Nghiên cứu quản lý nước tiết kiệm trên ruộng lúa vùng đồng bằng sông Hồng tại xã Phú Thịnh, huyện Kim Động, tỉnh Hưng Yên

• Tác giả: Trịnh Hồng Quân
• Người hướng dẫn: TS. Lê Xuân Quang - Phó Viện Trưởng - Viện Nước, Tưới Tiêu & Môi Trường
• Trường học: Đại học Thủy lợi
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Tài Nguyên Nước
• Đề tài: Quản Lý Nước Tiết Kiệm Trên Ruộng Lúa Đồng Bằng Sông Hồng Tại Phú Thịnh, Hưng Yên
• Loại tài liệu: luận văn
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Hà Nội

• BAN CAM KET
• LỜI CẢM ƠN
• DANH MỤC CÁC CHU VIET TAT
• MỞ ĐẦU
• 1. Tính cấp hit của để tài
• 2. Mục tiêu nghiên cứu
• 3. Phạm vi nghiền cứu
• 1. CHƯƠNG 1: TONG QUAN VAN DE NGHIÊN CỬU VA KHU VỰC NGHIÊN CỬU
• 1.1. Tổng quan vẫn để nghiên cứu
• 1.1.1. Mỗi quan hệ giữa nước tưới và cây tng
• 1.1.2. Tổng quan in hình quản lý nước tiết kiệm trên ThE giới và Việt Nam
• 1.2. Tổng quan tình hình nghiên cứu phat thải khí nhà kính trong sản xuất la
• 1.2.1. Cơ chế hình thành khí nhà kính
• 2.1. Đặc diém tự nhiền-kinhtế xa hội Khu vc nghiền cứu
• 2.1.1. Khai quất đặc điểm vùng đồng bằng sông Hồng
• 1. Nghiên cứu lựa chọn địa điểm xây dụng mô hình
• 1.1. Khái quái điều kiện tự nhiên xã Phú Thịnh
• 1.2. Hiện trang kinh xã hội xã Phú Thịnh
• 1. Nhận xế và ảnh giá chưng
• 2. CHUONG 2: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨI
• 2.1. Phương pháp kế thừa
• 2.2. Phương pháp bo tri thi nghiệm va đánh giá dong ruộng
• 2.2.1. Nguyén ti bố tri và eich bd tr thí nghiệm
• 2.3. Xây dựng mô hình thí nghiệm
• 2.4. Mita vụ, giống lúa, mật độ gieo trồng và phân bón
• 2.5. Chỉtiêu đánh giá
• 2.6. Phuong pháp phân tích ong phông thi nghiệm
• 2.7. Phân ích năng suất lúa st
• 2.8. Phân ích, tính oán khí nhà kính
• 2.9. Phuong pháp phân tích xử Is lig
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUÁ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Kết qua do đạc, quan rắc các thông số của mô hình
• 3.1.1. Lượng mưa và nhiệ độ
• 3.1.2. Mực nước trên kênh, ruộng
• 4. Lượng phát thải khí nhà kính
• 3.2. Binh gié m6 hình quản lý nước
• 3.2.1. Banh giá mỗi quan hệ giữa chế độ tưới với phát thải khi nhà kí
• 3.2.2. Binh giá mỗi quan hệ gia chế độ tưới với ming sult cây tng
• 3.3. Đánh giá hiệu quả mô hình
• 3.4. ĐỀ xuất biện pháp quản lý nước tiệm rên đồng mông vũng đồng bằng sông Hồng
• 3.4.1. Quy trình quan lý nước mat ruộng
• 3.4.2. Quy trình kỹ thuật phục vụ quản lý nước mặt ruộng
• KET LUẬN VA KIÊN NGHỊ
• 1. Kign nghị
• TÀI LIỀU THAM KHẢO
• MỤC LUC BANG
• MỤC LỤC HÌNH ẢNH

I. Tính cấp thiết của đề tài

Nông nghiệp Việt Nam, đặc biệt là trong vùng đồng bằng sông Hồng, đang đối mặt với thách thức lớn về việc sử dụng nguồn nước. Theo thống kê, ngành nông nghiệp tiêu thụ khoảng 93 tỷ mét khối nước mỗi năm, trong đó việc tưới tiêu cho cây lúa chiếm phần lớn. Việc sử dụng nước không hiệu quả dẫn đến lãng phí tài nguyên và gia tăng phát thải khí nhà kính. Nghiên cứu này nhằm tìm kiếm các giải pháp quản lý nước tiết kiệm trên ruộng lúa, giúp giảm thiểu phát thải khí nhà kính, đồng thời bảo đảm năng suất cây trồng. "Nghiên cứu quản lý nước tiết kiệm trên ruộng lúa vùng Đồng bằng sông Hồng có ý nghĩa khoa học và thực tiễn cao, góp phần vào việc phát triển nông nghiệp bền vững". Các giải pháp được đề xuất sẽ không chỉ mang lại lợi ích kinh tế mà còn giúp bảo vệ môi trường, ứng phó với biến đổi khí hậu.

II. Tổng quan vấn đề nghiên cứu

Nước đóng vai trò thiết yếu trong sự sống của cây trồng, đặc biệt là cây lúa. Mối quan hệ giữa nước tưới và sự sinh trưởng của cây lúa rất mật thiết. Nước không chỉ là thành phần cấu tạo chính của cây mà còn tham gia vào nhiều phản ứng sinh hóa quan trọng. Việc quản lý nước tưới hiệu quả có thể giúp tăng năng suất cây trồng và giảm thiểu lãng phí. "Nước được xem như là thành phần quan trọng trong xây dựng nên cơ thể cây trồng, quyết định sự sinh trưởng và phát triển của cây". Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng việc áp dụng các kỹ thuật tưới tiên tiến có thể giúp tiết kiệm nước lên đến 44%, từ đó giảm phát thải khí nhà kính trong quá trình sản xuất lúa.

III. Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu áp dụng các phương pháp khoa học hiện đại để đánh giá hiệu quả của các biện pháp quản lý nước tiết kiệm. Các thí nghiệm được thiết kế để so sánh hiệu quả giữa các phương pháp tưới truyền thống và tưới tiết kiệm nước. "Phương pháp phân tích số liệu sẽ được thực hiện để đánh giá mức độ tiết kiệm nước và năng suất lúa trong từng mô hình thí nghiệm". Các chỉ tiêu đánh giá bao gồm lượng nước tưới, năng suất lúa và mức độ phát thải khí nhà kính. Kết quả từ nghiên cứu sẽ cung cấp cơ sở khoa học cho việc đề xuất quy trình quản lý nước tiết kiệm trên ruộng lúa.

IV. Kết quả và thảo luận

Kết quả nghiên cứu cho thấy việc áp dụng các phương pháp tưới tiết kiệm nước không chỉ giúp giảm lượng nước sử dụng mà còn duy trì hoặc tăng năng suất lúa. "Các mô hình thí nghiệm cho thấy hiệu quả rõ rệt trong việc tiết kiệm nước và giảm phát thải khí nhà kính". Đánh giá mối quan hệ giữa chế độ tưới và năng suất cho thấy rằng việc quản lý nước hợp lý có thể tạo ra những thay đổi tích cực trong sản xuất nông nghiệp. Nghiên cứu khuyến nghị các biện pháp cụ thể để cải thiện quy trình quản lý nước, từ đó nâng cao hiệu quả sản xuất lúa trong bối cảnh biến đổi khí hậu.

V. Đề xuất biện pháp quản lý nước tiết kiệm

Trên cơ sở kết quả nghiên cứu, một số biện pháp quản lý nước tiết kiệm được đề xuất nhằm tối ưu hóa việc sử dụng nước trong sản xuất lúa. "Quy trình quản lý nước mặt ruộng cần được xây dựng dựa trên các nguyên tắc khoa học và thực tiễn, nhằm đạt được hiệu quả cao nhất". Những biện pháp này không chỉ giúp tiết kiệm nước mà còn góp phần bảo vệ môi trường và phát triển nông nghiệp bền vững. Nghiên cứu nhấn mạnh tầm quan trọng của việc áp dụng công nghệ mới và phương pháp tưới tiên tiến để nâng cao hiệu quả sử dụng nước trong sản xuất nông nghiệp.

Tổng quan nghiên cứu

Nông nghiệp là ngành sử dụng nước lớn nhất tại Việt Nam, với lượng nước tưới hàng năm khoảng 93 tỷ m³, chiếm tới 75% tổng nhu cầu nước vào năm 2030. Trong đó, canh tác lúa nước truyền thống tiêu tốn lượng nước rất lớn, từ 4.500 đến 6.500 m³/ha tùy vụ. Đồng bằng sông Hồng (ĐBSH) là một trong những vùng trọng điểm sản xuất lúa với diện tích tưới trên 3 triệu ha, đóng góp quan trọng vào an ninh lương thực quốc gia. Tuy nhiên, phương thức tưới truyền thống gây lãng phí nước và phát thải khí nhà kính (KNK) lớn, đặc biệt là khí mê-tan (CH₄) – chiếm khoảng 77% tổng lượng phát thải KNK ngành nông nghiệp.

Mục tiêu nghiên cứu là xác định chế độ quản lý nước tiết kiệm trên ruộng lúa vùng ĐBSH nhằm giảm phát thải khí nhà kính, đồng thời duy trì hoặc nâng cao năng suất lúa. Nghiên cứu được thực hiện tại xã Phú Thịnh, huyện Kim Động, tỉnh Hưng Yên – một địa phương đại diện cho vùng ĐBSH với điều kiện tự nhiên, khí hậu và thổ nhưỡng điển hình. Phạm vi nghiên cứu bao gồm 10 tỉnh, thành phố trong vùng ĐBSH, tập trung vào các mô hình tưới tiết kiệm nước và đánh giá phát thải khí nhà kính trong vụ xuân và vụ mùa năm 2017.

Ý nghĩa nghiên cứu thể hiện qua việc cung cấp cơ sở khoa học cho việc áp dụng các quy trình quản lý nước tiết kiệm, góp phần giảm thiểu phát thải khí nhà kính, bảo vệ nguồn nước và nâng cao hiệu quả sản xuất lúa nước tại vùng ĐBSH – khu vực có vai trò chiến lược trong nền nông nghiệp Việt Nam.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình sau:

• Lý thuyết sinh lý cây trồng về vai trò của nước: Nước chiếm 90% trọng lượng tế bào, tham gia vào các phản ứng quang hợp, hô hấp và vận chuyển chất dinh dưỡng, quyết định sự sinh trưởng và năng suất cây lúa.
• Mô hình phát thải khí nhà kính trong canh tác lúa nước: Phát thải CH₄ chủ yếu do quá trình phân hủy yếm khí các hợp chất hữu cơ trong đất ngập nước, chịu ảnh hưởng bởi chế độ tưới và quản lý nước.
• Mô hình quản lý nước tiết kiệm: Bao gồm các kỹ thuật tưới như tưới nông lộ phơi (AWD), tưới sâu xen kẽ (SWD), và tưới truyền thống (TRD), nhằm giảm lượng nước tưới và phát thải khí nhà kính mà không làm giảm năng suất.

Các khái niệm chính gồm: phát thải khí nhà kính (KNK), khí mê-tan (CH₄), tưới tiết kiệm nước, chế độ tưới nông lộ phơi, và hiệu quả sử dụng nước.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp thực nghiệm kết hợp quan trắc hiện trường tại xã Phú Thịnh trên diện tích 50 ha, chia thành ba khu vực thí nghiệm: khu tưới khô kiệt (9,1 ha), khu tưới khô vừa (8,11 ha) và khu truyền thống (32,75 ha). Mỗi khu được bố trí 2 ô ruộng điển hình với diện tích từ 1.500 đến 2.300 m².

Nguồn dữ liệu thu thập gồm: lượng nước tưới, mực nước mặt ruộng, nhiệt độ, độ ẩm, lượng phát thải khí CH₄ đo bằng thiết bị chuyên dụng, năng suất lúa và các chỉ tiêu sinh trưởng. Phương pháp phân tích bao gồm phân tích thống kê mô tả, so sánh giữa các nhóm thí nghiệm và phân tích hiệu quả kinh tế – kỹ thuật.

Thời gian nghiên cứu kéo dài từ vụ xuân đến vụ mùa năm 2017, với các giai đoạn tưới được thiết kế theo quy trình “nông – lộ – phơi” nhằm tối ưu hóa lượng nước sử dụng và giảm phát thải khí nhà kính.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Giảm lượng nước tưới: Khu vực áp dụng chế độ tưới khô kiệt và khô vừa tiết kiệm được từ 21,6% đến 39,3% lượng nước so với khu truyền thống. Cụ thể, lượng nước tưới vụ xuân giảm từ 6.000-6.500 m³/ha xuống còn khoảng 4.500-5.000 m³/ha.

2. Giảm phát thải khí mê-tan: Lượng phát thải CH₄ trong khu tưới khô kiệt giảm trung bình 19% so với khu truyền thống, với mức phát thải trung bình toàn vụ mùa là 329,22 kg CH₄/ha, so với 406,89 kg CH₄/ha ở khu truyền thống.

3. Năng suất lúa duy trì hoặc tăng nhẹ: Năng suất lúa ở các khu thí nghiệm không giảm đáng kể, thậm chí tăng trung bình 3-9% so với phương pháp tưới truyền thống, đạt khoảng 12,8 tấn/ha.

4. Hiệu quả kinh tế và môi trường: Việc áp dụng chế độ tưới tiết kiệm nước không chỉ giảm chi phí nước tưới mà còn giảm phát thải khí nhà kính, góp phần nâng cao lợi nhuận cho người nông dân.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của việc giảm phát thải khí mê-tan là do chế độ tưới “nông – lộ – phơi” tạo điều kiện cho đất ruộng không bị ngập nước liên tục, giảm điều kiện yếm khí thuận lợi cho vi sinh vật methanogen hoạt động. Kết quả này phù hợp với các nghiên cứu quốc tế tại Trung Quốc, Thái Lan và Ấn Độ, cho thấy việc rút nước định kỳ có thể giảm phát thải CH₄ từ 20-44%.

Biểu đồ lượng nước tưới và phát thải CH₄ theo từng giai đoạn sinh trưởng cho thấy mối tương quan chặt chẽ giữa mực nước mặt ruộng và cường độ phát thải khí. Bảng so sánh năng suất và lượng nước tưới giữa các phương pháp cũng minh chứng hiệu quả của mô hình tưới tiết kiệm.

Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa thực tiễn lớn trong bối cảnh biến đổi khí hậu và khan hiếm nguồn nước, góp phần phát triển nông nghiệp bền vững tại vùng ĐBSH.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Áp dụng rộng rãi quy trình tưới “nông – lộ – phơi” trên diện tích lúa vùng ĐBSH nhằm tiết kiệm nước tưới từ 20-40% và giảm phát thải khí nhà kính khoảng 20%, thực hiện trong vòng 3 năm tới, do các cơ quan quản lý nông nghiệp và hợp tác xã nông nghiệp chủ trì.

2. Xây dựng hệ thống công trình thủy lợi nội đồng hoàn chỉnh, có cống điều tiết để kiểm soát mực nước mặt ruộng hiệu quả, giảm thất thoát nước và ngập úng cục bộ, ưu tiên đầu tư trong 5 năm tới, phối hợp giữa chính quyền địa phương và các đơn vị thủy lợi.

3. Tăng cường đào tạo, tập huấn kỹ thuật tưới tiết kiệm cho nông dân, nâng cao nhận thức về lợi ích kinh tế và môi trường, triển khai thường xuyên hàng năm tại các xã trọng điểm, do Sở Nông nghiệp và các tổ chức hợp tác xã thực hiện.

4. Khuyến khích nghiên cứu và ứng dụng công nghệ đo đạc, giám sát phát thải khí nhà kính để đánh giá hiệu quả các biện pháp quản lý nước, hỗ trợ chính sách giảm phát thải, thực hiện trong giai đoạn 2024-2026, do các viện nghiên cứu và trường đại học chủ trì.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Các nhà quản lý ngành nông nghiệp và thủy lợi: Sử dụng kết quả nghiên cứu để xây dựng chính sách, quy trình quản lý nước tiết kiệm và giảm phát thải khí nhà kính trong sản xuất lúa nước.

2. Nông dân và hợp tác xã nông nghiệp vùng ĐBSH: Áp dụng các quy trình tưới tiết kiệm nước nhằm nâng cao hiệu quả sản xuất, giảm chi phí và bảo vệ môi trường.

3. Các nhà nghiên cứu và sinh viên chuyên ngành nông nghiệp, môi trường: Tham khảo phương pháp nghiên cứu, dữ liệu thực nghiệm và kết quả phân tích để phát triển các nghiên cứu tiếp theo về quản lý nước và biến đổi khí hậu.

4. Các tổ chức phát triển và chính phủ: Là cơ sở khoa học để thiết kế các chương trình hỗ trợ phát triển nông nghiệp bền vững, giảm phát thải khí nhà kính và thích ứng với biến đổi khí hậu.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao cần tiết kiệm nước trong canh tác lúa?
   Nước là yếu tố quyết định năng suất lúa nhưng nguồn nước ngày càng khan hiếm. Tiết kiệm nước giúp giảm chi phí, bảo vệ nguồn tài nguyên và giảm phát thải khí nhà kính, góp phần phát triển nông nghiệp bền vững.

2. Chế độ tưới “nông – lộ – phơi” là gì?
   Đây là kỹ thuật tưới xen kẽ giữa ngập nước và phơi khô ruộng, giúp giảm lượng nước tưới và hạn chế điều kiện yếm khí gây phát thải khí mê-tan, đồng thời duy trì năng suất lúa ổn định.

3. Lượng nước tưới tiết kiệm được khi áp dụng mô hình là bao nhiêu?
   Nghiên cứu cho thấy có thể tiết kiệm từ 21,6% đến 39,3% lượng nước so với phương pháp tưới truyền thống, tương đương giảm hàng nghìn mét khối nước trên mỗi hecta.

4. Mức giảm phát thải khí mê-tan đạt được là bao nhiêu?
   Chế độ tưới tiết kiệm nước giảm phát thải khí mê-tan trung bình khoảng 19% so với tưới ngập truyền thống, góp phần giảm tổng lượng phát thải KNK ngành nông nghiệp.

5. Mô hình có ảnh hưởng đến năng suất lúa không?
   Kết quả nghiên cứu cho thấy năng suất lúa không giảm mà còn có thể tăng nhẹ từ 3-9%, nhờ quản lý nước hợp lý và giảm stress do ngập úng hoặc thiếu nước.

Kết luận

• Nghiên cứu đã xác định được chế độ quản lý nước tiết kiệm “nông – lộ – phơi” phù hợp cho vùng ĐBSH, giúp giảm lượng nước tưới từ 21,6% đến 39,3%.
• Áp dụng mô hình tưới tiết kiệm giảm phát thải khí mê-tan trung bình 19%, góp phần giảm phát thải khí nhà kính trong nông nghiệp.
• Năng suất lúa duy trì hoặc tăng nhẹ, đảm bảo hiệu quả kinh tế cho người nông dân.
• Kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học cho việc xây dựng quy trình quản lý nước tiết kiệm và chính sách giảm phát thải khí nhà kính tại vùng ĐBSH.
• Đề xuất triển khai áp dụng rộng rãi trong 3-5 năm tới, đồng thời hoàn thiện hệ thống thủy lợi nội đồng và tăng cường đào tạo kỹ thuật cho nông dân.

Hành động tiếp theo: Các cơ quan quản lý và hợp tác xã nông nghiệp cần phối hợp triển khai áp dụng quy trình tưới tiết kiệm, đồng thời đầu tư nâng cấp hệ thống thủy lợi để tối ưu hóa hiệu quả sử dụng nước và giảm phát thải khí nhà kính trong sản xuất lúa nước.