Nghiên cứu giải pháp xử lý rơm nhằm cải thiện môi trường đất trồng lúa ở đồng bằng sông Cửu Long

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ

NGUYỄN XUÂN DŨ

NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP XỬ LÝ RƠM NHẰM
CẢI THIỆN MÔI TRƯỜNG ĐẤT TRỒNG LÚA
Ở ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG

LUẬN ÁN TIẾN SĨ MÔI TRƯỜNG ĐẤT VÀ NƯỚC

Cần Thơ – 2016


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ

NGUYỄN XUÂN DŨ

NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP XỬ LÝ RƠM NHẰM
CẢI THIỆN MÔI TRƯỜNG ĐẤT TRỒNG LÚA
Ở ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG
Chuyên ngành: Môi Trường Đất và Nước
Mã số: 62 44 03 03

LUẬN ÁN TIẾN SĨ MÔI TRƯỜNG ĐẤT VÀ NƯỚC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
PGS.TS. TRƯƠNG THỊ NGA

Cần Thơ - 2016

TÓM TẮT
Trong sản xuất nông nghiệp hiện nay vấn đề thâm canh tăng vụ lúa làm cho
dưỡng chất trong đất bị cạn kiệt và mất cân đối và việc đốt đồng sau thu hoạch gây ô
nhiễm môi trường đang được quan tâm. Nghiên cứu được thực hiện nhằm đưa ra giải
pháp xử lý rơm tại ruộng giúp hạn chế đốt đồng góp phần cải thiện tính chất đất trồng
lúa thâm canh. Các nội dung thí nghiệm trong nghiên cứu nhằm đạt được các mục tiêu
cụ thể như: 1) Đánh giá hiện trạng xử lý rơm tại các vùng thâm canh lúa thuộc tỉnh Tiền
Giang và những ảnh hưởng của việc đốt đồng đến tính chất lý hóa đất lúa thâm canh; 2)
Đánh giá khả năng ủ phân compost từ rơm và quá trình phân hủy rơm trên ruộng với
việc bổ sung các chế phẩm sinh học; 3) Đánh giá hiệu quả của vùi rơm trên ruộng đến
tính chất lý hóa đất và 4) Đề xuất quy trình xử lý rơm trên đồng ruộng.
Kết quả đánh giá được hiện trạng xử lý rơm qua khảo sát hiện trạng sử dụng và
xử lý rơm sau thu hoạch tại Tiền Giang trên cơ sở phỏng vấn 400 hộ dân sử dụng phiếu
điều tra nông hộ tại các huyện Cái Bè, Cai Lậy, Chợ Gạo và Gò Công Tây. Có 92-97%
ý kiến trả lời của người dân ở các huyện khảo sát cho rằng đốt đồng ở vụ Đông Xuân,
trừ huyện Chợ Gạo có đến khoảng 95% số hộ tận dụng nguồn rơm sau thu hoạch. Vụ
Thu Đông có 25-54% ý kiến nông dân tại huyện Cái Bè và huyện Cai Lậy để rơm phân
hủy tự nhiên trên ruộng. Khảo sát, đánh giá tính chất lý hóa đất canh tác có đốt đồng lâu
năm và không đốt đồng tại huyện Cái Bè qua thu mẫu đất ở độ sâu 0-20 cm tại ấp Mỹ
Thuận, ấp Mỹ Trung xã Hậu Mỹ Bắc B và ấp Hậu Phú 1 xã Hậu Mỹ Bắc A. Tính chất
đất canh tác có đốt đồng lâu năm như pH, đạm dễ tiêu, lân dễ tiêu, kali trao đổi thấp và
có xu hướng tăng ở ruộng không đốt đồng. Đặc biệt, kết quả cho thấy đất đốt đồng lâu
năm có hàm lượng chất hữu cơ thấp. Nghiên cứu ủ phân compost và bón trả lại chất hữu
cơ từ rơm rạ và xử lý rơm tại ruộng là một giải pháp duy trì tính chất đất.
Nghiên cứu ủ phân compost từ rơm được bố trí gồm 5 nghiệm thức với các chế
phẩm Biomix, Emic, Trichomix-DT và nước thải Biogas. Kết quả cho thấy các chế
phẩm này và nước thải Biogas có hiệu quả thúc đẩy quá trình phân hủy và rút ngắn thời
gian phân hủy. Trong đó hai chế phẩm Trichomix-DT và Biomix đáp ứng được yêu cầu

xử lý trên đồng ruộng. Nghiên cứu xử lý rơm tại đồng ruộng với các chế phẩm sinh học
Biomix, Trichomix-DT, AT bio-decomposer. Kết quả cho thấy xử lý rơm trực tiếp trên
đồng ruộng bằng chế phẩm sinh học làm giảm 70% khối lượng rơm, cung cấp lượng
chất hữu cơ, làm tăng kali trao đổi trong đất. Bên cạnh đó góp phần làm tăng đạm dễ
tiêu (NH4+ và NO3-) và lân dễ tiêu. Nghiên cứu đã xây dựng được quy trình xử lý rơm
tại ruộng bằng chế phẩm sinh học thích hợp với điều kiện canh tác lúa ở huyện Cái Bè
và có thể nâng cao khả năng áp dụng nhằm quản lý bền vững tài nguyên đất trồng lúa
cụ thể trong điều kiện tỉnh Tiền Giang.
Từ khóa: chế phẩm sinh học, lý hóa đất, lúa, ủ phân compost, xử lý rơm.

i


ABSTRACT
Nowadays, the problems of intensive rice cultivation which have affected on depletion
and imbalance of nutrients in the soil and rice straw burning which have caused environmental
pollution should be solved for community. The study was conducted to propose solutions of
straw treatments on the fields to limit crop burning, which improves the quality of paddy soil
and decreases environmental pollution. Therefore, the aims of the study were 1) to assess the
current situation of straw treatments on the intensive rice cultivation regions in Tien Giang
province and the impact of rice straw burning on the physical and chemical properties of
intensive soil; 2) to evaluate the possibility of composting straw and the decomposition process
of straw on the fields with the addition of bio-products; 3) to evaluate the effectiveness of
burying straw on the fields to the soil physical and chemical properties, and 4) to recommend
straw treatment processes. By using questionnaires to interview four hundred households in
Cai Be, Cai Lay, Cho Gao and Go Cong Tay about their current rice straw using and rice straw
treatment after harvests.
The result of surveys showed that 92-97% households burnt rice straw after harvesting
in winter-spring croppings, except Cho Gao in which 95% of the households were
continuously using the source of rice straw after harvesting. In autumn-winter croppings, 2554% of interviewed households in Cai Be and Cai Lay let the straw decompose naturally on

the fields. The soil samples at a depth of 0 to 20 cm to assess the soil physical and chemical
properties were collected in My Thuan Hamlet and My Trung Hamlet of Hau My Bac B
Commune where people burn rice residues after harvest annually and Hau Phu 1 Hamlet of
Hau My Bac A Commune where people don’t use this method. The burning rice straw soils
have low pH, exchangeable ammonium, nitrate, phosphorus and potassium. These properties
tend to get higher in the without burning rice straw soils. Especially, the results indicated that
perennial burning cultivation soil had low organic matter concentration. Usage of organic
matter from rice straw decomposition was the solution to maintain soil quality. Therefore,
composting and handling straw in-situ was carried out.
Composting straw was conducted with 5 treatments with bioproducts, including Biomix,
Emic, Trichomix-DT and biogas wastewater. The result showed that these bio-products and
biogas wastewater enhanced the composting process and shortened the time of decomposition;
especially, the Trichomix-DT and Biomix were suitable for the treatment on the fields. The
practical results of the study indicated that straw treatment in-situ using Biomix, TrichomixDT, AT bio-decomposer could reduce 70% the volume of straw and provide more organic
matter and exchangeable potassium in the soil. Besides, the rice straw treatment on the fields
with the bioproducts helped increase exchangeable ammonium, nitrate and phosphorus
concentration in the soil. The study has developed the procedure of rice straw treatment in-situ
by using bio-products. The usage of this procedure is suitable for households with rice
cultivation conditions in Cai Be district. Furthermore, the application of the procedure could
be enhanced to manage sustainably the land resources in Tien Giang Province.
Keywords: bio-product, physical and chemical properties of soil, rice, composting, straw
treatment.
ii


LỜI CẢM ƠN

Xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS. Trương Thị Nga, Người đã tận
tình hướng dẫn, tạo mọi điều kiện thuận lợi và cho những lời khuyên dạy hết sức quý
báu để tôi hoàn thành luận án này.

Xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Ban Giám Hiệu trường Đại Học Cần Thơ,
Ban Chủ nhiệm khoa Môi Trường và Tài Nguyên Thiên Nhiên, Ban Giám Hiệu trường
Đại học Sài Gòn, Ban Chủ nhiệm Khoa Môi trường đã tạo điều kiện thuận lợi để tôi
hoàn thành chương trình.
Tôi xin gửi lời cảm ơn đặc biệt đến chú Lê Văn Cạn chủ ruộng nơi tôi bố trí thí
nghiệm đã tận tình giúp đỡ để tôi hoàn thành thí nghiệm ngoài đồng. Xin trân trọng
ghi nhớ những đóng góp chân tình, sự động viên của người thân, bạn bè giúp tôi vượt
qua khó khăn để hoàn thành luận án này.
Tôi xin chân thành cảm ơn sâu sắc đến gia đình đã giúp đỡ và động viên tinh
thần để tôi hoàn thành tốt luận án.

Một lần nữa xin chân thành biết ơn.

Nguyễn Xuân Dũ

iii


CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu mà chính tôi đã thực hiện. Tất cả các
số liệu trong luận án là trung thực và chưa được ai công bố trong bất kỳ công trình
nghiên cứu nào khác.

Tác giả luận án

Nguyễn Xuân Dũ

iv


MỤC LỤC
Trang
TÓM TẮT

i

ABSTRACT

ii

LỜI CẢM ƠN

iii

LỜI CAM ĐOAN

iv

MỤC LỤC

v

DANH SÁCH TỪ VIẾT TẮT

ix

DANH SÁCH BẢNG

x

DANH SÁCH HÌNH

xi

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU

1

1.1 Đặt vấn đề

1

1.2 Mục tiêu nghiên cứu

1

1.3 Nội dung nghiên cứu

2

1.4 Tính mới của luận án

2

1.5 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

2

1.5.1 Đối tượng nghiên cứu

2

1.5.2 Phạm vi nghiên cứu

2

1.6 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

3

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU

5

2.1 Sản xuất lúa và các vấn đề môi trường trong sản xuất lúa

5

2.1.1 Sản xuất lúa ở đồng bằng Sông Cửu Long

5

2.1.2 Sản xuất lúa tại khu vực nghiên cứu

5

2.1.3 Các vấn đề môi trường do đốt đồng trong canh tác lúa

7

2.1.4 Một số kết quả nghiên cứu về vấn đề đốt đồng gây ảnh hưởng đến tính chất
lý hóa đất và năng suất lúa

8

2.1.5 Môi trường đất trồng lúa

9

2.2 Một số đặc tính lý, hóa học đất trong canh tác lúa

10

2.2.1 Dung trọng đất trồng lúa

10

2.2.2 pH đất trồng lúa

11

2.2.3 Độ dẫn điện trong đất (EC)

12

2.2.4 Eh đất trồng lúa

12

2.2.5 Đạm trong đất lúa

13

2.2.6 Lân trong đất lúa

15
v


2.2.7 Kali trong đất lúa

15

2.2.8 Các giai đoạn sinh trưởng của cây lúa

16

2.3 Vai trò và sự chuyển hóa chất hữu cơ trong đất

17

2.4 Sự phân hủy và khoáng hóa chất hữu cơ từ rơm rạ sau thu hoạch

19

2.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến sự phân hủy chất thải hữu cơ bằng ủ phân compost

21

2.5.1 Cơ chế của quá trình ủ phân compost

21

2.5.1.1 Sự phân hủy cellulose

21

2.5.1.2 Sự phân hủy lignin

23

2.5.1.3 Sự phân hủy protein

23

2.5.1.4 Sự phân hủy carbohydrate

23

2.5.2 Các giai đoạn trong quá trình ủ phân compost

24

2.5.3 Các yếu tố môi trường trong ủ phân compost

25

2.5.1 Ẩm độ của đống ủ

25

2.5.2 Thành phần nguyên liệu và tỷ số C/N

25

2.5.3 Nhiệt độ đống ủ

25

2.5.4 pH đống ủ

26

2.6 Các công trình nghiên cứu về biện pháp xử lý rơm rạ

26

CHƯƠNG 3: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

29

3.1 Phương tiện nghiên cứu

29

3.2 Nội dung và phương pháp nghiên cứu

30

3.2.1 Nội dung 1. Khảo sát hiện trạng sử dụng và xử lý rơm sau thu hoạch tại khu
vực thâm canh lúa tỉnh Tiền Giang

30

3.2.2 Nội dung 2. Khảo sát, đánh giá tính chất lý hóa đất ở điều kiện canh tác có
đốt đồng lâu năm tại huyện Cái Bè, tỉnh Tiền Giang

31

3.2.3 Nội dung 3. Nghiên cứu xử lý rơm bằng ủ phân compost và xử lý trực tiếp
trên đồng ruộng với các chế phẩm sinh học

34

3.2.4 Nội dung 4: Đánh giá đặc tính lý hóa đất thông qua xử lý rơm bằng chế
phẩm sinh học trên đồng ruộng

43

3.2.5 Nội dung 5. Triển khai quy trình áp dụng thực tế giải pháp xử lý rơm trên
đồng ruộng

44

3.3 Phương pháp xử lý số liệu

46

CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

47

4.1 Phân tích và đánh giá hiện trạng xử lý rơm sau thu hoạch

47

4.1.1 Xử lý rơm rạ bằng hình thức đốt

49

4.1.2 Các hình thức sử dụng rơm rạ khác

50
vi


4.1.2.1 Sử dụng rơm trong chăn nuôi

50

4.1.2.2 Sử dụng rơm trong trồng dưa và các cây trồng cạn khác

51

4.1.2.3 Tận dụng rơm trồng nấm

51

4.1.2.4 Vùi rơm hay bỏ phân hủy rơm tự nhiên

51

4.1.3 Lượng rạ còn lại sau thu hoạch

52

4.1.4 Sử dụng phân bón

53

4.1.5 Hình thức thu hoạch

54

4.1.6 Năng suất lúa

55

4.1.7 Lợi nhuận trong canh tác lúa

55

4.1.8 Những thuận lợi và hạn chế của các biện pháp xử lý rơm của nông dân

56

4.2 Phân tích và đánh giá tính chất đất đốt đồng lâu năm

57

4.2.1 Phẫu diện điển hình tầng mặt đất trồng lúa

58

4.2.2 Tính chất đất đốt đồng tại huyện Cái Bè

58

4.2.2.1 Dung trọng đất trồng lúa

59

4.2.2.2 pH đất lúa

60

4.2.2.3 Chất hữu cơ trong đất

61

4.2.2.4 Hàm lượng đạm tổng số trong đất

62

4.2.2.5 Hàm lượng đạm NH4+-N trong đất

62

4.2.2.6 Hàm lượng đạm NO3--N trong đất

62

4.2.2.7 Hàm lượng lân tổng số trong đất

63

4.2.2.8 Hàm lượng lân dễ tiêu trong đất

63

4.2.2.9 Hàm lượng kali trao đổi

64

4.3 Nghiên cứu xử lý rơm bằng các chế phẩm sinh học

65

4.3.1 Nghiên cứu lựa chọn chế phẩm sinh học xử lý rơm thông qua giải pháp ủ
phân compost

65

4.3.1.1 Diễn biến nhiệt độ trong quá trình xử lý rơm bằng cách ủ phân compost

65

4.3.1.2 Diễn biến Ẩm độ trong quá trình ủ phân compost

67

4.3.1.3 Sự giảm khối lượng rơm trong quá trình ủ phân compost

68

4.3.1.4 Diễn biến của giá trị pH trong quá trình ủ phân compost

69

4.3.1.5 Diễn biến hàm lượng carbon trong quá trình ủ phân compost

70

4.3.1.6 Diễn biến hàm lượng đạm tổng số trong quá trình ủ phân compost

72

4.3.1.7 Diễn biến tỷ số C/N trong quá trình ủ phân compost

73

4.3.1.8 Diễn biến hàm lượng lân tổng số trong quá trình ủ phân compost

75

4.3.1.9 Hiệu quả phân hủy rơm

76
vii


4.3.1.10 Đánh giả hiệu quả về mặt môi trường của giải pháp ủ phân compost từ
rơm

77

4.3.2 Khảo sát sự phân hủy rơm rạ ngoài đồng ruộng

78

4.3.2.1 Đánh giá sự phân hủy rơm vùi trong đất theo thời gian

79

4.3.2.2 Tỷ số C/N của rơm

81

4.3.2.3 Điện thế oxy hóa khử (Eh) của nước trong đất

82

4.4 Ảnh hưởng của các biện pháp xử lý rơm rạ đến tính chất đất và năng suất lúa

84

4.4.1 Mô tả phẫu diện tầng mặt đất sau khi kết thúc thí nghiệm

84

4.4.2 Đánh giá hiệu quả xử lý rơm bằng chế phẩn sinh học lên tính chất đất

85

4.4.2.1 Dung trọng đất

85

4.4.2.2 pH đất

86

4.4.2.3 Độ dẫn điện trong đất (EC)

87

4.4.2.4 Hàm lượng carbon trong đất

88

4.4.2.5 Hàm lượng đạm dễ tiêu trong đất

90

4.4.2.6 Hàm lượng đạm tổng số trong đất

91

4.4.2.7 Hàm lượng lân dễ tiêu trong đất

92

4.4.2.8 Tỷ số C/N của đất

94

4.4.2.9 Năng suất lúa

95

4.4.2.10 Năng suất lúa thực tế vụ xuân hè 2014

96

4.5 Tính chất đất sau khi kết thúc thí nghiệm

97

4.6 Đánh giá hiệu quả ứng dụng thực tế xử lý rơm trên đồng xuộng

99

4.6.1 Phân tích những thuận lợi và khó khăn của quy trình theo mô hình SWOT

100

4.6.2 Thuận lợi về mặt kỹ thuật

101

4.6.3 Lợi ích về mặt chi phí đầu tư

101

4.6.4 Lợi ích về mặt môi trường

102

4.7 Quy trình xử lý rơm trên đồng ruộng

103

4.7.1 Giai đoạn 1: Chuẩn bị

103

4.7.2 Giai đoạn 2: Pha và phun chế phẩm

103

4.7.3 Giai đoạn 3: Xới rơm vào đất

104

4.7.4 Giai đoạn 4: Gieo hạt

104

CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT

105

5.1 Kết luận

105

5.2 Đề xuất

105

TÀI LIỆU THAM KHẢO

106
viii


DANH SÁCH TỪ VIẾT TẮT

Từ viết tắt
CB
CEC
CHC
ĐBSCL
DC
ĐX
EC

Eh
FAO
HT
N
NT
NT “A”
P
T/ha
USDA

Tiếng việt
Cái Bè
Khả năng trao đổi Cation (Cation exchange capacity)
Chất hữu cơ
Đồng bằng Sông Cửu Long
Đối chứng
Đông Xuân
Độ dẫn điện (Electrical conductivity)
Điện thế oxy hóa
Tổ chức nông nghiệp và lương nông thế giới
Hè Thu
Đạm
Nước thải
Nghiệm thức “A”
Lân
Tấn/hecta
Bộ Nông nghiệp Mỹ (United State Department of
Agriculture)

ix

DANH SÁCH BẢNG
Bảng
Bảng 2.1: Diện tích trồng lúa phân theo huyện (ha)

Trang
6

Bảng 2.2: Sản lượng lúa phân theo huyện (tấn)

6

Bảng 2.3: Hệ số phát thải của các khí CO, CO2, N2O và CH4

8

Bảng 1.4: Thế oxy hoá khử (Eh) của một số phản ứng hóa học trong đất
Bảng 3.1: Phương pháp phân tích mẫu đất
Bảng 3.2: Kết quả phân tích một số thành phần hóa học của rơm dùng
trong thí nghiệm

13
33
34

Bảng 3.3: Kết quả phân tích đạm tổng số và lân tổng số của nước thải
biogas dùng trong thí nghiệm

34

Bảng 3.4: Nghiệm thức thí nghiệm ủ phân compost từ rơm

35

Bảng 3.5: Phương pháp phân tích mẫu rơm

37

Bảng 3.6: Nghiệm thức thí nghiệm ngoài đồng

38

Bảng 3.7: Phương pháp phân tích các chỉ tiêu đất

39

Bảng 4.1: Ý kiến của nông hộ về các hình thức sử dụng rơm sau thu hoạch

48

Bảng 4.2: Chiều cao, khối lượng rạ còn lại trên ruộng lúa vụ Đông Xuân

53

Bảng 4.3: Nông dân sử dụng phân Lân và Kali trong khu vực nghiên cứu

54

Bảng 4.4: Mô tả phẫu diện điển hình tầng mặt đất không đốt đồng và đất

đốt đồng

58

Bảng 4.5: Tính chất đất đốt đồng lâu năm

59

Bảng 4.6: Tính chất đất không đốt đồng

59

Bảng 4.7: So sánh tính chất đất đốt đồng lâu năm và không đốt đồng

59

Bảng 4.8: Ước lượng khí phát thải do đốt đồng năm 2014

77

Bảng 4.9: Tỷ số C/N trong rơm của các nghiệm thức

81

Bảng 4.10: Mô tả phẫu diện điển hình tầng mặt đất đốt đồng lâu năm và
đất sau thí nghiệm

84

Bảng 4.11: Hàm lượng carbon (%) của các nghiệm thức

89

Bảng 4.12: Hàm lượng đạm tổng số (% N) theo nghiệm thức và thời gian

92

Bảng 4.13: Hàm lượng lân dễ tiêu (mg/kg) theo nghiệm thức và thời gian

93

Bảng 4.14: Tỷ số C/N trong đất của các nghiệm thức

94

Bảng 4.15: Năng suất lúa thực tế vụ Xuân Hè 2014

97

Bảng 4.16: Tính chất đất sau khi kết thúc thí nghiệm

98

x


DANH SÁCH HÌNH
Trang

HÌNH

Hình 3.1: Vị tri thu mẫu và khu vực nghiên cứu

32

Hình 3.2: Bố trí thí nghiệm ủ phân compost từ rơm

35

Hình 3.3: Sơ đồ bố trí thí nghiệm trên đồng ruộng

38

Hình 4.1: Lợi nhuận thu được sau khi thu hoach lúa của nông dân

56

Hình 4.2. Dung trọng tại điều kiện canh tác có đốt đồng và không đốt đồng

60

Hình 4.3: Diễn biến nhiệt độ trong đống ủ phân compost ở các nghiệm thức

66

Hình 4.4: Ẩm độ trong đống ủ phân compost ở các nghiệm thức

67

Hình 4.5: Sự giảm khối lượng rơm khi kết thúc thí nghiệm

68

Hình 4.6: Giá trị pH của rơm trong đống ủ phân compost

69

Hình 4.7: Hàm lượng carbon của rơm trong đống ủ phân compost

71

Hình 4.8: Hàm lượng đạm tổng số của rơm trong quá trình ủ phân compost

72

Hình 4.9: Tỷ số C/N của rơm trong đống ủ phân compost

74

Hình 4.10: Hàm lượng lân (P) tổng số của rơm trong đống ủ phân compost

76

Hình 4.11: Khối lượng rơm theo thời gian thí nghiệm

79

Hình 4.12: Tương quan giữa C/N và trọng lượng khô của rơm

82

Hình 4.13: Diễn biến của điện thế oxy hóa khử (Eh) của nước trong đất

83

Hình 4.14: Dung trọng đất trước và sau thí nghiệm

86

Hình 4.15: Sự thay đổi EC đất ở các điều kiện xử lý

88

Hình 4.16: Hàm lượng đạm dễ tiêu trong đất

90

Hình 4.17: Hàm lượng đạm dễ tiêu trong đất khi kết thúc thí nghiệm

91

Hình 4.18: Năng suất lúa thực tế ở các nghiệm thức xử lý rơm

95

Hình 4.19: Phân tích SWOT mô hình xử lý rơm trên ruộng

101

Hình 4.20: Quy trình xử lý rơm trên đồng ruộng

104

xi


CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU
1.1 Đặt vấn đề
Cùng với sự phát triển kinh tế và gia tăng dân số thì nhu cầu lương thực của cả
nước nói chung và đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) nói riêng ngày càng tăng.
Trồng lúa ba vụ/năm đã giúp cho sản lượng lúa tăng lên đến 14-16 tấn/ha/năm, bù
đắp được lượng lúa bị giảm do đất trồng lúa bị sử dụng vào mục đích khác (Nguyễn
Bảo Vệ, 2010). Với diện tích trồng lúa ở ĐBSCL khoảng 4,24 triệu ha (Tổng cục
thống kê, 2014) đã góp phần đảm bảo chiến lược an ninh lương thực quốc gia và xuất
khẩu. Tuy nhiên, những năm gần đây năng suất lúa ở những vùng thâm canh lúa có
chiều hướng giảm. Nguyên nhân là do sử dụng đất không hợp lý dẫn đến đất bị thoái
hóa. Trong đó canh tác lúa 3 vụ liên tục trong năm đã làm giảm sự phân hủy chất
hữu cơ trong đất, giảm khả năng hoạt động của sinh vật có lợi trong đất đã dẫn đến
giảm khả năng cung cấp dưỡng chất của đất cho cây lúa. Bên cạnh những ảnh hưởng
bất lợi trên, người dân thường xuyên đốt đồng sau mỗi vụ thu hoạch làm ảnh hưởng
nguồn chất hữu cơ và dưỡng chất trả lại cho đất. Ngoài ra việc đốt đồng còn làm ảnh
hưởng đến môi trường và sinh hoạt của người dân. Đốt đồng là một trong các nguyên
nhân gây ô nhiễm môi trường, phát thải khí nhà kính như CO2, CO, NOx, CH4. Những
kết quả nghiên cứu trong thời gian qua cho thấy có thể tận dụng nguồn rơm rạ để sản
xuất phân hữu cơ tại chỗ, làm tăng độ phì nhiêu cho đất, góp phần ổn định sự bền
vững cho đất thâm canh và năng suất lúa. Tuy nhiên, nếu ủ rơm theo cách truyền
thống, phơi khô và để rơm rạ phân hủy tự nhiên thì mất rất nhiều thời gian. Các
nghiên cứu thực nghiệm ở Viện lúa ĐBSCL về ảnh hưởng của các phụ phẩm hữu cơ
từ phế phẩm nông nghiệp được ghi nhận có hiệu quả làm giảm lượng phân bón sử
dụng và tăng thu nhập cho nông dân (Trần Thị Ngọc Sơn và ctv, 2009, Lưu Hồng
Mẫn, 2010). Những năm gần đây việc sử dụng phân hữu cơ trong sản xuất nông

nghiệp đã được người dân quan tâm và sử dụng. Thị trường phân hữu cơ khá đa dạng,
chất lượng rất biến động, một số được nhập khẩu với giá bán rất cao trong khi đó
nhiều phế phẩm nông nghiệp tại chỗ có thể tận dụng làm phân hữu cơ chất lượng cao
như rơm rạ, chất thải từ trại chăn nuôi, vừa giúp tăng hiệu quả trong sản xuất nông
nghiệp vừa giảm ô nhiễm môi trường. Hiện tại ở một số tỉnh trong khu vực ĐBSCL
thu hoạch lúa bằng máy gặt đập liên hợp, rơm phun rải rác trên mặt đất, ngoài việc
đốt đồng sau thu hoạch nông dân còn vùi rơm vào đất hay bỏ rơm trên đồng phân
hủy tự nhiên khi mùa lũ tới. Do đó, quá trình canh tác cần phải thực hiện các giải
pháp kỹ thuật để xử lý rơm trên đồng ruộng, hạn chế đốt đồng bảo nhằm vệ môi
trường, cải thiện tính chất đất, vì vậy đề tài “Nghiên cứu giải pháp xử lý rơm nhằm
cải thiện môi trường đất trồng lúa ở đồng bằng sông Cửu Long” đã được thực
hiện.

1


1.2 Mục tiêu nghiên cứu
* Mục tiêu tổng quát: Nghiên cứu và đề xuất giải pháp xử lý rơm tại ruộng
hạn chế đốt đồng góp phần cải thiện tính chất đất trồng lúa thâm canh.
* Mục tiêu cụ thể:
- Đánh giá hiện trạng xử lý rơm tại các vùng thâm canh lúa thuộc tỉnh Tiền Giang.
- Đánh giá ảnh hưởng của việc đốt đồng đến tính chất lý hóa đất lúa thâm canh.
- Đánh giá khả năng ủ phân compost từ rơm và quá trình phân hủy rơm trên ruộng
với việc bổ sung các chế phẩm sinh học.
- Đánh giá hiệu quả của việc vùi rơm trên ruộng đến tính chất lý hóa đất.
- Quy trình xử lý rơm trên đồng ruộng.
1.3 Nội dung nghiên cứu
- Khảo sát hiện trạng sử dụng và xử lý rơm sau thu hoạch tại Tiền Giang.
- Khảo sát, đánh giá tính chất lý hóa đất ở điều kiện canh tác có đốt đồng lâu
năm tại huyện Cái Bè, tỉnh Tiền Giang.

- Nghiên cứu ủ phân compost từ rơm và xử lý rơm trên đồng ruộng với các
chế phẩm sinh học
- Đánh giá tính chất lý hóa đất sau khi kết thúc thí nghiệm qua nhiều vụ thí
nghiệm liên tục từ vụ Đông Xuân năm 2013 đến vụ Đông Xuân năm 2015.
- Triển khai quy trình áp dụng thực tế xử lý rơm trên đồng ruộng
1.4 Tính mới của luận án
- Đánh giá được hiện trạng xử lý rơm và tính chất đất canh tác đốt đồng lâu
năm tại huyện Cái Bè tỉnh Tiền Giang tại thời điểm nghiên cứu (2013-2015).
- Lựa chọn được chế phẩm sinh học có hiệu quả trong xử lý rơm bằng ủ phân
compost và vùi rơm tại ruộng.
- Đánh giá được tốc độ phân hủy rơm trong điều kiện vùi rơm có sử dụng chế
phẩm sinh học tại đồng ruộng.
- Đánh giá được tác động của vùi rơm trên ruộng đến tính chất lý hóa đất và
năng xuất lúa tại vùng thâm canh lúa huyện Cái Bè, tỉnh Tiền Giang.
- Đề xuất quy trình xử lý rơm tại ruộng thay thế đốt đồng phù hợp với đều
kiện thâm canh lúa tại huyện Cái Bè tỉnh Tiền Giang.
1.5 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
1.5.1 Đối tượng nghiên cứu:
Đối tượng nghiên cứu là ruộng canh tác lúa thâm canh 3 vụ, đốt đồng lâu năm
và quá trình ủ sinh học.

2


1.5.2 Phạm vi nghiên cứu:
* Không gian:
- Khảo sát hiện trạng sử dụng và xử lý rơm sau thu hoạch tại huyện Cái Bè,
Cai Lậy, Chợ Gạo và huyện Gò Công Tây, tỉnh Tiền Giang.
- Bố trí thí nghiệm ủ phân compost từ rơm tại Khoa Môi trường và Tài nguyên
Thiên nhiên, Đại học Cần Thơ.

- Khảo sát lấy mẫu đất tại huyện Cái Bè, tỉnh Tiền Giang
- Bố trí thí nghiệm xử lý rơm với chế phẩm sinh học tại huyện Cái Bè, tỉnh
Tiền Giang.
- Triển khai thực tế xử lý rơm trên đồng ruộng tại huyện Cái Bè, tỉnh Tiền
Giang.
* Thời gian:
- Khảo sát hiện trạng sử dụng và xử lý rơm sau thu hoạch thực hiện từ tháng
3 năm 2012 đến tháng 6 năm 2012.
- Bố trí thí nghiệm ủ phân compost từ rơm từ tháng 3 năm 2012 đến tháng 8
năm 2012.
- Khảo sát lấy mẫu đất tháng 3 năm 2013.
- Bố trí thí nghiệm xử lý rơm với chế phẩm sinh học trong vụ Xuân Hè và Hè
Thu 2013 và vụ Xuân Hè và Hè Thu 2014.
- Triển khai thực tế xử lý rơm trên đồng ruồng vụ Xuân Hè 2015.
* Quy mô:
- Vật liệu, phương tiện: sử dụng chế phẩm sinh học Biomix, Emic, TrichomixDT, nước thải sau hầm ủ Biogas, chế phẩm AT bio-Decomposer.
- Lấy mẫu: lấy 18 mẫu đất trong nghiên cứu thăm dò mùa Đông Xuân và Hè
Thu năm 2013 và 18 mẫu nghiên cứu trong mùa Đông Xuân năm 2015.
- Ủ phân compost: 50 kg rơm nguyên liệu, 12 đống ủ tương đương 1 m3.
- Vùi rơm tại ruộng: diện tích mỗi ô thí nghiệm 5 m x 6 m, 12 ô thí nghiệm.
- Đánh giá năng suất lúa, tính chất đất và quá trình phân hủy rơm.
1.6 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
* Ý nghĩa khoa học
- Kết quả nghiên cứu là nguồn số liệu khoa học về tính chất đất ruộng lúa
trong điều kiện canh tác có đốt đồng và không đốt đồng.
- Công trình nghiên cứu là các số liệu khoa học cơ bản sử dụng cho giảng dạy
và nghiên cứu trong với các đề tài tương tự.
- Kết quả có thể dùng tham khảo cho các mô hình áp dụng xử lý rơm rạ trên
đồng ruộng bằng chế phẩm sinh học.
- Quy trình có thể được sử dụng ở những nơi đốt đồng có điều kiện tương tự.

3


* Ý nghĩa thực tiễn
- Luận án cung cấp những thông tin khoa học về tính chất đất trong điều kiện
canh tác đốt đồng lâu năm và không đốt đồng cho các nhà quản lý, hoạch định chính
sách phát triển nông thôn và nông thôn mới. Kết quả nghiên cứu của luận án là cơ sở
khuyến cáo nông dân canh tác lúa theo hướng không đốt đồng, hướng đến canh tác
lúa sinh thái và bền vững.

4


CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1 Sản xuất lúa và các vấn đề môi trường trong sản xuất lúa
2.1.1 Sản xuất lúa ở đồng bằng sông Cửu Long
Với dân số trên 90 triệu người, phần lớn dân cư sống trong vùng nông thôn và
hoạt động nông nghiệp, vì vậy kinh tế Việt Nam phụ thuộc rất nhiều vào cây lúa. Lúa
là cây trồng chủ lực của đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL), chiếm vị trí hàng đầu
trong các loại cây nông nghiệp. Với vai trò và tích chất quan trọng của cây lúa nên
ĐBSCL là vựa lương thực chủ yếu của cả nước, chiếm hơn 90% lượng gạo xuất khẩu
hàng năm (Tổng cục thống kê, 2014). Việc sản xuất lúa ở ĐBSCL phát triển mạnh,
cùng với sự phát triển của hệ thống thủy lợi và thủy nông nội đồng, những tiến bộ kỹ
thuật được áp dụng rộng rãi trên đồng ruộng.
Với sản lượng lúa gạo lớn, đáp ứng nhu cầu trong nước và xuất khẩu thì hàng
năm lượng rơm rạ thu được trên diện tích đất lúa rất lớn. Theo Nguyễn Thành Hối
(2008) đối với các giống lúa cao sản tỷ lệ lượng rơm so với lúa là 1:1, điều này cho
thấy lượng rơm hàng năm ở ĐBSCL sinh ra rất lớn. Với sản lượng khoảng 25 triệu
tấn lúa thu hoạch được (Tổng cục thống kê, 2014) thì tương ứng trên 25 triệu tấn rơm
thải ra. Nếu tất cả nông dân ĐBSCL đều đốt đồng sẽ phát sinh một lượng lớn các khí

gây hiệu ứng nhà kính gây hại cho sức khỏe con người.
Song song với tập quán đốt đồng sau thu hoạch, nông dân không bón phân
hữu cơ và sử dụng máy cày để làm đất sau mỗi vụ trong điều kiện đất ướt. Điều này
dẫn đến thoái hóa về mặt vật lý cấu trúc đất bị phá hủy đã được ghi nhận (Trần Bá
Linh, 2006). Sự suy thoái dần các tính chất đất làm cho năng suất lúa ngày càng giảm
đi (Ngô Ngọc Hưng, 2009). Để đạt năng suất cao, nông dân đầu tư nhiều phân bón
làm cho giá thành sản xuất tăng từ đó lợi nhuận thu được từ canh tác lúa giảm thấp
(Nguyễn Thành Hối, 2008).
2.1.2 Sản xuất lúa tại khu vực nghiên cứu
Tiền Giang là một trong các tỉnh sản xuất lúa lớn trong khu vực ĐBSCL. Tỉnh
Tiền Giang có 11 đơn vị hành chính, bao gồm 01 thành phố, 02 thị xã và 08 huyện
với diện tích đất tự nhiên 250.830,34 ha, đất nông nghiệp 191.390,54 ha trong đó đất
trồng lúa 86.597,88 ha. Phần lớn các huyện đều sản xuất lúa ba vụ, đặc biệt huyện
Cái Bè là huyện sản xuất lúa ba vụ liên tục trong năm và có diện tích và sản lượng
lúa lớn nhất trong tỉnh, diện tích và sản lượng hàng năm được để hiện qua (Bảng 2.1
và Bảng 2.2).

5


Bảng 2.1: Diện tích trồng lúa phân theo huyện (ha)
Đơn vị

Mỹ Tho
TX Gò Công
TX Cai Lậy
Tân Phước
Cái Bè
Cai Lậy
Châu Thành

Chợ Gạo
G.Công Tây
G.Công Đông
Tân Phú Đông

Đ.Xuân

2011
H.Thu

623
4.753
6.002
17.495
16.100
5.140
8.530
11.087
11.159
334

609
4.815
8.641
34.669
31.355
7.436
8.158
10.549
11.200

2.347

Thu
Đông
614
4.978
790
2.286
8.050
10.688
10.830
2.734

Đ.Xuân

2012
H.Thu

611
4.787
6.436
17.573
15.706
5.125
8.013
10.906
11.219
211

603

4.857
9.957
34.838
31.158
7.274
7.687
10.864
11.176
2.507

Thu
Đông
606
4.969
728
2.569
7.556
10.767
10.657
2.062

Đ.Xuân

2013
H.Thu

459
4.790
6.607
17.329

15.425
4.979
7.500
10.888
11.298
73

447
4.785
9.809
34.761
30.691
7.539
6.434
10.552
11.259
1.982

Thu
Đông
448
4.959
758
1.974
6.198
10.648
10.565
2.468

2014

Đ.Xuân H.Thu
436
4.940
6.261
6.567
17.318
8.806
4.895
6.113
10.847
11.186
45

408
4.776
12.303
10.344
34.400
17.517
7.358
5.438
10.571
11.232
1.791

(Nguồn: Cục thống kê Tiền Giang. Niên giám thống kê, 2014)

Bảng 2.2: Sản lượng lúa phân theo huyện (tấn)
Đơn vị

2011
Đ.Xuân

H.Thu

Mỹ Tho
TX Gò Công
TX Cai Lậy
Tân Phước
Cái Bè
Cai Lậy
Châu Thành
Chợ Gạo
G.Công Tây
G.Công Đông

3.667
26.752
38.722
122.690
113.036
35.091
-

2.834
22.088
39.635
181.874
164.337
34.443

-

Tân Phú
Đông

-

-

2012
Thu
Đông
2.633
21.953
3.693
10.689
42.552
51.495

Đ.Xuân

H.Thu

3.842
28.243
42.477
131.484
117.636
35.267
-

3.010
22.972
45.277
185.640
163.757
35.101
-

-

-

-

2013
Thu
Đông
2.563
21.938
3.401
12.139
40.156
51.961

Đ.Xuân

H.Thu

2.946

27.782
42.944
129.282
115.086
34.854
-

2.285
22.609
44.967
189.000
167.214
37.965
34.777
-

-

-

-

2014
Thu
Đông
2.069
23.377
3.617
9.181
34.120

52.793

Đ.Xuân

H.Thu

2.708
29.905
45.921
43.340
132.485
67.229
34.754
-

2.154
22.449
69.719
50.808
198.261
100.162
38.661
30.063
-

-

-

-

(Nguồn: Cục thống kê Tiền Giang. Niên giám thống kê, 2014)

Sản lượng lúa của huyện Cái Bè những năm 2013 và 2014 khoảng 320.000 330.000 tấn/năm điều đó có nghĩa khoảng 330.000 tấn/năm rơm sinh ra trong sản
xuất. Do canh tác lúa liên tục và để chuẩn bị vụ mới nông dân phải đốt đồng nhằm
tận dụng thời gian và chi phí cho vụ mới. Theo nghiên cứu trước đây của Trần Bá
Linh và Lê Văn Khoa, (2006) cho thấy đất vùng thâm canh tại Tiền Giang đã xuất
hiện nén dẽ, dung trọng cao, ảnh hưởng năng suất lúa. Đốt đồng sẽ mất đi lượng lớn
chất hữu cơ và thải các chất khí gây ô nhiễm môi trường (Gadde et al., 2009; Trần
Bá Linh và ctv., 2010; Võ Thị Gương và ctv., 2010, Nguyễn Mậu Dũng, 2012;
Trương Thị Nga và ctv., 2013).
6


2.1.3 Các vấn đề môi trường do đốt đồng trong canh tác lúa.
Theo Bird et al. (2002) ở Mỹ, mỗi năm có hơn 200 triệu tấn rơm bị đốt. Năm
1989 có khoảng 400,000 ha lúa được trồng ở California, 95% đã bị đốt cháy trong
lĩnh vực này, gây ra ô nhiễm không khí ở Central Valley và trên toàn tiểu bang. Hiện
tượng đốt đồng rất lớn tại California và thải ra một lượng CO2 được ước tính nhiều
hơn sự phát thải của cả ngành công nghiệp phát điện. Từ những năm 1991 bang
California đã thông qua đạo luật về giới hạn đốt đồng. Pháp luật của tiểu bang
California thông qua vào năm 1991 (Đạo luật Connelly-Areias-Chandler Rice Straw
burning Reduction). Ở đạo luật này quy định nông dân không được đốt quá 25%
lượng rơm trên cánh đồng nếu không được sự chấp nhận của liên bang và trong tương
lai còn tiếp tục giảm tỷ lệ đốt đồng.
Ở các nước châu Á hàng năm quá trình đốt đồng trong canh tác lúa và các phế
phẩm nông nghiệp khác ngoài đồng phát thải một lượng lớn chất ô nhiễm và ước tính
khoảng 100.000 tấn SO2, 960.000 tấn NOx, 379 triệu tấn CO2, 23 triệu tấn CO và
680.000 tấn CH4 (Streets et al., 2003). Ảnh hưởng môi trường lớn nhất của việc đốt
rơm là lượng khói bụi thải ra gây ô nhiễm môi trường không khí và gây hại cho sức

khỏe của người dân làm việc trên đồng và cộng đồng xung quanh. Trong năm loại
khí CO2, CO, NO, NOx và SO2 đã được đo trong phòng thí nghiệm, CO2, CO, NO đã
được phát hiện và đều vượt ngưỡng cho phép đặc biệt đối với những người làm việc
trực tiếp trên ruộng hoặc nhà ở gần ruộng. Theo Ngô Thị Thanh Trúc (2005) ước tính
khi đốt 1 tấn rơm sẽ thải ra 1.067,55 kg CO2 và 12,62 kg NO. Nếu tính trên tổng
lượng rơm đốt ở 3 vụ trên địa bàn Ô Môn và Cai Lậy theo điều tra (3.606,37 tấn
rơm), lượng khí CO2 thải ra là 3.849,48 tấn và 45,51 tấn NO. Các loại khí thải khác
như SOx, NOx có thể tích tụ trong khí quyển gây ra tình trạng mưa axit cũng như gây
ra bệnh tật cho con người (Nguyễn Lân Dũng, 2011; Nguyễn Mậu Dũng, 2012).
Đốt đồng trong canh tác lúa thâm canh hàng năm thải ra một lượng lớn khói
bụi gây ô nhiễm môi trường không khí và gây hại cho sức khỏe của người dân làm
việc trên đồng và cộng đồng xung quanh (Nguyễn Mậu Dũng, 2012). Đốt đồng là
một giải pháp dễ thực hiện và có thể diệt trừ các dịch bệnh có thể gây hại cho lúa.
Tuy nhiên, nhiều nghiên cứu cho rằng việc đốt đồng đã làm cho môi trường sinh thái
mất cân bằng, mất đi một số lượng đáng kể N, P và C trên đồng ruộng và làm tăng
lượng khí gây ô nhiễm môi trường. Theo ước tính khi đốt 1 tấn rơm có ẩm độ 12,617% sẽ phát thải trung bình 80 kg CO, 700 kg CO2, 0.07 kg N2O và 20 kg CH4. Nếu
độ ẩm của rơm tăng lên khi trong mùa mưa thì lượng N2O sẽ tăng (Trương Thị Nga
và ctv., 2013). Tùy theo ẩm độ rơm khi đốt hệ số phát thải có thể thay đổi tùy theo
từng loại khí sinh ra.
7


Bảng 2.3: Hệ số phát thải của các khí CO, CO2, N2O và CH4
Ẩm độ (%)
12,6-17,1
23,1-29
30,1-38,1
52,2-61,4
Trung bình

CO
0,07-0,08
0,07-0,08
0,08-0,1
0,09-0,11
0,09

Hệ số phát thải (kg/kg)
CO2
CH4
N2O
0,84-0,52
0,02-0,02
0,00006
0,73-0,52
0,02-0,02 0,00011-0,00006
0,59-0,51
0,01-0,02 0,00014-0,00007
0,41-0,46
0,01-0,02 0,00022-0,00009
0,59
0,02
0,0001

(Nguồn: Nguyễn Thị Hồng Vân, 2013)
Theo Bảng 2.3 cho thấy khi đốt 1 kg rơm có ẩm độ từ 12,6 - 17,1%, sẽ phát
thải trung bình 0,08 kg CO; 0,7 kg CO2, 0,00007 kg N2O và 0,02 kg CH4. Như vậy,
cứ 1 tấn rơm sẽ làm phát thải 80 kg CO, 700 kg CO2, 20 kg CH4 và 0,07 kg N2O. Kết
quả phù hợp với kết quả nghiên cứu của Meiqiu và Yahui (1994), về sự phát thải của
khí NOx trong quá trình đốt rơm, có 84,4 ± 6,08 g/tấn rơm. Trong đó N2O chiếm

khoảng 0,88% - 0,92% trong hỗn hợp NOx. Với hệ số trung bình của CO: 0,09; CO2:
0,59; CH4: 0,02 và N2O: 0,0001 thì khi đốt 1 tấn rơm sẽ sinh ra lượng khí trung bình
là 90 kg CO, 590 kg CO2, 20 kg CH4 và 0,1 kg N2O .
Theo nghiên cứu của Taherzadeh et al. (2010) cho thấy rằng mỗi tấn rơm bị
đốt làm phát sinh khoảng 150-210 m3 khí metan. Sau khi đốt đồng, các thành phần
của rơm rạ thay đổi thành các chất khí, phần nhỏ P, K, Ca và Si còn lại trong tro, một
số khoáng mất đi. Trong quá trình đốt đồng nhiệt độ lên đến 7000C, tất cả carbon,
93% đạm, 20% kali và phần lớn lưu huỳnh bị mất đi (Amamsiri & Wickramasinghe,
1978). Nếu với lượng rơm 5 tấn/ha, rơm bị đốt bỏ thì sẽ bị mất khoảng 45 kg N, 2 kg
P, 25 kg K và khoảng 2 kg S khi đốt đồng. Mặc khác, silic trong tro ít hòa tan hơn so
với silic trong rơm rạ tươi nên cây lúa khó hấp thụ hơn (Ponnamperuma, 1984). Bên
cạnh đó, mỗi ha trồng lúa có đến 10-12 tấn rơm rạ tươi, rơm rạ là nguồn chất hữu cơ
có thể trả lại cho đất, vì vậy đốt đồng là một sự lãng phí rất lớn (Gadde et al., 2009;
Nguyễn Lân Dũng, 2011; Nguyễn Mậu Dũng, 2012). Vì vậy, hạn chế tình trạng đốt
đồng sau thu hoạch lúa góp phần quan trọng trong việc giảm lượng khí thải độc hại,
hạn chế tình trạng ô nhiễm môi trường, tình trạng biến đối khí hậu cũng như giảm
thiểu những tác động tiêu cực đến sức khỏe con người.
2.1.4 Một số kết quả nghiên cứu về vấn đề đốt đồng gây ảnh hưởng đến tính
chất hóa lý đất và năng suất lúa
Theo kết quả của Nguyễn Văn Nguyền (2007) phân tích cho thấy một số chỉ
tiêu hóa – lý đất như chất hữu cơ, CEC, đạm tổng số đạm hữu cơ dễ phân hủy, lân
hữu dụng của các nghiệm thức đốt đồng không có sự khác biệt với nghiệm thức xới
8


bình thường và xới bình thường có bón phân hữu cơ. Tuy nhiên, ở nghiệm thức có
đốt đồng cho năng suất thấp hơn nghiệm thức không đốt đồng.
Theo nghiên cứu của Võ Thị Gương và ctv. (2009) cũng cho thấy năng suất ở
nghiệm thức không đốt rơm, có làm đất và bón phân hữu cơ đạt kết quả cao nhất
khác biệt có ý nghĩa so với nghiệm thức đốt đồng xới xáo và đốt đồng sạ chai trên

đất phù sa tại Châu Phú. Nghiên cứu cũng nêu đốt rơm rạ trước gieo sạ là yếu tố ảnh
hưởng đến giảm năng suất lúa, tác động của việc đốt rơm rạ có ảnh hưởng bất lợi đến
sinh trưởng của cây lúa. Đồng thời kết quả phân tích đất cho thấy lượng chất hữu cơ
giảm qua các vụ.
Trần Quang Tuyến và Nguyễn Sỹ Tân (2001) thực hiện thí nghiệm dài hạn liên
tục 6 vụ về ảnh hưởng của rơm rạ kết hợp các biện pháp canh tác: đốt đồng, phủ rơm,
vùi rơm rạ xuống đất, bón rơm rạ sau khi đã sản xuất nấm đến năng năng suất lúa
IR64 tại Ô Môn, Cần Thơ. Kết quả cho thấy hàm lượng N và P trong đất tăng khi
rơm rạ được trả lại cho đất ruộng, cho dù bất cứ dạng nào như: phủ rơm, vùi rơm hay
bón rơm đã hoai sau khi thu hoạch nấm xong.
Đốt rơm rạ và vùi phần chưa cháy hoàn toàn vào đất kết hợp phân vô cơ (80N30P-30K) giúp tăng hàm lượng chất hữu cơ và N hữu dụng, giúp tăng trưởng tốt và
tăng năng suất khác biệt có ý nghĩa so với nghiệm thức chỉ bón phân vô cơ (80N30P-30K) (Trần Thị Mil, 2010).
2.1.5 Môi trường đất trồng lúa
Đất lúa ngập nước tạo ra một môi trường đồng đều cho cây lúa sinh trưởng và
hấp thu chất dinh dưỡng. Trong đất ngập nước rễ lúa thường thiếu oxy và diễn ra
hàng loạt các quá trình khử, việc trao đổi giữa đất và không khí bị cản trở (Ngô Ngọc
Hưng, 2009). Chỉ vài giờ sau khi ngập nước, các vi sinh vật đã sử dụng hết oxy có
trong nước hoặc rút được trong đất, sau khi mất oxy phân tử. Khí CO2 và acid hữu
cơ tăng lên rõ rệt, lượng khí methan và hidro phân tử tăng lên do hoạt động của vi
sinh vật yếm khí (Yoshida, 1981).
Trong đất lúa ngập nước, khi các tế khổng trong đất chứa đầy nước, oxy bị
đẩy ra khỏi các tế khổng, chỉ trừ lớp đất oxy hóa là có sự hiện diện của oxy. Trong
điều kiện yếm khí các vi sinh vật háo khí bị bất động hoặc chết đi. Quần thể vi sinh
vật yếm khí tùy ý và bắt buộc phát triển. Các vi sinh vật này sử dụng các chất oxy
hóa trong điều kiện không có oxy là NO3-, Fe3+, Mn4+, SO42-, CO2,... Các chất này bị
khử tạo nên quá trình khử trong đất ngập nước (Nguyễn Mỹ Hoa, 2010). Cây trồng
cạn sẽ không phát triển bình thường trong điều kiện khử kéo dài. Ngược lại, cây lúa
có thể phát triển bình thường trong điều kiện ngập nước vì có một hệ thống chuyển
vận oxy từ lá, thân đến rễ. Tuy nhiên, trong điều kiện khử mạnh, Eh thấp các chất
9

khử như Mn2+, Fe2+, H2S, CH4 có thể tích lũy cao đến mức gây độc cho sự phát triển
của cây lúa (Nguyễn Mỹ Hoa và ctv., 2012).
Sự phân hủy chất hữu cơ trong đất ngập nước xảy ra chậm hơn nhiều so với
sự phân hủy trong điều kiện hiếu khí, vì hoạt động của nhóm vi khuẩn yếm khí cần
ít năng lượng hơn vi khuẩn hiếu khí (Nguyễn Mỹ Hoa, 2009).
Trên đất lúa ngập nước, sự khử đạm ở tầng đất khử bên dưới làm cho đạm bị
mất đi ở dạng hơi. Trên các vùng lúa nước trời sự luân phiên khô và ngập nước cũng
làm đạm trong đất bị mất do bị rửa trôi hoặc bay hơi ở dạng NH3 hay NO, N2O và
N2. Khi đất thoáng khí, đạm NH4+ được khoáng hóa sẽ bị nitrat hóa cho ra NO3-. Khi
đất ngập nước trong mùa mưa NO3 bị khử cho ra NO, N2O, N2 làm mất đạm trong
đất (Võ Thị Gương, 2010).
Môi trường đất trồng lúa sinh ra một lượng quan trọng CH4 (Yan et al., 2003)
cường độ phát thải CH4 chủ yếu được xác định bởi chế độ nước và chất hữu cơ trong
đất. Ngoài ra sự phát thải CH4 còn phụ thuộc vào các yếu tố khác như loại đất, thời
tiết, phương pháp quản lý đất, phân bón, giống lúa… Tình trạng ngập úng là điều
kiện tiên quyết duy trì sự phát thải CH4, rút nước giữa vụ đã làm giảm CH4 sinh ra
(Nguyễn Hữu Thành, 2012).
2.2 Một số đặc tính lý, hóa học đất lúa thâm canh
2.2.1 Dung trọng đất trồng lúa
Dung trọng đất cung cấp thông tin về tình trạng nén dẽ của đất, khả năng giữ
ẩm và sự phát triển của rễ cây trồng, đất có dung trọng càng cao thì độ xốp càng thấp.
Theo Dương Văn Ni (1995) dung trọng vượt quá 1,3g/cm3 gây ảnh hưởng đến sinh
trưởng và năng suất lúa. Ngoài ra, dung trọng có liên quan đến sự giữ nước, trao đổi
không khí, phát triển của bộ rễ, các tiến trình sinh học. Dung trọng ảnh hưởng quan
trọng đến tính chất đất, nhất là sự nén dẽ của đất càng tăng lên khi dung trọng và độ
chặt của đất càng lớn (Nguyễn Minh Phượng và ctv., 2009) và vì vậy dung trọng
cũng được xem là một trong những tiêu chí đánh giá mức độ bạc màu của đất. Ngoài
ra, dung trọng có liên quan đến sự giữ nước, trao đổi không khí, phát triển của bộ rễ,

các tiến trình sinh học (Nguyễn Mỹ Hoa và ctv., 2012).
Dung trọng đất phụ thuộc vào thành phần khoáng, độ chặt, kết cấu đất và hàm
lượng chất hữu cơ có trong đất. Các loại đất tơi xốp, giàu hữu cơ và mùn thường có
dung trọng nhỏ và ngược lại những loại đất chặt, kém tươi xốp và nghèo chất hữu cơ
thường có dung trọng lớn. Đất có dung trọng thích hợp nhất cho cây trồng là 1,0 –
10


1,1. Nếu đất có dung trọng > 1,2 thì việc canh tác rất khó khăn, năng suất cây trồng
thường thấp do đất quá nhiều sét, ít chất hữu cơ, làm ngăn cản sự phát triển của bộ
rễ (Ngô Ngọc Hưng, 2004).
Theo Brady (1996) việc canh tác lúa lâu năm làm cho dung trọng của đất tăng
lên đáng kể. Đối với nhóm đất canh tác lúa thâm canh lâu năm thì các tầng đất mặt
có khuynh hướng bị nén dẽ và dung trọng tăng cao (Trần Bá Linh, 2006). Cùng với
tập quán canh tác của người dân rất ít cải tạo đất, không sử dụng phân hữu cơ làm
cho đất ngày càng bị nén dẽ. Mặt khác người dân tiến hành đốt đồng ngay sau khi
thu hoạch xong nên lượng chất hữu cơ trả lại cho đất không nhiều, khi canh tác lâu
năm sẽ dẫn đến đất bị mất cấu trúc và nén dẽ hơn. Mặc dù sự nén dẽ của đất hiện tại
không quá nghiêm trọng, nhưng nó đánh dấu cho sự khởi đầu của suy thoái, một
trong những ảnh hưởng đến tiềm năng sức sản xuất của đất. Như vậy, cần có biện
pháp cải tạo đất thích hợp như cày xới bằng cơ giới nhẹ, bón phân hữu cơ hoặc luân
canh cây trồng để tăng hoạt động của vi sinh vật, tăng độ thoáng khí, tăng khả năng
phát triển hệ rễ cây trồng (Nguyễn Minh Phượng và ctv., 2009).
2.2.2 pH của đất trồng lúa
Theo Ngô Ngọc Hưng và ctv. (2009), pH đất là chỉ tiêu đánh giá quan trọng vì
nó ảnh hưởng đến cây trồng, hệ vi sinh vật đất các phản ứng hóa học và sinh hóa
trong đất. ĐBSCL thường có pH đất thấp, trên vùng đất phèn nặng pH có thể < 3, đất
phù sa không phèn thường có pH từ 4-5,5, đất có pH từ 6-7 là tốt vì ở mức pH này
có sự hữu dụng tối đa của các chất dinh dưỡng (Nguyễn Như Hà, 2006; Trần Thị
Ngọc Sơn và ctv., 2010; Nguyễn Mỹ Hoa, 2012).

pH là một trong những yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến tiến trình nitrat hóa,
khoảng pH tối ưu cho quá trình nitrat hóa là 6,8-8,0 (Staley et al., 1990). Quá trình
bón phân cho đất và hiệu quả của phân bón cũng phụ thuộc rất nhiều vào độ chua
đất. Trên đất lúa, phân đạm (NH4+) khi bón cho đất một phần được cây lúa hấp thu,
một phần bị mất đi do bốc hơi NH3, phần còn lại bị nitrat hóa thành nitrat, nitrat sẽ di
chuyển xuống tầng khử bên dưới và quá trình khử nitrat diễn ra, N2 và N2O sẽ được
phóng thích (Võ Thị Gương và ctv., 2010; Trần Thị Ngọc Sơn và ctv., 2010; Trần Bá
Linh và ctv., 2010; Nguyễn Mỹ Hoa và ctv., 2012). Có khoảng 60-70% lượng đạm
mất đi trong canh tác lúa, một phần đạm mất dưới dạng bay hơi NH3 khi pH ruộng
lúa tăng cao trong điều kiện đất lúa có xuất hiện tảo và phát triển mạnh khi bón đạm.
pH của nước ruộng thường tăng cao, có thể đạt đến pH>9.0, sau khi bón đạm ở giai
đoạn 10 và 20 ngày N có thể bị mất do bị chuyển thành NH3 (Ngô Ngọc Hưng, 2009).
11


2.2.3 Độ dẫn điện của đất trồng lúa (EC)
EC (Electric Conductivity) là một đại lượng để đo độ dẫn điện của đất, biểu thị
trực tiếp hoặc gián tiếp nồng độ muối hòa tan. Không chỉ có đất mặn mới có lượng
muối trong đất cao, mà trong đất phèn sự tác động của acid vào khoáng sét, nồng độ
muối trong đất có thể cao và gây độc cho cây (Ngô Ngọc Hưng, 2009). Độ dẫn điện
của đất (EC) tỉ lệ thuận với tổng số muối tan và áp suất thẩm thấu của dung dịch đất.
Đất được xem là mặn nếu có chứa lượng muối hòa tan đủ lớn, khi EC của dịch trích
bảo hòa lớn hơn 4 mS/cm ở 25oC tức khi EC đất cao làm giảm tăng trưởng của hầu
hết các loại cây trồng (Ngô Ngọc Hưng, 2009). Đất có độ muối cao thường liên kết
với tính sodic, tức là lượng Na rất cao gây trở ngại cho sự sinh trưởng và phát triển
của cây trồng, gây xáo trộn và mất cân đối hấp thu nước, dưỡng chất và cả tính chất
bất lợi về vật lý đất. Tuy nhiên những trở ngại của đất mặn còn tùy thuộc vào loại
cây trồng, cấu trúc đất, khả năng giữ nước của đất và thành phần muối.
Các nghiên cứu gần đây của các nhà khoa học cho thấy khi canh tác thâm canh
ba vụ lúa liên tục trong năm, đất thường xuyên bị ngập làm giảm sự phân hủy chất

hữu cơ, EC ngày càng gia tăng (Nguyễn Thành Hối, 2008; Ngô Ngọc Hưng, 2009;
Trần Bá Linh và ctv., 2010; Trần Thị Ngọc Sơn và ctv., 2010)
2.2.4 Eh trong đất trồng lúa
Thế oxy hoá khử (Eh) trong môi trường đất lúa ở điều kiện đồng ruộng biến
động từ +700 mV trong điều kiện môi trường oxy hoá tối ưu đến -300 mV trong điều
kiện môi trường khử mạnh (Yu, 2011). Sau khi đất bị ngập nước các vi sinh vật sử
dụng lần lược O2, NO3-, Mn(IV), Fe(III), SO42- và CO2 như chất nhận điện tử và làm
cho Eh giảm.
Cùng với tiến trình khử của đất, hàm lượng chất oxit hóa giảm, hàm lượng chất
khử gia tăng. Eh do đó giảm. Eh giảm nhanh 2-4 tuần đầu sau khi ngập và mức độ
giảm tùy thuộc vào các thành phần trong đất như đã nêu trên. Eh giảm từ +600 mV
ở thời điểm bắt đầu ngập đến khoảng -100 mV ở 4 tuần sau khi ngập. Nếu trong đất
có hàm lượng các chất oxi hóa như: NO3-, Fe3+, Mn3+ cao sẽ làm chậm tiến trình khử
SO42- do đó trị số Eh giảm chậm. Tuy nhiên do sự phân bố không đồng đều của vi
sinh vật và các chất trong đất nên tình trạng khử có thể xảy ra không đồng đều trong
đất. Eh chỉ tình trạng oxy hóa trong đất. Cây trồng cạn sẽ không phát triển bình
thường nếu trong điều kiện khử kéo dài. Cây lúa ngược lại phát triển bình thường
trong điều kiện ngập nước vì có một hệ thống vận chuyển oxy từ lá, thân đến rễ. Tuy
nhiên trong điều kiện khử mạnh, Eh thấp các chất khử như Mn2+, Fe2+, H2S có thể

12