Tên đề tài: “Đánh giá tiềm năng đa dạng hóa cây trồng và đề xuất biện pháp quản lý đất cho vùng chuyên canh lúa bị ảnh hưởng mặn vùng Đồng bằng sông Cửu Long”

Tác giả: Châu Thị Nhiên, Khóa 2020

Ngành: Khoa học đất;  Mã số: 9620103. Nhóm ngành: Nông - Lâm - Ngư nghiệp.

Người hướng dẫn: PGS.TS. Châu Minh Khôi, Đại học Cần Thơ.

1. Tóm tắt nội dung luận án

Luận án được thực hiện trong giai đoạn 2021-2024 tại các vùng chuyên canh lúa bị ảnh hưởng mặn ở ĐBSCL nhằm đánh giá tiềm năng đa dạng hóa cây trồng cạn và đề xuất các biện pháp quản lý đất, nước phù hợp cho canh tác mùa khô trong điều kiện ảnh hưởng mặn. Nghiên cứu tập trung trên ba đối tượng cây trồng cạn gồm bắp (Zea mays L.), củ dền (Beta vulgaris L.) và diêm mạch (Chenopodium quinoa W.) được canh tác trên nền đất lúa chịu ảnh hưởng xâm nhập mặn theo mùa.

Luận án kết hợp thí nghiệm nhà lưới và thí nghiệm đồng ruộng để đánh giá sinh trưởng, năng suất cây trồng, diễn biến mặn trong đất và hiệu quả sử dụng nước dưới các điều kiện tưới mặn khác nhau. Nghiên cứu đồng thời đánh giá ảnh hưởng của biện pháp phủ rơm và quản lý nước tưới bằng cảm biến ẩm độ đất Chameleon đối với khả năng duy trì ẩm độ đất, hạn chế tích lũy muối và cải thiện sinh trưởng cây trồng.

Kết quả nghiên cứu cho thấy củ dền và diêm mạch có khả năng sinh trưởng tương đối ổn định trong điều kiện tưới mặn 2-4‰. Biện pháp phủ rơm giúp giảm tích lũy muối trong đất, duy trì ẩm độ đất và nâng cao hiệu quả sử dụng nước. Trong đó, mức phủ rơm 7 tấn/ha được xác định là mức phù hợp nhất trong điều kiện nghiên cứu. Việc ứng dụng cảm biến ẩm độ đất Chameleon góp phần nâng cao hiệu quả điều tiết nước tưới và làm giảm các giá trị ECe, Na⁺ hòa tan, ESP và SAR trong tầng đất canh tác.

Luận án đã đề xuất cách tiếp cận quản lý đất và nước theo hướng tích hợp, kết hợp lựa chọn cây trồng cạn phù hợp với biện pháp phủ hữu cơ và quản lý tưới bằng cảm biến nhằm hỗ trợ đa dạng hóa cây trồng và nâng cao khả năng thích ứng của hệ thống canh tác trong điều kiện hạn, mặn ở ĐBSCL.

2. Những kết quả mới của luận án

Luận án đã tiếp cận đa dạng hóa cây trồng cạn trên đất lúa bị ảnh hưởng mặn từ góc độ quản lý đất. Kết quả không chỉ xác định tiềm năng sử dụng cây trồng cạn thay thế hoặc luân canh với lúa, mà còn làm rõ yêu cầu phải quản lý đồng thời đất, nước tưới và tích lũy muối để bảo đảm tính khả thi của chuyển đổi cây trồng.

Luận án đã làm rõ mối quan hệ giữa độ mặn nước tưới, ẩm độ đất và tích lũy muối trong tầng canh tác. Mặn không chỉ là yếu tố bất lợi của nguồn nước, kết quả nghiên cứu đã chỉ ra sự chuyển hóa tác động của mặn vào môi trường đất thông qua các chỉ tiêu ECe, Na⁺ hòa tan, ESP và SAR. Kết quả góp phần giải thích cơ chế rủi ro mặn hóa, sodic hóa và suy giảm điều kiện canh tác trên đất lúa khi chuyển sang cây trồng cạn trong mùa khô.

Luận án đã xác định vai trò của che phủ hữu cơ trong điều tiết môi trường đất bị ảnh hưởng mặn. Kết quả nghiên cứu cho thấy phủ rơm có khả năng duy trì ẩm độ đất, hạn chế bốc thoát nước, giảm tích lũy muối trong tầng rễ và cải thiện hiệu quả sử dụng nước. Đặc biệt, mức phủ rơm 7 tấn/ha được xác định là mức phù hợp, vừa đạt hiệu quả quản lý ẩm độ và mặn trong đất, vừa bảo đảm tính khả thi trong điều kiện sản xuất thực tế.

Luận án đã ứng dụng cảm biến ẩm độ đất Chameleon như một công cụ quản lý trạng thái nước trong đất mặn. Việc sử dụng cảm biến Chameleon giúp điều tiết thời điểm và lượng nước tưới theo trạng thái ẩm độ đất, qua đó hạn chế tưới dư, giảm nguy cơ đưa thêm muối vào tầng canh tác và góp phần giảm các chỉ số ECe, Na⁺ hòa tan, ESP và SAR. Đây là đóng góp mới trong hướng quản lý đất - nước chính xác cho cây trồng cạn trên đất lúa bị ảnh hưởng mặn.

Kết quả luận án đề xuất cách tiếp cận tích hợp trong quản lý đất lúa bị ảnh hưởng mặn mùa khô. Cách tiếp cận của luận án là kết hợp lựa chọn cây trồng cạn phù hợp với quản lý che phủ đất và điều tiết tưới bằng cảm biến. Nhằm duy trì ẩm độ, hạn chế tích lũy muối, nâng cao hiệu quả sử dụng nước và tạo điều kiện cho đa dạng hóa cây trồng. Đây là cơ sở khoa học và thực tiễn cho xây dựng mô hình canh tác thích ứng với hạn, mặn ở vùng ven biển ĐBSCL.

3. Khả năng ứng dụng trong thực tiễn, các vấn đề cần tiếp tục nghiên cứu

Kết quả luận án là cơ sở khoa học tin cậy cho việc xây dựng các mô hình chuyển đổi cơ cấu cây trồng tại các vùng ven biển ĐBSCL nhằm ứng phó với biến đổi khí hậu. Các nghiên cứu tiếp theo cần tập trung đánh giá sự thay đổi dài hạn của chất lượng đất (vật lý, hóa học và sinh học), cũng như phân tích hiệu quả kinh tế và khả năng mở rộng mô hình trong điều kiện sản xuất thực tế của nông hộ.

Dissertation title: Assessment of crop diversification potential and soil management practices for salt-affected rice monoculture areas in the Mekong River Delta

Major: Soil Science              Code: 9620103

PhD candidate: Chau Thi Nhien

Supervisor: Assoc. Prof. Dr. Chau Minh Khoi

Institution: Can Tho University

1. Summary of thesis content

The dissertation was conducted from 2021 to 2024 in salt-affected rice monoculture areas in the Mekong River Delta to evaluate the potential of upland crop diversification and propose suitable soil and water management practices for dry-season cultivation under salinity conditions. The study focused on three upland crops, including maize (Zea mays L.), beetroot (Beta vulgaris L.), and quinoa (Chenopodium quinoa W.), cultivated on paddy soils affected by seasonal salinity intrusion.

The dissertation combined greenhouse and field experiments to evaluate crop growth, yield response, soil salinity dynamics, and water-use efficiency under different saline irrigation conditions. The study also assessed the effects of straw mulching and Chameleon soil moisture sensor-based irrigation management on soil moisture maintenance, salt accumulation, and crop performance.

The results showed that beetroot and quinoa exhibited relatively stable growth under irrigation salinity levels of 2-4‰. Straw mulching significantly reduced soil salt accumulation, improved soil moisture retention, and enhanced water-use efficiency. In particular, the straw mulching rate of 7 t ha⁻¹ was identified as the most suitable treatment under the studied conditions. The application of Chameleon soil moisture sensors contributed to improved irrigation scheduling and reduced ECe, soluble Na⁺, ESP, and SAR values in the cultivated soil layer.

The dissertation proposed an integrated soil and water management approach combining suitable upland crop selection, organic mulching, and sensor-based irrigation management to support crop diversification and improve the adaptability of farming systems under drought and salinity conditions in the Mekong River Delta.

2. The novel aspects from the thesis

The dissertation approached upland crop diversification on salt-affected paddy soils from a soil management perspective. The study evaluated the effects of saline conditions on the growth of upland crops, including maize, beetroot, and quinoa, cultivated on rice monoculture soils affected by salinity during the dry season. The findings not only identified the potential of upland crops for replacement or rotation with rice, but also highlighted the necessity of simultaneously managing soil conditions, irrigation water, and salt accumulation to ensure the feasibility of crop conversion.

The dissertation clarified the relationships among irrigation water salinity, soil moisture, and salt accumulation within the cultivated soil layer. Salinity was not only considered a constraint associated with irrigation water quality; the results demonstrated how saline conditions alter the soil environment through changes in ECe, soluble Na⁺, ESP, and SAR. These findings contribute to explaining the mechanisms of salinization, sodification, and the decline of soil cultivation conditions when rice-based systems are converted to upland crop production during the dry season.

The dissertation identified the role of organic mulching in regulating salt-affected soil environments. The results showed that straw mulching maintained soil moisture, reduced evaporative water loss, limited salt accumulation within the root zone, and improved water-use efficiency. In particular, the straw mulching rate of 7 t ha⁻¹ was identified as the most suitable level, effectively balancing soil moisture and salinity management while remaining feasible under practical farming conditions.

The dissertation applied Chameleon soil moisture sensors as a tool for managing soil water status under saline conditions. The use of Chameleon sensors enabled irrigation timing and water application to be adjusted according to soil moisture conditions, thereby reducing excessive irrigation, minimizing the risk of additional salt input into the cultivated layer, and contributing to reductions in ECe, soluble Na⁺, ESP, and SAR values. This represents a novel contribution to precision soil-water management for upland crops cultivated on salt-affected paddy soils.

3. Application prospects and recommendations for further studies

The results provide a robust scientific framework for agricultural restructuring in the MRD’s coastal zones. These integrated management practices offer scalable solutions for sustainable adaptation to climate-driven salinity intrusion. Future research should prioritize long-term monitoring of soil structural health and microbial diversity under continuous upland rotation, alongside comprehensive socio-economic feasibility assessments at the smallholder farmer level.

• Xem chi tiết nội dung luận án
• Xem thông tin đăng tải tại Website Bộ giáo dục và Đào tạo. (Nhập tên NCS vào ô tìm kiếm)