Ảnh hưởng của các biện pháp xử lý rơm rạ khác nhau đến phát thải khí nhà kính trên đất xám bạc màu trồng lúa Bắc Giang

Xử lý phụ phẩm của sản xuất lúa hợp lý có tác dụng tăng năng suất cây trồng và giảm sử dụng phân hóa học. Tuy nhiên, việc đánh giá mức độ phát thải khí nhà kính (KNK) của các giải pháp xử lý khác nhau nhằm xác định giải pháp phù hợp nhất vừa sử dụng hiệu quả nguồn phụ phẩm sau thu hoạch lúa vừa bổ sung nguồn hữu cơ cho đất, vừa giảm được phát thải KNK vẫn chưa được nhiều tác giả nghiên cứu.

Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Nơng nghiệp Việt Nam - Số 12(97)/2018 Land suitability evaluation for arranging crops in Krong Bong district, Dak Lak province Nguyen Van Binh, Trinh Cong Tu Abstract Krong Bong is a district of Dak Lak province, with agricultural land area of 44,892.1 hectare, occupying for 35.7% of the total area Land suitability evaluation for arranging crops was implemented during 2015 - 2016 based on surveying topograpgy and soil properties The study showed that there are major soil groups (Gleysols, Fluvisols, Ferralsols, Luvisols and Acrisols), with soil units in Krong Bong district Agricultural land of the district is divided into 37 different units based on sloping, depth, irrigation and drainage condition, etc Projecting on requirements of crops, the land units of Krong Bong district are combined into 11 suitable types The eastern region of the district is suitable for one crop paddy (type of 10) or for protecting and developing forest (type of 11); the western part with gleic acrisols is adapted for only two crop paddy (type of 1); industrial perennial crops with long roots and low demand of nutrient can be arranged in northern area of the district (types of and 4); annual crops such as corn, cassava, tobacco, beans, etc is appropriated with types 5, 6, 7, and 9, concentrated in the center, eastern and north eastern regions of the district Keywords: Arranging crops, land unit, suitable types, major soil groups, agriculture Ngày nhận bài: 23/9/2018 Ngày phản biện: 14/10/2018 Người phản biện: TS Phan Việt Hà Ngày duyệt đăng: 10/12/2018 ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC BIỆN PHÁP XỬ LÝ RƠM RẠ KHÁC NHAU ĐẾN PHÁT THẢI KHÍ NHÀ KÍNH TRÊN ĐẤT XÁM BẠC MÀU TRỒNG LÚA BẮC GIANG Lê Xuân Ánh1, Vũ Dương Quỳnh2, Bùi Huy Hiền3, Trần Đức Tồn3 TĨM TẮT Xử lý phụ phẩm của sản xuất lúa hợp lý có tác dụng tăng suất trồng giảm sử dụng phân hóa học Tuy nhiên, việc đánh giá mức độ phát thải khí nhà kính (KNK) của các giải pháp xử lý khác nhằm xác định giải pháp phù hợp nhất vừa sử dụng hiệu quả nguồn phụ phẩm sau thu hoạch lúa vừa bổ sung nguồn hữu cho đất, vừa giảm được phát thải KNK vẫn chưa được nhiều tác giả nghiên cứu Nghiên cứu về các hình thức sử dụng rơm rạ đối với lúa nước đất xám bạc màu Bắc Giang cho thấy vùi rơm rạ tươi mức độ phát thải KNK cao nhất (tăng 152 - 194% lượng phát thải KNK quy đổi CO2 so với bón NPK), bên cạnh suất lúa tăng 14 - 15% so với đối chứng thay hoàn toàn phân chuồng Như vậy, việc sử dụng rơm rạ hợp lý có tác dụng tăng suất trồng, cải thiện độ phì nhiêu đất và giảm đáng kể lượng phát thải KNK góp phần bảo vệ mơi trường sản x́t nơng nghiệp Từ khóa: Khí nhà kính, CH4, N2O, rơm rạ, nước thải sau biogas, phân chuồng I ĐẶT VẤN ĐỀ Sử dụng chất hữu làm phân bón cho trồng giải pháp giúp tăng lượng hữu đất cải thiện kết cấu đất Theo Singh cộng tác viên (2005), biện pháp sử dụng chất hữu từ rơm rạ bón cho ruộng lúa vùng nhiệt đới cách để lại rơm rạ sau thu hoạch vùi rơm rạ vào đất, ủ phân hữu tốt cho lúa Nguồn đạm hữu từ phụ phẩm thực vật hay chất thải động vật có hiệu canh tác bền vững, sử dụng chất hữu làm phân bón góp phần giảm lượng phân hóa học cải thiện tính chất vật lý của, hóa học sinh học đất Tuy nhiên, điều kiện yếm khí q trình canh tác lúa nước, việc phân giải hữu đất sản sinh lượng lớn khí nhà kính CH4, N2O, đặc biệt CH4 Theo Yagi Minami (1990) vùi rơm rạ làm tăng khả phát thải CH4, kết hợp với bón phân hữu khả phát thải tăng lên Ở nước ta việc sử dụng rơm rạ phụ phẩm thực vật làm phân bón cho trồng nói chung lúa nước nói riêng phổ biến cịn nghiên cứu mức độ phát thải khí nhà kính hình thức sử dụng chất hữu khác cho Viện Thổ nhưỡng Nơng hóa; Viện Mơi trường Nông nghiệp; Hội Khoa học Đất Việt Nam 77 Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Nơng nghiệp Việt Nam - Số 12(97)/2018 lúa Nghiên cứu nhằm so sánh ảnh hưởng giải pháp sử dụng rơm rạ khác đến khả phát thải khí nhà kính (CH4, N2O) suất lúa nhằm có giải pháp sử dụng phân hữu phù hợp vừa giúp tăng suất trồng vừa giảm phát thải khí nhà kính - Xác định suất thí nghiệm cách thu ô m2, cân tươi, lấy mẫu 200 g tươi để tính độ ẩm thời điểm thu hoạch II VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.3 Thời gian địa điểm nghiên cứu Nghiên cứu thực năm 2012 Hiệp Hòa, Bắc Giang 2.1 Vật liệu nghiên cứu Vật liệu nghiên cứu gồm phân chuồng, rơm rạ, nước thải sau biogas, lúa giống Khang Dân 18 đất xám bạc màu (Acrisol) Hiệp Hòa - Bắc Giang 2.2 Phương pháp nghiên cứu 2.2.1 Phương pháp bố trí thí nghiệm Thí nghiệm bố trí ngẫu nhiên theo khối gồm công thức lần lặp lại, cụ thể gồm: CT1: Bón NPK (đối chứng); CT2: Bón NPK + Phân chuồng ủ (10 tấn/ha); CT3: Bón NPK + Vùi rơm rạ tươi (lượng tương đương 10 phân ủ); CT4: Bón NPK + Phân ủ từ rơm rạ với nước thải sau biogas (10 tấn) 2.2.2 Phương pháp thu mẫu Khí CH4, N2O thu theo phương pháp buồng kín kính có chứa nước để tránh khơng khí lưu thơng với diện tích 1m2, thùng có gắn quạt để đảo khơng khí, nhiệt kế để xác định nhiệt độ Thu khí từ thùng thực sau cấy ngày theo chu kỳ ngày/lần đến thu hoạch Thể tích khí xác định thông qua mực nước dâng lên hay thụt xuống thùng (Mai Văn Trịnh cộng tác viên, 2016) Lượng khí hút mang gửi phân tích CH4 N2O Chế độ nước ruộng trì, rút nước từ lúc lúa chín sáp vụ Xuân vụ Mùa 2.2.3 Phương pháp phân tích Các mẫu khí phân tích sắc ký khí CH4 xác định máy dị ion hóa lửa (FID) nhiệt độ 300oC N2O xác định điện tử chụp dò (ECD) nhiệt độ 350oC Lượng phát thải CH4 N2O quy đổi CO2 để so sánh, phương pháp quy đổi áp dụng theo Koneswaran Nierenberg (2008) CH4 = 29 CO2 N2O = 173 CO2 2.2.4 Chỉ tiêu theo dõi - Theo dõi lượng phát thải CH4 N2O suốt thời gian sinh trưởng lúa - Xác định yếu tố cấu thành suất lúa thí nghiệm (Số bơng/khóm, số khóm/m2, số hạt chắc, lép/bơng, trọng lượng 1000 hạt) cách thu khóm lúa/ơ 78 2.2.5 Xử lý số liệu Số liệu thu được quản lý xử lý phần mềm Microsoft Excel, IRRISTAT 5.0 III KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Ảnh hưởng giải pháp sử dụng phân bón đến khả phát thải CH4 đất bạc màu trồng lúa tỉnh Bắc Giang 3.1.1 Tốc độ phát thải CH4 Kết theo dõi tốc độ phát thải CH4 hình cho thấy tốc độ phát thải CH4 thời điểm ngập nước nhiều giai đoạn đứng cái, trỗ bông,… cao nhất, cuối vụ tốc độ phát thải giảm xuống, tốc độ phát thải CH4 vụ Mùa cao nhiều so với vụ Xuân Tốc độ phát thải CH4 công thức vùi rơm rạ trực tiếp xuống ruộng mạnh nhất, sau đến cơng thức bón rơm rạ ủ compost nước thải sau biogas bón phân chuồng, thấp cơng thức bón phân hóa học 3.1.2 Lượng phát thải CH4 cơng thức thí nghiệm sử dụng phân bón Để dễ so sánh lượng CH4 chuyển đổi sang CO2 theo cơng thức tính Koneswaran Nierenberg (2008) Kết thu cho thấy cơng thức có bón hữu khả phát thải CH4 cao hẳn cơng thức khơng bón hữu Cơng thức vùi rơm rạ có lượng phát thải CH4 cao công thức, tổng lượng phát thải CH4 quy đổi sang CO2 cao gấp lần đối chứng gần gấp đơi cơng thức bón phân chuồng rơm rạ ủ nước thải sau biogas Với kết nghiên cứu cánh đồng lúa Schütz cộng tác viên (1989) Italy; Yagi Miami (1990) Nhật Bản, bón - 12 rơm rạ (với C/N = 60) làm tăng bốc thoát CH4 từ - lần, lượng CH4 bốc tăng tuyến tính với rơm rạ bón vào ruộng So sánh lượng phát thải CH4 thí nghiệm vụ Xuân vụ Mùa cho thấy vụ Mùa lượng phát thải cao vụ Xuân nhiều, tổng lượng phát thải vụ Mùa cao vụ Xuân từ - lần tùy theo cơng thức bón Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Nông nghiệp Việt Nam - Số 12(97)/2018 Bảng Tổng lượng phát thải CH4 qua cơng thức bón (Quy đổi thành kg CO2 tương đương/ha) Mùa thời tiết nóng lượng phát thải N2O cao vụ Xuân Công thức Vụ Xuân Tỷ lệ % Vụ Mùa Tỷ lệ % NPK 2.149 100 4.913 100 NPK + PC 2.601 121 8.364 170 Công thức NPK + Vùi rơm rạ 6.308 294 12.363 252 NPK + Rơm rạ ủ 3.642 170 8.233 168 CV (%) 7,47 6,18 LSD0,05 436 2.154 NPK NPK + PC NPK + Vùi RR NPK + Rơm rạ ủ CV% LSD0,05 Kết nghiên cứu phù hợp với kết công bố trước Theo kết nghiên cứu Yagi Minami (1990) bón rơm rạ cho lúa mùa khơ khả bốc CH4 cao mùa mưa, bón rơm ủ với tỷ lệ C/N thấp, lượng CH4 bốc lần Kết nghiên cứu Corton cộng tác viên (2000) cho thấy bón rơm ủ làm tăng bốc thoát CH4 từ 23 - 30% so với khơng bón, bón rơm rạ tươi tăng từ 162 - 250% 3.2 Ảnh hưởng việc sử dụng phân bón cho lúa đến phát thải N2O 3.2.1 Tốc độ phát thải N2O Kết theo dõi tốc độ phát thải N2O vụ Xuân vụ Mùa hình cho thấy tương tự phát thải CH4, vụ Mùa tốc độ phát thải N2O cao vụ Xuân, điều cho thấy vụ Mùa nhiệt độ cao nên trình phản nitrate hóa xảy mạnh vụ Xuân Trong giai đoạn bón phân hóa học tốc độ phát thải N2O tăng lên nhanh sau giảm xuống nhanh Trong cơng thức bón phân cơng thức bón phân hóa học tốc độ phát thải N2O nhanh nhất, sau đến cơng thức bón phối hợp với phân chuồng, cơng thức bón rơm rạ tốc độ phát thải N2O thấp Kết nghiên cứu Harrison cộng tác viên (2002) cho thấy bón phân xanh với lượng dư thừa gây phát thải N2O, nhiên lượng bón rơm rạ cho lúa cịn thấp, bên cạnh tỷ lệ C/N thấp nhiều so với phân chuồng nên tốc độ phát thải N2O thấp phân chuồng 3.2.2 Tổng lượng phát thải N2O Bảng cho thấy lượng N2O phát thải vụ Xuân vụ mùa có khác rõ, vụ Bảng 2.Tổng lượng phát thải N2O qua cơng thức bón (Quy đổi thành kg CO2/ha) Vụ Xuân 49,36 41,25 36,45 37,42 6,82 4,13 Tỷ lệ % 100,0 83,6 73,8 75,8 Vụ Mùa 31,25 27,51 22,15 22,89 5,17 2,65 Tỷ lệ % 100,0 88,0 70,9 73,2 Trong cơng thức bón phân cơng thức bón NPK có lượng bốc N2O cao tất giai đoạn, cơng thức có phối hợp phân hữu bốc thoát N2O giảm xuống cơng thức vùi bón rơm rạ ủ, bốc N2O thấp cơng thức bón phân chuồng điều tỷ lệ C/N công thức cao phân chuồng nên lượng N sử dụng cho trình phân giải hữu cần cao Các kết nghiên cứu trước cho thấy bón đạm hữu khơng làm tăng khả bốc thoát N2O (Liangguo et al., 2004) 3.3 Ảnh hưởng giải pháp xử lý rơm rạ đến bốc khí nhà kính Q trình bốc CH4 N2O ngược cơng thức bốc CH4 cao lại giảm bốc thoát N2O nhiên lượng bốc thoát N2O bé so với CH4 tổng thể bốc khí nhà kính cơng thức chịu ảnh hưởng chủ yếu bốc thoát CH4, cơng thức vùi rơm rạ có khả bốc khí nhà kính cao cơng thức đối chứng có khả bốc khí nhà kính thấp 3.4 Ảnh hưởng giải pháp sử dụng phân hữu đến suất lúa đất xám bạc màu Bắc Giang 3.4.1 Ảnh hưởng giải pháp sử dụng phân hữu đến yếu tố cấu thành suất lúa Kết đánh giá tác động dạng phân bón yếu tố cấu thành suất lúa (bảng 3) cho thấy việc bón phân hữu (phân chuồng rơm rạ) làm tăng yếu tố cấu thành suất lúa, đặc biệt tăng số bông/m2 số hạt/bông từ giúp tăng suất lúa so với đối chứng bón NPK 79 Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Nông nghiệp Việt Nam - Số 12(97)/2018 Bảng 3.Ảnh hưởng giải pháp sử dụng phân bón đến yếu tố cấu thành suất lúa Công thức NPK NPK + PC NPK + Vùi rơm rạ NPK + Rơm rạ ủ CV% LSD0,05 NPK NPK + PC NPK + Vùi rơm rạ NPK + Rơm rạ ủ CV% LSD0,05 Số hữu hiệu/ m2 257 305 Số hạt/ Tỷ lệ NS lý P1.000 hạt thuyết hạt (tạ/ (g) (%) ha) Vụ Xuân 126 77,11 135 76,85 23,01 22,96 57,46 72,65 295 136 75,25 22,91 69,17 310 137 76,42 22,93 74,42 6,58 7,56 11,58 2,78 Vụ Mùa 107 72,32 121 73,71 1,73 0,51 6,12 2,56 23,06 22,74 54,43 69,02 5,98 15,78 305 347 336 115 74,50 22,94 68,57 345 124 73,60 22,93 71,67 5,42 13,89 5,72 9,94 9,61 3,15 1,9 0,56 5,31 3,28 3.4.2 Ảnh hưởng giải pháp sử dụng phân hữu đến suất lúa thí nghiệm Với kết suất lúa vụ Xuân vụ Mùa (Bảng 4) cho thấy cơng thức bón phân hữu cho suất cao cơng thức đối chứng bón NPK từ 8,88 - 16,04% Trong giải pháp sử dụng hữu cho thấy vùi rơm rạ cho suất thấp nhất, bón rơm rạ ủ với nước thải sau biogas cho suất tương đương vụ Xuân vụ Mùa Bảng Ảnh hưởng giải pháp sử dụng phân bón đến suất lúa thí nghiệm Vụ Xuân Vụ Mùa Tăng Tăng Năng Năng Công thức so đối so đối suất suất chứng chứng (tạ/ha) (tạ/ha) (%) (%) NPK 53,00 42,58 NPK + PC 61,50 16,04 49,03 15,15 NPK + Vùi RR 57,74 8,94 46,36 8,88 NPK + Rơm rạ ủ 61,00 15,09 48,73 14,44 CV% 5,27 6,34 LSD0,05 2,61 2,89 80 IV KẾT LUẬN Bón phân hữu làm tăng khả phát thải khí CH4 đất xám bạc màu trồng lúa Bắc Giang, việc vùi rơm rạ tươi làm tăng khả phát thải CH4 cao gấp lần bón phân hóa học gấp lần bón phân chuồng rơm rạ ủ với nước thải sau biogas Bón phân hóa học riêng rẽ làm tăng khả phát thải N2O so với cơng thức bón phối hợp với dạng phân hữu cơ, cơng thức vùi phụ phẩm rơm rạ tươi bón rơm rạ ủ phát thải N2O thấp Lượng phát thải N2O ruộng lúa nước nhỏ so với phát thải CH4 tổng lượngphát thải khí nhà kính (gồm CH4 N2O quy đổi CO2) chịu tác động chủ yếu phát thải CH4 Bón rơm rạ ủ với nước thải sau biogas thay phân chuồng thể yếu tố cấu thành suất lúa suất lúa thí nghiệm tương đương với bón phân chuồng tăng so với đối chứng từ 14,44 - 15,09% TÀI LIỆU THAM KHẢO Mai Văn Trịnh, Bùi Phương Loan, Vũ Dương Quỳnh, Cao Văn Phụng, Trần Kim Tính, Phạm Quang Hà, Nguyễn Hồng Sơn, Trần Văn Thể, 2016 Sổ tay hướng dẫn đo phát thải khí nhà kính canh tác lúa Nhà xuất Nông nghiệp Hà Nội Corton, T.M., Bajita, J.B., Grospe, F.S., Pamplona, R.R., Asis, C.A., Wassmann, R and Lantin, R.S 2000 Methane emission from irrigated and intensively managed rice fields in Central Luzon (Philippines) Nutrient Cycl Agroecosys, 58: 37-53 Harrison R., Ellis S., Cross R andHodgson J.H., 2002 Emissions of nitrous oxide and nitric oxide associated with the decomposition of arable crop residues on a sandy loam soil in Eastern England Agronomie (France) 22 (7-8): 731-738 Koneswaran G and D Nierenberg, 2008 Global farm animal production and global warming: Impacting and mitigating climate change Pp: 164169 In Proceedings of International Conference on Livestock and Global Climate Change, 2008 Editors: P Rowlinson, M.Steele and A.Nefzaoui, 17-20 May, 2008, Hammamet, Tunisia Cambridge University press, May, 2008 Liangguo L, Motohiko K and Sumio I., 2004 Fate of 15N Derived from Composts and Urea In Soils under Different Long-term N Management In Pot Experiments Compost Science & Utilization 12 (1): 18-24 Singh B., Sahoo A., Sharma R., Bhat T.K., 2005 Effect of polethylene glycol on gas production parameters and nitrogen disappearance of some tree forages Anim Feed Sci Technol., 123/124 (1): 351-364  ... chịu ảnh hưởng chủ yếu bốc CH4, cơng thức vùi rơm rạ có khả bốc khí nhà kính cao cơng thức đối chứng có khả bốc khí nhà kính thấp 3.4 Ảnh hưởng giải pháp sử dụng phân hữu đến suất lúa đất xám bạc. .. rơm rạ tươi bón rơm rạ ủ phát thải N2O thấp Lượng phát thải N2O ruộng lúa nước nhỏ so với phát thải CH4 tổng lượngphát thải khí nhà kính (gồm CH4 N2O quy đổi CO2) chịu tác động chủ yếu phát thải. .. lý xử lý phần mềm Microsoft Excel, IRRISTAT 5.0 III KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Ảnh hưởng giải pháp sử dụng phân bón đến khả phát thải CH4 đất bạc màu trồng lúa tỉnh Bắc Giang 3.1.1 Tốc độ phát thải