Chương 1: Tổng quan chế độ tưới, sự hình thành và phát thải khí N2O trên đất trồng lúa. Chương 2: Phương pháp nghiên cứu. Chương 3: Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của quản lý nước mặt ruộng đến phát thải khí N2O. Kết luận và kiến nghị Danh mục các công trình đã công bố Tài liệu tham khảo Phụ lục 7 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CHẾ ĐỘ TƢỚI, SỰ HÌNH THÀNH VÀ PHÁT THẢI KHÍ N2O TRÊN ĐẤT TRỒNG LÚA 1.
Chế độ tƣới cho lúa và cơ sở khoa học của kỹ thuật tƣới tiết kiệm nƣớc cho lúa 1. Nhu cầu về nước và đặc điểm của cây lúa Cây lúa (Oryza sativa) là cây trồng nước, có nguồn gốc ở vùng nhiệt đới. Cây lúa là cây trồng sử dụng nhiều nước nhất và yêu cầu tưới cao hơn các cây trồng khác. Theo Smith (Lê Thị Nguyên, 2002) [7], hệ số thoát hơi nước của lúa là 710 mm-vụ, lúa mì là 513 mm-vụ và ngô là 368 mm-vụ.
Tuy là cây trồng nước, cần nhiều nước, nhưng sự phát triển của cây và rễ lúa cũng phụ thuộc nhiều vào oxy trong đất. Cây lúa có khả năng hấp thụ O2 không khí qua lá, vào thân và ra rễ. Tuy nhiên lượng O2 được hấp thụ qua lá này cũng không đủ. Để rễ lúa phát triển tốt, sự trao đổi khí giữa môi trường đất và môi trường khí là rất cần thiết để đất có đủ oxy cho sự phát triển của rễ lúa, cho sự phát triển của những vi khuẩn có lợi ở vùng rễ như vi khuẩn Azotobacter sống tự do có khả năng cố định nitơ phân tử vào đất, làm tăng nguồn thu nitơ cho đất, qua đó làm tăng khả năng sinh trưởng của lúa.
Như trên đã nêu do có khả năng hấp thụ O2 qua lá, cây lúa cũng như một số cây trồng nước khác, dù môi trường thiếu O2 rễ lúa vẫn phát triển bình thường. Tuy nhiên để tăng lượng không khí (đồng nghĩa với tăng lượng O2 cho đất, người nông dân Việt Nam đã có kinh nghiệm làm ải nước khi ngập nước cấy lúa với câu nói nôm na: "hòn đất ải hơn tải phân". Cùng với biện pháp làm ải, biện pháp rút nước phơi ruộng định kỳ làm tăng lượng không khí xâm nhập vào đất, làm tăng sự phát triển của rễ. Qua đó, làm tăng sự phát triển của cây và năng suất lúa [7].
Các kỹ thuật tưới cho lúa Các kỹ thuật tưới cho lúa từ trước đến nay có thể phân làm hai: kỹ thuật tưới ngập thường xuyên và nhóm kỹ thuật tưới tiết kiệm nước. 8 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Kỹ thuật tưới ngập thường xuyên Tưới ngập thường xuyên [23]: là kỹ thuật tưới duy trì lớp nước mặt ruộng từ 5 ÷ 10 cm suốt quá trình từ khi cấy đến trước khi thu hoạch. + Cấy đến bén rễ (30 ngày): công thức tưới 5 ÷ 10 cm + Đẻ nhánh (40 ngày): công thức tưới 5 ÷ 10 cm + Đứng cái - làm đòng (25 ngày): công thức tưới 5 ÷ 10 cm + Trổ - Phơi mào (9 ngày): công thức tưới 5 ÷ 10 cm + Ngậm sữa chắc xanh (15 ngày): công thức tưới 5 ÷ 10 cm + Chín: Tháo cạn Tổng lượng nước tưới vụ chiêm xuân khoảng từ 5500 ÷ 6500 m3/ha; vụ mùa khoảng 4500 ÷ 5500 m3/ha.
Đây là kỹ thuật tưới truyền thống mà ông cha ta cũng như ở nhiều nước trên thế giới đã sử dụng. Kỹ thuật này hay áp dụng ở vùng trũng, khó tiêu nước. Kỹ thuật này có ưu điểm khi áp dụng ở vùng đất nhiễm mặn, chua phèn. Bởi vì, ngập nước liên tục làm giảm độ mặn, hạn chế sự chuyển hoá từ đất chua phèn tiềm tàng thành đất chua phèn hoạt tính, đất có độ pH thấp, xuất hiện nhiều độc tố như: Fe, Al và kể cả Mn.
Bởi vì các nguyên tố này dễ hòa tan ở dạng cation như Fe2+, Al3+, Mn2+ ở điều kiện pH thấp. Fe và Mn là những nguyên tố dinh dưỡng vì lượng dễ tiêu đối với lúa cũng như các cây trồng khác. Nhưng khi những nguyên tố này ở nồng độ cao trong dung dịch đất thì lại trở thành những độc chất. Kỹ thuật tưới ngập kết hợp với rút nước phơi ruộng có tác dụng tốt và có thể xem là một biện pháp bón phân thúc đòng cho lúa vì tạo điều kiện háo khí có lợi cho việc giải phóng chất dinh dưỡng [7].
Kỹ thuật tưới ngập thường xuyên áp dụng ở vùng thấp, trũng khó tiêu nước và có ảnh hưởng tốt ở vùng đất chua phèn, đất nhiễm mặn. Lúa bị đỏ lá (IRRI, 1983) [50] đây là cơ sở khoa học để lý giải cách nói của người nông dân Việt Nam khi cho đất ngập nước thường xuyên để “ém phèn”, chống “bốc phèn, bốc mặn”. Nhóm kỹ thuật tưới tiết kiệm nước 9 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Khác với tưới ngập thường xuyên theo kỹ thuật truyền thống, tưới tiết kiệm nước dưới nhiều hình thức và tên gọi khác nhau cũng đã được áp dụng trong quá khứ, đặc biệt được phát triển mở rộng trong những năm gần đây. Có nhiều tên gọi khác nhau nhưng có thể nói tưới tiết kiệm nước là kỹ thuật tưới ngập không liên tục (không thường xuyên) và cũng đã được Trần Viết Ổn (2016) [8] đánh giá tổng kết.
Kỹ thuật tưới khô ưới xen kẽ; kỹ thuật tưới nông lộ phơi; kỹ thuật tưới khô kiệt, khô vừa; kỹ thuật tưới tiết kiệm nước, giảm phát thải KNK đã được Lê Xuân Quang và các công sự [6], [14], [15], [17], [21] tổng kết và đề xuất. Theo Lê Thị Nguyên [7] thì ngoài kỹ thuật tưới ngập thường xuyên còn có một số kỹ thuật tưới sau đây: - Tưới ngập kết hợp với tháo nước ruộng: tháo cạn phơi ruộng ở những thời kỳ thích hợp sẽ làm tăng năng suất, không áp dụng cho đất chua mặn, phèn. Đối với các loại đất lầy, trũng, đất sét, giàu mùn thì biện pháp tưới này đem lại hiệu quả tốt. - Tưới ngập gián đoạn.
Khi nước trong ruộng giảm xuống dưới độ ẩm bão hòa thì bắt đầu tưới đến khi có một lớp nước nông trong ruộng. Trong thời gian không có lớp nước ngập, đất cũng phải bão hòa nước. Tưới ngập gián đoạn tiết kiệm được nước tưới vì không xảy ra hiện tượng nước chảy tràn lan và nước thấm, đồng thời sử dụng nước mưa hiệu quả hơn. - Tưới ngập trong giai đoạn làm đòng trổ bông: đất được giữ ở độ ẩm bão hòa hoặc một lớp nước nông, chỉ trừ thời gian tưới làm đòng 25 ngày và sau làm đòng 10 ngày, ruộng lúa được tưới một lớp nước sâu 10 cm.
- Tưới tiết kiệm nước: chỉ tưới sau khi làm đất và sau cấy. Đất được giữ ở độ ẩm không nhỏ hơn 75% độ ẩm bão hòa. Trong thời gian 30 ngày kể từ khi cây lúa làm đòng đến trổ bông, làm hạt thì áp dụng tưới ngập trung bình. Đối với những đất có tốc độ thấm lớn, áp dụng hình thức tưới này có thể tiết kiệm được 50% lượng nước tưới.
10 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Theo Trần Viết Ổn [8] thì tưới ngập tối thiểu là đất thường xuyên duy trì trạng thái nhão, kỹ thuật này Bùi Huy Đáp [4] đã áp dụng ở Việt Nam và cho thấy không làm giảm năng suất.T (2007) [34] khi áp dụng kỹ thuật tưới tối thiểu (mực nước mặt ruộng không quá 1cm) thì lượng nước hao giảm 23% và năng suất lúa giảm 6%. Như vậy, kỹ thuật này tiết kiệm được nhiều nước nhưng làm giảm ít nhiều năng suất lúa. Kỹ thuật tưới tiết kiệm nước cho lúa vùng ĐBSH, tiết kiệm nước, giảm phát thải KNK được Lê Xuân Quang và các công sự [ 6], [14], [16], [17]; Nguyễn Văn Tỉnh và cộng sự [20], [21] nghiên cứu đề xuất, đến năm 2018 được Tổng cục Thủy lợi [25] ban hành áp dụng như bảng 1.2 sau: Theo Onishi, T. Nakamura [65], kỹ thuật tưới cho lúa ở Nhật Bản duy trì lớp nước mặt ruộng trong một số gia đoạn chỉ từ 1 ÷ 2 cm; lượng nước vào ruộng được kiểm soát khá tốt; tổng lượng nước toàn vụ khoảng 2.200 m3/vụ, trong khi thời gian sinh trưởng của cây lúa Nhật Bản và Việt Nam khá tương đồng, trong khi lượng nước tưới của trong nước dao động từ 4.500 m3/ha-vụ [23], điểm mấu chốt là việc rút nước trong các giai đoạn sinh trưởng của cây để hạn chế đẻ nhánh, kiểm soát lượng nước mặt ruộng khá tốt bằng các công nghệ quản lý nước mặt ruộng khá tối ưu như cảm biến đo mực nước mặt ruộng, ruộng được san ủi khá bằng phẳng; lượng nước vào ruộng được kiểm soát bằng đồng hồ, vv.
Lê Xuân Quang và cộng sự [6], [12], [13], [17] đã nghiên cứu thực nghiệm với các công thức tưới khô kiệt và khô vừa tại tỉnh Hưng Yên. Công thức tưới khô kiệt khống chế mực nước mặt ruộng từ -15 ÷ 2 cm. Công thức tưới khô vừa khống chế mực nước mặt ruộng -5 ÷ 3 cm. Tổng lượng nước tưới công thức khô kiệt vụ chiêm xuân khoảng 2500 m3/ha; công thức tưới khô vừa khoảng 2.
Lượng nước tiết kiệm từ 20 ÷ 50% so với công thức tưới ngập thường xuyên. 11 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.1: Quy trình tƣới lúa vụ chiêm xuân vùng ĐBSH f(t) Giai đoạn Ghi chú Lƣợng nƣớc tƣới (ngày) Thời kỳ Duy trì lớp nước mặt Lượng nước làm đổ ải ruộng 3 ÷ 5cm đất từ 1.500 m3/ha trong 3 ÷ 5 ngày với mức nước cấp 300 500 m3/ha/ngày. Lúa hồi Ngày thứ 0 ÷ 30 Duy trì lớp nước mặt Giai đoạn này tưới xanh đẻ sau cấy ruộng 2 3 cm trong thời khoảng 2 ÷ 3 đợt, nhánh (30 ngày) gian 30 ngày sau cấy mỗi đợt 300 m3/ha. bông Giai đoạn Ngày thứ 78 ÷ Tưới giữ ẩm lớp nước Trong giai đoạn lúa ngậm 100 sau cấy mặt ruộng 1 ÷ 2 cm, khi này tưới khoảng 2 sữa và chắc (23 ngày) mực nước rút xuống thấp đợt, mỗi đợt từ 200 xanh hơn mặt ruộng 5 cm thì ÷ 300 m3/ha.
tưới lại Giai đoạn Ngày thứ 101 ÷ Để khô ruộng đến khi thu lúa chín – 110 hoạch. Tổng lƣợng nƣớc tƣới mặt ruộng vụ chiêm xuân từ (3.900) m3/ha/vụ 12 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.2: Quy trình tƣới lúa vụ mùa vùng ĐBSH f(t) Giai đoạn Ghi chú Lƣợng nƣớc tƣới (ngày) Thời kỳ Duy trì lớp nước mặt Lượng nước làm làm đất ruộng 3 ÷ 5 cm đất 600 ÷ 1.