Đang tải... (xem toàn văn)
Mục tiêu của đề tài là các định được chế độ quản lý nước tiết kiệm cho lúa giúp giảm phát thải khí nhà kính (CH4) vùng Đồng bằng sông Hồng, từ đó làm cơ sở đề xuất quy trình quản lý nước tiết kiệm trên ruộng lúa vùng Đồng bằng sông Hồng.
BẢN CAM KẾT Tôi Trịnh Hồng Quân xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi, kết nghiên cứu trình bày luận văn trung thực, khách quan có nguồn gốc rõ ràng chưa dùng để công bố trước Tôi xin cam đoan giúp đỡ cho việc thực luận văn cám ơn, thơng tin trích dẫn luận văn rõ nguồn gốc Hà Nội, ngày tháng năm 2019 Tác giả Trịnh Hồng Quân i LỜI CẢM ƠN Trong suốt thời gian học tập, nghiên cứu hoàn thành luận văn, nhận hướng dẫn, bảo tận tình thầy giáo, giúp đỡ, động viên bạn bè, đồng nghiệp gia đình Nhân dịp hồn thành luận văn, cho phép tơi bày tỏ lịng kính trọng biết ơn sâu sắc tới TS Lê Xuân Quang - Phó viện trưởng - Viện Nước, Tưới tiêu & Môi trường thầy cô khoa Kỹ Thuật Tài Nguyên Nước trường Đại học Thủy lợi tận tình hướng dẫn, dành nhiều công sức, thời gian tạo điều kiện cho tơi suốt q trình học tập thực đề tài Tôi xin chân thành cảm ơn tập thể lãnh đạo, cán viên chức Viện Nước, Tưới tiêu & Môi trường giúp đỡ tạo điều kiện cho tơi suốt q trình thực đề tài Xin chân thành cảm ơn gia đình, người thân, bạn bè, đồng nghiệp tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ mặt, động viên khuyến khích tơi hồn thành luận văn Hà Nội, ngày tháng năm 2019 Tác giả Trịnh Hồng Quân ii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT BĐKH Biến đổi khí hậu IPCC Ban liên phủ biến đổi khí hậu IRRI Viện nghiên cứu lúa quốc tế KNK Khí nhà kính SRI Hệ thống canh tác lúa cải tiến Trạm KTNN Trạm khí tượng nơng nghiệp UNDP Chương trình Phát triển Liên Hợp Quốc WTO Tổ chức thương mại giới ĐBSH Đồng sông Hồng CMD Cơ chế phát triển S Khu khô kiệt W Khu khô vừa C Khu truyền thống BNNPTNT Bộ Nông nghiệp Phát triển Nông thôn iii MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài Mục tiêu nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU VÀ KHU VỰC NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan vấn đề nghiên cứu 1.1.1 Mối quan hệ nước tưới trồng 1.1.2 Tổng quan tình hình quản lý nước tiết kiệm Thế giới Việt Nam 1.1.3 Tổng quan tình hình nghiên cứu phát thải khí nhà kính sản xuất lúa 15 1.1.4 Cơ chế hình thành khí nhà kính 21 1.2 Đặc điểm tự nhiên-kinh tế xã hội khu vực khu vực nghiên cứu 25 1.2.1 Khái quát đặc điểm vùng đồng sông Hồng 25 1.2.2 Nghiên cứu lựa chọn địa điểm xây dựng mơ hình 28 1.2.3 Khái quát điều kiện tự nhiên xã Phú Thịnh 29 1.2.4 Hiện trạng kinh tế- xã hội xã Phú Thịnh 33 1.2.5 Nhận xét đánh giá chung 38 CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 39 2.1 Phương pháp kế thừa 39 2.2 Phương pháp bố trí thí nghiệm đánh giá đồng ruộng 39 2.2.1 Nguyên tắc bố trí cách bố trí thí nghiệm 39 2.2.2 Xây dựng mơ hình thí nghiệm 46 2.2.3 Mùa vụ, giống lúa, mật độ gieo trồng phân bón 52 2.2.4 Chỉ tiêu đánh giá 53 2.3 Phương pháp phân tích phịng thí nghiệm 54 2.3.1 Phân tích suất lúa 54 2.3.2 Phân tích, tính tốn khí nhà kính 55 2.4 Phương pháp phân tích xử lý số liệu 58 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 59 3.1 Kết đo đạc, quan trắc thơng số mơ hình 59 3.1.1 Lượng mưa nhiệt độ 59 3.1.2 Độ ẩm 60 3.1.3 Mực nước kênh, ô ruộng 61 iv 3.1.4 Lượng phát thải khí nhà kính 63 3.2 Đánh giá mơ hình quản lý nước tiết kiệm 65 3.2.1 Đánh giá mối quan hệ chế độ tưới với phát thải khí nhà kính 65 3.2.2 Đánh giá mối quan hệ chế độ tưới với suất trồng 68 3.2.3 Đánh giá hiệu mơ hình 71 3.3 Đề xuất biện pháp quản lý nước tiết kiệm đồng ruộng vùng đồng sông Hồng 75 3.3.1 Quy trình quản lý nước mặt ruộng 75 3.3.2 Quy trình kỹ thuật phục vụ quản lý nước mặt ruộng 80 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 84 Kết luận 84 Kiến nghị 85 TÀI LIỀU THAM KHẢO 86 v MỤC LỤC BẢNG Bảng 1.1: Phát thải khí nhà kính năm 2010 lĩnh vực nông nghiệp 17 Bảng 1.2: Hiện trạng sử dụng đất xã Phú Thịnh 32 Bảng 1.3: Kết phân tích mẫu đất khu vực nghiên cứu 33 Bảng 1.4: Thống kê dân số xã Phú Thịnh tính đến 12/2017 34 Bảng 1.5: Hiện trạng lao động xã Phú Thịnh tính đến tháng 12/2017 35 Bảng 2.1: Diện tích ruộng điển hình 40 Bảng 2.2: Giống, mật độ thời vu gieo cấy khu vực nghiên cứu 52 Bảng 2.3: Các tiêu đánh giá đặc điểm sinh trưởng, phát triển lúa 53 Bảng 3.1: Tổng hợp hệ số phát thải CH4 mực nước ruộng xuân mùa 2017 66 Bảng 3.2: Tổng hợp hệ số phát thải CH4 mực nước ruộng vụ mùa 2017 66 Bảng 3.3: Cường độ phát thải khí mê tan trung bình vụ năm 2017 68 Bảng 3.4: Các tiêu cấu thành suất lúa năm 2017 68 Bảng 3.5: Tổng hợp lượng nước tưới suất 70 Bảng 3.6: Bảng tổng hợp đánh giá hiệu kinh tế 71 Bảng 3.7: Lượng phát thải khí nhà kính theo công thức 72 Bảng 3.8: Lượng bơm tưới mặt ruộng cho khu thí nghiệm vụ xuân 2017 73 Bảng 3.9: Lượng bơm tưới mặt ruộng cho khu thí nghiệm vụ mùa 2017 74 Bảng 3.10: Lượng nước tưới năm 2017 75 Bảng 3.11: Tổng hợp quy trình quản lý nước cho lúa vụ xuân (110 ngày) 77 Bảng 3.12:Tổng hợp quy trình quản lý nước cho lúa mùa (95 ngày) 79 vi MỤC LỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1: Phát thải khí nhà kính năm 2010 lĩnh vực nông nghiệp 20 Hình 1.2: Sơ đồ phân hủy Xenlulozơ 22 Hình 1.3: Sơ đồ phân giải hợp chất hữu chứa N 24 Hình 1.4: Vị trí địa lý vùng đồng sông Hồng 26 Hình 1.5: Vị trí khu bố trí thí nghiệm 29 Hình 1.6: Trạm bơm kênh khu thí nghiệm 37 Hình 1.7: Sơ đồ tổ chức Hợp tác xã dịch vụ nông nghiệp Phú Thịnh 38 Hình 2.1 Sơ đồ khu thí nghiệm từ ảnh vệ tinh 40 Hình 2.2: Sơ đồ lấy nước cho khu thí nghiệm 42 Hình 2.3: Sơ đồ quy trình tưới vụ Xn khơ kiệt (S) 43 Hình 2.4: Quy trình tưới vụ mùa -ô khô kiệt (S) 44 Hình 2.5: Quy trình tưới vụ xn -ơ khơ vừa (W) 45 Hình 2.6: Quy trình tưới vụ mùa - khơ vừa (W) 46 Hình 2.7: Quy trình tưới vụ xn - truyền thống (C) 46 Hình 2.8: Quy trình tưới vụ mùa - truyền thống (C) 46 Hình 2.9: Vị trí cống điều tiết 47 Hình 2.10: Hiện trạng sau hồn thành cống điều tiết 48 Hình 2.11: Thi cơng bờ bao chống nước 48 Hình 2.12: Thiết bị đo mực nước mặt ruộng 49 Hình 2.13: Thiết bị đo mực nước mặt kênh (trái), thiết bị đo độ ẩm 50 Hình 2.14: Thiết bị đo đùng đựng bảo vệ thiết bị ruộng 50 Hình 2.15: Chember thiết bị lấy khí nhà kính đầy đủ 51 Hình 2.16: Thiết bị đo khí tượng thủy văn 52 Hình 2.17: Lấy mẫu khí mơ hình lúa hàng hóa xã Phú Thịnh 57 Hình 3.1: Biểu đồ lượng mưa nhiệt độ vụ xuân năm 2017 59 Hình 3.2: Biểu đồ lượng mưa nhiệt độ vụ mùa năm 2017 60 Hình 3.3: Biểu đồ độ ẩm vụ xuân năm 2017 61 Hình 3.4: Biểu đồ độ ẩm vụ mùa năm 2017 61 Hình 3.5: Mực nước kênh, lượng mưa lượng bơm tưới vụ xuân 2017 62 Hình 3.6: Mực nước kênh, lượng mưa lượng bơm tưới vụ mùa 2017 62 Hình 3.7: Mực nước ruộng vụ xuân 2017 63 Hình 3.8: Mực nước ruộng vụ mùa 2017 63 vii Hình 3.9: Biểu đồ phát thải khí CH4 vụ xuân 2017 64 Hình 3.10: Biểu đồ phát thải khí CH4 vụ mùa 2017 64 Hình 3.11: Diễn biến cường độ phát thải khí mêtan trung bình vụ xn theo cơng thức 65 Hình 3.12: Diễn biến cường độ phát thải khí mêtan trung bình vụ mùa theo cơng thức 65 Hình 3.13: Cường độ phát thải khí mêtan trung bình vụ năm 2017 68 Hình 3.14: Lượng nước tưới trung bình 1ha năm 2017 75 Hình 3.15: Quy trình quản lý nước vụ xuân – vùng ĐBSH 77 Hình 3.16: Quy trình quản lý nước mặt ruộng vụ mùa – vùng ĐBSH 79 Hình 3.17: Lắp đặt ống dẫn nước 81 Hình 3.18: Lắp đặt ống quan sát mực nước ruộng 82 Hình 3.19: Theo dõi nước ống quan sát 83 viii MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Ở nước ta, nông nghiệp ngành sử dụng nước nhiều Theo thống kê, lượng nước sử dụng hàng năm cho sản xuất nông nghiệp vào khoảng 93 tỷ m3, cho công nghiệp khoảng 17,3 tỷ m3, cho sinh hoạt 3,09 tỷ m3 cho ngành dịch vụ 2,0 tỷ mét Trong tương lai đến năm 2030, cấu dùng nước ngành thay đổi theo xu hướng: nông nghiệp 75%, công nghiệp 16% ngành dịch vụ, tiêu dùng 9% Trong sản xuất nơng nghiệp nước dùng cho canh tác lúa chủ yếu; tập quán canh tác lúa nước truyền thống người dân thường sử dụng nhiều nước Lượng nước tưới mặt ruộng hàng vụ tiêu tốn từ 4500-5500 m3/ha vụ hè thu 5500-6500 m3/ha vụ chiêm xuân, chưa kể lượng nước lãng phí quản lý nước tưới không hiệu Theo thống kê năm 2017, tổng diện tích đất trồng lúa tưới đạt 7,8 triệu (vụ Đông Xuân 3,12 triệu ha, Hè Thu 2,11 triệu ha, Mùa 1,97 triệu ha, Thu Đông 0,615 triệu ha), tập trung chủ yếu vùng Đồng sông Hồng (ĐBSH), ven biển miền Trung Đồng sông Cửu Long (ĐBSCL) Lượng nước sử dụng hàng năm khoảng 46,8 tỷ m3 nước Theo kết kiểm kê phát thải khí nhà kính (KNK) Việt Nam năm 2000, ngành nơng nghiệp ngành có lượng phát thải KNK cao với lượng phát thải 65,09 triệu CO2 chiếm 43,1% tổng lượng phát thải KNK, ngành nông nghiệp khu vực trồng lúa khu vực có lượng phát thải lớn với lượng phát thải chiếm 57,5% tổng lượng phát thải ngành nơng nghiệp Ước tính đến năm 2030 tổng lượng phát thải KNK lên tới 96,7 triệu Như vậy, khơng có giải pháp giảm phát thải KNK ngành nơng nghiệp tiếp tục ngành phát thải KNK chiếm tỷ trọng cao Các nghiên cứu biện pháp thủy lợi, rút nước số giai đoạn việc trồng lúa giảm từ 20÷44% lượng phát thải khí CH4 so với kỹ thuật tưới truyền thống Hiện nay, Bộ Nông nghiệp Phát triển nông thôn (BNNPTNT) thực nhiều giải pháp đồng để phát triển nông nghiệp mang lại suất cao, phát thải thấp bảo vệ mơi trường.Vì vậy, nghiên cứu quản lý nước tiết kiệm ruộng lúa vùng Đồng sơng Hồng - Thí điểm xã Phú Thịnh, huyện Kim Động, tỉnh Hưng Yên có ý nghĩa khoa học thực tiễn cao Mục tiêu nghiên cứu Xác định chế độ quản lý nước tiết kiệm cho lúa giúp giảm phát thải khí nhà kính (CH4) vùng Đồng sơng Hồng, từ làm sở đề xuất quy trình quản lý nước tiết kiệm ruộng lúa vùng Đồng sông Hồng Phạm vi nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu vùng đồng sông Hồng gồm 10 tỉnh, thành phố bao gồm: Hà Nội, Hải Phòng, Hải Dương, Hưng Yên, Bắc Ninh, Vĩnh Phúc, Thái Bình, Hà Nam, Nam Định Ninh Bình ... đồng để phát triển nông nghiệp mang lại suất cao, phát thải thấp bảo vệ mơi trường.Vì vậy, nghiên cứu quản lý nước tiết kiệm ruộng lúa vùng Đồng sơng Hồng - Thí điểm xã Phú Thịnh, huyện Kim Động,. .. trình quản lý nước tiết kiệm ruộng lúa vùng Đồng sông Hồng Phạm vi nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu vùng đồng sông Hồng gồm 10 tỉnh, thành phố bao gồm: Hà Nội, Hải Phòng, Hải Dương, Hưng Yên, Bắc... biện pháp quản lý nước tiết kiệm đồng ruộng vùng đồng sông Hồng 75 3.3.1 Quy trình quản lý nước mặt ruộng 75 3.3.2 Quy trình kỹ thuật phục vụ quản lý nước mặt ruộng