Đất mặn là gì? Các bài báo nghiên cứu khoa học liên quan

Định nghĩa đất mặn

Đất mặn là loại đất chứa nồng độ muối hòa tan cao trong dung dịch đất, gây cản trở sinh trưởng và phát triển của cây trồng. Theo tiêu chuẩn quốc tế, một loại đất được xem là mặn khi độ dẫn điện của dung dịch chiết từ đất bão hòa (EC_e) lớn hơn hoặc bằng 4 dS/m, đo ở 25°C. Các muối hòa tan phổ biến trong đất mặn gồm clorua, sunfat, bicacbonat của natri (Na⁺), canxi (Ca²⁺), và magiê (Mg²⁺).

Đất mặn có thể tồn tại ở cả vùng đất ven biển và vùng nội địa, đặc biệt là các vùng trũng, có tốc độ thoát nước thấp, hoặc nơi sử dụng nguồn nước tưới có hàm lượng muối cao. Sự hiện diện của các ion muối trong đất ảnh hưởng đến khả năng hút nước của cây do áp suất thẩm thấu bị thay đổi, dẫn đến hiện tượng "khô sinh lý" dù đất có ẩm độ cao.

Tiêu chí cơ bản để xác định đất mặn bao gồm:

• EC_e ≥ 4 dS/m: độ dẫn điện cao phản ánh tổng lượng muối hòa tan trong đất
• ESP < 15%: tỷ lệ natri trao đổi không quá cao (nếu vượt quá ngưỡng này sẽ thuộc nhóm đất kiềm mặn)
• pH trung tính hoặc hơi kiềm (7–8.5), không quá cao như đất kiềm

Phân loại đất mặn

Việc phân loại đất mặn không chỉ dựa vào lượng muối hòa tan mà còn xét đến thành phần ion và ảnh hưởng đến cấu trúc đất. Tổ chức Nông Lương Liên Hợp Quốc (FAO) và Bộ Nông nghiệp Hoa Kỳ (USDA) chia đất mặn thành 3 nhóm chính, mỗi nhóm có các chỉ tiêu và đặc điểm riêng biệt.

Bảng sau tổng hợp sự khác nhau giữa các loại đất liên quan đến mặn:

Loại đất	ECe (dS/m)	ESP (%)	pH	Đặc điểm chính
Đất mặn (saline soil)	> 4	< 15	7–8.5	Muối hòa tan cao, cấu trúc đất ổn định
Đất kiềm (sodic soil)	< 4	> 15	> 8.5	Na+ trao đổi cao, đất dễ bị kết khối
Đất kiềm mặn (saline-sodic soil)	> 4	> 15	> 8.5	Vừa có muối hòa tan, vừa ảnh hưởng đến keo đất

Việc nhận biết chính xác loại đất mặn giúp lựa chọn giải pháp cải tạo và giống cây trồng phù hợp. Ví dụ, đất mặn đơn thuần dễ xử lý hơn nhiều so với đất kiềm hoặc kiềm mặn, vốn ảnh hưởng nặng đến cấu trúc đất và vi sinh vật.

Nguyên nhân hình thành đất mặn

Đất mặn có thể hình thành do quá trình tự nhiên hoặc do tác động của con người. Một số khu vực có đất mặn tự nhiên là kết quả của sự tích tụ muối từ đá mẹ hoặc nước ngầm trong quá trình phong hóa kéo dài. Tuy nhiên, phần lớn các vùng đất mặn ngày nay là do hoạt động canh tác không bền vững và biến đổi khí hậu.

Các nguyên nhân chủ yếu:

• Bốc hơi mạnh: Ở những nơi có lượng bốc hơi cao hơn lượng mưa, nước bốc hơi để lại muối tại tầng mặt đất
• Nước tưới kém chất lượng: Sử dụng nước giếng khoan hoặc nước mặt có độ mặn cao mà không có hệ thống thoát nước phù hợp
• Xâm nhập mặn: Nước biển xâm nhập vào đất nông nghiệp vùng ven biển khi mực nước biển dâng hoặc lưu lượng nước ngọt suy giảm
• Phá rừng và khai thác đất ngập nước: Làm thay đổi cân bằng nước và dẫn đến xâm nhập mặn

Ví dụ rõ rệt là tại Đồng bằng sông Cửu Long (Việt Nam), tình trạng xâm nhập mặn trong mùa khô ngày càng gia tăng do biến đổi khí hậu và các đập thủy điện làm giảm dòng chảy mùa cạn. Theo World Bank, hơn 50% diện tích đất canh tác ở vùng này có nguy cơ bị ảnh hưởng bởi mặn hóa vào năm 2050 nếu không có biện pháp thích ứng kịp thời.

Tác động của đất mặn đến nông nghiệp

Đất mặn ảnh hưởng nghiêm trọng đến sản xuất nông nghiệp do muối cản trở quá trình hút nước và dinh dưỡng của cây. Muối làm tăng áp suất thẩm thấu trong đất, khiến cây không thể hấp thu đủ nước dù đất vẫn còn ẩm – gọi là “khô sinh lý”. Điều này dẫn đến hiện tượng héo rũ, giảm sinh trưởng, và thậm chí chết cây nếu nồng độ muối quá cao.

Ngoài ra, ion natri (Na⁺) còn gây phá vỡ cấu trúc keo đất bằng cách thay thế các ion canxi hoặc magiê vốn giúp ổn định cấu trúc đất. Kết quả là đất trở nên chặt, khó thấm nước, dễ bị nén chặt khi canh tác cơ giới.

Hậu quả cụ thể của đất mặn trong canh tác:

1. Giảm năng suất rõ rệt ở cây trồng mẫn cảm với mặn (lúa, đậu, rau màu...)
2. Tăng tỷ lệ nhiễm bệnh do cây suy yếu
3. Giảm hoạt động vi sinh vật có lợi, gây mất cân bằng hệ sinh thái đất

Một số vùng đất mặn còn dẫn đến hiện tượng nhiễm độc ion như Na⁺, Cl⁻, B³⁺, ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình quang hợp, hô hấp và tổng hợp protein của cây.

Chỉ tiêu đánh giá mức độ mặn

Để xác định mức độ mặn của đất một cách khoa học và chính xác, người ta sử dụng một số chỉ tiêu quan trọng phản ánh nồng độ muối và ảnh hưởng của các ion trong đất. Ba chỉ số được sử dụng phổ biến là độ dẫn điện (EC_e), tỷ lệ natri trao đổi (ESP), và pH.

Độ dẫn điện (EC_e) phản ánh tổng lượng muối hòa tan trong dung dịch đất. Giá trị EC_e được đo bằng đơn vị dS/m (decisiemens trên mét). Tỷ lệ natri trao đổi (ESP) cho biết phần trăm ion Na⁺ chiếm trên tổng số cation trao đổi được, ảnh hưởng trực tiếp đến cấu trúc đất. pH đất phản ánh độ chua/kiềm và có liên quan mật thiết đến khả năng hấp thụ dinh dưỡng của cây.

Chỉ số	Ký hiệu	Giá trị ngưỡng	Ý nghĩa
Độ dẫn điện dung dịch bão hòa	$EC_e$	$\geq 4\,\text{dS/m}$	Phản ánh tổng lượng muối hòa tan
Tỷ lệ natri trao đổi	$ESP$	$\geq 15\%$	Ảnh hưởng đến cấu trúc và khả năng trao đổi cation
Độ pH	–	$\geq 8.5$ (đối với đất kiềm)	Ảnh hưởng đến khả năng hấp thu dinh dưỡng

Các chỉ số này cần được đánh giá kết hợp để phân biệt rõ đất mặn, đất kiềm và đất kiềm mặn, từ đó chọn đúng biện pháp cải tạo.

Các kỹ thuật cải tạo đất mặn

Việc cải tạo đất mặn là quá trình phức tạp, đòi hỏi sự kết hợp giữa kỹ thuật canh tác, quản lý nước và hóa chất cải tạo. Mục tiêu chính là giảm nồng độ muối trong tầng canh tác, cải thiện cấu trúc đất và phục hồi hoạt động sinh học của đất.

Các kỹ thuật cải tạo thường áp dụng:

1. Xả mặn: Dùng nước ngọt để rửa trôi muối khỏi tầng mặt, hiệu quả nhất khi đi kèm hệ thống thoát nước ngầm
2. Bón thạch cao (CaSO₄·2H₂O): Cung cấp ion Ca²⁺ để thay thế Na⁺ trên keo đất, từ đó rửa trôi Na⁺ ra khỏi vùng rễ
3. Cải thiện thoát nước: Làm luống cao, rãnh thoát nước, hoặc hệ thống cống ngầm giúp tránh ứ đọng nước và tích tụ muối
4. Sử dụng cây che phủ và hữu cơ: Giảm bốc hơi nước, tăng độ mùn, cải thiện tính chất vật lý và sinh học của đất

Theo hướng dẫn của FAO, các biện pháp cải tạo cần được áp dụng đồng thời và theo dõi liên tục trong ít nhất 2–3 vụ để đạt hiệu quả bền vững.

Cây trồng chịu mặn

Trồng cây chịu mặn là chiến lược quan trọng giúp duy trì sản xuất trong vùng đất nhiễm mặn, đặc biệt khi việc cải tạo gặp khó khăn hoặc nguồn nước ngọt hạn chế. Một số cây có khả năng sinh trưởng tốt trong điều kiện EC_e lên đến 6–8 dS/m, thậm chí cao hơn.

Danh sách cây trồng chịu mặn theo mức độ:

• Rất chịu mặn: cây đước, cây cóc biển, cây muối (halophyte)
• Chịu mặn trung bình: giống lúa chịu mặn (OM2517, OM9582), rau muống, cải bẹ
• Ít chịu mặn: đậu nành, ngô, dưa hấu

Các tổ chức như IRRI đang phát triển giống lúa biến đổi gen hoặc lai tạo tự nhiên với gen chịu mặn (Saltol), có khả năng duy trì năng suất cao trong điều kiện EC lên đến 10 dS/m.

Biến đổi khí hậu và xu hướng nhiễm mặn toàn cầu

Biến đổi khí hậu đang làm gia tăng tình trạng đất mặn trên toàn cầu do mực nước biển dâng, thay đổi chế độ mưa và suy giảm dòng chảy sông ngòi. Theo Climate Knowledge Portal của World Bank, nhiều đồng bằng ven biển như Mekong (Việt Nam), Nile (Ai Cập) và Ganges (Ấn Độ) đang phải đối mặt với xâm nhập mặn ngày càng nghiêm trọng.

Năm 2020, Đồng bằng sông Cửu Long ghi nhận mức xâm nhập mặn cao nhất trong vòng 100 năm, làm thiệt hại hàng chục nghìn hecta lúa và hoa màu. Nếu không có biện pháp thích ứng, nguy cơ mất đất sản xuất và an ninh lương thực là hiện hữu ở các vùng đất thấp ven biển.

Nghiên cứu và công nghệ mới

Các hướng nghiên cứu mới đang tập trung vào công nghệ số và sinh học để ứng phó với đất mặn. Một số công nghệ nổi bật:

• Cảm biến EC đất thời gian thực: ứng dụng Internet of Things (IoT) giúp nông dân theo dõi độ mặn theo thời gian thực và điều chỉnh tưới tiêu kịp thời
• Mô hình hóa lây lan mặn: sử dụng dữ liệu thủy văn, thời tiết, mô hình 3D để dự báo xâm nhập mặn và lên kế hoạch ứng phó
• Vi sinh vật cải tạo đất: sử dụng chủng vi khuẩn tăng hấp thu ion, cải thiện cấu trúc đất và giảm tác động của Na⁺

Ngoài ra, các tổ chức như CGIAR và IRRI đang đầu tư vào công nghệ gen và sinh học tổng hợp để tạo ra giống cây trồng có thể phát triển bền vững trong điều kiện mặn.

Tài liệu tham khảo

1. Rhoades, J. D., Kandiah, A., & Mashali, A. M. (1992). The use of saline waters for crop production. FAO Irrigation and Drainage Paper 48. Link
2. Richards, L. A. (1954). Diagnosis and improvement of saline and alkali soils. USDA Agriculture Handbook No. 60.
3. World Bank (2021). Salinity in the Mekong Delta: Recent Developments and Future Challenges. Link
4. FAO Soils Portal. Saline Soils
5. IRRI – International Rice Research Institute. Salt-Tolerant Rice Varieties
6. Qadir, M., Oster, J. D., Schubert, S., Noble, A. D., & Sahrawat, K. L. (2007). Phyto-remediation of sodic and saline-sodic soils. Advances in Agronomy, 96, 197–247.
7. Metternicht, G., & Zinck, J. A. (2003). Remote sensing of soil salinity: potentials and constraints. Remote Sensing of Environment, 85(1), 1–20.