Tóm tắt 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

3 (360 m2). - Chỉ tiêu phân tích: Eh, pH, Znts, Zndt và S-SO42-, CEC, Nts, MO (%), pHKCl. Thời gian lấy mẫu: đổ ải, bén rễ hồi xanh, đẻ nhánh, làm đòng và trỗ bông. Mẫu được lấy ở độ sâu 0÷20 cm. Số mẫu đất phân tích: 260 mẫu. 2.4 Phương pháp xác định Eh, pH, Znts, Zndt, S-SO42- Eh, pH được đo bằng máy đo điện cực ORP/pH cầm tay ở độ sâu dưới bề mặt 0÷20 cm. Tách kẽm tổng số từ đất bằng dung dịch nước cường thủy. Tách kẽm dễ tiêu từ đất bằng dung dịch DTPA. Phân tích kẽm trên máy điện hóa. Chiết ion sunphat bằng nước cất theo tỉ lệ 1:5, phân tích sunphat trên máy đo quang theo phương pháp 8051 của HACH. CHƯƠNG III KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 3.1 Một số chỉ tiêu phân tích trong đất nền Bảng 3.1 Các giá trị pH, pHKCl và một số kết quả phân tích khác của đất nền Chỉ tiêu Giá trị Mẫu 1 Mẫu 2 Mẫu 3 Mẫu 4 Mẫu 5 TB Độ lệch chuẩn pH 6,51 6,69 6,75 6,94 6,56 6,69 0,17 pHKCl 5,67 5,73 5,42 5,66 5,69 5,63 0,12 CEC (meq/100 gđ) 14,1 14,2 14,3 14,1 14,2 14,20 0,08 MO (%) 1,11 1,12 1,12 1,11 1,11 1,11 0,01 N ts (%) 0,091 0,092 0,092 0,091 0,091 0,091 0,001 Bảng 3.2 Hàm lượng kẽm tổng số, kẽm dễ tiêu và sunphat trong đất nền Chỉ tiêu Nồng độ (mg/100g đất) Mẫu 1 Mẫu 2 Mẫu 3 Mẫu 4 Mẫu 5 Trung bình Độ lệch chuẩn Kẽm TS 8,76 8,70 8,74 8,75 8,76 8,74 0,26 Zndt 0,68 0,67 0,69 0,68 0,69 0,68 0,01 SO42- 11,51 11,54 11,55 11,52 11,51 11,53 0,02 3.2. Đánh giá hàm lượng Zn và S-SO42- trong đất nền khu vực nghiên cứu Theo E.E. Schulte: Các loại đất có hàm lượng kẽm dễ tiêu ở mức dưới 1,5 ppm (1,5 mg/kg tương đương 0,15 mg/100g đất) được coi là thiếu kẽm và nên bổ sung phân bón kẽm. So sánh với thang đánh giá này, hàm lượng Zndt trong đất nền vùng nghiên cứu (0,68 mg/100g đất) tuy không ở mức thiếu, nhưng tưới ngập làm hàm lượng kẽm dễ tiêu giảm xuống thấp hơn mức 0,15 mg/100 10 gam đất ở các giai đoạn trỗ bông, chắc xanh chín lại trở nên thiếu kẽm. Theo Võ Minh Kha, hàm lượng S-SO42- nằm dưới ngưỡng 10÷16 mg/100 gam đất thì cây trồng biểu hiện rõ triệu chứng thiếu lưu huỳnh. Hàm lượng S-SO42- trong đất vùng nghiên cứu có giá trị 11,53 mg/100g cho thấy tình trạng đất thiếu dinh dưỡng lưu huỳnh. 3.3 Diễn biến hàm lượng Zndt và S-SO42- qua CT trong phòng Bảng 3.3 Kết quả phân tích mẫu nước sử dụng cho thí nghiệm Chỉ tiêu Đợt 1 (2015) Đợt 2 (2015) pH 7,62±0,07 7,39±0,05 [Zn2+] 0,00012±0,00001ppm 0,00011±0,00001ppm [S-SO42-] 0,11 ppm 0,14 ppm Znts 0,00020 ppm 0,00019 ppm Sts 0,21 ppm 0,19 ppm Chỉ tiêu Đợt 3 (2016) Đợt 4 (2016) pH 7,45±0,04 7,58±0,06 [Zn2+] 0,00013±0,00001ppm 0,00011±0,00001ppm [S-SO42-] 0,12 ppm 0,13 ppm Znts 0,00020 ppm 0,00021 ppm Sts 0,22 ppm 0,20 ppm Như vậy, tác động của nước thí nghiệm đến hàm lượng Zndt và hàm lượng S- SO42- không đáng kể và không ảnh hưởng đến các kết quả thí nghiệm. 3.3.1 Diễn biến thế Eh, Zndt và S-SO42- của ngập nước thường xuyên 3.3.1.1 Thế oxi hóa khử Eh Hình 3.2 Đồ thị diễn biến thế Eh TB của CT đất ngập nước liên tục Eh giảm 1,44 lần sau 8 tuần ngập liên tục. Ở thế khử dưới mức -200 mV là môi trường khử rất mạnh, các ion SO42- hầu như không tồn tại ở môi trường này mà bị khử về dạng sunfua (H2S, HS-, S2-). Các sunfua liên kết với các ion kim loại trong đất hình thành các kết tủa sunfua ZnS, MnS, FeS rất bền. -300 -200 -100 0 0 2 4 6 8 10 Eh ( m V ) Tuần ngập nước Diễn biến EhTB của CT ngập nước liên tục 2015 - đợt 2 2016 - đợt 3 2016 - đợt 4 2015 - đợt 1 11 3.3.1.2 Diễn biến kẽm dễ tiêu Với lớp nước mặt ruộng 4÷5 cm và ngập liên tục trong 08 tuần thí nghiệm. Hình 3.3 (trái) và 3.5 (phải). Diễn biến pH, [Zndt] và Eh trong CT đất ngập nước liên tục Cả pH, Eh và hàm lượng Zndt giảm dần theo thời gian ngập nước. pH giảm khoảng 1 đơn vị; Eh giảm hơn 100 mV; Zndt giảm khoảng 6,6 lần sau 8 tuần ngập nước liên tục. Mối tương quan giữa thời gian ngập nước với pH, Eh và hàm lượng Zndt là tương quan tỉ lệ nghịch, hệ số tương quan R2 0,76 ÷ 0,87. Kiểm định thống kê T-test độc lập giữa các hàm lượng Zndt giữa hai đợt liên tiếp cho kết quả hầu hết các xác suất p đều nhỏ hơn 0,05. Chứng tỏ sự khác nhau về hàm lượng Zndt là do chế độ ngập nước. Đất ngập nước liên tục là môi trường hình thành nên các độc tố H2S, HS-, S2- tạo kết tủa với các ion kim loại, trong đó có kết tủa khó tan ZnS, làm giảm nguồn dinh dưỡng Zndt trong đất canh tác lúa Chế độ ngập nước làm thế Eh giảm dẫn tới làm giảm hàm lượng Zndt trong đất, trung bình thế Eh giảm đi 10 mV thì hàm lượng Zndt giảm khoảng 0,0112 mg/100g. 3.3.1.3 Diễn biến hàm lượng S-SO42- Hình 3.6 Diễn biến [S-SO42-] trong CT ngập nước liên tục 0.0000 0.2000 0.4000 0.6000 0.8000 1 2 3 6 8 [Z n d t] m g/ 1 0 0 g Tuần ngập nước (tuần) Diễn biến [Zndt] trong CT ngập nước liên tục 2015 - đợt 1 2015 - đợt 2 2016 - đợt 3 2016 - đợt 4 6.93 6.69 6.34 6.28 6.15 6.01 0.66857 0.64181 0.53676 0.47212 0.44487 0.10061 -1.53-2.03-2.15-2.35 -2.46 -2.56 -4 -2 0 2 4 6 8 0 5 10 p H , E h ( m V ), [ Zn ]d t (m g/ 1 0 0g ) Diễn biến pH, [Zn]dt, Eh sau các khoảng thời gian ngập nước pH [Zn] dt Eh*0 .01 Thời gian ngập 10 10.5 11 11.5 1 tuần 2 tuần 3 tuần 6 tuần 8 tuần [S O 4 2- ] (m g/ 1 00 g) Tuần ngập nước Diến biến hàm lượng S-SO4 2- trong CT đất ngập nước liên tục Đợt 1 Đợt 2 Đợt 3 Đợt 4 12 Sau 8 tuần đất bị ngập nước liên tục, kết quả phân tích cho thấy [S-SO42-] giảm gần 10 %. Thế Eh và [S-SO42-] có tương quan tỉ lệ thuận, hệ số R2 = 0,99. Trung bình khi Eh giảm đi 10 mV, [S-SO42-] giảm khoảng 0,08 mg/100g. Hình 3.7 Mối quan hệ giữa Eh và [S-SO42-] trong CT ngập nước liên tục Kiểm định thống kê t-test độc lập giá trị trung bình của hàm lượng S-SO42- giữa hai đợt lấy mẫu liên tiếp thấy rằng đa số giá trị p đều nhỏ hơn 0,05. Các kết quả này đảm bảo độ tin cậy kết quả phân tích. 3.3.2 Diễn biến thế Eh, Zndt và S-SO42- của CT cạn nước tự nhiên Lớp nước ngập ban đầu của CT đất cạn nước tự nhiên là 5 cm, sau đó để cạn tự nhiên để theo dõi diễn biến Eh, pH, [SO42-] và [Zndt] khi nước rút dần. 3.3.2.1 Diễn biến lớp nước mặt ruộng, Eh, pH Bảng 3.6 Lớp nước mặt ruộng (LNMR) của CT cạn nước tự nhiên Diễn biến lớp nước mặt ruộng, thế Eh, pH của CT đất cạn nước tự nhiên - lớp nước ban đầu ngập 5cm Tuần 2015 – đợt 1 2015 – đợt 2 LNMR (cm) Eh (mV) pH LNMR (cm) Eh (mV) pH 1 3,4 -201 6,55 3,2 -223 6,32 2 2,3 -261 6,69 2,4 -259 6,11 3 0,9 -143 6,74 0,7 -123 6,89 6 0 -68 6,88 0 -56 7,21 8 0 45 7,11 0 52 7,35 Tuần 2016 – đợt 3 2016 – đợt 4 LNMR (cm) Eh (mV) pH LNMR (cm) Eh (mV) pH 1 3,0 -215 6,13 3,6 -221 6,25 2 2,5 -280 5,47 2,1 -283 5,94 3 0,9 -112 6,56 0 -139 6,73 6 0 -76 7,03 0 -33 6,89 8 0 67 7,52 0 51 7,46 Quan hệ giữa thế Eh và lớp nước mặt ruộng là tương quan tỉ lệ nghịch, lớp y = 0.8353x + 12.828 R² = 0.9878 10.4 10.6 10.8 11 11.2 11.4 -3 -2.5 -2 -1.5 -1 -0.5 0 [S -S O 42 - ] ( m g/ 10 0 g) Eh*0.01 (mV) Mối quan hệ giữa Eh và [S-SO4 2-] trong CT ngập nước liên tục 13 nước mặt ruộng giảm thì thế Eh tăng lên. Hệ số tương quan R2 từ 0,67÷0,78. Hình 3.8 Quan hệ giữa Eh và lớp nước mặt ruộng CT cạn nước tự nhiên Eh tăng dần khi đất nẻ bề mặt. Lớp nước mặt ruộng 0,8÷1,3 cm làm Eh trên mức -100 mV, hạn chế sự khử S-SO42- trong đất. Nẻ bề mặt giúp dưỡng khí khuếch tán sâu vào trong đất thúc đẩy hoạt động của các vi sinh vật háo khí. Hình 3.9 Đồ thị diễn biến thế Eh TB của công thức đất cạn nước tự nhiên. Cơ chế giải phóng ion kẽm và S-SO42- diễn ra nhờ lượng khí oxi khuếch tán vào trong đất. Ở mức Eh > -100 mV có hai tác động: hạn chế hình thành kẽm sunfua ZnS và giải phóng kẽm khỏi các kết tủa sunfua. 3.3.2.2 Diễn biến hàm lượng kẽm dễ tiêu Hình 3.10 Diễn biến hàm lượng Zndt CT cạn nước tự nhiên [Zndt] giảm mạnh sau 2 tuần đầu tiên (0,6678- 0,5594 mg/100g) trong môi trường ngập 5-3 cm. Tuy nhiên, lớp nước mặt ruộng rút xuống nông hơn (0,9 cm) ở tuần thứ ba làm hàm lượng Zndt tăng trở lại 0,5785 mg/100g. Từ tuần -400 -300 -200 -100 0 100 -1 0 1 2 3 4 Eh ( m V ) Lớp nước mặt ruộng (cm) Quan hệ giữa lớp nước mặt ruộng và thế Eh trong CT cạn nước tự nhiên đợt 1 đợt 2 đợt 3 đợt 4 -400 -300 -200 -100 0 100 0 2 4 6 8 10 Eh ( m V ) Tuần Diễn biến Eh theo các tuần của CT cạn nước tự nhiên đợt 1 đợt 2 đợt 3 đợt 4 0.0000 0.2000 0.4000 0.6000 0.8000 3.4 2.3 0.9 0 0 [Z n d t] m g/ 1 0 0 g Lớp nước mặt ruộng(cm) Diễn biến hàm lượng Zndt trong CT cạn nước tự nhiên Đợt 1 Đợt 2 Đợt 3 Đợt 4 Tuần 1 Tuần 2 Tuần 3 Tuần 6 Tuần 8 14 6÷8, nước rút mạnh làm đất bị cạn nẻ bề mặt (tuy nhiên ở phía lớp đất dưới vẫn còn ẩm). Lúc này, thế Eh tăng mạnh làm các ion Zn2+ được giải phóng, hàm lượng Zndt tăng trở lại 0,6581÷0,6722 mg/100g. Rút nước làm tăng nồng độ khí oxi khuếch tán vào đất đã duy trì được lượng kẽm dễ tiêu trong đất. Kiểm định thống kê T-test độc lập cho thấy hầu hết xác suất p đều nhỏ hơn 0,05. Vậy, sự khác nhau giữa kết quả hàm lượng Zndt trung bình giữa các đợt lấy mẫu khác nhau do sự tác động của độ sâu lớp nước mặt ruộng. 3.3.2.3 Diễn biến hàm lượng S-SO42- Eh tăng làm hàm lượng S-SO42- tăng dần theo thời gian cạn nước. Hình 3.11 Diễn biến Eh, pH và [SO42-] của CT cạn nước tự nhiên Mối tương quan giữa ba đại lượng Eh, pH và [SO42-] là tỉ lệ thuận. [SO42-] tăng 0,4 mg/100g ở tuần thứ ba khi lớp nước bề mặt rút xuống còn 0,9 cm và tăng trung bình từ 0,6÷0,7 mg/100g tại tuần thí nghiệm 6÷8 khi đất trở nên nẻ bề mặt. Gắn với thức tế đồng ruộng, rút nước phơi ruộng sẽ làm tăng hàm lượng oxi trong đất, thuận lợi cho các vi sinh vật háo khí hoạt động giải phóng S-SO42- từ các kết tủa sunfua, kết quả làm tăng hàm lượng S-SO42- trong đất. 3.3.3 So sánh diễn biến Zndt và S-SO42- giữa hai CT thí nghiệm trong phòng 3.3.3.1 So sánh diễn biến kẽm dễ tiêu Hình 3.12 Đồ thị so sánh hai CT thí nghiệm trong phòng [Zndt] trong CT đất cạn tự nhiên ít thay đổi trong khi giảm 6,6 lần ở CT đất y = 0.0526x + 6.5514 R² = 0.9435 y = 0.0919x + 11.225 R² = 0.9267 y = 0.115x - 2.024 R² = 0.9093-4 -2 0 2 4 6 8 10 12 14 0 2 4 6 8 10Eh *1 0 0 ( m v) , p H , [ SO 4 2- ] (m g/ 10 0 g) Tuần thí nghiệm Diễn biến Eh, pH, [SO4 2-] trong CT đất cạn nước tự nhiên pH [SO42-] Eh*100 0.0000 0.2000 0.4000 0.6000 0.8000 0 2 4 6 8 10 [Z n d t] m g/ 1 0 0 g Tuần thí nghiệm (tuần) So sánh hàm lượng Zndt giữa 2 CT CT cạn CT 15 ngập nước liên tục. Bảng 3.9 Kiểm định T-test độc lập hàm lượng Zndt giữa CT1 và CT2 Tuần [Zndt] CT1 [Zndt] CT2 p Kết luận 1 0,6481 0,6628 0,00120 Khác nhau có ý nghĩa 2 0,5346 0,5410 0,05698 Khác nhau không có ý nghĩa 3 0,4777 0,5826 0,00019 Khác nhau có ý nghĩa 6 0,4392 0,6238 0,00001 Khác nhau có ý nghĩa 8 0,1145 0,6734 0,00001 Khác nhau có ý nghĩa Mức ngập 4-5 cm trong 02 tuần đầu làm Zndt giảm ở cả 2 công thức do tạo kết tủa ZnS trong đất. Lớp nước rút sau 3 tuần ở CT cạn nước tự nhiên đã cho thấy rõ sự khác nhau về diễn biến Zndt giữa 2 CT: giảm ở CT ngập nước liên tục và ít thay đổi ở CT cạn nước tự nhiên. Vậy, có thể kết luận rằng nước ngập liên tục ở mức 5 cm làm Eh và hàm lượng Zndt giảm. Lớp nước ngập dưới 3 cm làm thế Eh ở mức trên -200 mV hạn chế sự khử S-SO42- về sunfua. Mức ngập dưới 1cm làm Eh ở trên mức -100 mV không xảy ra sự khử S-SO42-. Đất nẻ bề mặt diễn ra quá trình khôi phục kẽm khó tiêu về dạng dễ tiêu. 3.3.3.2 So sánh diễn biến hàm lượng S-SO42- của hai công thức So với công thức ngập nước liên tục, [SO42-] trong công thức đất cạn tự nhiên ít thay đổi nhưng lại giảm mạnh ở công thức đất ngập nước liên tục. Hình 3.13 Đồ thị so sánh hàm lượng S-SO42- hai CT thí nghiệm trong phòng Bảng 3.10 Kiểm định thống kê t-test độc lập [SO42-] giữa CT1 và CT2 Tuần [SO42-] CT1 [SO42-] CT2 p Kết luận 1 11,24 11,35 0,112706 Khác nhau không có ý nghĩa 2 11,40 11,17 0,003455 Khác nhau không có ý nghĩa 3 11,62 10,99 0,000743 Khác nhau có ý nghĩa 6 11,79 10,76 0,000162 Khác nhau có ý nghĩa 8 11,92 10,57 0,000001 Khác nhau có ý nghĩa Từ các kết quả thu được có thể kết luận: nước ngập liên tục ở mức 4÷5 cm làm thế Eh giảm dẫn tới giảm hàm lượng S-SO42-. Lớp nước ngập 3 cm làm [SO42-] bị giảm ít hơn. Lớp nước ngập dưới 1cm có thể duy trì hàm lượng ion 11.53 11.35 11.17 10.99 10.76 11.24 11.40 11.62 11.79 10.5 11 11.5 12 0 2 4 6 8 10 [S O 4 2 - ] ( m g/ 1 0 0 g) Tuần thí nghiệm So sánh hàm lượng S-SO4 2- của 2 CT trong phòng CT đất ngập nước liên tục CT đất cạn nước tự nhiên 16 S-SO42-. Khi áp dụng ngoài đồng ruộng, do lúa là cây cần nước nên mức ngập 1÷3 cm thích hợp hơn - đảm bảo lượng nước cung cấp cho cây mà không làm giảm hàm lượng dinh dưỡng lưu huỳnh cho lúa. 3.4 Diễn biến hàm lượng Zndt và SO42- qua CT thí nghiệm đồng ruộng 3.4.1 Eh, pH, kẽm dễ tiêu và lưu huỳnh trong CT tưới ngập thường xuyên 3.4.1.1 Lớp nước tưới trong ruộng ở các giai đoạn thí nghiệm Lớp nước mặt ruộng của khu ruộng tưới ngập áp dụng theo chế độ tưới của địa phương ở cả 4 vụ thí nghiệm luôn cao hơn mức 6 cm. Hình 3.15 Đường quá trình lớp nước mặt ruộng của CT tưới ngập 3.4.1.2 Các thông số Eh và pH Hình 3.17 Diễn biến Eh TB của CT tưới ngập trong 04 vụ canh tác Rõ ràng, hầu hết thế oxi hóa khử Eh đều dưới mức -200 mV và có xu hướng giảm mạnh ở các giai đoạn cuối. Tuy nhiên tại giai đoạn BRHX thế Eh không tuân theo xu hướng chung, một trong những lí do là lớp nước mặt ruộng tại giai đoạn này thấp hơn so với các thời kì khác (dưới 7 cm) làm thế Eh đồng loạt tăng lên. Thêm nữa, thời điểm BRHX là lúc lúa được bón thúc lần một bằng phân đạm KNO3. Ion NO3- điện li ra từ muối KNO3 đóng vai trò là chất oxi hóa, nhận electron trong dịch đất nên làm thế Eh của đất tăng lên. 0 5 10 15 L ớ p n ư ớ c m ặt r u ộ n g (c m ) Thời kì lấy mẫu Đường quá trình lớp nước mặt ruộng của CT tưới ngập Đổ ải BRHX Đẻ nhánh Làm đòng Trỗ -300 -200 -100 0 0 2 4 6 Eh ( m V ) Giai đoạn sinh trưởng Diễn biến Eh của CT tưới ngập ĐX 2015 17 Hình 3.18 Quan hệ Eh và lớp nước mặt ruộng trong CT tưới ngập Đồ thị chỉ ra lớp nước mặt ruộng và Eh có mối tương quan tỉ lệ nghịch: Hình 3.19 Quan hệ giữa pH và lớp nước mặt ruộng của CT tưới ngập Mối tương quan giữa lớp nước mặt ruộng của CT tưới ngập và pH là tương quan tỉ lệ nghịch với hệ số R2 = 0,76. Lớp nước mặt ruộng của CT tưới ngập trên thực tế luôn ở mức rất nên pH đo được có giá trị tương đối thấp. Bên cạnh đó, bón phân đạm cho lúa cũng góp phần làm pH giảm. Tại thời điểm BRHX, pH dao động trong khoảng 5,64÷6,01 cho thấy độ pH tương đối thấp ở thời điểm này. Phân đạm KNO3 đã được sử dụng để bón thúc cho lúa ở các thời kì đẻ nhánh và bén rễ hồi xanh. Khi đó, ion K+ điện li ra từ muối KNO3 được rễ lúa hấp thụ một phần, phần còn lại đi vào bề mặt keo đất giải phóng các ion dương trong đó có Al3+ góp phần làm môi trường đất trở nên chua hơn 3.4.1.3 Diễn biến hàm lượng Zndt Hình 3.20 Diễn biến hàm lượng Zndt của CT tưới ngập Rõ ràng, hàm lượng Zndt và thời gian đất lúa ngập nước có mối tương quan tỉ lệ nghịch, thời gian đất ngập nước tăng lên thì hàm lượng Zndt càng giảm. -5 0 7 8.5 9.5 10.5 10 E h /1 0 0 ( m V ) Lớp nước mặt ruộng (cm) Quan hệ lớp nước mặt ruộng và Eh Vụ Hè thu 2015 Vụ Đông xuân 2015 7.5 Vụ Đông xuân 2016 Vụ Hè thu 2016 0 2 4 6 8 7.5 7 8.5 9.5 8 p H Lớp nước mặt ruộng (cm) Quan hệ lớp nước mặt ruộng và pH Vụ Đông xuân 2015 Vụ Hè thu 2016 Vụ Đông xuân 2016 Vụ Hè thu 2015 0.0000 0.2000 0.4000 0.6000 0.8000 1 2 3 4 5 Zn d t (m g/ 1 0 0 g) Thời điểm lấy mẫu 1-Đổ ải, 2-BRHX, 3-Cuối ĐN, 4-Giữa LĐ, 5-Trỗ Hàm lượng Zndt trong CT tưới ngập ĐX 2015 HT 2015 ĐX 2016 HT 2016 18 Kiểm định thống kê T-test độc lập giữa các nồng độ Zndt TB trong hai thời kì lấy mẫu liên tiếp. Kết quả thu được cho thấy các xác suất p đều nhỏ hơn 0,05. Như vậy, sự khác nhau giữa hàm lượng Zndt của các thời kì lấy mẫu do tác động của ngập nước mặt ruộng lâu ngày gây nên. Nguyên nhân làm cho hàm lượng Zndt bị giảm trong công thức tưới ngập: - Kẽm dạng dễ tiêu là dinh dưỡng cần thiết cho lúa, quan trọng trong thời kì tạo hạt, vì lúc này kẽm rất cần cho sự tổng hợp nên các axit amin trong hạt, tăng cường khả năng sử dụng lân cho cây lúa và cần thiết cho sản xuất các hydratcarbon trong hạt. - Thời gian đất ngập nước lâu ngày làm Eh giảm mạnh hình thành môi trường khử, các ion sunphat bị khử thành sunfua, kết hợp với các ion kẽm (II) tạo kết tủa kẽm sunfua khó tan trong dịch đất. Cơ chế này là một trong các nguyên nhân dẫn đến giảm hàm lượng kẽm dễ tiêu trong đất lúa tưới ngập. - Sử dụng phân lân làm giảm Zndt do hình thành kết tủa không tan Zn3(PO4)2. Vậy thế Eh và [Zndt] có mối tương quan tỉ lệ thuận, Eh giảm trong đất ruộng ngập nước liên tục làm hàm lượng Zndt giảm. Từ các kết quả thí nghiệmcó thể kết luận rằng: trong đất lúa tưới ngập thường xuyên khi không được bổ sung phân bón vi lượng chứa kẽm, trung bình thế Eh giảm đi 10 mV thì hàm lượng Zndt giảm khoảng 0,1041±0,0132 mg/100g/vụ, hàm lượng S-SO42- giảm khoảng 0,18±0,01 mg/100g. Trong điều kiện môi trường đất lúa yếm khí do ngập nước, ion S-SO42- bị khử về các dạng ion sunfua, hàm lượng Zndt giảm do một phần là nguồn dinh dưỡng cho lúa, một phần bị kết tủa trong dạng muối kẽm sunfua khó tan ZnS. Các kết quả nghiên cứu đã chỉ ra mức nước dưới 3 cm kiểm soát thế Eh ở mức cao hơn -200 mV để hạn chế sự khử sunphat. Vậy, để duy trì dinh dưỡng kẽm dễ tiêu trong đất cho lúa hấp thu một cách hiệu quả cần quản lí lớp nước mặt ruộng ở mức dưới 3 cm nhằm duy trì môi trường đất hiếu khí. Hơn nữa, chế độ phân bón nên được kiểm soát đúng liều lượng, quá nhiều lân sẽ làm thiếu hụt kẽm do tạo dạng kết tủa Zn3(PO4)2 khó tan. 3.4.1.4 Diễn biến hàm lượng S-SO42- Hình 3.21 Diễn biến hàm lượng S-SO42- trong đất lúa của CT tưới ngập 9 9.5 10 10.5 11 0 2 4 6 [S O 4 2- ] m g/ 10 0 g Đổ ải BRHX Đẻ nhánh Làm đồng Trỗ Diễn biến hàm lượng S-SO4 2- trong CT tưới ngập Đông xuân 2015 Hè thu 2015 Đông xuân 2016 Hè thu 2016 19 Hàm lượng S-SO42- giảm mạnh trong CT tưới ngập từ đầu vụ đến cuối vụ. Mối tương quan giữa hàm lượng sunphat và thời gian ngập nước là tỉ lệ nghịch. Trong mối quan hệ này hệ số R2 dao động từ 0,86÷0,94. Thực hiện kiểm định thống kê T-test độc lập, giữa hai thời kì lấy mẫu liên tiếp cho các hàm lượng S-SO42-. Kết quả thu được cho hầu hết các giá trị xác suất p nhỏ hơn 0,05. Vậy, kết quả thống kê chỉ ra sự giảm hàm lượng ion S-SO42- là do tác động của chế độ tưới ngập thường xuyên. S-SO42- là một trong những dạng dinh dưỡng chính của lúa, nên chế độ phân bón không bổ sung lưu huỳnh thì hàm lượng S-SO42- giảm là do sự hấp thu của rễ lúa. Thời gian ngập nước lâu và lớp nước mặt ruộng sâu (7÷10 cm) làm thế Eh giảm, hình thành môi trường khử mạnh. Trong điều kiện này các ion S-SO42- bị khử thành dạng ion sunfua. Đây là một trong các nguyên nhân chính làm giảm dần hàm lượng ion S-SO42- trong đất ruộng tưới ngập thường xuyên. Từ thời điểm đổ ải cho đến thời điểm trỗ, lớp nước mặt ruộng trung bình luôn ngập trên 7cm, điều kiện này dẫn đến thế Eh và hàm lượng ion S-SO42- có xu hướng giảm. Như vậy, hai đại lượng Eh và [SO42-] có mối tương quan tỉ lệ thuận, Eh giảm trong điều kiện ruộng ngập liên tục làm hàm lượng S-SO42- giảm. CT TN không sử dụng phân chứa lưu huỳnh nên không có ảnh hưởng của chế độ phân bón đến hàm lượng ion S-SO42- trong đất lúa. Trong điều kiện nghiên cứu này, các kết quả thí nghiệm thu được cho thấy: trung bình khi thế Eh giảm đi 10 mV thì hàm lượng S-SO42- giảm khoảng 0,30 mg/100g trong đất lúa tưới ngập. Mức giảm S-SO42- trong khoảng 1,37 mg/100g/vụ. Hình 3.22 Diễn biến pH, Eh, [SO42-], [Zn2+] của CT tưới ngập Cả pH, Eh, [SO42-] và [Zn2+] cùng giảm trong điều kiện lớp nước mặt ruộng ngập sâu liên tục. Như vậy, điều kiện ngập nước liên tục đã không mang lại điều kiện thuận lợi về dinh dưỡng lưu huỳnh, kẽm dễ tiêu cho cây lúa. -3.00 -2.00 -1.00 0.00 1.00 2.00 1 2 3 4 5 G iá t rị Đổ ải BRHX Đẻ nhánh Làm đòng Trỗ Tổng hợp pH, Eh, [SO4 2-], [Zndt] của CT tưới ngập pH*0.1 Eh*0.01 (mV) SO42-*0.1 (mg/100g) Zndt (mg/100g) 20 3.4.2 Diễn biến Eh, pH, Zndt, S-SO42- trong công thức tưới tiết kiệm nước 3.4.2.1 Lớp nước tưới trong ruộng các giai đoạn thí nghiệm Bảng 3.15 Diễn biến lớp nước mặt ruộng tưới TKN trung bình (cm) TT Thời điểm lấy mẫu ĐX 2015 HT 2015 ĐX 2016 HT 2016 TB 1 Đổ ải 2,5 2,1 2,3 2,0 2,2 2 Bén rễ hồi xanh 2,0 1,8 1,5 1,7 1,8 3 Cuối đẻ nhánh 0 0 0 0 0 4 Làm đòng 1,7 2,0 1,8 1,3 1,7 5 Trỗ 1,5 1,9 2,1 1,0 1,6 3.4.2.2 Các thông số Eh và pH Hình 3.23 Quan hệ lớp nước mặt ruộng và Eh của ruộng tưới TKN Kết quả cho thấy mực nước trong khoảng 2,5-3cm, giá trị EhTB vẫn trong khoảng -200 mV. Sự thay đổi Eh chỉ thể hiện rõ rệt chỉ khi lớp nước mặt ruộng giảm xuống thêm 0,5 cm, lúc này giá trị Eh dao động ở mức -170 mV (thời kì BRHX). Mực nước rút xuống dưới mức 2 cm, thế Eh dao động trong khoảng -150÷-100 mV. Khi Eh ở ngưỡng trên -200 mV, điều kiện này đã hạn chế sự khử ion sunphat về dạng độc tố sunfua so với mức trên -200 mV. Khi ruộng được rút cạn và có thời gian phơi ruộng từ 3-5 ngày làm thế Eh tăng lên trên mức -100 mV. Tuy nhiên, lúa là cây cần nước, phơi ruộng quá lâu làm ảnh hưởng đến sinh trưởng và năng suất lúa. Thời gian phơi ruộng dài ngày chỉ thực hiện được vào thời kì cuối đẻ nhánh (phơi ruộng 7-10 ngày) nhằm hạn chế sự đẻ chồi vô hiệu của lúa và làm thế EhTB tăng lên trên mức -60 mV là mức hạn chế hoàn toàn sự khử ion S-SO42- về sunfua. Mức thế oxi hóa này giúp khôi phục ion sunphat và kẽm di động từ quá trình oxi hóa các kết tủa sunfua khó tan như ZnS. Như vậy, phơi ruộng là yếu tố tích cực giúp tăng hàm lượng oxi, tăng thế oxi hóa khử trong đất, đây là một trong những điều kiện cần thiết để duy trì các nguồn dinh dưỡng quan trọng trong đất cho lúa. Qua nhiều nghiên cứu, Jan Vymazal cùng Lenka Kröpfelová kết luận: Eh từ - 200 ÷ -100 mV diễn ra quá trình khử các ion SO42- thành dạng sunfua (H2S), quá trình khử này càng xảy ra mạnh hơn khi giá trị Eh ở mức dưới -200 mV. -3 -2 -1 0 2.5 2 0 1.7 1.5 Eh /1 0 0 ( m V ) Lớp nước mặt ruộng TB (cm) Quan hệ lớp nước mặt ruộng và thế Eh của CT TKN ĐX 2015 HT 2015 ĐX 2016 HT 2016 Đổ ải BRHX Cuối ĐN Giữa làm đòng Trỗ 21 Xét về chế độ nước ở CT tưới ngập, lớp nước mặt ruộng luôn ở mức rất cao (6÷9 cm) nên Eh hầu hết dưới mức -170 mV, ở điều kiện này ion S-SO42- bị khử thành H2S dẫn tới làm giảm kẽm dễ tiêu. Ngược lại, lớp nước mặt ruộng tưới TKN tương đối nông (xấp xỉ bằng 1/5 ÷ 1/3 lần) so với ruộng tưới ngập, chế độ nước được kiểm soát ở mức thấp kết hợp làm cho không khí dễ khuếch tán vào đất hơn, vì thế khoảng thế Eh của đất ruộng áp dụng tưới TKN luôn lớn hơn thế Eh của CT tưới ngập. Vậy, để kiểm soát thế oxi hóa Eh luôn ở trên mức -200 mV nhằm hạn chế sự khử S-SO42- về sunfua thì lớp nước mặt ruộng phải dưới mức 3 cm. Mặc dù, Eh có xu hướng tăng mạnh khi lớp nước mặt ruộng ở mức thấp, để Eh ở trên mức -100 mV thì lớp nước mặt ruộng phải ở mức dưới 1,5 cm. Tuy nhiên, lúa là cây cần nước cho sự sinh trưởng và phát triển nên lớp nước mặt ruộng 2-3 cm xen kẽ phơi lộ mặt ruộng trong thời gian 3-5 ngày là phù hợp để cây lúa thực hiện các quá trình trao đổi chất và hạn chế sự khử S-SO42- trong đất lúa. 3.4.2.3 Diễn biến hàm lượng Zndt Hình 3.24 Diễn biến hàm lượng kẽm dễ tiêu trong CT tưới TKN của 04 vụ Ở thời điểm lúa BRHX, rễ lúa bắt đầu phát triển cần nhiều dinh dưỡng để chuẩn bị cho quá trình đẻ nhánh nên sự tiêu thụ kẽm tăng. Bên cạnh đó, lớp nước ngập 1,5÷3 cm trong 20 ngày kể từ thời điểm đổ ải góp phần làm kẽm dễ tiêu giảm. Vào cuối đẻ nhánh, ruộng được phơi cạn 7 ngày làm bề mặt nứt, nẻ tạo điều kiện cho oxi khuếch tán sâu hơn xuống tầng rễ. Phơi ruộng vào thời điểm này không những hạn chế lúa đẻ chồi vô hiệu mà còn làm cho bộ rễ phát triển sâu hơn để hút nước, dinh dưỡng và chống đổ ngã, hạn hán cho lúa. Dưỡng khí đi vào đất làm Eh đất tăng lên đồng thời thúc đẩy các vi sinh vật háo khí hoạt động. Một loạt các quá trình oxi hóa khử diễn ra trong đó có sự giải phóng ion kẽm và S-SO42- từ các sunfua. Kết quả của cơ chế này không những làm tăng hàm lượng các ion vi lượng như Zn2+, Cu2+ mà còn làm tăng ion dinh dưỡng S-SO42- trong đất lúa. Giai đoạn làm đòng và trỗ là lúc lúa cần dinh dưỡng cao nhất để làm hạt. Do không bổ sung phân bón kẽm nên hàm lượng Zndt trong đất giảm trung bình khoảng 0,2 mg/100gđ. Cụ thể, hàm lượng Zndt trong ruộng biến động từ 0,6439÷0,6285÷0,6212 mg/100g đất ở các vụ hè thu và từ 0.5500 0.6000 0.6500 0.7000 2.5 2 0 1.7 1.5 [Z n d t] m g/ 1 0 0g Lớp nước mặt ruộng (cm) Diễn bi