Tóm tắt Luận văn tiến sĩ Kỹ thuật: 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

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

TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

HÀ NỘI, NĂM 2018

1


Công trình được hoàn thành tại: Trường Đại học Thủy Lợi

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

Phản biện 1: ……………………………..................................
Phản biện 2: ……………………………..................................
Phản biện 3: ……………………………..................................

Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án Tiến sĩ họp tại:
……………………………………………………………………………
………………………………………………….
Vào hồi …….. giờ………ngày………tháng ……..năm …….

Có thể tìm luận án tại:
- Thư viện Quốc gia
- Thư viện trường Đại học Thủy Lợi

2


MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
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 và 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.
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 lúa. Việt Nam tuy chưa nằm trong số các nước bị thiếu kẽm và
lưu huỳnh trầm trọng, nhưng tưới ngập cho lúa, thiếu bổ sung phân bón vi
lượng cũng góp phần làm giảm dinh dưỡng kẽm dễ tiêu (Zndt) trong đất lúa.
Kỹ thuật tưới ngập 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-) với 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. 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 S-SO42- trong đất canh tác lúa Việt Nam có nguy cơ bị thiếu.
Vùng đồng bằng sông Hồng có tổng diện tích lúa 545.000 ha, năm 2016 mới
có khoảng 10.000 ha trồng lúa được áp dụng phương thức tưới cải tiến SRI.
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. Cho đến thời điểm này, chưa
có công bố khoa học nào tại Việt Nam về chuyển hóa Zndt và S-SO42- trong
đất lúa dưới điều kiện áp dụng kỹ thuật tưới tiết kiệm nước. Vì vậy, tác giả
tiến hành nghiên cứu ảnh hưởng của tưới tiết kiệm nước đến kẽm dễ tiêu và
lưu huỳnh trong đất lúa phù sa trung tính ít chua 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
- Vai trò dinh dưỡng và các quá trình hóa học của kẽm, lưu huỳnh và mối liên
quan giữa Eh và pH đến hàm lượng Zndt và S-SO42- trong đất ngập nước.
3


- Diễn biến thế 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.
- Diễn biến thế 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.
- 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.
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
6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án
Ý nghĩa khoa học: Luận án đánh giá và luận giải cơ chế chuyển hóa dinh
dưỡng kẽm dễ tiêu và lưu huỳnh trong đất lúa phù sa trung tính ít chua vùng
ĐBSH do ảnh hưởng của thay đổi lớp nước mặt ruộng theo thời gian từ thiếu
khí (ngập thường xuyên) sang thoáng khí (rút nước phơi ruộng).
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 ĐBSH 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 ĐBSH.
4


CHƯƠNG I

TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1 Khái quát về các nguyên tố dinh dưỡng kẽm và lưu huỳnh trong đất
1.2 Vai trò dinh dưỡng của kẽm và lưu huỳnh đối với lúa
1.3 Thực trạng kẽm và lưu huỳnh trong đất canh tác trên thế giới và Việt Nam
1.4 Các nguyên nhân làm giảm kẽm dễ tiêu và sunphat trong đất
1.5 Chuyển hóa Zndt và S-SO42- trong đất ngập nước
1.6 Tổng quan về các phương pháp tưới tiết kiệm nước
1.7 Các nghiên cứu trong và ngoài nước liên quan đến luận án
1.8 Khái quát về đất phù sa trung tính ít chua vùng đồng bằng sông Hồng
1.9 Luận giải cho vấn đề nghiên cứu của luận án
CHƯƠNG II MÔ TẢ KHU VỰC NGHIÊN CỨU, ĐỐI TƯỢNG VÀ
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1 Mô tả khu vực nghiên cứu
Khu vực nghiên cứu thuộc xã An Viên, Tiên Lữ, Hưng Yên. Địa hình tương
đối bằng phẳng, cao độ trung bình 3,5 m, khí hậu đặc trưng nhiệt đới gió mùa,
nhiệt độ không khí trung bình năm 23oC. Lượng mưa 1500÷1700 mm/năm.
80,88 % đất canh tác tại An Viên thuộc nhóm phù sa trung tính, ít chua không
được bồi hàng năm. Thành phần cơ giới từ thịt trung bình đến sét nhẹ (tỷ lệ
sét 20÷30 %), có màu nâu tươi đặc trưng, phản ứng trung tính (pHKCl: 6,5÷8),
độ no bazơ cao (BS % > 70 %), hàm lượng hữu cơ khá (OC %: 1,5÷2,0 %);
đạm tổng số trung bình khá (N %: 0,12÷0,15 %); lân và kali khá (P2O5 %:
0,11÷0,15 %); (K2O %: 1,6÷2,2 %). An Viên có 2 trạm bơm đang hoạt động
phục vụ sản xuất, tổng công suất 10.054 m3/h, nguồn nước tưới được lấy từ
sông Cửu An. 85 % hệ thống kênh mương đã được kiên cố hóa bằng bê tông.
2.2 Đối tượng nghiên cứu
Bảng 2.6 Công thức bón phân áp dụng cho ruộng thí nghiệm
Thời điểm bón
Bón lót
5 ngày trước cấy

Bón thúc lần 1
7 ngày sau cấy
Bón thúc lần 2
25 ngày sau cấy
Bón thúc lần 3 50-55 ngày sau cấy
Tổng số (kg)
Tỉ lệ (%)

Lượng phân /1 ha
Đạm (kg)
Lân (kg)
Kali (kg)
83
167
0
139
278
0
83
278
0
56
0
83
361
722
83
31
62
7

5


Giống lúa Khang dân 18 được gieo trồng phổ biến ở Hưng Yên có đặc tính
sinh trưởng khỏe. Mật độ cấy: tỉ lệ 4÷5 dảnh/khóm, mật độ 20×20 cm.
Bảng 2.7 Một số chỉ tiêu chất lượng nước tưới sông Cửu An
QCVN
39:2011/BTNMT

Kết quả
TT
1
2
3

Chỉ tiêu

Đơn vị

5
6
7
8

pH
DO
TS
Tỉ số hấp
phụ natri
ClSO42B

As tổng số

9

Cd tổng số

mg/l

10

Cr tổng số

mg/l

11

Hg tổng số

mg/l

12
13
14
15

Cu tổng số
Pb tổng số
Zn tổng số
Zn2+

mg/l
mg/l
mg/l
mg/l

4

mg/l
mg/l

mg/l
mg/l
mg/l
mg/l

1/2015

6/2015

1/2016

6/2016

7,63
6,8
183,1

7,3
8,0
204,7

7,13
8,1
205,7

7,24
8,00
211,5

5,5 - 9
≥2
2000

5,86

5,97

6,17

6,22

9

20,83
1,0
0,030
0,010
KPH
(<0,00
1)

KPH
(<0,05)
KPH
(<0,00
1)
0,029
0,010
0,011
0,0001

21,30
20,51
25,15
0,8
0,7
0,9
0,051
0,05
0,045
0,013
0,017
0,018
KPH
KPH
KPH
(<0,00 (<0,00 (<0,00
1)
1)
1)
KPH

KPH
KPH
(<0,05) (<0,05) (<0,05)
KPH
KPH
KPH
(<0,00 (<0,00 (<0,00
1)
1)
1)
0,031
0,035
0,033
0,011
0,013
0,012
0,012
0,018
0,016
0,0001 0,0001 0,0001

350
600
3
0,05
0,01
0,1
0,001
0,5
0,05

2,0
-

Bảng 2.8 Tính chất lí hóa của khu đất thí nghiệm
ST
T

Chỉ tiêu

Đơn vị

Kết quả

Nhận xét

Tiêu chuẩn

1

Độ ẩm

%

26÷28

Đất tương đối
khô

TCVN 6648:2000

1,0÷1,1

Phù hợp với
đất trồng lúa

Viện Nông hóa
thổ nhưỡng biên
soạn (VNHTN)

2

Dung trọng

3

Tỷ trọng

4

Độ xốp
Thành
Cát
phần
thô

5

3

g/cm

2,4÷2,5
%

52÷55

%

5,5÷5,8

6

Phù hợp với
đất trồng lúa
Đất khá xốp
Đất thịt trung
bình, pha cát

VNHTN
VNHTN
TCVN 8567:2010


cơ giới
đất

6

pHKCl

29,5÷31,
5
44÷45
18÷20
5,3÷5,7

pH

6,5÷6,9

7

Hàm
lượng
các
chất
tổng số

8

Hàm
lượng
các
chất dễ
tiêu

9

CEC

10

Ca2+

11

Mg2+

Cát
mịn
Limon
Sét

%
%
%

OC

%

1,1

N
P
K
Zn
N
P
K

Zn
S

%
%
%
mg/100g đất
%
%
%
mg/100g đất
mg/100g đất
meq/100g
đất
meq /100g
đất
meq /100g
đất

0,09
0,15
1,4
8,77
8,5
15,1
17
0,68
11,53

Đất có phản

ứng với môi
trường axit
yếu
Trung bình
khá
Khá
khá
khá
Thấp
khá
khá
khá
Thấp
Trung bình

14÷15

Trung bình

TCVN 8568:2010

12÷16

khá

TCVN8569:2010

6,7÷8,6

khá

TCVN 8569:2010

TCVN 5979:2007

VNHTN
VNHTN
VNHTN
TCVN 8660:2011
VNHTN
TCVN5255:2009
TCVN 8661:2011
VNHTN
VNHTN
VNHTN

Bảng 2.9 Thời gian thí nghiệm cụ thể của từng vụ
STT
1
2
3
4

Vụ thí nghiệm
Đông Xuân 2015
Hè Thu 2015
Đông Xuân 2016
Hè Thu 2016

Thời gian thí nghiệm

2/2015-5/2015
6/2017-9/2015
2/2016-5/2016
6/2016-9/2016

Bảng 2.10 Quy trình tưới tiết kiệm nước áp dụng trong nghiên cứu
Giai đoạn

Lớp nước trên mặt ruộng

1. Đổ ải

Duy trì 3÷5 cm trong 5 ngày

2. Cấy hồi xanh

Duy trì 3÷5 cm, sau để cạn 4÷5 ngày
Duy trì 3÷5 cm trong 1 tuần, sau để cạn
tự nhiên 5 ngày, tiếp theo tưới lên 3÷5 cm

3. Đẻ nhánh
4. Cuối đẻ nhánh

Để lộ mặt ruộng 7÷10 ngày. Gặp mưa
phải tháo hết nước trên ruộng ngay trong
7

Số đợt tưới
Tưới thường xuyên
để duy trì lớp nước

Tưới 1 đợt
Tưới 2 đợt
Tưới 1 đợt


ngày. Cuối đẻ nhánh tưới lên 1 đợt ngập
3÷5 cm để bón đòng.

5. Làm đòng
6. Trỗ bông
7. Chắc xanh chín
8. Trước thu hoạch

Duy trì 3÷5 cm, gặp mưa cho phép tối đa
10cm, để cạn tự nhiên lộ mặt ruộng 3÷5
ngày, sau tưới lên 3÷5 cm.
Duy trì 3÷5 cm trong suốt giai đoạn này,
gặp mưa tháo cạn trở lại mức 3÷5 cm.
Chỉ tưới lên 3÷5 cm khi lớp nước thấp
hơn mặt ruộng 10÷12 cm
Để khô 10÷15 ngày trước thu hoạch.

Tưới 1 đợt
Tưới 1 đợt
Tưới 1-2 đợt
Không tưới

Kỹ thuật tưới ngập thường xuyên với lớp nước mặt ruộng thường xuyên ở
mức 5÷7 cm, vào các thời kì mưa lớn lượng nước mặt ruộng sâu hơn 10 cm.
2.3 Phương pháp bố trí và theo dõi thí nghiệm

2.3.1 Thí nghiệm trong phòng
- Mục đích: Làm rõ diễn biến hàm lượng Zndt và S-SO42- trong điều kiện không
trồng lúa và không bị chi phối bởi các yếu tố bất lợi của thời tiết dưới tác động
của hai chế độ: ngập nước liên tục và cạn nước tự nhiên. Các công thức (CT)
gồm: ngập nước thường xuyên (duy trì nước ngập 4÷5 cm); cạn nước tự nhiên
(ban đầu ngập 4÷5 cm, sau để cạn tự nhiên).
- Đất thí nghiệm được lấy trên nhiều thửa ruộng An Viên tại độ sâu 0÷20 cm.
Tiến hành trong các chậu với bề dày lớp đất đạt 30÷40 cm. Kích thước chậu:
30×40×50 cm. Thí nghiệm được lặp lại 03 lần/1 đợt, tổng số 12 lần/04 đợt.
Lấy mẫu đất định kì sau 1, 2, 3, 6, 8 tuần. Tổng số mẫu đo: 240 mẫu.
Thời gian thực hiện TN: Đợt 1 từ 2/2015÷6/2015, đợt 2 từ 6/2015÷10/2015,
đợt 3 từ 2/2016÷6/2016, đợt 4 từ 6/2016÷10/2016.
2.3.2. Thí nghiệm đồng ruộng
- Mục đích: Làm rõ diễn biến hàm lượng kẽm dễ tiêu và lưu huỳnh trong đất
lúa trong điều kiện áp dụng thực tế đồng ruộng.
Ruộng
Ngập 1
(360m2)

K
ê
n
h

Ruộng
TKN 1
(360m2)

Ruộng
TKN 2

(520m2)
Ruộng
Ruộng
Ngập2 2
ngập
(200m2 2)
(400m
Kênh dẫn nước

Ruộng
TKN 3
(360m
2
)

Ruộng
Ngập 3
(360m2)

Hình 2.7 Sơ đồ hóa khu ruộng thí nghiệm
- Các CT thí nghiệm: tưới ngập (CT1): N1 (360 m2), N2 (400 m2), N3 (360
8


m2). Tưới tiết kiệm nước (CT2): TK1 (360 m2), TK2 (520 m2), TK3 (360 m2).
- Chỉ tiêu phân tích: Eh, pH, Znts, Zndt và S-SO42-, CEC, Nts, MO (%), pHKCl.
Thời gian lấy mẫu: đổ ải, bén rễ hồi xanh, đẻ nhánh, làm đòng và trỗ bông.
Mẫu được lấy ở độ sâu 0÷20 cm. Số mẫu đất phân tích: 260 mẫu.
2.4 Phương pháp xác định Eh, pH, Znts, Zndt, S-SO42Eh, pH được đo bằng máy đo điện cực ORP/pH cầm tay ở độ sâu dưới bề mặt
0÷20 cm. Tách kẽm tổng số từ đất bằng dung dịch nước cường thủy. Tách

kẽm dễ tiêu từ đất bằng dung dịch DTPA. Phân tích kẽm trên máy điện hóa.
Chiết ion sunphat bằng nước cất theo tỉ lệ 1:5, phân tích sunphat trên máy đo
quang theo phương pháp 8051 của HACH.
CHƯƠNG III

KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN

3.1 Một số chỉ tiêu phân tích trong đất nền
Bảng 3.1 Các giá trị pH, pHKCl và một số kết quả phân tích khác của đất nền
Giá trị
Chỉ tiêu

6,69
5,73

6,75
5,42

6,94
5,66

6,56
5,69

6,69
5,63

Độ lệch
chuẩn
0,17

0,12

14,2

14,3

14,1

14,2

14,20

0,08

1,12
0,092

1,12
0,092

1,11
0,091

1,11
0,091

1,11
0,091

0,01

0,001

Mẫu 1 Mẫu 2 Mẫu 3 Mẫu 4 Mẫu 5

pH
6,51
pHKCl
5,67
CEC
14,1
(meq/100 gđ)
MO (%)
1,11
N ts (%)
0,091

TB

Bảng 3.2 Hàm lượng kẽm tổng số, kẽm dễ tiêu và sunphat trong đất nền
Chỉ tiêu
Kẽm TS
Zndt
SO42-

Mẫu 1
8,76
0,68
11,51

Nồng độ (mg/100g đất)

Mẫu Mẫu Mẫu Trung
Mẫu 2
3
4
5
bình
8,70
8,74 8,75 8,76
8,74
0,67
0,69 0,68 0,69
0,68
11,54 11,55 11,52 11,51 11,53

Độ lệch
chuẩn
0,26
0,01
0,02

3.2. Đánh giá hàm lượng Zn và S-SO42- trong đất nền khu vực nghiên cứu
Theo E.E. Schulte: Các loại đất có hàm lượng kẽm dễ tiêu ở mức dưới 1,5
ppm (1,5 mg/kg tương đương 0,15 mg/100g đất) được coi là thiếu kẽm và nên
bổ sung phân bón kẽm. So sánh với thang đánh giá này, hàm lượng Zndt trong
đất nền vùng nghiên cứu (0,68 mg/100g đất) tuy không ở mức thiếu, nhưng
tưới ngập làm hàm lượng kẽm dễ tiêu giảm xuống thấp hơn mức 0,15 mg/100
9


gam đất ở các giai đoạn trỗ bông, chắc xanh chín lại trở nên thiếu kẽm.

Theo Võ Minh Kha, hàm lượng S-SO42- nằm dưới ngưỡng 10÷16 mg/100 gam
đất thì cây trồng biểu hiện rõ triệu chứng thiếu lưu huỳnh. Hàm lượng S-SO42trong đất vùng nghiên cứu có giá trị 11,53 mg/100g cho thấy tình trạng đất
thiếu dinh dưỡng lưu huỳnh.
3.3

Diễn biến hàm lượng Zndt và S-SO42- qua CT trong phòng
Bảng 3.3 Kết quả phân tích mẫu nước sử dụng cho thí nghiệm
Chỉ tiêu
pH
[Zn2+]
[S-SO42-]
Znts
Sts

Đợt 1 (2015)
7,62±0,07
0,00012±0,00001ppm
0,11 ppm
0,00020 ppm
0,21 ppm

Đợt 2 (2015)
7,39±0,05
0,00011±0,00001ppm
0,14 ppm
0,00019 ppm
0,19 ppm

Chỉ tiêu

Đợt 3 (2016)

Đợt 4 (2016)

pH
[Zn2+]
[S-SO42-]
Znts
Sts

7,45±0,04
0,00013±0,00001ppm
0,12 ppm
0,00020 ppm
0,22 ppm

7,58±0,06
0,00011±0,00001ppm
0,13 ppm
0,00021 ppm
0,20 ppm

Như vậy, tác động của nước thí nghiệm đến hàm lượng Zndt và hàm lượng SSO42- không đáng kể và không ảnh hưởng đến các kết quả thí nghiệm.
3.3.1 Diễn biến thế Eh, Zndt và S-SO42- của ngập nước thường xuyên
3.3.1.1 Thế oxi hóa khử Eh
Diễn biến EhTB của CT ngập nước liên tục
0

Eh (mV)

0

2

4

6

8

10

2015 - đợt 2

-100

2016 - đợt 3

-200

2016 - đợt 4

-300

2015 - đợt 1

Tuần ngập nước

Hình 3.2 Đồ thị diễn biến thế Eh TB của CT đất ngập nước liên tục
Eh giảm 1,44 lần sau 8 tuần ngập liên tục. Ở thế khử dưới mức -200 mV là

môi trường khử rất mạnh, các ion SO42- hầu như không tồn tại ở môi trường
này mà bị khử về dạng sunfua (H2S, HS-, S2-). Các sunfua liên kết với các ion
kim loại trong đất hình thành các kết tủa sunfua ZnS, MnS, FeS rất bền.
10


3.3.1.2 Diễn biến kẽm dễ tiêu
Với lớp nước mặt ruộng 4÷5 cm và ngập liên tục trong 08 tuần thí nghiệm.

[Zndt] mg/100g

0.6000
2015 - đợt 1
2015 - đợt 2

0.2000

2016 - đợt 3

0.0000

2016 - đợt 4
1

2

3

6

pH, Eh (mV), [Zn]dt (mg/100g)

6.93

0.8000

0.4000

Diễn biến pH, [Zn]dt, Eh sau các khoảng thời
gian ngập nước
6.34
pH
6.69 6.28
6.15
6.01

8

Diễn biến [Zndt] trong CT ngập nước liên
tục

6
4

[Zn]
dt

2

Eh*0

.01

0

0.66857 0.53676
0.64181 0.47212
0

-2

-1.53
-2.03-2.15
-2.35

0.44487

0.10061

5

10
-2.46

-2.56

8
-4

Tuần ngập nước (tuần)

Thời gian ngập

Hình 3.3 (trái) và 3.5 (phải). Diễn biến pH, [Zndt] và Eh trong CT đất ngập
nước liên tục
Cả pH, Eh và hàm lượng Zndt giảm dần theo thời gian ngập nước. pH giảm
khoảng 1 đơn vị; Eh giảm hơn 100 mV; Zndt giảm khoảng 6,6 lần sau 8 tuần
ngập nước liên tục. Mối tương quan giữa thời gian ngập nước với pH, Eh và
hàm lượng Zndt là tương quan tỉ lệ nghịch, hệ số tương quan R2 0,76 ÷ 0,87.
Kiểm định thống kê T-test độc lập giữa các hàm lượng Zndt giữa hai đợt liên
tiếp cho kết quả hầu hết các xác suất p đều nhỏ hơn 0,05. Chứng tỏ sự khác
nhau về hàm lượng Zndt là do chế độ ngập nước.
Đất ngập nước liên tục là môi trường hình thành nên các độc tố H2S, HS-, S2tạo kết tủa với các ion kim loại, trong đó có kết tủa khó tan ZnS, làm giảm
nguồn dinh dưỡng Zndt trong đất canh tác lúa Chế độ ngập nước làm thế Eh
giảm dẫn tới làm giảm hàm lượng Zndt trong đất, trung bình thế Eh giảm đi 10
mV thì hàm lượng Zndt giảm khoảng 0,0112 mg/100g.
3.3.1.3 Diễn biến hàm lượng S-SO42-

[SO42-] (mg/100g)

Diến biến hàm lượng S-SO42- trong CT đất ngập nước liên tục

11.5
11

Đợt 1

10.5

Đợt 2
Đợt 3

10
1 tuần 2 tuần 3 tuần 6 tuần 8 tuần

Đợt 4

Tuần ngập nước

Hình 3.6 Diễn biến [S-SO42-] trong CT ngập nước liên tục

11


Sau 8 tuần đất bị ngập nước liên tục, kết quả phân tích cho thấy [S-SO42-] giảm
gần 10 %. Thế Eh và [S-SO42-] có tương quan tỉ lệ thuận, hệ số R2 = 0,99.
Trung bình khi Eh giảm đi 10 mV, [S-SO42-] giảm khoảng 0,08 mg/100g.

[S-SO42-] (mg/100g)

Mối quan hệ giữa Eh và [S-SO42-] trong CT ngập nước liên tục

-3

11.4
11.2
11
10.8
10.6
10.4

y = 0.8353x + 12.828
R² = 0.9878

-2.5

-2

-1.5

-1

-0.5

0

Eh*0.01 (mV)

Hình 3.7 Mối quan hệ giữa Eh và [S-SO42-] trong CT ngập nước liên tục
Kiểm định thống kê t-test độc lập giá trị trung bình của hàm lượng S-SO42giữa hai đợt lấy mẫu liên tiếp thấy rằng đa số giá trị p đều nhỏ hơn 0,05. Các
kết quả này đảm bảo độ tin cậy kết quả phân tích.
3.3.2 Diễn biến thế Eh, Zndt và S-SO42- của CT cạn nước tự nhiên
Lớp nước ngập ban đầu của CT đất cạn nước tự nhiên là 5 cm, sau đó để cạn
tự nhiên để theo dõi diễn biến Eh, pH, [SO42-] và [Zndt] khi nước rút dần.
3.3.2.1 Diễn biến lớp nước mặt ruộng, Eh, pH
Bảng 3.6 Lớp nước mặt ruộng (LNMR) của CT cạn nước tự nhiên
Diễn biến lớp nước mặt ruộng, thế Eh, pH của CT đất cạn nước tự nhiên - lớp nước
ban đầu ngập 5cm
2015 – đợt 1
2015 – đợt 2
Tuần

pH
pH
LNMR (cm) Eh (mV)
LNMR (cm) Eh (mV)
1
2
3
6
8
Tuần
1
2
3
6
8

3,4
2,3
0,9
0
0

-201
-261
-143
-68
45

2016 – đợt 3
LNMR (cm) Eh (mV)

3,0
-215
2,5
-280
0,9
-112
0
-76
0
67

6,55
6,69
6,74
6,88
7,11

pH
6,13
5,47
6,56
7,03
7,52

3,2
2,4
0,7
0
0

-223
-259
-123
-56
52

2016 – đợt 4
LNMR (cm) Eh (mV)
3,6
-221
2,1
-283
0
-139
0
-33
0
51

6,32
6,11
6,89
7,21
7,35

pH
6,25
5,94
6,73
6,89

7,46

Quan hệ giữa thế Eh và lớp nước mặt ruộng là tương quan tỉ lệ nghịch, lớp
12


nước mặt ruộng giảm thì thế Eh tăng lên. Hệ số tương quan R2 từ 0,67÷0,78.
Quan hệ giữa lớp nước mặt ruộng và thế Eh trong CT cạn
nước tự nhiên
100

Eh (mV)

0
-1

-100 0

1

2

3

đợt 1

4

đợt 2

-200

đợt 3

-300

đợt 4

-400

Lớp nước mặt ruộng (cm)

Hình 3.8 Quan hệ giữa Eh và lớp nước mặt ruộng CT cạn nước tự nhiên
Eh tăng dần khi đất nẻ bề mặt. Lớp nước mặt ruộng 0,8÷1,3 cm làm Eh trên
mức -100 mV, hạn chế sự khử S-SO42- trong đất. Nẻ bề mặt giúp dưỡng khí
khuếch tán sâu vào trong đất thúc đẩy hoạt động của các vi sinh vật háo khí.
Diễn biến Eh theo các tuần của CT cạn nước tự nhiên
100

Eh (mV)

0
-100 0

2

4

6

8

10

đợt 1
đợt 2

-200

đợt 3

-300

đợt 4

-400

Tuần

Hình 3.9 Đồ thị diễn biến thế Eh TB của công thức đất cạn nước tự nhiên.
Cơ chế giải phóng ion kẽm và S-SO42- diễn ra nhờ lượng khí oxi khuếch tán
vào trong đất. Ở mức Eh > -100 mV có hai tác động: hạn chế hình thành kẽm
sunfua ZnS và giải phóng kẽm khỏi các kết tủa sunfua.
3.3.2.2 Diễn biến hàm lượng kẽm dễ tiêu
[Zndt] mg/100g

0.8000

Diễn biến hàm lượng Zndt trong CT cạn nước tự nhiên

0.6000

Đợt 1
Đợt 2
Đợt 3
Đợt 4

0.4000
0.2000
0.0000
3.4
Tuần 1

2.3
Tuần 2

0.9
Tuần 3

0
Tuần 6

0

Lớp nước mặt ruộng(cm)
Tuần 8

Hình 3.10 Diễn biến hàm lượng Zndt CT cạn nước tự nhiên
[Zndt] giảm mạnh sau 2 tuần đầu tiên (0,6678- 0,5594 mg/100g) trong môi
trường ngập 5-3 cm. Tuy nhiên, lớp nước mặt ruộng rút xuống nông hơn (0,9

cm) ở tuần thứ ba làm hàm lượng Zndt tăng trở lại 0,5785 mg/100g. Từ tuần
13


6÷8, nước rút mạnh làm đất bị cạn nẻ bề mặt (tuy nhiên ở phía lớp đất dưới
vẫn còn ẩm). Lúc này, thế Eh tăng mạnh làm các ion Zn2+ được giải phóng,
hàm lượng Zndt tăng trở lại 0,6581÷0,6722 mg/100g. Rút nước làm tăng nồng
độ khí oxi khuếch tán vào đất đã duy trì được lượng kẽm dễ tiêu trong đất.
Kiểm định thống kê T-test độc lập cho thấy hầu hết xác suất p đều nhỏ hơn
0,05. Vậy, sự khác nhau giữa kết quả hàm lượng Zndt trung bình giữa các đợt
lấy mẫu khác nhau do sự tác động của độ sâu lớp nước mặt ruộng.
3.3.2.3 Diễn biến hàm lượng S-SO42Eh tăng làm hàm lượng S-SO42- tăng dần theo thời gian cạn nước.

Eh*100 (mv), pH, [SO42-]
(mg/100g)

Diễn biến Eh, pH, [SO42-] trong CT đất cạn nước tự nhiên

14
12
10
8
6
4
2
0
-2 0
-4

y = 0.0919x + 11.225

R² = 0.9267
y = 0.0526x + 6.5514
R² = 0.9435

pH
[SO42-]
Eh*100

2

4
6
y = 0.115x - 2.024
R² = 0.9093

8

10

Tuần thí nghiệm

Hình 3.11 Diễn biến Eh, pH và [SO42-] của CT cạn nước tự nhiên
Mối tương quan giữa ba đại lượng Eh, pH và [SO42-] là tỉ lệ thuận. [SO42-]
tăng 0,4 mg/100g ở tuần thứ ba khi lớp nước bề mặt rút xuống còn 0,9 cm và
tăng trung bình từ 0,6÷0,7 mg/100g tại tuần thí nghiệm 6÷8 khi đất trở nên nẻ
bề mặt. Gắn với thức tế đồng ruộng, rút nước phơi ruộng sẽ làm tăng hàm
lượng oxi trong đất, thuận lợi cho các vi sinh vật háo khí hoạt động giải phóng
S-SO42- từ các kết tủa sunfua, kết quả làm tăng hàm lượng S-SO42- trong đất.
3.3.3 So sánh diễn biến Zndt và S-SO42- giữa hai CT thí nghiệm trong phòng
3.3.3.1 So sánh diễn biến kẽm dễ tiêu

So sánh hàm lượng Zndt giữa 2 CT

0.8000

[Zndt] mg/100g

CT cạn

0.6000
0.4000
0.2000

CT

0.0000
0

2

4

6

8

10

Tuần thí nghiệm (tuần)

Hình 3.12 Đồ thị so sánh hai CT thí nghiệm trong phòng

[Zndt] trong CT đất cạn tự nhiên ít thay đổi trong khi giảm 6,6 lần ở CT đất
14


ngập nước liên tục.
Bảng 3.9 Kiểm định T-test độc lập hàm lượng Zndt giữa CT1 và CT2
Tuần
1
2
3
6
8

[Zndt] CT1
0,6481
0,5346
0,4777
0,4392
0,1145

[Zndt] CT2
0,6628
0,5410
0,5826
0,6238
0,6734

p
0,00120
0,05698

0,00019
0,00001
0,00001

Kết luận
Khác nhau có ý nghĩa
Khác nhau không có ý nghĩa
Khác nhau có ý nghĩa
Khác nhau có ý nghĩa
Khác nhau có ý nghĩa

Mức ngập 4-5 cm trong 02 tuần đầu làm Zndt giảm ở cả 2 công thức do tạo kết
tủa ZnS trong đất. Lớp nước rút sau 3 tuần ở CT cạn nước tự nhiên đã cho
thấy rõ sự khác nhau về diễn biến Zndt giữa 2 CT: giảm ở CT ngập nước liên
tục và ít thay đổi ở CT cạn nước tự nhiên. Vậy, có thể kết luận rằng nước ngập
liên tục ở mức 5 cm làm Eh và hàm lượng Zndt giảm. Lớp nước ngập dưới 3
cm làm thế Eh ở mức trên -200 mV hạn chế sự khử S-SO42- về sunfua. Mức
ngập dưới 1cm làm Eh ở trên mức -100 mV không xảy ra sự khử S-SO42-. Đất
nẻ bề mặt diễn ra quá trình khôi phục kẽm khó tiêu về dạng dễ tiêu.
3.3.3.2 So sánh diễn biến hàm lượng S-SO42- của hai công thức
So với công thức ngập nước liên tục, [SO42-] trong công thức đất cạn tự nhiên
ít thay đổi nhưng lại giảm mạnh ở công thức đất ngập nước liên tục.
So sánh hàm lượng S-SO42- của 2 CT trong phòng

[SO42-] (mg/100g)

12

11.79

11.62

11.53
11.5

11.35

11.40
10.99

11.24 11.17

11

CT đất
ngập nước
liên tục

10.76

10.5
0

2

4

6

Tuần thí nghiệm

8

10

CT đất cạn
nước tự
nhiên

Hình 3.13 Đồ thị so sánh hàm lượng S-SO42- hai CT thí nghiệm trong phòng
Bảng 3.10 Kiểm định thống kê t-test độc lập [SO42-] giữa CT1 và CT2
Tuần
1
2
3
6
8

[SO42-] CT1
11,24
11,40
11,62
11,79
11,92

[SO42-] CT2
11,35
11,17
10,99
10,76

10,57

p
0,112706
0,003455
0,000743
0,000162
0,000001

Kết luận
Khác nhau không có ý nghĩa
Khác nhau không có ý nghĩa
Khác nhau có ý nghĩa
Khác nhau có ý nghĩa
Khác nhau có ý nghĩa

Từ các kết quả thu được có thể kết luận: nước ngập liên tục ở mức 4÷5 cm
làm thế Eh giảm dẫn tới giảm hàm lượng S-SO42-. Lớp nước ngập 3 cm làm
[SO42-] bị giảm ít hơn. Lớp nước ngập dưới 1cm có thể duy trì hàm lượng ion
15


S-SO42-. Khi áp dụng ngoài đồng ruộng, do lúa là cây cần nước nên mức ngập
1÷3 cm thích hợp hơn - đảm bảo lượng nước cung cấp cho cây mà không làm
giảm hàm lượng dinh dưỡng lưu huỳnh cho lúa.
3.4 Diễn biến hàm lượng Zndt và SO42- qua CT thí nghiệm đồng ruộng
3.4.1 Eh, pH, kẽm dễ tiêu và lưu huỳnh trong CT tưới ngập thường xuyên
3.4.1.1 Lớp nước tưới trong ruộng ở các giai đoạn thí nghiệm
Lớp nước mặt ruộng của khu ruộng tưới ngập áp dụng theo chế độ tưới của
địa phương ở cả 4 vụ thí nghiệm luôn cao hơn mức 6 cm.

Đường quá trình lớp nước mặt ruộng của CT tưới ngập

Lớp nước mặt ruộng
(cm)

15
10
5

Đổ ải

BRHX

Đẻ nhánh

0

Làm đòng

Trỗ

Thời kì lấy mẫu

Hình 3.15 Đường quá trình lớp nước mặt ruộng của CT tưới ngập
3.4.1.2 Các thông số Eh và pH
Diễn biến Eh của CT tưới ngập

0

Eh (mV)

0

2

4

-100

ĐX
2015

-200
-300

6

Giai đoạn sinh trưởng

Hình 3.17 Diễn biến Eh TB của CT tưới ngập trong 04 vụ canh tác
Rõ ràng, hầu hết thế oxi hóa khử Eh đều dưới mức -200 mV và có xu hướng
giảm mạnh ở các giai đoạn cuối. Tuy nhiên tại giai đoạn BRHX thế Eh không
tuân theo xu hướng chung, một trong những lí do là lớp nước mặt ruộng tại
giai đoạn này thấp hơn so với các thời kì khác (dưới 7 cm) làm thế Eh đồng
loạt tăng lên. Thêm nữa, thời điểm BRHX là lúc lúa được bón thúc lần một
bằng phân đạm KNO3. Ion NO3- điện li ra từ muối KNO3 đóng vai trò là chất
oxi hóa, nhận electron trong dịch đất nên làm thế Eh của đất tăng lên.

16

Eh/100 (mV)

Quan hệ lớp nước mặt ruộng và Eh
0
7

8.5

-5

9.5

10.5

10

Lớp nước mặt ruộng (cm)
Vụ Hè thu 2015

Vụ Đông xuân 2015 7.5

Vụ Đông xuân 2016

Vụ Hè thu 2016

Hình 3.18 Quan hệ Eh và lớp nước mặt ruộng trong CT tưới ngập
Đồ thị chỉ ra lớp nước mặt ruộng và Eh có mối tương quan tỉ lệ nghịch:
Quan hệ lớp nước mặt ruộng và pH

8

pH

6
Vụ Đông xuân 2015

4

Vụ Hè thu 2016

2

Vụ Đông xuân 2016

0
7.5

7

8.5

9.5

8

Lớp nước mặt ruộng (cm)

Vụ Hè thu 2015

Hình 3.19 Quan hệ giữa pH và lớp nước mặt ruộng của CT tưới ngập
Mối tương quan giữa lớp nước mặt ruộng của CT tưới ngập và pH là tương
quan tỉ lệ nghịch với hệ số R2 = 0,76. Lớp nước mặt ruộng của CT tưới ngập
trên thực tế luôn ở mức rất nên pH đo được có giá trị tương đối thấp. Bên cạnh
đó, bón phân đạm cho lúa cũng góp phần làm pH giảm. Tại thời điểm BRHX,
pH dao động trong khoảng 5,64÷6,01 cho thấy độ pH tương đối thấp ở thời
điểm này. Phân đạm KNO3 đã được sử dụng để bón thúc cho lúa ở các thời kì
đẻ nhánh và bén rễ hồi xanh. Khi đó, ion K+ điện li ra từ muối KNO3 được rễ
lúa hấp thụ một phần, phần còn lại đi vào bề mặt keo đất giải phóng các ion
dương trong đó có Al3+ góp phần làm môi trường đất trở nên chua hơn
3.4.1.3 Diễn biến hàm lượng Zndt
Hàm lượng Zndt trong CT tưới ngập

Zndt (mg/100g)

0.8000
0.6000
0.4000

ĐX 2015

0.2000

HT 2015

0.0000

ĐX 2016
1

2

3

4

Thời điểm lấy mẫu
1-Đổ ải, 2-BRHX, 3-Cuối ĐN, 4-Giữa LĐ, 5-Trỗ

5

HT 2016

Hình 3.20 Diễn biến hàm lượng Zndt của CT tưới ngập
Rõ ràng, hàm lượng Zndt và thời gian đất lúa ngập nước có mối tương quan tỉ
lệ nghịch, thời gian đất ngập nước tăng lên thì hàm lượng Zndt càng giảm.
17


Kiểm định thống kê T-test độc lập giữa các nồng độ Zndt TB trong hai thời kì
lấy mẫu liên tiếp. Kết quả thu được cho thấy các xác suất p đều nhỏ hơn 0,05.
Như vậy, sự khác nhau giữa hàm lượng Zndt của các thời kì lấy mẫu do tác
động của ngập nước mặt ruộng lâu ngày gây nên.
Nguyên nhân làm cho hàm lượng Zndt bị giảm trong công thức tưới ngập:
- Kẽm dạng dễ tiêu là dinh dưỡng cần thiết cho lúa, quan trọng trong thời kì
tạo hạt, vì lúc này kẽm rất cần cho sự tổng hợp nên các axit amin trong hạt,
tăng cường khả năng sử dụng lân cho cây lúa và cần thiết cho sản xuất các
hydratcarbon trong hạt.
- Thời gian đất ngập nước lâu ngày làm Eh giảm mạnh hình thành môi trường
khử, các ion sunphat bị khử thành sunfua, kết hợp với các ion kẽm (II) tạo kết

tủa kẽm sunfua khó tan trong dịch đất. Cơ chế này là một trong các nguyên
nhân dẫn đến giảm hàm lượng kẽm dễ tiêu trong đất lúa tưới ngập.
- Sử dụng phân lân làm giảm Zndt do hình thành kết tủa không tan Zn3(PO4)2.
Vậy thế Eh và [Zndt] có mối tương quan tỉ lệ thuận, Eh giảm trong đất ruộng
ngập nước liên tục làm hàm lượng Zndt giảm. Từ các kết quả thí nghiệmcó thể
kết luận rằng: trong đất lúa tưới ngập thường xuyên khi không được bổ sung
phân bón vi lượng chứa kẽm, trung bình thế Eh giảm đi 10 mV thì hàm lượng
Zndt giảm khoảng 0,1041±0,0132 mg/100g/vụ, hàm lượng S-SO42- giảm
khoảng 0,18±0,01 mg/100g. Trong điều kiện môi trường đất lúa yếm khí do
ngập nước, ion S-SO42- bị khử về các dạng ion sunfua, hàm lượng Zndt giảm
do một phần là nguồn dinh dưỡng cho lúa, một phần bị kết tủa trong dạng
muối kẽm sunfua khó tan ZnS.
Các kết quả nghiên cứu đã chỉ ra mức nước dưới 3 cm kiểm soát thế Eh ở mức
cao hơn -200 mV để hạn chế sự khử sunphat. Vậy, để duy trì dinh dưỡng kẽm
dễ tiêu trong đất cho lúa hấp thu một cách hiệu quả cần quản lí lớp nước mặt
ruộng ở mức dưới 3 cm nhằm duy trì môi trường đất hiếu khí. Hơn nữa, chế
độ phân bón nên được kiểm soát đúng liều lượng, quá nhiều lân sẽ làm thiếu
hụt kẽm do tạo dạng kết tủa Zn3(PO4)2 khó tan.
3.4.1.4 Diễn biến hàm lượng S-SO42-

[SO42-] mg/100g

Diễn biến hàm lượng S-SO42- trong CT tưới ngập
11
10.5
10
9.5
9

Đông xuân 2015

Hè thu 2015
Đông xuân 2016
0

2

Đổ ải

BRHX

4

6

Đẻ nhánh Làm đồng

Hè thu 2016

Trỗ

Hình 3.21 Diễn biến hàm lượng S-SO42- trong đất lúa của CT tưới ngập
18


Hàm lượng S-SO42- giảm mạnh trong CT tưới ngập từ đầu vụ đến cuối vụ.
Mối tương quan giữa hàm lượng sunphat và thời gian ngập nước là tỉ lệ nghịch.
Trong mối quan hệ này hệ số R2 dao động từ 0,86÷0,94. Thực hiện kiểm định
thống kê T-test độc lập, giữa hai thời kì lấy mẫu liên tiếp cho các hàm lượng
S-SO42-. Kết quả thu được cho hầu hết các giá trị xác suất p nhỏ hơn 0,05.
Vậy, kết quả thống kê chỉ ra sự giảm hàm lượng ion S-SO42- là do tác động

của chế độ tưới ngập thường xuyên.
S-SO42- là một trong những dạng dinh dưỡng chính của lúa, nên chế độ phân
bón không bổ sung lưu huỳnh thì hàm lượng S-SO42- giảm là do sự hấp thu
của rễ lúa. Thời gian ngập nước lâu và lớp nước mặt ruộng sâu (7÷10 cm) làm
thế Eh giảm, hình thành môi trường khử mạnh. Trong điều kiện này các ion
S-SO42- bị khử thành dạng ion sunfua. Đây là một trong các nguyên nhân chính
làm giảm dần hàm lượng ion S-SO42- trong đất ruộng tưới ngập thường xuyên.
Từ thời điểm đổ ải cho đến thời điểm trỗ, lớp nước mặt ruộng trung bình luôn
ngập trên 7cm, điều kiện này dẫn đến thế Eh và hàm lượng ion S-SO42- có xu
hướng giảm. Như vậy, hai đại lượng Eh và [SO42-] có mối tương quan tỉ lệ
thuận, Eh giảm trong điều kiện ruộng ngập liên tục làm hàm lượng S-SO42giảm. CT TN không sử dụng phân chứa lưu huỳnh nên không có ảnh hưởng
của chế độ phân bón đến hàm lượng ion S-SO42- trong đất lúa. Trong điều kiện
nghiên cứu này, các kết quả thí nghiệm thu được cho thấy: trung bình khi thế
Eh giảm đi 10 mV thì hàm lượng S-SO42- giảm khoảng 0,30 mg/100g trong
đất lúa tưới ngập. Mức giảm S-SO42- trong khoảng 1,37 mg/100g/vụ.
Tổng hợp pH, Eh, [SO42-], [Zndt] của CT tưới ngập

2.00

Giá trị

1.00

pH*0.1

0.00
1

2

3

4

Eh*0.01
(mV)

5

-1.00

SO42-*0.1
(mg/100g)

-2.00

Zndt
(mg/100g)

-3.00

Đổ ải

BRHX

Đẻ nhánh

Làm đòng

Trỗ

Hình 3.22 Diễn biến pH, Eh, [SO42-], [Zn2+] của CT tưới ngập
Cả pH, Eh, [SO42-] và [Zn2+] cùng giảm trong điều kiện lớp nước mặt ruộng
ngập sâu liên tục. Như vậy, điều kiện ngập nước liên tục đã không mang lại
điều kiện thuận lợi về dinh dưỡng lưu huỳnh, kẽm dễ tiêu cho cây lúa.

19


3.4.2 Diễn biến Eh, pH, Zndt, S-SO42- trong công thức tưới tiết kiệm nước
3.4.2.1 Lớp nước tưới trong ruộng các giai đoạn thí nghiệm
Bảng 3.15 Diễn biến lớp nước mặt ruộng tưới TKN trung bình (cm)
TT
1
2
3
4
5

Thời điểm lấy mẫu
Đổ ải
Bén rễ hồi xanh
Cuối đẻ nhánh
Làm đòng
Trỗ

ĐX 2015 HT 2015
2,5
2,1
2,0

1,8
0
0
1,7
2,0
1,5
1,9

ĐX 2016
2,3
1,5
0
1,8
2,1

HT 2016
2,0
1,7
0
1,3
1,0

TB
2,2
1,8
0
1,7
1,6

3.4.2.2 Các thông số Eh và pH

Quan hệ lớp nước mặt ruộng và thế Eh của CT TKN

Eh/100 (mV)

0

Lớp nước mặt ruộng TB (cm)

2.5

2

0

Đổ ải

BRHX

Cuối ĐN

1.7

1.5

-1
-2
-3

ĐX 2015

HT 2015

Giữa làm đòng

ĐX 2016

Trỗ

HT 2016

Hình 3.23 Quan hệ lớp nước mặt ruộng và Eh của ruộng tưới TKN
Kết quả cho thấy mực nước trong khoảng 2,5-3cm, giá trị EhTB vẫn trong
khoảng -200 mV. Sự thay đổi Eh chỉ thể hiện rõ rệt chỉ khi lớp nước mặt ruộng
giảm xuống thêm 0,5 cm, lúc này giá trị Eh dao động ở mức -170 mV (thời kì
BRHX). Mực nước rút xuống dưới mức 2 cm, thế Eh dao động trong khoảng
-150÷-100 mV. Khi Eh ở ngưỡng trên -200 mV, điều kiện này đã hạn chế sự
khử ion sunphat về dạng độc tố sunfua so với mức trên -200 mV.
Khi ruộng được rút cạn và có thời gian phơi ruộng từ 3-5 ngày làm thế Eh tăng
lên trên mức -100 mV. Tuy nhiên, lúa là cây cần nước, phơi ruộng quá lâu làm
ảnh hưởng đến sinh trưởng và năng suất lúa. Thời gian phơi ruộng dài ngày
chỉ thực hiện được vào thời kì cuối đẻ nhánh (phơi ruộng 7-10 ngày) nhằm
hạn chế sự đẻ chồi vô hiệu của lúa và làm thế EhTB tăng lên trên mức -60 mV
là mức hạn chế hoàn toàn sự khử ion S-SO42- về sunfua. Mức thế oxi hóa này
giúp khôi phục ion sunphat và kẽm di động từ quá trình oxi hóa các kết tủa
sunfua khó tan như ZnS. Như vậy, phơi ruộng là yếu tố tích cực giúp tăng hàm
lượng oxi, tăng thế oxi hóa khử trong đất, đây là một trong những điều kiện
cần thiết để duy trì các nguồn dinh dưỡng quan trọng trong đất cho lúa.
Qua nhiều nghiên cứu, Jan Vymazal cùng Lenka Kröpfelová kết luận: Eh từ 200 ÷ -100 mV diễn ra quá trình khử các ion SO42- thành dạng sunfua (H2S),
quá trình khử này càng xảy ra mạnh hơn khi giá trị Eh ở mức dưới -200 mV.
20

Xét về chế độ nước ở CT tưới ngập, lớp nước mặt ruộng luôn ở mức rất cao
(6÷9 cm) nên Eh hầu hết dưới mức -170 mV, ở điều kiện này ion S-SO42- bị
khử thành H2S dẫn tới làm giảm kẽm dễ tiêu. Ngược lại, lớp nước mặt ruộng
tưới TKN tương đối nông (xấp xỉ bằng 1/5 ÷ 1/3 lần) so với ruộng tưới ngập,
chế độ nước được kiểm soát ở mức thấp kết hợp làm cho không khí dễ khuếch
tán vào đất hơn, vì thế khoảng thế Eh của đất ruộng áp dụng tưới TKN luôn
lớn hơn thế Eh của CT tưới ngập.
Vậy, để kiểm soát thế oxi hóa Eh luôn ở trên mức -200 mV nhằm hạn chế sự
khử S-SO42- về sunfua thì lớp nước mặt ruộng phải dưới mức 3 cm. Mặc dù,
Eh có xu hướng tăng mạnh khi lớp nước mặt ruộng ở mức thấp, để Eh ở trên
mức -100 mV thì lớp nước mặt ruộng phải ở mức dưới 1,5 cm. Tuy nhiên, lúa
là cây cần nước cho sự sinh trưởng và phát triển nên lớp nước mặt ruộng 2-3
cm xen kẽ phơi lộ mặt ruộng trong thời gian 3-5 ngày là phù hợp để cây lúa
thực hiện các quá trình trao đổi chất và hạn chế sự khử S-SO42- trong đất lúa.
3.4.2.3 Diễn biến hàm lượng Zndt
Diễn biến hàm lượng kẽm dễ tiêu trong CT TKN

[Zndt] mg/100g

0.7000

ĐX
2015

0.6500
0.6000
0.5500
2.5

Đổ ải

2
BRHX

0 nhánh
1.7làm đòng
Cuối đẻ
Giữa
Lớp nước mặt ruộng (cm)

1.5
Trỗ

Hình 3.24 Diễn biến hàm lượng kẽm dễ tiêu trong CT tưới TKN của 04 vụ
Ở thời điểm lúa BRHX, rễ lúa bắt đầu phát triển cần nhiều dinh dưỡng để
chuẩn bị cho quá trình đẻ nhánh nên sự tiêu thụ kẽm tăng. Bên cạnh đó, lớp
nước ngập 1,5÷3 cm trong 20 ngày kể từ thời điểm đổ ải góp phần làm kẽm
dễ tiêu giảm. Vào cuối đẻ nhánh, ruộng được phơi cạn 7 ngày làm bề mặt nứt,
nẻ tạo điều kiện cho oxi khuếch tán sâu hơn xuống tầng rễ. Phơi ruộng vào
thời điểm này không những hạn chế lúa đẻ chồi vô hiệu mà còn làm cho bộ rễ
phát triển sâu hơn để hút nước, dinh dưỡng và chống đổ ngã, hạn hán cho lúa.
Dưỡng khí đi vào đất làm Eh đất tăng lên đồng thời thúc đẩy các vi sinh vật
háo khí hoạt động. Một loạt các quá trình oxi hóa khử diễn ra trong đó có sự
giải phóng ion kẽm và S-SO42- từ các sunfua. Kết quả của cơ chế này không
những làm tăng hàm lượng các ion vi lượng như Zn2+, Cu2+… mà còn làm
tăng ion dinh dưỡng S-SO42- trong đất lúa.
Giai đoạn làm đòng và trỗ là lúc lúa cần dinh dưỡng cao nhất để làm hạt. Do
không bổ sung phân bón kẽm nên hàm lượng Zndt trong đất giảm trung bình
khoảng 0,2 mg/100gđ. Cụ thể, hàm lượng Zndt trong ruộng biến động từ

0,6439÷0,6285÷0,6212 mg/100g đất ở các vụ hè thu và từ
21


0,6406÷0,6207÷0,6101 mg/100g ở các vụ đông xuân.
Kiểm định thống kê T-test độc lập hàm lượng Zndt giữa hai thời kì lấy mẫu,
phần lớn xác suất p < 0,05. Như vậy sự khác biệt là có ý nghĩa.
3.4.2.4 Diễn biến hàm lượng S-SO42-

[SO42-] (mg/100g)

Diễn biến hàm lượng ion sunfat trong CT TKN
11
10.8
10.6
10.4
10.2
10
9.8
9.6

vụ xuân 2015
vụ mùa 2015
Vụ xuân 2016
Đổ ải

Bén rễ Cuối đẻ Làm
hồi xanh nhánh đòng

Trỗ

vụ mùa 2016

Thời điểm lấy mẫu

Hình 3.25 Diễn biến hàm lượng S-SO42- trong CT tưới TKN
Giai đoạn BRHX là thời kì lúa cần nhiều dinh dưỡng để thúc đẩy quá trình đẻ
nhánh, đó là nguyên nhân chính làm hàm lượng S-SO42- bị giảm 0,24 mg/100g
so với ban đầu. Ion S-SO42- được giải phóng ra khỏi các kết tủa sunfua khi
lượng O2 trong đất tăng lên, phơi ruộng chính là điều kiện cần thiết thúc đẩy
sự gia tăng dưỡng khí trong đất. Do đó, ruộng được phơi cạn 7-10 ngày vào
thời kì cuối đẻ nhánh, kết quả là bề mặt ruộng xuất hiện các vết nẻ và hàm
lượng ion SO42- tăng lên 0,18 mg/100g so với thời kì BRHX.
Ở các thời kì khác, do đặc tính của lúa cần nước nên thời gian phơi ruộng ít
hơn (khoảng 3-5 ngày tùy theo mùa vụ). Kết quả là hàm lượng ion S-SO42tăng khoảng 0,12 ÷ 0,20 mg/100g. Mặc dù mức độ tăng thấp hơn so với thời
kì cuối đẻ nhánh, nhưng sự tăng này đã bù lại phần hao hụt làm hàm lượng
ion S-SO42- thay đổi không đáng kể so với ban đầu. Kiểm định thống kê T-test
độc lập các giá trị trung bình giữa hai thời kì lấy mẫu liên tiếp, phần lớn kết
quả kiểm định thống kê đều cho p < 0,05.
3.4.3 So sánh lớp nước mặt ruộng, Eh, Zndt, S-SO42- và năng suất lúa của
hai CT thí nghiệm đồng ruộng
3.4.3.1 Lớp nước mặt ruộng và thế Eh
So với CT tưới TKN thì lớp nước mặt ruộng của CT tưới ngập cao hơn từ 2÷3
lần làm thế Eh, pH, [Zn2+] và [SO42-] rất khác nhau ở hai CT. Eh của CT tưới
ngập thấp hơn CT tưới TKN từ 100÷150 mV. Hầu hết Eh của ruộng tưới ngập
ở mức dưới -200 mV. Môi trường khử làm pH của đất ruộng tưới ngập luôn
thấp hơn pH của đất ruộng tưới TKN từ 0,1÷1,0 đơn vị.

22

3.4.3.2 So sánh hàm lượng kẽm dễ tiêu
[Zndt] (mg/100gs)

0.8000
[Zndt]
trong
CT
tưới
ngập
[Zndt]
trong
CT
tưới
TKN

0.6000
0.4000
0.2000
0.0000
1

Đổ ải

2

BRHX

3

Giữa ĐN

4

5

Cuối Làm đòng Trỗ

Hình 3.27 So sánh hàm lượng kẽm dễ tiêu TB của 2 công thức tưới
[Zndt] trong công thức tưới TKN dao động với biên độ nhỏ còn trong công
thức tưới ngập bị giảm mạnh. Kết quả này đã khẳng định tưới TKN duy trì
hàm lượng Zndt trong khi tưới ngập làm giảm dinh dưỡng Zndt trong đất lúa.
Qua các kết quả thí nghiệm có thể rút ra: pH của đất canh tác ở mức trung tính
(6,9÷7,2) làm hàm lượng kẽm dễ tiêu ở mức thấp do một phần bị kết tủa dạng
Zn(OH)2. pH và [Zndt] trong đất ruộng tưới TKN dao động nhỏ, pH có xu
hướng tăng khi đất rút nước và hàm lượng Zndt giảm ít hơn so với công thức
ruộng tưới ngập. Do không bổ sung phân bón vi lượng chứa kẽm nên sự giảm
hàm lượng Zndt trong CT TKN chủ yếu là do cây lúa hấp thụ. Tưới TKN giúp
hạn chế H2S, HS-, S2- nên Zndt ít bị đi vào kết tủa ZnS. Hàm lượng Zndt trong
công thức tưới TKN được duy trì là do có sự kiểm soát lớp nước mặt ruộng ở
mức thấp làm thế oxi hóa khử ít âm và tăng lượng dưỡng khí trong đất.
Vậy, tưới ngập làm hàm lượng kẽm dễ tiêu giảm thì ngược lại tưới TKN ít ảnh
hưởng đến hàm lượng kẽm dễ tiêu trong đất lúa. Điều này có nghĩa là tưới
TKN duy trì được nguồn dinh dưỡng vi lượng kẽm trong đất canh tác lúa.
Kiểm định thống kê hàm lượng Zndt: riêng tại thời kì đổ ải p = 0,0726 > 0,05
không có sự khác nhau về hàm lượng Zndt giữa hai CT tưới. Do thời kì đổ ải
diễn ra trong thời gian 01 tuần, ruộng đều bị ngập nước nên hàm lượng Zndt
chưa thể. Ở các giai đoạn lấy mẫu còn lại đều cho p < 0,05. Vậy, giá trị [Zndt]
khác nhau là do tác động của lớp nước mặt ruộng.

[SO42-] (mg/100g)

3.4.3.3 So sánh hàm lượng S-SO4211.00

So sánh hàm lượng S-SO42- của 2 CT tưới

10.00
CT tưới ngập

9.00

CT tưới TKN

8.00
Đổ ải

Bén rễ hồi Cuối đẻ Làm đòng
xanh
nhánh
Thời điểm lấy mẫu

Trỗ

Hình 3.28 So sánh hàm lượng ion sunphat TB của 2 công thức tưới
23


Ở công thức tưới TKN, S-SO42- chỉ dao động với biên độ nhỏ còn ở CT tưới
ngập S-SO42- giảm mạnh. Kết quả này khẳng định tưới TKN duy trì hàm lượng
S-SO42- trong đất trong khi tưới ngập đã làm giảm nguồn dinh dưỡng này.

Kiểm định thống kê hàm lượng S-SO42- cho thấy: riêng tại thời kì đổ ải xác
suất p = 0,9616 và thời kì BRHX xác suất p = 0,7965. Nguyên nhân là từ thời
kì đổ ải đến thời kì BRHX, lớp nước mặt ruộng trong khoảng từ 2,1÷3,5 cm
và ruộng không được phơi nên không có sự khác biệt về hàm lượng S-SO42giữa hai CT tưới. Các giai đoạn còn lại, các giá trị p đều dưới 0,05 cho thấy
tưới TKN đã không làm giảm hàm lượng S-SO42- trong môi trường đất lúa.
3.4.3.4 So sánh năng suất lúa
Cùng chế độ phân bón, nền ruộng, giống lúa nhưng lớp nước mặt ruộng khác
nhau nhưng năng suất ở CT TKN đạt 6,03 tấn/ha, CT tưới ngập đạt 5,45 tấn/ha.
Tưới TKN đã cho năng suất tăng 10,57 %.
3.5. Nhận xét chung
Các kết quả từ thí nghiệm đã chứng minh ngập nước liên tục là nguyên nhân
làm giảm Eh và pH, làm giảm S-SO42- tạo ra các độc tố sunfua dẫn tới làm
giảm Zndt trong đất lúa. Trong điều kiện khống chế các yếu tố: giống lúa, phân
bón và tác động bất lợi của thời tiết đã chứng minh được: thế oxi hóa khử Eh
và lớp nước mặt ruộng; giữa lớp nước mặt ruộng và hàm lượng kẽm dễ tiêu
có mối quan hệ tỉ lệ nghịch. Các kết quả nghiên cứu đã chỉ ra ảnh hưởng của
chế độ nước ngập liên tục làm giảm hàm lượng kẽm dễ tiêu, chế độ tưới TKN
có kiểm soát lớp nước mặt ruộng 3-5 cm, xen kẽ phơi ruộng 3-5 ngày vào giữa
các đợt tưới và phơi ruộng dài ngày 7-10 ngày vào cuối đẻ nhánh, có tác dụng
duy trì hàm lượng kẽm dễ tiêu và S-SO42- trong đất lúa.
Tưới ngập làm hàm lượng kẽm dễ tiêu giảm 4,85 lần so với đất nền và hàm
lượng S-SO42- giảm 0,1 lần trong một vụ. Tưới ngập làm giảm Eh, pH tạo môi
trường có nhiều độc tố sunfua trong đất lúa ảnh hưởng đến rễ lúa. Trung bình,
thế oxi hóa khử giảm đi 10 mV, hàm lượng kẽm dễ tiêu giảm khoảng 0,0112
mg/100g, hàm lượng S-SO42- giảm khoảng 0,08 mg/100g.
Tưới tiết kiệm nước với lớp nước mặt ruộng được kiểm soát từ 3-5 cm, kết
hợp phơi ruộng 3-5 ngày vào giữa hai đợt tưới, giai đoạn cuối đẻ nhánh phơi
ruộng 7-10 ngày đã duy trì được hàm lượng kẽm dễ tiêu và S-SO42-. Các thời
kỳ phơi ruộng có tác dụng giúp duy trì hàm lượng kẽm dễ tiêu và S-SO42-.
Tưới tiết kiệm nước làm hàm lượng Zndt ít thay đổi, từ 0,64-0,62 mg/100gđ,

chỉ giảm trung bình 0,02 mg/100gđ/vụ. Hàm lượng S-SO42- biến động từ 10,11
đến 10,29 mg/100g, tăng trung bình 0,18 mg/100g/vụ. Bên cạnh đó, kết quả
phân tích cho thấy đất lúa tại vùng nghiên cứu có hàm lượng kẽm dễ tiêu trung
bình là 0,6 mg/100g. Với mức này, hàm lượng kẽm dễ tiêu đang ở mức thiếu
và cần phải bổ sung để đảm bảo năng suất lúa.
24


Hơn nữa, các kết quả nghiên cứu cũng chỉ ra thế oxi hóa khử (Eh) và mực
nước mặt ruộng có quan hệ tỉ lệ nghịch, đất càng ngập lâu thì Eh càng giảm
mạnh. Eh tăng khi đất chuyển từ ngập nước sang rút nước, giúp chuyển hóa
kẽm khó tiêu sang kẽm dễ tiêu, S-SO42- hạn chế bị chuyển hóa thành các độc
tố sunfua (H2S, HS- và S2-). Kết quả này chỉ xảy ra khi lớp nước mặt ruộng
dưới mức 3 cm và kết hợp phơi ruộng dài ngày. Vì vậy, tưới TKN tạo điều
kiện cho mặt ruộng thoáng khí hạn chế môi trường khử, giảm bớt các độc tố
gây hại và hạn chế tình trạng thiếu kẽm dễ tiêu, S-SO42- cho cây lúa.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
1. Kết luận
1. Kỹ thuật tưới tiết kiệm nước cho lúa có sự kiểm soát lớp nước mặt ruộng từ
3-5 cm trong một lần tưới, kết hợp phơi ruộng 3-5 ngày vào giữa các đợt tưới,
riêng giai đoạn cuối đẻ nhánh phơi ruộng 7-10 ngày để cho mặt ruộng có thời
gian thoáng khí đã duy trì được thành phần dinh dưỡng kẽm dễ tiêu và sunphat
trong môi trường đất lúa, và đã làm tăng hàm lượng kẽm dễ tiêu và sunphat
trong đất trong thời gian phơi ruộng.
2. Đất canh tác lúa tại vùng nghiên cứu có hàm lượng kẽm dễ tiêu trung bình
là 0,6 mg/100g. Kẽm dễ tiêu đang ở mức thiếu hụt và cần bổ sung để đảm bảo
năng suất lúa. Do ảnh hưởng của phương pháp tưới tiết kiệm nước, mặc dù
không được bổ sung phân bón chứa thành phần vi lượng Zn và S, nhưng hàm
lượng Zndt đã biến động không lớn, từ 0,64-0,62 mg/100gđ, chỉ giảm trung
bình 0,02 mg/100gđ đến cuối vụ canh tác lúa. Hàm lượng SO42- biến động từ

10,11 đến 10,29 mg/100g, đã tăng trung bình 0,18 mg/100g đến cuối vụ.
3. Phương pháp tưới ngập theo cách truyền thống (lớp nước ngập liên tục 5-7
cm) không duy trì được dinh dưỡng vi lượng Zn và dinh dưỡng S trong đất.
Hàm lượng kẽm dễ tiêu giảm 4,85 lần so với đất nền trước khi thí nghiệm,
hàm lượng SO42- giảm 0,1 lần.
Tưới ngập làm giảm Eh, pH tạo môi trường có nhiều độc tố sunfua trong đất
lúa ảnh hưởng đến rễ lúa. Trung bình, thế oxi hóa khử giảm đi 10 mV, hàm
lượng kẽm dễ tiêu giảm khoảng 0,0112 mg/100g, hàm lượng sunphat giảm
khoảng 0,08 mg/100g.
4. Eh và mực nước mặt ruộng có quan hệ tỉ lệ nghịch, đất càng ngập lâu thì
Eh càng giảm, đất có môi trường khử mạnh. Eh tăng khi đất chuyển từ ngập
nước sang rút cạn nước, môi trường khử mất đi tạo điều kiện thuận lợi cho các
vi sinh vật háo khí hoạt động giúp chuyển hóa kẽm khó tiêu sang kẽm dễ tiêu,
SO42- hạn chế bị chuyển hóa sang dạng HS- và S2-. Lớp nước tưới dưới mức 3
cm duy trì được Eh > -200 mV hạn chế sự khử sunphat thành sunfua.

25