Tên đề tài “ Nghiên cứu hiệu suất hấp phụ của vật liệu xử lý ô nhiễm kim loại nặng (Cd, Pb) trong nước thải tại KCN Đồng Văn – huyện Duy Tiên – Hà Nam” ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC[.]
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Nguyễn Thị Thúy Hằng NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA CHẾ ĐỘ TƢỚI CHO LÚA ĐẾN SỰ PHÁT THẢI KHÍ METAN Ở ĐẤT TRỒNG LÚA HUYỆN BỐ TRẠCH, TỈNH QUẢNG BÌNH LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội, 2014 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Nguyễn Thị Thúy Hằng NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA CHẾ ĐỘ TƢỚI CHO LÚA ĐẾN SỰ PHÁT THẢI KHÍ METAN Ở ĐẤT TRỒNG LÚA HUYỆN BỐ TRẠCH, TỈNH QUẢNG BÌNH Chuyên ngành: Khoa học môi trƣờng Mã số: 60440301 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: TS Nguyễn Việt Anh PGS.TSKH Nguyễn Xuân Hải Hà Nội - 2014 Lời cám ơn Để hoàn thành luận văn, nỗ lực thân, nhận nhiều quan tâm giúp đỡ nhiệt tình tập thể, cá nhân ngồi trường Tơi xin chân thành cảm ơn Tiến sĩ Nguyễn Việt Anh – Trường Đại học Thủy Lợi PGS.TSKH Nguyễn Xuân Hải – Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Hà Nội hướng dẫn tơi suốt q trình thực luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn cán huyện Bố Trạch, tỉnh Quảng Bình tận tình giúp đỡ tạo điều kiện giúp tơi hồn thành tốt luận văn Tôi xin trân trọng cảm ơn thầy, giáo Khoa Mơi trường nhiệt tình giảng dạy giúp đỡ tơi suốt q trình học tập Cuối cùng, xin chân thành cảm ơn gia đình bạn bè ln ủng hộ giúp đỡ suốt thời gian qua Do thời gian kinh nghiệm hạn chế nên luận văn tơi cịn nhiều thiếu sót, tơi kính mong góp ý thầy cơ, bạn bè để luận văn hoàn chỉnh Xin chân thành cám ơn! Hà Nội, ngày tháng năm 2014 Sinh viên Nguyễn Thị Thúy Hằng MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài Mục tiêu, nội dung Phạm vi nghiên cứu Ý nghĩa khoa học ý nghĩa thực tiễn CHƢƠNG TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 1.1.Tổng quan kết nghiên cứu phát thải metan 1.1.1 Kết nghiên cứu phát thải metan giới 1.1.2 Kết nghiên cứu nƣớc 1.1.2.1 Kiểm kê khí nhà kính lĩnh vực Năng lƣợng 1.1.2.3 Kiểm kê khí nhà kính lĩnh vực lâm nghiệp 1.1.2.4 Kiểm kê khí nhà kính lĩnh vực chất thải 1.1.2.5 Kiểm kê khí nhà kính lĩnh vực Nông nghiệp 1.2 Cơ chế hình thành khí CH4 14 1.2.1 Sự phân giải chất hữu hình thành CH4 15 1.2.2 Vi sinh vật hình thành CH4 19 1.2.3 Sự ơxi hố CH4 hình thành CH4 22 1.2.4 Thế ơxy hố-khử (Eh) hình thành CH4 23 1.3 Các yếu tố ảnh hƣởng đến phát thải CH4 26 1.3.1 Ảnh hƣởng chế độ tƣới đến phát thải CH4 26 1.3.2 Ảnh hƣởng tính chất lý-hố học đất đến phát thải CH4 30 1.3.3 Ảnh hƣởng trồng lúa mùa vụ đến phát thải CH4 33 1.4 Khái quát phƣơng pháp tƣới truyền thống tƣới tiết kiệm 37 1.4.1 Phƣơng pháp tƣới ngập thƣờng xuyên (NTX) 37 1.4.2 Phƣơng pháp tƣới nông lộ phơi (NLP) 38 CHƢƠNG ĐỐI TƢỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 40 2.1 Địa điểm đối tƣợng nghiên cứu 40 2.2 Nội dung nghiên cứu 40 2.3 Phƣơng pháp nghiên cứu 40 2.3.1 Phƣơng pháp kế thừa 40 2.3.2 Phƣơng pháp lấy mẫu thực địa 40 2.3.3 Phƣơng pháp nghiên cứu phịng thí nghiệm 44 2.3.4 Phƣơng pháp thí nghiệm đồng ruộng 45 2.3.5 Phƣơng pháp phân tích 41 CHƢƠNG KẾT QỦA NGHIÊN CỨU 49 3.1 Điều kiện tự nhiên huyện Bố Trạch – tỉnh Quảng Bình 49 3.1.1 Vị trí địa lý 49 3.1.2 Các yếu tố khí tƣợng 50 3.2 Một số tính chất lý – hóa học đất nghiên cứu 54 3.2.1 Thành phần giới 54 3.2.2 Tính chất hóa đất 55 3.3 Kết nghiên cứu phịng thí nghiệm 57 3.3.1 Biến động Eh qua hai phƣơng pháp tƣới 57 3.3.2 Biến động pH qua hai phƣơng pháp tƣới 58 3.4 Kết nghiên cứu đồng ruộng 60 3.4.1 Biến động Eh pH qua hai phƣơng pháp tƣới thí nghiệm đồng ruộng60 3.4.2 Biến động lƣợng phát thải khí CH4 qua hai chế độ tƣới thí nghiệm đồng ruộng 62 3.5 Ảnh hƣởng chế độ tƣới đến lƣợng phát thải khí CH4 ruộng lúa 67 3.6 Đề xuất chế độ tƣới lúa hợp lý nhằm giảm thiểu phát thải khí nhà kính, tiết kiệm nƣớc khu vực huyện Bố Trạch - Quảng Bình 70 CHƢƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 72 Kết luận 72 Kiến nghị 73 DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Mơ tả vị trí ruộng lúa thí nghiệm……………………………………… … ……5 Bảng 1.2 Kết thí nghiệm đo đạc phát thải khí CH4………………….… ……… Bảng 1.3.Lựa chọn kịch giảm thiểu - Jakenan (Indonesia) ……….……… ….…6 Bảng 1.4 Kết kiểm kê khí nhà kính khu vực nơng nghiệp năm 2000…………… Bảng 1.5 Diện tích trồng lúa với chế độ quản lý nước khác …………… …11 Bảng 1.6 Tổng lượng phát thải khí Mêtan suất lúa trường hợp tưới ngập thường xuyên nông lộ phơi (Trạm KTNN Hoài Đức, vụ mùa năm 2000)….…11 Bảng 1.7 Lượng phát thải khí Mêtan trường hợp tưới ngập thường xuyên rút nước định kỳ Trạm khí tượng nơng nghiệp Hồi Đức………………………………12 Bảng 1.8: Eh hệ ơxy hố-khử……………… ……………… …………23 Bảng 2.1 Các tiêu nước tưới khu thí nghiệm……………… ………… ….…42 Bảng2.2.Chỉ tiêu phương pháp phân tích……………………… … ………… ….48 Bảng3.1.Một số tính chất hố đất khu thí nghiệm……………… ………… … 52 Bảng3.2 Động thái Eh hai công thức tưới………………………………… ………54 Bảng3.3 Động thái pH hai công thức tưới…………………………………….…… 56 Bảng 3.4 Biến động Eh qua hai phương pháp tưới đồng ruộng………………… 57 Bảng 3.5 Biến động pH qua hai phương pháp tưới đồng ruộng……………….……58 Bảng 3.6 Lượng phát thải khí CH4 ruộng tưới ngập thường xuyên…………….60 Bảng 3.7 Tổng lượng phát thải khí CH4 ruộng tưới ngập thường xuyên…… .61 Bảng 3.8 Lượng phát thải khí CH4 ruộng lúa tưới nơng lộ phơi………….… 62 Bảng 3.8 Tổng lượng phát thải khí CH4 (tưới nông lộ phơi…………………….……63 Bảng 3.9 So sánh lượng phát thải khí CH4 ruộng lúa trường hợp tưới ngập thường xuyên tưới nông lộ phơi………………………………….… ………… 65 Bảng 3.1.0 So sánh tổng lượng phát thải khí Mêtan suất lúa trường hợp tưới ngập thường xuyên tưới nông lộ phơi…… …………………… ………… 66 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Diện tích trồng lúa với chế độ quản lý nước khác nhau…………….… 10 Hình 1.2 Biểu đồ diễn biến lượng phát thải khí Mêtan trường hợp tưới ngập thường xuyên rút nước định kỳ Trạm khí tượng nơng nghiệp Hồi Đức………………………………………………………………………… ………….….…….13 Hình 1.3 Sơ đồ đặc điểm hình thành mê tan đất ngập nước trồng lúa Việt Nam…………………………………………………………………… 14 Hình 1.4 Sơ đồ phân huỷ Xenlulozo………………….………… ………………….…… 16 Hình 1.5 Sơ đồ phân giải hợp chất hữu chứa N………………….………….… 17 Hình 1.6 Quá trình phân huỷ chất hữu chuyển hoá lượng điều kiện yếm khí …………………………………………………… ………………… ……….………… 17 Hình 1.7 Đồ thị phát thải CH4 & CO2 điều kiện yếm khí….… …………… 17 Hình 1.8: Giản đồ ổn định hệ ơxy hố- khử phụ thuộc vào Eh pH … … 24 Hình 1.9: Động thái Eh phương án thí nghiệm nhiệt độ 200C ….…… 25 Hình 1.10 Động thái nhiệt độ (a d), phát thải CH4 (b e), Eh pH (c f) điều kiện đất ngập nước liên tục khơng liên tục …………………………………… 31 Hình 1.11 Động thái pH số loại đất ngập nước………… …………… 32 Hình 1.12 Mơ q trình phát thải CH4 đất trồng lúa nước………… …….34 Hình 1.13 Động thái Eh đất trồng lúa khơng trồng lúa…… ……… ……….35 Hình 1.14 Q trình trao đổi ơxy lúa…………………………………….…… 35 Hình 2.1 Bố trí thí nghiệm Bố Trạch, tỉnh Quảng Bình…………………… …… 42 Hình 2.2 Mơ lớp nước mặt ruộng tưới ngập thường xuyên (đối chứng) … 44 Hình 2.3 Mô lớp nước mặt ruộng tưới nông lộ phơi……………… ……… 45 Hình 2.4 Thiết bị lấy mẫu mêtan (CH4) đồng ruộng…………………….…….… 47 Hình 3.1 Bản đồ hành huyện Bố Trạch - tỉnh Quảng Bình…………… ………50 Hình 3.2 Phẫu diện đất khu thí nghiệm………………………………………….…… 52 Hình 3.3 Diễn biến Eh cơng thức thí nghiệm…………………………….… …54 Hình 3.4 Diễn biến pH cơng thức thí nghiệm………….……………………… 56 Hình 3.5.Diễn biến Eh qua hai phương pháp tưới đồng ruộng…… …………… 57 Hình 3.6 Diễn biến pH qua hai phương pháp tưới đồng ruộng……………….… 59 Hình 3.7.Biểu đồ diễn biến lượng phát thải CH4 ruộng tưới ngập thường xuyên…………………………………………………………………………………… … ……61 Hình 3.8 Biểu đồ diễn biến lượng phát thải khí CH4 ruộng tưới nơng lộ phơi… 63 Hình 3.9 Biểu đồ so sánh diễn biến lượng phát thải CH4 trường hợp tưới ngập thường xuyên nông lộ phơi…………… …………………………………… .66 Hình 3.10 Mơ lớp nước mặt ruộng nông lộ phơi……………………… … .68 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Ngày nay, biến đổi khí hậu hệ biến đổi khí hậu vấn đề đƣợc quan tâm nhiều quốc gia giới Nguyên nhân gây biến đổi khí hậu gia tăng chất thải khí nhà kính vào khí quyển, có khí CO2, CH4 N2O từ hệ thống canh tác nơng nghiệp, đặc biệt khí CH4 từ hệ thống canh tác lúa nƣớc CH4 khí nhà kính (KNK) chủ yếu khí Sự phát thải ngày dƣ thừa KNK vào khí hoạt động kinh tế xã hội, ngƣời làm cho khí hậu biến đổi nhanh chóng Trong khoảng 100 năm qua, nhiệt độ trung bình tồn cầu tăng lên 0,3-0,6 0C mực nƣớc biển dâng lên 10-20 cm, hậu tăng KNK khí Nguồn phát thải khí CH4 ruộng lúa nƣớc, đầm lầy tự nhiên, mỏ khai khống, v.v , đó, khu vực sản xuất lúa nƣớc chiếm tỷ lệ lớn [3] Việt Nam nƣớc nông nghiệp với khoảng 80% dân số sống vùng nông thôn, nông nghiệp Việt Nam dựa sở trồng trọt chăn ni, trồng trọt chiếm vị trí quan trọng Việt Nam có diện tích đất canh tác trồng lúa khoảng triệu Đối với ruộng lúa, phân huỷ yếm khí chất hữu ruộng lúa, sản sinh CH4 phát tán vào khơng khí thông qua trồng Chất hữu đƣợc phân huỷ ruộng lúa bao gồm: - Dịch thải tiết rễ tế bào rễ; - Các thành phần hữu bón vào ruộng (phân hữu cơ, thân, trồng, v.v…); - Các sinh vật sản sinh điều kiện ngập nƣớc Có thể thấy rằng, điều kiện ngập nƣớc ruộng lúa hoàn cảnh thuận lợi dẫn đến trình sản sinh phát thải CH4 ruộng lúa Vì đề tài “Nghiên cứu ảnh hƣởng chế độ tƣới cho lúa đến phát thải khí metan đất trồng lúa huyện Bố Trạch, tỉnh Quảng Bình” đƣợc đƣa nhằm đƣa chế độ tƣới hợp lý nhằm giảm thải khí CH4 Mục tiêu nghiên cứu -Nghiên cứu ảnh hƣởng chế độ tƣới đến phát thải khí CH4 ruộng lúa huyện Bố Trạch - Đề xuất chế độ tƣới lúa hợp lý để giảm thiểu phát thải khí CH4 mà khơng ảnh hƣởng đến suất lúa huyện Bố Trạch Phạm vi nghiên cứu - Phạm vi lãnh thổ: Địa bàn nghiên cứu cánh đồng lúa thuộc huyện Bố Trạch tỉnh Quảng Bình - Phạm vi nghiên cứu: Đề tài tập trung đánh giá ảnh hƣởng chế độ tƣới tới phát thải khí CH4 ruộng lúa đƣa chế độ tƣới phù hợp để giảm thải khí CH4 Ý nghĩa khoa học ý nghĩa thực tiễn: a) Ý nghĩa khoa học - Đánh giá mối tƣơng quan biện pháp tƣới ngập thƣờng xuyên tƣới nông lộ phơi phát thải CH4 ruộng trồng lúa b) Ý nghĩa thực tiễn Đối với khu vực nghiên cứu đánh giá đƣợc phần tình trạng phát thải CH4 ruộng lúa Dựa vào góp phần đƣa giải pháp khắc phục tình trạng giúp cho phát triển nơng nghiệp theo hƣớng bảo vệ môi trƣờng Các sản phẩm nghiên cứu đề tài sở khoa học góp phần rà soát lại quy hoạch phát triển kinh tế xã hội hạn chế hậu thiên tai, sử dụng bền vững đất đai Đây cho nhà hoạch định sách quản lý Dựa vào bảng kết đồ thị nhận thấy diễn biến giá trị Eh thí nghiệm đồng ruộng tƣơng tự nhƣ thí nghiệm phịng thí nghiệm là: CT1 – NTX giá trị Eh biến động giảm theo thời gian ngập nƣớc CT2 – NLP giá trị Eh tăng rút nƣớc phơi ruộng giảm cho ngập nƣớc Tuy nhiên công thức thí nghiệm đồng ruộng giai đoạn đầu ngập nƣớc (4 – 18 ngày sau cấy) tốc độ giảm Eh khơng nhanh thí nghiệm phịng Lý giải cho vấn đề có hai nguyên nhân nhƣ sau: Thứ thí nghiệm đồng ruộng trƣớc cấy đất đƣợc cho ngập nƣớc (thời kỳ đổ ải), thời điểm làm Eh đất giảm mạnh nên cấy giá trị Eh không giảm mạnh mức ổn định Thứ hai thân lúa có q trình hút thu O2 từ khí khuếch tán xuống hệ rễ, xung quanh vùng rễ lúa có tồn O2 nên giá trị Eh thí nghiệm đồng ruộng khơng thể thấp giá trị Eh phịng thí nghiệm b) Biến động pH qua hai phương pháp tưới thí nghiệm đồng ruộng Bảng 3.5 Biến động pH qua hai phương pháp tưới đồng ruộng Giai đoạn sinh trƣởng Cấy hồi xanh Ngày đo Ngày sau cấy CT1- NTX (ngày) CT2- NLP 8/8/2013 7,01 6,95 15/8/2013 11 7,09 6,98 22/8/2013 18 7,06 7,01 29/8/2013 25 7,09 6,99 6/9/2013 32 7,1 7,2 địng 20/9/2013 46 7,16 7,15 Trổ bơng 4/9/2013 60 7,21 7,23 Ngậm sữa xanh 26/9/2013 81 6,92 6,94 Đẻ nhánh Đứng làm 61 Hình 3.6 Diễn biến pH qua hai phương pháp tưới đồng ruộng Dựa vào kết đồ thị nhận thấy giai đoạn đầu sau cấy ngày thứ 18 giá trị pH hai cơng thức thí nghiệm đồng ruộng dao động xung quanh giá trị pH Nguyên nhân chế độ bón phân có bón lót phân lân, loại phân thành phần ngồi P cịn có chứa Ca, Mg giúp tăng pH đất Thí nghiệm phịng nhƣ ngồi đồng ruộng giá trị pH ln dao động xung quanh giá trị pH = Chế độ bón phân có ảnh hƣởng đến động thái pH giai đoạn đầu nhƣng theo trình ngập nƣớc ảnh hƣởng khơng rõ rệt 3.4.2 Biến động lượng phát thải khí CH4 qua hai chế độ tưới thí nghiệm đồng ruộng a) Lượng phát thải khí CH4 ruộng lúa trường hợp tưới ngập thường xuyên Kết nghiên cứu ghi bảng 3.6, 3.7 hình 3.7 nhƣ sau: Bảng 3,6- Lượng phát thải khí CH4 ruộng tưới ngập thường xuyên STT Ngày CH4 (mg/m2/h) Mực nƣớc ruộng (cm) 5/8/2013 14,47 12/8/2013 16,20 62 17/8/2013 29,38 4 19/8/2013 19,99 24/8/2013 25,32 26/8/2013 16,10 4,5 31/8/2013 10,27 02/9/2013 21,12 4,5 07/9/2013 22,89 10 09/9/2013 20,21 11 14/9/2013 13,25 12 16/9/2013 10,34 13 21/9/2013 4,87 14 23/9/2013 5,56 15 28/9/2013 3,78 16 30/9/2013 2,27 17 05/10/2013 1,52 18 12/10/2013 1,11 19 18/10/2013 1,09 63 Hình 3.7 Biểu đồ diễn biến lượng phát thải CH4 ruộng tưới ngập thường xuyên Bảng 3.7 Tổng lượng phát thải khí CH4 ruộng tưới ngập thường xuyên Xử lý thí nghiệm Tưới ngập thường xuyên + phân hố học Lượng phát thải trung bình (mg/m2/ngày) Lượng phát thải mùa (kg/ha) 302,8 287,66 Nhận xét: - Trong trƣờng hợp tƣới ngập thƣờng xuyên, lƣợng CH4 phát thải có xu giảm dần từ cấy đến thu hoạch dao động tƣơng đối lớn, - Trong giai đoạn sinh trƣởng phát triển lúa lƣợng phát thải khí CH4 có giá trị lớn vào giai đoạn đầu (lúa đẻ nhánh mọc đòng), lƣợng phát thải 29,38 64 mg/m2/giờ, ứng với mực nƣớc ruộng cm giảm xuống vào giai đoạn sau trỗ 15 ngày, lƣợng phát thải 5,56 mg/m2/giờ, ứng với mực nƣớc ruộng cm, Đặc biệt, sau lúa chín đỏ đi, lƣợng phát thải khí CH4 ruộng lúa xuống thấp nhất, đạt 1,09 mg/m2/giờ, ứng với mực nƣớc ruộng cm, Lƣợng phát thải trung bình 302,8 mg/m2/ngày, tổng lƣợng phát thải mùa 287,66 kg/ha, Qua kết thực nghiệm cho thấy, giai đoạn sinh trƣởng phát triển lúa mực nƣớc ruộng có ảnh hƣởng lớn đến lƣợng phát thải khí CH4, b) Lƣợng phát thải khí CH4 ruộng lúa trƣờng hợp tƣới nơng lộ phơi Kết nghiên cứu ghi bảng 3.8, 3.9 hình 3.8 nhƣ sau: Bảng 3.8 Lượng phát thải khí CH4 ruộng lúa tưới nơng lộ phơi STT Ngày CH4 (mg/m2/h) Mực nƣớc ruộng (cm) 10 13 12 13 14 15 16 17 18 19 5/8/2013 12/8/2013 17/8/2013 19/8/2013 24/8/2013 26/8/2013 31/8/2013 02/9/2013 07/9/2013 09/9/2013 14/9/2013 16/9/2013 21/9/2013 23/9/2013 28/9/2013 30/9/2013 05/10/2013 12/10/2013 18/10/2013 16,52 14,78 21,44 14,45 13,15 13,10 18,03 17,59 23,78 21,83 12,45 6,81 4,45 2,42 1,41 1,39 1,46 1,16 1,33 0 4,5 4,5 2 0 3 65 Hình 3.8 Biểu đồ diễn biến lượng phát thải khí CH4 ruộng tưới nơng lộ phơi Bảng 3.8 Tổng lượng phát thải khí CH4 (tưới nơng lộ phơi) Xử lý thí nghiệm Tưới theo thời đoạn + phân hoá học Lượng phát thải trung bình (mg/m2/ngày) Lượng phát thải mùa (kg/ha) 259,64 246,66 66 Nhận xét : - Các kết nghiên cứu cho thấy, với chế độ tƣới nông lộ phơi, lƣợng CH4 phát thải dao động tƣơng đối lớn trình sinh trƣởng từ cấy đến thu hoạch, nhƣng thấp so với tƣới ngập thƣờng xuyên Lƣợng phát thải trung bình 259,64 mg/m2/ngày, tổng lƣợng phát thải mùa 246,66 kg/ha - Trong giai đoạn sinh trƣởng phát triển lúa lƣợng phát thải khí CH4 có xu giảm dần từ cấy đến lúa chín, phát thải khí CH4 có giá trị lớn vào giai đoạn làm địng, lƣợng phát thải 23,78 mg/m2/giờ, ứng với mực nƣớc ruộng 4,5 cm giảm xuống thấp vào giai đoạn sau trỗ 15 ngày, lƣợng phát thải 2,42 mg/m2/giờ, ứng với mực nƣớc ruộng cm Đặc biệt, sau lúa chín đỏ lƣợng phát thải khí CH4 ruộng lúa xuống thấp nhất, lƣợng phát thải 1,16 mg/m2/giờ ứng với mực nƣớc ruộng cm Qua kết thực nghiệm cho thấy, chế độ tƣới nông lộ phơi (rút cạn mực nƣớc ruộng vào giai đoạn lúa đẻ nhánh mọc đòng sau trổ 15 ngày) tiết kiệm lƣợng nƣớc tƣới giảm lƣợng phát thải khí CH4 ruộng lúa phƣơng pháp tƣới ngập thƣờng xuyên 3.5 Ảnh hƣởng chế độ tƣới đến lƣợng phát thải khí CH4 ruộng lúa Từ kết nghiên cứu đƣợc trình bày mục 3.2 3.3, ta có so sánh ảnh hƣởng chế độ quản lý nƣớc mặt ruộng trƣờng hợp tƣới ngập thƣờng xuyên nơng lộ phơi thí nghiệm đồng ruộng đƣợc thể bảng 3,8, 3,9 hình 3.4 nhƣ sau: 67 Bảng 3.8 So sánh lượng phát thải khí CH4 ruộng lúa trường hợp tưới ngập thường xuyên tưới nông lộ phơi STT Ngày Mực nƣớc ruộng (cm) Dòng CH4 (mg/m2/h) CH4 Tưới ngập Tưới nông Tưới ngập Tưới nông (mg/m2/h) thường xuyên lộ phơi thường xuyên lộ phơi 5/8/2013 14,47 16,52 -2,05 12/8/2013 16,20 14,78 1,42 17/8/2013 29,38 21,44 7,94 19/8/2013 19,99 14,45 5,54 24/8/2013 4 25,32 13,15 14,17 26/8/2013 4,5 4,5 16,10 13,10 3,00 31/8/2013 4 10,27 18,03 -7,76 02/9/2013 4,5 4,5 21,12 17,59 3,53 07/9/2013 2 22,89 23,78 -0,89 10 09/9/2013 2 20,21 21,83 -1,62 13 14/9/2013 13,25 12,45 0,80 12 16/9/2013 10,34 6,81 3,53 13 21/9/2013 4,87 4,45 0,42 14 23/9/2013 5,56 2,42 3,14 15 28/9/2013 3,78 1,41 2,37 16 30/9/2013 4 2,27 1,39 0,88 17 05/10/2013 3 1,52 1,46 0,06 18 12/10/2013 3 1,13 1,16 -0,05 19 18/10/2013 3 1,09 1,33 -0,24 68 Bảng 3.9 So sánh tổng lượng phát thải khí Mêtan suất lúa trường hợp tưới ngập thường xuyên tưới nông lộ phơi Trường hợp Tưới ngập thường xuyên Tưới nông lộ phơi Chênh lệch Xử lý thí nghiệm Tƣới ngập thƣờng xun + phân hố học Rút nƣớc định kỳ + phân hoá học Lượng phát thải Lượng phát Sản lượng trung bình thải mùa lúa (Tấn/ha) (mg/m2/ngày) (kg/ha) 302,8 287,66 259,64 246,66 43,16 41 4,25 4,26 0,01 Hình 3.9 Biểu đồ so sánh diễn biến lượng phát thải CH4 trường hợp tưới ngập thường xuyên nông lộ phơi Nhận xét: Lƣợng phát thải CH4 hai trƣờng hợp có xu giảm dần từ cấy đến thu hoạch, đặc biệt giai đoạn lúa chín, lƣợng phát thải nhỏ, từ 1,09 1,33 mg CH4/m2/giờ Dao động phát thải CH4 trƣờng hợp rút nƣớc định kỳ (từ 1,16 mg CH4/m2/giờ đến 23,78 mg CH4/m2/giờ) thấp so với trƣờng hợp tƣới ngập thƣờng xuyên (từ 1,09 mg CH4/m2/giờ đến 29,38 mg CH4/m2/giờ) 69 Trong hai giai đoạn rút cạn nƣớc ruộng, lƣợng phát thải CH4 nhỏ so với trƣờng tƣới ngập thƣờng xuyên, chênh lệch từ 0,42 7,94 mg/m2/giờ Từ thấy rằng, rút cạn nƣớc phơi ruộng có tác dụng giảm thiểu phát thải CH4 ruộng lúa nƣớc Sự giảm phát thải CH4 trƣờng hợp tƣới nông lộ phơi so với tƣới ngập thƣờng xuyên thể chủ yếu nửa đầu trình sinh trƣởng lúa (từ cấy đến cuối đẻ nhánh), nửa lại, giảm phát thải CH4 nhỏ (sau giai đoạn trổ bông) Lƣợng phát thải khí CH4 trung bình tồn vụ trƣờng hợp tƣới nông lộ phơi 259,643 mg/m2/giờ, nhỏ trƣờng hợp tƣới ngập thƣờng xuyên (302,8 mg/m2/giờ) 43,16 mg/m2/giờ Tƣơng ứng với tổng lƣợng phát thải CH4 tồn vụ trƣờng hợp tƣới nơng lộ phơi 246,66 kg/ha/vụ, giảm 41 kg/ha/vụ so với trƣờng hợp tƣới ngập thƣờng xuyên (287,66 kg/ha/vụ) Trong trƣờng hợp tƣới nông lộ phơi, suất lúa không giảm so với tƣới ngập thƣờng xuyên Hơn suất lúa trƣờng hợp tƣới nơng lộ phơi có tăng chút so với tƣới ngập thƣờng xuyên 0,01 tấn/ha 3.6 Đề xuất chế độ tƣới lúa hợp lý nhằm giảm thiểu phát thải khí nhà kính, tiết kiệm nƣớc khu vực huyện Bố Trạch - Quảng Bình Từ kết nghiên cứu chế hình thành nhƣ chế phát thải, ảnh hƣởng chế độ tƣới đến phát thải CH4 suất lúa khẳng định: Biện pháp tƣới nông lộ phơi giảm phát thải CH4 rõ rệt, có tác dụng giảm độc tố, tăng khả linh động nguyên tố dinh dƣỡng, qua có ảnh hƣởng tốt đến sinh trƣởng suất lúa Các nghiên cứu đồng ruộng làm sáng tỏ sở khoa học để đến nhận định a, Lúa xuân: - Giai đoạn cấy - hồi xanh: trì lớp nƣớc mặt ruộng 30 mm - Giai đoạn đẻ nhánh: lớp nƣớc mặt ruộng 30 mm, gặp mƣa nâng lên 60 mm, để rút cạn tự nhiên, lộ mặt ruộng thời gian ngày đêm, sau tƣới lên 30 70 mm Khi số nhánh đạt yêu cầu, tháo cạn nƣớc lộ mặt ruộng thời gian 57 ngày để hạn chế đẻ nhánh vơ hiệu sau tƣới lên 30 mm - Giai đoạn làm địng đến chín: lớp nƣớc mặt ruộng 30 mm, gặp mƣa nâng lên 60 mm, để rút cạn tự nhiên, lộ mặt ruộng thời gian 1-3 ngày đêm, sau tƣới lên 30 mm Riêng giai đoạn trổ bơng ln trì mực nƣớc ruộng 3060 mm Trƣớc thu hoạch 7-10 ngày tháo khô ruộng b, Lúa hè thu: - Giai đoạn cấy - hồi xanh: trì lớp nƣớc mặt ruộng 30 mm, - Giai đoạn đẻ nhánh: lớp nƣớc mặt ruộng 30 mm, gặp mƣa nâng lên 60 mm, để rút cạn tự nhiên, lộ mặt ruộng thời gian ngày đêm, sau tƣới lên 30 mm Khi số nhánh đạt yêu cầu, tháo cạn nƣớc lộ mặt ruộng thời gian 57 ngày để hạn chế đẻ nhánh vơ hiệu sau tƣới lên 30 mm - Giai đoạn làm địng đến chín: lớp nƣớc mặt ruộng 30 mm, gặp mƣa nâng lên 60 mm, để rút cạn tự nhiên, lộ mặt ruộng thời gian 1-3 ngày đêm, sau tƣới lên 30 mm., Riêng giai đoạn trổ bơng ln trì mực nƣớc ruộng 30-60 mm Trƣớc thu hoạch 10 ngày tháo khô ruộng Hình 3.10 Mơ lớp nước mặt ruộng nơng lộ phơi 71 CHƢƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận - Nhiều yếu tố nhƣ: chất hữu đất, chế độ bón phân, điều kiện thời tiết, chế độ nƣớc… ảnh hƣởng đến hình thành phát thải CH4, chế độ nƣớc có vai trị định Bón phân vơ hữu làm thay đổi động thái Eh , bón rơm rạ làm Eh giảm mạnh giai đoạn đầu ngập nƣớc - Tại thí nghiệm đồng ruộng, ngập nƣớc, có mặt lúa, Eh đo đƣợc dao động mức -150 đến -170 mV Sự thay đổi chế độ nƣớc giai đoạn sinh trƣởng lúa dẫn đến thay đổi động thái Eh tƣơng tự nhƣ kết thí nghiệm phịng - Chế độ tƣới có ảnh hƣởng lớn đến phát thải CH4 ruộng lúa Trong giai đoạn rút cạn nƣớc phơi ruộng, lƣợng phát thải khí CH4 ln ln nhỏ so với trƣờng hợp tƣới ngập thƣờng xuyên, chênh lệch từ 0,427,94 mg/m2/giờ (giảm từ 56%) - Lƣợng phát thải khí mê tan có xu giảm dần q trình sinh trƣởng phát triển lúa Phát thải lớn tập trung giai đoạn từ cấy đến cuối đẻ nhánh, từ 6,8125,32 mg/m2/h, chiếm 56%, tổng lƣợng phát thải toàn vụ., Ngƣợc lại từ giai đoạn đứng – làm địng đến trổ – chín, lƣợng phát thải nhỏ từ 1,09 5,56 mg/m2/h, chiếm 44% lƣợng phát thải tồn vụ Đặc biệt giai đoạn lúa chín, lƣợng phát thải nhỏ, từ 1,09 1,33 mg/m2 /h - Trong trƣờng hợp tƣới nông lộ phơi, tổng lƣợng phát thải toàn vụ 246,66 kg/ ha/vụ, giảm 14,3 % so với tƣới ngập thƣờng xuyên (287,66 kg/ ha/vụ) - Trƣờng hợp tƣới nông lộ phơi tiết kiệm lƣợng nƣớc tƣới so với tƣới ngập thƣờng xuyên 72 Kiến nghị Những kết nghiên cứu luận văn bƣớc đầu số hạn chế định Để phát triển ứng dụng có hiệu kết vào thực tế, sâu nghiên cứu vấn đề sau: - Lƣợng phát thải CH4 ruộng lúa phụ thuộc nhiều vào yếu tố vị trí địa lý sinh thái trồng Các khu vực sinh thái nông nghiệp nƣớc ta có điều kiện tự nhiên khác nhau, cần nghiên cứu đo đạc thực nghiệm vùng khác nhau, để có trị số phát thải CH4 thích hợp cho vùng - Chế độ phân bón quản lý nƣớc nhân tố quan trọng có ảnh hƣởng lớn đến lƣợng phát thải CH4 ruộng lúa, cần nghiên cứu thực nghiệm đo đạc ảnh hƣởng chế độ quản lý nƣớc phân bón (vơ cơ, hữu cơ) khác đến phát thải, làm sở để đề giải pháp giảm thiểu phát thải CH4 ruộng trồng lúa 73 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Bộ nông nghiệp – Bộ thuỷ lợi (1978), “Quy trình tưới tiêu nước cho lúa số trồng cạn”, Hà Nội, Dự án thông báo quốc gia – Việt Nam (2000), “ Các phương án giảm nhẹ khí nhà kính nơng nghiệp”, IPCC (2007), “Báo cáo lần thứ biến đổi khí hậu”, UNEP/IUC, Nguyễn Văn Tỉnh, Nguyễn Mộng Cƣờng, Nguyễn Việt Anh (2004), “Kết nghiên cứu bước đầu phát thải khí Metan ruộng lúa khu vực TP Hồ Chí Minh”, Tạp chí Nơng nghiệp Phát triển nơng thơn, Nguyễn Việt Anh (2009), “Nghiên cứu chế độ nước mặt ruộng hợp lý để giảm thiểu phát thải khí metan ruộng lúa vùng đất phù sa trung tính chua đồng sông Hồng“, Luận án tiến sĩ, Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam, Hà Nội, Nguyễn Việt Anh, Nguyễn Văn Tỉnh (2004), “Các giải pháp giảm thiểu phát thải khí metan nơng nghiệp”, Nơng nghiệp Phát triển nơng thơn, 4(40), tr,582-583, Tổng cục khí tƣợng thuỷ văn (1998), “Báo cáo Dự án ALGAS”, Việt Nam, Tổng cục khí tƣợng thuỷ văn – Viện khí tƣợng thuỷ văn (1999), “Báo cáo khoa học hội thảo đánh giá kết kiểm kê khí nhà kính dự án Thơng báo quốc gia biến đổi khí hậu”, Trƣờng đại học Thủy lợi (2012), “Báo cáo tổng kết đề tài cấp Bộ “Nghiên cứu chế độ tưới thích hợp cho lúa nhằm giảm thiểu phát thải khí nhà kính điều kiện khơng làm giảm suất lúa”, Hà Nội , 10 Viện Khí tƣợng thuỷ văn (1999), “Kết ban đầu thực nghiệm đo phát thải mê tan ruộng lúa hai năm 1998 – 1999 Trạm Khí tượng nơng nghiệp Hồi Đức”, Hà Nội, 11 Các tài liệu tham khảo Internet FAO http://www,fao,org, 74 Tiếng Anh 12 IRRI (1999), “World rice sotatistics International Rice Research Institute”, Los Banos, Philippines, 13 J, Doorenbos and W,O,Pruitt (1994), "Guidelines for predicting crop water requirements" Fao Irrigation and drainage, 14 Page H, (1981), “Grundlagen dộ Nahspoff-hasu Haltes Drobisher Boden, Veb, Deutscher, Landwirtschaftverlag”, Berlin, 15 Ponnamperuma F, N, (1985), “Chemical Kineties of wetland rice soils relative to soil fertility”, Wetland soils: characterization, classification and utilization, IRRI, Manila, Philippines, pp, 16 Prepared by Mr, NGUYEN MONG CUONG (2000), “Report on measuring the methane emision from irrigated rice fields under intermittent drainage technology”, 17 Tananka A, And Tadano T, (1972), “Studies on the iron nutrition of the rice plant Part2-Iron exclusing capacity of the rice roots”, Soil Science and Plant Nutrient, Vo,16,s 75