Đánh giá hiện trạng sử dụng phân bón và khả năng phát thải khí nhà kính trong sản xuất ngô và đề xuất giải pháp canh tác bền vững, các bon thấp thích ứng với biến đổi khí hậu

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC KHUẤT ANH TUẤN ĐÁNH ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG SỬ DỤNG PHÂN BĨN VÀ KHẢ NĂNG PHÁT THẢI KHÍ NHÀ KÍNH TRONG SẢN XUẤT NGÔ VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP CANH TÁC BỀN VỮNG, CÁC BON THẤP THÍCH ỨNG VỚI BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU TẠI XÃ MINH SƠN, HUYỆN NGỌC LẶC, TỈNH THANH HÓA LUẬN VĂN THẠC SĨ QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN VÀ MƠI TRƯỜNG Thái Ngun, năm 2020 Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC KHUẤT ANH TUẤN ĐÁNH ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG SỬ DỤNG PHÂN BĨN VÀ KHẢ NĂNG PHÁT THẢI KHÍ NHÀ KÍNH TRONG SẢN XUẤT NGƠ VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP CANH TÁC BỀN VỮNG, CÁC BON THẤP THÍCH ỨNG VỚI BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU TẠI XÃ MINH SƠN, HUYỆN NGỌC LẶC, TỈNH THANH HÓA Chuyên ngành: Quản lý Tài Nguyên Môi trường Mã số: 885 01 01 LUẬN VĂN THẠC SĨ QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG Cán hướng dẫn khoa học: PGS.TS Ngô Văn Giới Chữ ký GVHD Thái Nguyên, năm 2020 Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu cá nhân tơi thực hiện, hướng dẫn khoa học PGS.TS Ngô Văn Giới Các số liệu, kết luận văn trung thực có nguồn gốc rõ ràng Kết nghiên cứu luận văn chưa công bố nghiên cứu khác Mọi giúp đỡ cho việc thực nghiên cứu cám ơn thơng tin trích dẫn luận văn rõ nguồn gốc Thái Nguyên, ngày tháng… năm 2020 Tác giả Khuất Anh Tuấn Số hóa Trung tâm Học liệu Cơng nghệ thơng tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn LỜI CẢM ƠN Trong thời gian nghiên cứu thực đề tài này, tác giả xin cảm ơn quan tâm giúp đỡ Ban giám hiệu Trường Đại học Khoa học – Đại học Thái Nguyên, Ban chủ nhiệm khoa Tài nguyên Môi trường thầy cô dạy hướng dẫn tơi hồn thành nội dung học tập làm Luận văn; Xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc chân thành tới PGS.TS Ngô Văn Giới người hướng dẫn khoa học tận tình hướng dẫn, đóng góp quan trọng cho thành cơng 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 Nơng 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 chương trình Chương trình ‘Khoa học cơng nghệ ứng phó với biến đổi khí hậu, quản lý Tài nguyên môi trường giai đoạn 2016-2020” tạo điều kiện cho tác giả hoàn thành luận văn này; 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 Khuất Anh Tuấn Số hóa Trung tâm Học liệu Cơng nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN .ii DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT v DANH MỤC BẢNG vi DANH MỤC HÌNH vii MỞ ĐẦU .1 Lý lựa chọn đề tài nghiên cứu 1.2 Mục tiêu nghiên cứu .2 1.3 Đóng góp đề tài CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU .3 1.1 Tổng quan phát thải KNK sản xuất nông nghiệp giới Việt Nam 1.1.1 Phát thải khí nhà kính nơng nghiệp giới 1.1.2 Phát thải khí nhà kính nơng nghiệp Việt Nam 1.1.3 Kiểm kê phát thải khí nhà kính nơng nghiệp .9 1.2 Tổng quan sử dụng phân bón sản xuất nơng nghiệp 19 1.3 Phân bón phát thải khí nhà kính 22 1.3.1 Phân hữu phát thải khí CH4 .22 1.3.2 Phân bón hóa học phát thải khí N2O 23 1.3.3 Những yếu tố ảnh hưởng tới phát thải khí N 2O từ việc bón phân 25 1.4 Hiện trạng canh tác ngô Việt Nam 26 1.5 Công nghệ bon thấp 28 CHƯƠNG ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 30 2.1 Đối tượng, phạm vi nội dung nghiên cứu 30 2.1.1 Đối tượng nghiên cứu: 30 2.1.2 Phạm vi nghiên cứu .30 2.1.3 Nội dung nghiên cứu 30 2.2 Phương pháp luận phương pháp nghiên cứu 31 Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn 2.2.1 Phương pháp luận nghiên cứu .31 2.2.2 Phương pháp thu thập kế thừa tài liệu 32 2.2.3 Phương pháp bố trí thí nghiệm đồng ruộng 33 2.2.4 Phương pháp lấy mẫu 35 2.2.5 Phương pháp phân tích tính tốn 37 2.2.6 Phương pháp xử lý số liệu so sánh kết 38 CHƯƠNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 39 3.1 Tổng quan khu vực nghiên cứu .39 3.1.1 Đặc điểm vị trí địa lý 39 3.1.2 Địa chất .40 3.1.3 Địa hình .41 3.1.4 Tài nguyên thiên nhiên 43 3.1.5 Thực trạng phát triển nông nghiệp khu vực nghiên cứu 49 3.2 Hiện trạng sử dụng phân bón suất ngơ khu vực nghiên cứu 51 3.3 Kết đo phát thải khí nhà kính N2O từ q trình canh tác ngơ .53 3.3.1 Phát thải khí nhà kính nitơ ơxit (N2O) từ q trình canh tác ngơ Nghệ An 53 3.3.2 Phát thải khí nhà kính nitơ ơxit (N2O) từ q trình canh tác ngơ Thanh Hóa .58 3.4 Một số giải pháp canh tác bền vững giảm phát thải khí nhà kính 60 3.4.1 Giải pháp quản lý 60 3.4.2 Giải pháp kỹ thuật .61 KẾT LUẬN 64 TÀI LIỆU THAM KHẢO 65 Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn Từ viết tắt BĐKH GWP GIZ KNK DAP EF LULUCF LCA IPCC SSNM UNDP Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Dự tính phát thải KNK lĩnh vực nông nghiệp (1000 CO2tđ) Bảng 1.2 Phát thải KNK năm 2013 lĩnh vực nông nghiệp .9 Bảng 1.3 Hệ số phát thải sử dụng để tính tốn phát thải KNK canh tác lúa Ấn Độ 11 Bảng 1.4 Hệ số phát thải sử dụng để tính toán phát thải KNK canh tác lúa Ấn Độ 11 Bảng 1.5 Hệ số phát thải sử dụng để tính tốn phát thải KNK canh tác lúa Phillipines 11 Bảng 1.6 Hệ số phát thải lúa áp dụng kiểm kê KNK Việt Nam .18 Bảng 1.7 Năng suất, diện tích sản lượng ngô theo vùng sinh thái 28 Bảng 2.1 Thơng tin, địa điểm, quy mơ thí nghiệm 33 Bảng 2.2 Các tiêu phương pháp phân tích .37 Bảng 3.1 Các nhóm đất tỉnh Thanh Hóa 43 Bảng 3.2 Mức phát thải khí N2O điểm nghiên cứu theo thơi gian quan trắc theo giai đoạn sinh trưởng ngơ Thanh Hóa 54 Bảng 3.3 Mức phát thải khí N2O điểm nghiên cứu theo thơi gian quan trắc theo giai đoạn sinh trưởng ngô Nghệ An 56 Bảng 3.4 Tổng lượng phát thải N2O CO2-e tính theo kg/ha/vụ 59 Bảng 3.5 Đề xuất hệ số phát thải N_N2O từ trình canh tác ngơ .60 Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn DANH MỤC 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 Mức thải N2O từ hoạt động sản xuất nơng nghiệp (1000-2000)[31] Hình 1.3 Xu phát thải/hấp thụ KNK kỳ kiểm kê [MONRE, 2017] Hình 1.4 Bản đồ trạng diện tích canh tác ngơ phân theo địa phương năm 2017 Hình 1.5 Tỷ lệ diện tích canh tác ngơ theo vùng sinh thái Hình 2.1 Sơ đồ bố trí hộp đo khí ngơ Hình 2.2 Bản vẽ thiết kế hộp đo phát thải cho trồng cạn chân hộp Hình 3.1 Bản đồ hành tỉnh Thanh Hóa Hình 3.3 Diễn biến phát thải khí N2O từ canh tác ngơ hè thu Nghệ An Hình 3.4 Diễn biến phát thải khí N2O từ canh tác ngơ hè thu Thanh Hóa Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn MỞ ĐẦU Lý lựa chọn đề tài nghiên cứu Ơ nhiễm mơi trường biến đổi khí hậu vấn đề lớn toàn giới quan tâm đặc biệt Hiện nồng độ khí nhà kính (CO 2, CH4 N2O Halocarbons) tăng lên kể từ trước cách mạng công nghiệp hoạt động người Nồng độ CO2 khí tăng từ 280 ppm vào năm 1750 lên 379 ppm năm 2005, nồng độ N2O tăng từ 270 ppb đến 319 ppb thời gian, cịn khí CH4 năm 2005 nhiều, vào khoảng 1774 ppb, tăng gấp đơi nồng độ thời kỳ tiền công nghiệp 750 ppb (Solomon et al., 2007) Các chất khí hấp thụ ánh sáng vùng hồng ngoại đó, giữ xạ nhiệt, dẫn đến tình trạng hâm nóng khơng khí tồn cầu Hiện nay, 40% diện tích đất hành tinh sử dụng cho canh tác nông nghiệp đồng cỏ (Foley et al., 2005) Hệ thống trồng quan trọng phạm vi toàn cầu, nhằm đáp ứng nhu cầu lương thực thực phẩm tương lai, lương thực lúa, lúa mì ngơ Lúa ngô loại trồng 155 triệu (FAOSTAT, 2009) Một nguyên nhân làm tăng khí nhà kính sử dụng phân bón sản xuất nơng nghiệp có ngơ Trong 30 năm qua, nông nghiệp tăng trưởng mạnh mẽ làm thay đổi tình trạng kinh tế xã hội Việt Nam: cải thiện tình hình an ninh lương thực, giảm đói nghèo, đẩy mạnh xuất nơng nghiệp tạo sinh kế cho gần nửa lực lượng lao động nước Năng suất số trồng lúa, ngô, cà phê, cao su, điều, chè hạt tiêu Việt Nam cao nhiều so với nước láng giềng khu vực Đông Nam Á Tuy nhiên, tăng trưởng sản xuất nông nghiệp tạo tác động đáng kể đến môi trường Việc lạm dụng phân bón hóa học, thuốc trừ sâu nước tưới nhằm gia tăng suất khiến nông nghiệp trở thành nguồn phát thải khí nhà kính (KNK) lớn thứ hai sau ngành lượng Sự gia tăng tượng thời tiết cực đoan lũ lụt, đợt lạnh tăng cường miền Bắc Bắc Trung Bộ, xâm nhập mặn đồng sông Cửu Long hạn hán Tây Nguyên cho thấy biểu biến đổi khí hậu ngày rõ rệt Việt Nam Chuyển đổi thực hành sản xuất nông nghiệp Số hóa Trung tâm Học liệu Cơng nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn Bảng 3.3 Mức phát thải khí N2O điểm nghiên cứu theo thơi gian quan trắc theo giai đoạn sinh trưởng ngô Nghệ An Ký hiệu mẫu đo (Thanh Hóa- Feralit- Gieo - lần.thời gian) bón lót 7/23/2 018 Tháng/ngày/năm Số ngày sau đo TH-F -R1.0 TH-F -R1.10 TH-F -R1.20 TH-F -R1.30 TH-F -R2.0 TH-F -R2.10 TH-F -R2.20 TH-F -R3.30 TH-F -R3.0 TH-F -R3.10 TH-F -R3.20 TH-F -R3.30 TH-F -R4.0 TH-F -R4.10 TH-F -R4.20 TH-F -R4.30 TH-F -RTB.0 TH-F -RTB.10 TH-F -RTB.20 TH-F -RTB.30 SBP1- 0.337 0.389 0.405 0.440 0.317 0.324 0.332 0.428 0.466 0.544 0.556 0.564 0.337 0.389 0.400 0.445 0.364 0.412 0.423 0.469 7/24/2 018 0.362 0.461 0.246 0.349 0.353 0.461 0.223 0.368 0.405 0.431 0.276 0.375 0.404 0.484 Số hóa Trung tâm H Khí N2O khí nhà kính quan trọng phát thải từ trình canh tác trồng cạn Phân đạm nguồn gây phát thải N 2O chủ yếu từ đất canh tác Do tần suất thu mẫu KNK từ q trình canh tác ngơ tập trung vào giai đoạn ngơ bón phân bao gồm bón lót trước gieo hạt, bón thúc đợt lúc ngơ – lá, bón thúc đợt lúc ngơ – bón thúc đợt lúc ngô xoắn nõn (trước lúc trỗ cờ 10 đến 12 ngày) Điểm quan trắc phát thải KNK N 2O từ canh tác ngô Nghệ An thực vụ hè thu, đất cát biển, diễn biến kết lần quan trắc thể hình 3.2 Hình 3.2 Diễn biến phát thải khí N2O từ canh tác ngô hè thu Nghệ An Cường độ phát thải N2O qua lần quan trắc dao động khoảng 15,93 – 127,9 µg/m2/giờ Đỉnh phát thải cao vào thời điểm ngày sau bón lót với giá trị phát thải trung bình đạt 109,13 µg/m 2/giờ Bên cạnh đó, thời điểm sau bón thúc 1, 3: ngày có mức phát thải N 2O cao với giá trị phát thải trung bình dao động khoảng 51,79 – 76,32 µg/m 2/giờ Từ thời điểm sau lần bón phân ngày, cường độ phát thải N 2O giảm dần tăng trở lại sau lần bón phân Tích lũy phát thải N 2O vụ đạt 0,924 kg/ha Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn 3.3.2 Phát thải khí nhà kính nitơ ơxit (N2O) từ q trình canh tác ngơ Thanh Hóa Khác với điểm ngơ Nghệ An, Thanh Hóa nơng dân bón phân lần bao gồm bót lót vào ngày gieo hạt, bón thúc vào giai đoạn ngơ 4-5 bón thúc vào giai đoạn ngô xoắn nõn Điểm quan trắc phát thải KNK Thanh Hóa thực vụ hè thu đất đồi Cường độ phát thải vụ ngô hè thu Thanh Hóa dao động khoảng 16,31 – 134,25 µg/m2/giờ với đỉnh phát thải rơi vào ngày thứ sau bón lót (82,05 µg/m 2/giờ) ngày thứ sau bón thúc (73,72 µg/m 2/giờ) Các giai đoạn sau bón thúc 1: ngày sau bón thúc 2: ngày thu mức phát thải N 2O cao Tích lũy phát thải N2O vụ đạt 0,991 kg N2O/ha Hình 3.3 Diễn biến phát thải khí N2O từ canh tác ngơ hè thu Thanh Hóa Kết đo phát thải điểm quan trắc ngơ vụ hè thu Thanh Hóa Nghệ An cho thấy đặc điểm chung phát thải N 2O cao vào ngày sau bón phân Đặc biệt, đỉnh phát thải N 2O cao thu sau thời điểm bón lót Đối chiếu với liệu quản lý đồng ruộng cho thấy, bón lót sử dụng lượng phân bón nhiều nhất, điểm Nghệ An sử dụng phân chuồng cho bón lót (5 tấn/ha) điểm Thanh Hóa sử dụng phân hóa học cho tất lần bón Tuy sử dụng lượng phân bón tích lũy phát thải N 2O vụ không cho thấy khác biệt Thanh Hóa Nghệ An Điều khác biệt Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn đặc điểm đất đai, địa hình khí hậu điểm quan trắc Tuy nhiên việc sử dụng lượng phân bón cao góp phần giúp suất vụ ngô hè thu điểm Nghệ An cao đáng kể so với Thanh Hóa Nghiên cứu Zang (2014) cho thấy phát thải N 2O từ trình canh tác ngô đất đồi miền nam Trung Quốc với mức phân bón khác dao động khoảng 0,213 – 0,836 kg N/ha (tương đương với mức phát thải 0,335 – 1,314 kg N2O/ha) Kết phát thải 0,991 kg N2O/ha vụ hè thu Thanh Hóa nằm pham vi Tương tự, mức phát thải từ canh tác ngô đất cát pha thịt dao động khoảng 0,061 – 0,555 kg N/ha (0,096 – 0,872 kg N 2O) (Meng et al., 2005) Mức phát thải 0,924 kg/ha vụ ngô hè thu Nghệ An cao mức đề xuất Kết nghiên cứu cho thấy xu hướng phát thải N 2O cao đất đồi so với đất cát giải thích cho khơng khác biệt phát thải N2O Thanh Hóa Nghệ An điểm Nghệ An sử dụng lượng phân bón cao Kết quan trắc tính tốn tổng lượng phát thải N 2O CO2-e tính theo kg/ha/vụ thể bảng 3.4 Bảng 3.4 Tổng lượng phát thải N2O CO2-e tính theo kg/ha/vụ Địa điểm Thanh Hóa Đấ cá (V biể Nghệ An Theo IPCC, hệ số phát thải bậc đặc trưng cho quốc gia cần phản ánh ảnh hưởng điều kiện vùng/địa phương khác quốc gia (ví dụ: đặc điểm đất đai, khí hậu, chế độ canh tác vùng đó…) đến phát thải Số hóa Trung tâm Học liệu Cơng nghệ thơng tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn 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 trưng, từ đề tài đề xuất hệ số phát thải cho ngô bảng 3.4 Bảng 3.5 Đề xuất hệ số phát thải N_N2O từ trình canh tác ngơ Vùng Bắc Trung Bộ Khí N2O sinh từ trình nitrat phản nitrat hóa vi sinh vật đất Q trình bị ảnh hưởng mạnh mẽ yêu tố nhiệt độ, độ ẩm đất phân bón Biên độ phát thải N 2O thường dao động nhỏ khơng có đỉnh phát thải rõ rệt điều kiện ruộng thường xun ngập tạo mơi trường kị khí ức chế q trình phản nitrat hóa gây khó khăn việc chụp đỉnh phát thải N2O Tuy nhiên điều kiện ruộng thường xuyên cạn tạo điều kiện cho xy xâm nhập vào đất kích thích q trình nitrat phản nitrat hóa tăng cường phát thải N 2O Do tập quán canh tác, trước bón phân, nơng dân thường đưa nước vào ruộng để tránh phân đạm bị bay Do vậy, giai đoạn phát thải N 2O cao thu tình trạng ruộng cạn thường rơi vào thời điểm sau bón phân vài ngày Việc người dân sử dụng nhiều phân chuồng thay phân phân hóa học giảm sử dụng phân hóa học dẫn đến phát thải N2O Nguồn nitơ phân hóa học dễ bị chuyển hóa nhiều so với nitơ phân chuồng rơm rạ 3.4 Một số giải pháp canh tác bền vững giảm phát thải khí nhà kính 3.4.1 Giải pháp quản lý - Tăng cường đầu tư sử dụng có hiệu nguồn lực cho cho nghiên cứu giảm phát thải khí nhà kính, đặc biệt khí nhà kính sản Số hóa Trung tâm Học liệu Cơng nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn xuất nông nghiệp Do Việt Nam cịn nước nơng nghiệp, cấu đất đai cho nông nghiệp chiếm tỷ lệ lớn Đây nguồn phát thải nhà kính lớn khơng có giải pháp kỹ thuật canh tác hợp lý - Tích cực nghiên cưu chuyển đổi cấu trồng vật nuôi theo hướng phát triển bền vững hài hòa cân đối vùng miền đặc biệt lựa chọn theo hướng ưu tiên giảm phát thải khí nhà kính - Tăng cường đào tạo nguồn nhân lực có trình độ để áp dụng phổ biến kiến thức canh tác bền vững giảm phát thải khí nhà kính - Thường xuyên tuyên truyền tập huấn cho người dân kỹ thuật canh tác thích ứng với biến đổi khí hậu giảm phát thải khí nhà kính Đồng thời nâng cao nhận thực người dân phát thải khí nhà kính vai trị việc sử dụng hiệu phân bón canh tác nơng nghiệp - Phát huy vai trị tổ chức đồn thể địa phương, kết hợp tốt với nhà khoa học, chuyên gia công tác khuyến nông hướng dẫn người dân hướng dẫn kỹ thuật canh tác giảm phát thải khí nhà kính 3.4.2 Giải pháp kỹ thuật - Giảm phát thải KNK sản xuất thông qua quản lý dinh dưỡng theo vùng đặc thù (SSNM): Kỹ thuật SSNM nước thực nhiều năm với nguyên tắc: Xác định lượng dinh dưỡng huy động từ đất; Bón phân với nhu cầu trồng theo giai đoạn sinh trưởng; Bón tỷ lệ chất dinh dưỡng để nâng cao hiệu suất sử dụng, giảm thất thoát mơi trường, có phát thải N2O; Sử dụng bảng so màu để xác định thời kỳ bón phân đạm; San hàng trồng thưa, trồng để ngô phát triển ngang hai bên, trồng cho trồng sinh trưởng tốt, huy động tối đa dinh dưỡng từ đất phân bón - Giảm phát thải KNK thông qua sử dụng chất điều tiết q trình chuyển hóa N phân đạm thay đổi dạng phân đạm: Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn Hiện nay, nước ta ứng dụng thành công chế phẩm n-(nButyl),thiophosphoric triamite (NBTP) tên gọi agrotain để sản xuất urea 46A+ (đạm vàng) sản phẩm khác có chứa đạm Cơ chế tác dụng agrotain hoạt chất NBTP ức chế men ureaza phân hủy đạm trình giải phóng N cho sử dụng dạng NH 4+ NO3- chậm hơn, làm giảm đạm chưa sử dụng hết Nhờ vậy, bón đạm vàng giảm tới 25-30% lượng đạm bón Phương pháp đánh giá có khả giảm phát thải lớn, nhiên tính khả thi khơng cao Giảm phát thải KNK thông qua ứng dụng giải pháp giảm, tăng - (3G3T): Kỹ thuật 3G3T gói kỹ thuật hướng đến giảm lượng giống (giảm 50%); giảm lượng phân đạm, điều tiết sử dụng LCC (giảm 20-30kg/ha) giảm số lần phun thuốc (không phun 40 ngày sau gieo/sạ) Hiện nay, kỹ thuật phát triển thành phải giảm (1P5G): Phải sử dụng giống xác nhận giảm là: Giảm phân đạm, giảm giống, giảm nước, giảm thuốc bảo vệ thực vật, giảm lao động giảm tổn thất sau thu hoạch - Giảm phát thải thông qua ủ compost: Được đánh giá giải pháp có tiềm cao giảm phát thải KNK Kết hồn tồn hợp lý ủ yếm khí sinh khối trồng dẫn đến q trình tích trữ bon cao giảm phát thải KNK hạn chế lượng rơm rạ bị đốt - Sử dụng than sinh học: Than sinh học có hàm lượng bon, kali CEC cao làm tăng khả giữ nước chất dinh dưỡng đất, tăng khả giữ NH 4+ nâng cao hiệu sử dụng đạm, gián tiếp giảm phát thải KNK Hơn nữa, sử dụng than sinh học giảm lượng phế phụ phẩm bị đốt Riêng với trấu, công nghệ sản xuất củi ép ứng dụng rộng rãi ĐBSCL để sấy lúa chạy máy phát điện Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn - Sử dụng giống chín sớm (ngắn ngày): Chọn tạo giống ngắn ngày chiến lược giống triển khai nhiều năm với quan điểm ngắn ngày rủi ro thời tiết giảm thiểu phát thải KNK - Canh tác tối thiểu: Hiện nay, đất dốc, vườn dài ngày, việc sử dụng phương thức canh tác tối thiểu phổ biến Tuy nhiên, đánh giá ảnh hưởng phương thức canh tác chủ yếu tập trung vào xói mịn, rửa trơi, hiệu kinh tế mà chưa có nghiên cứu phát thải KNK Song dựa vào khả quản lý dinh dưỡng, chất hữu cơ, nguồn nước định tính thấy canh tác tối thiểu (không làm đất để giảm q trình ơxy hóa) giảm đáng kể phát thải CH4 N2O - Giảm phát thải thông qua chuyển đổi cấu sản xuất: Theo tính tốn sơ bộ, chuyển đổi vùng đất nguy ngập sang canh tác lúa-thủy sản sang trồng sử dụng nước (ngơ) sử dụng phân đạm, có khả đồng hóa N từ khơng khí (lạc, đậu tương) giảm khoảng triệu KNK quy đổi CO Đặc biệt, chuyển đổi từ vụ lúa sang lúa thủy sản có tiềm giảm phát thải đến 3,2 triệu CO tương đương (CO2e) Để thực tốt giải pháp cần có phối hợp chặt chẽ Bộ liên quan địa phương với Bộ NN&PTNT triển khai dự án kinh tế có yếu tố giảm phát thải KNK; Nghiên cứu hệ thống với phương pháp thống quốc tế chấp nhận để kiểm kê phát thải triển khai giải pháp giảm phát thải; Đồng thời, phải có sách rõ ràng khuyến khích người dân áp dụng giải pháp giảm phát thải KNK, đặc biệt lĩnh vực sản xuất lúa gạo Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn KẾT LUẬN Kết đo đạc, phân tích tính tốn cho thấy phát thải khí nhà kính sản xuất ngơ có đặc thù riêng ảnh hưởng từ điều kiện thời tiết, suất chế độ bón phân khác Khí N2O khí nhà kính quan trọng phát thải từ q trình canh tác trồng cạn Phân đạm nguồn gây phát thải N2O chủ yếu từ đất canh tác Do tần suất thu mẫu KNK từ trình canh tác ngô tập trung vào giai đoạn ngô bón phân bao gồm bón lót trước gieo hạt, bón thúc đợt lúc ngơ – lá, bón thúc đợt lúc ngô – bón thúc đợt lúc ngơ xoắn nõn (trước lúc trỗ cờ 10 đến 12 ngày) Kết tính tốn cho thấy phát thải KNK Thanh Hóa thực vụ hè thu đất đồi Cường độ phát thải vụ ngô hè thu Thanh Hóa dao động khoảng 16,31 – 134,25 µg/m2/giờ với đỉnh phát thải rơi vào ngày thứ sau bón lót (82,05 µg/m2/giờ) ngày thứ sau bón thúc (73,72 µg/m2/giờ) Các giai đoạn sau bón thúc 1: ngày sau bón thúc 2: ngày thu mức phát thải N2O cao Tích lũy phát thải N2O vụ đạt 0,991 kg N2O/ha Đề số giải pháp quản lý giải pháp kỹ thuật canh tác bền vững giảm phát thải khí nhà kính sử dụng chất điều tiết q trình chuyển hóa N phân đạm thay đổi dạng phân đạm, SSNM, ủ compost, than sinh học …Mặt khác, cần mở rộng nghiên cứu điểm canh tác vùng miền khác để hệ số phát thải thêm xác thực giúp cho kiểm kê phát thải chuẩn xác tới vùng miền Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng Việt Bộ Tài nguyên Mơi trýờng (2014) Bỏo cỏo cập nhật hai nóm lần thứ Việt Nam cho cụng ýớc khung Liờn hợp quốc Biến ðổi khớ hậu Nguyễn Mộng Cường, Phạm Văn Khiên, Nguyễn Văn Tỉnh, Nguyễn Trung Quế (1999) Kiểm kờ khớ nhà kớnh khu vực nụng nghiệp năm 1994 Báo cáo khoa học hội thảo 2, ðỏnh giỏ kết kiểm kờ khớ nhà kớnh, dự ỏn thụng bỏo Quốc gia biến ðổi khớ hậu, Viện khớ týợng thuỷ văn Trung ương Nguyễn Văn Tỉnh (2004) Các nhân tố ảnh hưởng ðến phỏt thải khớ metan ruộng lỳa Nông nghiệp Phỏt triển nông thôn T7/2004, trang 914915 Nguyễn Hữu Thành, Nguyễn Đức Hùng, Trần Thị Lệ Hà, Nguyễn Thọ Hoàng, (2012): Tình hình phát thải khí metan (CH 4) hoạt động canh tác lúa nước khu vực đồng Sơng Hồng, Tạp chí Khoa học Phát triển, trường 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 Nơng nghiệp Phát triển Nơng thơn, tháng năm 2013, tr 28-36 Mai Văn Trịnh, Bùi Thị Phương Loan Claudia Ringer,(2013): Ảnh hưởng biện pháp canh tác giảm thiểu đến phát thải khí nhà kính ruộng lúa nước, Tạp chí Khoa học đất số 41, tr 46-50 Mai Văn Trịnh, Trần Văn Thể, Nguyễn Hồng Sơn, Bùi Thị Phương 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 Nông thôn, 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 Hương, 2014, Đánh giá rủi ro biến đổi khí hậu đến sản xuất nơng nghiệp số Số hóa Trung tâm Học liệu Cơng nghệ thơng tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn tỉnh miền núi phía Bắc, Tạp chí Nơng nghiệp Phát triển Nơng thơn, số 12, 2014, tr 135-141 Mai Hạnh Nguyên, Trần Văn Thuỵ, Võ Tử Can Mai Văn Trịnh, 2015, Dự báo diện tích đất nơng nghiệp bị khơ hạn tác động Biến đổi khí hậu vùng duyên hải Nam Trung bộ, Tạp chí Nơng nghiệp Phát triển Nông thôn số 18, tháng năm 2015, tr 33-41 10 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, nước 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 11 Mai Văn Trịnh, Bùi Thị Phương Loan, Vũ Dương Quỳnh, Vũ Đình Tuấn, Lục Thị Thanh Thêm Nguyễn Lê Trang, (2016): Bước đầu nghiên cứu ảnh hưởng 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 12 Mai Văn Trịnh (chủ biên), Bùi Thị Phương Loan, Vũ Dương Quỳnh, Cao Văn Phụng, Trần Kim Tính, Phạm Quang Hà, Nguyễn Hồng Sơn, Trần Văn Thể, Bjoern Ole Sander, Trần Tú Anh, Trần Thu Hà, Hoàng Trọng Nghĩa Vừ Thị Bạch Thương, 2016, Sổ tay hướng dẫn đo phát thải khí nhà kính canh tác lúa, Nhà xuất Nông nghiệp Tài liệu tiếng Anh 13 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 14 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 Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn yield and affect macronutrient and micronutrient concentration and content of field-grown tomato plants Sci Hortic 211: 420-430 15 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 16 Guo, J., Zhou, C., (2007) Greenhouse gas emissions and mitigation measures in Chinese agroecosystems Agric For Meteorol 142: 270 -277 17 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 18 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 19 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 20 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 21 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 22 Kazunori Minamikawa (NIAES), (2015) Guideline for Measuring CH4 and N2O emissions from rice paddies by a Manually Operation Closed Chamber Method Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn 23 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 24 (Ortiz-Monasterio, I., Wassmann, R., Govaerts, B., Hosen, Y., Katayanagi, N., Verhulst, N (2010) Greenhouse gas mitigation in the main cereal systems: rice, wheat and maize In: Reynolds M (Eds.), Climate change and crop production (pp 151-176) Oxford shire, UK: CABI) 25 Mai Van Trinh, Tran Van The and Dinh Vu Thanh, (2014): Climate change and crop production, , Agricultural Publishing House, 153p 26 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 27 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 28 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 29 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 30 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 31 William Salas, Changcheng Li, Pete Ingraham, Mai Van Trinh, Dao The Anh, Nguyen Ngoc Mai and Claudia Ringler, (2012): National-level Crop Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn Mitigation Potential for key Food Crops inVietnam, IFAD-IFPRI Partnership Program - Climate Mitigation Activity, February 2012 32 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 33 Zou, J., Huang, Y., Zheng, X., Wang, Y., (2007) Quantifying direct N 2O emissions in paddy fields during rice growing season in mainland China: Dependence on waterregime Atmos Environ 41: 8030 – 8042 34 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 35 Zheng, J., Zhang, X., Li, L., Zhang, P and Pan, G (2007) Effect of longterm fertilization on C mineralization and production of CH and CO2 under anaerobic incubation from bulk samples and particle size fractions of a typical paddy soil Agr Ecosyst Environ 120: 129-138 36 Husted, S (1994) Seasonal variation in methane emission from stored slurry and solid manures J Environ Qual 23: 585-592 37 Pathak, H (2015) Greenhouse gas emissions and mitigation in agriculture Greenh Gases 5: 357 – 358 38 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 39 Serrano-Silva, n., Sarria-Guzman, Y., Dendooven, L., Luna-guido, M (2014) Methanogenesis and Methanotrophy in soil: A review Pedosphere 24: 291-307 Số hóa Trung tâm Học liệu Cơng nghệ thơng tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn ... ANH TUẤN ĐÁNH ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG SỬ DỤNG PHÂN BĨN VÀ KHẢ NĂNG PHÁT THẢI KHÍ NHÀ KÍNH TRONG SẢN XUẤT NGÔ VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP CANH TÁC BỀN VỮNG, CÁC BON THẤP THÍCH ỨNG VỚI BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU TẠI... 1.3 Đóng góp đề tài Đánh giá sơ trạng sử dụng phân bón khả phát thải KNK sản xuất ngô khu vực nghiên cứu từ đề xuất giải pháp canh tác bền vững, bon thấp thích ứng với biến đổi khí hậu Số hóa Trung... phát thải khí N2O tính tốn phát thải khí N2O, đánh giá phát thải khí N2O canh tác ngơ địa điểm nghiên cứu - Đề xuất số giải pháp đưa mơ hình canh tác bền vững, bon thấp thích ứng với biến đổi khí