Tác động của biochar đến khí thải nhà kính và sự phát triển của lúa

Biochar là một sản phẩm từ quá trình pyrolysis của các vật liệu hữu cơ, có khả năng cải thiện… 54 trang · Industrial University of Ho Chi Minh City · 2018.

• Tác giả: Lê Thị Minh Châu
• Người hướng dẫn: Dr. Nguyễn Thanh Bình
• Trường học: Industrial University of Ho Chi Minh City
• Chuyên ngành: Executive Master in Sciences and Management of the Environment
• Đề tài: Tác động của biochar đến khí thải nhà kính và sự phát triển của lúa
• Loại tài liệu: thesis
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Ho Chi Minh City

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• TÓM TẮT
• DANH MỤC BẢNG
• DANH MỤC HÌNH ẢNH
• DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
• MỞ ĐẦU
• Lý do chọn đề tài
• Mục tiêu nghiên cứu
• Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 1.1. Sản xuất lúa gạo tại Việt Nam
• 1.2. Đất trồng lúa gạo
• 1.3. Phát thải khí nhà kính từ ruộng lúa
• 1.4. Biochar trong sản xuất cây trồng
• 1.5. Biochar trong sản xuất lúa gạo
• 1.6. Các vấn đề hiện tại của sản xuất lúa gạo ở Việt Nam và giải pháp biochar
• 2. CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Vật liệu và phương pháp
• 2.2. Đo đạc và phân tích
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Đặc tính cơ bản của vật liệu thí nghiệm
• 3.2. Sự biến thiên phát thải CH4 trong quá trình thí nghiệm
• 3.3. Tính chất đất của sáu nghiệm thức sau thí nghiệm
• 3.4. Nồng độ ion trao đổi PO43-, NH4+, NO3- và Cl-
• 3.5. pH và EC của đất
• 3.6. Nồng độ ion trao đổi Ca, K và Mg trong đất
• 3.7. CEC, Na, non-Na và Na trao đổi của đất
• 3.8. Đối với phát thải CH4
• 3.9. Đối với sự sinh trưởng của lúa
• 3.10. Đối với dinh dưỡng đất

Tóm tắt

I. Tổng quan về tác động của biochar đến khí thải nhà kính

Biochar là một sản phẩm từ quá trình pyrolysis của các vật liệu hữu cơ, có khả năng cải thiện chất lượng đất và giảm thiểu khí thải nhà kính. Nghiên cứu cho thấy biochar có thể làm giảm phát thải khí methane (CH4) từ đất trồng lúa, một trong những nguồn phát thải chính trong nông nghiệp. Việc áp dụng biochar không chỉ giúp cải thiện độ phì nhiêu của đất mà còn góp phần vào việc giảm thiểu tác động của biến đổi khí hậu.

1.1. Biochar và vai trò trong nông nghiệp bền vững

Biochar được sử dụng như một phương pháp cải thiện đất, giúp tăng cường khả năng giữ nước và dinh dưỡng cho cây trồng. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc sử dụng biochar có thể làm tăng năng suất cây trồng, đặc biệt là lúa, trong điều kiện đất bị nhiễm mặn.

1.2. Tác động của biochar đến khí thải nhà kính

Biochar có khả năng giảm phát thải khí CH4 từ đất trồng lúa thông qua việc hạn chế hoạt động của vi khuẩn chuyển hóa methane. Nghiên cứu cho thấy việc bổ sung biochar có thể giảm phát thải CH4 lên đến 58% trong các thí nghiệm với đất trồng lúa.

II. Thách thức trong sản xuất lúa và khí thải nhà kính

Sản xuất lúa ở Việt Nam đang đối mặt với nhiều thách thức, bao gồm sự gia tăng khí thải nhà kính từ các hoạt động nông nghiệp. Việc sử dụng phân bón hữu cơ và các phương pháp canh tác truyền thống có thể dẫn đến sự gia tăng phát thải khí CH4. Điều này không chỉ ảnh hưởng đến môi trường mà còn đến năng suất lúa.

2.1. Vấn đề phát thải khí CH4 từ đất trồng lúa

Khí CH4 là một trong những khí nhà kính mạnh nhất, và sản xuất lúa là một trong những nguồn phát thải chính. Việc áp dụng các biện pháp canh tác không hợp lý có thể làm tăng đáng kể lượng khí thải này.

2.2. Tác động của biến đổi khí hậu đến sản xuất lúa

Biến đổi khí hậu gây ra nhiều tác động tiêu cực đến sản xuất lúa, bao gồm sự thay đổi về lượng mưa và nhiệt độ. Điều này có thể làm giảm năng suất và chất lượng lúa, đồng thời gia tăng phát thải khí nhà kính.

III. Phương pháp sử dụng biochar trong sản xuất lúa

Việc áp dụng biochar trong sản xuất lúa có thể được thực hiện qua nhiều phương pháp khác nhau. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc bổ sung biochar vào đất có thể cải thiện độ phì nhiêu và giảm phát thải khí nhà kính. Các thí nghiệm cho thấy biochar từ rơm và trấu có hiệu quả cao trong việc tăng cường sự phát triển của lúa.

3.1. Cách áp dụng biochar vào đất trồng lúa

Biochar có thể được trộn vào đất trước khi gieo trồng hoặc được bón vào giai đoạn cây đang phát triển. Việc này giúp cải thiện cấu trúc đất và tăng cường khả năng giữ nước.

3.2. Các loại biochar và hiệu quả của chúng

Có nhiều loại biochar được sản xuất từ các nguồn khác nhau như rơm, trấu và gỗ. Mỗi loại biochar có đặc tính riêng và ảnh hưởng khác nhau đến sự phát triển của lúa và phát thải khí nhà kính.

IV. Kết quả nghiên cứu về tác động của biochar đến lúa

Nghiên cứu cho thấy việc sử dụng biochar không chỉ giúp giảm phát thải khí CH4 mà còn làm tăng năng suất lúa. Các thí nghiệm đã chỉ ra rằng biochar từ rơm có thể làm tăng sinh khối lúa lên đến 346%, trong khi biochar từ trấu làm tăng 174%. Những kết quả này cho thấy tiềm năng lớn của biochar trong sản xuất lúa bền vững.

4.1. Tác động của biochar đến năng suất lúa

Việc bổ sung biochar vào đất trồng lúa đã cho thấy sự gia tăng đáng kể về năng suất. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng biochar có thể cải thiện khả năng hấp thụ dinh dưỡng của cây trồng.

4.2. Ảnh hưởng của biochar đến chất lượng đất

Biochar không chỉ cải thiện năng suất lúa mà còn làm tăng độ phì nhiêu của đất. Việc sử dụng biochar giúp cải thiện pH, tăng cường khả năng giữ nước và dinh dưỡng cho đất.

V. Kết luận và triển vọng tương lai của biochar trong nông nghiệp

Biochar có tiềm năng lớn trong việc cải thiện sản xuất lúa và giảm phát thải khí nhà kính. Việc áp dụng biochar trong nông nghiệp không chỉ giúp tăng năng suất mà còn góp phần vào việc bảo vệ môi trường. Tương lai của biochar trong nông nghiệp bền vững là rất hứa hẹn, đặc biệt trong bối cảnh biến đổi khí hậu ngày càng gia tăng.

5.1. Tương lai của biochar trong sản xuất lúa

Với những lợi ích rõ ràng, biochar có thể trở thành một phần quan trọng trong chiến lược phát triển nông nghiệp bền vững. Nghiên cứu và phát triển các loại biochar mới sẽ là cần thiết để tối ưu hóa hiệu quả sử dụng.

5.2. Đề xuất nghiên cứu tiếp theo về biochar

Cần có thêm nhiều nghiên cứu để hiểu rõ hơn về cơ chế hoạt động của biochar trong đất và tác động của nó đến sự phát triển của cây trồng. Các nghiên cứu này sẽ giúp tối ưu hóa việc sử dụng biochar trong sản xuất nông nghiệp.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Sản xuất nông nghiệp tại Việt Nam đóng góp tới 43% tổng lượng phát thải khí nhà kính quốc gia, tương đương khoảng 65 đến 150 triệu tấn khí carbonic tương đương mỗi năm, trong đó canh tác lúa nước ngập triều chiếm tới 57,18% tổng lượng phát thải của ngành. Khí mê-tan (CH4) sinh ra từ quá trình phân hủy kỵ khí trong đất ruộng ngập nước có tiềm năng gây nóng lên toàn cầu cao gấp 25 lần so với khí carbonic. Song song với áp lực phát thải, nền nông nghiệp còn đối mặt với thách thức suy thoái tài nguyên đất nghiêm trọng khi có gần 2 triệu hecta đất bị nhiễm mặn, chiếm khoảng 6% tổng diện tích đất tự nhiên toàn quốc. Hiện tượng xâm nhập mặn ngày càng gia tăng tại vùng Đồng bằng sông Cửu Long với độ dẫn điện của đất (EC) thường xuyên vượt ngưỡng 4 dS/m, làm suy giảm mạnh mẽ khả năng sinh trưởng và năng suất của cây lúa.

Trước bối cảnh đó, đề tài luận văn thạc sĩ tập trung giải quyết đồng thời hai bài toán cấp bách: đánh giá định lượng phát thải khí nhà kính và khảo sát khả năng sinh trưởng của lúa nước khi bổ sung than sinh học (biochar) có nguồn gốc từ rơm rạ và vỏ trấu trên nền đất mặn. Nghiên cứu được triển khai thực nghiệm trong điều kiện nhà lưới có kiểm soát tại Viện Công nghệ Sinh học và Thực phẩm thuộc Trường Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh trong giai đoạn 2016 - 2017, sử dụng mẫu đất mặn thực tế thu thập tại huyện Tân Phú Đông, tỉnh Tiền Giang. Kết quả nghiên cứu mang ý nghĩa thực tiễn to lớn khi chứng minh giải pháp bổ sung than sinh học giúp cắt giảm đến 58% lượng phát thải khí mê-tan trong điều kiện bón phân hữu cơ và thúc đẩy sinh khối lúa tăng trưởng vượt bậc tới 346%, mở ra hướng đi bền vững cho nông nghiệp giảm phát thải thích ứng với biến đổi khí hậu.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng trên nền tảng tích hợp của hai cơ sở lý thuyết khoa học cốt lõi:

Thứ nhất là lý thuyết phát sinh và oxy hóa khí mê-tan trong đất ngập nước. Khi ruộng lúa bị ngập triều liên tục, môi trường yếm khí thúc đẩy các vi khuẩn sinh mê-tan hoạt động mạnh mẽ, chuyển hóa các hợp chất hữu cơ từ phân bón và tàn dư thực vật thành khí CH4. Quá trình phát thải thực tế là kết quả cân bằng giữa lượng khí sinh ra và lượng khí bị tiêu thụ bởi nhóm vi khuẩn oxy hóa mê-tan (methanotrophic bacteria) mang gen chức năng pmoA tại tầng đất bề mặt giàu oxy hoặc vùng rễ cây lúa.

Thứ hai là lý thuyết nhiệt phân sinh khối và động học trao đổi ion trong đất mặn. Than sinh học là vật liệu giàu carbon xốp được sản xuất qua quá trình nhiệt phân yếm khí sinh khối nông nghiệp ở nhiệt độ 350 đến 400°C. Cấu trúc mao quản phong phú và bề mặt tích điện âm của than sinh học giúp cải thiện dung tích trao đổi cation (CEC), giữ chặt các chất dinh dưỡng hòa tan, đồng thời cung cấp các cation kiềm như canxi, magie, kali để cạnh tranh và giải tỏa áp lực độc chất từ ion natri và clorua trong đất mặn có độ dẫn điện EC lớn hơn 4 dS/m.

Các khái niệm trọng tâm bao gồm: Than sinh học rơm rạ và vỏ trấu; Phát thải khí nhà kính nông nghiệp; Đất nhiễm mặn; Dung tích trao đổi cation (CEC); Sinh khối thân lá tích lũy.

Phương pháp nghiên cứu

Thí nghiệm được bố trí theo khối ngẫu nhiên hoàn chỉnh (RCBD) gồm 6 nghiệm thức với 4 lần lặp lại, tương ứng tổng số 24 chậu thí nghiệm (diện tích bề mặt mỗi chậu đạt 283,4 cm2, chứa lớp đất dày 15 cm duy trì mực nước ngập 5 cm). Cỡ mẫu đất 170 kg đất mặt ở độ sâu 0 đến 15 cm được lấy đại diện từ 5 ruộng lúa tại huyện Tân Phú Đông, tỉnh Tiền Giang theo phương pháp chọn mẫu ngẫu nhiên hệ thống 8 điểm trên mỗi ruộng và tiền xử lý theo chuẩn ISO 6647:2007. Mẫu đất ban đầu có độ dẫn điện EC đạt xấp xỉ 6 mS/cm và pH trung tính 6,5. Giống lúa OM 6976 được khử trùng bằng dung dịch natri hypoclorit 5% trước khi gieo sạ.

Sáu nghiệm thức thí nghiệm gồm:

• Nghiệm thức 1: Đối chứng không bón phân bò và không than sinh học;
• Nghiệm thức 2: Bổ sung 2,5% than vỏ trấu theo khối lượng đất;
• Nghiệm thức 3: Bổ sung 2,5% than rơm rạ theo khối lượng đất;
• Nghiệm thức 4: Bón 2,5% phân bò hoai mục không có than;
• Nghiệm thức 5: Phối trộn 2,5% phân bò và 2,5% than vỏ trấu;
• Nghiệm thức 6: Phối trộn 2,5% phân bò và 2,5% than rơm rạ. Tất cả các chậu đều được bón phân vô cơ đồng nhất theo công thức 80 N + 30 P2O5 + 30 K2O kg/ha chia làm 3 đợt vào ngày thứ 10, 20 và 30 sau sạ.

Mẫu khí CH4 được thu thập định kỳ 9 đợt trong suốt 90 ngày bằng phương pháp buồng kín (closed chamber) lấy khí tại các phút 0, 10, 20 và 35, sau đó phân tích định lượng trên hệ thống sắc ký khí (GC) trang bị đầu dò ion hóa ngọn lửa (FID) tại Viện Lúa Đồng bằng sông Cửu Long. Các chỉ tiêu hóa lý đất được phân tích nghiêm ngặt theo Tiêu chuẩn Quốc gia (TCVN 5979:2007 đo pH, TCVN 8466:2010 đo CEC, TCVN 8940:2011 đo lân tổng số, TCVN 8941:2011 đo carbon hữu cơ). Toàn bộ số liệu được phân tích phương sai (ANOVA) và kiểm định phân hạng Tukey HSD ở mức ý nghĩa P < 0,05 trên phần mềm thống kê chuyên dụng JMP nhằm kiểm soát chặt chẽ sai số loại I và phân tách rõ ràng ảnh hưởng của từng yếu tố độc lập.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Thứ nhất, việc bón phân bò đơn lẻ làm gia tăng đột biến lượng phát thải khí CH4, đạt mức trung bình tích lũy toàn vụ là 4.693,98 mg CH4/m2, cao gấp hơn 14 lần so với nghiệm thức đối chứng không bón phân bò (320,28 mg CH4/m2). Khi kết hợp than sinh học với phân bò, than rơm rạ đã giúp cắt giảm tới 58% tổng lượng phát thải CH4 (thấp hơn 5,78 lần so với chỉ bón phân bò), trong khi than vỏ trấu giúp giảm 17% lượng khí thải (thấp hơn 1,73 lần).

Thứ hai, trong điều kiện không sử dụng phân chuồng, việc bổ sung than sinh học đơn lẻ trên nền đất mặn đã thúc đẩy sinh trưởng sinh khối thân lá vượt bậc. Sinh khối lúa ở nghiệm thức bón than rơm rạ tăng vọt 346% và than vỏ trấu tăng 174% so với nghiệm thức đối chứng hoàn toàn không bổ sung chất cải tạo.

Thứ ba, than sinh học cải thiện rõ rệt hệ thống dinh dưỡng và độ phì nhiêu của đất mặn sau 90 ngày canh tác. Dung tích trao đổi cation (CEC) tăng từ mức 24,97 cmol/kg ở đối chứng lên 28,68 đến 29,73 cmol/kg ở các nghiệm thức có than sinh học. Hàm lượng ion phosphat hòa tan (PO43-) tăng từ 109% đến 133%, và hàm lượng kali trao đổi (K+) tăng từ 112% đến 176% so với không bón than, trong khi độ dẫn điện EC duy trì an toàn ở mức 4,08 đến 4,91 dS/m và độ pH đất ổn định trong khoảng 6,22 đến 7,23.

Thảo luận kết quả

Diễn biến phát thải khí mê-tan qua các đợt đo cho thấy cường độ phát thải đạt đỉnh trong khoảng 30 đến 45 ngày sau gieo sạ, trùng khớp với giai đoạn đẻ nhánh rộ và phân hóa đòng của cây lúa khi rễ tiết nhiều dịch hữu cơ vào môi trường đất yếm khí. Cơ chế than sinh học giúp ức chế phát thải CH4 bắt nguồn từ đặc tính cấu trúc mao quản siêu vi mô và dung lượng hấp phụ khí cực lớn của vật liệu carbon xốp, tạo điều kiện thuận lợi giữ lại các bọt khí trong đất, đồng thời tăng cường sự thâm nhập của oxy hòa tan để kích thích vi khuẩn oxy hóa mê-tan mang gen pmoA hoạt động.

Các phát hiện này hoàn toàn tương thích và làm sáng tỏ thêm kết quả của các nghiên cứu trước đây về việc ứng dụng than trấu trong nông nghiệp lúa nước. Đáng chú ý, kết quả thực nghiệm cũng chỉ ra rằng việc ủ trộn đồng thời phân bò và than sinh học trước khi bón không tạo ra hiệu ứng cộng hưởng tích cực vượt trội về sinh khối, do các hợp chất hữu cơ hòa tan từ phân chuồng đã bão hòa sớm các vị trí trao đổi ion trên bề mặt than sinh học.

Trong các báo cáo học thuật, chuỗi dữ liệu động thái phát thải 9 đợt đo và tổng lượng phát thải tích lũy 90 ngày thường được biểu diễn tối ưu thông qua dạng biểu đồ cột kết hợp đường biểu diễn (line and bar chart) có tích hợp thanh sai số chuẩn (SD) và ký tự phân nhóm Tukey. Cách trình bày trực quan này phản ánh rõ nét bước nhảy vọt của lượng khí thải ở nghiệm thức bón phân chuồng đơn lẻ và minh chứng sống động hiệu lực giảm phát thải mang ý nghĩa thống kê của than sinh học.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên kết quả nghiên cứu thực nghiệm, các giải pháp mang tính hành động cụ thể được đề xuất nhằm phát triển nông nghiệp lúa nước carbon thấp:

1. Chuyển giao công nghệ nhiệt phân quy mô nông hộ và hợp tác xã nông nghiệp nhằm tận dụng 40% đến 50% nguồn rơm rạ và vỏ trấu sau thu hoạch tại tỉnh Tiền Giang và Đồng bằng sông Cửu Long thành than sinh học trong giai đoạn 2026 - 2028, do Sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn các địa phương chủ trì tổ chức.

2. Tiêu chuẩn hóa quy trình bón lót than sinh học rơm rạ với liều lượng 2,5% theo khối lượng đất (tương đương khoảng 10 đến 15 tấn/ha) kết hợp phân vô cơ cân đối cho các vùng canh tác lúa chịu ảnh hưởng mặn có độ dẫn điện EC trên 4 dS/m, nhằm đạt mục tiêu tăng sinh khối trên 200% và giảm thiểu tối thiểu 50% lượng phát thải khí CH4 trong vòng 2 vụ mùa liên tiếp do Trung tâm Khuyến nông địa phương hướng dẫn kỹ thuật.

3. Xây dựng cơ chế chính sách tín dụng xanh và dự án tín chỉ carbon nông nghiệp dựa trên phương pháp luận đo đếm phát thải buồng kín từ mô hình ứng dụng than sinh học, hướng tới thương mại hóa 15.000 đến 20.000 tấn carbon tương đương mỗi năm từ năm 2027 do Bộ Tài nguyên và Môi trường phối hợp cùng các doanh nghiệp kinh doanh lúa gạo triển khai.

4. Mở rộng thử nghiệm đồng ruộng quy mô lớn trên nhiều tiểu vùng sinh thái đất phèn mặn và đất phù sa ngập lũ, kết hợp ứng dụng công nghệ giải trình tự gen để phân tích chuyên sâu biến động của quần xã vi sinh vật kỵ khí trong giai đoạn 2026 - 2030 do các Viện nghiên cứu và Trường Đại học nông nghiệp thực hiện.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nội dung và số liệu của luận văn mang lại giá trị thiết thực cho 4 nhóm đối tượng chuyên môn:

1. Cán bộ nghiên cứu, giảng viên và học viên cao học ngành Khoa học Môi trường, Khoa học Đất và Nông học: Tiếp cận phương pháp luận thực nghiệm chuẩn mực về quan trắc khí nhà kính bằng phương pháp buồng kín, quy trình sắc ký khí và phân tích cơ chế động học trao đổi chất trên nền đất mặn phục vụ công tác giảng dạy và phát triển đề tài nghiên cứu.

2. Cơ quan quản lý nhà nước và nhà hoạch định chính sách nông nghiệp - môi trường: Khai thác bộ số liệu phát thải thực tế (giảm đến 58% lượng CH4) làm căn cứ khoa học xây dựng định mức kỹ thuật giảm phát thải quốc gia và các kế hoạch hành động thích ứng biến đổi khí hậu cấp địa phương.

3. Hợp tác xã nông nghiệp và doanh nghiệp sản xuất phân bón hữu cơ: Ứng dụng quy trình nhiệt phân yếm khí sinh khối ở 350 đến 400°C và tỷ lệ phối trộn than sinh học 2,5% để phát triển các dòng sản phẩm phân bón cải tạo đất nhiễm mặn có giá trị thương mại cao.

4. Kỹ sư nông nghiệp và bà con nông dân vùng xâm nhập mặn Đồng bằng sông Cửu Long: Nắm bắt giải pháp xử lý triệt để phụ phẩm rơm rạ tại ruộng, biến nguồn phế phẩm thành chất cải tạo đất giúp phục hồi độ phì nhiêu trên đất có độ dẫn điện EC cao và gia tăng năng suất lúa bền vững.

Câu hỏi thường gặp

Than sinh học từ rơm rạ hay vỏ trấu mang lại hiệu quả giảm phát thải khí mê-tan tốt hơn? Than sinh học rơm rạ cho hiệu quả vượt trội hơn hẳn khi giúp cắt giảm tới 58% lượng phát thải khí CH4 trong điều kiện bón phân hữu cơ (thấp hơn 5,78 lần so với chỉ bón phân bò), trong khi than vỏ trấu chỉ giảm được 17%. Cấu trúc mao quản và hàm lượng khoáng tự nhiên trong rơm rạ tạo điều kiện thuận lợi hơn cho việc hấp phụ khí và nuôi dưỡng vi khuẩn oxy hóa mê-tan.

Độ dẫn điện EC của đất thí nghiệm ở mức 6 mS/cm gây tác động như thế nào đến cây lúa? Độ dẫn điện EC đạt 6 mS/cm tại vùng đất Tân Phú Đông, Tiền Giang vượt xa ngưỡng chịu mặn tiêu chuẩn của cây lúa là 4 dS/m. Độ mặn cao làm gia tăng áp suất thẩm thấu, cản trở rễ cây hấp thụ nước và gây ngộ độc ion natri, khiến sinh khối lúa bị suy giảm nghiêm trọng nếu không có biện pháp cải tạo bằng than sinh học.

Tại sao bón phân bò đơn lẻ lại làm tăng mạnh lượng phát thải khí nhà kính trong ruộng lúa? Phân bò bổ sung một lượng lớn hợp chất hữu cơ dễ phân hủy vào môi trường đất ngập nước, tạo cơ chất dồi dào cho quần thể vi sinh vật kỵ khí phát triển và đẩy mạnh quá trình sinh khí mê-tan lên tới 4.693,98 mg CH4/m2 trong vụ 90 ngày. Việc kết hợp than sinh học là bắt buộc để trung hòa nguồn cơ chất này.

Bổ sung than sinh học giúp cải thiện những chỉ tiêu hóa học nào của đất nhiễm mặn? Kết quả kiểm tra sau 90 ngày canh tác khẳng định than sinh học làm tăng dung tích trao đổi cation CEC từ 24,97 cmol/kg lên 29,73 cmol/kg, gia tăng hàm lượng lân dễ tiêu phosphat lên 109% đến 133% và kali trao đổi lên 112% đến 176%, giúp cây lúa chống chịu mặn hiệu quả hơn.

Quy trình sản xuất than sinh học trong nghiên cứu được tiến hành như thế nào? Than sinh học được nhiệt phân yếm khí bán liên tục trong thiết bị thùng kim loại chuyên dụng ở nhiệt độ kiểm soát từ 350 đến 400°C. Kỹ thuật này chuyển hóa triệt để phụ phẩm nông nghiệp thành vật liệu carbon xốp ổn định, có độ kiềm nhẹ và dung tích trao đổi ion cao, hoàn toàn thích hợp để cải tạo đất chua mặn.

Kết luận

• Than sinh học từ rơm rạ giúp cắt giảm vượt trội 58% tổng lượng phát thải khí mê-tan từ đất lúa có bón phân chuồng.
• Bổ sung than sinh học đơn lẻ trên nền đất mặn thúc đẩy sinh khối thân lá cây lúa tăng trưởng mạnh mẽ lên tới 346%.
• Nâng cao dung tích trao đổi cation CEC của đất từ 24,97 cmol/kg lên 29,73 cmol/kg và làm tăng đáng kể lượng lân và kali hữu dụng.
• Khẳng định tính khả thi và hiệu quả của công nghệ nhiệt phân phụ phẩm nông nghiệp ở nhiệt độ 350 đến 400°C quy mô nông hộ.
• Cung cấp luận cứ khoa học chuẩn xác để hoàn thiện quy trình canh tác lúa carbon thấp thích ứng với xâm nhập mặn tại Việt Nam.

Luận văn đã đóng góp một giải pháp công nghệ môi trường toàn diện, giải quyết đồng thời mục tiêu giảm phát thải khí nhà kính nông nghiệp và nâng cao năng lực phục hồi đất nhiễm mặn. Trong giai đoạn 2026 - 2030, việc mở rộng ứng dụng quy trình nhiệt phân than sinh học cần được khẩn trương triển khai sâu rộng vào thực tiễn sản xuất. Hãy liên hệ và hợp tác cùng các cơ quan khuyến nông địa phương ngay hôm nay để áp dụng giải pháp than sinh học, chung tay xây dựng nền nông nghiệp xanh, phát thải thấp và phát triển bền vững.

Trích đoạn nội dung tài liệu

T THE JOIINT ACADEMIC P PROGRAAM OF EXECUTIIVE MAS STER IN SCIENCES ANND MAN NAGEMENT OF THE T ENV VIRONMEENT BETWEEEN INDUSTRIAL ERSITY OF L UNIVE O HOCHHIMINH CITY AND L LIÈGE UNIVERS U SITY LE NH CHAU E THI MIN EFFE ECT OF O BIOOCHARR ON GREE G ENHOUUSE GA AS EM MISSIO ONS AN ND THHE GR ROWTH H OF PADDDY RIC CE M Major: EXECUTIVE E MASTE ER IN SC CIENCES AND MA ANAGEM MENT OF F THE ENVIIRONMENNT MASTER’S M S THESIS S HOCH HIMINH CIT TY, YEAR 2018 The project was completed at The Industrial University of Hochiminh City Supervisor’s name: Dr. Nguyen Thanh Binh The thesis was taken at The Industrial University of Hochiminh City date 23 month 06 year 2018. - Secretary DEAN OF INSTITUTE OF ENVIRONMENTAL COMMITTEE CHAIR SCIENCE, ENGINEERING AND MANAGEMENT ACKNOWLEDGEMENTS I would like to send my sincere thanks to the professors of University of Liege and IESEM, Industrial University of Ho Chi Minh City, who have imparted knowledge to me in recent years. It is very important for me to be able to successfully complete my dissertation.

I am highly indebted to my supervisors Dr. Nguyen Thanh Binh for his persistent effort in guiding, supervising and encouraging me throughout the course of study. I would like to thank Prof. HAUGLUSTAINE Jean-Marie, Dr.

Dinh Dai Gai, Dr. Luong Van Viet, Dr. Le Hoang Anh for their advice and encouragement. I would like to thank Industrial University of Ho Chi Minh City for securing funds for this study.

Finally, thanks a lot! AUTHOR LE THI MINH CHAU 1 ABSTRACT Agricultural practices affect the growth of rice and emission of methane (CH4) from the paddy field. The increased CH4 concentration in the atmosphere could be contributed from the flooded regime. The release of CH4 from soil is the largest source of carbon to the atmosphere. In order to examine the effect of biochar on rice growth and CH4 emission from paddy soil, an experiment was conducted with 6 treatments and 4 replicates.

Six treatments include (1) no manure – no biochar, (2) no manure – rice husk biochar, (3) no manure – rice straw biochar, (4) cow manure – no biochar, (5) cow manure – rice husk biochar, (6) cow manure – rice straw biochar. The experiment was conducted over three months at the Institute of Biotechnology and Food Technology, Industrial University of Ho Chi Minh City. Gas samples were collected and analysed with CH4 weekly. The biomass of rice crop and soil properties were determined at the end of the experiment.

The results showed that: − Application of cow manure increased CH4 emission from the paddy rice. Biochar reduced CH4 emissions from the treatments applied with cow manure. Specifically, CH4 emissions decreased by 58% with the addition of rice straw biochar, decreased by 17% with the addition of rice husk biochar. − Addition of biochar alone (no cow manure) on saline soil increased aboveground biomass of paddy rice and the influence level depending on the type of biochar.

In the current study, aboveground biomass increased to 346% with straw biochar, and to 174% with husk biochar. The addition of biochar and cow manure into saline soils also affected the nutrient content of the soil. 2 TABLE OF CONTENTS LIST OF TABLES. 4 LIST OF FIGURES.

5 LIST OF ABBREVIATIONS. The reason for choosing the topic. Objectives of the study. Subjects and scope of the study.

10 CHAPTER 1 LITERATURE REVIEW. Paddy rice production in Vietnam. Soils for paddy rice production. Greenhouse gas emission from paddy fields.

Biochar with crop production. Biochar with paddy rice production. Current problems of paddy rice production in Vietnam and biochar solutions. 18 CHAPTER 2 MATERIALS AND METHODS.

Materials and methods. Measurements and analyses. 27 CHAPTER 3 RESULTS AND DISCUSSION. Basic characteristics of experimental materials.

Variations in CH4 effluxes during experiment. Soil properties of six treatments after experiments. Exchangeable concentrations of PO43-, NH4+, NO3-, and Cl-. Soil pH and EC.

Soil exchangeable concentrations of Ca, K, and Mg. Soil CEC, Na, and non-Na, exchangeable Na .