (Site Specific Nutrient Management- SSNM) được sử dụng trong đánh giá khả năng cung cấp dưỡng chất NPK cho cây lúa. Đồng thời, để nâng cao hiệu quả sử dụng phân lân trên đất phèn do bị cố định bởi nhôm và sắt, chế phẩm Avail cũng được khảo nghiệm và đánh giá. Kết quả khảo sát trên 05 phẫu diện đất phèn tại ĐBSCL sau 20 năm canh tác cho thấy có sự biến đổi về hình thái như: khảo sát đất năm 2015 cho thấy tầng đất canh tác đã phát triển hơn, có sự xuất hiện các đốm rỉ theo ống rễ.

Đối với tầng tích tụ B có sự trực di hữu cơ dạng humic và trực di sét, màu sắc các đốm rỉ sẫm màu hơn, rõ nét nhất là đốm Jarosite đang chuyển màu (2.5Y 8/6 chuyển rõ sang 8/8), và có sự khuếch tán các đốm màu vàng đỏ (7.5YR 6/8) vào trong nền đốm Jarosite. Tuy nhiên, đối với đất phèn để đặt tên đất theo FAO-WRB chỉ dựa vào tầng chẩn đoán sunfuric và vật liệu chẩn đoán sunfidic là chính nên cả 05 phẫu diện đất không có thay đổi tên đất. Kết quả đặt tên đất lại đến cấp đơn vị có 02 nhóm đất: phèn hoạt động nặng (Epi-Orthi Thionic) và phèn hoạt động nhẹ (Endo-Orthi Thionic) không thay đổi tên đất sau thời gian 20 năm canh tác. Kết quả đánh giá đặc tính đất ở hai thời điểm cho thấy giá trị pH đất không biến động nhiều, tầng đất canh tác năm 2015 được đánh giá ở mức chua đến rất chua (pHH2O (1:2,5) <5), các độc tố trong đất như acid tổng, nhôm trao đổi Al3+ và sắt tự do Fe2O3 ở tầng đất mặt đang ở mức trung bình đến cao.

Canxi trao đổi trong tất cả các điểm khảo sát đất phèn đều tăng từ 4 đến 7 lần sau 20 năm canh tác. Đạm tổng số tầng đất canh tác được đánh giá mức trung bình (0,26-0,49 % N), hàm lượng lân dễ tiêu ( 2,28-18,4 mg P2O5/kg) và kali trao đổi (0,11-0,36 cmol /kg) luôn ở mức thấp. Kết quả thí nghiệm khả năng đất cung cấp dưỡng chất NPK cho lúa trên đất phèn điển hình ở ĐBSCL cho thấy khả năng cung cấp N cho lúa vụ HT là (54,6 %N so với hấp thu tổng), thấp hơn vụ ĐX (61,6 %N). Không bón N đã dẫn đến giảm năng suất lúa vụ HT trung bình khoảng 29% và vụ ĐX 36%.

Với lượng bón 80 kg N trong vụ HT năng suất lúa đạt trung bình là (4,8 tấn/ha), và vụ ĐX với lượng bón 100 kg N năng suất lúa đạt được trung bình (8,0 tấn/ha). Mức độ đất cung cấp P2O5 và K2O trung bình cho lúa HT khoảng (84% P2O5 iii và 83% iv K2O), và vụ ĐX (83% P2O5; 85% K2O). Kết quả đánh giá đáp ứng năng suất lúa đối với lân phối trộn với Avail (30P2O5+Avail) cho thấy chỉ duy nhất điểm thí nghiệm đất phèn Phụng Hiệp vụ HT có sự gia tăng về thành phần năng suất, năng suất lúa và hàm lượng P hấp thu cao hơn so với chỉ bón lân (30P2O5). Vài trường hợp cũng cho thấy sử dụng lân phối trộn với Avail (30P2O5+Avail) giảm được 50% lượng phân lân bón theo khuyến cáo.

Từ khóa: Đất phèn, phân bón NPK, Avail polymer, phương pháp bón khuyết NPK, đồng bằng sông Cửu Long. v ABSTRACT This research was aimed at investigating the morphological and physicochemical properties of acid sulfate soils (ASS) after 20 years of cultivation and NPK nutrient requirements for rice plants on acid sulfate soils in the Mekong Delta (MD). The research includes: (i) Assessing the changes in morphological profile, and chemical properties of ASS in the MD after 20 years of cultivation. (ii) Determination of NPK nutrient supply capacity of ASS for some locations in the MD.

Determining the efficiency of using phosphorus in the form of DAP fertilizer blended with Avail for rice on ASS in the MD. To determine the changes in morphological profile and chemical properties of ASS, existing data collected from the lab of the Soil Science Department, Faculty of Agriculture, Can Tho University (Data for the Fourth International Symposium on Acid Sulfate Soils in Ho Chi Minh city 1992, 4th – ISSASS). Soil survey and sampling method according to FAO-2006 guidelines. The Site-Specific Nutrient Management (SSNM) method was used to assess the availability of NPK nutrients in the soil to rice.

Moreover, the study improves the efficiency of phosphate fertilizer that was fixed by aluminum and iron also conducting, Avail preparations are also tested and evaluated. The results of a survey on 05 ASS sites in the MD after 20 years of cultivation showed that there were changes in morphology such as The cultivated soil layer surveyed in 2015 was more developed, with the appearance of mottles distributed along root holes. For the accumulative soil layer B, there was a direct humic organic leaching below, the color of the rust spots was darker, the most obvious was the changing color of Jarosite (2.5Y 8/6 clearly changed to 8/8), and there was diffused of reddish-yellow mottles (7.5YR 6/8) into the Jarosite speckled background. However, naming the ASS soil according to FAO-WRB was based only on the sulfuric diagnostic layer and the main sulfidic diagnostic materials, so all five soil profiles did not change the soil name.

The results of renaming the soil to the unit level showed that there were 2 soil groups: shallow Actual acid sulfate soils (Epi-Orthi Thionic) and deep Actual acid sulfate soils (Endo-Orthi Thionic) that did not change the soil name after 20 years of cultivation. The results of the assessment of soil physicochemical properties at two-time points showed that the soil pH value did not change much, in the cultivated soil layer in 2015 it was assessed as acidic to very acidic (pHH2O(1:2. Toxic substances in the soil such as total acid, aluminum exchange Al3+, and free iron Fe2O3 in the topsoil are at moderate to high levels. Calcium exchange in all ASS profiles increased from 4 to 7 times with cultivation time.

Total N in the Ah soil layers was assessed as average (0.4 mg P2O5/kg) and exchangeable potassium (0.36 cmol/kg) were always low. Experimental results on the ability of soil to provide NPK nutrients for rice on typical ASS in the MD showed that the soil nitrogen provided about 54% N for total N uptake of rice in Summer-Autumn, and in Winter-Spring was 61% N.