Xây dựng mô hình canh tác đất phèn nhiễm mặn - Luận án Tiến sĩ Lê Hồng Việt

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ LÊ HỒNG VIỆT XÂY DỰNG MÔ HÌNH CANH TÁC THÍCH HỢP TRÊN ĐẤT PHÈN NHIỄM MẶN: Trường hợp nghiên cứu tại xã Lương Nghĩa, Vĩnh Viễn A và Hỏa Tiến của tỉnh Hậu Giang LUẬN ÁN TIẾN SĨ NGÀNH KHOA HỌC ĐẤT MÃ NGÀNH: 62 62 01 03 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN PGs. CHÂU MINH KHÔI 2019 TÓM LƯỢC Biến đổi khí hậu đang là thách thức lớn, có tác động trực tiếp đến đời sống kinh tế, xã hội và môi trường toàn cầu, trong đó Đồng bằng sông Cửu Long được dự báo sẽ chịu tác động rất lớn do sự gia tăng nhiệt độ, thay đổi về phân bố lượng mưa, hạn hán và nước biển dâng. Trong những năm tiếp theo, dự báo khô hạn sẽ đến sớm hơn kết hợp với nguồn nước sông Cửu Long ngày càng cạn kiệt sẽ dẫn đến sự xâm nhập mặn ngày càng trở nên nghiêm trọng hơn, làm biến đổi các đặc tính hóa, lý, sinh học đất theo chiều hướng xấu đi. Tương tự các tỉnh ven biển khác ở Đồng bằng sông Cửu Long, sản xuất nông nghiệp tại tỉnh Hậu Giang đang chịu tác động của xâm nhập mặn, do đó cần thiết phải có các giải pháp thay đổi cơ cấu cây trồng và quản lý đất phù hợp giúp giảm rủi ro và ổn định thu nhập nông hộ.

Đề tài nghiên cứu được thực hiện nhằm mục tiêu xác định được hiện trạng xâm nhập mặn, các giải pháp hiệu quả để cải tạo đất lúa bị xâm nhiễm mặn, đánh giá đất đai và đề xuất các kiểu sử dụng đất phù hợp để từ đó xây dựng các mô hình canh tác thích ứng và cho hiệu quả cao trong điều kiện xâm nhiễm mặn tại tỉnh Hậu Giang. Nghiên cứu đánh giá hiện trạng xâm nhập mặn nước và đất sản xuất nông nghiệp được thực hiện tại huyện Long Mỹ và thành phố Vị Thanh, tỉnh Hậu Giang. Mẫu đất và nước được thu tại 45 vị trí phân bố đều trên địa bàn ba xã Lương Nghĩa, Vĩnh Viễn A và Hỏa Tiến, là các khu vực chịu ảnh hưởng của xâm nhập mặn. Mẫu nước được thu từ các kênh chính và kênh nội đồng vào các thời điểm triều cường (2 lần/tháng) trong mùa khô, từ tháng 02 đến cuối tháng 4, liên tiếp trong hai năm 2012 và 2013.

Mẫu đất được thu ở độ sâu từ 0 đến 20 cm từ các ruộng canh tác lúa hoặc rau màu gần vị trí thu mẫu nước. Mẫu đất được thu vào hai thời điểm: giữa mùa khô (đầu tháng 3) và đầu mùa mưa (tháng 5) trong cùng năm khảo sát mẫu nước. Kết quả ghi nhận độ mặn (EC) nước kênh trong khu vực đê bao < 2 mS/cm vào đầu mùa khô và tăng cao vào cuối mùa khô với độ mặn được ghi nhận cao nhất đạt từ 5,6 – 7,5 mS/cm trên địa bàn 03 xã. Có sự biến động về độ mặn của nước kênh giữa các năm, trong đó độ mặn nước kênh tại 03 xã năm 2013 cao hơn năm 2012.

Vào cuối mùa khô năm 2013, EC nước kênh cao nhất đạt 16,0 mS/cm tại xã Lương Nghĩa, 12,0 mS/cm tại xã Vĩnh Viễn A và xã Hoả Tiến. Kết quả khảo sát cũng ghi nhận tích sự lũy mặn trong đất thấp. Đất tại đa số các vị trí thu mẫu có phần trăm baze bão hòa (ESP) dao động trong khoảng 0,1 đến 14,4%, cho thấy đất chưa bị “sodic hóa”. Nghiên cứu đánh giá thích nghi đất đai được thực hiện tại địa bàn ba xã trên nhằm đánh giá tiềm năng thích nghi đất đai đối với các mô hình canh tác trong điều kiện ảnh hưởng của phèn, mặn vào mùa khô.

i Nghiên cứu đã khảo sát điều kiện tự nhiên và thu mẫu đất, nước cho việc phân tích các chỉ tiêu liên quan phèn và mặn. Kết quả cho thấy, đất phèn trong vùng nghiên cứu chủ yếu xuất hiện ở tầng nông (0 - 50 cm); xâm nhiễm mặn của nước thay đổi tùy năm với độ mặn và thời gian mặn khác nhau, thời gian mặn dài nhất là 3 tháng. Kết quả đánh giá đất đai về mặt tự nhiên theo quy trình của FAO (1976) cho thấy khu vực nghiên cứu chia thành 7 vùng thích nghi và hầu hết thích nghi từ trung bình đến thấp do tác động của nước bị nhiễm mặn và đất bị phèn hóa. Trên cơ sở đánh giá đặc tính đất, thực tế xâm nhập mặn và tính thích nghi của hệ thống canh tác lúa trên nền đất phèn bị xâm nhiễm mặn, đã xây dựng 4 mô hình canh tác thực nghiệm áp dụng luân canh cây trồng cạn trên nền đất lúa hai vụ gồm: đậu xanh – lúa – dưa hấu, bắp nếp – lúa – bắp nếp, lúa – dưa hấu – lúa và khoai lang – lúa – bắp nếp.

Hệ thống cây trồng được lựa chọn cho mỗi mô hình dựa vào đánh giá phân vùng thích nghi của các kiểu sử dụng đất. Các vụ trồng cây trồng cạn được thực hiện vào mùa khô do rủi ro thiếu nước tưới cho canh tác lúa và xâm nhập mặn. Mỗi mô hình có diện tích khoảng 1.000 m2, được thực hiện lặp lại ở 3 hộ liền kề nhau. Kết quả nghiên cứu cho thấy các loại cây trồng được lựa chọn luân canh đều có khả năng phát triển tốt trên các nhóm đất trong vùng nghiên cứu.

Các mô hình thực nghiệm lúa - màu cho thấy thích ứng với điều kiện đất đai, khí hậu tại địa bàn nghiên cứu thông qua các số liệu về năng suất và hiệu quả kinh tế cao hơn so với mô hình đối chứng (lúa – lúa). Tỷ suất lợi nhuận biên của các mô hình thực nghiệm dao động trong khoảng từ 1,6 – đến 4,5 lần so với mô hình chuyên canh lúa hai vụ. Nghiên cứu cũng thực hiện đánh giá ảnh hưởng của luân canh cây màu đến khả năng cải thiện hàm lượng đạm (N) hữu dụng, lân (P) hữu dụng trên nền đất canh tác lúa bị nhiễm phèn và chịu tác động của xâm nhập mặn tại 03 xã vùng nghiên cứu. Kết quả cho thấy hàm lượng N hữu dụng trong đất ở nghiệm thức luân canh lúa - màu có hàm lượng N hữu dụng (26,4 - 111,5 mg N/kg) cao khác biệt ý nghĩa thống kê so với nghiệm thức chuyên canh lúa (13,6 - 33,5 mg N/kg) trên địa bàn 03 xã.

Hàm lượng lân hữu dụng ở các mô hình luân canh (14,8 – 24,5 mg P/kg) trên địa bàn xã Lương Nghĩa và xã Hoả Tiến cao hơn hàm lượng lân hữu dụng ở mô hình đối chứng lúa – lúa (6,6 – 7,9 mg P/kg), nhưng trên địa bàn xã Vĩnh Viễn A không có sự khác biệt giữa hàm lượng lân hữu dụng ở mô hình lúa – màu và mô hình đối chứng lúa – lúa. Song song với nghiên cứu các mô hình canh tác thích ứng với điều kiện xâm nhập mặn, nghiên cứu các giải pháp giảm độ mặn trong đất và cải thiện ii chất lượng đất trong điều kiện xâm nhiễm mặn cũng được thực hiện. Biện pháp kỹ thuật được thử nghiệm để cải tạo đất nhiễm mặn được đánh giá trong nghiên cứu này là rửa mặn kết hợp bón CaO, CaSO4. Thí nghiệm được bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên gồm 5 nghiệm thức (NT) và 4 lần lặp lại gồm: NT1.

Đối chứng (không rửa mặn, không bổ sung CaO và CaSO4); NT2. Rửa mặn sau khi ngâm đất với nước 1 ngày; NT3. Rửa mặn sau khi ngâm đất với nước 2 ngày; NT4. NT3 kết hợp bổ sung CaO (tương đương 2 tấn CaCO3/ha); NT5.

NT3 kết hợp bón 2 tấn CaSO4/ha. Kết quả thí nghiệm cho thấy tăng thời gian ngâm đất từ 1 ngày lên 2 ngày không tăng hiệu quả rửa mặn. Tuy nhiên, bón CaO và CaSO4 kết hợp với rửa mặn có hiệu quả tốt. Từ khóa: cải thiện chất lượng đất, luân canh lúa - màu, mô hình canh tác, nhiễm mặn đất, nhiễm mặn nước, xâm nhập mặn, đất phèn nhiễm mặn iii ABSTRACT Climate change has been a challenge affecting economics, society and environment worldwide.

The Mekong River Delta (MRD) is currently facing the adverse effects caused by climate change, which has been resulting in increased temperature, flooding, drought and sea level rise. In the years coming, it is anticipated that early drought in accordance with less river discharge from river upstream would lead to more severe saline intrusion, which negatively affect soil physical, chemical and biological properties. Hau Giang province, as other coastal provinces in the MRD, has been facing saline intrusion which has a consequence in reducing agricultural production. This demands technical solutions in terms of changing farming systems and better soil management practices to decline the risks and to sustain farming household incomes in changing environmental conditions.

This study aimed to improve the resilience of cropping systems and farming household incomes in three communes in Hau Giang province, where locates in the saline intrusion- affecting area. To this aim, the study addressed on monitoring salinity in irrigating canals, determining current presence of salinity in soil, evaluating the effective land use types, testing effective soil management practices and highly profitable cropping systems focusing on rotation of rice and short duration upland crops for extension recommendation. The study on salinity intruding in irrigating canals and agricultural soil was conducted in Long My district and Vi Thanh city. The samples of soil and water were collected at 45 locations evenly distributing in three communes Luong Nghia, Vinh Vien A and Hoa Tien, where were annually affected by saline intrusion.

Water samples were collected on the main irrigating canals at the highest tides (twice per months) from the beginning of February to the end of April in 2012 and 2013 dry seasons. Soil samples were collected in early March and May, at a depth of 0-20 cm on the rice fields or vegetables cultivating soils where locate near the water sampling locations. The results showed that irrigating canals had EC values lower than 2 mS/cm at the start of dry season, but increasing in the end of dry season. Water EC highly varied between 2012 and 2013, significantly higher in 2013 than in 2012.

By the end of 2013 dry season, the highest EC values of canal waters reached 16,0 mS/cm in Luong Nghia and 12,0 mS/cm in Vinh Vien A. Salinity accumulated in soils was low. Exchangeable sodium percentages (ESP) in soil of most of the locations were below 15%, indicating that soil had not been sodic. There were iv no correlation between EC values of canal water and EC values of soil extracts (1:2.5 soil (w):water (v) ratio) as well as soluble Na+ contents present in soil extracts in the studied sites.

Study on suitable soil use types was conducted in the three communes, where salinity intrusion had been monitored and evaluated, with a particular aim at assessing the adaptive potential of land uses for the acidic and salt intrusion conditions in dry season. The samples of soil and water were collected for analyzing indicators of acidity and salinity. The results showed that acid sulfate soils in the study area mainly occur in shallow layer (0-50 cm); saline intruded water varied in saline contents and had different duration of intrusion.