- Đối tượng nghiờn cứu của đề tài là chế độ nước mặt ruộng lỳa và phỏt thải khớ mờtan.
Cơ cấu mựa vụ lỳa ở vựng nghiờn cứu cú hai vụ: Vụ xuõn chọn giống lỳa Xuõn chớnh vụ và vụ Mựa chọn giống lỳa mựa chớnh vụ, vỡ cỏc giống lỳa này được nụng dõn sử dụng gieo trồng chiếm diện tớch lớn trong cỏc mựa vụ ở vựng đồng bằng sụng Hồng núi chung và vựng nghiờn cứu núi riờng.
- Thời vụ gieo cấy:
+ Vụ Xuõn: gieo mạ từ 10-25/I ; Cấy 25/II và thu hoạch từ 25/VI đến 30 /VI + Vụ Mựa: gieo mạ từ 10- 20/VI ; Cấy từ 10- 20/VII và thu hoạch từ 20X - 30/X - Đặc điểm sinh trưởng của giống lỳa :
Cỏc giống lỳa gieo cấy trong vựng nghiờn cứu cú tổng thời gian sinh trưởng trong vụ Xuõn từ 165 đến 175 ngày và vụ Mựa từ 120 đến 125 ngày và được chia thành 6 thời kỳ sinh trưởng như sau:
+ Thời kỳ mạ: kể từ khi gieo hạt đến khi cõy mạ đủ tiờu chuẩn nhổ để cấy. Thời kỳ này cõy mạ được gieo trờn đất chuyờn mạ, nụng dõn chăm súc theo quy trỡnh kỹ thuật làm mạ.
+ Thời kỳ từ cấy đến bộn rễ hồi xanh: Cõy lỳa yờu cầu một lớp nước ngập 2/3 cõy mạ để bộn rễ và phục hồi nhanh.
+ Thời kỳ từ hồi xanh đến đẻ nhỏnh tối đa: Cõy lỳa yờu cầu lớp nước nụng trờn ruộng (2-3 cm) để xỳc tiến quỏ trỡnh đẻ nhỏnh hữu hiệu.
+ Thời kỳ từ sau đẻ nhỏnh hữu hiệu đến làm đốt - làm đũng: cõy lỳa khụng cần lớp nước trờn ruộng, nờn để ruộng cạn (nụng lộ phơi), lỳc này rễ lỳa sẽ phỏt triển xuống sõu, hạn chế sự đẻ nhỏnh vụ hiệu, chống lốp đổ cho lỳa.
+ Thời kỳ từ làm đũng đến trổ bụng: Cõy lỳa thực hiện hai quỏ trỡnh song song, đú là phỏt triển cơ quan sinh dinh dưỡng và tạo ra bụng hạt nờn cần lớp nước trờn ruộng để trổ bụng và tạo ra năng suất.
+ Thời kỳ từ trổ đến chớn: trong thời gian đầu của thời kỳ này (từ trổ bụng đến hạt chớn sữa) cõy lỳa vẫn cần một lớp nước trờn ruộng để nõng cao năng suất và chất lượng hạt lỳa. Từ sau chớn sữa đến chớn hoàn toàn cú thể phơi ruộng để thỳc đẩy nhanh sự chớn của lỳa và tạo điều kiện thuận lợi cho thu hoạch.
- Cỏc biện phỏp canh tỏc: * Chế độ bún phõn:
- Bún lút: 8000 kg phõn chuồng ủ kỹ+ 800 kg lõn + 110 kg đạm/ha; - Bún thỳc: 80 kg đạm + 80 kg kali/ha;
- Bún đún đũng: 30 kg đạm + 110 kg kali/ha.
* Cỏc biện phỏp canh tỏc khỏc như: Làm đất, luõn canh cõy trồng, mật độ gieo cấy, chăm súc, phũng trừ sõu bệnh cho lỳa theo quy trỡnh kỹ thuật của phũng nụng nghiệp Hoài Đức và Bộ Nụng nghiệp và Phỏt triển nụng thụn.
* Phỏt thải khớ mờtan được trỡnh bày ở phần phương phỏp nghiờn cứu. 2.2. Nội dung nghiờn cứu
- Nghiờn cứu ảnh hưởng của chế độ tưới đến lượng nước tiết kiệm được.
- Nghiờn cứu ảnh hưởng của chế độ tưới đến sinh trưởng, phỏt triển và năng suất lỳa.
- Nghiờn cứu ảnh hưởng của chế độ tưới đến phỏt thải khớ nhà kớnh.
- Đề xuất chế độ nước nhằm giảm thiểu CH4 phỏt thải trờn ruộng lỳa, khụng làm giảm năng suất lỳa.
2.3. Phương phỏp nghiờn cứu
2.3.1. Địa điểm nghiờn cứu
- Thớ nghiệm được thực hiện tại Trạm thực nghiệm khớ tượng nụng nghiệp đồng bằng Bắc Bộ thuộc Viện khoa học khớ tượng thuỷ văn và mụi trường, trờn địa bàn xó Kim Chung huyện Hoài Đức tỉnh Hà Tõy (nay là Hà Nội), bờn cạnh Quốc lộ 32 (Hà Nội - Sơn Tõy), cỏch Hà Nội 13 km về phớa tõy.
- Huyện Hoài Đức là vựng đại điện cho vựng đất phự sa trung tớnh ớt chua cú diện tớch lớn nhất, điều kiện tự nhiờn và tập quỏn canh tỏc điển hỡnh, đại diện cho vựng trồng lỳa nước đồng bằng sụng Hồng. Những kết quả nghiờn cứu rỳt ra từ đõy cú thể ỏp dụng cho cỏc vựng khỏc cú điều kiện tương tự;
- Trạm thực nghiệm khớ tượng nụng nghiệp đồng bằng Bắc Bộ cú trang thiết bị hiện đại, cỏn bộ kỹ thuật cú trỡnh độ và kinh nghiệm, đỏp ứng cho cỏc nghiờn cứu, đo đạc thực nghiệm;
- Hệ thống thuỷ lợi của khu thớ nghiệm hoàn chỉnh, chủ động điều tiết nước trờn ruộng, đỏp ứng đầy đủ cỏc yờu cầu thớ nghiệm.
- Tớnh chất đất của khu vực thớ nghiệm thuộc đất trung tớnh, thành phần cơ giới nhẹ, độ pH = 6,8, hàm lượng mựn 2,6 %, đạm tổng số 0,11 %, dung tớch hấp thụ và độ no bazơ cao do đặc điểm mẫu chất của hệ thống, điều kiện địa hỡnh, chế độ tưới tiờu. Đất mới hỡnh thành, chưa phõn húa rừ màu sắc, vẫn giữ được màu nõu tươi.
Đất cú phản ứng trung tớnh, dung tớch hấp thụ và độ no bazơ cao, hàm lượng Ca++ và Mg++ tương đối khỏ, chất hữu cơ và dinh dưỡng khỏc từ khỏ đến giàu. Tuy nhiờn hàm lượng đạm trong đất nghốo đến trung bỡnh, do chế độ canh tỏc, đó lấy đi từ đất một lượng nitơ rất lớn, nhưng chưa phục hồi và bổ sung đủ lượng dinh dưỡng mất đi.
Đất cú thành phần cơ giới thịt trung bỡnh đến thịt nặng. Tầng 0 30 cm khỏ tơi xốp, khả năng trao đổi dinh dưỡng, giữ nước giữ phõn tốt.
Đất thớch hợp với nhiều loại cõy trồng, cõy ngắn ngày như lỳa, rau màu, đậu đỗ... cõy ăn quả cỏc loại. Tuy nhiờn trong quỏ trỡnh canh tỏc cần tăng cường cõn đối dinh dưỡng N, P, K, luõn canh cõy họ đậu để cải tạo đất, phũng trừ sõu bệnh cho cõy trồng trong cỏc thời vụ.
Đất nghiờn cứu trồng lỳa mà bộ rễ lỳa phỏt triển mạnh ở tầng canh tỏc cú độ sõu đến 20 cm. Dựa vào hàm lượng mựn cú thể núi đất cú điều kiện tương đối thuận lợi cho sự hỡnh thành CH4. Bởi vỡ, hàm lượng mựn của đất càng cao thỡ sự phỏt thải CH4 càng thuận lợi.
Những đặc điểm của đất nghiờn cứu trờn phản ỏnh rừ nột những đặc điểm chung của đất phự sa sụng Hồng khụng được bồi hàng năm. Đú là đất cú phản ứng trung tớnh giàu Ca và Mg, thành phần cơ giới từ thịt đến sột, độ phỡ được đỏnh giỏ chung từ trung bỡnh đến cao. Ở điều kiện này cõy lỳa phỏt triển thuận lợi và cú ảnh hưởng trực tiếp đến sự phỏt thải CH4 và sẽ được trỡnh bày ở những phần sau.
2.3.2. Bố trớ thớ nghiệm
2.3.2.1. Bố trớ ụ ruộng và bể thớ nghiệm
Trong mỗi ụ ruộng phải bằng phẳng, cao độ mặt đất chờnh nhau tối đa 3 cm và đảm bảo đồng đều về sinh trưởng, phỏt triển của cõy trồng, thực hiện cỏc biện phỏp kỹ thuật trồng lỳa thụng thường của nụng dõn vựng đồng bằng sụng Hồng. ễ ruộng hỡnh chữ nhật, dài 40m, rộng 20m.
Trong khu thớ nghiệm bố trớ 10 bể, trong đú 5 bể cú đỏy và 5 bể khụng đỏy, mỗi bể kớch thước 100 x 100 x 120 (cm), kết cấu gạch xõy trỏt và đỏnh búng chống thấm đảm bảo nước khụng ngấm ngang hoặc đứng. Khu thớ nghiệm được ngăn cỏch với bờn ngoài bằng tường gạch xõy cao 30 cm.
Mỗi ụ ruộng thớ nghiệm bố trớ một cầu cụng tỏc phục vụ cho quan trắc viờn đi lại lấy mẫu thớ nghiệm, cầu được làm bằng tre, chiều rộng 35 40 cm, chiều dài 6m và cao cỏch mặt ruộng khoảng 80 cm. Hệ thống cầu phải đảm bảo khụng ảnh hưởng đến sự sinh trưởng phỏt triển của cõy lỳa (hỡnh 2.2, hỡnh 2.3).
Ao trữ nước
Kênh tưới Bờ bao gạch xây
Bể có đáy
Bể không đáy
Công thức: NTX Bể thí nghiệm Cầu công tác
Đường đi
Kênh tiêu
Ô ruộng lúa đối chứng
Vườn khí tượng 11 2 1 3 4 5 7 8 9 10 12 13 ĐC1 CT1 CT2 CT4 CT2 CT3 40 m 20 m Hỡnh 2.2- Sơ đồ bố trớ thớ nghiệm
Hỡnh 2.3. Sơ đồ bố trớ thớ nghiệm
2.3.2.2. Hệ thống tưới
Kờnh tưới và tiờu bố trớ tỏch rời và vuụng gúc với chiều dài ụ ruộng để thuận tiện trong việc tưới và tiờu rỳt nước trờn ruộng. Nguồn nước tưới được lấy từ kờnh nhỏnh của hệ thống thuỷ nụng Đan Hoài, đảm bảo cung cấp đầy đủ theo quy trỡnh tưới. Ao chứa được bố trớ cạnh ụ ruộng thớ nghiệm để dự trữ khi nguồn nước khan hiếm. Việc tiờu nước mưa và rỳt cạn nước định kỳ hoàn toàn chủ động bằng mỏy bơm.
2.3.2.3. Cỏc cụng thức thớ nghiệm
Cơ sở chọn cụng thức thớ nghiệm: (i) Kế thừa cú chọn lọc cỏc kết quả nghiờn cứu trong và ngoài nước; (ii) Phõn tớch ưu khuyết điểm cỏc cụng thức, từ đú đó chọn cỏc cụng thức sau để bố trớ thớ nghiệm:
Cụng thức đối chứng (CTĐC): bể 1 và 2, tưới ngập nụng thường xuyờn (NTX). Lớp nước mặt ruộng ở cỏc giai đoạn sinh trưởng được duy trỡ như sau: Giai đoạn cấy - hồi xanh duy trỡ lớp nước mặt sõu 2030 mm, gặp mưa thỏo trở lại mực nước 2030 mm trong 01 ngày. Từ giai đoạn đẻ nhỏnh đến chớn, duy trỡ lớp nước 3060 mm, gặp mưa độ sõu tăng lờn 6090 mm, để cạn tự nhiờn về độ sõu 3060 mm. Trước khi thu hoạch 10-15 ngày thỏo cạn nước. Lớp nước mặt ruộng được mụ phỏng như hỡnh 2.4.
0 2 4 6 8 10 1 10 20 30 40 50 60 70 80 90 1 00 104 Cấy - hồi Đẻ nhánh Đứng cái-Làm đòng Trổ bông Ngậm sữa-Chắc xanh Chín vàng
Giai đoạn sinh trưởng
H
(cm)
Hỡnh 2.4- Mụ phỏng lớp nước mặt ruộng (đối chứng) Cụng thức 1 (CT1): bể 3 và 4, tưới nụng lộ liờn tiếp (NLLT); Lớp nước mặt ruộng ở cỏc giai đoạn được duy trỡ như sau:
+ Giai đoạn cấy-hồi xanh: duy trỡ lớp nước mặt ruộng 2030 mm, gặp mưa thỏo cạn trở lại mực nước 2030 mm trong 1 ngày.
+ Giai đoạn đẻ nhỏnh: lớp nước mặt ruộng 3060 mm, để rỳt cạn tự nhiờn lộ mặt đất, tưới lờn 3060 mm, gặp mưa độ sõu tăng lờn 6090 mm, để rỳt cạn tự nhiờn lộ mặt đất, tưới lờn 3060 mm.
+ Giai đoạn làm đũng: lớp nước mặt ruộng 30 60 mm, để rỳt cạn tự nhiờn, lộ mặt đất, tưới lờn 30 60 mm, gặp mưa tương tự giai đoạn đẻ nhỏnh.
+ Giai đoạn trỗ bụng: lớp nước mặt ruộng 30 60 mm, để rỳt cạn tự nhiờn, lộ mặt đất, tưới lờn 30 60 mm, gặp mưa tương tự giai đoạn đẻ nhỏnh.
+ Giai đoạn ngậm sữa-chắc xanh: lớp nước mặt ruộng 30 60 mm, để rỳt cạn tự nhiờn, lộ mặt đất, sau đú tưới lờn 30 60 mm, gặp mưa tương tự giai đoạn đẻ nhỏnh. Trước khi thu hoạch 10-15 ngày, thỏo cạn nước.
0 2 4 6 8 10 1 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 104 Cấy - hồi Đẻ nhánh Đứng cái-Làm đòng Trổ bông Ngậm sữa-Chắc xanh Chín vàng
Giai đoạn sinh trưởng
H
(cm)
Hỡnh 2.5- Mụ phỏng lớp nước mặt ruộng (CT1) Cụng thức 2 (CT2): bể 5, 6 và 9, 10, tưới nụng lộ phơi (NLP).
Lớp nước mặt ruộng ở cỏc giai đoạn sinh trưởng được duy trỡ như sau:
+ Giai đoạn cấy-hồi xanh: duy trỡ lớp nước mặt ruộng 2030 mm, gặp mưa thỏo cạn trở lại 2030 mm trong 1 ngày.
+ Giai đoạn đẻ nhỏnh: lớp nước mặt ruộng 3060 mm, để rỳt cạn tự nhiờn lộ mặt đất 12 ngày, tưới lờn 3060 mm; gặp mưa tăng độ sõu 6090mm để rỳt cạn tự nhiờn lộ mặt đất 12 ngày, tưới lờn 3060 mm. Cuối đẻ nhỏnh: thỏo cạn nước lộ phơi ruộng 10 ngày.
+ Giai đoạn làm đũng: lớp nước mặt ruộng 3060 mm, để rỳt cạn tự nhiờn lộ mặt đất 12 ngày, tưới lờn 3060 mm, gặp mưa tương tự như đẻ nhỏnh.
+ Giai đoạn trỗ bụng: lớp nước mặt ruộng 3060 mm, để rỳt cạn tự nhiờn, lộ mặt đất, tưới ngay lờn 3060 mm; gặp mưa độ sõu tăng lờn 6090 mm để rỳt cạn tự nhiờn, lộ mặt đất, tưới ngay lờn 3060 mm.
+ Giai đoạn chắc xanh-chớn: lớp nước mặt ruộng 3060 mm, để rỳt cạn tự nhiờn, lộ mặt đất 13 ngày, tưới lờn 3060 mm gặp mưa tương tự giai đoạn đẻ nhỏnh. Trước thu hoạch 1015 ngày thỏo cạn ruộng.
0 2 4 6 8 10 1 10 20 30 40 50 60 70 80 90 10 0 10 4 Cấy - hồi Đẻ nhánh Đứng cái-Làm đòng Trổ bông Ngậm sữa-Chắc xanh Chín vàng
Giai đoạn sinh trưởng
H
(cm
)
Hỡnh 2.6- Mụ phỏng lớp nước mặt ruộng (CT2)
Cụng thức 3 (CT3): bể 11, 12 và 13, tưới giữ ẩm 60, 80 và 70% độ ẩm bóo hoà đất; Duy trỡ độ ẩm đất ở cỏc giai đoạn sinh trưởng như sau:
+ Giai đoạn cấy-hồi xanh: duy trỡ lớp nước mặt ruộng 2030 mm, gặp mưa thỏo trở về mực nước 2030 mm trong 1 ngày.
+ Cỏc giai đoạn đẻ nhỏnh, làm đũng, chắc xanh, chớn: khi độ ẩm đất giảm đến độ ẩm giới hạn dưới theo cỏc mức 60%, 70% và 80% độ ẩm đất bóo hũa thỡ tưới để nõng độ ẩm đất đạt độ ẩm đất bóo hũa (gần 100%).
+ Giai đoạn trổ bụng: duy trỡ lớp nước mặt ruộng 3060 mm, để rỳt cạn tự nhiờn lộ mặt đất tưới ngay lờn 3060 mm, gặp mưa xử lý tương tự cỏc cụng thức khỏc. Trước thu hoạch 1015 ngày khụng tưới.
Cụng thức 4 (CT4): bể 7 và 8, thớ nghiệm phỏt thải CH4 trờn khoảng trống khụng cấy lỳa. Duy trỡ lớp nước mặt ruộng tương tự cụng thức đối chứng.
Mỗi cụng thức thớ nghiệm được đo lặp lại 3 lần. Cỏc cụng thức thớ nghiệm chỉ khỏc nhau về chế độ nước (mực nước, mức tưới, đợt tưới và thời gian phơi-lộ ruộng), cỏc yếu tố: giống, thời vụ, kỹ thuật canh tỏc, chế độ bún phõn và chăm súc là như nhau.
2.3.3. Cỏc chỉ tiờu theo dừi thớ nghiệm và phương phỏp nghiờn cứu 2.3.3.1. Theo dừi cỏc yếu tố khớ hậu 2.3.3.1. Theo dừi cỏc yếu tố khớ hậu
Tại cỏc bể thớ nghiệm, mực nước được đo bằng thước nhựa và hệ thống cọc gắn cố định tại cỏc điểm đo, độ ẩm đất được xỏc định bằng thiết bị đo độ ẩm nhanh tại hiện trường của hóng Eijkelkamp (Hà Lan). Gắn cố định thước đo chiều sõu mực nước trờn mặt ruộng và đầu đo độ ẩm đất (soil moisture meter) tại cỏc độ sõu 15cm, 45cm và 75 cm so với mặt đất trong bể. Theo dừi số liệu về mực nước và độ ẩm đất định kỳ vào 8 giờ, 17 giờ hàng ngày và trước sau cỏc đợt tưới, mưa từ khi cấy đến
khi thu hoạch.
Xỏc định lượng bốc thoỏt hơi nước mặt ruộng (ETa)
+ Cụng thức tưới ngập
Bể cú đỏy: ETai = hi-1 + mi + Pi - hi+1 - Ti (2.1) Bể khụng đỏy: ETai = hi-1 + mi + Pi - hi+1 - Ki - Ti (2.2) Trong đú: hi+1, hi-1- chiều sõu lớp nước trờn ruộng tại cuối và đầu thời đoạn i (mm);
mi - lượng nước tưới tại thời đoạn i (mm); Pi- lượng mưa tại thời đoạn i (mm);
ETai- lượng bốc-thoỏt hơi nước mặt ruộng thực tế tại thời đoạn i (mm); Ki- lượng nước thấm ổn định tại thời đoạn i (mm);
Ti- lượng nước thỏo tại thời đoạn i (mm); + Cụng thức tưới giữ ẩm 20 100 1 20 100 1 20
Hỡnh 2.7. Sơ đồ bể thớ nghiệm cú đỏy và khụng đỏy
Bể cú đỏy: ETai = Wi-1 + mi + Pi + Si - Wi+1 (2.3)
Wi+1 = Hi+1A i+1
Wi-1 = Hi-1A i-1
Si = maxA(Hi+1- Hi-1)
Bể khụng đỏy: ETai = Wi-1 + mi + Pi + Si + G i - Wi+1 - Ki (2.4)
Wi+1 = Hi+1A i+1
Wi-1 = Hi-1A i-1
Si = maxA(Hi+1- Hi-1) Trong đú:
Wi+1, Wi-1- lượng nước trong tầng rễ cõy tại cuối và đầu thời đoạn i (mm); Hi+1, Hi-1- chiều sõu rễ cõy tại cuối và đầu thời đoạn i (mm);
i+1, i-1- độ ẩm đất trong tầng rễ cõy tại cuối và đầu thời đoạn i (mm)(%A);
max- độ ẩm đất tối đa đồng ruộng (%A); A- độ rỗng đất trong tầng rễ cõy (%V);
mi - lượng nước tưới cho cõy trồng tại thời đoạn i (mm);