tác động của phân bón

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘITRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

KHOA QUẢN LÝ ĐẤT ĐAI

Đ Ề TÀI: ẢNH HƯỞNG CỦA PHÂN BÓN ĐẾN MÔI TRƯỜNG ĐẤT

LỚP: ĐH1QĐ1Sinh viên thực hiện:Nhóm 7

Hà Nội,tháng 9 năm 2012

Mục lục:

1

DANH SÁCH THÀNH VIÊN NHÓM 7

STT CÁC THÀNH VIÊN NHIỆM VỤ

1 TÔ NGỌC VŨSđ:0946661200

- Phân công công việc cho các thành viên- Tổng hợp tài liệu- Thuyết trình

2 TRẦN THANH TÙNG

- Làm slide- Tìm kiếm các t ài liệu tổng quan về phân bón và ô nhiễm môi trường đ ất

3 NGUYỄN NGỌC TRANG

- Tìm kiếm tài liệu về tác động tích cực của phân bón

4 ĐÀO DUNG HUYỀN - Tìm kiếm tài liệu về ô nhiễm môi trường đất do ph n hữu cơ

5 NGUYỄN THU PHƯƠNG

- In ấn tài liệu- Tìm tài liệu về các giải pháp khắc phục tác hại của phân bón

6 PHẠM THỊ TÌNH - Tìm tài liệu về tác động tiêu cực của phân hoá học

7 NGUYỄN THỊ HUYỀN

- In ấn tài liệu-

8 NGUYỄN THUÝ QUỲNH

- Tìm tài liệu về:tác động tiêu cực của phân bón đến các sinh vật trong đất

\

2

PHẦN MỞ ĐẦU:

Nông nghiệp hiện nay phải sản xuất một lượng lớn thức ăn không chỉ để đáp ứng nhu cầu trong nước mà còn phục vụ việc xuất khẩu.Trong khi đó, diện tích đất trồng trọt tính theo đầu người ngày càng giảm do dân số gia tăng và cũng vì sự phát triển thành phố, kỹ nghệ và việc sử dụng cho những mục đích phi nông nghiệp. Do đó, người ta cần phải thâm canh mạnh hơn, dẫn tới việc làm xáo trộn dòng năng lượng và chu trình vật chất trong hệ sinh thái nông nghiệp. Một trong các biện pháp thâm canh được sử dụng nhiều nhất là tăng cường sử dụng các loại phân bón để thúc đẩy sự sinh trưởng và phát triển của thực vật.Trong hoạt động sản xuất nông nghiệp phân bón là một trong những vật tư quan trọng và được sử dụng với một lượng khá lớn hàng năm. Phân bón đã góp phần đáng kể làm tăng năng suất cây trồng, chất lượng nông sản, đặc biệt là đối với cây lúa ở ViệtNam. Theo đánh giá của Viện Dinh dưỡng Cây trồng Quốc tế (IPNI), phân bón đóng góp khoảng 30-35% tổng sản lượng cây trồng.

Tuy nhiên phân bón cũng chính là những loại hoá chất nếu được sử dụng đúng theo quy định sẽ phát huy được những ưu thế, tác dụng đem lại sự mầu mỡ cho đất đai, đem lại sản phẩm trồng trọt nuôi sống con người, gia súc. Ngược lại nếu không được sử dụng đúng theo quy định, phân bón lại chính là một trong những tác nhân gây nên sự ô nhiễm môi trường sản xuất nông nghiệp và môi trường sống. Trong đó phải kể đến những tác động của phân bón đến hệ sinh thái đất và đặc biệt là vấn đề ô nhiễm đất do sử dụng phân bón không hợp lý.Vì vậy, nhóm chúng tôi đã tiến hành nghiên cứu đề tài:” ảnh hưởng của phân bón đến môi trường đất”

3

A.TỔNG QUAN CHUNG:

1.Các khái niệm:

1.1. Phân bón :

Phân bón là những chất hoặc hợp chất có chứa một hay nhiều chất dinh dưỡng thiết yếu đối với cây trồng, giúp cây trồng sinh trưởng, phát triển tốt cho năng suất và chất lượng cao hoặc làm tăng độ phì nhiêu của đất. Hoặc có thể hiểu một cách đơn giản, phân bón là “ thức ăn” do con người bổ sung cho cây trồng.

Phân bón thường được chia thành phân bón hữu cơ và vô cơ:,

Phân hữu cơ là hợp chất hữu cơ dùng làm trong nông nghiệp, hình thành từ phân người hay động vật.

Phân hóa học hay phân vô cơ là những hóa chất chứa các chất dinh dưỡng thiết yếu cho cây được bón vào cây nhằm tăng năng suất, có các loại phân bón hóa học chính: phân đạm, phân lân, phân kali,phân phức hợp, phân hỗn hợp, phân vi lượng.

a b

Hình 1: Một số loại phân bón

a.phân hoá học

b.phân hữu cơ

4

1.2. Ô nhiễm môi trường đất:

“Ô nhiễm môi trường đất được xem là tất cả các hiện tượng làm nhiễm bẩn môi trường đất bởi các chất ô nhiễm”.

Người ta có thể phân loại đất bị ô nhiễm theo các nguồn gốc phát sinh hoặc theo các tác nhân gây ô nhiễm. Nếu theo nguồn gốc phát sinh có:

Ô nhiễm đất do các chất thải sinh hoạt.Ô nhiễm đất do chất thải công nghiệp.Ô nhiễm đất do hoạt động nông nghiệp.

Tuy nhiên, môi trường đất có những đặc thù và một số tác nhân gây ô nhiễm có thể cùng một nguồn gốc nhưng lại gây tác động bất lợi rất khác biệt. Do đó, người ta còn phân loại ô nhiễm đất theo các tác nhân gây ô nhiễm:

Ô nhiễm đất do tác nhân hoá học: Bao gồm phân bón N, P (dư lượng phân bón trong đất), thuốc trừ sâu (clo hữu cơ, DDT, lindan, aldrin, photpho hữu cơ v.v.), chất thải công nghiệp và sinh hoạt (kim loại nặng, độ kiềm, độ axit v.v...).Ô nhiễm đất do tác nhân sinh học: Trực khuẩn lỵ, thương hàn, các loại ký sinh trùng (giun, sán v.v...).Ô nhiễm đất do tác nhân vật lý: Nhiệt độ (ảnh hưởng đến tốc độ phân huỷ chất thải của sinh vật), chất phóng xạ (U ran, Thori, Sr 90, I131, Cs137).

5

2.Hiện trạng sử dụng phân bón tại Việt Nam:

Hiện nay, ở các nước phát triển lượng phân bón hóa học sử dụng có xu hướng giảm xuống thay vào đó là các loại phân vi sinh để bảo vệ môi trường. Tuy nhiên thì ở các nước đang phát triển trong đó có Việt Nam, phân vô cơ vẫn được sử dụng khá nhiều nhờ vào ưu thế về chi phí và những hiệu quả nhanh chóng tác động lên cây trồng. Năm 1997 đã bón 126,1 kg/ha, xấp xỉ mức trung bình của thế giới, nhưng còn thấp hơn nhiều so với Hàn Quốc, Nhật Bản và Trung Quốc. Tuy nhiên ở một số vùng thâm canh tăng vụ cao thì lượng phân bón có thể được sử dụng nhiều hơn.So với các nước sử dụng nhiều phân bón trên thế giới, Việt Nam mới sử dụng phân bón ở mức 2% trong chi phí đầu vào của sản xuất nông nghiệp, tuy nhiên đây cũng là một khoản chi phí tương đối lớn. Nhu cầu phân bón hằng năm của Việt Nam khoảng 7,5 – 8 triệu tấn phân bón các loại trong đó loại phân NPK có nhu cầu cao nhất khoảng 2,5 triệu tấn/năm, kế đến là phân urê 2 triệu tấn năm, phân lân 1,3 triệu tấn/năm.

6

Bảng 1.Lượng phân bón vô cơ sử dụng ở ViệtNam qua các năm

(Đơn vị tính: nghìn tấn N, P2O5, K2O)

Năm N P2O5 K2O NPK N+P2O5+K2O

1985 342,3 91,0 35,9 54,8 469,2

1990 425,4 105,7 29,2 62,3 560,3

1995 831,7 322,0 88,0 116,6 1223,7

2000 1332,0 501,0 450,0 180,0 2283,0

2005 1155,1 554,1 354,4 115,9 2063,6

2007 1357,5 551,2 516,5 179,7 2425,2

Do lượng sử dụng nhiều nên các loại phân chứa các nguyên tố đa lượng chiếm hầu như toàn bộ lượng phân bón sử dụng và cũng được đề cập nhiều nhất khi nói về ngành phân bón. Trong nhóm phân đa lượng , phân đạm có lượng sử dụng cao nhất, kế đến là phân lân cuối cùng là phân kali. Mặc dù xét về mức độ cần thiết, cây trồng cần nhiều kali hơn đạm hay lân nhưng do trong đất đã có tương đối nhiều K hơn N và P nên lượng nhu cầu phân Kali thấp hơn hai loại còn lại. Nếu tính trên mỗi ha: năm 1970 tổng lượng N, P, K đã bón 51,3 kg/ha (tỷ lệ N: P2O5: K2O = 1,0: 0,61: 0,24); bình quân năm từ 1976 - 1980 đã bón 36,5 kg/ha (tỷ lệ N: P2O5: K2O = 1,0: 0,36: 0,15); bình quân từ năm 1981 - 1985 đã bón 62,7 kg/ha (tỷ lệ N: P2O5: K2O=1,0: 0,29: 0,07). So với bình quân thế giới vào thời gian ấy là 95,5 kg/ha (tỷ lệ N: P2O5: K2O = 1,0: 0,8: 0,35) thì mức bón và lượng P, K còn rất thấp. Ở trung du và miền núi lại càng thấp.Tại Việt Nam, trong những năm gần đây, xu thế sử dụng phân bón cũng có khá nhiều thay đổi. Do yêu cầu cần bổ sung đồng bộ các chất dinh dưỡng cho cây nên người nông dân đã chuyển sang sử dụng phân tổng hợp thay cho phân đơn. Vì vậy, phân NPK, SA, DAP đang có xu hướng sử dụng tăng lên còn phân urê đang có chiều hướng giảm trong cơ cấu phân bón sử dụng của nước ta hằng năm.

7

B. TÁC ĐỘNG CỦA PHÂN BÓN ĐẾN MÔI TRƯỜNG ĐẤT:

1.Tác động tích cực:

1.1. Tác động tích cực của phân vô cơ:

- Cung cấp các chất dinh dưỡng dễ tiêu cho cây trồng, năng cao độ phì nhiêu cho đất

- Cải tạo đất

VD: dùng CaCO3 để cải tạo đất

8

Tác dụng: + Cải thiện tính chất lý hóa của đất, làm tăng cường hoạt động của vi sinh vật, nhất là đối với đất chua, mặn, bạc màu

+ Tăng khả năng đệm của đất chống lại sự axit hóa

+ Huy động photpho cho đất

Kết quả làm tăng năng suất cây trồng, cải tạo đất

1.2. Tác động tích cực của phân hữu cơ:

- Là nguồn hữu cơ tạo mùn cho đất, dự trữ chất dinh dưỡng từ từ cho cây trồng

- Hàm lượng mùn trong đất cũng ảnh hưởng đến khả năng hấp thụ các chất của đất. Mùn tạo thành liên kết mùn-khoáng làm tăng khả năng giữ chất dinh dưỡng của đất

- Ảnh hưởng đến tính chất vật lý: Cải thiện và ổn định kết cấu của đất, làm cho đất tơi xốp, thoáng khí, tăng khả năng giữ nước

- Ảnh hưởng đến tính chất hóa học

+ Bổ sung nguồn dinh dưỡng tổng hợp cho đất như: Đạm, lân, kali, canxi, magie, lưu huỳnh, các nguyên tố vi lượng, vitamin…

+ Thay đổi pH theo chiều hướng có lợi, tăng độ pH cho đất chua

+ Tăng phức hữu cơ-vô cơ, làm giảm tính linh động của kim loại nặng trong đất

+ Trong quá trình phân giải chất hữu cơ tạo ra CO2 kết hợp với H2O tạo ra axit H2CO3 có khả năng hòa tan các chất khó tan thành dễ tan

- Ảnh hưởng đến tính chất sinh học

+ Tăng cường hoạt động vi sinh vật trong đất giúp tăng quá trình xảy ra trong đất như mùn hóa, khoáng hóa, amon hóa, cố định nitơ…

+ Tăng số lượng vi sinh vật về cả số lượng và thành phần loài, khi chết đi để lại một lượng sinh khối lớn cho đất

1.3. Tác động tích cực của phân vi sinh:

- Phân vi sinh chứa các vi khuẩn có khả năng chuyển hoascacs chất dinh dưỡng dạng cố định sang dạng hòa tan như photpho, kali…

9

- khả năng hấp thụ một số kim loại nặng giảm ô nhiễm cho đất

- Tạo ra một nguồn sinh khối lớn cho đất sau khi chết

- Có tác động tốt đến tính cht vật lí-hóa-sinh của đất

- Thân thiện với môi trường

2. Tác động tiêu cực:Nhìn tổng quát, phân bón thực sự là yếu tố thúc đẩy năng suất,

cung cấp tổng lượng lương thực cao ở nước ta hiện nay. Các nghiên cứu về ảnh hưởng của phân bón đến môi trường chưa nhiều so với những lợi ích mà nó đem lại, hơn nữa số liệu cũng chưa đầy đủ mà chỉ nhằm vào một số khía cạnh. Dù sao, mặt trái của phân bón cũng bắt đầu xuất hiện, đó là:

- Sử dụng tập trung, mất cân đối về phân hoá học ở một số vùng bước đầu gây ra nhiễm bẩn nước mặt và nước ngầm về NH4+, NO3-…

- Sử dụng phân bón cao bắt đầu gây tích đọng kim loại Cu Zn, Cd, Ni... Ở một sốkhu vực nhỏ. Hiện tượng Cd tích đọng trong nước và đất trồng trọt là tương đối rõ. Nguyên nhân không chỉ là do sử dụng phân hoá học (các loại phân lân) mà còn do sử dụng phân hữu cơ, đáng kể là phân rác và kể cả nguồn nước tưới chưa được kiểm soát đầy đủ.

- Đã thấy ảnh hưởng của phân hữu cơ đặc biệt là phân bắc và phân chuồng đến sự tích lũy vi khuẩn gây bệnh, trứng và ấu trùng giun sán.

- Sử dụng mất cân đối giữa phân hoá học, phân hữu cơ đã gây ra một số ảnh hưởng đến tính chất đất như pH đất, trao đổi canxi, hàm lượng keo, tổng số vi sinh vật đất... Mặc dù về mặt kỹ thuật, người ta đã hướng dẫn người sản xuất nhiều biện pháp kết hợp nhằm giảm tối thiểu các ảnh hưởng đó.

- Sự tích lũy các chất độc hại gây bệnh cho cây trồng và ảnh hưởng đến sức khỏe con người.

2.1. Thoái hóa đất do phân bón:Lạm dụng quá mức phân bón hóa học và thuốc trừ sâu là một

trong những nguyên nhân lớn gây nên tình trạng ô nhiễm và suy thoái đất đai, nhất là đất sản xuất nông nghiệp. Theo kết quả điều tra gần đây nhất của Viện Khoa học kỹ thuật nông nghiệp Việt Nam, trong số 21 triệu ha đất canh tác nông nghiệp của Việt Nam thì đã có đến 9,34

10

triệu ha đất hoang hóa. Ở Bình Định, tổng diện tích đất tự nhiên là 602.506 ha, có 425.835 ha đất xám bạc màu, trong đó diện tích đất cát 15.968 ha, đồi núi dốc 375.000 ha; diện tích hoang mạc hóa hiện nay của Bình Định là 786 ha.

Ở Việt Nam, do nhu cầu tăng năng suất nên đã áp dụng những biện pháp thâm canh, tăng vụ bóc lột đất, lượng bón phân khoáng tăng nhanh, mất cân đối với phân hữu cơ. Mặt khác khi thu hoạch lại lấy đi gần như toàn bộ chất hữu cơ nên trong đất hàm lượng chất hữu cơ giảm nhanh, quá trình tích lũy mùn yếu đi rất nhiều so với quá trình khoáng hóa. Sự nghèo mùn làm phá hủy cấu trúc của đất, giảm phức hợp hấp thụ sét mùn (complexe absorbant argilo humique) nên giảm độ phì của đất.Ngoài ra, việc bón phân không hợp lí và không đúng tỉ lệ còn gây mất cân bằng dinh dưỡng trong đất. Ở vùng đồng bằng chỉ chú ý bón phân đạm, ít bón phân lân và phân kali. Ở Việt Nam, tỉ lệ N : P2O5 : K2O phổ biến là 100 : 29 : 7, trong khi trung bình của thế giới là 100 : 33 : 17 (FAO, 1992). Việc ít bón phân Kali làm giảm khả năng hấp đạm của cây. Do đó, tuy lượng phân hóa học được sử dụng ở Việt Nam là rất ít so với trung bình của thế giới nhưng vẫn gây ảnh hưởng rất lớn đến môi trường đất. Đồng thời việc tăng cường thâm canh cũng làm giảm sút độ phì nhiêu của đất thông qua việc lấy đi các chất dinh dưỡng mà không có biện pháp nào hoàn trả lại.Sử dụng phân khoáng liên tục với liều lượng cao trong các hệ thống nông nghiệp cũng làm axit hóa đất, và một phần qua quá trình nitrat hóa khi sử dụng phân đạm. Nếu các ion NO3- trong đất nhiều hơn so với nhu cầu của cây trồng, chúng sẽ bị rửa trôi. Tác động gây chua đất của phân đạm được thể hiện trong kết quả thí nghiệm 4 năm ở nhà lưới trên đất phù sa sông Hồng của bộ môn Thổ nhưỡng, Đại học Khoa học Tự nhiên Hà Nội.

Hiện tượng chua hóa xảy ra với các đất phù sa của Việt Nam, theo kết quả nghiên cứu của Phạm Quang Hà (2003) thì có hơn 68% đất phù sa đang trên đà chua hóa, trong đó có khoảng 50% ở mức chua

11

và rất chua và do đó việc sử dụng phân bón đang rất được quan tâm để tránh xu hướng chua hóa đất phù sa

- Sự gây chua trong đất do phân SA:Quá trình nitrate hoá SA sinh ra trong đất 2 loại axit:(NH4)2SO4 + 4O2 = 2HNO3 + H2SO4 + 2H2OỞ đất chua, bón SA có khả năng đẩy ra một lượng độ chua trao đổi lớn:

Ở đất không chua, NH4+bị hấp phụ vào keo đất và đẩy Ca2+ra, do đó, bón SA làm cho đất mất vôi dần, lâu ngày làm cho đất hoá chua:

Do bón vôi để cải thiện sự gây chua này, lượng tương đương của CaO được dùng để đánh giá:

Bảng 3. Lượng CaO sử dụng để trung hòa đất bị chua hóa do 1kg N tương ứng với từng loại phân:

12

Ngoài phân SA, các loại phân khoáng khác như KCl, K2SO4, Supe lân … cũng tạo ra các gốc axit SO42-, Cl – cây không hút hoặc hút rất ít, tồn tại trong đất, cùng với nước ạo thành axit làm cho đất chua.Trong đất chua, các nguyên tố gây độc sẽ trở nên linh động hơn, làm tăng nguy cơ gây độc cho cây trồng.

Bảng 4. Các tác động chính của pH trong đất:

Yếu tố Tác động

Độc nhôm Giảm khi pH tăng

Lân dễ tiêu Hàm lượng lớn nhất ở pH 5.5 – 7.0

Tính linh động của các nguyên tố vi lượng

Tất cả những nguyên tố vi lượng (ngoại trừMo) đều linh động mạnh từ pH 5.5 – 6.0. Trong khi đó tính độc

hại của Mn và Fe lại giảm trong khoảng pH này

Khả năng trao đổi cation Tăng khi pH tăng trong các loại đất có mứcđộ phong hóa cao

Khoáng hóa N Các SV đất khoáng hóa N tốt nhất trong khoảng pH 5.5 – 6.0

Cố định N Sự hình thành nốt sần và chức năng của chúng yếu khi pH < 5.0

13

Bệnh tật Một số bệnh có thể kiểm soát bằng khống chế pH đất (VD: bệnh sần sùi

ở khoái tây giảm khi pH đất tăng)Hòa tan đá phosphate pH phải < 5.5 để hòa tan đá

phosphate, giải phóng P cho TV hút thu

Khi mà các chỉ tiêu dinh dưỡng trong đất ngày càng giảm (với các biểu hiện như : đất ngày càng chua hơn; độ kiềm, độ no bazơ, dung tích hấp thu giảm; hàm lượng mùn, các chất dinh dưỡng tổng số và dễ tiêu, đa lượng và vi lượng trong đất ngày càng giảm…), thì các cân bằng dinh dưỡng trong hệ thống đất - cây - môi trường bị phá vỡ. Kéo theo, hàng loạt các độc tố trong đất gia tăng như Al3+, Fe3+, Mn2+, H2S, SO42-, lân cố định. Nghiên cứu tình trạng này ở một số vùng trung du và miền núi đã cho thấy, khi hàm lượng các nguyên tố trung lượng và vi lượng giảm sẽ dẫn tới tình trạng thiếu B và Mo cho cây họ đậu, thiếu Mg ở ngô, dứa, hồ tiêu và thiếu Zn, B, S đối với cây cà phê năng suất cao.

2.2 Ô nhiễm đất do phân bón:2.2.1 Ô nhiễm đất do phân hóa học:

Theo tính toán, mỗi năm ở nước ta có khoảng 60-70% lượng phân đạm không được cây trồng hấp thụ, đang tác động tiêu cực đến chính hệ sinh thái nông nghiệp như làm chai cứng đất, ô nhiễm nguồn nước và có thể gây đột biến gen đối với một số loại cây trồng.Phân ure chứa khoảng 44 – 48% N nguyên chất. Như vậy, với nhu cầu sử dụng phân ure là 2 triệu tấn/năm, hằng năm, đất tiếp nhận thêm khoảng 6.000 tấn N không được cây trồng hấp thụ.Sử dụng phân bón không đúng kỹ thuật trong canh tác nông nghiệp nên hiệu lực phân bón thấp, có trên 50% lượng đạm, 50% lượng kali và xấp xỉ 80% lượng lân dư thừa trực tiếp hay gián tiếp gây ô nhiễm môi trường đất. Bón nhiều phân đạm vào thời kì muộn cho rau quả, đã làm tăng đáng kể hàm lượng NO3- trong sản phẩm.

- Ô nhiễm do phân đạm:Trong các loại thức ăn, nước uống được con người sử dụng

hàng ngày thì rau xanh đưa vào cơ thể một lượng NO3-lớn nhất. Sự tích luỹ NO3- cao trong cây ít gây độc đối với cây trồng nhưng rất nguy hiểm cho con người nhất là trẻ em. Tính độc của NO3- không

14

đáng kể nhưng trong quá trình bảo quản, vận chuyển và tiêu hoá của con người thì NO3- bị khử thành NO2-. Trong máu NO2-ngăn cản sự kết hợp giữa hemoglobin với oxy làm cho việc trao đổi khí của hồng cầu không được thực hiện trong quá trình hô hấp.

Trong quá trình dinh dưỡng của cây trồng phân bón là yếu tố then chốt quyết định năng suất nhưng bón phân không hợp lí, thu sản phẩm không đúng thời điểm sẽ làm tăng dư lượng NO3- trong rau quả. Cây trồng hút đạm chủ yếu là dạng NO3- và NH4+, qua quá trình biến đổi sinh hoá để tổng hợp nên protein và các axit amin. Bón nhiều N, quá trình quang hợp yếu N từ NH4+, NO3- sẽ không được chuyển thành axit amin, protein mà được tích luỹ ở dạng NO3- trong sản phẩm. Có nhiều nguyên nhân dẫn đến hàm lượng NO3- tích luỹ cao trong rau như: giống, nhiệt độ, ánh sáng, đất đai... nhưng nguyên nhân chủ yếu được nhiều nhà khoa học nhận định là phân đạm.Theo PGS.TS. Trần Khắc Thi (1999) khi nghiên cứu tồn dư NO3-trong rau trồng của dân ở vùng ngoại thành Hà Nội đều có tồn dư NO3-cao hơn so với trồng rau theo quy trình sản xuất rau sạch của Sở Khoa học công nghệ và môi trường Hà Nội và đều vượt ngưỡng cho phép.

Đối với cải bắp (Nguyễn Văn Hiền, 1994) hàm lượng NO3- ở rễ và lá thấp hơn ở thân 2 - 2,5 lần. Sử dụng N sẽ làm tăng năng suất cải bắp nhưng với liều lượng quá cao sẽ làm giảm hiệu quả kinh tế đồng thời làm tăng NO3-. Thu hoạch sau bón phân đạm 2 tuần sẽ làm giảm hàm lượng nitrat. Kết quả phân tích NO3- trong cải bắp tại thời điểm 7 ngày sau bón ở các công thức 450 - 550 - 650 kg ure/ ha tương ứng là: 322,89 - 348,67- 387,78 mg/kg.Thời gian từ khi bón N lần cuối đến khi thu hoạch cũng có ảnh hưởng rõ rệt đến tồn dư NO3- trong nông sản. Ở bắp cải hàm lượng NO3- giảm sau khi bón N lần cuối 16 -21 ngày và biện pháp hoà đạm vào nước tưới sẽ rút ngắn thời gian cách ly 2 - 4 ngày so với biện pháp bón vùi (Bùi Quang Xuân, 1999).

Nhiều nghiên cứu ngoài nước cũng cho thấy phân N hoá học làm tăng hàm lượng NO3- trong nông sản. M.E.Yarvan (1980) cho rằng khi tăng lượng N bón từ 30 lên 180 kg/ha làm tăng hàm lượng NO3-tương ứng trong củ cà rốt và cải củ từ 21,7 lên 40,6 và 263 lên 473 mg/kg. Phân đạm dạng NO3- làm cây tích luỹ NO3- cao hơn dạng NH4+ (Schuphan, Bengtsson, Bosund, Hymo, 1967)

Tính trung bình, khi bón phân đạm vào đất, thực vật hấp thu khoảng 50 – 60%, số còn lại phân tán vào các nguồn khác nhau.

15

Nitrat (NO3-) là yếu tố cần thiết cho sinh trưởng và phát triển của nhiều loài cây trồng. Nitrat trong dung dịch đất hữu dụng ngay cho cây và cũng dễ dàng bị thấm hoặc rửa trôi. Các cây màu thường hút thu N ở dạng nitrat. NH4+ có thể chuyển hoá thành dạng NO3- do sự nitrate hoá (nitrification) do vi sinh vật đất Nitrosomonas và rồi chuyển thành NO2- do vi sinh vật đất Nitrobacter.Dạng NO3- do từ bón phân hoặc được tạo ra từ sự nitrat hoá thì rất dễ bị rửa trôi vì không bị hấp phụ bởi keo đất mang điện tích dương.

Nếu bón quá nhiều phân hoá học là hợp chất nitơ, lượng hấp thu của rễ thực vật tương đối nhỏ, đại bộ phận còn lưu lại trong đất, qua phân giải chuyển hoá, biến thành muối nitrat trở thành nguồn ô nhiễm cho mạch nước ngầm và các dòng sông. Cùng với tăng lên về số lượng sử dụng phân hoá học, độ sâu và độ rộng của loại ô nhiễm này ngày càng nghiêm trọng.Hàm lượng nitrat lớn trong đất không chỉ gây ra những ảnh hưởng xấu lên hệ sinh thái đất mà còn có thể bị rửa trôi, gây ra ô nhiêm nước ngầm, do nitrat rất linh động và gần như không bị đất hấp phụ.

Lạm dụng phân bón không chỉ đe dọa sức khỏe con người, mà còn làm mất ổn định hệ sinh thái nông nghiệp. Kiểu canh tác dùng nhiều phân vô cơ, kết hợp với việc ngưng quay vòng của chất hữu cơ trong đất trồng, tạo nên một đe dọa nghiêm trọng trong việc giữ phì nhiêu của đất. Là do sự tích lũy liên tục các chất tạp (kim loại, á kim) có trong phân hóa học và sự biến đổi cấu trúc của đất. Thành phần chất hữu cơ của đất bịgiảm nhanh và khả năng giữ nước và thoát nước của đất bị thay đổi. Phân động vật và thực vật không quay về với đất mà chất đống sẽ ô nhiễm mực thủy cấp sau khi lên men amoniac. Hoặc chúng bị đem thiêu đốt bỏ, không về đất được. Đất bị mất chất hữu cơ cũng sẽ làm cho các chất độc vốn bị giữ lại trong thành phần chất hữu cơ được giải phóng và được cây trồng hút thu, tích lũy và gây độc cho cây trồng2.2.2 Ô nhiễm đất do phân hữu cơ:

Phân bón hữu cơ - chủ yếu là phân chuồng, phân bắc là nguồn dinh dưỡng quan trọng, có tác dụng phục hồi độ phì nhiều cho đất. Tuy nhiên, sử dụng phân hữu cơ sẽ gây ảnh hưởng xấu về mặt vệ sinh nếu không tuân thủ đúng quy trình kỹ thuật vì ngoài các vi sinh vật gây bệnh cũng có nhiều hoá chất bị phân giải đang tồn tại ở dạng độc hại. Vấn đề này liên quan chặt chẽ đến việc quản lý và xử lý phân trước khi sử dụng của bà con nông dân nước ta. Điều tra ở Thái Bình, Hà Tây, Hà Nội trong những năm qua cho thấy: vùng

16

trồng lúa 90% hộ dân có hố tiêu dạng cũ, trong đó gần 60% số hộ sử dụng phân bắc chưa xử lý tưới bón cho cây trồng. Điều tra ở Phú Thọ năm 2005, Điện Biên năm 2006 cũng thấy khoảng 70 - 80% số hộ sử dụng phân bắc, thậm chí chưa xử lý trong canh tác nông nghiệp. Hơn 80% số hộ trồng rau ở nông thôn dùng phân tươi bón rau.Hiện nay, tập quán sử dụng phân bắc tươi theo các hình thức:

- 50% lượng phân bắc trộn tro bếp để bón lót, 10% lượng phân bắc được pha loãng bằng nước để tưới cho cây trồng.

- 40% phân bắc trộn tro bếp cộng với vôi bột và ủ khoảng 10 – 14 ngày, sau đó bón cho cây trồng.

Cách bón phân tươi này đang gây ô nhiễm môi trường đất, nước và cả không khí.Đặc biệt, thời gian tồn tại của các tác nhân gây ô nhiễm sinh học tương đối dài trong môi trường đất

Ngoài ra, sử dụng nhiều phân hữu cơ trong điều kiện yếm khí, quá trình khử chiếm ưu thế, sẽ tạo ra nhiều axít hữu cơ làm đất chua, đồng thời tạo ra nhiều chất độc H2S, CH4, CO2.

2.2.3 Ô nhiễm nguyên tố vi lượng:

17

Các nguyên tố vi lượng thuộc nhóm các chất có hoạt tính sinh hóa, có tác dụng trực tiếp với các cơ thể sống. Hiểm họa của sự ô nhiễm bới dạng ít di động của các hợp chất của các nguyên tố có hoạt tính sinh học tăng lên khi hàm lượng mùn trong đất cao và khả năng hấp phụ của đất cao. Sự tích tụ của các dạng này trong đất có thể của các quá trình sau:- Sự thay thế đồng hình trong các mạng khoáng sét- Sự hấp phụ các ion kim loại bởi khoáng sét, đặc biệt là họ alophan- Cộng kết với các oxit và và hidroxit mới kết tủa, đặc biệt là Fe- Tạo thành các hợp chất phức cơ kim ít linh động

2.2.4 Ô nhiễm kim loại nặng:Kim loại nặng có xu hướng tích lũy trong đất, đặc biệt ở lớp đất gần bề mặt. Do vậy, mức độ độc hại về lâu dài phải được chú ý đến. Tính độc của kim loại nặng biểu hiện ở chỗ gây nên sự sụt giảm số lượng và sự đa dạng của vi sinh vật đất, ảnh hưởng lên vi sinh vật có lợi cho đất (ví dụ vi sinh vật cải thiện sự hô hấp của đất, phân hủy chất hữu cơ, cố định nitơ…). Kim loại nặng còn có tác dụng gián tiếp làm giảm sự phân hủy thuốc trừ sâu và những chất hữu cơ khác thông qua việc tiêu diệt các loại vi khuẩn và nấm mà trong điều kiện bình thường, sẽ chịu trách nhiệm phân giải các chất nguy hại này (Silsoe Research Institute, 2003).

18

Bảng 8. Hàm lượng các kim loại nặng trong một số phân bón thông thường (mg/kg)

Nguyên tố

Bùn thải sinh hoạt

Phân chuồng

Phân lân Vôi Phân đạm

As 2-26 3-25 2-1200 1.1-24 2.2-120Cd 2-1500 0.3-0.8 0.1-170 0.04-0.1 0.05-8.5Cr 20-40600 5.2-55 66-245 10-15 3.2-19Co 2-260 0.3-24 1-12 0.4-3 5.4-12Cu 5-3300 2-60 1-300 2-125 <1-15Hg 0.1-55 0.09-0.2 0.01-1.2 0.05 0.3-2.9Ni 16-5300 7.8-30 7-38 10-20 7-34Pb 50-3000 6.6-15 7-225 20-1250 2-27Zn 700-

4900015-250 50-1450 10-450 1-42

Vấn đề ô nhiễm kim loại nặng trong đất cũng có thể gây ra bởi việc sử dụng phân bón hữu cơ. Ví dụ, việc cho thêm kẽm vào thức ăn công nghiệp cho gia súc nhằm phòng bệnh và tăng khả năng tiêu hóa cũng được xem là yếu tố gây nên sự ô nhiễm kim loại nặng cho môi trường cần được quan tâm. Người trồng rau phần lớn đều sử dụng phân chuồng từ heo, gà, trong khi đó những gia súc gia cầm này được nuôi từ thức ăn tổng hợp là khá phổ biến. Thức ăn dạng này có nhiều khoáng vi lượng. Hàm lượng kim loại nặng trong phân sẽ xâm nhập vào đất trồng và tồn lưu trong các loại nông sản đặc biệt là đối với các loại rau ăn lá như cải ngọt, cải xanh, xà lách.Hàm lượng kim loại nặng trong bùn thải sinh hoạt là cao nhất. Phân chuồng chứa kim loại nặng ở mức là nguồn cung cấp dinh dưỡng vi lượng cho cây. Với phân lân, đặc biệt là supe lân có chứa một lượng kim loại nặng nhất định, chủ yếu là Cd nhưng lượng sử dụng chưa cao nên nguy cơ ô nhiễm đất và nông sản bởi Cd là chưa có.Ngoài ra, quá trình sản xuất phân hóa học bằng nguyên liệu không tinh khiết có thể đem lại một số nguyên tố có hại. Ví dụ, công nghiệp sản xuất phân lân liên tục với sốlượng nhiều sẽ làm tăng hàm lượng các nguyên tố As, Cd,.. trong đất. Nếu sử dụng phân đạm dạng cyanamit canxi (CaCN2) có thể tồn lưu trong đất gây hại cho cây trồng.

19

Các kim loại độc hại có thể tồn tại trong đất dưới nhiều dạng khác nhau, (hấp phụ, liên kết) với các hợp chất hữu cơ, vô cơ hoặc tạo thành các chất phức hợp (chelat). Khả năng dễ tiêu của chúng đối với thực vật phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: pH, khả năng trao đổi cation (CEC) và sự phụ thuộc lẫn ngau vào các kim loại khác. Các đất có CEC cao, chúng bị giữ lại nhiều trên các phức hệ hấp phụ. Các kim loại nặng có khả năng linh động lớn ở đất chua (pH < 5,5). Do đó, việc sử dụng phân bón hóa học có độ chua sinh lí sẽ góp phần đẩy nhanh việc chua hóa đất, khiến cho các kim loại nặng trở nên linh động hơn. Các kim loại nặng được tích luỹ trong các cơ thể sinh vật theo các chuỗi thức ăn và nước uống.

2.2.5 Các halogen:Trong số các halogen chỉ có clo là ở dạng đa lượng trong đất

còn flo và iod là những nguyên tố vi lượng quan trọng. Đáng chú ý trong những năm gần đây là flo, lượng dư flo trong đất có ảnh hưởng độc đến động vật ăn cỏ. Sản xuất và sử dụng phân lân là một nguồn đưa flo vào đất. Hàng năm, việc sử dụng phân lân đưa vào trong đất 15-20kg F/ha. Ở những vùng đất ô nhiễm nhất hàm lượng flo có thể đạt đến 1000-2000mg/kg đất.Nồng độ florua trong đất cao làm thay đổi các tính chất hóa học của đất. Dưới ảnh hưởng của florua, độ axit giảm xuống, lượng các chất hữu cơ tan trong nước tăng lên, thế oxi hóa giảm xuống, xảy ra sự huy động các hợp chất của Fe và Mn. Tất cả những điều này ảnh hưởng không tốt đến các chỉ số hoạt tính sinh học của đất.Ngoài flo, clo cũng là một chất cần thiết cho cây trồng. Tuy nhiên, nồng độ Cl- quá cao sẽ gây độc cho thực vật và động vật.

2.3 Ảnh hưởng của phân bón lên sinh vật đất :

2.3.1 Phân hóa học làm cho cây trồng bộc phát mạnh mẽ nhưng không duy trì hiệu quả được lâu. Ngoài ra chúng còn để lại những tồn dư dưới các dạng muối trong đất gây nên những hậu quả có thể kể như sau : Ngăn cản cây trồng hấp thụ những dưỡng chất cần thiết, tiêu diệt các loại vi sinh vật hữu ích cần thiết cho cây trồng.

Phân hóa học làm gia tăng sự mẫn cảm của cây trồng với các loại bệnh. Phân hóa học có thể làm cây trồng dễ mẫn cảm với các loại bệnh hơn qua việc giết chết các vi sinh vật trong đất mà các vi sinh vật này bảo vệ cho cây trồng khỏi bị một chứng bệnh nào đó. Nhiều loại

20

bệnh cho cây trồng được khống chế bởi các vi sinh vật phát triển quanh vùng rễ cây. Hiện tượng thiếu các vi sinh vật này và một số vi lượng cần thiết là khá phổ biến ở các vùng đất thường xuyên được bón phân hóa học và sự thiếu các vi lượng thiết yếu này lại là lý do để sử dụng thêm phân hóa học. Kết quả là hệ thống rễ cây bị bao vây bởi quá nhiều một loại nguyên tố nào đó mà không thể hấp thụ các nguyên tố cần thiết khác do đó làm cho cây bị yếu đi vì mất cân đối dinh dưỡng và rất dễ bị các loại bệnh tấn công.

Phân hóa học ngăn cản sự hấp thụ các dưỡng chất cần thiết. Quanh vùng lông hút của rễ cây, keo đất từ mùn hữu cơ chuyển hầu hết các chất khoáng từ dung dịch đất sang hệ thống rễ cây và đi vào cây trồng. Những hạt mùn sẽ có hấp lực đối với các nguyên tốdinh dưỡng như đạm, lân, kali, và các nguyên tố kim loại khác. Khi phân hóa học được bón vào đất năm này qua năm khác sẽ gây nên sự thay đổi cơ bản cấu trúc của các hạt mùn hữu cơ và khi sử dụng liên tiếp, quá nhiều các phần tử phân bón được đưa vào đất đểmong đạt được sự phát triển mạnh và nhanh của cây trồng. Khi có quá nhiều phân tử bám quanh các hạt mùn làm cho hệ thống lông hút của bộ rễ bị bội thực một loại nguyên tố và không còn khả năng hấp thu các chất khoáng khác mà cây thực sự cần nữa.

Phân hóa học còn tiêu diệt các tập đoàn vi sinh vật. Đất cần phải được coi như một vật thể sống. Khi phân hóa học được sử dụng năm này qua năm khác, các axit được tạo thành sẽ phá hủy các chất mùn hữu cơ phì nhiêu được tạo ra từ sự phân rã của các cơ thể sinh vật đất đã chết. Các chất mùn này có tính năng liên kết các hạt đá li ti với nhau tạo nên sự phì nhiêu của đất canh tác. Trên bề mặt của các vùng đất canh tác thường bón phân hóa học, các hạt đá không có keo mùn hữu cơ liên kết lại thường tạo thành một lớp rắn, ít hay nhiều không thấm nước, lớp rắn trên bề mặt này làm cho nước mưa hoặc nước tưới không thấm xuống đất được mà chảy ra các ao hồ hoặc sông suối. Như vậy lớp chất rắn bề mặt này đã ngăn cản không cho nước thấm xuống, đồng thời cũng không cho nước ở dưới ngấm lên trên để thoát hơi. Lớp đất phía dưới trở thành bị ngộp và có tính axit. Trong lớp đất thiếu khí và có tính axit này, mật độ vi sinh vật bị thay đổi và có thể bị chết.

21

Hiện tượng thừa đạm sẽ làm cho bộ phận của cây, nhất là các cơ quan sinh trưởng sẽ phát triển mạnh, tạo thêm nguồn thức ăn cho nhiều loài vi sinh vật gây hại. Đạm thừa làm cho vỏ tế bào cây trở nên mỏng, tạo điều kiện dễ dàng cho một số loài vi sinh vật gây bệnh xâm nhập, kích thích một số loài vi sinh vật trong đất xâm nhập vào rễ và gây hại cho cây. Sâu bệnh xuất hiện nhiều làm số lần phun thuốc tăng theo cũng làm ô nhiễm môi trường.

2.3.2 Ảnh hưởng lớn nhất của hiện tượng chua hóa đất tới cây trồng là việc gia tăng tính độc của các ion Al3+và Fe3+:

Không chỉ ảnh hưởng đến cấu trúc đất, làm cho đất trở nên rời rạc, Al3+có mặt trong đất ở nồng độ cao sẽ gây độc cho cây, ảnh hưởng đến các quá trình sinh lí, sinh hóa của cấy, và cuối cùng là ảnh hưởng đến sinh trưởng và phát triển của cây, tác hại bao gồm:

- Gây trở ngại cho sự phân chia và kéo dài tề bào- Gây ức chế enzym làm nhiệm vụ tổng hợp vật chất của vách tế

bào- Làm hại cấu trúc màng bán thấm của rễ- Làm giảm tính thẩm thấu của tế bào và qua đó ảnh hưởng đến

quá trình tổng hợp protein

- Làm trở ngại cho sự hấp thụ các chất dinh dưỡng NPK, Ca, Mg của cây

- Làm giảm sự tăng trưởng của rễ và thân lá- Làm giảm sự hấp thu nước của cây và hậu quả làm giảm năng

suất cây trồng- Làm giảm sự hô hấp của các tế bào rễ

2.4 M ột số biện pháp khắc phục ô nhiễm môi trường đất và phát triển nông nghiệp bền vững:

- Nâng cao lợi ích của sản xuất nông nghiệp như đảm bảo một số lượng nông nghiệp tương xứng, đáp ứng được nhu cầu sống của lượng dân số mà hệ thống đó hướng tới.

- Tăng năng suất nông nghiệp thông qua việc tăng cường sử dụng các kiểu gen có năng suất cao, chống chịu sâu bệnh và thích ứng các điều kiện khó khăn, duy trì độ phì của đất, tính đa dạng của cây trồng, áp dụng luân canh cây trồng, sử dụng hệ thống cây hàng năm, cây lâu năm, nghề cá, chăn nuôi tổng hợp.

22

- Bảo vệ và cải thiện môi trường sống cho con người và các sinh vật khác như chống ô nhiễm nguồn nước, giảm và loại bỏ sử dụng chất độc để trừ sâu bệnh, giảm sử dụng phân khoáng.

- Tăng cường các hoạt động phi nông nghiệp khác, tạo thêm công ăn việc làm, phát triển cơ sở hạ tầng … nhằm nâng cao dần đời sống người dân.Đối với Việt Nam phát triển các hệ thống nông nghiệp bền vững cần chú ý:

- Áp dụng các biện pháp canh tác chống xói mòn.- Đa dạng hóa cây trồng dưới hình thức: trồng xan, gối vụ, luân

canh.- Áp dụng hệ thống nông lâm kết hợp, lâm ngư kết hợp với các

mô hình đa dạng, phong phú.

23