Các chất độc (fe, h2s, b, mn, al, độ mặn) trong đất lúa nước

29 Chương 4 CÁC CHẤT ĐỘC (Fe, H2S, B, Mn, Al, độ mặn) TRONG ĐẤT LÚA NƯỚC 4.1 Độc sắt Độc Fe chủ yếu được gây ra do sự sự hấp thu quá nhiều Fe ừi nồng độ Fe trong dung dịch đất cao. Ngay từ khi mới cấy lúa có thể bị ảnh hưởng độc khi số lượng Fe được tích luỹ nhiều sau khi ngập lụt. Những giai đoạn sinh trưởng sau cây lúa bị ảnh hưởng độc Fe do hấp thụ quá nhiều Fe2+ bởi vì độ thấm của rễ tăng lên và sự khử của Fe của vi sinh vật ở vùng rễ được tăng cường. Sự hấp thụ quá nhiều Fe làm cho hoạt động của enzim polyphenol oxidaza tăng lên, dẫn đến sự hình thành các polyphenol bị oxi hoá, nguyên nhân của lá trở nên có màu đồng. Số lượng Fe quá lớn trong cây có thể làm tăng sự hình thành các gốc oxi có độ độc sinh học cao và là nguyên nhân của sự suy giảm protein và peroxy hoá lipit của màng tế bào. * Ngưỡng gây độc Fe + Đối với cây: Hàm lượng Fe bị ảnh hưởng của độc Fe thường cao (300-2000 mg Fe kg-1), nhưng nồng độ Fe giới hạn phụ thuộc vào tuổi của cây và tình trạng dinh duỡng nói chung. Ngưỡng giới hạn thấp hơn ở các đất có dinh dưỡng không cân đối. Các cây bị độc Fe có hàm lượng K trong lá thấp (thường <1% K). Tỷ lệ K:Fe ,17-18 trong rơm rạ và <1,5:1 ở rễ có thể chỉ thị bị độc Fe. Bảng 4.1 Khoảng tối thích và ngưỡng giới hạn (mg kg-1) xuất hiện độc Fe ở cây lúa Giai đoạn sinh trưởng Bộ phận cây Tối thích Ngưỡng giới hạn độc Đẻ nhánh Lá Y 100-150 >300-500 Nguồn: Achim Dobermann và Thomas Fairhurst, 2000 + Đối với đất Nồng độ giới hạn để xuất hiện độc Fe là >300 mg Fe L-1 trong dung dịch đất. Nồng độ dung dịch Fe giới hạn để xuất hiện độc Fe thay đổi rộng. Dải giá trị đã được ghi nhận từ 10 đến 1000 mg Fe L-1 chỉ ra rằng độc Fe không gắn liền với nồng độ Fe trong dung dịch một cách đơn độc. Sự khác nhau giữa các nồng độ Fe trong dung dịch giới hạn được gây ra do các sự khác nhau về khả năng của rễ lúa chống lại ảnh hưởng của độc Fe, phụ thuộc vào giai đoạn sinh trưởng của cây, trạng thái sinh lý và giống lúa gieo trồng (năng lực oxi hoá của rễ). Các đất có pH (H2O) <5 cũng như các đất nghèo K, P, Ca và Mg dễ tiêu thường hay xảy ra sự độc Fe. * Các nguyên nhân gây ra độc Fe Các nguyên nhân chính dẫn đến độc Fe bao gồm: + Nồng độ Fe2+ trong dung dịch đất cao do điều kiện khử mạnh trong đất hoặc do pH thấp. + Tình trạng dinh dưỡng của cây thấp và không cân đối. Sự oxi hoá và khả năng loại trừ Fe2+ của bộ rễ kém do thiếu P, Ca, Mg hoặc K. Sự thiếu K thường gắn liền với hàm lượng bazơ của đất thấp và pH đất thấp làm cho nồng độ của Fe trong dung dịch đất cao. + Khả năng oxi hoá (loại trừ Fe2+) của rễ kém do sự tích luỹ các hợp chất kìm hãm sự hô hấp (ví dụ như: H2S, FeS, các axit hữu cơ). + Bón số lượng lớn chất hữu cơ không bị phân giải. + Tiếp tục bổ sung Fe vào đất từ nước ngầm hoặc nước mạch từ các dãy núi. + Do tác động của rác thải thành phố hoặc rác thải công nghiệp có chứa nhiều Fe. * Các trường hợp xuất hiện độc Fe Sự độc Fe có thể xuất hiện trên nhiều loại đất nhưng thường xảy ra ở các đất lúa trũng bị ngập nước thường xuyên trong quá trình sinh trưởng của lúa. Điểm chung của các nơi bị độc Fe là tiêu nước kém, CEC và hàm lương các nguyên tố dinh dưỡng đa lượng của đất thấp. Sự độc Fe xuất hiện trên dải pH đất khá rộng từ 4-7. Các đất thường xảy ra sự độc Fe bao gồm các loại sau: + Các đất tiêu nước kém ở những thung lũng thu nhận dòng chảy từ các đất dốc chua. 30 + Các đất kaolinit có CEC thấp và nghèo P, K dễ tiêu. + Các đất phù sa hoặc đất phát triển trên sản phẩm dốc tụ. + Các đất phèn trẻ. Các đất than bùn ở vùng núi cao hoặc vùng đất trũng, chua. * Biện pháp xử lý độc Fe + Việc xử lý độc Fe trong thời gian sinh trưởng của lúa thường rất khó vì vậy cần có chiến lược phòng ngừa để quản lý độc Fe. Các biện pháp phòng ngừa chính bao gồm: - Cấy các giống lúa chống được độc Fe (IR 8192-200, IR9764-45…) - Xử lý hạt (nếu gieo thẳng): tẩm hạt bằng các chất oxi hoá (ví dụ Ca peroxit 50-100 khối lượng hạt), hoặc điều chỉnh chậm lại thời gian cấy, cấy khi nồng độ Fe2+ trong đất giảm xuống (ví dụ sau khi đất bị ngập nước 10-20 ngày mới cấy). - Không tưới nước liên tục, tránh để ngập nước liên tục ở các đất thoát nước kém, giàu Fe2+ và chất hữu cơ. - Bón cân đối NPK hoặc kết hợp bón NPK với vôi. Không bón quá nhiều phân hữu cơ ở các đất chứa nhiều Fe2+ và chất hữu cơ, thoát nước kém. Sử dụng ure thay cho đạm sunphat. - Hoàn chỉnh hệ thống thuỷ nông để có thể phơi ải đất sau khi thu hoạch. + Khi bị ngộ độc Fe có thể lựa chọn một trong các cách xử lý sau: - Bón bổ sung phân K, P và Mg. - Kết hợp bón vôi cho lớp đất mặt để nâng cao pH cho các đất chua. - Bón kết hợp khoảng 100-200 kg MnO2 ha-1 ở lớp đất mặt để làm giảm sự khử Fe3+. - Thực hiện tiêu giữa vụ để loại bỏ sự tích luỹ Fe2+. Giữa giai đoạn đẻ nhánh (25-30 ngày sau cấy/gieo hạt), tiêu nước trên ruộng lúa và giữ không bị ngập nước (giữ ẩm) khoảng 7-10 ngày để cải thiện việc cung cấp oxi trong thời gian đẻ nhánh. 4.2 Độc sunphua Nồng độ quá cao của sunphua hydro trong đất làm giảm sự hấp thụ dinh dưỡng do làm giảm sự hô hấp của bộ rễ. Sunphua hydro có ảnh hưởng xấu đến sự trao đổi chất khi cây lúa hấp thụ một lượng lớn. Rễ lúa thải CO2 dể oxi hoá H2S ở vùng rễ. Vì vây độ độc của H2S phụ thuộc vào cường độ oxi hoá của bộ rễ, nồng độ H2S trong dung dịch đất và tình trạng của bộ rễ được phản ánh bởi sự cung cấp dinh dưỡng. Những cây lúa non đặc biệt dễ bị tổn thương đối với độc sunphua trước khi triển khai các điều kiện oxi hoá ở vùng rễ. * Ngưỡng gây độc sunphua Độc sunphua phụ thuộc vào nồng độ của sunphua và năng lực oxi hoá của bộ rễ lúa. Độc sunphua có thể xuất hiện khi nồng độ H2S trong dung dịch đất >0,07 mg L-1. * Các nguyên nhân gây ra độc sunphua Độc sunphua có thể xuất hiện do các nguyên nhân sau: + Nồng độ H2S trong dung dịch đất lớn (do điều kiện khử mạnh và sự kết tủa FeS ít). + Tình trạng dinh dưỡng của cây trồng kém và không cân đối làm giảm năng lực oxi hoá của bộ rễ (do thiếu P, Ca và Mg, đặc biệt khi thiếu K) + Sự dụng quá nhiều phân sunphat hoặc rác thải của các trung tâm dân cư hoặc khu công nghiệp cho các đất bị khử mạnh, tiêu nước kém. * Các trường hợp xuất hiện độc Fe Nếu số lượng sắt tự do (Fe2+) đủ thì nồng độ H2S thường thấp do hình thành FeS không tan. Vì vậy, độc sunphua gắn liền với đất nghèo Fe. Vì vi khuẩn khử SO42- thành H2S trở nên hoạt tính khi pH đất >5 nên độc H2S chủ yếu xuất sau khi ngập nước kéo dài. Độc H2S có thể xuất hiển ở những loại đất sau: + Đất cát tiêu nước tốt nghèo Fe hoạt tính. + Đất lúa bị thoái hoá nghèo Fe hoạt tính. + Đất hữu cơ tiêu nước kém. + Đất phèn. 31 Các đất dễ xảy ra độc sunphua và độc Fe tương tự nhau về về hàm lượng cao của Fe hoạt tính , CEC và nồng độ bazơ trao đổi thấp. * Biện pháp xử lý độc sunphua + Việc xử lý độc sunphua trong thời gian sinh trưởng của lúa thường rất khó vì vậy cần có chiến lược phòng ngừa để quản lý độc sunphua. Các biện pháp phòng ngừa chính bao gồm: - Cấy các giống lúa chống được độc sunphua, ví dụ các giống lúa lai có hệ thống rễ khoẻ và năng lực ô xi hoá của bộ rễ mạnh hơn nếu được cung cấp đầy đủ dinh dưỡng. - Xử lý hạt (nếu gieo thẳng): tẩm hạt bằng các chất oxi hoá (ví dụ Ca peroxit 50-100 khối lượng hạt) để tăng sự nảy mầm của hạt. - Không tưới nước liên tục, tránh để ngập nước liên tục ở các đất thoát nước kém, giàu S và chất hữu cơ. - Bón cân đối NPK hoặc kết hợp bón NPK với vôi để tránh sự căng thẳng về dinh dưỡng và cải thiện năng lực oxi hoá của bộ rễ. Cung cấp đầy đủ phân K. Tránh sử dụng quá nhiều phân hữu cơ, rơm rạ ở các đất chứa nhiều Fe2+ và chất hữu cơ, thoát nước kém. - Hoàn chỉnh hệ thống thuỷ nông để có thể phơi ải đất sau khi thu hoạch. + Khi bị ngộ độc sunphua có thể lựa chọn một trong các cách xử lý sau: - Bón phân K, P và Mg. - Bón Fe (dạng muối hoặc oxit)cho các đất nghèo Fe để làm tăng khả năng cố định của H2S dưới dạng FeS. - Thực hiện tiêu giữa vụ để loại bỏ sự tích luỹ H2S và Fe2+. Giữa giai đoạn đẻ nhánh (25-30 ngày sau cấy/gieo hạt), tiêu nước trên ruộng lúa và giữ không bị ngập nước (giữ ẩm) khoảng 7-10 ngày để cải thiện việc cung cấp oxi trong thời gian đẻ nhánh. 4.3 Độc bo Sinh lý vế tính chống chịu B và độc B cho đến nay vẫn chưa được hiểu rõ. Sự hấp thụ B gắn liênd với nồng độ B trong dung dịch đất và tốc độ thoát hơi nước. Khi nồng độ b trong dung dịch đất cao. Khi nồng độ B trong dung dịch đất cao, B được phân bố trong toàn cây theo dòng thoát hơi nước bình thường gây ra sự tích luỹ B ở các mép và đỉnh lá. Sự dư thừa B xuất hiện sẽ hạn chế sự hình thành tinh bột từ đường hoặc gây ra sự hình thành các phức chất B-hydratcacbon làm chậm sự chắc hạt mặc dù cây vẫn sinh trưởng bình thường. * Ngưỡng gây độc B + Đối với cây: Bảng 4.2 Khoảng tối thích và ngưỡng giới hạn (mg kg-1) xuất hiện độc B ở cây lúa Giai đoạn sinh trưởng Bộ phận cây Tối thích Ngưỡng giới hạn độc Đẻ nhánh Lá Y 6-15 100 Đẻ nhánh Ngọn 35 Chín Rơm 100 Nguồn: Achim Dobermann và Thomas Fairhurst, 2000 + Đối với đất Ngưỡng giới hạn độc B trong đất như sau: - >4 mg B kg-1 (chiết rút B bằng HCl 0,05N) - >5 mg B kg-1 (chiết rút B hoà tan bằng nước nóng). - >2,5 mg B L-1 dung dịch đất. + Đối với nước tưới Nồng độ B trong nước tưới >2 mg L-1 là độc. * Các nguyên nhân gây ra độc B Các nguyên nhân chính dẫn đến độc B bao gồm: + Nồng độ B trong dung dịch đất cao do sử dụng nước ngầm giàu B và nhiệt độ cao. + Nồng độ B trong dung dịch đất cao do mẫu chất hình thành đất giàu B. Hàm lượng B cao ở các trầm tích biển, đá plutonic (đá sâu) và các vật chất núi lửa khác (ví dụ, tuf). + Bón quá nhiều borăc hoặc các phế thải thành phố. 32 * Các trường hợp xuất hiện độc B Sự độc B thường xảy ra ở các vùng khô hạn và bán khô hạn nhưng cũng có thể xảy ra ở các vùng khác. Các đất dễ xảy ra thiếu B bao gồm các loại sau: + Các đất được hình thành trên mẫu chất núi lửa, thường gắn liền với sử dụng nước tưới bằng bơm từ các giếng sâu có nồng độ B cao. + Một số đất mặn ven biển. * Biện pháp xử lý độc B + Sử dụng giống chịu độc B: IR42, IR46, IR48, IR54, IR9884-54. + Sử dụng nước mặt nghèo B để làm nước tưới. Nếu dùng nước ngầm để tưới cần phải kiểm tra thường xuyên. Nếu nước ngầm chứa nhiều B khi dùng làm nước tưới phải được pha loãng bằng nguồn nước khác nghèo B. + Cầy đất khi đất khô để B tích luỹ trên lớp đất mặt, sau đó rửa đất bằng nước có chứa ít B. + Khi cây bị độc B, dùng nước nghèo B để rửa đất. 4.4 Độc mangan Nồng độ Mn trong dung dịch đất có thể tăng lên ở pH thấp hoặc thế năng oxi hoá khử thấp do ngập nước. Số lượng dư thừa của Mn trong dung dịch đất có thể dẫn đến sự hấp thụ quá nhiều Mn trong các trường hợp các cơ chế loại trừ hoặc chống lại sự độc Mn của rễ không đáp ứng. Nồng độ cao của Mn trong mô thực vật làm thay đổi các quá trình trao đổi chất (ví dụ, hoạt tính enzim, các hợp chất hữu cơ) dẫn đến các triệu chứng độc Mn như bệnh úa vàng (chlorosis) hoặc bệnh chết hoại (necrosis). * Ngưỡng gây độc B + Đối với cây: Cây lúa có khả năng chống lại độc Mn tốt hơn cây trồng trên đất cao và nồng độ giới hạn đói với cây trồng để xuất hiện độc Mn lớn và dễ thay đổi. Nồng độ giới hạn để xuất hiện độc Mn đối với lúa được dẫn ở bảng 4.3, nhưng trong một số trường hợp với nồng độ 3000 mg Mn kg-1 cây lúa vẫn không bị độc Mn và không ảnh hưởng đến năng suất lúa. Bảng 4.3 Khoảng tối thích và ngưỡng giới hạn (mg kg-1) xuất hiện độc Mn ở cây lúa Giai đoạn sinh trưởng Bộ phận cây Tối thích Ngưỡng giới hạn độc Đẻ nhánh Lá Y 40-700 >800-2500 Đẻ nhánh Ngọn 50-150 - Chín Rơm 0,10-0,15 <0,06 Nguồn: Achim Dobermann và Thomas Fairhurst, 2000 + Đối với đất Hàm lượng Mn trong cây lúa có quan hệ chặt chẽ với nồng độ của Mn dễ bị khử trong đất, nhưng cho đến nay vẫn chưa được định rõ. * Các nguyên nhân gây ra độc Mn Độc Mn có thể được gây ra bởi một trong những nguyên nhân sau: + Nồng độ Mn trong dung dịch đất cao do pH thấp (<5,5) và/hoặc thế năng oxi hoá khử thấp. + Tình trạng dinh dưỡng của cây trồng nghèo và không cân đối. Năng lực oxi hoá và loại trừ Fe2+ của rễ kém do: - Thiếu Si, K, P, Ca hoặc Mg và - Có các chất kìm hãm hô hấp (ví dụ, H2S, FeS, các axit hữu cơ) + Bón các phế thải thành phố hoặc công nghiệp có chứa nhiều Mn. * Các trường hợp xuất hiện độc Mn Độc Mn ít khi xảy ra ở các đất lúa trũng thấp. Mặc dù nồng độ Mảotong dung dịch cao nhưng độc Mn ít xảy ra vì cây lúa có khả năng chống chịu tương đối với nồng độ Mn cao. Các rễ lúa có khả năng loại trừ Mn và chống lại khá mạnh đối với hàm lượng Mn cao trong mô. Các đất có thể xảy ra độc Mn bao gồm: + Các đất dốc (pH <5); độc Mn thường xuất hiện cùng với độc Al. 33 + Các đất thấp chúa nhiều Mn dễ bị khử. + Đất phèn. + đất ở vùng bị ảnh hưởng của khai thác mỏ Mn. * Biện pháp xử lý độc Mn + Xử lý hạt: tẩm hạt bằng các chất oxi hoá (ví dụ Ca peroxit) để tăng sức nảy mầm và khi cấy tăng khả năng cung cấ O2. Fe2+ và chất hữu cơ. + Bón cân đối NPK hoặc kết hợp bón NPK với vôi để tranh căng thẳng về dinh dưỡng. Bón đủ phân K. Bón vôi cho đất chua để làm giảm nồng độ của Mn hoạt tính. Không bón quá nhiều phân hữu cơ ở các đất chứa nhiều Mn và chất hữu cơ, thoát nước kém. Sử dụng ure thay cho đạm sunphat. + Tái sử dụng rơm rạ để bổ sung thêm Si và K cho đất. Cung cấp đủ Si có tác dụng ngăn cản độc Mn cho lúa do làm giảm sự hấp thụ Mn và làm tăng tính chống chịu đối với lượng dư thừa của Mn trong mô thực vật. + Khi cây có biểu hiện độc b có thể xử lý nhanh như sau: - Bón vôi để làm giảm bớt độ chua trên đất dốc. - Bón xỉ thạch anh (1,5 đến 3 tấn ha-1) để làm giảm sự thiếu Si. 4.5 Độc nhôm Triệu chứng quan trọng nhất của độc Al là hạn chế sự sinh trưởng của rễ. Có thể do tác động của Al lên vách tế bào cũng như tác dụng độc của Al đến màng plasma của các tế bào non và ở ngoài cùng của rễ hoặc trên symplasma của rễ. Al tác động đến các chức năng của màng plasma và làm giảm dòng đi vào của Ca2+ và Mg2+. Một số giống lúa có khả năng chống lại nồng độ Al cao do loại trừ Al bằng đỉnh rễ hoặc bằng tính chống chịu Al của mô thực vật ở symplasma. Cây bị độc Al trong một thời gian dài sẽ hạn chế sự sinh trưởng của ngọn do gây ra thiếu dinh dưỡng (Mg, Ca, P) và không cân bằng phyto hoocmôn. * Ngưỡng gây độc Al + Đối với cây: Bảng 4.4 Khoảng tối thích và ngưỡng giới hạn (mg kg-1) xuất hiện độc Al ở cây lúa Giai đoạn sinh trưởng Bộ phận cây Tối thích Ngưỡng giới hạn độc Đẻ nhánh Ngọn 15-18 >100 Nguồn: Achim Dobermann và Thomas Fairhurst, 2000 + Đối với đất Độ bão hoà Al >30%, pH(H2O) 1-2 mg Al L-1 dung dịch đất cho thấy khả năng độc Al. * Các nguyên nhân gây ra độc Al Nồng độ Al3+ quá cao trong dung dịch đất được gây ra do pH đất thấp (<5). Nồng độ Al trong dung dịch đất phụ thuộc vào pH đất cũng như nồng dộ của các hợp chất hữu cơ và vô cơ có thể hình thành phức chất với Al. * Các trường hợp xuất hiện độc Al Sự độc Al ít khi xảy ra ở các đất lúa trũng thấp trừ ở một số loại đất có quá trình khử diễn ra rất chậm sau khi ngập nước. Độc Al là một trong những yếu tố chính hạn chế năng suất cây trồng trên các đất dốc chua và thường liên quan với sự cố định P rất mạnh và sự thiếu P. Độc Al có thể xuất hiện ở những loại đất sau: + Các đất dốc có hàm lượng Al trao đổi cao. Độc Al thường xuất hiện cùng với độc Mn. + Các đất phèn, đặc biệt khi lúa sinh trưởng như cây trồng trên đất dốc trong một vài tuần trước khi ngập nước (ở Thái Lan). + Đất bị ngập có pH <4 trước khi triệu chứng độc Fe xuất hiện. * Biện pháp xử lý độc Al + Cấy các giống lúa chống được độc Al (IR 43, CO37…) 34 + Điều chỉnh chậm lại thời gian cấy sau khi ngập nước cho đến khi pH tăng lên để cố định Al. + Cung cấp đủ nước để duy trì điều kiện khử cho đất. Giữ không để lớp đất mặt bị khô. + Trên đất dốc bị độc Al chú ý bón phân Mg. Độc Al sẽ giảm xuống khi Mg được cung cấp đủ. Bón vôi có thể không đủ, ngược lại bón đolomit thay cho bón vôi không chỉ tăng pH mà còn cung cấp Mg.. Kieserite (MgSO4.7H2O) và langbeinite (K2SO4 . MgSO4) có thể được sử dụng để bón cho các đất dốc chua để khử tác dụng độc Al nhưng giá thành cao hơn đolomit. + Bón vôi để tăng pH. Lượng vôi bón tính theo độ chua thuỷ phân. + Có thể bón apatit, photphorit nghiền nhỏ vừa nâng cao pH vừa làm giảm bớt sự thiếu P. 4.6 Độ mặn của đất Độ mặ được định nghĩa là sự tồn tại một lượng muối tan dư thừa trong đất (thường được đo bằng độ dẫn điện EC). Na, Ca, Mg, Co và SO4 là các ion chủ yếu có trong các đất mặn. Ảnh hưởng của độ mặn đến sinh trưởng của lúa như sau: + Tác động thẩm thấu (căng thẳng về nước). + Ảnh hưởng độc của các ion do hấp thụ quá nhiều Na và Cl. + Giảm hấp thụ các chất dinh dưỡng (K, Ca) do tác dụng đối kháng ion. Nguyên nhân cơ bản của sự tổn thương do muối trong cây lúa là do hấp thụ quá nhiều Na độc hơn sự căng thẳng về nước, nhưng sự háp thụ nước (sự bay hơi) bị gỉm xuống do độ mặn cao. Cây thích nghi với điều kiện mặn và tránh sự mất nước bằng cách giảm áp suất thẩm thấu của các tế bào. Tuy nhiên tốc dộ sinh trưởng của cây vẫn bị giảm. Tác dụng đối kháng ion đến sự hấp thụ dinh dưỡng có thể xuất hiện gây ra sự thiếu dinh dưỡng, đặc biệt K và Ca do hàm lương Na lớn. Sự ức chế hấp thụ và vận chuyển Ca gây ra do Na hạn chế sự sinh trưởng của ngọn. Tăng độ mặn sẽ ức chế hoạt tính khử nitrat, làm giảm hàm lượng diệp lục và tốc độ quang hợp, làm tăng tốc độ hô hấp và hàm lượng N trong cây. Hàm lượng K và Ca giảm xuống nhưng nồng độ của N-N03, Na, S và Cl trong mô của ngọn tăng lên. Cây lúa chống chịu với độ mặn trong thời gian nảy mầm, đẻ nhánh và kéo dài lóng, nhưng rất mẫn cảm trong thời kỳ đầu sinh trưởng (giai đoạn 1-2 lá), và mẫn cảm ở thời kì ra hoa. * Ngưỡng giới hạn mặn + Đối với cây Hàm lượng Na cao hơn ở cây lúa có thể là chỉ thị cho sự tổn hại của độ mặn dẫn đến làm giảm năng suất lúa. Nồng độ giới hạn của muối (NaCl) ở mô lá mà tại đó triệu chứng nhiễm độc xuất hiện khác nhau rất lớn giữa các giống lúa khác nhau. Mối tương quan giữa tỷ lệ Na:K và tính chống chịu mặn đă được xác định, tuy nhiên vẫn chư biết được ngưõng giới hạn chắc chắn trong mô cây. Tỷ lệ Na:K <2:1 trong hạt có thể chỉ biết là giống chịu mặn. Tỷ lệ Na:Ca trong mô thực vật không phải là chỉ thị tin cậy đối với tính chịu mặn của lúa. Nó không có ảnh hưởng đến sinh trưởng hoặc nồng độ NaCl trong ngọn tìm được vượt quá tỷ lệ Na:Ca (5-25:1) thường thấy trên đồng ruộng. + Đối với đất - EC của dịch chiết bão hòa hoặc dung dịch đất: Đối với lúa sinh trưởng ở đất ngập lụt, EC đượ đo ở dung dịch đất hoặc dịch chiết bão hòa (ECe). Đối với lúa canh tác trên đất dốc, EC của dung dịch đất lớn hơn khoảng ba lần EC của dịch chiết bão hòa. Theo Achim Dobermann và Thomas Fairhurst (2000) tính toán gần đúng sự giảm của năng suất lúa do độ mặn gây ra như sau: Năng suất tương đối (%) = 100 – 12(ECe – 3) · ECe <2 dS m-1: Thích hợp, không làm giảm năng suất · ECe >4 dS m-1: Làm giảm năng suất nhẹ (10-15%) 35 · ECe >6 dS m-1: Làm giảm sinh trưởng và năng suất trung bình (20-50%) · ECe >10 dS m-1: Làm giảm năng suất mạnh (>50%) - Phần trăm Na trao đổi (ESP) · ESP <20%: Giảm năng suất không đáng kể · ESP >20-40%: Năng suất giảm nhẹ (10%) · ESP >80%: Giảm 50% năng suất - Tỷ lệ natri trao đổi (SAR) · SAR >15: Đất sodic - đất chứa nhiều Na hoặc NaCl trong dung dịch đất hoặc Na+ trao đổi (đo cation trong dịch chiết bão hòa). + Đối với nước tưới · pH 6,5-8,0, EC <0,5 dS m-1: Nước tưới chất lượng tốt · pH 8,0-8,4, EC 0,5-2 dS m-1: Nước tưới chất lượng trung bình đến xấu · pH >8,4, EC >2 dS m-1: Nước không thích hợp cho tưới · SAR <15: Chất lượng nước tưới tốt, Na thấp · SAR 15-25: Chất lượng nước tưới trung bình đến thấp, Na cao · SAR >25: Nước không thích hợp cho tưới, Na rất cao. Chú ý · Việc đo EC - một chỉ thị của độ mặn rất nhanh và đơn giản. Tuy nhiên, chỉ riêng EC chưa đủ để đánh giá ảnh hưởng của độ mặn đến sinh trưởng của cây do nồng độ muối ở bề mặt rễ có thể cao hơn trong đất rất nhiều. Thêm vào đó, giá trị EC chỉ cho biết hàm lượng tổng số muối tan mà không cho biết thành phần của nó. Độ mặn biến động rất lớn trên cánh đồng cả giữa các mùa lẫn giữa các khu vực khác nhau trên cánh đồng. · Từ EC, áp suất thẩm thấu của dịch chiết bão hoà có thể được tính theo công thức: Ápuất thẩm thấu (Mpa) = EC x 0,036 · Nếu mẫu đất không có thạch cao có thể chuyển đổi từ EC sang ECe như sau: ECe = 2,2 x EC1:1 (EC1:1 được đo trong huyền phù đất:nước = 1:1) ECe = 6,4 x EC1:5 (EC1:5 được đo trong huyền phù đất:nước = 1:5) * Các nguyên nhân gây mặn Sinh trưởng của cây trên đất mặn có thể bị ảnh hưởng bởi nồng độ cao của muối tan (NaCl) gây ra độc ion, mất cân đối ion và cân bằng nước bị phá huỷ. Ở các đất sodic, sinh trưởng của cây chủ yếu bị ảnh hưởng bởi pH và nồng độ HCO3- cao. Các nguyên nhân chính gây dẫn đến đất bị mặn hoặc tích luỹ Na như sau: + Mưa ít, không đủ nước tưói trong năm. + Bay hơi nước mạnh. độ mặn thường gắn liền với các đất kiềm ở các vùng đất có lượng bốc hơi lớn hơn lượng mưa. + Sự dâng cao của nước ngầm có chứa muối. + Sự xâm nhập của nước biển ở những vùng ven biển. * Các trường hợp xuất hiện mặn Đất bị nhiễm mặn (ở vùng Nam và đông Nam châu Á có khoảng 11 triệu ha) thường xuất hiện ở vùng ven biển hoặc nếu ở sâu trong nội đia thì vùng đó có lượng mưa nhỏ hơn lượng bốc hơi. Các đất bị nhiễm mặn khác nhau về các đặc tính hoá học và vật lý, nhưng độ mặn thường đi kèm với sự thiếu P và Zn, ngược lại độ độc Fe thường xuất hiện ở các đất phèn mặn. Các đất bị nhiễm mặn có thể được chia thành các nhóm: + Đất mặn (EC >4 dS m-1, ESP <15%, pH <8,5) + Đất mặn-Na (EC 4 dS m-1, ESP >15%, pH ̴8,5) + Đất sodic (EC 15%, pH >8,5, S >15) * Biện pháp xử lý mặn + Sử dụng giống chịu mặn (IR2151, IR6…), bố trí thời vụ hợp lý. + Xử lý hạt: tẩm hạt bằng các chất oxi hoá (ví dụ Ca peroxit) để tăng sức nảy mầm và khi cấy tăng khả năng cung cấ O2. Có thể xử lý hạt bằng CaCl2 để tăng nồng độ Ca2+ của hạt. 36 + Biện pháp quản lý nước: Giữ ngập nước trên đồng ruộng hai đến bốn tuần trước khi cấy. Không tưới bằng nước có chứa nhiều Na. Rửa đất sau khi thu hoạch để giảm muối tan trong đất. Ngăn chặn sự xâm nhập của nước biển tràn vào đồng ruộng. + Đối với đất sodic cần bón thạch cao + Bón phân kẽm (5-10 kg Zn ha-1) để làm giảm sự thiếu Zn, cung cấp đủ N, P và K. Bón K có tác dụng cải thiện tỷ lệ K:Na, K:Mg và K:Ca trong cây. Sử dụng đạm sunphat thay cho các dạng đạm khác và bón thúc vào các giai đoạn sinh trưởng khủng hoảng dinh dưỡng của lúa. Ở các đất sodic việc thay thế Na bằng Ca (bón thạch cao) có thể làm giảm mức độ dễ tiêu cuat P dẫn đến nhu cầu về phân P tăng lên. Bón phân hữu cơ hoặc rơm rạ để tăng CO2, làm giảm pH ở các đất sodic và bổ sung thêm K cho đất. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Broadbent, F. E. and Stojanovic, B. F., The effect of partial pressure of oxygen on some soil nitrogen transformations. Proc. Soil Sci. Soc. Amer. 16 : 359 – 363, 1952. 2. Conner, S. D., Soil acidity as affected by moisture conditions of the soil. Jour. Agric. Res. 15 : 321 – 329, 1918. 3. Dennett, J. H., A preliminary note the reaction of padi soils. Malayan Agric. Jour. 20 : 518, 1932. 4. Dobermann A., T. Fairhurst. Rice: Nutrient disorder and nutrient management. IRRI, 2000. 5. Gillespie, L. J., Reduction potentials of bacterial cultures and of waterlogged soil. Soil Sci. 9 : 199 – 216, 1920. 6. Harrison, W. H.. and Aiyer, P. A. S., The gases of swamp rice soils. I. Their composition and relationship to crop. Mem. Dept. Agric. Ind. 3 : 65 – 104, 1915. 7. Hemstock, G. A. and Low, P. F. Mechanisms resposible for retention of manganese in the colloidal fraction of soil. Soil Sci. 76 : 331 - 43, 1953. 8. Joffre, J. S., Soil profile studies. VII. The glei process. Soil Sci. 39 : 391 – 401, 1935. 9. Kohnke, H., Somes factors affecting the oxidation-reduction potentials of soils. Ph. D. Thesis, Ohio State Univ., 1934. 10. Nguyễn Văn Luật. Cây lúa Việt Nam thể kỷ 20 (tập III). Nhà xuất bản Nông nghiệp, 2003. 11. Mizutani M, S. Hasegawa, K. Koga, A. Goto, V.V.N. Murity. Advanced Paddy field engineering. SHIZAN-SHA Sci.& Tech. 1999. 12. Mortimer, C. H., The exchange of dissolved substances between mud and water in lakes. Jour. Ecol. 29 : 280 – 329, 1941. 13. Mortimer, C. H., The exchange of dissolved substances between mud and water in lakes. Jour. Ecol. 30 : 147 – 199, 1942. 14. Ponnamperuma P.N. Hoá học của đất lúa ngập nước và mối quan hệ đói với sự sinh trưởng của lúa. Nguyễn Lân Dũng và Tô Minh dịch. Nhà xuất bản Khoa học, 1964. 15. Reed, F. J. and Sturgis, M. B., Chemical characteristics of the rice area of Louisiana. Louisiana Bull. No. 307, 1939. 16. Sturgis M. B., Changes in the oxidition-reduction in soils as related to the physical properties of the soil and the growth of rice. Louisiana Bull. No. 271, 1936. NỒNG ĐỘ CHẤT DINH DƯỠNG TRONG MÔ CÂY LÚA Bảng 38. khoảng tối thích và ngưỡng giới hạn thiếu hoặc gây độc ơt mô của lúa. Nguyên tố Giai đoạn sinh trưởng Bộ phận cây Khoảng tối thích Ngưỡng giới hạn thiếu Ngưỡng giới hạn độc Đẻ nhánh Lá Y 2,9-4,2% 4,5% Ra hoa Lá đòng 2,2-2,5% <2,0% N Chín Rơm 0,6-0,8% Đẻ nhánh Lá Y 0,20-0,40% 0,50% Ra hoa Lá đòng 0,20-0,30% <0,18% P Chín Rơm 0,10-0,15% <0,06% Đẻ nhánh Lá Y 1,8-2,6% 3,0% Ra hoa Lá đòng 1,4-2,0% <1,2% K Chín Rơm 1,5-2,0% <1,2% Đẻ nhánh Lá Y 25-50 mg kg-1 500 mg kg-1 Zn Đẻ nhánh Ngọn 25-50 mg kg-1 500 mg kg-1 Đẻ nhánh Lá Y <0,16% Đẻ nhánh Ngọn 0,15-0,30% <0,11% Ra hoa Lá đòng 0,10-0,15% <0,10% Ra hoa Ngọn <0,07% S Chín Rơm <0,06% Đẻ nhánh Lá Y <5% Si Chín Rơm 8-10% <5% Đẻ nhánh Lá Y 0,15-0,30% 0,50% Đẻ nhánh Ngọn 0,15-0,30% <0,13% Mg Chín Rơm 0,20-0,30% <0,10% Đẻ nhánh Lá Y 0,2-0,6% 0,7% Đẻ nhánh Ngọn 0,3-0,6% <0,15% Ca Chín Rơm 0,3-0,5% <0,15% Đẻ nhánh Lá Y 75-150 mg kg-1 300 mg kg-1 Fe Đẻ nhánh Ngọn 60-100 mg kg-1 <50 mg kg-1 Đẻ nhánh Lá Y 40-700 mg kg-1 800 mg kg-1 Mn Đẻ nhánh Ngọn 50-150 mg kg-1 <20 mg kg-1 Đẻ nhánh Lá Y 7-15 mg kg-1 25 mg kg-1 Cu Chín Rơm 30 mg kg-1 Đẻ nhánh Lá Y 6-15 mg kg-1 100 mg kg-1 B Chín Rơm 100 mg kg-1 Al Đẻ nhánh Ngọn 15-18 mg kg1 100 mg kg-1 Nguồn: Achim Dobermann và Thomas Fairhurst, 2000 Bảng 39. Lượng dinh dưỡng trung bình bị lấy đi bởi các giống lúa hiện nay vùng có tưới và nồng độ và nồng độ khoáng trong hạt và rơm. N P K Zn S Si Mg Ca Fe Mn Cu B Tổng lượng dinh dưỡng trung bình bị lấy đi cùng với hạt + rơm (kg t-1 hạt) 17,5 3,0 17,0 0,05 1,8 80 3,5 4,0 0,50 0,50 0,012 0,015 Lượng dinh dưỡng trung bình bị lấy đi cùng với hạt (kg t-1 hạt) 10,5 2,0 2,5 0,02 1,0 15 1,5 0,5 0,20 0,05 0,009 0,005 Lượng dinh dưỡng trung bình bị lấy đi cùng với rơm (kg t-1 hạt) 7,0 1,0 14,5 0,03 0,8 65 2,0 3,5 0,30 0,45 0,003 0,010 Hàm lượng khoáng trong hạt (%) 1,10 0,20 0,29 0,002 0,100 2,0 0,15 0,05 0,025 0,005 0,0010 0,0005 Hàm lượng khoáng trong rơm (%) 0,65 0,10 1,40 0,003 0,075 5,5 0,20 0,30 0,035 0,045 0,0003 0,0010 Nguồn: Achim Dobermann và Thomas Fairhurst, 2000