Nghiên cứu phát thải khí nhà kính do hoạt động canh tác lúa nước trên đất cát ven biển xã nghi thạch huyện nghi lộc tỉnh nghệ an

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC La Cao Cƣờng NGHIÊN CỨU PHÁT THẢI KHÍ NHÀ KÍNH DO HOẠT ĐỘNG CANH TÁC LÚA NƢỚC TRÊN ĐẤT CÁT VEN BIỂN XÃ NGHI THẠCH, HUYỆN NGHI LỘC, TỈNH NGHỆ AN VÀ ĐỀ XUẤT MỘT SỐ BIỆN PHÁP GIẢM NHẸ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU TRONG SẢN XUẤT LÚA LUẬN VĂN THẠC SĨ QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƢỜNG Thái Nguyên, năm 2020 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC LA CAO CƢỜNG NGHIÊN CỨU PHÁT THẢI KHÍ NHÀ KÍNH DO HOẠT ĐỘNG CANH TÁC LÚA NƢỚC TRÊN ĐẤT CÁT VEN BIỂN XÃ NGHI THẠCH, HUYỆN NGHI LỘC, TỈNH NGHỆ AN VÀ ĐỀ XUẤT MỘT SỐ BIỆN PHÁP GIẢM NHẸ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU TRONG SẢN XUẤT LÚA Chuyên ngành: Quản lý Tài Nguyên Môi trƣờng Mã số: 885 01 01 LUẬN VĂN THẠC SĨ QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƢỜNG Cán hƣớng dẫn khoa học: PGS.TS Mai Văn Trịnh Thái Nguyên, năm 2020 LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu cá nhân thực hiện, dƣới hƣớng dẫn khoa học PGS.TS Mai Văn Trịnh Các số liệu, kết luận văn trung thực có nguồn gốc rõ ràng Kết nghiên cứu luận văn chƣa đƣợc công bố nghiên cứu khác Mọi giúp đỡ cho việc thực nghiên cứu đƣợc cám ơn thơng tin trích dẫn luận văn đƣợc rõ nguồn gốc Thái Nguyên, ngày 20 tháng năm 2020 Tác giả La Cao Cƣờng i LỜI CẢM ƠN Trong thời gian nghiên cứu thực đề tài này, tác giả xin cảm ơn quan tâm giúp đỡ Ban giám hiệu Trƣờng Đại học Khoa học – Đại học Thái Nguyên, Ban chủ nhiệm khoa Tài nguyên Môi trƣờng thầy cô dạy hƣớng dẫn tơi hồn thành nội dung học tập làm Luận văn; Xin đƣợc bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc chân thành tới PGS.TS Mai Văn Trịnh ngƣời hƣớng dẫn khoa học tận tình hƣớng dẫn, đóng góp quan trọng cho thành công luận văn; Luận văn phần nghiên cứu đề tài “Nghiên cứu xây dựng hệ số phát thải khí nhà kính quốc gia cho lúa loại trồng cạn chủ yếu phục vụ kiểm kê khí nhà kính xây dựng giải pháp giảm nhẹ phát thải khí nhà kính ngành Nông nghiệp”, Mã số: BĐKH.21/16-20 PGS.TS Mai Văn Trịnh chủ nhiệm đề tài Tác giả xin chân thành cảm ơn nhóm đề tài Ban quản lý chƣơng trình Chƣơng trình „Khoa học cơng nghệ ứng phó với biến đổi khí hậu, quản lý Tài nguyên môi trƣờng giai đoạn 2016-2020” tạo điều kiện cho tác giả hoàn thành luân văn này; Tác giả xin cảm ơn giúp đỡ cán Viện Môi trƣờng Nông nghiệp tạo điều kiện cho tác giả có nguồn tài liệu, tƣ liệu cơng trình nghiên cứu liên quan suốt q trình nghiên cứu Nhân dịp này, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc chân thành tới gia đình, quan cơng tác anh, chị đồng nghiệp tạo điều kiện để tác giả hoàn thành luận văn Tác giả La Cao Cƣờng ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT v DANH SÁCH CÁC BẢNG vi DANH SÁCH CÁC HÌNH vii MỞ ĐẦU CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ PHÁT THẢI KHÍ NHÀ KÍNH TRONG SẢN XUẤT NÔNG NGHIỆP 1.1 Lý lựa chọn đề tài nghiên cứu 1.2 Tổng quan tài liệu 1.2.1 Phát thải khí nhà kính nơng nghiệp giới Việt Nam 1.2.2 Hiện trạng nghiên cứu phát thải khí nhà kính từ canh tác lúa giới Việt Nam CHƢƠNG 2: ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU NỘI DUNG 27 VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 27 2.1 Đối tƣợng nghiên cứu 27 2.2 Mục tiêu nghiên cứu 27 2.3 Nội dung thực 27 2.4 Phƣơng pháp thực 27 2.4.1 Phƣơng pháp thu thập tài liệu thứ cấp 27 2.4.2 Phƣơng pháp chọn điểm quan trắc KNK 28 2.4.3 Phƣơng pháp bố trí thí nghiệm 28 2.3.4 Phƣơng pháp lấy mẫu 31 2.3.5 Phƣơng pháp phân tích 31 2.3.6 Phƣơng pháp tính tốn số liệu khí phát thải 32 CHƢƠNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 34 3.1 Điều kiên tự nhiên – kinh tế xã hội vùng nghiên cứu 34 3.1.1 Vị trí địa lý 34 iii 3.1.2 Địa hình địa mạo 34 3.1.3 Khí hậu thời tiết 35 3.1.4 Diện tích dân số 36 3.2 Phát thải khí nhà kính từ q trình canh tác lúa 37 3.2.1 Phát thải CH4 từ trình canh tác lúa đất cát 37 3.2.2 Phát thải N2O từ trình canh tác lúa đất cát 38 3.2.3 Tổng phát thải khí nhà kính tính theo CO2 tƣơng đƣơng 38 3.2.4 Đề xuất Hệ số phát thải cho canh tác lúa 39 3.3 Thảo luận 40 3.4 Đề xuất số giải pháp thích ứng tiềm giảm thiểu với biến đổi khí hậu sản xuất lúa vùng nghiên cứu 42 3.4.1 Giải pháp quản lý nhà nƣớc 42 3.4.2 Giải pháp kỹ thuật nhằm giảm thiểu tác động BĐKH 43 KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ 45 TÀI LIỆU THAM KHẢO 46 PHỤ LỤC 51 iv DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT AP : Active Promotion (Kịch hành động giảm thiểu chủ động) AWD BAU : Alternate Wetting - Drying (Tƣới ƣớt khô xen kẽ, tƣới nông lộ phơi) : Business as Usual (Kịch hành động thông thƣờng) BĐKH CO2tđ : Biến đổi khí hậu : CO2 equivalent (CO2 tƣơng đƣơng) DNDC : DeNitrification-DeComposition (Mơ hình sinh địa hóa) DOC EF Eh : Dissolve Organic Carbon (Các bon hữu hòa tan) : Emission Factor (Hệ số phát thải khí) : Điện ôxy hóa khử FAO : Food and Agriculture Organization of the United Nations (Tổ chức Nông lƣơng Liên Hiệp Quốc) GIS ĐX GWP EF IAE : : : : : IFA IPCC : International Fertilizer Asociation (Hiệp hội phân bón quốc tế) : The Intergovernmental Panel on Climate Change (Ủy banliên IRRI KNK MONRE RMSE SRI SOC/OC TN TTK : : : : : : : : Geographic Information System (Hệ thống thông tin địa lý) Đông Xuân Global Warming Potential (Tiềm gây ấm toàn cầu) Emision Factor (Thông số phát thải) Institute of Agricultural Enviroment (Viện Môi trƣờng Nơng nghiệp) phủ biến đổi khí hậu) International Rice Research Institute (Viện Nghiên cứu lúa quốc tế) Khí nhà kính Bộ Tài Ngun Mơi trƣờng Root mean square error (Sai số bình phƣơng trung bình quân phƣơng) System of Rice Intensification (Hệ thống canh tác lúa cải tiến) Soil Organic Carbon (Các bon hữu đất) Tƣới ngập Tƣới tiết kiệm TPCG : Thành phần giới UNFCCC : United Nations Framework Convention on Climate Change (Công ƣớc khung Liên Hiệp Quốc biến đổi khí hậu) US EPA : United States Environmental Protection Agency (Cục Bảo vệ Môi trƣờng Hoa Kỳ) v DANH SÁCH CÁC BẢNG Bảng 1.1: Phát thải KNK năm 2013 lĩnh vực nông nghiệp Bảng 1.2: Dự tính phát thải KNK lĩnh vực nơng nghiệp năm 2020 2030 (1000 CO2tđ) Bảng 1.3: Mức độ phát thải từ canh tác lúa 13 Bảng 1.4: Hệ số phát thải đƣợc sử dụng để tính tốn phát thải KNK canh tác lúa Ấn Độ 14 Bảng 1.5: Hệ số phát thải đƣợc sử dụng để tính tốn phát thải KNK canh tác lúa Philipin 14 Bảng 1.6: Diện tích canh tác lúa Việt Nam năm 2013 (1000 ha) 18 Bảng 1.7: Diện tích lúa ngập nƣớc thƣờng xuyên ngập gián đoạn năm 2013 18 Bảng 1.8: Phát thải KNK từ canh tác lúa Việt Nam năm 2013 19 Bảng 1.9: Hệ số phát thải lúa áp dụng kiểm kê KNK Việt Nam 25 Bảng 2.1: Thơng tin, địa điểm, quy mơ thí nghiệm đƣợc lựa chọn quan trắc khí nhà kính cho lúa 28 Bảng 2.2: Các tiêu phƣơng pháp phân tích 31 Bảng 3.1: Tiềm nóng lên tồn cầu từ canh tác lúa điểm quan trắc 39 Bảng 3.2: Số liệu cấu thành suất điểm quan trắc phát thải KNK 39 Bảng 3.3: Hệ số phát thải từ canh tác lúa 40 vi DANH SÁCH CÁC HÌNH Hình 1.1: Tỷ lệ % tăng/giảm phát thải CH4 N2O từ hoạt động nông nghiệp (năm 2020 so với 1990) (US-EPA, 2006) Hình 1.2: Xu phát thải/hấp thụ KNK kỳ kiểm kê (MONRE, 2017) Hình 1.3: Thiết bị đo khí nhà kính cho lúa trồng cạn Ấn Độ 12 Hình 1.4: Thiết bị đo khí nhà kính cho lúa Nhật Bản 12 Hình 2.1: Thƣớc, ống đo mực nƣớc 29 Hình 2.2.: Bản vẽ thiết kế hộp đo phát thải cho lúa chân hộp 30 Hình 3.1: Bản đồ vị trí khu vực nghiên cứu 34 Hình 3.4: Diễn biến phát thải khí CH4 từ canh tác lúa đất cát qua thời kỳ sinh trƣởng vụ hè thu năm 2018 điểm xã Nghi Thạch, Nghi Lộc, Nghệ An 37 Hình 3.5: Diễn biến phát thải khí N2O từ canh tác lúa đất cát qua thời kỳ sinh trƣởng vụ hè thu năm 2018 điểm xã Nghi Thạch, Nghi Lộc, Nghệ An 38 vii MỞ ĐẦU Biến đổi khí hậu (BĐKH) thời gian qua gây nhiều tác động tiêu cực đến nƣớc ta Một nguyên nhân chủ yếu làm xuất gia tăng BĐKH khí nhà kính (KNK) với q trình tăng nhiệt độ tồn cầu Có nhiều ngành sản xuất tham gia vào phát thải KNK Khí nhà kính chủ yếu phát sinh từ ngành công nghiệp lƣợng, tiếp đến phát sinh từ sản xuất nông nghiệp Tại Việt Nam, kiểm kê KNK năm 2000 cho thấy, nông nghiệp đóng góp 43,1% tổng phát thải KNK Các hoạt động nông nghiệp nhƣ canh tác lúa, lên men cỏ gia súc nhai lại, sử dụng đất nông nghiệp, quản lý chất thải chăn nuôi, xử lý phụ phẩm nông nghiệp nguồn phát thải KNK chủ yếu Các nghiên cứu cho thấy, canh tác lúa điều kiện ngập nƣớc tạo điều kiện môi trƣờng khử, xy hóa khử (Eh) đất giảm xuống dƣới điều kiện thuận lợi cho loại vi sinh vật phân giải chất hữu đất sinh khí mê tan, phát thải vào khí Với phân đạm kể điều kiện yếm khí, phát sinh sản phẩm q trình phản đạm hóa nhƣ NO, N2O N2 Tuy nhiên, điều kiện xy hố q trình chuyển hoá đạm mạnh phát thải N2O cao Trong canh tác lúa nƣớc, nhiệt độ cao, lƣợng đạm không nhỏ bay dạng NH3, mà NH3 chuyển hố thành N2O khơng khí Ngồi ra, việc đốt loại tàn dƣ trồng vệ sinh đồng ruộng sinh loại khí CO2, CO lƣợng nhỏ CH4 phát thải trực tiếp vào khơng khí Hiện có nghiên cứu khác khả phát thải khí nhà kính hoạt động canh tác lúa nƣớc vùng đồng lớn nƣớc ta nhiên khu vực đồng duyên hải miền trung chƣa có nhiều nghiên cứu vấn đề Do đề tài“Nghiên cứu phát thải khí nhà kính hoạt động canh tác lúa nước đất cát ven biển xã Nghi Thạch, huyện Nghi Lộc, tỉnh Nghệ An đề xuất số biện pháp giảm nhẹ biến đổi khí hậu sản xuất lúa.” đƣợc thực cần thiết + Đất lâm ngghiệp: 9.329,7 + Đất ở: 1.234,91 + Đất chƣa sử dụng: 3.646,69 3.2 Phát thải khí nhà kính từ q trình canh tác lúa 3.2.1 Phát thải CH4 từ trình canh tác lúa đất cát Đối với canh tác lúa đất cát với cấu mùa vụ vụ lúa vụ màu đề tài tiến hành quan trắc phát thải KNK điểm tỉnh Nghệ An Tại điểm quan trắc phát thải KNK từ canh tác lúa Xứ đồng Trác Trên xã Nghi Thạch, Nghi Lộc, Nghệ An canh tác lúa vụ hè thu Chế độ nƣớc tƣới phụ thuộc gần nhƣ hoàn toàn vào nƣớc Kết phân tích tính tốn cho thấy cƣờng độ phát thải CH4 đo đƣợc lần quan trắc theo giai đoạn sinh trƣởng lúa dao động từ 3,924-6,469mgCH4/m2/giờ Ở giai đoạn trổ bơng thụ phấn có cƣờng độ phát thải cao đáng kể so với giai đoạn đẻ nhánh giai đoạn gần thu hoạch Tích lũy phát thải CH4 vụ hè thu đạt 115,369 kg CH4/ha Có thể thấy với mức phát thải thấp đáng kể so với điểm canh tác loại đất khác Thấp 1,6 lần so với phát thải từ canh tác lúa đất xám đất phèn, 1,7 lần đất phù sa 2,3 lần đất mặn Đây sở kiểm kê phát thải KNK từ canh tác lúa nƣớc ta Hình 3.2: Diễn biến phát thải khí CH4 từ canh tác lúa đất cát qua thời kỳ sinh trưởng vụ hè thu năm 2018 điểm xã Nghi Thạch, Nghi Lộc, Nghệ An 37 3.2.2 Phát thải N2O từ trình canh tác lúa đất cát Đối với canh tác lúa đất cát với cấu mùa vụ vụ lúa vụ màu đề tài tiến hành quan trắc phát thải KNK điểm tỉnh Nghệ An Tại điểm quan trắc phát thải KNK từ canh tác lúa Xứ đồng Trác Trên, xã Nghi Thạch, Nghi Lộc, Nghệ An canh tác lúa vụ hè thu Chế độ nƣớc tƣới phụ thuộc gần nhƣ hồn tồn vào nƣớc mƣa Kết phân tích tính tốn cho thấy cƣờng độ phát thải N2O đo đƣợc lần quan trắc theo giai đoạn sinh trƣởng lúa dao động từ 0,14-0,28 µg/m2/giờ Đỉnh phát thải rơi vào giai đoạn chín sữa đạt 0,26 µg/m2/giờ giai đoạn cịn lại có cƣờng độ phát thải ổn định từ 0,15-0,18 µg/m2/giờ Tích lũy phát thải vụ hè thu đạt 0,364 kg N2O/ha Hình 3.3: Diễn biến phát thải khí N2O từ canh tác lúa đất cát qua thời kỳ sinh trưởng vụ hè thu năm 2018 điểm xã Nghi Thạch, Nghi Lộc, Nghệ An 3.2.3 Tổng phát thải khí nhà kính tính theo CO2 tương đương Từ kết phân tích tính tốn phát thải điểm tính tốn đƣợc Tổng lƣợng phát thải khí nhà kính vụ tiềm nóng lên tồn cầu từ canh tác lúa cấu mùa vụ 38 Bảng 3.1: Tiềm nóng lên toàn cầu từ canh tác lúa điểm quan trắc Điểm Mùa vụ lúa màu Hè thu – đất cát Nghệ An Cƣờng độ Phát thải Phát thải Phát thải phát thải CH4 (kg N2O (kg KNK (kg (CO2tđ/kg CH4/ha/vụ) N2O/ha/vụ) CO2tđ/ha/vụ) thóc) a a a 125.37 0.364 3239.32 0.45a LSD (0,05) 6.425 0.006 15.23 0.03 Bảng 3.2: Số liệu cấu thành suất điểm quan trắc phát thải KNK Điểm Mùa vụ Số bông/m2 lúa Hè thu 568,06a 246,32a 86,79a 26,40b 6,65b Năng suất thực thu (tấn/ha) 6,65a 45,3 36,1 2,21 0,31 0,13 0,15 màu – đất cát Nghệ An LSD 0,05 Khối Năng Số %hạt lƣợng suất lý hạt/bông chắc/bông 1000 thuyết hạt (g) (tấn/ha) Theo bảng thấy lƣợng phát thải khí nhà kính vụ tiềm nóng lên tồn cầu từ canh tác lúa cấu mùa vụ Đối với CH4 125.37akg/ha/vụ N2O 0.364akg/ha/vụ từ thông số tính đƣợc lƣợng phát thải khí nhà kính tính theo CO2tđ 3239.32akg/ha/vụ 3.2.4 Đề xuất Hệ số phát thải cho canh tác lúa Theo IPCC, hệ số phát thải bậc đặc trƣng cho quốc gia cần phản ánh ảnh hƣởng điều kiện vùng/địa phƣơng khác quốc gia (ví dụ: đặc điểm đất đai, khí hậu, chế độ canh tác vùng đó…) đến phát thải khí nhà kính Do vậy, dựa kết đo đạc, tính tốn phát thải khí nhà kính vùng sinh thái theo điều kiện đất đai, khí hậu, mùa vụ, chế độ canh tác đặc trƣng, nhóm nghiên cứu đề xuất hệ số phát thải cho lúa nhƣ sau 39 Bảng 3.3: Hệ số phát thải từ canh tác lúa Vùng Loại đất Bắc trung Cát Cơ cấu trồng vụ lúa/năm Mùa vụ Vụ mùa Hệ số phát Hệ số phát thải CH4 (kg thải N2O (mg CH4/ha/ngày) N2O/ha/ngày) 1,10-1,23 3,32-3,45 (1,17 ) (3,39) Hệ số phát thải CH4 đƣợc đề xuất canh tác lúa loại đất cát vùng Bắc trung giao động từ 1,10-1,23 kg/Ha/ngày lấy trung bình 1,17 kg/Ha/ngày N2O giao động từ 3,32-3,45 kg/Ha/ngày Căn vào hệ số phát thải sử dụng vào cơng tác kiểm kê phát thải khí nhà kính cho hoạt động canh tác lúa đất cát 3.3 Thảo luận Khí CH4 đƣợc tạo từ hoạt động nhóm vi sinh vật sinh mê tan đất Đây nhóm vi sinh vật kị khí bắt buộc (chỉ hoạt động đƣợc điều kiện khơng có xy) (Nishiwaki et al., 2015; Hou et al., 2000) Lớp nƣớc mặt ruộng nhƣ lớp màng ngăn cản xâm nhập ô xy từ vào đất tạo mơi trƣờng cho nhóm vi sinh vật hoạt động phát triển (Serranosilva et al., 2014) Do vậy, chế độ nƣớc ruộng ảnh hƣởng rõ rệt đến phát thải CH4 Ruộng ngập thƣờng xuyên, mực nƣớc ruộng cao, thời gian ngập kéo dài phát thải CH4 cao so với ruộng ngập, mực nƣớc ruộng thấp ruộng có thực rút nƣớc vụ ruộng khơng thể trì mơi trƣờng kị khí nghiêm ngặt cho vi sinh vật sinh mê tan hoạt động Tại điểm quan trắc, việc đo đếm đƣợc tiến hành ruộng lúa canh tác vụ hè thu Kết phân tích tính tốn cho thấy cƣờng độ phát thải CH4 đo đƣợc lần quan trắc theo giai đoạn sinh trƣởng lúa dao động từ 3,924-6,469mgCH4/m2/giờ Ở giai đoạn trổ thụ phấn có cƣờng độ phát thải cao đáng kể so với giai đoạn đẻ nhánh giai đoạn gần thu hoạch Tích lũy phát thải CH4 vụ hè thu đạt 115,369 kg CH4/ha Có thể thấy với mức phát thải thấp đáng kể so với điểm canh tác loại đất khác đƣợc nghiên cứu Thấp 1,6 lần so với phát 40 thải từ canh tác lúa đất xám đất phèn, 1,7 lần đất phù sa 2,3 lần đất mặn Đây sở kiểm kê phát thải KNK từ canh tác lúa nƣớc ta Việc phát thải CH4 vụ mùa liên quan trực tiếp tới khác biệt lƣợng mƣa nhiệt độ So với Vụ mùa miền bắc đƣợc nghiên cứu vào mùa mƣa, nguồn nƣớc tƣới dồi việc tháo nƣớc cho ruộng đơi gặp khó khăn mƣa lớn kéo dài Sự khác biệt nhiệt độ yếu tố ảnh hƣởng đến phát thải CH4 Husted (1994) and Moller et al (2004) báo cáo hoạt động vi sinh vật sinh mê tan bị ức chế điều kiện nhiệt độ thấp kéo dài Nhiệt độ thấp kéo dài tháng đầu vụ xuân làm cho cƣờng độ phát thải CH4 giai đoạn thấp Bên cạnh đó, tập qn canh tác nơng dân thƣờng xun trì mực nƣớc ruộng cao thời kì sinh trƣởng sinh dƣỡng lúa nguyên nhân dẫn tới việc phát thải CH4 cao vụ mùa phát thải tập trung giai đoạn sinh trƣởng sinh dƣỡng Đỉnh phát thải thƣờng rơi vào giai đoạn đẻ nhánh lúa kết việc trì mực nƣớc cao kéo dài từ đầu vụ Các giai đoạn sau trỗ, cƣờng độ phát thải CH4 thấp giảm dần đến thu hoạch đặc biệt vào vụ xuân nông dân giai đoạn thƣờng để ruộng cạn tự nhiên hoăc rút nƣớc phơi ruộng để thuận lợi cho trình thu hoạch máy Dữ liệu trƣờng cịn cho thấy, nơng dân sử dụng lƣợng lớn phân chuồng để bón lót cho lúa cày vùi tàn dƣ thực vật để chuẩn bị cho vụ hè thu Việc sử dụng phân chuồng gián tiếp ảnh hƣởng đến phát thải CH4 Phân chuồng cung cấp nguồn bon thích hợp cho q trình hoạt động chuyển hóa vật chất nhóm vi sinh vật sinh mê tan đất (Zheng et al., 2007; Pathal 2015) dẫn đến phát thải CH4 tăng cao từ đầu vụ đến giai đoạn để nhánh Bên cạnh đó, việc cày vùi tàn dƣ thực vật làm giảm độ thống khí đất tạo mơi trƣờng thuận lợi cho nhóm vi sinh vật sinh mê tan phát triển hoạt động Giai đoạn phát thải CH4 cao ứng với quãng thời gian phân giải hợp chất hữu phân tàn dƣ thực vật đất 41 Khí N2O đƣợc sinh từ q trình nitrat phản nitrat hóa vi sinh vật đất Quá trình bị ảnh hƣởng mạnh mẽ yêu tố nhiệt độ, độ ẩm đất phân bón (Guo et al., 2007) Đối với canh tác lúa đất cát, kết phân tích tính tốn cho thấy cƣờng độ phát thải N2O đo đƣợc lần quan trắc theo giai đoạn sinh trƣởng lúa dao động từ 0,14-0,28 µg/m2/giờ Đỉnh phát thải rơi vào giai đoạn chín sữa đạt 0,26 µg/m2/giờ giai đoạn cịn lại có cƣờng độ phát thải ổn định từ 0,15-0,18 µg/m2/giờ Tích lũy phát thải vụ hè thu đạt 0,364 kg N2O/ha Nguyên nhân trực tiếp liên quan đến khác chế độ nƣớc ruộng Trong vụ mùa, ruộng thƣờng xuyên ngập tạo mơi trƣờng kị khí ức chế q trình phản nitrat hóa gây khó khăn việc chụp đƣợc đỉnh phát thải N2O vụ (Zou et al; 2007) Do tập quán canh tác, trƣớc bón phân, nông dân thƣờng đƣa nƣớc vào ruộng để tránh phân đạm bị bay Do vậy, giai đoạn phát thải N2O cao thu đƣợc tình trạng ruộng cạn thƣờng rơi vào thời điểm sau bón phân vài ngày Nguồn N phân hóa học dễ bị chuyển hóa nhiều so với N phân chuồng rơm rạ (Ball et al., 2004; Cole et al., 2016) 3.4 Đề xuất số giải pháp thích ứng tiềm giảm thiểu với biến đổi khí hậu sản xuất lúa vùng nghiên cứu 3.4.1 Giải pháp quản lý nhà nước - Xây dựng, cập nhật kế hoạch hành động ứng phó với BĐKH - Rà soát, điều chỉnh, bổ sung yếu tố biến đổi khí hậu chiến lƣợc, chƣơng trình, quy hoạch, kế hoạch phát triển ngành, vùng, địa phƣơng - Đánh giá tác động biến đổi khí hậu lĩnh vực, khu vực sở kịch biến đổi khí hậu Bộ Tài ngun Mơi trƣờng công bố; - Xây dựng, lựa chọn giải pháp cụ thể để ứng phó với biến đổi khí hậu, bao gồm từ sách, chủ trƣơng đến chƣơng trình, dự án đầu tƣ - Lồng ghép hoạt động tƣơng ứng Kế hoạch hành động vào Kế hoạch phát triển kinh tế xã hội; 42 - Củng có tăng cƣờng lực tổ chức, thể chế, sách biến đổi khí hậu - Nâng cao nhận thức, trách nhiệm cộng đồng phát triển nguồn nhân lực 3.4.2 Giải pháp kỹ thuật nhằm giảm thiểu tác động BĐKH Mục tiêu trọng tâm ứng phó với BĐKH ngành nơng nghiệp Dự báo kịp thời thực nghiên cứu ứng dụng để bảo vệ mùa màng, phòng chống thiên tai, dịch bệnh, đảm bảo sản xuất nông nghiệp an ninh lƣơng thực Các giải pháp trọng tâm gồm có: - Áp dụng mơ hình canh tác lúa giảm phát thải khí nhà kính ý đến bón phân hóa học kỹ thuật để giảm bay hơi, đốt rơm rạ kỹ thuật đốt than Biochar, bón phân chuồng để giảm bón phân hóa học… - Thực biện pháp giảm thiểu tác động BĐKH tới khả cung cấp nƣớc cho trồng trọt, tập trung vào: + Quản lý, phân phối tài nguyên nƣớc cách khoa học hiệu + Xây dựng hồ đập chứa nƣớc loại để chủ động cung cấp nƣớc cho trồng mùa khô - Nâng cao nhận thức phổ biến kiến thức BĐKH thích nghi với BĐKH cho cán địa phƣơng bà nông dân - Nghiên cứu ứng dụng biện pháp canh tác tác, bao gồm: + Áp dụng biện pháp canh tác bảo vệ đất trồng trọt, độ phì nhiêu đất, chống xói mịn Lựa chọn giống trồng thích ứng với BĐKH (chọn giống ngắn ngày, chín sớm, giống có khả chống hạn, sâu bệnh…) + Điều chỉnh thời vụ lịch gieo trồng thích hợp với BĐKH Thay đổi biện pháp canh tác thích hợp (mật độ trồng, cách bón phân, làm cỏ, cày bừa, phịng trừ sâu bệnh, luân canh trồng…) 43 + Thay đổi cấu trồng đồng ruộng thích hợp với BĐKH + Lai tạo giống thích nghi với điều kiện BĐKH, có khả chịu hạn, úng ngập, sâu bệnh… - Áp dụng biện pháp canh tác phù hợp điều kiện BĐKH: + Quy hoạch lại sử dụng đất, hệ thống cấu trồng vùng cho phù hợp với tác động BĐKH Bố trí trồng hợp lí, nơi dễ bị tổn thƣơng BĐKH Trên sở quy hoạch, vùng đất cao có xu hƣớng bị tác động hạn hán chuyển sang trồng chịu hạn để giảm áp lực nƣớc tƣới, vùng thƣờng xuyên xảy úng ngập chuyển sang loại hình sản xuất cây, có khả chịu úng thích nghi ngập nƣớc + Tăng cƣờng công tác khuyến nông, khuyến lâm + Dự tính dự báo sản lƣợng mùa màng, cảnh báo thiên tai, sâu bệnh + Phát triển công tác nghiên cứu khoa học kỹ thuật nông nghiệp Xây dựng thực chế sách thích ứng với BĐKH - Tạo công ăn việc làm tăng thu nhập cho nông dân mùa mƣa lũ, nông nhàn - Đào tạo nguồn nhân lực, phát triển khoa học công nghệ giống, kỹ thuật trồng trọt chăn ni nhằm thích ứng, giảm nhẹ tác động BĐKH - Triển khai bảo hiểm nông nghiệp để giảm rủi ro cho sản xuất 44 KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ Kết Luận Kết đo đạc, phân tích tính tốn cho thấy phát thải khí nhà kính ruộng lúa có đặc thù riêng ảnh hƣởng từ điều kiện thời tiết chế độ canh tác lúa khác Kết tính tốn cho thấy phát thải KNK từ canh từ canh tác lúa đất cát cho phát thải CH4 thấp với lƣợng phát thải 125,37 kg CH4/ha/vụ 0,364 kg N2O/ha/vụ hè thu Lƣợng phát thải thấp so với lƣợng phát thải từ canh tác loại đất khác nghiên cứu khác dự án này, thấp 1,6 lần so với phát thải từ canh tác lúa đất xám đất phèn, 1,7 lần đất phù sa 2,3 lần đất mặn Luận văn nghiên cứu đề xuất đƣợc hệ số phát thải CH4 đƣợc đề xuất canh tác lúa loại đất cát vùng Bắc trung giao động từ 1,10-1,23 kg/Ha/ngày lấy trung bình 1,17 kg/Ha/ngày N2O giao động từ 3,323,45 kg/Ha/ngày Căn vào hệ số phát thải sử dụng vào cơng tác kiểm kê phát thải khí nhà kính cho hoạt động canh tác lúa đất cát Từ kết nghiên cứu luận văn đề xuất giải pháp thích ứng tiềm giảm thiểu với biến đổi khí hậu sản xuất lúa Kiến Nghị Từ kết nghiên cứu nêu nói sở kiểm kê phát thải KNK từ canh tác lúa nƣớc ta Tuy nhiên cần phân tích đánh giá chuyên sâu để tìm đƣợc biện giải khoa học Chính cần quan tâm ngành, cấp tạo điều kiện để có nhiều nghiên cứu chuyên sâu để đánh giá tổng quan cụ thể q trình phát thải KNK canh tác nơng nghiệp nƣớc ta đƣa đƣợc khuyến cáo quan trọng để góp phần phát triền bền vững ngành nơng nghiệp nói chung 45 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng Việt Bộ Tài nguyên Môi trƣờng (2014) Báo cáo cập nhật hai nhóm lần thứ Việt Nam cho công ƣớc khung Liên hợp quốc Biến đổi khớ hậu Nguyễn Mộng Cƣờng, Phạm Văn Khiên, Nguyễn Văn Tỉnh, Nguyễn Trung Quế (1999) Kiểm kê khí nhà kính khu vực nơng nghiệp năm 1994 Báo cáo khoa học hội thảo 2, đánh giá kết kiểm kê khí nhà kính, dự án thơng báo Quốc gia biến đổi khí hậu, Viện khí tƣợng thuỷ văn Trung ƣơng Nguyễn Văn Tỉnh (2004) Các nhân tố ảnh hƣởng đến phát thải khí metan ruộng lúa Nông nghiệp Phát triển nông thôn T7/2004, trang 914-915 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 nƣớc khu vực đồng Sông Hồng, Tạp chí Khoa học Phát triển, trƣờng Đại học Nông Nghiệp Hà Nội: Tập 10, số 1: 165 -172 Mai Văn Trịnh (2013): Nghiên cứu số biện pháp thích ứng tiềm giảm thiểu với biến đổi khí hậu sản xuất nơng nghiệp, Tạp chí Nông nghiệp Phát triển Nông thôn, tháng năm 2013, tr 28-36 Mai Văn Trịnh, Bùi Thị Phƣơng Loan Claudia Ringer (2013): Ảnh hƣởng biện pháp canh tác giảm thiểu đến phát thải khí nhà kính ruộng lúa nƣớc, Tạp chí Khoa học đất số 41, tr 46-50 Mai Văn Trịnh, Trần Văn Thể, Nguyễn Hồng Sơn, Bùi Thị Phƣơng Loan Lê Thị Thanh Huyền (2014): Phát triển hệ thống theo dõi, giám sát giảm phát thải khí nhà kính nơng nghiệp, Tạp chí Nơng nghiệp Phát triển Nơng thơn, số 12, 2014, tr 72-81 Trần Văn Thể, Đỗ Thị Hồng Dung, Nguyễn Hồng Sơn, Mai Văn Trịnh, Đặng Thị Thu Hiền, Lê Hoàng Anh Nguyễn Thị Lan Hƣơng, 2014, Đánh giá rủi ro biến đổi khí hậu đến sản xuất nông nghiệp số tỉnh miền núi phía Bắc, Tạp chí Nơng nghiệp Phát triển Nông thôn, số 12, 2014, tr 135-141 46 Mai Hạnh Nguyên, Trần Văn Thuỵ, Võ Tử Can Mai Văn Trịnh, 2015, Giải pháp quản lý, sử dụng đất nơng nghiệp ứng phó với biến đổi khí hậu, nƣớc biển dâng cho vùng Duyên hải Nam Trung Bộ, Tạp chí Khoa học Tự nhiên Cơng nghệ, Đại học Quốc Gia, tập 31, số 3, tr 38-49 10 Mai Văn Trịnh, Bùi Thị Phƣơng Loan, Vũ Dƣơng Quỳnh, Vũ Đình Tuấn, Lục Thị Thanh Thêm Nguyễn Lê Trang, (2016): Bƣớc đầu nghiên cứu ảnh hƣởng loại phân bón hữu khác đến phát thải nhà kính ruộng lúa vụ mùa, đất phù sa phù sa nhiễm mặn tỉnh Nam Định, Tạp chí Nơng nghiệp Phát triển nơng thơn, số tháng 10 năm 2016, tr 71-78 11 Mai Văn Trịnh (chủ biên), Bùi Thị Phuong Loan, Vũ Duong Quỳnh, Cao Van Phụng, Trần Kim Tính, Phạm Quang Hà, Nguyễn Hồng Son, Trần Van Thể, Bjoern Ole Sander, Trần Tú Anh, Trần Thu Hà, Hoàng Trọng Nghĩa Vừ Thị Bạch Thuong, 2016, Sổ tay hƣớng dẫn đo phát thải khí nhà kính canh tác lúa, Nhà xuất Nơng nghiệp Tài liệu tiếng Anh 12 B.L.Ma, B.C.Liang, Dilip K.Biswas, Malcolm J.Morrison, Neil B.McLaughlin (2012) The carbon footprint of maize production as affected by nitrogen and maize-legume rotations Journal of Nutrient Cycling in Agroecosystem, 94(1): 15-31 13 Cole, J, C., Smith, M W., Penn, C J., Cheary, B S and Conaghan, K J (2016) Nitrogen, Phosphorus, calcium and magnesium applied individual or as a slow release or controlled release fertilizer increase growth and yield and affect macronutrient and micronutrient concentration and content of field-grown tomato plants Sci Hortic 211: 420-430 14 Giltrap, Donna L., Changsheng Li, and Surinder Saggar(2010) DNDC: A process-based model of greenhouse gas fluxes from agricultural soils, Agriculture, Ecosystems & Environment, 136, Issues 3–4,:P 292–300 47 15 Guo, J., Zhou, C., (2007) Greenhouse gas emissions and mitigation measures in Chinese agroecosystems Agric For Meteorol 142: 270 -277 16 H Pathak, RC Upadhyay, M Muralidhar, P Bhattacharyya and B Venkateswarlu (2013) Measurement of Greenhouse Gas Emission from Crop, Livestock and Aquaculture Publishing by ICAR, India 17 Hanna Cordes, Alfredo Iriarte, Pablo Villalobos (2016) Evaluating the carbon footprint of Chilean organic blueberry production International of Journal of Life Cycle Assessment, 21: 281-292 18 Hou, A X., Chen, G X., Wang, Z P., Van Cleemput, O., Patrick, W H (2000) Methane and nitrous oxide emissions from a rice field in relation to soil redox and microbiological processes Soil Science Society of America Jounal 64: 2180 – 2186 19 Joan.J.Maina, Urbanus.N.Mutwiwa, Gareth.M.Kituu M.Githiru (2015) Evaluation of Greenhouse Gas Emissions along the Small-Holder Coffee Supply Chain in Kenya Journal of Sustainable Research in Engineering, 2(4): 111-120 20 Junko Nishiwaki, Masaru Mizoguchi and Kosuke Noborio (2015) Greenhouse gas emissions from paddy fields with different organic matter application rates and water management practices Journal of Developments in Sustainable Agriculture (10): 1-6 21 Kazunori Minamikawa (NIAES), (2015) Guideline for Measuring CH4 and N2O emissions from rice paddies by a Manually Operation Closed Chamber Method 22 Kofi K Boateng, George Y.Obeng and Ebenezer Mensah (2017): Rice cultivation and Greenhouse Gas Emissions: A Review and Conceptual Framework with Reference to Ghana Journal of Agricultural 23 Mai Van Trinh, Tran Van The and Dinh Vu Thanh, (2014): Climate change and crop production, , Agricultural Publishing House, 153p 48 24 Maraseni TN, Cockfield G, Maroulis J, Chen G, (2010): An assessment of greenhouse gas emissions from Australian vegetables industry Journal of Environment Science Health, 45(6): 578-588 25 Meng L, Ding W X, Cai Z C (2005) Long-term application of organic manure and nitrogen fertilizer on N2O emissions, soil quality and crop production in a sandy loam soil Soil Biology & Biochemisty (37): 2037 – 2045 26 Mphethe Tongwane, Thandile Mdlambuzi, Mokhele Moeletsi, Mitsuru Tsubo, Vuyo Mliswa, Lunga Grootboom (2016) Greenhouse gas emissions from different crop production and management practices in South Africa Journal of Environmental Development, 19(2016): 23-35 27 Nathan Torbick, William Salas, Diya Chowdhury, Peter Ingraham & Mai Trinh (2017): Mapping rice greenhouse gas emissions in the Red River Delta, Vietnam, Carbon Management, DOI: 10.1080/17583004.2016.1275816 28 Son Tran Van1, William Bill Boyd, Peter Slavich and Trinh Mai Van, (2015): Agriculture and Climate Change: Perceptions of Provincial Officials in Vietnam, Journal of Basic & Applied Sciences, 11, 487-500 29 William Salas, Changcheng Li, Pete Ingraham, Mai Van Trinh, Dao The Anh, Nguyen Ngoc Mai and Claudia Ringler, (2012): National-level Crop Mitigation Potential for key Food Crops inVietnam, IFAD-IFPRI Partnership Program - Climate Mitigation Activity, February 2012 30 Zhang Xu-bo, Wu Lian-hai, Sun Nan, Ding Xue-shan, LI Jian-wei, Wang Bo-ren and LI Dong-chu (2014) Soil CO2 and N2O emissions in Maize growing season under different fertilizer regimes in an upland red soil region of South China Journal of Integrative Agriculture 13(3): 604-614 31 Zou, J., Huang, Y., Zheng, X., Wang, Y., (2007) Quantifying direct N2O emissions in paddy fields during rice growing season in mainland China: Dependence on water regime Atmos Environ 41: 8030 – 8042 49 32 Ball, B C., McTaggart, I P and Scott, A (2004) Mitigation of greenhouse gas emissions from soil under silage production by use of organic manures or slow-release fertilizer Soid Use Manage 20: 287-295 33 Zheng, J., Zhang, X., Li, L., Zhang, P and Pan, G (2007) Effect of longterm fertilization on C mineralization and production of CH4 and CO2 under anaerobic incubation from bulk samples and particle size fractions of a typical paddy soil Agr Ecosyst Environ 120: 129-138 34 Husted, S (1994) Seasonal variation in methane emission from stored slurry and solid manures J Environ Qual 23: 585-592 35 Pathak, H (2015) Greenhouse gas emissions and mitigation in agriculture Greenh Gases 5: 357 – 358 36 Moller, H B., Sommer, S G and Ahring, B K (2004) Biological degradation and greenhouse emissions during pre-storage of liquid animal manure J environ Qual 33: 27-36 37 Serrano-Silva, n., Sarria-Guzman, Y., Dendooven, L., Luna-guido, M (2014) Methanogenesis and Methanotrophy in soil: A review Pedosphere 24: 291-307 50 PHỤ LỤC Hình ảnh bố trí thí nghiệm đo đạc , xử lý mẫu điểm quan trắc Điểm lúa – màu đất cát Nghệ an 51 ... nghi? ?n cứu vấn đề Do đề tài? ?Nghi? ?n cứu phát thải khí nhà kính hoạt động canh tác lúa nước đất cát ven biển xã Nghi Thạch, huyện Nghi Lộc, tỉnh Nghệ An đề xuất số biện pháp giảm nhẹ biến đổi khí. .. CAO CƢỜNG NGHI? ?N CỨU PHÁT THẢI KHÍ NHÀ KÍNH DO HOẠT ĐỘNG CANH TÁC LÚA NƢỚC TRÊN ĐẤT CÁT VEN BIỂN XÃ NGHI THẠCH, HUYỆN NGHI LỘC, TỈNH NGHỆ AN VÀ ĐỀ XUẤT MỘT SỐ BIỆN PHÁP GIẢM NHẸ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU... nhà kính hoạt động canh tác lúa nƣớc Phạm vi nghi? ?n cứu: Nghi? ?n cứu đƣợc triển khai đất cát ven biển Xứ đồng Trác Trên, xã Nghi Thạch, huyện Nghi Lộc, tỉnh Nghệ An Thời gian nghi? ?n cứu: Năm 2018,