Sử dụng nước thải trong ao nuôi thâm canh cá tra để tưới lúa.

Nội dung tài liệu: Sử dụng nước thải trong ao nuôi thâm canh cá tra để tưới lúa.

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ Chuyên ngành: Môi trƣờng Đất và Nƣớc Mã ngành: 62 44 03 03 ĐẶNG QUỐC CƢỜNG SỬ DỤNG NƢỚC THẢI TRONG AO NUÔI THÂM CANH CÁ TRA ĐỂ TƢỚI LÚA Cần Thơ, 2015
2. CÔNG TRÌNH ĐƢỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ Người hướng dẫn: PGS.TS. Trương Thị Nga Luận án được bảo vệ trước hội đồng chấm luận án tiến sĩ cấp trường Họp tại: Vào lúc giờ ngày tháng năm Phản biện 1: Phản biện 2: Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện: Trung tâm Học liệu, Trường Đại học Cần Thơ. Thư viện Quốc gia Việt Nam.
3. DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ 1. Đặng Quốc Cường, Trương Thị Nga và Trần Thị Diễm Phúc, 2014. Hiệu quả sử dụng đất ngập nước trồng lúa để xử lý nước ô nhiễm của ao ương cá tra (Pangasiandon Hypophthalmus). Tạp chí Khoa học Đại học Cần Thơ Số Chuyên đề 2014, tập 3: 9-14. 2. Đặng Quốc Cường và Trương Thị Nga, 2015. Cải thiện chất lượng môi trường nước bằng sử dụng nước thải ao nuôi cá tra để tước lúa. Tạp chí lý luận, khoa học và nghiệp vụ của Bộ Tài Nguyên và Môi trường, số 1+2 (2015) trang 53-55. 3. Đặng Quốc Cường, Trương Thị Nga và Nguyễn Thị Kim Dung, 2015. Khả năng hấp thu đạm, lân từ nước thải ao nuôi cá tra (Panasianodon hypophthalmus) thâm canh của cây lúa. Tạp chí Khoa học Trường Đại học Cần Thơ. Phần A: Khoa học Tự nhiên, Công nghệ và Môi trường: 39 (2015): 66-70. 1
4. Chƣơng 1 GIỚI THIỆU 1 Tính cấp thiết của đề tài Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) là một vùng trọng điểm về nuôi trồng và chế biến xuất khẩu thủy sản, đem lại nhiều lợi ích cho kinh tế và xã hội. Diện tích nuôi cá tra của các tỉnh ĐBSCL cả năm 2014 ước đạt hơn 5.500 ha với sản lượng 1.116 ngàn tấn (Bộ Nông nghiệp và phát triển nông thôn, 2014). Bên cạnh đó, hoạt động nuôi trồng thủy sản vẫn tồn tại những vấn đề bất cập. Nước thải trong nuôi trồng thủy sản được thải trực tiếp ra môi trường bên ngoài mà không qua xử lý. Vấn đề này không chỉ ảnh hưởng tại một vùng nuôi mà còn ảnh hưởng đến các vùng lân cận khác. Các kết quả nghiên cứu trước đây cho thấy, trong nước thải ao nuôi cá Tra thâm canh có chứa nguồn dinh dưỡng đạm lân cao, có thể được tái sử dụng. Luận án “Sử dụng nước thải trong ao nuôi thâm canh cá Tra để tưới lúa” được thực hiện nhằm mục đích tận dụng nguồn dinh dưỡng có trong nước thải ao nuôi cá tra để tưới lúa và hạn chế lượng phân hóa học sử dụng trên đồng ruộng, góp phần hạn chế ô nhiễm môi trường nước mặt. 2. Mục tiêu nghiên cứu - Đánh giá hiện trạng, tình hình nuôi cá tra tại một số khu vực thuộc đồng bằng sông Cửu Long làm cơ sở cho việc đề xuất các biện pháp quản lý chất thải từ ao nuôi cá tra; - Khảo sát và phân tích nước thải ao nuôi cá tra để đánh giá thành phần và tính chất; - Đánh giá được tải lượng chất ô nhiễm của nước thải trong ao nuôi cá tra; - Đánh giá khả năng xử lý nước thải ao nuôi cá của ruộng lúa và lợi ích môi trường khi sử dụng nước thải ao nuôi cá tra để tưới lúa. 3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu Nước thải ao nuôi cá tra thâm canh tại huyện Vĩnh Thạnh và huyện Thạnh Mỹ, thành phố Cần Thơ, đất ruộng trồng lúa và cây lúa của các hộ xung quanh được chọn làm đối tượng nghiên cứu nhằm đánh giá khả năng làm giảm ô nhiễm nước thải ao nuôi cá tra thâm canh của ruộng lúa trong từng giai đoạn phát triển. Khảo sát đánh giá hiện trạng nuôi cá tra, thành phần tính chất và lượng thải của ao cá tại huyện Vĩnh Thạnh (Cần Thơ), Thạnh Mỹ (Cần Thơ), Long Hồ 2
5. (Vĩnh Long), Hồng Ngự (Đồng Tháp), Châu Thành (An Giang) nhằm đánh giá chất lượng nước thải ao nuôi cá tra thâm canh ở các khu vực nghiên cứu. Thí nghiệm sử dụng nước thải ao nuôi cá tra để tưới lúa trong thùng và ngoài đồng được tiến hành vào vụ Đông Xuân và Hè Thu từ năm 2013 đến năm 2015 thuộc huyện Vĩnh Thạnh, thành phố Cần Thơ trên 2 giống lúa Jasmine (105 ngày) và OM 6976 (90 ngày) nhằm xác định khả năng làm giảm ô nhiễm và tăng lượng dinh dưỡng trong lúa. Thực nghiệm mô hình sử dụng nước thải ao nuôi cá tra để tưới trên cánh đồng lúa tại Hồng Ngự (Đồng Tháp), Châu Thành (An Giang) và Long Hồ (Vĩnh Long) nhằm đánh giá kết quả nghiên cứu ngoài thực tiễn. 4. Nội dung nghiên cứu Khảo sát hiện trạng nuôi cá tra thâm canh ở một số tỉnh đồng bằng sông Cửu Long như An Giang, Vĩnh Long, Cần Thơ và thành phần, tính chất nước thải ao nuôi cá tra tại một số vùng trọng điểm như Đồng Tháp, An Giang, Vĩnh Long và Cần Thơ. Đánh giá tải lượng ô nhiễm COD, tổng đạm, tổng lân của ao nuôi cá tra thâm canh tại huyện Vĩnh Thạnh, thành phố Cần Thơ. Nghiên cứu vai trò của ruộng lúa trong việc làm giảm ô nhiễm chất hữu cơ, đạm, lân, có trong nước thải ao nuôi cá tra thâm canh theo từng giai đoạn sinh trưởng và phát triển của cây lúa. 5. Cấu trúc của luận án Luận án được phân thành 05 chương: Chương 1: Giới thiệu; Chương 2: Tổng quan tài liệu; Chương 3: Phương pháp nghiên cứu; Chương 4: Kết quả và thảo luận; Chương 5: Kết luận và kiến nghị. 6. Ý nghĩa thực tiễn của luận án - Kết quả nghiên cứu cho thấy nếu tưới lúa kết hợp với bón 2/3 lượng phân NPK sẽ cho năng suất lúa và lợi nhuận cao nhất. - Kết quả nghiên cứu cho thấy khả năng có thể nhân rộng việc sử dụng cánh đồng lúa để xử lý nước thải ao nuôi cá tra ở những vùng có hoạt động nuôi cá tra và trồng lúa, góp phần bảo vệ môi trường nước mặt. - Là cơ sở khoa học cho các nghiên cứu tiếp theo về việc tái sử dụng nước thải ao nuôi cá tra cho các đối tượng cây trồng khác. Kết quả nghiên cứu của luận án có thể triển khai và áp dụng vào thực tế ở đồng bằng sông Cửu Long và các tỉnh khác có điều kiện tương tự. 3
6. 7. Điểm mới của luận án - Đánh giá được khả năng cung cấp đạm, lân từ nước thải ao nuôi cá tra ở khu vực nghiên cứu, cụ thể giảm 1/3 lượng phân bón hóa học sử dụng mà không ảnh hưởng tới năng suất lúa. - Kết quả của luận án đánh giá được khả năng xử lý các chất gây ô nhiễm có trong nước thải ao nuôi cá tra bằng ruộng lúa qua quá trình hấp thu đạm, lân; tích lũy trong sinh khối ở các bộ phận trên mặt đất khi cây phát triển sau 12 tuần thí nghiệm. - Việc giảm nồng độ các chất ô nhiễm có trong nước thải ao nuôi cá tra cho thấy vai trò của ruộng lúa đối với việc xử lý các chất ô nhiễm trong nước thải ao nuôi cá tra. Chƣơng 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Cơ sở khoa học của luận án Nghiên cứu tận dụng các chất thải nói chung và chất thải trong ngành thủy sản nói riêng cho mục đích nông nghiệp là mục tiêu cần thiết hiện nay trên thế giới, cũng như ở Việt Nam mà cụ thể là ĐBSCL. Thực tế đã cho thấy nuôi cá tra theo hình thức thâm canh đã có tác động lớn đến môi trường do thức ăn dư thừa, chất thải dạng phân và chất bài tiết tích tụ lại trong nước (Cao Văn Thích, 2008). Theo nghiên cứu của Nguyễn Phan Nhân (2011), trong 1 vụ nuôi cá với diện tích thả nuôi 5.181,5 m2, mật độ 53 con/m2, tổng lượng thức ăn cung cấp là 197.750 tấn thì thải ra môi trường 191,37 tấn COD; 50,11 tấn TKN và 16,55 tấn TP. Nghiên cứu của Phan Thi Anh et al., (2010), sản xuất 1 tấn cá tra phát thải 200,9 kg BOD; 246,6 kg COD; 557,1 kg TSS; 36,5 kg nitơ và 9,1 kg phospho. Như vậy, ước tính sản xuất cá tra ở ĐBSCL năm 2014 thải ra môi trường là 275.205,6 tấn (COD), 40.734 tấn (N) và 10.155,6 tấn (P). Nước thải từ các ao nuôi cá tra có hàm lượng dinh dưỡng và chất hữu cơ cao, cần thiết cho quá trình phát triển của cây lúa. Do đó, tận dụng nguồn dưỡng chất có trong nước thải ao nuôi cá tra cung cấp cho quá trình phát triển của cây lúa, để giảm lượng phân hóa học của nông dân sử dụng và hạn chế ô nhiễm nước mặt. Trần Đức Hạ (2003) cho biết khi lọc nước thải qua đất, các chất lơ lững và các chất keo bị giữ lại ở lớp trên cùng. Những chất đó tạo nên lớp màng gồm vô số các vi sinh vật có khả năng hấp thụ và oxy hóa các chất hữu cơ có trong nước thải. Theo Lương Đức Phẩm (2002), cánh đồng tưới có 2 chức năng: Xử lý nước thải và tưới bón cây trồng. Đối với cánh đồng tưới nông nghiệp, ngoài khả năng làm ẩm đất còn phải đáp ứng các chất dinh 4
7. dưỡng (N, P, K) cho cây trồng. Việc dùng nước thải tưới cho cây trồng có thể tăng năng suất lên 2 – 4 lần. Trong quá trình tưới, cây trồng sử dụng một phần các chất dinh dưỡng có trong nước thải, đối với nitơ là 49%, phospho và kali có thể tới 90%. Phần còn lại ở trong đất và theo nước thoát ra kênh. Xử lý nước thải bằng cánh đồng tưới và bãi lọc có thể đạt hiệu quả rất cao: BOD20 - còn 10 – 15 mg/L, NO3 còn 25 mg/L, vi khuẩn giảm tới 99,9%. Nước sau xử lý không cần khử khuẩn có thể đổ vào các thủy vực. 2.2 Tình hình nuôi cá tra (Pangasius hypophthalmus) Theo quyết định Phê duyệt quy hoạch nuôi, chế biến cá tra vùng Đồng bằng sông Cửu Long đến năm 2020, việc phát triển nuôi, chế biến cá tra vùng ĐBSCL thành ngành kinh tế quan trọng của thủy sản Việt Nam theo hướng công nghiệp và thân thiện với môi trường. Chỉ tiêu đến năm 2016, diện tích mặt nước nuôi cá tra là 5.300 – 5.400 ha, sản lượng 1.250.000 – 1.300.000 tấn; đến năm 2020 diện tích mặt nước nuôi cá tra là 7.600 – 7.800 ha và sản lượng là 1.800.000 – 1.900.000 tấn. Sự phát triển này tạo ra lợi nhuận và thu nhập, nó cũng gây ra những mối nguy hại và tác động xấu đến môi trường như ô nhiễm hoặc thay đổi sự đa dạng sinh học (Pullin, 1993 và Tovar et al., 2000). 2.3 Đặc điểm môi trƣờng nƣớc trong ao nuôi thâm canh cá tra Theo Giang et al. (2008), môi trường nước trong ao thủy sản gồm có đạm - 3- ammonia (TAN), NO2 , và phosphorus (PO4 ), nhu cầu oxy sinh hoá (BOD), COD và H2S cao hơn nồng độ cho phép. Tuy nhiên, trong mô hình nuôi thâm canh chứa rất lớn các nồng độ đạm (TN), lân (TP) và vật chất hữu cơ là những yếu tố chính gây ô nhiễm môi trường (Schwartz and Boyd, 1994; Hakanson et al., 1988; Lemarie et al., 1998 trích dẫn trong Schneider et al., 2005). Các nghiên cứu của Boyd (1985) cho thấy cá da trơn chỉ hấp thu được 27 - 30% Nitơ, 16 – 30% phosphorus và khoảng 25% chất hữu cơ đưa vào từ thức ăn. Nghiên cứu của Phan Thị Công et al. (2009) cho thấy nước thải và bùn đáy ao chứa hàm lượng các chất dinh dưỡng cao (NH4-N, P, K, Ca and Mg). Nước thải và bùn đáy ao có hàm lượng các kim loại nặng (As, Hg, Pb) và Cu và Zn rất thấp hoặc dưới ngưỡng phát hiện; tồn dư của các hợp chất lân và chlor hữu cơ dưới ngưỡng phát hiện. 2.4 Tổng quan về tái s dụng nƣớc thải ao nuôi cá tra cho nông nghiệp Với đặc tính lượng nước thải nhiều chủ yếu dạng dễ phân hủy sinh học trong điều kiện các khu vực nuôi cá đều nằm trong các vùng nông thôn, nên các giải pháp áp dụng để xử lý nước thải từ nuôi cá đều thiên về hướng sử dụng công nghệ sinh học tự nhiên và đơn giản (Dương Công Chinh et al., 2010). Lúa tiêu 5
8. tốn một thể tích nước lớn khi được tưới hoàn toàn, đặc biệt là trong mùa nắng. Nước thải nếu có từ các ao nuôi lân cận có thể cung cấp được hầu hết nhu cầu nước cho lúa đồng thời cũng cung cấp một lượng dinh dưỡng đáng kể (Cao Van Phung et al., 2010). Các hệ thống kết hợp giữa thủy sản và nông nghiệp đã tỏ ra thực tế hơn về mặt kỹ thuật, về mặt xã hội cũng như bền vững môi trường (Huat & Tan, 1980 lược trích trong Chau Thi Đa et al., 2012). Một nghiên cứu của Cao Văn Phụng được thực hiện vào mùa khô 2008-2009 tại huyện Phú Tân, tỉnh An Giang cho kết quả là tại các lô trồng lúa có năng suất cao cũng có sự hấp thụ dinh dưỡng (các nguyên tố đa lượng và trung lượng) cao trong rơm và hạt (kg/ha) ngoại trừ lân trong rơm. Kết quả trên cho thấy việc kết hợp nuôi thủy sản vào hệ thống canh tác lúa có thể làm giảm ô nhiễm môi trường nước mặt, giảm lượng phân hóa học sử dụng trên đồng ruộng. Đặc biệt trong nước thải từ các ao nuôi cá tra có các dưỡng chất cần thiết cho quá trình phát triển của cây lúa. Từ đó có thể tăng lợi nhuận cho nông dân đồng thời góp phần phát triển nền nông nghiệp bền vững bên cạnh việc bảo vệ môi trường. Tuy nhiên nếu nông dân không giảm lượng phân N khi dùng nước thải thì nguy cơ lúa bị đổ ngã sẽ tăng cao (Phung et al., 2009). Chƣơng 3 PHƢƠNG TIỆN VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3.1 Khảo sát nghiên cứu hiện trạng nuôi cá tra ở ĐBSCL và thành phần, tính chất nƣớc thải ao nuôi cá tra ở khu vực nghiên cứu 3.1.1 Thu thập thông tin thu mẫu nước một số vùng nuôi cá tra trọng điểm ở ĐBSCL như Vĩnh Long, Cần Thơ và An Giang Điều tra, thu thập số liệu thứ cấp từ cơ quan các cấp tỉnh, huyện, xã liên quan đến sản xuất nông nghiệp nhằm thu thập các thông tin liên quan đến hiện trạng diện tích, sản lượng sản xuất, các chính sách, quy hoạch phát triển, các tiềm năng phát triển và những trở ngại đang gặp phải tại các tỉnh Vĩnh Long, Cần Thơ và An Giang. Phỏng vấn 50 hộ nuôi cá tra thâm canh tại huyện Vĩnh Thạnh – Cần Thơ bằng phiếu phỏng vấn nhằm nắm bắt các vấn đề liên quan đến hình thức sản xuất, các vấn đề kỹ thuật, môi trường và kinh doanh. 3.1.2 Khảo sát các thông số về thành phần và tính chất nước thải ao nuôi cá tra tại khu vực nghiên cứu Dựa vào quy trình sản xuất và thay nước của các hộ nuôi cá tra tiến hành thu mẫu nước thải theo thời gian nuôi: giai đoạn 1 (50-70 ngày), giai đoạn 2 (100- 120 ngày), giai đoạn 3 (150-170 ngày). Mẫu nước được thu tại cống xả khi trong ao nuôi cá tra có sự trao đổi nước. 6
9. 3.2 Đánh giá tải lƣợng COD, tổng đạm và tổng lân tại ao nuôi cá tra Phương pháp được áp dụng để tiếp cận tính toán tải lượng ô nhiễm do hoạt động nuôi cá tra tại vùng nghiên cứu theo thông tư số 02/TT/2009/BTNMT, tải lượng ô nhiễm được tính toán dựa trên nồng độ chất ô nhiễm và lưu lượng nước thải lớn nhất. Một số chất ô nhiễm chủ yếu của hoạt động nuôi cá tra được theo dõi là COD, tổng đạm và tổng lân. Tải lượng ô nhiễm được tính toán thông qua chất lượng nước ao nuôi. 3.3 Nghiên cứu về vai trò của đất lúa trong việc làm giảm ô nhiễm hữu cơ N, P có trong nƣớc thải ao nuôi cá tra 3.3.1 Thí nghiệm 1: nghiên cứu trong điều kiện quy mô nhỏ Thí nghiệm được thực hiện vào vụ Hè Thu tại xã Thạnh Mỹ, huyện Vĩnh Thạnh, thành phố Cần Thơ. Các nghiệm thức được bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên trong thùng gồm 4 nghiệm thức (NT) với 3 lần lặp lại. NT 1: Dùng nước sông để tưới lúa và bón phân NPK (90N – 50P2O5 – 30K2O); NT 2: Dùng nước ao cá tra để tưới lúa và bón phân NPK (90N – 50P2O5 – 30K2O); NT 3: Dùng nước ao cá tra để tưới lúa và bón 2/3 phân NPK (90N – 50P2O5 – 30K2O); NT 4: Dùng nước ao cá tra để tưới lúa và chỉ bón phân Kali (30K2O). 3.3.2 Thí nghiệm 2: nghiên cứu ngoài thực địa trong vụ Hè Thu Thí nghiệm được thực hiện vào vụ Hè Thu, bố trí trên ruộng lúa canh tác của nông dân theo thể thức khối hoàn toàn ngẫu nhiên tại xã Thạnh Mỹ, huyện Vĩnh Thạnh – Cần Thơ. Thí nghiệm gồm có 4 nghiệm thức và mỗi nghiệm thức thực hiện 3 lần lặp lại như sau. NT1: Dùng nước sông để tưới lúa và bón phân NPK (90N – 50P2O5 – 30K2O); NT2: Dùng nước thải ao cá tra để tưới lúa và bón phân NPK (90N – 50P2O5 – 30K2O); NT3: Dùng nước thải ao cá tra để tưới lúa và bón 2/3 phân NPK (60N – 30P2O5 – 20K2O); NT4: Dùng nước thải ao cá tra để tưới lúa và chỉ bón phân Kali (30K2O). 3.3.3 Thí nghiệm 3: nghiên cứu ngoài thực địa trong vụ Đông Xuân Thí nghiệm được bố trí theo thể thức khối hoàn toàn ngẫu nhiên trên ruộng lúa canh tác của nông dân, trong vụ lúa Đông Xuân tại xã Vĩnh Bình, huyện Vĩnh Thạnh – Cần Thơ. Thí nghiệm gồm có 4 NT và mỗi NT thực hiện 3 lần lặp lại như sau: NT 1: Sử dụng nước thải ao nuôi cá tra thâm canh để tưới lên đất ruộng (không trồng lúa); NT 2: Sử dụng nước thải ao nuôi cá tra thâm canh để tưới lên ruộng lúa (có trồng lúa và không sử dụng phân bón); NT 3: Sử dụng nước thải từ ao nuôi cá tra thâm canh để tưới lên ruộng lúa và bón phân NPK (60N – 40P2O5 – 40K2O); NT 4: Sử dụng nước thải từ ao nuôi cá tra thâm canh để tưới lên ruộng lúa và bón phân NPK (90N – 60P2O5 – 60K2O). 7
10. 3 1 2 Hình 3.1 Thí nghiệm được bố trí trong thùng (1), trên ruộng trong vụ Hè Thu (2) và vụ Đông Xuân (3) 3.4 Xây dựng mô hình s dụng nƣớc thải ao nuôi cá tra để tƣới trên ruộng lúa Xây dựng mô hình sử dụng nước thải ao nuôi cá tra để tưới trên ruộng lúa được thực hiện vào vụ lúa Hè Thu, bố trí thí nghiệm trên ruộng lúa canh tác của nông dân tại khu vực nghiên cứu gồm 05 ruộng có nhận nước thải từ ao cá và 05 ruộng khác không sử dụng nước thải ao cá tại 5 điểm: xã Thạnh Mỹ, xã Vĩnh Bình, huyện Vĩnh Thạnh – Cần Thơ; huyện Hồng Ngự - Đồng Tháp; huyện Châu Thành – An Giang và Long Hồ - Vĩnh Long. NT 1: Dùng nước sông để tưới lúa và bón phân NPK (90N – 50P2O5 – 30K2O); NT 2: Dùng nước ao nuôi cá tra để tưới lúa và bón phân NPK (60N - 30P2O5 – 20K2O) Chƣơng 4 KẾT QUẢ THẢO LUẬN 4.1 Hiện trạng nuôi cá tra ở đồng bằng sông C u Long (ĐBSCL) và thành phần, tích chất nƣớc thải ao nuôi cá tra ở khu vực nghiên cứu 4.1.1 Thành phần, tính chất nước thải ao nuôi cá tra ở một số vùng trọng điểm ĐBSCL Kết quả khảo sát thành phần tính chất nước thải ao nuôi cá tra tại một số vùng trọng điểm như huyện Hồng Ngự, tỉnh Đồng Tháp; huyện Châu Thành, tỉnh An Giang; huyện Long Hồ, tỉnh Vĩnh Long và huyện Vĩnh Thạnh, thành phố Cần Thơ được trình bày trong Bảng 4.1. 8
11. Bảng 4.1 Thành phần tính chất nước thải trung bình của các ao nuôi cá tra ở một số vùng trọng điểm ở ĐBSCL DO COD TKN TP Địa điểm pH (mg/L) (mg/L) (mg/L) (mg/L) Hồng Ngự - Đồng Tháp 7,20±0,04 3,86±0,19 59,03±7,85 11,85±0,47 3,40±0,18 Châu Thành - An Giang 6,78±0,21 4,68±9,52 76,33±12,27 7,22±0,17 1,88±0,11 Long Hồ - Vĩnh Long 7,04±0,08 4,01±0,69 66,73±13,20 9,84±0,51 2,89±0,21 Vĩnh Thạnh - Cần Thơ 6,97±0,19 4,12±0,44 80,66±1,40 11,23±0,08 1,76±0,35 QCVN 08-MT :2015/BTNMT (cột B1) 5,5 – 9 ≥ 4 30 - - Ghi chú: TB±độ lệch; số liệu được thu thập vào giai đoạn cuối vụ nuôi (cá tra được 5-6 tháng tuổi); Trong cùng một cột nếu có các mẫu tự khác nhau (a-b-c) thì khác nhau có ý nghĩa thống kê (5%, Duncan). Hàm lượng các chất dinh dưỡng như COD, TKN và TP dao động lần lượt là 59,03 mg/L±7,85 – 80,66 mg/L±1,40, 7,22 mg/L±0,17 – 11,85 mg/L±0,47 và 1,76 mg/L±0,35 – 3,40 mg/L±0,18, tương ứng. So với QCVN 08- MT:2015/BTNMT (cột B1) thì hàm lượng COD cao hơn quy chuẩn 2 – 3 lần. Nước thải ao nuôi cá tra có hàm lượng dinh dưỡng cao hơn so với quy chuẩn. Do đó, nước thải cần được xử lý trước khi thải ra môi trường tiếp nhận. 4.1.2 Hiện trạng và thành phần và tính chất nước ao nuôi cá tra thâm canh tại khu vực nghiên cứu 4.1.2.1 Hiện trạng nuôi cá tra ở vùng nghiên cứu Qua phỏng vấn 50 hộ nuôi cá tra thâm canh tại huyện Vĩnh Thạnh, Cần Thơ cho thấy, thời gian nuôi cá tra kéo dài từ 6 – 12 tháng, mật độ thả nuôi trung bình là 42 con/m2, trong đó mật độ thấp nhất là 30 con/m2 và cao nhất là 81 con/m2, kích cỡ trung bình là 30 con/kg. Có đến 90% các hộ được phỏng vấn có mật độ nuôi ≤ 50 con/m2. 100% các hộ nuôi cá tra không xử lý nước thải ao nuôi trước khi thải ra môi trường. 9
12. Bảng 4.2 Kết quả phỏng vấn của 50 hộ tại huyện Vĩnh Thạnh Diện tích (ha) Số hộ Phần trăm (%) 0,1 - 0,5 15 30 0,5 - 1,0 30 60 > 1,0 5 10 Thời gian nuôi 6 tháng - 8 tháng 30 60 8 tháng - 12 tháng 20 40 Mật độ (con/m2) ≤ 50 45 90 > 50 5 10 Kích thước trung bình thả nuôi là 30 con/kg Độ sâu dao động từ 3,4 – 4,0 m Tần suất thay nước: tháng 1 và tháng 2 số lần thay nước là 3 - 5 ngày/lần (tỷ lệ thay khoảng 20 - 40%); từ tháng 3 trở đi số lần thay nước nước là mỗi ngày (tỷ lệ thay nước từ 50 - 70%) X lý nƣớc thải Không 45 90 Tưới lúa 5 10 Xử lý bùn: 100% bơm bùn ra ao trống, để lấp hầm hoặc trồng rau nhút hoặc trồng cỏ Bơm bùn từ 5 - 10 lần/vụ Thức ăn sử dụng: 100% thức ăn công nghiệp Tần suất cho ăn 2 lần/ngày 40 80 1 lần/ngày 10 20 Nước sử dụng bơm vào ao cá tra: 100% sử dụng nước kênh và không xử lý nước trước khi bơm vào ao Xử lý ao trước khi bắt đầu vụ mới: 100% các hộ sử dụng vôi + muối Năng suất trung bình 322,5 tấn/ha/vụ, dao động trung bình 230 - 410 tấn/ha 100% các hộ không xử lý nước thải trước khi thải ra môi trường bên ngoài 100% các hộ được phỏng vấn sử dụng thức ăn công nghiệp. Với tần suất cho ăn 2 lần/ngày (chiếm 80%) và cho ăn 1 lần/ngày (chiếm 20%) các hộ được phỏng vấn. Thực tế khảo sát cho thấy, đa phần các hộ nuôi không quan tâm đến định mức kỹ thuật khi cho cá ăn, mà thông thường họ cho cá ăn đến khi no thì ngưng gây ra việc ô nhiễm môi trường ao nuôi do thức ăn thừa, bên cạnh đó cũng sẽ đẩy chi phí giá thành lên cao. Về cách quản lý nước ao nuôi, 100% các hộ được phỏng vấn sử dụng nước kênh để bơm vào ao cá mà không xử lý, tần suất thay nước của các hộ được phỏng vấn như sau: tháng 1 và tháng 2 số lần thay nước là 3 - 5 ngày/lần (tỷ lệ thay khoảng 20 - 40%); từ tháng 3 trở đi số lần thay nước nước là mỗi ngày (tỷ 10
13. lệ thay nước từ 50 - 70%). Theo ý kiến của các hộ dân, việc thay nước mỗi ngày làm tăng tỷ lệ phát triển của cá và chất lượng thịt. Tần suất bơm bùn thường từ 5 – 7 lần/vụ. 100% các hộ đều bơm bùn ra ao trống, để lấp hầm hoặc trồng rau nhút hoặc trồng cỏ. Việc bơm bùn trong vụ nuôi giúp cải thiện chất lượng nước trong ao nuôi. Bảng 4.3 Diễn biến thành phần hóa học của nước thải ao nuôi cá tra thâm canh tại huyện Vĩnh Thạnh theo thời gian Thời gian nuôi DO COD TKN TP pH cá (ngày) (mg/L) (mg/L) (mg/L) (mg/L) 50 7,36b±0,07 3,72de±0,21 45,33e±4,62 8,59e±0,32 0,84e±0,03 60 7,38b±0,17 3,77cde±0,12 53,33d±0,00 8,96d±0,00 0,92e±0,03 70 7,75a±0,06 4,22cd±0,13 65,18c±5,13 9,33d±0,32 0,94e±0,01 100 7,16cb±0,19 4,28c±0,37 78,58ab±4,99 9,08d±0,29 0,94e±0,03 110 7,06cd±0,08 4,05cd±0,09 74,43b±3,46 9,82c±0,25 1,28de±0,11 120 6,67e±0,29 4,12cd±0,49 82,56a±0,67 9,11d±0,11 0,90e±0,02 150 6,66e±0,02 3,30e±0,07 78,24ab±1,26 11,48a±0,16 1,87c±0,08 160 6,82de±0,12 3,95cd±0,18 80,68a±2,42 10,84b±0,15 1,62bc±0,60 170 6,97cd±0,19 4,12cd±0,44 80,66a±1,40 11,23a±0,08 1,76c±0,35 QCVN 08- MT:2015/BTNMT 5,5 – 9 ≥ 4 30 - - (cột B1) Ghi chú: Trong cùng một cột nếu có các mẫu tự khác nhau (a-b-c-d-e) thì khác nhau có ý nghĩa thống kê (5%, Duncan). Hàm lượng dinh dưỡng trong ao nuôi cá tra càng tăng dần về giai đoạn cuối vụ mặc dù tần suất thay nước cũng tăng. Theo thời gian nuôi, hàm lượng thức ăn đều tăng, cá càng lớn càng tăng lượng thức ăn sử dụng. Như vậy, càng về cuối vụ nuôi, cá càng lớn, nhu cầu dinh dưỡng càng cao, lượng thức ăn cung cấp càng nhiều, thì làm tăng nguy cơ tích lũy ô nhiễm. Nước thải trong ao nuôi cá tra có chứa hàm lượng đạm, lân cao hơn QCVN 08-MT:2015 (cột B1), nếu thải trực tiếp ra môi trường sẽ gây ô nhiễm cho môi trường tiếp nhận. 4.2 Tải lƣợng COD, tổng đạm và tổng lân trong ao nuôi cá tra Lưu lượng nước thải dao động trong khoảng 0,378 – 0,594 m3/s luôn cao hơn lưu lượng nước cấp là 0,146 – 0,316 m3/s. Trung bình tải lượng COD, TKN và TP của ao nuôi cá tra thâm canh gia tăng theo thời gian nuôi dao động trong khoảng 1,90 – 5,37 tấn/ha/ngày; 0,19 – 1,46 tấn/ha/ngày và 0,01 – 0,53 tấn/ha/ngày tương ứng. Nguyên nhân là do tăng lượng thức ăn sử dụng vào cuối vụ. Tải lượng COD, TKN và TP của một vụ nuôi lần lượt là 533,67 tấn/ha/vụ; 148,33 tấn/ha/vụ và 44,50 tấn/ha/vụ. Điều này cho thấy rằng, nước thải ao nuôi cá tra chứa hàm lượng đạm lân cao, có thể sử dụng để tưới tiêu cho ruộng lúa. 11
14. 4.3 Vai trò của ruộng lúa trong việc làm giảm ô nhiễm chất hữu cơ, đạm, lân có trong nƣớc thải ao nuôi cá tra 4.3.1 Chất lượng đất trồng lúa trước và sau khi sử dụng nước thải ao nuôi cá tra để canh tác trong vụ lúa Hè Thu Theo thang đánh giá, pH đất trung bình trong thí nghiệm là 4,85 được đánh giá là thấp, đối với độ dẫn điện trung bình EC đất 679 (µS/cm) không ảnh hưởng đến cây trồng. Thành phần trung bình chất hữu cơ trong đất có giá trị 6,37% ở mức trung bình. Trung bình đạm tổng số N 0,3 (%) được đánh giá ở mức trung + bình, trung bình N-NH4 trong đất 23,74 (mg/kg) được đánh giá là nghèo và - trung bình N-NO3 trong đất 0,173 (mg/kg) được đánh giá là thấp. Trung bình lân tổng số trong đất 0,058 (%P2O5) được đánh giá ở mức trung bình, dẫn đến hàm lượng trung bình lân dễ tiêu có giá trị 11,52 (mgP2O5/kg) được đánh giá ở mức trung bình (Ngô Ngọc Hưng, 2009). Bảng 4.4 Tính chất vật lý, hóa học trung bình của đất trồng lúa trước khi thí nghiệm Đất giai đoạn vào hạt (80 ngày) Đất trước thí Giá trị Nghiệm thức Nghiệm thức Nghiệm thức Nghiệm thức nghiệm 1 2 3 4 pH 4,85±0,01a 4,55±0,08b 4,63±0,06b 4,67±0,04ab 4,82±0,19a EC (µS/cm) 679±2,65a 403±17c 420±27bc 431±12bc 440±19b CHC (%) 6,37±0,04abc 6,13±0,11c 6,73±0,06a 6,55±0,28ab 6,33±0,29bc N tổng (%) 0,30±0,02 0,28±0,01 0,29±0,02 0,31±0,01 0,30±0,01 + N-NH4 (mg/kg) 23,74±0,09 23,10±1,31 24,89±1,18 24,54±1,42 23,18±1,66 - a c b c c N-NO3 (mg/kg) 0,17±0,01 0,05±0,01 0,08±0,01 0,07±0,01 0,06±0,01 bc d a ab cd P tổng (%P2O5) 0,06±0,00 0,05±0,00 0,07±0,00 0,06±0,00 0,05±0,00 Lân dễ tiêu 11,52±0,09ab 10,95±0,47bc 11,99±0,66a 11,66±0,23ab 10,27±0,25c (mgP2O5/kg) Ghi chú: Trong cùng 1 hàng ở các nghiệm thức, nếu các mẫu tự khác nhau (a-b-c-d) thì khác nhau có ý nghĩa thống kê (p<5%) (trung bình ± độ lệch chuẩn) Nghiệm thức 1: nước sông + phân NPK; Nghiệm thức 2: nước thải + phân NPK; Nghiệm thức 3: nước thải + 2/3 phân NPK; Nghiệm thức 4: nước thải + phân Kali Kết quả đã đánh giá được chất hữu cơ trong đất tưới nước thải ao cá tra nằm trong khoảng khá giàu 6,16% – 6,74%; giàu đạm 0,27% – 0,31%. Kết quả này cho thấy tái sử dụng nước thải cho tưới lúa không chỉ góp phần cho đất lúa ổn định về các thành phần lý, hóa mà còn có khả năng bù lại cho đất các chất dinh dưỡng đã mất đi do cung cấp cho quá trình sinh trưởng của cây lúa. 4.3.2 Khả năng làm giảm ô nhiễm nước thải ao cá tra của ruộng lúa trong vụ lúa Hè Thu 2013 Các giá trị pH; DO; độ đục; EC trong nước thải ao nuôi cá tra sau khi qua ruộng lúa dao động trong khoảng 4,11±0,04 đến 5,18±0,73; 3,11 mg/L ±0,79 đến 4,10 mg/L ±0,50; 25,2 NTU ±4,1 đến 44,3 NTU ±3,3; 1,025 μS/cm ±77 đến 2,278 μS/cm ±292 tương ứng. 12
15. 4.3.2.5 COD (mg/L) của nước thải sau khi qua ruộng lúa Giá trị COD trong nước giảm rõ rệt giữa nước trước và sau khi đi qua các điều kiện thí nghiệm. So với QCVN 08-MT:2015/BTNMT cột B1 thì đa số hàm lượng COD đầu ra đều thấp hơn quy chuẩn cho phép, chủ yếu là ở giai đoạn cây mạ, đẻ nhánh và tạo đốt. Bảng 4.5 Hàm lượng COD trong nước thải ao nuôi cá tra sau khi đi qua ruộng lúa QCVN 08- COD (mg/L) MT:2015/ Thời điểm Nước thải NT NT NT BTNMT ao cá tra bón NPK bón 2/3 NPK bón K (cột B1) Cây mạ 45,3±4,6a 27,4±4,1b 26,6±4,5b 27,3±2,9b Đẻ nhánh 53,3±0,0a 27,5±0,6b 23,5±0,4c 18,9±0,2d Tạo đốt 65,2±5,1a 33,8±2,8b 27,7±1,8c 22,2±1,8c 30 Làm đòng 78,6±5,0a 39,8±4,5b 34,0±3,9bc 29,2±3,5c Vào hạt 82,6±0,7a 36,2±0,7b 33,2±0,7c 32,6±0,7c Ghi chú: Trong cùng một hàng, nếu các mẫu tự khác nhau (a-b-c) thì khác nhau có ý nghĩa thống kê (5%, Duncan). Ở điều kiện bón phân NPK có chênh lệch nồng độ COD giữa nước trước và sau khi đi qua ruộng lúa tăng từ 17,9 mg/L ở giai đoạn cây mạ đến 46,3 mg/L ở giai đoạn lúa vào hạt; ở điều kiện bón 2/3 phân NPK là 18,8 mg/L đến 49,4 mg/L và từ 18 mg/L đến 50 mg/L ở điều kiện chỉ bón Kali. Cây lúa càng lớn thì khả năng làm giảm ô nhiễm nước thải ao cá tra của ruộng lúa càng cao. 4.3.2.6 TKN (mg/L) của nước thải sau khi qua ruộng lúa Ở các điều kiện tưới bằng nước ao cá tra, giá trị TKN trong nước sau khi đi qua ruộng lúa dao động thấp nhất là 1,49 mg/L±0,32 đối với điều kiện chỉ bón bổ sung phân kali, và cao nhất là 5,55 mg/L±0,32 đối với điều kiện bón NPK. Có sự khác biệt ý nghĩa thống kê (5%) giữa nước trước và sau khi đi qua ruộng lúa đối với nồng độ TKN. Bảng 4.6 Hàm lượng TKN trong nước thải ao nuôi cá tra sau khi đi qua ruộng lúa TKN (mg/L) Thời điểm Nước thải ao cá NT NT NT tra bón NPK bón 2/3 NPK bón K Cây mạ 8,59±0,32a 5,55±0,32b 5,51±0,25b 5,39±0,16b Đẻ nhánh 8,96±0,00a 4,11±0,32b 3,55±0,32c 2,05±0,32d Tạo đốt 9,33±0,32a 2,61±0,32b 2,05±0,32bc 1,49±0,32c Làm đòng 9,08±0,29a 2,06±0,08b 1,83±0,19bc 1,62±0,26c Vào hạt 9,11±0,11a 2,06±0,16b 1,71±0,24bc 1,59±0,24c Ghi chú: Trong cùng một hàng, nếu các mẫu tự khác nhau (a-b-c-d) thì khác nhau có ý nghĩa thống kê (5%, Duncan). 13
16. Trung bình nồng độ TKN trong nước thải ao nuôi cá tra sau khi qua ruộng lúa giảm dần theo sự sinh trưởng của cây lúa. Kết quả trên cho thấy, khi cây lúa càng lớn thì khả năng hấp thu TKN trong nước thải càng cao. Và khi không được bổ sung phân hóa học, cây lúa đã sử dụng nguồn dinh dưỡng từ nước thải ao cá tra dẫn đến kết quả nồng độ TKN đầu ra ở nghiệm thức chỉ bón Kali thấp nhất so với các nghiệm thức còn lại. + 4.3.2.7 NH4 (mg/L) của nước thải sau khi qua ruộng lúa + NH4 trong nước sau khi đi qua ruộng lúa có xu hướng giảm đi rõ rệt ở tất cả các nghiệm thức. Đồng thời sự giảm này tạo nên sự khác biệt có ý nghĩa thống kê (5%) giữa nước trước và sau tưới. So với QCVN 08-MT:2015/BTNMT cột + B1 thì hàm lượng NH4 ở giai đoạn cây mạ cao hơn quy chuẩn. Tuy nhiên, từ + giai đoạn làm đòng và vào hạt thì hàm lượng NH4 đạt quy chuẩn cho phép. + Bảng 4.7 Hàm lượng NH4 trong nước thải trước và sau khi đi qua ruộng lúa QCVN NH + (mg/L) 4 08- Thời điểm MT:2015/ Nước thải NT NT NT BTNMT ao cá tra bón NPK bón 2/3 NPK bón K (cột B1) Cây mạ 1,21±0,16a 0,90±0,11b 0,84±0,09b 0,73±0,10b Đẻ nhánh 1,77±0,16a 0,93±0,16b 0,56±0,00c 0,37±0,16c Tạo đốt 2,52±0,00a 1,31±0,16b 0,65±0,16c 0,37±0,16d 0,5 Làm đòng 2,52±0,16a 0,52±0,05b 0,34±0,12bc 0,16±0,08c Vào hạt 2,67±0,18a 0,33±0,05b 0,33±0,00b 0,20±0,02b Ghi chú: Trong cùng một hàng, nếu các mẫu tự khác nhau (a-b-c-d) thì khác nhau có ý nghĩa thống kê (5%, Duncan). + Tương tự như TKN, hàm lượng NH4 trong nước thải đầu ra ở tất cả các nghiệm thức thấp nhất ở giai đoạn lúa vào hạt, mặt dù trong giai đoạn này hàm + lượng NH4 trong nước thải là cao hơn các giai đoạn khác. Như vậy, cây lúa càng lớn thì khả năng hấp thu dinh dưỡng trong nước thải càng cao. - 4.3.2.8 NO3 (mg/L) của nước thải sau khi qua ruộng lúa Qua các giai đoạn sinh trưởng của cây lúa, ở tất cả các điều kiện thí nghiệm - đều có sự suy giảm rõ rệt về nồng độ NO3 trong nước sau khi đi qua ruộng lúa (Bảng 4.8). So với QCVN 08-MT:2015/BTNMT cột B1 thì nước thải ao nuôi cá tra và nước thải sau khi qua ruộng lúa đều thấp hơn quy chuẩn. 14
17. - Bảng 4.8 Giá trị NO3 trong nước thải ao cá tra sau khi đi qua ruộng lúa QCVN 08- Giá trị NO - (mg/L) 3 MT:2015/B Thời điểm Nước thải ao NT NT NT TNMT (cột cá tra bón NPK bón 2/3 NPK bón K B1) Cây mạ 0,42±0,04a 0,28±0,03b 0,26±0,02b 0,28±0,03b Đẻ nhánh 0,44±0,01a 0,14±0,01b 0,12±0,01bc 0,11±0,01c Tạo đốt 0,41±0,02a 0,14±0,02b 0,11±0,02bc 0,09±0,02c 10 Làm đòng 0,46±0,03a 0,15±0,04b 0,14±0,03b 0,11±0,02b Vào hạt 0,45±0,01a 0,29±0,02b 0,27±0,00bc 0,26±0,01c Ghi chú: Trong cùng một hàng, nếu các mẫu tự khác nhau (a-b-c) thì khác nhau có ý nghĩa thống kê (5%, Duncan). 4.3.2.9 TP (mg/L) của nước thải sau khi qua ruộng lúa Sau khi đi qua ruộng lúa với điều kiện nước ao và lượng phân hóa học bón bổ sung khác nhau, giá trị TP trong nước có sự khác biệt (5%). Bảng 4.9 Giá trị TP trong nước thải ao cá tra sau khi đi qua ruộng lúa Giá trị TP (mg/L) Thời điểm Nước thải ao NT NT NT cá tra bón NPK bón 2/3 NPK bón K Cây mạ 0,84±0,02a 0,24±0,01b 0,25±0,02b 0,24±0,03b Đẻ nhánh 0,92±0,02a 0,24±0,03b 0,19±0,04bc 0,15±0,03c Tạo đốt 0,94±0,01a 0,28±0,03b 0,18±0,04c 0,15±0,03c Làm đòng 0,94±0,03a 0,16±0,00b 0,15±0,02b 0,14±0,01b Vào hạt 0,90±0,01a 0,05±0,02b 0,04±0,01c 0,02±0,01c Ghi chú: Trong cùng một hàng, nếu các mẫu tự khác nhau (a-b-c) thì khác nhau có ý nghĩa thống kê (5%, Duncan). Trong các điều kiện được tưới bằng nước thải thì ở điều kiện chỉ bón bổ sung phân Kali có khả năng loại bỏ TP tốt hơn các điều kiện còn lại. Nồng độ TP trong nước sau khi đi qua ruộng lúa có xu hướng giảm dần theo giai đoạn sinh trưởng của cây lúa. 4.3.4 Năng suất lúa Với điều kiện được cung cấp dinh dưỡng nhiều nhất bằng việc tưới bằng nước thải và bón NPK có tỉ lệ hạt chắc thấp nhất (87,0%) trong khi điều kiện chỉ bón Kali lại có tỉ lệ hạt chắc cao nhất (91,7%) (Hình 4.1). Tỉ lệ hạt chắc được quyết định bởi số bông cũng như số gié trên bông (Nguyễn Ngọc Đệ, 2008), và có ảnh hưởng đến năng suất rõ vì số hạt chắc ít mà số hạt lép trên bông nhiều thì năng suất giảm (Đinh Văn Lữ, 1978 lược trích trong Nguyễn Thị Bé Phúc, 2008). 15
18. Tỷ lệ hạt chắc/bông (%) Trọng lượng 1.000 hạt (gram) 93 91.7 30.00 24.2 25.2 92 23.9 23.5 91 25.00 90 20.00 89 88.0 87.6 88 87.0 15.00 87 10.00 86 85 5.00 84 .00 Nghiệm thức 1 2 3 4 Nghiệm thức 1 2 3 4 Hình 4.1 Đặc điểm của hạt lúa Hình 4.2 Trọng lượng 1.000 hạt (g) Năng suất (tấn/ha) 10 7.7 7.5 8 7.2 6.6 6 4 2 0 1 2 3 4 Nghiệm thức Hình 4.3 Năng suất lúa của các NT Ghi chú: Nghiệm thức 1: nước sông + phân NPK; Nghiệm thức 2: nước thải + phân NPK; Nghiệm thức 3: nước thải + 2/3 phân NPK; Nghiệm thức 4: nước thải + phân Kali Điều kiện tưới bằng nước thải thì trọng lượng hạt cao hơn ở những điều kiện bón ít phân và ngược lại (Hình 4.2). Với điều kiện được bón bổ sung Kali thì có trọng lượng cao nhất (25,2 g/1.000 hạt), trong khi đó với điều kiện được bón bổ sung phân nhiều nhất thì lại có trọng lượng hạt thấp nhất (17,8 g/1.000 hạt). Hình 4.3 cho thấy rằng, điều kiện có năng suất cao nhất (7,7 tấn/ha) là điều kiện tưới bằng nước thải và bón NPK, và thấp nhất là điều kiện chỉ bón bổ sung phân Kali (6,6 tấn/ha). Ngoài ra, với điều kiện tưới bằng nước thải và chỉ bón 2/3 NPK cho năng suất cao hơn điều kiện canh tác bình thường 4.3.4.3 Chi phí và lợi nhuận Qua kết quả tính toán cho thấy, nghiệm thức 3 có lợi nhuận cao hơn các nghiệm thức còn lại là 20 triệu đồng/ha. Nghiệm thức 1 có lợi nhuận thấp hơn là 16,5 triệu đồng/ha. Có thể khẳng định rằng, nước ao nuôi cá tra thay thế một lượng lớn phân bón sử dụng trên đồng ruộng, có thể tiết kiệm chi phí canh tác lúa và nâng cao lợi nhuận cho người dân. 16
19. 45 38.5 40 36.0 37.5 33.0 35 30 25 19.5 20.0 18.5 Thành tiền 19.5 19.0 17.5 20 16.5 14.5 Chi phí 15 (Triệuđồng/ha) Lợi nhuận 10 5 0 Nghiệm thức 1 Nghiệm thức 2 Nghiệm thức 3 Nghiệm thức 4 Hình 4.4 Thành tiền, chi phí và lợi nhuận sau khi thu hoạch Ghi chú: Nghiệm thức 1: nước sông + phân NPK; Nghiệm thức 2: nước thải + phân NPK; Nghiệm thức 3: nước thải + 2/3 phân NPK; Nghiệm thức 4: nước thải + phân Kali. 4.3.5 Hàm lượng đạm, lân trong nước thải sau khi qua ruộng lúa và sự tích lũy đạm, lân, Kali trong thân cây lúa và hạt lúa trong vụ Đông Xuân 2013 - 2014 4.3.5.1 Hàm lượng đạm lân trong nước thải sau khi qua ruộng lúa Bảng 4.10 Hàm lượng đạm lân trong nước thải được hấp thu sau khi qua ruộng lúa trong từng nghiệm thức NH + NO - TKN TP Giai đoạn Nghiệm thức 4 3 (mg/L) (mg/L) (mg/L) (mg/L) NT1 0,99±0,04c 0,01±0,00c 5,02±0,93 0,55±0,06d NT2 1,15±0,09b 0,02±0,00bc 5,60±0,53 0,79±0,06c Cây mạ NT3 1,57±0,08a 0,03±0,00a 6,18±0,40 1,14±0,13a NT4 1,26±0,06b 0,03±0,00ab 5,95±0,53 0,95±0,05b NT1 1,36±0,15a 0,04±0,00c 7,15±0,35c 1,73±0,03d NT2 1,53±0,05bc 0,05±0,00b 7,55±0,22c 2,03±0,05c Làm đòng NT3 2,29±0,34a 0,06±0,00a 9,08±0,34a 2,59±0,07a NT4 1,82±0,12b 0,05±0,01b 8,27±0,08b 2,34±0,04b NT1 3,34±0,05d 0,04±0,01c 11,07±0,18d 3,69±0,06d NT2 3,99±0,12c 0,07±0,02b 13,20±0,11c 4,29±0,06c Vào hạt NT3 5,62±0,13b 0,12±0,01a 15,16±0,05a 4,91±0,11a NT4 4,61±0,09a 0,06±0,01b 13,80±0,40b 4,48±0,12b Ghi chú: Trong cùng một cột, trong cùng 1 giai đoạn, nếu các mẫu tự khác nhau (a-b-c-d) thì khác nhau có ý nghĩa thống kê (5%, Duncan). NT1: Tưới nước thải lên đ t, NT2: Nước thải tưới lúa không bón phân NPK, NT3: Nước thải + Bón 2/3 phân NPK, NT4: Nước thải + Bón phân NPK. Trong từng nghiệm thức, hàm lượng đạm lân giảm cao nhất là ở nghiệm thức 3 và thấp nhất là ở nghiệm thức 1 (Bảng 4.10). Ở nghiệm thức 1, khả năng hấp thu đạm và lân đạt thấp nhất dao động từ 5,02 mg/L±0,93 – 11,07 mg/L±0,18 (TKN) và 0,55 mg/L±0,06 – 3,69 mg/L±0,06 (TP). Nguyên nhân có thể là do 17
20. trong nghiệm thức này không có sự hấp thu đạm và lân của cây lúa so với các nghiệm thức khác. Ở nghiệm thức 3 giảm 1/3 lượng phân bón, khả năng hấp thu đạm và lân cao nhất dao động từ 6,18 mg/L±0,40 - 15,16 mg/L±0,05 đối với hàm lượng TKN và 1,14 mg/L±0,13 - 4,91 mg/L±0,11 đối với hàm lượng TP. Do bón giảm phân hóa học nên không có sự dư thừa đạm lân, cây lúa sẽ sử dụng nguồn dinh dưỡng từ nước ao một cách hiệu quả để sinh trưởng và phát triển. 4.3.5.2 Sự tích lũy đạm lân Kali trong thân cây lúa (% trong sinh khối khô) Hàm lượng đạm lân Kali trong thân cây lúa theo thời gian được trình bày ở Bảng 4.11. Kết quả thống kê cho thấy, không có sự khác biệt giữa các nghiệm thức trong từng giai đoạn phát triển của cây lúa. Bảng 4.11 Đạm, lân và Kali tổng số trong thân cây lúa (%) Đạm tổng số Lân tổng số Kali tổng số Giai đoạn Nghiệm thức (%) (%P2O5) (%K2O) NT 2 2,46±0,32 0,99±0,11 1,91±0,09 Cây mạ NT 3 2,52±0,47 1,01±0,15 2,03±0,02 NT 4 2,60±0,50 1,07±0,03 2,18±0,05 NT 2 1,31±0,11 0,61±0,03 1,95±0,16 Làm đòng NT 3 1,36±0,05 0,68±0,05 1,97±0,03 NT 4 1,39±0,08 0,70±0,05 2,00±0,07 NT 2 0,93±0,09 0,54±0,06 1,22±0,26 Vào hạt NT 3 0,95±0,12 0,64±0,06 1,54±0,06 NT 4 1,01±0,03 0,67±0,07 1,72±0,07 Ghi chú: NT2: Nước thải tưới lúa không bón phân NPK, NT3: Nước thải + Bón 2/3 phân NPK, NT4: Nước thải + Bón phân NPK. Hàm lượng đạm tích lũy trong thân cây lúa thấp nhất vào giai đoạn cây mạ và cao nhất ở giai đoạn cây lúa vào hạt (Bảng 4.11). Hàm lượng lân (%P2O5) trong cây lúa thấp nhất ở giai đoạn cây lúa vào hạt và cao nhất ở giai đoạn cây mạ. Nghiệm thức bón giảm phân NPK thì hàm lượng dinh dưỡng lân tổng trong thân cây lúa dao động từ 0,64% 0,06 đến 1,01% 0,15 giảm 0,37%. Khi lúa trổ, khoảng 37-83% chất lân được chuyển lên bông (Nguyễn Ngọc Đệ, 2008). Hàm lượng Kali (%K2O) trong thân cây lúa đạt 2,18% giai đoạn cây mạ và đạt 1,72% giai đoạn cây lúa vào hạt của nghiệm thức bón phân NPK giảm 0,46%. Nghiệm thức bón 2/3 phân NPK hàm lượng Kali trong thân cây lúa đạt 2,03% giai đoạn cây mạ và đạt 1,54% giai đoạn cây lúa vào hạt giảm 0,49%. Nghiệm thức không bón phân NPK hàm lượng Kali trong thân cây lúa đạt 1,91% giai đoạn cây mạ và đạt 1,42% giai đoạn cây lúa vào hạt giảm 0,69%. Như vậy, với kết quả phân tích cho thấy, theo thời gian sinh trưởng cây lúa thì nồng độ Kali trong thân cây lúa cao nhất ở giai đoạn cây mạ và thấp nhất ở giai đoạn cây lúa vào hạt. 18
21. 4.3.5.3 Sự tích lũy đạm, lân, Kali trong hạt lúa (% trong sinh khối khô) Hàm lượng các chất dinh dưỡng tích lũy trong hạt lúa có sự khác biệt có ý nghĩa thống kê 5% giữa các nghiệm thức được trình bày qua Bảng 4.12 Bảng 4.12 Đạm, Lân, Kali trong hạt lúa (%) Giá trị Nghiệm thức Lân tổng K tổng N tổng (%) (% P2O5) (%K2O) Nghiệm thức 2 0,80±0,03b 0,70±0,11b 0,39±0,01c Nghiệm thức 3 0,93±0,06b 0,92±0,01a 0,57±0,00b Nghiệm thức 4 0,96±0,03a 0,97±0,01a 0,63±0,00a Ghi chú: Trong cùng một cột, nếu các mẫu tự khác nhau (a-b-c) thì khác nhau có ý nghĩa thống kê (5%, Duncan). Nghiệm thức 2: Nước thải + không bón phân NPK, Nghiệm thức 3: Nước thải + Bón 2/3 phân NPK, Nghiệm thức 4: Nước thải + Bón phân NPK. Nồng độ đạm tổng số trong hạt cao nhất là 0,96% nghiệm thức 4, nghiệm thức 3 hàm lượng đạm tổng số trong hạt là 0,93% và thấp nhất là 0,8% ở nghiệm thức 2. Nồng độ đạm tổng số trong hạt giữa các nghiệm thức giảm từ 0,03% đến 0,16%. Tương tự, nồng độ lân tổng số trong hạt cao nhất là 0,97% ở nghiệm thức bón phân NPK, nghiệm thức bón 2/3 phân NPK hàm lượng lân tổng số trong hạt là 0,92% và thấp nhất ở nghiệm thức nước thải tưới lúa không bón phân NPK đạt thấp nhất là 0,7%, nồng độ lân tổng ở các nghiệm thức giảm dao động từ 0,05% đến 0,27%. Riêng nghiệm thức nước thải tưới lúa không bón phân NPK trong quá trình phát triển cây lúa cũng lùn hẳn lại, nở bụi kém, lá có hiện tượng ngã vàng. Nồng độ Kali trong hạt lúa thấp nhất ở nghiệm thức nước thải tưới lúa không bón phân NPK đạt 0,39%. Nghiệm thức bón 2/3 phân NPK hàm lượng Kali tổng số trong hạt là 0,57% và hàm lượng Kali tổng số trong hạt cao nhất là nghiệm thức bón phân NPK đạt 0,63%. Thiếu Kali cây lúa có chiều cao và số chồi gần như bình thường, lá vẫn xanh nhưng mềm rủ dễ đỗ ngã, dễ nhiễm bệnh, nhất là bệnh đốm nâu, lá già rụi sớm. Bảng 4.13 Trung bình tích lũy đạm, lân, Kali trong hạt lúa Đạm tổng số Lân tổng số Kali tổng Nghiệm thức (tấn N/ha/vụ) (tấn P2O5/ha/vụ) (tấn K2O/ha/vụ) Nghiệm thức 2 0,027 0,024 0,013 Nghiệm thức 3 0,066 0,065 0,040 Nghiệm thức 4 0,072 0,073 0,047 Ghi chú: Nghiệm thức 2: Nước thải + không bón phân NPK, Nghiệm thức 3: Nước thải + Bón 2/3 phân NPK, Nghiệm thức 4: Nước thải + Bón phân NPK. 19
22. Trung bình tích lũy đạm, lân và Kali trong các nghiệm thức dao động trong khoảng 0,027 – 0,072 tấn N/ha/vụ, 0,024 – 0,073 tấn P2O5/ha/vụ và 0,013 – 0,047 tấn K2O/ha/vụ tương ứng. Nghiệm thức 2 có trung bình tích lũy đạm, lân và Kali thấp hơn các nghiệm thức còn lại, nguyên nhân có thể là do nghiệm thức không được bón bổ sung phân bón. Trung bình tích lũy đạm lân và Kali ở nghiệm thức 4 cao hơn các nghiệm thức khác, nguyên nhân có thể là do bên cạnh bón đầy đủ phân bón, cây lúa còn được bổ sung thêm dinh dưỡng có sẵn trong nước thải ao nuôi cá tra. Trung bình tích lũy Kali thấp hơn trung bình tích lũy đạm lân trong các nghiệm thức. Như vậy, bằng việc tích lũy hàm lượng đạm, lân và Kali trong thân, lá và hạt thì cây lúa đã góp phần cải thiện chất lượng nước thải ao nuôi cá tra sau khi qua ruộng lúa. 4.4 Triển khai mô hình s dụng nƣớc thải để tƣới lúa tại địa phƣơng Dựa trên các thí nghiệm trong nhà lưới và thí nghiệm theo ô ngoài đồng, đề tài tiến hành chọn nghiệm thức sử dụng nước sông + phân bón NPK và nghiệm thức sử dụng nước thải + 2/3 phân bón để ứng dụng ngoài thực tiễn. Kết quả phân tích đạm, lân, Kali và chất hữu cơ trong đất trước và sau khi thu hoạch được trình bày trong Bảng 4.14 Bảng 4.14 Trung bình đạm, lân, Kali và chất hữu cơ trong đất trước và sau khi thu hoạch lúa tại vùng nghiên cứu ở các nghiệm thức Chất hữu cơ Đạm tổng Lân tổng Kali tổng Địa Nghiệm (%) (%N) (%P) (%K) điểm thức Trƣớc Thu Trƣớc Thu Trƣớc Thu Trƣớc Thu khi sạ hoạch khi sạ hoạch khi sạ hoạch khi sạ hoạch Vĩnh NT1 4,99 5,85 0,25 0,26 0,13 0,17 1,11 1,86 Thạnh NT2 3,38 4,99 0,24 0,25 0,13 0,17 1,14 1,64 Thạnh NT1 3,37 5,08 0,31 0,329 0,137 0,16 1,11 1,54 Mỹ NT2 3,32 5,02 0,31 0,33 0,123 0,14 1,16 1,56 Hồng NT1 3,28 5,01 0,29 0,28 0,057 0,058 1,10 1,86 Ngự NT2 3,40 4,97 0,30 0,31 0,049 0,062 1,16 1,63 Châu NT1 3,37 5,08 0,243 0,268 0,132 0,171 1,12 1,88 Thành NT2 3,36 5,08 0,244 0,247 0,131 0,174 1,18 1,64 Long NT1 3,32 5,02 0,25 0,25 0,134 0,175 1,11 1,85 Hồ NT2 3,38 4,93 0,239 0,254 0,139 0,182 1,09 1,65 Ghi chú: Nghiệm thức 1: nước sông + bón phân NPK (90N – 50P2O5 – 30K2O); Nghiệm thức 2: nước thải ao nuôi + bón 2/3 phân NPK (60N – 30P2O5 – 20K2O) Hàm lượng chất hữu cơ, đạm, lân và Kali trong đất sau khi thu hoạch đều cao hơn trước khi sạ. Bảng trên cho thấy, sử dụng nước thải ao nuôi cá tra để tưới lúa không làm thay đổi tính chất lý hóa của đất. 20
23. Bảng 4.15 Năng suất lúa trung bình tại các điểm thí nghiệm Năng suất STT Địa chỉ Nghiệm thức 1 Nghiệm thứ 2 1 Vĩnh Bình - Vĩnh Thạnh 7,1 7,1 2 Thạnh Mỹ - Vĩnh Thạnh 7,2 7,5 3 Hồng Ngự - Đồng Tháp 7,6 7,7 4 Châu Thành – An Giang 7,4 7,4 5 Long Hồ - Vĩnh Long 7,2 7,4 Trung bình 7,3 7,4 Ghi chú: Nghiệm thức 1: nước sông + bón phân NPK (90N – 50P2O5 – 30K2O); Nghiệm thức 2: nước thải ao nuôi + bón 2/3 phân NPK (60N – 30P2O5 – 20K2O) Trung bình năng suất của mô hình sử dụng nước thải ao nuôi cá tra và bón 2/3 phân bón (đạt 7,4 tấn/ha) cao hơn mô hình sử dụng nước sông và bón phân bình thường theo kinh nghiệm của người nông dân (đạt 7,3 tấn/ha). Như vậy, nước thải ao cá tra có thể giúp cho năng suất lúa tăng thêm (Phung et al., 2009). Nghiên cứu đã cho thấy, việc sử dụng nước thải ao nuôi cá tra để tưới lúa cho năng suất từ bằng đến cao hơn việc sử dụng nước sông mà không làm thay đổi tính chất đất. Ứng dụng sử dụng nước thải để tưới lúa có ý nghĩa về khía cạnh môi trường, giảm lượng nước thải và các chất hàm lượng gây ô nhiễm, đồng thời tận dụng nước thải tưới lúa có thể giảm lượng phân bón vô cơ để canh tác lúa. - Giống lúa: Jasmine 85, OM 6976 - Bón phân: Bón phân đạm, lân và Kali theo từng đợt với lượng và thời gian bón theo bảng hướng dẫn Công thức phân bón đƣợc khuyến cáo: Tỉ lệ bón mỗi lần Thời kỳ bón Đạm Lân Kali 1. Ra rễ 25% 60% 30% 2. Thúc chồi * 40% 40% 35% 3.Thúc đòng * 35% 0% 35% Tổng cộng 100% 100% 100% Ghi chú *: Sử dụng bảng so màu lá để xác định đúng ngày bón phân đạm vào khoảng thời gian này. Lƣợng phân bón (kg/ha) Loại đất N P2O5 K2O + Đất phù sa 60-70 20-30 30-50 - Quản lý nước: + Giai đoạn cây mạ (0-7 NSS): rút cạn nước trước khi sạ và giữ khô mặt ruộng trong vòng 3 ngày sau khi gieo, ngày thứ 4 cho nước thải ao nuôi cá tra vào làm láng mặt ruộng 1 ngày sau đó rút cạn để đảm bảo đủ ẩm bề mặt ruộng. 21
24. + Giai đoạn đẻ nhánh – làm đòng (7-42 NSS): Đưa nước thải ao nuôi cá tra trên mặt ruộng ở mức 5-7 cm. Trong giai đoạn này không châm thêm nước thải vô ruộng lúa cho tới khi mực nước trên ruộng cạn mới tiếp tục bơm thêm nước vào. + Giai đoạn trổ (42-65 NSS): Giữ nước thải trong ruộng ở mức 3-5 cm. + Giai đoạn chín (65-95 NSS): Giữ nước thải trong ruộng ở mức 2-3 cm cho đến giai đoạn chín vàng (7-10 ngày trước khi thu hoạch) tháo cạn nước trong ruộng. - Phòng trừ sâu bệnh hại: sử dụng các loại thuốc bảo vệ thực vật theo kinh nghiệm của nông dân để phòng trừ bệnh hại cho cây lúa. CHƢƠNG 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1 Kết luận Nồng độ các chất ô nhiễm có trong nước thải ao nuôi cá tra thâm canh gia tăng đáng kể, tăng dần theo tuổi cá và lượng thức ăn cung cấp. Càng về cuối vụ nuôi nồng độ các chất như đạm và lân có xu hướng tăng. Nước thải từ ao nuôi cá tra tại khu vực nghiên cứu không được xử lý trước khi thải ra môi trường tiếp nhận, đều cao hơn QCVN 08-MT:2015/BTNMT (cột B1). Thành phần và tính chất của nước thải ao nuôi cá tra thông qua một số chỉ tiêu cơ bản như COD, TKN, TP dao động trung bình từ 45,33 – 82,56 mg/L đối với COD; 8,59 – 11,48 mg/L đối với TKN và 0,84 – 1,87 mg/L đối với TP. Trung bình tải lượng COD, TKN và TP của ao nuôi cá tra thâm canh gia tăng theo thời gian nuôi dao động trong khoảng 1,90 – 5,37 tấn/ha/ngày; 0,19 – 1,46 tấn/ha/ngày và 0,01 – 0,53 tấn/ha/ngày tương ứng. Tải lượng ô nhiễm trung bình của một vụ nuôi cá tra thâm canh là 533,67 tấn COD/ha; 148,33 tấn TKN/ha và 44,50 tấn TP/ha. + - Các chỉ tiêu nước thải ao cá tra pH, DO, độ đục, EC, COD, TKN, NH4 , NO3 , TP có sự chênh lệch rõ rệt sau khi đi qua ruộng lúa, hàm lượng đạm lân trong nước thải ao nuôi cá tra thâm canh đều giảm khi qua ruộng lúa. Hiệu suất loại bỏ đạm, lân có trong nước thải được cây lúa thấp thu, chuyển hóa và tích lũy trong sinh khối, nhiều nhất là bộ phận trên mặt đất khi cây lúa phát triển sau 12 tuần thí nghiệm trong vụ lúa Đông Xuân và Hè Thu. Hiệu suất xử lý tổng nitơ Kjeldahl (TKN) đối với điều kiện bón NPK là 63,7% thấp hơn điều kiện bón bổ sung 2/3 NPK (67,5%) và điều kiện chỉ bón bổ sung Kali (73,1%). Tương tự đối với tổng lân (TP), ở điều kiện bón bổ sung Kali (84,6%) có hiệu suất xử lý cao hơn các nghiệm thức còn lại và ở điều kiện bón bổ sung NPK (78,4%) cho hiệu suất thấp hơn các nghiệm thức khác. Ngoài ra, hiệu suất loại 22
25. bỏ đạm, lân luôn tăng theo thời gian sinh trưởng và phát triển của lúa. Hiệu suất xử lý ở giai đoạn cây mạ đạt 45,99% (TKN) và 37,23% (TP) thấp hơn các giai đoạn khác và ở giai đoạn cây lúa chín sáp đạt 72,33% (TKN) và 70,92% (TP) cao hơn các giai đoạn còn lại. Phần trăm vật chất khô của đạm, lân, Kali giảm dần theo thời gian sinh trưởng của cây lúa. Trung bình tích lũy hàm lượng đạm, lân và Kali trong thân lá có sự gia tăng đáng kể so với ban đầu, điều này chứng tỏ cây lúa đã hấp thu các dưỡng chất trong đất, trong nước để phát triển và tích lũy chất dinh dưỡng trong thân, lá và trong hạt của chúng. Thông qua các vai trò hấp phụ của đất đối với chất hữu cơ, đạm, lân đã làm giảm các tác nhân gây phú dưỡng hóa đối với môi trường nước. Chất hữu cơ trong đất của các nghiệm thức tưới nước ao cá tra ở khoảng (6,16-6,74%) nằm trong khoảng khá giàu chất hữu cơ. Đạm tổng số trong đất trong khoảng (0,27-0,31%) được đánh giá là giàu đạm. Lân tổng số trong đất trong khoảng (0,047-0,077%) được đánh giá là trung bình. Kết quả nghiên cứu từ các thí nghiệm trong vụ lúa Đông Xuân và Hè Thu cho thấy được tái sử dụng nước thải để tưới lúa không chỉ góp phần cho đất lúa ổn định về các thành phần lý hóa mà còn có khả năng bù lại cho đất các chất dinh dưỡng đã mất đi do cung cấp cho quá trình sinh trưởng của cây lúa. Kết quả nghiên cứu của đề tài cho thấy được khả năng xử lý ô nhiễm nước thải ao nuôi ao nuôi cá tra thâm canh bằng ruộng lúa, góp phần làm giảm thiểu những tác động xấu của hoạt động nuôi cá tra đến chất lượng môi trường nước mặt, giảm thiểu sử dụng lượng phân hóa học trên đồng ruộng trong quá trình sản xuất lúa. Bên cạnh đó, theo Quyết định của Bộ NN&PTNT về Quy hoạch nuôi, chế biến cá tra vùng ĐBSCL đến năm 2020 về khía cạnh môi trường là kết hợp với trồng trọt nghiên cứu sử dụng chất thải từ ao nuôi cá tra làm phân bón cho cây trồng, giảm nguồn gây ô nhiễm xả thải trực tiếp ra môi trường tự nhiên. Đây là cơ sở để triển khai và áp dụng thực tế mô hình ao nuôi cá tra thâm canh – ruộng lúa ở đồng bằng sông Cửu Long và các tỉnh khác có điều kiện nuôi cá tra và trồng lúa tương tự. 5.2 Kiến nghị Nghiên cứu thêm ở nhiều vụ lúa khác nhau với các nhiều loại giống lúa khác nhau để có thể đánh giá sâu hơn về vai trò của cây lúa trong việc hấp thu đạm lân trong nước thải ao nuôi cá. 23