Nghiên cứu dòng silic trong đất lúa đồng bằng sông Hồng

Đề tài nhằm cung cấp một bức tranh tổng quát nhất về dòng tuần hoàn Si trong đất lúa, trong đó bao gồm những thông tin cụ thể về các dạng tồn tại, quá trình chuyển hóa của Si dưới tác động của các yếu tố lý hóa học trong môi trường đất lúa, và xu hướng dịch chuyển cân bằng Si trong hệ thống canh tác. Trên cơ sở phân tích cân bằng vật chất trong hệ, đề tài sẽ tính toán và dự báo nguồn dự trữ Si trong đất lúa mà cây trồng có thể sử dụng được nhằm đề xuất các biện pháp quản lý dinh dưỡng đất và nâng cao năng suất cây trồng.

Nghiên cứu này tập trung cho đất lúa vùng đồng bằng sông Hồng, bao gồm các nhóm đất phù sa (Fluvisols), đất glây (Gleysols) và đất phèn (Thionic-Fluvisols, -Gleysols) với các cơ cấu cây trồng chuyên lúa hoặc lúa kết hợp màu, và có thể bao gồm cả vùng đồi núi lân cận (đất Ferralit Acrisols) - nơi cung cấp các vật liệu bồi tích cho vùng đất trũng ở đồng bằng sông Hồng. 

Những nội dung nghiên cứu chính bao gồm: 

· Trong đất Si có thể tồn tại ở các dạng khác nhau, bao gồm: dạng hòa tan, dạng hấp phụ trao đổi, dạng liên kết với chất hữu cơ, dạng hấp phụ bởi các oxit Fe và Al, và dạng trong mạng lưới tinh thể. Các dạng này có thể chuyển hóa qua lại và quyết định dòng tuần hoàn của Si trong đất. Nghiên cứu này sẽ tiến hành phân tách và định lượng các dạng Si trong đất. 

· Các yếu tố lý hóa học của môi trường đất lúa ảnh hưởng đến các phản ứng hòa tan hay thúc đẩy các phản ứng tái polyme hóa của Si hòa tan để hình thành các dạng Si liên kết, do đó tác động đến xu hướng biến đổi của dòng tuần hoàn Si trong đất. Nghiên cứu này sẽ làm rõ vai trò của các yếu tố lý hóa học của môi trường đất lúa ví dụ như pH, nền điện ly, đặc tính keo và thành phần hóa học dung dịch đối với dòng Si trong đất và ngược lại. 

· Lượng dự trữ Si trong đất phụ thuộc vào mức độ cân bằng giữa nguồn bổ sung (phân bón, nước tưới, hoàn trả phụ phẩm sau thu hoạch hay lắng đọng khí quyển) và lượng mất đi (lấy đi theo năng suất, rửa trôi). Các nguồn bổ sung và mất đi sẽ được đánh giá một cách chi tiết để đánh giá xu hướng biến đổi của dòng Si trong hệ canh tác và dự báo được nguồn dự trữ Si đáp ứng cho cây trồng.

· Phế phụ phẩm nông nghiệp (rơm rạ, trấu) là những nguồn bổ sung Si đặc biệt cho đất và cây trồng. Tuy nhiên, cách thức xử lý những phế phụ phẩm này trước khi đưa trở lại đồng ruộng (vùi trực tiếp vào đất hoặc đốt rơm rạ và bón tro trở lại cho ruộng) sẽ ảnh hưởng rất lớn đến trạng thái cũng như khả năng đáp ứng về Si. Nghiên cứu này sẽ xác định đặc tính của nguồn Si từ các phế phụ phẩm được xử lý khác nhau để đưa ra những khuyến cáo về kỹ thuật cũng như quy trình xử lý nhằm tối ưu hóa nguồn Si này.

Đề tài tập trung nghiên cứu vào các khu vực đất nông nghiệp của Đồng bằng sông Hồng, cụ thể, đề tài đã thu thập 39 mẫu đất lúa (một số địa điểm thu thập cả mẫu rơm rạ ở vị trí tương ứng) tại Hà Nội, Ninh Bình, Nam Định, Thái Bình, Hải Phòng, Vĩnh Phúc, Hà Nam, Hải Dương, Quảng Ninh và Bắc Ninh. Được thực hiện Quỹ phát triển KH&CN Quốc gia phối hợp cùng Chủ nhiệm đề tài PGS.TS. Nguyễn Ngọc Minh

Đề tài này tập hợp nhiều vấn đề nghiên cứu dàn trải, nhưng xuyên suốt là đánh giá vai trò, ảnh hưởng của silic đối với môi trường đất lúa và hệ thống canh tác nông nghiệp. Các kết quả chính thu được của đề tài đã cung cấp một bức tranh tổng quát nhất về dòng tuần hoàn Si 3 trong đất lúa, trong đó bao gồm những thông tin cụ thể về các dạng tồn tại, quá trình chuyển hóa của Si dưới tác động của các yếu tố lý hóa học trong môi trường đất lúa, và xu hướng dịch chuyển cân bằng Si trong hệ thống canh tác. 

Các kết quả chính thu được gồm có: 

· Đã mô tả chi tiết hơn về sơ đồ tuần hoàn Si trong hệ canh tác lúa nước vùng đồng bằng sông Hồng, trong đó nhấn mạnh sự hiện diện của phytolith từ rơm rạ như một mắt xích (chưa được biết đến) của dòng Si trong môi trường đất lúa. Bên cạnh đó, nghiên cứu này hé mở thông tin về phytolith như một "kho dự trữ" dinh dưỡng (cụ thể là P, K và Si) cho cây trồng. 

· Đề tài đã xác định được các pha chuyển hóa của Si trong đất và đặc biệt đã đánh giá ảnh hưởng của dạng Si hòa tan đến các tính chất lý hóa học ví dụ như thành phần cơ giới, dung tích trao đổi ion, đặc tính keo. Nghiên cứu này hé mở rằng, sự tăng lên của Si hòa tan trong dung dịch đất có thể đẩy nhanh quá trình mất các hạt keo sét trong đất thông qua quá trình xói mòn và rửa trôi. 

· Nghiên cứu về vòng tuần hoàn Si trong hệ canh tác nông nghiệp và trong đất lúa, kết hợp với mô hình mô phỏng chuyển hóa (mất Si) cho phép cung cấp diễn biến tình trạng Si trong đất và xác định được các thời điểm có khả năng thiếu hụt Si cung cấp cho cây trồng (ví dụ: tháng 4-5, tháng 8-9, trùng với thời điểm cuối vụ lúa), từ đó có thể đề xuất các biện pháp bổ sung Si thông qua phân bón.

Có thể tìm đọc báo cáo kết quả nghiên cứu (mã số 15238/2018) tại Cục Thông tin KH&CNQG

Đ.T.V (NASATI)