CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU 1.1 Tính cấp thiết của đề tài Đốt đồng là hình ảnh quen thuộc của bao thế hệ nông dân ở các vùng trồng lúa ở nước ta. Việc thâm canh tăng vụ ngày càng hiệu quả, thì việc đốt đồng càng bộc lộ rõ những tác động không tốt cho tài nguyên đất, nguồn nước, sức khỏe cộng đồng nông thôn và cả khí hậu toàn cầu khi mà số lần đốt đồng tăng lên theo mùa vụ do lượng rơm rạ tăng lên khi năng suất tăng. Ở Đồng bằng sông Cửu Long sau khi thu hoạch mỗi vụ lúa, vụ Đông Xuân hơn 70%, 50% vụ Hè Thu và 30 % vụ Thu Đông nông dân đốt đồng để xuống giống cho vụ tiếp theo. Đối với mùa vụ thường không đốt đồng như vụ Hè Thu và Thu Đông và một số nơi đất vùng trũng của một số tỉnh của vùng ĐBSCL như Long An, Trà ôn (Vĩnh Long) và Hậu Giang nông dân không thể đốt đồng được, thì lượng rơm rạ phải cày vùi trở lại đất.
Nếu vùi rơm rạ trở lại đất, thì vùi rơm rạ ở điều kiện yếm khí sẽ gây ảnh hưởng đến đặc tính hóa, lý, sinh học đất, và làm cây lúa kém sinh trưởng, phát triển (do ngộ độc hữu cơ) thì hàng năm thì vùng trồng lúa vùng Đồng bằng sông Cửu Long ngộ độc hữu cơ lúa xảy ra hơn 12.209 ha từ năm 2013 đến 5 tháng đầu năm 2016 và ngộ độc hữu cơ xảy ra ở tất cả các vụ (Trung tâm Bảo vệ thực vật phía Nam). Riêng tại Hậu Giang, theo số liệu báo cáo hàng năm của Chi cục Bảo vệ thực vật Hậu Giang thì từ năm 2010 đến năm 2015 thì 5.142 ha, năm 2015 diện tích bị ngộ độc hữu cơ cao nhất là 1. Hiện tượng ngộ độc hữu cơ không phải lúc nào cũng xảy ra, trong nghiên cứu của Nguyễn Thị Kiều (2012) cho thấy khi áp dụng biện pháp vùi rơm và gốc rạ vào đất nếu không có biện pháp ngăn ngừa ngộ độc hữu cơ làm ảnh hưởng đến thành phần năng suất và năng suất cho lúa 3 vụ/năm. Đồng thời, có vụ lúa và loại đất bị ngộ độc hữu cơ nhưng có vụ lúa và loại đất không bị ngộ độc hữu cơ.
Ngộ độc hữu cơ là hiện tượng tổng quát trong đó có thể: (1) axit hữu cơ là chất gây độc trực tiếp (2) sự hiện diện của chất hữu cơ là cơ chất tốt cho vi sinh vật hoạt động mạnh đưa đến hậu quả là rễ lúa bị độc do sự hiện diện của sắt (Fe2+) cao và do phản ứng khử mạnh nên sinh ra H2S gây ngộ độc. Do cơ chế gây ngộ độc chưa được hiểu rõ nên rất khó giải thích tại sao có đất bị ngộ độc hữu cơ nhưng có đất không bị ngộ độc hữu cơ. Đất phèn bị ngộ độc hữu cơ nhiều hơn so với đất phù sa do trong đất có sắt và SO4 2- dễ bị khử, khử mạnh sinh ra H2S. Trên cùng một loại đất có ruộng lúa bị ngộ độc hữu cơ nhưng có ruộng lúa không bị ngộ độc hữu, khi bổ sung thêm lượng hữu cơ (10-20 tấn/ha, gấp đôi lượng rơm rạ có được trong một vụ) ruộng lúa không bị ngộ độc hữu cơ).
Bên cạnh đó, tiềm năng làm nóng lên của trái đất từ hệ thống lúa nước (Oryza sativa) cao gấp 4 lần so với lúa mì hoặc bắp. Trung bình hệ thống lúa nước phát thải 100kg CH4-C/ha*vụ tương đương với 89% của tiềm năng ấm lên của trái đất trong hệ thống nông nghiệp (Linquist et al. Do đó, mọi nổ lực làm giảm tiềm năng ấm 1 lên trên toàn cầu, cần tập trung vào việc làm giảm tiềm năng ấm lên trên toàn cầu của hệ thống canh tác lúa nước, thông qua giảm phát thải khí CH4; tuy nhiên, cần phải quan tâm đến giảm cả hai khí CH4 và N2O, vì trong nhiều cách làm giảm khí CH4 lại tăng phát thải khí N2O. Theo Jain et al., (2004) đã tổng kết lượng khí CH4 thải ra cho hecta (kg CH4/ha*vụ) trên canh tác lúa của Việt Nam từ 7,5 - 15 tấn CO2eq/ha*vụ.
Tại Hậu Giang, tổng phát thải khí CH4 là 6,9 tấn/ha đo được ở vụ lúa ĐX (2012- 2013) khi trồng lúa trên vùng đất phèn (Cao Văn Phụng, 2014). Nhiều nước trên thế giới, đã báo cáo lượng phát CH4 phát thải trên ruộng lúa cao hơn nhiều so với báo cáo của Jain (2004) và Cao Văn Phụng (2014). Các nghiên cứu trên thế giới cho thấy chế độ nước trên ruộng lúa có ảnh hưởng đến việc phát thải CH4, do đó việc quản lý nước được xem là một biện pháp hữu hiệu nhằm hạn chế việc phóng thích khí CH4 và chế độ nước trên ruộng có ảnh hưởng đến ngộ độc hữu cơ. Theo Shuwei Liu et al.
Với nghiệm thức ngập liên tục (IF) có lượng khí CH4 phát thải là 86,78 kg/ha, CF là 98,75 kg/ha và OF là 124,74 kg CH4/ha. Với chế độ tưới ẩm IF có lượng khí CH4 phát thải là 43,13 kg/ha, CF là 74,08 kg/ha và OF là 106,83 kg CH4/ha. Cheng et al., đã cho thấy rằng bón phân chuồng ủ oai làm giảm 75% lượng khí CH4 phát thải so với không ủ. Bón tăng lượng phân gà lên 200kg/ha thì tốc độ phát thải khí CH4 giảm xuống 12,3 mgCH4/m2*giờ.
Như vậy, trong trường hợp phải vùi rơm trở lại, thì ảnh hưởng sẽ như thế nào đến sinh trưởng và phát triển của lúa ?. Ngoài ra, việc vùi rơm rạ ở điều kiện yếm khí phát sinh ra lượng khí CH4 như thế nào? vì khí CH4 làm nóng lên của trái đất. Cần có giải pháp nào khi vừa chôn vùi rơm rạ để trả lại dinh dưỡng cho đất, nhưng tránh được (hoặc giảm) ngộ độc hữu cơ, giảm phát thải khí CH4 và giải pháp đó nông dân trồng lúa dễ áp dụng hay không ?. Trong khi chúng ta cần có chất lượng lúa tốt để xuất khẩu và năng suất phải đạt cao mới đem lại lợi nhuận cho dân.
Theo khuyến cáo hiện nay kết hợp kỹ thuật “1 phải, 5 giảm” và gần đây cũng có đề xuất giảm phát khí thải nhà kính còn gọi là kỹ thuật “1 phải 6 giảm” trong canh tác lúa. Nhưng ở điều kiện canh tác lúa cụ thể của từng loại đất khác nhau, có thể phát thải khí nhà kính (KNK), ảnh hưởng đến sinh trưởng và phát triển của cây lúa khác nhau. Vì thế, cần tối ưu hoá biện pháp kỹ thuật “1 phải 5 giảm” mà Nhà nước ta đã khuyến cáo để đạt được mục tiêu giảm phát thải khí nhà kính và không giảm năng suất lúa (do ngộ độc hữu cơ) trên ba nhóm đất chính của Đồng bằng song cửu long khi canh tác lúa ở điều kiện yếm khí có chôn vùi rơm rạ. Các biện pháp giúp giảm thiểu ngộ độc hữu cơ lúa đang được khuyến cáo là: (1) bón vôi khi có ngộ độc hữu cơ; (2) rút nước khi có ngộ độc hữu cơ + bón phân lân, (3) phun phân bón lá khi có ngộ độc hữu cơ; (4) phun chế phẩm nấm Trichoderma phân hủy rơm rạ; (5) kéo dài thời gian nghỉ giữa 2 vụ; (6) kết hợp các biện pháp trên.
2 Các biện pháp canh tác lúa giảm phát thải khí nhà kính đang khuyến cáo hiện nay là: (1) quản lý nước: rút 2 lần trên vụ; (2) bón phân cân đối, giảm lượng phân đạm; (3) sử dụng chế phẩm sinh học, hạn chế sử dụng phân hữu cơ chưa oai mục; (4) giảm lượng giống gieo sạ. Với những vấn đề như trên các điểm sau đây cần được quan tâm: - Chưa phân biệt ngộ độc hữu cơ do axit hữu cơ hay ngộ độc hữu cơ chỉ là tên gọi chung, mà trong đó chất hữu cơ chỉ là cơ chất giúp cho vi sinh vật hoạt động mạnh và kéo theo việc khử sắt mạnh và SO42-, làm cho Fe2+ cao và sự hiện diện của H2S cao. - Vùi rơm rạ trở lại đồng ruộng là rất cần thiết, vì rơm rạ giúp cải tạo đất tốt hơn, giúp hạ giá thành trong sản xuất, nhưng khi vùi rơm rạ có nguy cơ phát thải khí CH4, nhưng rơm rạ không bị đốt trên ruộng sau thu hoạch sẽ làm giảm phát thải khí CO2 thải ra không khí. Đây là một bài toán cần giải quyết.
- Để giảm thiểu ngộ độc hữu cơ, có nhiều phương pháp đã được đề xuất, nhưng ngộ độc hữu cơ vẫn xảy ra. Vậy cần có một biện pháp tổng hợp hay một biện pháp mới để hạn chế ngộ hữu có hiệu quả, các biện pháp này, về mặt lý thuyết, có liên quan mật thiết đến giảm phát thải khí nhà kính.2 Mục tiêu của đề tài (1) Mục tiêu chung Nghiên cứu và đề xuất biện pháp kỹ thuật giảm lượng axit hữu cơ và giảm phát thải khí nhà kính trong canh tác lúa trên đất phèn và đất phù sa khi vùi rơm rạ để tăng lợi nhuận cho vùng trồng lúa của tỉnh Hậu Giang. (2) Mục tiêu cụ thể - Khảo nghiệm lại các biện pháp để làm giảm ngộ độc cho cây lúa đã được đề xuất, khi canh tác có vùi rơm rạ phân hủy trong điều kiện yếm khí; - Tìm hiểu diễn biến của lượng axit hữu cơ trong dung dịch đất, lượng phát thải khí nhà kính và năng suất lúa trên đất phèn và đất phù sa, khi áp dụng các biện pháp xử lý khác nhau; - Nghiên cứu ảnh hưởng của các biện pháp xử lý để làm giảm khí thải nhà kính; - Thử nghiệm các cách xử lý ngộ độc hữu cơ lúa mới để tăng lợi nhuận cho vùng trồng lúa của tỉnh Hậu Giang.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu của đề tài là cây lúa phát triển trong điều kiện có vùi rơm rạ và ảnh hưởng của vùi rơm rạ đến năng suất lúa và khí phát thải gây ảnh hưởng nhà kính. Cây lúa phát triển trong điều kiện yếm khí, do đó phản ứng hóa và hóa sinh chịu tác động mạnh mẽ bởi cơ chất cho vi sinh vật hoạt động.
Sự vận chuyển của oxy từ lá lúa xuống vùng rễ làm cho các phản ứng khử tại vùng rễ bị thay đổi, sự thay đổi này có tác động mạnh mẽ đến các phản ứng làm thay đổi sức sống của cây lúa và khí CH4, 3 N2O phát thải ra môi trường. Đây là các chuỗi phản ứng rất phức tạp, do vậy phạm vi của đề tài này là: (1) đề tài phân tích pH, Fe, Eh để chứng minh tình trạng yếm khí ở vùng rễ; (2) phân tích chất hữu cơ trong dung dịch đất, để xem diễn biến của chất hữu cơ trong dung dịch đất của các nghiệm thức khác nhau, giúp hiểu được tác động của các nghiệm thức; (3) phân tích khí thải khí nhà kính CH4 và N2O trong các điều kiện khác nhau.
