MỤC
LỤC
Trang
!
Trang
phụ bìa
Lời
cam đoan
Mục
lục
Danh mục các
bảng
Danh mục các hình
vẽ
MỞ
ĐẦU
Ị
Ì .Tính cấp
thiết
của đề tài
Ì
2.
Ý
nghĩa
của đề tài
. 3
3. Mục đích nghiên cứu
4
CHƯƠNG
Ì.
TỔNG

QUAN
TÀI
LIỆU
THAM
KHẢO
5
1.1.
Quản
lý đất là cơ
sở của một nền nông
nghiệp
bền vững
5
1.1.1.
Những vấn đề về tính bền vững của một nền nông
nghiệp
5
1.1.2.
Quản
lý
tài nguyên
đất cho
cho một nền nông
nghiệp
bền vững
9
1.2.
Quản
lý đất
trong

hệ
thống
canh
tác lúa nước
10
1.2.1.
Tính bền vững của hệ
thống
canh
tác lúa nước
10
1.2.2.
Những tác động chính của làm
đất
và
ngập
nước đến
đất lúa 12
Ì
.3.
Ảnh hưởng của quá trình
canh
tác lúa đến môi trường
đất ÌV
1.3.1.
Ảnh hưởng của việc sử
dụng
phân khoáng và
hoa
chất

bảo vệ
19
thực
vật đến môi trường
đất
1.3.2.
Phân bón và vấn đề
ỏ
nhiễm kim
loại
nặng
trong
đất 26
1.4.
Vấn đề đánh giá
ô
nhiễm môi trường
đất 29
1.5.
Phát triển nông
nghiệp
và tình hình sử
dụng
phân bón
ở
Việt
Nam
31
1.6.
Một

số
đặc điểm về điều
kiện
tự
nhiên, kinh tế-xã hội vùng ĐBSH
36
1.6. ì. Điều
kiện
tự
nhiên vùng ĐBSH
36
1.6.2.
Một
số
đặc điểm về kinh tế-xã hội vùng ĐBSH
43
CHƯƠNG 2.
PHẠM
VI, Đối
TƯỢNG
VÀ PHƯƠNG PHÁP
46
NGHIÊN CỨU
2.1. Phạm vi và đối tượng nghiên cứu
46
2.2. Phương pháp nghiên cứu
47
2.2.1.
Các phương pháp nghiên cứu và
thu

thập
số
liệu
47
2.2.2.
Các chỉ tiêu nghiên cứu
48
2.2.3.
Thiết kế thí nghiệm 49
2.2.4.
Các phương pháp phân tích
trong
phòng thí nghiệm 51
2.2.5.
Phương pháp xử ly số
liệu
53
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN cứu VÀ BÀN
LUẬN
54
3.1. Sử
dụng
tài nguyên đất ở ĐBSH 54
3.1.1.
Sử
dụng
đất và sản
xuất
lương
thực

ở ĐBSH 54
3.1.2.
Dự báo về biến động sử
dụng
đất ĐBSH đến 2010 61
3.2. Sử
dụng
phân bón và năng
suất
lúa ở ĐBSH 66
3.3.
Biến
động tính
chất
môi trường đất do tác động của thâm
canh
lúa 73
3 3.1 Hiên
trạng
môi trường đất lúa ở ĐBSH 73
3.3.2.
Ảnh hưởng của quá trình thâm
canh
lúa đến một số tính
chất
79
đất
3.3.3.
Ảnh hưởng của
ngập

nước và phân bón đến thành
phần
các 95
nhóm
phất
phát và khả năng hấp phụ
phất
pho của đất
3.3.4.
Đặc trưng và sự biến đổi
chất
mùn
dưới
tác động của quá trình 104
trồng
lúa
3.3.5.
Ảnh hưởng của phân bón đến năng
suất
lúa
trong
điều
kiện
thí 108
nghiệm đồng
ruộng
3.4. Một số vấn đề về sự tích lũy kim
loại
nặng
trong

đất do sử
dụng
ị 23
nước thải
trong
sản
xuất
nông
nghiệp
3.4.1.
Sự tích lũy kim
loại
nặng
trong
đất do sử
dụng
nước thải thành Ị Ị3
phố và khu công
nghiệp
trong
sản
xuất
nông
nghiệp
3.4.2.
Sự tích lũy kim
loại
nặng
trong
đất ở các làng

nghề
tái chế kim Ị17
loại
KẾT LUẬN
VÀ
KIẾN NGHỊ
119
DANH
MỤC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ 122
TÀI
LIỆU THAM KHẢO
123
PHỤ
LỤC
13
7
DANH
MỤC CÁC
BẢNG
Trang
Bảng LI. Nhu cầu dinh dưỡng của một số giống lúa khác
nhau
20
Bảng 1.2. Lượng N tối đa có thể bón để bảo đảm tiêu
chuẩn
nước 23
uống
ở Châu Âu
Bảng 1.3. Thành
phần

chất
thải từ thành phố và phân gia súc 27
Bảng 1.4. Hàm lượng tối đa của kim
loại
nặng
trong
bùn rác thải 27
được phép sử
dụng
trong
nông
nghiệp
Bảng 1.5. Thời
gian
tích lũy kim
loại
nặng
trong
đất để đạt tới giá 28
trị tối đa cho phép
Bảng 1.6. Hàm lượng kim
loại
nặng
và
giới
hạn cho phép ở đất 30
nông
nghiệp
Bảng 1.7. Mức độ sử
dụng

phân bón và năng
suất
lúa ở nước ta và 33
trên thế
giới
giai đoạn
1983-1993
Bảng 1.8. Lượng phân bón hoa học sử
dụng
cho lúa 33
Bảng 1.9. Giống lúa và lượng hút thu các
chất
dinh dưỡng 34
Bảng 1.10. Tổng lượng dinh dưỡng cần bổ
sung
cho đất từ phân bón 34
năm
2000
Bảng 1.11. Tỷ lệ sử
dụng
N:P:K
ở nước ta và
trung
bình trên thế
giới
35
Bảng 1.12. Các
loại
đất chính ở vùng ĐBSH 41
Bảng 2.1. Các công

thức
thí nghiệm đồng
ruộng
49
Bảng 3.1.
Biến
động sử
dụng
đất ĐBSH giai đoạn
1980-2000
56
Bảng 3.2. Tinh hình sử
dụng
đất nông
nghiệp
vùng ĐBSH 1980- 59
2000
Bảng 3.3. Hệ số sử
dụng
đất
canh
tác ở một số
tỉnh
giai đoạn 1985- 60
2000
Bảng 3.4. Cơ cấu sử
dụng
đất vùng ĐBSH đến năm 2010
theo
qui 62

hoạch
Bảng 3.5. Phương trình biến động sử
dụng
đất
trong
thời
gian
63
1990-2000
ở ĐBSH
Bảng 3.6. Dự báo biến động sử
dụng
đất
theo
thời
gian
ở ĐBSH đến 63
2010
Bảng 3.7. Tình hình sử
dụng
phân bón ở một số xã
thuộc
ĐBSH 67
Bảng 3.8. Sử
dụng
phân bón và năng
suất
lúa ở một số xã giai đoạn 69
1980-2000
Bảng

3.9. Một số tính
chất
cơ bản của đất nghiên cứu ở Thái Bình, 74
Hà
Tây, Hải Phòng, Hải Dương, Hưng Yên, Hà
Nội
Bảng
3.10. Hàm lượng một số nguyên tố kim
loại
nặng
trong
đất 76
Bảng
3.11. Số lượng các nhóm vi sinh vật chính
trong
đất lúa ở một 77
số khu vực nghiên cứu
Bảng
3.12. Dư lượng một số
HCBVTV
trong
đất nghiên cứu 78
Bảng
3.13. Một số tính
chất
môi trường nước ở Thái Bình 79
Bảng
3.14.
Biến
đổi tính

chất
đất sau thời gian trồng lúa nước 80
Bảng
3 15 Một sô tính
chất
đất lúa ở ĐBSH năm 1974 và 1986 82
Bảng
3.16.
Biến
đổi
pH.KCl
theo
thời gian thí nghiệm 84
Bảng
3.17. Một số tính
chất
hóa học đất sau thí nghiệm 86
Bảng
3.18.
Biến
đổi hàm lượng
NH
4
+
theo
thời gian thí nghiệm 88
Bảng
3.19.
Biến
đổi hàm lượng P

2
0
5
dễ tiêu
theo
thời gian thí 90
nghiệm
Bảng
3.20.
Biến
đổi hàm lượng K
2
0 dễ tiêu
theo
thời gian 92
Bảng
3.21.
Biến
đổi các dạng
phất
pho
trong
đất
theo
thời gian
ngập
96
nước
Bảng
3.22. Ảnh hưởng của lượng bón

phất
pho đến các dạng
phất
98
phát
trong
đất
Bảng
3.23. Hấp phụ
phất
phát của đất phù sa trồng lúa ở ĐBSH 99
Bang 3.24. hưõng
c
ft
a
lượng bón đến hấp phụ,
trao
đổi và cố loi
định
phớt
pho của đất
Bảng
3.25.
Mối
quaahệ
giữa lượng bón
phết
phát và khả năng hấp 103
phụ
phất

pho của đất ở thí nghiệm đồng ruộng
Bảng
3.26. Một số đặc trụng
chất
mùn
trong
đất phù sa sông Hồng 105
Bảng
3.27. Thành phần các nhóm phụ axit mùn của đất phù sa sông 106
Hồng
Bảng
3.28. Tính
chất
đất thí nghiệm sau khi cấy 25 ngày và năng 110
suất
lúa
Bảng
3.29. Hàm lượng một số nguyên tố kim
loại
nặng
trong
các 114
nguồn nước thải nghiên cứu
Bảng
3.30. Hàm lượng một số nguyên tố kim
loại
nặng
trong
đất 116
nghiên

cứu
DANH
MỤC CÁC HÌNH VẼ
Trang
Hình LI. Ảnh hưởng của quá trình
ngập
nước liên tục và không
17
liên tục đèn hàm lượng
NH4
và N0
3
" ở điều
kiện
thí
nghiệm
trong
phòng
Hình 1.2. Đặc trưng khí hậu vùng đồng
bằng
sông Hồng 37
Hình 2.1. Bản đồ hành chính vùng đồng
bằng
sông Hồng 47
Hình 3.1. Tỷ lệ sử
dụng
đất ở ĐBSH năm
2000
54
Hình 3.2.

Biến
động sử
dụng
đất ở ĐBSH
1980-2000
56
Hình 3.3. Tác động của phát triển kinh tế - xã hội đến sử
dụng
đất 57
ỞĐBSH
Hình 3.4.
Biến
động diện tích đất
canh
tác và sản lượng lương 61
thực
ở ĐBSH
1985-2000
Hình 3.5. Dự báo biến động sử
dụng
đất ở ĐBSH đến 2010 64
Hình 3.6.
Biến
động sử
dụng
phân bón vô cơ
theo
thời
gian
70

Hình 3.7.
Biến
động sử
dụng
phân bón hữu cơ
theo
thời
gian
71
Hình 3.8. Xu hướng sử
dụng
phân bón và năng
suất
lúa 72
Hình 3.9.
Biến
động các
chất
tổng
số
theo
thời
gian
82
Hình 3.10.
Biến
đổi pH và
chất
dễ tiêu
trong

đất
theo
thời
gian
ở 83
ĐBSH
Hình 3.11. Ảnh hưởng của quá trình
ngập
nước và phân bón đến độ 85
chua
của đất
Hình 3.12. Ảnh hưởĩỊg của phân bón đến hàm lượng
NH
4
+
trong
đất 8^
Hình 3.13. Ảnh hưởng của phân bón đến hàm lượng P
2
0
5
dễ tiêu 91
trong
đất
Hình 3.14. Ảnh hưởng của phân bón đến hàm lượng K
2
0 dễ tiêu 93
trong
đất
Hình 3.15. Ảnh hưởng của

ngập
nước đến hàm lượng
Fe
3
7Fe
2+
94
trong
đất
Hình 3.16 Ảnh hưởng của
ngập
nước đến các
dạng
phất
pho
trong
97
đất
Hình 3.17 Ảnh hưởng của
ngập
nước đến P-hữu cơ, P-vô cơ và P- 98
không tan
trong
đất
Hình 3.18 Khả năng hấp phụ
phất
pho của đất 100
Hình 3.19 Ảnh hưởng của lượng bón đến hấp phụ p 102
Hình 3.20. Ảnh hưởng của quá trình
trồng

lúa đến mùn
tổng
số 107
Hình 3.21. Ảnh hưởng của phân bón tới năng
suất
lúa 109
Ì
MỞ
ĐẦU
1. Tính cấp
thiết
của đề tài
Trong sản
xuất
nông nghiệp, việc mở
rộng
diện tích đất
canh
tác đã
được tiến hành
trong
suốt
thời
gian
qua cùng với lịch sử phát triển của xã hội
loài
người.
Tuy nhiên, do dân số gia tăng
mạnh
mẽ đã làm cho diện tích bình

quân cho một người ngày càng giảm sút. Trên
phạm
vi toàn cầu, diện tích đấ.
nông
nghiệp
là 0,81 ha/người vào năm 1975, đã giảm
xuống
còn 0,63
ha/người
vào năm 1984 và 0,59 ha/người vào năm 1994 (Tổng cục
thống
kê,
1996; FAO, 1990)
[41],[71].
Ở nước ta chỉ tính riêng vùng đồng
bằng
Bắc bộ
và
Trung
bộ, diện tích đất nông
nghiệp
giảm hàng năm là
18.246
ha (Trần An
Phong,
1995) [32]. Để đáp ứng nhu cầu lương
thực
cho con
người,
nhất

là ở
các nước có diện tích đất nông
nghiệp
thấp
thì
giải
pháp cơ bản sẽ là thâm
canh
tăng năng
suất
cay
trồng.
Trong đó, việc sử
dụng
các giống mới có năng
suất
cao, sử
dụng
nhiều phân bón hoa học và hoa
chất
bảo vệ
thực
vật
(HCBVTV)
được coi là
những
biện pháp hàng đầu. Kết quả của quá trình
thâm
canh
đã làm

tổng
sản lượng thóc thế
giới
tăng từ 240 triệu tấn lên 535
triệu tấn
trong
vòng 30 năm qua (Nasir, 1999) [91].
Là một nước nông
nghiệp
có dân số đông, các
loại
phân bón hoa học đã
được sử
dụng
ở nước ta cũng đã tăng lên
nhanh
chóng
trong
vài
thập
kỷ vừa
qua. Mức độ sử
dụng
phân bón hoa học và
HCBVTV
đã đạt đến mức cao, ở
một số nơi đã vượt quá nhu cầu thông thường
trong
sản
xuất

nông nghiệp.
Việc
sử
dụng
phân khoáng các
HCBVTV
tuy đã làm tăng đáng kể năng
suất
và sản lượng cây
trồng,
nhưng cũng đã có
những
tác động khác
nhau
đến môi
trường đất.
2
Đồng
bằng
sông Hồng (ĐBSH) là một
trong
hai vùng sản
xuất
lương
thực
quan
trọng
của cả nước. sản lượng lương
thực
qui thóc năm 1999 đã là

gần 6,9 triệu tấn chiếm trên 20%
tổng
sản lượng lương
thực
của cả nước. Do
bình quân đất
canh
tác cho một người rất
thấp,
chỉ có 0,05 ha/người, nên sản
xuất
nông
nghiệp
trong
vùng đã đạt trình độ thâm
canh
khá cao. Mức độ sử
dụng
phân bón và
HCBVTV
ở ĐBSH vào
loại
cao
nhất
cả nước (Nguyễn Vãn
Bộ,1997 [3], các biện pháp tăng vụ đã đưa hệ số sử
dụng
đất
trồng
trọt

trong
toàn vùng đạt tới 2,1 lần (Bùi Đình Dinh và Nguyễn Công
Thuật,
1997) [14].
Đây là
những
nguyên nhân làm cho đất nông
nghiệp
ở vùng ĐBSH đang bị
suy giảm về
chất
lượng, tốc độ mất đất nông
nghiệp
rất đáng lo ngại, đặc biệt
là đất lúa.
ĐBSH có nhiều thành phố, thị xã và các khu công
nghiệp
tập
trung
như
Hà
Nội,
Hải Phòng, Thái Bình, Hải Dương, Nam Định, Phả
Lại.
Các quá trình
đô thị hoa và phát triển kinh tế xã hội đã gây sức ép ngày càng lớn đến vấn đề
sử
dụng
đất
trong

vùng. Hơn nữa
trong
vùng cũng có rất nhiều làng
nghề
truyền
thống
như tái chế kim
loại,
đồ gốm sứ, tái chế
nhựa,
v.v. đây là
những
nguồn
thải các
chất
ô nhiễm có ảnh hưởng
trực
tiếp gây ô nhiễm môi trường
nói
chung
và môi trường đất nói riêng.
Bảo
vệ và sử
dụng
đất nông
nghiệp
được coi là chiến lược bảo đảm sự
phát triển nền kinh tế và xã hội nước ta. Chính vì vậy,
những
nghiên cứu về

biến động môi trường đất sẽ có ý
nghĩa
rất lớn đóng góp vào việc duy trì một
nền sản
xuất
nông
nghiệp
bền vững. Tuy nhiên, việc nghiên cứu về ảnh hưởng
của các quá trình sản
xuất
nông
nghiệp
nói
chung
và phân bón nói riêng đến
môi trường đất vẫn còn chưa được chú ý đúng mức. Những công trình nghiên
cứu về biến động môi trường đất còn ít. Trong
những
năm gần đây, một số
công trình nghiên cứu cho
rằng
đã có sự suy giảm cả về
chất
lượng cũng như
tính năng sản
xuất
của đất do sử
dụng
phân khoáng và
HCBVTV

không hợp
lý, đất ngày càng
chua
và có xu hướng tích lũy cao kim
loại
nặng
(Tôn Thất
3
Chiểu,
1992; Lê Đức và Nguyễn Xuân Cự, 1998,
1999))
[10], [17], [18]. Tính
cấp
thiết
nghiên cứu về vấn đề này cũng đã được một số tác giả đề cập
nhằm
tiến tới
thiết
lập một hệ
thống
kiểm
soát môi trường đất
Việt
Nam (Trần Công
Tấu,
1997;
Viện
Qui
hoạch
và Thiết kế Nông nghiệp, 1995) [37], [49].

Là vùng có mức độ thâm
canh
cao
nhất
cả nước nhưng
những
nghiên
cứu đánh giá về môi trường đất vùng ĐBSH còn ít được chú ý. Chính vì vậy
việc
đánh giá biến động môi trường đất ĐBSH được đặt ra là một yêu cầu cần
thiết
nhằm
bảo vệ đất cho mục tiêu phát triển bền vững một nền nông
nghiệp
năng
suất
cao, đồng thời góp
phần
kiểm
soát ô nhiễm các
nguồn
nước và
không khí.
Đề
tài "Đánh giá biên động môi trường đất lúa với mức độ thâm canh
khác nhau ở vùng đồng bằng sông Hồng
99
nhằm
góp
phần

nghiên cứu
giải
quyết
vấn đề nêu trên và làm cơ sở cho việc xác định các
giải
pháp thích hợp
cho một nền sản
xuất
nông
nghiệp
bền vững
trong
vùng nói riêng, và ở nước ta
nói
chung.
2. Ý
nghĩa
của đề tài
2.1. Ý
nghĩa
khoa
học của đề tài
Nghiên cứu sẽ làm sáng tỏ mối
quan
hệ giữa các yếu tố tác động với
diễn biến môi trường đất góp
phần
vào việc đánh giá tác động môi trường nói
chung.
Đồng thời các kết quả nghiên cứu cũng đóng góp

những
cơ sở
khoa
học cho việc
hoạch
định chính sách
quản
lý sử
dụng
đất và
thiết
lập hệ
thống
quan
trắc
ô nhiễm môi trường đất ở nước ta. Đây cũng là
những
cơ sở
khoa
học cho việc xây
dựng
các
giải
pháp
nhằm
kiểm
soát các tác động bất lợi do
hoạt
động sản
xuất

nông
nghiệp
gây ra.
4
2.1. Ý
nghĩa
thực
tiễn
của đề tài
Về
thực
tiễn, nghiên cứu sẽ xác định hiện
trạng
môi trường đất lúa
trong
điều
kiện
thâm
canh
cao ở ĐBSH, chỉ ra
những
yếu tố có sự biến động
mạnh
do tác động của quá trình thâm
canh
lúa nước cần phải
kiếm
soát. Đây là
những
cơ sở có ý

nghĩa
cho việc lựa chọn
giải
pháp
trong
thâm
canh
nhằm
nâng cao năng
suất
cây
trồng
đồng thời vẫn bảo vệ được môi trường đất.
3. Mục đích nghiên cứu
- Xác định mức độ biến động về sử
dụng
đất
trong
thời
gian
1980-2000
ở
ĐBSH, đặc biệt là đất lúa thông qua phân tích hệ
thống
sử
dụng
đất.
- Đánh giá sự biến động của một số chỉ tiêu
chất
lượng đất

quan
trọng
như độ
chua,
hàm lượng nitơ,
phất
pho,
kali,
chất
lượng mùn và
dung
tích hấp phụ
phất
pho của đất sau thời
gian
trồng
lúa lâu dài.
- Đánh giá hiện
trạng
một số yếu tố độ phì nhiêu của đất lúa, dư lượng
HCBVTV
và sự tích lũy một số nguyên tố kim
loại
nặng
trong
đất ở các khu
công
nghiệp
tập
trung

và làng
nghề
truyền
thống.
- Tim mối liên hệ giữa fnức bón phân và năng
suất
lúa, đề
xuất
mức bón hợp
lý bảo đảm ổn định năng
suất
và môi trường.
5
Chương 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
THAM
KHẢO
1.1.
Quản
lý đất là cơ sở của một nền nông
nghiệp
bền
vững
1.1.1.
Những
vấn đề về tính bền
vững
của một nền nông
nghiệp
Con người đã bắt đầu nền nông
nghiệp

sơ khai
bằng
hình
thức
hái lượm
và săn bắt
ngay
từ
thuở
ban đầu. Tuy nhiên nền nông
nghiệp
thực
thụ với các
hình
thức
trồng
trọt
chăn thả truyền
thống
được xác định có từ
khoảng
8000
năm trước công nguyên và kéo dài cho đến ngày nay. Những đặc điểm chính
của nền nông
nghiệp
này tuy đã có nhiều biến đổi nhưng tính
chất
tự
cung
tự

cấp vẫn được xem là đặc trưng cơ bản
nhất.
Trong giai đoạn hiện nay, sản
xuất
nông
nghiệp
đã có mối liên hệ
quốc
tế và trở thành một hợp
phần
trong
phát
triển kinh tế hàng hoa với hệ
thống
dây chuyền của sự
cung
cấp, đầu tư, chế
biến,
buôn bán và
trao
đổi tài chính. Nền sản
xuất
nông
nghiệp
cũng bước
sang
một giai đoạn mới của nền nông
nghiệp
công
nghiệp

hoa có năng
suất
và
hiệu
quả cao hơn rõ rệt. Trong nền nông
nghiệp
này, con người tìm mọi cách
khai thác triệt để
nguồn
tài nguyên thiên nhiên và các khả năng có thể
nhằm
nâng cao lợi
nhuận
của quá trình sản
xuất.
Điều này cũng luôn gắn
liền
với
các rủi ro
trong
sản
xuất,
gây tính không ổn định cho hệ sinh thái nông
nghiệp. Chính vì vậy mà nền nông
nghiệp
công
nghiệp
hoa tuy mới
xuất
hiện

và phát triển từ
khoảng
giữa thế kỷ XX nhưng nó đã
nhanh
chóng bộc lộ
những
dấu hiệu của một sự phát triển không bền vững
(Christensen,
1994;
Ludwig, 1995; Pineiro, 1989) [64], [90], [95].
Việc
sử
dụng
các
loại
phân bón hoa học,
HCBVTV
trong
sản
xuất
nông
nghiệp
có ý
nghĩa
rất lớn làm tăng sản lượng lương
thực
thế
giới
nhưng đồng
thời cũng gây ra nhiều vấn đề về mỏi trường như gây thoái hoa đất và ô nhiễm

nước. Các khí phát thải từ
hoạt
động nông
nghiệp
cũng đã góp
phần
gây tác
động đến khí hậu toàn cầu (Lê Thạc Cán, 1995;
Petter
and Rolf, 1999) [8]
6
[94]. Chính vì vậy mà việc tìm
kiếm
các
giải
pháp cho một nền nông
nghiệp
bền vững đang được nhiều nhà
khoa
học
quan
tâm.
Theo
Sabine,
1997
[101],
mục tiêu
trung
tâm của nền nông
nghiệp

bền
vững là
nhằm
bảo đảm lâu dài lương
thực
cho một dân số ngày càng tăng trên
toàn cầu. Nông
nghiệp
bền vững cũng phải phù hợp với sự phát triển của
từng
địa phương,
từng
vùng trên cơ sở tăng cường sự sản
xuất
trên các diện tích đất
hiện đang được sử
dụng,
tránh việc mở
rộng
đất đai ở các vùng biên không
hoàn toàn thích hợp cho nông nghiệp.
Theo
khái niệm của Hội đồng cố vấn kỹ
thuật
thuộc
nhóm tư vấn
nghiên cứu nông
nghiệp
quốc
tế

CGIAR,
1989 [70] thì một nền nông
nghiệp
bền vững phải bao gồm sự
quản
lý có hiệu quả
nguồn
tài nguyên nông
nghiệp
để
thoa
mãn sự
thay
đổi các nhu cầu cần
thiết
của loài người
trong
khi vẫn duy
trì
hoặc
làm tăng cường
nguồn
tài nguyên thiên nhiên cơ bản, tránh sự huy
hoại môi trường. Như vậy phát triển nông
nghiệp
bền vững yêu cầu cả về mặt
kỹ
thuật
và sự
thay

đổi các tập quán, thói
quen,
các chính sách, tín ngưỡng,
khoa
học và thương mại. Mỗi người dân, mỗi gia đình và mỗi cộng đồng phải
cùng hành động để tăng cường
nguồn
tài nguyên thiên nhiên trên cơ sở
quản
lý hiệu quả chúng, không khai thác quá mức cho phép (Ludwig, 1995) [90].
Trong nông nghiệp, lâm
nghiệp
và thúy sản phát triển bền vững là quá
trình bảo tồn và không làm thoái hoa các
nguồn
tài nguyên đất,
nguồn
nước,
nguồn
gen động
thực
vật
bằng
các biện pháp thích hợp về kỹ
thuật,
kinh tế và
được xã hội
chấp
nhận
(FAO, 1994) [72]. Phát triển nông

nghiệp
bền vững
ngoài các nguyên lý
chung
còn cần phải có sự kết hợp
chặt
chẽ giữa
kiến
thức
bản địa với việc phân tích và nghiên cứu áp
dụng
các hệ
thống
canh
tác. Đây
là
những
cơ sở để xác định nhu cầu cần
thiết
nhất
để đẩy
mạnh
sản
xuất
trên
cơ sở gắn kết
những
kinh nghiệm
thực
tiễn với các tiến bộ của

khoa
học kỹ
thuật.
7
Nasir
(1999)
[91] đã chia thành 5 nhóm yếu tố chính có ý
nghĩa
quyết
định đến tính bền vững của các hệ
thống
nông nghiệp, bao gồm: Các chính
sách kinh tế, văn hoa, xã hội; các nguồn năng lượng đầu tư, phân bón,
thuốc
bảo vệ
thực
vật; kỹ
thuật
canh
tác;
những
bất cập và tác động của các yếu tố
khí hậu; các vấn đề về
quản
lý nguồn tài nguyên đất và nước.
Khi
nghiên cứu về tính bền vững của hệ
thống
nông
nghiệp

có thể
theo
3 cách tiếp cận khác
nhau
là tiếp cận kinh tế, tiếp cận sinh thái và tiếp cận văn
hoa xã hội
(Hatem,
1990 được Đào Thế Tuấn trích năm 1995) [48].
Trên
thực
tế rất khó có khả năng thiết lập được sự bền vững
ngang
bằng
giữa các hợp
phần
kinh tế, xã hội và sinh thái. Ví dụ như nền nông
nghiệp
nhiệt đới thường phải đương đầu với
những
thách
thức
lớn nhằm đáp ứng nhu
cầu lương
thực
có
chất
lượng tốt cho một số đông dân số. Điều này đòi hỏi
phải nâng cao hiệu quả sử
dụng
đất trên cơ sở áp

dụng
các biện pháp
canh
tác
truyền
thống
kết hợp với các kỹ
thuật
nông
nghiệp
tiên tiến, tăng cường sự đa
dạng
cây
trồng
và các phương
thức
sử
dụng
đất phù hợp
(Jurgen
Pohlen,
Jorg
Borgman và Helmut Eiszner, 1997) [84].
Hiện
nay có nhiều cách đánh giá độ bền vững của một hệ
thống
sản
xuất
nông
nghiệp

dựa vào các chỉ số khác
nhau.
Theo
FAO
(1997)
[74], tính
bển vững của đất không chỉ ở tính ổn định về nâng
suất
cây
trồng
mà còn là
khả năng tự
phục
hồi của đất,
chống
lại các quá trình thoái hoa. Trong đó
FAO
rất chú ý đến các yếu tố chỉ thị cho
chất
lượng đất (LQIs). Tại hội
nghị
về
chỉ thị
chất
lượng đất và sử
dụng
chúng cho sự phát triển nông
nghiệp
và
nông thôn bền vững

(Rome,
1996),
FAO đã khuyến cáo một số yếu tố cần
quan
trắc
trong
đánh giá biến đổi
chất
lượng đất bao gồm:
Thay
đổi các điều
kiện
tài nguyên đất;
thay
đổi diện tích của các
loại
sử
dụng
đất;
thay
đổi các
kỹ
thuật
canh
tác và
quản
lý đất đai;
thay
đổi năng
suất

do thâm
canh;
các
chất
dinh dưỡng
trong
đất; các vấn đề phát triển nông thôn và mật độ dân cư;
quản
8
lý rừng;
nguồn
tài nguyên nước và nuôi
trồng
thúy sản
(Benites
và Tschirley,
1997) [58].
Đã
có nhiều nhà nghiên cứu cố
gắng
xác định các chỉ thị cho phát triển
bền vững và các biện pháp
quản
lý chúng trên
thực
tiễn. Tuy nhiên cho đến
nay vẫn chưa có khái niệm nào hoàn
chỉnh
vì các chỉ thị của sự bền vững có
thể biến đổi

theo
các chiều hướng khác
nhau
(FAO, 1995) [73]. Chính vì vậy
Benites
và
Vieira
(1997)
[57] đã đưa ra khái niệm chỉ thị biến đổi
(Change
Indicators)
thay
cho chỉ thị bền vững
(Sustainabiliy
Indicators)
hay chỉ thị
chất
lượng đất (Land Quality
Indicators).
Các chỉ thị biến đổi được áp
dụng
để
hướng dẫn
quản
lý và sử
dụng
đất cũng như
nguồn
tài nguyên nước và phân
bón. Để đánh giá chiều hướng và tốc độ biến đổi cần phải so sánh với các gia

trị nền được xác định từ lúc bắt đầu
quan
trắc.
Từ đó xác định sự biến đổi của
các chỉ thị này và
những
nguyên nhân cũng như tác động của sự biến đổi đó.
Để
tiếp cận
quản
lý tốt
nguồn
tài nguyên đất, việc lựa chọn các yếu tố
chỉ thị chính cần được xác định ở mức tối thiểu và tập
trung
vào các nhóm
nhân tố sau: (1) Tốc độ áp
dụng
các tiến bộ
khoa
học kỹ
thuật,
(2)
thay
đổi
diện tích sử
dụng
đất, (3)
thay
đổi

trong
quản
lý
trang
trại, (4) biến đổi năng
suất
cây
trồng,
(5)
thay
đổi về
nguồn
nhân lực.
Theo
Jodha
(1990)
[83] hệ
thống
nông
nghiệp
được xem là bền vững
khi
nó duy trì được một mức độ nào đó các
chức
năng của mình (ví dụ như sản
lượng cây
trồng)
qua thời
gian;
và nếu cần

thiết
có thể tăng năng
suất
mà
không làm ảnh hưởng đến các
chức
năng sinh thái cơ bản của hệ
thống.
Vận
dụng
các chỉ thị của một hệ
thống
nông
nghiệp
bền vững
trong
điều
kiện
Việt
nam, Đào Thế Tuấn, 1995 [48] cho
rằng
có thể chỉ cần dựa vào sự
theo
dõi
tăng trưởng năng
suất
từ trước đến nay để đánh giá.
Có thể nói
rằng
con người đã

nhận
biết sự cần
thiết
của phát triển bền
vững
trong
sản
xuất
nông
nghiệp
và đã có nhiều cố
gắng
để
nhận
dạng
cũng
9
như
thực
hiện chúng. Tuy nhiên tính bền vững lại rất khó có thể được đánh giá
một cách rõ ràng và cũng rất khó có thể đạt được
trong
thời gian ngắn. Tại hội
nghị
tháng
4/1995,
Uy ban về phát triển bền vững của Liên hiệp
quốc
đã
nhận

định rằng: Mặc dù đã có một số tiến bộ nhưng vẫn còn là quá nhỏ bé và với
những
tiến bộ rất chậm
chạp
trên con đường tiến tới một nền nông
nghiệp
và
phát triển nông thôn một cách bền vững (Hội đồng kinh tế và xã hội của Liên
hợp
quốc
UNECOSOC,
1995)
[108].
1.1.2.
Quản lý tài nguyên đất cho một nền nông
nghiệp
bền
vững
Quản lý tài nguyên đất
theo
nghĩa
rộng là các
hoạt
động sử
dụng
đất
của con
người,
kể cả việc qui hoạch sử
dụng

đất nói
chung.
Nó là sự
thống
nhất
giữa người sử
dụng
đất
trực
tiếp, pháp luật,
quản
lý hành chính,
tưới
tiêu
và cây
trồng
(FAO, 1995) [73]. Trong tự nhiên, các quá trình thoái hoa và
phục
hồi độ phì nhiêu của đất luôn xảy ra đồng thời. Chất lượng đất sẽ là ổn
định khi có sự cân
bằng
giữa 2 quá trình này, còn khi một quá trình nào đó
chiếm ưu thế hơn sẽ
quyết
định chiều hướng biến đổi của
chất
lượng đất.
Trạng thái đất được thổ hiện thông qua các yếu lố chỉ thị cho
chất
lượng đất có

thể biến đổi
theo
chiều hướng tốt nếu
quản
lý và sử
dụng
đúng và ngược lại
(Dumanski và Pieri, 1997) [69].
Nền
tảng
của nền sản
xuất
nông
nghiệp
đó là vấn đề sử
dụng
đất
(Hart
và
Sands,
1991) [77]. Một hệ
thống
sử
dụng
đất bền vững phải bảo đảm cả
khía cạnh vật lý, sinh học và kinh tế xã hội để sản
xuất
ra nhiều hơn mức đầu
tư, đồng thời vẫn duy trì được sự ổn định bền vững về môi trường sinh thái.
Theo

FAO, 1994 [72], một hệ
thống
nông
nghiệp
bền vững cần phải bảo bảo
đảm được 4 yếu tố sau đây:
- Đáp ứng nhu cầu kinh tế trước mắt, và phù hợp với sự tiếp cận truyền
thống.
10
- Sử
dụng
vật
chất
và năng lượng đầu tư nhưng không được làm suy thoái các
nguồn
tài nguyên cơ bản, tiếp cận nền sản
xuất
đầu tư
thấp
(sử
dụng
ít vật tư
phân bón).
- Sử
dụng
nguồn
tài nguyên thiên nhiên đồng thời phải
nhằm
tăng năng
suất

tiềm nâng của chúng. Tiếp cận hệ
thống
canh
tác hữu cơ và các
nguồn
tài
nguyên có khả năng tái tạo bất kỳ lúc nào nếu có thể.
- Duy trì năng
suất
của hệ
thống
ở mức không vượt quá năng
suất
của
nguồn
tài nguyên, một sự tiếp cận sinh thái ứng
dụng.
1.2.
Quản
lý đất
trong
hệ thông
canh
tác lúa
nước
1.2.1.
Tính bền
vững
của hệ thông
canh

tác lúa
nước
Lúa là cây lương
thực
quan
trọng
nhất
ở Châu Á và đã được
trồng
cách
đây
khoảng
5000
năm (Bradfield, 1972) [61]. Năm 1994 trên toàn thế
giới
đã
gieo
trồng
146,5 triệu ha lúa với sản lượng là
534,8
triệu tấn. Nhu cầu lúa gạo
trên thế
giới
sẽ tăng
khoảng
70% vào năm
2025
(Volker và nnk, 1996)
[109].
Tuy nhiên, hiên nay diện tích

trồng
lúa lại có xu hướng giảm đi ở nhiều vùng
do việc đa
dạng
hoa cây
trồng
để tăng thu
nhập
của người dân. Chính vì vậy
mà ở nhiều nước trên thế
giới
đã có chính sách ưu tiên cho việc
trồng
lúa
(Pingali, 1992) [96].
ở nước ta, sản
xuất
nông
nghiệp
đã được xác định có từ thời văn hoa
Hoa Bình cách đây trên một vạn năm. Đến thời các vua Hùng, nền văn minh
nông
nghiệp
Hoa Bình đã phát triển
nhảy
vọt đánh dấu
bằng
sự hình thành và
phát triển nền văn hoa Đông Sơn và
nghề

trồng
lúa nước. Nhiều nghiên cứu
cho
rằng
những
ruộng
lúa nước ở làng Tứ Xã (Vĩnh Phúc) đã tồn tại hem
4000
năm, còn ở làng Đanh (ứng Hoa, Hà Tây) thì đã có cách đây
khoảng
3000
năm (Bùi Huy Đáp, 1994) [16].
li
Vào thời Văn Lang, lúa được
gieo
trồng
một vụ
trong
năm bắt đầu từ
mùa mưa và kết thúc vào mùa khô. Từ năm 111 trước Công Nguyên, đã
xuất
hiện
thêm một vụ lúa chiêm vào mùa khô được
gieo
trồng
ỏ
những
vùng
trũng
mà mùa mưa bị bỏ hoa vì

ngập
úng. Sau này do sự phát triển của thúy lợi, lúa
đã được cấy hai vụ
trong
năm trên cùng một diện tích (Nguyễn Duy Thịnh,
1995) [38]. Từ
những
năm 70 của thế kỷ
XX,
vụ xuân với các giống lúa
ngắn
ngày đã
thay
thế dần vụ chiêm, tạo điều
kiện
cho vụ màu ra đời. Cơ cấu
gieo
trồng
trong
năm bao gồm lúa xuân, lúa mùa sớm và cây vụ đông được áp
dụng
ngày càng rộng rãi tạo điều
kiện
nâng cao hiệu quả sử
dụng
đất cũng như hiệu
quả kinh tế
trong
sản
xuất

nông
nghiệp
(Vũ Nămg Dũng, 1997) [15].
Nền
nông
nghiệp
lúa nước đã tồn tại lâu dài và
chứng
minh có tính ổn
định khá cao tuy nhiên năng
suất
phụ
thuộc
rất lớn vào mức độ đầu tư.
Theo
Bùi Huy Đáp
(1994)
[16] thì năng
suất
lúa ở Bắc Bộ là 4-5
tạ/ha/vụ
vào thời
kỳ đầu công nguyên, đã tăng lên 11-12
tạ/ha/vụ
vào đầu thế kỷ XX, 17-18
tạ/ha/vụ
vào
những
năm
thập

niên 60 và hiện nay là
40-45
tạ/ha/vụ
(Nguyễn
Sinh Cúc, 1995) [12].
Tuy nhiên
trong
lịch sử phát triển lâu dài của mình, nền nông
nghiệp
lúa nước truyền
thống
cũng đã có nhiều yếu tố đe doa tính ổn định của nó như
lũ
lụt, hạn hán, đã có lúc rất nghiêm
trọng.
Ngày nay
những
nguy
cơ này có
lúc càng gay gắt hơn, đặc biệt là đã
xuất
hiện nhiều yếu tố mới có
nguy
cơ phá
vỡ tính ổn định của hệ
canh
tác lúa nước. Sự đa
dạng
sinh học giảm đi do
nhiều

loại
giống truyền
thống
đã được
thay
thế
bằng
một số ít giống lúa mới,
việc
sử
dụng
các
HCBVTV
ngày càng nhiều đã tiêu diệt nhiều loài sinh vật có
ích và dẫn đến làm
xuất
hiện nhiều loài sâu hại mới rất khó
kiểm
soát. Hơn
nữa quá trình thâm
canh
cao dựa trên việc sử
dụng
nhiều phân bón hoa học đã
làm trầm
trọng
thêm sự mất cân đối về dinh dưỡng
trong
đất. Để duy trì tính
ổn

định cho nền nông
nghiệp
châu thổ cần phái vận
dụng
tốt các qui luật sinh
12
thái học trên cơ sở cây lúa nước, kết hợp hài hoa với các cây rau màu, cây
công nghiệp, cây ăn quả và nuôi
trồng
thúy sản.
1.2.2.
Những
tác
động
chính của làm đất và
ngập
nước
đến đất lúa
7.2.2.7.
Tác động đến tính chất vật lý đất
Quá trình
canh
tác lúa nước có ảnh hưởng rất lớn đến nhiều tính
chất
lý,
hoa học đất. Cày bừa là quá trình làm đất cơ bản của quá trình
canh
tác lúa
nước, là giai đoạn phá huy các đoàn lạp làm cho đất trở thành
dạng

bùn nhão
do tác động của lực cơ học ở điều
kiện
có độ ẩm cao. Kết quả của quá trình
cày bừa là làm phá huy các đoàn lạp đất,
loại
bỏ các
khoảng
hổng
phi mao
quản
va tăng cường khả năng giữ nước mao
quản
của đất. Điều này có ý
nghĩa
trong
việc làm giảm khả năng bay hơi nước cũng như khả năng
thấm
lọc của
đất (Nguyễn Khang, 1994; Nguyễn Khang và cộng sự, 1999) [24], [25].
Theo
các nghiên cứu của Bodman và Rubin
(1948)
[60] cho
thấy
có tới
91-100%
các lỗ
hổng
phi mao

quản
bị phá vỡ khi bừa sục bùn ở đất
thịt.
Trong khi độ xốp mao
quản
tăng 223% với hầu hết các lỗ
hổng
có kích thước
nhỏ hơn 0,2
|LI
(Jamison,
1953) [81]. Nước
dưới
dạng
lỏng dễ dàng di chuyển
»
trong
các
khoảng
hổng
này do tác động của lực mao quản.
Quá trình
ngập
nước cũng dẫn đến làm phá vỡ các đoàn lạp lớn
hoặc
chúng bị ép lại thành các đoàn lạp nhỏ hơn. Kha và Kawaguchi
(1960)
[86]
cho
rằng

quá trình khử các hợp
chất
sắt,
mangan,
silicat và các
chất
hữu cơ khi
bị
ngập
nước đã làm tăng sự trương nở
trong
đất, làm giảm lực liên kết bên
trong
các đoàn lạp
trong
khi làm tăng các lực liên kết giữa các đoàn lạp đất
với
nhau.
Sự giãn nở của các lớp khoáng sét có tác
dụng
làm
giải
phóng các
ion vốn đã bị hấp phụ
chặt
trong
chúng. Nhất là đối với đất có chứa nhiều
NH
4
+

ở
dạng
bị cố định giữa các lớp silicát, quá trình này sẽ làm
giải
phóng
nhanh
hơn các ion
NH
4
+
bị cố định vào
trong
dung
dịch đất
(Bhattacharya
1971) [59].
13
Các công trình nghiên cứu của Kawaguchi và
cộng
sự
(1957)
[85] đã
khảng định
rằng
quá trình
ngập
nước làm giảm độ bền vững của các đoàn lạp
đất do các
chất
hữu cơ bị phân huy và các lớp bao bọc như oxít sắt,

mangan
bị
khử thành
dạng
hoa tan. Khi đất được làm khô, lúc này các oxít sắt,
mangan
lại
có vai trò như xi măng gắn kết bao bọc
xung
quanh
các
phần
tử sét làm gắn
kết các đoàn lạp trở lại và làm tăng độ bền của chúng. Đây là quá trình rất
quan
trọng
gắn kết các
phần
tử silicát riêng rẽ tái hình thành cấu trúc đất. Các
đất có hàm lượng hữu cơ
hoặc
sắt nhôm oxít cao cũng tạo điều
kiện
dễ dàng
cho quá trình này xảy ra khi đất khô trở lại (Koeing, 1961, 1963;
Sanchez,
1976) [87], [88],
[102].
2.2.2.2.
Tác động của ngập nước đến một số tính chất hoa học đất

ọ
- Anh hưởng của ngập nước đến độ chua của đất:
Nhiều
nghiên cứu
trong
và ngoài nước đã khẳng định quá trình
ngập
nước có ảnh hưởng rất lớn đến độ
chua
của đất.
Theo
Sanchez
(1976)
[102],
pH
sẽ biến đổi và đạt tới giá trị
khoảng
6,5-7,0
trong
khoảng
một tháng
ngập
nước và ổn định ở giá trị này cho tới khi đất khô trở
lại.
Nhìn
chung
giá trị pH
của đất axit sẽ tăng lên
trong
khi ở các đất có

phản
ứng
kiềm
lại giảm đi. Sự
tăng lên của pH ở các đất axit là do có sự
giải
phóng các ion
OH"
khi Fe(OH)
3
và các hợp
chất
tương tự được khử xuống Fe(OH)
2
hoác Fe
3
(OH)
6
. Ngược lại
giá trị pH ở các đất
kiềm
có khả năng giảm xuống
xung
quanh
7 là do sự tăng
hàm lượng C0
2
dẫn tới làm tăng các ion H
+
. Đối với các đất

trung
tính, giá trị
pH
ít biến động vì cả 2 quá trình này có xu hướng cân
bằng
nhau.
Kết
quả biến đổi độ
chua
của đất
ngập
nước như trình bày ở trên làm
cho pH tồn tại ở giá trị thích hợp cho sự hoa tan nhiều
chất
dinh dưỡng
quan
trọng
trong
khi hàm lượng
Al
3+
độc hại
nhanh
chóng bị
loại
trừ. Chính vì vậy
mà việc bón vôi cho đất lúa
ngập
nước rất ít có tác
dụng.

Tuy nhiên cũng cần
14
chú ý
rằng
ở các đất
chua
giàu
Al
3+
cây lúa có thể bị ảnh hưởng độc hại
ngay
trong
thời
gian
đầu khi pH của đất chưa đạt tới giá trị
trung
tính.
- Ảnh hưởng của ngập nước đến phản ứng ôxy hoa khử trong đất:
Trong quá trình
ngập
nước, hàm lượng ôxy sẽ giảm đi rất
nhanh
và
thậm
chí giảm đến không
trong
vòng một ngày
(Sanchez,
1976)
[102].

Lúc
này các vi sinh vật kỵ khí sẽ phát triển
nhanh
chóng và
thực
hiện quá trình
phân huy các
chất
hữu cơ. Kết quả là đất chuyển từ
trạng
thái ôxy hoa
sang
trạng
thái khử. Quá trình này có ảnh hưởng rất lớn đến nhiều tính
chất
đất, đặc
biệt là sự chuyển hoa các
chất
dinh dưỡng.
Nitơrat sẽ không bển ở Eh
trong
khoảng
+400
đến
+300
mV, do vậy
khi
Eh của đất tồn tại ở các giá trị này thì quá trình
phản
nitơrat xảy ra

mạnh.
Sau khi toàn bộ lượng nitơrat đã được sử
dụng
hết, các vi sinh vật kỵ khí sẽ
tiếp tục khử Mn
4+
đến
Mn
2+
,
phản
ứng này xảy ra ở Eh
khoảng
+200
mV. Các
hợp
chất
mangan
thường không có nhiều
trong
đất và chỉ các vi
khuẩn
đặc biệt
mới có khả năng khử chúng, do vậy vai trò của quá trình này là không lớn
trong
hầu hết các đất.
Sau các ion
mangan
sẽ đến lượt Fe
3+

bị khử thành Fe
2+
làm Eh giảm
tương ứng
xuống
còn
khoảng
+120 mV. Đây được xem là
phản
ứng khử
quan
trọng
nhất
trong
đất
ngập
nước vì các hợp
chất
sắt thường có hàm lượng cao
hơn nhiều so với nitơrat, hydroxít
mangan
hoặc
sunphát.
Một
số
chất
hữu cơ như
axit
lactic và
axit

pyruvic bị khử thành rượu ở
Eh
khoảng
-180 mV. lon S0
4
2
- bị khử
xuống
S0
3
2
' và s
2
- ở Eh
khoảng
-150
mV.
Đối với các
phản
ứng khử khác xảy ra ở điều
kiện
khử
mạnh
hơn thường
ít xảy ra vì Eh tương ứng của chúng thường không được phát hiện ở các đất
lúa
ngập
nước.
15
Cường độ của quá trình khử không chỉ phụ

thuộc
vào thời gian
ngập
nước mà còn phụ
thuộc
ở một mức độ lớn vào số lượng các
chất
hữu cơ dễ bị
khử. Nhìn
chung
đất có hàm lượng hữu cơ cao cũng có cường độ khử cao. Đối
với
hầu hết các đất thì Eh sẽ giảm
nhanh
và ổn định ở
trạng
thái cân
bằng
trong
vòng 2- 4
tuần
ngập
nước
(Ponnamperuma,
1965) [97].
Ảnh hưởng của độ ẩm đến điện thế oxy hoa khử của đất
Việt
Nam cũng
được một số tác giả nghiên cứu.
Theo

Nguyễn Vy và Trần
Khải
(1974)
[51],
khi
đất được làm ẩm Eh sẽ giảm đi khá
nhanh
trong
vòng
20-30
ngày đầu sau
đó tồn tại ở
trạng
thái ổn định. Giá trị cân
bằng
đạt được này sẽ phụ
thuộc
vào
độ ẩm,
của đất.
Bản
thân sự khử của đất không gây ảnh hưởng xấu đến cây lúa, trừ khi
Eh
nhỏ hơn -300 mV. Khi đó
sunphit
có thể tồn tại với số lượng lớn gây độc
hại
cho cây lúa
(Patrick
và

Mahapatra,
1968) [93]. Tuy nhiên các tác động
gián tiếp của hệ khử
trong
đất mới là
chức
năng
quan
trọng
của hệ
canh
tác
lúa nước. Trên
thực
tế, các ion Fe
2+
thường có hàm lượng rất lớn làm cho Eh
của hệ tồn tại ở giá trị vào khoáng +100 mV (do cặp
Fe
3
7Fe
2+
quyết
định).
Chính vì vậy mà các hợp
chất
sắt luôn được xem là có ý
nghĩa
quan
trọng

nhất
trong
đất lúa
ngập
nước.
- Ảnh hưởng của ngập nước đến sự chuyển hoa Fe
3+
/ Fe
u
:
Ở đất
ngập
nước, sau khi các hợp
phần
nitơrat và
mangan
đã bị khử,
khả năng hoa tan của sắt tăng lên do Fe
3+
bị khử thành Fe
2+
. Hàm lượng Fe
2+
sẽ đạt giá trị cao
nhất
sau
khoảng
một tháng
ngập
nước, sau đó sẽ giảm đi.

Tuy nhiên sự biến động của ion sắt cũng phụ
thuộc
vào các tính
chất
của đất.
Hàm lượng Fe
2+
có giá trị cao và biến động mạnh
nhất
ở đất
chua,
giàu
chất
hữu cơ
trong
khi các đất có giá tri pH cao và nghèo hữu cơ thì hàm lượng Fe
2+
ít biến đổi
trong
quá trình
ngập
nước.
16
Sự khử của các hợp
chất
sắt là rất
quan
trọng
ở đất lúa vì nó có khả
năng làm tăng pH, tăng khả năng hoa tan của

phất
pho. Tuy nhiên nếu hàm
lượng Fe tăng lên quá cao sẽ gây độc hại cho cây
trồng
(IRRI, 1973) [80]. ơ
các đất
kiềm,
khi hàm lượng Fe
2+
tăng lên
khoảng
20 ppm
trong
dung
dịch
đấ
f
sẽ có tác
dụng
tốt đối với lúa. Ngược lại sự tăng Fe
2+
trong
các đất
chua
lên
đến 350 ppm có thể gây độc hại cho cây lúa
(Sanchez,
1976)
[102].
Mặc dù

độc hại Fe
2+
là vấn đề thường gặp ở đất
ngập
nước nhưng nó có thể dễ dàng
được
khắc
phục
bằng
cách tiêu thoát nước
hoặc
cấy lúa vào thời điểm mà hàm
lượng Fe
2+
đã vượt qua giá trị cực đại và tồn tại ở giá trị
thấp.
Các ion Fe
2+
trong
dung
dịch đất có thể di chuyển đến vùng oxy hoa của
phẫu
diện đất hình
thành các ôxít
hoặc
hydroxít Fe
3+
ở
dạng
các hạt kết von

hoặc
các
khối
rắn
chắc
không tan.
- Ảnh hưởng của ngập nước đến sự chuyển hoa NH
4
+
và NO/:
Lúa là Ì
trong
số ít
những
loài cây hút thu
NH
4
+
mạnh
hơn N0
3
,
trong
khi
hệ rễ của cây 2 lá mầm lại sử
dụng
N0
3
"
nhanh

chóng hơn
(Scarsbrook,
1965)
[104].
So với N0
3
- thì
NH
4
+
kém linh động hơn do nó bị hấp phụ bởi các
keo đất. Đặc biệt là các khoáng thứ sinh như
illit,
vermiculit có khả năng làm
cho
NH
4
+
trở thành khó tiêu do chúng bị giữ
chặt
giữa các lớp khoáng sét
(Drury và
Beauchamp,
1991) [68]. Quá trình rửa trôi
NH
4
+
sẽ
xuất
hiện

mạnh
khi
lượng
NH
4
+
vượt quá khả năng hấp phụ của đất.
Theo
Sanchez
(1976)
[102] thì
trong
đất lúa nước chỉ có một lớp đất
mỏng
khoảng
Ì em trên mặt và
trong
khu vực vùng rễ lúa được coi là ở
trạng
thái oxy hoa. Khi
ni
tơ (NH
4
+
) được bón vào
tầng
này sẽ dễ dàng bị oxy hoa
thành N0
3
" và bị rửa trôi

xuống
tầng
khử và tiếp tục bị quá trình
phản
nitơrat
đến N
2
0 và N
2
bay vào khí quyển. Lượng nitơ bị mất do quá trình
phản
nitơrat
dao động
trong
khoảng
20-300
kg/ha
trong
vòng một tháng đầu, làm cho N0
3
"
hầu như không tồn tại
trong
đất
ngập
nước
(Ponnamperuma,
1965) [97].
17
Ngược lại với N0

3
, các ion
NH
4
+
có khả năng tồn tại bền vững
trong
môi trường khử. Hơn nữa quá trình khoáng hoa
chất
hữu cơ cũng
giải
phóng
nitơ
dưới
dạng
NH
4
+
góp
phần
làm cho
NH
4
+
tăng
mạnh
trong
khoảng
2
tuần

đầu
ngập
nước và có
quan
hệ
chặt
chẽ với hàm lượng
chất
hữu cơ
trong
đất.
Điều
cần chú ý là sự biến động
mạnh
của nitơ ở các đất có quá trình
ngập
nước và khô xen kẽ
nhau
do nitơ bị mất đi do nhiều con đường khác
nhau.
Ở đất
ngập
nước nitơ tồn tại chủ yếu ở
dạng
NH
4
+
,
khi đất khô một
phần

NH
4
+
bị nitơrat hoa thành N0
3
\ Tuy nhiên đến chu kỳ
ngập
nước tiếp
theo,
NO3"
bị mất do quá trình
phản
nitorat
hoặc
bị rửa trôi. Quá trình này xảy ra
xen kẽ
nhau
làm cho nitơ bị mất đi
nhanh
chóng, đặc biệt là ở chu kỳ đầu tiên
(Hình 1.1).
-NH4+
(ngập
nước
liên
tục)
0 20 40 60 80 100 120 140 160
Thời
gian
(ngày)

-Hi—
NH4+
(40 ngày
ngập
nước
và 40 ngày khô xen
kẽ)
—a—N03-
(ngập
nước
liên
tục)
-
-X-
- -N03- (40 ngày
ngập
nước
và 40 ngày khô xen
kẽ)
Hình 1.1. Ảnh hưởng của quá trình
ngập
nước liên tục và
khống
liên tục đến
hàm lượng NH
4
+
và N0
3
trong

đất ở điều
kiện
thí nghiệm
trong
phòng [102]
- Anh hưởng của ngập nước đến các dạng phất pho trong đất:
Hàm lượng
phất
pho dễ tiêu
trong
đất tăng
theo
thời
gian
ngập
nước do
kết quả của các quá trình sau: Quá trình khử các
phết
phát sắt IU thành phối
phát sắt li và các hợp
chất
phất
phát dễ khử khác thành
dạng
dễ hoa tan hơn*
• - •. •
L
MA ị fit.
18
Sự thúy phân của một số

dạng
phất
phát bị bao bọc bởi các hợp
chất
sắt, nhôm
trong
môi trường
axit
nhưng có khả năng hoa tan
trong
môi trường có pH cao
hơn; Quá trình khoáng hoa các hợp
chất
phất
pho hữu cơ ở các đất
chua
do pH
tăng lên; Tăng khả năng hoa tan các
apatit
ở các đất có
phản
ứng
kiềm
do pH
giảm
xuống
khoảng
6-7; tăng khả năng
khuếch
tán của ion H

2
P0
4
" khi lượng
nước tăng lên. Tuy nhiên, nhiều nghiên cứu khác
nhau
cũng cho
thấy
hàm
lượng
phết
pho dễ tiêu
trong
đất chỉ tăng lên
trong
thời
gian
đầu của quá trình
ngập
nước sau đó lại có xu hướng giảm đi rõ rệt. Sự giảm
phất
pho dễ tiêu sau
khoảng
4
tuần
ngập
nước được
giải
thích là do có sự tái cố định
phất

pho chủ
yếu
dưới
dạng
canxi
phất
phát.
Quá trình
ngập
nước cũng làm biến động
mạnh
các
dạng
phất
phát
trong
đất. Các hợp
phần
phối pho dễ khử và Ca-P giảm đi,
trong
khi Fe-P lại
tăng lên. Nguyên nhân làm tăng lượng Fe"-P là do một
phần
Fe
m
-P bị khử
xuống
Fe
11
-?, mặt khác khi

ngập
nước lâu ngày một
phần
Ca-P cũng sẽ chuyển
thành
dạng
Fe"-P.
Khả
năng cố định phôi pho của đất cũng có sự biến đổi đáng kể
trong
quá trình
ngập
nước.
Patrick
(1968)
[93] cho
rằng
trong
điều
kiện
khử, phối
pho bị hấp phụ ít hơn ở
nồng
độ
dung
dịch nhỏ hơn Ì ppm p, nhưng lại hấp
phụ lớn hơn khi
nồng
độ p
trong

dung
dịch tăng cao. Nguyên nhân có thể là
do khi các hợp
phần
Fe (IU) bị khử
xuống
dạng
các gel của Fe (li) làm tăng tỷ
diện bề mặt và tăng khả năng hấp phụ p của chúng. Tuy nhiên mức độ khác
biệt này sẽ là khác
nhau
ở các
loại
đất khác
nhau.
- Ảnh hưởng của ngập nước đến sự phân huy chất hữu cơ trong đất:
Trong điều
kiện
khử, các vi
khuẩn
kỵ khí phân huy các
chất
hữu cơ ở
mức năng lượng
thấp
và sử
dụng
ít nitơ hơn
trong
điều

kiện
ôxy hoa. Do vậy
sự khoáng hoa nitơ có thể xảy ra với các
chất
hữu cơ có tỷ lệ C/N lớn và các
chất
hữu cơ không thích hợp cho phân huy hiếu khí cũng có thể bị phân huy
19
trong
điều
kiện
kỵ khí. Tuy nhiên tốc độ phân huy các
chất
hữu cơ ở đất
ngập
nước xảy ra chậm hơn ở các đất khô (Lương Đức Loan, 1991;
Dedatta
và
Magnage,
1969) [30], [65].
Sản
phẩm
cuối cùng của quá trình phân huy các
chất
hữu cơ
trong
điều
kiện
ngập
nước là rất đa

dạng.
Theo
Ponnamperuma
(1972)
[98] thì sản
phẩm
phân huy
chất
hữu cơ ở đất khô thường là C0
2
, N0
3
\ S0
4
2
", H
2
0 và các
chất
mùn bền vững, còn ở đất
ngập
nước là C0
2
, H
2
0,
NH
4
+
,

CH
4
, H
2
S, các hợp
chất
amin, các
axit
mùn không hoàn
chỉnh
hoặc
từng
phần
của chúng. Tuy
nhiên, giai đoạn đầu của quá trình phân huy các
chất
hữu cơ ở cả điều
kiện
đất
khô và đất ướt đều xảy ra tương tự như
nhau
cho đến khi hình thành
axil,
pyruvic. Lúc này nếu
trong
điều
kiện
ngập
nước, các sản
phẩm

trung
gian
sẽ
bị khử đến rượu và một số
axit
hữu cơ khác. Một
phần
trong
chúng có thể tiếp
tục bị khử thành CH
4
hoặc
C0
2
. Trong một vài
tuần
đầu
ngập
nước quá trình
phân huy hữu cơ xảy ra
mạnh
và
giải
phóng một lượng khá lớn C0
2
(1-3
tấn/ha).
Chính vì vậy mà ở các đất giàu hữu cơ có thể gây độc hại vì
nồng
độ

C0
2
tăng cao đột
ngột.
Sau đó lượng C0
2
sẽ giảm đi do quá trình
trao
đổi với
khí quyển
hoặc
bị kết tủa
dưới
dạng
các muối cácbonat.
1.3. Ảnh
hưởng
của quá trình
canh
tác lúa đến môi
trường
đất
1.3.1.
Ảnh
hưởng
của
việc
sử
dụng
phân khoáng và

HCBVTV
đến đất
Trong thời
gian
gần đây, các giống lúa mới đã được đưa vào
trồng
ngày
càng nhiều. Do nhu cầu dinh dưỡng của các giống mới rất cao nên đòi hỏi
lượng phân bón cũng ngày càng tăng.
Theo
các nghiên cứu của
Viện
Thổ
nhưỡng-Nông hoa thì nhu cầu dinh dưỡng của các giống lúa mới cao gấp
nhiều lần so với các giống lúa truyền
thống
(Bảng 1.1). Cùng với sử
dụng
các
giống mới, việc nâng cao hệ số sử
dụng
đất thông qua tăng vụ là
những
20
nguyên nhân làm cho nhu cầu dinh dưỡng cần phải bổ
sung
cho đất ngày càng
gia tăng.
Nhiều
nghiên cứu của các tác giả ở nước ta cũng như trên thế

giới
cho
rằng
sử
dụng
phân bón
trong
thời
gian
qua đã gây ra
những
tác động
mạnh
mẽ
đến các yếu tố môi trường đất. Nguyễn Văn Bộ, 1999) [6] đã trích dẫn các
nghiên cứu của
Oldeman
và cộng sự
(1990),
Stoorvogel
và Smaling
(1990)
cho
thấy
quá trình suy kiệt dinh dưỡng do mất cân đối giữa lượng bón và
lượng cây
trồng
lấy đi đã làm cho 20,4 triệu ha đất ở Châu Phi bị thoái hoa
nhẹ, 18,8 ha bị thoái hoa vừa và 6,6 triệu ha bị thoái hoa nghiêm
trọng;

ở
Châu A quá trình này cũng đã làm cho đất bị thoái hoa tương ứng là
4,6-9,0
và
1,0 triệu ha; còn ỞNam Mỹ là
24,5-31,1
và 12,6 triệu ha.
Bảng LI. Nhu cầu dinh dưỡng của một số giống lúa khác
nhau
Giống
Năng
suất
Lượng hút dinh dưỡng
(kg/ha/vụ)
lúa
(tạ/ha)
N
PA
K
2
0
Chiêm
chanh
14,0
25,2 9,6
-
Chiêm bầu
11,3
19,3
6,9

-
DT
10
'
50-55
100-120
40-50
100-120
Tạp
giao
65-70
150-180
70-80
180-200
*Bình quân giai đoạn
1975-1980
30,7
46,4
50,1
*Bình quân giai đoạn
1981-1990
12,2
18,7
19,9
*Bình quân giai đoạn
1991-1993
33,6
50,8
52,9
(Nguồn: Báo cáo đề tài 02A-06-01, * Nguyễn Vy, 1995 được trích dẫn bởi Nguyễn

Văn
Bộ,
1999 [6])
Trong các
loại
phân khoáng hiện đang được sử
dụng
phổ biến là đạm
lân và
kali
thì đạm và lân được coi là có
nguy
cơ gây ô nhiễm môi trường cao
như gây
chua
hoa đất, tích lũy Cd, gây phú dưỡng
nguồn
nước và tích lũy
N0
3
"
trong
nông sản cũng như
nguồn
nước
uống.