CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
2.2. Phương pháp luận và phương pháp nghiên cứu
2.2.3. Phương pháp bố trí thí nghiệm đồng ruộng
Thí nghiệm được tiến hành đo phát thải khí N2O trong vụ hè thu năm 2018 trên đất đỏ ferralit tại Ngọc Lặc, Thanh Hóa và đất cát biển tại Nghi Lộc, Nghệ An. Diện tích ô thí nghiệm 20 m2 (5m x 4m) và mỗi công thức được nhắc lại 3 lần.
Tại mỗi điểm, nghiên cứu bố trí đặt điểm quan trắc trên ruộng của nông dân, 3 lần nhắc lại.
- Liều lượng phân bón: 90kg N/ha, 115 kg P2O5 và 110 kg K2O; - Phương thức bón:
+ Bón lót: Toàn bộ phân chuồng, phân hữu cơ vi sinh và phân lân. + Thúc lần 1: 30% lượng phân đạm, + 30% lượng phân kali. + Thúc lần 2: 50% lượng phân đạm + 50% lượng phân kali. + Thúc lần 3: Toàn bộ số phân còn lại.
Các chỉ tiêu theo dõi gồm: Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất ngô, phát thải khí N2O trên ruộng ngô ở các thời kì sinh trưởng: gieo, 3-4 lá, 7-8 lá, xoắn nõn, trổ cờ, phun râu, chín sữa, chín sáp và thu hoạch.
Tóm tắt thông tin về quy mô các điểm thí nghiệm được thể hiện tại bảng 2.1.
Bảng 2.1. Thông tin, địa điểm, quy mô các thí nghiệm
Tỉnh Chủ ruộng Tọa độ điểm Địa điểm Diện
tích m2 Giống thời vụ Nghệ An Nguyễn Đức Thư 18°47'31.42" 105°39'29.80" Xóm 4 Nghi Trung, Nghi Lộc, Nghệ An 750 C919 Hè thu Thanh Hóa Nguyên Anh Trung 20° 3'54.31" 105°26'43.26" Thôn Minh Liên, ngọc Trung, Ngọc Lặc, Thanh Hóa 1500 SSC 131 Hè thu
Chọn ruộng có phương thức canh tác đại diện cho địa phương. Tại mỗi điểm quan trắc bố trí 4 hộp đo khí ở 4 vị trí theo khoảng cách xa dần gốc cây như sơ đồ hình 2.1.
Thiết kế hộp đo khí
Chân hộp khí: 30cm x 30 cm x 20 cm (chiều rộng x chiều dài x chiều cao). Buồng đo khí: 30cm x 30 cm x 50 cm (chiều rộng x chiều dài x chiều cao). Bao gồm gắn quạt gió đảo khí, hệ thống điều áp, hệ thống điện, nhiệt kế.
Hình 2.2. Bản vẽ thiết kế hộp đo phát thải cho cây trồng cạn và chân hộp 2.2.4. Phương pháp lấy mẫu 2.2.4. Phương pháp lấy mẫu
Mẫu được lấy ở các giai đoạn: sau mỗi lần bón phân 1, 3 và 7 ngày tại thời điểm ngô 4-5 lá, 7-8 lá và đo ở các giai đoạn xoáy nõn, phun râu- trổ cờ, chín sữa, chín sáp 1 lần.
Tổng số mẫu quan trắc: 2 điểm quan trắc x 4 lần lặp x 4 mẫu/4 mức thời gian (0; 10; 20; 30 phút) x 12 lần lấy mẫu/vụ = 384 mẫu được phân tích chỉ tiêu N2O
Phương pháp lấy mẫu khí được tiến hành theo phương pháp buồng kín chụp trên ruộng rau. Các phương pháp đã được chấp thuận trong chương trình Nghiên cứu Carbon (SCaRP) (Sanderman và cộng sự, 2011) và Chương trình Nghiên cứu Ôxít Nito (NORP) với buồng ôxit nitơ và nguyên tắc phương pháp luận (De Klein & Harvey, 2012).
Hút khí từ buồng kín bằng xilanh. Buồng có thể tích xác định được chụp lên bề mặt đất để thu khí, hút khí ở thời điểm 0 phút, 10 phút; 20 phút và 30 phút sau khi chụp buồng trên đất, lưu ý lọ lấy khí đã được hút chân không. Cụ thể:
Bước 1:
Hộp lấy mẫu khí được đặt sẵn ngay gần vị trí lấy mẫu cùng với các phụ kiện kèm theo bao gồm (ắc quy, van 3 chiều, xi lanh, lọ đựng mẫu, bút viết, sổ ghi chép, đồng hồ).
Bước 2:
Dựng đứng hộp lấy mẫu khí trên bờ gần với trị lấy mẫu khí; Lắp ắc quy (pin) để quạt chạy đảo khí trong thùng;
Đặt hộp lấy mẫu khí vào rãnh của chân đế, chú ý tránh bị kênh làm cho không khí lọt vào hộp trong thời gian lấy mẫu;
Bật quạt chạy để đảo khí ngay sau khi đặt hộp lấy mẫu khí lên chân đế; Khóa van điều áp và van của dây lấy mẫu khí;
Lắp xi lanh lấy mẫu vào van 3 chiều; Lắp kim vào van 3 chiều.
Bước 3: Tiến hành lấy mẫu khí
Lấy mẫu To (ngay sau khi đặt hộp lấy mẫu khí lên chân đế và khóa van điều áp): mở van ba chiều theo chiều kim đồng hồ và hút khí đầy xi lanh, sau đó khóa van ba chiều theo chiều ngược kim đồng hồ và đẩy hết khí ra ngoài. Tiếp tục mở van ba chiều tiến hành rút và đẩy xi lanh 5 lần, đến lần thứ 6, lấy 50 ml khí rồi khóa van ba chiều ngược chiều kim đồng hồ. Sau đó bơm khí vào lọ đựng mẫu đến khi căng tay, giữ nguyên trạng thái căng tay rút lọ đựng mẫu ra khỏi kim đồng thời đẩy hết khí còn dư ra ngoài;
Lấy mẫu t1, t2, t3 tại các thời điểm 10, 20, 30 phút: cách lấy mẫu tương tự như mẫu to;
Sau mỗi lần lấy mẫu các thông số được ghi chép vào số theo dõi. Mỗi lọ đựng mẫu cần có ký hiệu nhận biết riêng;
Kết thúc mỗi điểm lấy mẫu khí cần tháo nắp bịt cao su khỏi chân đế.
Bước 4:
Sau khi thu mẫu, bảo quản mẫu trong thùng đựng mẫu chuyên dụng; Mẫu để nơi thoáng mát và vận chuyển mẫu về phòng phân tích trong vòng 72h. a.Lấy mẫu sinh trưởng
Đối với cây ngô: Đo chiều cao số lá của 5 cây tại 5 điểm đại diện trong ruộng (đánh dấu vị trí cố định để theo dõi cho đến cuối vụ)
2.2.5. Phương pháp phân tích và tính toán
a. Phương pháp phân tích và đo các thông số sinh trưởng
Phương pháp phân tích, đo các thông số sinh trưởng và năng suất ngô được thể hiện tại bảng 2.2.
Bảng 2.2. Các chỉ tiêu và phương pháp phân tích
STT Chỉ tiêu Phương pháp phân tích I Khí
1 N2O
Mẫu khí được lấy vào lọ thuỷ tinh nhỏ và gửi tới phòng thí nghiệm của trung tâm phân tích tại Viện Môi trường nông nghiệp để phân tích nồng độ N2O bằng máy GC-MS.
II Cây ngô
Sinh trưởng và năng suất
1 Chiều cao cây
Đo từ gốc sát mặt đất đến đỉnh lá/ đỉnh bông cờ của 5 cây. Đo tại các thời điểm 4-5 lá, 7-8 lá, xoáy nõn, phun râu- trổ cờ, chín sữa, chín sáp
2 Số lá trên cây Tính từ lá đầu tiên tới thời điểm quan trắc 3 Thời gian sinh trưởng: Tính từ ngày gieo đến ngày có 75% cây có lá
bi khô hoặc chân hạt có chấm đen.
4 Năng suất Cân khối lượng hạt chắc sau khi đã phơi khô
5 Năng suất lý thuyết
Khối lượng bắp tươi, khối lượng hạt khô, khối lương 1000 hạt, số bắp/cây, cây trên/ diện tích. Đường kính bắp, số hàng/bắp, số hạt/hàng, Chiều dài bắp
b. Phương pháp tính toán số liệu khí phát thải
Cường độ phát thải khí N2O (mg/m2/giờ) được tính toán bằng cách sử dụng phương trình sau đây của Smith và Conen (2004)
Trong đó:
- ∆C là sự thay đổi nồng độ khí N2O trong khoảng thời gian ∆t; - v và A là thể tích hộp lấy mẫu khí và diện tích đáy của hộp đo khí; - M là khối lượng nguyên tử của khí đó;
- V là thể tích chiếm bởi 1 mol khí ở nhiệt độ và áp suất tiêu chuẩn (22,4 L); - P là áp suất khí quyển (mbar), P0 là áp suất tiêu chuẩn (1013 mbar); - Tkelvin: 273+ Ttb
Ttb = (T0+ T1 + T2 + T3)/4
Tổng tích lũy phát thải của N2O trong cả vụ được tính toán bằng cách sử dụng công thức hình thang như sau:
Tổng tích lũy phát thải của N2O :
Trong đó:
- n1, n2, n3 là ngày của lần lấy mẫu thứ 1, 2 và 3; - nx là ngày lấy mẫu thứ x trước lần lấy mẫu cuối cùng, - nc là ngày của lần lấy mẫu cuối cùng;
- Fn1, Fn2, Fn3, Fnx, Fnc là lượng phát thải trung bình ngày của khí N2O (mg/m2/ngày) ứng với các ngày lấy mẫu n1, n2, n3, nx và nc.
Dựa vào cách tính của IPCC 2007, tính toán tiềm năng nóng lên toàn cầu thông qua việc quy đổi tất cả các loại khí về CO2 tương đương (CO2 e).
Hệ số quy đổi CH4 về CO2e = CH4*25 Hệ số quy đổi N2O về CO2e = N2O*298
Tổng lượng phát thải khí nhà kính được tính theo công thức sau: GWP (kg CO2e /ha) = Phát thải CH4* 25 + Phát thải N2O * 298
2.2.6. Phương pháp xử lý số liệu và so sánh kết quả
Sử dụng phần mềm xử lí thống kê SAS 9.1 và so sanh với điểm quan trắc khác
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 3.1. Tổng quan về khu vực nghiên cứu 3.1. Tổng quan về khu vực nghiên cứu
3.1.1. Đặc điểm vị trí địa lý
Hình 3.1. Bản đồ hành chính tỉnh Thanh Hóa
Thanh Hoá là một tỉnh lớn của Bắc Trung Bộ có toạ độ địa lý: - Điểm cực Bắc: 20040’B (tại xã Tam Chung – huyện Quan Hoá) - Điểm cực Nam: 19018’B (tại xã Hải Thượng – Tĩnh Gia)
- Điểm cực Đông: 106004’Đ (tại xã Nga Điền – Nga Sơn)
- Điểm cực Tây: 104022’Đ (tại chân núi Pu Lang – huyện Quan Hóa) Với diện tích của tỉnh là 11.129,48 km2, là tỉnh có diện tích lớn thứ 5 trong cả nước. Về vị trí địa lý, Thanh Hóa tiếp giáp với các tỉnh và nước bạn như sau:
- Phía Bắc: giáp 3 tỉnh, gồm: Sơn La, Hoà Bình, Ninh Bình với đường ranh giới dài 175km.
- Phía Nam: giáp Nghệ An với đường ranh giới dài 160 km
- Phía Đông: giáp biển Đông với chiều dài đường bờ biển 102 km.
- Phía Tây: giáp tỉnh Hủa Phăn của nước CHDCND Lào với đường biên giới dài 192km.
Thanh hoá nằm ở vị trí trung chuyển giữa các tỉnh phía Bắc và các tỉnh phía Nam nước ta. Trong lịch sử nơi đây từng là căn cứ địa vững chắc chống ngoại xâm, là kho nhân tài vật lực phục vụ tiền tuyến.
Tỉnh Thanh Hoá nằm trong khu vực chịu ảnh hưởng của vùng kinh tế trọng điểm Bắc Bộ. Với 102 km đường bờ biển ở đây có thể phát triển hoạt động du lịch, khai thác cảng biển; có đường quốc lộ 1A, đường Hồ Chí Minh, đường sắt xuyên Việt và sân bay Thọ Xuân. Thêm vào đó, Thanh Hóa có quy mô diện tích lớn với nhiều vùng sinh thái khác nhau.
Đặc điểm về vị trí địa lý trở thành một trong những điều kiện thuận lợi cho sự phát triển kinh tế, văn hóa - xã hội của tỉnh Thanh Hóa.
3.1.2. Địa chất
Trong quá trình tồn tại, lãnh thổ Việt Nam nói chung và Thanh Hoá nói riêng đã trải qua nhiều chấn động địa chất lớn. Vỏ trái đất được cấu tạo phức tạp và trong quá trình thành tạo, chịu tác động của nhiều lực khác nhau, liên quan đến nhiệt năng trong lòng đất và năng lượng của mặt trời. Những quá trình nội sinh như tạo sơn, núi lửa, động đất… làm địa hình không đều và tạo thành các đá mắc ma và biến chất có liên quan đến chúng. Những quá trình ngoại sinh như phong hoá đá, tác động của nước, gió, băng hà xuất hiện biển… làm biến đổi địa hình và tạo ra đá trầm tích.
Các chấn động uốn nếp làm nảy sinh hiện tượng tạo sơn mãnh liệt. Đoạn uốn nếp Tam Điệp là mốc kết thúc giai đoạn “biển tiến” tạo ra bán đảo Đông Dương. Do vận động địa chất lãnh thổ Thanh Hoá nâng lên thành núi, đồi uốn nếp, xếp nếp, chia khối phân tầng… phức tạp và đa dạng. Trải qua 120 triệu năm chịu ảnh hưởng của chấn động tạo sơn Himalaya, lục địa Thanh Hoá có hiện
tượng nâng lên, lún xuống và tiếp tục bị phong hoá. Kết quả là một số núi biến thành đồi, một số vùng biển được lấp đi thành châu thổ phì nhiêu như hiện nay. Cũng do hiện tượng nâng lên lún xuống, mắc ma trào lên mặt đất và đáy biển hình thành nên những loại đá quý, những dãy núi Granit.
3.1.3. Địa hình
a. Đặc điểm chung:
Địa hình Thanh Hoá khá phức tạp, chia cắt nhiều và thấp dần theo hướng Tây - Đông. Từ phía Tây sang phía Đông có các dải địa hình núi, trung du, đồng bằng và ven biển. Trong tổng diện tích 11.129,48 km2 thì địa hình núi, trung du chiếm 73,3% ; đồng bằng 16% và vùng ven biển 10,7%.
b. Các nhân tố ảnh hưởng đến sự hình thành phát triển của địa hình:
Địa hình núi trung du gắn liền với hệ núi cao phía Tây Bắc và hệ núi Trường Sơn ở phía Nam. Đó là dải địa hình nằm ở rìa ngoài của miền Tây Nam Bắc Bộ đang được nâng lên, tiếp giáp với miền sụt võng là các đồng bằng châu thổ. Đây là những khu vực núi thấp uốn nếp được cấu tạo bằng nhiều loại đá khác nhau, từ các đá trầm tích (đá phiến, đá vôi, cát kết, cuội kết, sỏi kết…) đến các đá phun trào (riolit, bazan), đá xâm nhập (granit), đá biến chất (đá hoa). Chúng nằm xen kẽ với nhau, có khi lồng vào nhau và điều đó làm cho phong cảnh thay đổi không ngừng. Địa hình đồng bằng được hình thành bởi sự bồi tụ của các hệ thống sông Mã, sông Chu, sông Yên. Còn dải địa hình ven biển như sau: với các đảo đá vôi rải rác ngoài vụng biển, dòng phù sa ven bờ được đưa ra từ các cửa sông đã tạo nên những trầm tích dưới dạng mũi tên cát cô lập dần những khoảng biển ở phía trong và biến chúng thành những đầm nước mặn. Những đầm này về sau bị phù sa sông lấp dần, còn những mũi tên cát thì ngày càng phát triển rộng thêm, nối những cồn cát duyên hải thành những chuỗi dài chạy theo hướng Tây Bắc - Đông Nam dạng xoè nan quạt.
c. Các khu vực địa hình:
- Địa hình núi có độ cao trung bình 600 -700m, độ dốc trên 250; ở đây có những đỉnh núi cao như Tà Leo (1560 m) ở hữu ngạn sông Chu, Bù Ginh (1291m) ở tả ngạn sông Chu.
- Địa hình trung du có độ cao trung bình 150 – 200m, độ dốc 12 - 200, chủ yếu là các dạng đồi thấp, đỉnh bằng, sườn thoải. Dạng địa hình này rất đặc biệt, chỉ nhấp nhô lượn sóng và rất thoải.
- Dạng địa hình núi và trung du phân bố ở 11 huyện miền núi của tỉnh; là điều kiện thuận lợi để phát triển các ngành nông - lâm nghiệp với các loại cây lâm sản và các cây như đậu, chè, lạc, mía… các cây trồng nói trên là cơ sở để phát triển ngành chế biến nông - lâm sản của Thanh Hoá.
- Đồng bằng châu thổ Thanh Hoá được cấu tạo bởi phù sa hiện đại, trải dài trên một bề mặt rộng hơi nghiêng về phía biển ở mé Đông Nam. Rìa Bắc và Tây Bắc là dải đất cao được cấu tạo bởi phù sa cũ của sông Mã, sông Chu, cao từ 2 - 15m. Trên đồng bằng nhô lên một số đồi núi có độ cao trung bình 200 - 300m được cấu tạo bằng nhiều loại đá khác nhau. Còn vùng ven biển phân bố chủ yếu ở các huyện, thị xã: Sầm Sơn, Nga Sơn, Hậu Lộc, Hoằng Hoá, Quảng Xương, Tĩnh Gia. Trên địa hình này có các vùng sình lầy ở Nga Sơn và các cửa sông Mã, sông Yên… Vùng đất cát ven biển nằm ở phía trong các bãi cát, có độ cao trung bình từ 3 - 6m, ở phía Nam Tĩnh Gia, chúng có dạng sống trâu do các dãy đồi kéo dài ra biển. Bờ biển của đồng bằng Thanh Hoá là bờ biển phẳng với thềm lục địa tương đối nông và rộng. Trên địa hình ven biển này có nhiều bãi tắm nổi tiếng, như: Sầm Sơn, Hải Hòa, Hải Tiến. Đây là một trong những điểm du lịch hấp dẫn thu hút khách du lịch trong và ngoài nước.
- Về địa hình của Thanh Hoá rất phong phú, đa dạng; là điều kiện để Thanh Hoá phát triển các ngành nông - lâm - ngư nghiệp toàn diện và cho phép chuyển dịch cơ cấu dễ dàng trong nội bộ từng ngành. Nhiều cảnh quan đẹp kết hợp giữa rừng - biển - đồng bằng là điều kiện để phát triển du lịch, dịch vụ. Độ cao chênh lệch giữa các vùng miền núi, trung du, đồng bằng với nhiều hệ thống sông suối, tạo ra tiềm năng thuỷ điện khá phong phú…
3.1.4. Tài nguyên thiên nhiên
a. Tài nguyên đất
Thanh Hóa có 14 nhóm đất chính với 28 loại đất khác nhau, đặc điểm các nhóm đất chính được giới thiệu trong bảng sau bảng 1.1.
Bảng 3.1. Các nhóm đất chính của tỉnh Thanh Hóa
Ký hiệu Nhóm đất Diện tích (ha) Phân bố 1 2 3 4
E Đất Feralit xói mòn trơ sỏi đá, phát triển trên các đá sa