Luận án tiến sĩ nông nghiệp biện pháp quản lý nước kết hợp bón n xử lý rơm rạ để nâng cao sinh trưởng lúa và giảm bốc thoát khí ammoniac phát thải khí mêtan và ôxit nitơ

Luận án tiến sĩ nông nghiệp nghiên cứu nông nghiệp biện pháp quản lý nước kết hợp bón n xử lý rơm rạ để nâng cao sinh trưởng lúa và giảm, phân tích chuyên sâu, xây dựng mô hình lý

• Tác giả: Trần Thị Hồng Huyến
• Người hướng dẫn: GS.TS Ngô Ngọc Hưng
• Trường học: Trường Đại Học Cần Thơ
• Chuyên ngành: Khoa Học Cây Trồng
• Đề tài: Biện Pháp Quản Lý Nước, Kết Hợp Bón Đạm, Xử Lý Rơm Rạ Để Nâng Cao Sinh Trưởng Lúa, Giảm Bốc Thoát Khí Amoniac, Phát Thải Khí Mêtan Và Ôxít Nitơ
• Loại tài liệu: Luận Án Tiến Sĩ
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Cần Thơ

Tóm tắt

I. Quản lý nước và kỹ thuật tưới khô ngập luân phiên

Quản lý nước là yếu tố then chốt trong canh tác lúa, đặc biệt trong bối cảnh biến đổi khí hậu. Kỹ thuật tưới khô ngập luân phiên (AWD) được nghiên cứu nhằm giảm lượng nước sử dụng và giảm phát thải khí nhà kính. Kết quả cho thấy, AWD giúp giảm phát thải CH4 và bốc thoát NH3, nhưng làm tăng phát thải N2O so với tưới ngập liên tục. Tuy nhiên, AWD vẫn duy trì năng suất lúa và tăng số bông/m2, đồng thời tiết kiệm khoảng 1.000 m3 nước/vụ.

1.1. Ảnh hưởng của AWD đến phát thải khí nhà kính

AWD làm giảm đáng kể phát thải CH4 do giảm thời gian ngập nước, tạo điều kiện oxy hóa trong đất. Tuy nhiên, việc luân phiên khô ngập làm tăng phát thải N2O do quá trình nitrat hóa và khử nitrat. Bốc thoát NH3 cũng giảm nhờ pH thấp trong nước ruộng khi áp dụng AWD.

1.2. Hiệu quả nông học của AWD

AWD không ảnh hưởng tiêu cực đến năng suất lúa và hấp thu N của cây. Số bông/m2 tăng lên, chứng tỏ kỹ thuật này có thể tối ưu hóa năng suất mà vẫn bảo vệ môi trường.

II. Bón N và kỹ thuật bón thấm urê

Bón N là yếu tố quan trọng trong canh tác lúa, nhưng việc bón phân không hiệu quả dẫn đến bốc thoát NH3 và phát thải N2O. Kỹ thuật bón thấm urê được nghiên cứu nhằm giảm thất thoát N và tăng hiệu quả sử dụng phân bón. Kết quả cho thấy, bón thấm urê giảm đáng kể bốc thoát NH3 và tăng hấp thu N của cây lúa.

2.1. Hiệu quả của bón thấm urê

Bón thấm urê giúp giảm bốc thoát NH3 nhờ duy trì pH thấp trong nước ruộng. Lượng N mất đi chỉ chiếm 1,39% tổng lượng N bón, thấp hơn so với bón thông thường. Kỹ thuật này cũng tăng số chồi/m2 và số bông/m2, cải thiện năng suất lúa.

2.2. Ảnh hưởng đến phát thải khí nhà kính

Bón thấm urê làm giảm phát thải N2O và CH4 do hạn chế quá trình nitrat hóa và khử nitrat. Điều này góp phần giảm khí nhà kính và bảo vệ môi trường.

III. Xử lý rơm rạ và sử dụng phân hữu cơ

Xử lý rơm rạ là biện pháp quan trọng trong quản lý chất thải nông nghiệp. Việc sử dụng rơm ủ nấm Trichoderma kết hợp với phân N vô cơ được nghiên cứu nhằm giảm phát thải CH4 và tăng hiệu quả sử dụng phân bón. Kết quả cho thấy, rơm ủ giảm phát thải CH4 và tăng số bông/m2, nhưng không ảnh hưởng đáng kể đến năng suất lúa.

3.1. Hiệu quả của rơm ủ nấm Trichoderma

Rơm ủ nấm Trichoderma giúp giảm phát thải CH4 do quá trình phân hủy hiếu khí. Số bông/m2 tăng lên, chứng tỏ kỹ thuật này có thể cải thiện sinh trưởng lúa mà vẫn bảo vệ môi trường.

3.2. Ảnh hưởng đến phát thải khí nhà kính

Rơm ủ làm giảm phát thải CH4 nhưng không ảnh hưởng đáng kể đến phát thải N2O. Điều này cho thấy tiềm năng của việc sử dụng phân hữu cơ trong nông nghiệp bền vững.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1.1 Tính cấp thiết của đề tài .2 Mục tiêu nghiên cứu.3 Những đóng góp mới của luận án .1 Ý nghĩa khoa học .2 Ý nghĩa thực tiễn. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài .1 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu .2 Địa điểm và thời gian nghiên cứu. TỔNG QUAN TÀI LIỆU .1 Vấn đề biến đổi khí hậu .2 Nhu cầu nước của cây lúa .1 Ảnh hưởng của nước đến sự sinh trưởng và phát triển của cây lúa .2 Chế độ nước qua các thời k sinh trưởng và ảnh hưởng đến năng suất lúa .1 Thời k gieo mạ .2 Thời k cuối đẻ nhánh đến đứng cái .3 Thời k làm đ ng đến trổ bông .4 Thời k trổ đến chín .3 Các kỹ thuật tưới nước tiết kiệm cho lúa .1 Hiệu quả sử dụng nước trên lúa .2 Canh tác ở chế độ nước bão h a .3 Chế độ tưới nước khô ngập luân phiên .3 Bón phân cho cây lúa .1 Nhu cầu phân N của cây lúa .2 Nghiên cứu về liều lượng, thời gian và hiệu quả sử dụng N bón cho lúa .1 Liều lượng sử dụng N bón cho lúa .2 Thời gian bón N cho lúa .3 Hiệu quả sử dụng N của lúa .3 Ảnh hưởng của biện pháp quản lý nước và bón phân N đến sự phát thải khí nhà kính .1 Sự biến đổi hóa học sau khi bón phân N .2 Kỹ thuật bón thấm urê .1 Vai tr của phân hữu cơ .2 Sự phân hủy chất hữu cơ .1 Trong điều kiện thoáng khí .2 Trong điều kiện yếm khí .3 Hiệu quả sử dụng phân hữu cơ .5 Sự bốc thoát khí NH3, phát thải CH4, N2O, N2 và các yếu tố ảnh hưởng lên sự bốc thoát NH3, phát thải N2O .1 Sự bốc thoát khí NH3, phát thải CH4, N2O và N2 .1 Sự bốc thoát khí NH3 .2 Sự phát thải khí N2O và N2 .3 Sự bốc thoát khí CH4 .2 Các yếu tố ảnh hưởng lên sự bốc thoát NH3, phát thải N2O…….1 pH nước bề mặt .6 Tình hình canh tác lúa tại ĐBSCL. VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .1 Vật liệu nghiên cứu .1 Đất thí nghiệm .2 Đặc điểm khí hậu .2 Nội dung nghiên cứu .3 Phương pháp nghiên cứu.1 Thí nghiệm nhà lưới .1 Thí nghiệm 1: Ảnh hưởng của kỹ thuật tưới khô ngập luân phiên trên khả năng phát thải khí nhà kính và năng suất lúa .2 Thí nghiệm 2: Ảnh hưởng của kỹ thuật bón thấm urê trên khả năng phát thải khí nhà kính và năng suất lúa .3 Thí nghiệm 3: Ảnh hưởng của phân hữu cơ vi sinh lên khí phát thải nhà kính và năng suất lúa .2 Thí nghiệm đồng ruộng .1 Thí nghiệm 4: Ảnh hưởng của kỹ thuật tưới khô ngập luân phiên trên khả năng phát thải khí nhà kính và năng suất lúa .2 Thí nghiệm 5: Ảnh hưởng của kỹ thuật bón thấm urê trên khả năng phát thải khí nhà kính và năng suất lúa .3 Thí nghiệm 6: Ảnh hưởng của phân hữu cơ vi sinh lên khí phát thải nhà kính và năng suất lúa .4 Phương pháp thu thập và phân tích mẫu .1 Phương pháp thu thập và phân tích khí NH3 .1 Dụng cụ thu khí .2 Phương pháp thu thập và phân tích khí NH3 .2 Phương pháp thu thập và phân tích khí CH4 và N2O .1 Dụng cụ thu khí .2 Phương pháp thu thập và phân tích khí CH4 và N2O .3 Phân tích mẫu đất, cây và các chỉ tiêu phân tích .5 Xử lý số liệu.

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .1 Thí nghiệm nhà lưới .1 Thí nghiệm 1: Ảnh hưởng của kỹ thuật tưới khô ngập luân phiên trên khả năng phát thải khí nhà kính và năng suất lúa .1 Ảnh hưởng đến lực giữ nước và thế oxy hóa khử (Eh) .2 Ảnh hưởng đến phát thải khí CH4 .3 Ảnh hưởng của kỹ thuật tưới khô ngập luân phiên lên phát thải khí N2O .4 Ảnh hưởng của kỹ thuật tưới khô ngập luân phiên lên sự sinh trưởng lúa, thành phần năng suất và năng suất thực tế .2 Thí nghiệm 2: Ảnh hưởng của kỹ thuật bón thấm urê trên khả năng phát thải khí nhà kính và năng suất lúa .1 Ảnh hưởng của biện pháp bón thấm urê đến khả năng bốc thoát NH3 .2 Ảnh hưởng của biện pháp bón thấm urê đến tốc độ phát thải CH4 .3 Ảnh hưởng của biện pháp bón thấm urê đến tốc độ phát thải N2O .3 Thí nghiệm 3: Ảnh hưởng của phân hữu cơ vi sinh lên khí phát thải nhà kính và năng suất lúa .1 Ảnh hưởng của phân hữu cơ vi sinh lên phát thải khí CH4 .2 Ảnh hưởng của phân hữu cơ vi sinh lên phát thải khí N2O .3 Ảnh hưởng của phân hữu cơ vi sinh lên sinh trưởng, thành phần năng suất và năng suất lúa .2 Thí nghiệm ngoài đồng .1 Thí nghiệm 4: Ảnh hưởng của kỹ thuật tưới khô ngập luân phiên trên khả năng phát thải khí nhà kính và năng suất lúa .1 Ảnh hưởng của kỹ thuật tưới khô ngập luân phiên trên khả năng phát thải NH3 .2 Ảnh hưởng của kỹ thuật tưới khô ngập luân phiên trên khả năng phát thải CH4 .3 Ảnh hưởng của kỹ thuật tưới khô ngập luân phiên trên khả năng phát thải N2O .4 Mực nước trong ruộng lúa .5 Lượng nước cung cấp, lượng nước tiết kiệm và hiệu quả sử dụng nước .6 Thành phần năng suất và năng suất thực tế .7 Sự hút thu N trong thân và hạt .2 Thí nghiệm 5: Ảnh hưởng của kỹ thuật bón thấm urê trên khả năng phát thải khí nhà kính và năng suất lúa .1 Ảnh hưởng của kỹ thuật bón thấm urê trên khả năng bốc thoát NH3 .2 Ảnh hưởng của kỹ thuật bón thấm urê lên sinh trưởng, các thành phần năng suất và năng suất lúa .3 Thí nghiệm 6: Ảnh hưởng của phân hữu cơ vi sinh lên khí phát thải nhà kính và năng suất lúa .1 Ảnh hưởng của phân hữu cơ vi sinh lên sự phát thải khí CH4 .2 Ảnh hưởng của phân hữu cơ vi sinh lên sự phát thải khí N2O .3 Ảnh hưởng của phân hữu cơ vi sinh lên sinh trưởng và năng suất lúa. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT. 99 DANH MỤC CÁC BÀI BÁO ĐÃ CÔNG BỐ. 101 TÀI LIỆU THAM KHẢO.

102 xii DANH SÁCH BẢNG Bảng Nội ng Trang 3.1 Các đặc tính vật lý, hóa học ban đầu của đất thí nghiệm tại nhà 28 lưới Khoa NN và SHƯD, ĐHCT, vụ Hè Thu 2012 3.2 Các đặc tính vật lý, hóa học ban đầu của đất thí nghiệm tại Bình 28 Minh, Vĩnh Long, vụ Đông Xuân 2012 - 2013 3.3 Mô tả nghiệm thức thí nghiệm các biện pháp quản lý nước 31 3.4 Mô tả nghiệm thức thí nghiệm kỹ thuật bón thấm urea 32 3.5 Mô tả nghiệm thức thí nghiệm bón phân hữu cơ vi sinh 33 3.6 Thời điểm và liều lượng phân bón 34 3.7 Mô tả nghiệm thức thí nghiệm kỹ thuật bón thấm urea 37 3.8 Phương pháp bón phân cho thí nghiệm kỹ thuật bón thấm urea 38 3.9 Mô tả nghiệm thức thí nghiệm bón phân hữu cơ vi sinh 40 3.10 Hàm lượng dinh dư ng của phân rơm hữu cơ 40 4.1 Ảnh hưởng của kỹ thuật tưới khô ngập luân phiên lên chiều cao 54 cây lúa (cm) ở các thời điểm sinh trưởng. Thí nghiệm nhà lưới ĐHCT, vụ Hè Thu 2012 4.2 Ảnh hưởng của kỹ thuật tưới khô ngập luân phiên lên số chồi cây 56 lúa (chồi/m2) ở các thời điểm sinh trưởng. Thí nghiệm nhà lưới ĐHCT, vụ Hè Thu 2012 4.3 Ảnh hưởng của kỹ thuật tưới khô ngập luân phiên lên các thành 57 phần năng suất lúa. Thí nghiệm nhà lưới ĐHCT, vụ Hè Thu 2012 4.4 Tỷ lệ N bốc thoát qua NH3 qua từng đợt bón phân và cả vụ.

Thí 62 nghiệm nhà lưới ĐHCT, vụ Hè Thu 2012 4.5 Ảnh hưởng của phân hữu cơ vi sinh lên chiều cao cây lúa (cm). 69 Thí nghiệm nhà lưới ĐHCT, vụ Hè Thu 2012 4.6 Ảnh hưởng của phân hữu cơ vi sinh lên số chồi của cây lúa 70 (chồi/m2). Thí nghiệm nhà lưới ĐHCT, vụ Hè Thu 2012 4.7 Ảnh hưởng của phân hữu cơ vi sinh lên các thành phần năng 70 suất. Thí nghiệm nhà lưới ĐHCT, vụ Hè Thu 2012 4.8 Ảnh hưởng của kỹ thuật tưới khô ngập luân phiên lên diễn biến 75 lượng CH4 bốc thoát qua các giai đoạn sinh trưởng.

Thí nghiệm đồng ruộng tại Bình Minh – Vĩnh Long, vụ Đông Xuân 2013-2014 4.9 Lượng nước cung cấp, lượng nước tiết kiệm và hiệu quả sử dụng 78 nước cho cây lúa. Thí nghiệm đồng ruộng tại Bình Minh – Vĩnh Long, vụ Đông Xuân 2013-2014 xiii 4.10 Ảnh hưởng của kỹ thuật tưới khô ngập luân phiên lên các thành 78 phần năng suất lúa. Thí nghiệm đồng ruộng tại Bình Minh – Vĩnh Long, vụ Đông Xuân 2013-2014 4.11 Hàm lượng N và lượng lấy đi sau thu hoạch của cây lúa. Thí 79 nghiệm đồng ruộng tại Bình Minh–Vĩnh Long, vụ ĐX 2013-2014 4.12 Ảnh hưởng của kỹ thuật bón thấm urea lên diễn biến pH nước 83 ruộng trong các đợt bón phân.

Thí nghiệm đồng ruộng tại Bình Minh – Vĩnh Long, vụ Đông Xuân 2012-2013 4.13 Tỷ lệ N mất qua bốc thoát NH3 trong từng đợt bón phân và cả vụ. 84 Thí nghiệm đồng ruộng tại Bình Minh–Vĩnh Long, ĐX 2012-2013 4.14 Tổng lượng đạm mất đi do bốc thoát NH3. Thí nghiệm đồng 85 ruộng tai Bình Minh – Vĩnh Long, vụ Đông Xuân 2012-2013 4.15 Ảnh hưởng của kỹ thuật bón thấm urea lên chiều cao cây lúa 87 (cm). Thí nghiệm đồng ruộng tại Bình Minh – Vĩnh Long, vụ Đông Xuân 2012-2013 4.16 Ảnh hưởng của kỹ thuật bón thấm urea lên số chồi cây lúa 88 (chồi/m2).

Thí nghiệm đồng ruộng tại Bình Minh – Vĩnh Long, vụ Đông Xuân 2012-2013 4.17 Ảnh hưởng của kỹ thuật bón thấm urea lên các thành phần năng 89 suất lúa. Thí nghiệm đồng ruộng tại Bình Minh – Vĩnh Long, vụ Đông Xuân 2012-2013 4.18 Hiệu quả nông học của các biện pháp quản lý nước ở 80 và 120N 92 (kg lúa/ kgN). Thí nghiệm đồng ruộng tại Bình Minh – Vĩnh Long, vụ Đông Xuân 2012-2013 4.19 Ảnh hưởng của phân hữu cơ vi sinh lên sự phát thải khí CH4 qua 93 các giai đoạn sinh trưởng. Thí nghiệm đồng ruộng tai Bình Minh – Vĩnh Long, vụ Đông Xuân 2012-2013 4.20 Ảnh hưởng của phân hữu cơ vi sinh lên sự phát thải khí N2O qua 94 các giai đoạn sinh trưởng.

Thí nghiệm đồng ruộng tại Bình Minh – Vĩnh Long, vụ Đông Xuân 2012-2013 4.21 Ảnh hưởng của phân hữu cơ vi sinh lên chiều cao của cây lúa 96 (cm). Thí nghiệm đồng ruộng tại Bình Minh – Vĩnh Long, vụ Đông Xuân 2012-2013 4.22 Ảnh hưởng của phân hữu cơ vi sinh lên số chồi của cây lúa 96 (chồi/m2).