Đánh giá chất lượng và hiệu quả của bùn đáy trên năng suất lúa trong hệ thống canh tác lúa tôm tại tỉnh cà mau

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
---o0o---

HUỲNH VĂN QUỐC
HUỲNH VĂN QUỐC

ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG VÀ HIỆU QUẢ
CỦA BÙN ĐÁY TRÊN NĂNG SUẤT LÚA
TRONG HỆ THỐNG CANH TÁC LÚA-TÔM
TẠI TỈNH CÀ MAU

LUẬN ÁN TIẾN SĨ CHUYÊN NGÀNH KHOA HỌC ĐẤT
Mã số: 62620103

NGÀNH: KHOA HỌC ĐẤT
MÃ NGÀNH: 62.62.01.03

CẦN THƠ - 2020
1


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
---o0o---

HUỲNH VĂN QUỐC

ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG VÀ HIỆU QUẢ
CỦA BÙN ĐÁY TRÊN NĂNG SUẤT LÚA
TRONG HỆ THỐNG CANH TÁC LÚA-TÔM

TẠI TỈNH CÀ MAU

LUẬN ÁN TIẾN SĨ CHUYÊN NGÀNH KHOA HỌC ĐẤT
Mã số: 62620103

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
PGS.TS. CHÂU MINH KHÔI

HỌC
PGS. TS. CHÂU MINH KHÔI
CẦN THƠ - 2020
2


TÓM LƯỢC
Bùn đáy trong các hệ thống canh tác thủy sản được xem là nguồn gây ô
nhiễm khi xả thải ra môi trường, tuy nhiên một số nghiên cứu gần đây cho
thấy trong bùn đáy có chứa lượng chất dinh dưỡng có thể tái sử dụng cho cây
trồng. Các nghiên cứu này chỉ tập trung cho bùn đáy ao nuôi cá da trơn và cá
nước ngọt do đó cần phải có những nghiên cứu thực tế về bùn đáy trong điều
kiện nước ngọt-mặn luân phiên điển hình ở Đồng bằng sông Cửu Long để
phục vụ một số hệ thống canh tác đặc trưng của vùng, trong đó hệ thống lúatơm được xem là hệ thống sản xuất nông nghiệp phù hợp vì có thể trồng lúa
vào mùa mưa khi độ mặn xuống thấp nhưng vẫn có thể ni tơm vào mùa khơ
khi độ mặn tăng cao. Vì vậy đề tài thực hiện nhằm nghiên cứu đánh giá đặc
tính bùn đáy trong hệ thống canh tác đặc thù này về khối lượng và hàm lượng
các dưỡng chất thiết yếu, đồng thời nghiên cứu ứng dụng bùn để cung cấp dinh
dưỡng cho canh tác vụ lúa trong hệ thống canh tác lúa-tôm.
Trong nội dung nghiên cứu thứ nhất, đề tài tiến hành khảo sát phỏng
vấn, điều tra kỹ thuật canh tác và xử lý bùn đáy của người dân khi thực hiện hệ
thống lúa-tơm; Khảo sát, phân tích đặc tính hóa học ba nhóm mẫu đất: (1) mẫu

bùn đáy; (2) mẫu đất tầng canh tác (từ 0 đến 3 cm); (3) mẫu đất tầng canh tác
(từ 3 đến 10 cm). Kết quả nghiên cứu cho thấy bùn đáy tích lũy trong hệ thống
lúa-tơm có thể được xử lý rửa mặn và tận dụng hàm lượng dinh dưỡng trong
bùn để thay thế một phần phân hóa học cung cấp dưỡng chất cho vụ lúa trong
hệ thống canh tác lúa-tôm.
Để thực hiện nội dung nghiên cứu thứ hai, đề tài xác định khối lượng bùn
đáy tích lũy sau vụ tơm và hàm lượng dưỡng chất, khả năng khống hóa N của
bùn đáy nhằm đánh giá tổng lượng bùn đáy và khả năng cung cấp N khống của
bùn đáy trong hệ thống canh tác lúa-tơm. Đánh giá tổng lượng bùn được thực
hiện bằng cách đặt những bẫy bùn dưới đáy mương chính trong hệ thống lúa-tôm.
Sau vụ nuôi tôm, lượng bùn lắng trên bẫy bùn được ghi nhận khối lượng khơ để
tính tổng lượng bùn. Khả năng cung cấp N khoáng của bùn đáy được đánh giá
dựa vào phân tích N khống tích lũy và tốc độ khống hóa N theo thời gian của
ba nhóm mẫu thu ở ba vị trí khác nhau trong hệ thống lúa-tơm: (1) mẫu bùn
mương chính, (2) mẫu bùn mương xả phèn, (3) mẫu đất tầng canh tác (0-3 cm).
Kết quả cho thấy tổng lượng bùn tích lũy ở mương chính đạt từ 377,3 đến 430,6
3

(m /ha/vụ) tương ứng từ 83 đến 94,7 (tấn/ha/vụ) bùn khơ. Kết quả phân tích khả
năng cung cấp N khoáng cho thấy bùn đáy của hệ thống lúa-tôm sau

3


khi rửa mặn có khả năng cung cấp bổ sung N khoáng cho vụ canh tác lúa
trong hệ thống canh tác lúa-tôm.
Trên cơ sở kết quả của nghiên cứu thứ nhất và nghiên cứu thứ hai, đề tài
tiếp tục thực hiện nghiên cứu dài hạn từ năm 2014 đến năm 2017 về cung cấp bùn
đáy thay thế phân hóa học cho canh tác lúa dựa vào đánh giá hiệu quả của bón
bùn đáy đối với một số đặc tính hóa học liên quan đến độ phì nhiêu đất và năng

suất lúa trong hệ thống canh tác lúa-tơm. Thí nghiệm được bố trí theo khối hồn
tồn ngẫu nhiên với 4 lần lặp lại cho mỗi nghiệm thức (NT). Các NT gồm: NT1 khơng bón phân (đối chứng); NT2 - bón 5 cm bùn đáy; NT3 - bón phân NPK (60
N-40 P2O5-30 K2O kg/ha); NT4 - bón phân NPK với lượng bằng 2/3 của NT3 (40
N-27 P2O5-20 K2O kg/ha); NT5 - bón bùn 5 cm kết hợp phân NPK với lượng như
NT4. Kết quả nghiên cứu cho thấy hàm lượng N khoáng hóa tích lũy theo thời
gian của các NT có bón bùn cao hơn khác biệt so với các NT còn lại; Bên cạnh
đó, hàm lượng N và P hữu dụng trong đất được ghi nhận cao hơn khác biệt có ý
nghĩa giữa NT2, NT5 so với 3 NT. Các kết quả của nghiên cứu cho thấy bón bùn
đáy có thể thay thế một phần phân hóa học trong vụ canh tác lúa, điều này được
chứng minh bởi số chồi và chiều cao cây của các NT được bón bùn cao khác biệt
có ý nghĩa (p<0,05) so với các NT khơng bón bùn. Đặc biệt năng suất lúa của NT
có bón bùn kết hợp với một lượng giảm phân vô cơ (NT5) cao khác biệt so với
các NT cịn lại.

Từ khóa: Ảnh hưởng mặn, bùn đáy, hệ thống lúa-tôm, năng suất lúa, phì
nhiêu đất.

4


5


ABSTRACT
Sludge in aquacultural cropping systems is considered as a source of
pollution when it is discharged into the environment. However, recent studies
showed that the sludge contains nutrients that can be reused for plants. These
studies only focused on sludge from the cat-fish and fresh-water-fish pondsystems, so there is a need for further studies on the sludge particularly in
alternating fresh-saline water condition in the Mekong Delta. This aims to
serve a number of typical cropping systems existing in the region, of which the

rice-shrimp cropping system is considered as “a smart agricultural production
system”. In this cropping system, rice can be planted in the rainy season when
salinity level is low and a shrimp crop can be grown in the dry season when
salinity is higher. Therefore, this study was conducted to evaluate the
characteristics of sludge in this typical cropping system with particular focus
on the amount and content of essential nutrients and to study the application of
sludge to provide nutrition for the rice crop in the rice-shrimp cropping system.

As for the first study, a survey was conducted to interview farmers on
farming techniques, crops and information that related to rice-shrimp system;
Surveying and analyzing chemical properties of three groups of soil samples
collected at three different locations in the rice-shrimp farms: (1) sludge; (2)
the rice platform (0 – 3 cm) and (3) the rice platform (3 – 10 cm). The results
of study showed that accumulated sludge in the rice-shrimp system can be
treated for saline washing and can take advantage of the nutrient content of its
to replace a part of chemical fertilizer to supply nutrients for the rice crop in
the rice-shrimp farming system.
In the second study, the thesis determined the quantity of sludge
accumulated after a shrimp crop and its nutrient amounts and nitrogen
mineralization from the sludge to evaluate the total amount of sludge and ability
of mineral nitrogen supply in the cropping system. Quantification of sludge was
done by setting up the sludge-collecting traps on the bottom of the main ditches in
the rice-shrimp system. At the end of the shrimp crop, sludge settled down on the
traps was collected and recorded on dry-weight basis. Sludge’s capacity to supply
available nitrogen was evaluated by incubating the sludge samples in aerobic
condition for 21 days. There were three groups of samples collected at three
different locations in the rice-shrimp farms: (1) the main ditches, (2) the aciditydraining ditches and (3) the rice platform (0 – 10 cm). The results

6

showed that the quantity of sludge was in an average of 377.3 – 430,3
3

(m /ha/crop) the same as 83 – 94,7 (tonnes/ha/crop). The results from The
amounts of available nitrogen released and accumulated in sludge from this
study highlighted that the salinity-leached sludge in rice-shrimp cropping
system has the capacity to supply a significant amount of available nitrogen
for rice crop in the system.
Based on the results of the first and the second studies, the thesis
continued to conduct field researches from 2014 to 2017 to study the supply of
sludge to replace chemical fertilizers for rice cultivation. The experiment was
set up in a randomized complete block design with five treatments (NT),
including: NT1 - without fertilizers; NT2 - applied with 5-cm depth of sludge;
NT3 - applied with NPK fertilizers at 60 N-40 P 2O5-30 K2O kg/ha; NT4 applied with NPK fertilizers at 2/3 rate of NT3 (40 N-27 P 2O5-20 K2O kg/ha);
and NT5 - a combination of NT2 and NT4. There were 4 replications for each
treatment. The results showed that the amount of available nitrogen
mineralized in the treatments with sludge application was significantly higher
than that of no sludge application (p<0.05). In the soil, the available nitrogen
and phosphorus contents analyzed in NT2 and NT5 were significantly higher
than those in other treatments (p<0.05). The results revealed that applying
sludge could replace partially chemical fertilizers for rice crop in rice-shrimp
cropping system, showed by significantly higher shoot numbers, plant heigh
and yield in the treatments applied with sludge.
Key words: Saline effect, sludge, rice-shrimp system, rice yield, fertile soil.

7


LỜI CAM KẾT

Tôi xin cam kết luận án này đây là cơng trình nghiên cứu cua bản thân.
Các số liệu, kết quả trong nghiên cứu là trung thực, khách quan, nghiêm túc và
chưa từng được ai công bố trong bất cứ cơng trình nào khác. Nếu có gì sai sót
tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm./.

Người hướng dẫn

Châu Minh Khơi

Huỳnh Văn Quốc

8


MỤC LỤC
Lời cảm tạ
Lý lịch khoa học
Tóm lược
Abstracts
Lời cam kết
Mục lục
Danh sách Bảng
Danh sách Hình
Các thuật ngữ
Danh mục các từ viết tắt
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU
1.1 Tính cấp thiết của đề tài
1.2 Cơ sở lý thuyết và giả thuyết nghiên cứu
1.3 Mục tiêu nghiên cứu của luận án
1.3.1 Mục tiêu chung

1.3.2 Mục tiêu cụ thể
1.4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
1.5 Những điểm mới của luận án
1.6 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
1.6.1 Ý nghĩa khoa học
1.6.2 Ý nghĩa thực tiễn
1.7 Nội dung luận án
1.8 Hạn chế của luận án
CHƯƠNG 2: LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU
2.1 Tổng quan về đất mặn
2.1.1 Một số đặc tính nổi bật của đất mặn
2.1.2 Những bất lợi của đất mặn khi sử dụng cho nông nghiệp
9
2.2 Thực trạng hệ thống canh tác lúa-tôm ở ĐBSCL


2.2.1 Thuận lợi của hệ thống canh tác lúa-tôm
2.2.2 Những trở ngại chính của hệ thống canh tác lúa-tơm
2.3 Tổng quan về bùn đáy
2.3.1 Bùn đáy ao nuôi cá tra thâm canh
2.3.2 Bùn đáy ao của các hệ thống nuôi tơm
2.3.3 Những trở ngại chính của bùn đáy trong các hệ thống canh tác tôm
2.3.4 Tận dụng dinh dưỡng cho cây trồng từ bùn đáy ao
2.4 Tổng quan về Cà Mau và hệ thống lúa-tôm ở Cà Mau
2.4.1 Tổng quan về Cà Mau
2.4.1.1 Vị trí địa lý
2.4.1.2 Các nhóm đất chính
2.4.2 Hiện trạng hệ thống lúa-tơm ở Cà Mau
2.4.3 Thuận lợi và khó khăn trong việc canh tác hệ thống lúa-tơm
2.4.3.1 Thuận lợi

2.4.3.2 Khó khăn
CHƯƠNG 3: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
3.1 Thời gian và địa điểm nghiên cứu
3.1.1 Thời gian nghiên cứu
3.1.2 Địa điểm nghiên cứu
3.2 Phương pháp nghiên cứu
3.2.1 Nghiên cứu 1: Nghiên cứu thực trạng hệ thống lúa-tơm; đặc tính
hóa học đất ảnh hưởng hệ thống
3.2.1.1 Nghiên cứu thực trạng hệ thống lúa-tôm
3.2.1.2 Khảo sát đặc tính hóa học đất ảnh hưởng hệ thống
3.2.2 Nghiên cứu 2: Nghiên cứu đánh giá khối lượng bùn đáy từ vụ tơm,
hàm lượng một số dưỡng chất chính và khả năng khống hóa N của bùn
đáy
3.2.2.1 Xác định khối lượng bùn đáy từ vụ tôm
3.2.2.2 Phương pháp thu mẫu
a. Thu mẫu xác định khối lượng bùn đáy
b. Thu mẫu xác định hàm lượng dưỡng chất trong bùn và đánh giá khả
năng, tốc độ khống hóa N
3.2.3 Nghiên cứu 3: Nghiên cứu áp dụng bón bùn đáy thay thế phân hóa
học cho canh tác lúa trong hệ thống lúa-tôm.
3.2.3.1 Thời gian và địa điểm nghiên cứu

12
12
13
15
15
15
17
17

19
19
19
21
22
23
23
24
25
25
25
26
26
26
26
28
28
30
30
30
30
30

10
3.2.3.2 Phương pháp bố trí thí nghiệm đồng ruộng
3.2.3.3 Phương pháp rửa mặn

3.2.3.
4

Phương pháp thu mẫu
a. Thu mẫu đánh giá khả năng khống hóa đạm
b. Thu mẫu phân tích hàm lượng P hữu dụng
c. Thu mẫu phân tích các chỉ tiêu nơng học
3.2.3.5 Phương pháp xác định tổng hấp thu N
3.2.3.6 Phương pháp xác định khả năng đáp ứng năng suất bùn đáy
3.2.4 Phương pháp ủ khống hóa N
3.2.5 Phương pháp phân tích mẫu
3.2.6 Phương pháp phân tích số liệu
CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
4.1 Hiện trạng canh tác “lúa”, “tôm” trong hệ thống canh tác lúa-tôm
tại vùng nghiên cứu
4.1.1 Thông tin chung
4.1.2 Lịch thời vụ
4.1.3 Kỹ thuật canh tác lúa
4.1.4 Kỹ thuật canh tác tơm
4.1.5 Xử lý bùn đáy
4.1.6 Thích ứng của người dân đối với hệ thống canh tác lúa-tôm
4.1.6.1 Mức độ đồng thuận của người dân
4.1.6.2 Mối quan hệ tích cực giữa hai yếu tố “lúa” và “tơm” trong hệ
thống canh tác
4.1.6.3 Tận dụng điều kiện tự nhiên, lợi thế của vùng
4.1.6.4 Nhận định chung của người dân về kinh tế xã hội của địa phương
so với thời điểm trước khi chuyển đổi hệ thống
4.2 Đặc tính hóa học các nhóm mẫu đất tại các vị trí khác nhau trong
hệ thống lúa-tôm
4.2.1 Tại vùng nghiên cứu huyện Cái Nước
4.2.2 Tại vùng nghiên cứu huyện Thới Bình

31
33
34
34
34
35
35
35
35
36
37
38
38
38
38
40
41
42
42
42
43
44
45

4.3 Khối lượng bùn đáy từ vụ tôm, hàm lượng dưỡng chất và khả
năng khống hóa N của bùn đáy
4.3.1 Khối lượng bùn đáy từ vụ tôm
4.3.1.1 Khối lượng bùn đáy

45

51

4.3.1.2 Khối lượng riêng và ẩm độ bùn đáy

55
55

55

56
11


4.3.1.3 Mức độ khả thi về hàm lượng bùn đáy tích lũy có thể bón cho
ruộng lúa
4.3.2 Hàm lượng dưỡng chất thiết yếu của bùn đáy
4.3.2.1 Hàm lượng C hữu cơ, N tổng số của bùn đáy

59
59

4.3.2.2 Hàm lượng các dưỡng chất thiết yếu có trong bùn đáy khi đem
bón với các mức độ khác nhau

61

4.3.3 Khả năng cung cấp N khống của bùn đáy
4.3.3.1 Hàm lượng N khống hóa theo thời gian
4.3.3.2 Tốc độ khống hóa N

62
62
63

4.4 Hiệu quả sử dụng bùn đáy thay thế phân hóa học cung cấp dinh
dưỡng cho cây lúa trong hệ thống lúa-tôm

65

4.4.1.2 Ảnh hưởng của bón bùn đáy đến pH
4.4.2 Ảnh hưởng của bón bùn đáy đến độ phì nhiêu đất

65
65
66
67

4.4.2.1 Khả năng cung cấp N khống khi bón bùn đáy

67

4.4.2.2 Khả năng cung cấp P hữu dụng của đất khi bón bùn đáy

71

4.4.3 Hiệu quả của bón bùn đáy trong canh tác lúa đối với chỉ tiêu
nông học, thành phần năng suất và khả năng hấp thu dưỡng chất N

73

4.4.3.1 Hiệu quả bón bùn đáy đối với các chỉ tiêu nơng học

73

a. Số chồi
b. Chiều cao cây

73
75

4.4.3.2 Hiệu quả của bón bùn đáy đối với năng suất lúa

78

4.4.3.3 Hiệu quả của bón bùn đáy đối với hệ số hấp thu N trong tổng sinh
khối lúa

89

4.4.3.4 Hiệu quả của bón bùn đáy lên khả năng cung cấp dưỡng chất của
đất thông qua mức tăng năng suất và tổng sinh khối lúa

82

4.4.1 Ảnh hưởng của bón bùn đến EC và pH
4.4.1.1 Ảnh hưởng của bón bùn đáy đến EC

CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
5.1 Kết luận
5.2 Kiến nghị

TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ CHƯƠNG 1
PHỤ CHƯƠNG 2
PHỤ CHƯƠNG 3
12

84
84
85
92
94
106


DANH SÁCH BẢNG
BẢNG
Bảng 3.1
Bảng 3.2
Bảng 3.3
Bảng 4.1
Bảng 4.2
Bảng 4.3
Bảng 4.4
Bảng 4.5
Bảng 4.6
Bảng 4.7
Bảng 4.8
Bảng 4.9
Bảng 4.10

Bảng 4.11
Bảng 4.12
Bảng 4.13


Bảng 4.14
Bảng 4.15
Bảng 4.16
Bảng 4.17
Bảng 4.18
Bảng 4.19

2

Số chồi hữu hiệu của lúa (số chồi/0,25 m ) vào các giai đoạn
sinh trưởng khác nhau qua các năm
Chiều cao cây (cm) vào các giai đoạn sinh trưởng khác nhau
Năng suất thực tế (tấn/ha) qua các năm
Hàm lượng N (kg/ha) hấp thu trong hạt và thân lúa
Hệ số hấp thu N trong tổng sinh khối lúa
Mức tăng năng suất và tổng sinh khối lúa (tấn/ha) trong trường
hợp có bón bùn

75
77
78
80
81
82

DANH SÁCH HÌNH
HÌNH

NỘI DUNG

Trang

Hình 1.1

Hệ thống canh tác lúa-tôm ở Đồng bằng Sông Cửu Long

2

Hình 1.2

Lược đồ nghiên cứu của luận án

8

Hình 2.1

Bản đồ hành chính tỉnh Cà Mau

20

Hình 3.1

Sơ đồ vị trí lấy mẫu khảo sát đặc tính hóa học đất

27

Hình 3.2

Bẫy bùn sử dụng trong thí nghiệm

28

Hình 3.3

Thu bùn từ các bẫy bùn sử dụng trong thí nghiệm

29

Hình 3.4

Sơ đồ vị trí đặt bẫy bùn

29

Hình 3.5

Sơ đồ bố trí thí nghiệm ngồi đồng

32

Hình 3.6

Tổng quan thí nghiệm trên đồng ruộng

32

Hình 3.7

Các ơ thí nghiệm được bố trí ngồi đồng ruộng

34

Hình 3.8

Các ơ thí nghiệm trong thời gian rửa mặn

34

Hình 4.1

Tốc độ khống hóa N theo thời gian của ba vị trí lấy mẫu
(mg/kg/ngày)

64


14


MỘT SỐ THUẬT NGỮ SỬ DỤNG TRONG LUẬN ÁN
TT

THUẬT NGỮ

1

Bẫy bùn

2

Bờ bao

3

Bùn đáy

4

Mương chính

5

Mương xả phèn

6

Tầng canh tác (0–3 cm)

7

Tầng canh tác (3–10 cm)


15

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

Từ viết tắt

ACIAR
BĐKH
CEC
CHC
ĐBSCL
EC
ECe
ESP
FAO
K
N
NT
NSC
P
SAR
USD



CHƯƠNG 1
GIỚI THIỆU
1.1 Tính cấp thiết của đề tài
Hiện nay trên thế giới, ước tính năng suất nơng nghiệp mất do ảnh
hưởng bởi mặn khoảng 12 tỷ USD mỗi năm và tiếp tục tăng (Ghassemi et al.,
1995, Pitman and Läuchli, 2004, Materechera, 2011). Hầu hết đất nhiễm mặn

xảy ra tại các khu vực ven biển, nguyên nhân chủ yếu từ địa lý và thủy văn
(Kaur et al., 1998, Tripathi et al., 2006). Thiệt hại nông nghiệp do xâm nhập
mặn được dự đốn sẽ tăng theo thời gian, do đó sự suy thoái đất do muối là
một mối đe dọa lớn đối với sản xuất cây trồng bền vững ở nhiều khu vực
(Tripathi et al., 2006, Mavi et al., 2012).
Đồng bằng sơng Cửu Long (ĐBSCL) có diện tích khoảng 4 triệu ha, trong
đó khoảng 35% diện tích (1,4 triệu ha) chịu ảnh hưởng mặn (Nguyễn Văn Sánh
và ctv., 1998), bao gồm tiểu vùng sinh thái ven biển và bán đảo Cà Mau trải rộng
ở các tỉnh Long An, Tiền Giang, Bến Tre, Trà Vinh, Sóc Trăng, Bạc Liêu, Cà Mau
và Kiên Giang. Xâm nhập mặn thường do nước biển xâm nhập từ tháng

12 đến tháng 5 khi mực nước sông thấp, lượng mưa ít hơn và chế độ thủy triều
từ Vịnh Thái Lan đã đẩy nước mặn từ Biển Đông vào.
Trong điều kiện nhiễm mặn như hiện nay thì hệ thống chuyên lúa không
mang lại hiệu quả kinh tế cao do thiếu nước tưới và nguồn nước tưới bị nhiễm
mặn vào mùa khơ. Để thích ứng với tình hình này, một số nông dân trong vùng
đã mạnh dạn chuyển đổi từ hệ thống chuyên lúa sang hệ thống lúa-tôm để vừa
duy trì việc sản xuất lúa trong mùa mưa đồng thời mang lại hiệu quả kinh tế
nhờ vào vụ nuôi tôm trong mùa khơ (Hình 1.1).
Tuy nhiên, hệ thống canh tác lúa-tơm đang đối mặt với nhiều khó khăn,
trở ngại. Trong đó sự tích lũy q nhiều chất hữu cơ trong bùn đáy ao có thể là
17


một trong những nguyên nhân gây giới hạn cho sự phát triển của đối tượng
nuôi trong ao (Avnimelech và Ritvo, 2003).

Hình 1.1 Hệ thống canh tác lúa-tơm ở Đồng bằng Sơng Cửu Long
Gần đây có những nghiên cứu sử dụng bùn đáy của các ao nuôi thủy sản
để cung cấp dinh dưỡng cho cây trồng và làm phân bón. Huỳnh Tuyết Ngân

(2010) nghiên cứu khả năng cung cấp dinh dưỡng của bùn đáy ao nuôi cá tra đã
kết luận rằng có thể sử dụng bùn đáy ao ni cá tra để làm phân hữu cơ khoáng
và phân hữu cơ vi sinh bón cho lúa, rau muống và cây vạn thọ. Nghiên cứu của
Châu Minh Khơi và Nguyễn Hồng Kim Nương (2014) cho thấy chất hữu cơ của
bùn đáy ao nuôi cá tra chứa các thành phần hữu cơ dễ phân hủy nên giúp cung
cấp cơ chất cho hoạt động của vi sinh vật và đạm (N) khoáng cho đất. Cao Văn
Phụng và ctv., 2009 đã sử dụng bùn thải từ ao ni cá tra trộn với rơm để bón cho
lúa, kết quả cho thấy có thể thay thế từ 1/3 đến 2/3 lượng phân N vô cơ theo
khuyến cáo là 80 kg N/ha cho vụ đông xuân hoặc 60 kg N/ha cho vụ hè thu và thu
đông. Các nghiên cứu này tập trung cho bùn đáy ao nuôi cá da trơn và cá

18


nước ngọt. Do đó nghiên cứu về khả năng cung cấp dinh dưỡng từ bùn đáy của
hệ thống canh tác lúa-tôm sẽ tạo cơ sở cho việc tận dụng bùn đáy của hệ thống
canh tác này để cung cấp dinh dưỡng cho cây trồng, giúp giảm ô nhiễm môi
trường và giảm chi phí sử dụng phân bón của nơng hộ.
Từ những vấn đề nêu trên Đề tài Đánh giá chất lượng và hiệu quả của
bùn đáy trên năng suất lúa trong hệ thống canh tác lúa-tôm tại tỉnh Cà
Mau được thực hiện nhằm đánh giá chất lượng bùn đáy trong hệ thống lúatôm và tiềm năng sử dụng bùn đáy để thay thế phân hóa học từ đó khuyến cáo
tái sử dụng bùn đáy một cách hiệu quả, góp phần làm tăng tính bền vững của
hệ thống lúa-tơm ở những vùng xâm nhiễm mặn ở ĐBSCL.
1.2 Cơ sở lý thuyết và giả thuyết nghiên cứu
Hệ thống canh tác lúa-tôm được đánh giá là một trong nững hệ thống
sản xuất nông nghiệp bền vững cho những vùng bị ảnh hưởng bởi mặn ở
ĐBSCL do có thể trồng lúa vào mùa mưa khi độ mặn xuống thấp và vẫn có thể
ni tơm vào mùa khô khi độ mặn tăng cao. Bùn đáy được tích lũy trong hệ
thống canh tác này mang nhiều dưỡng chất từ cặn bã, thức ăn thừa của vụ tôm
và dư thừa thực vật, rơm rạ của vụ lúa bị rửa trôi từ bờ bao xung quanh, đất

mặt ruộng xuống đáy mương. Nếu lượng bùn đáy này không được xử lý phù
hợp sẽ có khả năng gây ơ nhiễm môi trường. Mặt khác, nếu lượng bùn đáy
được tái sử dụng, dinh dưỡng trong bùn có thể được tái cung cấp cho cây lúa,
giảm lượng phân vơ cơ bón cho vụ lúa, giảm chi phí sản xuất của hệ thống
canh tác, giảm ô nhiễm môi trường do sử dụng phân hóa học, do đó góp phần
làm cho hệ thống canh tác này thêm bền vững.
Do đó, giả thuyết nghiên cứu là khi tái sử dụng bùn đáy cho vụ lúa thì
hàm lượng dưỡng chất có trong bùn đáy này có thể tái sử dụng để cung cấp
dinh dưỡng cho vụ lúa và thay thế một tỷ lệ nhất định lượng phân vô cơ được
sử dụng trong trong hệ thống canh tác lúa-tôm.
1.3 Mục tiêu nghiên cứu của luận án
1.3.1 Mục tiêu chung
Đánh giá khối lượng, chất lượng dưỡng chất và khả năng khống hóa N
của bùn đáy; hiệu quả của việc bón bùn đáy thay thế một phần phân vơ cơ.
1.3.2 Mục tiêu cụ thể
Đánh giá các đặc tính hóa học đất trong hệ thống canh tác lúa-tôm.
Xác định khối lượng bùn đáy sau vụ tôm; hàm lượng dưỡng chất và khả
năng khống hóa N của bùn đáy trong hệ thống lúa-tôm theo thời gian.
Đánh giá mức độ thay thế một phần lượng phân vô cơ của bùn đáy
trong điều kiện canh tác của nông hộ.
19


Thơng qua kết quả đạt được của các thí nghiệm, Luận án có thể xác
định được khối lượng và khả năng cung cấp dưỡng chất từ bùn đáy cũng như
hiệu quả của việc bón bùn đáy đối với độ phì nhiêu đất, năng suất lúa và khả
năng thay thế một phần phân vơ cơ. Qua đó khuyến cáo cho người dân tái sử
dụng đúng cách bùn đáy cho vụ lúa để góp phần tăng tính bền vững của hệ
thống canh tác, ứng phó với xâm nhập mặn do ảnh hưởng của biến đổi khí hậu
tại Đồng bằng sơng Cửu Long.

1.4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Đề tài được nghiên cứu trên vùng đất thực hiện hệ thống canh tác lúatơm tại huyện Cái Nước và huyện Thới Bình tỉnh Cà Mau. Đất tại khu vực
nghiên cứu thuộc nhóm đất Hyposali-Humi-Umbric Gleysols là nhóm đất phù
sa có tầng mặt tích lũy bùn và nhiễm mặn nhẹ.
Đánh giá hiện trạng hệ thống canh tác lúa-tơm được thực hiện vào năm
2013, có 124 hộ tham gia.
Thí nghiệm xác định khối lượng bùn đáy, hàm lượng dưỡng chất có
trong bùn đáy và khả năng khống hóa N của bùn đáy trong hệ thống lúa-tôm
theo thời gian được thực hiện bằng cách đặt những bẫy bùn (được thiết kế sẵn)
xuống đáy hệ thống mương chính để thu bùn trong vụ tơm.
Thí nghiệm đánh giá hiệu quả của việc bón bùn đáy trong hệ thống
canh tác lúa-tơm đối với độ phì nhiêu đất và năng suất lúa, mức độ thay thế
một phần lượng phân vô cơ của bùn đáy trong điều kiện canh tác bình thường
được thực hiện tại huyện Cái Nước vào năm 2014 và 2015; tại huyện Thới
Bình vào năm 2016 và 2017, đây là địa phương có điều kiện tự nhiên phù hợp
cho canh tác hệ thống lúa-tôm nhất là việc chủ động quản lý được nguồn nước
phục vụ cho vụ lúa trong hệ thống canh tác lúa-tôm.
1.5 Những điểm mới của luận án
Nghiên cứu đã xác định được khối lượng bùn đáy sau vụ tơm trong hệ
thống lúa-tơm ở mương chính đạt trung bình trung bình đạt từ 377,3 đến 430,6
3

(m /ha/vụ) tương ứng từ 83 đến 94,7 (tấn/ha/vụ) bùn khô.
Nghiên cứu cũng ghi nhận hàm lượng dinh dưỡng bùn đáy trong hệ thống
lúa-tôm giàu C hữu cơ và N tổng số; Bên cạnh đó, nghiên cứu đã phân tích khả
năng cung cấp N khoáng của bùn đáy sau 21 ngày ủ thống khí đã ghi nhận N

20

khống tích lũy đạt trung bình 267 mg/kg ở nhóm mẫu bùn đáy mương chính
và 217,8 mg/kg ở bùn đáy mương xả phèn. Kết quả này cao hơn có ý nghĩa
(P<0,05) so với mẫu đất tầng canh tác (0-3 cm) trong hệ thống lúa-tơm đạt
trung bình 107,3 mg/kg. Như vậy nghiên cứu đã cho thấy được bùn đáy của hệ
thống lúa-tơm sau khi rửa mặn có khả năng cung cấp bổ sung N khoáng cho
vụ canh tác lúa trong hệ thống canh tác lúa-tơm.
Qua kết quả thực hiện thí nghiệm dài hạn trên đồng ruộng (từ năm 2014
đến năm 2018), nghiên cứu đã chỉ ra được: (1) Bùn đáy giúp đất tăng khả năng
cung cấp N khoáng cho vụ lúa thơng quả kết quả ủ khống hóa đạm theo thời
gian; (2) Bùn đáy thay thế được một tỷ lệ nhất định phân hóa học khi canh tác
vụ lúa trong hệ thống lúa-tôm thông qua các kết quả về hàm lượng dưỡng chất
N và P hữu dụng trong đất, các chỉ tiêu nông học, năng suất lúa thực tế, khả
năng hấp thu N trong hạt, hệ số hấp thu N trong tổng sinh khối lúa và mức
tăng năng suất, tổng sinh khối lúa trong điều kiện có bón bùn đáy.
1.6 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
1.6.1 Ý nghĩa khoa học
Hiện nay có các nghiên cứu về bùn đáy nhưng chỉ tập trung cho bùn
đáy ao nuôi cá da trơn và cá nước ngọt. Do đó nghiên cứu về khối lượng và
khả năng cung cấp dinh dưỡng từ bùn đáy của hệ thống canh tác lúa-tôm trong
điều kiện nước ngọt-mặn sẽ tạo cơ sở cho việc tận dụng bùn đáy của hệ thống
canh tác này để cung cấp dinh dưỡng cho cây trồng.
Kết quả nghiên cứu đã đánh giá được khối lượng bùn đáy, hàm lượng
dưỡng chất thiết yếu và khả năng khống hóa N của bùn đáy theo thời gian,
làm cơ sở cho việc tái sử dụng bùn đáy bón cho vụ lúa.
Nghiên cứu sử dụng bùn đáy bón cho vụ lúa đã đánh giá được hiệu quả
của bùn đáy đối với độ phì nhiêu đất và năng suất vụ lúa trong hệ thống lúatơm khép kín, qua đó đánh giá được chất lượng và vai trò cung cấp dưỡng chất
từ bùn đáy cho cây lúa trong hệ thống canh tác lúa-tôm.
1.6.2 Ý nghĩa thực tiễn
Việc sử dụng bùn đáy bón cho lúa khơng làm tăng độ mặn trong đất và

chỉ số pH cũng phù hợp với sự phát triển của cây lúa. Kết hợp bón bùn đáy và
2/3 lượng phân vô cơ theo khuyến cáo làm tăng năng suất lúa trong hệ thống
lúa-tôm thông qua các chỉ tiêu nông học và năng suất lúa thực tế so với bón
phân vô cơ theo khuyến cáo.
21


Tái sử dụng bùn đáy cho vụ lúa giúp giảm ô nhiễm môi trường và giảm
chi phí sử dụng phân bón của nơng hộ, góp phần làm tăng tính bền vững cho
hệ thống canh tác lúa-tơm ứng phó với tình hình xâm nhập mặn ngày càng
phức tạp ở ĐBSCL.

1.7 Nội dung luận án
Đề tài nghiên cứu của luận án được thực hiện qua 3 nội dung nghiên
cứu, trong đó có 2 cuộc khảo sát, phỏng vấn, 2 thí nghiệm đồng ruộng dài hạn
kết hợp phân tích trong phịng thí nghiệm; Nội dung của luận án bao gồm:
Chương 1: Giới thiệu
Trình bày tính cấp thiết của đề tài nghiên cứu về ảnh hưởng của xâm
nhập mặn, quá trình chuyển đổi từ hệ thống chuyên lúa và các hệ thống canh
tác khác sang hệ thống lúa-tôm và các kết quả nghiên cứu liên quan làm nền
tảng cho đề tài.
Bên cạnh đó, ở chương này đề tài cũng trình bày cơ sở lý thuyết và giả
thuyết nghiên cứu, các mục tiêu nghiên cứu của luận án; Đối tượng và phạm vi
nghiên cứu; Cung cấp những điểm mới, ý nghĩa khoa học và thực tiễn của việc
nghiên cứu.
Chương 2: Lược khảo tài liệu
Trình bày các vấn đề liên quan đến đất mặn, cải tạo và sử dụng đất mặn.
Bên cạnh đó, chương 2 cịn trình bày tình hình canh tác và phát triển hệ thống
lúa-tôm cũng như những hạn chế khi canh tác hệ thống.
Các nghiên cứu liên quan đến bùn đáy ao, trong đó có trữ lượng bùn,

hàm lượng dưỡng chất có trong bùn và sử dụng bùn thay thế cho phân bón đối
với bùn thải trong điều kiện canh tác nước ngọt.
Chương 3: Nội dung và phương pháp nghiên cứu
Nghiên cứu được thực hiện qua ba nội dung chính sau:
Nội dung nghiên cứu thứ nhất bao gồm điều tra, khảo sát về hiện trạng hệ
thống lúa-tơm, những thuận lợi, khó khăn trong q trình canh tác và đánh giá
tính bền vững của hệ thống; khảo sát đặc tính hóa học đất ảnh hưởng đến hệ

22