Tài liệu Ảnh hưởng của phân bón đến môi trường đất

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ẢNH HƯỞNG CỦA PHÂN BÓN ĐẾN MÔI TRƯỜNG ĐẤT Sinh viên: Đào Nguyễn Thúy Hằng Lớp: K53 Công nghệ môi trường GV hướng dẫn: PGS.TS. Lê Văn Thiện HÀ NỘI - 2011 Mục lục Mở đầu ............................................................................................................ 3 I. 1. Giới thiệu chung về phân bón .................................................................... 3 a. Phân loại phân bón .................................................................................. 3 b. Tác dụng của phân bón ........................................................................... 6 c. Sự tồn lưu của phân bón trong đất ...................................................... 10 d. Sự chuyển hóa của phân bón trong đất ............................................... 11 2. Tình hình sản xuất và sử dụng phân bón ở Việt Nam........................... 12 3. Khái quát các vấn đề môi trường do phân bón gây ra .......................... 18 II. Ảnh hưởng của phân bón tới môi trường đất............................................ 20 1. Thoái hóa đất do phân bón ...................................................................... 20 2. Ô nhiễm đất do phân bón ......................................................................... 25 3. a. Ô nhiễm đất do phân hóa học .............................................................. 25 b. Ô nhiễm đất do phân hữu cơ ................................................................ 29 c. Ô nhiễm nguyên tố vi lượng ................................................................. 32 Ảnh hưởng của phân bón lên sinh vật đất .............................................. 37 III. Kết luận ......................................................................................................... 40 IV. Tài liệu tham khảo ....................................................................................... 44 2 Đào Nguyễn Thúy Hằng K53 - CNMT I. Ảnh hưởng của phân bón đến môi trường đất Mở đầu 1. Giới thiệu chung về phân bón Nông nghiệp hiện nay phải sản xuất một lượng lớn thức ăn không chỉ để đáp ứng nhu cầu trong nước mà còn phục vụ việc xuất khẩu. Trong khi đó, diện tích đất trồng trọt tính theo đầu người ngày càng giảm do dân số gia tăng và cũng vì sự phát triển thành phố, kỹ nghệ và việc sử dụng cho những mục đích phi nông nghiệp. Do đó, người ta cần phải thâm canh mạnh hơn, dẫn tới việc làm xáo trộn dòng năng lượng và chu trình vật chất trong hệ sinh thái nông nghiệp. Một trong các biện pháp thâm canh được sử dụng nhiều nhất là tăng cường sử dụng các loại phân bón để thúc đẩy sự sinh trưởng và phát triển của thực vật. a. Phân loại phân bón Phân bón được đưa vào đất có tác dụng trực tiếp cải thiện dinh dưỡng của cây trồng và cải thiện độ phì nhiêu của đất. Phân bón được chia làm hai nhóm chính: - Nhóm phân khoáng: bao gồm phân N, P, K, Mg, phân Bo, Mo và phân hỗn hợp. Hình 1. Phân khoảng (phân vô cơ) 3 Đào Nguyễn Thúy Hằng K53 - CNMT - Ảnh hưởng của phân bón đến môi trường đất Nhóm phân hữu cơ: bao gồm phân chuồng, phân bắc, phân than bùn, phân xanh và phân rác. Hình 2. Mô hình ủ phân hữu cơ từ bùn và phế phẩm Một số nguồn nguyên liệu dùng làm phân bón hữu cơ: - Rác ủ hoai mục: Rác sinh hoạt sau khi loại bỏ những vật rắn như sành sỏi, thủy tinh, kim loại, ni lông… có thể ủ cho mục để làm phân bón. - Phân xanh: một số cây và cỏ dại có hàm lượng dinh dưỡng cao có thể ủ cho hoai mục để làm phân bón. - Bã đậu phộng, đậu nành, hạt bông vải có hàm lượng dinh dưỡng cao. - Bột máu động vật, bột xương, phế phẩm từ các lò mổ, các nhà máy chế biến đồ hộp… là những nguồn nguyên liệu có hàm lượng dinh dưỡng cao có thể xử lý để làm phân bón hữu cơ. - Phân chuồng: Các nguồn phân thải từ gia súc, gia cầm phần lớn có hàm lượng dinh dưỡng cao nên là một trong những nguyên liệu chủ yếu được dùng làm 4 Đào Nguyễn Thúy Hằng K53 - CNMT Ảnh hưởng của phân bón đến môi trường đất phân bón hữu cơ. Tuy nhiên nên lưu ý đến cách ủ cho hoai mục cần thiết phải loại bỏ được mầm bệnh thường có trong phân chuồng. - Mạt cưa: Có thể dùng làm phân hữu cơ nhưng phải ủ cho hoai trước khi đưa xuống đất để tránh hiện tượng tranh thủ đạm của cây trồng trong quá trình phân hủy. Về ý nghĩa dinh dưỡng, phân bón được chia thành phân có tác dụng trực tiếp cung cấp các chất dinh dưỡng cho cây và phân bón có tác dụng gián tiếp được sử dụng để cải thiện tính chất đất (vôi). Các loại phân được sử dụng nhiều nhất là: - Phân đạm: cung cấp N cho cây trồng. Các loại phân đạm hay dùng gồm: Phân đạm amoni (là các muối của NH4+), phân ure (NH2)2CO, phân nitrat (là các muối của NO3-). - Phân lân: cung cấp P cho cây trồng dưới dạng H(PO4)2- hoặc H2PO4-. Các loại phân lân phổ biến là supe photphat đơn (chứa 14 – 20% P2O5, hỗn hợp gồm Ca(H2PO4)2 và CaSO4) và supe photphat kép (chứa 40 – 50% P2O5 với thành phần là Ca(H2PO4)2). - Phân kali: cung cấp cho cây nguyên tố K dưới dạng K+, thành phần chủ yếu là KCl và K2SO4. Hình 3. Một số loại phân bón hóa học (từ trái qua): 1. Phân đạm 2. Phân lân 3. Phân Kali 4. Phân tổng hợp 5 Đào Nguyễn Thúy Hằng K53 - CNMT Ảnh hưởng của phân bón đến môi trường đất Ngoài ra, hiện nay các loại phân tổng hợp cũng đang được dùng ngày càng phổ biến. Phân tổng hợp là loại phân có từ 2 dưỡng chất trở lên. Các loại phân thông dụng hiện nay là: DAP, NPK 16-16-18, NPK 20-20-15,… Phân tổng hợp sử dụng tiện lợi hơn phân đơn, tác dụng tương đương như phân đơn khi bón cùng lượng nguyên chất. Đối với cây lúa chỉ dùng trong giai đoạn đầu 20-25 sau khi sạ, giai đoạn sau nên dùng phân đơn urê, kali để bón hoặc phun Nitrat kali qua lá nồng độ 1-2% trước khi trổ 1 tuần. Bảng 1. Tỉ lệ % dưỡng chất có trong phân tổng hợp % dưỡng chất Loại phân Đạm Lân Kali DAP 18 46 0 NPK 16-16-8 16 16 8 NPK 20-20-0 20 20 0 NPK 20-20-15 20 20 15 b. Tác dụng của phân bón Phân đạm thúc đẩy cây trồng tăng trưởng mạnh, kích thích lúa đẻ chồi, bộ lá phát triển và xanh đậm, tăng số hạt trên bông, tăng tỷ lệ hạt chắc và hàm lượng Protein trong hạt. Thiếu đạm: cây phát triển còi cọc, nẩy chồi kém, lá nhỏ và ngắn về sau chuyển sang màu vàng nhạt, cây lùn, bông ngắn và cho năng suất thấp. Thừa đạm: thân lá phát triển mạnh, cây mềm yếu dễ bị lốp và đổ ngã trong mùa mưa (vụ hè thu), ảnh hưởng đến thời gian sinh trưởng kéo dài, trổ và chín chậm, sâu bệnh phát triển mạnh. 6 Đào Nguyễn Thúy Hằng K53 - CNMT Ảnh hưởng của phân bón đến môi trường đất Phân lân giúp cho cây lúa có bộ rễ phát triển mạnh, tăng hiệu quả sử dụng phân đạm, sớm phục hồi sau khi cấy, cho nhiều hạt chắc và phẩm chất cao, lúa chín sớm và đều. Ngoài ra lân còn có tác dụng hạ phèn tạo điều kiện cây lúa phát triển tốt. Thiếu lân: cây lúa phát triển còi cọc, nở bụi kém. Lá lúa nhỏ và ngắn về già chuyển sang màu mâu đỏ và màu tía, số lượng hạt trên bông thấp và năng suất giảm. Phân kali xúc tiến quá trình quang hợp, hình thành và vận chuyển các chất dinh dưỡng, chất bột đường trong cây. Kali giúp cây cứng cáp chống đổ ngã, giảm tác dụng vươn lóng, vươn lá do bón thừa đạm, tăng khả năng chống chịu với sâu bệnh, tăng phẩm chất gạo. Thiếu kali: Cây có các triệu chứng sau: - Cây sinh trưởng còi cọc, hạn chế nẩy chồi, cây lúa lùn lá lúa xòe và cò màu xanh đậm. - Lá lúa đôi khi xuất hiện nhiều đốm nâu trên bề mặt lá lúa. - Lúa dễ bị nhiễm sâu bệnh, năng suất và phẩm chất gạo giảm. Thực tiễn ở Việt Nam và nhiều nước trên thế giới cho thấy, phân bón hóa học đóng góp vào việc tăng tổng sản lượng hơn nhiều so với tăng diện tích và tăng vụ. Kết quả theo dõi nhiều năm ở Việt Nam cũng cho thấy, cứ bón 1kg N sẽ bội thu từ 10 – 15kg thóc. Ngoài ra phân vô cơ còn cung cấp các nguyên tố vi lượng cho cây trồng. Tác dụng của một số nguyên tố vi lượng đối với cây trồng1: 1 Khi dùng khái niệm nguyên tố đa lượng hay nguyên tố vi lượng, người ta căn cứ vào hàm lượng của chúng trong đất hoặc trong các cơ thể sống. Thông thường người ta gọi những nguyên tố cần thiết cho cơ thể sống với một lượng nhỏ nhưng chúng thực hiện những chức năng sinh lí quan trọng là các nguyên tố vi lượng. Ví dụ: Fe và Mg. Đối với đất thì hai nguyên tố này được xếp vào dạng đa lượng nhưng trong các cơ thể sống chúng thuộc dạng vi lượng, tham gia vào thành phần clorophyl. 7 Đào Nguyễn Thúy Hằng K53 - CNMT Ảnh hưởng của phân bón đến môi trường đất Canxi (Ca): Canxi có vai trò quan trọng trong việc hình thành tế bào, hình thành các mô cơ quan của cây. Chúng có ý nghĩa quan trọng trong việc trung hòa độ chua của đất cũng như việc khử độc do sự có mặt của các cation (Na+, Al3+ ...) trong nguyên sinh chất của tế bào. Cùng với P, Ca là nguyên tố hàng đầu để tăng năng suất và chất lượng cây họ đậu. Khi thiếu Ca thì đỉnh sinh trưởng và chóp rễ bị ảnh hưởng nghiêm trọng do các mô phân sinh ngừng phân chia, sinh trưởng bị ức chế. Triệu chứng đặc trưng của cây thiếu Ca là các lá mới ra bị dị dạng, chóp lá uốn câu, rễ kém phát triển, ngắn, hóa nhầy và chết. Ca là chất không di động trong cây nên biểu hiện thiếu Ca thường thể hiện ở các lá non trước. Magiê (Mg): Magiê là thành phần quan trọng của phân tử diệp lục nên nó quyết định hoạt động quang hợp của cây. Đây cũng là chất hoạt hóa của nhiều enzym rất quan trọng đối với quá trình hô hấp và trao đổi chất của cây. Mg rất cần đối với các cây ngắn ngày như lúa, ngô, đậu, khoai tây... Mg sẽ làm tăng hàm lượng tinh bột trong sản phẩm. Thiếu Mg làm chậm quá trình ra hoa, cây thường bị vàng lá do thiếu diệp lục. Triệu chứng điển hình là các gân lá còn xanh trong khi phần thịt lá đã biến vàng. Xuất hiện các mô hoại tử thường từ các lá phía dưới, lá trưởng thành lên lá non, vì Mg là nguyên tố linh động, cây có thể dùng lại từ các lá già. Sắt (Fe): Vai trò quan trọng nhất của sắt là hoạt hóa các enzym của quá trình quang hợp và hô hấp. Nó không tham gia vào thành phần diệp lục nhưng có ảnh hưởng quyết định tới sự tổng hợp diệp lục trong cây. Hàm lượng sắt trong lá cây có quan hệ mật thiết đến hàm lượng diệp lục trong chúng. Sự thiếu hụt Fe thường xảy ra trên nền đất có đá vôi. Lá cây thiếu sắt sẽ chuyển từ màu xanh sang vàng hay trắng ở phần thịt lá, trong khi gân lá vẫn còn xanh. Triệu chứng thiếu sắt xuất hiện trước hết ở các lá non, sau đến lá già, vì Fe không di động từ lá già về lá non. 8 Đào Nguyễn Thúy Hằng K53 - CNMT Ảnh hưởng của phân bón đến môi trường đất Mangan (Mn): Mn là nguyên tố hoạt hóa rất nhiều enzym của các quá trình quang hợp, hô hấp và cố định nitơ phân tử. Triệu chứng điển hình khi cây thiếu Mn là phần gân lá và mạch dẫn biến vàng, nhìn toàn bộ lá có màu xanh sáng, về sau xuất hiện các đốm vàng ở phần thịt lá và phát triển thành các vết hoại tử trên lá. Nếu thiếu nghiêm trọng sẽ gây khô và chết lá. Triệu chứng thiếu Mn có thể biểu hiện ở lá già hay lá non tùy theo từng loại cây. Đồng (Cu): Đồng là nguyên tố hoạt hóa nhiều enzym của quá trình tổng hợp protein, axit nucleic và dinh dưỡng nitơ của cây. Hiện tượng thiếu đồng thường xảy ra trên những vùng đất đầm lây, ruộng lầy thụt. Cây trồng thiếu đồng thường hay có hiện tượng chảy gôm (rất hay xảy ra ở cây ăn quả), kèm theo các vết hoại tử trên lá hay quả. Với cây họ hòa thảo, nếu thiếu đồng sẽ làm mất màu xanh ở phần ngọn lá. Bo (B): B là một trong những nguyên tố vi lượng có hiệu quả nhất với cây trồng. B tác động trực tiếp đến quá trình phân hóa tế bào, trao đổi hocmon, trao đổi N, nước và chất khoáng khác, ảnh hưởng rõ rệt nhất của B là tới mô phân sinh ở đỉnh sinh trưởng và quá trình phân hóa hoa, thụ phấn, thụ tinh, hình thành quả. Khi thiếu B thì chồi ngọn bị chết, các chồi bên cũng thui dần, hoa không hình thành, tỷ lệ đậu quả kém, quả dễ rụng, rễ sinh trưởng kém, lá bị dày lên . Molypden (Mo): Mo có vai trò rất quan trọng trong việc trao đổi nitơ, tổng hợp Vitamin C và hình thành lục lạp của cây. Thiếu Mo sẽ ức chế dinh dưỡng đạm của cây trồng nói chung, đặc biệt của các cây họ đậu. Kẽm (Zn): Zn tham gia hoạt hóa khoảng 70 enzym của nhiều hoạt động sinh lý, sinh hóa của cây. 9 Đào Nguyễn Thúy Hằng K53 - CNMT Ảnh hưởng của phân bón đến môi trường đất Thiếu Zn sẽ gây rối loạn trao đổi auxin nên ức chế sinh trưởng, lá cây bị biến dạng, ngắn, nhỏ và xoăn, đốt ngắn và biến dạng Tác dụng của phân hữu cơ là làm tăng năng suất cây trồng, giúp cây trồng hấp thu dinh dưỡng tốt hơn, tăng hiệu lực phân hóa học, cải tạo đất, giữ pH đất ở mức độ trung hòa hợp lý; tăng chất mùn cho đất, chứa các kích thích tố giúp cho rễ cây phát triển nhanh hơn; chứa các chất kháng sinh, các vi sinh vật đối kháng hay các vitamin để tăng khả năng chống chịu của cây trồng trong những điều kiện bất lợi. c. Sự tồn lưu của phân bón trong đất Khi bón phân vào đất có 5 quá trình sau xảy ra: - Thực vật và động vật hấp thụ - Đất giữ lại - Rửa trôi và mất chất dinh dưỡng do tiêu nước - Mất dinh dưỡng do bốc hơi vào khi quyển - Mất ở dạng rắn theo bề mặt xói mòn và rửa trôi Sự tồn lưu của phân bón trong đất khác nhau tuỳ thuộc loại phân sử dụng. - Ðối với phân đạm: phần lớn phân đạm dễ tan, ngoài phần cây trồng sử dụng, phần còn lại trong đất tham gia vào các quá trình chuyển hoá khác nhau trong đất và được giữ lại chủ yếu ở dạng NO3- và NH4+. NH4+ được keo đất giữ, trong điều kiện oxi hoá NH4+ dễ dàng bị nitrat hoá để hình thành NO3-. Tuy nhiên do NO3- ít được keo đất giữ và sự hấp phụ hoá học xảy ra với ion này rất yếu nên quá trình rửa trôi theo nước mặt và thấm sâu, cộng với quá trình phản nitrat hoá làm hàm lượng NO3- trong đất giảm nhiều sau một năm canh tác. - Ðối với phân lân: khác với phân đạm, phân lân ít bị mất đi trong quá trình sử dụng. Ngoài phần P cây hút và một phần nhỏ dễ hoà tan bị mất đi theo dòng 10 Đào Nguyễn Thúy Hằng K53 - CNMT Ảnh hưởng của phân bón đến môi trường đất chảy, phần lớn lân tồn tại ở trong đất ở dạng các hợp chất khó tan với Ca, Al và Fe. Ngoài ra, trong điều kiện đất vùng nhiệt đới chua nhiều, một phần P bị giữ chặt do hấp phụ lý hoá học bởi các keo dương. Ðây chính là lý do tại sao hàm lượng lân tổng số trong một số loại đất tăng lên nhiều trong những năm gần đây do bón phân lân liên tục. Tồn dư của P trong đất tuy không ảnh hưởng xấu đến môi trường, nhưng sự cố định lân quá mạnh của một số loại đất làm giảm hiệu suất sử dụng của phân lân. - Ðối với phân kali: Khác với phân lân, phân kali dễ tan hơn. Tồn dư của kali trong đất không gây độc cho đất và môi trường. Kali tồn lưu này có thể tồn tại ở trong đất dưới các dạng khác nhau tuỳ thuộc vào lượng tồn dư và loại đất. Một phần kali tồn lưu có thể hoà tan tồn tại trong nước, phần kali này dễ bị rửa trôi khỏi đất hoặc dễ dàng được cây hấp thụ. Phần lớn kali tồn lưu được keo đất hấp phụ ở dạng kali trao đổi hoặc kali nằm sâu trong khe hở giữa các lớp tinh thể của keo sét. Ðặc biệt các đất có chứa nhiều hydromica sự hấp phụ và cố định kali càng mạnh. Khác với lân, kali sau khi được đất hấp phụ hoặc cố định trong các khe hở của keo sét có thể chuyển thành kali dễ hoà tan và kali trao đổi để cung cấp cho cây. d. Sự chuyển hóa của phân bón trong đất Phân bón trong đất chịu tác động của những chuyển hoá chính sau: - Quá trình điện li, ví dụ sự điện ly của amonisunphat : (NH4)2SO4 - 2NH4+ + SO42- Quá trình hoà tan, ví dụ sự hoà tan của supe photphat Ca(H2PO4)2 + H2O → Ca2++ 2H2PO4- + H2O - Quá trình thuỷ phân, ví dụ sự thuỷ phân ure để hình thành NH3 11 Đào Nguyễn Thúy Hằng K53 - CNMT Ảnh hưởng của phân bón đến môi trường đất CO(NH2)2 + 2H2O (NH4)2CO3 - (NH4)2CO3 2NH4+ + CO32- Quá trình nitrat hoá Nitrosomonas 2NH4+ + 3O2 2NO2- + 4H+ + 2H2O + Q Nitrosomonas 2NO2- + O2 - 2NO3- + Q Quá trình phản nitrat hoá NO3- → NO2- → NO → N2O → N2 - Quá trình hấp phụ trao đổi, ví dụ sự hấp phụ trao đổi kali Keo đất - H+ + 3KCl Ca2+ K+ Keo K+ đất K+ + HCl + CaCl2 Quá trình kết tủa Ca(H2PO4)2 + Ca(HCO3)2 → 2CaHPO4 + 2H2CO3 2. Tình hình sản xuất và sử dụng phân bón ở Việt Nam Hiện nay, ở các nước phát triển lượng phân bón hóa học sử dụng có xu hướng giảm xuống thay vào đó là các loại phân vi sinh để bảo vệ môi trường. Tuy nhiên thì ở các nước đang phát triển trong đó có Việt Nam, phân vô cơ vẫn được sử dụng khá nhiều nhờ vào ưu thế về chi phí và những hiệu quả nhanh chóng tác động lên cây trồng. Năm 1997 đã bón 126,1 kg/ha, xấp xỉ mức trung bình của thế giới, nhưng còn thấp hơn nhiều 12 Đào Nguyễn Thúy Hằng K53 - CNMT Ảnh hưởng của phân bón đến môi trường đất so với Hàn Quốc, Nhật Bản và Trung Quốc. Tuy nhiên ở một số vùng thâm canh tăng vụ cao thì lượng phân bón có thể được sử dụng nhiều hơn. So với các nước sử dụng nhiều phân bón trên thế giới, Việt Nam mới sử dụng phân bón ở mức 2% trong chi phí đầu vào của sản xuất nông nghiệp, tuy nhiên đây cũng là một khoản chi phí tương đối lớn. Nhu cầu phân bón hằng năm của Việt Nam khoảng 7,5 – 8 triệu tấn phân bón các loại trong đó loại phân NPK có nhu cầu cao nhất khoảng 2,5 triệu tấn/năm, kế đến là phân urê 2 triệu tấn năm, phân lân 1,3 triệu tấn/năm. Hình 4. Cơ cấu nhu cầu từng loại phân bón Nhập khẩu vẫn đóng vai trò lớn trong việc đảm bảo nguồn cung trong nước. Nhìn qua số liệu về nhập khẩu phân bón từ năm 2001 đến nay có thể thấy xu hướng chung là tăng. Từ năm 2005, lượng phân bón có giảm so với trước là nhờ khả năng sản xuất phân bón trong nước đã thay thế được một phần lượng phân bón nhập khẩu. Tuy nhiên, giá trị nhập khẩu phân bón có tốc độ tăng khá mạnh. Nhất là trong 9 tháng đầu năm 2008, cả nước nhập về 2,64 triệu tấn phân bón các loại nhưng giá trị tăng đến 102,5% so với cùng kỳ năm 2007. 13 Đào Nguyễn Thúy Hằng K53 - CNMT Ảnh hưởng của phân bón đến môi trường đất Hình 5. Giá trị nhập khẩu phân bón trong giai đoạn 2001-2007 Hình 6. Cơ cấu phân bón nhập khẩu năm 2007 Do lượng sử dụng nhiều nên các loại phân chứa các nguyên tố đa lượng chiếm hầu như toàn bộ lượng phân bón sử dụng và cũng được đề cập nhiều nhất khi nói về ngành 14 Đào Nguyễn Thúy Hằng K53 - CNMT Ảnh hưởng của phân bón đến môi trường đất phân bón. Trong nhóm phân đa lượng , phân đạm có lượng sử dụng cao nhất, kế đến là phân lân cuối cùng là phân kali. Mặc dù xét về mức độ cần thiết, cây trồng cần nhiều kali hơn đạm hay lân nhưng do trong đất đã có tương đối nhiều K hơn N và P nên lượng nhu cầu phân Kali thấp hơn hai loại còn lại. Nếu tính trên mỗi ha: năm 1970 tổng lượng N, P, K đã bón 51,3 kg/ha (tỷ lệ N: P2O5: K2O = 1,0: 0,61: 0,24); bình quân năm từ 1976 - 1980 đã bón 36,5 kg/ha (tỷ lệ N: P2O5: K2O = 1,0: 0,36: 0,15); bình quân từ năm 1981 - 1985 đã bón 62,7 kg/ha (tỷ lệ N: P2O5: K2O=1,0: 0,29: 0,07). So với bình quân thế giới vào thời gian ấy là 95,5 kg/ha (tỷ lệ N: P2O5: K2O = 1,0: 0,8: 0,35) thì mức bón và lượng P, K còn rất thấp. Ở trung du và miền núi lại càng thấp. Tại Việt Nam, trong những năm gần đây, xu thế sử dụng phân bón cũng có khá nhiều thay đổi. Do yêu cầu cần bổ sung đồng bộ các chất dinh dưỡng cho cây nên người nông dân đã chuyển sang sử dụng phân tổng hợp thay cho phân đơn. Vì vậy, phân NPK, SA2, DAP3 đang có xu hướng sử dụng tăng lên còn phân urê đang có chiều hướng giảm trong cơ cấu phân bón sử dụng của nước ta hằng năm. Hàng năm, Việt Nam cần nhập khẩu đến 50% nhu cầu, trong đó phân DAP, kali, SA phải nhập khẩu 100%. Sản xuất trong nước chỉ có khả năng cung cấp 3 loại phân: - Phân đạm: do hai nhà máy Đạm Hà Bắc có công suất 175.000 tấn urê/năm và nhà máy Đạm Phú Mỹ công suất 740.000 tấn urê/năm.Hiện cả hai nhà máy này có khả năng đáp ứng được một nửa nhu cầu đạm trong nước. - Phân lân: supe lân do 2 đơn vị CTCP Supe Photphat và hóa chất Lâm Thao công suất 880.000 tấn/năm và nhà máy Supe Photphat Long Thành công suất 180.000 tấn/năm. Phân lân nung chảy do CTCP Phân lân Ninh Bình công suất 300.000 tấn/năm và CTCP Phân lân nung chảy Văn Điển công suất 300.000 2 Phân SA: Phân Ammonium sulphate (NH4)2SO4 3 Phân DAP: Phân Diammonium phosphate 15 Đào Nguyễn Thúy Hằng K53 - CNMT Ảnh hưởng của phân bón đến môi trường đất tấn/năm. Năng lực sản xuất phân lân trong nước đã đáp ứng được phần lớn nhu cầu. - Phân NPK phối trộn: số lượng các nhà máy có cung cấp phân NPK trong nước khá nhiều và có khả năng cung cấp 4,2 triệu tấn NPK. Về cơ bản, lượng cung trong nước đủ khả năng đáp ứng nhu cầu phân NPK. Hiện nay, một số doanh nghiệp đã xuất khẩu loại phân này sang các thị trường lân cận là Lào và Campuchia. Hình 7. Bón phân cho lúa tại Việt Nam Phía Nam là thị trường tiêu thụ phân bón nhiều nhất nên số lượng các doanh nghiệp tại thị trường này cũng nhiều hơn ở phía Bắc. Yếu tố cạnh tranh tại hai thị trường này khá khác nhau. Ở thị trường miền Nam, nông sản sản xuất ra chủ yếu để xuất khẩu nên năng suất và phẩm chất nông sản đều được quan tâm do đó người nông dân thường chọn những loại phân có chất lượng; những sản phẩm phân bón nào đã khẳng định được uy tín về chất lượng sẽ được tiêu thụ nhiều ở thị trường phía Nam. Còn tại phía Bắc, các 16 Đào Nguyễn Thúy Hằng K53 - CNMT Ảnh hưởng của phân bón đến môi trường đất sản phẩm phân bón sẽ cạnh tranh với nhau về giá do người nông dân ít quan tâm đến phẩm chất của nông sản nên loại nào có giá thành rẻ thì sẽ có xu hướng được lựa chọn nhiều hơn. Đây cũng là một phần lý do tại sao tình trạng phân bón giả xảy ra khá thường xuyên tại khu vực phía Bắc. Ở Việt Nam hiện có khoảng hơn 100 doanh nghiệp đầu mối và các thành phần kinh tế tham gia vào mạng lưới sản xuất, kinh doanh và tiêu thụ phân bón. Các loại phân bón trên thị trường Việt Nam được chia thành 6 loại chính, bao gồm: Phân đơn, phân NPK, phân hữu cơ – khoáng, phân vi sinh, phân trung lượng – vi lượng và các loại phân khác. Trong đó, chất lượng của các loại phân N, P, K, phân hữu cơ sinh học và phân hữu cơ khoáng đang là vấn đề nổi cộm và cũng góp phần làm ô nhiễm môi trường. Vì lý do lợi nhuận, các chất trên không được tinh khiết. Do đó chúng chứa nhiều tạp chất kim loại và á kim độc và ít di động trong đất . Chúng có thể tích tụ ở các tầng mặt của đất nơi có rễ cây. Các loại phân khoáng được sử dụng rất nhiều với lượng sử dụng cao gấp nhiều lần so với lượng khuyến cáo. Điều tra khảo sát tại Lâm Đồng cho thấy mức sử dụng thường cao hơn từ 30 – 40%, cá biệt lớn hơn tới 60% đối với phân N, P, K. Bên cạnh phân bón hóa học, nông dân cũng sử dụng lượng lớn phân hữu cơ. Phân hữu cơ được sử dụng nhiều cả về số lượng và chủng loại: Chỉ tính riêng thành phố Hà Nội, hàng năm lượng phân Bắc thải ra khoảng 550.000 tấn, trong đó 2/3 được dùng bón cho cây trồng gây ô nhiễm môi trường đất và nông sản. Huyện Từ Liêm nhiều hộ nông dân đã phải dùng phân Bắc tưới với liều lượng 7 – 12 tấn / ha. Do vậy, 1 lít nước mương máng khu trồng rau có tới 360 E.Coli, ở nước giếng công cộng là 20, còn trong đất đến 2.105/100g đất. Ở ĐBSCL, phân tươi được coi là nguồn thức ăn cho cá. Phân Bắc và phân chuồng tươi cũng được đổ trực tiếp xuống ao hồ, mương lạch để nuôi cá. 17 Đào Nguyễn Thúy Hằng K53 - CNMT Ảnh hưởng của phân bón đến môi trường đất Tại Lâm Đồng, phân cá vẫn được sử dụng cho trồng rau và trồng hoa (4.5 – 6.5 tấn/ha/vụ) dù đã được khuyến cáo không nên sử dụng. Ngoài ra còn sử dụng các loại phân hữu cơ khác như phân chuồng, phân dê, các loại phân hữu cơ chế biến với lượng bón cao (trung bình 15 – 20 tấn/ha/vụ). Một đặc điểm quan trọng của nước ta là khí hậu nhiệt đới nóng ẩm, mưa nhiều, khả năng hoà tan phân bón cao, khả năng thấm chất độc vào đất theo dòng chảy cũng cao. Mặt khác, lượng phân bón sử dụng không đồng đều, thường tập trung ở vùng thâm canh cao trong đó sự tập trung đặc biệt là khu vực canh tác rau, hoa quả và lúa. Kết quả đánh giá ảnh hưởng của việc sử dụng phân bón đến độ phì của đất Việt Nam ở một số vùng đã xác định rõ ràng là phân bón đã góp phần tích cực bảo vệ độ phì nhiêu cho đất nghèo dinh dưỡng. Trong đất, riêng lượng phân hữu cơ và lượng đạm vẫn còn bị sụt giảm nhiều, lân và khu cũng giảm. Hiện tượng đó chứng tỏ chưa có được sự đảm bảo cân bằng dinh dưỡng cho đất do vậy nhu cầu phân bón chắc sẽ còn tăng cao hơn nữa. 3. Khái quát các vấn đề môi trường do phân bón gây ra Việc sử dụng phân bón tràn lan cũng đã làm xuất hiện các mặt trái về vấn đề môi trường, nhất là khi chúng được sử dụng không hợp lí. Hiện tượng xảy ra là: đất bị chua hóa, hàm lượng các chất vôi giảm, kết cấu đất kém đi, hoạt động của các vi sinh vật trong đất giảm, có sự tích đọng nitrat, amoni, kim loại nặng ở một số vùng. Không phải tất cả lượng phân bón trên được cho vào đất, được phun trên lá sẽ được cây hấp thụ hết. Theo số liệu tính toán của các chuyên gia trong lĩnh vực nông hóa học ở Việt Nam, hiện nay hiệu suất sử dụng phân đạm mới chỉ đạt từ 30-45%, lân từ 4045% và kali từ 40-50%, tùy theo chân đất, giống cây trồng, thời vụ, phương pháp bón, loại phân bón… Như vậy, còn 60-65% lượng đạm tương đương với 1,77 triệu tấn urê, 5560% lượng lân tương đương với 2,07 triệu tấn supe lân và 55-60% lượng kali tương đương với 344 nghìn tấn Kali clorua (KCl) được bón vào đất nhưng chưa được cây trồng sử dụng. 18 Đào Nguyễn Thúy Hằng K53 - CNMT Ảnh hưởng của phân bón đến môi trường đất Trong số phân bón cây không sử dụng được, một phần còn được giữ lại trong các keo đất là nguồn dinh dưỡng dự trữ cho vụ sau; một phần bị rửa trôi theo nước mặt và chảy vào các ao, hồ, sông suối gây ô nhiễm nguồn nước mặt; một phần bị trực di (thấm rút theo chiều dọc) xuống tầng nước ngầm và một phần bị bay hơi do tác động của nhiệt độ hay quá trình phản nitrat hóa gây ô nhiễm không khí…. Phân bón đi vào nguồn nước mặt gây ảnh hưởng xấu như: Gây phì hóa nước và tăng nồng độ nitrat trong nước. Nồng độ nitrat trong nước cao (do phân đạm chứa nitrat) làm ảnh hưởng đến sức khỏe con người. Phân bón bị rửa trôi theo chiều dọc xuống tầng nước ngầm chủ yếu là phân đạm vì các loại phân lân và kali dễ dàng được giữ lại trong keo đất. Ngoài phân đạm đi vào nguồn nước ngầm còn có các loại hóa chất cải tạo đất như vôi, thạch cao, hợp chất lưu huỳnh,.. Nếu như phân đạm làm tăng nồng độ nitrat trong nước ngầm thì các loại hóa chất cải tạo đất làm tăng độ mặn, độ cứng nguồn nước. Phân bón trong quá trình bảo quản hoặc bón vãi trên bề mặt gây ô nhiễm không khí do bị nhiệt làm bay hơi khí amoniac có mùi khai, là hợp chất độc hại cho người và động vật. Mức độ gây ô nhiễm không khí trường hợp này nhỏ, hẹp không đáng kể so với mức độ gây ô nhiễm của các nhà máy sản xuất phân đạm nếu như không xử lý triệt để. Phân bón gây ô nhiễm môi trường là do lượng dư thừa các chất dinh dưỡng do cây trồng chưa sử dụng được hoặc do bón không đúng cách… Nguyên nhân chính là do chưa nắm bắt được số lượng , chất lượng và cách bón phân đúng cách để cây cối hấp thụ. Phân bón vô cơ có thể chứa một số chất gây độc hại cho cây trồng và cho con người như các kim loại nặng, các chất kích thích sinh trưởng khi vượt quá mức quy định. Các yếu tố vi lượng như Đồng (Cu), Kẽm (Zn)… rất cần thiết cho cây trồng sinh trưởng và phát triển và có khả năng nâng cao khả năng chống chịu cho cây trồng. Tuy nhiên khi lạm dụng các yếu tố trên lại trở thành những loại kim loại nặng khi vượt quá mức sử dụng cho phép và gây độc hại cho con người và gia súc. 19 Đào Nguyễn Thúy Hằng K53 - CNMT Ảnh hưởng của phân bón đến môi trường đất Theo quy định hiện hành, các loại kim loại nặng có trong phân bón gồm Asen (As), Chì (Pb), Thủy ngân (Hg) và Cadimium (Cd). Phân bón được sản xuất từ nguồn phân lân nhập khẩu từ các nước vùng Nam Mỹ hoặc Châu Phi thường có hàm lượng Cd cao ở mức trên 200 ppm. Theo quy định, một số chất kích thích sinh trưởng như axit giberillic (GA3), NAA, một số chất kích thích sinh trưởng có nguồn gốc từ thực vật được phép sử dụng trong phân bón để kích thích quá trình tăng trưởng, tăng tỷ lệ đậu hoa, đậu quả, tăng quá trình trao đổi chất của cây trồng, tăng hiệu suất sử dụng phân bón làm tăng năng suất, phẩm chất cây trồng. Mức quy định hiện hành cho phép tổng hàm lượng các chất kích thích sinh trưởng không được vượt quá 0,5% khối lượng có trong phân bón. Nhà máy sản xuất phân bón nếu không có biện pháp xử lý ô nhiễm triệt để sẽ gây ô nhiễm đến môi trường xung quanh. Đây là nguyên nhân gây ảnh hưởng đến môi trường tập trung và đe dọa trực tiếp nhất, tuy nhiên ở một “tình huống cố định”, căn cứ vào các quy chuẩn, tiêu chuẩn môi trường mà nhà quản lý có biện pháp cụ thể. II. Ảnh hưởng của phân bón tới môi trường đất Trong các vấn đề môi trường gây ra do nền công nghiệp hiện đại, có một phần lớn là do sử dụng phân bón không đúng kĩ thuật, không hợp vệ sinh và vượt quá mức độ cho phép. Phân bón là một trong những yếu tố quan trọng làm tăng năng suất cây trồng, nhưng cũng có những mặt trái, đặc biệt ở những vùng thâm canh cao bằng phân hoá học, sử dụng không cân đối phân N, P, K và các loại phân hữu cơ và phân vi lượng khác. Hiện tượng có thể gặp là sự hoá chua của đất, kết cấu đất bị kém đi, sự tích đọng kim loại nặng (Pb, Cd, Cu, Zn, Ni...) và NO3-, NH4+... trong đất, nước. 1. Thoái hóa đất do phân bón Lạm dụng quá mức phân bón hóa học và thuốc trừ sâu là một trong những nguyên nhân lớn gây nên tình trạng ô nhiễm và suy thoái đất đai, nhất là đất sản xuất nông 20