Đất Phèn Và Xử Lý Phèn Của Đất

LỜI MỞ ĐẦU Môi trường đất với tư cách là thành phần môi trường của môi trường sinh thái chung nên nếu như môi trường đất bị tiêu diệt thì môi trường sinh thái sẽ không còn tồn tại được nữa. Ngày nay cuộc sống của con người càng phát triển kèm theo các tác nhân lý hóa mà các thành phần của đất thay đổi làm cho đất bị ô nhiễm và ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe của con người. Vì vậy cần phải có biện pháp bảo vệ phòng tránh và cải tạo những vùng đất bị ô nhiễm. Ở Việt nam hiện nay có khoảng 2 triệu ha đất nhiễm phèn. Qua nghiên cứu cho thấy việc sử dụng diện tích này một cách có hiệu quả phục vụ cho sản xuất nông nghiệp, ngư nghiệp ngày càng trở thành một vấn đề cấp bách cho nền kinh tế quốc dân. Nắm bắt được vấn đề trên rất nhiều nhà nghiên cứu và nhà khoa học đã dựa vào nguồn gốc, sự phân bố phân loại cũng như thành phần, sinh thái môi trường của vùng đất phèn để tìm hiểu những lý hóa tính, độc tính cũng như sự biến động độc chất trong nó để tìm ra phương hướng sử dụng đất sao cho hợp lý và đạt hiệu quả cao nhất. Chính vì vậy nên em đã chọn đề tài : “ Đất phèn và xử lý phèn của đất”. Do thời gian và trình độ có hạn nên em chỉ dừng lại ở mức độ giới thiệu tổng quan về đất phèn cũng như phương pháp xử lý của nó. Nhưng nó sẽ là nền tảng của em sau này khi nghiên cứu sâu hơn về đất phèn. Em xin chân thành cảm ơn thầy Lê Huy Bá đồng cảm ơn Thư Viện trường Đại Học Công nghiệp đã tạo điều kiện cho em hoàn thành bài tiểu luận này. Do sự hiểu biết và trình độ còn hạn chế nên mắc những sai sót, mong thầy cô góp ý để bài tiểu luận của em được hoàn thiện hơn. MỤC LỤC CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐẤT PHÈN 4 1.1. Định nghĩa 4 1.2. Nguồn gốc và quá trình hình thành đất phèn 4 1.3. Phân bố đất phèn 7 1.3.1 Trên thế giới 7 1.3.2 Việt nam 7 1.4. Phân loại đất phèn 7 CHƯƠNG II:TÍNH CHẤT ĐẤT PHÈN 10 2.1. Lý tính đất phèn 10 2.1.2. Thành phần cơ giới 10 2.1.3. Thành phần khoáng sét 10 2.1.4. Tính trương co của đất phèn 11 2.1.5. Nhiệt độ đất phèn 11 2.1.5. Tỷ trọng đất phèn 11 2.2. Hóa tính đất phèn 12 2.2.1. Mùn và chất hữu cơ 12 2.2.2. Đạm trong đất phèn 12 2.2.3. Lân ( P2O5) trong đất phèn 13 2.2.4. Canxi trong đất phèn. 13 2.2.5. Magie trong đất phèn 13 2.2.6 Natri trong đất phèn 14 2.2.7. Một số chất khác trong đất phèn 14 2.2.8. pH của đất phèn 15 2.3. Độc chất trong đất phèn 15 2.3.1 Khái niệm 15 2.3.2 Các loại độc chất 17 2.3.2.1. Nhôm ( Al3+) 17 2.3.3 Biến động độc chất trong đất phèn 21 2.3.3.1. Hệ số tương quan R 21 2.3.3.2. Mối tương quan pH và hàm lượng S trong tổng đất 22 CHƯƠNG III: MÔI TRƯỜNG VÀ Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG VÙNG ĐẤT PHÈN 23 3.1. Sinh vật vùng đất phèn 23 3.1.1 Thực vật 23 3.1.2 Vi sinh vật và các động vật 24 3.2. Chế độ nước vùng đất phèn 25 3.3. Ô nhiễm môi trường vùng đất phèn 25 3.3.1 Các tác nhân gây ô nhiễm 25 3.3.2 Tiêu chuẩn đánh giá đất ô nhiễm 28 CHƯƠNG IV: PHƯƠNG PHÁP CẢI TẠO ĐẤT PHÈN 30 4.1 Cải tạo đất phèn 30 4.2. Cách làm đất ruộng để không bị xì phèn 32 4.3 Cải tạo đất phèn bằng tiêu ngầm 33 4.3.1. Mục đích của biện pháp tiêu ngầm 33 4.3.2. Các hình thức tiêu ngầm 34 4.4 Cải tạo đất phèn bằng những biện pháp khác. 35 CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐẤT PHÈN 1.1. Định nghĩa Đất phèn là đất chứa nhiều gốc sunphat (SO42-) và có độ pH rất thấp chỉ khoảng 2-3, lượng độc chất Al3+, Fe2+, SO42 rất cao. Trong đất phèn khả năng trao đổi và đệm của môi trường đất bị phá vỡ không thể tự làm sạch được nữa. Do đó môi trường đất bị ô nhiễm nặng, động thực vật và vi sinh vật bị tiêu diệt hàng loạt. Phèn được sinh ra có thể do nguyên nhân oxy hóa phèn tiền tàng (FeS) tại chỗ để tạo thành axit H2SO4 chứa nhiều độc chất Al3+, Fe2+, SO42-, hay cũng có thể do nước phèn đi từ nơi khác gây nhiễm phèn cho MTST đất. Quá trình thứ nhất là quá trình phèn hóa, quá trình thứ hai là quá trình nhiễm phèn. Ô nhiễm phèn nhôm thì độc tính càng mạnh hơn phèn sắt. 1.2. Nguồn gốc và quá trình hình thành đất phèn Sự hình thành đất phèn là kết quả của sự tích tụ Pyrit trong điều kiện đất ngập nước, ở đất chứa nhiều chất hữu cơ, sunphat, sắt, nhôm. Đất phèn được hình thành ở vùng nước lợ hoặc ở vùng biển cũ và có sự tham gia của vi sinh vật trải qua các giai đoạn như sau : Ion SO42- bị khử trong điều kiện thiếu Oxy , có sự tham gia của vi sinh vật yếm khí. Trong giai đoạn này cần phải có đầy đủ hữu cơ để làm nguồn thức ăn cho vi sinh vật yếm khí Thiobacillus. Tiếp đi phản ứng giữa sunphure H2S với sắt có trong đất để tạo thành FeS2( Pyrit). Giai đoạn này nếu có đủ Canxi thì không sinh ra phèn. Nhưng nếu thiếu Canxi thì phản ứng tiếp tục ở giai đoạn 3. Nếu có oxy xâm nhập quá trình oxy hóa FeS2 sẽ xảy ra để tạo thành FeSO4 và H2SO4 theo phản ứng : 2H2O + 2FeS2 + 7O2 ( 2FeSO4 + 2H2SO4 Sau khi đã có axit H2SO4 và FeSO4 trong điều kiện có đủ Oxy và vi sinh vật, sunphat sắt III được hình thành: 2FeSO4 + H2SO4 + 1/2 O2 ( Fe2(SO4)3 + H2O Trong đất xuất hiện từng vệt màu vàng trấu, chính là màu vàng của Fe2(SO4)3. Ở đây cũng có phản ứng thuận nghịch xảy ra : Fe2SO4 + 2H2O ( Fe(SO4)OH + H2SO4. H2SO4 mới được tạo thành gây chua cho đất và sẽ phản ứng mạnh với các khoáng sét để tạo thành sunphat nhôm, natri, kali theo phản ứng : Al2O3SiO2 + 3H2SO4 ( Al2(SO4)3 + Si(OH)4 +H2O. Trong đất phèn không chỉ có các hợp chất vô cơ mà còn có những hợp chất hữu cơ phèn và các hợp chất hữu – vô cơ phèn. Các điều kiện để hình thành đất phèn ( Van Rees – 1972). Giai đoạn 1: Có điều kiện để khử SO42- mà SO42- này có nguồn gốc nước biển và trầm tích để tạo thành sunphure sắt và các sunphure khác Giai đoạn 2: Sau đó cần có môi trường oxy hóa sunphure sắt để tạo thành H2SO4, Al2(SO4)3, FeSO4. Đất trở nên chua, hóa phèn. Giai đoạn 3: Nếu trong đất có CaCO3 thì phản ứng tiếp tục theo một chiều hướng sau : 2CaCO3 + 2H2SO4 ( CaSO4.2H2O + 2CO2 Khi đó Na+ , Mg2+ đã hấp thụ sẵn trong đất ở môi trường nước lợ chứa nhiều Na, Mg sẽ bị Ca2+ thay thế làm cho đất tốt hơn và không trở nên phèn nữa.Nhưng lúc này nếu không có CaCO3 thì phản ứng hoàn thiện ở giai đoạn 2. L.J. Pons và N. Van Breeman trong bài “ Axit sulfat soil and rice” trình bày tại hội nghị “Đất và lúa” ( 1977) tại viện IRRI đã đưa ra nguồn gốc đất phèn trên quan điểm của Moormann đã xác định thêm nguồn gốc hai loại đất phèn tiềm tàng và đất phèn cố định. Đất phèn tiềm tàng : Sự tạo thành khoáng Pyrit, khoáng vật chiếm 2 – 10% trong đất. Sự lắng tụ pyrit được tạo thành bởi sự khử sunphat thành sunphit, dưới tác đất phènụng của vi sinh vật. Sau đó sunphit sẽ bị oxy hóa từng phần thành sunphua. Sự tác động qua lại giữa các ion sắt II và sắt III với sunphit và sunphua cũng có sự tham gia của vi sinh vật. Như vậy sự tạo thành Pyrit ( FeS và FeS2) cần có sunphat, sắt , chất hữu cơ đã phân hủy, vi khuẩn có khả năng khử sunphat trong điều kiện yếm khí và thoáng khí xảy ra luân phiên nhau qua không gian và thời gian. Đất phèn cố định : hay còn gọi là đất phèn hoạt tính. Khi đất phèn tiềm tàng thoáng khí trong một thời gian lâu, khi mà mạch nước ngầm giảm xuống dưới lớp đất chứa Pyrit trong nhiều tuần lễ để có quá trình phèn hóa từ phèn tiềm tàng thành phèn hoạt tính. Lớp Pyrit còn ẩm ướt do sự nâng lên của mặt đất hoặc bờ biển hoặc sự lên xuống thủy triều…và được oxy thâm nhập, thì những hạt pyrit li ti, sẽ bị oxy hóa thành những sunphat sắt 2 (dễ hòa tan) và axit sunphuric. Dưới tác dụng của vi khuẩn Thiobacillus chuyển Fe2+ thành Fe3+ để tạo thành phèn. Sự xuất hiện của Fe3+ dưới dạng Fe2(SO4)3 và của KFe3(SO4)2(OH)6 làm co đất có màu vàng. Khi đã xuất hiện tầng vàng ( tầng jarosit) tức là đất phèn chuyển từ phèn tiềm tàng sang phèn hoạt động hay phèn cố định. 1.3. Phân bố đất phèn 1.3.1 Trên thế giới Diện tích khoảng 15 triệu Hecta, chủ yếu xuất hiện ở các vùng ven biển nhiệt đới hay cận nhiệt đới thuộc các nước Nhật Bản, Triều Tiên, Ấn Độ, Thái Lan, Malaysia…hay một số đảo như Inđônêxia, Brunei, Việt Nam…Ngoài ra còn xuất hiện ở Hà Lan nơi có đất liền thấp hơn mặt nước biển. Đặc điểm chung là đất phèn thường xuất hiện ở gần biển hoặc vịnh biển cũ. 1.3.2 Việt nam Việt Nam có khoảng 2 triệu ha đất phèn chiếm gần 16% diện tích đất phèn trên thế giới, chiếm khoảng 30% diện tích đất canh tác của Việt Nam. Diện tích đất phèn được phân bố chủ yếu ở 2 đồng bằng lớn và một ít ở ven biển miền trung. Ở miền Bắc có khoảng 200.000 ha đất phèn phân bố ở Hải Phòng, Thái Bình, Nam Hà, Hải Dương và một số diện tích ở ven biển miền Trung. Ở miền Nam có khoảng 1,8 triệu ha đất phèn, phân bố ở cả miền Tây ( Đồng bằng sông Cửu Long và miền Đông Nam Bộ 1.4. Phân loại đất phèn Phân loại đất phèn là vấn đề rất phức tạp, không chỉ đối với Việt Nam mà cho cả các nước khác trên thế giới. Có nhiều quan điểm và trường phái về phân loại đất phèn. Trên thế giới hiện nay có các bảng phân loại Nga, của FAO, cuả Mỹ, của Hà Lan và của Pháp. Đồng thời còn tùy thuộc vào mục đích sử dụng và cải tạo mà người ta phân loại đất phèn theo các cách khác nhau. Ví dụ như phân loại của nhân dân vùng đất phèn vùng Nam Bộ Việt Nam như sau : * Nhân dân vùng đất phèn Nam Bộ xếp loại đất phèn theo kinh nghiệm sản xuất và đặc trưng hình thái của đất phèn hoặc theo phẫu diện đất phèn: Phèn nóng: Chủ yếu do sunphat sắt FeSO4 , Fe2(SO4)3 tạo thành, ít nhôm và sunphat nhôm. Mức độ độc hại loại phèn này ít hơn so với phèn nhôm. Trên mặt nước ở ruông, ở kênh thường có một lớp váng vàng . Váng vàng này dính vào tay chân khi làm ruộng, thường gây ngứa và dễ gây mục quần áo. Phèn lạnh : Chủ yếu do sunphat Nhôm tạo nên Al2(SO4)3, loại này độc hại hơn phèn nóng. Nước trên ruộng và trong kênh mương ở khu vực đất phèn này trong suốt (nhìn thấy đáy kênh mương). ở những vùng này, trong vụ hè thu, nếu không đủ nước tưới dễ bị xi phèn gây chết lúa và cây cối. Các loại động thực vật rất khó sống và phát triển ở vùng này. Phèn đỏ : Một số vùng ở miền tây gọi là phèn đỏ, về bản chất phèn đỏ cũng như phèn nóng, do Sunphát Sắt và Oxyt sắt ngâm nước gây nên. Nước trên ruộng thường có váng vàng đỏ ánh trên mặt. Mức độ độc hại không cao. Phèn trắng : Về bản chất phèn trắng giống như phèn lạnh, do Sunphát nhôm gây nên. Ở những vùng phèn nhiều và thiếu nước vào cuối mùa khô, muối Al2(SO4)3 bốc lên mặt và kết tinh thành những hạt muối tròn có đường kính vài milimét dính với nhau thành từng cụm, khi ẩm thì nhờn trơn, khi khô thì dòn, nhẹ, dễ vỡ, dễ tan vào nước.Ở những vùng đất phèn xuất hiện loại muối này trên mặt đất vào cuối mùa khô tức là đã đạt đến đỉnh cao của sự độc hại, vào những trận mưa đầu mùa nếu lượng mưa không đủ lớn để rửa trôi và đưa muối này ra những kênh lớn hoặc thấm xuống tầng sâu mà đọng lại ở một số vùng trũng, thấp thì nước rất trong, nhưng rất độc hại. Trâu bò, lợn gà uống phải nước này dễ bị chướng bụng và có thể dẫn đến tử vong. Phèn đen : Những vùng phèn có tầng hữu cơ lẫn lộn với hợp chất phèn thường gặp ở những vùng trũng hoặc vùng rừng U minh. Phẫu diện thường có mầu đen, mức độ phèn phụ thuộc vào môi trường nước xung quang và đặc điểm về nguồn nước mặt và nguồn nước ngầm. Diện tích loại đất này không lớn, mức độ phèn cũng không như loại phèn trắng và phèn lạnh. Còn phân loại đất phèn theo Việt Nam thì : Sự phân loại này dựa vào hình thái phẫu diện, tính chất lý, hoá học của đất, địa hình, địa mạo, phát sinh học , thảm thực vật, môi trường và năng suất cây trồng. Nhìn chung nhóm đất phèn được chia ra các loại sau: loại đất phèn hoạt động, loại đất phèn tiềm tàng, loại đất phèn đang chuyển hoá, loại đất phèn than bùn. Trong loại đất phèn hiện tại được chia ra : Đất phèn nhiều. Đất phèn trung bình và phèn ít Đất phèn mặn. Trong loại đất phèn tiềm tàng được chia : Đất phèn có tầng an toàn lớn hơn 50 cm. Đất phèn có tầng an toàn 30-50 cm. Đất phèn có tầng an toàn nhỏ hơn 30 cm. Đất phèn có tầng hữu cơ một phẫu diện. Với mục đích nêu mức độ an toàn trong quá trình khai thác sử dụng, người ta phân đất phèn tiềm tàng theo chiều dày lớp đất che phủ trên tầng sinh phèn và gọi là chiều dầy tầng an toàn. Chiều dày tầng an toàn càng mỏng thì càng không an toàn trong quá trình khai thác, sử dụng. Đất phèn tiềm tàng rất dễ chuyển hoá thành phèn hoạt động. CHƯƠNG II:TÍNH CHẤT ĐẤT PHÈN 2.1. Lý tính đất phèn 2.1.2. Thành phần cơ giới - Thành phần cơ giới hay nói cách khác là cấp hạt hay sa cấu nghiên cứu về tỷ lệ phần trăm các hạt sét, hạt cát, bùn có trong đất. - Theo thống kê thì đất phèn hoạt tính hay đất phèn tiềm tàng thì đều có tỷ lệ sét 50 – 65%, ở các tầng sâu thì tỷ lệ sét cao hơn. - Phần cơ giới nặng (sét cao) của đất phèn gắn liền với quá trình hình thành của nó. Đất phèn lắng tụ trong phù sa biển nên vật liệu được mang về bồi đắp lên vịnh hoặc biển cũ thường rất mịn. Thành phần rất mịn này đã tạo nên tỉ lệ sét cao, thành phần cơ giới nặng. Đặc điểm này cũng ảnh hưởng đến quá trình hình thành phèn và gây nhiều khó khăn cho quá trình sử dụng và cải tạo đất phèn. Ở Việt Nam thì thành phần cơ giới của đất phèn thuộc đồng bằng Bắc Bộ thường có hàm lượng sét cao hơn các loại đất khác ở khu vực, nhưng vẫn nhỏ hơn ở đồng bằng Nam Bộ. 2.1.3. Thành phần khoáng sét Bằng phương pháp nhiễu xạ quang tuyến cho biết là thành phần khoáng sét của hai phẫu diện đất đều giống nhau và gồm các loại sau : Khoáng illite : Là khoáng chủ yếu trong thành phần sét của đất và được nhận biết bởi các đỉnh của cấu trúc có độ dài 10A0, 5A0, 3,3A0. Khoáng Kaolinnite : Là loại có lượng tương đối sau illite nhận biết bởi các đỉnh 7,1A0, 3,56A0. Ngoài ra còn một số loại khoáng có mức độ ít hơn trong thành phần của sét như monmorilonite, nhận biết bằng các đỉnh 18A0, vermicalite nhận biết bởi các đỉnh 10A0 và khoáng quartz nhận biết bằng các đỉnh 4,25A0, 3,35A0. Phạm Tín (1978) cho rằng : không có mối tương quan giữa các đơn vị phân loại đất với thành phần khoáng trong đất – các khoáng vật thường phân bố thành từng nhóm, mỗi nhóm khoáng vật có thể có mặt trong nhiều loại đất khác nhau. Trong mỗi loại đất thường có nhiều nhóm khoáng vật , thường thì có 3 – 7 nhóm, chúng thường tồn tại dạng hỗn hợp hơn là dạng độc lập 2.1.4. Tính trương co của đất phèn Các kết quả nghiên cứu cho thấy độ trương co của đất phèn phụ thuộc nhiều vào tỉ lệ sét, hàm lượng hữu cơ và độ ẩm trong đất được ghi nhận bảng sau : Bảng – Độ trương co của một số loại đất phèn. Loại đất phèn  C%  Sét %  Độ trương co %   Phèn tiềm tàng có hữu cơ ở dưới. Phèn nhiều không có hữu cơ ở dưới. Phèn mặn có hữu cơ ở dưới Phèn trung bình không có hữu cơ ở dưới Phèn nhiều có hữu cơ ở dưới  7,2 3,1 6,3 2,4 6,9  60,1 58,2 59,3 55,2 61,2  27,2 15,8 23,9 8,7 21,3   Qua bảng thấy: Tính trương co của đất phèn rất lớn do hàm lượng sét cao và hàm lượng hữu cơ lớn. Khi khoáng sét mất nước sẽ co lại. Mặt khác, khi chất hữu cơ mất nước, cũng teo lại đã làm cho tỷ lệ co của đất này lớn. Như vậy, nguyên nhân của sự trương co lớn có liên quan trực tiếp đến hàm lượng hữu cơ và hàm lượng sét trong đất. Tính trương co của đất phèn có thể làm cho cây trồng bị đứt rễ khi đất cạn nước và có liên quan đến công tác thủy lợi như xây dựng công trình, nứt nẻ bờ kênh, mất nước trên kênh, vỡ kênh và hiện thẩm lậu của nước trong ruộng phèn... 2.1.5. Nhiệt độ đất phèn Nhiệt độ có liên quan đến độ ẩm đất, đến độ hòa tan không khí đến hoạt động hệ vi sinh vật và liên quan đến đặc tính phèn của đất. Việc sử dụng đất phèn phải lưu ý đến thực vật che phủ. Bởi vì sự chênh lệch nhiệt độ sẽ làm bốc phèn, bốc mặn lên mặt đất, làm đất hóa phèn nhanh chóng và gây hại cây trồng. 2.1.5. Tỷ trọng đất phèn Nói đến tỷ trọng đất tức là nói đến trọng lượng tính bằng g/cm3 đất khô kiệt mà các hạt đất xếp sít vào nhau,không có khe hở. Tỷ trọng có liên quan đến thành phần sét cát và chất hữu cơ trong đất. Kasinky đánh giá đất trồng với mức tỷ trọng như sau : 2,5 – 2,66 g/cm3 : Đất có mùn trung bình 2,5 g/cm3 trở xuống : Đất giàu hữu cơ Lớn hơn 2,7 g/cm3: Đất giàu Fe2O3 2.2. Hóa tính đất phèn Nói đến đất phèn, thường người ta nói đến tính chất hoá học, vì tính chất hoá học đóng vai trò quyết định đất phèn hay không phèn và mức độ phèn. Nó còn quyết định đến năng suất và phẩm chất cây trồng, quyết định số lượng và chất lượng phân bón cần thiết, loại cây trồng, biện pháp thủy lợi và môi sinh. Nghiên cứu về tính chất hoá học của đất phèn có tầm quan trọng đặc biệt trong việc sử dụng, cải tạo đất phèn. Hàm lượng các chất trong đất phèn: Lượng tổng số : Lượng toàn bộ có trong đất, có thể chất đó ở dạng hợp chất hay đơn chất, hữu cơ hay vô cơ, dễ tan hay không tan. Lượng dễ tiêu : Lượng của một chất nào đó, có khả năng dễ tan vào dung dịch đất để cây trồng có thể sử dụng được. Ion trao đổi : hàm lượng các ion và cation trao đổi trong phức hệ hấp thụ đất Thành phần hoá học của các chất trong đất phèn rất dễ thay đổi theo thời gian và các điều kiện bên ngoài như : nước ngập hay cạn, bón vôi hay không bón, để trống hay có cây che phủ, lên liếp hay để nguyên … 2.2.1. Mùn và chất hữu cơ Theo các tác giả chú giải ở bản đồ đất Bắc Việt Nam, thì xếp loại đất: Rất giàu mùn: >8% Giàu mùn: (2 ÷ 8%) Mùn trung bình: 1-2% Rất nghèo mùn < 1%. Thông thường tầng mặt có hàm lượng mùn cao hơn các tầng dưới. Bởi vì đất phèn ở vùng trũng thường nhận sự rửa trôi các vùng khác đến và bản thân những cây cỏ sống trên bề mặt của đất, chết đi, phân giải thành mùn và không bị rửa trôi. 2.2.2. Đạm trong đất phèn Thông thường khi đất giàu chất hữu cơ và mùn thì sẽ giàu đạm. Bởi vì đạm là sản phẫm phân giải của chất hữu cơ. Đất phèn nghèo đạm dễ tiêu, có nơi chỉ có vài chục ppm thậm chí chỉ có vệt. Vì vậy việc bón đạm cho đất phèn là quan trọng. 2.2.3. Lân ( P2O5) trong đất phèn Lân trong đất phèn có nhiều dạng như lân hữu cơ, lân vô cơ , lân hữu – vô cơ hay lân dạng hòa tan. Ví dụ lân ở dạng PO43- lân hữu cơ là lân trong liên kết của chất hữu cơ. Đó là lân trong thân thể vi sinh vật ở rễ cây, những hợp chất hữu cơ đang phân giải và mùn. Nguyên nhân của sự rất nghèo lân ở đất phèn vì pH thấp độ hòa tan và tái tạo lân yếu. Mặt khác lân vô cơ trong đất phèn thường tồn tại chủ yếu ở dạng photphatcanxi có khả năng thủy phân. 2.2.4. Canxi trong đất phèn. Canxi trong đất được giải phóng từ các nguồn đá vôi CaCO3 tạo thành dạng CaSO4.2H2O hoặc CaCl2 trong đất phèn. Vai trò của canxi trong đất phèn được thể hiện rất rõ nét qua việc trung hoà Axit H2SO4, được tạo ra trong quá trình Oxy hoá như đã trình bày ở phần vai trò của vôi đối với sự hình thành đất phèn, ngoài ra canxi còn có tác dụng làm tăng năng xuất và phẩm chất cây trồng. Nhưng cần lưu ý rằng trong điều kiện yếm khí, giàu CO2 thì CaCO3 được tạo thành cacbont Canxi. CaCO3 + CO2+ H2O → Ca (HCO3) 2 rất linh hoạt, dễ bị rửa trôi. Đất càng nhiều phèn thì khả năng thiếu canxi càng rõ. Trừ đất phèn mặn có pH tương đối cao hơn hoặc đất phèn tiềm tàng, thì lượng canxi có tăng nhưng không nhiều. Khi canxi trong đất tăng, thì pH tăng, vi sinh vật hoạt động tốt và giảm được phèn. Canxi cũng là chất dinh dưỡng của cây trồng nhất là những cây họ đậu. Vì vậy việc bón vôi nhằm tăng canxi cho đất phèn nhất là đất phèn nhiều là cần thiết và có tác dụng đối với cây trồng cũng như tác dụng cải tạo đất, nhưng về liều lượng cần được xác định đúng để đạt hiệu quả cao. 2.2.5. Magie trong đất phèn Magiê thường đi kèm với canxi. Tuy nhiên những hợp chất của Mg2+ bền hơn là hợp chất của Ca2+ và ở trong đất manhê thường ở dạng MgSO4, trong đất phèn mặn có cả MgCl2. Vì Mg2+ có nhiều trong nước lợ, nước biển nên những vùng đất phèn có ảnh hưởng của thủy triều, đều có Mg2+. Khi Mg2+ tăng độ phèn có thể giảm, nhưng vai trò của nó thấp hơn canxi. Clay-Al + Mg2+ +Na+ → clay - Mg, Na +Al3+. Khi pH trong đất cao nhôm sẽ bị kết tủa theo phương trình sau: Al3+ + 3H2O ( Al(OH)3 + 3H+. Lượng Mg2+ trao đổi ở đất phèn thường cao hơn Ca2+ khoảng 0,1- 17 lđl/100g. Cũng như canxi, magiê có ít ở đất phèn nhiều còn ở đất phèn mặn và phèn tiềm tàng ven biển, giàu manhê hơn. Magiê cần cho cây trồng, ở đất phèn không có biểu hiện thiếu magiê. 2.2.6 Natri trong đất phèn Ta thấy natri trao đổi (Na+) trong các loại phèn không thiếu, trong đó ở đất phèn tiềm tàng và phèn mặn khá cao. Về mùa khô Na+bốc lên mặt tạo thành một lớp muối NaCl trên lớp bùn mỏng, khô cong, nứt nẻ, nên mặt đất khô có nổi lên những lấm tấm li ti trắng đục của muối. Sự có mặt của Na+hạn chế sự ảnh hưởng của các ion phèn như Al3+ , Fe2+, Fe3+ và tạo nên NaOH, làm pH tăng lên, tức là hạn chế bớt phèn. Tuy nhiên, lượng Na+ quá lớn thì sẽ tạo nên phèn mặn và có thể tạo nên Na2CO3. Chất này ở phạm vi 0,1% đã hạn chế sự sinh trưởng của cây, nếu trên 0,2% nhiều cây trồng bị chết. Trong một số trường hợp người ta dùng nước mặn để tưới cho đất phèn, làm giảm hàm lượng phèn trong đất. Tuy nhiên điều này không nên thực hiện thường xuyên vì sẽ làm đất trai cứng, rồi không thể canh tác được. Ở vùng phèn mặn có thể Natri sẽ tham gia phản ứng hoá học : 2NaOH + H2SO4 → Na2SO4 + 2H2O hoặc : NaCl + H2SO4 → Na2SO4 + HCl Và phản ứng trực tiếp : Na2SO4 + 2C → Na2S + 2CO2 Na2S + 2H2CO3 → 2NaHCO3 + H2S 2NaHCO3 → Na2CO3 + CO2 + H2O Na2CO3 được tích lũy và sẽ gây độc. Tuy nhiên điều này không xảy ra ở vùng đất phèn. Chỉ xảy ra ở đất mặn hoặc mặn phèn. Ở đất phèn nhiều có thể Na là dinh dưỡng có tác dụng hạn chế ảnh hưởng của Al3+ , Fe, nâng cao pH và cải tạo đất phèn nhưng ở đất phèn mặn Na lại là yếu tố hạn chế sự phát triển của cây trồng. 2.2.7. Một số chất khác trong đất phèn Kali: Trong đất phèn kali tổng số có thể từ 0,05 - 0,25%, không có biểu hiện thiếu kali. Mangan (Mn2+): Mangan có trong đất với các hoá trị khác nhau Mn2+ ,Mn4+ , Mn6+ và Mn8+. Điều đó dẫn đến sự có mặt phức tạp của Mangan trong các hợp chất trong đất. Trong môi trường đất phèn Mangan thường ở dạng Mn2+ , có hàm lượng cao nhưng chưa gây độc cho cây trồng, nhưng khả năng di động của Mn+2 khá lớn. Mn2+ - 2e → Mn4+ Vi lượng khác trong đất phèn: Trong các mẫu phân tích các vị lương trong đất phèn Nam Bộ thấy: Đất nghèo đồng, nghèo coban, không nghèo kẽm. 2.2.8. pH của đất phèn Đánh giá tính chua hay kiềm của một loại đất, người ta thường nói đến yếu tố đầu tiên là pH. pH < 6,5 : đất chua pH = 6,5 - 7,5 trung tính pH > 7,5 đất kiềm. Đất Việt Nam trừ đất trên đá vôi, đất Bazan có tính kiềm, đất phù sa ngoài đê sông Hồng trung tính, còn các loại khác thường có pH ≤ 6 trong đó, đất phèn là loại đất rất chua. ở đất phèn pH biến động lớn theo mùa, theo tháng, theo ngày. Sự biến động này rõ nhất là trong nước phèn và phụ thuộc vào sự có mặt nhiều hay ít, có hay không của hầu hết các cation và anion vừa kể trên. Sự có mặt của các cation kiềm và kiềm thổ : Na+, K+, Ca2+, Mg2+, Mn4+ làm cho đất có pH cao. Ngược lại, sự có mặt của Al3+, H+, Fe2+, Fe3+, H2SO4, SO42-, HCl làm cho pH giảm. Các kết quả nghiên cứu chỉ ra rằng : pH tương quan nghịch với hàm lượng của Al3+ và Fe , SO42- trong đất. pH là yếu tố dễ nhận biết và là yếu tố đầu tiên đánh giá tính phèn của một loại đất phèn, nhưng không nói hết được bản chất của đất phèn. 2.3. Độc chất trong đất phèn 2.3.1 Khái niệm Đất phèn, xét về mặt tính chất và bản chất của nó, chính là xét về độc chất. Hay nói đúng hơn là những ion gây độc cho cây và súc vật cũng như con người. Một chất được gọi là độc, thường đi kèm với hàm lượng của nó có trong dung dịch đất, cây cối và trong cơ thể con người. Ở mức độ nhất định nào đó là không độc, thậm chí lại cần thiết cho cây trồng, nhưng mức độ tới hạn nào đó lại độc. Mức độ này tùy thuộc vào bản chất của chất đó, tùy thuộc vào môi trường nó hoạt động, dạng nó tồn tại và đối tượng nó gây độc. Có thể không độc hoặc chưa độc cho một cây nào đó nhưng lại độc, thậm chí gây chết cho một cây trồng khác. Ví dụ : NH4 là một chất dinh dưỡng cho cây trồng tuy nhiên khi hàm lượng trong đất vượt quá 1/500 lại gây độc hại cho các loại cây trồng. Hay Mn2+ có hàm lượng vượt quá 1 – 10-2% trong tro thực vật thì gây độc cho một số loại cây. * Mỗi loại giống lúa và giai đoạn sinh trưởng của chúng đều có khả năng chịu đựng mức độ độc tố khác nhau. Nhưng theo nhiều kết quả nghiên cứu của các tác giả trong nước với nước ngầm, nhìn chung mức độ chịu đựng các độc tố của lúa trung bình như sau: Bảng 22: Mức độ chịu đựng của cây lúa đối với những độc tố trong đất. pH  EC (ms/cm)  Al3+(ppm)  Fe2+(ppm)  SO42-(ppm)   5 – 5,5  < 2.500  ≤30  ≤ 150 - 200  ≤ 1500   Trong đất phèn các nguyên tố sắt, nhôm, suphat (dưới dạng Fe2+, Fe3+, Al3+, SO42- H+ , Cl- và hợp chất của sắt với Lưu huỳnh là Pyrit, Jarosit) luôn có hàm lượng rất cao, trên mức chịu đựng của cây trông rất nhiều, vì vậy gọi là các độc tố trong đất phèn. 2.3.2 Các loại độc chất 2.3.2.1. Nhôm ( Al3+) Độc chất nhôm có hoá trị là +3 (Al3+). Trong dung dịch khi pH = 4,1 nhôm sẽ lắng tụ (điểm đó được gọi là điểm trầm lắng của nhôm). Trong môi trường axit H2SO4, Al3+ có khả năng di động mạnh. Nhôm trong đất phèn, một phần là sản phẩm của sự rửa trôi tích tụ, trong quá trình Feralit; phần chủ yếu do quá trình phèn hoá : sau khi đã có H2SO4, trong đất, H2SO4 liền tác dụng vào keo đất đã giải phóng ra Al3+ tự do, trong điều kiện đó pH giảm xuống 2- 3,5 trong dung dịch, Al3+ có thể ở dạng Al3+ tự do, cũng có thể liên kết với sắt, kali, và sunphat, tạo nên những sunphat sắt II và sunphát sắt III, nhôm lơ lửng trong nước, khi gặp những hạt bụi sét, sẽ kéo các hạt bụi này lắng xuống đáy ruộng đó cũng chính là nguyên nhân làm cho nước ở các vùng đất phèn nhôm rất trong. Trong các tầng đất phèn Al3+ thường rất cao và rất biến động. Có lúc từ vài chục ppm, rồi tăng cao đột ngột 500 - 1000 - 1500 và có khi trên 2000 ppm, khi pH giảm. Al3+ có trong đất phèn với nồng độ 150 – 3000ppm. Đó là các cation độc nhất trong số các chất độc. Al3+ làm kết tủa các keo sét và các chất lơ lửng trong nước nên nước phèn càng trong, càng nhiều Al3+ thì càng độc. Nông dân gọi là “phèn lạnh”; tức là, trong đó có rất nhiều nhôm sulfat (Al2(SO4)3). Trong dung dịch đất, ở thực địa Al3+ = 500ppm đã độc cho cây lúa, nhất là thời kì ba lá thực, đến 800ppm gây chết và 1000ppm gây chết nhanh chống và cây lúa chết như bị luộc nước sôi. Tuy nhiên, trong dung dịch dinh dưỡng ngưỡng giới hạn độc này chỉ có 135ppm. Cây lúa ngộ độc Al3+ thì rễ không bị đên nhưng mất hết lông hút, rễ ngắn nhất là trọng lượng rễ bị ảnh hưởng lớn. Trong đất Al3+ có thể ở dạng Al2(SO4)3 là những tinh thể khi khô dòn, xốp dễ vỡ, khi ẩm lờm nhờm, tê lưỡi hoặc có trong thành phần của jarosite.Trong dung dịch đất, Al3+ được giải phóng từ các alumin silicat khi pH thấp. Trong đất phèn hoạt tính Al3+ mới xuất hiện nhiều; còn trong đất phèn tiềm tàng, Al3+ vẫn chưa được xuất hiện mà còn ở trong keo đất. Nhôm biến động rất phức tạp, tuy nhiên các nghiên cứu lại cho thấy nó có quan hệ khá chặt chẽ với pH ở trong đất. Sự phụ thuộc lẫn nhau giữa pH môi trường và Al3+ là một đường hyberbol, mà đường tiệm cận dưới pH = 2.95, nghĩa là pH giảm từ 6 xuống 2.95 thì Al3+ tăng rất cao. Nhưng khi pH 4.1; Al3+ có khả năng trầm lắng và pH ≥ 6; Al3+ → 0. Khi cây bị ngộ độc, trong cây tích lũy cao Al trong các bộ phận cơ thể, nhất là ở rễ. 2.3.2.2. Sắt ( Fe2+ và Fe3+) Đây cũng là nguyên tố độc trong MTST đất phèn. Fe2+ xuất hiện trong đất phèn trước Al3+. Trong đất yếm khí chúng có thể ở dạng FeSO4 không màu hay Fe(OH)2. Trong dung dịch Fe2+ là cation linh động có thể kết hợp H2S → FeS bám dính vào rễ cây làm ngộ độc cây. Khi nồng độ Fe2+ ≥ 600ppm bắt đầu có ảnh hưởng, trên 1000 ppm gây chết cây lúa. Tuy nhiên, Fe2+ dễ bị oxy hóa thành Fe3+ có màu vàng nâu đỏ, mà Fe3+ có độ hòa tan thấp nên ít độc. Đất phèn nhiều Fe nông dân gọi là “đất phèn nóng”. Tuy không độc bằng Al3+ nhưng Fe2+ gây độc cho cây con, bộ phận rễ bị đen, chóp rễ bị vẹt, trong cây tích lũy cao Fe do Fe đã xâm nhập vào cây. 2.3.2.4. Một số chất khác. * Sunphat ( SO42-) và lưu huỳnh (S) Cùng với Fe thì SO42- là một trong hai nguyên tố đầu tiên tạo nên phèn. Dạng gây độc chủ yếu là : H2S, SO42-, SO2 và SO32-. S là dinh dưỡng của cây trồng nếu không vượt quá 2 – 5% và lượng SO42- cao trong đất phèn biến động với đặc tính rửa trôi chậm nên gây độc cho cây trồng và cho sản xuất. * Clo (Cl-) Trong đất phèn nhiều ( phèn hoạt tình) thì Clo ít ( <0,1%) nhưng đối với phèn mặn và phèn tiềm tàng thì tỷ lệ rất cao. Tuy nhiên độ di động của nó rất lớn và rất dễ bị rửa trôi. . * Độc chất axit hữu cơ Ngộ độc axit hữu cơ có thể xảy ra trong đất có hàm lượng chất hữu cơ cao. Các axit hữu cơ được tạo ra từ quá trình phân giải chất hữu cơ , xác sinh vật trong điều kiện ngập nước. Chúng có thể ngăn cản quá trình vươn dài của rễ, hô hấp và hút chất dinh dưỡng. * Pyrit : Pyrit là hợp chất của lưu huỳnh và sắt, là sản phẩm của quá trình yếm khí dưới sự tác động của các vi sinh vật yếm khí. Quá trình Oxy hoá Pyrit sẽ tạo ra axit, gây chua cho đất và gây hại cho cây trồng, súc vật và con người. Sự tích tụ của pyrit trong đất được thực hiện trong điều kiện ngập nước, đất trầm tích trong nước mặn và có nhiều chất hữu cơ, nhiều vi sinh vật yếm khí có khả năng phân huỷ các chất hữu cơ làm cho các ion sunphat hoà tan trở thành sunphit, ion sắt III trở thành ion sắt II.
* Jarosit Là một hợp chất, là kết quả của quá trình oxyhoá sunphite và Pyrit (đã được trình bày phần cấu tạo đất phèn). Trong đất khi đã xuất hiện Jarosit tức là pH trong đất thấp, kéo theo việc tăng hàm lượng các độc tố gây hại cho cây. Trong thực tế không chỉ các độc tố Al3+, Fe3+ ,Fe2+, SO42-, Cl-, H+ gây hại cho cây mà chính hợp chất. Jarosit được hình thành cũng tham gia phá huỷ các bộ rễ của cây.
2.3.3 Biến động độc chất trong đất phèn Sự biến động độc chất rất phức tạp, phụ thuộc nhiềuyếu tố. Tuy nhiên sự biến động đó, cũng có quy luật nhất định, nhiều tác giả đi sâu nghiên cứu các mối tương quan này và đã cho những kết quả khá trùng hợp nhau. Mối tương quan giữa các độc chất trong đất phèn đã dược thể hiện ở phần trình bày các độc tố và sự biến đổi của nó. ở đó chúng ta đã thấy mối tương quan giữa pH vớinhôm III, với sắt, với sunphat... 2.3.3.1. Hệ số tương quan R Kết quả nghiên cứu về hệ số tương quan giữa các độc tố theo chiều sâu của các tầng đất trong cùng phẫu diện. Kết quả về mối tương quan này có thể không trùng khớp với mối tương quan giữa các độc chất trong các phẫu diện khác nhau nhưng cùng tầng, bởi vì mối tương quan giữa các độc chất phụ thuộc rất nhiều vào trị số pH, thông thường các mối quan hệ này chỉ chặt khi pH trong đất thấp. 2.3.3.2. Mối tương quan pH và hàm lượng S trong tổng đất Kết quả nghiên cứu ở đất phèn tiềm tàng cho ta thấy mối quan hệ giữa pH trong các tầng đất tỷ lệ nghịch với hàm lượng tổng số S% trong tầng đất đó. ở các tầng Go (tầng mặt) do hàm lượng S nhỏ (Pyrit nhỏ) dù có tiêu nước (bị Oxy hoá) cũng không thể chuyển thành tầng Jarosit. ở tầng kế tiếp Gro hàm lượng S% có tăng nhưng không lớn – ở đây khi tiêu nước có thể xuất hiện Jarosit nhưng pH trong đất không hạ quá thấp được. ở tầng Pyrit (Gr) có hàm lượng S cao – 1%. Khitiêu nước, quá trình oxy hoá xuất hiện, đất chuyển thành rất chua, pH trong đất hạ rất thấp. CHƯƠNG III: MÔI TRƯỜNG VÀ Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG VÙNG ĐẤT PHÈN 3.1. Sinh vật vùng đất phèn 3.1.1 Thực vật * Thực vật bị vùi lắp : Đất phèn được hình thành ở vùng trũng. ở đó xưa kia là vịnh hay biển cạn, với nhiều loại thực vật phát triển. Thực vật thời kỳ trước lúc có đất phèn, thường phần lớn có các loại thực vật của rừng sú vẹt như : Bầu, mắm, đước đôi, đước nhọn, vẹt. Hình 13: Rễ cây tràm Ngoài các loại thực vật kể trên trong tầng thực vật bị vùi lấp còn thấy xuất hiện các loại cây khác như : Dừa nước, chà là, tràm. Qua nghiên cứu người ta thấy, ở những vùng đất mà chỉ có các loại thực vật này chôn vùi thì S tổng số rất ít, không có khả năng gây chua nhiều, pH của đất ở vào khoảng 5,5 - 6 .Như vậy chủng loại và chiều sâu của các loại thực vật bị vùi lấp có ảnh hưởng lớn đến mức độ sinh phèn trong đất. * Thực vật hiện tại : Thực vật đang sống trên đất phèn cũng thay đổi theo tính chất của mỗi loại đất.Thực vật ở vùng phèn tiềm tàng thường có các loại Chà là, Ráng dại, Lác biển,bàng, năng kim. Nếu là vùng đất phèn tiềm tàng sâu trong nội địa, là vùng trũng ngập nước gần như quanh năm, gồm các loại thủy sinh mọc chìm dưới nước hoặc chìm trong nước một phần. Các loại cây này mọc thành rừng dày với bộ rễ khoẻ, làm giảm tốc độ dòng chảy, làm lắng đọng phù sa biển, chứa nhiều lưu huỳnh. Bản thân chúng cũng tích lũy lưu huỳnh, khi chết đi thải ra nhiều lưu huỳnh, là nguồn gốc đầu tiên sinh ra đất phèn. Thực vật ở vùng đất phèn nhiều thường có: Năng ngọt (ở đất phèn nhiều chỉ có loại cây này và một vài loại cây khác nữa, năng Ngọt rất thích hợp với PH = 4-5). Trong cây năng tích lũy nhiều SO4 (0,6-0,9% trọng lượng khô ) và Al3+ (500 - 1500 ppm). Đặc biệt ở trong rễ tích lũy gấp hai đến ba lần ở thân lá. Hình : Cỏ năng kim 3.1.2 Vi sinh vật và các động vật * Vi sinh vật trong đất phèn : Có nhiều loại vi sinh vật trong đất phèn, vai trò của chúng cũng khác nhau trong quá trình hình thành đất phèn. Nhưng chúng thực sự có ý nghĩa trong việc tăng tốc độ hình thành đất phèn. Có nhiều loài sống được trong điều kiện PH rất thấp (pH=2). Các loài vi khuẩn trong đất phèn lấy năng lượng để sống từ các phản ứng oxy hoá và phản ứng khử trong quá trình tạo phèn, chúng có vai trò rất lớn trong việc thúc đẩy nhanh quá trình hình thành phèn, kể cả ở giai đoạn oxy hoá và giai đoạn khử. Trong đất phèn, số lượng vi sinh vật có ích rất hiếm. * Động vật : Ở đất phèn trung bình và phèn nhiều, rất ít hoặc không có các động vật nhìn thấy được như giun, dế, mối. Thường chỉ thấy xuất hiện các loại kiến đen, kiến vàng và một vài loại rệp. ở vùng phèn nhiều pH = 2,5-3 kể cả đỉa cũng không thấy xuất hiện, rất ít tôm cá, nếu có thì cũng không phát triển được, thường đầu to nhưng thân và đuôi bé. Ở vùng đất phèn ít, các loại động vật phong phú hơn về chủng loại gần như vùng nước ngọt. Những vùng đất phèn tiềm tàng hiện có ảnh hưởng nước lợ thì sinh vật có khá nhiều như : cua, còng, tôm, cá... Những vùng đất phèn tiềm tàng nội địa, có nước ngập thường xuyên trên mặt ruộng thì các loại động vật khá phong phú: cá, tôm, tép, ếch, chuột, rắn, rết , đỉa .. 3.2. Chế độ nước vùng đất phèn Chế độ nước là một trong những nhân tố cấu thành, phát triển và cải tạo đất phèn, nước có thể làm tăng hay giảm hàm lượng phèn trong đất. Chế độ nước và chất lượng nước còn ảnh hưởng trực tiếp đến cây trồng, năng suất cây trồng, đến việc sử dụng, cải tạo đất phèn và ảnh hưởng đến đời sống của nhân dân vùng đất phèn. 3.3. Ô nhiễm môi trường vùng đất phèn 3.3.1 Các tác nhân gây ô nhiễm Tác nhân gây ô nhiễm: Tác nhân hoá học. Tác nhân sinh học. Tác nhân vật lý * Tác nhân hoá học Do trong đất, trong nước vùng đất phèn nặng và trung bình xuất hiện hàm lượng cao của các độc tố. Do việc dùng nhiều phân bón hoá học, thuốc trừ sâu, diệt cỏ và chất kích thích sinh trưởng, dẫn đến sự lan truyền độc tố từ vùng này sang vùng khác. Ngoài ra còn do phế thải của hoạt động công nghiệp cũng như sinh hoạt. Do những vùng đất phèn nặng và trung bình: Khi xuất hiện những vùng phèn nặng và trung bình, các độc tố trong đất xuất hiện với hàm lượng cao thì chúng không chỉ xuất hiện và gây ảnh hưởng tại những vùng đất phèn, mà do ảnh hưởng của chế độ nước trong khu vực các độc tố sẽ lan truyền sang những khu vực lân cận: Làm đất bị nhiễm chua, nhiễm mặn. Tính chất hoá học của đất bị thay đổi. Chất lượng nước bị thay đổi theo chiều hướng bất lợi. Chất lượng nước ngầm bị nhiễm bẩn Do sử dụng phân bón. Khi bón phân khoáng chỉ có 50% được cây trồng sử dụng. Lượng còn lại tham gia vào vấn đề gây ô nhiễm môi trường đất Biến đổi thành phần tính chất của đất nếu không sử dụng hợp lý. Làm chua đất. Biến đổi cân bằng dinh dưỡng đất cây trồng. Một lượng lớn xâm nhập vào nguồn nước,vào khí quyển Do thuốc trừ sâu, thuốc diệt cỏ : Hay gây nên hiện tượng “ phóng đại sinh học” Tác động mạnh mẽ nhất đến môi trường đất Do chất thải công nghiệp sinh hoạt: Chứa sản phẩm độc hại ở dạng rắn. Nhiều nghiên cứu gần đây đã chứng minh 50% chất thải công nghiệp là rắn: than, bụi, sỉ, quặng..vv. Và từ đó ước tính 15% gây độc hại và nguy hiểm cho con người và đất đai. Chất thải sinh hoạt ở dạng rắn cũng chiếm tỷ trọng lớn. Chất thải công nghiệp là các hoá chất kim loại nặng như: Cu, Pb, Cs, Hg, Cd... thường chứa nhiều trong rác phế thải của ngành luyện kim màu, sản xuất ôtô. Trong đất, tính trị độc và gây độc của các kim loại nặng phụ thuộc vào nhiều yếu tố: ôxy hoá khử, pH, số lượng nước và phức chất mà nó hoà tan các kim loại nặng. * Tác nhân sinh học ô nhiễm này xuất hiện do những phương pháp đổ bỏ chất thải mất vệ sinh, loại tưới, thải sinh hoạt, bón trực tiếp cho cây, cho đất. Sử dụng phân không đúng kỹ thuật, vì trong đó chứa nhiều vi khuẩn gây bệnh → gây nên hậu quả cho con người, gia súc. Nhiều loại vi khuẩn trong đất phèn lan truyền theo nước gây nên một số bệnh đối với nhân dân vùng đất phèn * Tác nhân vật lý Ô nhiễm nhiệt: khi nhiệt độ đất tăng gây ảnh hưởng đến hệ vi sinh vật trong đất, ảnh hưởng đến phân giải chất hữu cơ. Trong nhiều trường hợp ảnh hưởng đến chất dinh dưỡng. Nhiệt độ tăng làm giảm lượng D2 hoà tan trong dung dịch đất dẫn đến thế cân bằng sang xu thế khử. Quá trình phân huỷ chất hữu cơ sang kị khí, sinh ra sản phẩm độc : CH4, NH3, H2S và các andehit. Quặng thải bỏ của các nhà máy nhiệt điện, luyện kim. Đốt rẫy, cháy rừng. * Các tác nhân phóng xạ: Phế thải của các trung tâm nghiên cứu, bệnh viện.. Để đo người ta có hệ số cô đặc: Tỉ lệ nồng độ chất phóng xạ tích huỷ trong cơ thể và lượng đó trong môi trường. * Ô nhiễm đất phèn: - Nguyên nhân: Ngoài các nguyên nhân đã nêu trên còn kể đến: Do quá trình tưới tiêu không hợp lý làm xuất hiện quá trình mặn hoá, phèn hoá. - Độc tố sản sinh trong quá trình phèn hoá: Trong quá trình phèn hoá do điều kiện môi trường biến đổi từ trạng thái khử chuyển sang trạng thái oxi hoá trị số pH giảm và giảm đột ngột (trung bình từ 1,5 đến 2,5 đơn vị) và là nguyên nhân chính dẫn đến sự hình thành các độc tố (là hệ quả của quá trình oxy hoá). Khi pH ≤ 3: Fe, Al, SO42- xuất hiện nhiều và linh động. Làm rễ cây không hút chất dinh dưỡng (Al). Fe làm cho rễ chặt không hô hấp được. Chúng ta đều biết Al có tương quan nghịch với giá trị pH. ở nồng độ 1 - 2 ppm Al đã có tác động xấu với cây trồng. Khi đất bị phèn nặng, pH thấp, Al tích trữ trong các mô của hệ rễ ngăn chặn sự kéo dài và phân chia của tế bào, ức chế hoạt động của các enzim làm nhiễm xúc tác cho việc tổng hợp các chất trong vách tế bào, làm cho bộ rễ cuả cây cằn cỗi, lông hút rụng, phát triển không bình thường và dẫn đến chết. Độc tố Fe (Fe2+, Fe3+): Khi pH trong đất giảm, Fe2+ được giải phóng ra gây độc cho cây - đặc biệt nó có thể lan truyền ra những khu vực rộng lớn xung quanh. Theo một số tác giả Fe2+ 150 - 200 pp m đã gây độc cho lúa, đồng thời ảnh hưởng đến sự sống của các sinh vật trong vùng và ở nồng độ Fe2+ = 500ppm nhiều cây trồng không sống được. Độc tố H2S và Pyrit xuất hiện do kết quả của quá trình khử Sunphat trong điều kiện yếm khí, đặc biệt là đất có nhiều xác sú vẹt. Theo Đeut ở nồng độ (1-2) x 10 mol/m3 H2S đã làm tổn thương đến chức năng của rễ. Sự lan truyền nước phèn từ vùng này sang vùng khác thông qua hệ thống kênh rạch. Ngoài ra đa số phân bố ở vùng ven biển → nhiễm mặn (chua mặn): Cl- Na+ 3.3.2 Tiêu chuẩn đánh giá đất ô nhiễm * Quy ước Dựa vào nồng độ của hoá chất N2 trong quá trình phân huỷ - các hoá chất hữu cơ chứa đạm thì người ta có thể đánh giá được trạng thái ô nhiễm đất. Nhiều NH3: mới ô nhiễm N02: đang ô nhiễm N03: sạch (đã được cung cấp) * Chỉ số vệ sinh Nitơ anbumin của đất (N thuộc cơ thể vi sinh vật) CSVS = Nito Anbumin của đất ( N thuộc cơ thể VSV)/Nito hữu cơ của đất - Môi trường ô nhiễm → chỉ số vệ sinh giảm vì hoạt động sinh vật giảm → N2 trong anbumin giảm. - Đất ô nhiễm → vi sinh vật hoạt động yếu → N hữu cơ tăng chỉ số vệ sinh giảm. - Trong y tế ta có: Chỉ số vệ sinh  Tình trạng ô nhiễm   <0,7 0,7 – 0, 85 0,85 – 0,98 > 0,98  Mạnh Trung bình Yếu Không ô nhiễm   * Kết quả phân tích hàm lượng * Hàm lượng clo để đánh giá : ít Clo : tốt Nhiều Clo: bẩn xấu * Xét nghiệm vi sinh vật: - Chỉ tiêu về bệnh tật. Dựa vào số lượng vi sinh vật mà chủ yếu là trung bình vi khuẩn (tiểu trung bình/1 g đất) người ta phân tích thấy : 1 - 2,5 triệu : đất không có vấn đề > 2,5 triệu : đất có vấn đề - Số lượng trứng giun : Số trứng giun / 1kg đất  Tiêu chuẩn đánh giá   <100 100 – 300 > 300  Sạch Bị bẩn Rất bẩn   CHƯƠNG IV: PHƯƠNG PHÁP CẢI TẠO ĐẤT PHÈN 4.1 Cải tạo đất phèn Trong đất phèn có chứa rất nhiều lưu huỳnh ở các dạng khác nhau, trong đó có những dạng gây độc cho cây trồng như sunfua, sunfit, sunfat... Như vậy trên đất phèn thì không nên bón những loại phân có chứa lưu huỳnh như đạm sunfat hay phân 16 – 16 – 8 – 13S. Việc bón lân, ngoài việc cung cấp dinh dưỡng cho cây trồng còn có tác dụng hạ độc phèn rất hiệu quả. Có thể sử dụng super lân hoặc kết hợp phun phân bón lá có chứa lân. Nhiều kết quả nghiên cứu cho thấy bón lót phân lân nung chảy, hiệu quả luôn cao hơn so với không bón lót phân lân. Sau khi lúa đã ra rễ trắng thì có thể bón các loại phân khác. Phân lân sử dụng riêng và bón lót sớm lúc làm đất lần cuối sẽ hiệu quả hơn. Nếu trộn phân vào lúa giống đã lên mộng thì lúa sẽ bị gãy mộng. Việc bón phân lân sớm còn có tác dụng hạn chế được sự cắn phá của ốc bươu vàng mà không cần dùng thuốc hóa học. Có thể làm cho các độc chất trở nên bất động không gây hại cho cây trồng bằng cách bón vôi để giảm nhanh độ chua, nâng pH đất lên nhưng thường rất tốn tiền. Việc bón vôi chủ yếu là cung cấp canxi cho cây trồng và vôi sẽ kết hợp với các độc chất sắt, nhôm làm cho chúng trở nên bất động không gây hại được nữa. Vấn đề khá quan trọng là bón phân hữu cơ hoai mục. Phân hữu cơ cũng có tác dụng như chất lân là khi bón vào ruộng sẽ kết hợp với các độc chất phèn làm cho chúng không gây độc. Như vậy để ít tốn kém thì bà con có thể dùng phân hữu cơ (rơm, rác…) đã ủ cho hoai mục bón cho đất phèn. Theo Tiến sĩ Mai Thành Phụng, Trung tâm Khuyến nông Quốc gia, để khai thác đất phèn trồng lúa đạt hiệu quả, cần phải kết hợp nhiều biện pháp như: Thiết kế đồng ruộng thuận lợi cho cải tạo đất phèn Hệ thống kinh mương chắc chắn, dùng nước ém hay xả phèn đúng lúc Tăng cường sử dụng phân lân Canh tác các giống lúa chống chịu phèn. Việc đánh rãnh trên ruộng lúa để xả phèn và kết hợp bón lót lân là biện pháp rất đúng và rất hiệu quả. Để có thể xả phèn tốt thì hệ thống kinh mương cần được thiết kế như sau: Một mương xả phèn với độ sâu khoảng 1 – 1,2m, rộng 1,5 – 2m và nối với kinh nguồn. Mương này còn có tác dụng giúp cho việc vận chuyển phân, giống, sản phẩm sau thu hoạch rất thuận lợi. Trong mỗi ruộng nên làm những mương giáp vòng quanh ruộng để xả phèn, bề rộng và sâu chỉ cần khoảng 50 – 70cm. Đối với những ruộng lớn thì nên xẻ thêm các mương xương cá trên ruộng nối với các mương giáp vòng để xả phèn tốt hơn. Theo kinh nghiệm một số nông dân thì sau khi trục đất lần cuối, lấy khoảng 10 – 15kg đất bỏ vào 1 cái bao nhỏ cột vào sau máy cày và đi theo từng đường sẽ tạo thành những rãnh xương cá. Nếu thực hiện được hệ thống kinh mương như trên thì khả năng đất thoát phèn sẽ rất tốt. Khi trồng lúa thì nhất thiết là phải có nước, đặc biệt là trên đất phèn cần có nước để rửa phèn. Nếu không có nước từ các kinh mương thì cũng phải tận dụng nước mưa nhưng năng suất lúa sẽ không cao. Trường hợp không có nước để rửa phèn, thì đầu mùa mưa nên đóng các cống bọng, nện dẻ bờ bao, cố gắng giữ nước lại trên ruộng. Khi giữ nước 1 – 2 ngày thì có thể trục qua một lần rồi xả nước ra để xả phèn. Triệu chứng lúa bị ngộ độc phèn sắt, khi ruộng lúa đang xanh thì mép lá sẽ chuyển sang màu tím, trên lá bắt đầu xuất hiện những đốm nâu chấm chấm rất nhỏ. Khi lá bị nặng sẽ chuyển sang màu vàng và có thể chết. Cần phân biệt bệnh đốm nâu với ngộ độc phèn sắt. Bệnh đốm nâu thì trên lá sẽ xuất hiện những đốm màu nâu hình bầu dục nhưng hai đầu tròn và thường xuất hiện ở chỗ đất gò trên ruộng hay ở những ruộng thiếu dinh dưỡng. Có thể nhổ cây lúa lên để xem bộ rễ, nếu nhiễm phèn sắt nhẹ, thì rễ lúa sẽ có màu vàng hơi trắng. Còn nặng thì sẽ có màu vàng nâu. Nếu nặng nữa thì toàn bộ rễ sẽ chuyển sang màu đen và mềm nhũn, rễ ngắn và các lông hút trên rễ bị rụng hết. Khi đã xác định được ruộng bị xì phèn thì nên có những biện pháp xử lý như xả và thay nước, bón phân lân, vôi. Bón phân cho đất phèn 4.2. Cách làm đất ruộng để không bị xì phèn Làm đất thì bao gồm cày, trục hay bừa và san bằng mặt ruộng. Đối với đất phèn nhẹ trung bình thì có thể cày sâu khoảng 20 – 25cm, sau một thời gian sẽ làm cho tầng canh tác đất dày lên và tăng khả năng khoáng hóa chất hữu cơ, giảm được độc sắt. Đối với đất phèn nặng, có tầng phèn tiềm tàng gần tầng đất mặt thì không được cày sâu vì nếu cày sâu thì vô tình sẽ lật cả tầng phèn lên trên và gây độc cho lúa. Cày ải trên đất phèn thì cần chú ý: Đối với đất phèn nhẹ và trung bình thì có thể cày ải vì cày ải cũng có tác dụng cắt đứt được các mao dẫn phèn từ dưới lên trên và tạo điều kiện cho sắt hóa trị 2 (Fe 2+) là loại sắt gây độc cho cây lúa bị oxyt hóa chuyển sang sắt hóa trị 3 (Fe 3+) có màu vàng sậm không còn gây độc nữa. Trên đất phèn nặng nếu cày ải sẽ tạo điều kiện cho không khí chui xuống bên dưới tiếp xúc với tầng phèn và oxy hóa chất sinh phèn tạo thành chất độc gây hại cây lúa. Đối với đất phèn nhẹ và trung bình thì có thể làm đất nhuyễn để tạo điều kiện cho cây lúa sinh trưởng tốt, nhưng trên đất phèn nặng thì cũng không nên làm đất nhuyễn quá vì nó sẽ tạo thành những mao dẫn giúp chất độc từ dưới dẫn lên trên và acid nhôm trong đất phèn sẽ có cơ hội giải phóng ra các độc chất nhôm. Mặt khác, khi làm đất nhuyễn các hạt đất kết dính lại với nhau thì khả năng thoát phèn, rửa phèn sẽ khó hơn. Việc làm mặt bằng trên đất phèn là rất quan trọng, bởi vì sản xuất lúa thành công trên đất phèn là nhất thiết phải dùng nước để ém phèn. Như vậy trên bề mặt ruộng nên cố gắng giữ một lớp nước khoảng 10 – 15cm và để làm tốt điều này thì mặt bằng ruộng phải bằng phẳng, càng bằng phẳng càng tốt. Nếu ruộng chênh nhau quá khoảng 15 – 20cm thì nên đắp bờ phân ruộng ra chứ không nên đào đất để san bằng thì sẽ lấy hết lớp đất mặt ở những chỗ gò đem xuống chỗ trũng và phèn bên dưới chỗ đất gò sẽ xì lên gây hại. Trong quá trình quản lý đất phèn thì trước hết là phải ngăn chặn không cho các vật liệu sinh phèn bên dưới có cơ hội tạo thành độc chất gây hại. Do đó việc dùng nước ém phèn là rất quan trọng mà căn cơ là hệ thống thủy lợi phải luôn được đảm bảo. Phải biết tầng sinh phèn nằm ở độ sâu bao nhiêu, nếu thấy ở tầng đó có trị số pH khoảng 3,5 thì phải ém phèn ngay ở độ sâu đó hoặc cao hơn một chút bằng cách luôn giữ mực nước trong các kinh mương ngang đó hoặc cao hơn. Như vậy, ngoài việc xẻ những kinh mương nội đồng trong ruộng lúa, thì nên xới xáo trên bề mặt ruộng để phèn dễ rửa trôi hơn. Lưu ý khi rửa phèn, nguồn nước phèn chảy ra từ các ruộng này sẽ rất chua và gây độc cho các cây trồng khác trong vùng nên cần phải có kế hoạch luân phiên rửa phèn. 4.3 Cải tạo đất phèn bằng tiêu ngầm Dùng nước lũ để cải tạo phèn về thực chất là rửa phèn theo phương pháp rửa theo chiều ngang (rửa mặt), để hiệu quả rửa cao, chúng ta cần một luợng lũ lớn, chảy một chiều, chảy trực tiếp vào vùng đất cần cải tạo với một thời gian dài. Dùng nước để ém phèn, thực chất là rửa phèn theo chiều đứng, dùng nước để hoà tan, giảm nồng độ phèn và đưa phèn ngấm xuống tầng sâu nhờ dòng thấp và áp lực cột nước. Trong thực tế sản xuất không phải ở nơi nào cũng có lũ hoặc có lượng nước ngọt lớn, ngoài ra do đất phèn có đặc điểm: hàm lượng sét cao, khả năng thấm rất kém, nên hiệu quả rửa theo chiều đứng rất hạn chế. Ngoài ra ở những vùng đất phèn, mực nước ngầm thường nông, chất lượng nước ngầm rất xấu vì vậy việc cải tạo đất phèn càng khó khăn, hay bị nhiễm phèn lại. Để khắc phục những đặc điểm trên, trong một số trường hợp người ta đã dùng biện pháp tiêu ngầm để cải tạo đất phèn. 4.3.1. Mục đích của biện pháp tiêu ngầm Khống chế mức nước ngầm ở một chiều sâu nhất định, không để cho đất bị nhiễm phèn, nhiễm mặn lại. Làm tăng khả năng thấm theo chiều ngang và theo chiều đứng của đất cần cải tạo, tạo điều kiện thuận lợi cho việc cải tạo đất bằng biện pháp thuỷ lợi. 4.3.2. Các hình thức tiêu ngầm Tiêu ngầm bằng ống PVC Tiêu ngầm bằng ống sành Tiêu ngầm bằng ống cát Tiêu ngầm bằng bó cành cây Tiêu ngầm bằng hang chuột 4.4 Cải tạo đất phèn bằng những biện pháp khác. Cải tạo đất phèn bằng biện pháp lên liếp : Kinh nghiệm lâu đời của nhân dân vùng đất là lên liếp để trồng cây hoặc gieo lúa. ở những vùng đất phèn có chiều dày tầng đất từ mặt đến tầng Jarosite hoặc tầng pyrite quá mỏng, mỏng hơn nhiều so với độ sâu của tầng hoạt động của bộ rễ cây, hoặc ở những nơi có mực nước ngầm cao gần mặt đất, để cây trồng có thể sinh sống và phát triển bình thường, đất ít bị tái nhiễm phèn ta có thể lên liếp. Trồng một số cây để cải tạo đất phèn : Việc trồng lúa tưới ngập và trồng một số loại cây phân xanh họ đậu (H0STylo, Aeschinono Americana) đều làm giảm các độc tố trong đất phèn. Ngoài ra cây trồng còn có tác dụng làm giảm nhiệt độ mặt đất, hạn chế sự bốc phèn từ dưới tầng sâu và mực nước ngầm lên tầng mặt. Ví dụ như việc trồng mía trên vùng đất phèn mặn cho hiệu quả cao và cải tạo tốt đất phèn.  TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Lê Huy Bá, Những vấn đề về đất phèn nam Bộ, Nxb Đại Học Quốc Gia Tp Hồ Chí Minh, 2003