Tài liệu đánh giá hiện trạng chất lượng môi trường đất và đề xuất giải pháp bảo vệ đất của một số loại hình sử dụng đất sản xuất nông nghiệp huyện tiên du tỉnh bắc ninh

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM NGUYỄN THỊ TRANG ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG CHẤẤT LƯỢNG MÔI TRƯỜNG ĐẤẤT VÀ ĐỀỀ XUẤẤT GIẢI PHÁP BẢO VỆ ĐẤẤT CỦA MỘT SÔẤ LOẠI HÌNH SỬ DỤNG ĐẤẤT SẢN XUẤẤT NÔNG NGHIỆP HUYỆN TIỀN DU TỈNH BẮẤC NINH Chuyên ngành: Khoa học môi trường Mã sôố: 60.44.03.01 Người hướng dẫẫn khoa học: PGS.TS. Hoàng Thái Đại NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP - 2016 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được sử dụng để bảo vệ một học vị nào. Tôi cam đoan rằng, mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn đều được nêu rõ nguồn gốc. Hà nội, ngày tháng năm 2016 Tác giả luận văn Nguyễn Thị Trang i LỜI CẢM ƠN Trong suốt thời gian học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn, tôi đã nhận được sự hướng dẫn, chỉ bảo tận tình của các thầy cô giáo, sự giúp đỡ, động viên của bạn bè, đồng nghiệp và gia đình. Nhân dịp hoàn thành luận văn, cho phép tôi được bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc tới thầy hướng dẫn PGS. TS. Hoàng Thái Đại và các thầy cô trong khoa Môi trường đã tận tình hướng dẫn, dành nhiều công sức, thời gian và tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài. Tôi xin chân thành cảm ơn tập thể lãnh đạo, cán bộ viên chức Viện Thổ nhưỡng Nông hóa, ban chủ nhiệm đề tài “Đánh giá thực trạng mức độ an toàn vệ sinh thực phẩm nông sản và xác định ảnh hưởng của đất, nước tưới đến mức độ an toàn nông sản trên địa bàn tỉnh Bắc Ninh” (đề tài hợp tác giữa Viện Thổ nhưỡng Nông Hóa và Sở KH & CN tỉnh Bắc Ninh) đề tài đã giúp đỡ và tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài. Xin chân thành cảm ơn gia đình, người thân, bạn bè, đồng nghiệp đã tạo mọi điều kiện thuận lợi và giúp đỡ tôi về mọi mặt, động viên khuyến khích tôi hoàn thành luận văn./. Hà nội, ngày tháng năm 2016 Tác giả luận văn Nguyễn Thị Trang ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN...............................................................................................................i LỜI CẢM ƠN...................................................................................................................ii MỤC LỤC........................................................................................................................... ...........................................................................................................................iii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT.........................................................................................v DANH MỤC BẢNG........................................................................................................vi DANH MỤC HÌNH.........................................................................................................vi TRÍCH YẾU LUẬN VĂN..............................................................................................vii THESÝS ABSTRACT.....................................................................................................ix PHẦN 1. MỞ ĐẦU..........................................................................................................1 1.1. Tính cấp thiết của đề tài......................................................................................1 1.2. Giả thuyết khoa học............................................................................................2 1.3. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài...........................................................................2 1.4. Phạm vi nghiên cứu............................................................................................2 1.5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn............................................................................2 PHẦN 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU...............................................................................3 2.1. Các nghiên cứu về hiện trạng môi trường đất trên thế giới và Việt Nam...........3 2.1.1. Hiện trạng môi trường đất đất sản xuất nông nghiệp trên thế giới.....................3 2.1.2. Hiện trạng môi trường đất sản xuất nông nghiệp tại Việt Nam..........................6 2.2. Các vấn đề về ô nhiễm và thoái hóa đất sản xuất nông nghiệp........................12 2.2.1. Nguyên nhân thoái hóa đất và ảnh hưởng của thoái hóa đất đến khả năng sản xuất.............................................................................................................12 2.2.2. Ô nhiễm đất và nguyên nhân gây ô nhiễm đất.................................................18 2.3. Các biện pháp cải tạo đất và giảm thiểu ô nhiễm đất.......................................28 2.3.1. Biện pháp cải thiện độ phì................................................................................28 2.3.2. Biện pháp giảm thiểu ô nhiễm (giảm tồn dư kim loại nặng) trong đất.............29 PHẦN 3. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.....................................36 3.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu....................................................................36 3.1.1. Đối tượng nghiên cứu.......................................................................................36 3.1.2. Phạm vi nghiên cứu..........................................................................................36 3.2. Nội dung nghiên cứu........................................................................................36 iii 3.3. Phương pháp nghiên cứu..................................................................................36 3.3.1. Phương pháp thu thập số liệu thứ cấp..............................................................36 3.3.2. Phương pháp thu thập số liệu sơ cấp................................................................36 3.3.3. Phương pháp lấy mẫu và phân tích...................................................................37 3.3.4. Phương pháp so sánh........................................................................................40 3.3.5. Phương pháp xử lý số liệu................................................................................40 PHẦN 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN.......................................................................41 4.1. Một số điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội của huyện Tiên Du tỉnh Bắc Ninh..................................................................................................................41 4.1.1. Điều kiện tự nhiên............................................................................................41 4.1.2. Điều kiện kinh tế – xã hội.................................................................................47 4.2. Hiện trạng sử dụng đất nông nghiệp huyệnTiên Du.........................................49 4.2.1. Các loại hình sử dụng đất chính và hệ thống cây trồng trong sản xuất nông nghiệp......................................................................................................49 4.2.2. Tình hình sử dụng phân bón, thuốc BVTV trong khu vực nghiên cứu trên các loại hình sử dụng đất chính........................................................................52 4.3. Hiện trạng môi trường đất trên các loại hình sử dụng đất chính tại huyện Tiên Du.............................................................................................................59 4.3.1. Môi trường đất chuyên Lúa..............................................................................59 4.3.2. Môi trường đất 2 Lúa - Màu.............................................................................65 4.3.3. Môi trường đất Chuyên màu.............................................................................68 4.3.4. So sánh một số tính chất đất và tồn dư KLN trên các loại hình sử dụng đất chính huyện Tiên Du...................................................................................73 4.4. Đề xuất biện pháp kĩ thuật nâng cao chất lượng đất sản xuất nông nghiệp huyện Tiên Du..................................................................................................75 4.4.1. Quản lý và sử dụng phân bón...........................................................................75 4.4.2. Sử dụng nguồn nước tưới đảm bảo..................................................................76 4.4.3. Quản lý và sử dụng thuốc BVTV.....................................................................76 PHẦN 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ......................................................................77 5.1. Kết luận............................................................................................................77 5.2. Đề nghị.............................................................................................................78 Tài liệu tham khảo...........................................................................................................79 iv DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Nghĩa tiếng Việt BTNMT Bộ Tài nguyên Môi trường BVMT Bảo vệ Môi trường BVTV Bảo vệ thực vật CEC Dung tích hấp thu LHSDĐ Loại hình sử dụng đất DTTN Diện tích tự nhiên GIS Hệ thống thông tin địa lý KCN Khu công nghiệp KLN Kim loại nặng KHCN Khoa học công nghệ KT - XH Kinh tế - Xã hội KHM Kí hiệu mẫu MN&TDBB Miền núi và Trung du Bắc bộ OM Hàm lượng cacbon hữu cơ QCVN Quy chuẩn Việt Nam TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam UBND Ủy ban nhân dân FAO Tổ chức lương thực và Nông nghiệp Liên Hợp Quốc v DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1. Tiềm năng đất đai và diện tích đất canh tác trên thế giới.............................3 Bảng 2.2. Hàm lượng tối đa cho phép các kim loại nặng được xem là độc tố đối với thực vật trong đất nông nghiệp...............................................................5 Bảng 2.3. Hàm lượng kim loại nặng trong tầng đất mặt ở một số loại đất tại Việt Nam.......................................................................................................8 Bảng 2.4. Hàm lượng kim loại nặng trong đất nông nghiệp ở một số vùng của Việt Nam.......................................................................................................8 Bảng 2.5. Nguồn gốc công nghiệp của một số kim loại nặng.....................................21 Bảng 2.6. Hàm lượng kim loại nặng trong một số phân bón thông thường................24 Bảng 2.7. Sử dụng phân bón vô cơ ở nước ta qua các năm........................................24 Bảng 2.8. Các tạp chất trong phân superphophat........................................................26 Bảng 2.9. Thời gian tồn lưu trong đất của một số nông dược.....................................28 Bảng 2.10. Tổng kết các công nghệ xử lý ô nhiễm đất.................................................33 Bảng 3.1. Tọa độ và vị trí lấy mẫu đất khu vực nghiên cứu.......................................38 Bảng 3.2. Giới hạn hàm lượng tổng số của một số kim loại nặng trong một số loại đất QCVN 03 : 2015/BTNMT.............................................................40 Bảng 4.1. Biến động về dân số, lao động qua các năm...............................................47 Bảng 4.2. Cơ cấu 3 loại đất chính...............................................................................49 Bảng 4.3. Diện tích, cơ cấu đất nông nghiệp năm 2015.............................................50 Bảng 4.4. Lượng phân bón và năng suất của các loại cây trồng chính.......................54 Bảng 4.5. Lượng phân bón theo loại hình sử dụng đất...............................................55 Bảng 4.6. Mức độ sử dụng thuốc BVTV cho lúa trên đất Chuyên lúa.......................57 Bảng 4.7. Mức độ sử dụng thuốc BVTV cho các loại cây trồng trên đất 2 Lúa Màu.............................................................................................................58 Bảng 4.8. Mức độ sử dụng thuốc BVTV cho các loại cây trồng trên đất Chuyên màu................................................................................................59 Bảng 4.9. Một số tính chất hóa học đất Chuyên lúa...................................................61 Bảng 4.10. Hàm lượng một số kim loại nặng trong đất chuyên lúa..............................63 Bảng 4.11. Một số tính chất hóa học đất 2 Lúa - màu..................................................66 Bảng 4.12. Hàm lượng một số kim loai nặng trong đất 2 Lúa – Màu..........................67 Bảng 4.13. Một số tính chất hóa học đất Chuyên màu.................................................69 Bảng 4.14. Hàm lượng một số kim loai nặng trong đất Chuyên màu...........................71 vi Bảng 4.15. Đặc tính hóa học của các loại hình sử dụng đất chính................................73 DANH MỤC HÌNH Hình 4.1. Vị trí địa lý huyện Tiên Du...........................................................................41 Hình 4.2. Sơ đồ biểu thị số liệu trung bình 5 năm (2010 - 2015) của Trạm Khí tượng Bắc Ninh.............................................................................................44 Hình 4.3. Hàm lượng KLN tổng số ở các loại hình sử dụng đất..................................74 vii TRÍCH YẾU LUẬN VĂN Tên tác giả: Nguyễn Thị Trang Tên Luận văn: “Đánh giá hiện trạng chất lượng môi trường đất và đề xuất giải pháp bảo vệ đất của một số loại hình sử dụng đất sản xuất nông nghiệp huyện Tiên Du tỉnh Bắc Ninh”. Ngành: Khoa học môi trường Mã số: 60.44.03.01 Tên cơ sở đào tạo: Học viện Nông nghiệp Việt Nam Mục đích nghiên cứu: - Đánh giá hiện trạng môi trường đất sản xuất nông nghiệp của 3 loại hình sử dụng đất chính của huyện Tiên Du (Chuyên lúa, 2 Lúa – màu, Chuyên màu). - Đề xuất một số giải pháp chính bảo vệ môi trường đất sản xuất nông nghiệp. Phương pháp nghiên cứu: Các phương pháp sử dụng trong nghiên cứu này là: thu thập số liệu thứ cấp; Phương pháp thu thập số liệu sơ cấp; Phương pháp lấy mẫu và phân tích: thực hiện lấy 33 mẫu đất để phân tích một số chỉ tiêu dinh dưỡng và hàm lượng kim loại nặng ; Phương pháp so sánh; Phương pháp xử lý số liệu. Kết quả chính và kết luận: Điều kiện kinh tế xã hội huyện thuận lợi cho phát triển sản xuất nông nghiệp. Trong tổng số diện tích tự nhiên 9.568,65 ha, đất nông nghiệp là 6.234,46 ha chiếm tỷ trọng lớn nhất (65,16 %). Điều kiện đất đai thổ nhưỡng phù hợp với các loại cây trồng địa phương. Có 3 loại hình sử dụng đất chính là: chuyên màu, chuyên lúa, 2 Lúa – màu. Mức độ sử dụng phân bón và thuốc BVTV trong loại hình 2 Lúa – màu là cao nhất, tuy nhiên tình hình sử dụng phân bón và thuốc bảo vệ thực vật tại địa phương hầu hết đều đảm bảo. Môi trường đất (đất phù sa) thuộc huyện Tiên Du còn tương đối tốt; hàm lượng các chất dinh dưỡng mức trung bình: pHKCl (5,1 - 5,7), OM (1,7 - 3,1 %), P dễ tiêu (8 35 mg/100g), P% (0,5 – 1), N% ( 0,1 - 0,15), K% (0,86 - 2,25), K dễ tiêu (4,21 - 29,61 mg/100g), CEC (10,86 - 20,44 ldl/100g); có xu hướng cao hơn ở những loại hình sử dụng đất chuyên màu. Hàm lượng các kim loại nặng của đất trên các loại hình sử dụng không có sự biến động nhiều, không có quy luật rõ ràng và hàm lượng của chúng trên các loại hình đều chưa vượt ngưỡng tối đa cho phép, theo QCVN 03: 2015, với chì tổng số có xu viii hướng tăng khi chuyển từ đất lúa sang trồng màu, cao nhất là 67,21 ppm (QCVN 03: 2015: 70 ppm). Tuy chưa đến mức báo động nhưng vẫn cần có một số biện pháp kĩ thuật để nâng cao chất lượng đất huyện Tiên Du: quản lý sử dụng phân bón, bón phân cân đối, giảm lượng phân hóa học, tăng phân chuồng kết hợp bón vôi tăng pH đất, sử dụng thuốc BVTV: Đúng thuốc, Đúng lúc, Đúng liều lượng và đúng nồng độ. Cần có nghiên cứu bổ sung về hàm lượng kim loại nặng dễ tiêu, và mở rộng phạm vi để xác định nguồn gây ô nhiễm. ix THESİS ABSTRACT Master student: Nguyen Thi Trang Thesis title: Evaluate the current state of soil environment and recommend solutions for soil protection in some agricultural land use typein Tien Du district, Bac Ninh province. Major: Environmental science Code: 60.44.03.01 Educational organization: Vietnam National University of Agriculture (VNUA) Research Objectives: - Evaluate the current state of agricultural soil environmentin main LUTsin Tien Du district in order to propose solutions to protect agricultural land. Materials and Methods: The main methods appliedin this studyinclude: Method of collecting preliminary data: Collecting data on socio - economic states of Tien Du district and synthesizing theminto one report; Method of collecting secondary data: Evaluating the current state of agricultural land environmentin some main LUTsin Tien Du district; Method of sample collecting; Method of sample analysis (for 33 soil samples collected and with some fertility parameters and heavy metals); Method of comparison: Evaluating the current state of agricultural land environmentin some main LUTsin Tien Du district. Recommend some solutions aim at protecting the soil environment; Method of data analyzing. Main findings and conclusions: The socio - economic conditions contribute the advantage for district’s agricultural development. Of the total 9,568.65 ha of natural area, the agricultural land occupies the largest part with 65.16%. The soil conditionis suitable with various local crops. Inside the district, there are 3 main land use types (LUTs): vegetable only and 2 rice seasons and 1 added vegetable season. The rate of fertilizers and pesticides applicationin the last LUTis higher than thatin the vegetable only system.in other side, these rates are under the allowable threshold. The soil environmentin the district (alluvial soil)is still kept on a rather good condition with medium contents of nutrient parameters: pH KCl (5.1 - 5.7), OM (1.7 3.1%), available P (8 - 35 mg/100g), total P% (0.5 - 1), total N% ( 0.1 - 0.15), total K% (0.86 - 2.25), available K (4.21 - 29.61 mg/100g), CEC (10.86 - 20.44 ldl/100g). These parametersin the vegetable only system soil tend to be higher than thatin the other. x The heavy metal contentsin soil are quite similar, comparing between the two LUTs and all are under threshold, cited from TCVN 03:2015. But lead (Pb) contentin rice soilis higher thanin the vegetable soil, with the highest content of 67.21 ppm (comparing with the threshold of 70 ppm givenin TCVN 03:2015). Though, there are still demands of some technical solution applications aim atimproving the soil quality of the district, such as: manage the fertilizers application, balanced application of fertilizers, reduce the chemical fertilizers applied,increase the manure amendmentin corporation with lime toincrease soil pH, apply pesticide with 4 R rules: right pesticides, right time, right rate and right amount.itis also needed to further study on soluble metals and enlarge the study area to recognize the source of pollution. xi PHẦN 1. MỞ ĐẦU 1.1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Đất đai là tài sản vô cùng quý giá đối với mỗi quốc gia và là tư liê ê u sản xuất đă ê c biê ê t hàng đầu không thể thay thế trong sản xuất nông nghiê ê p. Nó còn là bô ê phâ ê n hợp thành quan trọng của môi trường sống, đất không chỉ là tài nguyên thiên nhiên quý giá mà còn là nền tảng để định canh định cư, tổ chức các hoạt đô ê ng kinh tế, xã hô êi. Mặc dù giữ vai trò quan trọng, nhưng đất đai lại là nguồn tài nguyên có hạn và không thể tái tạo được. Trong khi đó sự tác động của thiên nhiên và quá trình sử dụng đất của con người có thể làm cho đất đai bị biến động cả về mặt bằng lẫn độ phì nhiêu theo hai chiều hướng: “tốt” hoặc “xấu”. Do áp lực về thị trường tiêu thụ nông sản mà tình trạng độc canh trên cùng một diện tích đất diễn ra ngày càng nhiều, hoặc hệ thống thâm canh cũng nghèo nàn chưa chú trọng vào các loại cây họ đậu nhằm cải tạo và trả lại độ phì nhiêu cho đất cũng làm cho đất ngày càng bị suy thoái và có nguy cơ không canh tác được nữa. Huyê nê Tiên Du nằm ở phía Bắc tỉnh Bắc Ninh, cách trung tâm tỉnh 5 km về phía Nam, cách thủ đô Hà Nô êi 25 km về phía Bắc, là mô êt huyê nê đồng bằng, đất đai màu mỡ, hê ê thống thủy lợi tương đối hoàn chỉnh thuâ nê lợi cho viê êc phát triển sản xuất nông nghiê êp. Huyê ên Tiên Du có cơ cấu ngành nghề đa dạng, mức tăng trưởng kinh tế cao, giao lưu kinh tế mạnh do có vị trí địa lý thuâ nê lợi. Nhờ vâ yê huyê nê có khả năng mở rô êng thị trường, thu hút vốn đầu tư, khai thác lợi thế nguồn nhân lực để phát triển sản xuất hàng hóa và nhiều tiềm năng kinh tế - xã hô iê để phát triển mạnh mẽ. Quá trình phát triển kinh tế, xã hội và vấn đề gia tăng dân số không ngừng của huyện Tiên Du trong những năm gần đây làm cho nhu cầu sử dụng đất tăng cao. Nhu cầu sử dụng đất này đã tác động đến đất không những về số lượng mà cả chất lượng môi trường đất cũng bị ảnh hưởng đáng kể. Như vậy, với các tác động thường xuyên của tự nhiên và con người thì công tác điều tra đánh giá chất lượng môi trường đất cần được tiến hành thường xuyên. Nhằm ngăn chặn những suy thoái về tài nguyên đất đai đồng thời cung cấp căn cứ khoa học cho việc sử dụng đất, quản lý đất hợp lý, bền vững cần thiết phải có hướng nghiên cứu đánh giá sử dụng đất thích hợp đối với điều kiện tự 1 nhiên đất đai và điều kiện kinh tế - xã hội của từng khu vực cũng như từng vùng cụ thể. Xuất phát từ cơ sở thực tiễn trên, chúng tôi thực hiện đề tài: “Đánh giá hiện trạng chất lượng môi trường đất và đề xuất giải pháp bảo vệ đất của một số loại hình sử dụng đất sản xuất nông nghiệp huyện Tiên Du tỉnh Bắc Ninh”. 1.2. GIẢ THUYẾT KHOA HỌC Chất lượng môi trường đất sản xuất nông nghiệp khu vực nghiên cứu chịu ảnh hưởng bởi nhiều nguồn khác nhau. Vấn đề đặt ra là chất lượng đất khu vực nghiên cứu hiện tại có thực sự bị ô nhiễm (suy giảm độ phì và tồn dư kim loại nặng), có hay không sự khác nhau giữa các loại hình sử dụng đất. Việc sử dụng phân bón, thuốc bảo vệ thực vật trong sản xuất gây có gây những ảnh hưởng xấu đến chất lượng đất khu vực nghiên cứu?. Trên cơ sở những phân tích tính chất đất, hàm lượng một số kim loại nặng chính trong đất có thể chứng minh và giải đáp câu hỏi này. Trên cơ sở đó đưa ra các biện pháp bảo vệ đất cho khu vực. 1.3. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI - Đánh giá hiện trạng môi trường đất sản xuất nông nghiệp của 3 loại hình sử dụng đất chính của huyện Tiên Du (Chuyên lúa, 2 Lúa - màu, Chuyên màu). - Đề xuất một số giải pháp chính bảo vệ môi trường đất sản xuất nông nghiệp. 1.4. PHẠM VI NGHIÊN CỨU - Phạm vi không gian: các khu vực đất (đất phù sa với diện tích đất 4.823,05 ha chiếm 87,06 % DTTN) dưới 3 loại hình sử dụng đất chính (Chuyên lúa, Lúa – Màu, Chuyên màu) trên địa bàn huyện Tiên Du – Tỉnh Bắc Ninh. - Phạm vi thời gian: Từ tháng 6/2015 đến tháng 6/2016. 1.5. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN  Ý nghĩa khoa học - Cơ sở khoa học cho việc thực hiện tốt chiến lược quy hoạch phát triển nông nghiệp bền vững tỉnh Bắc Ninh đến 2025, định hướng đến năm 2030.  Ý nghĩa thực tiễn - Đánh giá về chất lượng đất sản xuất nông nghiệp tại thời điểm hiện tại, tìm ra nguyên nhân, cung cấp những thông tin từ kết quả nghiên cứu để định hướng áp dụng các biện pháp cụ thể để bảo vệ đất nếu môi trường đất bị ô nhiễm. 2 PHẦN 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1. CÁC NGHIÊN CỨU VỀ HIỆN TRẠNG MÔI TRƯỜNG ĐẤT TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM 2.1.1. Hiện trạng môi trường đất đất sản xuất nông nghiệp trên thế giới Hiện nay toàn bộ quỹ đất có khả năng sản xuất nông nghiệp trên thế giới là 3,256 triệu hecta, chiếm khoảng 22% diện tích đất liền. Những loại đất tốt phục vụ cho sản xuất nông nghiệp chỉ chiếm 12,6%. Những loại đất quá xấu chiếm tới 40,5%. Diện tích đất trồng trọt trên toàn thế giới mới chỉ chiếm 10,8% tổng diện tích đất tự nhiên (khoảng 1,500 triệu hecta) trong đó chỉ có 46% đất có khả năng sản xuất nông nghiệp còn 54% đất có khả năng sản xuất nhưng chưa được khai thác. Kết quả đánh giá đất nông nghiệp cho thấy: chỉ có 14% đất có năng suất cao, 28% đất có năng suất trung bình, nhưng có 58% đất có năng suất thấp. Bảng 2.1. Tiềm năng đất đai và diện tích đất canh tác trên thế giới ĐVT: triệu haError! Not a valid link.Nguồn: FAOSTAT (2004) Ở khu vực Đông Nam Á: Dân số ngày một tăng, năm 1995 là 413 triệu người, đến năm 2010 là 530 triệu người. Với tổng diện tích tự nhiên là 347 triệu ha, đến năm 1997 diện tích đất trồng trọt được là 133 triệu ha, đã sử dụng vào trồng trọt 66 triệu ha, còn có khả năng trồng trọt 67 triệu ha chiếm 50,3% (theo FAO, 2004). Bước vào thế kỷ XXI với những thách thức về an ninh lương thực, dân số, môi trường sinh thái thì nông nghiệp vẫn là ngành sản xuất lương thực, thực phẩm cơ bản đối với loài người. Nhu cầu của con người ngày càng tăng đã gây sức ép nặng nề lên đất, đặc biệt là đất nông nghiệp. Đất nông nghiệp bị suy thoái, biến chất và ảnh hưởng lớn đến năng suất và chất lượng nông sản. Thực tế cho thấy khi đất nông nghiệp bị thoái hóa thì cuộc sống của con người bị đe dọa. Theo FAO tình trạng thoái hóa gia tăng đã khiến năng suất cây trồng giảm và có thể đe dọa tới tình hình an ninh lương thực đối với khoảng ¼ dân số trên thế giới. Năng suất cây trồng giảm giá lương thực tăng cao, nguồn dự trữ thấp, trong khi đó nhu cầu tiêu dùng tăng và thiên tai ngày càng nhiều đang là nguyên nhân gây nên tình trạng thiếu đói của hàng triệu người ở các nước đang phát triển. 3 Thông thường hàm lượng kim loại hình thành trong đá macma lớn hơn trong đá trầm tích. Hàm lượng KLN trong đất được tích luỹ ngoài quá trình phong hoá tại chỗ của các khoáng vật và đá mẹ, còn do các hoạt động sản suất của con người mang lại, mà nguyên nhân này là chủ yếu. Vì vậy, năm 1982 Galloway và Freedmas đã tiến hành nghiên cứu sự phát thải toàn cầu của một số nguyên tố KLN do tự nhiên và do nhân tạo (dẫn theo Lê Văn Khoa, 1999). Ô nhiễm đất nói chung và ô nhiễm đất do kim loại nặng nói riêng đã và đang là mối quan ngại của tất cả các nước và vùng lãnh thổ trên thế giới. Sự phát triển của các ngành công nghiệp, nông nghiệp...kéo theo những nguy cơ ô nhiễm ngày càng lớn. Tân Hoa Xã dẫn lời ông Chu Sinh Hiền, Giám đốc cơ quan bảo vệ môi trường quốc gia Trung Quốc cho biết mỗi năm Trung Quốc có tới 12 triệu tấn lúa bị nhiễm bẩn vì kim loại nặng ngấm vào đất trồng (Kỳ Thư, 2006). Theo Thomas (1986), các nguyên tố KLN như: Cu, Zn, Cd, Hg, Cr, As, … thường chứa trong phế thải của các nhà máy luyện kim màu, sản suất ô tô. Cũng theo Thomas khi nước thải chứa 13 mg Cu/l, 10 mg Pb/l, 1 mg Zn/l sẽ gây ô nhiễm đất nghiêm trọng. Ở một số nước như Đan Mạch, Nhật Bản, Anh, Ailen hàm lượng Pb cao hơn 100 mg/kg đã phản ánh tình trạng ô nhiễm Pb nghiêm trọng. Ở nước Anh, kết quả điều tra môi trường đất của 53 thành phố, thị xã về các KLN đặc biệt là các KLN như Pb, Zn, Cu, Ni cho thấy: các KLN trên thường có nhiều ở khu vực khai thác mỏ, và có hàm lượng Pb tổng số vượt trên 200 ppm, ở nhiều vùng công nghiệp đã vượt quá 500 ppm (Lê Đức, 2006). Các chất thải từ các hoạt động công nghiệp, nông nghiệp, khai khoáng…đã làm ô nhiễm không chỉ môi trường đất mà còn làm ô nhiễm môi trường nước ở các con sông, biển. Nếu hàng năm có 20 tấn bùn được đổ ra trên 1 ha đất và sau 20 năm dung dịch đất sẽ có khoảng 8 ppm Zn, và 5 ppm Cd. Đất bị ô nhiễm KLN làm giảm năng suất cây trồng ảnh hưởng đến nông sản dẫn tới tác động xấu đến sức khoẻ con người. Vì vậy, nhiều nước trên thế giới đã quy định mức ô nhiễm KLN. Do đó việc đánh giá và phân loại ô nhiễm đất bởi KLN rất quan trọng trong việc bảo vệ nguồn tài nguyên này cũng như bảo vệ sức khoẻ cộng đồng (Phạm Văn Khang, 2004). Bảng 2.2. Hàm lượng tối đa cho phép các kim loại nặng được xem là độc tố đối với thực vật trong đất nông nghiệp 4 Đơn vị: mg/kg Nguyên tố Áo Canada Balan Nhật Anh Đức Cu 100 100 100 125 50 50 Zn 300 400 300 250 150 300 Pd 100 200 100 400 50 500 Nguồn: Phạm Văn Khang (2004) Hàng năm trên thế giới diện tích đất canh tác bị thu hẹp, sản xuất nông nghiệp trở nên khó khăn hơn. Không chỉ đối mặt với sự giảm về diện tích, cả thế giới cũng đang lo ngại trước sự suy giảm chất lượng đất trồng. Một diện tích lớn đất canh tác bị nhiễm mặn không canh tác được một phần cũng do tác động gián tiếp của sự gia tăng dân số. Sự gia tăng sử dụng thuốc BVTV cũng tạo ra nguy cơ ô nhiễm đất nông nghiệp. Thuốc hóa học trừ sâu, phân hóa học trên thế giới ngày càng được sử dụng nhiều. Trong thập niên 80, thuốc BVTV được sử dụng ở các nước như:indonexia, Pakistan, Philipin, Srilanka đã tăng hơn 10%/ năm. Thuốc BVTV gây hại nghiêm trọng cho môi trường và sức khỏe con người. Theo ước lượng của Tổ chức WHO, mỗi năm có 3% lao động ở trong nông nghiệp ở các nước đang phát triển (25 triệu người) bị nhiễm độc thuốc trừ sâu. Thập niên 90, ở Châu Phi mỗi năm 11 triệu người bị nhiễm độc. Tại Malayxia, 7% nông dân bị ngộ độc hàng năm và 15% bị ngộ độc ít nhất 1 lần trong đời. Khi nghiên cứu về đất bị ô nhiễm thuỷ ngân và Cd tại Nhật Bản, Besnard và cộng sự đã cho biết từ năm 1953 – 1967 trên toàn bộ đất canh tác, Nhật Bản đã sử dụng hơn 6800 tấn Hg, hàm lượng Hg trong gạo từ 0,02 ppm (1946) tăng lên 0,15 ppm (1966). Trong khi đó theo tiêu chuẩn vệ sinh quy định về hàm lượng Hg trong lương thực không được vượt quá 0,02 ppm. Vì vậy người dân ở đây đã bắt đầu ngừng và hạn chế bón Hg. Tại tỉnh Toyama thuộc khu vực đầu nguồn sông Jinsu, hàm lượng Cd trong lúa được trồng ở vùng này cao hơn gấp 10 lần so với lúa trồng ở khu vực khác nên chúng đã bị cấm gieo trồng. Nguyên nhân là môi trường đất vùng này bị nhiễm độc bởi nước thải của mỏ khoáng Shinkhongu (tinh luyện kẽm). Cho tới năm 1992 mới giải độc được khoảng 36% diện tích ruộng đất bị ô nhiễm, chi phí làm sạch đất và chi phí bồi thường tổn thất nông nghiệp lên tới 19 triệu USD/năm (Besnard và cs., 1996). Theo Havisto tại Phần Lan, hầu hết ô nhiễm kim loại nặng trong đất là do 5 nước thải từ chế biến thực vật, nhà máy cưa, chế biến gỗ, khu vực săn bắn, gara ô tô và kho phế liệu. Trong năm 2001, 20.000 vùng đất đã bị nhiễm bẩn kim loại. 38% những khu vực này bị đóng cửa để xử lý, trong đó nhiễm bẩn kim loại là mối quan tâm lớn nhất (Havisto, 2002). Không chỉ các nước châu Âu, một số nước khu vực Trung đông cũng được cảnh báo nguy cơ ô nhiễm kim loại nặng. Theo Zahra Varasteh Khanlari và cộng sự, hàm lượng kim loại nặng trong các mẫu đất nông nghiệp tại tỉnh Hamadan, phía tâyiran diễn biến phức tạp, nhiều mẫu thu được có nồng độ cao hơn ngưỡng cho phép của nhiều nước trên thế giới (Zahra Varasteh Khanlari và Mohsen Jalali, 2008). 2.1.2. Hiện trạng môi trường đất sản xuất nông nghiệp tại Việt Nam Theo thống kê năm 2013, tổng diện tích đất nông nghiệp ở nước ta là 262,805 km2 (chiếm tới 79,4%) bao gồm đất sản xuất nông nghiệp là 101,511 km2, đất lâm nghiệp là 153,731 km2, đất nuôi trồng thủy sản là 7,120 km2). Việt Nam có 8 vùng đất nông nghiệp gồm: Đồng bằng sông Hồng, Đông Bắc bộ, Tây Bắc bộ, Bắc Trung bộ, Duyên hải Nam Trung bộ, Tây Nguyên, Đông Nam bộ và Đồng bằng sông Cửu Long. Mỗi vùng đều có đặc trưng cây trồng rất đa dạng. Trong đó, Đồng bằng sông Cửu Long chủ yếu là lúa, Tây Nguyên là cà phê, rau, hoa, trà; miền Đông Nam bộ là cao su, mía, điều,... Đất nông nghiệp ở nước ta phân bố không đồng đều giữa các vùng trong cả nước. Vùng Đồng bằng sông Cửu Long có tỷ trọng đất nông nghiệp trong tổng diện tích đất tự nhiên lớn nhất cả nước, chiếm 67,1% diện tích toàn vùng và vùng đất nông nghiệp; ít nhất là vùng duyên hải miền Trung. Đất nông nghiệp chịu ảnh hưởng mạnh mẽ của đất tại các vùng nên độ phì và độ màu mỡ của đất nông nghiệp giữa các vùng là khác nhau. Đồng bằng sông Hồng với Đồng bằng sông Cửu Long đất đai ở đây được bồi tụ phù sa thường xuyên nên rất màu mỡ, mỗi năm đất phù sa bồi tụ ở Đồng bằng sông Cửu Long thêm 80m. Vùng Tây Nguyên và Đông Nam Bộ phần lớn là đất bazan. Quỹ đất nông nghiệp tiếp tục suy giảm do công nghiệp hóa và đô thị hóa. Theo số liệu của Tổng cục Quản lý đất, Bộ Tài nguyên Môi trường, bình quân mỗi năm đất nông nghiệp giảm gần 100 nghìn hecta, đặc biệt năm 2007 giảm 120 nghìn hecta, trong khi mỗi năm số lao động bước ra khỏi ruộng đồng chỉ vào khoảng 400 nghìn người. Hơn nữa, mức gia tăng dân số ở nông thôn không giảm 6 nhiều như mong đợi khiến cho bình quân đất canh tác trên đầu người ngày càng giảm mạnh. Hiện nay quỹ đất chưa sử dụng có thể tiếp tục khai thác ở nước ta còn không đáng kể. Trong khi đó biến đổi khí hậu có khả năng làm cho diện tích đất có thể sử dụng có nguy cơ bị thu hẹp. Vấn đề quản lý, sử dụng đất đai đang bộc lộ nhiều hạn chế, ảnh hưởng không nhỏ đến phát triển kinh tế - xã hội như diện tích đất ngày càng thu hẹp; quản lý sử dụng kém hiệu quả, mất đất canh tác,... Cùng với sự phát triển kinh tế thiếu quy hoạch chưa chú trọng mối quan hệ giữa phát triển và bảo vệ môi trường dẫn đến tình trạng ô nhiễm môi trường trong đó đặc biệt là môi trường đất, làm mất tính bền vững của đất, suy giảm và mất khả năng sản xuất. Vấn đề này đã và đang điễn ra ngày càng tăng về diện tích và mức độ. Dưới đây là một số nghiên cứu cho thấy tình trạng trên. Năm 1998, Trần Kông Tấu và Trần Công Khánh khi nghiên cứu KLN dạng tổng số và di động ở tầng mặt 0 - 20 cm trên một số loại đất đã chỉ ra 7 độc tố (Co, Cr, Fe, Mn, Ni, Pb, Zn) tập trung chủ yếu ở đất phù sa sông Hồng và sông Cửu Long. 7 Bảng 2.3. Hàm lượng kim loại nặng trong tầng đất mặt ở một số loại đất tại Việt Nam Đơn vị: mg/kg Loại đất Dạng Đất Feralit phát triển trên đá bazan TS 59,5 257,6 125091 1192 227,1 DĐ 0,46 <0,36 <0,83 55,5 0,96 <0,51 <0,51 TS 6,1 17924 18,6 21,9 36,2 DĐ 0,52 <0,36 <0,57 <0,51 1,1 TS 13,6 43,2 42280 239 134, 7 227 34,9 37,1 86,7 DĐ 0,24 <0,36 <0,83 43,8 <0,57 0,29 0,6 TS 1,2 5848 26 2,6 9,3 11,6 DĐ <1,1 <0,36 <2,83 0,42 0,62 Đất phù sa vùng ĐBSCL Đất phù sa vùng ĐBSH Đất xám phát triển trên Gralit miền Trung Co Cr 30,8 9,9 Fe Mn 1,45 Ni Pb Zn 9,0 81 <0,51 <0,51 Nguồn: Trần Công Tấu, Trần Công Khánh (1998) Ghi chú: TS: tổng số , DĐ: di động Hồ Thị Lam Trà, Nguyễn Đình Mạnh và Kazuhiko Egashira (2001) cho rằng trong đất phù sa sông Cửu Long: Ni, Pb, Zn tổng số lần lượt là 18,6; 29,1; 36,2 mg/kg. Bảng 2.4. Hàm lượng kim loại nặng trong đất nông nghiệp ở một số vùng của Việt Nam Đơn vị: mg/kg Địa điểm Đá mẹ và mẫu chất Cây trồng Cu Pb Zn Cd Hải Phòng Phù sa Lúa 22 33 89 0,09 Hà Nội Phù sa Lúa - rau 24 24 159 0,09 Hà Giang Phù sa Lúa 22 21 57 0,05 Bắc Giang Đá vôi Cây ăn quả 16 19 32 0,07 Sơn La Đá vôi Cây ăn quả 58 27 144 0,04 Ninh Bình Đá vôi Mía 106 33 153 0,02 Nghệ An Đá Bazan Cao su 47 24 159 0,02 Đắc Lắc Đá Bazan Lúa 90 10 124 0.08 Nguồn: Hồ Thị Lan Trà & Kasuhico Ehasghira (2011) Võ Đình Quang (dẫn theo Đặng Thu Hòa, 2002) nghiên cứu hàm lượng một số KLN trong đất phù sa ở huyện Hóc Môn năm 2001 cho kết quả như sau: 7,25 - 81,0 8