CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.4. Hiện trạng canh tác ngô tại Việt Nam
Ngô là cây lương thực quan trọng thứ 2 sau lúa, đây là cây xóa đói giảm nghèo có vai trò đặc biệt quan trọng đối với đời sống của nông dân miền núi. Do vậy, ngô được trồng rất nhiều tại khu vực trung du và miền núi phía Bắc, vùng Tây Nguyên và các tỉnh phía bắc của vùng Bắc Trung Bộ. Diện tích trồng ngô của khu vực trung du và miền núi phía bắc chiếm tới 44,6% tổng diện tích canh tác ngô của cả nước tuy nhiên sản lượng chỉ chiếm 27,5% do năng suất thấp. Vùng Tây Nguyên cũng có diện tích trồng ngô rất lớn và năng suất cao hơn trung bình của cả nước, chiếm 19,7% tổng diện tích trồng và 24,1% tổng sản lượng ngô của cả nướ. Các vùng sinh thái còn lại có diện tích trồng nhỏ, thấp nhất là vùng đồng bằng sông Cửu Long, chỉ chiếm 3,2%. Năng suất ngô cao nhất thuộc về vùng Đông Nam Bộ, đạt 64,5 tấn/ha. Theo bản đồ phân bố diện tích canh tác lúa và ngô có thể thấy khu vực nào có diện tích lúa cao thì diện tích trồng ngô thấp và ngược lại (ngoại trừ tỉnh Nghệ An và Thanh Hóa)
do những khu vực trồng ngô nhiều thì canh tác lúa kém hiệu quả. Theo bản đồ đất, ngô được trồng nhiều trên các loại đất xám feralit, đất xám glay và đất xám mùn trên núi.
Hình 1.4. Bản đồ hiện trạng diện tích canh tác ngô phân theo địa phương năm 2017
Hình 1.5. Tỷ lệ diện tích canh tác ngô theo vùng sinh thái
Bảng 1.7. Năng suất, diện tích và sản lượng ngô theo các vùng sinh thái
STT Vùng sinh thái Năng suất
(tấn/ha) Diện tích (nghìn ha) Sản lượng (nghìn tấn) 1 Đông Bắc Bộ 40,9 262,6 1028,5 2 Tây Bắc Bộ 35,5 227,5 867,7 3 Đồng bằng sông Hồng 49,1 87,5 429,5 4 Bắc Trung Bộ 41,4 125 541,6 5 Duyên hải Nam Trung Bộ 48,2 75 369,7 6 Tây Nguyên 57,2 216,4 1237,9 7 Đông Nam Bộ 64,5 70,8 456,7 8 Đồng bằng sông Cửu Long 57,1 35,1 200,3 9 Cả nước 46,7 1099,9 5131,9 1.5. Công nghệ các bon thấp
Bộ Tài nguyên và Môi trường, cơ quan đầu mối của Việt Nam tham gia UNFCCC, được Chính phủ giao nhiệm vụ chủ trì trong việc xây dựng INDC và phối hợo với các Bộ, ngành liên quan trong việc thực hiện INDC. Báo cáo INDC
của Việt Nam được xây dựng với sự hỗ trợ của Tổ chức Hợp tác Phát triển Đức (GIZ) và Chương trình Phát triển Liên hợp quốc (UNDP) vào năm 2015, đã đề xuất 45 phương án giảm nhẹ trong 4 lĩnh vực (Năng lượng/ Giao thông vận tải, Nông nghiệp, LULUCF, Chất thải). Báo cáo cũng đặt ra mục tiêu giảm phát thải khí nhà kính là 8% so với kịch bản thông thường (BAU) (năm cơ sở là 2010) bằng nguồn lực tài chính trong nước, và 25% với sự hỗ trợ của quốc tế. Ngoài ra, báo cáo này còn tóm tắt tiềm năng giảm nhẹ với ước tính chi phí cho mỗi giải pháp, cung cấp cơ sở số liệu một cách minh họa cho cơ quan thực hiện để xem xét kế hoạch hành động trong tương lai.
Quá trình đánh giá công nghệ các bon thấp được thực hiện dựa trên các phương án giảm nhẹ đã được xác định trong báo cáo kỹ thuật INDC và đưa ra các phương án triển khai thông qua việc xác định các công nghệ các bon thấp có khả năng ứng dụng để cụ thể hóa hơn nữa các phương án giảm nhẹ nêu trong NDC hiện tại.
CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Đối tượng, phạm vi và nội dung nghiên cứu
2.1.1. Đối tượng nghiên cứu:
- Cây ngô: giống SSC 131 trồng trên đất đỏ feralit.
- Phân khoáng: phân đạm urê (46% N), phân supe phốtphát (16% P2O5), phân kali clorua (60% K2O).
- Khí nhà kính: Khí N2O
- Điểm nghiên cứu so sánh: Giống ngô C919 trồng trên đất cát biển tại Nghi Lộc, Nghệ An.
- Các điểm được chọn để nghiên cứu là đại diện cho địa hình canh tác phổ biến tại miền trung: 1 điểm canh ngô trên đất dốc (Thanh Hóa), 1 điểm đại diện cho khu vực canh tác đồng bằng ven biển (Nghệ An).
2.1.2. Phạm vi nghiên cứu
- Phạm vi về không gian: khu vực thực hiện thí nghiệm và quan trắc kết quả tại xã Minh Sơn, huyện Ngọc Lặc, tỉnh Thanh Hóa; huyện Nghi Lộc, Nghệ An.
- Phạm vi về thời gian nghiên cứu: Vụ hè thu năm 2018 - Phạm vi về nội dung: Phát thải khí N2O.
2.1.3. Nội dung nghiên cứu
- Thu thập, điều tra, đánh giá hiện trạng sử dụng phân bón trong sản xuất ngô tại địa điểm nghiên cứu.
- Tiến hành bố trí thí nghiệm đo phát thải khí N2O đo phát thải khí N2O và tính toán phát thải khí N2O, đánh giá phát thải khí N2O trong canh tác ngô tại địa điểm nghiên cứu.
- Đề xuất một số giải pháp và đưa ra mô hình canh tác bền vững, các bon thấp thích ứng với biến đổi khí hậu cho khu vực nghiên cứu.
2.2. Phương pháp luận và phương pháp nghiên cứu
2.2.1. Phương pháp luận nghiên cứu
a) Quan điểm hệ thống
Mọi sự vật hiện tượng đều có mối quan hệ biện chứng với nhau, tạo thành một thể thống nhất, hoàn chỉnh. Quan điểm hệ thống là quan điểm khoa học chung rất phổ biến. Quan điểm hệ thống nhấn mạnh vào việc xác định và mô tả mối liên kết giữa các yếu tố cấu tạo nên hệ thống và tương tác giữa chúng. Mỗi hệ thống là một tập hợp các thành tố tương tác với nhau, sự thay đổi của một thành tố sẽ dẫn đến thay đổi một thành tố khác, từ đó dẫn đến thay đổi thành tố thứ ba… và do đó có thể làm thay đổi toàn bộ hệ thống. Bất cứ mối tương tác nào trong hệ thống cũng vừa có tính nguyên nhân, vừa có tính điều khiển. Một cách khái quát, tiếp cận hệ thống là nhìn nhận thế giới qua cấu trúc hệ thống, thứ bậc và động lực của chúng; đó là một tiếp cận động và toàn diện. Cách tiếp cận này là cách xử lý biện chứng nhất với các vấn đề môi trường và phát triển – các hệ thống mềm và nửa mềm. Phân tích và tổng hợp hệ thống, mô hình và mô phỏng là các phương pháp, công cụ cụ thể được sử dụng trong tiếp cận hệ thống.
Tiếp cận hệ thống trong nghiên cứu sự phát thải khí nhà kính của cây ngô coi các yếu tố môi trường (đất, nước, không khí, nhiệt độ, …) là một bộ phận của hệ thống tự nhiên. Sự tồn tại, vận động và biến đổi của nó chịu sự chi phối của các yếu tố tự nhiên, đồng thời nó cũng chịu sự chi phối mạnh mẽ của các yếu tố kinh tế xã hội và con người.
b) Quan điểm phát triển bền vững:
Phát triển bền vững là sự phát triển trong đó đảm bảo sự hài hoà giữa các mục tiêu tăng trưởng kinh tế với các mục tiêu ổn định xã hội và bảo vệ môi trường. Quan điểm phát triển bền vững được áp dụng rộng rãi trong tất cả các hoạt động phát triển KT-XH, đặc biệt là trong khai thác, sử dụng tài nguyên và trong công tác bảo vệ môi trường. Trong quá trình nghiên cứu, vấn đề chủ yếu của đề tài là nghiên cứu sự phát thải khí N2O từ hoạt động canh tác cây ngô.
Trên quan điểm điểm phát triển bền vững đề xây dựng các giải pháp giảm thiểu phát thải khí nhà kính trong canh tác nhưng vẫn đảm bảo hài hòa giữa các nhóm lợi ích về kinh tế, xã hội và môi trường của hoạt động sản xuất.
c) Tiếp cận dựa vào cộng đồng:
Trong quá trình nghiên cứu bố trí thí nghiệm, nghiên cứu được xây dựng dựa trên các quá trình sử dụng phân bón, chế độ chăm sóc, kỹ thuật canh tác… của người dân thực tế tại những điểm làm thí nghiệm để xây dựng các công thức thí nghiệm cho sát với thực tế canh tác của địa phương.
d) Tiếp cận thực tiễn
Bất cứ một đề tài nghiên cứu nào cũng được xuất phát từ thực tiễn và được thực tiễn kiểm chứng. Quan điểm thực tiễn vận dụng trong đề tài là nghiên cứu sự phát thải trong canh tác ngô có kế thừa và so sánh với các nghiên cứu khác trong và ngoài nước. Và đây là nghiên cứu đã và đang được cộng đồng rất quan tâm nên có ý nghĩa khoa học và thực tiễn cao.
2.2.2. Phương pháp thu thập và kế thừa tài liệu
Kết quả nghiên cứu của đề tài được thu thập và kế thừa từ nhiều nguồn khác nhau. Trong đó kết quả chính được kế thừa từ đề tài cấp nhà nước của trường trình biến đổi khí hậu do Viện Môi trường nông nghiệp chủ trì. Các tài liệu khác được tiến hành thu thập từ nhiều nguồn khác nhau, gồm các lĩnh vực sau:
- Điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội của khu vực nghiên cứu. - Hiện trạng khai thác sử dụng phân bón, trồng ngô.
- Các nghiên cứu về phát thải khí nhà kính và hệ số phát thải khí nhà kinh trong và ngoài nước.
Dữ liệu thu thập từ những tư liệu, tài liệu, các bài báo, những bào báo khoa học, các thông tin trên phương tiện thông tin đại chúng (internet, đài phát thanh…). Qua đó chọn lọc các số liệu quan trọng, phù hợp để đưa vào sử dụng. Từ đó tiến hành xử lý số liệu điều tra tạo ra một kết quả tổng thể của đề tài.
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;