Đề tài Phân tích ảnh hưởng của việc sử dụng phân đạm đến khả năng tích lũy hàm lượng NO3-, NH4+ trong nước mặt và nước ngầm tại xã Đặng Xá - huyện Gia Lâm – thành phố Hà Nội

PHẦN I: MỞ ĐẦU 1.1. Đặt vấn đề Môi trường ngày nay không phải là vấn đề quan tâm của mỗi quốc gia mà trở thành vấn đề toàn cầu. Bảo vệ môi trường là một tiêu chuẩn đạo đức, là điều kiện phát triển của một cá nhân, một cộng đồng, một quốc gia. Đặc biệt bảo vệ môi trường nước là vấn đề được quan tâm hàng đầu vì chúng rất dễ gây ra những ảnh hưởng trực tiếp cho con người các quần thể sinh vật đồng thời dễ lan truyền những tác động xấu ra những vùng lân cận. Nước là một nhân tố quyết định đến sự sống của các sinh vật trên hành tinh, hiện nay trên thế giới mức độ sử dụng nước ngày một tăng nhanh, thế giới có khoảng 14000 triệu km3 nước, nước mặn chiếm 97%, nước ngọt chiếm 3% chỉ có khoảng 10 triệu km3 nước có thể sử dụng được phần còn lại là nước đóng băng tập trung ở hai cực [1]. Nhu cầu nước cho các ngành cũng tăng lên khoảng 69% sử dụng trong nông nghiệp, 23% sử dụng cho công nghiệp, 8% nhu cầu cho đời sống. Dưới sức ép của sự gia tăng dân số, nhu cầu lương thực thực phẩm đang tăng lên cả về số lượng và chất lượng cùng với quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa thâm canh nông nghiệp và thói quen sử dụng nước tùy tiện không quan tâm đến chất lượng nước ở các nước chậm phát triển. Gần 20% dân số thế giới không được sử dụng nước sạch và 50% thiếu nước vệ sinh an toàn. Việt Nam là một nước đang phát triển có bình quân thu nhập đầu người tháp, nông nghiệp chiếm một vai trò quan trọng đối với 75% lao động và 80% dân số sống chủ yếu dựa vào nông nghiệp. Nông nghiệp là ngành sử dụng nước nhiều nhất chủ yếu là do tưới tiêu. Để đảm bảo an ninh lương thực cho toàn xã hội việc sử dụng phân bón đặc biệt là phân đạm nhằm tăng năng suất cây trồng đang ngày một tăng lên. Lượng phân bón hóa học sử dụng ở Việt Nam mức trung bình 62.7 kg/ha vào năm 1985 và 73.5 kg/ha vào năm 1990 và vẫn còn có chiều hướng gia tăng từ năm 1990 trở lại đây [30]. Đặc biệt, sử dụng phân đạm hóa học bị lạm dụng ở một số vùng trồng rau và thâm canh lúa nước gây ra dư thừa trong nước mặt và có nguy cơ tích lũy trong nước ngầm do nông dân sử dụng một lượng lớn và không hợp lý đó là nguồn sản sinh NO3-, NH4+ đi vào đất và nước. Khi bón phân đạm vào đất chủ yếu một phần cây trồng sử dụng được, 30 – 40% phần còn lại bị lãng phí theo con đường bay hơi vào khí quyển, rửa trôi theo nguồn nước tích lũy trong đất. Lượng phân bón thải vào môi trường nước gây ra ảnh hưởng đến nước mặt và nước ngầm, đặc biệt là tình hình tích lũy NO3-, NH4+ trong nước. Do vậy, nghiên cứu ảnh hưởng của phân bón đặc biệt là phân đạm đến mức độ tích lũy NO3-, NH4+ là cần thiết, là cơ sở đề xuất biện pháp tránh tích lũy NO3-, NH4+ trong nước tưới cho sản xuất nông nghiệp, chúng tôi tiến hành nghiên cứu đề tài: “Ảnh hưởng của việc sử dụng phân đạm đến khả năng tích lũy hàm lượng NO3-, NH4+ trong nước mặt và nước ngầm tại xã Đặng Xá - huyện Gia Lâm – thành phố Hà Nội”. 1.2. Mục đích, yêu cầu nghiên cứu 1.2.1. Mục đích Xác định ảnh hưởng của việc sử dụng phân đạm đến sự tích luỹ hàm lượng NO3-, NH4+ trong nước mặt và nước ngầm tại một số địa điểm ở xã Đặng Xá, đề xuất hướng sử dụng phân bón hợp lý, hiệu quả nhằm hạn chế ảnh hưởng tới môi trường nước. 1.2.2. Yêu cầu - Điều tra, đánh giá mức độ sử dụng phân đạm đối với cây trồng ở một số hộ sản xuất nông nghiệp của xã Đặng Xá. - Xác định mối liên quan giữa việc sử dụng phân đạm đến sự thay đổi hàm lượng NO3-, NH4+ và một số chỉ tiêu khác (DO, pH, Eh) trong nước mặt và nước ngầm ở một số điểm nghiên cứu. - Tìm hiểu mối quan hệ giữa NO3-, NH4+ trong nước mặt và nước ngầm. - Đề xuất một số biện pháp sử dụng phân bón hiệu quả, hợp lý PHẦN II: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 2.1 Vai trò của phân khoáng trong sản xuất nông nghiệp Trong nền kinh tế của nước ta hiện nay, nông nghiệp chiếm một vị trí quan trọng. Một trong những biện pháp hàng đầu để đẩy mạnh sản xuất nông nghiệp là sử dụng phân bón.Với tốc độ tăng dân số như hiện nay bình quân diện tích đất canh tác tính theo đầu người quá thấp. Nhưng con số đó lại ngày càng thấp hơn ở các nước đang phát triển do tốc độ tăng dân số và diện tích trồng trọt bị thu hẹp lại trong quá trình công nghiệp hoá và đô thị hoá. Để đảm bảo lương thực, thực phẩm tiêu dùng trong nước và xuất khẩu, hướng thâm canh sản xuất nông nghiệp là biện pháp tất yếu. Theo thống kê, nhân dân các vùng thâm canh phải đầu tư 30 – 50% tổng chi phí trồng trọt vào phân bón khiến yêu cầu sử dụng phân bón ngày càng cao. Việt Nam có trên 80% dân số sống bằng nghề nông, nông nghiệp đã cung cấp trên 40% tổng sản phẩm quốc doanh ( GDP ) và đóng góp vai trò quan trọng trong xuất khẩu nông sản. Trong vài năm gần đây kinh tế nông nghiệp cả nước tăng trưởng ở mức ổn định 5 – 7% /năm, mang lại thu nhập cho nông dân sống ở nông thôn, góp phần xoá đói giảm nghèo, đảm bảo an ninh lương thực cho xã hội, góp phần ổn định kinh tế xã hội của đất nước. Bón phân là biện pháp kỹ thuật có ảnh hưởng quyết định đến năng suất, chất lượng sản phẩm cây trồng, hiệu quả và thu nhập của người sản xuất. Thực tiễn sản xuất ở nhiều nước trên thế giới cũng như ở nước ta trong những năm qua đã chứng minh rằng, không có phân bón đặc biệt là phân hoá học thì không thể đạt năng suất và sản lượng cao. Nếu không có phân hoá học, nông nghiệp không thể nào trong tăng gấp 4 lần sản lượng trong vòng 50 năm, trở thành một trong các yếu tố cơ bản để tăng mức sống và trình độ văn minh. Phân bón hoá học đã chiếm lĩnh chủ yếu trong các loại phân được sử dụng trong sản xuất nông nghiệp của hầu hết các nước trên thế giới [24]. Phân bón ngoài hiệu ứng trực tiếp là tăng năng suất cây trồng, nó còn có tác động rất lớn đến việc tạo ra nền đất thâm canh mà lâu nay người sử dụng ít chú ý tới. Tuy nhiên, sử dụng phân hoá học quá mức và không hợp lý đã dẫn đến những ảnh hưởng xấu đến tính chất đất, phẩm chất nông sản cũng như môi trường, do đó ảnh hưởng xấu tới sức khoẻ con người và động vật. Trước thế kỷ XIX nông nghiệp thế giới nói chung và nông nghiệp Việt Nam nói riêng vốn là nền nông nghiệp hữu cơ. Ở châu Âu trước khi có phân hoá học, một ha không đủ cung cấp lương thực cho một người, điều này càng khẳng định vai trò không thể thiếu của phân hoá học trong nền nông nghiệp hiện nay khi có sự bùng nổ về dân số. Trong bốn chất dinh dưỡng N, P, K, S cho cây trồng N ( Nitơ ) là chất dinh dưỡng số một, là nguyên tố tham gia vào tất cả các protein đơn giản và phức tạp, là thành phần chủ yếu của chất nguyên sinh của tế bào thực vật, N cũng là thành phần các axit nucleic đóng vai trò hết sức quan trọng trong trao đổi chất của cơ thể, cây trồng...Khi cung cấp không đủ Nitơ cho cây trồng thì cây trồng sinh trưởng và phát triển kém, lá vàng có màu lục nhạt, năng suất mùa màng giảm [17]. Trong các cây lương thực chủ yếu trên thế giới: lúa mỳ, lúa nước và ngô lúa là cây lương thực chính, sản phẩm lúa gạo là nguồn lương thực nuôi sống hơn 1/2 dân số thế giới nhất là các nước thuộc châu Á, châu Phi, châu Mỹ Latinh, lúa còn có vai trò trong công nghiệp chế biến và chăn nuôi. Ở các nước phát triển châu Âu, châu Mỹ, lúa coi là nguồn thức ăn tốt nhất cho sức khoẻ, một số quốc gia lúa gạo còn đóng vị trí quan trọng trong vấn đề an ninh lương thực. (FAO, 1999) [10]. Trong những năm qua sản xuất lúa của Việt Nam phát triển mạnh cả về diện tích và năng suất. Năm 2000 diện tích gieo trồng là gần 7,7 triệu ha, gấp 1,3 lần năm 1989 năng suất đạt 4,2 tấn/ha [27]. Để đạt được những thành tựu trên là do có những đổi mới trong chính sách sản xuất lúa đặc biệt là kỹ thuật đầu tư sử dụng giống, thuỷ lợi và phân bón... Cây lúa bất kỳ lúa nước hay lúa trồng cạn muốn có năng suất cao cần nguồn dinh dưỡng lớn đặc biệt là phân bón và kỹ thuật bón, phương pháp bón phù hợp cân đối. Cũng như các cây trông khác, lúa hút dinh dưỡng khoáng đạm, lân, kali, canxi, lưu huỳnh, magiê và nguyên tố vi lượng: Ca, Zn, Mn... để sinh trưởng phát triển và cho năng suất cao. Đặc biệt là ba nguyên tố N, P, K yêu cầu số lượng phụ thuộc vào từng giống, từng giai đoạn sinh trưởng phát triển. Theo kết quả tổng kết của Mai Văn Quyền trên 60 thí nghiệm khác nhau thực tiễn ở 40 nước có khí hậu khác nhau cho thấy. Nếu năng suất lúa 3 tấn thóc/ha thì lúa lấy đi hết 50 kg N, 260 kg P2O5, 80 kg K2O, 10 kg Ca, 6 kg Mg, 5 kg S và nếu ruộng lúa đạt năng suất trên 6 tấn thóc/ha thì lượng dinh dưỡng cây lúa lấy đi 100 kg N, 50 kg K2O5, 160 kg K2O, 19 kg Ca, 12 kg Mg, 10 kg S [11]. Trong giai đoạn hiện nay nước ta đưa vào sản xuất nhiều giống lúa lai, lúa cao sản cho năng suất cao như C70, VL24, NN10...những giống lúa này đòi hỏi yêu cầu phân bón lớn hơn nhiều so với lúa thuần, lúa đặc sản địa phương. Theo Thomas Dierolf và cộng sự 2001, ở vùng Đông Nam châu Á để có năng suất 4 tấn hạt/ha cây lúa hút 90 kg N, 13 kg P, 108 kg K, 11 kg Ca, 10 kg Mg, 4 kg S. Các giống lúa địa phương cho năng suất 2 tấn/ha chỉ hút 45 kg N, 7 kg P, 54 kg K, 6 kg Ca, 5 kg Mg, 2 kg S. Theo Nguyễn Văn Bộ và cộng sự ( 2003 ) trung bình cây lúa lấy đi 222 kg N, 7,1 kg K2O5, 31,6 kg K2O, 3,9 kg CaO, 4 kg MgO, 0,9 kg S và 51,7 kg Si [31]. Dinh dưỡng đạm với cây lúa là vấn đề quan trọng đặc biệt là đối với các giống lúa lai. Các nhà nghiên cứu Trung Quốc sau khi nghiên cứu phân đạm với lúa lai đã đưa ra kết luận: cùng mức năng suất, lúa lai hấp thu lượng đạm và lân thấp hơn lúa thuần, ở mức năng suất 75 tạ/ha lúa lai hấp thu đạm thấp hơn lúa thuần 4,8%, hấp thu P2O5 hơn 18,2%, nhưng hấp thu K2O cao hơn 30%.Với ruộng lúa cao sản thì lúa lai hấp thu đạm cao hơn lúa thuần 10%, hấp thu K2O cao hơn 45%, hấp thu P2O5 bằng lúa thuần [25]. Theo Bùi Huy Đáp ( 1980 ): Đạm là nguyên tố dinh dưỡng tốt nhất đối với cây lúa trong các giai đoạn sinh trưởng và phát triển và chỉ khi có đủ đạm các chất khác mới phát huy tác dụng [9]. Theo Đinh Thế Lộc, Vũ Văn Liết: Đủ đạm ở giai đoạn đầu sẽ làm phát triển chiều cao, số nhánh, tăng kích thước lá, tăng số hạt trên bông, tăng tỷ lệ % hạt chắc. Nếu thiếu đạm quá trình sinh trưởng sinh dưỡng bị hạn chế, số hạt trên bông giảm. Lúa cần đạm ở giai đoạn đầu và giai đoạn đẻ nhánh hình thành số bông tối đa [22]. Theo kết quả nghiên cứu của Mitsui (1973) về ảnh hưởng của đạm đến hoạt động sinh lý của cây lúa: sau khi tăng lượng N thì cường độ quang hợp, cường độ hô hấp và hàm lượng diệp lục của cây lúa tăng lên, nhịp độ quang hợp hô hấp không khác nhau nhiều nhưng cường độ quang hợp tăng mạnh hơn cường độ hô hấp 10 lần, cho nên vai trò của đạm làm tăng tích luỹ chất khô [21]. Hiệu suất phân đạm đối với lúa theo Iruka (1963) cho thấy (nếu bón đạm với liều lượng cao thì hiệu suất cao nhất là vào lúc lúa đẻ nhánh và sau đó giảm dần. Nếu bón với liều lượng thấp thì bón vào lúc lúa đẻ và trước trỗ 10 ngày có hiệu quả cao [35]. Ngoài ra khi nghiên cứu dinh dưỡng đạm của cây lúa ngắn ngày, các nhà khoa học trong và ngoài nước cho rằng nhu cầu về đạm của cây lúa có tính chất liên tục từ đầu sinh trưởng đến lúc chín. Có hai thời kỳ đặc biệt trong dinh dưỡng đạm của cây lúa thời kỳ đẻ nhánh và làm đòng. Đặc điểm thời kỳ đẻ nhánh nhất là khi đẻ rộ cây lúa hút đạm nhiều nhất thường lúa hút 70% lượng đạm cần thiết trong thời gian đẻ nhánh quyết định 74% năng suất. Lúa cũng cần nhiều đạm trong thời kỳ phân hoá đòng và phát triển thành bông, tạo ra các bộ phận sinh sản. Giai đoạn này lúa hút 10 – 15% lượng N là thời kỳ bón đạm có hiệu suất cao. Phần đạm còn lại được cây hút đến lúc chín [9]. Bảng 2.1: Động thái tích luỹ dinh dưỡng của cây lúa (%) Dinh dưỡng Từ nảy mầm đến đẻ nhánh tối đa Nhánh tối đa đển phân hoá đòng Phân hoá đòng đến hình thành bông Thành bông đến chín Đạm 37 12 31 20 Lân 33 23 34 10 Kali 36 21 20 23 (Nguồn: Ishizuka. Y, 1973 - Nguyễn Xuân Trường, 2000) Theo nghiên cứu của Nguyễn Vi - Trần Khải (1978): Trong đất phù sa sông Hồng bón đạm mức 180 kg N/ha trong vụ Xuân và 150 kg N/ha trong vụ Mùa cho lúa lai vẫn không làm giảm năng suất lúa. Hiệu suất phân đạm đạt từ 10 – 14 kg thóc/ 1 kg N đối với các giống lúa lai còn các giống lúa thuần đạt từ 7 – 8 kg thóc/ 1 kg N [20]. Ngoài đạm, lân cũng có vai trò quan trọng với mỗi cây trồng như chúng ta đã biết cây cần lân tham gia vào thành phần tổng hợp hydratcacbon, Prôtein và chất béo giữ quá trình hô hấp và quang hợp, giúp cho việc hút N tăng cường phát triển bộ rễ, kích thích nốt sần, đẻ nhánh, tăng phẩm chất nông sản, làm quả mau chín hạt mẩy. Năm 1994 kết quả thí nghiệm bón lân cho lúa của trường Đại học nông nghiệp II tại xã Thủy Dương - huyện Hương Thủy (Thừa Thiên - Huế) cho thấy: trong vụ Xuân bón lân cho lúa từ 30 – 120 kg P2O5/ha đều làm tăng năng suất lúa 10 – 17%. Với liều lượng bón 90 kg P2O5 thì năng suất cao nhất và nếu bón hơn liều lượng 90 kg P2O5 thì năng suất có xu hướng giảm xuống. Trong vụ hè thu với giống lúa VM1 bón sưpe lân hay lân nung chảy làm tăng năng suất rõ rệt. Kali là 1 trong ba yếu tố dinh dưỡng quan trọng đối với cây lúa, trước tiên cây hút K sau đó hút N, để thu được 1 tấn thóc cây lúa lấy đi 22 – 26 kg K2O nguyên chất tương ứng với 36,74 – 43,4 kg KCl (60% K). K là nguyên tố điều khiển chất lượng tham gia vào các quá trình hình thành hợp chất và vận chuyển các hợp chất đó, K còn có tác dụng làm cho tế bào cây được củng cố, tăng tỷ lệ đường, giúp vận chuyển chất dinh dưỡng nhanh chóng về hoa và tạo hạt [6]. Trên đất phù sa sông Hồng trong thâm canh lúa ngắn ngày, để đạt năng suất lúa 5 tấn/ ha ở vụ mùa và 6 tấn/ha nhất thiết phải bón K. Để đạt năng suất 7 tấn/ha ở vụ Xuân cần bón 102 – 135 kg K2O/ha/vụ (ở mức 193 kg N/ha, 120 kg P2O5/ha) và năng suất vụ mùa 6 tấn cần bón 88 – 107 kg K2O/ha/vụ (ở mức 160 kg N/ha, 88 kg P2O5/ha/vụ). Hiệu suất phân K có thể đạt 6,2 – 7,2 kg thóc /kg K2O [4]. Vai trò cân đối của đạm và Kali càng lớn khi lượng đạm sử dụng càng nhiều. K điều chỉnh dinh dưỡng đạm, làm cho cây sử dụng được nhiều đạm và các chất dinh dưỡng khác nhiều hơn. Nếu không bón K thì hệ số sử dụng đạm chỉ đạt 15 – 30% trong khi bón K thì hệ số này tăng lên 39 – 49%. Trong vụ Xuân ở Miền Bắc, nhiệt độ thấp, thời tiết âm u hiệu lực sử dụng phân K cao hơn, cần bón K nhiều trong vụ này [6]. K được sử dụng trong nguyên sinh chất tế bào như một tác dụng kích thích hoạt động chuyển hoá vật chất vô cơ thành hữu cơ đồng thời thúc đẩy quá trình vận chuyển sản phẩm quang hợp lên lá, hoa và hạt. Sự có mặt của K thời kỳ sau trỗ của lúa lai là một ưu thế thúc đẩy quá trình mẩy của hạt giúp nâng cao năng suất. Trong vụ Xuân để đạt năng suất cao thì cần bón sớm, Bón K là yêu cầu bắt buộc đối với lúa lai ngay cả trên đất giàu K [5]. 2.2 Tình hình sản xuất và sử dụng phân khoáng trên thế giới và Việt Nam 2.2.1 Tình hình sản xuất và sử dụng phân khoáng trên thế giới Một trong những yếu tố quan trọng để nâng cao năng suất cây trồng là sử dụng phân bón. Để nuôi sống 7 – 8 tỷ người trên thế giới trong những năm tới, số lượng lương thực phải được gia tăng và điều đó phụ thuộc vào phân bón. Chính vì vậy nhịp độ sản xuất và tiêu thụ phân bón hoá học của thế giới tăng không ngừng. Nhờ phân bón mà năng suất cây trồng có thể tăng từ 30 – 50% nhưng để sản lượng tăng lên gấp đôi thì chi phí phân bón, thuốc trừ sâu và kỹ thuật tăng lên gấp 10 lần [32]. Theo FAO: toàn thế giới năm 1960 sử dụng 10 triệu tấn phân đạm, năm 1980 là 62,7 triệu tấn đến năm 1990 là 150 triệu tấn. Về phân lân của những năm 60 thế giới sử dụng 2,1 triệu tấn (P2O5) đến năm 1990 là 40 triệu tấn. Như vậy, về tổng thể không thể phủ nhận vai trò của phân hoá học trong thực tế, đây là nhu cầu quan trọng nhằm tăng tính sản xuất của đất. Hiện nay trên thế giới việc sử dụng phân bón rất biến động, tuy nhiên nơi sử dụng nhiều nhất vẫn là các nước Tây Âu và một số nước châu Á. Còn ở Châu Phi, vùng Trung Đông và các nước Mỹ la tinh nhìn trung lượng phân hóa học sử dụng còn thấp hơn nhiều mức bình quân thế giới. Bảng 2.2: Tình hình sử dụng phân hóa học của các nước Quốc gia Lượng phân hoá học bình quân sử dụng cho 1 ha gieo trồng (kg/ha) Hà Lan Hàn Quốc Nhật Bản Trung Quốc Việt Nam 758 467 430 390 80 - 90 ( Nguồn: Nông nghiệp và môi trường, Lê Văn Khoa, NXBNN) Qua bảng trên ta thấy trong khu vực châu Á lượng phân bón sử dụng cho một ha gieo trồng năm 2001 ở Hà Lan lớn nhất 758 kg/ha, Việt Nam chỉ bằng 30,8% lượng sử dụng ở Trung Quốc và 19,4% lượng sử dụng ở Nhật Bản. Năng suất lúa của Việt Nam bằng 53,9% của Trung Quốc, 48,1% của Nhật Bản. Theo kết quả nghiên cứu của Hiệp hội công nghiệp phân bón thế giới IFA: nhìn tổng thể xu hướng tiêu thụ phân bón giảm xuống từ đầu những năm 90: năm 1990 đến 1992 giảm 9 triệu tấn, năm 1993 đến 1994 giảm gần 14 triệu tấn. Tuy nhiên, ở các nước đang phát triển xu hướng sử dụng phân bón vẫn tăng lên. Năm 1993 đến 1994 các nước đang phát triển tiêu thụ phân bón tăng lên 55%, năm 1998 đến 1999 tăng lên 58%. Vì lẽ đó sản xuất phân đạm cũng tăng lên ở các nước phát triển, năm 1980 đến năm 1981 tăng 31% đến năm 1992 – 1993 tăng lên 45% [23]. Phân hóa học đặc biệt là phân đạm đã đóng góp vai trò quan trọng trong tăng năng suất cây trồng, phân bón đã tăng ở các nước công nghiệp phát triển: tại Mỹ ure tăng 11 lần, Pháp tăng 6 – 8 lần, Liên Xô cũ tăng 11 – 13 lần ... các nước đang phát triển như châu Phi tăng 2 lần, châu Mỹ la tinh tăng 2,5 lần, châu Á tăng 3 lần. Bảng 2.3: Nhu cầu phân bón trên thế giới Đơn vị: triệu tấn Dinh dưỡng Năm 1987 Năm 1995 Đạm (tính theo N) 72 91 Lân (tính theo P) 15 18 Kali (tính theo K) 22 26 (Nguồn: Lê Văn Khoa, 2001) Vào những năm 1900 mức tiêu thụ phân đạm của thế giới là 2 triệu tấn, 50 năm sau lên tới 14 triệu tấn, năm 1978 là 100 triệu tấn, đến năm 1982 là 130 triệu tấn, năm 2000 khoảng 180 triệu tấn. Về phân lân những năm 60 thế giới sử dụng 21 triệu tấn (P2O5) đến năm 1990 là 40 triệu tấn [30]. Hiệp hội phân bón quốc tế IFA cho biết trong giai đoạn 5 năm tới nhu cầu phân bón thế giới dự kiến sẽ đạt 171,9 triệu tấn trong năm 2010/2011, tăng 11,6% so với năm 2005/2006, tương ứng mức bình quân 2,2%/năm trong đó K, phân lân và phân đạm dự kiến tăng lần lượt 3%, 2,6% và 1,8%. Trong giai đoạn 2006 – 2010 dự báo của IFA về nhu cầu tiêu thụ của từng loại phân bón: - Đối với phân ure: nhu cầu tiêu thụ toàn cầu sẽ tăng bình quân 3%/năm và đạt 143,6 triệu tấn vào năm 2010. Sản lượng toàn cầu dự kiến sẽ tăng 40 triệu tấn vào năm 2010, đạt 180 triệu tấn. Riêng năm 2010 sản lượng phân ure của thế giới có khả năng tăng thêm 14 triệu tấn, chủ yếu nhờ sự gia tăng sản lượng của khu vực Tây Á và Trung Quốc. - Phân đạm và amoniac: năm 2010 sản lượng amoniac toàn cầu có thể đạt 202 triệu tấn tăng 35 triệu tấn so với 167 triệu tấn năm 2006. sản lượng amoniac của thế giới dự kiến tăng bình quân 7%/năm trong giai đoạn 2006 – 2009 và có thể tăng thêm 15 triệu tấn năm 2010. khu vực Tây Á có thể chiếm 1/3 mức gia tăng sản lượng trong khoảng thời gian trên. Theo IFA, nhu cầu tiêu thụ phân đạm của thế giới trong giai đoạn 2006-2010 dự kiến tăng bình quân 1,8%/năm đạt 99,1 triệu tấn vào năm 2010. nguồn cung ứng phân đạm toàn cầu có thể tăng bình quân 5,4%/năm, trong khi nhu cầu tiêu thụ chỉ tăng 2,1%. - Đối với lân: sản lượng phân lân của thế giới sẽ tăng bính quân khoảng 2%/năm từ 177 triệu tấn trong năm 2006 lên 195 triệu tấn năm 2010. Trong đó Trung Quốc có khả năng chiếm 1/3 mức gia tăng này trong thời gian trên. Ngoài ra sản lượng phân lân của các nước và khu vực Tây Á, châu Phi, Đông Á và Mỹ la tinh dự kiến sẽ tăng lên khi tình hình sản xuất tại Mỹ không thuận lợi. - Đối với phân DAP: sản lượng DAP toàn cầu dự kiến tăng thêm 3,3 triệu tấn P2O5 vào năm 2010, đạt 24,1 triệu tấn P2O5. Trung Quốc chiếm 40% mức gia tăng sản lượng DAP kể trên. - Đối với phân MOP: sản lượng phân kali (MOP) toàn cầu năm 2010 dự báo sẽ đạt 71,3 triệu tấn, tăng mạnh so với 64,3 triệu tấn năm 2005. IFA dự đoán sản lượng phân kali (K2O) của thế giới có thể đạt 41,4 triệu tấn vào năm 2010, tăng so với mức 37,5 triệu tấn trong năm 2006, trong khi nhu cầu tiêu thụ loại phân này dự kiến đạt 30,8 triệu tấn vào năm 2010, tăng so với 27,1 triệu tấn năm 2006. Theo IFA, hầu hết sự gia tăng nhu cầu tiêu thụ phân bón đều xuất phát từ thị trường châu Á, trong đó khu vực Nam Á và Đông Á chiếm hơn một nửa tổng mức tăng này. Ngoài ta, các khu vực khác trên thế giói dự kiến mức tiêu thụ tăng trưởng bình quân hàng năm: Mỹ la tinh và vùng Caribe (3%), Bắc Mỹ (2,1%), Đông Nam Á (3,3%), Đông Âu và Trung Á (3%), châu Đại Dương (2,1%), Tây Á và Đông Bắc Phi (1,9%). Nhu cầu phân bón của thị trường châu Phi giai đoạn 2006 – 2009 dự kiến tăng 4,2% so với năm 2005/2006, thị trường châu Âu giai đoạn này tăng nhẹ [13]. 2.2.2. Tình hình sản xuất và sử dụng phân khoáng ở Việt Nam Việt Nam là một nước nông nghiệp trồng lúa nước nhưng so với thế giới mãi đến năm 50 của thế kỷ này mới bắt đầu làm quen với phân bón hóa học. Tuy vậy mức độ sử dụng phân bón hóa học ở Việt Nam mỗi năm một tăng. Năm 1980 cả nước sử dụng 500.000 tấn phân đạm (quy về đạm tiêu chuẩn) và trên 200.000 tấn phân lân ( quy về super photphat đơn). Đến năm 1990 đã sử dụng 2,1 triệu tấn phân đạm và 650.000 tấn phân lân [30]. Mức độ sử dụng phân bón hóa học (N + P2O5 + K2O) trong 17 năm (1985 – 2001) tăng bình quân 9%/năm và đang có xu hướng mỗi năm tăng khoảng 10% trong thời gian tới. Từ năm 1985 đến nay sử dụng phân đạm tăng trung bình 7,2%/năm, phân lân tăng 13,9%/năm, phân kali tăng tốc độ cao nhất 23,9 %/năm. Tổng lượng dinh dưỡng (N + P2O5 + K2O) sử dụng năm 1985/1986 là 385,6 ngàn tấn, năm 1989/1990 là 541,7 ngàn tấn thì năm 1990/2000 là 2234,0 ngàn tấn tăng 5,8 lần so với năm 1985/1986 [16]. Trong 5 năm trở lại đây (2001 – 2005) lượng dinh dưỡng sử dụng cho trồng trọt đang ngày một gia tăng: Bảng 2.4: Số lượng phân hóa học được sử dụng qua các năm Đơn vị: 1000 tấn dinh dưỡng Năm N P2O5 K2O NPK (kg/ha) Tỷ lệ N:P2O5:K2O 2000/2001 1245,5 475,0 390,0 171,5 1:0,38:0,31 2001/2002 1071,4 620,2 431,9 165,5 1:0,58:0,4 2002/2003 1251,8 668,0 411,0 179,7 1:0,53:0,33 2003/2004 1317,5 733,2 480,0 - 1:0,56:0,36 2004/2005 1385,5 806,6 516,0 - 1:0,58:0,37 (Nguồn: Đất và phân bón, Bùi Huy Hiền, 2005[3]) Theo bộ Nông nghiệp và phát triển nông thôn ở nước ta lượng phân bón sử dụng trong nông nghiệp ngày càng tăng cả về số lượng và chủng loại. Hàng năm ít nhất có 1.420 loại phân bón khác nhau được đưa ra thị trường. Trong đó phân đơn, phân NPK khoảng 1.084 loại, phân hữu cơ – khoáng, phân vi sinh, phân trung – vi lượng và các loại phân khác. Nhìn chung, mức sản xuất và sử dụng dinh dưỡng cho cây trồng thấp và không cân đối. Phân đạm ure mới chỉ đáp ứng được 10% so với nhu cầu sản xuất, phân lân đáp ứng 60 – 70%, phân Kali phải nhập khẩu hoàn toàn [32]. Hàng năm nhập khẩu khoảng 1,4 triệu tấn ure/năm 200 – 300.000 tấn lân/năm và 150 – 200.000 tấn/năm Kali [18]. Tỷ lệ dinh dưỡng trung bình thế giới là N : P2O5 : K2O là 1 : 0,47 : 0,36 trong đó các nước đang phát triển tỷ lệ này là 1 : 0,37 : 0,17. Ở Việt Nam mới chỉ đạt 1 : 0,23 : 0,04 mức độ sử dụng phân bón khác nhau ở nhiều vùng [30]. Lượng phân bón sử dụng cho lúa không đều giữa các vùng trong cả nước. Liều lượng phân hóa học sử dụng đối với lúa ở Đồng Bằng sông Hồng 155 – 210 kg NPK/ha, vùng Đồng Bằng sông Cửu Long 150 – 200 kg NPK/ha một vụ. Khoảng 80% lượng phân học sử dụng ở nước ta tập trung ở vùng trồng lúa (lượng phân bón thích hợp cho lúa thể hiện ở bảng 2.5, phần phụ lục). Tuy nhiên, do hệ số sử dụng đạm của lúa không cao nên lượng đạm bón cho lúa cao hơn nhiều so với nhu cầu. Trên các loại đất khác nhau tỷ lệ liều lượng phân bón cho lúa rất khác nhau (bảng 2.6, phần phụ lục). Mặc dù lượng phân bón hóa học ở nước ta còn chưa cao so với một số quốc gia phát triển song đã tồn tại một số hạn chế gây sức ép lên vấn đề môi trường do: - Sử dụng không đúng kỹ thuật nên hiệu quả phân bón thấp - Bón phân không cân đối giữa tỷ lệ NPK, nặng về sử dụng phân đạm. Cả nước tỷ lệ NPK là 1,0 : 0,3 : 0,1 trong khi tỷ lệ thích hợp là : 1 : 0,5 : 0,3. - Chất lượng phân bón không đảm bảo: Hiện nay ngoài lượng phân bón nhập khẩu do nhà nước quản lý hoặc các doanh nghiệp công nghiệp trong nước sản xuất, còn một lượng lớn phân bón nhập lậu không được kiểm soát và một số cơ sở nhỏ lẻ sản xuất trong nước không đảm bảo chất lượng. Chính lượng phân bón này gây ra áp lực và ảnh hưởng xấu tới môi trường đất. 2.2.3 Tình hình sử dụng phân khoáng ở Đồng bằng sông Hồng Đồng bằng sông Hồng là một vùng trọng điểm trồng lúa quan trọng có nhiệm vụ cùng với Đồng bằng sông Cửu Long thâm canh lúa nhằm đảm bảo an toàn lương thực cho cả nước. Cả nước hiện có khoảng 9.415.568 ha đất sản xuất nông nghiệp chiếm 28,43% tổng diện tích đất tự nhiên và chiếm 37,93% tổng diện tích đất sản xuất nông nghiệp. Trong đó Đồng bằng sông Hồng diện tích sản xuất nông nghiệp 764.024,56 ha chiếm 8,11%diện tích đất sản xuất nông nghiệp của cả nước [14]. Diện tích cây lương thực hàng năm 1.576,7 nghìn ha, sản lượng thóc trung bình hàng năm khoảng 5 triệu tấn. Do nằm trong vùng đất chật người đông, diện tích đất nông nghiệp của Đồng bằng sông Hồng tính theo đầu người khoảng 560 m2 vì thế thâm canh tăng vụ cùng với sử dụng phân hóa học là con đường duy nhất giải quyết vấn đề lương thực tạo sản phẩm hàng hóa, tăng thu nhập cho người dân [7]. Theo số liệu điều tra 420 hộ giàu, nghèo ở Đồng bằng sông Hồng về sử dụng phân bón cho thấy hộ giàu bón trung bình 280 kg NPK nguyên chất có 14,9 tấn phân chuồng, hộ trung bình bón 258 kg NPK nguyên chất và 13,8 tấn phân chuồng, hộ nghèo cũng bón 103 kg NPK nguyên chất và 9,7 tấn phân chuồng (cho 1 ha gieo trồng) [29]. Ở vùng Đồng bằng sông Hồng với năng suất lúa trung bình mỗi vụ 5 triệu tấn thóc/ha cây trồng sử dụng 100 kg N, 60 kg P2O5, 200 kg K2O, 22 kg CaO và 9 kg S, tỷ lệ N : P : K = 1 : 0,6 : 2,1. Trên đất phù sa sông Hồng để có năng suất cao có thể đầu tư 150 – 160 kg N phối hợp 16 tấn phân chuồng 90 kg P2O5 và 60 kg K2O/ha. Muốn hiệu quả kinh tế cao chỉ nên đầu tư phân khoáng ở mức 120 kg N + 60 kg P2O5 + 30 kg K2O/ha. Bảng 2.7: Hệ số sử dụng phân khoáng của cây lúa trên đất phù sa sông Hồng (%) [12]. Chất dinh dưỡng Vụ Xuân Vụ Mùa N 43,0 25,8 P2O5 20,5 22,0 K2O 46,0 43,0 Theo kết quả điều tra của Nguyễn Văn Bộ và cộng sự năm 1998 thấy rằng các hộ nông dân các tỉnh Đồng bằng sông Hồng tỷ lệ N : P2O5 : K2O bón cho cây trồng thích hợp hơn so với cả nước, tuy nhiên vẫn không đều giữa các địa phương . So với cả nước tỷ lệ N : P2O5 : K2O = 1 : 0,59 : 0,3 thì tỉnh Nam Định mức đầu tư cho lúa xuân cao: phân chuồng 10,6 tấn/ha, phân đạm 138,8 kg N/ha, phân lân 74,1 kg P2O5, phân kali 50,6 kg K2O/ha, tỷ lệ bón N : P2O5 : K2O 1 : 0,53 :0,36 ; ở Bắc Giang tỷ lệ này lên tới 1 : 0,52 : 0,95 với lượng N bón là 93,9 kg N/ha. Mức bón trung bình của các tỉnh khác là 100 kg N/ha, 59 kg P2O5 và 30 kg K2O/ha [7]. Các loại phân N, P, K hóa học đều có hiệu lực rõ trong bón phân cho lúa trên đất phù sa sông Hồng. Trong đó phân đạm có hiệu lực cao nhất nhưng với trình độ canh tác hiện nay chỉ nên bón 120 kg/ha là mức đạm bón có thể đạt năng suất 5 – 5,5 tấn/ha/vụ. Mặt khác để đảm bảo chất lượng tốt, hiệu suất bón phân cao và ổn định độ phì nhiêu của đất cần phối hợp N vói P,K theo tỷ lệ N : P : K là 1 : 0,5 : 0,5. Với mức độ bón 80 kg N/ha/vụ có thể đạt năng suất 5 tấn/ha/vụ nhưng không đảm bảo được độ phì nhiêu của đất. 2.3 Sự mất đạm trong đất ngập nước Đất lúa nước do đặc điểm của quá trình phát sinh cùng với quá trình canh tác trong lớp đất cày phân hóa thành hai ranh giới rõ ràng : tầng oxy hóa và tầng khử. Tầng oxy hóa là lớp đất trên cùng của tầng canh tác, dày từ vài mm tới 1cm, ở đó vi sinh vật tồn tại trong điều kiện hảo khí. Do lớp nước trên mặt ruộng lúa giàu oxy, nhờ quá trình quang hợp của những thực vật thủy sinh sống trong ruộng lúa và tiếp xúc với không khí. Dưới tầng oxy hóa là tầng khử, vi sinh vật tồn tại trong điều kiện yếm khí. Do đặc điểm trên khi bón phân đạm cho lúa diễn ra quá trình sau: Thủy phân Urea, mất đạm ở thể hơi NH3, mất đạm do qúa trình Nitrat hóa và phản Nitrat hóa và quá trình mất đạm do rửa trôi bề mặt hoặc thấm sâu theo chiều thẳng đứng. Hiện tượng mất đạm khi bón vãi trên mặt ruộng do bón đạm amon hoặc đạm Ure khi bón vào tầng oxy hóa bị các vi khuẩn Nitrat hóa thành NO3-. Nitrat không được keo đất giữ lại, bị rửa trôi xuống tầng khử oxy ở dưới rồi tham gia vào quá trình phản đạm do vi sinh vật sống trong điều kiện yếm khí có đủ chất khử thành N2 bay vào không khí, một phần bị rửa trôi hoặc ngấm xuống tầng đất phía dưới. Cơ chế của các quá trình mất đạm trong đất diễn ra như sau : 2.3.1 Sự mất đạm ở thể hơi NH3 - Quá trình thủy phân Urê: là quá trình chuyển hóa đạm urê sang dạng amon nhờ xúc tác của men Ureaza theo phương trình : CO(NH2)2 + 2H2O + H+ → 2 NH4+ + HCO3- (NH4)2CO3 + H2O → 2 NH3 + H2O + CO2 NH4+ + OH- → NH4OH → NH3 + H2O - Quá trình trên diễn ra ngay sau khi bón Urê vào đất và kết thúc sau 3 – 4 ngày sau khi bón. Hoạt tính của men ureaza tăng khi nhiệt độ tăng và giảm khi pH thấp, gây ra hiện tượng mất đạm. Lượng đạm mất ở dạng khí NH3 phụ thuộc vào: + Nồng độ NH+4 trong nước ruộng + pH nước ruộng: theo tính toán của Vlek và Stumpl năm 1978 thì nồng độ NH3 trong nước ruộng tăng 10 lần khi pH tăng 7 – 9. Ở pH 9,2 có 50% NH4+ trong nước ruộng chuyển hóa thành NH3. + Nhiệt độ nước ruộng và tốc độ gió ảnh hưởng đến quá trình bay hơi 2.3.2 Sự mất đạm do quá trình Nitrat hóa và phản Nitrat hóa - Quá trình Nitrat hóa: Dưới tác dụng của một số loài vi sinh vật đặc biệt, NH3 được hình thành do quá trình amon hóa hoặc NH4+ ở các dạng phân hóa học sẽ tiếp tục chuyển hóa thành NO2- rồi sau đó thành NO3-. Quá trình Nitrat hóa chia thành hai giai đoạn: + Giai đoạn Nitrit hóa: NH3 + 3/2 O2 → NO2- + H2 O + 2H+ + Giai đoạn Nitrat hóa NO2- + 3/2 O2 → NO3- + H2O + 2H+ Quá trình Nitrat hóa khử Nitơ là quá trình gây ra tổn thất đạm rất lớn và hiệu quả sử dụng đạm không cao, sự hoạt động của các loại vi khuẩn phụ thuộc vào nhiệt độ, pH, và tính chất khác nhau của đất: ♦ pH: khi pH < 5,5 hoạt tính của quần thể vi sinh vật sẽ thấp, hoạt động tối thích của vi sinh vật ở pH trung tính ♦ Nhiệt độ: vi sinh vật chịu tác động của nhiệt độ, quá trình Nitrat hóa hoạt động ở nhiệt độ tối thích 30 – 35oC. ♦ Tốc độ Nitrat hóa còn phụ thuộc vào nồng độ NH+4 dễ tiêu trong đất Tuy nhiên, quá trình Nitrat hóa sẽ làm NO3- dễ bị rửa trôi và làm chua đất, là nguồn N của vi khuẩn phản Nitrat hóa làm cho đất mất đạm ở dạng N2. - Quá trình phản Nitrat hóa: NO3- dưới tác dụng của vi sinh vật yếm khí sẽ chuyển hóa thành N2: NO3-→ NO2- → NO → N2O →N2 Quá trình phản Nitrat hóa chỉ xảy ra khi có Nitơ bị oxy hóa và có ít Oxy trong một môi trường thích hợp cho vi khuẩn phản Nitrat hóa hoạt động. Các vi khuẩn phản Nitrat hoạt động ở pH trung tính 6 – 8, tỷ lệ nước/ không khí thích hợp và nhiệt độ đất khoảng 20 – 30oC. Quá trình phản Nitrat hóa chịu ảnh hưởng của các yếu tố: + Hàm lượng chất hữu cơ trong đất + Nồng độ NO3- trong đất: khi nồng độ NO3- 40 mg N/g chất khô sẽ không xuất hiện quá trình phản Nitrat hóa. Trong điều kiện khí hậu nhiệt đới tốc độ phản Nitrat hóa nhanh, nhiệt độ tối thích là 60 – 65oC. Quá trình phản Nitrat hóa diễn ra chậm ở pH thấp, thích hợp ở khoảng pH từ trung tính đến hơi kiềm. Quá trình này diễn ra mạnh trên đất bão hòa nước hoặc ngập nước. 2.3.3 Sự mất đạm do rửa trôi bề mặt hoặc thấm sâu theo chiều thẳng đứng Sự tích đọng mạnh của NH3 hoặc NH+4 có tác động khác nhau tới môi trường. Sau khi bón phân Urê hoặc các loại phân khác có NH4+ ở đất lúa ngập nước xuất hiện sự lắng đọng NH3, NH+4. NO3- tạo ra do quá trình oxy hóa sẽ tác động tới mực nước ngầm và rửa trôi bề mặt. Theo Bùi Huy Đáp năm 1980 bón vãi phân N trên mặt ruộng lúa đối với đất có thành phần cơ giới nhẹ sau 15 ngày làm mất 50% N, đối với đất thịt nhẹ sau một tháng mất 40% N. Đạm bị mất ảnh hưởng đến môi sinh nếu chúng bị rửa trôi dạng Nitrat, bị bay hơi ở dạng NH3 hoặc bị loại ra ở dạng NO2-. Đạm bị rửa trôi xuống các tầng đất sâu hơn hòa vào nước ngầm và các tầng đất ngập nước gây ô nhiễm. Đạm Urê được đất giữ lại bám và di chuyển tự do theo nước và đất. Đạm Amon tồn tại trong đất đa dạng: NH4+ và khí NH3 (hay NH4OH). Sự cân bằng giữa hai dạng này trong đất hoàn toàn phụ thuộc vào pH đất. Ion NH4+ ít di động trong đất còn NH4OH và NH3 di động tự do trong đất. Trong đất cát amon di chuyển nhanh hơn trong đất sét, trong đất kiềm lại lớn hơn so với đất axit nhẹ. Khi phức hệ trao đổi của keo đất đã hấp thụ bão hòa amon thì sự rửa trôi amon lớn hơn. Trong dung dịch đất amon có thể trao đổi với ion Ca2+ do chuyển lên mặt đất và ở mặt đất nhiều hơn K+ và các ion khác nhất là trong đất kiềm. Amon có thể mất dạng khí NH3 và bị rửa trôi theo nước xuống nước ngầm. 2.4 Phân đạm và vấn đề tích lũy NO3-, NH4+ trong nước mặt và nước ngầm. 2.4.1 Độc tính của NO3- và NH4+ đối với cơ thể người và động vật Do hệ số sử dụng đạm được xác định trung bình 30 – 40%, lượng còn lại bị mất và là nguồn ô nhiễm đối với môi trường đất, nước. Lượng đạm cao tích luỹ trong sản phẩm nông nghiệp sẽ xâm nhập vào cơ thể. Vì chạy theo năng suất và thói quen sử dụng phân đạm (đặc biệt ở các vành đai rau màu của các thành phố lớn) nhân dân sử dụng với liều lượng cao làm xuất hiện trong đất, sản phẩm có chứa nhiều NO3-, NO2. Các hợp chất này dẫn đến hội chứng Methaemoglobinaemia (hội chứng trẻ da xanh) hiện tượng rất phổ biến hiện nay ở các nước đang phát triển. Trong các loại lương thực thực phẩm, nước uống ... rau được sử dụng hàng ngày đưa vào cơ thể lượng NO3- lớn nhất [28]. Sự tích lũy NO3- trong mô cây không độc với cây trồng, nhưng nó có thể làm hại gia súc, người và đặc biệt là trẻ em khi sử dụng lương thực, thực phẩm có hàm lượng NO3- cao. Thực ra tính độc của NO3- rất thấp, NO3- trong lương thực thực phẩm, nước uống đe dọa sức khỏe của con người là do khả năng khử NO3- thành NO2- trong quá trình bảo quản, vận chuyển và ngay trong bộ máy tiêu hóa của con người. 2H+ + 2e H2O NO3- NO2- (NO3- + 2H+ 2e NO2- + NAD+ + H2O Trong máu, ion NO2- ngăn cản sự kết hợp oxi với hemoglobin ở quá trình hô hấp, quá trình này được lặp lại nhiều lần. Vì vậy, mỗi phân tử nitrit có thể biến đổi rất nhiều phân tử hemoglobin thành methaemoglobin. Methaemoglobin được tạo thành do oxyhemoglobin đã bị Fe2+ oxy hoá thành Fe3+ làm cho phân tử hemoglobin mất khả năng kết hợp với oxy tức là việc trao đổi khí của hồng cầu không được thực hiện. Cơ chế này dễ dàng xảy ra với trẻ nhỏ, đặc biệt là trẻ có sức khỏe yếu, tiêu hóa kém vì trẻ em còn thiếu các enzym cần thiết để khử nitrit xuống N2 và NH3 rồi thả ra ngoài. Nelson (1984) cho rằng: bệnh methaemoglobin có triệu chứng rõ rệt khi hàm lượng methaemoglobin lớn hơn 10% và trẻ em có thể chết khi trong máu có triệu chứng 50 – 70% methaemoglobin [39]. Trong dạ dày, do tác dụng của hệ vi sinh vật, các loại enzym và do các quá trình hóa sinh mà NO2- dễ dàng tác dụng với các axit amin tự do tạo thành Nitrosamie là hợp chất gây ung thư [37]. Các axit amin trong môi trường axit yếu (pH = 3 – 6) đặc biệt với sự có mặt của ion Nitrit sẽ dễ bị phân hủy thành anđêhit và axit amin bậc 2, từ đó tiếp tục vận chuyển thành Nitrosamie. Nitrit có mặt trong rau quả thường vào khoảng 0,05 – 2 mg/kg. Ngày nay, nhiều tác giả nhắc đến Nitrosamie như là một tác nhân làm sai lệch NST, dẫn đến truyền đạt sai thông tin di truyền. Đối với người NO3- có thể gây ngộ độc ở liều lượng 4 g/ngày, ở liều lượng 5 g/ngày có thể gây chết, 13 – 18 g/ngày gây chết hoàn toàn. Việc sử dụng nước có tồn dư NO3- qúa cao gây bệnh methemoglobin lần đầu tiên được phát hiện vào năm 1945. Theo tổ chức y tế thế giới (WHO) và cộng đồng kinh tế châu Âu (EEC) giới hạn hàm lượng NO3- trong nước uống là 50 mg/l. Trẻ em thường xuyên uống nước có hàm lượng NO3- cao hơn 45 mg/l sẽ bị rối loạn trao đổi chất giảm khả năng kháng bệnh của cơ thể. Theo một số tác giả nhiễm độc NO3- ít xảy ra với người lớn [36]. Tính độc của NO3- cũng được các tác giả tính theo liều độc LD50 ngưỡng tối đa, liều gây chết tức thì. Thêm nữa, tính độc lại phụ thuộc vào lượng NO2- được tạo thành từ NO3- , vì vậy các tác giả đưa ra ngưỡng hàm lượng rất khác nhau. Theo Jecfa (1974), người nặng 60 kg liều lượng NO3- chấp nhận được là 220 – 440 mg, còn NO2- chỉ là 8 – 16 mg [33]. Theo Simon (1966) liều độc của NO3- là 5000 mg trong khi đối với NO2- chỉ là 500 mg. Các loại rau thường được sử dụng làm thức ăn cho trẻ đã được tính toán cho rằng hàm lượng NO3- không được quá 300 mg/kg [40]. (Bảng 2.8, phần phụ lục). Theo Lê Doãn Diên (1993) ngộ độc Nitrat và Nitrit có các biểu hiện khi trong máu có từ 30 – 40% Methaemoglobin cơ thể sẽ bị hôn mê nhẹ, lên tới 50% có biểu hiện nghiêm trọng, 70 – 80% thì có thể thiếu oxy nghiêm trọng dẫn đến suy tim mạch và chết trong trạng thái tím tái. Ngoài ngộ độc còn có một số biểu hiện mạch máu ngoại vi dãn rộng, huyết áp thấp, niêm mạc tái, hoạt động của tuyến giáp giảm, vitamin B2, B6 không được tổng hợp, Vitamin A thiếu [8]. Độc NO3-, NO2- và bệnh lý methaemoglobin với động vật nhai lại cũng được nhiều tác giả đề cập đến. Năm 1950 ở bang Missouri (Mỹ) nhiều gia súc bị chết ngạt do bệnh methaemoglobin, do gia súc ăn cỏ có hàm lượng NO3- quá cao. Nhìn chung độc NO3- xảy ra đối với cừu (ovis arils) biểu hiện rối loạn màu, da, thở nhanh, máu biến đổi thành nâu và có thể xảy ra hiện tượng xảy thai và sau đó gia súc bị chết [41]. Các nghiên cứu về tồn dư NO2- cho thấy hàm lượng chất này trong nước uống, trong rau và trong thực phẩm là không nhiều thậm chí ở trong nước uống là không đáng kể.Tuy nhiên các công trình nghiên cứu thấy phân đạm tăng tồn dư NO3- trong nông sản khi bón đạm 30 – 180 kg N/ha thì lượng tồn dư trong cà rốt và củ cải tăng 21,7 lên 40,6 mg/kg và 236 lên 473 mg/kg. Theo Bùi Quang Xuân (1998) ảnh hưởng của phân bón tới năng suất và hàm lượng NO3- trong cà chua, hành tây cho thấy: bón phân đạm tăng năng suất nhưng cũng tăng hàm lượng NO3- trong củ hành tây 72,8 – 87,4 mg/kg, cà chua 300 – 485 mg/kg [33]. Chính vì vậy số lượng thực phẩm ăn có nồng độ NO3- cao trong rau là nguồn NO2- quan trọng, chiếm 75% tổng mức cung cấp. 2.4.2. Sự tích lũy NO3-, NH4+ trong nước mặt và nước ngầm Nhiều nhà khoa học quốc tế cho rằng muốn thâm canh tăng năng suất cây trồng thì đất nào cũng phải sử dụng phân hóa học. Những mối lo ngại về môi trường trong lĩnh vực nông nghiệp ở các nước phát triển và đang phát triển thông thường hay nói đến các vùng thâm canh, nơi sử dụng phân bón hóa học với mức độ cao, cây trồng không sử dụng hết dẫn đến tồn dư tích luỹ của N trong đất nước mặt và rửa trôi xuống tầng nước ngầm. Theo viện tài nguyên thế giới, đến năm 1993 quỹ đất của toàn nhân loại là 14.042 triệu ha. Như vậy mỗi năm theo mức sử dụng phân đạm hóa học năm 1995 mỗi ha phải gánh chịu: 200 triệu tấn NO3-. Tuy nhiên, cũng theo tư liệu của viện tài nguyên thế giới, đất trồng trọt chiếm 20,6 %. Như vậy, lượng NO3- tích lũy trong đất trồng trọt tăng lên gấp 5 lần, nghĩa là 75 kg NO3-/ha. Nếu tính lượng đất trên 1 ha có phân bố NO3- ngấm sâu 0,5 m thì sau 1 năm sử dụng phân đạm khoáng hàm lượng NO3- trong đất khoảng 7,5 – 8 ppm. Một số nghiên cứu xác định được rằng lượng đạm sản sinh ra trên đồng ruộng chỉ khoảng 35 – 55 % có nguồn gốc phân hóa học, phần lớn vẫn nhờ phân hữu cơ. Như vậy, NO3- tích lũy sẽ lớn hơn rất nhiều giá trị 8 ppm [23]. Mặc dù thực vật rất cần Nitơ nhưng nguyên tố này gần như được hấp phụ rất ít và rất yếu trong đất nhờ khả năng hấp phụ của phức hệ keo đất và chúng thường tồn tại trong dung dịch đất dưới dạng Ion NO3- linh động, dễ bị rửa trôi vào các nguồn nước và thấm sâu vào đất. Chính vì thế mà nhiều nơi trên thế giới nước mặt, nước ngầm đã bị nhiễm bẩn do quá trình hoà tan và tích lũy NO3- gây ra. Theo kết quả nghiên cứu của Russel (1972) ở 18 con sông ở nước Anh cho thấy hệ số tương quan giữa sự gia tăng hàm lượng NO3- ở nước sông và mức sử dụng phân đạm có tương quan r = + 0,7. Trong nước ao, hồ, nồng độ Nitơ dạng Nitrat (NO3-) có thể thay đổi từ 0 – 4 mg/l đôi khi lên tới 10 mg/l. Trên thế giới 10% số sông được khảo sát bởi hệ thống GEMS đều cho thấy hàm lượng NO3- vượt tiêu chuẩn của WHO đối với nước uống. Ở châu Âu, hơn 90% các sông được khảo sát đều có hàm lượng nitrat khác nhau và có 5% số sông có hàm lượng cao hơn 200 lần so với nồng độ nền của các sông chưa bị ô nhiễm. Ở Mỹ, dòng chảy từ các trang trại đã gây ô nhiễm chính, 64% các sông và 57% các hồ bị hại từ nghiêm trọng đến trung bình do ô nhiễm trên diện rộng. Một thông báo của Ấn Độ cho biết: vùng Haryana đã bị nhiễm bẩn Nitrat, một số giếng nước ngầm có nồng độ Nitrat rất cao (so với tiêu chuẩn quốc gia 45 ppm) từ 114 ppm đến 1800 ppm. Nghiên cứu sự nhiễm bẩn NO3- vào nước ngầm Diez và cộng sự (1994) đã thấy rằng lượng Nitrat thấm vào nước ngầm phụ thuộc vào 2 nguyên tố chính là nồng độ NO3- trong dịch đất và lượng mưa. Mặt khác những kết quả nghiên cứu bằng nguyên tử đánh dấu cũng khẳng định NH4+ trong nước có nguồn gốc chủ yếu từ Nitơ bón vào đất. Nồng độ NO3- trong nước phụ thuộc chặt chẽ vào hàm lượng Nitrat bón và chiếm khoảng 0,2 – 1,5%. Tùy theo liều lượng bón và phân bón, hàm lượng NH4+ có thể đạt tới 9,4 mg/l. Sau khi bón thúc hàm lượng NO3- trong nước đã tăng nhanh trong một số ngày đầu và qua 6 ngày đêm chiếm khoảng 11,5 – 17,4% tổng liều lượng Nitơ bón cho lúa [18]. Tuy nhiên, thực tế cũng cho thấy dù lượng N được sử dụng rất nhiều trong sản xuất nông nghiệp song quá trình Nitrat và phản Nitrat là quá trình mất đạm, mất chất dinh dưỡng đối với cây trồng cũng diễn ra khá mạnh và nếu đứng từ góc độ môi trường thì quá trình chuyển hoá đạm ở các dạng NO3-, NO2- về dạng Nitơ phân tử trở lại khí quyển góp phần làm cân bằng, ổn định hài hòa thành phần môi trường 2 NH3 + 3 O3 → 2 NO2 + 2 H+ + 2 H2O 4 NO2 + O2 + 2 H2O → 4 HNO3 NO3- + 5 (CH2O) + 4 H+ → 2 N2 + 5 CO2 +7 H2O Quá trình này thực hiện trong môi trường nhờ sự hoạt động của 2 loại vi sinh vật chủ yếu Nitrosomonas và Nitrit bactri. Quá trình phản Nitrat nhờ vi sinh vật, quá trình rửa trôi theo các mặt là thấm sâu dưới tầng đất làm (NO3-) giảm xuống trong 1 năm canh tác. Khi nghiên cứu sự nhiễm do NO3-, trong canh tác ngô khi không bón phân, có bón urê, bón Floranid và Compost với 2 chế độ tưới là: tưới bình thường theo truyền thống canh tác và tưới tối ưu có quản lý đã cho kết quả rất khác nhau về nồng độ NO3- trong đất [23]. Bảng 2.9: Hàm lượng NO3- trong dung dịch đất ở độ sâu 50 và 140 cm (mg/l) Công thức bón Tưới bình thường Tưới có quản lý 50cm 140cm 50cm 140cm Không phân bón 92,7 ± 86 193 ± 33 59,3 ± 43 - Bón ure 447,2 ± 90 425 ± 53 215,2 ± 71 413 ± 55 Bón Floranid – 32 188,9 ± 54 341 ± 21 170,4 ± 46 375 ± 84 Bón Compost 131,1 ± 61 404 ± 48 187,7 ± 65 219 ± 53 (Nguồn J.A.Diez và cộng sự - 1994) Từ kết quả cho thấy: Ở độ sâu 50 cm khi bón ure, hàm lượng NO3- cao hơn hẳn khi bón phân ủ và bón Floranid – 32. Ở độ sâu cao hơn 140 cm hàm lượng NO3- chỉ cao hơn so với phân ủ và Floranid – 32. Cả hai kiểu tưới ở tầng sâu 140 cm hàm lượng NO3- trong dung dịch đất đều cao hơn. Như vậy, sử dụng phân hóa học ure dẫn đến khả năng tích đọng NO3- lớn hơn thì khả năng rửa thấm NO3- theo chiều sâu phẫu diện cũng cao hơn. Kết quả tổng hợp của J.Hajin và Anat Lowenegarit (1996) đã cho thấy: gia tăng sử dụng phân hóa học sẽ làm tăng lượng dinh dưỡng trong nước ngầm và nước mặt. Từ năm 1936 đến nay, mức tăng sử dụng nitrogen từ 4,2kg lên đến 153 kg N/ha đã làm cho hàm lượng (NO3-) trong các giếng nước tăng từ 40mg/l (1953) lên đến 105 mg/l như hiện nay. Nước sông Thames có hàm lượng nitrat là 2 mg/l (1938) và hiện nay đã đạt tới 10mg/l (1984). Hai tác giả nêu ra hiện tượng đặc biệt nguy hiểm từ kết quả nghiên cứu với 4 mức bón Đạm và Lahav và Kalmar (1993) cho thấy: khi sử dụng phân đạm hóa học ở 4 mức bón từ 80 kgN/ha đến 640 kgN/ha đã làm cho hàm lượng (NO3-) ở lớp đất mặt (0 – 30 cm) thay đổi từ 4,2 mg/kg lên đến 427,2 mg/kg. Từ kết quả đó cần phải thấy rằng: quá trình tích lũy (NO3-) trong đất ở các lớp đất khác nhau phụ thuộc vào nhiều yếu tố nhưng khi tăng mức bón lên 8 lần ( theo lượng N bón) thì tích lũy (NO3-) ở lớp mặt tăng lên không phải 8 lần mà là 102 lần còn tích lũy ở tầng đất 60 – 90 cm sẽ tăng lên đến 464 lần [23]. Ở Việt Nam cũng có một số nghiên cứu ô nhiễm N trong nước ngầm. Tuy nhiên, những nghiên cứu theo hướng này chưa nhiều. Theo Lê Văn Tiến (1997) Viện KHKTNN Việt Nam kết luận hàm lượng đạm tích tụ trong nước ngầm ở Thanh Trì ngoại thành phía nam Hà Nội cũng là dạng NH4+ tích tụ khá cao hàm lượng này đạt khoảng 1 – 2 mg N/l và nước cất từ nguồn này không thể dùng để phân tích đúng nếu không xử lý qua cột lọc Cationit để loại trừ đạm. Nhiễm bẩn môi trường từ phân bón là một vấn đề nguy hại. Nguồn gốc trong nước là do bón phân vô cơ và hữu cơ nguyên nhân là nhân dân không biết cách bón, bón không đều và bón thúc vào thời kỳ cây không cần. Theo Bùi Quang Xuân (1999) phân Urê CO(NH2)2 sau khi được vùi vào đất sẽ nhanh chóng thủy phân chuyển thành đạm dễ tiêu NH4+. Khoảng 8 ngày sau đó lượng NH4+ đạt mức cao nhất, sau đó giảm nhanh chóng và đến sau khoảng 16 ngày trở đi hàm lượng NH4+ giảm xuống gần như bằng không. Ngược lại, hàm lượng NO3- trong đất bắt đầu tăng dần từ sau bón Urê 4 – 8 ngày và đạt cao nhất sau khi bón từ 12 – 16 ngày. Tăng liều lượng Ure làm tăng hàm lượng NO3- trong đất. Phân Ure được hòa vào nước tưới có hàm lượng NO3- cao nhất ở 4 ngày sau tưới và sau đó thì hàm lượng này sẽ giảm dần [34]. Lượng phân bón hóa học tùy từng nơi, từng lúc, tùy vào yêu cầu sử dụng đất, mức độ thâm canh... mà gây ra tình tranạg tích lũy NO3-, NH4+ khác nhau. Theo Trần Công Tấu (1997) khi nghiên cứu xác định hàm lượng NO3- trong nước ngầm trên cánh đồng lúa Minh Khai – Hà Nội thấy hàm lượng NO3- trong nước ngầm xu hướng tăng từ mùa khô sang mùa mưa và dao động từ 111,2 – 116,9 mg/l. Hàm lượng trung bình 41,7 mg/l đến 116,9 mg/l. Nếu so với nước uống (tiêu chuẩn do Bộ Y tế Việt Nam ban hành) thì hàm lượng Nitrat trong nước ngầm ở khu vực nghiên cứu vượt quá ngưỡng giới hạn cho phép 8 – 11 lần (tiêu chuẩn cho phép là 10 mg/l) [23]. Hàm lượng NO3- cũng có sự thay đổi theo từng loại đất, vùng nước và theo thời gian. Nitrat ở kênh tưới rau tháng 1 là 0,45 mg/l và đến tháng 7 là 0,24 mg/l [26]. Theo Đỗ Trọng Sự (1991) đã nghiên cứu khá toàn diện sự biến đổi các thành phần hóa học của nước ngầm ở Hà Nội theo các mùa trong các năm 1991 – 1993 cho thấy: hàm lượng các thành phần nghiên cứu đều tăng theo thời gian và mùa khô lớn hơn mùa mưa. Hàm lượng NH4- mùa mưa năm 1991 là 2,9 mg/l tăng lên 4.9mg/l vào mùa mưa năm 1992, muà khô năm 1992 là 5,12mg/l tăng lên 6,06mg/l vào năm 1993. Hiện tượng tương tự cũng thấy ở các chỉ tiêu NO2-, NO3- và các thành phần khác. Tuy nhiên chưa thể coi đây là quy luật diễn biến của các thành phần hóa học theo thời gian vì thời gian theo dõi còn quá ngắn [19]. Nguồn NO3- có thể tạo ra từ chất hữu cơ trong đất, phân chuồng, phân bắc tươi, và phế phụ phẩm nông nghiệp, khoảng 35 – 55% đạm sản sinh trên đồng ruộng có nguồn gốc từ phân hóa học, phần còn lại nhờ phân hữu cơ. Ngoài ra nguồn gốc gây tích lũy NO3-, NH4+ còn thấy xuất hiện ở các con sông ven các nhà máy. Theo hội bảo vệ thiên nhiên và môi trường Việt Nam (2004) tại một số điểm xả thải tại nhà máy giấy Bãi Bằng, nhà máy supe phốt phát Lâm Thao, khu công nghiệp Việt Trì – Phú Thọ một số chỉ tiêu ô nhiễm vượt mức giới hạn cho phép. Đoạn sông Hồng từ Diên Hồng tới ngã ba Việt Trì về mùa cạn nhiều chỉ tiêu ô nhiễm vượt TCCP đối với nước mặt loại A: NO2- vượt 1,4 lần, NH4+ vượt 2 lần. Tại cầu Việt Trì NO2- cao hơn TCCP đối với nước mặt loại A từ 4 – 20 lần [15]. Các chỉ tiêu tích lũy NO3-, NH4+ đang tăng ở các lưu vực sông đặc biệt ở các lưu vực sông Cầu, sông Nhuệ - Đáy. Hàm lượng nitrit là yếu tố ô nhiễm cao nhất cả về quy mô phân bố cũng như hàm lượng tập trung trên đoạn sông đi qua khu Thái Nguyên, Cam Gía, chợ Mới (Bắc Cạn), cầu Loàng, thác Huống. Giá trị trung bình tại các vị trí quan trắc là 0,05 – 0,2 mg/l vượt quá TCCP mức A từ 5 – 20 lần và 4 lần so với mức B. Giá trị cao nhất đạt 2 – 2,8 mg/l cao hơn TCCP 56 lần so với mức B. Giá trị thấp nhất thường < 0,01 – 0,07 mg/l ở mức xấp xỉ và vượt quá TCCP mức A 1,4 lần. Trên đoạn sông Nhuệ, sông Đáy, mức độ ô nhiễm nitrit đã đến mức báo động, hầu hết các điểm đo trong lưu vực có giá trị vượt tiêu chuẩn mức A gấp 4 – 5 lần. Tích lũy NH4+ diễn ra trên diện khá rộng trong lưu vực. Tại các vị trí lấy mẫu trên sông Nhuệ hàm lượng NH4+ trung bình đạt 1,2 – 1,7 mg/l vượt tiêu chuẩn A (TCVN 5942 – 1995) từ 25 - 33 lần và vượt quá tiêu chuẩn B (TCVN 5942 – 1995) từ 1,2 – 1,7 lần. Trên sông Đáy, hàm lượng NH4+ tại các vị trí đo đạt từ 0,06 – 1,5 mg/l vượt quá tiêu chuẩn A từ 1,2 – 30 lần. Hàm lượng NH4+ tại các điểm đo trên các sông thuộc nội thành Hà Nội đạt trên 20mg/l vượt tiêu chuẩn B từ 10 – 20 lần [2]. Nguy hại hơn mức ô nhiễm đang tăng dần theo thời gian từ 2002 – 2003. Xã Yên Sở trong năm 2002 kết quả đo đạc cho thấy hàm lượng NH4+ là 37,2 mg/l đến năm 2003 tăng lên 45,2 mg/l, phường Bách Khoa mức ô nhiễm NH4+ từ 9.4 – 14,7mg/l có nơi chưa từng bị ô nhiễm NH4+ xong nay cũng đã vượt TCCP như Long Biên, Tây Mỗ, Đông Ngạc... hiện bản đồ nguồn nước bẩn bị nhiễm bẩn đã lan rộng ra toàn thành phố. Theo Lê Huy Hoàng mức ô nhiễm các hợp chất N và P trong nước dưới đất ở Hà Nội đang tăng lên. Diện tích nước dưới đất bị nhiễm bẩn tăng từ năm 1992 – 1995. Điều tra 109 giếng của 28 nhà máy nước có 48,6% số giếng khoan nhiễm bẩn bởi NH4+ trên 63% giếng nhiễm bẩn NO3-, 4% nhiễm bẩn NO2- [2]. PHẦN III: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3.1 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: hàm lượng N (NH4+,NO3-) trong nước ruộng lúa, mương lúa và nước giếng khoan tại xã Đặng Xá - Gia Lâm - Hà Nội. - Phạm vi nghiên cứu: trên diện tích đất đai thuộc các thôn: Đặng, An Đà, Cự Đà, Kim Âu, Lở xã Đặng Xá - Gia Lâm - Hà Nội. 3.2 Nội dung nghiên cứu - Điều tra thu thập số liệu về điều kiện tự nhiên, kinh tế – xã hội tại xã Đặng Xá. - Điều tra cơ cấu cây trồng, mức độ sử dụng phân bón (tập trung vào phân đạm sử dụng cho cây trồng chính) trong nông hộ tại các điểm nghiên cứu. - Phân tích, giám sát biến động hàm lượng NO3-, NH4+ trong vụ Đông Xuân ở nước mặt và nước ngầm tại một số địa điểm ruộng lúa, mương lúa và giếng khoan của vùng nghiên cứu. - So sánh, đánh giá hàm lượng NO3-, NH4+ với tiêu chuẩn Việt Nam về chất lượng nước sử dụng trong nông nghiệp và nước sinh hoạt. - Đề xuất giải pháp sử dụng hiệu quả phân đạm cho lúa, tránh lãng phí và giảm ảnh hưởng tích lũy của chúng đối với nước mặt và nước ngầm. 3.3 Phương pháp nghiên cứu Để thực hiện mục đích, yêu cầu và nội dung nghiên cứu của đề tài chúng tôi sử dụng một số phương pháp sau: 3.3.1 Phương pháp thu thập tài liệu sơ cấp và thức cấp * Phương pháp thu thập số liệu thứ cấp: Tại phòng nông nghiệp và phòng quản lý đất đai của xã về điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội, tình hình sản xuất nông nghiệp trong các năm gần đây. * Phương pháp thu thập số liệu sơ cấp: - Xác định lượng phân bón sử dụng cho cây trồng trên cơ sở điều tra phỏng vấn 30 nông hộ sản xuất nông nghiệp trên địa bàn xã. Đánh giá tình hình sử dụng phân bón của các nông hộ trong sản xuất trên một số cây trồng chính trong hệ thống sử dụng đâtsanr xuất cây trồng: lúa, ngô, rau... - Lấy mẫu trong nước mặt và nước ngầm định kỳ, phân tích xác định hàm lượng NO3-, NH4+ ở các thời điểm từ tháng 3 đến tháng 5 vụ Đông Xuân 2008 để tìm hiểu sự thay đổi hàm lượng NO3-, NH4+, DO, pH, thế oxy hoá - khử (Eh) trong nước mặt, nước ngầm và mối quan hệ của chúng với điều kiện môi trường nước mặt và nước ngầm. - Phương pháp và địa điểm lấy mẫu: Chúng tôi đã tiến hành lấy 12 mẫu nước tại 12 điểm (4 mẫu nước ngầm và 8 mẫu nước mặt) vào các thời điểm xác định ( 12 và 27 hàng tháng) mỗi mẫu lấy 500 ml/lần đựng vào chai 500 ml. - Ký hiệu mẫu: Ký hiệu mẫu Địa điểm lấy mẫu Đặc điểm nơi lấy mẫu GK1 Giếng khoan tại hộ gia đình ở thôn Đặng Các giếng khoan có độ sâu từ 12 đến 25 m. Nước giếng được lấy trực tiếp từ máy bơm. GK2 GK3 Giếng khoan tại 2 hộ gia đình ở thôn Kim Âu GK4 ML1 Mương tưới cho lúa ở thôn Đặng, thôn An Đà, Thôn Kim Âu, thôn Lở Mương cung cấp nước tưới và thoát nước cho cánh đồng chuyên trồng lúa 2 vụ cho 4 thôn. ML2 ML3 ML4 RL1 Ruộng lúa tại thôn Đặng, An Đà, Kim Âu, Lở Nước mặt ở ruộng lúa được lấy theo định kỳ trong thời gian từ tháng 3 đến tháng 5. RL2 RL3 RL4 Sơ đồ khu vực lấy mẫu: Đê sông Đuống ● GK1 ♦→ ML1 ▀ RL1 ● GK2 Trạm Y tế xã Cổ Bi ▀ RL2 Trường học ♦→ ML2 ●GK4 ▀ RL3 ♦→ ML4 ●GK3 ♦→ ML3 ▀ RL4 Hướng Bắc 3.2.2 Phương pháp phân tích trong phòng thí nghiệm - Các mẫu sau khi lấy đưa về phòng thí nghiệm đo ngay các thông số: DO, pH metter (D – 51) và máy đo Eh (D – 52). - Phân tích chỉ tiêu NO3- và NH4+: a) Phân tích NO3-: - Mẫu nước lắc đều, lọc qua giấy lọc, lấy dịch trong - Lấy chính xác 20 ml nước sau lọc, cho vào cốc chịu nhiệt (50 - 100oC) - Đun trên bếp cách cát ở nhiệt độ to= 70 - 80oC đến khi cạn mẫu, tránh làm cháy mẫu - Thêm chính xác 0,2 ml nước cất và chính xác 0,8 ml dung dịch axit salilic 5% trong H2SO4. Lắc nhẹ mẫu - Thêm vào 19ml NaOH 2N - Đem so màu tại bước sóng 410 nm bằng máy đo UV để xác định hàm lượng Nitrat b) Phân tích NH4+: Phương pháp Indophenol - Mẫu nước lắc đều, lọc qua giấy lọc, lấy dịch trong - Lấy 3ml nước sau lọc, cho vào bình định mức 25 ml - Thêm 1 ml EDTA - Na tạo phức, tránh kết tủa cation - Thêm 4 ml hỗn hợp salicilat nitroprusside - Thêm H2O gần đến vạch ( gần tới 20 ml ) - Thêm 2 ml dung dịch đệm hypoclorit, pH = 13 - Để ra ngoài trong vòng 2h - Đem so màu tại bước sóng 667 nm bằng máy đo UV để xác định hàm lượng Amon. 3.2.3 Các phương pháp xử lý và đánh giá số liệu Số liệu thu thập và các số liệu phân tích đo đạc được tính toán theo chương trình Excel. Hàm lượng NH4+, NO3- trong nước mặt và nước ngầm được so sánh với TCVN: - Nước mặt so sánh với TCVN 5942 - 1995 - Nước ngầm so sánh với TCVN 5944 - 1995 PHẦN IV: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 4.1 Đặc điểm địa bàn nghiên cứu 4.1.1 Đặc điểm tự nhiên * Vị trí địa lý Đặng Xá là một xã của huyện Gia Lâm, cách trung tâm huyện khoảng 2 km về phía Đông Bắc - Phía Bắc giáp xã Phù Đổng - Phía Nam giáp xã Trâu Quỳ - Phía Tây giáp xã Cổ Bi - Phía Đông giáp xã Phú Thị Có các tuyến đường giao thông chính chạy qua địa phận xã: Đê sông Đuống, đường 181 và đường 179 (đường Ỷ Lan) với các hướng đi: Cầu Đuống - Phú Thị - Quốc Lộ 5, Dốc Lời đi Phú Thị - Quốc lộ 5, Dốc Lời đi cầu Đuống, Dốc Lời đi Đình Tổ - Bắc Ninh. Cảng Dốc Lời trên đoạn sông Đuống thuộc địa phận xã là nơi chu chuyển các nguyên vật liệu xây dựng. Xã Đặng Xá là xã thuận lợi về giao thông cả đường bộ lẫn đường sông ở Huyện Gia Lâm. * Đặc điểm khí hậu và thuỷ văn - Khí hậu: Đặng Xá nằm trong vùng Đồng Bằng Bắc Bộ nên chịu ảnh hưởng của vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa. Nhiệt độ trung bình hàng năm khoảng 23 - 24oC, tháng nóng nhất là tháng 6, 7 nhiệt độ lên tới 39oC, tháng lạnh nhất là tháng giêng nhiệt độ thấp tuyệt đối là 8oC. Số giờ nắng trong năm là 1970 giờ tương đối cao đảm bảo yêu cầu nhiệt cho sản xuất cây trồng. Lượng mưa trung bình hàng năm khoảng 1600 - 1800 mm/năm, tháng có lượng mưa lớn nhất là tháng 7, 8 (330 mm), tháng có lượng mưa thấp nhất là tháng 12, 1 (18 mm). Độ ẩm không khí trung bình năm 83%, tháng có độ ẩm cao nhất là tháng 3, 4 lên tới 87 - 89%, tháng có độ ẩm thấp nhất là tháng 11 (68%). - Thuỷ văn: Chạy qua địa phận xã Đặn Xá là 2 con sông: Sông Đuống và sông Thiên Đức. Đây là nguồn cung cấp nước chính cho sản xuất cũng như đời sống sinh hoạt của nhân dân trong toàn xã và vùng Nam Đuống. Nhìn chung với điều kiện khí hậu và thuỷ văn trên Đặng Xá là nơi thích hợp cho sự phát triển sản xuất nông nghiệp cụ thể đối với cây lúa và nhiều loại cây rau, màu. * Đặc điểm về đất đai Đặng Xá là một xã nằm ven sông Đuống, địa hình tương đối bằng phẳng, toàn bộ diện tích đất đai của xã được phân ra 2 vùng rõ rệt: - Vùng đất trong đê: Là diện tích đất phù sa sông Đuống không được bồi hàng năm, địa hình tương đối bằng phẳng, nơi cao nhất so với mặt nước biển là 5,8 m, nơi thấp nhất là 4,8 m. Diện tích của vùng là 539,5 ha chiếm 91,9% diện tích đất tự nhiên, trong xã đất rất thích hợp cho việc trồng lúa nước và các loại cây rau, màu. - Vùng đất ngoài đê: Là đất phù sa được bồi hàng năm của sông Đuống gồm cả hai phần tả và hữu sông Đuống, độ cao trung bình so với mặt nước biển là 6,9 m. Diện tích là 47,7 ha chiếm 8,1% diện tích tự nhiên, thích hợp cho việc trồng các loại cây công nghiệp ngắn ngày như đậu, đỗ, lạc, các loại rau màu... trong thời gian không bị ngập. Số liệu đất sản xuất nông nghiệp và đất phi nông nghiệp của toàn xã trình bày ở bảng 4.1: Bảng 4.1: Phân bố diện tích đất sử dụng ở xã Đặng Xá Loại đất Diện tích (ha) Tỷ lệ (%) Tổng diện tích đất tự nhiên 587,2 100 1. Đất nông nghiệp 321,6 54,77 - Đất trồng cây hàng năm + Đất chuyên lúa + Đất trồng cây hàng năm khác - Đất trồng cây lâu năm - Đất nuôi trồng thuỷ sản 299,9 179,9 120,0 2,6 19,1 51,07 30,64 20,44 0,44 3,25 2. Đất phi nông nghiệp 258,2 43,97 - Đất ở - Đất khác 75,3 175,6 12,82 29,90 3. Đất chưa sử dụng 7,3 1,24 (Nguồn: Phòng Quản lý đất đai xã Đặng Xá) Trong tổng số đất tự nhiên của xã là 587,2 ha thì diện tích đất nông nghiệp hiện có là 321,6 ha chiếm tỷ lệ lớn nhất là 54,77 %, diện tích đất phi nông nghiệp là 258,2 ha chiếm 43,97%, đất chưa sử dụng 7,3 ha chiếm tỷ lệ thấp nhất là 1,24%. Từ năm 1999 trở lại đây diện tích đất nông nghiệp có xu hướng giảm dần. Năm 1999 diện tích đất nông nghiệp là 361 ha, năm 2002 là 343 ha, năm 2004 là 300 ha. 4.1.2 Đặc điểm kinh tế - xã hội * Dân số và lao động Theo số liệu thống kê của xã năm 2006 thì tổng dân số toàn xã là 8428 người với 2104 hộ, trong đó số khẩu nông nghiệp là 6742 người chiếm khoảng 80%. Tổng số lao động của xã là 5056 người chiếm 59,9% tổng dân số, trong đó số lao động nông nghiệp là 4536 người chiếm 89,71% tổng số lao động toàn xã, lao động phi nông nghiệp là 520 người chiếm 10,28% tổng số lao động của toàn xã. Bảng 4.2: Dân số và lao động của xã Đặng Xá Chỉ tiêu ĐVT Số lượng % 1. Số nhân khẩu - Số khẩu nông nghiệp - Số khẩu phi nông nghiệp người người người 8428 6742 1686 100,00 80,00 20,00 2. Tổng số hộ - Số hộ nông nghiệp - Số hộ phi nông nghiệp hộ hộ hộ 2104 1904 200 100,00 90,49 9,51 3. Tổng số lao động - Số lao động nông nghiệp - Số lao động phi nông nghiệp người người người 5056 4536 520 100,00 89,72 10,28 (Nguồn: Phòng thống kê xã Đặng Xá) Tỷ lệ tăng dân số hàng năm của xã khoảng 1,2%. Toàn xã được chia thành 10 thôn và 7 cơ quan đơn vị, trong đó các thôn sản xuất rau chủ yếu là: Hoàng Long, Đổng Xuyên, Lở, Lời, Viên Ngoại, Nhân Lễ, các thôn sản xuất lúa chủ yếu là:Kim Âu, Viên Ngoại, Nhân Lễ, An Đà, Cự Đà, Đặng. Như vậy, về dân số và lao động xã Đặng Xá rất dồi dào thuận lợi cho việc phát triển kinh tế xã hội trong tương lai, đặc biệt trong việc thâm canh xây dựng cơ cấu cây trồng theo hướng sản xuất hàng hóa. * Đặc điểm kinh tế Thực trạng phát triển kinh tế - xã hội xã Đặng Xá năm 2007 thể hiện qua bảng 4.3: Bảng 4.3: Thực trạng phát triển KT - XH xã Đặng Xá năm 2007 Chỉ tiêu ĐVT Số lượng 1. Cơ cấu kinh tế % 100 - Nông nghiệp % 63,37 - Công nghiệp - Xây dựng cơ bản % 17.68 - Thương mại dịch vụ % 18.95 2. Tổng sản lượng lương thực quy ra thóc Tấn 4997 5. Thu nhập bình quân/ người/năm Triệu đồng/người 5,4 6. Tốc độ tăng trưởng kinh tế % 12,5 - Nông nghiệp % 5,5 - Công nghiệp - xây dựng cơ bản % 10,5 - Thương mại dịch vụ % 16,5 (Nguồn: Phòng thống kê xã Đặng Xá) Cơ cấu kinh tế xã Đặng Xá % 18.95% 63.37% 17.68% NN CN - DV TMDV Biểu đồ 4.1: Cơ cấu kinh tế xã Đặng Xá Qua kết quả thu thập ở bảng 4.3 cho thấy: Trong cơ cấu kinh tế thì tỷ trọng của ngành nông nghiệp (63,37%) cao hơn so với tỷ trọng của các ngành Công nghiệp - xây dựng cơ bản (17,68%) và thương mại dịch vụ (18,95%). Ngành sản xuất nông nghiệp của xã người dân quan tâm chủ yếu là sản xuất lúa, rau màu và chăn nuôi trâu, bò sữa... một số thôn tập trung sản xuất rau an toàn và rau truyền thống...Tốc độ tăng trưởng kinh tế xã năm 2007 tăng lên đáng kể trong đó ngành thương mại dịch vụ tăng lớn nhất 16,5%, xây dựng cơ bản 10,5%, nông nghiệp tốc độ tăng trưởng thấp hơn 5,5%. Tổng lượng lương thực quy ra thóc toàn xã 4997 tấn, mức thu nhập bình quân đầu người là 5,4 triệu đồng/năm tương đương mức thu nhập bình quân đầu người của cả nước. 4.1.3 Biến động tình hình sản xuất nông nghiệp của xã một số năm gần đây Tình hình sản xuất Nông nghiệp của xã trong 3 năm từ 2005 - 2007 thể hiện qua bảng 4.4 Bảng 4.4: Diện tích, năng suất và sản lượng các loại cây trồng chính của xã Đặng Xá Chỉ tiêu ĐVT 2005 2006 2007 I. Cây trồng chính 1. Lúa xuân - Diện tích Mẫu 250 270 280 - Năng suất Kg/sào 187 170 166,2 - Sản lượng Tấn 467,5 459 464,8 2. Lúa mùa - Diện tích Mẫu 390 393 350 - Năng suất Kg/sào 135 136 136 - Sản lượng Tấn 526,5 534,5 479,5 3. Ngô đông - Diện tích Mẫu 273 275 250 - Năng suất Kg/sào 145 150 169,7 - Sản lượng Tấn 395,8 412,5 424,3 4. Cây rau - Diện tích Mẫu 657 658 583,3 - Sản lượng Tấn 4599 4606 3500 II. Vật nuôi chính 1. Tổng đàn lợn Con 8573 8745 1950 2. Tổng đàn bò Con 254 380 398 (Nguồn: Phòng thống kê UBND xã Đặng Xá) 4.1.4 Phương hướng phát triển KT - XH * Kinh tế: Mục tiêu phát triển kinh tế của xã là chuyển dịch cơ cấu kinh tế, cơ cấu cây trồng trong nông nghiệp nông thôn, chuyển đổi cây con giống thu nhập thấp sang cây con và giống vật nuôi cho hiệu quả kinh tế cao. Đẩy mạnh sản xuất nông nghiệp, đưa nền tiến bộ khoa học kỹ thuật vào làm tăng năng suất cây trồng, phát triển đàn gia súc, gia cầm. Mở rộng tiểu thủ công nghiệp, xây dựng và thương mại dịch vụ để nâng cao mức sống thu nhập toàn xã. Mục tiêu phát triển kinh tế đến năm 2010 của xã Đặng Xá là: - Tốc độ tăng trưởng kinh tế hàng năm 12 - 14% trong đó: Nông nghiệp - thuỷ sản tăng 12 - 14%, Tiểu thủ công nghiệp - xây dựng cơ bản tăng 25 - 30%, Thương mại dịch vụ tăng 20 - 25%. - Cơ cấu kinh tế đến năm 2010 là: Nông nghiệp: 31,5%, Tiểu thủ công nghiệp - xây dựng cơ bản: 40%, Thương mại dịch vụ: 28,5% - Giá trị sản xuất trên 1 ha canh tác đến năm 2010 từ 68 - 72 triệu đồng, giảm tỷ lệ hộ nghèo còn dưới 1%. Thu nhập bình quân đầu người là 7,2 triệu đồng. * Văn hóa - xã hội: Củng cố và tăng cường công tác giáo dục, các công trình văn hóa, công tác dân số - gia đình - trẻ em, công tác phòng chống lụt bão, công tác văn hóa thông tin, xây dựng nếp sống văn hóa mới trong toàn xã nhằm góp phần quan trọng nâng cao đời sống văn hóa xã hội của nhân dân. 4.2 Tình hình sử dụng phân bón N, P2O5, K2O của xã Đặng Xá Trong những năm gần đây do quá trình chuyển dịch cơ cấu cây trồng theo cơ chế sản xuất thị trường, phần lớn diện tích đất nông nghiệp của xã Đặng Xá đã chuyển sang trồng các loại rau màu: Đổng Xuyên, Hoàng Long, Viên Ngoại, Nhân Lễ các thôn còn lại do đất trũng chưa có khả năng chuyển đổi vẫn duy trì diện tích canh tác lúa; tuy nhiên diện tích này đang có xu hướng giảm dần. Các thôn có diện tích sản xuất lúa lớn tập trung là thôn: Kim Âu, An Đà, Cự Đà, Đặng, Lở. Để tăng năng suất cây trồng, đảm bảo cung cấp lương thực, nông dân trong vùng đã tập trung thâm canh bón phân hoá học (N, P2O5, K2O) cho cây trồng. Lượng phân bón sử dụng cho một số cây trồng ở xã trong một số năm gần đây được thể hiện qua bảng 4.5: Bảng 4.5: Biến động lượng phân bón cho cây trồng trong một số năm gần đây (kg/sào/vụ) Cây trồng Năm Lúa xuân Lúa mùa Ngô 2005 N P2O5 K2O 120 95 55 110 65 40 190 125 90 2006 N P2O5 K2O 125 90 60 110 70 45 210 130 95 2007 N P2O5 K2O 130 95 65 115 75 50 230 140 105 (Nguồn: Phòng thống kê xã Đặng Xá) Kết quả thu được bảng 4.5 cho thấy lượng phân đạm bón cho lúa có xu hướng tăng từ năm 2005 đến năm 2007. Lúa xuân lượng phân đạm sử dụng nhiều hơn lượng đạm sử dụng ở vụ mùa. Lượng phân đạm có xu hướng tăng từ năm 2005 đến năm 2007 từ 5 đến 10 kgN/sào. Lượng phân P2O5 qua các năm là gần tương đương và có sự sai khác rõ rệt giữa hai vụ lúa mùa và lúa xuân. Lượng phân K2O đang được đầu tư ở đây không có sự sai khác so với các năm. Đối với ngô lượng đạm sử dụng tăng nhanh do ngô là cây sử dụng đạm mạnh, mặt khác do nhu cầu sản xuất làm thức ăn cho chăn nuôi bò sữa, lợn, gia cầm... nông dân sử dụng một số giống ngô lai năng suất cao. Chính vì thế lượng phân đầu tư bón cho ngô cũng rất lớn. Mặc dù thâm canh sử dụng phân bón tăng song năng suất cây trồng cũng không tăng là bao nhiêu qua một số năm. Kết quả trình bày ở bảng sau: Bảng 4.6: Năng suất một số cây trồng chính ở xã Đặng Xá (tạ/ha) (2005-2007) Năm Cây trồng 2005 2006 2007 Lúa xuân Lúa mùa Ngô 51,94 37,45 39,15 47,22 37,78 40,5 46,11 38,05 45,82 (Nguồn: UBND xã Đặng Xá) Bảng 4.7: Năng suất của một số giống lúa chính canh tác ở Đặng Xá Giống Diện tích (ha) Tỷ lệ diện tích (%) Năng suất (tạ/ha) Q5 0,3 5,4 48,6 Xi 203 3,2 57,1 43,2 Khang dân 1,1 19,6 45,9 C70 0,6 10,7 40,5 Nếp 0,4 7,1 27,0 (Nguồn: Kết quả điều tra nông hộ) Kết quả điều tra nông hộ trong 5 thôn: An Đà, Cự Đà, Đặng, Kim Âu, Lở của xã Đặng Xá thấy các giống lúa khác nhau năng suất khác nhau. Các thôn được phỏng vấn, đa số nông dân đều cho biết giống Q5 năng suất cao nhất trung bình đạt 48,6 tạ/ha, Khang dân trung bình đạt 45,9 tạ/ha, Xi 203 năng suất trung bình khoảng 43,2 tạ/ha, C70 năng suất trung bình đạt 40,5 tạ/ha, nếp năng suất đạt thấp nhất bình quân 27 tạ/ha. Lượng phân hóa học sử dụng bón cho lúa ở xã Đặng Xá là lớn. Kết quả thu được từ phỏng vấn nông dân được tổng hợp và trình bày trong bảng 4.8: Bảng 4.8: Lượng phân sử dụng bón cho lúa (kg/ha) T/g bón Vụ Bón lót Bón thúc Tổng lượng bón N P2O5 K2O N P2O5 K2O N P2O5 K2O Vụ xuân 112 68 37 51 23 45 163 91 82 Vụ mùa 85 58 37 43 19 50 128 77 87 (Nguồn: Số liệu điều tra, 2008) Qua bảng số liệu 4.8 chúng tôi có nhận xét: Lượng phân bón N, P2O5, K2O bón cho lúa trong vụ xuân thường cao hơn vụ mùa và phần lớn lượng phân thường tập trung cho bón lót là chính. Trong vụ mùa do cây lúa phát triển mạnh, nhiều lá và có độ che phủ lớn nên lượng ánh sáng cung cấp cho cây lúa bị giảm và thường lượng phân đạm lúa không thể hấp thụ hết dễ bị hòa tan và rửa trôi. Mặt khác, trong vụ mùa là điều kiện thuận lợi cho sâu bệnh phát triển mạnh đã phá hoại và làm năng suất lúa giảm rõ rệt. Theo kết quả điều tra tổng lượng phân bón N, P2O5, K2O trong vụ xuân mức độ sử dụng đạm là nhiều nhất. Việc bón phân đạm đã ảnh hưởng lớn đến sự sinh trưởng, phát triển và năng suất của lúa. Do hệ số sử dụng đạm của cây lúa không cao, nên lượng đạm cần bón đòi hỏi phải cao hơn nhiều so với nhu cầu của cây. So sánh lượng đạm sử dụng cho lúa ở Đặng Xá cho thấy: lượng đạm bón dao động lớn 128 kg/ha/vụ trong vụ mùa và 163 kg/ha/vụ trong vụ xuân cao hơn mức bón bình quân của cả nước và vùng đồng bằng sông Hồng ( 120 - 130 kg N/ha. Tỷ lệ dinh dưỡng trung bình N, P2O5, K2O ở vụ mùa và vụ xuân như sau: Trong vụ xuân tỷ lệ dinh dưỡng N: P2O5: K2O = 1: 0,56: 0,50, vụ mùa tỷ lệ dinh dưỡng N: P2O5: K2O = 1: 0,60: 0,68 so với tỷ lệ NPK sử dụng ở đất phù sa sông Hồng (N: P2O5: K2O = 1: 0,75: 0,25) cho thấy tỷ lệ giữa đạm và lân là tương đối hợp lý về mặt dinh dưỡng, tuy nhiên lượng Kali bình quân bón cho lúa là cao gấp 2,72 lần so với tỷ lệ Kali bón thông thường cho lúa ở vùng đồng bằng sông Hồng. Việc bón phân N cho lúa được chia ra 3 lần bón chủ yếu là: bón lót và bón thúc đẻ nhánh và bón thúc đòng. Trong đó bón lót đạm được thực hiện sau cày bừa đất lần cuối trước khi cấy nhằm đảm bảo cho mạ bén rễ nhanh sau cấy, đẻ nhánh sớm. Bón lót nhiều đạm khi trong điều kiện nhiệt độ thấp, cấy giống ngắn ngày, đẻ nhánh kém, mật độ thưa, việc bón lót đạm theo hình thức vùi sâu sau khi bừa sẽ giúp phân đạm phân giải từ từ, đạm được giữ lại trong tầng khử và tránh được hiện tượng mất đạm do bay hơi vào khí quyển. Tuy nhiên, hầu hết các hộ nông dân sử dụng đạm Ure bón lót ở điều kiện bão hoà nước Ure sẽ nhanh chóng thuỷ phân thành dạng NH4+ ở tầng khử với nồng độ cao và ở dạng này đất có thể hấp phụ. Tuy nhiên, nếu tập trung bón lót lượng đạm lớn kết hợp với vùi sâu trong đất có thể gây ra hiện tượng thấm sâu đạm theo chiều sâu phẫu diện và rửa trôi tầng mặt khi có mưa lớn và mưa tập trung. Đạm dễ tiêu di chuyển xuống tầng đất bên dưới sẽ làm tăng nồng độ NH4+ tích lũy trong nước ngầm. Thời kỳ bón thúc cho lúa được chia làm 2 lần bón ( bón thúc đẻ nhánh và thúc đòng ). Đây là thời kỳ cây lúa cần nhiều dinh dưỡng nhất trong quá trình sinh trưởng (đặc biệt là đạm và kali). Tuy nhiên, đối với N việc xác định lượng bón và thời gian bón thích hợp là yếu tố quan trọng để nâng cao hiệu quả sử dụng phân bón, hạn chế tích luỹ trong đất và nước. Nếu bón đạm nhiều sẽ kéo dài thời gian đẻ nhánh và trỗ bông, do đó sẽ làm giảm năng suất và làm tăng ảnh hưởng của sâu bệnh đối với lúa. Thời gian bón thúc đạm không hợp lý cũng là nguyên nhân làm tăng số nhánh vô hiệu và làm lúa dễ bị lốp đổ, còn nếu bón thúc vãi phân đạm trên mặt ruộng lúa còn làm mất nhiều đạm. Theo kinh nghiệm đa số nông dân bón thúc N với lượng 3 - 5 kg Ure/sào/vụ vào giai đoạn đẻ nhánh và trỗ bông trong khi phân lân được sử dụng rất ít để bón thúc cho lúa và thay vào đó Kali được chú trọng nhiều hơn trong giai đoạn này, song nếu như Kali được bón vào thời kỳ lúa đẻ nhánh và giai đoạn phân hoá đòng là tốt nhất. Bởi vì Kali và N là hai nguyên tố dinh dưỡng đối kháng. Cây lúa hút dinh dưỡng từ đất, nếu hút Kali mạnh sẽ giảm hút N và ngược lại. Vụ mùa khi nhiệt độ không khí cao, chất lượng ánh sáng tốt, cây trồng có khả năng huy động nguồn dinh dưỡng kali từ đất nhiều hơn do đó hiệu lực phân kali cũng thường thấp hơn. Ngược lại, trong vụ đông xuân nhiệt độ thấp, thời tiết âm u hiệu lực phân kali cao hơn. Kết quả điều tra nông hộ cho thấy: ở vụ mùa nông dân thường bón kali cao hơn (50 kg/ha/vụ) so với vụ xuân (45 kg/ha/vụ) trong khi hầu hết các giống lúa được gieo cấy ở đây chủ yếu là các giống lúa lai Q5, Xi 203, Khang dân, C70 là những giống có nhu cầu về phân bón lớn hơn so với các giống lúa thuần và giống lúa địa phương đặc biệt là nhu cầu cao về kali. Do đó lượng kali sử dụng cho lúa ở xã Đặng Xá là tương đối cao và sẽ làm giảm khả năng hút N của lúa. Bón phân cân đối ngoài tăng năng suất cho lúa còn có ý nghĩa tăng khả năng chống chịu của lúa với sâu bệnh. Nhìn chung, lượng phân bón ở Đặng Xá còn thiếu cân đối tỷ lệ dinh dưỡng NPK ở cả 2 vụ lúa. Nếu quá trình bón đạm, lân, kali không cân đối này tiếp tục kéo dài thì khả năng xuất hiện những vấn đề về môi trường trong sản xuất nông nghiệp ở địa phương sẽ là điều không tránh khỏi. 4.3 Kết quả xác định nồng độ NH4+, NO3- và các yếu tố liên quan tại các điểm phân tích ở xã Đặng Xá Để xác định được ảnh hưởng của sử dụng phân đạm đến thay đổi hàm lượng NH4+, NO3- trong nước mặt và nước ngầm tại một số điểm sản xuất lúa của xã Đặng Xá chúng tôi tiến hành đo các thông số DO, pH, Eh và phân tích chỉ tiêu NH4+, NO3- trong các mẫu nước mặt và nước ngầm. Kết quả cho thấy động thái biến đổi của các yếu tố xác định trên như sau: 4.3.1 Động thái biến đổi NH4+, NO3- trong mương tưới cho lúa Kết quả điều tra sự thay đổi hàm lượng NH4+, NO3- và các thông số DO, pH, Eh của các mẫu nước trong mương lúa ở 4 điểm nghiên cứu tại các thôn: Đặng, Kim Âu, An Đà, Lở trong các thời điểm từ ngày 12/03 đến ngày 12/05 được trình bày ở bảng 4.9: Bảng 4.9: Nồng độ NH4+, NO3- trong mương tưới cho lúa Địa điểm Ngày đo DO (mg/l) pH Eh (mV) NH4+ (mg/l) NO3- (mg/l) ML1 12/3 6,70 6,71 258 2,46 1,20 27/3 7,43 7,7 122 1,5 1,64 12/4 2,66 7,1 153 1,35 0,85 27/4 2,56 6,61 188 1,30 1,46 12/5 2,78 6,57 251 1,17 0,66 ML2 12/3 5,94 6,97 240 2,61 0,90 27/3 4,61 7,68 121 1,46 1,45 12/4 3,92 7,08 128 1,29 0,73 27/4 3,60 7,13 99 1,19 1,26 12/5 3,87 6,96 250 1,07 0,57 ML3 12/3 6,49 7,01 257 2,29 1,08 27/3 2,31 7,39 107 1,35 1,66 12/4 2,24 7,19 253 1,47 1,10 27/4 3,43 7,31 185 1,06 1,13 12/5 4,31 6,89 269 0,97 0,76 ML4 12/3 6,21 6,97 176 2,10 0,85 27/3 4,3 7,08 148 1,49 1,59 12/4 1,12 7,03 154 1,33 0,79 27/4 2,44 6,88 132 1,03 1,10 12/5 2,89 6,73 231 0,91 0,93 Qua bảng 4.9 cho thấy: Hàm lượng NH4+, NO3- trong mương lúa có sự thay đổi trong thời gian theo dõi. Nhìn chung cả hai nồng độ NH4+, NO3- có chiều hướng giảm từ tháng 3 đến tháng 5. Sự thay đổi nồng độ NH4+, NO3- tại mương lúa (ML1234) qua các thời điểm lấy mẫu được trình bày ở đồ thị 4.1, 4.2: Đồ thị 4.1: Động thái biến đổi NH4+ trong mương lúa Đồ thị 4.2: Động thái biến đổi NO3- trong mương lúa Qua đồ thị xác định hàm lượng của NH4+, NO3- tại 4 điểm khác nhau chúng tôi thấy rằng: nồng độ NH4+ dao động từ 0,91 – 2,16 mg/l, hàm lượng NO3- dao động trong khoảng 0,57 – 1,66 mg/l. Xu hướng giảm nồng độ NH4+, NO3- ở mương tưới cho lúa liên quan đến khả năng cung cấp nước và lượng mưa. Điều này được giải thích là do ảnh hưởng của lượng mưa 26,9 mm (tháng 3) đến 99,8 mm (tháng 5) dẫn đến sự pha loãng nồng độ NH4+, NO3- trong mương lúa. Lượng mưa các tháng đầu năm 2008 được trình bày ở biểu đồ4.2: Biểu đồ 4.2: Biểu đồ lượng mưa trạm Láng – Hà nội Đồ thị 4.3: Động thái biến đổi NH4+, NO3- trong mương lúa (Số liệu trung bình) Theo TCVN 5942 – 1995 về chất lượng nước mặt (TCB) dùng cho mục đích thủy lợi có quy định ngưỡng tối đa cho phép hàm lượng NH4+ là 1 mg/l. Hầu hết các mẫu phân tích trong mương lúa ở các thời điểm nghiên cứu đều có nồng độ NH4+ vượt quá TCCP từ 1,1 – 2,6 lần. Hàm lượng NO3- biến động trong khoảng 0,57 – 1,66 mg/l so với TCCP (15 mg/l) hàm lượng này thấp hơn nhiều. Điện thế oxy hóa – khử (Eh) mức khử từ trung bình đến thấp (99 – 256 mV). Nồng độ oxy hòa tan (DO) trong mương lúa có biến động rất lớn dao động từ 1,12 mg/l đến 7,43 mg/l, ở tất cả các mương lúa (ML1234) trong các ngày đo 12/04, 27/04 trị số DO giảm rất mạnh có khi giảm xuống 1,12 mg/l thấp hơn nhiều so với ngưỡng TCCP (≥ 2mg/l). Giá trị pH dao động trong phạm vi trung tính (pH = 6,61 – 7,70) nằm trong giới hạn cho phép về chất lượng nước mặt dùng cho mục đích thủy lợi (TCB pH = 5,5 – 9). 4.3.2 Động thái biến đổi NH4+, NO3- trong ruộng lúa Động thái biến đổi hàm lượng NH4+, NO3- và các thông số DO, pH, Eh tại 4 thời điểm nghiên cứu trong ruộng lúa ở các thôn Đặng, Lở, Kim Âu, An Đà của xã Đặng Xá được thể hiện ở bảng 4.11. Từ kết quả phân tích hàm lượng NH4+ và NO3- trong các điểm lấy mẫu của các ruộng lúa chúng tôi có nhận xét: hàm lượng NH4+ và NO3- dao động trong khoảng 0,5 – 4,1 mg/l. Động thái biến đổi hàm lượng NH4+ qua các thời điểm ngày 27/03 và 27/04 ở tất cả 4 điểm đo đều có giá trị lớn, thời điểm đo ngày 27/03 ở ruộng lúa 3 (RL3) nồng độ NH4+ đạt giá trị cao nhất (4,28 mg/l) vào cuối thời điểm đo hàm lượng NH4+ đã giảm đi một lượng đáng kể và đạt giá trị thấp nhất trong 5 thời điểm đo ( đạt 0,64 mg/l ). Điều này có thể giải thích là trong ruộng lúa luôn duy trì lớp nước trên mặt ruộng nên quá trình khử chiếm ưu thế và sau khi bón phân có sự chuyển hóa từ Urê → NO3-→ NH4+ làm cho nồng độ NH4+ tăng lên cao nhất trong giai đoạn đầu bón thúc. Bảng 4.10: Kết quả đo các thông số DO, DH, Eh và nồng độ NH4+, NO3- trong ruộng lúa qua các thời điểm theo dõi. Địa điểm Ngày đo DO (mg/l) pH Eh (mV) NH4+ (mg/l) NO3- (mg/l) RL1 12/3 4,05 6,85 207 0,90 0,95 27/3 3,51 7,72 119 3,54 1,43 12/4 4,32 6,44 228 0,87 0,94 27/4 2,81 6,82 149 2,31 1,16 12/5 2,78 6,58 217 0,64 0,72 RL2 12/3 4,79 6,56 295 0,79 0,82 27/3 6,81 7,48 144 3,98 1,92 12/4 2,17 6,90 170 0,91 1,28 27/4 2,87 7,05 214 2,58 1,51 12/5 3,01 6,57 285 1,07 0,92 RL3 12/3 5,87 6,98 255 0,98 0,73 27/3 3,71 7,45 132 3,76 1,85 12/4 2,95 6,93 195 1,47 1,44 27/4 2,99 7,22 183 2,56 1,34 12/5 3,12 6,42 268 0,89 0,66 RL4 12/3 5,80 7,02 104 1,03 0,84 27/3 4,37 7,64 55 4,03 1,76 12/4 1,92 7,17 203 0,76 1,07 27/4 4,98 7,23 59 2,89 1,30 12/5 3,59 6,87 215 0,96 0,54 Đồ thị 4.4: Động thái biến đổi NH4+ trong ruộng lúa Theo TCVN 5942 – 1995 ( Tiêu chuẩn chất lượng nước mặt ) thì hàm lượng NH4+ tối đa cho phép trong nước mặt dùng cho mục đích Nông nghiệp là 1 mg/l. Như vậy, tại 4 điểm nghiên cứu trong 5 thời điểm khác nhau từ ngày 12/03 đến ngày 12/05 chúng tôi thấy so với tiêu chuẩn này thì có 4/4 mẫu phân tích có hàm lượng NH4+ đều vượt ngưỡng cho phép. Cụ thể là ở RL1 vào các thời điểm đo ngày 27/03 và 27/04 nồng độ NH4+ vượt 1,3 – 3,9 lần TCCP; RL2 các thời điểm đo từ ngày 27/03 đến 12/05 nồng độ NH4+ cao hơn TCCP 1,1 – 4,1 lần; RL3 nồng độ NH4+ cao hơn 1,3 – 4,3 lần so với TCCP; RL4 ở các thời điểm đo vào ngày 27/03 và 27/04 hàm lượng NH4+ đều vượt so với ngưỡng TCCP. Còn ở các thời điểm đo còn lại kết quả cho thấy hàm lượng NH4+ đều nằm trong khoảng cho phép. Như vậy, tại 4 điểm phân tích theo 5 thời điểm lấy mẫu khác nhau trong ruộng lúa, nồng độ NH4+ có sự biến động theo thời gian nhiều hơn so với nồng độ NO3-. Động thái biến đổi NO3- trong ruộng lúa thể hiện qua đồ thị 4.4: Đồ thị 4.5: Động thái biến đổi NO3- trong ruộng lúa Theo TCVN 5942 – 1995 (tiêu chuẩn B – tiêu chuẩn cho nước mặt) quy định nồng độ tối đa cho phép đối với nguồn nước mặt dùng cho mục đích Nông nghiệp là 15 mg/l. Trong khi nồng độ NO3- tại 4 điểm phân tích cao nhất đo được 1,92 mg/l thấp hơn ngưỡng quy định rất nhiều. Mặt khác, theo chu kỳ sinh trưởng và phát triển của cây lúa thì toàn bộ lượng phân đạm bón được chia ra làm 3 lần bón, một lần bón lót ( bón trước khi cấy) và 2 lần bón thúc (bón thúc thời kỳ đẻ nhánh và thời kỳ làm đòng). Tuy nhiên, trong vụ đông xuân 2008 do thời tiết rét đậm và rét hại làm ảnh hưởng đến quá trình sinh trưởng và phát triển của lúa, kết quả cho thấy hầu hết ruộng lúa ở đây được cấy vào ngày 01/03 – 10/03. Ở thời điểm này do thời tiết bất lợi nhiều diện tích được gieo thẳng ở các chân ruộng cao còn lại lượng mạ chăm sóc sau giai đoạn rét đậm được cấy ở các chân ruộng trũng và hầu hết nông dân bón lót lân là chủ yếu kết hợp với một lượng đạm rất ít trước khi cấy. Bón thúc đạm lần I vào giai đoạn thúc đẻ nhánh ngày 17 – 18/03 và bón thúc đạm lần II giai đoạn lúa bắt đầu làm đòng vào ngày 20 – 21/04. Trong quá trình sinh trưởng và phát triển của lúa, cây lúa cần đạm nhiều nhất vào 2 thời kỳ: đẻ nhánh lượng đạm cần 60 – 70 % và thời kỳ làm đòng lượng đạm cần 15 – 20 %. Trong đó, lượng đạm bón ở thời kỳ đẻ nhánh sẽ ảnh hưởng lớn đến năng suất lúa và thời kỳ làm đòng việc hút đạm sẽ cho hiệu suất cao. Kết quả điều tra cho thấy ở Đặng Xá hầu hết cấy các giống lúa ngắn ngày nên hai đỉnh nhu cầu về đạm của lúa là gần nhau, lượng đạm cung cấp cho lúa là nhiều nhất. Do đó, kết quả biến động về hàm lượng N đo được trong nước mặt là hoàn toàn phù hợp với các thời kỳ bón phân cho lúa. Theo kết quả nghiên cứu cơ bản bón phân Urê cho lúa tỷ lệ thất thoát có thể lên tới 60 – 80 % nên sau khi bón 22 – 25 ngày cây lúa đã đói đạm. Phân đạm Urê ( CO(NH2)2) nếu được vùi vào đất sẽ nhanh chóng thuỷ phân thành đạm dễ tiêu NH4+. Sau khoảng 8 ngày hàm lượng NH4+ đạt giá trị cao nhất và sau đó giảm nhanh chóng, sau 18 ngày trở đi hàm lượng NH4+ giảm xuống gần như bằng 0, hàm lượng NO3- cao nhất sau 12 – 16 ngày. Phân N là những phân rất linh động, dễ bị mất do rửa trôi hay bay hơi nên khi bón cần vùi sâu vào đất, tránh bón vãi phân trực tiếp trên mặt ruộng. Tuy nhiên, theo thói quen nông dân thường bón vãi đạm trên mặt ruộng, đạm sẽ nhanh chóng hoà tan vào trong nước và hàm lượng đạm dễ tiêu (NH4+, NO3-) thường đạt giá trị lớn nhất vào khoảng 4 – 5 ngày sau vãi. Như vậy, việc bón đạm cho lúa trong suốt thời kỳ sinh trưởng và phát triển, hàm lượng đạm dễ tiêu sẽ đạt giá trị cao nhất vào các ngày 21 – 24/03 và 25 – 28/04. Tại các thời điểm 27/03 và 27/04 thì nồng độ NH4+, NO3- là những thời điểm cách ngày bón phân 6 – 10 ngày, nồng độ NH4+ và NO3- đã giảm đi tuy nhiên hàm lượng đó vẫn cao so với các thời điểm đo vào ngày 12/03, 12/04, 12/05. Như vậy, có thể nhận định nồng độ NH4+, NO3- đo được ở các ngày 27/03 và 27/04 đạt giá trị cao nhất là do trong nước ở mặt ruộng được bổ sung một lượng đáng kể từ phân đạm qua 2 lần bón thúc. Kết quả ở bảng 4.11 cho thấy giá trị pH trong ruộng lúa dao động từ ít chua đến kiềm yếu ( pH = 6,14 – 7,72). Trong bảng tiêu chuẩn đánh giá chất lượng nước mặt của Việt Nam, pH đưa ra ngưỡng cho phép 6,0– 8,5 ( tiêu chuẩn A) và 5,5 – 9 ( tiêu chuẩn B), theo tổ chức y tế thế giới WHO ngưỡng pH cho phép pH = 6,5 – 8,5, căn cứ vào mức đánh giá này thì 4 mẫu phân tích đều nằm trong giới hạn cho phép trong TCVN 5942 – 1995 và hoàn toàn phù hợp cho sự sinh trưởng và phát triển của cây lúa nước. Hàm lượng DO – oxy hoà tan trong nước ruộng lúa dao động từ 2,17 – 6,81 mg O2/l nằm trong khoảng cho phép so với tiêu chuẩn nước mặt. Điện thế oxy hoá - khử Eh dao động trong khoảng 55 – 295 mV (mức khử trung bình đến yếu). Trong ruộng lúa khi pH tăng thế oxy hoá - khử giảm, quá trình khử sẽ diễn ra chủ yếu trong ruộng lúa, trong 4 điểm ở 5 giai đoạn khác nhau quá trình khử chiếm ưu thế. Mối quan hệ quá trình chuyển hoá NH4+, NO3- và pH đất nhiều tác giả đã nghiên cứu: sau 14 ngày bón phân gần như toàn bộ NH4+ được oxy hoá thành NO3- cùng với sự giảm pH trong đất (quá trình Nitrat hoá và thích hợp ở nhiệt độ 26oC). Ở tất cả các ruộng lúa (RL1234) trong các ngày đo 12/03, 12/04 và 12/05 qua kết quả phân tích cho thấy hầu hết khi pH giảm, Eh tăng hàm lượng NO3- luôn cao hơn so với hàm lượng NH4+ và ngược lại ở điều kiện pH tăng (pH = 6,42 – 7,72), Eh giảm do quá trình khử diễn ra mạnh hơn làm cho hàm lượng NH4+ chiếm lượng cao hơn so với hàm lượng NO3-. Điều này được thể hiện qua đồ thị 4.5: Đồ thị 4.6: Động thái biến đổi hàm lượng NH4+, NO3- trong ruộng lúa ( Số liệu trung bình) Như vậy, ảnh hưởng của lượng bón và thời gian bón từ lúc bón lót đến lúc bón thúc trong giai đoạn nghiên cứu có ảnh hưởng rõ đến lượng tồn dư của NH4+, NO3- trong nước ruộng lúa. Ở thời điểm bón thúc đẻ nhánh và làm đòng nồng độ NH4+ luôn cao hơn so với nồng độ NO3-. Từ kết quả phân tích hàm lượng N trong nước ở 4 mẫu mương lúa và 4 mẫu nước ruộng lúa cho thấy: nồng độ NH4+, NO3- ở mương tưới cho lúa ở các thời điểm lấy mẫu khác nhau (ML1234) ít biến động hơn so với nồng độ của các ion này trong ruộng lúa (RL1234). Điều này khẳng định rõ ảnh hưởng của việc bón phân đạm đối với ruộng lúa và thời gian bón đạm đến tồn dư NH4+, NO3- đặc biệt là thời kỳ đẻ nhánh và làm đòng. Mặt khác, nhu cầu hút đạm của cây lúa rất mạnh vào cuối thời kỳ làm đòng nên hàm lượng NH4+, NO3- có xu hướng giảm đi đáng kể trong nước ruộng lúa trong quá trình nghiên cứu. Nồng độ NH4+, NO3- thấp ở các thời điểm đo cũng là do mưa của các tháng 3, tháng 4 và tháng 5 làm hàm lượng NH4+, NO3- giảm đi một lượng đáng kể. Tóm lại, qua kết quả đo ở 4 ruộng lúa nồng độ NH4+ vượt ngưỡng TCCP 50 % tổng số mẫu tại 5 thời điểm đo, nồng độ NO3- trong tất cả các mẫu phân tích đều nằm trong giới hạn cho phép. Có sự thay đổi nồng độ NH4+ trong thời gian theo dõi là do nông dân bón lượng đạm cho lúa tập trung quá mức ở một số thời điểm bên cạnh đó còn thiếu cân đối giữa NPK. 4.3.3 Động thái biến đổi NH4+, NO3- trong nước ngầm Cùng với quá trình tìm hiểu ảnh hưởng của sử dụng phân đạm đến khả năng tích luỹ NH4+, NO3- trong nước mặt (nước mương lúa và nước ruộng lúa) các ion trên cũng được xác định, giám sát đối với nước ngầm, chúng tôi đã tiến hành lấy mẫu và phân tích 4 mẫu nước ngầm ở vị trí 2 thôn Đặng và Kim Âu theo dõi biến động của các nguyên tố NO3-, NH4+ ở 5 thời điểm khác nhau. Kết quả được trình bày trong đồ thị 4.7 và đồ thị 4.8: Đồ thị 4.7: Diễn biến nồng độ NH4+ trong các giếng khoan Từ đồ thị cho thấy: hàm lượng NH4+ có sự biến động không nhiều và đều đạt ở mức cao từ giữa tháng 3 đến giữa tháng 5. Trong 4 giếng khoan đo ở 5 thời điểm khác nhau kết quả đã cho thấy hàm lượng NH4+ dao động từ 2,59 – 4,97 mg/l. Mẫu giếng khoan 4 (GK4) thu được giá trị NH4+ cao nhất là 4,97 mg/l tại thời điểm ngày 12/05. Amôni, Nitrat là nguồn dinh dưỡng tạo điều kiện cho các vi sinh vật sống trong nước, kể cả tảo phát triển nhanh làm ảnh hưởng đến chất lượng nước thương phẩm, đặc biệt là độ trong, mùi vị, nhiễm khuẩn. Trước năm 2002, TCVN yêu cầu nồng độ Amôni trong nước cấp sinh hoạt < 3mg/l. Nhưng từ tháng 4/2002, theo quy định số 1329/2002 của bộ Y tế quy định nồng độ Amôni tối đa cho phép trong nước cấp sinh hoạt NH4+ < 1,5 mg/l, tương đương với hướng dẫn của tổ chức Y tế thế giới WHO. Theo tiêu chuẩn này thì hàm lượng Amôni trong 4 mẫu giếng khoan phân tích tại các thời điểm từ ngày 12/03 – ngày 12/05 đều vượt quá tiêu chuẩn của bộ Y tế từ 2 – 3,5 lần. Giá trị pH trong tất cả các mẫu giếng khoan phân tích dao động từ 5,85 – 6,88, ở mức pH này nước ở tất cả các giếng khoan tại đây chưa đảm bảo tiêu chuẩn chất lượng nước dùng cho sinh hoạt. Kết quả phân tích chỉ tiêu NH4+, NO3- và thông số DO, pH, Eh trong nước giếng khoan được trình bày ở bảng 4.12: Bảng 4.11: Kết quả đo và phân tích các thông số DO, pH, Eh và hàm lượng NH4+, NO3- trong nước giếng khoan. Địa điểm Ngày đo DO (mg/l) pH Eh (mV) NH4+ (mg/l) NO3- (mg/l) GK1 12/3 4,07 6,18 165 2,59 0,93 27/3 2,96 6,53 158 3,31 1,43 12/4 1,42 6,49 135 3,64 1,38 27/4 2,42 6,45 219 3,85 1,81 12/5 2,35 6,37 197 4,05 1,59 GK2 12/3 4,79 5,99 106 2,89 1,05 27/3 3,54 6,61 118 3,32 1,72 12/4 4,08 6,03 194 3,86 1,66 27/4 3,50 6,13 169 4,15 1,89 12/5 3,24 5,82 143 4,26 1,68 GK3 12/3 4,06 6,54 156 3,32 0,99 27/3 2,49 6,82 178 3,54 2,04 12/4 3,99 6,91 120 4,02 2,46 27/4 2,22 6,88 286 4,20 2,42 12/5 2,73 6,59 195 4,82 2,44 GK4 12/3 4,13 6,82 137 3,22 0,88 27/3 2,68 5,85 171 3,31 1,99 12/4 4,29 6,30 129 3,97 2,12 27/4 2,79 6,72 278 4,55 2,99 12/5 2,51 6,57 208 4,97 3,01 Đồ thị 4.8: Diễn biến nồng độ NO3- trong nước ngầm Cũng tương tự như NH4+, nồng độ NO3- trong nước ngầm cũng có xu hướng tăng từ đầu tháng 3 đến đầu tháng 5. Hàm lượng NO3- trong 4 mẫu phân tích tại 5 thời điểm có khoảng dao động từ 0,88 – 3,01, hàm lượng NO3- ở 2 mẫu giếng khoan trong thôn Đặng (GK12) thấp hơn so với hàm lượng NO3- ở 2 mẫu giếng khoan thôn Kim Âu. Hàm lượng NO3- đạt giá trị cao nhất là 3,01 mg/l ở GK4 vào ngày 12/05. Sự gia tăng nồng độ NH4+, NO3- trong nước ngầm theo chúng tôi nguyên nhân chủ yếu là do lượng mưa tăng từ tháng 3 đến tháng 5 đã dẫn đến sự rửa trôi các ion NH4+, NO3- theo chiều thẳng đứng (nước trọng lực) từ nước mặt xuống nước ngầm tích đọng và làm cho lượng Amôni, nitrat trong nước ngầm tăng lên. Ngoài ra nguồn NO3- cao trong nước ngầm liên quan tới quá trình chuyển hoá NO3- → NH4+ hình thành do quá trình khử diễn ra ở tầng đất dưới sâu. Kết quả phân tích Nitrat và Amôn trong nước ngầm khá phù hợp với một số kết quả nghiên cứu Nitrat, Amôn trong nước ngầm ở Hà Nội có hàm lượng NH4+ dao động từ 2,9 – 4,9 mg/l (mùa khô) tăng lên 5,13 – 6,07 mg/l (mùa mưa) trong 2 năm 1991 và năm 1992. Hàm lượng NO3- so với tiêu chuẩn nước ngầm (giá trị là 45 mg/l) cho thấy tất cả các mẫu phân tích đều nằm dưới ngưỡng TCCP. Đồ thị 4.9: So sánh diễn biến nồng độ NH4+, NO3- trong nước giếng khoan (Số liệu trung bình) Qua đồ thị 4.9 cho thấy: nồng độ bình quân của NH4+, NO3- trong nước ngầm có xu hướng tăng dần từ đầu mùa khô sang đầu mùa mưa. Tuy nhiên, nồng độ NH4+ vẫn lớn hơn so với nồng độ NO3-. Nguyên nhân là do trong nước ngầm quá trình khử chiếm ưu thế, tại các thời điểm phân tích đều cho thấy nồng độ oxy hoà tan (DO) luôn đạt giá trị tối thiểu < 40 mg/l, DO thấp dẫn đến hàm lượng sản phẩm trung gian NO2- cao do không được chuyển hoá được thành NO3-. Mặt khác, theo lý thuyết, quá trình Nitrat hoá diễn ra tốt nhất trong điều kiện pH = 7 – 7,8. Trong 4 mẫu phân tích tại 5 thời điểm từ 12/03 – 12/05 pH dao động trong khoảng 5,85 – 6,88 < pH = 7 làm quá trình Nitrat có thể bị kìm hãm. Trong quá trình đo thông số Eh ( điện thế oxy hoá - khử) dao động trong khoảng khử trung bình đến khử yếu (Eh = 106 – 286 mV) và vì quá trình khử chiếm ưu thế hơn so với quá trình oxy hoá nên đã làm nồng độ NH4+ lớn hơn nồng độ NO3-. 4.4 Đề xuất một số biện pháp sử dụng phân bón hiệu quả Từ nghiên cứu của các tác giả trước đây và kết quả nghiên cứu trong điều kiện thực tế tại một số điểm ở xã Đặng Xá, bước đầu chúng tôi đưa ra một số nhận định và đề xuất cụ thể sau: Qua nghiên cứu chúng tôi thấy rằng mức sử dụng phân đạm tại một số điểm nghiên cứu của xã Đặng Xá cho cây lúa ở mức cao (Vụ Xuân là 163 kgN/ha/vụ, vụ mùa là 128 kgN/ha/vụ) là nguyên nhân dẫn đến tình trạng tích luỹ đạm đặc biệt là hàm lượng NH4+ trong nước mặt và nước ngầm tại các điểm theo dõi. Hầu hết tại các điểm nghiên cứu nồng độ NH4+ đều vượt quá mức so với tiêu chuẩn chất lượng nước mặt và nước ngầm. Nồng độ NO3- trong nước mặt và nước ngầm tại các điểm theo dõi đều nằm trong khoảng cho phép theo TCCL Việt Nam. Từ lý do trên nhằm khống chế nồng độ các nguyên tố NO3- và NH4+ trong nước mặt và nước ngầm đồng thời vẫn đảm bảo cung cấp dinh dưỡng cho cây lúa cần áp dụng biện pháp bón phân hợp lý để giảm lượng đạm xuống mức bình quân 100 - 120 kg N/ha/vụ và tăng thêm một số lần bón để vừa đảm bảo tăng năng suất cây trồng đồng thời hạn chế sự tích luỹ nồng độ đạm trong nước mặt và nước ngầm. Việc sử dụng phân khoáng cho cây trồng trên địa bàn xã cần có sự cân đối giữa các tỷ lệ dinh dưỡng N, P, K. Đặc biệt là lượng P2O5 và K2O cho cây trồng chưa được quan tâm đúng mức làm ảnh hưởng đến khả năng hút và khai thác N cho cây trồng. Mặt khác, trong sản xuất nông nghiệp tại xã Đặng Xá cần tăng cường sử dụng phân hữu cơ cho lúa bởi vì hầu hết các loại đất phân đạm có mối quan hệ chặt chẽ với phân hữu cơ và làm tăng đáng kể hiệu suất sử dụng phân đạm, kali. Mặt khác, phân hữu cơ vừa cân đối dinh dưỡng và đảm bảo tăng năng suất cây trồng đồng thời đảm bảo an toàn cho môi trường sinh thái và nguồn phân hữu cơ (phân bò, phân gà, phân lợn...) lại khá sẵn có tại đây. Quá trình bón lót và bón thúc đạm cho cây lúa cần chú ý bón cân đối về tỷ lệ dinh dưỡng NPK đồng thời chú ý điều kiện thời tiết, khí hậu và nhu cầu của cây. Việc bón thúc ( thúc đẻ nhánh và thúc đòng ) đạm cho lúa tốt nhất là bón sau khi đã rút nước ruộng như thế có thể làm tăng hiệu lực của phân bón so với ruộng có nhiều nước đọng. Tuy nhiên, việc rút nước trong thời gian dài sẽ thúc đẩy cỏ dại phát triển và làm mất đạm, do đó ruộng sau khi bón phân phải được đưa nước vào ngay sau một ngày bón đạm. Sau khi bón đạm vào đất, cần kết hợp làm cỏ sục bùn để tăng diện tích tiếp xúc và hấp phụ của keo đất đảm bảo giúp cây trồng sử dụng dần dần, tránh hiện tượng mất đạm do bay hơi, rửa trôi và tích đọng đạm trong nước ngầm gây ảnh hưởng đến chất lượng nguồn nước sinh hoạt. Như vậy, để thu được năng suất và hiệu quả kinh tế cần đảm bảo bón đúng liều lượng, đúng phương pháp và cân đối phân hữu cơ và phân vô cơ để tránh lãng phí và hạn chế sự tích luỹ hàm lượng NH4+, NO3- trong nước mặt và nước ngầm. Lượng phân bón khuyến cáo cho lúa ở vùng đồng bằng sông Hồng đã được xác định cụ thể như sau: Vụ xuân: 8 - 10 tấn phân chuồng, 120 - 130 kg N, 80 - 90 kg P2O5, 30 - 60 kg K2O/ha ( tương đương 9 - 10 kg Ure, 18 - 20 kg Supe lân, 2 - 3 kg Kali clorua/sào Bắc bộ ). Vụ mùa: 6 - 8 tấn phân chuồng, 80 - 100 kg N, 50 - 60 kg P2O5, 0 - 30 kg K2O/ha ( tương đương 7 - 8 kg Ure, 11 - 13 kg Supe lân, ) 0 - 20 kg Kali clorua/ sào Bắc bộ ). Ngoài bón đảm bảo lượng phân cân đối cho cây lúa vào vụ xuân và vụ mùa gieo cấy trong điều kiện thuận lợi điều tiết nước hợp lý, phải tiến hành biện pháp kỹ thuật bón lót và bón thúc hợp lý giảm các nhánh vô hiệu cho cây lúa, tăng số bông, giảm sâu bệnh trong suốt thời kỳ sinh trưởng và phát triển của lúa nhằm đạt năng suất cao, giảm lượng thất thoát đạm xuống mức thấp để tránh gây ra ảnh hưởng tới môi trường. PHẦN V: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1. Kết luận Theo kết quả điều tra, phân tích xác định ảnh hưởng của sử dụng đạm đến khả năng tích lũy hàm lượng NH4+, NO3- trong nước mặt và nước ngầm tại một số điểm điều tra của xã Đặng Xá, chúng tôi có kết luận như sau: 1. Lượng phân bón sử dụng cho lúa ở xã Đặng Xá còn thiếu cân đối giữa các tỷ lệ trong vụ xuân N, P, K: 1: 0,56 : 0,53 và vụ mùa là: 1: 0,6 :0,64 so với tỷ lệ NPK thích hợp trong đất phù sa sông Hồng N, P, K tương đương 1: 0,75: 0,25. Lượng phân N sử dụng cho lúa đạt ở mức cao 163 kgN/ha/vụ (vụ Xuân) và mức 128 kgN/ha/vụ (vụ mùa). 2. Kết quả phân tích cho thấy nồng độ NH4+ trong các mương lúa đều vượt quá TCVN 5942 – 1995 từ 1,1 – 2,6 lần, nồng độ NO3- đều nằm dưới ngưỡng TCCP, điều này cũng bổ sung thêm lượng N vào nước mặt, nước ruộng lúa và ở nước ngầm. Giá trị pH nằm trong giới hạn TCCP, giá trị DO có >30% số thời điểm dưới ngưỡng TCCP, Eh từ khử trung bình đến yếu (99 – 256 mV). 3. Kết quả phân tích cho thấy nồng độ NH4+ trong ruộng lúa ở 4 điểm lấy mẫu (RL1234) vượt ngưỡng TCCP chiếm >50% số mẫu đo được tại 5 thời điểm đo. Trong khi nồng độ NO3- trong tất cả các mẫu đều nằm trong giới hạn cho phép về chất lượng nước mặt TCVN 5942 – 1995. DO, pH trong các mẫu phân tích nằm trong giới hạn cho phép đảm bảo cho sự phát triển bình thường của cây lúa. Eh được xác định từ mức khử trung bình đến yếu (55 – 295 mV). 4. Kết quả phân tích nồng độ NO3- và NH4+ trong các mẫu nước ngầm đều có xu hướng tăng lên từ mùa khô đến đầu mua mưa. Hàm lượng amoni trong 4 mẫu giếng khoan so với TCCP của Bộ Y tế vượt 2 – 3,5 lần, còn hàm lượng NO3- nằm trong giới hạn cho phép. Giá trị pH ở tất cả các mẫu giếng khoan đều không đạt TCVN 5944 – 1995. 5.2. Tồn tại và kiến nghị Qua quá trình điều tra, phân tích, đánh giá việc sử dụng phân đạm đến hàm lượng NH4+, NO3- trong nước mặt, nước ngầm tại một số điểm trong xã Đặng Xá, chúng tôi có kiến nghị: 1. Do thời gian thực tập có hạn, chúng tôi chỉ điều tra tình hình sử dụng phân bón (phân đạm) cho lúa mà chưa phản ánh được mức độ ảnh hưởng do sử dụng phân đạm cho các cây trồng và các cây rau màu khác ... 2. Chúng tôi mới chỉ nghiên cứu và tìm hiểu ảnh hưởng của phân đạm đến sự tích lũy NH4+ và NO3- trong nước mặt và nước ngầm ở một số điểm đại diện chưa có điều kiện đi sâu nghiên cứu trên nhiều điểm để có thể đánh giá thống kê một cách toàn diện và chính xác. 3. Do điều kiện có hạn, chúng tôi chưa tiến hành phân tích được hàm lượng đạm trong sản phẩm thu hoạch và mới chỉ theo dõi diễn biến đạm trong nước mặt, nước ngầm trong vụ Xuân. Đề nghị cần có những nghiên cứu tiếp theo cho hướng nghiên cứu này. tr­êng ®¹I häc n«ng nghiÖp hµ néi khoa tµi nguyªn vµ m«i tr­êng kho¸ luËn tèt nghiÖp Tên đề tài: “ẢNH HƯỞNG CỦA VIỆC SỬ DỤNG PHÂN ĐẠM ĐẾN KHẢ NĂNG TÍCH LŨY HÀM LƯỢNG NO3-, NH4+ TRONG NƯỚC MẶT VÀ NƯỚC NGẦM TẠI Xà ĐẶNG XÁ - HUYỆN GIA LÂM – THÀNH PHỐ HÀ NỘI” Người thực hiện : Vò THÞ LOAN Lớp : m¤i tr¦êNG A Khoá : 49 Ngành : m¤i tr¦êNG Người hướng dẫn : ts §ç NGUY£N H¶I Địa điểm thực hiện: x· §Æng X¸ - Gia L©m - Hµ Néi hµ néi - 2008 Tªn ®Ò tµi: “ẢNH HƯỞNG CỦA VIỆC SỬ DỤNG PHÂN ĐẠM ĐẾN KHẢ NĂNG TÍCH LŨY HÀM LƯỢNG NO3-, NH4+ TRONG NƯỚC MẶT VÀ NƯỚC NGẦM TẠI Xà ĐẶNG XÁ - HUYỆN GIA LÂM – THÀNH PHỐ HÀ NỘI” Ng­êi thùc hiÖn : vò thÞ loan Ng­êi h­íng dÉn : ts. ®ç nguyªn h¶i Bé m«n Sinh th¸i - M«i tr­êng Tr­êng §¹i häc N«ng nghiÖp - Hµ Néi Thêi gian thùc tËp : Tõ ngµy 15/02/2008 ®Õn 15/5/2008 §Þa ®iÓm thùc tËp: x· §Æng X¸ - Gia L©m - Hµ Néi MỤC LỤC PHẦN IV: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 34 4.1 Đặc điểm địa bàn nghiên cứu 34 4.1.1 Đặc điểm tự nhiên 34 4.1.2 Đặc điểm kinh tế - xã hội 36 4.1.3 Biến động tình hình sản xuất nông nghiệp của xã một số năm gần đây 39 4.1.4 Phương hướng phát triển KT - XH 40 4.2 Tình hình sử dụng phân bón N, P2O5, K2O của xã Đặng Xá 40 4.3 Kết quả xác định nồng độ NH4+, NO3- và các yếu tố liên quan tại các điểm phân tích ở xã Đặng Xá 45 4.3.1 Động thái biến đổi NH4+, NO3- trong mương tưới cho lúa 46 4.3.2 Động thái biến đổi NH4+, NO3- trong ruộng lúa 49 4.3.3 Động thái biến đổi NH4+, NO3- trong nước ngầm 55 4.4 Đề xuất một số biện pháp sử dụng phân bón hiệu quả 59 PHẦN V: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 62 5.1. Kết luận 62 5.2. Tồn tại và kiến nghị 63 DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1: Động thái tích luỹ dinh dưỡng của cây lúa 7 Bảng 2.2: Tình hình sử dụng phân hóa học của các nước 9 Bảng 2.3: Nhu cầu phân bón trên thế giới 10 Bảng 2.4: Số lượng phân hóa học được sử dụng qua các năm 13 Bảng 2.7: Hệ số sử dụng phân khoáng của cây lúa trên đất phù sa sông Hồng 15 Bảng 2.9: Hàm lượng NO3- trong dung dịch đất ở độ sâu 50 và 140 cm 25 Bảng 4.1: Phân bố diện tích đất sử dụng ở xã Đặng Xá 36 Bảng 4.2: Dân số và lao động của xã Đặng Xá 37 Bảng 4.3: Thực trạng phát triển KT - XH xã Đặng Xá năm 2007 38 Bảng 4.4: Diện tích, năng suất và sản lượng các loại cây trồng chính của xã Đặng Xá 39 Bảng 4.5: Biến động lượng phân bón cho cây trồng trong một số năm gần đây 41 Bảng 4.6: Năng suất một số cây trồng chính ở xã Đặng Xá 42 Bảng 4.7: Năng suất của một số giống lúa chính canh tác ở Đặng Xá 42 Bảng 4.8: Lượng phân sử dụng bón cho lúa 43 Bảng 4.9: Nồng độ NH4+, NO3- trong mương tưới cho lúa 46 Bảng 4.10: Kết quả đo các thông số DO, DH, Eh và nồng độ NH4+, NO3- trong ruộng lúa qua các thời điểm theo dõi. 50 Bảng 4.11: Kết quả đo và phân tích các thông số DO, pH, Eh và hàm lượng NH4+, NO3- trong nước giếng khoan. 57 DANH MỤC BIỂU ĐỒ, ĐỒ THỊ Biểu đồ 4.1: Cơ cấu kinh tế xã Đặng Xá 38 Đồ thị 4.1: Động thái biến đổi NH4+ trong mương lúa 47 Đồ thị 4.2: Động thái biến đổi NO3- trong mương lúa 47 Biểu đồ 4.2: Biểu đồ lượng mưa trạm Láng – Hà nội 48 Đồ thị 4.3: Động thái biến đổi NH4+, NO3- trong mương lúa 48 Đồ thị 4.4: Động thái biến đổi NH4+ trong ruộng lúa 51 Đồ thị 4.5: Động thái biến đổi NO3- trong ruộng lúa 52 Đồ thị 4.6: Động thái biến đổi hàm lượng NH4+, NO3- trong ruộng lúa 54 Đồ thị 4.7: Diễn biến nồng độ NH4+ trong các giếng khoan 56 Đồ thị 4.8: Diễn biến nồng độ NO3- trong nước ngầm 58 Đồ thị 4.9: So sánh diễn biến nồng độ NH4+, NO3- trong nước giếng khoan 59