L ời cam đ oan
2.2.4 Phương pháp xử lý số liệu
Đánh giá kết quả: phương pháp thống kê (phân tích phương sai, so sánh khác biệt trung bình) với kiểm định DUNCAN bằng phần mềm xử lý thống kê SPSS 16.0.
CHƯƠNG 3
KẾT QUẢ THẢO LUẬN
3.1 Ảnh hưởng của biện pháp tưới tiết kiệm lên sự phát thải CH4
3.1.1 Ảnh hưởng của biện pháp tưới lên lượng khí CH4.
* Giai đoạn 10 NSS
Lượng khí CH4 phát thải dao động trong khoảng 1,87 - 11,12 mg CH4 m-2 giờ-1
. Nghiệm thức CF lượng khí CH4 phát thải có khuynh hướng tăng ở 14 NSS (11,12 mg CH4 m-2 giờ-1), nghiệm thức AWD’ phát thải giảm ở 10 NSS (1,87 mg CH4 m-2 giờ-1) (Hình 3.1). Nghiệm thức CF có khuynh hướng phát thải khí CH4 cao hơn so với 2 nghiệm thức còn lại và có khác biệt ý nghĩa 1% về mặt thống kê ở 12 NSS và 14 NSS.
* Giai đoạn 20 NSS
Giai đoạn này, lúa bén rễ và hấp thu chất dinh dưỡng mạnh để tập trung cho việc đẻ nhánh. Ở nghiệm thức CF lượng phát thải CH4 vẫn cao hơn so với 2 nghiệm thức còn lại và có khác biệt ý nghĩa 1 % về mặt thống kê ở 22 NSS và 24 NSS. Lượng khí CH4 phát thải dao động trong khoảng 2,66 - 6,19 mg CH4 m-2 giờ-1. Nghiệm thức CF vẫn có khuynh hướng phát thải cao hơn 2 nghiệm thức còn lại, phát thải tăng ở 24 NSS (6,19 mg CH4 m-2 giờ-1), nghiệm thức AWD phát thải giảm ở 24NSS (2,66 mg CH4 m-2 giờ-
1) (Hình 3.1). * Giai đoạn 45 NSS
Đây là giai đoạn phát thải CH4 cao nhất. Lượng phát thải dao động trong khoảng 4,56 - 31,13 mg CH4 m-2 giờ-1. Tương tự giai đoạn 10 và 20 NSS, nghiệm thức CF có khuynh hướng phát thải khí CH4 cao hơn AWD và AWD’ và có khác biệt ý nghĩa mức 1% về mặt thống kê ở cả 3 ngày là 45 NSS, 47 NSS và 49 NSS.
Do ở 2 nghiệm thức AWD và AWD’ mực nước trên ruộng đã giảm xuống tạo môi trường thoáng khí làm hạn chế hoạt động của vi khuẩn metan
(Methanobacterium), do đó có thể giảm tích lũy lượng khí CH4. Còn nghiệm thức CF luôn trong điều kiện ngập nước tạo điều kiện thuận lợi cho vi khuẩn metan và hoạt động của vi sinh vật yếm khí nên làm tăng lượng phát thải CH4 lên.
Kết quả này cũng hoàn toàn phù hợp với nghiên cứu của Yagi et al. (1997) rút nước để đất khô giữa vụ làm giảm lượng phát thải CH4 trong ruộng lúa. Ở nghiệm thức AWD và AWD’ được rút nước cho khô nên có tác dụng cải tạo độ
thoáng khí của đất. Ngoài ra, biện pháp tưới này làm cho thấy gia tăng một lượng lớn oxy trong đất, số lượng vi sinh vật đất có thể gia tăng và độc chất trong đất có thể giảm. Vì tạo được sự thông thoáng và gia tăng lượng oxy trong đất, với điều kiện thoáng khí này, rễ cây lúa có thể tiết ra những enzyme như protease hoặc các acid hữu cơ làm thúc đẩy hoạt động quần thể vi sinh vật. Trên ruộng lúa, chỉ một lớp mỏng khoảng 10 cm đất mặt và vùng rễ là thoáng khí trong khi phần còn lại đều là yếm khí (Mikkelsen et al., 1995). Điều này giải thích tại sao ở nghiệm thức AWD’ có lượng khí phát thải thấp hơn ở nghiệm thức AWD. Ở nghiệm thức AWD’ mực nước ngập thấp hơn so với AWD nên đất đã thoáng khí hơn từ đó làm cho lượng khí CH4 phát thải thấp hơn.
Tuy nhiên ở giai đoạn 45 NSS lúa bắt đầu sinh sản nên rất cần nước và ở các nghiệm thức vẫn trong giai đoạn ngập nước. Đây là thời kỳ cây lúa đứng cái, làm đòng, phát triển về sinh khối, bộ rễ phát triển mạnh tạo thành hệ thống mao quản để khí CH4 phát thải, rễ huy động lượng lớn chất dinh dưỡng cho cây đồng thời cũng bài tiết các chất hữu cơ vào đất, làm lượng chất hữu cơ tăng, làm chất khử tăng do các phản ứng yếm khí làm thế oxy hóa khử (Eh) giảm, vì vậy làm tăng lượng CH4 phát thải (Nguyễn Hữu Thành và ctv., 2012).
0 10 20 30 40 9 10 12 14 19 20 22 24 44 45 47 49 ngày sau sạ Lượng phát thải CH4 (mg CH4 m-2 giờ-1 ) CF AWD AWD' Hình 3.1 Diến biến lượng phát thải khí CH4 (mg CH4 m-2 giờ-1 ) ở các thời điểm sinh trưởng lúa OM5451 của các biện pháp tưới trong vụĐông Xuân 2012 - 2013 Bình Minh - Vĩnh Long.
Ghi chú: CF: Tưới ngập liên tục; AWD: Tưới khô ngập luân phiên 1; AWD’: Tưới khô ngập luân phiên 2
Theo các thí nghiệm của Lindau (1994) cũng cho thấy bón phân urea cao góp phần tạo khí CH4 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 hơn làm phát thải CH4 nhiều hơn. Kết quả nghiên cứu của Nguyễn Văn Tỉnh và ctv. (2007), cường độ phát thải khí CH4 trong các giai đoạn đất khô ở ruộng tưới khô ngập luân phiên đa số đều nhỏ hơn ruộng ngập liên tục và giảm rõ rệt nhất ở giai đoạn đẻ nhánh và làm đòng. Theo Neue (1993) cũng nhận xét rằng trong một vụ lúa thường có 2-3 đỉnh phát thải khí CH4, thường vào giai đoạn sinh trưởng tích cực, giai đoạn trổ và giảm phát thải vào giai đoạn cuối đẻ nhánh và tượng khối sơ khởi. Kết quả nghiên cứu của Quin et al. (2010) cho thấy lượng phát thải khí CH4 cao nhất vào giai đoạn sinh trưởng của cây lúa và lượng phát thải giảm rất lớn khi để khô vào giai đoạn này.
Tóm lại: Sự phát thải khí CH4 ở nghiệm thức ngập liên tục có khuynh hướng cao hơn so với các nghiệm thức khô ngập luân phiên. Ở giai đoạn 45 – 49 NSS cho lượng khí CH4 phát thải cao nhất trong ba giai đoạn, kết quả này cũng phù hợp với nghiên cứu của Yagi và Minami (1990).
3.1.2 So sánh tổng lượng phát thải CH4 được qui đổi thành lượng phát thải CO2 (kg CO2 equivalent/3 đợt bón phân/ha) của các biện pháp tưới nước.
Tổng lượng phát thải khí CH4 ở ba nghiệm thức dao động 21,0 -54,5 kg CH4/3 đợt bón phân/ha. Trong đó, nghiệm thức CF đạt cao nhất (54,5 kg CH4/3 đợt bón phân/ha) và thấp nhất ở 2 nghiệm thức quản lý nước (AWD và AWD’). Tuy nhiên, tiềm năng nóng lên toàn cầu thường được so sánh dựa trên lượng phát thải CO2. Lượng phát thải CO2 được qui đổi dao động từ 483,0 - 1253,5 kg CO2 equivalent/3 đợt bón phân/ha. Kết quả Bảng 3.1 cho thấy, canh tác lúa theo phương pháp tưới khô ngập luân phiên 1, tưới khô ngập luân phiên 2 làm giảm lượng CH4 bốc thoát từ 34,7 - 61,5%.
Bảng 3.1 Tổng lượng phát thải CH4được qui đổi thành lượng phát thải CO2 (kg CO2 equivalent/3 đợt bón phân/ha) Nghiệm thức Lượng phát thải khí CH4 (kg CH4/3 đợt bón phân/ha) Qui đổi thành lượng phát thải CO2 (kg CO2 equivalent/3 đợt bón phân/ha) Lượng phát thải giảm (- )/tăng (+) so với đối chứng Đợt 1 Đợt 2 Đợt 3 Tổng Đợt 1 Đợt 2 Đợt 3 Tổng % CF 11,6 8,6 34,3 54,5 266,8 197,8 788,9 1253,5 0 AWD 4,8 5,1 15,8 25,7 110,4 117,3 591,1 818,8 -34,7 AWD' 4,9 6,5 9,6 21,0 112,7 149,5 220,8 483,0 -61,5
Ghi chú: CF: Tưới ngập liên tục
AWD: Tưới khô ngập luân phiên 1 AWD’: Tưới khô ngập luân phiên 2
3.2 Ảnh hưởng của biện pháp tưới tiết kiệm lên phát thải N2O
3.2.1 Ảnh hưởng của biện pháp tưới lên lượng khí N2O
* Giai đoạn 10 NSS
Trong giai đoạn này, nghiệm thức AWD’ có lượng phát thải N2O cao nhất vào 10 NSS với lượng phát thải 21,74 mg N2O m-2 giờ-1, nghiệm thức AWD có lượng khí phát thải thấp nhất ở 12 NSS là 0,07 mg N2O m-2 giờ-1
(Hình 3.2). * Giai đoạn 20 NSS
Hai nghiệm thức tưới khô ngập luân phiên có xu hướng phát thải cao hơn nghiệm thức tưới ngập liên tục. Ở giai đoạn này, nghiệm thức AWD có lượng phát thải N2O cao nhất ở 24 NSS là 17,50 mg N2O m-2 giờ-1, thấp nhất ở nghiệm thức CF vào 20 NSS là 1,83 mg N2O m-2 giờ-1
. * Giai đoạn 45 NSS
Ở giai đoạn này lượng phát thải N2O cao ở các nghiệm thức khô ngập luân phiên, cụ thể dao động 1,16 - 24,98 mg N2O m-2 giờ-1. Nghiệm thức AWD có khuynh hướng phát thải khí N2O tăng cao ở lần đo 47 NSS (24,98 mg N2O m-2 giờ-1), lượng phát thải giảm thấp vào 49 NSS ở nghiệm thức AWD’ (1,16 mg N2O m-2 giờ-1 ) (Hình 3.2). 0 10 20 30 9 10 12 14 19 20 22 24 44 45 47 49 ngày sau sạ Lượng phát thải N20 (mg N20 m-2 giờ-1) CF AWD AWD' Hình 3.2 Diến biến lượng phát thải khí N2O (mg N2O m-2 giờ-1 ) ở các thời điểm sinh trưởng lúa OM5451 của các biện pháp tưới trong vụĐông Xuân 2012 - 2013 Bình Minh - Vĩnh Long.
Ghi chú: CF: Tưới ngập liên tục; AWD: Tưới khô ngập luân phiên 1; AWD’: Tưới khô ngập luân phiên 2
Nhìn chung qua các giai đoạn lấy mẫu, lượng phát thải khí N2O ở 2 nghiệm thức tưới khô ngập luân phiên (AWD và AWD’) cao hơn ở nghiệm thức tưới ngập liên tục (CF) và giữa các nghiệm thức luôn có khác biệt ý nghĩa ở mức 1% về mặt thống kê. Sự bốc thoát N2O có thể là do NH4+ sinh ra từ sự thủy phân của urea được bón vào lớp đất mặt sẽ bị oxid hoá thành nitrate tại lớp đất mỏng tiếp giáp với lớp nước. Nitrate sau đó được di chuyển xuống tầng khử bên dưới, tại đây sự khử nitrate xảy ra và N2, N2O bị mất dưới thể hơi (Fillery
et al., 1984). Do mực nước trên ruộng ở 2 nghiệm thức AWD và AWD’ giảm,
vì vậy có thể làm cho đất được thoáng khí dẫn đến tốc độ nitrate hóa cao hơn nghiệm thức CF vì tiến trình nitrate hóa cần sự hiện diện của oxy để biến đổi NH4+-N thành NO3--N (Stehfest, 2005). Vì vậy, tưới khô ngập luân phiên đã làm cho đất thoáng khí hơn cách tưới ngập liên tục và làm cho tiến trình nitrate hóa diễn ra mạnh mẽ hơn dẫn đến đạm hiện diện ở dạng NO3- nhiều hơn. Điều này cũng đồng nghĩa với việc N2O phát thải ở nghiệm thức AWD và AWD’ có khuynh hướng cao hơn. Ngược lại, dưới điều kiện ngập liên tục như ở CF, điều kiện yếm khí làm giảm quá trình nitrat hóa, khí N2O bốc thoát rất ít. Kết quả này cũng tương tự với các nghiên cứu của Buresh et al. (1991); De Datta et al. (1991) cho rằng trong điều kiện ngập liên tục thì N2O bốc thoát ít. Nguyên nhân do đất đang ngập, chính vì vậy dạng đạm tồn tại chủ yếu là NH4+-N. Điều kiện đất ở giai đoạn này là yếm khí nên tiến trình nitrate hóa không xãy ra, nếu có thì với hàm lượng rất thấp. Đối với đất lúa ngập nước liên tục, điều kiện yếm khí thường xuyên, thiếu oxy làm hạn chế sự nitrate hóa. Ngược lại ở đất lúa thoáng khí, khử nitrate được xem là tiến trình quan trọng nhất ảnh hưởng đến sự mất N (Aulakh et al., 2001).
Theo Ngô Ngọc Hưng và ctv., (2004), ở đất lúa nước, sự mất đạm do khử nitrate có thể rất cao. Thông thường có 60-70% lượng đạm bón vào bị bay hơi dưới dạng N2O và N2. Trong điều kiện ngập nước, NO3- sẽ chuyển thành N2O và sự mất đạm trong đất và sự khử đạm ở tầng đất bên dưới sẽ làm đạm mất đi ở dạng hơi. Vì thế, N2O bốc thoát liên qua đến NO3-
trong đất và tiến trình nitrate hóa.
3.1.2 So sánh tổng lượng phát thải N2O được qui đổi thành lượng phát thải CO2 (kg CO2 equivalent/3 đợt bón phân/ha) của các biện pháp tưới nước.
Tổng lượng phát thải khí N2O ở ba nghiệm thức dao động 2,26 - 3,99 kg N2O/3 đợt bón phân/ha. Trong đó, nghiệm thức AWD’ đạt cao nhất (3,99 kg N2O/3 đợt bón phân/ha). Tuy nhiên, tiềm năng nóng lên toàn cầu thường được so sánh dựa trên lượng phát thải CO2. Lượng phát thải CO2 được qui đổi dao động từ 6689,6 - 11810,4 kg CO2 equivalent/3 đợt bón phân/ha. Kết quả Bảng 3.2 cho
thấy, 2 biện pháp tưới khô ngập luân phiên đều làm tăng lượng phát thải so với đối chứng (tưới ngập liên tục), với lượng tăng dao động từ 57,79 -76,30%.
Bảng 3.2 Tổng lượng phát thải khí N2O được qui đổi thành lượng phát thải CO2 (kg CO2 equivalent/3 đợt bón phân/ha. NT Lượng phát thải khí N2O (kg N2O/3 đợt bón phân/ha) Qui đổi thành lượng phát thải CO2 (kg CO2 equivalent/3 đợt bón phân/ha) Lượng phát thải giảm (-)/tăng (+) so với đối chứng Đợt 1 Đợt 2 Đợt 3 Tổng Đợt 1 Đợt 2 Đợt 3 Tổng % CF 6,6 4,6 11,4 22,6 1953,6 1361,6 3374,4 6689,6 0 AWD 5,5 14,3 15,9 35,7 1628,0 4232,8 4706,4 10567,2 +57,96 AWD' 14,5 9,7 15,7 39,9 4292,0 2871,2 4647,2 11810,4 +76,55
Ghi chú: CF: Tưới ngập liên tục
AWD: Tưới khô ngập luân phiên 1 AWD’: Tưới khô ngập luân phiên 2
3.3 Ảnh hưởng của các biện pháp tưới lên sự sinh trưởng của cây lúa
3.3.1 Chiều cao cây
Qua Bảng 3.3 cho thấy chiều cao cây lúa giữa các biện pháp tưới không có khác biệt ý nghĩa thống kê và dao động trong khoảng 16,4 – 16,7 cm. Thời kỳ gieo đến khi mạ có 3 lá chế độ nước liên quan đến yếu tố nhiệt độ và oxy. Trong thời kỳ này nếu làm đất kỹ, bề mặt ruộng tương đối bằng phẳng cần giữ bảo hoà nước hay có một lớp nước nông 2 - 5cm, bộ rễ lúa dễ phát triển và hút thức ăn thuận lợi. Mặt khác, lớp nước có thể khống chế hạt cỏ nảy mầm và sinh trưởng (Nguyễn Văn Luật, 2003; Ngô Đức Thiệu và ctv., 1978).
Giai đoạn 20 NSS, chiều cao cây dao động trong khoảng 34,4 – 36,4 cm, không có khác biệt ý nghĩa thống kê giữa các biện pháp tưới (Bảng 3.3). Theo Nguyễn Văn Hoan (1999), sau khi lúa đẻ nhánh rộ nếu cần tăng cường sự đẻ nhánh thì rút cạn nước chỉ giữ vừa đủ bùn mềm trong 4 - 5ngày. Giun trong ruộng hoạt động mạnh, đùn mùn đều, cây lúa sinh thêm một lớp nhánh lúc đó cần đưa nước trở lại mức 5 – 6 cm để các nhánh đã đẻ lớn lên. Giai đoạn từ đẻ nhánh rộ đến đứng cái, để loại trừ các nhánh vô hiệu giúp cây lúa tập trung chất dinh dưỡng nuôi các nhánh còn lại, các kết quả nghiên cứu cho thấy rằng hạn chế nhánh vô hiệu bằng tháo cạn nước hoặc tưới sâu đều cho năng suất cao, nhưng tháo cạn có tác dụng tốt hơn
Bảng 3.3 Ảnh hưởng của các biện pháp tưới lên chiều cao (cm) qua các giai đoạn sinh trưởng lúa OM5451 trong vụĐông Xuân 2012 - 2013 Bình Minh – Vĩnh Long
Nghiệm thức NSS 10 20 45 65 90 CF 16,4 36,2 62,5 85,7 84,5 AWD 16,7 34,4 64,1 87,0 84,7 AWD’ 16,5 34,4 62,8 86,2 84,4 F ns ns ns ns ns CV (%) 2,98 4,05 3,13 0,89 1,71
Ghi chú: Trong cùng một cột theo sau là những chữ giống nhau thì không khác biệt ý nghĩa thống kê qua kiểm định DUNCAN ở mức ý nghĩa 5%; ns: không khác biệt ý nghĩa thống kê; *: khác biệt ở mức ý nghĩa 5%; **: khác biệt ở mức ý nghĩa 1%.
Giai đoạn kế tiếp 45 NSS, chiều cao cây lúa gia tăng với dao động trong khoảng 62,5 – 64,1 cm và không có khác biệt ý nghĩa thống kê giữa các nghiệm thức tưới. Trong thời kỳ này, nhu cầu nước của cây lúa rất cao, thiếu nước dù chỉ là trong một thời gian ngắn cũng đã làm giảm năng suất rõ rệt (Nguyễn Văn Luật, 2003). Đây cũng là giai đoạn cây lúa sinh trưởng mạnh, hấp thu tốt chất dinh dưỡng, lượng phân bón, lượng nước bên ngoài nên chiều cao cây giữa các biện pháp tưới khô ngập luân phiên và ngập liên tục không khác biệt có ý nghĩa về mặt thống kê.
Tiếp đến là giai đoạn 65 NSS, nghiệm thức AWD có chiều cao cao nhất (87,0 cm), thấp nhất (85,7 cm) ở nghiệm thức CF. Giữa các nghiệm thức tưới không có khác biệt về mặt ý nghĩa thống kê (Bảng 3.3). Đây là giai đoạn phát triển nhanh nhất của 5 lóng trên cùng để cây lúa trổ bông (Nguyễn Ngọc Đệ, 2008). Vì vậy chiều cao cây tăng lên rõ rệt và có sự khác biệt. Giai đoạn này, không có lớp nước hoặc lớp nước sâu (20-25 cm) thì trọng lượng khô thân lá, hạt đều giảm so với lớp nước nông 3-5 cm. Lớp nước nông đảm bảo đủ lượng nước cần