Đang tải... (xem toàn văn)
Nghiên cứu một số biện pháp canh tác hạn chế phát thải khí mê tan trên đất trồng lúa nước vùng đồng bằng sông Hồng.Nghiên cứu một số biện pháp canh tác hạn chế phát thải khí mê tan trên đất trồng lúa nước vùng đồng bằng sông Hồng.Nghiên cứu một số biện pháp canh tác hạn chế phát thải khí mê tan trên đất trồng lúa nước vùng đồng bằng sông Hồng.Nghiên cứu một số biện pháp canh tác hạn chế phát thải khí mê tan trên đất trồng lúa nước vùng đồng bằng sông Hồng.
HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM NGUYỄN ĐỨC HÙNG NGHIÊN CỨU MỘT SỐ BIỆN PHÁP CANH TÁC HẠN CHẾ PHÁT THẢI KHÍ MÊ TAN TRÊN ĐẤT TRỒNG LÚA NƯỚC VÙNG ĐỒNG BẰNG SÔNG HỒNG LUẬN ÁN TIẾN SĨ NHÀ XUẤT BẢN HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP – 2021 HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM NGUYỄN ĐỨC HÙNG NGHIÊN CỨU MỘT SỐ BIỆN PHÁP CANH TÁC HẠN CHẾ PHÁT THẢI KHÍ MÊ TAN TRÊN ĐẤT TRỒNG LÚA NƯỚC VÙNG ĐỒNG BẰNG SÔNG HỒNG Ngành: Khoa học đất Mã số: 9.62.01.03 Người hướng dẫn khoa học: GS.TS Nguyễn Hữu Thành HÀ NỘI, 2021 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng tơi, kết nghiên cứu trình bày Luận án trung thực, khách quan chưa dùng để bảo vệ học vị Tôi xin cam đoan giúp đỡ cho việc thực Luận án cảm ơn, thơng tin trích dẫn Luận án ghi rõ nguồn gốc Hà Nội, ngày tháng năm 2021 Nghiên cứu sinh Nguyễn Đức Hùng LỜI CẢM ƠN Trong suốt thời gian học tập, nghiên cứu hồn thành luận án, tơi nhận hướng dẫn, bảo tận tình thầy giáo, cô giáo, giúp đỡ, động viên bạn bè, đồng nghiệp gia đình Nhân dịp hồn thành luận án, cho phép tơi bày tỏ lịng kính trọng, biết ơn sâu sắc tới Giáo sư, Tiến sĩ Nguyễn Hữu Thành thầy hướng dẫn tôi, người dành nhiều công sức, thời gian, tạo điều kiện cho tơi suốt q trình học tập, nghiên cứu thực Luận án nghiên cứu Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới Ban Giám đốc, Ban Quản lý đào tạo, môn Khoa học đất, Khoa Tài nguyên Môi trường - Học viện Nơng nghiệp Việt Nam, quan, phịng nơng nghiệp địa bàn nghiên cứu giúp đỡ q trình học tập, thực đề tài hồn thành Luận án Cuối cùng, xin cảm ơn bố, mẹ, vợ, con, người thân gia đình bạn bè gần xa tích cực giúp đỡ, khích lệ tinh thần suốt q trình thực hồn thành Luận án Trân trọng Hà Nội, ngày tháng năm 2021 Nghiên cứu sinh Nguyễn Đức Hùng MỤC LỤC Lời cam đoan i Lời cảm ơn ii Mục lục iii Danh mục chữ viết tắt vi Danh mục bảng .vii Danh mục đồ thị viii Danh mục hình .ix Trích yếu luận án .x Thesis abstract xii Phần Mở đầu 1.1 Tính cấp thiết đề tài 1.2 Mục tiêu đề tài 1.3 Phạm vi nghiên cứu 1.4 Những đóng góp luận án .3 1.5 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài 1.5.1 Ý nghĩa khoa học 1.5.2 Ý nghĩa thực tiễn Phần Tổng quan nghiên cứu .5 2.1 Phát thải khí nhà kính biến đổi khí hậu 2.1.1 Mê tan, khí gây hiệu ứng nhà kính .6 2.1.2 Các nguồn phát thải khí CH4 .7 2.1.3 Ruộng lúa nguồn phát thải khí mê tan .9 2.2 Các đường phát thải khí ch4 từ ruộng lúa 10 2.3 Các yếu tố Ảnh hưởng tới phát thải khí CH4 11 2.3.1 Ảnh hưởng pH đất oxy hoá - khử (Eh) đất .11 2.3.2 Ảnh hưởng thành phần giới đất .14 2.3.3 Ảnh hưởng loại đất .16 2.3.4 Ảnh hưởng nhiệt độ 17 2.3.5 Ảnh hưởng bón phân vật liệu hữu 18 2.3.6 Ảnh hưởng thuốc bảo vệ thực vật 20 2.3.7 Ảnh hưởng biện pháp canh tác khác 20 2.4 Một số phương pháp xác định ch4 phát thải từ đất 22 2.5 Một số biện pháp làm giảm phát thải CH4 26 2.5.1 Quản lý chế độ nước tưới 26 2.5.2 Áp dụng kỹ thuật canh tác hợp lý .32 2.5.3 Lựa chọn giống lúa trồng có phát thải khí mê tan thấp từ đất 33 2.5.4 Bón phân hợp lý làm giảm phát thải khí mê tan .36 2.5.5 Sử dụng số hợp chất khác bón vào đất làm giảm phát thải CH4 38 2.6 Nhận xét chung tổng quan tài liệu vấn đề nghiên cứu sinh hướng tới nghiên cứu 39 Phần Nội dung phương pháp nghiên cứu 41 3.1 Địa điểm nghiên cứu 41 3.2 Thời gian nghiên cứu 41 3.3 Vật liệu thí nghiệm 41 3.4 Nội dung nghiên cứu 41 3.5 Phương pháp nghiên cứu 42 3.5.1 Phương pháp thu thập số liệu thứ cấp .42 3.5.2 Phương pháp bố trí thí nghiệm 42 3.5.3 Phương pháp lấy mẫu .45 3.5.4 Phương pháp phân tích .46 3.5.5 Phương pháp tính tổng lượng khí CH4 phát thải .47 3.5.6 Phương pháp đo số yếu tố ảnh hưởng tới phát thải khí mê tan 48 3.5.7 Phương pháp sản xuất than sinh học 48 3.5.8 Phương pháp ủ phân compost từ rơm .48 3.5.9 Phương pháp xử lý số liệu phân tích thống kê tương quan hồi quy .49 Phần Kết nghiên cứu thảo luận 51 4.1 Đặc điểm tự nhiên vùng đồng sông Hồng 51 4.1.1 Khái quát chung vùng đồng sông Hồng 51 4.1.2 Đặc điểm khí hậu 51 4.1.3 Tài nguyên nước .54 4.1.4 Hiện trạng sử dụng đất diện tích nhóm đất trồng lúa 55 4.2 Hiện trạng canh tác lúa nước vùng đồng sông Hồng 58 4.2.1 Diện tích đất lúa nước vùng đồng sông Hồng 58 4.2.2 Đặc điểm canh tác lúa nước vùng đồng sông Hồng 59 4.2.3 Cơ cấu giống lúa theo mùa vụ vùng đồng sông Hồng .62 4.3 Ảnh hưởng số biện pháp kỹ thuật canh tác đến phát thải khí CH4 từ đất 66 4.3.1 Đặc điểm đất thí nghiệm diễn biến nhiệt độ lấy mẫu 66 4.3.2 Sử dụng giống lúa có lượng phát thải CH4 thấp .69 4.3.3 Ảnh hưởng mật độ cấy tới phát thải khí CH4 từ đất 82 4.3.4 Ảnh hưởng vật liệu hữu bón vào đất tới lượng CH4 phát thải .93 4.4 Đề xuất số kỹ thuật canh tác giảm thiểu phát thải khí mê tan đất phù sa trung tính vùng đồng sơng Hồng .103 Phần Kết luận đề nghị 105 5.1 Kết luận 105 5.2 Đề nghị 106 Danh mục cơng trình cơng bố liên quan đến luận án 108 Tài liệu tham khảo .109 Phụ lục .121 DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Nghĩa tiếng Việt BĐKH Biến đổi khí hậu BT7 Giống Bắc Thơm số BTNMT Bộ Tài ngun Mơi trường CH4 Khí mê tan CO2 Khí cacbonic CS Cộng CT Công thức ĐBSH Đồng sơng Hồng ĐC Đối chứng Eh Thế ơxy hố - khử FID Flame ionlized Detector (Đầu dị ion hóa lửa) GC Gas chromatoghraphy (Sắc ký khí) TKST Thời kỳ sinh trưởng Gt Gigaton - 109 (Tỷ tấn) GWP Global warming potentials (Tiềm nóng lên tồn cầu) IPCC Intergovermental Panel on Climate Change (Cơ quan liên phủ biến đổi khí hậu) IRRI International Rice Research Institute (Viện lúa quốc tế) KD18 Giống Khang Dân 18 KNK Khí nhà kính ppb Parts per billion (Phần tỷ) ppm Parts per million (Phần triệu) ppmv Parts per million volume (Phần triệu thể tích) Q5 Giống Q5 SRI System rice intensification) (Hệ thống thâm canh lúa cải tiến) TB Trung bình Tg Teragam - 1012 (Triệu tấn) UNFCCC United nations framwork convention on climate change (Công ước khung Liên hợp quốc tế Biến đổi khí hậu) DANH MỤC BẢNG TT Tên bảng Trang 2.1 Phát thải Khí nhà kính năm 2010 lĩnh vực nông nghiệp 2.2 Phát thải khí nhà kính năm 1994, 2000, 2010 theo lĩnh vực 2.3 Ước tính lượng thải khí mê tan từ nguồn khác 2.4 Một số phản ứng oxy hóa-khử quan trọng đất 12 2.5 Thành phần giới loại đất nghiên cứu Texas, Mỹ 14 2.6 CH4 phát thải thành phần giới đất 14 3.1 Một số tính chất vật liệu hữu chế biến từ rơm rạ 49 4.1 Hiện trạng sử dụng đất vùng đồng sông Hồng 56 4.2 Diện tích nhóm đất trồng lúa vùng đồng sơng Hồng 57 4.3 Diện tích, suất sản lượng hệ số sử dụng đất lúa vùng toàn quốc năm 2018 58 4.4 Liều lượng NPK bón cho lúa vùng nghiên cứu .60 4.5 Liều lượng phân ngành nông nghiệp khuyến cáo bón cho lúa 61 4.6 Cơ cấu giống lúa diện tích gieo trồng vùng đồng sông Hồng năm 2014 65 4.7 Một số tính chất lý hố đất trước thí nghiệm 66 4.8 Cơ cấu giống lúa vùng đồng sông Hồng 69 4.9 Lượng CH4 phát thải trung bình từ đất trồng giống lúa thí nghiệm .76 4.10 Ước tính lượng CH4 phát thải năm giống lúa thí nghiệm vùng đồng sông Hồng .77 4.11 Các yếu tố cấu thành suất giống lúa thí nghiệm 79 4.12 Các yếu tố cấu thành suất lúa mức mật độ cấy khác .90 4.13 Năng suất lúa trồng mật độ khác đất phù sa sông Hồng 91 4.14 Lượng CH4 phát thải so với suất lúa 92 4.15 Hệ số tương quan Pearson phát thải CH4 với Eh đất, nhiệt độ mực nước mặt ruộng .101 4.16 Ảnh hưởng vật liệu hưu tới phát thải CH4 suất lúa 102 DANH MỤC ĐỒ THỊ TT Tên đồ thị Trang 2.1 Tỷ lệ khí nhà kính phát thải giới .6 2.2 Phát thải CH4 nông nghiệp 2.3 Phương trình tương quan lượng CH4 phát thải với % cát 15 4.1 Diễn biến số yếu tố khí tượng vùng đồng sông Hồng năm 2015, 2016 54 4.2 Cơ cấu đất đai vùng đồng sông Hồng 55 4.3 Nhiệt độ đất khơng khí thời điểm lấy mẫu vụ xuân mùa 2015, 2016 68 4.4 Giá trị Eh mực nước mặt ruộng công thức thí nghiệm .71 4.5 Động thái phát thải CH4 giống lúa KD18, BT7, Q5 75 4.6 Diễn biến Eh đất điểm thí nghiệm 83 4.7 Động thái phát thải CH4 công thức thí nghiệm 86 4.8 Tổng lượng phát thải CH4 cơng thức thí nghiệm 89 4.9 Động thái biến đổi Eh đất mực nước mặt ruộng thí nghiệm 95 4.10 Động thái phát thải CH4 cơng thức thí nghiệm .97 4.11 Tổng luỹ kế lượng CH4 phát thải từ đất theo thời gian 101 B A B B 64.33 54.73 3 K D1 BT NANG SUAT LUA VU MUA 2015 The ANOVA Procedurê Class Level Information Class Levels Values K T 123 BT7 KD18 Q5 3 Number of Observations Read Number of Observations Used NANG SUAT LUA VU MUA 2015 The ANOVA Procedurê Dependent Variable: Y Sum of DF Squares Pr > F Source Model 188.4311111 0.2208 Error Corrected Total Mean Square F Value 47.1077778 2.29 82.2311111 20.5577778 270.6622222 R-Square Root MSE Coef Var Y Mean 0.696185 7.524731 4.534069 60.25556 Source DF Anova SS K Mean Square F Value 19.0155556 0.6596 169.4155556 0.1068 T 9.5077778 0.46 84.7077778 4.12 NANG SUAT LUA VU MUA 2015 The ANOVA Procedurê t Tests (LSD) for Y NOTE: This test controls the Type I comparisonwise error rate, not the experimentwise error rate Alpha 0.05 Error Degrees of Freedom Error Mean Square 20.55778 Critical Value of t 2.77645 Least Significant Diference 10.279 Means with the same letter are not significantly diferent t Groupi ng A Mean N T 66.20 Q5 Pr > F A A A A 58.60 KD 18 55.96 BT NANG SUAT LUA VU XUAN 2016 The ANOVA Procedurê Class Level Information Class Levels Values K 12 T BT7 KD18 Q5 Number of Observations Read Number of Observations Used NANG SUAT LUA VU XUAN 2016 The ANOVA Procedurê Dependent Variable: Y Sou rce Mod el Erro r Corrected Total Sum of DF Squares Mean Pr > F Square F Value 498.5911111 0.15 124.6477778 2.97 81 167.6911111 41.9227778 666.2822222 R-Square Coef Var Root MSE Y Mean 0.748318 10.45256 6.474780 61.94444 Sou rce K T DF Anova SS Mean Pr > Square F Value F 93.4955556 0.41 46.7477778 1.12 22 405.0955556 0.08 202.5477778 4.83 57 NANG SUAT LUA VU XUAN 2016 The ANOVA Procedurê t Tests (LSD) for Y NOTE: This test controls the Type I comparisonwise error rate, not the experimentwise error rate Alpha 0.05 Error Degrees of Freedom Error Mean Square41.92278 Critical Value of t2.77645 Least Significant Diference Means with the same letter are not significantly diferent t Grouping B B B A A A 69.700 Q5 62.800 KD1 53.333 BT7 Mean N T NANG SUAT LUA VU MUA 2016 14.678 The ANOVA Procedurê Class Level Information Class Levels Values K 12 T BT7 KD18 Q5 Number of Observations Read Number of Observations Used NANG SUAT LUA VU MUA 2016 The ANOVA Procedurê Dependent Variable: Y Sum of Source DF Squares Model Error Corrected Total RSqua re 0.77 9454 Source Mean Square F Value 505.2266667 126.3066667 3.53 142.9533333 35.7383333 648.1800000 0.12 45 Coef Var Root MSE Y Mean 10.09823 5.978155 59.20000 D Anova SS Mean Pr > Pr > F F Square F Value F K T 10.5866667 5.2933333 0.15 494.6400000 247.3200000 6.92 0.86 69 0.05 03 NANG SUAT LUA VU MUA 2016 The ANOVA Procedurê t Tests (LSD) for Y NOTE: This test controls the Type I comparisonwise error rate, not the experimentwise error rate Alpha 0.05 Error Degrees of Freedom Error Mean Square 35.73833 Critical Value of t 2.77645 Least Significant Diference 13.552 Means with the same letter are not significantly diferent t Grouping B B B A A A 69.400 Q5 56.200 KD1 52.000 BT7 Mean N T LUONG CH4 PHAT THAI TU DAT TRONG GIONG LUA VU XUAN 2015 The ANOVA Procedurê Class Level Information Class Levels Values K T 123 BT7 KD18 Q5 3 Number of Observations Read Number of Observations Used LUONG CH4 PHAT THAI TU DAT TRONG GIONG LUA VU XUAN 2015 The ANOVA Procedurê Dependent Variable: Y Sum of Squar es Source D F Model 2498.70 9778 Error Corrected Total 89.688 978 2588.39 8756 R-Square Coef Var Mean Square Pr > F F Value 624.677444 0.00 35 27.86 22.422244 MSE Y Mean Root 0.965350 Source K T 3.739770 4.735213 126.6178 D Anova SS Mean Pr > F Square F Value F 26.329622 0.59 13.164811 76 0.59 2472.380156 0.00 1236.190078 12 55.13 LUONG CH4 PHAT THAI TU DAT TRONG GIONG LUA VU XUAN 2015 The ANOVA Procedurê t Tests (LSD) for Y NOTE: This test controls the Type I comparisonwise error rate, not the experimentwise error rate Alpha 0.05 Error Degrees of Freedom Error Mean Square 22.42224 Critical Value of t 2.77645 Least Significant Diference 10.735 Means with the same letter are not significantly diferent t Groupi ng A B C Mean N T 147.2 63 125.9 07 106.6 83 Q5 KD 18 BT LUONG CH4 PHAT THAI TU DAT TRONG GIONG LUA VU MUA 2015 The ANOVA Procedurê Class Level Information Class Levels Values K T 3 123 BT7 KD18 Q5 Number of Observations Read Number of Observations Used LUONG CH4 PHAT THAI TU DAT TRONG GIONG LUA VU MUA 2015 The ANOVA Procedurê Dependent Variable: Y Sum of DF Squares Square F Value Source Model Error Corrected Total RSqua re 0.78 9023 Source K T Mean Pr > F 1762.223133 0.11 440.555783 48 3.74 471.201467 117.800367 2233.424600 Coef Var Root MSE Y Mean 4.562376 10.85359 237.8933 DF Anova SS Mean Pr > Square F Value F 38.586067 0.85 19.293033 43 0.16 1723.637067 0.04 861.818533 61 7.32 LUONG CH4 PHAT THAI TU DAT TRONG GIONG LUA VU MUA 2015 The ANOVA Procedurê t Tests (LSD) for Y NOTE: This test controls the Type I comparisonwise error rate, not the experimentwise error rate Alpha 0.05 Error Degrees of Freedom Error Mean Square 117.8004 Critical Value of t 2.77645 Least Significant Diference 24.605 Means with the same letter are not significantly diferent t Groupi ng A B B B Mean N T 256.9 73 232.1 27 Q5 KD 18 224.5 80 BT LUONG CH4 PHAT THAI TU DAT TRONG GIONG LUA VU XUAN 2016 The ANOVA Procedurê Class Level Information Class Levels K Val ues 12 T BT7 KD18 Q5 Number of Observations Read Number of Observations Used LUONG CH4 PHAT THAI TU DAT TRONG GIONG LUA VU XUAN 2016 The ANOVA Procedurê Dependent Variable: Y Sum of DF Squares Square F Value Sou rce Model Error Corrected Total RSqua re 0.90 9323 Source K T Mean 2634.954178 658.738544 10.03 262.756644 65.689161 2897.710822 Pr > F 0.02 32 Coef Var Root MSE Y Mean 4.883474 8.104885 165.9656 DF Anova SS Mean Pr > Square F Value F 287.823756 0.22 143.911878 78 2.19 2347.130422 0.01 1173.565211 01 17.87 LUONG CH4 PHAT THAI TU DAT TRONG GIONG LUA VU XUAN 2016 The ANOVA Procedurê t 160 Tests (LSD) for Y NOTE: This test controls the Type I comparisonwise error rate, not the experimentwise error rate Alpha 0.05 Error Degrees of Freedom Error Mean Square 65.68916 Critical Value of t 2.77645 Least Significant Diference 18.373 Means with the same letter are not significantly diferent t Groupi ng A B B B Mean N T 188.6 97 156.5 13 Q5 KD 18 152.6 87 BT LUONG CH4 PHAT THAI TU DAT TRONG GIONG LUA VU MUA 2016 The ANOVA Procedurê Class Level Information Class Levels Values K T 123 BT7 KD18 Q5 3 160 Number of Observations Read Number of Observations Used LUONG CH4 PHAT THAI TU DAT TRONG GIONG LUA VU MUA 2016 The ANOVA Procedurê Dependent Variable: Y Source Model Error Sum of DF Squares Square F Value Mean Pr > F 2558.862378 0.12 639.715594 08 3.61 708.902978 177.225744 3267.765356 Coef Var Root MSE Y Mean Corrected RSqua Total re 0.78 5.568553 13.31262 3062 239.0678 Source DF Anova SS Mean Pr > Square F Value F K 221.549956 0.58 110.774978 05 0.63 T 2337.312422 0.05 1168.656211 42 6.59 LUONG CH4 PHAT THAI TU DAT TRONG GIONG LUA VU MUA 2016 The ANOVA Procedurê t Tests (LSD) for Y NOTE: This test controls the Type I comparisonwise error rate, not the experimentwise error rate Alpha 0.05 Error Degrees of Freedom Error Mean Square177.2257 Critical Value of t2.77645 Least Significant Diference 30.179 Means with the same letter are not significantly diferent t Me N T Grouping an A 260 Q5 87 161 A B A B B 233 93 KD 18 222 41 BT 161 ... NGHIỆP VIỆT NAM NGUYỄN ĐỨC HÙNG NGHIÊN CỨU MỘT SỐ BIỆN PHÁP CANH TÁC HẠN CHẾ PHÁT THẢI KHÍ MÊ TAN TRÊN ĐẤT TRỒNG LÚA NƯỚC VÙNG ĐỒNG BẰNG SÔNG HỒNG Ngành: Khoa học đất Mã số: 9.62.01.03 Người hướng... cho lúa, tới phát thải khí mê tan từ đất, tìm cơng thức có tác dụng làm giảm phát thải khí mê tan từ đất, trì suất lúa Từ đưa khuyến cáo áp dụng biện pháp canh tác hợp lý để giảm phát thải khí mê. .. ruộng lúa 46 4.1 Sơ đồ di chuyển khí mê tan từ đất vào khí qua thân lúa .84 TRÍCH YẾU LUẬN ÁN Tên tác giả: Nguyễn Đức Hùng Tên luận án: Nghiên cứu số biện pháp canh tác hạn chế phát thải khí