Nghiên cứu ảnh hưởng của sử dụng đất nông nghiệp vùng đồng bằng ven biển tỉnh Quảng Trị đến lượng các bon trong đất

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN NGUYỄN THANH TUẤN NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA SỬ DỤNG ĐẤT NÔNG NGHIỆP VÙNG ĐỒNG BẰNG VEN BIỂN TỈNH QUẢNG TRỊ ĐẾN LƢỢNG CÁC BON TRONG ĐẤT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC ĐẤT Hà Nội, 2016 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN NGUYỄN THANH TUẤN NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA SỬ DỤNG ĐẤT NÔNG NGHIỆP VÙNG ĐỒNG BẰNG VEN BIỂN TỈNH QUẢNG TRỊ ĐẾN LƢỢNG CÁC BON TRONG ĐẤT CHUYÊN NGÀNH: KHOA HỌC ĐẤT MÃ SỐ: 62620103 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC ĐẤT Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS.TSKH Nguyễn Xuân Hải PGS.TS Trần Văn Ý Hà Nội, 2016 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu tơi Luận án sử dụng số thông tin từ nhiều nguồn liệu khác nhau, thơng tin trích dẫn rõ nguồn gốc Tôi xin cam đoan nội dung nghiên cứu kết quả, số liệu luận án trung thực chưa sử dụng để bảo vệ học vị chưa công bố cơng trình nghiên cứu Tác giả luận án Nguyễn Thanh Tuấn LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận án, NCS nhận quan tâm, tạo điều kiện giúp đỡ Thầy, Cô khoa Môi trường, đặc biệt Thầy, Cô Bộ môn Thổ nhưỡng Môi trường đất, trường Đại học Khoa học Tự nhiên Thông qua buổi hội thảo, bảo vệ, báo cáo chuyên đề, tham gia môn học NCS nhận nhiều ý kiến, nhận xét quý báu Thầy, Cô, học hỏi thêm nhiều kiến thức bổ ích Qua đây, NCS xin chân thành gửi lời cảm ơn đến Thầy, Cơ NCS xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến PGS.TSKH Nguyễn Xuân Hải PGS.TS Trần Văn Ý trực tiếp hướng dẫn, góp ý, quan tâm giúp đỡ tận tình tạo điều kiện thuận lợi trình thực luận án công tác NCS xin gửi lời cảm ơn đặc biệt đến GS Li Changsheng, GS Donan Giltrap, TS Jia Deng giúp đỡ vơ to lớn suốt trình thực luận án liên quan đến mơ hình DNDC NCS xin trân trọng cảm ơn giúp đỡ, tạo điều kiện Ban lãnh đạo Bảo tàng Thiên nhiên Việt Nam trước nay, đồng nghiệp Phòng Địa lý, Thổ nhưỡng Môi trường, KS Nguyễn Hữu Tứ, Viện Địa lý suốt thời gian thực luận án NCS xin bày tỏ biết ơn sâu sắc đến gia đình nội ngoại hai bên, đặc biệt vợ tạo điều kiện tốt nhất, động viên để hồn thành tốt cơng việc trình thực luận án Mặc dù cố gắng trình thực luận án khơng thể tránh khỏi thiếu sót NCS mong nhận góp ý q thầy bạn bè Tôi xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày tháng năm 2016 Tác giả Nguyễn Thanh Tuấn MỤC LỤC DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC BẢNG DANH MỤC HÌNH MỞ ĐẦU SỰ CẦN THIẾT CỦA ĐỀ TÀI MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CHƢƠNG TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 CHẤT HỮU CƠ TRONG ĐẤT VÀ CÁC BON HỮU CƠ TRONG ĐẤT 1.1.1 Khái niệm 1.1.2 Chu trình bon 1.1.3 Các nhân tố ảnh hưởng đến lượng bon hữu đất 1.1.4 Mối quan hệ C hữu N đất 1.1.5 Các biện pháp nâng cao hàm lượng bon hữu đất 1.2 ẢNH HƢỞNG CỦA THAY ĐỔI SỬ DỤNG ĐẤT NÔNG NGHIỆP ĐẾN CÁC BON HỮU CƠ TRONG ĐẤT 12 1.2.1 Các nghiên cứu nước 12 1.2.2 Các nghiên cứu nước 15 1.3 NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA THAY ĐỔI SỬ DỤNG ĐẤT NÔNG NGHIỆP ĐẾN LƢỢNG CÁC BON HỮU CƠ TRONG ĐẤT BẰNG PHƢƠNG PHÁP MƠ HÌNH 17 1.3.1 Các mơ hình tính tốn, mơ lượng bon hữu đất 17 1.3.2 Các nghiên cứu ứng dụng mơ hình DNDC đánh giá ảnh hưởng thay đổi sử dụng đất nông nghiệp đến lượng bon hữu đất 20 CHƢƠNG NỘI DUNG, ĐỐI TƢỢNG PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU23 2.1 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 23 2.2 ĐỐI TƢỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 23 2.3 QUY TRÌNH VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 25 2.3.1 Quy trình nghiên cứu 25 2.3.2 Nhóm phương pháp liên quan đến mơ hình DNDC 26 2.3.3 Nhóm phương pháp liên quan đến điều tra bổ sung liệu 29 2.3.4 Nhóm phương pháp khác 31 CHƢƠNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 33 3.1 ĐẶC TRƢNG KHÍ HẬU, THUỶ VĂN, THỔ NHƢỠNG, CHẾ ĐỘ CANH TÁC VÀ CƠ SỞ DỮ LIỆU 33 3.1.1 Dữ liệu khí hậu 33 3.1.2 Dữ liệu đất 34 3.1.3 Dữ liệu hệ canh tác 38 3.2 KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG MƠ HÌNH DNDC XÁC ĐỊNH LƢỢNG CÁC BON HỮU CƠ TRONG ĐẤT Ở CÁC HỆ CANH TÁC NÔNG NGHIỆP VÙNG ĐỒNG BẰNG VEN BIỂN TỈNH QUẢNG TRỊ 46 3.2.1 Các thông số đầu vào sử dụng kiểm chứng mơ hình 46 3.2.2 Kiểm chứng mơ hình DNDC 48 3.3 ẢNH HƢỞNG CỦA THAY ĐỔI PHƢƠNG THỨC CANH TÁC GIỮA CÁC HUYỆN TRONG VÙNG ĐỒNG BẰNG VEN BIỂN ĐẾN LƢỢNG CÁC BON HỮU CƠ TRONG ĐẤT 51 3.3.1 Các phương thức canh tác 51 3.3.2 Hàm lượng bon hữu đất hệ canh tác nông nghiệp năm 2010 huyện vùng nghiên cứu 55 3.4 ẢNH HƢỞNG CỦA BIẾN ĐỘNG SỬ DỤNG ĐẤT NÔNG NGHIỆP ĐẾN LƢỢNG CÁC BON HỮU CƠ TRONG ĐẤT Ở CÁC HỆ CANH TÁC NÔNG NGHIỆP VÙNG ĐỒNG BẰNG VEN BIỂN TỈNH QUẢNG TRỊ 60 3.4.1 Ảnh hưởng thay đổi trồng hàng năm theo không gian đến lượng bon hữu đất hệ canh tác nông nghiệp năm 2000 60 3.4.2 Ảnh hưởng thay đổi trồng hàng năm theo không gian đến lượng bon hữu đất hệ canh tác nông nghiệp năm 2010 65 3.4.3 Ảnh hưởng thay đổi trồng hàng năm giai đoạn 2000 - 2010 đến lượng bon hữu đất hệ canh tác nông nghiệp vùng đồng ven biển tỉnh Quảng Trị 71 3.5 MÔ PHỎNG SỰ THAY ĐỔI LƢỢNG CÁC BON HỮU CƠ TRONG ĐẤT THEO CÁC KỊCH BẢN VÀ ĐỀ XUẤT MỘT SỐ GIẢI PHÁP 97 3.5.1 Các kịch áp dụng 97 3.5.2 Kết ước lượng bon hữu đất theo kịch đề xuất số giải pháp nâng cao lượng bon hữu đất 99 KẾT LUẬN 112 TÀI LIỆU THAM KHẢO 114 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ CÓ LIÊN QUAN TỚI LUẬN ÁN 123 PHẦN PHỤ LỤC 124 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT CANDY: Carbon and Nitrogen Dynamics (Động học nitơ bon) CENTURY: Mô hình chu trình dinh dưỡng đất – thực vật DAISY: Mơ hình mơ sản lượng trồng, động học nước nitơ đất DNDC: Denitrification - Decomposition (Khử nitrat - Phân huỷ) DSSAT: Decision Support System for Agrotechnology Transfer (Hệ thống trợ giúp định cho chuyển đổi kỹ thuật nông nghiệp) ĐBVB: Đồng ven biển FAO: Food and Agriculture Organization of the United Nations (Tổ chức Lương thực Nông nghiệp Liên Hiệp Quốc) GIS: Hệ thống thông tin địa lý HCT: Hệ canh tác ITE: Mơ hình mơ dịng C N hệ sinh thái đồng cỏ rừng ISEOP: Institute for the Study of Earth (Viện nghiên cứu Trái đất) MSF: Phương pháp nhân tố nhạy cảm NCSOIL: Nitrogen Carbon Transformation in Soil (Mơ hình thay đổi C N đất) ROTHC: Rothamsted Các bon SOC: Các bon hữu đất SOM: Chất hữu đất SOMM: Soil Organic Matter Model (Mơ hình chất hữu đất) SNNPTNTQT: Sở Nông nghiệp Phát triển nông thôn tỉnh Quảng Trị VQHTKNN: Viện Quy hoạch Thiết kế nông nghiệp DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Một số phương thức canh tác trì nâng cao hàm lượng bon hữu đất 11 Bảng 3.1 Phương thức canh tác lúa - lúa huyện 41 Bảng 3.2 Phương thức canh tác lạc .42 Bảng 3.3 Phương thức canh tác lạc - khoai lang .42 Bảng 3.4 Phương thức canh tác sắn 43 Bảng 3.5 Các vị trí lựa chọn khảo sát để kiểm chứng mơ hình 47 Bảng 3.6 Kết ước lượng đo đạc bon hữu đất hệ canh tác vùng nghiên cứu .49 Bảng 3.7 Năng suất theo mơ hình suất trồng thực tế hệ canh tác vùng nghiên cứu .50 Bảng 3.8 Phương thức canh tác lạc vùng đồng ven biển tỉnh Quảng Trị 52 Bảng 3.9 Phương thức canh tác lạc - khoai lang vùng đồng ven biển tỉnh Quảng Trị … 53 Bảng 3.10 Phương thức canh tác lúa - lúa huyện 54 Bảng 3.11 Chênh lệch lượng bon hữu đất năm 2010 so với năm 2000 hệ canh tác nông nghiệp không chuyển đổi huyện 57 Bảng 3.12 Lượng bon hữu đất năm 2000 hệ canh tác đất cát biển 62 Bảng 3.13 Lượng bon hữu đất năm 2000 hệ canh tác đất mặn 63 Bảng 3.14 Lượng bon hữu đất năm 2000 hệ canh tác đất phù sa bồi 63 Bảng 3.15 Lượng bon hữu đất năm 2000 hệ canh tác đất phù sa không bồi, đất phù sa có tầng loang lổ, đất phù sa cổ .64 Bảng 3.16 Lượng bon hữu đất năm 2000 hệ canh tác đất phù sa glây, đất lầy, đất dốc tụ, đất đỏ vàng biến đổi trồng lúa 65 Bảng 3.17 Lượng bon hữu đất năm 2010 hệ canh tác đất cát biển 68 Bảng 3.18 Lượng bon hữu đất năm 2010 hệ canh tác đất mặn 69 Bảng 3.19 Lượng bon hữu đất năm 2010 hệ canh tác phù sa bồi hàng năm 69 Bảng 3.20 Lượng bon hữu đất năm 2010 hệ canh tác đất phù sa không bồi hàng năm, đất phù sa có tầng loang lổ đỏ vàng, đất phù sa cổ Bảng 3.21 Lượng bon hữu đất năm 2010 hệ canh tác đất phù sa glây, đất dốc tụ, đất lầy đất đỏ vàng biến đổi trồng lúa 71 Bảng 3.22 Sự biến động diện tích hệ canh tác nông nghiệp tốc độ thay đổi lượng bon hữu đất từ năm 2000 đến năm 2010 vùng đồng ven biển tỉnh Quảng Trị .73 Bảng 3.23 Sự thay đổi lượng bon hữu đất hệ canh tác không chuyển đổi đất cát biển 75 Bảng 3.24 Sự thay đổi lượng bon hữu đất hệ canh tác không chuyển đổi đất mặn 77 Bảng 3.25 Sự thay đổi lượng bon hữu đất hệ canh tác không chuyển đổi đất phù sa bồi hàng năm 79 Bảng 3.26 Sự thay đổi lượng bon hữu đất hệ canh tác không chuyển đổi đất phù sa không bồi hàng năm, đất phù sa có tầng loang lổ đỏ vàng, đất phù sa cổ .81 Bảng 3.27 Sự thay đổi lượng bon hữu đất hệ canh tác không chuyển đổi đất phù sa glây, đất dốc tụ, đất lầy đất đỏ vàng biến đổi trồng lúa 83 Bảng 3.28 Sự thay đổi lượng bon hữu đất hệ canh tác chuyển đổi đất cát biển 86 Bảng 3.29 Sự thay đổi lượng bon hữu đất hệ canh tác chuyển đổi đất phù sa bồi hàng năm 88 Bảng 3.30 Sự thay đổi lượng bon hữu đất hệ canh tác chuyển đổi đất phù sa không bồi hàng năm 91 Bảng 3.31 Sự thay đổi lượng bon hữu đất hệ canh tác chuyển đổi đất phù sa có tầng loang lổ đỏ vàng đất phù sa cổ 92 Bảng 3.32 Sự thay đổi lượng bon hữu đất hệ canh tác chuyển đổi đất dốc tụ đất đỏ vàng biến đổi trồng lúa 95 Bảng 3.33 Chuỗi số liệu tổng lượng mưa năm trạm Đông Hà 97 Bảng 3.34 Lượng phân đạm phân chuồng bón theo kịch 98 Bảng 3.35 Lượng phân đạm bón theo kịch 99 Bảng 3.36 Sự biến động diện tích hệ canh tác tốc độ thay đổi lượng bon hữu đất từ năm 2010 đến năm 2020 vùng đồng ven biển tỉnh Quảng Trị 101 Bảng 3.37 Khối lượng bon hữu đất năm 2020 hệ canh tác lạc theo kịch 102 Bảng 3.38 Khối lượng bon hữu đất năm 2020 hệ canh tác lạc không chuyển đổi theo kịch 103 Bảng 3.39 Khối lượng bon hữu đất năm 2020 hệ canh tác lạc - khoai lang theo kịch 104 Bảng 3.40 Khối lượng bon hữu đất năm 2020 hệ canh tác lạc - khoai lang không chuyển đổi theo kịch 105 Bảng 3.41 Khối lượng bon hữu đất năm 2020 hệ canh tác lúa - lúa theo kịch 106 Bảng 3.42 Khối lượng bon hữu đất năm 2020 hệ canh tác lúa - lúa không chuyển đổi theo kịch 106 Bảng 3.43 Khối lượng bon hữu đất năm 2020 hệ canh tác ngô - đậu theo kịch 107 Bảng 3.44 Khối lượng bon hữu đất năm 2020 hệ canh tác ngô - đậu không chuyển đổi theo kịch 107 Bảng 3.45 Khối lượng bon hữu đất năm 2020 hệ canh tác sắn theo kịch 108 Bảng 3.46 Khối lượng bon hữu đất năm 2020 hệ canh tác sắn không chuyển đổi theo kịch 109 TRÍCH YẾU LUẬN ÁN TIẾN SĨ Tên tác giả: Nguyễn Thanh Tuấn Tên luận án: Nghiên cứu ảnh hưởng sử dụng đất nông nghiệp vùng đồng ven biển tỉnh Quảng Trị đến lượng bon đất Ngành khoa học luận án: Khoa học đất Chuyên ngành: Khoa học đất Mã số: 62.62.01.03 Tên đơn vị đào tạo Sau đại học: Trường Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội Mục đích đối tượng nghiên cứu luận án Mục đích: Định lượng hóa lượng bon hữu đất (SOC) hệ canh tác (HCT) nông nghiệp đồng ven biển (ĐBVB) tỉnh Quảng Trị ảnh hưởng sử dụng đất nông nghiệp đến lượng bon đất Mục tiêu cụ thể: - Mơ tính tốn lượng SOC HCT trồng hàng năm năm 2010 nhằm xác định thay đổi theo không gian lượng bon đất nông nghiệp ĐBVB tỉnh Quảng Trị - Mơ tính tốn lượng SOC HCT trồng hàng năm khứ (năm 2000) nhằm xác định thay đổi theo thời gian lượn g bon đất nông nghiệp - Mơ phỏng, tính tốn lượng SOC HCT trồng hàng năm theo số kịch canh tác tương lai, đề xuất số khuyến nghị nhằm phát triển bền vững hệ sinh thái nông nghiệp địa bàn nghiên cứu Đối tượ g Đối tượng nghiên cứu gồm: (1) Các HCT nông nghiệp vùng ĐBVB tỉnh Quảng Trị, (2) Lượng SOC HCT nơng nghiệp vùng ĐBVB tỉnh Quảng Trị, (3) Mối quan hệ thay đổi sử dụng đất với lượng SOC HCT nông nghiệp vùng ĐBVB tỉnh Quảng Trị, (4) Mối quan hệ thay đổi phương thức canh tác với lượng SOC HCT nông nghiệp vùng ĐBVB tỉnh Quảng Trị Các phương pháp nghiên cứu sử dụng Nghiên cứu sử dụng nhóm phương pháp: (1) nhóm phương pháp liên quan đến mơ hình DNDC (Denitrification – Decomposition) (gồm phương pháp mơ hình hố, phương pháp kiểm chứng mơ hình, phương pháp nhân tố nhạy cảm), (2) nhóm phương pháp liên quan đến điều tra bổ sung liệu (gồm phương pháp điều tra thực địa, phương pháp vấn, phương pháp phân tích đất), (3) nhóm phương pháp khác (gồm phương pháp viễn thám hệ thống thông tin địa lý, phương pháp xây dựng kịch phương thức canh tác) Các kết kết luận 3.1 C kết q ả - Đề tài lần ứng dụng mơ hình DNDC tính tốn lượng SOC HCT nông nghiệp Việt Nam, quy mô vùng ĐBVB tỉnh Quảng Trị Cụ thể, đề tài mơ tính tốn lượng bon đất cho HCT trồng hàng năm chuỗi thời gian từ năm 2000 đến năm 2020 - Đã hiệu chỉnh mơ hình DNDC theo liệu đất, khí hậu phương thức canh tác địa bàn nghiên cứu để có hệ số mức độ phù hợp mơ hình cao thơng qua kiểm chứng mơ hình, cho phép ứng dụng để dự báo lượng SOC HCT tương lai - Đề tài ảnh hưởng thay đổi phương thức canh tác huyện vùng ĐBVB tỉnh Quảng Trị đến lượng SOC thông qua hàm lượng SOC HCT nông nghiệp năm 2010 từ HCT nông nghiệp không chuyển đổi loại đất - Đề tài xác định ảnh hưởng thay đổi trồng theo không gian đến lượng SOC HCT nơng nghiệp năm 2000, 2010 Có nghĩa, loại đất với HCT khác lượng SOC HCT khác Dựa kết này, đề tài tính tốn tốc độ thay đổi lượng SOC tr ong giai đoạn 2000 – 2010 HCT không chuyển đổi, xác định ảnh hưởng thay đổi diện tích chuyển đổi HCT (sử dụng đất nông nghiệp) đến lượng SOC quy mô vùng ĐBVB tỉnh Quảng Trị - Đề tài làm rõ sở khoa học thay đổi lượng SOC HCT lượng SOC HCT nông nghiệp toàn vùng nghiên cứu nguyên nhân khác thay đổi phương thức canh tác, diện tích, chuyển đổi HCT, thời gian đặc trưng nhiệt ẩm, thổ nhưỡng thuận lợi cho q trình phân huỷ, khống hoá chất hữu đất Các nguyên nhân ảnh hưởng trực tiếp đến lượng bon hữu bổ sung vào đất (sinh khối thực vật, chất hữu bổ sung trực tiếp vào đất phân chuồng trả lại cho đất) từ đất (rửa trôi, phát thải khí nhà kính vào khí quyển) - Đề tài dự báo phân tích lượng SOC, lượng khí nhà kính phát thải vào khí suất trồng theo kịch đến năm 2020 để từ khuyến cáo biện pháp để vừa nâng cao lượng SOC vừa đảm bảo suất trồng cụ thể cho HCT khác 3.2 Kết (1) Mơ hình DNDC phù hợp cho ước lượng SOC HCT lạc, lạc - khoai lang, ngô - đậu, lúa - lúa, sắn vùng ĐBVB tỉnh Quảng Trị, mức độ phù hợp mơ hình 0,71 (2) Diện tích đất canh tác nơng nghiệp ĐBVB tỉnh Quảng Trị năm 2000 38.657,9 ha, năm 2010 32.901,4 Lượng SOC trung bình HCT lạc năm 2000 18,7 ± tấn/ha, năm 2010 16,2 ± 5,2 tấn/ha; HCT lạc - khoai lang 16,4 ± tấn/ha 15,6 ± tấn/ha; HCT lúa - lúa 27 ± 8,9 tấn/ha 22 ± 6,8 tấn/ha; HCT ngô đậu 22,3 ± 3,9 tấn/ha 16,1 ± 2,7 tấn/ha; HCT sắn 21,2 ± 5,1 tấn/ha 17,5 ± 4,2 tấn/ha (3) Trong giai đoạn 2000 - 2010, chuyển đổi 6.662,2 đất nông nghiệp thành đất ở, đất chuyên dụng đất nuôi trồng thuỷ sản làm giảm 165.474,9 SOC Với phương thức canh tác tại, việc trì 28.777,9 HCT lạc, lúa - lúa, ngô - đậu sắn không chuyển đổi làm giảm 148.086,7 SOC, việc trì 1.102,3 trồng lạc - khoai lang khơng chuyển đổi làm tăng 1.052,9 SOC Sự biến động 2.302,6 HCT nông nghiệp làm giảm 8.319,8 SOC Ở HCT chuyển đổi từ trồng lúa thành trồng lạc - khoai lang lạc, lượng SOC tăng sau chuyển đổi ngược lại Ở HCT chuyển đổi từ trồng lúa thành trồng ngô - đậu sắn, lượng SOC giảm sau chuyển đổi ngược lại Ở HCT nông nghiệp không chuyển đổi vùng ĐBVB tỉnh Quảng Trị, tốc độ suy giảm SOC thấp HCT lúa - lúa đất cát biển (0,01 tấn/ha/năm), cao HCT lúa - lúa đất phù sa glây (0,86 tấn/ha/năm) (4) Với phương thức canh tác vùng ĐBVB tỉnh Quảng Trị, khác biệt lượng phân chuồng bón cho lạc có ảnh hưởng lớn đến lượng SOC năm 2010 HCT lạc Trong khí đó, HCT lúa - lúa khác biệt tỷ lệ thân để lại đồng ruộng lượng đạm bón cho lúa huyện có ảnh hưởng quan trọng đến lượng SOC năm 2010 Sự khác biệt phương thức canh tác sắn huyện vùng ĐBVB tỉnh Quảng Trị ảnh hưởng không đáng kể đến lượng SOC HCT sắn (5) Khối lượng SOC năm 2020 HCT vùng ĐBVB tỉnh Quảng Trị theo kịch (Bón phân theo hướng dẫn kỹ thuật) kịch (Nâng cao tỷ lệ phụ phẩm để lại đồng ruộng lên 50%) có xu hướng tăng so với kịch thực tế, khối lượng SOC năm 2020 kịch tăng cao kịch Khối lượng SOC năm 2020 HCT theo kịch (Bón phân theo hướng dẫn kỹ thuật khơng bón phân chuồng) có xu hướng giảm so với kịch thực tế Để mang lại hiệu suất nâng cao hàm lượng SOC, HCT lạc, HCT lạc - khoai lang nên trì phát triển theo kịch tại, kết hợp nâng cao lượng phụ phẩm trồng để lại đồng ruộng, nhiên huyện Cam Lộ cần phải nâng cao lượng phân chuồng bón cho HCT HCT lúa - lúa, ngô - đậu sắn nên trì phát triển theo kịch 2, nhiên cần phải phối hợp bón bổ sung phân hữu mức thích hợp T/M TẬP THỂ HƯỚNG DẪN NGHIÊN CỨU SINH SUMMARY OF DOCTORAL THESIS The author’s name: Nguyen Thanh Tuan Thesis title: Study effects of agricultural land use in the Quang Tri’s coastal plain on soil carbon pools Scientific branch of the thesis: Soil science Major: Soil science Code: 62.62.01.03 The name of postgraduate training institution: VNU University of Science Thesis purpose and objectives Purpose: Quantifying SOC pools of annually cropping systems located on the Quang Tri’s coastal plain and effects of agricultural land use on the pools Objectives: - Simulating and calculating SOC pools of annually cropping systems in 2010 to determine spatial changes of SOC pools in agricultural lands in the study area - Simulating and calculating SOC pools of annually cropping systems in 2000 to explore temporal changes of SOC pools in agricultural lands in the study area - Simulating and calculating SOC pools of annually cropping systems following some scenarios in the future, and proposing some recommendations to develop the agricultural systems towards sustainable Research methods The research used method groups: (1) the method groups related to DNDC (Denitrification – Decomposition) including the modeling method, validation method, and the most sensitive factors method, (2) the method groups related to surveying, supplementing data (field trip survey, interviewing, soil analyzing methods), (3) the other method groups (the remote sensing and GIS method, practice management scenarios developing methods) Major results and conclusions 3.1 The major results - The study was the first application of DNDC model to calculate SOC of cropping systems in Vietnam at regional scale in the Quang Tri’s coastal plain Specifically, the SOC of annually cropping systems was simulated and calculated during 2000 - 2020 - The DNDC model was calibrated based on soil, climate, and practice management data of the study area to get t he high index of model agreement through model validation This allowed applying the model to simulate the SOC pools of cropping systems in the future - The effects of change in practice management among districts in the study area on the SOC pools were figured out by analyzing the SOC pools of cropping systems in 2010 based on the unchanged cropping systems on the same soil types during 2000 – 2010 - The effects of spatial change in cropping systems on the SOC pools in 2000, 2010 were determined Consequently, the rates of change in the SOC of the unchanged cropping systems during 2000 – 2010 were calculated, and the effects of change in the cropping system areas and types (agricultural land use changes) on the SOC pools at regional scale in the Quang Tri’s coastal plain were quantified - The research was to figure out scientific bases of the changes in SOC of each cropping system as well as SOC of the cropping systems for the whole study area These bases were changes in practice management, areas, cropping system types, time and characteristics of temperature, humidity and soils which are favourable for decomposition and mineralization of soil organic matter They impact directly organic carbon supplemented into soils (crop biomass, organic matter and muck adding directly soils) and lost from soils (leaching, green house gases emission) - The SOC pools, green house gases emitted the atmosphere and crop yields in 2020 were simulated and analyzed following the scenarios to propose solutions in order to both enhance SOC and make sure crop yields for the cropping systems 3.2 Conclusions (1) The DNDC model was suitable for estimating SOC pools of the cropping systems: peanuts, peanuts - sweet potato, corn – beans, paddy rice – paddy rice, cassava in the Quang Tri’s coastal plain The index of model agreement is 0.71 (2) The area of agricultural cultivation in the Quang Tri’s coastal plain was 38,657.9 in 2000 and 32,901.4 in 2010, respectively The average SOC was 18.7 ± 5.0 ton/ha in 2000 and 16.2 ± 5.2 ton/ha in 2010 in the peanuts cropping system; 16.4 ± 5.0 ton/ha and 15.6 ± ton/ha in the peanuts - sweet potato; 27 ± 8.9 ton/ha and 22 ± 6.8 ton/ha in the paddy rice – paddy rice; 22.3 ± 3.9 ton/ha and 16.1 ± 2.7 ton/ha the corn – beans; 21.2 ± 5.1 ton/ha and 17.5 ± 4.2 ton/ha in the cassava cropping system, respectively (3) During 2000 – 2010, 6,662.2 of agricultural lands which were converted resident, specialized, and aquaculture ones decreased 165,474.9 ton SOC With current practice management, cultivation of 28,777.9 including the unchanged peanuts, paddy rice – paddy rice, corn – beans, and cassava cropping system reduced 148,086.7 ton SOC, while cultivation of 1,102.3 including the unchanged peanuts – sweet potato cropping system increased 1,052.9 ton SOC The change among 2,302.6 of agricultural lands reduced 8,319.8 ton SOC The SOC of the peanuts or peanuts – sweet potato cropping systems converted from the paddy rice – paddy rice ones was increased after conversion and vice versa While the SOC of the corn – beans or cassava cropping systems converted from the paddy rice – paddy rice ones was reduced after conversion and vice versa In the unchanged cropping systems, the rate of SOC reduction was the lowest in the unchanged paddy rice – paddy rice cropping systems on sandy soils (0.01 ton/ha/year), the highest in the unchanged paddy rice – paddy rice cropping systems on gleyic fluvial soils (0.86 ton/ha/year) (4) With current practice management, difference in muck mass added the peanuts cropping systems was a main reason making difference of SOC in 2010 The difference in fraction of by-product left in field after harvest and added N fertilizers among districts had important effects on the paddy rice – paddy rice system’s SOC in 2010, while the one in current practice management among districts in the study area had unimportant effects on the cassava system’s SOC (5) The SOC mass of the cropping systems in 2020 following the scenario (Adding fertilizers based on technical guidelines) and the scenario (Enhancing the fraction of by-product left in field after harvest up to 50%) have trended increase compared with the real scenario (blank scenario), while the SOC mass in 2020 following the scenario has increased higher than the scenario The SOC mass in 2020 following the scenario (Adding fertilizers base on technical guidelines but no muck addition) has trended decrease compared with the real scenario In order to both enhance SOC and make sure crop yields, the peanuts cropping systems and the peanuts – sweet potato ones should be cultivated following the real scenario, and enhanced the fraction of by-product left in field after harvest However, the muck added these two cropping systems should be increased in the Cam Lo district The paddy rice – paddy rice, corn – beans, and cassava cropping systems should be cultivated following the scenario 2, however they should be added organic fertilizers at suitable ratio On behalf of academic supervisors PhD Student