Luận án 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 - Đinh Thị Lan Phương

i Dương). Theo chủ trương của Bộ Nông nghiệp và phát triển nông thôn, để ứng phó với tác động của biến đổi khí hậu và nguồn nước khan hiểm, tất cả các địa phương trong cả nước, đặc biệt là đồng bằng sông Hồng và sông Cửu Long cần chuyển sang áp dụng kỹ thuật tưới tiết kiệm nước cho canh tác lúa. Tuy nhiên, các cơ sở khoa học về chuyển hóa dinh dưỡng đất còn rất thiếu. Cho đến thời điểm này, chưa có công trình khoa học nào trong nước công bố về chuyển hóa kẽm và lưu huỳnh dưới ảnh hưởng của tưới ngập và tưới tiết kiệm nước. Do vậy, để góp phần cung cấp thêm cơ sở để áp dụng kỹ thuật tưới TKN cho các vùng canh tác lúa trọng điểm, đề tài này tiến hành nghiên cứu về ảnh hưởng của tưới TKN đến động thái kẽm dễ tiêu và lưu huỳnh trong đất lúa phù sa trung tính ít chua vùng đồng bằng sông Hồng. 43 CHƯƠNG 2 MÔ TẢ KHU VỰC NGHIÊN CỨU, ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Mô tả khu vực nghiên cứu 2.1.1 Vị trí địa lí Khu vực nghiên cứu thuộc xã An Viên, huyện Tiên Lữ, tỉnh Hưng Yên. Theo số liệu thống kê mới nhất của UBND xã An Viên (1/2014) tổng diện tích của xã là 556,53 ha chiếm 7,08 % so với tổng diện tích tự nhiên của huyện. Trong đó, đất nông nghiệp 300,18 ha chiếm 53,95 %; đất phi nông nghiệp 256,35 ha chiếm 46,05 %. Xã An Viên nằm cách trung tâm huyện Tiên Lữ 5 km về phía Tây, có vị trí giáp ranh như sau: phía Đông giáp xã Dỵ Chế và xã Hải Triều, phía Tây giáp xã Thủ Sỹ và thành phố Hưng Yên, phía Nam giáp xã Thiện Phiến, phía Bắc giáp xã Ngô Quyền. Khu thí nghiệm có tọa độ: 20°40'57.47" vĩ độ bắc; 106°06'17.23" kinh độ đông. Tổng diện tích khu ruộng thí nghiệm là 2360 m2. 2.1.2 Đặc điểm địa hình Thuộc vùng đồng bằng sông Hồng nên địa hình xã An Viên tương đối bằng phẳng. Cao độ trung bình so với mực nước biển là 3,5 m, nơi cao nhất là 4,0 m và nơi thấp nhất là 3,0 m. Hệ thống thủy lợi của xã được xây dựng hoàn chỉnh, đáp ứng đủ nhu cầu tưới tiêu trong sản xuất nông nghiệp và tiêu thoát nước trong mùa mưa bão của toàn xã. 2.1.3 Đặc điểm khí hậu Nằm trong vùng đồng bằng Bắc Bộ nên vùng thí nghiệm có khí hậu đặc trưng nhiệt đới gió mùa với nắng ẩm, mưa nhiều phân bổ theo 4 mùa trong năm: Xuân, Hạ, Thu, Đông. - Nhiệt độ không khí trung bình năm 23oC. - Lượng mưa trung bình năm từ 1500÷1700 mm/năm, lượng mưa tập trung chủ yếu từ tháng 3 - 10, thời gian còn lại ít mưa thời tiết khô hanh kéo dài từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau. - Số ngày nắng trung bình trong năm 180 ÷ 200 ngày/năm. - Độ ẩm: độ ẩm trung bình tháng là 85,1%, độ ẩm thấp nhất trung bình năm từ 17÷41 %. Thời kỳ có độ ẩm cao nhất là tháng 2 - 4, trung bình 87,6 % [90]. 44 Bảng 2.1 Bảng phân bố lượng mưa năm 2015, 2016 tại Trạm khí tượng Hưng Yên Đơn vị: mm Năm 2015 Ngày I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII 1 0 0 0,1 0 0 0,7 0 94,4 0 0 1,8 0 2 0 0 1,9 0 0 0 0 14,0 38,7 13,5 0 0,6 3 0 0 0 0 0 0 0 6,6 29,6 0 0 9,6 4 0 1,6 0,3 0 0 0 0 13,2 4,9 0 1,5 3,9 5 0 2,3 1,6 0 0 0 0,1 14,7 0 0 6,6 4,5 6 0 0 6,1 0,1 0 15,2 11,6 9.9 0 0 7,0 0 7 6,4 0 3,8 0,3 0 1,5 0 0 0 0 15,0 0 8 0 0,1 2,7 2,8 0 0,5 0 0 10,4 5,5 21,7 0 9 0 0 5,0 1,5 24,0 0 0 0 28,0 10,4 12,5 0 10 6,3 0 15,8 14,3 0 0 0 0 1,4 29,1 0,2 0 11 22,5 2,6 6,1 1,1 0 0 17,6 0 3,0 1,0 33,0 2,4 12 3,8 0 3,3 0 71,7 7,0 0 0 0 0 0,6 0,2 13 0 0 0,7 0 0 0 0 0 8,2 0 22,5 0 14 0 56,0 2,1 0 0 0 0 0 0 0 0,4 0,4 15 0 0,7 1,9 0 0 1,4 27,4 0 9,5 0 0 1,5 16 0 0 0 0 10,8 0 5,5 0 1,8 0 0 0 17 0 0 0,2 0 0 0 0 0 25,3 0 0 0 18 0 0 0 0 0 0 6,1 0 92,8 0 0 0 19 0 0,1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 20 0 0 0,3 0 0 0,2 0,3 0 0 0 3,4 0 21 0 0,1 0 0 0,9 0 13,3 0 4,3 0 5,4 0 22 0 0,1 0 12,8 5,7 0 0,5 0 92,6 0 0 2,0 23 0 0 0 0,7 0 0,1 0 0 3,2 0 0,3 0 24 0 0,1 21,2 0 41,8 51,8 5,6 0 0 0 0,9 0 25 0 0 2,3 0 14,8 83,3 34,1 0 0 0 2,9 5,7 26 0 0 0,1 0 0 0 2,2 2,3 13,3 0 0,2 0,9 27 0 0,2 1,7 0 0 0 0 29,8 0 0 0 0,1 28 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 29 0 0 0,3 0 0 0 19,7 0,2 0 0 0 5,8 30 0 0 0 0 0 0 4,1 26,3 0,7 0 0 6,0 31 1,0 0 0 0 1,1 0 12,1 0 0 0 0 2,9 Tổng 40,0 63,9 77,5 33,6 170,8 161,7 160,2 211,4 367,7 59,5 135,9 46,5 Năm 2016 45 Ngày I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII 1 0 2,0 0 1,0 0 0 0 0 0 0 0 0 2 0 0 0 3,8 0 0 7,0 0 24,0 0 0 0 3 0 0 0 0 0,3 0 6,7 22,4 0 0 0 0 4 0 0 0,2 0,1 0 4,0 0 26,0 0 3,8 0 0 5 0 0 0,9 0 0 0 17,2 3,7 0 22,2 0 0 6 0 0 0,7 0,3 0 0 25,4 0 175,8 0 0 0 7 0 0 0 0 0 4,1 6,2 0 8,7 0 0,9 0 8 0,2 0 2,7 0,6 0 20,7 0 0 1,6 0 1,1 0 9 0,2 0 0,9 1,4 0 0 0 0 0 0 6,3 0 10 4,8 0 1,5 0 9,4 0,4 0 0 22,0 0 0,9 0 11 0 0 0 1,2 0 0 0 0 38,6 0 0 0 12 0 0 0 0 0 0 0 11,0 0,9 0 0 0 13 0 0 0,4 0,2 0,5 0 0 14,7 0 2,3 0 0 14 3,5 0 0 0 0 0 7,0 16,7 1,5 4,6 0 0 15 1,0 0,4 0 0 0 0 0 19,0 0 8,1 0 0 16 1,3 0 0,1 0 0 0,5 0 5,7 0 0 0 0 17 0,2 0 0,4 0 0 0 1,9 6,3 0 0 0 0 18 0 0 0 1,2 0 0 0 100,8 0 0 0 0 19 0 0 0,2 0 0 0 10,3 57,9 0 0,3 0 0 20 0 0 0,8 18,9 0 0 0 4,6 0 0 0 0 21 1,6 0 2,5 17,9 39,8 0 0 7,1 0 0 0 0 22 1,7 0 1,9 16,9 0 0 0 43,5 0 0 0 0 23 2,0 2,6 0,4 1,0 0 1,0 0 29,5 0 0 0 0 24 0,5 0 10,1 35,3 106,3 6,8 0,3 0,5 18,7 2,3 0 0 25 0,1 0 4,2 6,2 118,0 0 0 0 1,3 7,1 0 0 26 26,2 0,3 0 0 0 0 0 0 0 0,2 0 0 27 26,4 0 0 0,9 0,6 36,0 37,6 13,8 0 0 0 0,6 28 47,8 0,2 0 0 0,8 0 156,8 67,5 0 0 0 0 29 0 0 0 14,3 0 12,4 7,5 0 0 0 0 0 30 1,7 0 0 0,5 1,8 8,1 0 0 1,2 0,6 0 0 31 1,4 0 0,6 0 0 0 0 0 0 1,5 0 0 Tổng 120,6 5,5 28,5 121,7 277,5 94,0 283,9 450,7 294,3 53,0 9,2 0,6 Nguồn: [90] Qua các số liệu về chế độ thủy văn cho thấy thời tiết của vùng nghiên cứu thuận lợi cho canh tác nông nghiệp. Tuy nhiên mùa mưa thường tập trung vào một thời gian ngắn với lượng mưa lớn và kèm theo mưa bão nên có thể gây ngập úng nội bộ; mùa đông thường 46 xuất hiện những đợt rét đậm, rét hại kéo dài có thể ảnh hưởng tới sinh trưởng của cây trồng, đây cũng là đặc điểm khí hậu chung của miền Bắc. 2.1.4 Chế độ thuỷ văn Tính đến năm 2015, tỉnh Hưng Yên có 82.804 ha nội đồng thuộc lưu vực hệ thống Bắc Hưng Hải, 9.505 ha diện tích vùng bãi sông Hồng, sông Luộc. Toàn bộ đất canh tác của các huyện Kim Động, Ân Thi, Phù Cừ, Khoái Châu, Tiên Lữ, được sử dụng nguồn nước tưới từ hệ thống sông Cửu An. Sông Cửu An là phân lưu của sông Hồng chảy về phía đông, về sau bị vùi lấp phần cửa sông. Hiện nay sông Cửu An chảy từ Nghi Xuyên đến ngã ba Tòng Hóa - Phù Cừ, tổng chiều dài khoảng 23,5 km. Sông Cửu An là một nhánh chính của hệ thống thủy nông Bắc - Hưng - Hải, tiêu nước và cung cấp nước cho các huyện Kim Động, Ân Thi, Phù Cừ, Khoái Châu, Tiên Lữ của Hưng Yên [91]. Hệ thống thuỷ văn xã An Viên chịu ảnh hưởng chính của hệ thống sông Cửu An. Đây là nguồn nước chính phục vụ cho tưới lúa và tiêu thoát nước của tỉnh Hưng Yên. 2.1.5 Đặc điểm thổ nhưỡng Toàn vùng ĐBSH có tổng diện tích là 1.496.578,63 ha, bao gồm 8 nhóm đất chính: đất cát, đất mặn, đất phù sa, đất phèn, đất lầy và than bùn, đất đỏ vàng, đất xám và đất xói mòn trơ sỏi đá. Trong đó, nhóm đất phù sa có diện tích lớn nhất 756.095 ha chiếm khoảng 50,9% so với toàn diện tích tự nhiên của vùng [12]. Nhóm đất phù sa vùng ĐBSH có phản ứng trung tính ít chua, là loại đất có màu nâu tươi, màu mỡ, tầng canh tác dày, chủ yếu là đất phù sa không được bồi đắp hàng năm (nằm trong đê). Địa hình tương đối bằng phẳng với độ cao và độ dốc hợp lí, nên nhóm đất phù sa vùng ĐBSH thích hợp với thâm canh cây lúa nước, cây hoa màu và cây công nghiệp hàng năm. Thành phần cơ giới của đất phù sa vùng ĐBSH trung bình, pH từ trung tính đến hơi kiềm, độ no bazơ cao, hàm lượng chất dinh dưỡng N, P, K tổng số cũng như dễ tiêu cao so với đất phù sa các vùng khác. Trên thực tế, đây là vựa lúa lớn thứ hai cả nước sau đồng bằng sông Cửu Long, trong đó những địa phương có diện tích trồng lúa điển hình là Thái Bình, Hải Dương, Hưng Yên, Hà Nam và Hà Tây (cũ) [92]. 47 Các tính chất lý, hóa học cơ bản của phẫu diện đất phù sa trung tính ít chua vùng ĐBSH (độ sâu 0-27cm) được mô tả trong bảng 2.3. Bảng 2.2 Tính chất lý, hóa học cơ bản của phẫu diện đất (độ sâu 0-27cm) phù sa trung tính ít chua vùng ĐBSH [24]. Ðộ sâu (cm) Dung trọng (g/cm3) Tỷ trọng Ðộ xốp (%) Ðộ ẩm (%) Tỷ lệ (%) các cấp hạt 2,0- 0,2 mm 0,2- 0,02 mm 0,02- 0,002 mm < 0,002 mm 0- 27 1,40 2,61 46,4 22,9 0,8 42,7 35,3 21,2 Ðộ sâu (cm) Hàm lượng tổng số (%) Hàm lượng dễ tiêu (mg/100g) Ðộ chua (meq/100g đất) pH OC N P2O5 K2O P2O5 K2O Trao đổi Thủy phân H2O KCl 0- 27 1,68 0,14 0,12 1,69 4,70 7,06 0,04 0,56 6,2- 7,5 4,8- 6,7 Ðộ sâu (cm) Cation trao đổi (meq/100g đất) CEC (meq/100g đất) BS (%) Ca2+ Mg2+ K+ Na+ Tổng Ðất Sét 0- 27 6,60 0,43 0,15 0,32 7,50 10,24 24,46 73,2 Đặc điểm phẫu diện đất phù sa trung tính vùng ĐBSH như sau: Tầng A- Mollic khá dày từ 20÷25 cm. Ðất có cấu trúc hạt hay cục nhỏ, tơi xốp, ít chặt. Tầng B- Argic có độ dày khác nhau tới 50 cm. Có tỷ lệ sét cao hơn tầng trên (5÷10 %), cấu trúc hạt nhỏ và dạng phiến mỏng, ít chặt. Tầng C: Thể hiện rõ bản chất của mẫu chất sông, có cấu trúc phiến lẫn hạt, cục nhỏ và thường có chứa nhiều vảy mica óng ánh. Như vậy, nhóm đất phù sa trung tính vùng ĐBSH có thành phần cơ giới từ thịt trung bình đến sét nhẹ (tỷ lệ sét 20÷30 %), có màu nâu tươi đặc trưng, phản ứng trung tính (pHKCl: 6,5÷8), độ no bazơ cao (BS % > 70 %), hàm lượng hữu cơ khá (OC %: 1,5÷2,0 %); đạm tổng số trung bình khá (N %: 0,12÷0,15 %); lân và kali khá (P2O5 %: 0,11÷0,15 %); (K2O %: 1,6÷2,2 %). 48 Luận án chọn nghiên cứu thí nghiệm đồng ruộng tại xã An Viên, vì đây là vùng đất điển hình của nhóm đất phù sa trung tính, ít chua không được bồi hàng năm vùng đồng bằng sông Hồng. Phần lớn đất canh tác tại vùng thí nghiệm thuộc nhóm phù sa trung tính, ít chua không được bồi hàng năm đặc trưng cho tính chất đất hệ thống sông Hồng (80,88 %). Các nhóm đất nông nghiệp của xã An Viên được mô tả cụ thể trong bảng dưới đây: Bảng 2.3 Diện tích các nhóm đất nông nghiệp thuộc xã An Viên TT Loại đất Diện tích (ha) Cơ cấu (%) 1 Đất phù sa không được bồi màu nâu tươi trung tính ít chua không glây hoặc glây yếu 11,44 3,81 2 Đất phù sa không được bồi màu nâu tươi, trung tính ít chua, glây trung bình hoặc glây mạnh 242,79 80,88 3 Đất phù sa glây mạnh, úng nước 45,95 15,31 Tổng diện tích đất 300,18 100 [Nguồn: Báo cáo thuyết minh xây dựng BĐHT sử dụng đất xã An Viên năm 2014]. Đất khu vực xã An Viên có phản ứng trung tính ít chua (pHH2O 6,5÷6,9; pHKCl 5,3÷5,7), thành phần cơ giới thịt trung bình, hàm lượng chất hữu cơ khá. Hàm lượng kẽm tổng số trung bình, hàm lượng kẽm dễ tiêu trung bình. Dung tích trao đổi cation CEC trung bình 14÷15 meq/100g đất. 2.1.6 Hệ thống thủy lợi Theo Đề án xây dựng nông thôn mới xã An Viên năm 2014, hệ thống kênh mương phục vụ sản xuất nông nghiệp xã An Viên gồm: Bảng 2.4 Hệ thống kênh mương phục vụ sản xuất nông nghiệp xã An Viên TT Đoạn, kênh, mương Tổng chiều dài (km) 1 Từ cống Đồng Quan đến sông Cửu An 3,0 2 Từ trạm bơm đi Phượng Tường đến nhà ông Đầu 3,0 3 Từ sông 61 đến trường tiểu học Tân An 3,0 4 Từ kênh tưới trạm Triều Dương đi thôn Nội Lễ 2,0 Tổng 11,0 49 Trên địa bàn xã An Viên có 2 trạm bơm đang hoạt động phục vụ sản xuất với tổng công suất 10.054 m3/h, nguồn nước tưới được lấy từ các sông 61 và sông Cửu An. Trong đó, khoảng 85 % hệ thống kênh mương đã được kiên cố hóa bằng bê tông. 2.1.7 Thời gian canh tác lúa tại khu vực nghiên cứu Đặc điểm nông lịch vụ chiêm xuân và vụ mùa tại vùng nghiên cứu như sau: Bảng 2.5 Đặc điểm nông lịch vụ chiêm xuân và vụ mùa Đặc điểm Vụ Chiêm xuân Vụ Mùa Thời gian gieo cấy Gieo cấy vào cuối năm âm lịch (gieo mạ vào tháng 10 - 11) Thường được gieo cấy và khoảng tháng 6, tháng 7 Thời gian thu hoạch Thu hoạch vào hè năm sau (khoảng tháng 5- 6) Thu hoạch vào tháng 9 Điều kiện thời tiết ảnh hưởng Đầu vụ mùa thường rét, giữa mùa nóng dần lên và có mưa rào. Mưa nhiều dễ bị úng, gió bão thường xảy ra. Giống lúa thường dùng Xi23, X21; NX23, khang dân 18, TBR225, TBR45, nếp thơm Hưng yên, Bắc thơm số 7 X21, Xi23, VN10, NX30, 17494, MT6, M6, khang dân 18. Nguồn: Hợp tác xã Xã An Viên 2.2 Đối tượng nghiên cứu 2.2.1 Giống lúa thí nghiệm Giống lúa thí nghiệm là Khang dân 18, đây là giống được gieo trồng phổ biến ở Hưng Yên cũng như các địa phương khác ở vùng đồng bằng sông Hồng do có đặc tính sinh trưởng khỏe, có khả năng chống chịu sự thay đổi bất thuận lợi của thời tiết. Khang dân 18 là giống lúa ngắn ngày, thời gian sinh trưởng ở trà xuân muộn 135÷140 ngày, ở trà mùa sớm 105÷110 ngày, ở trà hè thu 95 ngày. Đặc điểm giống lúa thí nghiệm có chiều cao cây trung bình 95÷100 cm, phiến lá cứng, rộng, gọn khóm, màu xanh vàng. Khả năng đẻ nhánh trung bình đến kém. Hạt thon nhỏ, màu vàng đẹp. Chiều dài hạt trung bình 5,93 mm. Tỉ lệ chiều dài/chiều rộng hạt là 2,28. Trọng lượng 19,5÷20,2 gam/1000 hạt. Gạo trong, hàm lượng amylose 24,4 %. Năng suất trung bình 50÷55 tạ/ha, năng suất cao có thể đạt 60÷65 tạ/ha. 50 2.2.2 Kỹ thuật bón phân Bón lót, bón thúc: chỉ sử dụng phân bón vô cơ bao gồm đạm, lân, kali của hãng Việt Nhật. Đây là loại phân mà nông dân xã An Viên và vùng Tiên Lữ thường sử dụng để bón cho lúa. Qua khảo sát thực tế, phần lớn các hộ chăn nuôi tại vùng Tiên Lữ thường sử dụng hầm biogas để tận dụng khí đốt từ phân bón, bên cạnh đó chất thải rắn từ phân gia súc, gia cầm thường được ưu tiên sử dụng để bón cho các loại cây ăn quả tại vùng. Do đó, các loại phân vô cơ là nguồn phân bón chính được đưa vào sử dụng trong canh tác lúa. Trong CT TN, ruộng lúa hoàn toàn không bón phân chuồng, phân vi sinh, phân vi lượng để làm rõ diễn biến kẽm và lưu huỳnh trong đất lúa dưới điều kiện không chịu ảnh hưởng từ phân bón. Công thức bón phân áp dụng cho ruộng thí nghiệm được mô tả trong bảng dưới đây. Bảng 2.6 Công thức bón phân áp dụng cho ruộng thí nghiệm Thời điểm bón Lượng phân /1 ha Đạm (kg) Lân (kg) Kali (kg) Bón lót 5 ngày trước cấy 83 167 0 Bón thúc lần 1 7 ngày sau cấy 139 278 0 Bón thúc lần 2 25 ngày sau cấy 83 278 0 Bón thúc lần 3 50-55 ngày sau cấy 56 0 83 Tổng số (kg) 361 722 83 Tỉ lệ (%) 31 62 7 Thành phần phân bón vô cơ sử dụng trong CT TN: Phân Urea [CO(NH2)2] có chứa 46%N. Phân Super Lân [Ca(H2PO4)2] có chứa 16÷20% P2O5. Phân Clorua Kali (KCl) có chứa 60% K2O. Như vậy, chế độ phân bón trong công thức thí nghiệm đồng ruộng hoàn toàn không bổ sung phân kẽm và lưu huỳnh; đồng thời thành phần phân bón bổ sung N-P-K không lẫn tạp chất kẽm và lưu huỳnh. 2.2.3 Mật độ gieo cấy Mật độ cấy thực hiện theo hướng dẫn của hợp tác xã An Viên: tỉ lệ 4÷5 dảnh/khóm, mật độ 20×20 cm, trung bình đạt 25 khóm/m2. 51 2.2.4 Nước tưới Nguồn nước mặt sử dụng để tưới cho lúa được lấy từ kênh dẫn nước nội đồng xã An Viên (Tiên Lữ) bắt nguồn từ sông Cửu An. Các kết quả phân tích nước tưới được chỉ ra cụ thể trong bảng dưới đây. Bảng 2.7 Một số chỉ tiêu chất lượng nước tưới sông Cửu An TT Chỉ tiêu Đơn vị Kết quả QCVN 39:2011/BTNMT 1/2015 6/2015 1/2016 6/2016 1 pH 7,63 7,3 7,13 7,24 5,5 - 9 2 DO mg/l 6,8 8,0 8,1 8,00 ≥ 2 3 TS mg/l 183,1 204,7 205,7 211,5 2000 4 Tỉ số hấp phụ natri 5,86 5,97 6,17 6,22 9 5 Cl- mg/l 20,83 21,30 20,51 25,15 350 6 SO42- mg/l 1,0 0,8 0,7 0,9 600 7 B mg/l 0,030 0,051 0,05 0,045 3 8 As tổng số mg/l 0,010 0,013 0,017 0,018 0,05 9 Cd tổng số mg/l KPH (<0,001) KPH (<0,001) KPH (<0,001) KPH (<0,001) 0,01 10 Cr tổng số mg/l KPH (<0,05) KPH (<0,05) KPH (<0,05) KPH (<0,05) 0,1 11 Hg tổng số mg/l KPH (<0,001) KPH (<0,001) KPH (<0,001) KPH (<0,001) 0,001 12 Cu tổng số mg/l 0,029 0,031 0,035 0,033 0,5 13 Pb tổng số mg/l 0,010 0,011 0,013 0,012 0,05 14 Zn tổng số mg/l 0,011 0,012 0,018 0,016 2,0 15 Zn2+ mg/l 0,0001 0,0001 0,0001 0,0001 - Chất lượng nước mặt của khu vực nghiên cứu khá tốt, không bị tác động của ô nhiễm công nghiệp. Kênh nội đồng đảm bảo đủ nước cấp cho canh tác nông nghiệp, kết quả phân tích chất lượng nước đạt tiêu chuẩn QCVN 39:2011/BTNMT, không bị ô nhiễm, hàm lượng kẽm không đáng kể, không phát hiện thấy kim loại nặng bằng thiết bị đo quang phổ hấp thụ nguyên tử chế độ đo bằng ngọn lửa. Hàm lượng kẽm tổng số rất thấp, hàm lượng sunphat không đáng kể. 52 2.2.5 Tính chất đất nền của khu thí nghiệm Các tính chất lý hóa của khu đất nghiên cứu xã An Viên được tóm tắt trong bảng sau: Bảng 2.8 Tính chất lí hóa của khu đất thí nghiệm STT Chỉ tiêu Đơn vị Kết quả Nhận xét Tiêu chuẩn 1 Độ ẩm % 26÷28 Đất tương đối khô TCVN 6648:2000 2 Dung trọng g/cm3 1,0÷1,1 Phù hợp với đất trồng lúa Viện Nông hóa thổ nhưỡng biên soạn 3 Tỷ trọng 2,4÷2,5 Phù hợp với đất trồng lúa Viện Nông hóa thổ nhưỡng biên soạn 4 Độ xốp % 52÷55 Đất khá xốp Viện Nông hóa thổ nhưỡng biên soạn 5 Thành phần cơ giới đất Cát thô % 5,5÷5,8 Đất thịt trung bình, pha cát TCVN 8567:2010 Cát mịn % 29,5÷31,5 Limon % 44÷45 Sét % 18÷20 6 pHKCl 5,3÷5,7 Đất có phản ứng với môi trường axit yếu (đất ít chua) TCVN 5979:2007 pH 6,5÷6,9 7 Hàm lượng các chất tổng số OC % 1,1 Trung bình khá Viện Nông hóa thổ nhưỡng biên soạn N % 0,09 Khá Viện Nông hóa thổ nhưỡng biên soạn P % 0,15 khá Viện Nông hóa thổ nhưỡng biên soạn K % 1,4 khá TCVN 8660:2011 Zn mg/100g đất 8,77 Thấp Viện Nông hóa thổ nhưỡng biên soạn 8 Hàm lượng các chất dễ tiêu N mg/100g đất 8,5 khá TCVN5255:2009 P mg/100g đất 15,1 khá TCVN 8661:2011 K mg/100g đất 17 khá Viện Nông hóa thổ nhưỡng biên soạn Zn mg/100g đất 0,68 Thấp Viện Nông hóa thổ nhưỡng biên soạn S mg/100g đất 11,53 Trung bình Viện Nông hóa thổ nhưỡng biên soạn 9 CEC meq/100 g đất 14÷15 Trung bình TCVN 8568:2010 10 Ca2+ meq /100g đất 12÷16 khá TCVN8569:2010 11 Mg2+ meq /100g đất 6,7÷8,6 khá TCVN 8569:2010 53 Đất thí nghiệm có phản ứng trung tính ít chua (pH 6,5÷6,9; pHKCl 5,3÷5,7), thành phần cơ giới thịt trung bình, hàm lượng chất hữu cơ 1,1 %. Hàm lượng kẽm tổng số trung bình trong đất nền là 8,77 mg/100 gam đất, hàm lượng kẽm dễ tiêu trung bình là 0,68 mg/100. Dung tích trao đổi cation CEC trung bình 14÷15 meq/100g đất. 2.2.6 Thời gian thí nghiệm Thí nghiệm được thực hiện trên cánh đồng chuyên trồng lúa xã An Viên (Tiên Lữ, Hưng Yên), diễn ra trong 02 năm, lặp lại 4 lần, bao gồm vụ Đông xuân - vụ Hè thu năm 2015, vụ Đông xuân – vụ Hè thu năm 2016. Bảng 2.9 Thời gian thí nghiệm cụ thể của từng vụ STT Vụ thí nghiệm Thời gian thí nghiệm 1 Đông Xuân 2015 2/2015-5/2015 2 Hè Thu 2015 6/2017-9/2015 3 Đông Xuân 2016 2/2016-5/2016 4 Hè Thu 2016 6/2016-9/2016 2.2.7 Kỹ thuật tưới tiết kiệm nước được áp dụng trong luận án Luận án đã áp dụng quy trình tưới tiết kiệm nước đề xuất bởi tác giả Nguyễn Việt Anh được mô tả chi tiết trong bảng 2.10 [10]. Lí do áp dụng quy trình tưới của tác giả Nguyễn Việt Anh: kỹ thuật tưới tiết kiệm nước của tác giả Nguyễn Việt Anh với mức tưới 3÷5 cm, xen kẽ phơi ruộng trong thời gian từ 5÷7 ngày giữa các đợt tưới, đặc biệt phơi ruộng từ 7÷10 ngày vào cuối thời kỳ đẻ nhánh để hạn chế lúa đẻ chồi vô hiệu. Khoảng thời gian phơi ruộng dài ngày đã được tác giả chứng minh làm giảm phát thải khí nhà kính metan. Hơn nữa, kỹ thuật này đã được triển khai thử nghiệm ở Phú Xuyên (Hà Nội) và Nam Sách (Hải Dương) thuộc vùng đồng bằng sông Hồng cho kết quả tiết kiệm nước tưới được 1195 m3/ha và giảm phát thải khí metan được 10,11 % so với tưới ngập truyền thống. So với các quy trình tưới khác, quy trình tưới của Nguyễn Việt Anh có thời gian phơi ruộng dài ngày với 54 mức tưới nông 3÷5 cm sẽ cho kết quả rõ ràng về diễn biến Eh, hàm lượng kẽm dễ tiêu và sunphat sau thời kì phơi ruộng. Ngoài ra, luận án có áp dụng kỹ thuật tưới ngập cho công thức ngập thường xuyên với lớp nước mặt ruộng thường xuyên ở mức 5÷7 cm, vào các thời kì mưa lớn lượng nước tích trữ trên mặt ruộng thường sâu hơn 10 cm. Bảng 2.10 Quy trình tưới tiết kiệm nước áp dụng trong nghiên cứu [10]. Giai đoạn Lớp nước trên mặt ruộng Số đợt tưới 1. Đổ ải Duy trì 3÷5 cm trong 5 ngày Tưới thường xuyên để duy trì lớp nước 2. Cấy hồi xanh Duy trì 3÷5 cm, sau đó để cạn tự nhiên 4÷5 ngày Tưới 1 đợt 3. Đẻ nhánh Duy trì 3÷5 cm trong 1 tuần, sau đó để cạn tự nhiên 5 ngày, tiếp theo tưới lên 3÷5 cm Tưới 2 đợt 4. Cuối đẻ nhánh Để lộ mặt ruộng 7÷10 ngày (ruộng nẻ chân chim). Nếu gặp mưa phải tháo hết nước trên ruộng ngay trong ngày. Cuối giai đoạn đẻ nhánh tưới lên 1 đợt ngập 3÷5 cm để bón đòng. Tưới 1 đợt 5. Làm đòng Vẫn duy trì lớp nước mặt ruộng 3÷5 cm, gặp mưa chỉ cho phép lớp nước tối đa đến 10cm, để cạn tự nhiên đến lộ mặt ruộng trong thời gian 3÷5 ngày đêm, sau đó tưới lên đến 3÷5 cm. Tưới 1 đợt 6. Trỗ bông Duy trì lớp nước mặt ruộng 3÷5 cm trong suốt giai đoạn này, gặp mưa tháo cạn trở lại mức 3÷5 cm. Tưới 1 đợt 7. Chắc xanh-Chín Chỉ tưới lên 3÷5 cm khi lớp nước thấp hơn mặt ruộng 10÷12 cm Tưới 1-2 đợt 8. Trước thu hoạch Để khô ruộng tự nhiên 10÷15 ngày trước thu hoạch. Không tưới 2.3 Phương pháp bố trí và theo dõi thí nghiệm 2.3.1 Thí nghiệm trong phòng Mục đích: Làm rõ sự thay đổi Eh, pH để giải thích cho sự thay đổi hàm lượng Zndt và S-SO42- trong đất trong điều kiện thí nghiệm cơ bản không bị chi phối bởi các yếu tố bất 55 lợi của thời tiết (mưa, nắng). Do vậy thí nghiệm thực hiện theo dõi diễn biến pH, Eh, Zndt và S-SO42- trong điều kiện không cấy lúa, không bổ sung phân bón, đất thí nghiệm không bị chi phối bởi yếu tố rơm rạ. Các kết quả thu được từ thí nghiệm cơ bản trong phòng là cơ sở khoa học để đóng góp những giải thích cho các kết quả thí nghiệm ngoài thực tế trong điều kiện có cấy lúa và chịu tác động của chế độ tưới. Các công thức thí nghiệm gồm: - Công thức ngập nước thường xuyên: duy trì lớp nước ngập 4÷5 cm. - Công thức cạn nước tự nhiên: ban đầu nước ngập 4÷5 cm, sau để cạn tự nhiên. Quy trình chuẩn bị thí nghiệm và phân tích mẫu đất - Đất thí nghiệm: được lấy trên nhiều thửa ruộng xã An Viên (Tiên Lữ), độ sâu 0÷20 cm. - Chuẩn bị thí nghiệm: đất sau khi lấy về được nhặt bỏ xác thực vật, trộn đều, phơi khô tự nhiên, sau đó đập vụn rồi cho qua rây 1 mm. Cân khoảng 10 kg đất đã xử lí vào 1 chậu thí nghiệm sao cho bề dày lớp đất đạt 30÷40 cm. Thí nghiệm tiến hành trong hệ thống các chậu với lớp nước ngập thường xuyên 4÷5 cm. Kích thước chậu: 30×40×45 cm. - Độ lặp: thí nghiệm được lặp lại 03 lần/1 đợt, tổng số lặp lại 12 lần/04 đợt. Theo dõi thí nghiệm và phân tích mẫu đất: - Chu kì lấy mẫu đất và đo Eh, pH: lấy mẫu đất định kì sau 1, 2, 3, 6, 8 tuần và đo Eh, pH trực tiếp vào các thời điểm lấy mẫu. - Chuẩn bị mẫu đất phân tích: mẫu đất được lấy từ hệ thống chậu thí nghiệm ở độ sâu 0÷20 cm, khoảng 20 gam đất mỗi chậu, đem phơi khô tự nhiên rồi nghiền nhỏ trước khi phân tích đối với chỉ tiêu kẽm dễ tiêu. Với chỉ tiêu sunphat, lấy mẫu ở độ sâu 0÷20 cm, để ráo nước và thực hiện phân tích đất tươi ngay sau khi lấy mẫu. b) Thời gian thực hiện thí nghiệm Số đợt thực hiện thí nghiệm: 04 đợt. Thời gian thực hiện thí nghiệm được tổng kết trong 56 bảng dưới đây. Bảng 2.11 Thời gian thực hiện TN trong phòng Đợt thí nghiệm Thời gian 1 2/2015÷6/2015 2 6/2015÷10/2015 3 2/2016÷6/2016 4 6/2016÷10/2016 c) Tổng số mẫu đo Tổng số mẫu thí nghiệm/1 lần phân tích: 06 mẫu kẽm, 06 mẫu sunphat. Mỗi mẫu phân tích lặp lại 03 lần, lấy kết quả trung bình. Tổng số mẫu đất phân tích thí nghiệm trong phòng trong 01 đợt: 60 mẫu, tổng số mẫu phân tích của 4 đợt: 240 mẫu. Hình 2.1 Thực hiện thí nghiệm trong phòng 2.3.2. Thí nghiệm đồng ruộng Mục đích: Làm rõ diễn biến hàm lượng kẽm dễ tiêu và lưu huỳnh trong đất lúa trong điều kiện áp dụng thực tế đồng ruộng có cấy lúa dưới ảnh hưởng của hai chế độ tưới tiết kiệm nước và tưới ngập. a) Các công thức thí nghiệm Luận án thực hiện hai công thức thí nghiệm (CT): tưới ngập (CT1) và tưới tiết kiệm nước (CT2). Công thức tưới ngập (CT1): Được thực hiện trên 03 ô ruộng, kí hiệu N1 (diện tích 360 m2), N2 (diện tích 400 m2), N3 (diện tích 360 m2). 57 Hình 2.2 Ruộng tưới ngập vào một số giai đoạn sinh trưởng Áp dụng tưới ngập thường xuyên theo chế độ tưới của xã An Viên với lớp nước mặt ruộng trung bình từ 5÷7 cm. Thời điểm mưa, lớp nước mặt ruộng có thể lên tới 7÷10 cm. Ruộng chỉ được tháo cạn 10÷15 ngày trước khi thu hoạch. Công thức tưới tiết kiệm nước (CT2): Được thực hiện trên 03 ô ruộng. Kí hiệu: TK1 (diện tích 360 m2), TK2 (diện tích 520 m2), TK3 (diện tích 360 m2). Hình 2.3 Ruộng tưới TKN và để cạn nước cuối thời kỳ đẻ nhánh 58 Hình 2.4 Bờ bao ngăn ruộng ngập, ruộng cạn và ống đo mức nư