Nghiên cứu xác định mức độ phát thải CH4 trên đất phù sa sông hồng trồng lúa

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Nguyễn Thị Thơm NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH MỨC ĐỘ PHÁT THẢI CH4 TRÊN ĐẤT PHÙ SA SÔNG HỒNG TRỒNG LÚA LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội – Năm 2012 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Nguyễn Thị Thơm NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH MỨC ĐỘ PHÁT THẢI CH4 TRÊN ĐẤT PHÙ SA SÔNG HỒNG TRỒNG LÚA Chuyên ngành: Khoa học Môi trường Mã số: 60.85.02 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS TS PHẠM QUANG HÀ Hà Nội – Năm 2012 MỤC LỤC Danh mục bảng biểu, hình vẽ Ký hiệu viết tắt MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Mục tiêu đề tài 10 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài 11 Chương - TỔNG QUAN 12 1.1 Biến đổi khí hậu (BĐKH) phát thải khí nhà kính (KNK) 12 1.1.1 Biến đổi khí hậu 12 1.1.2 Sự phát thải khí nhà kính 19 1.2 Các nghiên cứu nước phát thải CH4 canh tác lúa nước 23 1.2.1 Các nghiên cứu nước 23 1.2.2 Các nghiên cứu nước 33 1.3 Canh tác lúa nước đất phù sa sông Hồng 35 1.3.1 Đặc điểm khí hậu, thủy văn vùng đồng sông Hồng 35 1.3.2 Đặc điểm, tính chất đất phù sa sông Hồng 37 1.3.3 Canh tác lúa vùng đồng sông Hồng 40 Chương - VẬT LIỆU, NỘI DUNG, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 45 2.1 Vật liệu nghiên cứu 45 2.2 Nội dung nghiên cứu 45 2.3 Phương pháp nghiên cứu 45 Chương - KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 50 3.1 Đặc điểm, tính chất đất khu vực nghiên cứu 50 3.2 Sự sinh trưởng, phát triển suất lúa 50 3.3 Kết nghiên cứu phát thải CH4 từ hoạt động trồng lúa đất phù sa sông Hồng (khu vực Từ Liêm – Hà Nội) vụ mùa 2011 vụ xuân 2012 53 3.3.1 Phát thải CH4 theo vụ xuân vụ mùa 53 3.3.2 Quan hệ phát thải CH4 nhiệt độ đất 58 3.3.3 Quan hệ phát thải CH4 điện oxi hóa khử (Eh) đất 61 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 65 Kết luận 65 Kiến nghị 66 TÀI LIỆU THAM KHẢO 67 Danh mục bảng biểu, hình vẽ Bảng 1.1 Mức thay đổi nhiệt độ trung bình năm (0C), lượng mưa trung bình năm (% mực nước biển dâng (cm) so với thời kỳ 1980-1999 Bảng 1.2 Tỷ lệ % diện tích có nguy bị ngập (so với diện tích vùng) tỷ lệ % số dân có nguy bị ảnh hưởng (so với tổng dân số vùng) theo mực nước biển dâng Bảng 1.3 Bảng hệ số quy đổi CO2 tương đương Bảng 1.4 Kết kiểm kê quốc gia KNK năm 2000 theo lĩnh vực Việt Nam Bảng 1.5 Ước tính lượng phát thải KNK Việt Nam năm 2010, 2020, 2030 Bảng 1.6 Phát thải CH4 số nơi trồng lúa giới Bảng 1.7 Kết kiểm kê khí nhà kính khu vực nơng nghiệp năm 2000 Việt Nam Bảng 1.8 Tính chất đất phù sa hệ thống sơng Hồng không bồi, không glây (phẫu diện lấy Đội 5, thôn Dương Tảo, xã Vân Tảo, huyện Thường Tín, Hà Tây (nay Hà Nội)) Bảng 1.9 Diện tích suất lúa theo vùng sinh thái năm 2011 Bảng 1.10 Lượng phân bón số khu vực canh tác đất phù sa sông Hồng Bảng 1.11 Các giống lúa thường sử dụng đồng sông Hồng năm gần Bảng 3.1 Kết phân tích chất lượng đất khu vực thí nghiệm Bảng 3.2 Số liệu số yếu tố khí tượng đặc trưng thu thập trạm Láng vụ mùa 2011 vụ xuân 2012 Bảng 3.3 Sự sinh trưởng, phát triển suất lúa thí nghiệm Bảng 3.4 Mức độ phát thải CH4 vụ mùa 2011 Bảng 3.5 Mức độ phát thải CH4 vụ xuân 2012 Bảng 3.6 Phát thải CH4 nhiệt độ đất Bảng 3.7 Phát thải CH4 Eh đất Hình 2.1.Sơ đồ bố trí thí nghiệm vụ mùa 2011 vụ xuân 2012 khu thực nghiệm Viện Môi trường Nơng nghiệp – Từ Liêm – Hà Nội Hình 2.2 Đo Eh đất Hình 2.3 Lấy mẫu khí Hình 3.1 Diễn biến cường độ phát thải CH4 vụ mùa 2011 Hình 3.2 Diễn biến cường độ phát thải CH4 vụ xuân 2012 Hình 3.3 Mối quan hệ cường độ phát thải CH4 nhiệt độ đất Hình 3.4 Diễn biến cường độ phát thải CH4 vụ mùa 2011 vụ xuân 2012 Hình 3.5 Diễn biến nhiệt độ đất vụ mùa 2011 vụ xuân 2012 Hình 3.6 Diễn biến Eh đất vụ mùa 2011 vụ xuân 2012 Hình 3.7 Mối quan hệ cường độ phát thải CH4 Eh đất Ký hiệu viết tắt BĐKH : Biến đổi khí hậu ĐBSCL : Đồng sơng Cửu Long FAO : Tổ chức nông lương giới GDP : Tổng sản phẩm quốc nội GWP : Tiềm nóng lên tồn cầu IPCC : Ban liên Chính phủ biến đổi khí hậu IRRI : Viện nghiên cứu lúa quốc tế KNK : Khí nhà kính LULUCF : Sử dụng đất, thay đổi sử dụng đất lâm nghiệp TNMT : Tài nguyên Môi trường WMO : Tổ chức Khí tượng Thế giới MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Báo cáo Liên minh phủ biến đổi khí hậu (Intergovernmental Panel on Climate Change - IPCC) loài người phải đối mặt với tượng biến đổi khí hậu (BĐKH) tồn cầu mà nguồn gốc dẫn đến từ tăng lên nhanh chóng lượng khí nhà kính (KNK) khí (CO2, CH4, N2O, O3, CFCs, ) làm cân lượng xạ trái đất Sự tăng lên nhanh chóng KNK khí từ Thế kỷ 18 đến đóng góp chủ yếu từ hoạt động người khai thác mỏ, sử dụng lượng hóa thạch giao thông, công nghiệp sinh hoạt, đốt phá rừng, hoạt động sản xuất nông nghiệp (IPCC, 2007) BĐKH tác động đến hoạt động kinh tế - xã hội tất quốc gia giới CH4 khí nhà kính đóng góp nhiều vào việc làm cân xạ Tổng áp lực xạ gây KNK khí +2,63 W m–2, gây CH4 0,48 W m–2 (18%) Nồng độ CH4 khí tăng từ 0,700 ppmV năm 1750 lến 1,774 ppmV năm 2005 [25] Tuy nhiên theo báo cáo IPCC, 2007 CH4 suốt hai thập kỷ qua không tăng nguyên nhân tượng chưa biết Một đơn vị khối lượng CH4 phát thải vào khí có tiềm gây ấm lên toàn cầu (Global Warming Potential - GWP) gấp 21 lần đơn vị khối lượng CO2 tăng lên (tính cho chu kỳ 100 năm) CH4 tăng lên suốt kỷ qua đóng góp chủ yếu từ canh tác lúa, từ chăn nuôi nông nghiệp phần từ phát thải khí tự nhiên Ruộng lúa nước đóng góp khoảng 15-20% tổng CH4 phát thải tồn cầu [15] Trong đất lúa, CH4 sản phẩm cuối trình phân hủy vật chất hữu vi sinh vật điều kiện yếm khí Một phần CH4 sau tạo bị oxi hóa vi khuẩn methanotroths (methanotrophic bacteria) lớp đất mặt (dày 1-3 mm) xung quanh rễ cây, phần lại phát thải vào khí chủ yếu đường khuếch tán qua hệ thống mạch thơng khí thực vật - hệ thống cung cấp oxi cho q trình hơ hấp [17] Diện tích gieo trồng lúa hàng năm Việt Nam khoảng 7,4 triệu (2009), chủ yếu canh tác lúa nước nhóm đất khác nhau, phần lớn đất phù sa Các thông báo bước đầu Việt Nam cho thấy mức độ phát thải khí nhà kính lĩnh vực nơng nghiệp năm 2000 65.090,7 nghìn CO2 tương đương (chiếm 43,1%), ước tính năm 2010 65,8 triệu tấn, năm 2020 tăng lên 69,5 năm 2030 72,9 triệu CO2 tương đương (thông báo quốc gia lần thứ hai Việt Nam cho công ước khung Liên hợp quốc BĐKH); việc tính tốn mức độ phát thải chủ yếu dựa vào công thức lý thuyết, thiếu hệ số điều chỉnh cho phù hợp với điều kiện vùng, loại đất, điều kiện canh tác Mặt khác sai sót q trình lấy mẫu, thời điểm phân tích, phương pháp phân tích lớn ước tính khơng sát với thực tế Các nước Nhật bản, Indonesia, Thái Lan bước đầu nghiên cứu phương pháp chuẩn để tính tốn mức độ phát thải Ngay IRRI làm vấn đề với đầu tư cao có nhiều tranh cãi Ở Việt Nam nghiên cứu loại cịn Do nghiên cứu xác định hệ số phát thải CH4 ruộng lúa nước điều kiện canh tác, mùa vụ, nhóm đất khác cần thiết nhằm cung cấp sở khoa học đánh giá lượng phát thải, từ có biện pháp điều chỉnh chế độ canh tác thích hợp, vừa bảo đảm an ninh lương thực vừa góp phần giảm phát thải khí nhà kính Trong khn khổ luận văn tốt nghiệp Thạc sĩ ngành Khoa học Môi trường, đề xuất đề tài: NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH MỨC ĐỘ PHÁT THẢI CH4 TRÊN ĐẤT PHÙ SA SÔNG HỒNG TRỒNG LÚA Mục tiêu đề tài Xác định mức độ phát thải CH4 từ ruộng lúa nước đất phù sa sông Hồng (nghiên cứu Từ Liêm – Hà Nội) theo thời kỳ sinh trưởng lúa, theo mùa vụ 10 Tìm hiểu mối quan hệ phát thải CH4 với điều kiện nhiệt độ đất, mức độ oxi hóa khử ruộng lúa, mùa vụ canh tác Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Góp phần cung cấp số liệu đủ tin cậy để tính tốn mức độ phát thải CH4 hoạt động canh tác lúa nước đất phù sa sơng Hồng Từ định lượng phát thải khí nhà kính canh tác lúa nước đất phù sa sông Hồng; định hướng lựa chọn phương pháp canh tác lúa nước bảo đảm suất đồng thời giảm phát thải khí nhà kính đất phù sa sơng Hồng trồng lúa nói riêng canh tác lúa nước nói chung Việt Nam 11 Hình 3.2 Diễn biến cường độ phát thải CH4 vụ xuân 2012 Tóm lại cường độ phát thải CH4 thời điểm lấy mẫu (từ giai đoạn cấy – đẻ nhánh đến làm địng) vụ mùa 2011 nhìn chung cao so với vụ xuân 2012 từ 1,13 – 3,77 lần Lượng CH4 phát thải ước tính cho giai đoạn sinh trưởng lúa vụ mùa 2011 cao vụ xuân 2012 từ 1,07 – 1,97 lần Tổng lượng CH4 phát thải vụ mùa 2011 gấp 1,81 lần vụ xuân 2012 Kết phù hợp với quan điểm nghiên cứu Corton cộng (Corton cs, 2000) Các tác giả điều kiện giống giống, mức đầu tư phân bón quản lý nước mặt, CH4 phát thải từ ruộng lúa nước mùa ẩm cao 1,5-4 lần mùa khô [18] Kết nghiên cứu phù hợp với quan điểm nghiên cứu Nguyễn Mộng Cường cộng [19] đất phù sa trung tính Hồi Đức – Hà Nội vụ mùa năm 2000: cường độ CH4 phát thải tăng dần sau cấy đạt giá trị lớn giai đoạn lúa đẻ rộ đến làm địng Tuy nhiên, ruộng thí nghiệm canh tác theo truyền thống nơng dân tác giả có lượng phát thải CH4 vụ 515,3 kg/ha/vụ, cao kết nghiên cứu vụ mùa 2011 (494,52 kg/ha/vụ) 57 Kết nghiên cứu phù hợp với phần kết nghiên cứu Nguyễn Hữu Thành cộng [9] Nghiên cứu đất lúa Đại học Nông nghiệp Hà Nội (HUA) Viện lương thực thực phẩm (Hải Dương) (HD) vụ lúa mùa 2010 vụ xuân 2011 (đất HUA đất phù sa trung tính chua pH=5,55, đất HD đất phù sa chua pH=4,52), tác giả cường độ phát thải CH4 lớn vào giai đoạn đẻ nhánh rộ vụ mùa, mức độ phát thải CH4 vụ lúa mùa cao vụ lúa xuân Tuy nhiên cường độ phát thải CH4 hai địa điểm nghiên cứu cao kết nghiên cứu chúng tôi, cụ thể: vụ mùa cường độ phát thải CH4 trung bình HUA HD 41,41 37,73 mg/m2/h; vụ xuân giá trị tương ứng 16,92 13,86 mg/m2/h Trị số phát thải cao HUA HD vụ mùa là: 66,0 72,2 mg/m2/h; vụ xuân giá trị tương ứng 44,7 53,6 mg/m2/h Điều kiện canh tác (giống lúa sử dụng, chế độ bón phân, điều kiện thời tiết ), tính chất đất khu vực nghiên cứu khác lý dẫn đến khác kết nghiên cứu nhóm tác giả với kết nghiên cứu Điều cho thấy để đánh giá xác lượng phát thải CH4 lĩnh vực trồng lúa cần tiến hành nghiên cứu loại đất khác nhau, theo chế độ canh tác khác (chế độ bón phân, tưới nước, giống lúa sử dụng…) 3.3.2.Quan hệ phát thải CH4 nhiệt độ đất Trong q trình thí nghiệm vụ mùa 2011 vụ xuân 2012, với việc đo lượng CH4 phát thải tiến hành theo dõi nhiệt độ đất lần lấy mẫu Kết theo dõi thể bảng 3.6 58 Bảng 3.6 Phát thải CH4 nhiệt độ đất Thời gian sau cấy Vụ mùa 2011 Cường độ phát Vụ xuân 2012 Nhiệt độ đất (0C) Cường độ phát thải CH4 (mg/m2/h) Nhiệt độ đất (0C) (ngày) thải CH4 (mg/m2/h) 14 26,58 31,0 7,05 18,4 28 37,44 28,0 12,20 20,0 35 50,01 32,7 23,45 29,2 42 34,67 34,0 28,62 25,3 49 29,38 32,5 25,97 27,0 56 19,33 27,7 11,49 23,5 63 11,91 29,0 7,24 26,5 70 6,24 30,3 6,60 29,7 84 5,17 32,0 4,91 31,5 4,45 34,3 98 Kết xử lý tương quan cường độ phát thải CH4 nhiệt độ đất vụ mùa 2011 vụ xuân 2012 cho thấy: cường độ phát thải CH4 tương quan yếu với thay đổi nhiệt độ đất q trình thí nghiệm (hệ số tương quan r = 0,24) Kết phù hợp với nghiên cứu tác giả Helmut Schütz, Wolfgang Seiler Ralf Conrad (1990) tiến hành nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt độ đất phát thải mê tan đất lúa Ý [36] Nghiên cứu tác giả thay đổi cường độ phát thải CH4 theo mùa vụ khơng có mối liên quan chặt chẽ với thay đổi nhiệt độ đất Tuy nhiên, số nghiên cứu giới cho thấy: thay đổi dịng phát thải CH4 có tương quan đáng kể thay đổi nhiệt độ đất độ sâu cụ thể ngày đêm Nghiên cứu theo hướng có chi phí lớn thường áp dụng hệ thống đo đạc, 59 lấy mẫu phân tích mẫu tự động yêu cầu lấy mẫu với tần suất cao Ở Việt Nam, điều kiện nghiên cứu hạn chế nên chưa áp dụng phương pháp Chúng hy vọng tương lai dùng phương pháp lấy mẫu, đo đạc tự động để đánh giá mối tương quan thay đổi dòng phát thải CH4 thay đổi nhiệt độ đất theo ngày đêm ứng với điều kiện canh tác lúa cụ thể Việt Nam Hình 3.3 Mối quan hệ cường độ phát thải CH4 nhiệt độ đất Ngoài việc nhiệt độ có ảnh hưởng tới sinh trưởng lúa (đặc biệt giai đoạn đầu) từ ảnh hưởng đến phát thải CH4, khác cường độ phát thải CH4 hai vụ dường có liên quan tới khác nhiệt độ: vụ mùa 2011 có nhiệt độ đất cao so với vụ xuân 2012 Nhiệt độ đất vụ mùa 2011 dao động khoảng 27,7 – 340C, trung bình 30,80C Nhiệt độ đất vụ xuân 2012 dao động khoảng 18,4 – 34,30C, trung bình 26,50C Sự hình thành CH4 đất lúa có liên quan tới hoạt động hệ vi sinh vật Nhiệt độ đất có ảnh hưởng đến hoạt động vi sinh vật đất Theo nghiên cứu Topp Pattey (1990) [21] hầu hết vi khuẩn sinh mê tan hoạt động nhiệt độ từ 20 đến 400C Nhiệt độ tối ưu cho tạo thành khí mê tan đất lúa 30 đến 350C Sự hình thành mê tan nhỏ nhiệt độ đất 200C trở thành số không 600C (Yamane Sato, 1961) [30] Như nhiệt độ đất vụ mùa 60 thuận lợi cho hoạt động sinh vật đất (trong có vi sinh vật sinh mê tan) so với vụ xn Đó yếu tố tác động khiến cường độ phát thải CH4 vụ mùa 2011 cao vụ xuân 2012 Giai đoạn từ 14 – 28 ngày, nhiệt độ đất vụ xuân 2012 mức ≤ 200C thấp nhiều so với vụ mùa 2011 Với mức nhiệt độ hồn tồn khơng thuận lợi cho hoạt động vi khuẩn sinh mê tan, sinh trưởng lúa bị chậm nên cường độ phát thải CH4 giai đoạn vụ xuân thấp từ 3,1 – 3,8 lần so với vụ mùa thời điểm Hình 3.4 Diễn biến cường độ phát thải CH4 Hình 3.5 Diễn biến nhiệt độ đất vụ mùa 2011 vụmùa 2011 vụ xuân 2012 vụ xuân 2012 3.3.3.Quan hệ phát thải CH4 điện oxi hóa khử (Eh) đất Eh đất yếu tố chúng tơi theo dõi q trình thí nghiệm hai vụ lúa Kết theo dõi diễn biến Eh đất được thể bảng 3.7 Trong suốt trình sinh trưởng lúa vụ, điều kiện ngập nước tạo mơi trường yếm khí làm Eh đất giảm dần từ đầu vụ đạt đến giá trị thuận lợi cho tạo thành CH4 Giá trị Eh đạt cực trị vào 35 ngày sau cấy (vụ mùa 2011 249mV vụ xuân 2012 -239mV) Giá trị Eh đất đầu vụ mùa 2011 thấp nhiều so với vụ xuân 2012, phù hợp với khác cường độ phát thải CH4 hai vụ Điều đầu vụ xuân 2012, lúa gặp điều kiện nhiệt độ thấp 61 nên tốc độ sinh trưởng chậm so với vụ mùa 2011 Theo F.N Ponnamperuma Eh đất phụ thuộc vào thời gian ngập nước tính chất đất, thời gian ngập nước đất giàu chất hữu sau ngập nước, Eh giảm nhanh thấp [35] Khi lúa phát triển mạnh đồng thời rễ tăng tiết chất hữu vào đất, làm hàm lượng hữu đất tăng làm giảm Eh đất Ở thời điểm cường độ CH4 phát thải mạnh (giai đoạn lúa đẻ nhánh rộ làm đòng), giá trị Eh hầu hết ngưỡng -200mV Vào giai đoạn cuối phát triển lúa ổn định, tiết chất hữu vào đất giảm Eh đất nhìn chung có xu hướng tăng lên Giai đoạn lúa vào chín, Eh có giá trị cao (-132 mV vụ mùa 2011 -121,5 mV vụ xuân 2012) tương ứng với cường độ phát thải thấp (5,17 mg/m2/h vụ mùa 2011 4,68 mg/m2/h vụ xuân 2012) Bảng 3.7 Phát thải CH4 Eh đất Thời gian Vụ mùa 2011 sau cấy (ngày) Cường độ phát thải CH4 (mg/m2/h) 14 Vụ xuân 2012 Eh đất (mV) Cường độ phát thải CH4 (mg/m2/h) Eh đất (mV) 26,58 -189 7,05 -126 28 37,44 -222 12,20 -174 35 50,01 -249 23,45 -239 42 34,67 -213 28,62 -217 49 29,38 -200 25,97 -203 56 19,33 -231 11,49 -220 63 11,91 -210 7,24 -192 70 6,24 -170 6,60 -198 84 5,17 -132 4,91 -121 4,45 -122 98 62 Hình 3.6 Diễn biến Eh đất vụ mùa 2011 vụ xuân 2012 Hình 3.7 Mối quan hệ cường độ phát thải CH4 Eh đất Kết xử lý tương quan cường độ phát thải CH4 Eh đất đồng thời vụ ta có phương trình: Y= -0,236X – 26,63 (trong Y cường độ phát thải CH4 (mg/m2/h), X Eh đất (mV)) Tương quan hai đại lượng tương quan nghịch, chặt với hệ số tương quan r = -0,71, mức ý nghĩa α < 0,01 Như 63 đất trồng lúa có Eh thấp cường độ phát thải CH4 cao, thực tế mức độ u cầu xác khơng cao ước tính lượng phát thải CH4 từ hoạt động trồng lúa thông qua theo dõi Eh đất Tương quan nghịch cường độ phát thải CH4 Eh đất kết luận nghiên cứu Z P Wang cộng tiến hành thí nghiệm phòng [38], nghiên cứu Kazuyuki Yagi cộng thực thí nghiệm đồng ruộng Thái Lan [40] Kết nghiên cứu có phù hợp với kết nghiên cứu Nguyễn Hữu Thành cộng [7] tác giả nghiên cứu phát thải CH4 đất lúa Hải Dương, Thái Bình, Nam Định: suốt trình sinh trưởng lúa, Eh đất giảm dần từ đầu vụ, đạt thấp thời kỳ lúa đẻ nhánh rộ, tương ứng với thời điểm cường độ phát thải metan đạt đỉnh cao nhất; cường độ phát thải CH4 Eh đất có mối tương quan cao tương quan tương quan nghịch 64 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Sản xuất lúa đóng vai trị quan trọng việc đảm bảo an ninh lương thực phát triển kinh tế - xã hội Tuy nhiên, ruộng lúa nước có tiềm phát thải CH4 lớn, nguồn phát thải CH4 vào khí chủ yếu Điều kiện khí hậu, tính chất đất, chế độ bón phân, tưới nước, phương pháp quản lý phế phụ phẩm vùng sản xuất … ảnh hưởng đến phát thải CH4 từ ruộng lúa nước Nghiên cứu đất phù sa sông Hồng trồng lúa (khu vực Từ Liêm – Hà Nội) cho thấy: mức độ phát thải CH4 khác vụ lúa xuân vụ lúa mùa Trung bình cường độ phát thải CH4 vụ mùa 2011 cao vụ xuân 2012, giá trị tương ứng vụ 24,53 mg/m2/h 13,20 mg/m2/h Lượng CH4 phát thải ước tính cho giai đoạn sinh trưởng lúa vụ mùa 2011 cao vụ xuân 2012 từ 1,07 – 1,97 lần Trong hai vụ, cường độ phát thải CH4 đạt giá trị cao giai đoạn đẻ nhánh rộ làm đòng thấp vào giai đoạn vào chín Tổng lượng CH4 phát thải ước tính vụ mùa 2011 494,52 kg/ha/vụ, giá trị cao gấp 1,81 lần vụ xuân 2012 (272,63 kg/ha/vụ) Sự khác mức độ phát thải CH4 hai vụ dường có liên quan đến nhiệt độ đất: trung bình nhiệt độ đất vụ mùa 2011 30,80C, cao giá trị trung bình vụ xuân 2012 (26,50C), tương ứng với phát thải CH4 vụ mùa cao so với vụ xuân Sự thay đổi cường độ phát thải CH4 có tương quan yếu với thay đổi nhiệt độ đất Trong suốt trình sinh trưởng lúa vụ, Eh đất giảm dần từ đầu vụ đạt cực trị vào khoảng 35 ngày sau cấy Ở thời điểm cường độ CH4 phát thải mạnh (giai đoạn lúa đẻ nhánh rộ làm đòng), giá trị Eh hầu hết ngưỡng -200 mV Giữa cường độ phát thải CH4 Eh đất có mối tương quan cao tương quan tương quan nghịch (Eh đất giảm cường độ phát thải CH4 tăng) 65 Kiến nghị Sự phát thải CH4 khác thời điểm ngày, ngày khác Việc lấy mẫu vào thời điểm ngày khoảng cách lần lấy mẫu xa dẫn đến sai số lớn việc ước tính lượng CH4 phát thải ngày, vụ năm Với điều kiện nghiên cứu hạn chế Việt Nam việc lấy mẫu buồng đóng tự động khó thực Do áp dụng phương pháp buồng đóng lấy mẫu tay, việc lấy mẫu cần tiến hành lần ngày khoảng cách lần lấy mẫu phải phù hợp để đảm bảo có sở ước tính tổng lượng CH4 phát thải qua tồn vụ Ngoài việc nghiên cứu phát thải CH4, nên tiến hành đồng thời nghiên cứu phát thải NO2, CO2 từ hoạt động canh tác lúa nước Từ có sở đánh giá tồn diện phát thải khí nhà kính từ lĩnh vực trồng lúa, có định hướng giảm phát thải khí nhà kính đất phù sa sơng Hồng trồng lúa nói riêng canh tác lúa nước Việt Nam nói chung Nhiều nghiên cứu phần tổng quan cho thấy phương pháp tưới ngập gốc lúa thường xuyên nông dân làm tăng lượng phát thải CH4 Do mở rộng khuyến cáo cho nơng dân sử dụng phương pháp tưới theo hướng dẫn Viện nghiên cứu lúa quốc tế IRRI: tưới ướt khô xen kẽ nhằm điều tiết nước theo tình trạng phát triển lúa, tiết kiệm nước tưới, thân thiện mơi trường giảm phát thải loại khí nhà kính, đồng thời đảm bảo suất lúa 66 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Bộ Tài nguyên Môi trường (2009), Kịch biến đổi khí hậu, nước biển dâng cho Việt Nam, NXB Tài nguyên – Môi trường Bản đồ Việt Nam, Hà Nội Bộ Tài nguyên Môi trường (2012), Kịch biến đổi khí hậu, nước biển dâng cho Việt Nam – kịch 2011, NXB Tài nguyên – Môi trường Bản đồ Việt Nam, Hà Nội Bộ Tài nguyên Môi trường (2010), Thông báo quốc gia lần thứ hai Việt Nam cho Công ước khung Liên hợp quốc biến đổi khí hậu, Hà Nội Nguyễn Mộng Cường (2004), Kết thực nghiệm đo phát thải mê tan ruộng lúa năm 2003-2004 Điện Bàn – Quảng Nam, Chương trình Dự án nhỏ, GEF/SGP/UNDP, Hà Nội Phạm Quang Hà cộng (2002), Nghiên cứu chất lượng môi trường đất phù sa Việt Nam, Viện Thổ nhưỡng Nông hoá, Hà Nội Lê Thị Hiệu (2012), Nghiên cứu đánh giá hạn hán vùng đồng sông Hồng, Luận văn thạc sĩ khoa học, Đại học Khoa học tự nhiên, Hà Nội Nguyễn Hữu Thành, Nguyễn Đức Hùng, Trần Thị Lệ Hà, Nguyễn Thọ Hồng (2012), “Tình hình phát thải khí metan (CH4) hoạt động canh tác lúa nước khu vực đồng sông Hồng”, Tạp chí Khoa học Phát triển, 10(1), pp 165-172 Chu Thị Thơm, Phan Thị Lài, Nguyễn Văn Tó (2005), Kỹ thuật tưới giải pháp giảm mức tưới, NXB Lao động, Hà Nội Nguyễn Văn Tỉnh, Nguyễn Việt Anh cộng (2006), Nghiên cứu giải pháp quản lý nước mặt ruộng để giảm thiểu phát thải mê tan ruộng lúa vùng đồng sông Hồng, Báo cáo tổng kết đề tài, Viện khoa học thủy lợi, Hà Nội 67 10 Viện Môi trường Nông nghiệp (2011), Báo cáo tiềm giảm nhẹ biến đổi khí hậu nông nghiệp Việt Nam, Hà Nội 11 Tổng cục Thống kê (2012), website: www.gso.gov.vn 12 Viện Khí tượng 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 13 Viện Thổ Nhưỡng Nơng Hố (2001), Những thơng tin loại đất Việt Nam, NXB Thế giới, Hà Nội Tiếng Anh 14 Akira Watanabe, Hiromi Yamada, Makoto Kimura (2004), “Analysis of temperature effects on seasonal and interannual variation in CH4 emission from rice-planted pots”, Agriculture, Ecosystems and Environment, 105, pp 439-443 15 Aulakh M.S., Wassmann R., Rennenberg H (2001), “Methane emission from rice fields - quantification, mechanisms, role of management, and mitigation options”, Adv Agron, 70, pp 193-260 16 Chareonsilp N., Buddhaboon C., Promnart P., Wassmann R., Lantin R.S (2000), “Methane emission from deepwater rice fields in Thailand”, Nutrient Cycling in Agroecosystems, 58, pp 121-130 17 Conrad R., Erkel C., Liesack W (2006), “Rice Cluster I methanogens, an important group of Archaea producing greenhouse gas in soil”, Biotechnology, 17, pp 262–267 18 Corton T.M., Bajita J.B., Grosper F.S., Pamploma R.R., Asis C.A., Wassmann R., Latin R.S., Buendia L.V (2000), “Methane emissions from irrigated and intensively managed rice fields in Central Luzon, Philippines”, Nutrient Cycling in Agroecosystems, 58, pp 37-53 19 Nguyen Mong Cuong et al (2000), Report on measuring the methane emisson 68 from irrigated rice field under intermittent frainage technology, UNDP, Viet Nam 20 Denier Van der Gon H A C., Kropff M J., Breemen N van, Wassmann R., Lantin R S., Aduna E., Corton T M., Laar H H van (2002), “Optimizing grain yields reduces CH4 emissions from rice paddy fields”, PNAS, 59 (19), pp 12021-12024 21 Garcia I.L (1990), “Taxonomy and ecology of methanogens” FEMS Microbiological Review, 87, pp 297-308 22 Hou A.X., Tsuruta H (2003), “Nitrous oxide and nitric oxide fluxes from an upland field in Japan: Effect of urea type, placement, and crop residues”, Nutrient Cycling in Agroecosystems, 65, pp 191–200 23 Huke, R.E., E.H Huke (1997), Rice area by type of culture: South, Southeast, and East Asia, IRRI, Los Ban˜ os, Philippines 24 Inubushi, K., Cheng, W., Aonuma, S., Hoque, M.M., Kobayashi, K., Miura, S., Kim Han-Yong & Okada, M (2003), “Effects of free-air CO2 enrichment (FACE) on CH4 emission from a rice paddy field”, Global Change Biology, 9, pp 1458-1464 25 IPCC (2007), Climate Change 2007: The Physical Science Basis, Cambridge Univ Press, Cambridge, UK and New York, USA 26 Ishibashi E., Syogo Yamamoto, Naohiko Akai, Toru Iwata, Haruo Tsuruta (2009), The influence of no-tilled direct seeding cultivation on greenhouse gas emissions from rice paddy fields in Okayama, Western Japan Annual emission of CH4, N2O and CO2 from rice paddy fields under different cultivation methods and carbon sequestration into paddy soils, Publisher: Nippon Dojo Hiryo Gakkai, Japan 27 Jain M.C., Kumar S., Wassmann R., Mitra S., Singh J.P., Yadav A.K., Gupta S (2000), “Methane emissions from irrigated rice fields in northern India (New 69 Delhi)”, Nutrient Cycling in Agroecosystems, 58, pp 75-83 28 Koga N., Tsuruta H., Sawamoto T., Nishimura S., Yagi K (2004), “N2O emission and CH4 uptake in arable fields managed under conventional and reduced tillage cropping systems in northern Japan”, Global Biogeochemical Cycles, 18(4), pp 11 29 Ma J., Li X L., Xu H., Han Y., Cai Z C., Yagi K (2007), “Effects of nitrogen fertiliser and wheat straw application on CH4 and N2O emissions from a paddy rice field”, Australian Journal of Soil Research, 45(5), pp 359-367 30 Minami K., Neue H.U (1994), “Rice paddy as a methane source”, Climatic change, 27, pp 13-26 31 Naser, Habib Mohammad; Nagata, Osamu; Tamura, Satsuki; Hatano, Ryusuke (2007), “Methane emissions from five paddy fields with different amounts of rice straw application in central Hokkaido, Japan”, Soil Science and Plant Nutrition (Carlton, Australia), 53(1), pp 95-101 32 Neue H.U., Wassmann R., Kludze H.K., Bujun Wang, Lantin R.S (1997), “Factors and processes controlling methane emissions from rice fields”, Nutrient Cycling in Agroecosystems, 49, pp 111–117 33 Nishimura, S., Sawamoto, T., Akiyama, H., Sudo, S., and Yagi, K (2004), “Methane and nitrous oxide emissions from a paddy field with Japanese conventional water management and fertilizer application” Global Biogeochemical Cycles, 18(2), pp 10 34 Olivier J.G.J., Bouwman A.F., Van der Hoek K.W., Berdowski J.J.M (1998), “Global air emission inventories for anthropogenic sources of NOx, NH3 and N2O in 1990”, Environment Pollution, 102 (1), pp 135–148 35 Ponnamperuma F.N (1985), “Chemical Kineties of wetland rice soils relative to soil fertility”, Wetland soils: characteri-zation, classification and utilization, IRRI Manila Philippines, pp 71-89 70 36 Schütz Helmut, Seiler Wolfgang, Conrad Ralf (1990), “Influence of soil temperature on methane emission from rice”, Biogeochemistry, 11, pp 75-79 37 Setyanto P., Makarim A.K., Fagi A.M., Wassman R & Buendia L.V (2000), “Crop management affecting methane emissions from irrigated and rainfed rice in Central Java-Indonesia”, Nutrient Cycling in Agroecosystems, 58, pp 85-93 38 Wang Z.P., DeLaune R.D., Patrick W.H., Masscheleyn P.H (1993), “Soil Redox and pH Effects on Methane Production in a Flooded Rice Soil”, Soil science society of America journal, 57(2), pp 382-385 39 Wang Z.Y., Xu Y.C., Li Z., Guo Y.X., Wassmann R., Neue H.U., Latin R.S., Buendia L.V., Ding Y.P., Wang Z.Z (2000), “A four year record of methane emissions from irrigated rice fields in the Beijing region of China”, Nutrient Cycling in Agroecosystems, 58, pp 55-63 40 Yagi K., Chairoj P., Tsuruta H., Cholitkul W., Minami K (1994), “Methane emission from rice paddy fields in the central plain of Thailand”, Soil Science and Plant Nutrition, 40(1), pp 29-37 71 ... trưởng, phát triển suất lúa thí nghiệm Bảng 3.4 Mức độ phát thải CH4 vụ mùa 2011 Bảng 3.5 Mức độ phát thải CH4 vụ xuân 2012 Bảng 3.6 Phát thải CH4 nhiệt độ đất Bảng 3.7 Phát thải CH4 Eh đất Hình... giảm phát thải khí nhà kính Trong khuôn khổ luận văn tốt nghiệp Thạc sĩ ngành Khoa học Môi trường, đề xuất đề tài: NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH MỨC ĐỘ PHÁT THẢI CH4 TRÊN ĐẤT PHÙ SA SÔNG HỒNG TRỒNG LÚA... tiêu đề tài Xác định mức độ phát thải CH4 từ ruộng lúa nước đất phù sa sông Hồng (nghiên cứu Từ Liêm – Hà Nội) theo thời kỳ sinh trưởng lúa, theo mùa vụ 10 Tìm hiểu mối quan hệ phát thải CH4 với