Phần 5 Kết luận và đề nghị
4.9. Lượng CH4 phát thải trung bình từ đất trồng giống lúa thí nghiệm
vụ xuân vụ mùa
Công thức lượng phát thải lượng phát lượng phát thải lượng phát
thải/năng suất lúa thải/năng suất lúa
(kg CH4-C/ha) (kg CH4-C/ha)
(kg CH4-C/tạ thóc) (kg CH4-C/tạ thóc)
CT1 141,2 2,22 233,0 4,06
CT2 129,7 2,40 223,5 4,14
Bảng 4.9 cho thấy vụ xn, giống Khang Dân 18 có năng suất trung bình 63,6 tạ/ha trong khi phát thải trung bình 141,2 kg CH4-C/ha và trung bình phát thải 2,22 kg CH4-C/tạ thóc, thấp nhất trong 3 giống trồng vụ xuân. Theo bảng số liệu, mặc dù lượng phát thải từ đất trồng giống Bắc Thơm 7 thấp nhất 129,7 kg CH4-C/ha nhưng năng suất lúa cũng thấp nhất 54,0 tạ/ha. Vì vậy, hiệu quả về phát thải so với năng suất của giống này vẫn cao hơn so với giống Bắc Thơm 7 ở mức 2,40 kg CH4-C/tạ thóc. Đối với giống Q5 cho năng suất lúa cao nhất đạt 68,5 tạ/ha và lượng phát thải cũng cao nhất là 168,0 kg CH4-C/ha, tương quan về
phát thải CH4 so với năng suất lúa cũng cao nhất trong 3 giống lúa làm thí nghiệm, đạt 2,45 kg CH4-C/tạ thóc.
Vụ mùa, mối tương quan giữa lượng CH4 phát thải so với năng suất lúa tăng so với vụ xuân do năng suất lúa giảm và tổng lượng CH4 phát thải tăng đối với đất trồng cả 3 giống lúa. Tuy nhiên, đối với giống Q5, tương quan giữa lượng phát thải so với năng suất lại thấp nhất do năng suất lúa của giống này đạt cao hơn giống Khang Dân 18 và Bắc Thơm 7 ở mức 3,82 kg CH4-C/tạ thóc, trong khi của giống Khang Dân 18 là 4,06 kg CH4-C/tạ thóc và của Bắc Thơm 7 là 4,14 kg CH4-C/tạ thóc.
Bảng 4.10. Ước tính lượng CH4 phát thải hằng năm của 3 giống lúa thí nghiệm vùng đồng bằng sơng Hồng Cường độ Công TT thức Cường độ phát thải vụ xuân Cường độ phát thải vụ mùa kg CH4-C/ha phát thải CH4 hằng năm Tổng lượng phát thải hằng năm tấn CO2 tương
Tổng diện tích 158.277 ha đất phù sa trung tính vùng đồng bằng sơng Hồng, có hệ số sử dụng đất trung bình 1,77, ở điều kiện được tưới, trồng các giống Khang Dân 18, Bắc Thơm 7 và Q5 sẽ phát thải từ đất trồng ra môi trường
đương
1 CT1 141,2 233,0 374,2 165.413,3
2 CT2 129,7 223,5 353,2 156.130,3
ước tính đạt tương ứng 165.413,3, 156.130,3, 188.709,0 tấn CO2 tương đương/năm.
4.3.2.5. Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất lúa
a. Các yếu tố cấu thành năng suất
Các yếu tố cấu thành năng suất lúa của 3 giống thí nghiệm được thể hiện ở bảng 4.11. Số liệu cho thấy vụ xuân có số bơng/khóm cao hơn so với vụ mùa dẫn tới số lượng bơng/m2 có xu thế cao hơn do cấy cùng chung một mật độ như nhau, đây là một trong những yếu tố dẫn tới năng suất lúa vụ xuân cao hơn vụ mùa. Vụ xuân, giống Khang Dân 18 có giá trị bơng/khóm và bơng/m2 cao hơn 2 giống cịn lại, đạt 7,1 bơng/khóm và 224,5 bơng/m2. Tuy nhiên các con số này trong vụ mùa chỉ là 6,4 bơng/khóm và 207,2 bơng/m2. Đối với giống Bắc Thơm 7, vụ xn có số bơng/ khóm là 7,0 và vụ mùa là 6,8. Số bông/m2 trung bình 2 vụ lần lượt là 216,7 và 217,0. Giống Q5 có giá trị trung bình bơng/khóm và bơng/m2 tương ứng là 6,9 và 219,6.
Số hạt/bơng nhiều hay ít tùy thuộc vào số gié, số hoa phân hóa cũng như thối hóa. Tồn bộ quá trình này nằm trong thời kỳ sinh trưởng sinh thực (từ làm đòng đến trỗ). Số lượng gié, hoa phân hóa được quyết định ngay từ thời kỳ đầu của q trình làm địng (bước 1-3 trong vịng từ 7-10 ngày). Thời kỳ này bị ảnh hưởng bởi sinh trưởng của cây lúa và điều kiện ngoại cảnh, các yếu tố này cũng ảnh hưởng trực tiếp đến sự thối hóa hoa. Thời kỳ thối hóa hoa thường bắt đầu vào bước 4 (hình thành nhị và nhụy) và kết thúc vào bước 6, tức là khoảng 10-12 ngày trước trỗ. Nguyên nhân chủ yếu do thiếu dinh dưỡng ở thời kỳ làm đòng hoặc do ngoại cảnh bất thuận như trời rét, âm u, thiếu ánh sáng, bị ngập, hạn, sâu bệnh... ngoài ra cũng có nguyên nhân do đặc điểm của một số giống. Qua bảng 4.9 thấy rằng số hạt/bông của giống Khang Dân 18 trong cả vụ xuân và vụ mùa đều cao hơn số hạt/bông của giống Bắc Thơm 7 và Q5. Cụ thể trung bình vụ xuân đạt 183,7 và 181,1 hạt/bông vụ mùa trong khi của giống Bắc Thơm 7 là 176,6 và 172,4 hạt/bông vụ xuân và mùa. Đối với giống Q5, giá trị trung bình số hạt/bơng lần lượt 2 vụ là 177,5 và 174,1 hạt/bông.
Số hạt lép/bông cũng là yếu tố quan trọng quyết định năng suất lúa. Tỉ lệ hạt chắc/bông được quyết định ở thời kỳ trước và sau trỗ, nếu gặp điều kiện bất
thuận trong thời kỳ này thì tỉ lệ lép sẽ cao. Tỉ lệ lép/bông không chỉ bị ảnh hưởng của các yếu tố nói trên mà cịn bị ảnh hưởng bởi đặc điểm của giống. Thường tỉ lệ lép giao động tương đối lớn, trung bình từ 5-10%, ít là 2-5%, cũng có khi trên 30% hoặc thậm chí cịn cao hơn nữa. Giá trị trung bình của số % hạt chắc của giống Khang Dân 18 có giá trị cao hơn, ở mức 80,4-80,9% so với giống Bắc Thơm 7 và Q5 đều dưới 80%.
Bảng 4.11. Các yếu tố cấu thành năng suất 3 giống lúa thí nghiệm
Tỷ lệ hạt Cơng Vụ thức Số bơng/m2 Số hạt/bông chắc P1000 (g) Năng suất (tạ/ha) (%) Vụ xuân CT1 224,8 188,0 79,6 19,1 64,3ab 2015 CT2 219,3 172,1 76,9 19,0 54,7b CT3 209,8 174,9 78,4 23,6 67,2a LSD 5% - - - - 9,6 CV (%) - - - - 6,8 Vụ mùa CT1 207,1 188,6 79,1 19,1 58,6a 2015 CT2 226,3 173,9 75,4 18,9 56,0a CT3 219,7 171,0 75,9 23,1 66,2a LSD 5% - - - - 10,2 CV (%) - - - - 7,52 Vụ xuân CT1 224,2 179,4 82,0 19,1 62,9ab 2016 CT2 214,1 163,1 80,8 18,9 53,3b CT3 206,6 180,1 80,0 23,5 69,7a LSD 5% - - - - 14,6 CV (%) - - - - 10,4 Vụ mùa CT1 207,2 173,7 81,8 19,1 56,2ab 2016 CT2 207,7 171,0 76,9 18,9 52,0b CT3 219,6 177,1 76,7 23,2 69,4a LSD 5% - - - - 13,5 CV (%) - - - - 10,0 TB CT1 224,5 183,7 80,8 19,1 63,6 vụ xuân CT2 216,7 167,6 78,6 19,0 54,0 CT3 208,2 177,5 79,1 23,5 68,5 TB CT1 207,2 181,1 80,4 19,1 57,4 vụ mùa CT2 217,0 172,4 76,2 18,9 54,0 CT3 219,6 174,1 76,3 23,2 67,8
Khối lượng 1.000 hạt là yếu tố cấu thành năng suất mà chủ yếu phụ thuộc vào bản chất giống. Theo số liệu đếm, cân thể hiện ở bảng trên cho thấy số liệu khối lượng 1000 hạt của giống Q5 cao hơn giống KD18 và Bắc Thơm 7, trung bình đạt 23,1-23,6 g, điều này dẫn tới năng suất giống Q5 cao hơn so với 2 giống còn lại (bảng 4.11). Khối lượng 1000 hạt giống Bắc Thơm 7 có giá trị trung bình thấp nhất, chỉ đạt 18,9-19,0 g trong khi khối lượng 1000 hạt của giống Khang Dân 18 đạt trung bình 19,1 g.
Hầu như mỗi một yếu tố cấu thành năng suất lúa đều liên quan đến một giai đoạn phát triển cụ thể của cây lúa, mỗi một yếu tố đóng một vai trị khác nhau nhưng đều nằm trong một hệ quả liên hồn tạo nên hiệu suất cao nhất mà trong đó các yếu tố đều có liên quan mật thiết với nhau. Như vậy mỗi giai đoạn sinh trưởng, phát triển đều liên quan và tạo nên năng suất hạt sau này. Vì vậy, chăm sóc, quản lý tốt ở tất cả các giai đoạn phát triển của cây lúa là điều hết sức cần thiết để nâng cao hiệu suất và năng suất cây lúa.
Số nhánh lúa sẽ quyết định số bơng và đó cũng là yếu tố quan trọng nhất để có năng suất cao. Có thể nói số bơng đóng góp trên 70% năng suất, trong khi đó số hạt/bơng, số hạt chắc/bông và khối lượng hạt đóng góp gần 30%. Số bơng/đơn vị diện tích hình thành bởi 3 yếu tố: mật độ cấy, số nhánh (số dảnh hữu hiệu), điều kiện ngoại cảnh và yếu tố kỹ thuật (như phân bón, nhiệt độ, ánh sáng...). Mật độ cấy là cơ sở của việc hình thành số bơng/đơn vị diện tích. Tùy vào giống lúa và các điều kiện thâm canh như độ phì đất, nước tưới, phân bón, thời vụ... mà quyết định mật độ cấy thích hợp để có thể tăng tối đa số bơng trên một đơn vị diện tích. Một yếu tố cũng hết sức quan trọng là điều chỉnh sao cho số bông hữu hiệu/đơn vị diện tích là cao nhất và thích hợp nhất, biện pháp tối ưu. Để số nhánh lúa tối đa – số bông lúa hữu hiệu = 0. Nhưng trong thực tế quần thể ruộng lúa thì hầu như khơng có hiệu số này bởi nhiều nguyên nhân, nhưng chủ yếu là trong thời kỳ đẻ nhánh (từ khi cấy lúa bén rễ hồi xanh đến khi phân hóa địng) thì các nhánh hữu hiệu kết thúc trước khi phân hóa địng từ 10-12 ngày, hơn nữa yếu tố mùa vụ cũng liên quan đến việc đẻ nhánh hữu hiệu, ví dụ trong điều kiện miền Bắc Việt Nam thì vụ Đơng Xn nhánh hữu hiệu lại tập trung vào thời kỳ cuối, còn vụ mùa lại tập trung vào thời kỳ đầu. Tuy nhiên việc điều chỉnh để quần thể ruộng lúa có tỉ lệ số nhánh hữu hiệu cao nhất là tiền đề để nâng cao năng suất lúa đến mức tối đa là biện pháp kỹ thuật quan trọng trong sản xuất lúa.
b. Năng suất lúa
Năng suất lúa của 3 giống lúa thí nghiệm được thể hiện ở bảng 4.11. Qua bảng thấy rằng giống Q5 có năng suất trung bình cao hơn so với 2 giống cịn lại (67,2-69,7 tạ/ha vụ xuân và 66,2-69,4 tạ/ha vụ mùa), tiếp theo là giống Khang dân 18 (62,9-64,3 tạ/ha vụ xuân và 56,2-58,6 tạ/ha vụ mùa). Giống Bắc thơm 7 là giống có năng suất trung bình thấp nhất (53,3-54,3 tạ/ha vụ xuân và 52,0-56 tạ/ha vụ mùa). Như vậy, trồng giống Q5 cho năng suất cao hơn giống KD18 2,9-6,8 tạ/ha, tương đương 4,5-10,8% vụ xuân và vụ mùa cao hơn 7,6-13,2 tạ/ha, tương đương 13,0-23,6%. Nếu so sánh năng suất giữa 2 giống lúa Q5 và BT7, vụ xuân, giống Q5 cho năng suất cao hơn 12,5-16,4 tạ/ha, tương đương 22,9-30,7% và vụ mùa tăng 10,2-17,4 tạ/ha, tương đương 18,3-33,5%.
Kết luận
Động thái phát thải CH4 của 3 giống lúa ở vụ xuân và vụ mùa đều thấp ở đầu vụ, đạt cao nhất ở thời kỳ đẻ nhánh rộ tới đứng cái, làm địng và sau đó giảm dần tới cuối vụ.
Đất trồng giống Q5 có cường độ phát thải khí mê tan cao hơn giống Khang Dân 18 và Bắc Thơm 7 ở thời kỳ cây lúa đẻ nhánh rộ đến làm đòng cả vụ xuân và vụ mùa. lượng phát thải của giống Q5 đạt trung bình 147,26-188,7 kg CH4-C/ha vụ xuân, 256,97-260,86 kg CH4-C/ha vụ mùa.
Đất trồng giống Khang Dân 18 phát thải trung bình 125,91-156,51 kg CH4-C/ha vụ xuân, 232,13-233,93 kg CH4-C/ha vụ mùa, tổng lượng phát thải CH4 thấp hơn so với đất trồng giống Q5 vụ xuân tương ứng từ 17-20% và vụ mùa từ 10-11%.
Đất trồng giống Bắc Thơm 7 có lượng phát thải khí mê tan trung bình thấp nhất trong 3 giống làm thí nghiệm. Tổng lượng phát thải vụ xuân từ 106,68- 152,69 kg CH4-C/ha và vụ mùa từ 222,41-224,58 kg CH4-C/ha, thấp hơn phát thải từ đất trồng giống Q5 từ 23-38% vụ xuân và 14-17% vụ mùa.
Hiệu quả về mặt môi trường trong vụ xuân, tương quan giữa lượng phát thải CH4 với năng suất lúa tạo ra cho thấy trồng giống Q5 cho hiệu quả thấp nhất khi chỉ đạt 2,45 kg CH4-C/tạ thóc trong khi của giống Khang Dân 18 và Bắc Thơm 7 lần lượt là 2,22 và 2,40 kg CH4-C/tạ thóc. Vụ mùa, hiệu quả về mặt mơi trường, đối với đất trồng giống Q5 lại cho hiệu quả cao nhất khi đạt 3,82 kg CH4- C/tạ thóc trong khi của giống Khang Dân 18 và Bắc Thơm 7 là 4,06 và 4,14 kg CH4-C/tạ thóc.
4.3.3. Ảnh hưởng của mật độ cấy tới phát thải khí CH4 từ đất
Sử dụng kỹ thuật cấy mật độ thích hợp để giảm phát thải khí mê tan cũng là một trong những biện pháp quản lý trong nông nghiệp, đây là phương pháp áp dụng đơn giản nhưng mang lại hiệu quả tốt. Nhiều nghiên cứu trước đây cho thấy khi giảm mật độ cấy giống Khang Dân 18 ở vùng đồng bằng sông Hồng, các chỉ số sinh trưởng, phát triển của cây lúa đều tăng, chỉ số SPAD (Soil and plant analyzer development) hay chỉ số đánh giá hàm lượng diệp lục trong lá, số gié cấp 1, tổng số hạt/bơng có xu hướng tăng, cịn hệ số tán giảm (Nguyễn Hồng Hạnh & cs., 2018). Akira & cs. (2000) nghiên cứu ảnh hưởng của mật độ tới phát thải khí mê tan tại Nhật Bản cũng chỉ ra rằng ở mật độ thích hợp khi cấy có tác dụng làm giảm phát thải khí mê tan và khơng làm giảm năng suất lúa. Weiwei Chen & cs. (2013) cũng có kết luận cấy lúa ở mật độ thích hợp sẽ làm giảm thiểu được lượng CH4 phát thải từ đất.
4.3.3.1. Diễn biến Eh đất
Sự biến đổi Eh đất thí nghiệm được trình bày ở đồ thị 4.6abcd cho thấy giá trị đo Eh của đất giảm mạnh trong khoảng 1 tuần ngập nước sau cấy. Sau khi làm đất, chuẩn bị cấy, quá trình cơ giới hố làm cho ơxy xâm nhập vào đất nên thời kỳ này đất chưa bị yếm khí. Sau khoảng 1 tuần sau khi làm đất, chuẩn bị cấy, việc duy trì một lớp nước trên mặt ruộng làm cho ôxy bị ngăn không cho tiếp xúc và xâm nhập vào đất, đồng thời các vi sinh vật trong đất hô hấp, sử dụng lượng ơxy hồ tan trong đất làm cho lượng ôxy mất dần và trở nên yếm khí, vì vậy giá trị đo của Eh đất 1 tuần sau cấy có giá trị giảm dần và biến động quanh giá trị -180 đến -220 mV.
Đồ thị 4.6. Diễn biến Eh đất tại điểm thí nghiệm
Ở cuối vụ, giá trị Eh đất tăng trở lại là do việc rút nước, tạo điều kiện cho cây lúa chín vàng và nền đất cứng phục vụ cho việc thu hoạch lúa.
4.3.3.2. Ảnh hưởng của mật độ cấy tới phát thải CH4 từ đất
Theo Wassmann & cs. (1998) cho biết, khí mê tan phát tán vào khí quyển thơng qua thân cây lúa, khí này xâm nhập vào cây qua rễ, đi theo các ống rỗng trong thân cây lúa và thoát ra ngồi thơng qua các lỗ ở cuống lá.
Mật độ cấy lúa trên ruộng có ảnh hưởng tới quá trình sinh trưởng, phát triển của cây lúa do 2 nhân tố quan trọng, đó là lượng dinh dưỡng cung cấp cho cây từ đất và lượng ánh sáng mà cây hấp thu để quang hợp. Đối với các công thức cấy mật độ thưa, cây lúa sinh trưởng tốt hơn so với các cơng thức cịn lại, số nhánh hữu hiệu cao hơn. Ngược lại ở mật độ cấy dày, số lượng nhánh lúa đẻ nhiều nhưng nhánh hữu hiệu thấp.
Bẹ lá
phần thân
Phần rễ
Hình 4.1. Sơ đồ di chuyển khí mê tan từ đất vào khí quyển qua thân cây lúa
Nguồn: Wassman & Aulakh (2000)
Qua kết quả đo phát thải khí mê tan ở các cơng thức cấy lúa khác nhau thấy rằng cường độ phát thải CH4 từ đất tuân theo quy luật phát thải thấp ở đầu vụ, sau đó tăng dần ở giữa vụ và giảm ở cuối vụ. Cường độ phát thải CH4 vụ xuân luôn thấp hơn đáng kể so với vụ mùa (do ảnh hưởng của nhiệt độ thấp của mùa đông trong vụ xuân).
Vụ xuân, đầu vụ do nhiệt độ khơng khí cũng như nhiệt độ đất rất thấp, điều này khơng thuận lợi cho các q trình sinh hố trong đất diễn ra, đồng thời tốc độ tăng trưởng sinh dưỡng của cây lúa cũng chậm, thời gian sinh trưởng kéo dài ra, dẫn tới cường độ phát thải CH4 từ đất cũng thấp, dưới 5 mg CH4- C/m2/giờ. Sau đó tăng mạnh và đạt đỉnh ở 8-9 tuần sau cấy (11-12 mg CH4-