Luận án đánh giá nguy cơ môi trường từ phân đạm trên đất trồng cây hàng năm tại Giao Thủy

Luận án tiến sĩ môi trường nghiên cứu môi trường đánh giá nguy cơ môi trường do sử dụng phân đạm trên đất trồng cây hàng năm tại huyện, phân tích chuyên sâu, xây dựng mô hình lý

• Tác giả: Lý Thị Thu Hà
• Người hướng dẫn: PGS. Nguyễn Thị Hà
• Trường học: Đại học Quốc gia Hà Nội
• Chuyên ngành: Môi trường đất và nước
• Đề tài: Đánh giá nguy cơ môi trường từ phân đạm trên đất trồng cây hàng năm tại huyện Giao Thủy, tỉnh Nam Định
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ khoa học môi trường
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
• 1.1. Thuật ngữ, khái niệm sử dụng trong luận án
• 1.2. Nhu cầu sử dụng phân đạm và hệ quả môi trường của sử dụng phân đạm trong hệ thống nông nghiệp
• 1.2.1. Dạng tồn tại của nito trong hệ thống nông nghiệp
• 1.2.2. Nhu cầu và hiệu quả sử dụng phân đạm cho trồng cây hàng năm
• 1.2.3. Ảnh hưởng của sử dụng phân đạm đến môi trường
• 1.2.4. Đánh giá nguy cơ và rủi ro môi trường do sử dụng phân đạm trên đất trồng cây hàng năm
• 1.3. Các phương pháp sử dụng trong đánh giá rủi ro rửa trôi nitơ từ đất trồng cây hàng năm tới nước dưới đất
• 1.3.1. Các phương pháp định lượng khí nhà kính phát thải từ đất trồng cây hàng năm
• 1.4. Nghiên cứu xác định nguy cơ và rủi ro môi trường do sử dụng phân đạm trong trồng cây hàng năm trên Thế giới và Việt Nam
• 1.4.1. Nghiên cứu ứng dụng DRASTIC xác định tổn thương nitrat trong nước ngầm do sử dụng phân đạm trong nông nghiệp
• 1.4.2. Nghiên cứu xác định nguy cơ phát thải khí nhà kính từ đất nông nghiệp do sử dụng phân đạm trong trồng trọt
• 1.5. Tổng quan về đất trồng cây hàng năm và tài nguyên nước dưới đất tỉnh Nam Định
• 1.5.1. Hiện trạng đất trồng cây hàng năm tỉnh Nam Định
• 1.5.2. Địa chất thủy văn và tài nguyên nước dưới đất tỉnh Nam Định
• 1.5.3. Đánh giá tổng quan và các vấn đề luận án góp phần giải quyết
• 2. ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Đối tượng nghiên cứu
• 2.2. Phạm vi nghiên cứu
• 2.2.1. Phạm vi không gian
• 2.2.2. Phạm vi thời gian
• 2.3. Trình tự thực hiện nội dung và khung nghiên cứu
• 2.4. Phương pháp nghiên cứu
• 2.4.1. Phương pháp thu thập dữ liệu
• 2.4.2. Phương pháp lấy mẫu và phân tích mẫu
• 2.4.3. Phương pháp đánh giá rủi ro ô nhiễm nước dưới đất liên quan đến sử dụng phân đạm trên đất trồng cây hàng năm
• 2.4.4. Phương pháp đánh giá nguy cơ môi trường liên quan đến phát thải khí nhà kính do sử dụng phân đạm trên đất trồng cây hàng năm
• 2.4.5. Phương pháp tính cân bằng và hiệu quả sử dụng nitơ
• 2.4.6. Phương pháp thống kê, xử lý số liệu, phân tích tổng hợp
• 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Hiện trạng sử dụng đất và bón phân đạm trên đất trồng cây hàng năm tại huyện Giao Thủy
• 3.1.1. Hiện trạng sử dụng đất trồng cây hàng năm tại huyện Giao Thủy
• 3.1.2. Kỹ thuật canh tác và hiện trạng sử dụng phân đạm trên đất trồng cây hàng năm huyện Giao Thủy
• 3.1.3. Hiện trạng thành phần nitơ trên các loại sử dụng đất trồng cây hàng năm
• 3.1.4. Nguy cơ ô nhiễm nitrat trong nước dưới đất tầng nông do sử dụng phân đạm trên đất trồng cây hàng năm
• 3.1.5. Đánh giá tổn thương nước dưới đất tầng nông tại huyện Giao Thủy
• 3.1.6. Đánh giá nguy cơ ô nhiễm nitrat trong nước dưới đất từ hoạt động bón phân đạm trên đất trồng cây hàng năm
• 3.2. Đánh giá rủi ro nước dưới đất tầng nông tại huyện Giao Thủy
• 3.2.1. Độ tin cậy của mô hình đánh giá nguy cơ ô nhiễm nitrat trong nước dưới đất tầng nông áp dụng cho huyện Giao Thủy
• 3.3. Nguy cơ phát thải khí nhà kính nitơ oxit (N2O) từ đất trồng cây hàng năm
• 3.3.1. Hiện trạng phát thải nitơ oxit (N2O) từ đất trồng cây hàng năm
• 3.3.2. Ảnh hưởng của lượng phân đạm và các yếu tố môi trường đất đến phát thải N2O từ đất trồng cây hàng năm
• 3.3.3. Đề xuất giải pháp giảm thiểu nguy cơ, rủi ro do sử dụng phân đạm trên đất trồng cây hàng năm tại huyện Giao Thủy
• 3.3.4. Đánh giá cân bằng nitơ trong hệ thống trồng cây hàng năm làm cơ sở đề xuất các giải pháp
• 3.3.5. Đề xuất giải pháp giảm rửa trôi nitrat và phát thải nitơ oxit trên đất trồng cây hàng năm tại huyện Giao Thủy
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC A: VỊ TRÍ LẤY MẪU VÀ SỐ LIỆU SƠ CẤP. MỘT SỐ HÌNH ẢNH NGHIÊN CỨU

Tóm tắt

I. Giới thiệu

Luận án 'Đánh giá nguy cơ môi trường từ phân đạm trên đất trồng cây hàng năm tại Giao Thủy, Nam Định' tập trung vào việc phân tích tác động của việc sử dụng phân đạm đến môi trường. Đánh giá môi trường là một phần quan trọng trong quản lý nông nghiệp bền vững. Việc sử dụng phân đạm không chỉ ảnh hưởng đến năng suất cây trồng mà còn có thể gây ra nguy cơ môi trường nghiêm trọng. Nghiên cứu này nhằm mục đích xác định mức độ ô nhiễm nitrat trong nước dưới đất và phát thải khí nhà kính từ đất trồng cây hàng năm. Theo các nghiên cứu trước đây, lượng phân đạm bón cho cây trồng thường chỉ được hấp thu một phần, phần còn lại có thể gây ô nhiễm môi trường. Điều này đặt ra yêu cầu cấp thiết về việc quản lý và sử dụng phân bón một cách hợp lý.

II. Tình hình sử dụng phân đạm tại Giao Thủy

Huyện Giao Thủy, tỉnh Nam Định, là một trong những khu vực có nền nông nghiệp phát triển mạnh mẽ. Việc sử dụng phân đạm trong canh tác cây hàng năm đã gia tăng đáng kể trong những năm gần đây. Theo số liệu thống kê, lượng phân đạm bón cho cây trồng tại đây đã đạt mức cao, dẫn đến sự gia tăng nồng độ nitrat trong nước dưới đất. Nghiên cứu cho thấy rằng, việc bón phân đạm không hợp lý có thể dẫn đến ô nhiễm đất và nước, ảnh hưởng đến sức khỏe con người và sinh thái. Các biện pháp quản lý phân bón cần được áp dụng để giảm thiểu tác động tiêu cực này. Việc đánh giá hiện trạng sử dụng phân đạm là cần thiết để đưa ra các giải pháp hiệu quả nhằm bảo vệ môi trường.

III. Nguy cơ ô nhiễm nitrat và phát thải khí nhà kính

Sử dụng phân đạm không chỉ gây ra nguy cơ ô nhiễm nitrat mà còn dẫn đến phát thải khí nhà kính, đặc biệt là N2O. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng, lượng N2O phát thải từ đất trồng cây hàng năm tại Giao Thủy chiếm tỷ lệ lớn trong tổng lượng khí nhà kính phát thải từ nông nghiệp. Tác động môi trường từ việc sử dụng phân đạm cần được đánh giá một cách toàn diện. Việc rửa trôi nitrat vào nước dưới đất là một trong những vấn đề nghiêm trọng, có thể dẫn đến ô nhiễm nguồn nước. Các mô hình như DRASTIC và IPNOA đã được áp dụng để đánh giá mức độ ô nhiễm và rủi ro môi trường. Kết quả cho thấy, cần có các biện pháp quản lý hiệu quả để giảm thiểu ô nhiễm và bảo vệ tài nguyên nước.

IV. Giải pháp quản lý rủi ro môi trường

Để giảm thiểu nguy cơ môi trường từ việc sử dụng phân đạm, các giải pháp quản lý cần được đề xuất. Việc áp dụng các phương pháp canh tác bền vững, như luân canh cây trồng và sử dụng phân bón hữu cơ, có thể giúp cải thiện chất lượng đất và giảm thiểu ô nhiễm. Ngoài ra, việc nâng cao nhận thức của nông dân về tác động của phân đạm đến môi trường cũng là một yếu tố quan trọng. Các chương trình đào tạo và hướng dẫn sử dụng phân bón hợp lý cần được triển khai để đảm bảo rằng nông dân có thể áp dụng các biện pháp hiệu quả trong canh tác. Điều này không chỉ giúp bảo vệ môi trường mà còn nâng cao năng suất cây trồng.

V. Kết luận

Luận án đã chỉ ra rằng, việc sử dụng phân đạm trên đất trồng cây hàng năm tại Giao Thủy có thể gây ra nhiều nguy cơ môi trường nghiêm trọng. Cần có các biện pháp quản lý hiệu quả để giảm thiểu ô nhiễm nitrat và phát thải khí nhà kính. Việc đánh giá và quản lý rủi ro môi trường là cần thiết để đảm bảo sự phát triển bền vững của nông nghiệp tại khu vực này. Các nghiên cứu tiếp theo cần tập trung vào việc phát triển các mô hình quản lý phân bón hiệu quả hơn, nhằm bảo vệ tài nguyên nước và môi trường sống.

Nội dung chính

Tổng quan luận án

Luận án tiến sĩ với đề tài "Đánh giá nguy cơ môi trường do sử dụng phân đạm trên đất trồng cây hàng năm tại huyện Giao Thủy, tỉnh Nam Định" do nghiên cứu sinh Lý Thị Thu Hà thực hiện tại Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội (năm 2023), thuộc chuyên ngành Môi trường đất và nước (mã số: 9440301.02), dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS. Nguyễn Thị Hà và PGS. Ngô Thế Ân. Công trình được hỗ trợ cơ sở vật chất từ Bộ môn Công nghệ Môi trường (Trường Đại học Khoa học Tự nhiên và Học viện Nông nghiệp Việt Nam) cùng nguồn tài trợ từ Dự án DeltAdapt.

Tính cấp thiết và khoảng trống nghiên cứu

Nitơ (N) là nguyên tố dinh dưỡng thiết yếu quyết định sinh trưởng và năng suất cây trồng. Trong các hệ thống nông nghiệp thâm canh, tỷ lệ bón phân đạm trung bình toàn cầu đạt khoảng 220 kg N/ha/vụ trong sản xuất rau. Tuy nhiên, cây trồng thường chỉ hấp thu khoảng 47–50% lượng phân đạm được cung cấp; lượng dư thừa còn lại phân tán vào các thành phần môi trường. Lượng đạm dư thừa thất thoát thông qua các con đường: rửa trôi nitrat ($\text{NO}_3^-$) xuống tầng nước dưới đất, bay hơi amoniac ($\text{NH}_3$), và chuyển hóa thành các dạng khí như dinitơ ($\text{N}_2$), oxit nitric ($\text{NO}$), và nitơ oxit ($\text{N}_2\text{O}$). Trong đó, $\text{NO}_3^-$ là tác nhân gây ô nhiễm nước ngầm và phú dưỡng nguồn nước mặt, còn $\text{N}_2\text{O}$ là khí nhà kính có tiềm năng làm nóng toàn cầu trong 100 năm gấp 265 đến 298 lần so với $\text{CO}_2$, đồng thời phá hủy tầng ôzôn bình lưu. Đất trồng cây hàng năm đóng góp xấp xỉ 60% tổng lượng phát thải $\text{N}_2\text{O}$ toàn cầu từ hoạt động nhân sinh.

Tại huyện Giao Thủy, tỉnh Nam Định – vùng đất ven biển cửa sông Hồng chịu tác động mạnh của biến đổi khí hậu và xâm nhập mặn – quá trình chuyển đổi cơ cấu cây trồng từ đất chuyên lúa sang mô hình luân canh rau – lúa và chuyên rau diễn ra mạnh mẽ trên nền đất pha cát cồn cao. Quá trình thâm canh này kéo theo sự gia tăng lượng phân đạm bón vào đất. Tuy nhiên, các đánh giá định lượng đồng bộ về rủi ro rửa trôi $\text{NO}_3^-$ tới nước dưới đất tầng nông và mức phát thải $\text{N}_2\text{O}$ tại các vùng ven biển nhiệt đới ở Việt Nam còn rất hạn chế. Việc kết hợp các mô hình không gian và phương pháp đo đạc thực địa để xác định rủi ro môi trường do phân đạm là yêu cầu cấp thiết.

Mục tiêu nghiên cứu

• Mục tiêu chung: Đánh giá nguy cơ, rủi ro môi trường từ nitơ (dạng $\text{NO}_3^-$) rửa trôi tới nước dưới đất tầng nông và phát thải khí nhà kính ($\text{N}_2\text{O}$) liên quan đến sử dụng phân đạm trên đất trồng cây hàng năm tại huyện Giao Thủy, tỉnh Nam Định.
• Mục tiêu cụ thể:
  1. Đánh giá hiện trạng sử dụng phân đạm trên đất trồng cây hàng năm tại huyện Giao Thủy, tỉnh Nam Định.
  2. Đánh giá nguy cơ, rủi ro rửa trôi $\text{NO}_3^-$ tới nước dưới đất tầng nông và phát thải khí nhà kính $\text{N}_2\text{O}$ liên quan đến sử dụng phân đạm trên đất trồng cây hàng năm tại huyện Giao Thủy, tỉnh Nam Định.
  3. Đề xuất các giải pháp quản lý rủi ro môi trường thông qua đánh giá cân bằng nitơ trên đất trồng cây hàng năm nhằm giảm thiểu rửa trôi $\text{NO}_3^-$ tới nước dưới đất tầng nông và phát thải khí nhà kính $\text{N}_2\text{O}$ tại địa bàn nghiên cứu.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

• Đối tượng nghiên cứu: Các loại hình sử dụng đất trồng cây hàng năm (ĐTCHN); lượng phân đạm vô cơ và hữu cơ sử dụng; nước dưới đất tầng nông (tầng chứa nước lỗ hổng Holocen - $\text{qh}_2$); nồng độ $\text{NO}_3^-$ rửa trôi; dòng phát thải khí nhà kính $\text{N}_2\text{O}$.
• Phạm vi không gian: Địa bàn huyện Giao Thủy, tỉnh Nam Định với 22 xã và thị trấn đại diện cho các vùng sinh thái nông nghiệp ven biển.
• Phạm vi thời gian: Số liệu điều tra nông học, quan trắc môi trường đất, nước và đo đạc khí nhà kính thực địa được thực hiện trong giai đoạn 2015–2017.

---

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Các hướng nghiên cứu chính đã được tổng quan

1. Nhu cầu và hiệu quả sử dụng phân đạm (NUE): Báo cáo của FAO (2017, 2018) cho thấy nhu cầu đạm toàn cầu và châu Á gia tăng liên tục (châu Á chiếm hơn 60% tổng lượng tiêu thụ toàn cầu). Lassaletta và cộng sự (2014, 2016) cùng Yan và cộng sự (2020) chỉ ra xu hướng suy giảm NUE toàn cầu từ 68% (năm 1960) xuống còn khoảng 47%. Trong canh tác lúa gạo, các công trình của Peng và cộng sự (2009), Chen và cộng sự (2014), Liang Wu và cộng sự (2015), Ding và cộng sự (2020), Chivenge và cộng sự (2021), Alam (2023) thống kê lượng bón đạm dao động mạnh từ 33–350 kg N/ha/vụ tùy quốc gia. Trong canh tác rau, mức bón đạm trên thế giới rất cao: New Zealand từ 100–230 kg N/ha (Reid & Morton, 2019); Georgia, Hoa Kỳ từ 191–315 kg N/ha (da Silva, 2020); Hàn Quốc từ 487–500,5 kg N/ha (Koh, 2021); Trung Quốc từ 234–870 kg N/ha (Min & Shi, 2018; Jia et al., 2012). Tại Việt Nam, tiêu thụ phân bón đạt 415,3 kg/ha năm 2018 (FAO, 2018); các nghiên cứu của Nguyen (2017), Phan (2018), Trần Thị Xuân Phương (2021) ghi nhận lượng đạm bón thực tế cho lúa tại Đồng bằng sông Cửu Long và Thừa Thiên Huế thường vượt khuyến cáo từ 20–30%.
2. Hệ quả môi trường do phân đạm:
   • Tích lũy nitrat trong rau: Colla và cộng sự (2018), Kyriacou và cộng sự (2019) cảnh báo nguy cơ hình thành hợp chất N-nitroso gây ung thư và hội chứng methemoglobin khi bón vượt 200 kg N/ha.
   • Axit hóa đất: Guo và cộng sự (2010), Chien và cộng sự (2008), Lucas và cộng sự (2011) chứng minh phân bón gốc amoni làm giảm pH đất từ 0,30–0,80 đơn vị sau nhiều năm thâm canh.
   • Bay hơi amoniac và rửa trôi nitrat: Zhou và cộng sự (2021) ước tính $\text{NH}_3$ bay hơi chiếm 10–14% lượng đạm thất thoát; Jabloun và cộng sự (2015), Tamagno và cộng sự (2022), Hess và cộng sự (2020) xác định rửa trôi $\text{NO}_3^-$ chiếm khoảng 19% tổng lượng N bón toàn cầu, chịu tác động mạnh bởi lượng mưa và kết cấu đất cát.
   • Phát thải $\text{N}_2\text{O}$: IPCC (2006, 2015, 2019a), Snyder và cộng sự (2009), Wang và cộng sự (2011), Chalk và cộng sự (2019), Xing và cộng sự (2021), Zaman và cộng sự (2021) phân tích các yếu tố độ ẩm (WFPS 70–80%), nhiệt độ đất (15–27°C) và hệ số phát thải trực tiếp (EF khoảng 1,0% đối với phân hóa học).
3. Mô hình hóa đánh giá tổn thương và rủi ro nước ngầm: Aller và cộng sự (1987) xây dựng mô hình DRASTIC; Foster (1987) phát triển mô hình GOD; Padovani và cộng sự (2002) thiết lập chỉ số nguy cơ nông nghiệp IPNOA. Các nghiên cứu ứng dụng DRASTIC và IPNOA trên thế giới bao gồm Fritch (2000), Pacheco (2015), Barzegar (2019), Alamne (2022), Chakraborty (2022), Yu (2022). Tại Việt Nam, mô hình DRASTIC được áp dụng bởi Bùi Trần Vượng (2004), Nguyễn Đình Tiến (2007), Phạm Quý Nhân (2014).

Khoảng trống nghiên cứu luận án giải quyết

Các nghiên cứu sử dụng DRASTIC tại Việt Nam trước đây chỉ dừng lại ở việc đánh giá tính tổn thương nội tại chung cho toàn khu vực địa chất thủy văn, chưa tích hợp nguồn nguy cơ nông nghiệp cụ thể (IPNOA) từ từng loại hình sử dụng đất trồng cây hàng năm. Bên cạnh đó, chưa có công trình nào kiểm định mức độ tin cậy của mô hình bằng việc đối chiếu chỉ số rủi ro tính toán với nồng độ $\text{NO}_3^-$ thực tế trong tầng chứa nước nông. Ngoài ra, số liệu định lượng trực tiếp đồng thời giữa rửa trôi $\text{NO}_3^-$ và phát thải $\text{N}_2\text{O}$ trên đất trồng cây hàng năm vùng ven biển nhiệt đới còn thiếu hụt.

---

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Cơ sở lý thuyết và khung phân tích

Luận án tiếp cận dựa trên lý thuyết chu trình sinh địa hóa nitơ trong hệ thống nông nghiệp, mô hình "lỗ trong đường ống" (hole-in-the-pipe), và nguyên lý đánh giá rủi ro môi trường (Environmental Risk Assessment - ERA). Rủi ro ô nhiễm nước ngầm được xác định theo công thức kết hợp giữa tính tổn thương nội tại của tầng chứa nước và mức độ nguy cơ từ hoạt động bón phân trên bề mặt:

$$\text{Chỉ số Rủi ro (RI)} = \text{Chỉ số Tổn thương (DI)} \times \text{Chỉ số Nguy cơ (HI)}$$

Thuật ngữ / Khái niệm	Định nghĩa áp dụng trong luận án
Đất trồng cây hàng năm (ĐTCHN)	Đất gieo trồng, thu hoạch và kết thúc chu kỳ sản xuất không quá 1 năm (theo Thông tư 27/2018/TT-BTNMT), gồm đất lúa và đất trồng cây hàng năm khác.
Đất nhiễm mặn	Đất có nồng độ muối hòa tan cao, độ dẫn điện $\text{EC} > 4\text{ dS/m}$ ở 25°C (tương đương độ mặn khoảng 2,56‰).
Nước dưới đất tầng nông	Tầng chứa nước lỗ hổng trầm tích Holocen ($\text{qh}_2$), là tầng nước ngầm thứ nhất kể từ mặt đất.
Hiệu quả sử dụng nitơ (NUE)	Tỷ lệ phần trăm giữa lượng nitơ tích lũy trong sinh khối thu hoạch so với tổng lượng nitơ cung cấp từ đầu vào.

Phương pháp nghiên cứu

1. Phương pháp điều tra xã hội học nông nghiệp: Thực hiện khảo sát 130 hộ nông dân tại các xã thuộc huyện Giao Thủy thông qua bộ phiếu câu hỏi cấu trúc nhằm thu thập số liệu về diện tích canh tác, cơ cấu giống cây trồng, chế độ luân canh, chủng loại và liều lượng phân đạm, phương thức bón, nguồn nước tưới và phương pháp xử lý phụ phẩm đồng ruộng.
2. Phương pháp lấy mẫu và phân tích trong phòng thí nghiệm:
   • Mẫu đất: Lấy mẫu định kỳ theo mùa vụ tại 22 xã đại diện cho 4 loại hình sử dụng đất (LUTs): Đất chuyên rau (CV), Đất luân canh rau – lúa (RV), Đất lúa không nhiễm mặn (FRR), Đất lúa nhiễm mặn (SRR). Phân tích các chỉ tiêu: thành phần cơ giới, pH, độ dẫn điện EC, tổng nitơ ($\text{N}_{\text{ts}}$), amoni ($\text{NH}_4^+$-N), nitrat ($\text{NO}_3^-$-N).
   • Mẫu nước dưới đất: Lấy mẫu từ các giếng khoan tầng nông ($\text{qh}_2$) tại 22 xã/thị trấn theo các đợt trong năm để phân tích nồng độ $\text{NO}_3^-$.
   • Mẫu thực vật: Lấy mẫu hạt giống, cây giống, sản phẩm thu hoạch và phụ phẩm (rơm rạ, thân lá) để phân tích tỷ lệ vật chất khô và hàm lượng nitơ tổng số.
3. Phương pháp đánh giá tổn thương nước dưới đất (DRASTIC): Xây dựng 7 lớp bản đồ chuyên đề theo hệ thống Aller và cộng sự (1987) với công thức:

$$\text{DI} = D_r D_w + R_r R_w + A_r A_w + S_r S_w + T_r T_w + I_r I_w + C_r C_w$$

Trong đó: $D$ là độ sâu mực nước ngầm (trọng số $w=5$), $R$ là lượng nước tái nạp thực ($w=4$), $A$ là môi trường tầng chứa nước ($w=3$), $S$ là thành phần cơ giới đất ($w=2$), $T$ là độ dốc địa hình ($w=1$), $I$ là ảnh hưởng của đới thông khí ($w=5$), $C$ là độ thấm thủy lực ($w=3$). Các lớp được số hóa và chồng xếp trên phần mềm ArcGIS. 4. Phương pháp đánh giá nguy cơ ô nhiễm nitrat nông nghiệp (IPNOA): Tính toán chỉ số nguy cơ theo Padovani và cộng sự (2002):

$$\text{HI} = \text{HF} \times \text{CF}_s \times \text{CF}i \times \text{CF}{pa} \times \text{CF}_e$$

Trong đó: $\text{HF}$ là yếu tố nguy cơ từ tải lượng đạm bón (phân khoáng, phân hữu cơ, bùn thải); $\text{CF}_s$ là yếu tố kiểm soát hàm lượng nitơ trong đất; $\text{CF}i$ là kỹ thuật tưới; $\text{CF}{pa}$ là kỹ thuật làm đất và phương pháp bón; $\text{CF}_e$ là điều kiện khí hậu (lượng mưa và nhiệt độ). 5. Phương pháp đo đạc thực địa phát thải $\text{N}_2\text{O}$ và rửa trôi $\text{NO}_3^-$:

• Phát thải $\text{N}_2\text{O}$: Sử dụng phương pháp buồng tĩnh đóng kín (static closed chamber) lắp đặt trực tiếp trên các ô thí nghiệm đại diện cho 4 LUTs với 4 công thức bón đạm: $\text{N}0$ (đối chứng, không bón đạm), $\text{N}{-20}$ (giảm 20% đạm), $\text{N}$ (mức bón thông thường của nông dân), $\text{N}_{+20}$ (tăng 20% đạm). Mẫu khí được hút bằng ống tiêm chuyên dụng và phân tích trên máy sắc ký khí (GC).
• Rửa trôi $\text{NO}_3^-$: Đo lường bằng phương pháp ống bẫy tích lũy tổng hợp SIA (Self-Integrating Accumulators) chôn dưới tầng rễ cây trồng tại thực địa.

6. Phương pháp tính toán cân bằng nitơ và xử lý số liệu:
   • Lập phương trình cân bằng nitơ tổng thể cho từng loại hình canh tác: $\text{N}{\text{vào}} = \text{N}{\text{ra}} \pm \Delta \text{N}_{\text{tồn lưu}}$.
   • Xử lý thống kê, hồi quy đa biến và lựa chọn mô hình trung bình Bayes (bicreg) bằng ngôn ngữ lập trình R; xây dựng bản đồ chuyên đề trên hệ thống thông tin địa lý (ArcGIS).

---

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1. Tổng quan các vấn đề nghiên cứu

Chương 1 hệ thống hóa cơ sở lý luận về chu trình nitơ trong đất nông nghiệp, làm rõ các quá trình chuyển hóa sinh hóa: amin hóa (phân giải protein thành axit amin), amon hóa (chuyển nhóm amin thành $\text{NH}_4^+$), nitrat hóa (oxy hóa $\text{NH}_4^+$ thành $\text{NO}_2^-$ và $\text{NO}_3^-$) và khử nitrat hóa (khử $\text{NO}_3^-$ thành $\text{N}_2\text{O}$ và $\text{N}_2$). Chương này tổng hợp dữ liệu thứ cấp về thực trạng sử dụng phân đạm: mức tiêu thụ đạm cho lúa tại các nước châu Á dao động từ 48–300 kg N/ha/vụ; lượng bón cho rau dao động từ 120–870 kg N/ha.

Phần tổng quan phân tích các hệ quả môi trường gồm: tích lũy nitrat trong rau vượt ngưỡng an toàn; axit hóa đất canh tác (làm tụt giảm 0,3–0,8 pH sau 20 năm thâm canh); thất thoát amoniac qua bay hơi (chiếm 10–14% tổng N mất mát); nguy cơ rửa trôi nitrat gây ô nhiễm nước ngầm tầng nông (trên 19% N bón bị rửa trôi); và phát thải khí nhà kính $\text{N}_2\text{O}$ có khả năng làm ấm toàn cầu gấp 265–298 lần $\text{CO}_2$. Chương 1 cũng trình bày tổng quan điều kiện tự nhiên, đặc điểm địa chất thủy văn tầng chứa nước Holocen ($\text{qh}_2$) tại huyện Giao Thủy, tỉnh Nam Định, từ đó xác định khoảng trống khoa học cần giải quyết.

Chương 2. Đối tượng, phạm vi và phương pháp nghiên cứu

Chương 2 trình bày chi tiết thiết kế nghiên cứu, khung logic và các quy trình kỹ thuật. Phạm vi không gian bao quát 22 xã/thị trấn huyện Giao Thủy; thời gian thu thập dữ liệu và quan trắc trải dài từ năm 2015 đến 2017. Chương này mô tả chi tiết:

• Quy trình điều tra 130 hộ nông dân canh tác trên 4 loại hình sử dụng đất chính: CV, RV, FRR, SRR.
• Quy trình phân tích lý hóa đất, nước ngầm và mẫu sinh khối thực vật theo tiêu chuẩn quốc gia và quốc tế.
• Bảng phân cấp trọng số, điểm số đánh giá tính tổn thương nước ngầm theo mô hình DRASTIC (7 thông số địa chất thủy văn) và chỉ số nguy cơ IPNOA (các yếu tố $\text{HF}, \text{CF}_s, \text{CF}i, \text{CF}{pa}, \text{CF}_e$).
• Quy chuẩn bố trí thí nghiệm buồng tĩnh đo phát thải $\text{N}_2\text{O}$ tại ruộng lúa, ruộng rau, cầu gỗ dẫn ra vị trí lấy khí và phương pháp bẫy tích lũy SIA đo rửa trôi $\text{NO}_3^-$.
• Khung tính toán cân bằng N nông hộ và các phương pháp thống kê trên phần mềm R và ArcGIS.

Chương 3. Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Chương 3 trình bày toàn bộ phát hiện thực nghiệm và thảo luận kết quả nghiên cứu qua 4 nhóm nội dung:

1. Hiện trạng sử dụng đất và bón phân đạm tại huyện Giao Thủy

Khảo sát 130 hộ nông dân cho thấy sự phân hóa rõ rệt về lượng phân đạm sử dụng giữa các loại hình canh tác. Lượng đạm vô cơ bón thực tế cho các nhóm cây trồng cao hơn đáng kể so với mức khuyến cáo kỹ thuật:

Loại hình canh tác / Cây trồng	Lượng N bón thực tế (kg N/ha/năm)	Mức khuyến cáo kỹ thuật (kg N/ha/năm)	Tỷ lệ vượt khuyến cáo
Đất chuyên rau (CV)	532,9 – 1018,1 (TB: ~725)	250 – 400	Vượt 1,5 – 2,5 lần
Đất luân canh rau – lúa (RV)	630,3 – 1085,5 (TB: ~835)	350 – 500	Vượt 1,6 – 2,2 lần
Đất lúa không nhiễm mặn (FRR)	133,3 – 562,9 (TB: ~340)	200 – 240 (cho 2 vụ)	Vượt 1,4 – 1,7 lần
Đất lúa nhiễm mặn (SRR)	182,2 – 430,5 (TB: ~335)	200 – 220 (cho 2 vụ)	Vượt 1,5 – 1,8 lần

Hàm lượng $\text{NO}_3^-$-N và $\text{NH}_4^+$-N trong đất biến động mạnh theo thời gian mùa vụ và chế độ bón. Đất chuyên rau và luân canh rau – lúa duy trì tích lũy $\text{NO}_3^-$-N trong tầng đất mặt cao hơn rõ rệt so với đất chuyên lúa nước.

2. Nguy cơ và rủi ro ô nhiễm nitrat trong nước dưới đất tầng nông

• Chỉ số tổn thương nội tại (DI): Tính toán từ mô hình DRASTIC cho thấy các khu vực cồn cát ven biển, nơi có mực nước ngầm nông ($0–1,5\text{ m}$), thành phần cơ giới đất cát pha và độ thấm thủy lực cao, có chỉ số DI thuộc cấp dễ bị tổn thương từ cao đến rất cao.
• Chỉ số nguy cơ nông nghiệp (HI): Mô hình IPNOA ghi nhận các xã có diện tích chuyên rau (Bạch Long, Quất Lâm, Giao Yến) và luân canh rau – lúa (Giao Phong, Giao Long) có chỉ số nguy cơ $\text{HI}$ cao nhất do lượng đạm bón lớn và kỹ thuật tưới rãnh/tưới tràn.
• Bản đồ rủi ro ô nhiễm nitrat ($\text{RI}$): Kết hợp $\text{DI}$ và $\text{HI}$ cho thấy vùng rủi ro cao tập trung tại các xã chuyển đổi mạnh sang rau màu ven biển.
• Kiểm định độ tin cậy mô hình: Quan trắc nồng độ $\text{NO}_3^-$ trong nước dưới đất tầng nông ($\text{qh}_2$) tại 22 xã/thị trấn ghi nhận giá trị từ $0,01\text{ mg/L}$ đến $0,16\text{ mg/L}$ (giá trị trung bình cao nhất tại Giao Phong $0,11\text{ mg/L}$, Bạch Long $0,09\text{ mg/L}$). Kết quả phân tích hồi quy cho thấy mối tương quan thuận rõ rệt giữa chỉ số rủi ro tính toán $\text{RI}$ và nồng độ $\text{NO}_3^-$ thực tế đo được trong nước ngầm tầng nông.

3. Phát thải khí nhà kính nitơ oxit ($\text{N}_2\text{O}$) từ đất trồng cây hàng năm

• Cường độ và tích lũy phát thải: Thí nghiệm đo buồng tĩnh trên 4 LUTs với các công thức bón đạm cho thấy lượng phát thải $\text{N}_2\text{O}$ tích lũy đạt giá trị cao nhất ở đất luân canh rau – lúa (RV) và đất chuyên rau (CV), thấp hơn nhiều ở đất lúa không nhiễm mặn (FRR) và lúa nhiễm mặn (SRR).
• Tác động của mức bón đạm: Khi tăng mức bón từ $\text{N}0 \rightarrow \text{N}{-20} \rightarrow \text{N} \rightarrow \text{N}_{+20}$, lượng $\text{N}2\text{O}$ phát thải tăng theo hàm phi tuyến/tuyến tính thuận. Ở mức bón $\text{N}{+20}$, phát thải $\text{N}_2\text{O}$ gia tăng vượt bậc so với công thức chuẩn $\text{N}$.
• Ảnh hưởng của các yếu tố môi trường đất: Phân tích mô hình hồi quy trung bình Bayes (bicreg trong R) xác định lượng $\text{N}_2\text{O}$ phát thải tương quan thuận chặt chẽ với hàm lượng $\text{NO}_3^-$ trong đất, nhiệt độ đất ($15–26^\circ\text{C}$ kích thích quá trình nitrat/khử nitrat), độ ẩm đất và độ mặn.

4. Đánh giá cân bằng nitơ và đề xuất giải pháp giảm thiểu

• Cân bằng nitơ: Tính toán cân bằng N cho thấy mô hình chuyên rau (CV) và luân canh rau – lúa (RV) có lượng N thặng dư đầu vào rất lớn, dẫn đến thất thoát qua rửa trôi $\text{NO}_3^-$ (lên tới $100–260\text{ kg N/ha/năm}$) và phát thải khí cao, khiến hiệu quả sử dụng nitơ (NUE) bị suy giảm.
• Đề xuất mức bón tối ưu: Luận án xây dựng bảng định mức phân bón khuyến nghị cho từng loại cây trồng (lúa, khoai tây, dưa lê, dưa hấu, bắp cải, củ cải) trên địa bàn huyện Giao Thủy nhằm cắt giảm $20–30%$ lượng đạm dư thừa mà vẫn đảm bảo năng suất cây trồng.
• Giải pháp xử lý tàn dư thực vật: Tái sử dụng rơm rạ và phụ phẩm cây màu thay vì đốt bỏ trên đồng ruộng giúp giảm thiểu phát thải khí nhà kính và bổ sung chất hữu cơ bảo vệ đất.

---

Kết quả và những đóng góp mới

Đóng góp về mặt lý luận và khoa học

1. Thiết lập quy trình tích hợp mô hình tổn thương địa chất thủy văn DRASTIC với chỉ số nguy cơ nông nghiệp IPNOA trên nền GIS để đánh giá rủi ro ô nhiễm nitrat đối với nước dưới đất tầng nông từ nguồn đất trồng cây hàng năm tại vùng ven biển nhiệt đới.
2. Kiểm chứng độ tin cậy của mô hình đánh giá rủi ro thông qua việc xác lập mối tương quan thực nghiệm giữa chỉ số rủi ro tính toán ($\text{RI}$) và nồng độ $\text{NO}_3^-$ thực tế trong tầng chứa nước Holocen ($\text{qh}_2$).
3. Bổ sung bộ dữ liệu thực nghiệm về hệ số phát thải và động thái phát thải khí nhà kính $\text{N}_2\text{O}$ đo đạc trực tiếp bằng phương pháp buồng tĩnh trên các hệ thống canh tác lúa, luân canh rau – lúa và chuyên rau tại Đồng bằng sông Hồng.

Đóng góp về mặt thực tiễn

1. Cung cấp bức tranh hiện trạng định lượng về mức bón phân đạm quá mức trên địa bàn huyện Giao Thủy, xác định các điểm nóng môi trường về rủi ro ô nhiễm nước ngầm và phát thải khí nhà kính.
2. Đề xuất bảng định mức bón phân đạm tối ưu cho từng loại cây hàng năm chính, giúp nông dân và cơ quan quản lý nông nghiệp địa phương giảm chi phí đầu vào và giảm thất thoát nitơ ra môi trường.
3. Cung cấp dữ liệu cơ sở phục vụ công tác kiểm kê khí nhà kính ngành nông nghiệp theo cam kết Đóng góp do quốc gia tự quyết định (NDC) của Việt Nam.

---

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

• Hạn chế: Các thí nghiệm đo đạc thực địa chuyên sâu và mạng lưới lấy mẫu quan trắc được giới hạn trong phạm vi không gian huyện Giao Thủy, tỉnh Nam Định trong khung thời gian 2015–2017; các thông số mô hình phụ thuộc vào điều kiện thổ nhưỡng phù sa pha cát và địa chất thủy văn ven biển cửa sông Hồng, chưa đánh giá cho các tầng chứa nước sâu hơn.
• Hướng nghiên cứu tiếp: Mở rộng quy mô ứng dụng mô hình tích hợp DRASTIC – IPNOA cho các huyện ven biển khác thuộc vùng Đồng bằng sông Hồng và Đồng bằng sông Cửu Long; thực hiện quan trắc dài hạn dòng phát thải khí nhà kính dưới các kịch bản xâm nhập mặn và biến đổi khí hậu cực đoan; mở rộng đối tượng nghiên cứu sang cây công nghiệp và cây ăn quả ngắn ngày.

---

Giá trị tham khảo

• Đối với cơ quan quản lý và hoạch định chính sách: Là cơ sở dữ liệu khoa học giúp Sở Tài nguyên và Môi trường, Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn tỉnh Nam Định xây dựng quy hoạch phân vùng nông nghiệp an toàn, quản lý tài nguyên nước ngầm và ban hành hướng dẫn kỹ thuật bón phân hợp lý.
• Đối với nghiên cứu sinh và giảng viên: Là tài liệu tham khảo trong phương pháp tích hợp mô hình không gian GIS (DRASTIC, IPNOA), kỹ thuật đo đạc khí nhà kính bằng buồng tĩnh, phương pháp bẫy tích lũy SIA và kỹ thuật xử lý dữ liệu hồi quy Bayesian (bicreg trong R) trong khoa học môi trường đất và nước.

---

Câu hỏi thường gặp

1. Bốn loại hình sử dụng đất trồng cây hàng năm (LUTs) chính được luận án nghiên cứu là gì?

Luận án tập trung nghiên cứu 4 loại hình sử dụng đất chính tại huyện Giao Thủy: Đất chuyên rau (CV - Chuyên rau), Đất luân canh rau – lúa (RV - Rau lúa), Đất trồng lúa không nhiễm mặn (FRR - Fresh rice), và Đất trồng lúa bị nhiễm mặn (SRR - Saline rice).

2. Mô hình nào được sử dụng để đánh giá rủi ro ô nhiễm nitrat tới nước dưới đất tầng nông?

Luận án kết hợp mô hình DRASTIC (đánh giá tính dễ bị tổn thương nội tại của tầng chứa nước gồm 7 thông số: Độ sâu mực nước, Lượng nước tái nạp, Tầng chứa nước, Thành phần cơ giới đất, Địa hình, Đới thông khí, Độ thấm thủy lực) với mô hình IPNOA (đánh giá chỉ số nguy cơ ô nhiễm nitrat nông nghiệp từ tải lượng phân bón và các yếu tố kiểm soát canh tác) để tính chỉ số rủi ro $\text{RI} = \text{DI} \times \text{HI}$ trên nền tảng ArcGIS.

3. Thực trạng bón phân đạm trên đất chuyên rau và luân canh rau – lúa tại Giao Thủy có đặc điểm gì?

Lượng phân đạm bón thực tế trên đất chuyên rau (CV) dao động từ 532,9 đến 1018,1 kg N/ha/năm và đất luân canh rau – lúa (RV) dao động từ 630,3 đến 1085,5 kg N/ha/năm, vượt từ 1,5 đến 2,5 lần so với mức khuyến cáo kỹ thuật, dẫn đến lượng thặng dư nitơ trong đất cao và làm gia tăng thất thoát ra môi trường.

4. Phương pháp nào được sử dụng để đo đạc phát thải $\text{N}_2\text{O}$ và rửa trôi $\text{NO}_3^-$ tại thực địa?

Phát thải khí $\text{N}2\text{O}$ được đo đạc trực tiếp bằng phương pháp buồng tĩnh đóng kín (static closed chamber) trên các ô thí nghiệm với các công thức bón phân $\text{N}0, \text{N}{-20}, \text{N}, \text{N}{+20}$ và phân tích qua sắc ký khí. Lượng $\text{NO}_3^-$ rửa trôi được đo bằng phương pháp bẫy tích lũy tổng hợp SIA (Self-Integrating Accumulators) chôn dưới tầng rễ cây trồng.

5. Những phát hiện chính về cân bằng nitơ và hiệu quả sử dụng phân đạm (NUE) trong luận án là gì?

Các loại hình canh tác rau màu (CV và RV) có lượng nitơ đầu vào vượt xa nhu cầu cây trồng, dẫn đến hiệu quả sử dụng nitơ (NUE) thấp, lượng nitrat rửa trôi ra tầng nước ngầm nông và lượng phát thải khí $\text{N}_2\text{O}$ cao hơn nhiều lần so với đất chuyên lúa (FRR và SRR). Việc cắt giảm 20% lượng đạm bón không làm giảm năng suất mà giúp giảm đáng kể phát thải khí nhà kính và nguy cơ ô nhiễm nguồn nước.

---

Kết luận

Luận án tiến sĩ của tác giả Lý Thị Thu Hà đã hoàn thành các mục tiêu nghiên cứu thông qua việc đánh giá định lượng hiện trạng bón phân đạm, rủi ro rửa trôi $\text{NO}_3^-$ tới nước dưới đất tầng nông ($\text{qh}_2$) và mức phát thải khí nhà kính $\text{N}_2\text{O}$ trên các loại hình đất trồng cây hàng năm tại huyện Giao Thủy, tỉnh Nam Định. Bằng việc kết hợp phương pháp mô hình hóa không gian DRASTIC – IPNOA với quan trắc thực địa buồng tĩnh và bẫy tích lũy SIA, công trình đã xác lập cơ sở khoa học về mối liên hệ giữa thâm canh phân đạm và suy thoái chất lượng môi trường ven biển. Kết quả nghiên cứu cung cấp bộ số liệu thực nghiệm tin cậy và các giải pháp định mức phân bón tối ưu phục vụ công tác quản lý tài nguyên đất, bảo vệ nguồn nước ngầm và giảm thiểu phát thải khí nhà kính trong sản xuất nông nghiệp.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU 1. TINH CAP THIẾT CUA LUẬN AN Nito (N) là thành phan dinh dưỡng quan trọng quyết định sự phát triển va năng suất của cây trồng. Thách thức lớn trong các hệ thống sản xuất nông nghiệp là kết hợp sản xuất thâm canh với hiệu quả sử dụng phân đạm (NUE) cao. Việc sử dụng đất nông nghiệp với cường độ cao hiện nay ở một số nước đã và đang gây ra các vấn đề môi trường.

Nguyên nhân chủ yếu là do tăng lượng phân đạm sử dụng cho hệ thống canh tác. Tỷ lệ bón phân đạm trung bình toàn cầu lên đến 220 kgN/ha.vụ, được áp dụng rộng rãi trong sản xuất rau dé tôi đa năng suất cây trồng [Rezaei Rashti, 2015]. Các nghiên cứu cho thấy trong thời gian sinh trưởng, cây trồng thường chỉ hấp thu được 50% lượng phân đạm bón [Lassaletta, 2014, Martinez-Feria, 2018], 50% lượng còn lại tồn lưu trong môi trường, gây ra các van dé cho môi trường nước và biến đồi khí hậu cùng một số tác động khác tới sức khỏe con người [Lassaletta, 2016]. Luong N dư thừa có thê bị mất khỏi hệ thống đất - cây trồng do quá trình khử nitrat ở dạng dinito (N›), nito oxit (N20) và oxit nitric (NO), do bay hơi amoniac (NH3), hoặc do quá trình rửa trôi nitrat (NO3°) [Bouwman, 2013].

Trong đó, rửa trôi NO3 và phat thải N2O là mối quan tâm đặc biệt vì NOs đang là tác nhân phô biến gây ô nhiễm nước dưới đất trên toàn Thế giới [Zhou, 2015; Wang, 2019] và NoO là một khí nhà kính quan trọng có khả năng gây nóng lên toàn cầu cao gap 265 lần so với CO2 trong khoảng thời gian 100 năm [IPCC, 2019a]. Dat trồng cây hàng năm (ĐTCHN) được xem là nguồn chính của N2O trong khí quyền, hiện đóng góp khoảng 60% lượng khí N2O toàn cầu từ hoạt động của con người [Saha, 2021]. Lượng NO; rửa trôi và N2O phat thải từ sản xuất nông nghiệp bị ảnh hưởng đáng kể bởi các biện pháp quản lý phân bón và nước. Ngoài ra, rửa trôi NOx, phát thải NaO cũng có sự biến đổi lớn về không gian và thời gian, do sự thay đổi trong sử dụng đất, quản lý nông nghiệp, sự sẵn có của thành phần dinh dưỡng trong đất và địa hình [Schelde, 2012].

Do đó, phép ngoại suy các phát hiện từ nơi này hoặc khoảng thời gian này sang nơi khác hoặc khoảng thời gian khác có thê dẫn đến sự đánh giá quá thấp hoặc quá mức nghiêm trọng mức độ phát thải. Mặc dù mỗi quan hệ tuyến tính thuận giữa quá trình rửa trôi NOs’, phát thải NaO và tỷ lệ phân đạm đã được xác nhận một cách rõ ràng, tuy nhiên, các nghiên cứu cụ thé theo vùng là cần thiết dé xác định các biện pháp quản lý phân đạm tối ưu trong nông nghiệp nhằm giảm NO; rửa trôi và giảm N›O phát thải trong khi vẫn duy trì hoặc tăng năng suất cây trồng, đặc biệt đối với các vùng khí hậu nhiệt đới mà dữ liệu cho đến nay vẫn còn chưa đầy đủ [Snyder, 2009; Wang, 2011]; [Richards, 2016 ]; [Aliyu, 2018]. Hiện có nhiều phương pháp đánh giá nguy cơ ô nhiễm nước dưới đất (NDĐ) tang nông do sử dụng phân đạm trên đất nông nghiệp va mức phat thai NzO. Trong đó, phương pháp ứng dụng mô hình DRASTIC, IPNOA đánh giá nguy cơ ô nhiễm nước dưới đất tầng nông và phương pháp buồng tĩnh đo NaO phát thải là phương pháp phổ biến [Zaman, 2021], thé hiện được ưu thé vượt trội do tính hệ thống và năng lực phân tích không gian đồng bộ.

Mô hình DRASTIC và IPNOA đã được ứng dụng rộng rãi ở Hoa Kỳ [Fritch, 2000]; Bồ Đào Nha [Pacheco, 2015]; Malaysia [Kura, 2015]; Iran [Barzegar, 2019]; Ethiopia [Alamne, 2022]; An Độ (Chakraborty, 2022] va Trung Quốc [Yu, 2022] .Mô hình DRASTIC cũng đã được áp dụng tại Việt Nam [Bùi Trần Vượng, 2004; Nguyễn Đình Tiến, 2007; Phạm Quý Nhân, 2014]. Tuy nhiên, các công trình này mới chỉ dừng lại ở đánh giá tính rủi ro chung cho toàn khu vực, chưa có công trình nào đánh giá tôn thương, nguy cơ từ khu vực dat trồng cây hàng năm, nguồn gây ra ô nhiễm nitrat trong nước dưới đất, và chưa đánh giá day đủ về độ tin cậy của mô hình áp dụng. Vì vậy, cơ sở khoa học ứng dụng những mô hình này tại Việt Nam vẫn cần tiếp tục nghiên cứu, phát triển. Huyện Giao Thủy nằm ở vùng ven biển của tỉnh Nam Định, tiếp giáp với cửa sông Hong, trên nền đất phù sa mầu mỡ nên rat thuận lợi cho canh tác nông nghiệp.

Nhằm sử dụng đất có hiệu quả và thích ứng với biến đôi khí hậu, đặc biệt với các xã vùng ven biển bị xâm nhập mặn, huyện Giao Thủy nói riêng và tỉnh Nam Định nói chung đã xây dựng chính sách chuyền đổi từ các mô hình trồng lúa kém hiệu quả sang trồng rau, trồng màu hoặc kết hợp lúa và rau; lúa và nuôi trồng thủy sản [UBND tỉnh Nam Định, 2020]. Theo đó, sự mở rộng diện tích đất trồng mau thâm canh đã và đang diễn ra trên một số vùng đất pha cát vàn cao [Nguyễn Thị Phương Hoa, 2021]. Tác động của việc chuyển đối cây trồng diễn ra nhanh, mạnh mẽ tại huyện Giao Thủy đã dẫn đến sự thay đổi lớn về cau trúc và dinh dưỡng đất trong đó có thành phần đạm. Trong bối cảnh các đánh giá nguy cơ và rủi ro môi trường từ hoạt động bón phân đạm trên đất nông nghiệp, đặc biệt đối với các loại DTCHN tại huyện là chưa đầy đủ, đánh giá rủi ro môi trường do sử dụng phân đạm trong canh tác nông nghiệp liên quan đến rửa trôi NOx và phát thải N2O là rất cần thiết.

Chính vì vậy, luận án “Đánh giá nguy cơ môi trường do sử dụng phân đạm trên đất trồng cây hàng năm tại huyện Giao Thủy, tỉnh Nam Định” được thực hiện trên cơ sở kết hợp những phương pháp hiện đại nói trên để đưa ra giải pháp quản lý rủi ro môi trường đối với nước dưới đất tầng nông và giảm thiêu phát thải khí nhà kính trên địa bàn nghiên cứu. MỤC TIEU CUA LUẬN ÁN Mục tiêu chung: Đánh giá được nguy cơ, rủi ro môi trường từ nito (dang NOs’) rửa trôi tới nước dưới dat tang nông và khí nhà kính (NaO) phát thải liên quan đến sử dung phân đạm trên đất trồng cây hàng năm tại huyện Giao Thủy, tỉnh Nam Định. Mục tiêu cụ thể: (1) Nghiên cứu được hiện trang sử dụng phân đạm trên đất trồng cây hàng năm tại huyện Giao Thủy, tỉnh Nam Định. (2) Nghiên cứu được nguy cơ, rủi ro rửa trôi NOs tới nước dưới đất tang nông và phát thải khí nhà kính NaO liên quan đến sử dụng phân đạm trên dat trồng cây hàng năm tại huyện Giao Thủy, tỉnh Nam Định.

(3) Đề xuất được một số giải pháp quản lý rủi ro môi trường thông qua đánh giá cân bằng N trên đất trồng cây hang năm nhằm giảm thiểu rửa trôi NOx tới nước dưới đất tầng nông và phát thải khí nhà kính NaO tại huyện Giao Thủy, tỉnh Nam Định. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN ÁN Luận án được thực hiện với 4 nội dung chính như sau: Nội dung 1: Hiện trạng sử dụng đất và bón phân đạm trên đất trồng cây hàng năm tại huyện Giao Thủy. Nội dung 2: Đánh giá nguy cơ, rủi ro rửa trôi nitrat tới nước dưới đất tang nông liên quan đến sử dụng phân đạm trên đất trồng cây hàng năm tại huyện Giao Thủy. Nội dung 3: Đánh giá lượng khí nhà kính (N2O) phát thải liên quan đến sử dụng phân đạm trên đất trồng cây hàng năm tại huyện Giao Thủy.

Nội dung 4: Đề xuất giải pháp giảm thiểu nguy cơ, rủi ro rửa trôi nitrat tới nước đưới đất tầng nông và phát thải khí nhà kính NaO tại huyện Giao Thủy. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIEN CUA LUẬN AN 4. Ý nghĩa khoa học của luận án Luận án đã góp phần bố sung thông tin và bộ số liệu về hiện trạng sử dụng phân dam, dữ liệu về lượng khí nhà kính N2O phát thải trong các loại sử dụng đất trồng cây hàng năm tại huyện Giao Thủy, tinh Nam Định — một trong các khu vực ven biển chịu tác động mạnh mẽ của biến đổi khí hậu. Đồng thời, luận án cũng bố sung cơ sở khoa học về nguy cơ, rủi ro môi trường liên quan đến rửa trôi NOs tới nước đưới dat tầng nông và phát thải khí nhà kính N2O tới bầu khí quyên do sử dung phân đạm trong thâm canh trên đất trồng cây hàng năm.

Ý nghĩa thực tiễn của luận án Kết quả của luận án cung cấp thông tin tham khảo cho địa phương khu vực nghiên cứu xây dựng kế hoạch cắt giảm khí nhà kính theo cam kết “Đóng góp do quốc gia tự quyết định của Việt Nam”, trong đó bao gồm các hệ số sử dụng trong kiểm kê khí nhà kính và các biện pháp bón phân hợp lý giảm phát thải, áp dụng trực tiếp cho canh tác một số cây hàng năm chính tại địa bàn nghiên cứu. Kết quả của luận án cung cấp thông tin về nguy cơ, rủi ro môi trường liên quan đến sử dụng phân dam trong canh tác nông nghiệp đối với nước dưới dat tang nông và phát thải KNK, góp phần xây dựng cơ sở cho những chính sách sử dụng hợp lý phân đạm trong canh tác nông nghiệp nhằm bảo vệ môi trường. DIEM MỚI CUA LUẬN ÁN - Đã đánh giá được nguy cơ, rủi ro ô nhiễm nitrat trong nước dưới đất tầng nông tại huyện Giao Thủy, tỉnh Nam Định liên quan đến lượng và cách thức bón phân đạm tương ứng với các loại sử dụng đất trồng cây hàng năm. Đồng thời đã đưa ra được mối tương quan giữa kết quả đánh giá rủi ro và mức độ ô nhiễm nitrat trong nước đưới đất tầng nông.

- Đã đánh giá được mối quan hệ giữa lượng phân đạm sử dụng trên đất trồng cây hang năm tại huyện Giao Thuy với lượng khí nhà kính N2O phat thải. - Đã bước đầu tính toán được cân bang nito, từ đó chi ra được hiệu quả sử dụng phân đạm khác biệt giữa các loại sử dụng đất trồng cây hàng năm trong mối liên hệ với nguy cơ ô nhiễm NOz trong nước dưới đất tầng nông và phát thải khí nhà kính N2O làm cơ sở đề xuất các giải pháp giảm rửa trôi NOx và phát thải N›O. CHUONG I TONG QUAN CAC VAN DE NGHIEN CUU 1. THUAT NGỮ, KHÁI NIEM SỬ DUNG TRONG LUẬN ÁN Dat trồng cây hàng năm: đất trồng cây hang năm (ĐTCHN) là loại đất được sử dụng cho mục đích gieo trồng, thu hoạch và kết thúc chu kỳ sản xuất trong thời gian không quá 1 năm.