CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU 1.1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Biến đổi khí hậu (BĐKH) hiện nay do sự ấm dần lên của trái đất đang là một trong những vấn đề được quan tâm nhất. BĐKH đã và đang tác động nghiêm trọng đến sản xuất, đời sống và môi trường trên phạm vi toàn thế giới. Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) của Việt Nam được đánh giá là khu vực bị tác động nặng nề nhất trong 5 khu vực gánh chịu hậu quả trầm trọng nhất do biến đổi khí hậu. Khí nhà kính (KNK) được biết đến là nguyên nhân chủ yếu gây ra hiện tượng này.
Phát thải KNK chủ yếu thông qua các hoạt động của con người, trong số các nguồn phát thải thì sản xuất nông nghiệp chiếm 14% trong đó trồng lúa nước chiếm một tỷ trọng lớn (gần 60% lượng phát thải trong nông nghiệp) do khí mêtan (CH4) và oxit nitơ (N2O) phát thải từ đồng ruộng làm tăng nồng độ KNK của bầu khí quyển. Khí CH4 và N2O là hai loại khí quan trọng gây nóng lên toàn cầu và phát thải hai loại khí này từ đất nông nghiệp chiếm khoảng 50% và 60% nguồn phát thải gây hiệu ứng nhà kính (WeiWang và ctv. Theo ước lượng của (FAO, 1981) khí N2O chiếm 6% lượng KNK do con người tạo ra trong khi đó lượng khí CH4 phát thải từ đồng ruộng chiếm khỏang 5 – 20% (IPCC, 1995). Ở thành phố (TP) Cần Thơ trong hơn 30 năm qua, nhiệt độ trung bình năm đã tăng khoảng 0,50C, mực nước cao nhất đã dâng khoảng gần 50 cm.
BĐKH thực sự đã làm cho bão, lũ, hạn hán ngày càng ác liệt. Các tác động chủ yếu của BĐKH như: Nhiệt độ không khí tăng cao, hạn hán và xâm nhập mặn vào mùa khô, ngập sâu vào mùa mưa, sạt lở bờ sông, bảo và gió lốc. Qua các kịch bản ngập sâu từ 30– 100 cm, mức độ ảnh hưởng đến sản xuất lúa như sau: Vụ ĐX: sản lượng giảm từ 50,7% đến 100%; Vụ HT: sản lượng giảm ít nhất từ 6% đến 71%; Vụ Thu Đông: sản lượng giảm 100% (UBND TP. Theo thống kê sơ bộ năm 2015 (Niên giám thống kê TP.
Cần Thơ, 2015) TP. Cần Thơ với diện tích trồng lúa 232.336 ha chiếm 99,6% diện tích cây lương thực có hạt (tổng diện tích 233.385 ha) cho thấy đa phần người dân vẫn sống bằng nông nghiệp gắn liền với canh tác lúa là chính, việc độc canh 2 – 3 vụ lúa/năm đã làm cân đối nguồn dinh dưỡng trong đất, tập quán canh tác của đa số nông dân là đốt hoặc vùi rơm tươi vào đất để giảm chi phí đầu tư cũng như rút ngắn thời gian giữa các vụ trồng về lâu dài ảnh hưởng đến nguồn hữu cơ trong đất, hoặc gây ngộ độc hữu cơ nhất là ở các ruộng có thời gian đất nghỉ giữa hai vụ lúa ngắn. Bên cạnh đó các đặc tính hóa, lý đất cũng thay đổi dẫn đến ảnh hưởng năng 1 luan an suất trong khi giá thành sản xuất cao do đầu tư nhiều phân bón vô cơ đặc biệt là phân N và nông dược để đảm bảo năng suất cao gây ảnh hưởng đến môi trường. Ngoài ra canh tác lúa trong điều kiện ngập nước thường xuyên cũng là vấn đề quan tâm về lâu về dài trong điều kiệu nguồn nước ngọt ngày càng khan hiếm và xâm nhập mặn có chiều hướng gia tăng.
Hiện nay Tp. Cần Thơ có nhiều mô hình canh tác trên nền đất lúa như mô hình luân canh với cây màu (mè, đậu nành, dưa hấu), xen canh lúa với nuôi trồng thủy sản,….các mô hình này ngoài việc giảm rủi ro (năng suất lúa vụ 2 và vụ 3 thường thấp dễ đổ ngã do mưa bão lũ lụt,…), rút ngắn thời vụ gieo trồng thì còn có vai trò rất lớn trong việc cải tạo tính chất hóa lý đất. Do đó trong điều kiện BĐKH hiện nay với những vấn đề thực tế nêu trên thì các giả thuyết nghiên cứu được đặt ra như sau: – Cần phải có biện pháp quản lý nước như thế nào cho phù hợp để vừa giảm phát thải khí N2O hiệu quả mà năng suất lúa không bị ảnh hưởng vì trong thực tế hiện nay đã có nhiều nghiên cứu về vấn đề này tuy nhiên cho đến nay thì mực nước trên đồng ruộng bao nhiêu là hợp lý vẫn còn là vấn đề được đặt ra bởi nhiều cứu đã chỉ ra rằng rút nước sẽ làm giảm phát thải khí CH4 nhưng lại làm tăng phát thải khí N2O và ngược lại. – Tập quán canh tác của nông dân là đốt hoặc vùi rơm rạ tươi vào đất như vậy phát thải KNK CH4 và N2O trên các mô hình canh tác này như thế nào?.
– Mô hình luân canh cây màu trên nền đất lúa mặc dù có nhiều lợi ít nhưng tiềm năng phát thải KNK (CH4 và N2O) như thế nào so với mô hình độc canh cây lúa đây cũng là vấn đề cần quan tâm. Xuất phát từ các vấn đề thực tiễn trong canh tác lúa và biến đổi khí hậu hiện nay, nghiên cứu “Đánh giá phát thải khí nhà kính (N2O và CH4) trên hai mô hình canh tác lúa” được thực hiện để đánh giá tiềm năng phát thải KNK trên các mô hình canh tác lúa làm cơ sở khuyến cáo vào thực tế sản xuất lúa góp phần làm giảm phát thải KNK trong nông nghiệp mà vẫn đảm bảo an ninh lương thực quốc gia.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI – Xác định được biện pháp quản lý nước phù hợp làm giảm phát thải CH4 và N2O trong canh tác lúa. – Đánh giá tiềm năng phát thải CH4 và N2O giữa các biện pháp xử lý rơm rạ sau thu hoach. 2 luan an – Xác định được mô hình canh tác có tiềm năng phát thải khí nhà kính thấp nhưng năng suất lúa vẫn ổn định trên hệ thống luân canh cây màu và độc canh 3 vụ lúa trên nền đất lúa.
Từ đó làm cơ sở cho việc khuyến cáo trong canh tác lúa nhằm giảm phát thải khí nhà kính góp phần giảm thiểu tiềm năng gây nóng lên toàn cầu trong sản xuất lúa.3 Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 1.1 Ý nghĩa khoa học Kết quả nghiên cứu của đề tài là cơ sở khoa học cho việc đề xuất, khuyến cáo áp dụng mô hình canh tác vừa đảm bảo được năng suất, vừa giảm phát thải khí nhà kính tại tỷnh Cần Thơ và các địa phương có điều kiện canh tác tương tự. Kết quả của đề tài còn được sử dụng để bổ sung tài liệu phục vụ cho việc giảng dạy, học tập, nghiên cứu trong các trường đại học và viện nghiên cứu về các mô hình canh tác lúa và mối liên quan giữa sản xuất lúa nước và phát thải khí nhà kính.2 Ý nghĩa thực tiễn Góp phần khuyến cáo các mô hình canh tác lúa theo hướng sản xuất an toàn với môi trường sinh thái cho vùng trồng lúa của tỷnh Cần Thơ và các vùng sinh thái có điều kiện tương tự. Góp phần nâng cao nhận thức của người dân trong canh tác giảm phát thải KNK, ứng phó với biến đổi khí hậu trong sản xuất lúa của tỷnh Cần Thơ nói riêng và trong canh tác lúa nói chung.4 PHẠM VI NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI Đề tài tập trung nghiên cứu, đánh giá tiềm năng phát thải khí CH4 và N2O trên các mô hình quản lý nước, mô hình xử lý rơm rạ sau thu hoạch, mô hình canh tác trên hệ thống luân canh và độc canh làm cơ sở khuyến cáo vào sản xuất lúa theo hướng giảm phát thải khí nhà kính và thích ứng với điều kiện biến đổi khí hậu. Các mô hình quản lý nước, mô hình xử lý rơm rạ sau thu hoạch, mô hình canh tác trên hệ thống luân canh và độc canh, được thực hiện trên đất phèn nhẹ tại Ấp Thới Phong A – Thị Trấn Thới Lai và Viện lúa Đồng bằng công Cửu Long – Xã Tân Thạnh thuộc Huyện Thới Lai – TP.
Cần Thơ trong các vụ ĐX 2015 – 2016, Xuân Hè 2016, HT 2016 và ĐX 2016 – 2017.5 GIỚI HẠN NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI – Về địa điểm: Đề tài tập trung nghiên cứu trên địa bàn Huyện Thới Lai TP. – Nội dung nghiên cứu: Đề tài tập trung nghiên cứu, phân tích và đánh giá phát thải CH4 và N2O trên các mô hình quản lý nước trên đồng ruộng; mô hình canh tác xử lý rơm rạ sau thu hoạch; mô hình canh tác lúa trên hệ thống luân canh cây mè trên nền đất lúa và độc canh 3 vụ lúa.6 NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN Kết quả nghiên cứu đã xác định được mô hình quản lý mực nước ruộng ngập nông (0 – 5 cm) không những giúp giảm phát khí CH4 (kg/ha/ngày) từ 28,3 – 38,0% mà còn không làm tăng phát thải khí N2O trên ruộng lúa. Tổng phát thải khí nhà kính (kg CO2/ha/năm) giảm được 27,9% so với phương pháp để nước ngập thường xuyên trên ruộng. Kết quả nghiên cứu đã xác định phát thải khí CH4 trên mô hình vùi rạ là 2,02 kg/ha/ngày, xử lý Tricho là 1,99 kg/ha/ngày và đốt rơm là 1,90 kg/ha/ngày.
Tổng phát thải quy đổi kg CO2e/ha/năm không khác biệt giữa các biện pháp xử lý rơm rạ. Kết quả nghiên cứu đã xác định được trên các mô hình quản lý nước và xử lý rơm có lượng khí N2O phát thải sau các ngày bón phân cao gấp 2,50 – 3,00 lần lượng phát thải hằng ngày và chiếm 36,9 – 45,1% trên tổng phát thải khí N2O mỗi vụ. Kết quả nghiên cứu đã xác định tổng phát thải khí N2O sau bón phân qua 3 vụ canh tác chiếm từ 25,1 – 65,6% tổng lượng khí N2O ở mô hình luân canh và 18,3 – 37,4% ở mô hình độc canh. Tổng phát thải khí quy về kgCO2e/ha rất khác biệt giữa hai mô hình qua các vụ và tổng phát thải khí kgCO2e/ha/năm ở mô hình luân canh thấp hơn mô hình độc canh 20,6%.
Như vậy, với tổng diện tích canh tác lúa của ĐBSCL khoảng 4 triệu ha/năm, giả định rằng áp dụng mô hình quản lý nước ngập nông và chuyển đổi diện tích đất canh tác lúa không hiệu quả sang luân canh thì sẽ giảm được khoảng 12,03 triệu tấn CO2e/ha, điều này có ý nghĩa vô cùng quan trọng trong việc giảm phát thải khí nhà kính trong sản xuất nông nghiệp. 4 luan an CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Điều kiện đất đai và tình hình canh tác lúa của vùng Đồng bằng sông Cửu Long. Điều kiện đất đai của Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL): ĐBSCL là vùng trọng điểm sản xuất lúa của cả nước ta, hàng năm sản xuất trên 50% tổng sản lượng lúa quốc gia, góp phần đảm bảo an ninh lương thực trong nước và đong góp trên 90% lượng gạo xuất khẩu (Viện Quy hoạch và Thiết kế nông nghiệp, 2014).