Luận án đánh giá phát thải khí nhà kính trên hai mô hình canh tác lúa tại Cần Thơ

Đánh giá phát thải khí nhà kính N2O và CH4 trong hai mô hình canh tác lúa, cung cấp thông tin quan trọng cho nông nghiệp bền vững.

• Tác giả: Nguyễn Kim Thu
• Người hướng dẫn: TS. Cao Văn Phụng
• Trường học: Trường Đại Học Cần Thơ
• Chuyên ngành: Nông Nghiệp
• Đề tài: Đánh Giá Phát Thải Khí Nhà Kính Trong Canh Tác Lúa
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Cần Thơ

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM TẠ
• LỜI CAM ĐOAN
• DANH SÁCH BẢNG
• DANH SÁCH HÌNH
• DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT
• 1. CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU
• 1.1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
• 1.2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI
• 1.3. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI
• 1.3.1. ý nghĩa khoa học
• 1.3.2. ý nghĩa thực tiễn
• 1.4. PHẠM VI NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI
• 1.5. GIỚI HẠN NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI
• 1.6. NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN
• 2. 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
• 2.2. ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN, KINH TẾ XÃ HỘI VÀ MÔI TRƯỜNG CỦA TP
• 2.3. THỰC TRẠNG BIẾN ĐỔI KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN TẠI TP
• 2.4. TÌNH HÌNH SẢN XUẤT NÔNG NGHIỆP TP
• 2.5. ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG CỦA BĐKH TẠI TP
• 2.6. TÌNH HÌNH SỬ DỤNG RƠM RẠ TRONG SẢN XUẤT NÔNG NGHIỆP
• 2.7. KHÍ NHÀ KÍNH VÀ HIỆU ỨNG NHÀ KÍNH
• 2.8. SẢN XUẤT NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT THẢI KHÍ N2O VÀ CH4
• 2.8.1. Khí ôxit nitơ (N2O)
• 2.9. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN PHÁT THẢI KNK TRÊN RUỘNG LÚA
• 2.9.1. Đất đai và điều kiện canh tác
• 2.10. MỘT SỐ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VỀ PHÁT THẢI KNK TRÊN RUỘNG LÚA
• 3. CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 3.1. NỘI DUNG 1: NGHIÊN CỨU BIỆN PHÁP QUẢN LÝ NƯỚC ẢNH HƯỞNG ĐẾN PHÁT THẢI KHÍ CH4 VÀ N2O TRONG CANH TÁC LÚA
• 3.2. NỘI DUNG 2: ẢNH HƯỞNG CỦA PHÂN HỮU CƠ VÀ CÁC BIỆN PHÁP XỬ LÝ RƠM ĐẾN PHÁT THẢI CH4 VÀ N2O
• 3.3. NỘI DUNG 3: ĐÁNH GIÁ TIỀM NĂNG PHÁT THẢI KHÍ N2O VÀ CH4 TRÊN HỆ THỐNG CANH TÁC LÚA LUÂN CANH CÂY MÀU VÀ HỆ THỐNG CANH TÁC ĐỘC CANH CÂY LÚA
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 4.1. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU BIỆN PHÁP QUẢN LÝ NƯỚC ẢNH HƯỞNG ĐẾN PHÁT THẢI CH4 VÀ N2O TRONG CANH TÁC LÚA
• 4.1.1. Ảnh hưởng của biện pháp quản lý nước đến tốc độ phát thát thải khí CH4 và N2O trong canh tác lúa trong điều kiện nhà lưới
• 4.1.2. Mô hình kiểm chứng tác động của quản lý nước đến tiềm năng phát thải khí CH4 và N2O trong canh tác lúa
• 4.2. ẢNH HƯỞNG CỦA PHÂN HỮU CƠ VÀ CÁC BIỆN PHÁP XỬ LÝ RƠM ĐẾN PHÁT THẢI CH4 VÀ N2O
• 4.2.1. Ảnh hưởng của phân hữu cơ và các biện pháp xử lý rơm đến phát thải khí N2O và CH4 trong canh tác lúa
• 4.2.2. Mô hình kiểm chứng ảnh hưởng của các biện pháp quản lý rơm đến N2O và CH4 trong canh tác lúa
• 4.3. ĐÁNH GIÁ TIỀM NĂNG PHÁT THẢI KHÍ CH4 VÀ N2O TRÊN HỆ THỐNG CANH TÁC LÚA LUÂN CANH CÂY MÀU VÀ HỆ THỐNG CANH TÁC ĐỘC CANH 3 VỤ LÚA
• 4.3.1. Ảnh hưởng của mô hình luân canh và độc canh lúa đến thành phần năng suất và năng suất lúa, hàm lượng dinh dưỡng trong đất cuối vụ
• 4.3.2. Ảnh hưởng của mô hình luân canh và độc canh lúa đến tốc độ phát thải khí CH4 và N2O vụ XH 2016, HT 2016 và ĐX 2016 – 2017
• 4.3.3. Ảnh hưởng của mô hình luân canh và độc canh lúa đến phát thải khí N2O sau bón phân, khí CH4 và N2O vụ HT 2016 và ĐX 2016 – 2017
• 4.3.4. Ảnh hưởng của mô hình luân canh và độc canh đến tổng phát thải khí quy đổi kgCO2e/ha/năm
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• DANH MỤC CÁC BÀI BÁO ĐÃ CÔNG BỐ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ CHƯƠNG
• PHỤ LỤC

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Phát Thải Khí Nhà Kính Trong Canh Tác Lúa

Biến đổi khí hậu đang là vấn đề cấp bách toàn cầu. Sản xuất nông nghiệp, đặc biệt là canh tác lúa nước, đóng góp đáng kể vào lượng phát thải khí nhà kính (KNK), chủ yếu là methane (CH4) và oxit nitơ (N2O). ĐBSCL, vựa lúa của Việt Nam, là một trong những khu vực chịu ảnh hưởng nặng nề nhất bởi BĐKH. Nghiên cứu về đánh giá phát thải khí nhà kính trong canh tác lúa tại Trường Đại học Cần Thơ đóng vai trò quan trọng trong việc tìm kiếm giải pháp giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường và đảm bảo an ninh lương thực. Nghiên cứu này hướng đến việc xác định các biện pháp canh tác bền vững, góp phần giảm phát thải và ứng phó hiệu quả với BĐKH. Giải quyết bài toán phát thải khí nhà kính không chỉ là bảo vệ môi trường, mà còn là đảm bảo sự phát triển bền vững của ngành nông nghiệp và đời sống của người nông dân ĐBSCL. 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 khoảng 5-20% (IPCC, 1995).

1.1. Tầm Quan Trọng Của Nghiên Cứu Phát Thải Khí Nhà Kính

Nghiên cứu phát thải khí nhà kính trong canh tác lúa là vô cùng quan trọng để hiểu rõ hơn về tác động của hoạt động này đến môi trường. Nó cung cấp cơ sở khoa học để xây dựng các chính sách và biện pháp giảm thiểu phát thải hiệu quả. Đồng thời, nó giúp nâng cao nhận thức của cộng đồng về vấn đề BĐKH và khuyến khích áp dụng các phương pháp canh tác bền vững, thân thiện với môi trường. Việc định lượng chính xác lượng khí CH4 và khí N2O phát thải từ các hệ thống canh tác lúa khác nhau cho phép so sánh và lựa chọn các phương pháp có hiệu quả giảm phát thải cao nhất.

1.2. Ảnh Hưởng Của Biến Đổi Khí Hậu Đến Sản Xuất Lúa Tại ĐBSCL

ĐBSCL đang đối mặt với nhiều thách thức do BĐKH, bao gồm nhiệt độ tăng, hạn hán, xâm nhập mặn, và ngập lụt. Những yếu tố này ảnh hưởng trực tiếp đến năng suất và chất lượng lúa, đe dọa đến an ninh lương thực. Nghiên cứu này cần đánh giá sự ảnh hưởng của các yếu tố như mực nước biển dâng, nhiệt độ tăng, lượng mưa thay đổi đến tiềm năng phát thải khí CH4 và khí N2O từ đất lúa. Việc này sẽ hỗ trợ xây dựng các chiến lược thích ứng và giảm thiểu rủi ro cho ngành lúa gạo.

II. Thách Thức Giảm Phát Thải Khí Nhà Kính Trong Canh Tác Lúa

Giảm phát thải KNK trong canh tác lúa là một thách thức lớn do nhiều yếu tố tác động. Quản lý nước, xử lý rơm rạ, và lựa chọn hệ thống canh tác đều có ảnh hưởng đáng kể đến lượng khí CH4 và khí N2O phát thải. Hơn nữa, việc áp dụng các biện pháp giảm thiểu cần đảm bảo không ảnh hưởng đến năng suất và thu nhập của người nông dân. Nghiên cứu cần xác định các giải pháp khả thi, hiệu quả về mặt kinh tế, và phù hợp với điều kiện thực tế của ĐBSCL. Cần cân bằng giữa mục tiêu giảm phát thải khí nhà kính và duy trì sản xuất lúa gạo bền vững. Thực tế, TP Cần Thơ với diện tích trồng lúa 232.336 ha chiếm 99,6% diện tích cây lương thực có hạt (Niên giám thống kê TP. Cần Thơ, 2015) cho thấy người dân vẫn sống bằng nông nghiệp gắn liền với canh tác lúa.

2.1. Quản Lý Nước Tưới Tiêu Ảnh Hưởng Đến Phát Thải Khí Methane

Chế độ tưới ngập liên tục tạo điều kiện thuận lợi cho sự phát triển của vi sinh vật sinh khí CH4 trong đất lúa. Tuy nhiên, việc thay đổi chế độ tưới, chẳng hạn như tưới ngập khô luân phiên (AWD), có thể làm giảm phát thải khí CH4. Nghiên cứu cần đánh giá hiệu quả của các biện pháp quản lý nước khác nhau đến lượng khí CH4 phát thải, đồng thời xem xét tác động của chúng đến năng suất lúa và khả năng kiểm soát cỏ dại.

2.2. Xử Lý Rơm Rạ Sau Thu Hoạch và Ảnh Hưởng Đến Khí N2O

Việc xử lý rơm rạ sau thu hoạch, bao gồm đốt, vùi vào đất, hoặc sử dụng cho mục đích khác, có ảnh hưởng lớn đến phát thải khí N2O. Đốt rơm rạ gây ô nhiễm không khí và làm mất đi các chất dinh dưỡng trong đất. Vùi rơm rạ vào đất có thể làm tăng phát thải khí N2O do quá trình phân hủy yếm khí. Nghiên cứu cần so sánh các phương pháp xử lý rơm rạ khác nhau về tiềm năng phát thải khí N2O và đánh giá tác động của chúng đến chất lượng đất.

III. Phương Pháp Đánh Giá Phát Thải Khí Nhà Kính Từ Ruộng Lúa

Nghiên cứu sử dụng các phương pháp khoa học để đánh giá chính xác lượng phát thải khí CH4 và khí N2O từ các mô hình canh tác lúa khác nhau. Phương pháp này bao gồm việc thu thập mẫu khí định kỳ, phân tích thành phần khí bằng máy sắc ký khí, và tính toán tổng lượng phát thải dựa trên diện tích và thời gian canh tác. Các yếu tố môi trường như nhiệt độ, độ ẩm, và mực nước cũng được theo dõi chặt chẽ để đánh giá ảnh hưởng của chúng đến phát thải KNK. Việc áp dụng phương pháp luận chuẩn xác đảm bảo tính tin cậy và khách quan của kết quả nghiên cứu. Nghiên cứu được thực hiện tại Viện lúa đồng bằng sông Cửu Long và tại Thị trấn Thới Lai, huyện Thới Lai, thành phố Cần Thơ.

3.1. Thu Thập và Phân Tích Mẫu Khí Phát Thải

Quá trình thu thập mẫu khí cần được thực hiện cẩn thận để đảm bảo tính đại diện và tránh sai sót. Các mẫu khí được thu thập định kỳ từ các buồng kín đặt trên ruộng lúa. Sau đó, mẫu khí được phân tích bằng máy sắc ký khí để xác định nồng độ khí CH4 và khí N2O. Việc kiểm soát chất lượng và hiệu chuẩn máy móc đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo độ chính xác của kết quả phân tích.

3.2. Đánh Giá Ảnh Hưởng Của Các Yếu Tố Môi Trường

Các yếu tố môi trường như nhiệt độ đất, độ ẩm, mực nước, và lượng phân bón sử dụng có ảnh hưởng đáng kể đến phát thải KNK. Nghiên cứu cần theo dõi và ghi nhận các yếu tố này trong suốt quá trình canh tác để đánh giá tác động của chúng đến lượng khí CH4 và khí N2O phát thải. Việc phân tích mối tương quan giữa các yếu tố môi trường và phát thải KNK giúp hiểu rõ hơn về cơ chế phát thải và đề xuất các biện pháp quản lý phù hợp.

IV. Kết Quả Quản Lý Nước Giảm Phát Thải Khí Nhà Kính Hiệu Quả

Nghiên cứu cho thấy quản lý nước ngập nông (0-5 cm) có tác dụng giảm phát thải cả khí CH4 và khí N2O so với phương pháp tưới ngập truyền thống. Việc duy trì mực nước thấp giúp hạn chế sự phát triển của vi sinh vật sinh khí CH4 và giảm quá trình khử nitrat, từ đó giảm phát thải khí N2O. Kết quả này mở ra cơ hội áp dụng rộng rãi phương pháp quản lý nước tiết kiệm, vừa giảm phát thải KNK vừa tiết kiệm nguồn nước tưới. Tổng phát thải khí N2O sau bón phân chiếm 41,2 – 42,4% tổng lượng khí N2O mỗi vụ; lượng phát thải khí N2O sau các ngày bón phân cao gấp 2,67 – 3,00 lần lượng phát thải khí N2O hằng ngày mỗi vụ.

4.1. Giảm Phát Thải Khí Methane Bằng Phương Pháp Tưới Nông

Tưới ngập nông làm giảm lượng khí CH4 phát thải do giảm thời gian ngập úng và tạo điều kiện cho oxy xâm nhập vào đất, hạn chế sự phát triển của vi sinh vật sinh khí CH4. Mô hình quản lý nước từ 0 – 5 cm tổng phát thải khí quy đổi kgCO2e/ha giảm 32,1% trong vụ Hè Thu 2016 và 25,7% trong vụ Đông Xuân 2016–2017, phát thải khí CH4 (kg/ha/ngày) thấp hơn 28,3 – 38,0% so với mô hình quản lý nước truyền thống.

4.2. Tác Động Của Quản Lý Nước Đến Phát Thải Khí N2O

Mặc dù giảm khí CH4, tưới ngập nông có thể làm tăng phát thải khí N2O do quá trình nitrat hóa diễn ra mạnh hơn. Tuy nhiên, nghiên cứu cần đánh giá tổng lượng KNK phát thải (bao gồm cả khí CH4 và khí N2O) để xác định hiệu quả tổng thể của phương pháp quản lý nước này.

V. Ứng Dụng Thực Tiễn Luân Canh Giảm Phát Thải và Tăng Năng Suất

Nghiên cứu cho thấy mô hình luân canh lúa-mè-lúa có tiềm năng giảm phát thải KNK so với mô hình độc canh 3 vụ lúa. Luân canh giúp cải thiện cấu trúc đất, tăng cường hoạt động của vi sinh vật có lợi, và giảm sự tích tụ các chất hữu cơ dễ phân hủy, từ đó giảm phát thải khí CH4 và khí N2O. Đồng thời, luân canh còn giúp tăng năng suất lúa và cải thiện chất lượng đất. Tổng phát thải khí quy đổi kgCO2e/ha/năm ở mô hình luân canh thấp hơn mô hình độc canh là 20,6%.

5.1. Lợi Ích Của Luân Canh Đối Với Chất Lượng Đất

Luân canh giúp cải thiện cấu trúc đất, tăng khả năng giữ nước và chất dinh dưỡng, và giảm sự xói mòn đất. Các loại cây trồng luân canh khác nhau có hệ rễ khác nhau, giúp phân bố chất dinh dưỡng đều hơn trong đất. Điều này tạo điều kiện thuận lợi cho sự phát triển của lúa và tăng năng suất. Luân canh còn giúp giảm sự tích tụ các mầm bệnh và sâu hại trong đất.

5.2. Tiềm Năng Giảm Phát Thải Khí Nhà Kính Từ Luân Canh

Luân canh giúp giảm phát thải khí CH4 do hạn chế sự ngập úng kéo dài và giảm lượng chất hữu cơ dễ phân hủy trong đất. Đồng thời, luân canh cũng có thể làm giảm phát thải khí N2O do cải thiện quá trình sử dụng nitơ của cây trồng và giảm sự thất thoát nitơ vào môi trường. 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.

VI. Kết Luận Giải Pháp Canh Tác Lúa Bền Vững Cho Tương Lai

Nghiên cứu đã xác định các biện pháp canh tác lúa có tiềm năng giảm phát thải KNK, bao gồm quản lý nước ngập nông và luân canh cây trồng. Việc áp dụng rộng rãi các biện pháp này sẽ góp phần giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường và đảm bảo sự phát triển bền vững của ngành lúa gạo. Cần có sự phối hợp chặt chẽ giữa các nhà khoa học, nhà quản lý, và người nông dân để triển khai các giải pháp này một cách hiệu quả và bền vững. Mô hình quản lý nước ngập nông và mô hình luân canh được khuyến cáo trong canh tác lúa giảm thiểu phát thải khí nhà kính từ đó góp phần giảm tiềm năng gây nóng lên toàn cầu trong sản xuất lúa.

6.1. Khuyến Nghị Chính Sách Hỗ Trợ Canh Tác Bền Vững

Cần có các chính sách hỗ trợ và khuyến khích người nông dân áp dụng các biện pháp canh tác bền vững, chẳng hạn như trợ giá phân bón hữu cơ, hỗ trợ kỹ thuật về quản lý nước, và tạo điều kiện thuận lợi cho việc luân canh cây trồng. Các chính sách này cần được xây dựng dựa trên cơ sở khoa học và phù hợp với điều kiện thực tế của từng vùng.

6.2. Hướng Nghiên Cứu Tiếp Theo Về Phát Thải Khí Nhà Kính

Các nghiên cứu tiếp theo cần tập trung vào việc đánh giá hiệu quả của các biện pháp giảm thiểu KNK trong điều kiện thực tế, trên quy mô lớn. Đồng thời, cần nghiên cứu về tác động của BĐKH đến phát thải KNK từ đất lúa và phát triển các giải pháp thích ứng hiệu quả. Việc hợp tác quốc tế và chia sẻ kinh nghiệm trong lĩnh vực này cũng đóng vai trò quan trọng trong việc ứng phó với BĐKH.

Nội dung chính

Tổng quan luận án

Biến đổi khí hậu toàn cầu do sự gia tăng nồng độ khí nhà kính trong khí quyển đang tác động nghiêm trọng đến môi trường và sản xuất nông nghiệp trên phạm vi toàn thế giới. Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) được xác định là một trong những khu vực chịu ảnh hưởng nặng nề nhất của hiện tượng ấm lên toàn cầu, nước biển dâng, hạn hán và xâm nhập mặn. Trong cơ cấu phát thải khí nhà kính từ hoạt động nhân sinh, sản xuất nông nghiệp đóng góp khoảng 14%, trong đó canh tác lúa nước chiếm gần 60% tổng lượng phát thải của ngành. Hai loại khí nhà kính chủ yếu phát sinh từ đất canh tác nông nghiệp là khí mêtan ($\text{CH}_4$) và ôxit nitơ ($\text{N}_2\text{O}$), lần lượt chiếm khoảng 50% và 60% nguồn phát thải gây hiệu ứng nhà kính trong nông nghiệp.

Tại thành phố Cần Thơ, diện tích canh tác lúa đạt 232.336 ha, chiếm tới 99,6% tổng diện tích gieo trồng cây lương thực có hạt. Tập quán thâm canh độc canh 2–3 vụ lúa mỗi năm kết hợp giữ nước ngập thường xuyên, bón nhiều phân đạm vô cơ và xử lý rơm rạ bằng cách đốt đồng hoặc vùi rơm tươi trực tiếp vào đất ngập nước đã dẫn đến những bất cập lớn: gây ngộ độc hữu cơ cho cây lúa, làm mất cân đối dinh dưỡng đất và làm tăng lượng khí $\text{CH}_4$, $\text{N}_2\text{O}$ phát thải vào bầu khí quyển.

Khoảng trống nghiên cứu được luận án tập trung giải quyết xuất phát từ mối quan hệ đánh đổi giữa hai loại khí nhà kính trên ruộng lúa: việc rút nước để tạo môi trường thoáng khí giúp giảm phát thải $\text{CH}_4$ nhưng có nguy cơ kích thích phát thải $\text{N}_2\text{O}$ và ngược lại. Do đó, việc xác định ngưỡng mực nước ruộng hợp lý, đánh giá định lượng phát thải trên các biện pháp xử lý phụ phẩm rơm rạ và so sánh tiềm năng phát thải giữa hệ thống luân canh lúa – màu với độc canh 3 vụ lúa là vấn đề khoa học và thực tiễn cấp bách.

Luận án đặt ra ba giả thuyết nghiên cứu cụ thể:

1. Cần xác định biện pháp quản lý nước phù hợp để vừa giảm phát thải khí $\text{CH}_4$, vừa kiểm soát không làm tăng phát thải khí $\text{N}_2\text{O}$ mà không gây suy giảm năng suất lúa.
2. Cần lượng hóa mức độ phát thải khí $\text{CH}_4$ và $\text{N}_2\text{O}$ trên các tập quán xử lý rơm rạ phổ biến (vùi rơm tươi, đốt rơm rạ, xử lý nấm Trichoderma sp.).
3. Mô hình luân canh cây màu trên nền đất lúa có tiềm năng giảm phát thải khí nhà kính so với mô hình độc canh 3 vụ lúa như thế nào trong khi vẫn đảm bảo hiệu quả mùa vụ.

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài bao gồm:

1. Xác định được biện pháp quản lý nước phù hợp làm giảm phát thải $\text{CH}_4$ và $\text{N}_2\text{O}$ trong canh tác lúa.
2. Đánh giá tiềm năng phát thải $\text{CH}_4$ và $\text{N}_2\text{O}$ giữa các biện pháp xử lý rơm rạ sau thu hoạch.
3. 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 (cây mè) và độc canh 3 vụ lúa trên nền đất lúa.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

• Đối tượng nghiên cứu: Khí nhà kính $\text{CH}_4$ và $\text{N}_2\text{O}$; các chỉ tiêu lý hóa học đất; các thành phần năng suất và năng suất lúa; các chế độ quản lý nước; các biện pháp xử lý rơm rạ; mô hình luân canh lúa – mè – lúa và mô hình độc canh 3 vụ lúa.
• Phạm vi không gian: Thí nghiệm nhà lưới và thí nghiệm ngoài đồng ruộng được tiến hành trên nhóm đất phèn nhẹ tại Viện Lúa Đồng bằng sông Cửu Long (xã Tân Thạnh) và ấp Thới Phong A (thị trấn Thới Lai), thuộc huyện Thới Lai, thành phố Cần Thơ.
• Phạm vi thời gian: Các vụ canh tác thực hiện từ năm 2015 đến năm 2017, gồm vụ Đông Xuân (ĐX) 2015–2016, Xuân Hè (XH) 2016, Hè Thu (HT) 2016, Đông Xuân (ĐX) 2016–2017, kết hợp kế thừa số liệu từ dự án CLUES–ACIAR giai đoạn 2012–2013.

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Luận án đã tổng quan hệ thống các công trình nghiên cứu trong nước và quốc tế về các yếu tố chi phối quá trình sinh học tạo thành và phát thải khí nhà kính trong đất lúa:

• Cơ chế phát thải khí $\text{N}_2\text{O}$ và các yếu tố ảnh hưởng: Theo các nghiên cứu kinh điển của Patrick & Reddy (1976), Reddy & Patrick (1984), Ishii và ctv. (2011), đạm trong đất trải qua các quá trình khoáng hóa, amoni hóa, nitrat hóa và phản nitrat. Quá trình nitrat hóa xảy ra tại lớp đất mặt hiếu khí (0–2 mm quanh rễ), còn phản nitrat hóa diễn ra ở vùng yếm khí (cách rễ 1,5–5,0 mm và tầng đất khử dày 10–20 cm) (Reddy & Patrick, 1984). Các tiến trình Anammox (Zhu và ctv., 2011) và khử nitrat ngược tạo thành amoni (DNRA) (Giblin và ctv., 2013) cũng tham gia vào chu trình chuyển hóa N. Zou và ctv. (2005) cùng Dalal và ctv. (2003) xác định lượng $\text{N}_2\text{O}$ thất thoát chiếm từ 0,01% đến 1,78% lượng phân đạm bón vào đất. Ussiri & Lal (2013) và Park và ctv. (2011) khẳng định liều lượng và kỹ thuật bón phân đạm vô cơ là chỉ số dự báo trực tiếp đến lượng $\text{N}_2\text{O}$ phát thải.

• Cơ chế phát thải khí $\text{CH}_4$: Lê Văn Khoa và ctv. (1999), Minamikawa & Sakai (2005), Trần Đăng Hồng (2007) và Bouwman (1990) chỉ rõ $\text{CH}_4$ hình thành từ sự phân giải chất hữu cơ trong điều kiện yếm khí bởi vi khuẩn sinh mêtan (methanobacterium) khi điện thế ôxy hóa khử (Eh) giảm xuống mức âm (từ -300 mV đến 0 mV). Khí $\text{CH}_4$ phát tán chủ yếu qua hệ thống thông khí của thân cây lúa và bọt khí mặt nước. Yagi & Miami (1990) và Lindau (1994) ghi nhận vùi rơm tươi làm tăng tốc độ phát thải $\text{CH}_4$ từ 2 đến 4 lần so với không vùi rơm.

• Ảnh hưởng của chế độ nước và kỹ thuật canh tác: Cai và ctv. (1997, 1999), Zou và ctv. (2005), Liu và ctv. (2010), Sander và ctv. (2014) chỉ ra rằng việc rút nước phơi ruộng hoặc áp dụng kỹ thuật tưới ngập khô xen kẽ (AWD) làm giảm đáng kể $\text{CH}_4$ nhưng có xu hướng kích thích đỉnh phát thải $\text{N}_2\text{O}$. Ngược lại, Beare và ctv. (2009) ghi nhận lượng $\text{N}_2\text{O}$ giảm từ 93–96% trong giai đoạn đất khô. Tô Lan Phương và ctv. (2012) chứng minh tưới ngập khô luân phiên giúp tăng hiệu quả kinh tế so với tưới ngập liên tục.

• Quản lý rơm rạ và luân canh cây trồng: Bùi Thị Thanh May (2012) thống kê lượng phụ phẩm rơm rạ và trấu tại Việt Nam đạt trung bình khoảng 100 triệu tấn/năm. Theo FAO (2016), lượng rơm rạ bị đốt tại Việt Nam năm 2012 là 4,0 triệu tấn. Vùi rơm tươi gây tích lũy các axit hữu cơ (axit butyric, axit acetic) gây ngộ độc rễ (Nguyễn Thành Hối, 2008), trong khi xử lý rơm ủ nấm Trichoderma sp. kết hợp phân đạm vô cơ giúp giảm phát thải $\text{CH}_4$ và duy trì số bông/$\text{m}^2$ (Trần Thị Hồng Huyến, 2018). Paustian và ctv. (2004), Izaurralde và ctv. (2001), West & Post (2002) chỉ ra việc luân canh cây họ đậu hoặc cây trồng cạn trên nền đất lúa giúp cải thiện cân bằng cacbon và giảm phát thải khí nhà kính.

Vị trí của luận án được xác lập thông qua việc đánh giá đồng thời cả hai loại khí $\text{CH}_4$ và $\text{N}_2\text{O}$ trong điều kiện thực nghiệm đồng ruộng tại ĐBSCL, xác định ngưỡng quản lý mực nước tối ưu nhằm giải quyết mâu thuẫn đánh đổi giữa phát thải $\text{CH}_4$ và $\text{N}_2\text{O}$, đồng thời định lượng chính xác hiệu quả giảm phát thải của hệ thống luân canh cây mè trên nền đất lúa phèn nhẹ.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Luận án dựa trên khung lý thuyết về chu trình sinh địa hóa của cacbon và nitơ trong đất ngập nước, tiềm năng làm ấm toàn cầu (Global Warming Potential – GWP) theo chuẩn tính toán của IPCC (2007) với hệ số quy đổi trong khung thời gian 100 năm: 1 kg $\text{CH}_4 = 25\text{ kg CO}_2\text{e}$ và 1 kg $\text{N}_2\text{O} = 298\text{ kg CO}_2\text{e}$.

Phương pháp nghiên cứu định lượng thực nghiệm bao gồm 8 thí nghiệm (trong nhà lưới và ngoài đồng) cùng 1 thí nghiệm kế thừa từ dự án CLUES–ACIAR:

• Nội dung 1 (Quản lý nước): Bố trí thí nghiệm nhà lưới khảo sát 4 chế độ nước (ngập liên tục 15 cm, ngập 5 cm, tưới ngập khô xen kẽ AWD, đất bão hòa nước) và mô hình kiểm chứng ngoài đồng ruộng so sánh giữa chế độ ngập nông (0–5 cm) và tập quán ngập sâu truyền thống của nông dân.
• Nội dung 2 (Xử lý rơm rạ): Thí nghiệm nhà lưới và mô hình đồng ruộng khảo sát các nghiệm thức: vùi rơm rạ tươi, đốt rơm rạ tại ruộng, xử lý nấm Trichoderma sp. phân hủy rơm rạ, kết hợp phân hữu cơ và vô cơ.
• Nội dung 3 (Hệ thống canh tác): Bố trí mô hình đồng ruộng so sánh hệ thống luân canh lúa – mè – lúa (vụ Xuân Hè trồng mè, vụ Hè Thu và Đông Xuân trồng lúa) với hệ thống độc canh 3 vụ lúa/năm (Xuân Hè – Hè Thu – Đông Xuân).

Phương pháp thu mẫu và kỹ thuật phân tích:

• Thu mẫu khí: Sử dụng phương pháp buồng kín (closed chamber box) chuyên dụng cho lúa nước. Buồng thu khí được thiết kế riêng biệt cho đo $\text{CH}_4$ và $\text{N}_2\text{O}$, có gắn quạt khuấy đều khí và nhiệt kế theo dõi nhiệt độ buồng đo.
• Đo nồng độ khí: Nồng độ $\text{CH}_4$ và $\text{N}_2\text{O}$ trong mẫu khí được phân tích định lượng trên hệ thống máy sắc ký khí (Gas Chromatography – GC) do Trung tâm Nghiên cứu Nông nghiệp Quốc tế Úc (ACIAR) tài trợ qua dự án CLUES đặt tại Viện Lúa ĐBSCL.
• Đo đạc các thông số môi trường: Điện thế ôxy hóa khử (Eh) của đất được đo trực tiếp ngoài đồng bằng máy đo Eh chuyên dụng; theo dõi mực nước ruộng bằng ống đo mực nước PVC đục lỗ; ghi nhận nhiệt độ không khí và đất tại các thời điểm lấy mẫu.
• Chỉ tiêu đất và cây trồng: Lấy mẫu đất tầng mặt (0–20 cm) ở đầu vụ và cuối vụ để phân tích các chỉ tiêu lý hóa (pH, chất hữu cơ OC, $\text{NH}_4^+-\text{N}$, $\text{NO}3^--\text{N}$, N tổng số, P dễ tiêu, K trao đổi). Đánh giá các chỉ tiêu nông học của lúa: số chồi/$\text{m}^2$, số bông/$\text{m}^2$, số hạt chắc/bông, trọng lượng 1000 hạt ($\text{P}{1000}$) và năng suất thực thu (tấn/ha).
• Xử lý số liệu: Số liệu được xử lý thống kê phân tích phương sai (ANOVA), kiểm tra sai khác trung bình bằng phép thử Duncan hoặc Tukey qua phần mềm thống kê chuyên ngành.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Giới thiệu

Chương 1 trình bày tính cấp thiết của đề tài trong bối cảnh ĐBSCL chịu tác động sâu sắc của biến đổi khí hậu và xâm nhập mặn. Tác giả nêu rõ mục tiêu, 3 giả thuyết nghiên cứu, đối tượng, phạm vi không gian tại huyện Thới Lai (TP. Cần Thơ) trên đất phèn nhẹ, phạm vi thời gian từ 2015 đến 2017, ý nghĩa khoa học, ý nghĩa thực tiễn và tóm tắt những đóng góp mới của luận án.

Chương 2: Tổng quan tài liệu

Chương 2 tổng hợp toàn diện các tài liệu về điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội của vùng ĐBSCL và TP. Cần Thơ; thực trạng biến đổi khí tượng thủy văn (nhiệt độ tăng 0,5°C, suy giảm 200 mm lượng mưa trong giai đoạn 1998–2008, độ mặn 1‰ và 4‰ lấn sâu vào đất liền); hiện trạng sử dụng và đốt phụ phẩm rơm rạ; cơ chế hóa sinh của sự phát thải khí $\text{CH}_4$, $\text{N}_2\text{O}$, chu trình nitrat hóa, phản nitrat, Anammox, DNRA; và các yếu tố thổ nhưỡng, phân bón, chế độ tưới tác động đến thông lượng khí nhà kính.

Chỉ tiêu kiểm kê khí nhà kính quốc gia năm 2010	Năng lượng	Nông nghiệp	LULUCF	Chất thải	Tổng cộng (kể cả LULUCF)
Phát thải $\text{CO}_2$ (triệu tấn)	124,8	–	-20,3	0,07	125,7
Phát thải $\text{CH}_4$ (triệu tấn $\text{CO}_2\text{e}$)	16,0	57,9	1,0	13,4	88,3
Phát thải $\text{N}_2\text{O}$ (triệu tấn $\text{CO}_2\text{e}$)	0,4	30,4	0,1	1,8	32,8
Tổng lượng phát thải (triệu tấn $\text{CO}_2\text{e}$)	141,1	88,3	-19,2	15,4	246,8
Tỷ trọng phát thải không tính LULUCF (%)	53,05%	33,20%	—	5,78%	100,00%

(Nguồn: Số liệu trích xuất từ Báo cáo Bộ Tài nguyên và Môi trường, 2014 được trình bày trong Chương 2 của luận án)

Tác giả cũng phân tích cơ cấu phát thải trong nội bộ ngành nông nghiệp Việt Nam năm 2010 (tổng cộng 88.354,8 nghìn tấn $\text{CO}_2\text{e}$): canh tác lúa nước chiếm tỷ trọng lớn nhất với 50,5%, tiếp theo là đất nông nghiệp (26,9%), tiêu hóa thức ăn của gia súc (10,7%), quản lý phân bón (9,69%) và đốt phụ phẩm nông nghiệp trên đồng ruộng (2,15%).

Tình hình phát thải khí nhà kính qua các giai đoạn tại Việt Nam	Năm 1994	Năm 2000	Năm 2010	Dự báo 2020	Dự báo 2030
Ngành Năng lượng (triệu tấn $\text{CO}_2\text{e}$)	25,6	52,8	141,1	381,1	648,5
Ngành Nông nghiệp (triệu tấn $\text{CO}_2\text{e}$)	52,4	65,1	88,3	100,8	109,3
Toàn quốc (bao gồm LULUCF / các lĩnh vực)	103,8	150,9	246,8	466,0	760,5

(Nguồn: Trích dẫn báo cáo Bộ Tài nguyên và Môi trường, 2014 trong Chương 2)

Chương 3: Phương pháp nghiên cứu

Chương 3 trình bày chi tiết quy trình bố trí các thí nghiệm:

• Nội dung 1: Nghiên cứu biện pháp quản lý nước ảnh hưởng đến phát thải $\text{CH}_4$ và $\text{N}_2\text{O}$ trong nhà lưới và mô hình kiểm chứng ngoài đồng tại Thới Lai.
• Nội dung 2: Nghiên cứu ảnh hưởng của phân hữu cơ và các biện pháp xử lý rơm (vùi rạ, đốt rơm, chế phẩm Trichoderma) đến phát sinh khí nhà kính.
• Nội dung 3: Đánh giá tiềm năng phát thải trên hệ thống luân canh lúa – mè – lúa so với độc canh 3 vụ lúa liên tục. Chương này mô tả chi tiết quy cách buồng thu khí, cấu hình hệ thống sắc ký khí GC, vị trí và tần suất đo thông lượng khí, quy trình lấy mẫu và phân tích đất tầng 0–20 cm trước và sau thí nghiệm, cùng các công thức tính toán lượng phát thải tích lũy và quy đổi $\text{CO}_2\text{e}$.

Chương 4: Kết quả và thảo luận

Chương 4 phân tích chi tiết dữ liệu thực nghiệm qua 3 nội dung trọng tâm:

1. Kết quả về biện pháp quản lý nước:

   • Biện pháp giữ mực nước ngập nông từ 0–5 cm làm giảm thông lượng phát thải khí $\text{CH}_4$ đạt mức 28,3% đến 38,0% (tính theo kg/ha/ngày) so với tập quán ngập sâu liên tục của nông dân.
   • Quản lý nước ngập nông không làm tăng lượng phát thải khí $\text{N}_2\text{O}$. Tổng lượng phát thải quy đổi giảm 32,1% trong vụ Hè Thu 2016 và 25,7% trong vụ Đông Xuân 2016–2017. Tính chung cả năm, tổng phát thải quy đổi ($\text{kg CO}_2\text{e/ha/năm}$) giảm 27,9% so với mô hình canh tác truyền thống.
   • Phát thải $\text{N}_2\text{O}$ tập trung mạnh nhất vào các đợt bón phân: lượng phát thải khí $\text{N}_2\text{O}$ sau những ngày bón phân cao gấp 2,67 – 3,00 lần lượng phát thải trung bình hằng ngày, chiếm 41,2 – 42,4% tổng lượng $\text{N}_2\text{O}$ phát thải trong toàn bộ vụ mùa.

2. Kết quả về xử lý rơm rạ:

   • Tốc độ phát thải $\text{CH}_4$ trung bình hằng ngày ghi nhận ở mô hình vùi rạ là 2,02 kg/ha/ngày; mô hình xử lý chế phẩm nấm Trichoderma sp. là 1,99 kg/ha/ngày; và mô hình đốt rơm rạ là 1,90 kg/ha/ngày.
   • Tổng phát thải tích lũy qua hai vụ (Hè Thu 2016 và Đông Xuân 2016–2017) ở mô hình vùi rạ lần lượt đạt 5.671 $\text{kg CO}_2\text{e/ha}$ và 5.345 $\text{kg CO}_2\text{e/ha}$; ở mô hình đốt rơm rạ lần lượt đạt 4.807 $\text{kg CO}_2\text{e/ha}$ và 5.108 $\text{kg CO}_2\text{e/ha}$.
   • Về mặt thống kê, tổng lượng phát thải khí nhà kính quy đổi ($\text{kg CO}_2\text{e/ha/năm}$) không có sự khác biệt mang ý nghĩa thống kê giữa các biện pháp xử lý rơm rạ khác nhau. Lượng phát thải $\text{N}_2\text{O}$ sau các ngày bón phân ở mô hình rơm rạ cao gấp 2,50 – 2,57 lần lượng phát thải hằng ngày, chiếm từ 36,9% đến 45,1% tổng lượng phát thải $\text{N}_2\text{O}$ cả vụ.

3. Kết quả về hệ thống canh tác (Luân canh lúa – mè – lúa và Độc canh 3 vụ lúa):

   • Tổng lượng phát thải khí $\text{N}_2\text{O}$ sau các đợt bón phân qua 3 vụ canh tác chiếm từ 25,1 – 65,6% tổng lượng $\text{N}_2\text{O}$ ở mô hình luân canh và từ 18,3 – 37,4% ở mô hình độc canh.
   • Tổng lượng phát thải khí nhà kính quy đổi ($\text{kg CO}_2\text{e/ha/năm}$) ở mô hình luân canh lúa – mè – lúa thấp hơn mô hình độc canh 3 vụ lúa là 20,6%, với sự khác biệt có ý nghĩa thống kê qua các mùa vụ trong khi năng suất các vụ lúa trong hệ thống luân canh vẫn duy trì ổn định.

Tổng hợp các chỉ tiêu phát thải khí nhà kính chính từ kết quả nghiên cứu	Mô hình Quản lý nước ngập nông (0–5 cm)	Mô hình Quản lý nước truyền thống	Mô hình Luân canh (Lúa – Mè – Lúa)	Mô hình Độc canh (3 vụ lúa/năm)
Giảm phát thải $\text{CH}_4$ hằng ngày (%)	Giảm 28,3 – 38,0%	Đối chứng	—	—
Giảm tổng phát thải vụ Hè Thu 2016 (%)	Giảm 32,1%	Đối chứng	—	—
Giảm tổng phát thải vụ Đông Xuân 2016–2017 (%)	Giảm 25,7%	Đối chứng	—	—
Giảm tổng phát thải quy đổi năm ($\text{kg CO}_2\text{e/ha/năm}$)	Giảm 27,9%	Đối chứng	Giảm 20,6%	Đối chứng
Tỷ lệ $\text{N}_2\text{O}$ phát thải sau các đợt bón phân (%)	41,2 – 42,4%	—	25,1 – 65,6%	18,3 – 37,4%
Mức tăng phát thải $\text{N}_2\text{O}$ ngày bón phân so với ngày thường	Cao gấp 2,67 – 3,00 lần	—	—	—

(Nguồn: Tổng hợp từ các bảng số liệu kết quả nghiên cứu trong Chương 4 và Tóm tắt luận án)

Chương 5: Kết luận và kiến nghị

Chương 5 đúc kết các phát hiện chính của luận án, khẳng định chế độ ngập nông 0–5 cm và mô hình luân canh mè trên đất lúa là hai giải pháp kỹ thuật tối ưu giúp cắt giảm phát thải khí nhà kính mà không làm suy giảm năng suất lúa, đồng thời đề xuất khuyến cáo chuyển đổi canh tác và hoàn thiện gói kỹ thuật quản lý nước cho vùng ĐBSCL.

Kết quả và những đóng góp mới

Luận án đã đạt được các đóng góp khoa học và thực tiễn cụ thể:

• Về mặt khoa học và lý luận:

  1. Xác định được mô hình quản lý mực nước ruộng ngập nông (0–5 cm) giúp giảm lượng phát thải khí $\text{CH}_4$ từ 28,3% đến 38,0% (kg/ha/ngày) mà không làm tăng lượng phát thải khí $\text{N}_2\text{O}$ trên đất lúa phèn nhẹ, giúp tổng phát thải khí nhà kính quy đổi ($\text{kg CO}_2\text{e/ha/năm}$) giảm 27,9% so với tập quán giữ nước ngập sâu liên tục.
  2. Định lượng chính xác tốc độ phát thải khí $\text{CH}_4$ giữa các biện pháp xử lý rơm rạ: mô hình vùi rạ đạt 2,02 kg/ha/ngày, xử lý nấm Trichoderma đạt 1,99 kg/ha/ngày và đốt rơm đạt 1,90 kg/ha/ngày; đồng thời chứng minh tổng phát thải quy đổi $\text{kg CO}_2\text{e/ha/năm}$ không có sự khác biệt có ý nghĩa thống kê giữa các biện pháp xử lý rơm rạ.
  3. Làm sáng tỏ động thái phát thải $\text{N}_2\text{O}$ phụ thuộc chặt chẽ vào thời điểm bón phân đạm: lượng $\text{N}_2\text{O}$ bốc thoát trong những ngày ngay sau bón phân cao gấp 2,50 đến 3,00 lần lượng phát thải trung bình hằng ngày và chiếm tỷ trọng từ 36,9% đến 45,1% tổng phát thải $\text{N}_2\text{O}$ trong toàn vụ.
  4. Chứng minh mô hình luân canh cây mè trên nền đất lúa có tổng lượng phát thải khí quy đổi $\text{kg CO}_2\text{e/ha/năm}$ thấp hơn mô hình độc canh 3 vụ lúa là 20,6%, trong khi vẫn duy trì năng suất lúa ổn định qua các vụ.

• Về mặt thực tiễn và giải pháp đề xuất:

  1. Khuyến cáo áp dụng rộng rãi quy trình quản lý nước ngập nông (0–5 cm) và chuyển đổi các diện tích lúa 3 vụ kém hiệu quả sang mô hình luân canh lúa – mè – lúa cho vùng đất phèn nhẹ thành phố Cần Thơ và các vùng có điều kiện sinh thái tương tự tại ĐBSCL.
  2. Luận án tính toán rằng với tổng diện tích gieo trồng lúa của vùng ĐBSCL khoảng 4 triệu ha/năm, việc áp dụng biện pháp quản lý nước ngập nông kết hợp chuyển đổi diện tích lúa kém hiệu quả sang luân canh có tiềm năng giảm khoảng 12,03 triệu tấn $\text{CO}_2\text{e}$, đóng góp trực tiếp vào mục tiêu giảm nhẹ phát thải khí nhà kính quốc gia.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Theo giới hạn nghiên cứu được tác giả xác định trong văn bản:

• Hạn chế về phạm vi không gian và thổ nhưỡng: Đề tài tập trung thực hiện thực nghiệm trên địa bàn huyện Thới Lai, thành phố Cần Thơ, đại diện cho nhóm đất phèn nhẹ. Kết quả chưa bao quát các nhóm đất đặc thù khác của ĐBSCL như đất phù sa mặn, đất phèn nặng ngập úng kéo dài hay đất than bùn.
• Hạn chế về nội dung và đối tượng: Nghiên cứu tập trung vào 3 nội dung kỹ thuật (chế độ nước, xử lý rơm rạ, luân canh cây mè); chưa mở rộng đánh giá đối với các loại phân bón đạm có chất ức chế nitrat hóa, các loại phân tan chậm hoặc các công thức luân canh với các cây màu khác (ngô, đậu tương, dưa hấu) hay xen canh thủy sản.
• Hướng nghiên cứu tiếp: Cần tiếp tục triển khai thử nghiệm mô hình quản lý nước ngập nông và các hệ thống luân canh trên các tiểu vùng sinh thái đất khác nhau ở ĐBSCL; theo dõi diễn biến lý hóa tính đất và cân bằng cacbon hữu cơ trong các chu kỳ luân canh dài hạn hơn.

Giá trị tham khảo

Luận án là tài liệu tham khảo chuyên sâu cho các nhóm đối tượng:

• Nghiên cứu sinh, học viên cao học và giảng viên chuyên ngành Khoa học Đất, Nông học, Khoa học Môi trường và Biến đổi khí hậu: Tham khảo quy trình thực nghiệm đồng ruộng, phương pháp thu mẫu bằng buồng kín và kỹ thuật đo đạc sắc ký khí GC đối với hai khí $\text{CH}_4$ và $\text{N}_2\text{O}$, cùng hệ thống số liệu định lượng về động thái phát thải khí nhà kính theo chu kỳ sinh trưởng của lúa và thời điểm bón phân.
• Cán bộ khuyến nông và nhà hoạch định chính sách nông nghiệp tại ĐBSCL: Sử dụng các kết quả nghiên cứu làm cơ sở khoa học để ban hành các hướng dẫn kỹ thuật canh tác lúa giảm phát thải (ngập nông 0–5 cm), xây dựng đề án tái cơ cấu mùa vụ, chuyển đổi đất lúa kém hiệu quả sang luân canh cây màu thích ứng với biến đổi khí hậu và xâm nhập mặn.

Câu hỏi thường gặp

1. Biện pháp quản lý nước ngập nông từ 0 – 5 cm mang lại hiệu quả giảm phát thải khí nhà kính như thế nào? Biện pháp ngập nông 0–5 cm làm giảm thông lượng phát thải khí $\text{CH}_4$ từ 28,3% đến 38,0% (kg/ha/ngày) và không làm tăng phát thải khí $\text{N}_2\text{O}$. Tổng phát thải khí nhà kính quy đổi ($\text{kg CO}_2\text{e/ha}$) giảm 32,1% trong vụ Hè Thu 2016, giảm 25,7% trong vụ Đông Xuân 2016–2017 và tính chung cả năm giảm 27,9% so với tập quán giữ nước ngập sâu liên tục của nông dân.

2. Động thái phát thải khí $\text{N}_2\text{O}$ trên ruộng lúa chịu ảnh hưởng của việc bón phân đạm như thế nào? Lượng khí $\text{N}_2\text{O}$ phát thải sau các ngày bón phân tăng vọt, cao gấp từ 2,50 đến 3,00 lần lượng phát thải trung bình hằng ngày. Lượng phát thải trong các đợt bón phân này chiếm tỷ trọng rất lớn, từ 36,9% đến 45,1% trên tổng lượng khí $\text{N}_2\text{O}$ phát thải của toàn bộ vụ mùa.

3. Có sự khác biệt mang ý nghĩa thống kê về tổng phát thải khí nhà kính giữa các biện pháp xử lý rơm rạ không? Tốc độ phát thải $\text{CH}_4$ trung bình hằng ngày ở mô hình vùi rạ là 2,02 kg/ha/ngày, xử lý nấm Trichoderma là 1,99 kg/ha/ngày và đốt rơm là 1,90 kg/ha/ngày. Tuy nhiên, khi quy đổi ra tổng lượng phát thải cả năm ($\text{kg CO}_2\text{e/ha/năm}$), sự khác biệt giữa các biện pháp xử lý rơm rạ không có ý nghĩa thống kê.

4. Mô hình luân canh lúa – mè – lúa giảm phát thải khí nhà kính bao nhiêu so với độc canh 3 vụ lúa? Tổng lượng phát thải khí nhà kính quy đổi cả năm ($\text{kg CO}_2\text{e/ha/năm}$) ở mô hình luân canh lúa – mè – lúa thấp hơn 20,6% so với mô hình độc canh 3 vụ lúa/năm, sự khác biệt này có ý nghĩa thống kê qua từng vụ mùa trong khi năng suất lúa vẫn được giữ ổn định.

5. Theo số liệu kiểm kê quốc gia năm 2010 trong văn bản, lĩnh vực nông nghiệp và canh tác lúa đóng góp bao nhiêu vào tổng lượng phát thải? Năm 2010, lĩnh vực nông nghiệp phát thải 88,3 triệu tấn $\text{CO}_2\text{e}$ (chiếm 33,20% tổng phát thải quốc gia không kể LULUCF). Trong nội bộ ngành nông nghiệp, riêng canh tác lúa nước phát thải lớn nhất, chiếm 50,5% tổng lượng phát thải toàn ngành.

Kết luận

Luận án tiến sĩ của tác giả Nguyễn Kim Thu đã giải quyết trọn vẹn bài toán thực nghiệm đánh giá định lượng phát thải hai loại khí nhà kính quan trọng ($\text{CH}_4$ và $\text{N}_2\text{O}$) trên đất phèn nhẹ tại huyện Thới Lai, thành phố Cần Thơ. Kết quả nghiên cứu đã chứng minh chế độ quản lý nước ngập nông 0–5 cm giúp giảm 27,9% tổng phát thải $\text{CO}_2\text{e/năm}$ mà không gây bùng phát $\text{N}_2\text{O}$, đồng thời hệ thống luân canh lúa – mè – lúa giúp giảm 20,6% tổng phát thải so với độc canh 3 vụ lúa mà vẫn duy trì năng suất cây trồng ổn định. Công trình cung cấp luận cứ khoa học thực nghiệm có giá trị cao, đóng góp thiết thực cho chiến lược chuyển đổi cơ cấu canh tác nông nghiệp giảm phát thải và thích ứng với biến đổi khí hậu tại vùng Đồng bằng sông Cửu Long.

Trích đoạn nội dung tài liệu

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 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,….