DANH MỤC CÁC HÌNH, BIỂU ĐỒ
MỞ ĐẦU
2. Mục tiêu nghiên cứu:
3. Đối tượng, vật liệu và phạm vi nghiên cứu
b. Địa điểm nghiên cứu:
c. Phạm vi nghiên cứu:
4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của kết quả luận án:
4.1. Ý nghĩa khoa học
4.2. Ý nghĩa thực tiễn:
5. Những đóng góp mới của luận án
1.1. Khí nhà kính và phát thải khí nhà kính
1.1.1. Các loại khí nhà kính
Hình 1.1. Sơ đồ truyền bức xạ và các dòng năng lượng (W/m2) trong hệ thống khí hậu (MONRE, 2017)
Bảng 1.1. Một số đặc trưng của KNK chính (IPCC, 2013)
Hình 1.2. Nồng độ khí CO2, áp suất riêng của CO2 ở bề mặt đại dương và pH bề mặt nước biển. (Nguồn: IPCC, 2013)
1.1.2. Các nguồn phát thải khí nhà kính:
Bảng 1.2. GWP của các KNK chính
1.1.3. Phát thải khí nhà kính trên thế giới
Hình 1.3. Cơ cấu phát thải KNK toàn cầu theo lĩnh vực vào năm 2000. (MONRE, 2017)
1.1.4. Định hướng giảm phát thải khí nhà kính trên thế giới
Công ước khung Liên hợp quốc về Biến đổi khí hậu (UNFCCC):
Nghị định thư Kyoto (Kyoto Protocol)
Thỏa thuận chung Paris (Paris Agreement)
1.2. Phát thải khí nhà kính trong nông nghiệp trên thế giới và ở Việt Nam
1.2.1. Phát thải khí nhà kính trong nông nghiệp trên thế giới
Hình 1.4. Ước tính phát thải KNK trong nông nghiệp trên thế giới 1961-2014 (FAO, 2015)
1.2.2. Phát thải khí nhà kính trong nông nghiệp ở Việt Nam
Bảng 1.4. Thay đổi tổng phát thải KNK ở Việt Nam (triệu tấn CO2e)
Bảng 1.5. Phát thải KNK ở Việt nam theo lĩnh vực năm 2013
Bảng 1.6. Tổng hợp kết quả kiểm kê quốc gia KNK năm 2013
Bảng 1.7. Dự báo phát thải KNK trong nông nghiệp cho 2020 và 2030 (1000 tấn CO2e)
1.3. Phát thải khí nhà kính trong canh tác lúa nước
1.3.1. Thực trạng sản xuất lúa gạo trên thế giới và ở Việt Nam
Bảng 1.8. Sản xuất lúa gạo toàn cầu và các châu lục năm 2017
Bảng 1.9. Mười nước sản xuất lúa gạo hàng đầu thế giới năm 2017
Bảng 1.10. Diện tích lúa Việt Nam và tỉnh Nam Định 1995-2018
1.3.2. Phát thải KNK trong sản xuất lúa gạo trên thế giới và Việt Nam
Hình 1.5. Diện tích và KNK phát thải trong sản xuất lúa của thế giới 1994-2014 (FAO, 2017)
Bảng 1.11. Diện tích canh tác lúa của Việt Nam năm 2013 (nghìn ha)
1.4. Những yếu tố ảnh hưởng đến phát thải KNK trong canh tác lúa nước
1.4.1. Quá trình hình thành khí nhà kính trong canh tác lúa nước
Hình 1.7. Các phản ứng trong đất do hoạt động của vi sinh vật trong các điều kiện thế oxy hóa khử tiềm năng (Eh). (Sigg, 2000; Stumm & Morgan, 1996)
Bảng 1.12. Trình tự giảm số oxi hóa của các ion vô cơ theo Eh tương ứng (Patrick, 1978)
Hình 1.8. Sơ đồ mô tả quá trình sản xuất, oxy hóa và phát thải khí methane trong ruộng lúa. (Yagi K., 1997)
Hình 1.9. Sơ đồ các phản ứng Nitrat hóa và khử Nitơ trong đất ngập nước (Nguồn: Yu, et al., 1997)
1.4.2. Những yếu tố ảnh hưởng đến phát thải KNK trong canh tác lúa nước.
Hình 1.10. Cơ chế phát thải CH4 và N2O trên ruộng lúa trong điều kiện ngập.
1.5. Cơ sở pháp lý và các chính sách, chiến lược quốc gia nhằm cắt giảm phát thải khí nhà kính ở Việt Nam
1.5.1. Chiến lược và chính sách quốc gia trong giảm thiểu phát thải khí nhà kính và ứng phó với biến đổi khí hậu
Bảng 1.13. Định hướng giảm phát thải KNK của Việt Nam
1.5.2. Các chính sách ban hành liên quan đến phát triển nông nghiệp bền vững, bảo vệ môi trường và giảm phát thải khí nhà kính
1.6. Các biện pháp quản lý thực hành sản xuất lúa nhằm giảm thiểu phát thải khí nhà kính.
Hình 1.11. Phát thải CH4 và N2O trong ruộng lúa (R. Wassman, 2011)
Quản lý nước:
Hình 1.12. Sơ đồ ứng dụng tưới nước theo AWD (Hach C.V., 2009)
Quản lý các chất hữu cơ trong đất:
Quản lý phân bón
Hình 1.13. Nhu cầu phân bón của thế giới từng niên vụ theo các yếu tố dinh dưỡng, 2014/15-2022/23, (Triệu tấn) (IFA, 2018)
Hình 1.14. Cơ cấu sử dụng phân bón toàn cầu năm 2015
Hình 1.15. Cơ cấu sử dụng phân bón ở Việt Nam năm 2015
1.7. Tổng quan việc ứng dụng mô hình hóa trong mô phỏng phát thải KNK từ canh tác lúa
1.8. Kết luận rút ra từ tổng quan nghiên cứu
CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Đối tượng, vật liệu và phạm vi nghiên cứu:
2.1.1. Đối tượng nghiên cứu:
2.1.2. Vật liệu nghiên cứu:
Bảng 2.1. Thành phần các hoạt chất kìm hãm hoạt động của men urease
Bảng 2.2. Thành phần hóa học cơ bản của các loại chất hữu cơ dùng cho nghiên cứu
2.1.3. Phạm vi nghiên cứu
2.2. Nội dung nghiên cứu:
2.3. Phương pháp nghiên cứu:
2.3.1. Thu thập, xử lý thông tin sơ cấp, thứ cấp và điều tra khảo sát.
2.3.2. Thí nghiệm đồng ruộng
Hình 2.1. Sơ đồ hành chính tỉnh Nam Định
Bảng 2.3. Đặc điểm khu vực nghiên cứu
Bảng 2.5. Công thức thí nghiệm xác định ảnh hưởng của đạm chậm tan đến phát thải KNK trong canh tác lúa nước
Bảng 2.6. Lượng phân bón sử dụng tại điểm nghiên cứu trong thí nghiệm 1
Bảng 2.7. Thí nghiệm xác định ảnh hưởng của các vật liệu hữu cơ đến phát thải KNK trong canh tác lúa nước
Bảng 2.8. Lịch thời vụ và canh tác lúa tại hai địa điểm nghiên cứu
2.3.3. Quan trắc, lấy mẫu và đo đạc
Bảng 2.9 Các chỉ tiêu phân tích đất
Hình 2.2. Chân đế
Hình 2.4. Hộp thu khí kín đã được lắp đặt trên ruộng thí nghiệm
Hình 2.5. Hộp thu khí kín đã được lắp đặt trên ruộng thí nghiệm
Bảng 2.10. Các thời điểm lấy mẫu khí theo giai đoạn sinh trưởng ở Thịnh Long và Rạng Đông
Bảng 2.8. Thống kê lượng mẫu lấy ở các điểm thí nghiệm trong hai vụ
2.3.4. Phương pháp mô hình hóa
Bảng 2.11. Bảng thống kê các thông số được dùng trong mô hình
2.3.5. Hệ thống thông tin địa lý và phương pháp bản đồ
Hình 2.7. Sơ đồ khối mô tả phương pháp và các thực hiện mô phỏng phát thải KNK từ đất lúa bằng DNDC và lập bản đồ phát thải KNK tỉnh Nam Định
2.3.6. Phương pháp xử lý thống kê
3.1. Thực trạng sản xuất nông nghiệp tỉnh Nam Định
3.1.1. Hiện trạng đất nông nghiệp tại tỉnh Nam Định
Bảng 3.1. Các loại đất chính của khu vực nghiên cứu và tỉnh Nam Định
3.1.1.2. Hiện trạng sử dụng đất nông nghiệp tỉnh Nam Định
Bảng 3.2. Hiện trạng sử dụng đất tỉnh Nam Định (2015)
Bảng 3.3. Biến động diện tích đất lúa Nam Định 2010-2015
Bảng 3.4. Thống kê diện tích các mức thích hợp của cây lúa nước (ha)
3.1.2. Thực trạng thủy lợi phục vụ nông nghiệp và sự xâm nhập mặn tại tỉnh Nam Định
Bảng 3.5. Năng lực tưới tiêu tại các vùng ở Nam Định năm 2014
Bảng 3.6. Khoảng cách xâm nhập mặn từ cửa sông vào nội địa trong sông tại Nam Định (km)
Hình 3.1. Độ mặn trong đất tại điểm thí nghiệm vụ Mùa 2014
Hình 3.2. Độ mặn trong đất tại điểm thí nghiệm vụ Xuân 2015
3.1.3. Hiện trạng sản xuất nông nghiệp tỉnh Nam Định
Tại hai huyện nghiên cứu, đất chuyên lúa của huyện Hải Hậu chiếm tỉ lệ 43,3% so diện tích tự nhiên và 63,2% diện tích đất nông nghiệp của tỉnh. Con số tương ứng tại huyện Nghĩa Hưng là 38,9 và 59,7%. Như vậy, có thể thấy tỉ lệ diện tích đất lúa của 2 huyện so với diện tích tự nhiên và đất nông nghiệp thấp hơn trung bình của tỉnh. Lý do một phần do bị nhiễm mặn, một phần nông dân đã chuyển đổi sang nuôi trồng thủy sản (
Bảng 3.7. Chuyển dịch cơ cấu kinh tế nông nghiệp ở Nam Định (2009-2014)
3.1.4. Hiện trạng sử dụng phân bón
Bảng 3.8. Hiện trạng bón phân cho cây trồng tại tỉnh Nam Định
Bảng 3.9. Lượng phân bón vô cơ cho lúa ở các điểm nghiên cứu (kg/ha)
3.1.5. Tập quán canh tác và nhận thức của người dân địa phương về biến đổi khí hậu
Bảng 3.10. Thống kê dân số tỉnh Nam Định qua các năm (Đv: Người)
Bảng 3.11. Thông tin nông hộ ở hai điểm nghiên cứu
Bảng 3.12 Thu nhập trung bình của hộ nông dân (điều tra 2013), triệu đồng/hộ
Bảng 3.13. Tổng hợp đánh giá hiệu quả của các loại cây trồng
Bảng 3.14. Sử dụng lúa gạo của nông hộ tại các điểm điều tra 2013
Bảng 3.15. Những thay đổi rõ rệt về khí hậu được ghi nhận trong 30 năm (% khảo sát nông dân)
Bảng 3.16 Quan điểm của nông dân về các giải pháp công nghệ để giảm thiểu tổn thương do biến đổi khí hậu
3.2. Ảnh hưởng của phân đạm chậm tan đến phát thải khí nhà kính
3.2.1. Ảnh hưởng của phân đạm chậm tan đến phát thải CH4 trong ruộng lúa
Hình 3.3. Ảnh hưởng của đạm chậm tan đến động thái phát thải CH4 trên đất phù sa, cơ giới nhẹ ở Thịnh Long vụ mùa năm 2014
Đối với vụ Xuân 2015
Bảng 3.17. Tổng lượng phát thải CH4 dưới tác động của phân đạm chậm tan qua hai vụ ở hai địa điểm nghiên cứu
Bảng 3.18 Sự thay đổi lượng phát thải CH4 do thay đổi loại phân đạm ở hai vụ tại hai địa điểm nghiên cứu
3.2.2. Ảnh hưởng của phân đạm chậm tan đến phát thải N2O trong ruộng lúa
Hình 3.8. Ảnh hưởng của phân đạm chậm tan đến động thái phát thải N2O trong canh tác lúa tại Rạng Đông vụ mùa năm 2014
Hình 3.9. Ảnh hưởng của phân đạm chậm tan đên động thái phát thải N2O trong canh tác lúa tại Thịnh Long vụ xuân năm 2015
Hình 3.10 Ảnh hưởng của phân đạm chậm tan đến động thái phát thải N2O trong canh tác lúa tại Rạng Đông vụ xuân năm 2015
Bảng 3.19. Ảnh hưởng của phân đạm chậm tan đến tổng lượng khí N2O phát thải trong ruộng lúa
Bảng 3.20 Ảnh hưởng của phân đạm chậm tan đến lượng phát thải N2O
Hình 3.11 Cơ chế chuyển hóa đạm trong sản xuất Nông nghiệp và quá trình hình thành N2O (John Hassell, 2013)
Hình 3.13. Tốc độ thủy phân Urea dưới tác động của Agrotain
3.2.3. Ảnh hưởng của phân đạm chậm tan đến tổng lượng phát thải KNK trong ruộng lúa