Đánh giá ảnh hưởng của than sinh học đến khả năng phát thải khí methane và sinh trưởng lúa nước trên đất xám và đề xuất giải pháp quản lý

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH PHẠM NGỌC DIỄM THI ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA THAN SINH HỌC ĐẾN KHẢ NĂNG PHÁT THẢI KHÍ METHANE VÀ SINH TRƯỞNG LÚA TRÊN ĐẤT XÁM VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP QUẢN LÝ Ngành : QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG Mã ngành: 8.85.01.01 LUẬN VĂN THẠC SĨ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, NĂM 2022 Cơng trình hồn thành Trường Đại học Cơng nghiệp TP Hồ Chí Minh Người hướng dẫn khoa học: PGS TS Nguyễn Thanh Bình Luận văn thạc sĩ bảo vệ Hội đồng chấm bảo vệ Luận văn thạc sĩ Trường Đại học Cơng nghiệp thành phố Hồ Chí Minh ngày 24 tháng 12 năm 2022 Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: PGS.TS Lê Hùng Anh - Chủ tịch Hội đồng TS Nguyễn Hoàng Dũng - Phản biện PGS.TS Trịnh Ngọc Nam - Phản biện PGS.TS Đào Minh Trung - Ủy viên TS Nguyễn Chí Hiếu - Thư ký CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG PGS.TS Lê Hùng Anh VIỆN KHCN VÀ QLMT BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: Phạm Ngọc Diễm Thi MSHV: 19000551 Ngày, tháng, năm sinh: 02/11/1993 Nơi sinh: TP.Hồ Chí Minh Chuyên ngành: Quản lý Tài nguyên Môi trường Mã ngành: 8.85.01.01 I TÊN ĐỀ TÀI: Đánh giá ảnh hưởng than sinh học đến khả phát thải khí methane sinh trưởng lúa nước đất xám đề xuất giải pháp quản lý NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: - Khảo sát tính chất đất than sinh học - Đánh giá ảnh hưởng than sinh học đến khả phát thải CH4 sinh trưởng lúa nước hai loại đất xám khác - Xác định tỷ lệ than sinh học tối ưu việc làm giảm phát thải khí CH4, đồng thời làm tăng suất lúa hai loại đất xám ngập nước khác - Đề xuất giải pháp sử dụng than sinh học II NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: Thực định số 967/QĐ-ĐHCN ngày 20/07/2021 Hiệu trưởng Trường Đại học Cơng Nghiệp Thành Phố Hồ Chí Minh việc giao nhiệm vụ hướng dẫn luận văn thạc sĩ III NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 24/12/2022 IV NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS Nguyễn Thanh Bình Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2022 NGƯỜI HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MƠN ĐÀO TẠO PGS.TS Nguyễn Thanh Bình TS Nguyễn Thị Thanh Trúc VIỆN TRƯỞNG VIỆN KHCN & QLMT PGS.TS Lê Hùng Anh LỜI CẢM ƠN Trong suốt trình thực luận văn thạc sĩ, tơi xin đặc biệt cám ơn đến giảng viên hướng dẫn tôi, PGS.TS Nguyễn Thanh Bình Thầy khơng ngại dành thời gian công việc để hướng dẫn, định hướng, thiếu sót cách nhiệt tình, chu tơi hồn thành tốt luận Đồng thời, Tôi xin gửi lời cảm ơn đến Viện Khoa học Công nghệ Quản lý Môi trường – Trường đại học Cơng nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh đội ngũ Thầy/Cô tham gia giảng dạy truyền đạt cho kiến thức chuyên ngành, làm tảng để tơi hồn thành luận văn nghiên cứu Cuối xin gửi lời cám ơn bạn bè động viên, nhiệt tình giúp đỡ, quan tâm, thăm hỏi lúc tơi gặp khó khăn áp lực để mạnh dạn, vững bước đến ngày hơm Một lần em xin chân thành cảm ơn ! i TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ Canh tác lúa làm phát thải lượng lớn khí hiệu ứng nhà kính CH4 lúc lại cung cấp lương thực cần thiết cho người năm Mức độ phát thải CH4 suất lúa phụ thuộc vào tính chất đất Than sinh học sản xuất từ phụ phẩm nơng nghiệp có khả ảnh hưởng đến trình phát thải CH4, chất lượng đất sinh trưởng, suất lúa nước Nghiên cứu có mục tiêu Đánh giá ảnh hưởng than sinh học đến khả phát thải CH4 suất lúa nước loại đất xám có hàm lượng carbon hữu khác nhau; Xác định tỷ lệ than sinh học tối ưu việc làm giảm phát thải khí CH4, đồng thời làm tăng suất lúa đất xám có hàm lượng carbon hữu khác điều kiện ngập nước Đề xuất giải pháp sử dụng than sinh học Loại đất sử dụng cho nghiên cứu đất xám có hàm carbon chất hữu cao (đất cao OC) đất xám có hàm lượng carbon chất hữu thấp (đất thấp OC) Than sinh học sử dụng nghiên cứu than sinh học làm từ vỏ trấu bón hai loại đất với 05 tỷ lệ khác 0%, 1,5%, 3%, 6% 12% Mẫu phân tích lấy 10 đợt với 10 cơng thức khác (2 loại đất x tỷ lệ than), đợt lần lặp lại theo kiểu bố trí hồn tồn ngẫu nhiên Tổng số chậu cho thí nghiệm 30 chậu Kết phân tích tính chất đất sau xử lý thống kê phần mềm JMP (Phân tích chiều, phân tích phương sai ANOVA) cho thấy tác động việc sử dụng than sinh học đất xám thay đổi theo tỷ lệ bổ sung than thời gian thử nghiệm Kết cho thấy tăng tỷ lệ bón than sinh học cho lúa hai loại đất trồng khác tốc độ phát thải khí CH4 giảm dần tương ứng Bên cạnh than sinh học góp phần làm tăng giá trị %OC, Natri, Kali, EC, pH CEC Tổng sinh khối lúa tăng tăng tỷ lệ than sinh học Từ đó, đề tài đưa tỷ lệ than sinh học tối ưu cho lúa, vừa giúp phát triển tốt hơn, đồng thời góp phần quản lý hiệu việc giảm phát thải khí nhà kính từ hoạt động trồng lúa nước Từ khoá: ii ABSTRACT Rice farming emits many greenhouse gases, such as CH4, while providing necessary food for people every year The level of CH4 emission and rice yield also depends on soil properties Biochar produced from agricultural by-products has the potential to affect CH4 emissions, soil quality, and growth and yield of wet rice The objective of this study is to evaluate the effect of biochar on CH4 emission and wet rice yield on gray soil with different organic carbon content; Determine the optimal ratio of biochar in reducing CH4 emissions and increasing rice yield on gray soils with different organic carbon content in flooded conditions and Proposing solutions to use biochar learn Soil types used for this study are gray soil with high organic carbon content (high OC soil) and gray soil with low organic carbon content (low OC soil) The biochar used in this study is made from rice husks and applied on two types of soil with five different rates: 0%, 1.5%, 3%, 6%, and 12% Analytical samples were taken in 10 batches with ten different formulations (2 soil types x coal ratio), replicates each time in a completely randomized design The total number of pots for the experiment was 30 pots The results of soil properties analysis after statistical processing with JMP software (One-way analysis, analysis of variance ANOVA) showed that the impact of using biochar on gray soil changed with the ratio of coal addition and testing time The results show that when increasing the rate of biochar application for rice on both soil types, the CH4 emission rate decreases respectively Besides, biochar also contributes to increasing the value of %OC, Sodium, Potassium, EC, pH, and CEC The total biomass of rice plants also increased with an increasing biochar ratio From there, the topic gives the optimal rate of biochar for rice, both to help plants grow better and, at the same time to contribute to more effective management in reducing greenhouse gas emissions from wet rice farming Key words: Biochar, saline soil, agricultural by-products iii LỜI CAM ĐOAN Tôi tên Phạm Ngọc Diễm Thi, tác giả luận văn “Đánh giá ảnh hưởng than sinh học đến khả phát thải khí methane sinh trưởng lúa đất xám đề xuất giải pháp quản lý” Tôi xin cam đoan luận văn cơng trình nghiên cứu khoa học thân tơi hướng dẫn PGS.TS Nguyễn Thanh Bình Các kết nghiên cứu kết luận luận văn trung thực, không chép từ nguồn hình thức Việc tham khảo nguồn tài liệu (nếu có) thực trích dẫn ghi nguồn tài liệu tham khảo quy định Tôi xin cam đoan nội dung ghi thật hoàn toàn chịu trách nhiệm toàn nội dung nghiên cứu kết luận văn Học viên Phạm Ngọc Diễm Thi iv MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ ii ABSTRACT iii LỜI CAM ĐOAN iv MỤC LỤC v DANH MỤC HÌNH ẢNH viii DANH MỤC BẢNG x DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT xi MỞ ĐẦU .1 Đặt vấn đề .1 Mục tiêu nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu 3.1 Phạm vi nghiên cứu .4 3.2 Đối tượng nghiên cứu 4 Ý nghĩa thực tiễn đề tài 4.1 Ý nghĩa khoa học 4.2 Ý nghĩa thực tiễn CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU 1.1 Biến đổi khí hậu 1.2 Nguyên nhân gây biến đổi khí hậu 1.3 Khí metan (CH4) nông nghiệp .9 1.4 Than sinh học 10 1.5 Than sinh học – Phát thải khí CH4 13 1.6 Tổng quan đất xám 15 1.7 Vấn đề tồn .17 CHƯƠNG NỘI DUNG – PHƯƠNG PHÁP 19 2.1 Nội dung nghiên cứu 19 2.1.1 Nội dung 1: Khảo sát tính chất đất than sinh học 19 2.1.2 Nội dung 2: Đánh giá ảnh hưởng than sinh học đến khả phát thải CH4 sinh trưởng lúa nước hai loại đất khác 19 2.1.3 Nội dung 3: Xác định tỷ lệ than sinh học tối ưu việc làm giảm phát thải khí CH4, đồng thời làm tăng suất lúa hai loại đất ngập nước khác 19 2.1.4 Nội dung 4: Đề xuất giải pháp sử dụng than sinh học .19 2.2 Vật liệu phương pháp nghiên cứu 20 v 2.2.1 Nội dung 1: Khảo sát tính chất đất than sinh học 20 2.2.2 Nội dung 2: Đánh giá ảnh hưởng than sinh học đến khả phát thải CH4 suất lúa hai loại đất trồng lúa khác 21 2.2.3 Nội dung 3: Xác định tỷ lệ than sinh học tối ưu việc làm giảm phát thải khí CH4, đồng thời làm tăng suất lúa hai loại đất ngập nước khác 29 2.2.4 Nội dung 4: Đề xuất giải pháp sử dụng than sinh học .30 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .31 3.1 Tính chất đất than sinh học trước thí nghiệm 31 3.2 Đánh giá ảnh hưởng than sinh học đến khả phát thải CH4 sinh trưởng lúa nước hai loại đất khác 34 3.2.1 Phát thải CH4 34 3.2.2 Sinh trưởng lúa nước 39 3.2.2.1 Rễ 39 3.2.2.2 Thân .40 3.2.2.3 Hạt 42 3.2.2.4 Tổng sinh khối bề mặt đất 43 3.2.2.5 Tổng sinh khối .44 3.2.3 Tính chất đất .46 3.2.3.1 Tổng lượng carbon hữu đất 46 3.2.3.2 Hàm lượng Nito tổng số 47 3.2.3.3 Kali trao đổi 48 3.2.3.4 Canxi trao đổi 49 3.2.3.5 Magie trao đổi .50 3.2.3.6 Natri trao đổi 51 3.2.3.7 EC trao đổi 52 3.2.3.8 Giá trị pH .54 3.2.3.9 Thông số CEC .55 3.2.4 Mối tương quan sinh khối phát thải CH4 số chất lượng đất (SQI) 57 3.2.4.1 Mối tương quan sinh khối số chất lượng đất 57 3.2.4.2 Mối tương quan phát thải CH4 số chất lượng đất 58 3.3 Xác định tỷ lệ than sinh học tối ưu việc làm giảm phát thải khí CH4, đồng thời làm tăng suất lúa hai loại đất ngập nước khác 58 3.4 Đề xuất giải pháp sử dụng than sinh học 61 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 63 vi Kết luận 63 Kiến nghị 63 TÀI LIỆU THAM KHẢO 65 PHỤ LỤC 68 LÝ LỊCH TRÍCH NGANG CỦA HỌC VIÊN 98 vii * Kết phân tích ANOVA thơng số Magie 84 85 * Kết phân tích ANOVA thơng số Natri 86 87 * Kết phân tích ANOVA thơng số hàm lượng Nito tổng số 88 89 * Kết phân tích ANOVA thơng số EC 90 91 * Kết phân tích ANOVA nồng độ pH 92 93 * Kết phân tích ANOVA thông số CEC 94 95 * Kết phân tích ANOVA thơng số SQI 96 97 LÝ LỊCH TRÍCH NGANG CỦA HỌC VIÊN I LÝ LỊCH SƠ LƯỢC: Họ tên: Phạm Ngọc Diễm Thi Giới tính: Nữ Email: thipnd93@gmail.com Điện thoại: 033.8022.252 II QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: Tốt nghiệp Cử nhân ngành Kinh tế Tài nguyên thiên nhiên – Trường đại học Tài nguyên Môi trường Thành Phố Hồ Chí Minh III Q TRÌNH CƠNG TÁC CHUN MƠN: Thời gian Nơi cơng tác Cơng việc đảm nhiệm 2016-2018 Công ty TNHH MTV Liên Kết Trợ lý văn phịng Xanh 2017-2018 Cơng ty TNHH MTV SX & TM Manager Bao bì Hợp Lực 11/2017-01/2018 Sở Tài ngun Mơi trường Thực tập sinh TP.HCM 2019-2020 Công ty Revival Waste Trợ lý dự án 2021 đến Công ty cổ phần Gỗ An Cường PR Marketing Team Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2022 Người khai Phạm Ngọc Diễm Thi 98