Tốc độ phát thải khí CH4 - ảnh hưởng của bón phân- 123docz.net

Vào đợt bón phân thứ nhất (11-15 NSS), tốc độ phát thải khí có sự khác biệt qua phân tích thống kê ở mức ý nghĩa 1% giữa các nghiệm thức. Trong đó nghiệm thức ĐC có tốc độ phát thải cao nhất là 1,93 mg CH4 m-2 giờ-1 và thấp nhất là nghiệm thức TĐ là 0,24 mg CH4 m-2 giờ-1. Ở thời điểm 13 NSS và 15 NSS thì giữa nghiệm thức TL và TĐL không có sự khác biệt qua phân tích thống kê. Tại thời điểm 15 NSS thì nghiệm thức TĐ cho lượng khí phát thải thấp nhất trong bốn nghiệm thức.

Vào đợt bón phân thứ hai (21-25 NSS), tốc độ phát thải khí CH4 ở giai đoạn này dao động từ 1,46-0,12 mg CH4 m-2 giờ-1có sự khác biệt qua phân tích thống kê ở mức ý nghĩa 1% giữa các nghiệm thức. Ở thời điểm 21 NSS và 23 NSS thì nghiệm thức TĐ và TL không có sự khác biệt qua phân tích thống kê. Vào thời điểm 21 NSS nghiệm thức ĐC cho lượng khí phát thải cao nhất (1,46 mg CH4 m-2 giờ-1) và thấp nhất ở thời điểm 25 NSS (0,12 mg CH4 m-2 giờ-1).

Vào đợt bón phân thứ ba (46-50 NSS), tốc độ phát thải khí CH4 có sự khác biệt qua phân tích thống kê ở mức ý nghĩa 1% giữa các nghiệm thức. Trong đó nghiệm thức ĐC có tốc độ phát thải cao nhất là 0,87 mg CH4 m-2 giờ-1 và thấp nhất vẫn là nghiệm thức ĐC 0,17 mg CH4 m-2 giờ-1 vào giai đoạn 48 NSS và 50 NSS thì giữa 2 nghiệm thức TĐ và TL vẫn không có sự khác biệt qua phân tích thống kê (Phụ bảng 2.1).

Kết quả nghiên cứu cho thấy, bón rơm ủ với nấm Trichoderma có bổ sung đạm, lân, vi khuẩn cố định đạm và vi khuẩn hòa tan lân làm giảm phát thải CH4

so với bón rơm chỉ ủ với nấm Trichoderma.Tốc độ phát thải khí CH4 tại các thời điểm bón phân (11, 21, 46 NSS) đều tăng lên ở tất cả các nghiệm thức. Kết quả này có thể chỉ ra rằng, ở thời điểm sau khi bón đạm lượng phát thải tăng lên so với thời điểm trước khi bón đạm có thể là phân đạm giúp cây lúa phát triển tốt hơn dẫn đến phát thải methane nhiều hơn (Hình 3.1).

(mg CH4 m-2 giờ-1) 0,0 0,6 1,2 1,8 2,4 11 13 15 21 23 25 46 48 50 Ngày sau sạ T ố c đ ộ p h át t h ải k h í C H4 ĐC TĐ TL TĐL

Hình 3.1 Tốc độ phát thải khí CH4 qua các giai đoạn sinh trưởng của lúa OM5451

Ghi chú: ĐC: Rơm + Nấm Trichoderma; TĐL: Rơm + Nấm Trichoderma + Phân đạm + Phân lân + Vi khuẩn cố định đạm Azospirillum + Vi khuẩn hòa tan lân Pseudomonas stutzeri; TĐ: Rơm + Nấm Trichoderma + Phân đạm + Vi khuẩn cố định đạm Azospirillum; TL: Rơm + Nấm Trichoderma + Phân lân + Vi khuẩn hòa tan lân Pseudomonas stutzeri

Theo Phạm Văn Kim (2006), quá trình phát thải CH4 là quá trình hô hấp yếm khí của vi sinh vật. Trong quá trình này, các chất N và chất hữu cơ cao phân tử bị phân giải thành các acid hữu cơ như acid acetic, acid propionic, acid butyric,… Các acid này được nhóm vi khuẩn Metanobacteria phân giải tiếp thành CH4. Bón phân hữu cơ kết hợp phân vô cơ giảm hai lần phát thải CH4 ở India (Nayak et al., 2007). Theo thí nghiệm của Lindau (1994), cho thấy bón phân ure cao cũng góp tạo khí methane nhiều hơn có thể là do lượng phân đạm cao trong điều kiện ngập nước liên tục làm cho vi sinh vật hoạt động mạnh hơn và sự sinh trưởng của cây lúa tốt cũng phát thải khí CH4 nhiều hơn. Kết quả nghiên cứu của Quin et al. (2010) cho thấy lượng phát thải khí methane cao nhất vào giai đoạn sinh trưởng của cây lúa và lượng phát thải giảm rất lớn khi để khô vào giai đoạn này. Theo Lindau and Bollich (1993), bón ure làm tăng phát thải CH4 trên đất lúa ngập nước bởi vì sự thủy phân ure làm gia tăng pH đất và do đó làm gia tăng phát thải CH4 (Wang et al., 1992).

3.1.2 Ước lượng tổng lượng phát thải CH4 được qui đổi thành lượng phát thải CO2 (kg CO2 tương đương/3 đợt bón phân/ha)

Tổng lượng phát thải CH4 qua 3 đợt bón phân ở nghiệm thức ĐC (0,387 kg CH4) cao hơn nghiệm thức TĐ (0,298 kg CH4), TL (0,291 kg CH4) và TĐL (0,166 kg CH4). Tuy nhiên, khi đánh giá lượng phát thải khí này lên tiềm năng nóng lên toàn cầu được chuyển đổi sang lượng phát thải CO2 tương đương. Lượng phát thải CO2 được qui đổi dao động từ 4,152-9,684 kg CO2 tương đương

trong 3 đợt bón phân. Kết quả Bảng 3.1 cho thấy, canh tác lúa bằng biện pháp bón lót phân hữu cơ vi sinh ủ với nấm Trichoderma có bổ sung thêm đạm, lân, vi khuẩn cố định đạm và vi khuẩn hòa tan lân góp phần làm giảm lượng CH4 bốc thoát từ 23,048-57,125% so với đối chứng (ĐC) chỉ ủ rơm với nấm Trichoderma. Bảng 3.1 Tổng lượng phát thải khí CH4 được qui đổi thành lượng phát thải CO2 (kg CO2

tương đương)

Ghi chú: ĐC: Rơm + Nấm Trichoderma; TĐL: Rơm + Nấm Trichoderma + Phân đạm + Phân lân + Vi khuẩn cố định đạm Azospirillum + Vi khuẩn hòa tan lân Pseudomonas stutzeri; TĐ: Rơm + Nấm Trichoderma + Phân đạm + Vi khuẩn cố định đạm Azospirillum; TL: Rơm + Nấm Trichoderma + Phân lân + Vi khuẩn hòa tan lân Pseudomonas stutzeri

Nhiều nghiên cứu cho thấy, kết hợp bón hữu cơ gia tăng đáng kể lượng CH4 (Bronson et al., 1997; Kanno et al., 1997; Lindau and Bollich, 1993). Kết hợp bón hữu cơ dẫn đến phát thải CH4 ở mùa khô cao hơn mùa mưa vì sinh khối rơm lớn hơn ở mùa khô (Yagi and Minami, 1990). Khi bón rơm ủ với tỷ lệ C/N thấp, lượng CH4 bốc thoát ít hơn 2 lần.

Bón rơm ủ gia tăng CH4 chỉ 23-30% so với khi bón rơm rạ tươi tăng 162- 250% (Corton et al., 2000). Vì vậy, xử lý rơm rạ thời gian dài trước khi bắt đầu mùa vụ sẽ giảm lượng phát thải CH4 (Yan et al., 2009). Tuy nhiên, sự phân hủy hiếu khí khi thêm chất hữu cơ có thể giảm đáng kể phát thải CH4 (Yagi et al.,

1997), nhưng cùng thời điểm nó có thể dẫn đến tăng N2O từ sự nitrate hóa.

3.2 Ảnh hưởng của biện pháp bón phân hữu cơ vi sinh từ rơm rạ đế sự phát thải khí N2O sự phát thải khí N2O

3.2.1 Tốc độ phát thải khí N2O

Vào đợt bón phân thứ nhất (11-15 NSS), tốc độ phát thải khí N2O ở giai đoạn này dao động từ 0,14-0,31 mg N2O m-2 giờ-1. Ở thời điểm 15 NSS tốc độ phát thải khí N2O ở các nghiệm thức dao động trong khoảng 0,14-0,23 mg N2O m-2 giờ-1 thấpnhất ở giai đoạn này là nghiệm thức TĐL và TL khác biệt qua phân tích thống kê ở mức ý nghĩa 1% so với đối chứng (chỉ bổ sung nấm Trichoderma

trong quá trình ủ). Tuy nhiên không có sự khác biệt qua phân tích thống kê ở thời điểm 13 NSS (Hình 3.2).

Nghiệm thức

Lượng phát thải khí CH4 (kg CH4)

Quy đổi thành lượng phát thải CO2 (kg CO2 tương đương) Lượng phát thải so với đối chứng Đợt 1 Đợt 2 Đợt 3 Tổng Đợt 1 Đợt 2 Đợt 3 Tổng % ĐC 0,224 0,099 0,064 0,387 5,604 2,472 1,608 9,684 0,000 TĐ 0,141 0,084 0,074 0,298 3,516 2,088 1,848 7,452 -23,048 TL 0,146 0,088 0,058 0,291 3,648 2,196 1,440 7,284 -24,783 TĐL 0,070 0,055 0,041 0,166 1,752 1,380 1,020 4,152 -57,125

Vào đợt bón phân thức hai (21-25 NSS), tốc độ phát thải khí N2O ở giai đoạn này dao động 0,12-0,26 mg N2O m-2 giờ-1. Tốc độ phát thải khí N2O giữa các nghiệm thức không có sự khác biệt vào giai đoạn 21 và 23 NSS. Tuy nhiên, đến thời điểm 25 NSS tốc độ phát thải N2O ở nghiệm thức ĐC là 0,16 mg N2O m-2 giờ-1 cao khác biệt ý nghĩa ở mức 5% so với các nghiệm thức còn lại.

Vào đợt bón phân thứ ba (46-50 NSS), tốc độ phát thải khí N2O không khác biệt ý nghĩa giữa các nghiệm thức, ở giai đoạn này tốc độ phát thải khí N2O dao động từ 0,08 đến 0,19 mg N2O m-2 giờ-1 (Phụ bảng 2.2). (mg N2O m-2 giờ-1) 0,05 0,12 0,19 0,26 0,33 11 13 15 21 23 25 46 48 50 Ngày sau sạ T ố c đ ộ p h át th ải k h í N2 O ĐC TĐ TL TĐL

Hình 3.2 Tốc độ phát thải khí N2O qua các giai đoạn sinh trưởng của lúa OM5451

Sau khi bón đạm vì nguồn phát thải chủ yếu của N2O là do phân đạm, nhận định này cũng phù hợp với nghiên cứu của Quin et al. (2010) cho rằng khi đó lượng phát thải N2O ở nghiệm thức bón phân hóa học cao hơn so với bón phân hữu cơ và giảm phân đạm hóa học. Dư thừa thực vật hoặc phân xanh có thể là nguồn quan trọng phóng thích N2O (Baggs et al., 2003) nhưng thông tin về “số phận” của N từ nguồn này bón vào đất còn hạn chế (Mosier and Kroeze, 1998). Phát thải N2O tăng khi bón chất hữu cơ (Terry et al., 1981; Duxbury et al., 1982) bởi vì gia tăng sự khử nitrate (Beauchamp et al., 1989; Abeliovich et al., 1992).

3.2.2 Ước lượng tổng lượng phát thải N2O được qui đổi thành lượng phát thải CO2 (kg CO2 tương đương/3 đợt bón phân/ha)

Tổng lượng phát thải N2O qua 3 đợt bón phân ở các nghiệm thức dao động 0,065-0,084 kg N2O. Lượng phát thải này được qui đổi thành lượng phát thải

CO2 tương đương, với lượng phát thải của nghiệm thức ĐC, TĐ, TL, TĐL lần lượt là 25,175; 21,027; 20,598 và 19,310 kg CO2 tương đương trong 3 đợt bón phân. Kết quả Bảng 3.2 cho thấy, canh tác lúa bằng biện pháp bón lót phân hữu cơ vi sinh ủ với nấm Trichoderma có bổ sung thêm đạm, lân, vi khuẩn cố định đạm và vi khuẩn hòa tan lân cũng góp phần làm giảm lượng N2O bốc thoát từ 16,477-23,295% so với đối chứng (ĐC) chỉ ủ rơm với nấm Trichoderma.

Bảng 3.2 Tổng lượng phát thải khí N2O được qui đổi thành lượng phát thải CO2 (kg CO2 tương đương)

Nghiệm thức

Lượng phát thải khí N20 (kg N20)

Quy đổi thành lượng phát thải CO2 (kg CO2 tương đương) Lượng phát thải so với đối chứng Đợt 1 Đợt 2 Đợt 3 Tổng Đợt 1 Đợt 2 Đợt 3 Tổng % ĐC 0,039 0,026 0,019 0,084 11,729 7,867 5,579 25,175 0,000 TĐ 0,027 0,024 0,020 0,071 8,010 7,152 5,865 21,027 -16,477 TL 0,030 0,021 0,018 0,069 8,868 6,294 5,436 20,598 -18,182 TĐL 0,029 0,021 0,014 0,065 8,725 6,294 4,291 19,310 -23,295

Ghi chú: ĐC: Rơm + Nấm Trichoderma; TĐL: Rơm + Nấm Trichoderma + Phân đạm + Phân lân + Vi khuẩn cố định đạm Azospirillum + Vi khuẩn hòa tan lân Pseudomonas stutzeri; TĐ: Rơm + Nấm Trichoderma + Phân đạm + Vi khuẩn cố định đạm Azospirillum; TL: Rơm + Nấm Trichoderma + Phân lân + Vi khuẩn hòa tan lân Pseudomonas stutzeri

Kết quả nghiên cứu trước đây cho thấy, bón đạm hữu cơ cung cấp đạm cho cây trồng thấp hơn đạm từ urê, nhưng cũng làm giảm bốc thoát đạm bởi vì đạm được giữ trong đất nhiều hơn. Bón đạm hữu cơ liên tục trong thời gian dài làm tăng lượng đạm labile vì thế không tăng lượng N2O bốc thoát (Liangguo et al., 2004). Bởi vì chỉ bón phân hữu cơ trong một vụ nên có khác biệt với lượng rất nhỏ giữa các nghiệm thức. N2O được phát thải chủ yếu từ sự khử nitrate trong môi trường thiếu oxy, ở những cánh đồng lúa ngập không liên tục tăng lượng phát thải N2O so với ngập liên tục (Cai et al., 1997; Jin et al., 2005) mặc dù N2O cũng có thể được sinh ra từ sự nitrate hóa trong môi trường hiếu khí (Williams et al., 1992). Bốc thoát N2O trên đất lúa được xác định thấp hơn nhiều so với CH4

(Lindau et al., 1990; Cai et al., 1997), nó có thể giữ vai trò quan trọng bởi vì tiềm năng ấm lên toàn cầu của N2O được xác định cao hơn nhiều lần so với CH4 và CO2 (IPCC, 2007).

3.3 Ảnh hưởng của biện pháp bón phân hữu cơ vi sinh từ rơm rạ đến sinh trưởng của cây lúa

3.3.1 Chiều cao cây

Thời điểm 10 NSS, chiều cao cây lúa dao động trong khoảng 17,53 cm đến 19,17 cm, là khác biệt không có ý nghĩa qua phân tích thống kê giữa các nghiệm thức (Bảng 3.3). Sự khác biệt không có ý nghĩa qua phân tích thống kê

này có thể cho ta thấy được phân bón và lượng phân rơm ủ chưa ảnh hưởng đến sinh trưởng của cây lúa. Theo Nguyễn Ngọc Đệ (2008) cho rằng trong giai đoạn đầu, cây lúa ra lá nhanh. Từ lúc nảy mầm đến khi cây mạ được 3-4 lá (khoảng 10-12 ngày sau khi nảy mầm) cây lúa chỉ sử dụng chất dinh dưỡng dự trữ trong hạt gạo (phôi nhũ), nên chiều cao cây sẽ phụ thuộc vào quá trình phân giải chất dinh dưỡng có trong hạt, thêm vào đó là kỹ thuật canh tác và sự nảy mầm của hạt giống là như nhau. Nên nó là nguyên nhân dẫn đến chiều cao cây lúa ở các nghiệm thức trong giai đoạn này không có sự khác biệt rõ rệt. Chỉ khi cây có lá thứ 4, rễ cây mới có khả năng đồng hóa chất dinh dưỡng cho cây (Đinh Thế Lộc, 2006).

Vào thời điểm 20 NSS, chiều cao cây lúa dao động trong khoảng 34,90 cm đến 36,83 cm, là khác biệt không có ý nghĩa qua phân tích thống kê giữa các nghiệm thức. Ở giai đoạn này hàm lượng dinh dưỡng còn lại trong hạt không còn nhiều, nên cây lúa bắt đầu huy động nguồn dinh dưỡng bên ngoài để cung cấp dinh dưỡng cho quá trình sinh trưởng và phát triển. Theo nghiên cứu của Tạ Thời Cơ (2004), bón phân hữu cơ với liều lượng cao vào thời điểm 20 ngày sau khi sạ thì chiều cao cây lúa có thể gia tăng.

Chiều cao cây lúa giai đoạn 45 NSS dao động trong khoảng 74,77 cm đến 76,80 cm, là khác biệt không có ý nghĩa qua phân tích thống kê giữa các nghiệm thức. Giai đoạn sinh trưởng này cây lúa cần rất nhiều dinh dưỡng để hoàn thiện thân, lá và vươn lóng tối đa để chuẩn bị vào quá trình làm đòng. Giai đoạn này cần cung cấp đầy đủ dinh dưỡng để cây hoàn thiện quá trình sinh trưởng dinh dưỡng. Theo Yoshida (1985) trong điều kiện thuận lợi chiều cao cây lúa phụ thuộc vào giống, nhưng trong điều kiện ngoài đồng thì chiều cao cây lúa bị chi phối bởi điều kiện dinh dưỡng và chế độ nước.

Theo kết quả thu được ở giai đoạn 65 NSS chiều cao cây biến thiên trong khoảng 82,90 cm đến 84,67 cm, là khác biệt không có ý nghĩa qua phân tích thống kê giữa các nghiệm thức. Theo Nguyễn Ngọc Đệ (2008), cho rằng trong giai đoạn sinh sản này chiều cao cây lúa tăng trưởng chủ yếu do sự vươn lóng trên cùng, đồng thời giai đoạn này cây lúa trổ, vì vậy cần tập trung dinh dưỡng vào việc nuôi đòng vì thế nên chiều cao của cây lúa trong giai đoạn này không có sự khác biệt qua phân tích thống kê. Theo Yoshida (1982), chiều cao cây lúa phụ thuộc vào đặc tính di truyền của giống, nhưng nó cũng có những biến động do sự chi phối của dinh dưỡng và các tác động của môi trường.

Bảng 3.3 Ảnh hưởng của biện pháp bón phân hữu cơ vi sinh từ rơm rạ đến chiều cao (cm) cây lúa

Nghiệm thức Ngày sau sạ

10 20 45 65 ĐC 17,53 34,90 74,77 82,90 TĐ 18,90 35,80 75,93 84,17 TL 18,23 35,50 75,70 83,23 TĐL 19,17 36,83 76,80 84,67 Mức ý nghĩa ns ns ns ns CV. (%) 4,6 5,9 3,9 3,9

ns không khác biệt

Kết quả Bảng 3.3 cho thấy chiều cao cây lúa khác biệt không có ý nghĩa qua phân tích thống kê giữa các nghiệm thức ta có thể kết luận rằng giữa nghiệm thức đối chứng ĐC (rơm ủ với nấm Trichoderma) và ba nghiệm thức TĐ (rơm ủ với nấm Trichoderma, phân đạm và vi khuẩn cố định đạm Azospirillum), TL (rơm ủ với nấm Trichoderma, phân lân và vi khuẩn hòa tan lân Pseudomonas stutzeri), TĐL (rơm ủ với nấm Trichoderma, phân đạm, phân lân, vi khuẩn cố