Nghiên cứu ảnh hưởng của tưới tiết kiệm nước đến lưu huỳnh và kẽm dễ tiêu trong đất lúa phù sa trung tính ít chua vùng đồng bằng sông Hồng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

ĐINH THỊ LAN PHƯƠNG

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA TƯỚI TIẾT KIỆM NƯỚC
ĐẾN LƯU HUỲNH VÀ KẼM DỄ TIÊU TRONG
ĐẤT LÚA PHÙ SA TRUNG TÍNH ÍT CHUA
VÙNG ĐỒNG BẰNG SÔNG HỒNG

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

HÀ NỘI, NĂM 2018

i


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

ĐINH THỊ LAN PHƯƠNG

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA TƯỚI TIẾT KIỆM NƯỚC
ĐẾN LƯU HUỲNH VÀ KẼM DỄ TIÊU TRONG
ĐẤT LÚA PHÙ SA TRUNG TÍNH ÍT CHUA

VÙNG ĐỒNG BẰNG SÔNG HỒNG

Chuyên ngành: Kỹ thuật Tài nguyên nước
Mã số: 62 - 58 - 02 - 12

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

1. PGS.TS Nguyễn Thị Hằng Nga
2. GS.TS Trần Viết Ổn

HÀ NỘI, NĂM 2018
ii


LỜI CAM ĐOAN
Tác giả xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân tác giả. Các kết quả
nghiên cứu và các kết luận trong luận án là trung thực, không sao chép từ bất kỳ một
nguồn nào và dưới bất kỳ hình thức nào. Việc tham khảo các nguồn tài liệu đã được
thực hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng quy định.

Tác giả luận án

Đinh Thị Lan Phương

iii


LỜI CẢM ƠN
Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS. Nguyễn Thị Hằng Nga và GS.TS. Trần
Viết Ổn đã tận tình hướng dẫn để tác giả hoàn thành Luận án tiến sĩ này.

Tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành đến TS. Văn Huy Hải (trường Đại học Khoa học
Tự nhiên) đã góp ý và định hướng để tác giả hoàn thành luận án.
Tác giả xin trân trọng cảm ơn Hội đồng Khoa học, Phòng Đào tạo Đại học & Sau đại
học, các đồng nghiệp trong và ngoài trường đã đóng góp nhiều ý kiến quý báu cho luận
án.
Tác giả xin chân thành gửi lời cảm ơn đến Bộ môn Hóa cơ sở, Phòng Thí nghiệm Đất,
Phòng Thí nghiệm Hóa Môi trường đã tạo mọi điều kiện thuận lợi để tác giả thực hiện
luận án.
Luận án không thể hoàn thành nếu thiếu điểm tựa gia đình. Tác giả xin bày tỏ lòng cảm
ơn sâu sắc đến người thân đã ủng hộ, động viên, giúp đỡ, chia sẻ để tác giả hoàn thành
luận án.

iv


MỤC LỤC
DANH MỤC HÌNH ....................................................................................................................... vi
DANH MỤC BẢNG ................................................................................................................... viii
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ............................................................................................ x
MỞ ĐẦU .......................................................................................................................................... 1
1. Tính cấp thiết của đề tài ........................................................................................ 1
2. Mục tiêu nghiên cứu ............................................................................................. 3
3. Nội dung nghiên cứu ............................................................................................. 3
4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ......................................................................... 3
5. Phương pháp nghiên cứu ....................................................................................... 4
5.1 Phương pháp thu thập và tổng hợp tài liệu ...................................................... 4
5.2 Phương pháp lấy mẫu, bảo quản và xử lý mẫu thí nghiệm ............................... 4
5.3 Bố trí thí nghiệm trong phòng ......................................................................... 4
5.4 Phương pháp bố trí thí nghiệm đồng ruộng ..................................................... 4
5.5 Phương pháp phân tích mẫu đất...................................................................... 4

5.6 Phương pháp xử lý thống kê để đánh giá kết quả thí nghiệm ........................... 5
5.7 Đánh giá năng suất lúa ................................................................................... 5
6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án ............................................................ 6
6.1 Ý nghĩa khoa học................................................................................................. 6
6.2 Ý nghĩa thực tiễn ................................................................................................. 6
7. Đóng góp mới của luận án....................................................................................................... 6
CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ....................................... 7

1.1 Khái quát về các nguyên tố dinh dưỡng kẽm và lưu huỳnh trong đất ................... 7
1.1.1 Nguồn gốc và các dạng tồn tại của kẽm trong đất ........................................ 7
1.1.2 Nguồn gốc và các dạng tồn tại của lưu huỳnh trong đất ............................... 8
1.2 Vai trò dinh dưỡng của kẽm và lưu huỳnh đối với lúa ....................................... 10
1.2.1 Vai trò dinh dưỡng của kẽm đối với lúa ...................................................... 10
1.2.2 Vai trò dinh dưỡng của lưu huỳnh đối với lúa ............................................ 11
1.3 Thực trạng kẽm và lưu huỳnh trong đất canh tác trên thế giới và ở Việt Nam ... 12
1.3.1 Thực trạng kẽm và lưu huỳnh trong đất canh tác trên thế giới .................... 12
1.3.2 Hiện trạng kẽm và lưu huỳnh trong đất canh tác ở Việt Nam ...................... 16
1.4 Các nguyên nhân làm giảm kẽm dễ tiêu và sunphat trong đất ............................ 19
iii


1.4.1 Các nguyên nhân làm giảm kẽm dễ tiêu trong đất ...................................... 19
1.4.2 Nguyên nhân làm giảm S-SO42- trong đất ................................................... 21
1.5 Chuyển hóa Zndt và S-SO42- trong đất ngập nước .............................................. 22
1.5.1 Diễn biến thế oxi hóa khử Eh, pH trong đất ngập nước .............................. 22
1.5.2 Quan hệ Eh, pH với sự chuyển hóa của kẽm và lưu huỳnh trong đất ngập nước
24
1.6 Tổng quan về các phương pháp tưới tiết kiệm nước .......................................... 28

1.7 Các nghiên cứu về kẽm và lưu huỳnh trong đất dưới tác động của chế độ tưới .. 31
1.7.1 Các nghiên cứu về kẽm và lưu huỳnh trong đất ngập thường xuyên............ 31
1.7.2 Các nghiên cứu về thay đổi môi trường đất liên quan đến tưới tiết kiệm nước
34
1.8 Luận giải cho vấn đề nghiên cứu của luận án .................................................... 41
CHƯƠNG 2 MÔ TẢ KHU VỰC NGHIÊN CỨU, ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP
NGHIÊN CỨU .............................................................................................................................. 43
2.1 Mô tả khu vực nghiên cứu ................................................................................. 43
2.1.1 Vị trí địa lí .................................................................................................. 43
2.1.2 Đặc điểm địa hình ...................................................................................... 43
2.1.3 Đặc điểm khí hậu ....................................................................................... 43
2.1.4 Chế độ thuỷ văn.......................................................................................... 46
2.1.5 Đặc điểm thổ nhưỡng ................................................................................. 46
2.1.6 Hệ thống thủy lợi ........................................................................................ 48
2.1.7 Thời gian canh tác lúa tại khu vực nghiên cứu ........................................... 49
2.2 Đối tượng nghiên cứu ....................................................................................... 49
2.2.1 Giống lúa thí nghiệm .................................................................................. 49
2.2.2 Kỹ thuật bón phân ...................................................................................... 50
2.2.3 Mật độ gieo cấy .......................................................................................... 50
2.2.4 Nước tưới ................................................................................................... 51
2.2.5 Tính chất đất nền của khu thí nghiệm ......................................................... 52
2.2.6 Thời gian thí nghiệm ................................................................................. 53
2.2.7 Kỹ thuật tưới tiết kiệm nước được áp dụng trong luận án ........................... 53
2.3 Phương pháp bố trí và theo dõi thí nghiệm ........................................................ 54
2.3.1 Thí nghiệm trong phòng ............................................................................. 54

iv


2.3.2 Thí nghiệm đồng ruộng .............................................................................. 56

2.4 Phương pháp xác định Eh, pH, Znts, Zndt, S-SO42- ............................................. 61
2.4.1 Xác định Eh, pH, pHKCl ............................................................................. 61
2.4.2 Phân tích kẽm tổng số và kẽm dễ tiêu ......................................................... 61
2.4.3 Phân tích sunphat ....................................................................................... 63
CHƯƠNG 3

KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ...................................... 65

3.1 Các kết quả pH, kẽm tổng số, kẽm dễ tiêu, sunphat trong đất nền và một số kết quả
phân tích khác ........................................................................................................ 65
3.2 Đánh giá hàm lượng kẽm và sunphat trong đất nền khu vực nghiên cứu ........... 66
3.3 Diễn biến hàm lượng Zndt và S-SO42- qua công thức thí nghiệm trong phòng .... 67
3.3.1 Thế oxi hóa khử, diễn biến hàm lượng Zndt và S-SO42- của công thức ngập
nước thường xuyên .............................................................................................. 68
3.3.2 Thế oxi hóa khử, động thái Zndt và S-SO42- của công thức cạn nước tự nhiên74
3.3.3 So sánh diễn biến Zndt và S-SO42- giữa hai công thức thí nghiệm trong phòng
79
3.4 Diễn biến hàm lượng Zndt và SO42- qua công thức thí nghiệm đồng ruộng ........ 81
3.4.1 Diễn biến Eh, pH, kẽm dễ tiêu và lưu huỳnh trong công thức tưới ngập thường
xuyên .................................................................................................................. 81
3.4.2 Diễn biến Eh, pH, Zndt, S-SO42- trong công thức tưới tiết kiệm nước........... 92
3.4.3 So sánh lớp nước mặt ruộng, Eh, Zndt, S-SO42- và năng suất lúa của hai CT thí
nghiệm đồng ruộng ............................................................................................. 99
3.5 Nhận xét chung ............................................................................................... 104
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................................................ 106
1. Kết luận .................................................................................................................................... 106
2. Kiến nghị .................................................................................................................................. 107
DANH MỤC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ ................................................................... 108
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................................ 109
PHỤ LỤC ..................................................................................................................................... 117

v


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1 Chu trình tuần hoàn lưu huỳnh trong đất .......................................................... 9
Hình 1.2 Triệu chứng thiếu dinh dưỡng kẽm của lúa .................................................... 11
Hình 1.3 Các biểu hiện khác trên lá lúa thiếu kẽm ........................................................ 11
Hình 1.4 Vai trò của kẽm trong các công thức bón kẽm và không bón kẽm .................. 11
Hình 1.5 Sự thiếu và thừa lưu huỳnh đối với lúa ........................................................... 12
Hình 1.6. Hiện tượng ngộ độc lưu huỳnh ở lúa. ............................................................ 12
Hình 1.7 Các khu vực thiếu kẽm trên thế giới. .............................................................. 13
Hình 1.8 Sơ đồ cân bằng hóa học giữa kẽm và các thành phần trong đất....................... 19
Hình 1.9 Sơ đồ các nguyên nhân làm thiếu Zndt ở trong đất .......................................... 21
Hình 1.10 Các quá trình biến đổi S-SO42- trong đất ngập nước ..................................... 26
Hình 1.11 Các quá trình xảy ra ở vùng kị khí và háo khí trong đất ngập nước .............. 28
Hình 2.1 Thực hiện thí nghiệm trong phòng ................................................................. 56
Hình 2.2 Ruộng tưới ngập vào một số giai đoạn sinh trưởng ........................................ 57
Hình 2.3 Ruộng tưới TKN và để cạn nước cuối thời kỳ đẻ nhánh ................................. 57
Hình 2.4 Bờ bao ngăn ruộng ngập, ruộng cạn và ống đo mức nước mặt ruộng.............. 58
Hình 2.5 Ảnh thực tế khu ruộng thí nghiệm .................................................................. 58
Hình 2.6 Mô tả khu ruộng thí nghiệm trên bản đồ ......................................................... 59
Hình 2.7 Sơ đồ hóa khu ruộng thí nghiệm..................................................................... 59
Hình 2.8 Phân tích Zndt bằng phương pháp điện hóa ..................................................... 63
Hình 3.1 Đồ thị diễn biến thế Eh TB của CT đất ngập nước liên tục ............................. 68
Hình 3.2 Đồ thị diễn biến hàm lượng Zndt trong CT ngập nước liên tục ........................ 69
Hình 3.3 Diễn biến [Zndt] TB trong CT ngập nước liên tục ........................................... 71
Hình 3.4 Diễn biến pH, [Zndt] và Eh trong CT đất ngập nước liên tục........................... 71
Hình 3.5 Diễn biến [S-SO42-] trong CT ngập nước liên tục ........................................... 73
Hình 3.6 Mối quan hệ giữa Eh và [S-SO42-] trong CT ngập nước liên tục ..................... 73

Hình 3.7 Quan hệ giữa Eh và lớp nước mặt ruộng của CT đất cạn nước tự nhiên.......... 75
Hình 3.8 Đồ thị diễn biến thế Eh TB của công thức đất cạn nước tự nhiên.................... 75
Hình 3.9 Diễn biến hàm lượng Zndt CT cạn nước tự nhiên ............................................ 76
Hình 3.10 Diễn biến Eh, pH và [SO42-] của CT cạn nước tự nhiên ................................ 78
Hình 3.11 Đồ thị so sánh hai CT thí nghiệm trong phòng ............................................. 79
Hình 3.12 Đồ thị so sánh hàm lượng S-SO42- của hai CT thí nghiệm trong phòng ......... 80

vi


Hình 3.13 Diễn biến lớp nước mặt ruộng tưới ngập TB vào các thời điểm lấy mẫu ...... 82
Hình 3.14 Đường quá trình lớp nước mặt ruộng của CT tưới ngập ............................... 82
Hình 3.15 Đo thế oxi hóa khử Eh, pH trực tiếp trên ruộng ............................................ 83
Hình 3.16 Diễn biến Eh TB của CT tưới ngập trong 04 vụ canh tác .............................. 84
Hình 3.17 Quan hệ Eh và lớp nước mặt ruộng trong CT tưới ngập ............................... 85
Hình 3.18 Quan hệ giữa pH và lớp nước mặt ruộng của CT tưới ngập .......................... 85
Hình 3.19 Diễn biến hàm lượng Zndt của CT tưới ngập................................................. 87
Hình 3.20 Diễn biến hàm lượng S-SO42- trong đất lúa của CT tưới ngập....................... 90
Hình 3.21 Diễn biến pH, Eh, [SO42-], [Zn2+] của CT tưới ngập ..................................... 92
Hình 3.22 Quan hệ lớp nước mặt ruộng và thế oxi hóa khử của ruộng tưới TKN .......... 94
Hình 3.23 Diễn biến hàm lượng kẽm dễ tiêu trong CT tưới TKN của 04 vụ thí nghiệm 96
Hình 3.24 Diễn biến hàm lượng S-SO42- trong CT tưới TKN ........................................ 98
Hình 3.25 So sánh lớp nước mặt ruộng và thế Eh giữa CT tưới ngập và TKN .............. 99
Hình 3.26 So sánh hàm lượng kẽm dễ tiêu TB của 2 công thức tưới ........................... 100
Hình 3.27 So sánh hàm lượng ion sunphat TB của 2 công thức tưới ........................... 102
Hình 3.28 Biểu đồ so sánh năng suất TB của 2 CT thí nghiệm.................................... 103

vii

DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1 Hàm lượng kẽm tổng số trong một số loại đất ở vùng nhiệt đới Châu Á. ....... 13
Bảng 1.2 Hàm lượng kẽm tổng số trong một số loại đá cấu tạo nên vỏ trái đất.............. 14
Bảng 1.3 Tình trạng thiếu dinh dưỡng trung, vi lượng ở đất Việt Nam ......................... 17
Bảng 2.1 Bảng phân bố lượng mưa năm 2015, 2016 tại Trạm khí tượng Hưng Yên ..... 44
Bảng 2.2 Tính chất lý, hóa học cơ bản của phẫu diện đất (độ sâu 0-27cm) phù sa trung
tính ít chua vùng ĐBSH ................................................................................................ 47
Bảng 2.3 Diện tích các nhóm đất nông nghiệp thuộc xã An Viên.................................. 48
Bảng 2.4 Hệ thống kênh mương phục vụ sản xuất nông nghiệp xã An Viên ................. 48
Bảng 2.5 Đặc điểm nông lịch vụ chiêm xuân và vụ mùa ............................................... 49
Bảng 2.6 Công thức bón phân áp dụng cho ruộng thí nghiệm ....................................... 50
Bảng 2.7 Một số chỉ tiêu chất lượng nước tưới sông Cửu An ........................................ 51
Bảng 2.8 Tính chất lí hóa của khu đất thí nghiệm ......................................................... 52
Bảng 2.9 Thời gian thí nghiệm cụ thể của từng vụ ........................................................ 53
Bảng 2.10 Quy trình tưới tiết kiệm nước áp dụng trong nghiên cứu .............................. 54
Bảng 2.11 Thời gian thực hiện TN trong phòng ............................................................ 56
Bảng 2.12 Thời gian lấy mẫu đất phân tích thí nghiệm các năm 2015, 2016 ................. 60
Bảng 2.13 Hàm lượng SO42- trong các phép thử test máy DR2700 ............................... 64
Bảng 2.14 Hàm lượng Zn2+ trong các phép thử test máy điện hóa ................................. 64
Bảng 3.1 Các giá trị pH, pHKCl và một số kết quả phân tích khác của 05 mẫu đất nền... 65
Bảng 3.2 Hàm lượng kẽm tổng số, kẽm dễ tiêu và sunphat trong đất nền ...................... 66
Bảng 3.3 Kết quả phân tích mẫu nước sử dụng cho thí nghiệm ..................................... 68
Bảng 3.4 Kết quả nồng độ Zndt của CT đất ngập nước liên tục (TN trong phòng) ......... 70
Bảng 3.5 Kết quả nồng độ S-SO42- TB của CT ngập nước liên tục ................................ 72
Bảng 3.6 Lớp nước mặt ruộng TB của CT cạn nước tự nhiên ....................................... 74
Bảng 3.7 Kết quả phân tích hàm lượng Zndt trong CT cạn nước tự nhiên ...................... 77
Bảng 3.8 Kết quả phân tích [SO42-] trong CT cạn nước tự nhiên ................................... 78
Bảng 3.9 Kiểm định thống kê T-test độc lập hàm lượng Zndt giữa CT1 và CT2 ............ 79
Bảng 3.10 Kiểm định thống kê t-test độc lập [SO42-] giữa CT1 và CT2 ........................ 80
Bảng 3.11 Lớp nước mặt ruộng tưới ngập TB tại các thời điểm lấy mẫu....................... 81

Bảng 3.12 Các giá trị Eh và pH của ruộng tưới ngập vào các thời điểm lấy mẫu........... 83
Bảng 3.13 Diễn biến hàm lượng Zndt (mg/100gđ) trong CT tưới ngập .......................... 87

viii


Bảng 3.14 Diễn biến hàm lượng S-SO42- (mg/100gđ) trong CT tưới ngập..................... 90
Bảng 3.15 Diễn biến lớp nước mặt ruộng tưới TKN trung bình (cm) vào các thời kì lấy
mẫu .............................................................................................................................. 93
Bảng 3.16 Diễn biến Eh và pH TB của CT tưới tiết kiệm nước ..................................... 93
Bảng 3.17 Kết quả hàm lượng Zndt của CT TKN (đơn vị: mg/100g) ............................. 96
Bảng 3.18 Kết quả hàm lượng S-SO42- của CT TKN (đơn vị: mg/100gđ) ..................... 98
Bảng 3.19 Kiểm định thống kê T-test độc lập cho [Zndt] giữa hai CT tưới. ................. 101
Bảng 3.20 Kiểm định thống kê hàm lượng S-SO42- CT tưới ngập so với CT TKN ...... 102
Bảng 3.21 Năng suất bình quân trong các vụ thí nghiệm............................................. 103

ix


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

BRHX

:

Bén rễ hồi xanh

CT

:

Công thức

ĐN

:

Đẻ nhánh

ĐX

:

Đông xuân

ĐBSH

:

Đồng bằng sông Hồng

HT

:

Hè thu

LĐ

:

Làm đòng

N1

:

Ngập 1

N2

:

Ngập 2

N3

:

Ngập 3

PT

:

Phương trình

S-SO42-

:

Sunphat

TK1

:

Tiết kiệm nước 1

TK2

:

Tiết kiệm nước 2

TK3

:

Tiết kiệm nước 3

TKN

:

Tiết kiệm nước

TN

:

Thí nghiệm

TB

:

Trung bình

Znts

:

Kẽm tổng số

Zndt

:

Kẽm dễ tiêu

x


MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Khí hậu biến đổi, môi trường ô nhiễm, tài nguyên cạn kiệt là những vấn đề báo động ở
Việt Nam. Bên cạnh đó, lãng phí nước tưới, lạm dụng phân bón hóa học làm đất canh
tác trở nên thoái hóa, bạc màu, thiếu dinh dưỡng đã và đang xảy ra khá phổ biến.
Sản xuất lúa gạo chiếm vị trí hàng đầu cho đảm bảo an ninh lương thực quốc gia và xuất

khẩu gạo của nước ta. Áp lực về năng suất và cung cầu thực phẩm dẫn tới lạm dụng
phân bón hóa học trong canh tác lúa, thâm canh nông nghiệp, trồng gối 1-2 vụ hoa màu
giữa các vụ lúa và ít quan tâm đến bổ sung các nguyên tố dinh dưỡng vi lượng và trung
lượng đã làm đất trở nên nghèo dinh dưỡng, trong đó có lưu huỳnh và kẽm.
Lưu huỳnh (S) xét về nhu cầu dinh dưỡng cho cây trồng có vai trò quan trọng thứ tư sau
các nguyên tố N, P, K. Lưu huỳnh tham gia vào quá trình hình thành các axit amin,
protein và xúc tiến nhiều quá trình sinh học trong cây như quang hợp, hô hấp, xúc tiến
quá trình chín của hạt. Lượng lưu huỳnh trung bình được cây trồng sử dụng cho quá
trình phát triển và sinh trưởng bằng 2/3 so với khối lượng lân [1] [2]. Lưu huỳnh được
cây lúa hấp thu chủ yếu dưới dạng ion sunphat (S-SO42-) qua bộ rễ. Tuy nhiên, hàm
lượng sunphat trong đất lúa tưới ngập thường bị thiếu bởi những nguyên nhân chính là
dinh dưỡng cho cây lúa, dễ bị rửa trôi khỏi bề mặt tích điện âm của hạt keo đất, chuyển
hóa thành lưu huỳnh dạng khử (H2S, HS-, S2-) trong đất lúa ngập nước [1] [3]. Đất canh
tác lúa vùng đồng bằng sông Hồng (Việt Nam) có hàm lượng lưu huỳnh tổng số ở mức
thấp đến trung bình thấp, nếu tính cả lượng lưu huỳnh bị rửa trôi thì thiếu khoảng 60÷110
kg lưu huỳnh/ha/năm [4].
Cũng như lưu huỳnh, kẽm là nguyên tố vi lượng thiết yếu cho sự tổng hợp các chất diệp
lục, hydratcacbon, axit nucleic, protein cho hạt và tăng cường khả năng hấp thu đạm,
lân cho cây lúa [5]. Sự thiếu hụt kẽm dù chỉ với lượng rất nhỏ nhưng ảnh hưởng đáng
kể đến năng suất lúa [6]. Hầu hết đất canh tác lúa trên thế giới đều bị thiếu dinh dưỡng
kẽm do tỉ lệ kẽm dễ tiêu rất thấp so với kẽm tổng số [1]. Ở Việt Nam các loại đất bạc
màu, đất cát biển, đất canh tác lúa cũng trong tình trạng thiếu kẽm [7] bởi các nguyên
nhân: xói mòn, cây trồng, ảnh hưởng lượng mưa, chế độ phân bón và quản lý nước [5]
[1]. Hiện nay, hầu hết đất nông nghiệp Việt Nam có hàm lượng dinh dưỡng rất thấp do

1


có đặc tính chua hoặc rất chua, mức độ phân hóa mạnh, dung tích hấp thu thấp, mức độ
bão hòa bazơ thấp. Điều này dẫn đến quá trình tích lũy sắt, nhôm ở dạng di động xảy ra

mạnh làm các dạng dinh dưỡng trở nên bị cố định trong đất [7]. Việt Nam tuy chưa nằm
trong danh sách các nước bị thiếu kẽm và lưu huỳnh trầm trọng, nhưng tập quán tưới
ngập cho lúa, thiếu bổ sung phân bón vi lượng cũng góp phần làm giảm dinh dưỡng kẽm
dễ tiêu (Zndt) trong đất canh tác [7].
Kỹ thuật tưới ngập, cách tưới truyền thống cho lúa đã làm suy giảm khí oxi trong đất
canh tác dẫn đến quá trình khử các ion S-SO42- thành dạng sunfua (H2S, HS-, S2-) do sự
tham gia của các vi sinh vật đất hoạt động yếm khí; kết quả làm Zndt trong dịch đất tạo
kết tủa khó tan ZnS - dạng khó hấp thu dinh dưỡng kẽm cho lúa [6]. Tuy nhiên, cách
tưới này vẫn đang được áp dụng phổ biến trong thâm canh lúa ở vùng đồng bằng sông
Hồng của Việt Nam. Nếu kỹ thuật tưới ngập vẫn được duy trì thì hàm lượng Zndt và SSO42- trong đất canh tác lúa Việt Nam có nguy cơ bị thiếu.
Theo chủ trương của Bộ Nông nghiệp và phát triển nông thôn, để ứng phó với tác động
của biến đổi khí hậu và nguồn nước khan hiếm, cần áp dụng giống và các kỹ thuật canh
tác mới trong sản xuất lúa, trong đó có kỹ thuật tưới tiết kiệm nước. Cho đến nay, đã có
khoảng 395.000 ha trên tổng số 6,6÷7,7 triệu ha (xấp xỉ 6 %) đất trồng lúa trên cả nước
đã được áp dụng kỹ thuật tưới tiết kiệm nước theo hệ thống thâm canh lúa cải tiến SRI
[8]. Theo số liệu của Viện Quy hoạch Thủy lợi, vùng đồng bằng sông Hồng có tổng diện
tích lúa 545.000 ha, tuy nhiên năm 2016 mới có khoảng 10.000 ha trồng lúa được áp
dụng phương thức tưới cải tiến SRI [9]. Nhiều kết quả nghiên cứu thử nghiệm đã cho
kết luận kỹ thuật tưới TKN có nhiều ưu điểm như giảm phát thải khí CH4 [10], hạn chế
một số loại dịch hại, tăng khả năng chống chịu hạn hán, chống đổ ngã mà không ảnh
hưởng đến năng suất lúa [11].
Hơn nữa, nhóm đất phù sa tại vùng ĐBSH là nhóm đất có diện tích lớn nhất chiếm
50,9% so với toàn diện tích tự nhiên của vùng. Các điều kiện địa hình bằng phẳng, tính
chất đất màu mỡ, phản ứng trung tính ít chua thích hợp với canh tác lúa nước đã tạo nên
ĐBSH là vựa lúa lớn thứ hai cả nước [12].
Bên cạnh đó, kẽm và lưu huỳnh là dinh dưỡng rất cần thiết cho sinh trưởng và phát triển
của lúa, đồng thời sự chuyển hóa của chúng phụ thuộc rất nhiều vào chế độ nước mặt
ruộng. Cho đến thời điểm này, chưa có công bố khoa học nào tại Việt Nam về chuyển
2

hóa Zndt và S-SO42- trong đất lúa dưới điều kiện áp dụng kỹ thuật tưới tiết kiệm nước.
Chuyển hóa kẽm và lưu huỳnh trong đất lúa là một nghiên cứu quan trọng và cần thiết
cung cấp cơ sở khoa học cho việc bón phân cân đối trong sản xuất lúa, đặc biệt là khi
áp dụng kỹ thuật tưới tiết kiệm nước. Vì vậy, tác giả tiến hành nghiên cứu ảnh hưởng
của tưới tiết kiệm nước đến lưu huỳnh và kẽm dễ tiêu trong đất lúa phù sa trung tính ít
chua – nhóm đất phổ biến của vùng đồng bằng sông Hồng.
2. Mục tiêu nghiên cứu
Làm rõ diễn biến hàm lượng Zndt và S-SO42- trong đất canh tác lúa thuộc nhóm đất phù
sa trung tính, ít chua vùng đồng bằng sông Hồng dưới ảnh hưởng của phương pháp tưới
tưới tiết kiệm nước. Kết quả nghiên cứu củng cố thêm cơ sở khoa học cho việc khuyến
cáo tưới nước tiết kiệm cho lúa, giảm thiểu áp lực tưới trong ngành sản xuất lúa gạo.
3. Nội dung nghiên cứu
- Tổng quan vai trò dinh dưỡng và các quá trình hóa học của kẽm, mối liên quan giữa
thế oxi hóa khử Eh và pH đến hàm lượng Zndt trong đất ngập nước.
- Tổng quan vai trò dinh dưỡng và các quá trình hóa học của lưu huỳnh, mối liên quan
giữa thế oxi hóa khử Eh và pH đến hàm lượng S-SO42- trong đất ngập nước.
- Nghiên cứu diễn biến thế oxi hóa khử Eh, pH, hàm lượng Zndt, S-SO42- thông qua các
thí nghiệm trong phòng. Từ đó làm rõ ảnh hưởng của chế độ đất ngập nước liên tục 4÷5
cm và quá trình rút nước đến chuyển hóa Zndt và S-SO42- trong đất lúa.
- Nghiên cứu diễn biến thế oxi hóa khử Eh, pH và hàm lượng Zndt, S-SO42- thông qua
các thí nghiệm đồng ruộng đối với hai kỹ thuật tưới: tưới ngập truyền thống và tưới tiết
kiệm nước (TKN). Từ đó làm rõ ảnh hưởng của các chế độ tưới đến sự chuyển hóa Zndt
và S-SO42- trong đất lúa.
- Nghiên cứu ảnh hưởng của tưới TKN trong duy trì dinh dưỡng Zndt, S-SO42- trong đất
lúa phù sa trung tính ít chua vùng đồng bằng sông Hồng.
4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu: Hàm lượng Zndt và S-SO42- trong đất phù sa sông Hồng trung
tính ít chua (Fl-Fluvisol) có cấy lúa dưới ảnh hưởng của tưới TKN.

3


Phạm vi nghiên cứu: Chuyển hóa Zndt và S-SO42- trong đất lúa phù sa trung tính ít chua
vùng đồng bằng sông Hồng.
5. Phương pháp nghiên cứu
5.1 Phương pháp thu thập và tổng hợp tài liệu
Thu thập, tổng hợp các tài liệu về kỹ thuật tưới và tưới TKN. Thu thập và tổng hợp các
nghiên cứu liên quan đến chuyển hóa kẽm và lưu huỳnh trong đất ngập nước. Tổng hợp
tài liệu và các nghiên cứu liên quan đến mối quan hệ giữa thế oxi hóa khử với dạng tồn
tại của kẽm và lưu huỳnh trong đất ngập nước.
5.2 Phương pháp lấy mẫu, bảo quản và xử lý mẫu thí nghiệm
Phương pháp lấy mẫu, bảo quản và xử lý mẫu đất áp dụng theo các tiêu chuẩn: TCVN
7538-2:2005 (ISO 10381-2:2002) về kỹ thuật lấy mẫu đất, TCVN 6647:2007 (ISO
11464:2006) về xử lý đất sơ bộ để phân tích lý hóa, QCVN 39:2011/BTNMT về chất
lượng nước tưới, TCVN 6663-1:2011 (ISO 5667-1:2006) về kỹ thuật lấy mẫu nước
mặt.
5.3 Bố trí thí nghiệm trong phòng
Thí nghiệm trong phòng được thực hiện trong hệ thống các chậu nhựa, gồm hai công
thức: đất ngập nước liên tục và đất ngập nước không liên tục, mỗi công thức 03 lần nhắc
lại. Đất thí nghiệm được lấy tại vùng thực hiện thí nghiệm đồng ruộng, xã An Viên,
huyện Tiên Lữ, tỉnh Hưng Yên.
5.4 Phương pháp bố trí thí nghiệm đồng ruộng
Thí nghiệm đồng ruộng bao gồm hai công thức: tưới ngập và tưới tiết kiệm nước, mỗi
công thức 03 lần nhắc lại. Thí nghiệm được bố trí tại xã An Viên, huyện Tiên Lữ, tỉnh
Hưng Yên.
5.5 Phương pháp phân tích mẫu đất
Các phương pháp phân tích trong phòng thí nghiệm bao gồm:
- Chiết kẽm tổng số theo TCVN 6649 (ISO 11446).
- Chiết kẽm dễ tiêu từ đất được thực hiện theo giáo trình Methods of Soil Analysic Used

in the Soil Testing Laboratory của tác giả D.A. Horneck và cộng sự.

4


- Chiết ion sunphat từ đất được thực hiện theo TCVN 6656 : 2000 (ISO 1048 : 1995).
- Phân tích ion sunphat theo phương pháp 8051 của HACH.
- Phân tích kẽm dễ tiêu và kẽm tổng số theo phương pháp cực phổ Von-ampe hòa tan
trên máy cực phổ đa năng CPA–HH5.
- Eh, pH: Đo bằng máy đo Eh, pH cầm tay ORP/pH (hãng Toledo).
- Phân tích các tính chất lý hóa đất tại khu vực thí nghiệm:
+ Dung trọng: xác định bằng phương pháp dao vòng tại hiện trường và cân sấy.
+ Tỷ trọng: xác định bằng phương pháp picnomet với đất khô qua sàng 2mm.
+ pHKCl: dùng dịch chiết KCl 1N.
+ Dung tích hấp phụ cation CEC xác định theo TCVN 8568:2010.
+ Thành phần hạt: xác định theo TCVN 4198:2014.
+ Tổng N-Nts (%): dùng phương pháp cất Kendal.
+ Tổng chất hữu cơ – OM (%): phương pháp Walkey Black.
+ Tổng P-Pts (%): phương pháp Olsen.
5.6 Phương pháp xử lý thống kê để đánh giá kết quả thí nghiệm
- Sử dụng phần mềm Microsolf-Excel 2013: vẽ biểu đồ, tính giá trị trung bình theo hàm
Average, độ lệch chuẩn theo hàm Stdev, hệ số tương quan Pearson, kiểm định sự khác
biệt giữa hai nhóm kết quả bằng hàm T-test độc lập.
- Loại bỏ số liệu nghi ngờ: khi các phép lặp của các quả phân tích có một số liệu quá
cao hay quá thấp so với các số liệu.
- Kiểm định T-test độc lập trên phần mềm excel để xét sự khác biệt giữa giá trị trung
bình của hai nhóm có khác nhau do ngẫu nhiên hay hay do bị tác động [14].
5.7 Đánh giá năng suất lúa
Năng suất lúa được đánh giá dựa trên kết quả thu hoạch cuối cùng của toàn bộ lúa trên
các ô thí nghiệm.

5


Năng suất thu hoạch (tạ/ha/vụ) =

ổ

ả

ượ

ổ

ệ

ự
í

ủ
ủ

ô

ô
ứ

ứ

í

í

ệ

ệ
(

( ạ)
)

6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án
6.1 Ý nghĩa khoa học
Luận án được thực hiện nhằm đánh giá sự biến động của hàm lượng kẽm dễ tiêu và lưu
huỳnh dễ tiêu trong đất trồng lúa phù sa trung tính ít chua vùng đồng bằng sông Hồng
do ảnh hưởng của sự thay đổi lớp nước mặt ruộng theo thời gian từ thiếu khí (ngập
thường xuyên) sang thoáng khí (rút nước phơi ruộng).
6.2 Ý nghĩa thực tiễn
Kết quả nghiên cứu của luận án cung cấp cơ sở và luận chứng cho các cơ quan chức
năng để kiểm soát chế độ nước mặt ruộng nhằm duy trì dinh dưỡng trong đất lúa phù sa
trung tính ít chua vùng đồng bằng sông Hồng. Đồng thời điều chỉnh và tính toán lượng
phân bón hợp lí, góp phần giảm chi phí sản xuất lúa và nâng cao thu nhập cho nông dân,
bảo vệ môi trường và tiết kiệm nước tưới.

7. Đóng góp mới của luận án
- Định lượng biến đổi hàm lượng kẽm dễ tiêu và hàm lượng ion sunphat trong môi
trường đất lúa phù sa trung tính ít chua vùng đồng bằng sông dưới ảnh hưởng của chế
độ tưới.
- Xác định mực nước mặt ruộng phù hợp của kỹ thuật tưới tiết kiệm nước nhằm duy trì
dinh dưỡng kẽm và lưu huỳnh trong đất lúa phù sa trung tính ít chua vùng đồng bằng
sông Hồng.

6


CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1 Khái quát về các nguyên tố dinh dưỡng kẽm và lưu huỳnh trong đất
1.1.1 Nguồn gốc và các dạng tồn tại của kẽm trong đất
1.1.1.1 Nguồn gốc kẽm trong đất
Kẽm là nguyên tố dinh dưỡng trong đất được tạo thành chủ yếu từ các quá trình phong
hóa các khoáng chất bao gồm sphalerite ZnS, khoáng Zn, smithsonite ZnCO3 và zincite
ZnO [15] trong quá trình hình thành đất. Sphalerite có thành phần chính là kẽm sunfua
ZnS, đây là loại quặng chứa nhiều kẽm nhất với hàm lượng 60÷62 %. Ngoài ra, kẽm
còn được tạo ra từ quá trình phong hóa một số loại đá: ultramafic (chứa hàm lượng kẽm
50 mg.kg-1); bazan (chứa hàm lượng kẽm 105 mg.kg-1); granit (chứa hàm lượng kẽm
39-60 mg.kg-1); syenit (chứa hàm lượng kẽm 130 mg.kg-1) [16]. Kẽm là nguyên tố kim
loại lưỡng tính, có trạng thái oxi hóa duy nhất +2 ở điều kiện bình thường, có ái lực thấp
với oxi và thường liên kết với lưu huỳnh để tạo ra các sunfua trong quặng sphalerit ZnS
[6].
Hàm lượng kẽm trong đất phụ thuộc vào tính chất của đá, kết cấu đất, hàm lượng chất
hữu cơ và pH. Vì kẽm được hấp phụ bởi khoáng chất và các thành phần hữu cơ trong
hầu hết các loại đất, nên thường tích lũy trong các tầng đất mặt và giảm xuống theo độ
sâu [17]. Trên thế giới, hàm lượng kẽm tổng số (Znts) dao động trong khoảng 10÷300
mg.kg-1 [18], trung bình là 64 mg.kg-1 [17]. Hàm lượng Znts trung bình là 47 mg.kg-1
trong tầng đất dưới và 52 mg.kg-1 ở tầng đất mặt.
1.1.1.2 Dạng tồn tại của kẽm trong đất
Trong đất kẽm tồn tại ở 5 dạng: 1- Hòa tan trong nước: có trong dung dịch đất; 2- Kẽm
trao đổi: liên kết với các hạt đất nhờ điện tích mang điện; 3- Liên kết hữu cơ: phần ion

bị hấp phụ hoặc tạo phức chất với các hợp chất hữu cơ; 4- Kẽm liên kết chặt với các hạt
khoáng sét của đất; 5- Kẽm trong thành phần của đá và khoáng nguyên sinh [6] [18].
Cây trồng chỉ sử dụng được dinh dưỡng kẽm gồm kẽm ở dạng hòa tan, trao đổi (dạng
1,2) và một phần dễ bị phản hấp phụ (dạng 3). Do rễ cây có lực hút ion yếu nên chỉ có
thể hấp thu kẽm dễ tiêu trong dịch đất và tầng khuếch tán của các hạt keo đất [6].

7


Nồng độ ion kẽm di động trong đất thấp do bị hấp phụ bởi các khoáng sét và đi vào các
kết tủa cacbonat, hydroxit, phosphat và sunfua [18], do các khoáng sét phổ biến trong
đất nên kẽm di động (dễ tiêu) thường ở mức thấp trong đất canh tác. Hàm lượng kẽm di
động lớn nhất trong đất chỉ đạt được trong điều kiện môi trường oxi hóa hoặc axit, ngược
lại hàm lượng kẽm di động thấp hơn trong môi trường khử.
Kẽm dễ tiêu: Kẽm dễ tiêu hay còn gọi là kẽm di động, là các dạng ion kẽm có thể khuếch
tán trong dịch đất (Zn2+, Zn(OH)+) [6]. Cây trồng chỉ hấp thu được kẽm dễ tiêu (Zndt)
trong dịch đất Zn2+, Zn(OH)+, kẽm trao đổi Zn2+ ở tầng khuếch tán hạt keo đất và một
phần Zn2+ bị hấp phụ bởi các hợp chất hữu cơ. Tuy nhiên, trong đất kẽm dễ tiêu chiếm
tỷ lệ rất thấp so với kẽm tổng số.
1.1.2 Nguồn gốc và các dạng tồn tại của lưu huỳnh trong đất
1.1.2.1 Nguồn gốc lưu huỳnh trong đất
Lớp vỏ trái đất chứa 0,06 ÷ 0,10 % S [19], được tìm thấy ở dạng tự nhiên trong các trầm
tích núi lửa, các lớp tro bay và đá muối. Lưu huỳnh có mặt trong các khoáng chất sunfua
như chalcopyrit, pyrrhotite, sphalerite, galena, arsenopyrit và pyrite; các khoáng sunphat
như anhydrit, barit và thạch cao. Ngoài ra, khí tự nhiên, dầu, than, cát bitum và đá phiến
pyrobitumen cũng chứa lưu huỳnh. Lưu huỳnh còn có thể được tìm thấy dưới dạng
hydrogen sunfua (H2S) trong đất ngập nước [20] [21]. Do quá trình phong hoá, lưu
huỳnh bị oxi hoá thành sunphat hoặc bị khử thành sunfua trong điều kiện đất yếm khí.
Lưu huỳnh có nguồn gốc từ các quá trình phong hóa các khoáng (pirit FeS2, chacolpirit
CuFeS2, các sunfua ZnS...) và phân hủy xác động thực vật, do đó lưu huỳnh thường tập

trung nhiều ở lớp đất mặt. Những khoáng chất này bị phong hóa một phần chuyển thành
sunphat, chẳng hạn như quá trình phong hóa oxi hóa khử các quặng pirit và chacolpirit:
2FeS2 + 7O2 + 2H2O → 2H2SO4 + 2FeSO4
2CuFeS2 + 7O2 → 2FeSO4 + 2CuSO4

(1.1)
(1.2)

Khoảng 95 % tổng lượng lưu huỳnh của hầu hết các loại đất ở dạng hữu cơ [22]. Nguyên
tố S và các dạng lưu huỳnh hữu cơ phải được chuyển hóa thành sunphat (S-SO42-) thì
cây trồng mới hấp thu được qua bộ rễ [19]. Sự chuyển hóa này chỉ được thực hiện khi

8


có sự tham gia của các vi khuẩn đất và chỉ xảy ra trong các điều kiện ấm, ẩm và thoát
nước tốt.
Ion sunphat mang điện tích âm nên ít bị giữ bởi các hạt keo đất, trừ đất sét axit, trong
hầu hết các loại đất ion này dễ bị rửa trôi. Đất ngập nước hình thành sunfua gây độc cho
thực vật, khi nhiệt độ tăng hoặc trong điều kiện háo khí, sunfua được oxi hóa thành
sunphat nhờ sự tham gia của các vi khuẩn trong đất.
Đất canh tác thường xảy ra hiện tượng ion sunphat thấm xuống theo thời gian và đọng
lại trên tầng đế cày, đây là nguồn có sẵn cho cây trồng khi rễ mọc dài đến độ sâu này.
Chu trình tuần hoàn lưu huỳnh trong đất được minh họa trong hình 1.1:

Hình 1.1 Chu trình tuần hoàn lưu huỳnh trong đất
1.1.2.2 Dạng tồn tại của lưu huỳnh trong đất
Trong tầng đất mặt nông nghiệp tiêu nước tốt, lưu huỳnh tồn tại ở hai dạng hữu cơ và
vô cơ, trong đó lưu huỳnh hữu cơ chiếm gần 90%. Dạng lưu huỳnh hữu cơ tuy chiếm tỉ
phần lớn nhưng cây trồng không hấp thụ được trực tiếp mà phải được khoáng hoá thành

dạng vô cơ nhờ các vi sinh vật đất thì mới hấp thụ được.
Các dạng lưu huỳnh vô cơ bao gồm: S-SO42- trong dung dịch đất, S-SO42- bị hấp phụ bề
mặt keo sét, S-SO42- không hòa tan, các hợp chất lưu huỳnh vô cơ dạng khử H2S, S2-,
HS-. Tuy nhiên, cây trồng chỉ hấp thụ được dạng S-SO42- trong dung dịch đất và ở tầng
hấp phụ bề mặt của hạt keo đất.

9


Sunphat:
Trong đất, cây trồng chỉ hấp thu được sunphat ở dạng S-SO42- và S-S2O32-, tuy nhiên
dạng S-S2O32- ít được tìm thấy trong đất canh tác [19]. Ngoài ra, lá lúa có thể hấp thu
một lượng nhỏ SO2 từ không khí, nhưng không đáng kể cho nhu cầu dinh dưỡng của lúa
[19].
Lưu huỳnh hữu cơ phải qua các quá trình khoáng hóa chuyển thành dạng dinh dưỡng dễ
tiêu thì cây mới hấp thu được. Do đó, dinh dưỡng lưu huỳnh mà cây lấy được phụ thuộc
vào quá trình chuyển hóa các khoáng lưu huỳnh thành dạng dễ tiêu trong đất.
1.2 Vai trò dinh dưỡng của kẽm và lưu huỳnh đối với lúa
1.2.1 Vai trò dinh dưỡng của kẽm đối với lúa
Kẽm là một trong 8 nguyên tố quan trọng đối với sinh trưởng của các loại cây trồng, rất
cần thiết với quá trình đồng hóa đạm, tham gia quá trình quang hợp, quá trình trao đổi
chất của tế bào [5] [1]. Hiệp hội kẽm quốc tế (IZA-International Zinc Association, ra
đời năm 1991 bởi các nhà sản xuất kẽm hàng đầu) nêu: kẽm là yếu tố dinh dưỡng quan
trọng thứ ba ảnh hưởng đến năng suất thu hoạch ngũ cốc, chỉ đứng sau đạm và lân [23].
Các nghiên cứu trên thế giới đã chỉ ra: thiếu kẽm có thể giảm năng suất lúa tới 50 % mà
cây không biểu hiện triệu chứng gì. Khi thiếu kẽm nặng, triệu chứng trên cây lúa sau
khi cấy 15÷20 ngày xuất hiện các đốm nhỏ rải rác màu vàng nhạt trên các lá già, sau đó
phát triển rộng ra, hợp lại và trở thành màu sẫm đỏ và bị khô đi trong vòng một tháng
[23].
Đối với lúa, kẽm cần cho sự tổng hợp axit indol acetic, là thành phần thiết yếu của một

số men như metallo-enzimes-carbonic, anhydrase, anxohol dehidroase. Kẽm còn đóng
vai trò quan trọng trong quá trình tổng hợp axit nucleic và protein, tăng cường khả năng
sử dụng lân và đạm cho cây, cần thiết cho sản xuất các chất diệp lục và hydratcarbon
[23].

10


Hình 1.2 Triệu chứng thiếu dinh dưỡng kẽm của lúa [23].

Hình 1.3 Các biểu hiện khác trên lá lúa thiếu kẽm [24].

Hình 1.4 Vai trò của kẽm trong các công thức bón kẽm và không bón kẽm [23].
Kẽm rất quan trọng cho sự sinh trưởng và phát triển của cây lúa, thiếu kẽm ảnh hưởng
nhiều đến năng suất. Ở các công thức không bón kẽm cây lúa có phiến lá nhỏ, nhánh ít,
tỉ lệ bông ít. Tuy nhiên, thừa kẽm sẽ gây độc đối với lúa, khi nồng kẽm ở mức > 200
mg/100g (QCVN 03 : 2008/BTNMT về giới hạn kim loại nặng trong đất) thì đất được
coi là ô nhiễm kẽm. Cây trồng bị ngộ độc kẽm có các biểu hiện như lá héo rũ và cháy
lá.
1.2.2 Vai trò dinh dưỡng của lưu huỳnh đối với lúa
Đối với lúa, lưu huỳnh là nguyên tố quan trọng cho quá trình quang hợp, hấp thu đạm
và tổng hợp đường, vitamin trong hạt [2]. Xét về nhu cầu dinh dưỡng cho lúa, lưu huỳnh

11


chỉ đứng thứ tư sau các nguyên tố N, P, K. Lượng lưu huỳnh trung bình mà cây trồng
sử dụng để phát triển và sinh trưởng bằng 2/3 so với khối lượng lân [19]. Cây lúa thiếu
lưu huỳnh được biểu hiện bởi cây còi cọc, lá non ban đầu chuyển sang màu vàng sau đó
lan xuống lá trưởng thành và lá già [16].

Hình 1.5 Sự thiếu và thừa lưu huỳnh đối với lúa [3].
Trong điều kiện thừa lưu huỳnh, môi trường yếm khí sẽ sinh ra H2S, HS-, S2- làm rễ lúa
thối hoặc xoắn rễ và lá nhỏ lại, cây bị lùn, toàn bộ lá vàng và mép lá bị cuốn.

Hình 1.6. Hiện tượng ngộ độc lưu huỳnh ở lúa [9].
1.3 Thực trạng kẽm và lưu huỳnh trong đất canh tác trên thế giới và ở Việt Nam
1.3.1 Thực trạng kẽm và lưu huỳnh trong đất canh tác trên thế giới
1.3.1.1 Thực trạng kẽm trong đất canh tác trên thế giới
Đất canh tác lúa thiếu kẽm là vấn đề khá phổ biến trên thế giới [25] và có những ảnh
hưởng rõ rệt đến năng suất [26] [27]. Chế độ tưới, tiêu thoát nước, xói mòn trên triền
đất dốc, nhu cầu dinh dưỡng của cây trồng làm thất thoát kẽm dễ tiêu trong đất canh tác

12


[28]. Chẳng hạn như tưới ngập cho lúa làm tăng nồng độ P dễ tiêu (PO43-, HPO42-,
H2PO4-), ion bicacbonat (HCO3-) và các dạng của sunfua (HS-, S2-) dẫn đến sự thiếu kẽm
trở nên trầm trọng [28] [29] [30]. Do đó, dinh dưỡng kẽm mà cây trồng có thể hấp thu
được chiếm tỉ lệ rất thấp.
Viện Lúa quốc tế IRRI (The International Rice Research Institute) ước tính khoảng 50
% đất trồng lúa nước trên thế giới, trong đó có 35 triệu ha đất tại châu Á, đang bị ảnh
hưởng bởi tình trạng thiếu kẽm [23].

Hình 1.7 Các khu vực thiếu kẽm trên thế giới [23].
Bảng 1.1 Hàm lượng kẽm tổng số trong một số loại đất ở vùng nhiệt đới Châu Á.
Quốc gia

Loại đất

Ấn Độ
Ấn Độ
Ấn Độ
Ấn Độ
Philippines
Việt Nam
Sri Lanka

Đất khô cằn/bán khô cằn
Đất mùn nhiệt đới
Đất tích sét
Đất đỏ vàng (kết cấu thô)
Đất canh tác lúa
Đất ferralit
Đất ngập nước, hàm lượng
chất hữu cơ cao
Đất canh tác vùng Sulawesi
và Sumatra
Đất phiến sét

Indonesia
Thái Lan

13

Hàm lượng Znts
TB (mg.kg-1)
59
52
102

75

Phạm vi
(mg.kg-1)
20÷89
22÷74
63÷135
40÷485
35÷102

-

33÷174

45

5÷185
Nguồn: [31]