Tài liệu Biện pháp cải thiện hệ thống canh tác tôm lúa trên đất phèn nhiễm mặn ở vùng u minh thượng tỉnh kiên giang

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ LÊ VĂN DŨNG BIỆN PHÁP CẢI THIỆN HỆ THỐNG CANH TÁC TÔM – LÚA TRÊN ĐẤT PHÈN NHIỄM MẶN Ở VÙNG U MINH THƯỢNG TỈNH KIÊN GIANG LUẬN ÁN TIẾN SỸ NGÀNH KHOA HỌC ĐẤT 2020 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ LÊ VĂN DŨNG BIỆN PHÁP CẢI THIỆN HỆ THỐNG CANH TÁC TÔM – LÚA TRÊN ĐẤT PHÈN NHIỄM MẶN Ở VÙNG U MINH THƯỢNG TỈNH KIÊN GIANG LUẬN ÁN TIẾN SỸ NGÀNH KHOA HỌC ĐẤT MÃ NGÀNH: 62 62 01 03 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC GS.TS. VÕ THỊ GƯƠNG TS. ĐỖ MINH NHỰT 2020 LỜI CẢM ƠN Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến GS.TS. Võ Thị Gương đã hướng dẫn và hỗ trợ tôi thực hiện nghiên cứu này, Cô đã hỗ trợ tôi trong suốt quá trình nghiên cứu. Cô luôn luôn dành cho tôi những lời động viên và lời khuyên giúp tôi có thêm động lực nghiên cứu. Nếu không có Cô hướng dẫn mạch lạc và sáng tỏ, luận án này sẽ không đạt được kết quả hiện nay. Chân thành cảm ơn sự kiên nhẫn, nhiệt tình của Cô trong việc đọc, thảo luận, góp ý và hiệu chỉnh cho toàn luận án. Tôi học được rất nhiều điều từ những nhận xét chính xác và phản biện của Cô trong nghiên cứu khoa học, những lời hướng dẫn và nhận xét đầy tính khoa học và logic của Cô. Cô là tấm gương sáng để tôi noi theo trong hành trang cuộc sống. Tôi chân thành cảm ơn TS. Đỗ Minh Nhựt, là một người anh và người lãnh đạo nơi tôi công tác, anh là một người mà tôi vô cùng kính nễ. Anh đã tạo điều kiện và hỗ trợ nguồn kinh phí, góp ý và giúp tôi thực hiện thí nghiệm đồng ruộng. Xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy PGS.TS. Trần Văn Dũng, Thầy giúp tôi mô tả phẩu diện đất, thảo luận về chuyên môn, tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất để tôi học tập. Tôi cảm ơn sâu sắc vì sự hiểu biết, động viên và những lời khuyên quan trọng của thầy trong suốt thời gian tôi học tập tại Bộ môn Khoa học đất. Xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy PGS.TS. Nguyễn Duy Cần, thầy giúp tôi hoàn thành một chuyên đề nghiên cứu sinh, thầy đã thảo luận về chuyên môn và những lời khuyên quan trọng giúp tôi hoàn thành luận án này. Tôi chân thành cảm ơn TS. Dương Minh Viễn và PGS.TS. Châu Minh Khôi, hai Thầy đã thảo luận về chuyên môn, tạo mọi điều kiện hỗ trợ tôi phân tích các số liệu và giúp tôi những lời khuyên đầy hữu ích trong quá trình nghiên cứu. Tôi chân thành cảm ơn Cô PGS.TS. Tất Anh Thư đã giúp đỡ, thảo luận và hỗ trợ tôi thực hiện các bài báo khoa học, sự nhiệt tình hỗ trợ của cô đã giúp tôi rất nhiều trên con đường nghiên cứu khoa học. Xin cảm ơn bạn Trần Huỳnh Khanh, bạn đã giúp tôi rất nhiều trong việc thực hiện tất cả các thí nghiệm tại bộ môn Khoa học đất, các thí nghiệm ngoài đồng ruộng, xử lý mẫu và phân tích các mẫu đất. Rất cảm ơn bạn đã hỗ trợ bất cứ khi nào tôi cần giúp đỡ. Xin chân thành cảm ơn sự nhiệt tình của bạn. i Tôi rất cảm ơn Anh Nguyễn Văn Quí đã giúp tôi hiệu chỉnh phần viết Abstract. Xin cảm ơn em Nguyễn Hồ Lệ Huỳnh, học viên cao học lớp Kinh tế, trường Đại học Tây Đô; các em Trang Nàng Linh Chi và Đào Lê Kiều Duyên bạn Nguyễn Thị Bích Thủy lớp Cao học Khoa học cây trồng đã hỗ trợ điều tra và cùng tôi thực hiện thí nghiệm trong nhà lưới. Vô cùng cảm ơn các em Trần Thanh Toàn, Trình Văn Nhiều và Danh Minh Học, lớp Nông Nghiệp Sạch khóa 39, và học viên cao học Lê Văn Tú, Nguyễn Hoàng Giăng, lớp Nuôi trồng Thủy sản và Thầy TS. Phạm Đức Hùng, trường Đại học Nha Trang đã hỗ trợ và giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện thí nghiệm. Xin gởi lời cảm ơn đến Bạn Nguyễn Hồng Hài và anh Nguyễn Văn Út Trạm Khuyến nông huyện An Minh Tỉnh Kiên Giang; Chị Lê Thị Út, Nông dân Ấp Phát Đạt, Xã Vân Khánh Tây và Chú Nguyễn Văn Tư, Nông dân Ấp Kim Quy B, Xã Vân Khánh Huyện An Minh đã hỗ trợ và giúp đỡ tôi trong nghiên cứu ngoài thực tế đồng ruộng. Tôi chân thành biết ơn tất cả Quý Thầy, Cô Ban Chủ nhiệm Khoa Nông nghiệp, Thầy TS. Hồ Quảng Đồ, Quý Thầy, Cô giảng dạy và các anh, chị, các bạn trong Bộ môn Khoa học đất. Tôi không bao giờ quên khoảng thời gian tôi học tập và làm việc ở đây, như làm tại gia đình của mình. Xin chân thành cảm ơn Lãnh đạo và các bạn đồng nghiệp Trung tâm Khuyến nông tỉnh Kiên Giang, đặc biệt là Chú Ths. Hoàng Trung Kiên, đã tạo điều kiện thuận lợi, đã động viên, hỗ trợ cả về nhân lực và vật lực và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập. Nếu không có sự ủng hộ của tất cả các thành viên trong gia đình, tôi sẽ không bao giờ hoàn thành luận văn này và tôi sẽ không vượt qua những khó khăn trong quá trình học tập. Lòng biết ơn của tôi xin gửi đến cha mẹ tôi, cha mẹ vợ tôi, anh chị em tôi, anh chị em vợ tôi, những người đã cho tôi sự hỗ trợ về vật chất, tinh thần và tình yêu thương. Cuối cùng, xin gửi lời cảm ơn đặc biệt và dành nhiều tình cảm đến vợ tôi, vì sự yêu thương, thấu hiểu và ủng hộ tôi trong suốt những năm qua. Lê Văn Dũng ii TÓM TẮT Hệ thống canh tác tôm-lúa rất thích hợp trên vùng đất nhiễm mặn theo mùa vùng ven biển Đồng bằng Sông Cửu Long. Vùng U Minh Thượng tỉnh Kiên Giang có hệ thống canh tác tôm-lúa với diện tích canh tác khoảng 80.000 ha. Hệ thống canh tác này còn găp khó khăn, năng suất tôm và lúa thấp, có nhiều ruộng lúa bị chết, sau thời gian canh tác ngắn. Nghiên cứu được thực hiện nhằm (i) Đánh giá hiện trạng và phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến tính bền vững hê thống canh tác tôm-lúa (ii) Đánh giá biện pháp thích hợp cải thiện tính chất đất, nước và năng suất tôm, lúa trong hệ thống canh tác tôm-lúa trên đất phèn nhiễm mặn tại vùng U Minh Thượng tỉnh Kiên Giang. Phương pháp cứu gồm: (i) Nghiên cứu hiện trạng và tác động của xâm nhập mặn đến hiệu quả kinh tế của các hệ thống canh tác tôm -lúa; (ii) Phân tích mô hình tương quan các yếu tố ảnh hưởng đến sinh trưởng và năng suất lúa trong hệ thống canh tác tôm - lúa; (iii) Đánh giá một số đặc tính hoá học đất nhiễm mặn của hệ thống canh tác tôm-lúa ; (iv) Đánh giá hiệu quả của phân hữu cơ và vôi trong cải thiện đặc tính bất lợi của đất phèn nhiễm mặn và năng suất lúa (v) Đánh giá khả năng cải thiện môi trường đất, nước của cây cỏ thủy sinh trong canh tác tôm của hệ thống tôm-lúa. Kết quả khảo sát hiện trạng cho thấy, hiệu quả kinh tế của hệ thống canh tác tôm - lúa đạt khá tốt. Khu vực khảo sát có các hệ thống canh tác khác như tôm - cua - màu đạt lợi nhuận cao, kế đến là chuyên tôm và và cuối cùng là canh tác hai v lúa. Phân tích hồi quy đa biến cho kết quả bốn yếu tố gồm chi phí sản xuất, diện tích canh tác, năng suất và trình độ kiến thức về canh tác nông nghiệp có ảnh hưởng đến thu nhập của người dân với hệ số R2 từ 0,54 đến 0,86. Phân tích mô hình tương quan cho thấy năng suất lúa trên đất nhiễm mặn và các yếu tố ảnh hưởng tương quan có ý nghĩa với hệ số R2 = 0,84. Thiết lập mô hình tương quan cho thấy sinh trưởng phát triển của lúa bị ảnh hưởng đồng thời bởi các yếu tố bên trong và bên ngoài rất có ý nghĩa với Q² = 0,98. Đánh giá yếu tố ảnh hưởng đến lúa chết trong hệ thống canh tác tôm-lúa cho thấy sự tích lũy mặn cao nhất ở nhóm ruộng có lúa bị chết, đất bị mặn và sodic hóa. Kết quả này cho thấy ruộng lúa bị chết là do đặc tính bất lợi của đất mặn và đất bị sodic hóa. Nghiên cứu hiệu quả của phân hữu cơ và vôi trong cải thiện đặc tính bất lợi của đất phèn nhiễm mặn và đất phèn tiềm tàng nhiễm mặn, trong điều kiện nhà lưới, cho thấy bón phân hữu cơ và vôi kết hợp giúp gia tăng pH của đất, giảm độc chất nhôm trên đất phèn nhiễm mặn, giảm ECe, giảm phần trăm natri trao đổi trên phức hệ hấp thu (ESP), đồng thời gia tăng hàm lượng chất hữu cơ, đạm và lân hữu d ng trong đất, tăng khả năng chống chịu mặn của cây lúa thể hiện qua tăng hàm lượng proline trong thân lúa, từ đó giúp cây lúa sinh trưởng và iii phát triển tốt, giúp tăng năng suất lúa có ý nghĩa. Kết quả thí nghiệm đồng ruộng khẳng định hiệu quả cải thiện qua hai v canh tác lúa. Bón phân vô cơ kết hợp 5 tấn PHC bã bùn mía và 0,5 tấn vôi/ha giúp giảm độ dẫn diện ECe, giảm Na+ trao đổi và giảm ESP, tăng hàm lượng chất hữu cơ, đạm hữu d ng và lân hữu d ng trong đất, giúp cây lúa sinh trưởng tốt và tăng năng suất lúa đến 175% ở v 1 và 51,2 % ở v canh tác thứ hai so với đối chứng chỉ bón phân vô cơ (p<0,05). Ba loài cây cỏ thủy sinh bản địa như năn tượng (Scirpus littoralis); cỏ nến (Typha angustifolia) và cỏ nước mặn (Paspalum vaginatum) được trồng trên đất mặn giúp cải thiện pH đất đến khoảng pH trung tính, giảm độ mặn (ECe) của đất, giảm ESP, giảm tỉ lệ Na đối với các cation trao đổi giúp cân bằng các cation Ca, Mg, K. Khả năng cải thiện đất mặn của ba loại cỏ còn được giải thích qua hệ số tích lũy sinh học BF và hệ số chuyển vị TF trên đất nhiễm mặn với giá trị lớn hơn 1, thuộc nhóm khả năng cải thiện đất nhiễm mặn tốt. Mặt khác, ba loài cỏ thủy sinh này có hệ số tăng sinh khối tươi cao, khả năng phát triển trên đất mặn tốt, có thể sử d ng cho m c đích chăn nuôi hay đan lát. Trên vuông tôm, trồng cây năn tượng và cỏ nước mặn giúp cải thiện một số đặc tính môi trường ao nuôi tôm sú, giúp môi trường ao nuôi ổn định hơn, phù hợp với sự phát triển của tôm sú hơn, thể hiện qua pH, độ mặn, độ kiềm, hàm lượng oxy hòa tan trong nước và đạm ammonium, từ đó giúp tôm sú sinh trưởng và phát triển tốt hơn như nâng cao tỷ lệ sống, tăng tốc độ tăng trưởng và năng suất tôm tăng 14,02% - 21,19%. Với kết quả này có thể khuyến cáo biện pháp cải thiện môi trường đất nước trong nuôi tôm, môi trường đất canh tác lúa đạt hiệu quả cao, có ý nghĩa, giúp hệ thống canh tác tôm-lúa đạt hiệu quả cao và bền vững hơn, nhất là trong điều kiện tác động của biến đổi khí hậu, khi sự xâm nhập mặn nghiêm trọng hơn, đất có độ mặn cao gây bất lợi cho v tôm nuôi và v lúa luân canh trong hệ thống. Từ khóa: Cây cỏ thủy sinh, đất phèn nhiễm mặn, hệ thống tôm-lúa , phân hữu cơ, vôi iv ABSTRACT The shrimp – rice farming system is very suitable for saline seasonal affected areas in the Mekong Delta. Thera are about 80,000 hectares of shrimp – rice farming system in U Minh Thuong of Kien Giang province. This farming system has been confronted difficulties as low productivity of shrimp and rice. There are several rice fields in the system could not survive after a short cultivation period. The study was carried out with the aim of (i) evaluating the farming status and analyzing the factors affecting sustainability of the shrimprice systems and (ii) finding out suitable practices to improve soil, water quality and shrimp and rice yield of the shrimp-rice farming systems in saltaffected acid sulfate soils in the U Minh Thuong zone. The method activities included: (i) studying the status and impact of saline water intrusion on the economic efficiency of the current farming systems; (ii) analyzing and establishing a correlation model of the factors affecting growth and yield of rice crops in the shrimp-rice farming systems; (iii) evaluating some soil chemical characteristics under salt accumulation conditions in the shrimp-rice systems; (iv) estimating the effects of organic fertilizers and limes in improving the adverse characteristics of salt-affected acid sulfate soils and rice yield; and (v) assessing the ability of aquatic grasses in improving soil and water quality in the shrimp-rice systems. The survey results of the farming status showed that shrimp-rice farming systems relative high benefit. There were other farming pattern as shrimp-crab-upland crop which resulted in the highest benefit; followed by the intensive shrimp andthe double-rice cropping system provided the lowest benefit. The analysis of multi-linear regression found that farmers‘ income was mostly influenced by four factors including cost, farming area, yield and knowledge of farmers, with R2 values ranging between 0.54 and 0.86. The analysis of the established correlation model showed that there was a strong correlation (R2 = 0.84) between rice yield and the affected factors in the saline soil. On the other hand, the analysis of the established correlation model indicated that the growth of rice crops was significantly influenced simultaneously by the inside and outside with predictive-relevance (Q2) value reached 0.98. Concerning the death of rice fields problem, the highest salt accumulation was found in the dead rice fields where the soils saline and saline-sodic characteristic. Based on this results, the death of paddy fields were due to the disadventage properties of saline and sodic soils. The study results suggested that application of organic fertilizers in combination with limes resulted in improvement of adverse characteristics of salt-affected and acid sulfate soils as well as potential acid sulfate soils. The v combined application of organic fertilizers and limes in the salt-affected and acid sulfate soils resulted in a decrease in Al toxicity, electrical conductivity (ECe), exchangeable sodium percentage (ESP). Meanwhile this combined organic amendment resulted in an increase in soil pH, soil available N and P, and salinity tolerance ability of rice plants as increased proline content in plants, by which growth and yield of rice plants were improved as . In addition, the beneficial effects have showed after two cropping seasons. The results showed that combined application of inorganic fertilizer, sugarcane compost and lime with a dose of 60kgN - 20kgP2O5 - 20kgK2O/ha, 5 tons/ha and 0.5 tons/ha, respectively, resulted in a decrease in soil ECe, exchangeable Na+, and ESP, meanwhile this combined application helped improve the content of soil organic matter, available N and P, and resulted in a significantly increase in rice yield, 175% in the first crop and 51.2 % in the second crop compared to the control treatment (p<0.05). For improving the soil and water environment of shrimp field, the local aquatic grasses, such as Nan tuong, Sclerotica ( Scirpus littoralis ); Co nen, Candle grass ( Typha angustifolia ) and Co nuoc man, Saline water grass (Paspalum vaginatum) were studied. These three grasses had the effects in improving adverse soil characteristics through decreasing soil pH to a suitable range; lowering soil ECe, ESP and sodium absorption ratio (SAR). In addition, the ability of the three types of local grasses to improve saline soil was explained through the bioaccumulation factor (BF) and the transportation factor (TF) whose values were above 1.0, the level of improving ability of saline soils . On the other hand, these local grasses could be used for breeding and knitting as their high fresh biomass and adaptation capacity in saline soil. Growing aquatic grasses such as Nan tuong and saline water grass could bring about beneficial effects in improving the quality of the environment of the growing ponds, which supported tiger shrimps to grow better. The environmental factors were improved including water pH, salinity, alkalinity, dissolved oxygen, and total ammonium. The improvement of these environmental factors not only helped tiger shrimps grow and obtained higher shrimp yield, but also made the shrimp-rice farming systems more sustainable, especially in the environment with high salinity that would hinder the shrimp and shrimp-rice cropping seasons. These results need to be recommended in to practice to achieve higher efficiency and sustainability. Especially in the condition of climate change impacted, saline intrusion is more severe, soils with high salinity affected cause much disadventages to shrimp farming and rice rotation in the system. vi Keywords: Aquatic grasses, lime, organic fertilizer, shrimp-rice system, saltaffected acid sulfate soils vii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN.................................................................................................... i TÓM TẮT ........................................................................................................ iii ABSTRACT ...................................................................................................... v LỜI CAM ĐOAN .......................................................................................... viii MỤC LỤC ....................................................................................................... ix DANH SÁCH BẢNG .................................................................................... xiii DANH SÁCH HÌNH ..................................................................................... xvi DANH SÁCH KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ....................................... xviii Chƣơng 1: GIỚI THIỆU ................................................................................. 1 1.1 Tính cấp thiết của đề tài ............................................................................... 1 1.2 M c tiêu của luận án .................................................................................... 2 1.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ............................................................... 2 1.5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án .................................................. 3 1.6 Nội dung nghiên cứu của luận án ................................................................ 4 Chƣơng 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU............................................................. 6 2.1 Tổng quan về địa bàn nghiên cứu ................................................................ 6 2.2 Phân loại đất nhiễm mặn.............................................................................. 9 2.2.1 Độ mặn của đất ......................................................................................... 9 2.2.2 Phân loại đất nhiễm mặn........................................................................... 9 2.3 Ảnh hưởng bất lợi của mặn đối với cây lúa ................................................. 11 2.3.1 Ảnh hưởng của mặn đối sinh trưởng phát triển lúa ................................... 11 2.3.2 Ảnh hưởng của mặn đến năng suất lúa ................................................... 12 2.4 Ảnh hưởng của phân hữu cơ và của vôi trong cải thiện đất tính đất mặn và sự sinh trưởng của cây trồng ............................................................................ 13 2.5 Nghiên cứu về hiệu quả cải thiện môi trường của thực vật ....................... 16 2.5.1 Sử d ng thực vật trong giảm ô nhiễm đất nước...................................... 16 2.5.2 Sử d ng Phytoremediation cải thiện môi trường đất nhiễm mặn .......... 18 ix Chƣơng 3: PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............................................. 21 3.1 Đánh giá hiện trạng và phân tích hiệu quả kinh tế các mô hình canh tác trong hệ thống canh tác tôm-lúa ...................................................................... 21 3.1.1 Phương pháp chọn điểm nghiên cứu ...................................................... 21 3.1.2 Phương pháp chọn mẫu và thu thập thông tin ........................................ 21 3.1.3 Phương pháp phân tích ........................................................................... 21 3.2 Xác định các yếu tố ảnh hưởng và đánh giá đặc tính môi trường đất nước của hệ thống canh tác tôm-lúa ......................................................................... 24 3.2.1 Phân tích tương quan các yếu tố ảnh hưởng đến sinh trưởng và năng suất lúa trong hệ thống canh tác tôm-lúa ................................................................ 24 3.2.1.1 Thời gia và địa điểm nghiên cứu ......................................................... 24 3.2.1.2 Phương pháp thu mẫu và phân tích ..................................................... 24 3.2.1.3 Mô hình tương quan sử d ng phân tích đa biến thông qua smartPLS 24 3.2.1.4 Mô hình sử d ng phương pháp hồi quy đa biến (Multiple Regression Analysis) để xác định các yếu tố ảnh hưởng đến năng suất lúa trong mô hình canh tác tôm-lúa ............................................................................................... 27 3.2.2 Đánh giá sự tích lũy mặn trong hệ thống canh tác tôm-lúa .................... 28 3.2.2.1 Phương pháp thu mẫu .......................................................................... 28 3.2.2.2 Đặc tính mô tả các ruộng khảo sát ....................................................... 28 3.3 Nghiên cứu hiệu quả của phân hữu cơ, vôi và cây cỏ thủy sinh trong cải thiện đặc tính đất, sinh trưởng phát triển và năng suất của lúa, tôm sú trong hệ thống canh tác tôm-lúa. .................................................................................... 30 3.3.1 Thí nghiệm 01: Đánh giá hiệu quả của phân hữu cơ và vôi lên cải thiện đặc tính đất và năng suất lúa trong điều kiện nhà lưới .................................... 30 3.3.1.1 Thu mẫu đất cho thí nghiệm ................................................................ 30 3.3.1.2 Phương pháp bố trí thí nghiệm ............................................................ 32 3.3.2 Thí nghiệm 02: Đánh giá hiệu quả của phân hữu cơ và vôi trong cải thiện tính chất đất và năng suất lúa trên đất phèn tiềm tàng nhiễm mặn qua hai v canh tác ............................................................................................................ 35 3.3.2.1 Thời gian và địa điểm nghiên cứu .................................................... 35 3.3.2.2 Vật liệu thí nghiệm và phương pháp thí nghiệm ............................ 35 x 3.3.3 Thí nghiệm 03: Đánh giá hiệu quả cải thiện môi trường đất nước và năng suất tôm của thực vật thủy sinh ....................................................................... 38 3.3.3.1 Bố trí thí nghiệm cải thiện môi trường đất mặn của cây cỏ thủy sinh . 38 3.3.3.2 Bố trí thí nghiệm cải thiện môi trường nước và năng suất tôm của cây cỏ thủy sinh ...................................................................................................... 41 3.4 Phương pháp phân tích các số liệu ............................................................ 44 Chƣơng 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .................................................... 46 4.1 Hiện trạng và hiệu quả kinh tế các hệ thống canh tác tại huyện An Biên và An Minh tỉnh Kiên Giang ................................................................................ 46 4.1.1 Lịch sử chuyển đổi hệ thống canh tác..................................................... 46 4.1.2 So sánh hiệu quả kinh tế các hệ thống canh tác chính tại vùng nghiên cứu .......................................................................................................................... 49 4.1.3 Phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến thu nhập của các hệ thống canh tác50 4.1.4 Phân tích SWOT của hệ thống canh tác Tôm-lúa .................................. 52 4.1.5 Các chiến lược và giải pháp thích ứng nâng cao hiệu quả kinh tế các hệ thống canh tác .................................................................................................. 55 4.2 Sự tích lũy mặn và sự tương quan của các yếu tố ảnh hưởng đến sinh trưởng và năng suất lúa trong hệ thống canh tác tôm-lúa ................................ 57 4.2.1 Đánh giá sự tương quan của các yếu tố ảnh hưởng đến năng suất lúa trong hệ thống canh tác tôm-lúa ...................................................................... 57 4.2.2 Thiết lập mô hình tương quan của các yếu tố ảnh hưởng đến sự sinh trưởng phát triển và năng suất của lúa trên đất nhiễm mặn trong mô hình canh tác tôm - lúa ..................................................................................................... 59 4.2.3 Sự tích lũy mặn trong hệ thống canh tác tôm-lúa ................................... 62 4.2.3.1 Giá trị pH và độ dẫn điện của dung dịch trích bão hòa ECe của đất ... 62 4.2.3.2 Hàm lượng Na+ trao đổi và sự sodic hoá trong đất.............................. 64 4.2.3.3 Tỷ số cation trao đổi trong đất tại ba nhóm ruộng khảo sát ................ 65 4.3 Hiệu quả của phân hữu cơ, vôi và cây cỏ thủy sinh trong cải thiện đặc tính đất, sinh trưởng phát triển và năng suất của lúa, tôm sú trong hệ thống canh tác tôm-lúa. ............................................................................................................ 67 4.3.1 Hiệu quả của phân hữu cơ và vôi trong việc cải thiện đặc tính bất lợi của đất và năng suất lúa trong điều kiện nhà lưới .................................................. 67 xi 4.3.1.1 Ảnh hưởng của phân hữu cơ và vôi đến một số đặc tính hóa học đất . 67 4.3.1.2 Hiệu quả của phân hữu cơ và vôi đến sự tích lũy hàm lượng proline trong cây lúa..................................................................................................... 78 4.3.1.3 Hiệu quả của phân bón hữu cơ và vôi đến thành phần năng suất và năng suất lúa .................................................................................................... 79 4.3.2 Hiệu quả của phân hữu cơ và vôi trong cải thiện đặc tính đất phèn tiềm tàng nhiễm mặn và năng suất lúa ..................................................................... 84 4.3.2.1 Hiệu quả của phân hữu cơ và vôi trong cải thiện đặc tính hóa học đất 84 4.3.2.2 Hiệu quả của phân hữu cơ và vôi trong cải thiện năng suất lúa trên đất phèn tiềm tàng nhiễm mặn ............................................................................... 88 4.3.3 Hiệu quả cải thiện môi trường đất nước của thực vật thủy sinh ............. 92 4.3.3.1 Ảnh hưởng của cây cỏ thủy sinh đến pH đất ....................................... 92 4.3.3.2 Ảnh hưởng của cây cỏ thủy sinh đến độ mặn trong đất ...................... 93 4.3.3.3 Ảnh hưởng của cây cỏ thủy sinh đến tỷ số các cation trao đổi và cải thiện đất nhiễm mặn ......................................................................................... 94 4.3.3.4 Hệ số tích lũy sinh học và chuyển vị của ba loài cỏ thủy sinh ........... 96 4.3.3.5 Sinh khối của ba loài cỏ thủy sinh trên đất nhiễm mặn ....................... 99 4.3.4 Hiệu quả sử d ng cây cỏ thủy sinh cải thiện môi trường nước trong nuôi tôm ................................................................................................................. 100 4.3.4.1 Ảnh hưởng của cây thủy sinh đến môi trường nước và sinh trưởng của tôm ................................................................................................................. 100 4.3.4.2 Ảnh hưởng của cây cỏ thủy sinh đến sinh trưởng phát triển và tỷ lệ sống tôm sú .................................................................................................... 105 4.3.4.3 Ảnh hưởng của cây cỏ thủy sinh lên năng suất tôm sú ..................... 107 Chƣơng 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.................................................. 109 5.1 Kết luận .................................................................................................... 109 5.2 Kiến nghị.................................................................................................. 110 TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................... 111 PHỤ LỤC SỐ LIỆU THỐNG KÊ .............................................................. 138 xii DANH SÁCH BẢNG Tên bảng Trang Bảng 2.1 Phân loại đất mặn theo USDA (Soils Survey Staff, 1993) 9 Bảng 2.2 Phân loại đất mặn dựa vào sự sinh trưởng và phát triển của cây trồng 10 Bảng 2.3 Ảnh hưởng của mặn đến sự sinh trưởng của cây trồng 11 Bảng 2.4 Một số kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của phân hữu cơ trong cải thiện đất nhiễm mặn 15 Bảng 3.1 Ma trận phân tích SWOT 23 Bảng 3.2 Phân loại các nhóm ruộng ở địa điểm nghiên cứu 29 Bảng 3.3 Đặc tính đất phèn hoạt động trước khi bố trí thí nghiệm 31 Bảng 3.4 Đặc tính đất phèn tiềm tàng trước khi bố trí thí nghiệm 32 Bảng 3.5 Mô tả chi tiết các nghiệm thức bố trí thí nghiệm 33 Bảng 3.6 Thành phần dinh dưỡng của phân hữu cơ vi sinh và Bã bùn mía 33 Bảng 3.7. Một số đặc tính hóa học đất trước khi thí nghiệm 40 Bảng 4.1. So sánh hiệu quả kinh tế các hệ thống canh tác 50 Bảng 4.2: Phân tích SWOT của hệ thống canh tác tôm-lúa 54 Bảng 4.3 Vị trí quan trọng của các biến độc lập (Biến X) 58 Bảng 4.4: Kết quả tác động ảnh hưởng của các biến đưa vào mô hình 60 Bảng 4.5: Sự phù hợp của mô hình kiểm tra (giá trị Q² và R2 ) 61 Bảng 4.6. Hàm lượng Na+ hòa tan và trao đổi trong đất của ba nhóm ruộng 66 Bảng 4.7. Tỷ số cation trao đổi trong đất tại các nhóm ruộng khảo 66 xiii Tên bảng Trang sát Bảng 4.8 Ảnh hưởng của phân hữu cơ và vôi đến pH đất 68 Bảng 4.9 Ảnh hưởng của PHC và vôi đến sự thay đổi pH đất 69 Bảng 4.10 Độ dẫn điện trong đất ở hai thời điểm khảo sát 70 Bảng 4.11. Ảnh hưởng của PHC và vôi đến Na trao đổi và ESP 77 Bảng 4.12 Hiệu quả của phân hữu cơ và vôi trong tăng hàm lượng proline trong thân lúa. 79 Bảng 4.13 Ảnh hưởng của phân hữu cơ và vôi đến thành phần năng suất lúa trồng trong chậu 80 Bảng 4.14. Ảnh hưởng của PHC và vôi đến thành phần năng suất lúa OM10525 82 Bảng 4.15. Hiệu quả của phân hữu cơ và vôi trong cải thiện pH và 85 độ mặn của đất phèn tiềm tàng nhiễm mặn. Bảng 4.16 Hiệu quả của phân hữu cơ và vôi trong cải thiện Natri trao đổi và trị số ESP của đất phèn tiềm tàng nhiễm mặn. 86 Bảng 4.17. Hiệu quả của phân hữu cơ và vôi trong cải thiện hàm lượng chất hữu cơ của đất phèn tiềm tàng nhiễm mặn 87 Bảng 4.18 Hiệu quả của phân hữu cơ và vôi trong cải thiện hàm lượng đạm và lân hữu d ng của đất phèn tiềm tàng nhiễm mặn 88 Bảng 4.19 Ảnh hưởng của phân hữu cơ và vôi đến thành phần năng suất lúa trên đất phèn tiềm tàng nhiễm mặn 90 Bảng 4.20. Ảnh hưởng của ba loài cỏ thủy sinh đến pH đất 92 Bảng 4.21. Ảnh hưởng của ba loài cỏ thủy sinh đến ECe của đất mặn 93 Bảng 4.22. Ảnh hưởng của 03 loài cỏ phytoremediation đến tỷ số các cation trao đổi đất mặn 96 xiv Tên bảng Trang Bảng 4.23. Năng suất sinh khối của 03 loài cỏ phytoremediation mặn 99 Bảng 4.24. Tỷ lệ sống của tôm sú qua các giai đoạn 106 Bảng 4.25 Trọng lượng và chiều dài của tôm sú qua các giai đoạn 107 Bảng 4.26 Hiệu quả của cây cỏ thủy sinh trong cải thiện năng suất tôm sú 108 xv DANH SÁCH HÌNH Tên hình Trang Hình 1.1 Sơ đồ nội dung nghiên cứu của đề tài 5 Hình 2.1 Bản đồ hành chính tỉnh Kiên Giang 8 Hình 3.1: Mô hình cấu trúc tuyến tính nghiên cứu tương tác của các yếu tố ảnh hưởng đến sinh trưởng phát triển và năng suất của lúa trên đất nhiễm mặn trong mô hình tôm-lúa * 26 Hình 3.2. Sơ đồ thí nghiệm thực hiện ngoài đồng 36 Hình 3.3 Thí nghiệm ngoài đồng 38 Hình 3.4 Cây thủy sinh được trồng trông ao nuôi tôm 42 Hình 4.1: Diện tích nuôi tôm năm 2000 đến 2019 tỉnh Kiên Giang 47 Hình 4.2: Sơ đồ lịch sử hệ thống canh tác phổ biến tại huyện An Biên và An Minh tỉnh Kiên Giang 49 Hình 4.3 Giá trị pH đất và ECe tại ba nhóm ruộng 63 Hình 4.4. Phần trăm Na+ trao đổi trong đất của ba nhóm ruộng khảo sát 65 Hình 4.5. Ảnh hưởng của phân bón hữu cơ và vôi đến ECe trong đất 71 Hình 4.6. Ảnh hưởng của phân hữu cơ và vôi đến Al3+ trao đổi trong đất theo thời gian 72 Hình 4.7. Ảnh hưởng của phân hữu cơ và vôi đến Na+ trao đổi (A) và trị số ESP (B) của đất theo thời gian. 73 Hình 4.8: Ảnh hưởng của phân hữu cơ và CaCO3 đến hàm lượng lân hữu d ng (A) và đạm hữu d ng (B) của đất theo thời gian. 75 Hình 4.9: Ảnh hưởng của phân bón hữu cơ và vôi đến đạm hữu d ng trong đất 77 xvi Tên hình Trang Hình 4.10: Ảnh hưởng của phân bón hữu cơ và vôi đến lân hữu d ng trong đất 78 Hình 4.11. Ảnh hưởng của phân hữu cơ và CaCO3 đến năng suất lúa. 81 Hình 4.12. Hiệu quả của phân bón hữu cơ và vôi đến năng suất lúa 83 Hình 4.13 Hiệu quả của phân bón hữu cơ và vôi đến năng suất lúa. 91 Hình 4.14. Phần trăm Na+ bảo hòa (ESP) trong đất. 95 Hình 4.15 Hàm lượng Na+ tích lũy ở thân (A) và rễ (B) của ba loài cây cỏ phytoremediation 98 Hình 4.16 Tích lũy sinh học (A) và chuyển vị (B) của Na+ của ba loài cây cỏ phytoremediation 98 Hình 4.17 Diễn biến độ mặn của 3 nghiệm thức qua các tuần nuôi 101 Hình 4.18 Diễn biến pH của 3 nghiệm thức qua các tuần nuôi 102 Hình 4.19 Diễn biến độ kiềm của 3 nghiệm thức qua các giai đoạn 103 Hình 4.20. Diễn biến hàm lượng Oxy hòa tan cũa các nghiệm thức 104 Hình 4.21 Diễn biến hàm lượng TAN của các nghiệm thức 105 xvii DANH SÁCH KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT BĐKH: Biến đổi khí hậu XNM: Xâm nhập mặn BF: Bioaccumulation factor (hệ số tích lũy sinh học) CHC: Chất hữu cơ ĐBSCL: Đồng bằng Sông Cửu Long NSC: Ngày sau cấy NT: Nghiệm thức PHC: Phân hữu cơ TF: Translocation factor (hệ số chuyển vị) VS: Vi sinh xviii