Nghề trồng lúa là nghề truyền thống lâu đời của người Việt Nam. Sản xuất lúa ln chiếm vị trí trung tâm trong nơng nghiệp và kinh tế Việt Nam.
Từ năm 1960 đến năm 2010, diện tích đất trồng lúa của Việt Nam tăng gấp
1,53 lần; năng suất tăng 2,51 lần và theo đó tổng sản lượng tăng 3,84 lần [10]. Năm 2011, diện tích gieo trồng lúa của Việt Nam là hơn 7,65 triệu ha; sản lượng lúa cả năm ước đạt 42,33 triệu tấn lúa (tăng 2,3 triệu tấn so với năm 2010, là
mức tăng lớn nhất trong vòng 10 năm trở lại đây). Năng suất lúa bình quân cả nước năm 2011 là 5,53 tấn/ha, đồng bằng sơng Hồng có năng suất lúa cao nhất là 6,10
tấn/ha. Năm 2011, Việt Nam xuất khẩu 7,35 triệu tấn gạo mang về khoảng 3,5 tỉ USD, và là nước xuất khẩu gạo lớn thứ 2 trên thế giới.
Bảng 1.9. Diện tích và năng suất lúa theo các vùng sinh thái năm 2011
Vùng Diện tích lúa (nghìn ha) Năng suất (tấn/ha)
Cả nước 7651,4 5,53
Đồng bằng sông Cửu Long 4089,3 5,67
Đồng bằng sông Hồng 1144,5 6,10
Trung du và miền núi phía Bắc 670,7 4,81
Bắc Trung Bộ và duyên hải miền Trung 1229,2 5,30
Tây Nguyên 223,9 4,72
Đông Nam Bộ 293,8 4,64
Nguồn: Tổng cục Thống kê (2012)[11]
Nền nông nghiệp lúa nước thâm canh cao hiện nay sử dụng nhiều phân bón, thuốc bảo vệ thực vật và đang đe dọa ô nhiễm môi trường đất và môi trường nước,
loại hình sử dụng đất chủ yếu dựa trên cơ cấu 2 lúa hoặc 2 lúa - 1 màu. Tuy nhiên,
cũng có những nơi chuyên màu hoặc trồng tới 4 vụ. Lượng phân bón sử dụng rất biến động tùy từng vùng canh tác, trung bình 318,1 kg N + 210,9 kg P2O5 + 198,6 kg K2O/ha/năm. Tuy nhiên tại một số điểm trồng 2 màu - 1 lúa hoặc chuyên màu lượng phân bón đã ở mức báo động [5]. Việc sử dụng phân bón khơng hợp lý, có
loại phân thừa có loại thiếu xảy ra phổ biến ở nhiều nơi. Ví dụ như canh tác lúa trên
đất phù sa glây ở Hà Nam: lượng bón trung bình của nơng dân trong vụ xuân là
111±12 kg N, 90±10 kg P2O5 , 89±5 kg K2O /ha; trong khi đó lượng bón được
khuyến cáo là 92±2 kg N, 75 kg P2O5, 100 kg K2O /ha. Như vậy là nơng dân đã bón thừa đạm và lân, trong khi lượng phân kali lại bị thiếu. Do đó cần phải có những
biện pháp hỗ trợ hướng dẫn nơng dân sử dụng lượng phân bón thích hợp với tính chất đất và phù hợp với từng loại giống cây trồng. Theo số liệu tính tốn của các
chuyên gia trong lĩnh vực nơng hố học ở Việt Nam, hiện nay hiệu suất sử dụng
phân đạm mới chỉ đạt từ 30-45%, lân từ 40-45% và kali từ 40-50%, tuỳ theo chân
đất, giống cây trồng, thời vụ, phương pháp bón, loại phân bón…
Bảng 1.10. Lượng phân bón tại một số khu vực canh tác trên đất phù sa sông Hồng
Khu vực Cơ cấu
Lượng phân bón
(kg/ha/năm)
N P2O5 K2O
Thượng Mỗ, Đan Phượng,
Hà Nội
Lúa xuân- Lúa mùa -Ngô đông
410 155 180
Vũ Hòa, Kiến Xương,
Thái Bình Lúa xuân- Lúa mùa 220 130 110
Hiển Khánh, Vụ Bản, Nam
Định
Lúa xuân-Lúa mùa-Ngô đông
153 94 200
Chuyên Ngoại, Duy Tiên,
Hà Nam. Lúa xuân- Lúa mùa 310 175 130
Khánh Nhạc, Yên Khánh, Ninh Bình
Lúa xuân-Lúa mùa
256 94 167
Việc sử dụng hóa chất bảo vệ thực vật trong nông nghiệp là vơ cùng cần thiết. Hóa chất bảo vệ thực vật được toàn thế giới cảnh báo là nguy cơ gây tác hại lớn cho sức khỏe con người và làm ô nhiễm môi trường ... nhưng cho đến nay biện pháp sử dụng thuốc hóa học vẫn là lựa chọn hàng đầu của nông dân bởi nó mang lại kết quả tức thì trong sản xuất nông nghiệp. Những biến đổi thất thường của thời tiết, việc giảm luân canh và tăng sự độc canh một số loại cây trồng theo nhu cầu của thị trường, sự suy giảm các loài thiên địch của một số sâu bệnh do sử dụng thuốc trừ
sâu,…. khiến lượng thuốc sử dụng ngày càng tăng lên. Khi phun thuốc BVTV cho cây trồng thì hơn 50% thuốc đi vào môi trường. Theo kết quả khảo sát của Viện
Nước tưới tiêu và Môi trường (Bộ NN&PTNT), mỗi năm cả nước sử dụng khoảng 200.000-250.000 tấn thuốc BVTV. Ở vùng đồng bằng sông Hồng, thông thường
nông dân phun thuốc theo mức độ gây hại của sâu hại. Ở nhiều nơi nơng dân cịn
quá lạm dụng thuốc BVTV trong phòng trừ dịch hại. Một thực trạng đáng lưu ý là xu hướng của người dân thích sử dụng các loại thuốc rẻ tiền, công dụng mạnh, nhưng không quan tâm đến an tồn, chưa nói đến những loại thuốc trôi nổi trên thị trường không rõ nguồn gốc. Sử dụng thuốc không hợp lý nên hiệu quả không cao cũng là một nguyên nhân khiến cho lượng thuốc sử dụng tăng lên. Tăng cường biện pháp tập huấn nâng cao hiểu biết của nông dân về sử dụng thuốc bảo vệ thực vật là việc làm thiết thực cần được đẩy mạnh hơn nữa.
Cũng như nhiều cây trồng khác, trong thâm canh lúa thì giống là một yếu tố quan trọng đóng góp vào việc tăng năng suất và sản lượng. Theo FAO, ở các nước Đông Nam Á giống lúa đóng góp 15-20% vào việc tăng năng suất lúa. Ở đồng bằng
sông Hồng, cơ cấu lúa 2 vụ/năm thường là lúa xuân – lúa mùa muộn với các giống lúa chịu úng. Những vùng thâm canh lúa tốt, năng suất cao là Hà Nam, Nam Định, Hà Nội, Hải Dương, Thái Bình…
Bảng 1.11.Các giống lúa thường sử dụng ở đồng bằng sông Hồng thời gian gần đây
Đông
xuân
KD18, Q5, Sán Ưu 63, Xi21, Xi23, C70, IRi352, Bắc Thơm 7,
IR17494, Nhị ưu 63, Nhị ưu 838, Bắc ưu 903, Bắc ưu 527, ĐV108,
Nếp 414, Tạp giao 5, lúa thuần TQ, X20, AYT77, DT13, DT10, U7 Vụ mùa
KD18, Q5, Khâm Dục, Bắc ưu 903, Bắc ưu 527, CR203, Xi23, Tám
thơm, Lưỡng quảng 164, C70, Nếp KT9, Nếp hoa vàng, Nếp lai, Nam
Định 1, Nam Định 2, Dự hương, Sán Ưu 63, Tạp giao 5, ĐH60, A20
Cây lúa cần 400-450 đơn vị nước để tạo được một đơn vị thân lá, và cần 300- 350 đơn vị nước để tạo được một đơn vị hạt. Tưới tiêu chủ động đúng thời điểm,
phù hợp với nhu cầu cần thiết của cây có ý nghĩa quan trọng để tăng năng suất và chất lượng của lúa.
Trong quá trình canh tác lúa, hầu hết nông dân đang sử dụng phương pháp
tưới truyền thống là tưới ngập gốc lúa, phổ biến ở mức từ 5-6cm. Cách tưới này
theo đánh giá là không hiệu quả, do lúa không hấp thụ kịp, dẫn đến nước bốc hơi rất nhanh nên có ít nhất 30-50% lượng nước sử dụng trong canh tác lúa hiện nay đang bị lãng phí một cách khơng cần thiết. Theo TS. Vũ Thế Hải - Giám đốc Trung tâm Nghiên cứu thuỷ nông và cải tạo đất (Viện Khoa học thuỷ lợi), với cây lúa chỉ cần thực hiện tưới ẩm (chỉ duy trì một lượng nước khoảng 1-2cm trên gốc lúa) là phù
hợp. Tuy nhiên, để thực hiện được phương pháp này, các nhà khoa học cho rằng cần phải hoàn thiện được hệ thống kênh mương theo hướng kiên cố hoá để khống chế
lượng nước tưới. Đặc biệt, người dân phải nhận thức được đầy đủ về phương pháp tưới tiết kiệm nước thông qua các biện pháp kỹ thuật tưới mới. Mới đây, theo tổng
kết và khuyến cáo cho sản xuất của Chu Thị Thơm và cs (2005) [8] thì chế độ tưới cho lúa được tiến hành như sau:
Lúa chiêm Lớp nước tưới (mm)
- Cấy – bén rễ - Đẻ nhánh - Đứng cái – làm đòng - Trỗ - phơi màu - Ngậm sữa - chắc xanh - Chín 30-60 50-100 50-100 50-100 50-100 Tháo cạn Lúa xuân
- Cấy – bén rễ - Đẻ nhánh - Đứng cái – làm đòng - Trỗ - phơi màu - Ngậm sữa - chắc xanh - Chín 30-50 30-50 30-50 30-50 30-50 Tháo cạn Lúa hè thu - Cấy – bén rễ - Đẻ nhánh - Đứng cái – làm đòng - Trỗ - phơi màu - Ngậm sữa - chắc xanh - Chín 60-90 60-90 60-90 60-90 60-90 Tháo cạn Lúa mùa - Cấy – bén rễ - Đẻ nhánh - Đứng cái – làm đòng - Trỗ - phơi màu - Ngậm sữa - chắc xanh - Chín 50-100 50-100 50-100 50-100 50-100 Tháo cạn
Tuy nhiên những khuyến cáo này chưa được chi tiết và mang tính khoa học, mới dựa trên nhu cầu nước của lúa mà chưa tính đến trạng thái độ ẩm đất, tính kinh tế và sự thân thiện môi trường.
Gần đây Viện lúa quốc tế IRRI đã cùng với Cục Bảo vệ Thực vật Bộ Nông
nghiệp và Phát triển Nông thôn đưa ra một quy trình tưới ướt khơ xen kẽ nhằm điều tiết được nước theo tình trạng phát triển của cây lúa, tiết kiệm nước tưới, thân thiện mơi trường vì giảm sự phát thải của các loại khí nhà kính. Quy trình tưới dựa trên ngun tắc: cây lúa khơng phải lúc nào cũng cần ngập nước và chỉ cần bơm nước vào ruộng cao tối đa là 5cm và điều tiết theo từng thời kỳ như sau.
- Trước khi trỗ: chỉ cho mức nước vào ruộng cao 5 cm khi mực nước xuống thấp dưới mặt đất 15 cm (đặt một ống rỗng để đo mực nước trong ruộng so với mặt
đất).
- Sau khi lúa trỗ: chỉ cho nước vào ruộng cao 5 cm khi mực nước xuống thấp dưới mặt đất 15 cm.
Chương 2 - VẬT LIỆU, NỘI DUNG, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1.Vật liệu nghiên cứu
Lúa giống Khang dân 18 được trồng trên đất phù sa tại khu thực nghiệm của Viện Môi trường Nông nghiệp – Từ Liêm, Hà Nội trong hai vụ: vụ mùa 2011 và vụ xuân 2012.
2.2.Nội dung nghiên cứu
Nội dung 1:
Tổng quan các nghiên cứu trong và ngoài nước về phát thải khí nhà kính trong canh tác lúa nước.
Nội dung 2: đánh giá sự phát thải CH4 từ canh tác lúa nước trên đất phù sa sông
Hồng.
1) định lượng hệ số phát thải CH4 ruộng lúa và tính tốn lượng phát thải theo thời kỳ sinh trưởng; vụ xuân, vụ mùa trên đất phù sa sông Hồng tại Từ Liêm, Hà Nội.
2) tìm hiểu mối quan hệ của sự phát thải CH4 với một số chỉ tiêu theo dõi trong thí nghiệm (Eh, nhiệt độ, mùa vụ).
2.3.Phương pháp nghiên cứu
1) Phương pháp thu thập thông tin: các thông tin về kỹ thuật canh tác lúa nước, tính chất đất, nghiên cứu phát thải CH4 .... được thu thập thông qua các
nghiên cứu trước đây và qua tài liệu tham khảo, ý kiến chuyên gia. 2) Phương pháp thí nghiệm đồng ruộng:
Thí nghiệm theo ơ thửa với ba lần nhắc. Mỗi ơ có diện tích 40m2, điều kiện canh tác như nơng dân.
- Thời gian: thí nghiệm vụ mùa năm 2011 tiến hành từ tháng 7 đến tháng 10, vụ xuân năm 2012 thực hiện từ tháng 3 đến tháng 6.
- Địa điểm thí nghiệm: khu thực nghiệm của Viện Môi trường Nông nghiệp - Từ Liêm, Hà Nội
- Giống lúa sử dụng: Khang dân 18, cấy 3 dảnh/khóm và mật độ 55
khóm/m2, bón phân theo mức thơng thường của nơng dân (100kg N, 90kg P2O5 và 70kg K2O/ha).
- Các chỉ tiêu theo dõi trong thí nghiệm: + Về khơng khí: nhiệt độ, CH4
+ Về đất: nhiệt độ, Eh
+ Về cây: chiều cao cây, số nhánh, năng suất + Về nước: mực nước trên mặt ruộng
10m 1,5m
4m R1T1 R2T1 R3T1
Hình 2.1.Sơ đồ bố trí thí nghiệm vụ mùa 2011 và vụ xuân 2012 tại khu thực nghiệm của Viện Môi trường Nông nghiệp – Từ Liêm – Hà Nội
Đo Eh bằng điện cực Platin và máy PRN -41, điện cực được đặt cố định ở
từng ơ thí nghiệm tới độ sâu 15 – 20cm từ đầu tới cuối vụ, mỗi lần lấy mẫu khí sẽ tiến hành đo Eh: nối điện cực với máy PRN -41 và đọc số liệu hiển thị trên máy.
Đo nhiệt độ khơng khí và nhiệt độ đất bằng nhiệt kế trong từng lần lấy mẫu
Đo mực nước ruộng ở các lần lấy mẫu khí bằng thước dây gắn cố định ở các
góc của buồng lấy mẫu khí.
Hình 2.2. Đo Eh đất 3) Phương pháp lấy mẫu và phân tích mẫu
+ Mẫu khí: lấy mẫu theo phương pháp buồng đóng đặt cố định ngồi đồng, mỗi ơ thí nghiệm có 1 buồng (kích thước của buồng lấy mẫu khí: 0,8m x 0,5m x 1m). Mẫu được lấy bằng xylanh, sau đó bơm vào lọ đựng mẫu đã rút hồn tồn
khơng khí. Tần suất lấy mẫu: trong 4 tuần đầu sau khi cấy lấy mẫu khí 2 tuần/lần,
trong 6 tuần tiếp theo lấy mẫu khí 1 tuần/1 lần, trong các tuần cuối lấy mẫu khí 2 tuần/lần (tổng cộng vụ mùa 2011 đã lấy mẫu khí 9 lần, vụ xuân 2012 đã lấy 10 lần). Thời gian lấy mẫu là khoảng 13h30 – 14h, các ơ thí nghiệm được lấy mẫu đồng thời
ở các thời điểm 0, 10 và 20 phút sau khi đóng nắp buồng lấy mẫu khí.
Phân tích mẫu khí: xác định nồng độ CH4 trong mẫu bằng máy GC-MS. Tính lượng CH4 phát thải qua mối quan hệ giữa sự tăng lên về nồng độ CH4 trong buồng và thời gian lấy mẫu.
Trong đó:
F: cường độ phát thải CH4 (mg/m2/h)
V: thể tích phần khơng khí trong buồng lấy mẫu khí (lit)
C1, C2: nồng độ CH4 trong buồng lấy mẫu khí ở các thời điểm lấy mẫu (ppmV)
T1, T2: nhiệt độ trong buồng lấy mẫu khí ở các thời điểm lấy mẫu (0K)
∆t: khoảng thời gian giữa hai lần lấy mẫu (h)
S: diện tích ruộng lúa phía trong buồng lấy mẫu khí (m2)
Tổng lượng CH4 phát thải trong cả vụ (từ khi cấy đến thu hoạch) được tính
theo theo công thức sau đây:
CH4 (mg/m2/vụ) = ∑ CH4 (mg/m2/h) x 24 giờ x d
Với d: khoảng cách về thời gian giữa hai lần lấy mẫu liền nhau (ngày)
Hình 2.3. Lấy mẫu khí
+ Mẫu đất: trước khi tiến hành thí nghiệm chúng tơi đã tiến hành lấy mẫu đất tầng mặt khu vực thí nghiệm và phân tích một số chỉ tiêu hóa học đặc trưng:
pHKCl: đo bằng pH met điện cực thuỷ tinh OC (%): phương pháp Walkley-Black N tổng số: phương pháp Kjeldahl
P tổng số: phương pháp so màu xanh molypden K tổng số: phương pháp quang kế ngọn lửa CEC: phương pháp amon axetat
Ca2+ trao đổi: phương pháp chuẩn độ bằng Trilon B Mg2+ trao đổi: phương pháp chuẩn độ bằng Trilon B 4) Phương pháp xử lý số liệu bằng phần mềm Excel
Chương 3 - KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 3.1.Đặc điểm, tính chất đất khu vực nghiên cứu
Kết quả phân tích một số chỉ tiêu hóa học của đất tầng mặt khu vực thí
nghiệm (Từ Liêm – Hà Nội) được thể hiện trong bảng sau:
Bảng 3.1. Kết quả phân tích chất lượng đất khu vực thí nghiệm
STT Chỉ tiêu phân tích Đơn vị tính Giá trị
1 pH KCl 4,80 2 OC % 1,71 3 N % 0,18 4 P2O5 % 0,14 5 K2O % 1,84 6 CEC cmol(+)/kg 13,80 7 Ca2+ cmol(+)/kg 7,96 8 Mg2+ cmol(+)/kg 2,16
Đất khu thí nghiệm có phản ứng chua, trung bình giá trị pHKCl = 4,80. Theo
thang đánh giá của FAO – UNESCO hàm lượng cacbon hữu cơ tổng số của đất ở
mức trung bình (1,71%). Hàm lượng N tổng số cũng ở mức trung bình (0,14%),
hàm lượng P2O5 tổng số ở mức giàu (0,14%), hàm lượng K2O tổng số ở mức trung bình (1,84%). Kết quả phân tích dung tích hấp thu của đất CEC cũng ở mức trung
bình (13,80 cmol(+)/kg). Hàm lượng Ca trao đổi chiếm ưu thế hơn so với hàm
lượng Mg trao đổi.
3.2.Sự sinh trưởng, phát triển và năng suất lúa
Chúng tơi tiến hành thí nghiệm trồng lúa Khang dân 18 trong vụ mùa 2011 và vụ xuân 2012. Số liệu một số yếu tố khí tượng trong thời gian thí nghiệm thu thập tại trạm khí tượng Láng – Hà Nội được thể hiện trong bảng sau: