Phần 2 Tổng quan nghiên cứu
2.5. Một số biện pháp làm giảm phát thải CH4
2.5.1. Quản lý chế độ nước tưới
Lê Xuân Quang & cs. (2019) nghiên cứu quản lý nước mặt ruộng tới phát thải khí N2O và CH4 ở vùng đồng bằng sông Hồng cho biết để giảm thiểu phát thải khí nhà kính từ ruộng lúa và giải quyết vấn đề thiếu nước, cần xây dựng các hệ thống quản lý nước bền vững và thân thiện với môi trường cho canh tác lúa. Quản lý nước theo chế độ ngập và khơ xen kẽ có (AWD) hiệu quả và tiết kiệm nước. Lượng phát thải CH4 giảm khi tăng thời gian để khô mặt ruộng và
mức giảm mạnh trong vụ hè thu. Chưa có mối quan hệ nào giữa phát thải N2O và quản lý nước mặt ruộng. Trong khi CH4 phát thải trong thời gian tưới ngập liên tục. Thế ơxy hóa khử của đất có thể khơng thường xun vượt q +200 mV khi rút nước. Nghiên cứu này cho thấy tầm quan trọng của việc giảm thiểu phát thải CH4 để giảm tác động của KNK đối với các vùng trồng lúa ở vùng đồng bằng sông Hồng. Năng suất lúa giảm do phơi khô ruộng quá lâu, cây thiếu nước trong vụ hè thu nhưng không bị ảnh hưởng trong vụ đông xuân. Nghiên cứu đã chứng minh rằng có thể giảm lượng phát thải CH4 và duy trì năng suất lúa bằng cách đạt được thời gian để khô mặt ruộng tối đa.
Xiaohong & cs. (2019) cho rằng chế độ nước và bón chất hữu cơ vào đất là 2 nhân tố quan trọng nhất ảnh hưởng tới quá trình sinh và phát thải CH4 từ đất
trồng lúa vào khí quyển. Các cơng thức: tưới ngập liên lục; tưới ngập đầu vụ, để khô giữa vụ và tưới ngập trở lại sau đó; tưới ngập đầu vụ để cấy, sau đó tưới nhờ nước trời. Các cơng thức thí nghiệm trong các ơ phụ gồm: bón rơm rạ được cày vùi vào đất; bón rơm rạ phủ lên bề mặt đất và khơng bón rơm rạ. Kết quả cho thấy khi tưới và duy trì lớp nước mặt làm tăng sinh mê tan và nếu đất được bón thêm rơm rạ thì lại làm tăng lượng mê tan được sinh ra. Tổng lượng CH4 phát thải có tương quan với lượng rơm rạ bón vào đất và nước tưới ở mức ý nghĩa (P<0,05). Tổng lượng CH4 phát thải tương ứng 505,3, 241,2 và 56,5 kg/ha ở công thức: tưới ngập liên tục; tưới ngập đầu vụ, để khô giữa vụ và tưới ngập trở lại và tưới ngập đầu vụ để cấy, sau đó tưới nhờ nước trời. Ngược lại, bón vùi rơm rạ vào đất kết hợp với 3 cơng thức tưới trên cho lượng phát thải CH4 tương ứng
265,4, 271,4 và 175,6 kg/ha. Thí nghiệm bón rơm rạ bằng cách phủ bề mặt kết hợp với 3 công thức tưới trên làm tăng phát thải CH4 ở mức tương ứng 213,3, 112,8 và 14,6 kg/ha.
Lê Xuân Quang (2017) cho biết phải thực hiện quản lý nước trên ruộng lúa thân thiện với mơi trường để giảm phát thải khí nhà kính. Nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật tưới khô ướt xen kẽ được thực hiện tại tỉnh Hưng Yên từ vụ xuân 2015, nghiên cứu theo dõi sự thay đổi theo thời gian của phát thải khí CH4 từ 6 ô ruộng vụ chiêm xuân và vụ hè thu để xác định các yếu tố có ảnh hưởng đến phát thải khí CH4 cho thấy khí CH4 tích luỹ vào vụ chiêm xuân bằng ¼ vụ hè thu (9,0 g m-2 trong vụ chiêm xuân (91 ngày) và 37,3 g m-2 trong vụ hè thu) (85 ngày). Tỉ lệ CH4 trong giai đoạn tưới liên tục so với tổng thời gian trồng là 11% trong vụ chiêm xuân và 49% trong vụ hè thu. Việc quản lý nước mặt ruộng vụ chiêm xuân
hiệu quả hơn vụ hè thu do lượng mưa ít hơn, mối tương quan chặt chẽ giữa khí CH4 và các yếu tố ảnh hưởng (mực nước ruộng, độ sâu 5 cm so với mặt ruộng, nhiệt độ đất, độ dẫn điện (EC), pH, thế oxy hóa khử của đất (Eh). Lượng CH4 giảm đáng kể khi mực nước giảm dưới 5 cm và khi Eh của đất trên 220 mV.
Nguyễn Văn Tỉnh & Lê Xuân Quang (2017) nghiên cứu quản lý nước mặt ruộng để giảm thải khí nhà kính là CH4 và N2O tại vùng đồng bằng sơng Hồng cho biết quản lý ruộng lúa theo hướng tiết kiệm nước, thân thiện với môi trường (kỹ thuật tưới - khơ xen kẽ) góp phần tiết kiệm nước, giảm phát thải khí nhà kính. Chế độ tưới khô vừa giúp tăng năng suất lúa so với tưới khô kiệt tuy nhiên chế độ tưới khô kiệt sẽ hiệu quả hơn trong việc giảm phát thải khí CH4. Các tác
giả cũng có kết luận: Phát thải vụ mùa cao gấp 4 lần so với độ Đông Xuân, chiếm 49% lượng phát thải trong giai đoạn tưới tiêu gián đoạn. Phát thải khí CH4 giảm khi hàm lượng nước thể tích ở độ sâu 5 cm dưới 25%V và khi Eh trên 220 mV và sẽ tăng lên khi pH dao động từ 6 đến 8.
Nghiên cứu của Meijide & cs. (2017) về quản lý nước làm giảm phát thải khí gây hiệu ứng nhà kính tại Italia, cho thấy các ruộng lúa đóng vai trị là các nguồn phát thải khí nhà kính rất lớn với tiềm năng nóng lên tồn cầu là 1148 g CO2/m2/năm trong năm 2009 và giảm 4 lần năm 2010, khoảng 289 g CO2/m2/năm. Trong cả 2 năm nghiên cứu, địa điểm nghiên cứu này là nguồn phát thải CH4 rất lớn. Sự khác nhau rất lớn về phát thải khí nhà kính giữa 2 năm xác định chủ yếu do sự phát thải CH4 thấp hơn trong năm 2010 (21,0 g CH4/m2 năm 2010 so với 37,4 g CH4/m2 năm 2009) có thể do rút nước ở ruộng ngập vào giữa vụ năm 2010 và lượng CO2 được đồng hố khơng lớn lắm. Các kết quả nghiên cứu cho thấy quản lý hợp lý mực nước mặt ruộng sẽ làm giảm phát thải CH4 và làm giảm tiềm năng nóng lên tồn cầu và giảm mất nước do bốc hơi mặt ruộng.
Azeem & cs. (2017) đã nghiên cứu ảnh hưởng của việc rút nước đầu vụ để làm giảm phát thải CH4 và N2O từ đất có bón và khơng được bón phân hữu cơ trong mối quan hệ với các bon hữu cơ trong đất. Kết quả nghiên cứu cho thấy sự khoáng hoá nhanh các bon hữu cơ ở công thức được rút nước 2 lần trong vụ (đầu và giữa vụ) dẫn tới tổng lượng phát thải CH4 thấp hơn so với công thức được rút nước 1 lần giữa vụ. Tổng lượng phát thải CH4 đã giảm tương ứng 89% và 92% ở các công thức bón thân lá ngơ + phân đạm và rút nước 2 lần ở đất có hàm lượng các bon thấp (1,4%) và đất có lượng các bon cao (2,2%) khi so sánh với các cơng thức bón thân lá ngơ + phân đạm nhưng chỉ rút
nước 1 lần giữa vụ. Hiệu quả của việc rút nước đến sự phát thải CH4 do bón phân ủ chỉ thể hiện rõ ở đất có lượng các bon thấp với việc giảm 61% ở công thức rút nước 2 lần so với rút nước 1 lần giữa vụ. Sự phát thải N2O ở các công thức khơng bón hữu cơ khi rút nước 2 lần cao hơn 87% so với công thức rút nước 1 lần giữa vụ ở đất có hàm lượng các bon thấp.
Liang & cs. (2016) đã nghiên cứu về ảnh hưởng của chế độ nước tới năng suất lúa, lượng nước tưới và phát thải khí CH4 từ đất lúa nước tại Trung Quốc, giống lai TY3618 với 3 chế độ nước khác nhau: tưới ngập 15 cm, để khô rồi lặp lại (AWD15), tưới ngập 30 cm, để khô rồi lặp lại (AWD30) và công thức tưới ngập liên tục (CF); vụ lúa muộn sử dụng giống TY3618 và giống HFZ với 4 cơng thức thí nghiệm về chế độ nước là: AWD15, AWD30, CF và FP là tưới theo truyền thống của người dân địa phương. Các kết quả cho thấy năng suất lúa ở công thức AWD15 và AWD30 so với công thức CF là khơng có sự thay đổi trong khi lượng nước tưới và tổng lượng phát thải CH4 của 2 công thức tưới AWD thấp hơn so với công thức tưới ngập liên tục ở cả 2 vụ. Trong vụ lúa muộn, khơng có sự khác nhau về năng suất lúa giữa 4 công thức tưới đối với giống HFZ trong khi đối với giống TY361, năng suất hạt ở công thức AWD30 thấp hơn đáng kể công thức AWD15. Lượng nước tưới ở công thức AWD15 và AWD30 thấp hơn lần lượt là 19,4% và 29,7% nhưng hiệu suất tưới lại cao hơn lần lượt là 31,7- 37,6% và 48,4-53,2% so với cơng thức tưới truyền thống. Kết quả thí nghiệm cũng cho thấy khơng có sự sai khác về số nhánh đẻ cực đại, chỉ số diện tích lá, tổng sinh khối thân lá ở cả 4 công thức tưới đối với giống HFZ. Trong khi đối
với giống TY3618, tốc độ tăng trưởng của lúa trong thời kỳ vào chắc hạt ở công thức AWD30 thấp hơn đáng kể công thức CF và FP. Cường độ phát thải CH4 ở công thức AWD15 và AWD30 thấp hơn lần lượt là 37,4-45,7% và 61,1-77,1% so với công thức FP.
Matteo & cs. (2016) đã nghiên cứu phát thải khí nhà kính trong đó có phát thải khí mê tan, dưới ảnh hưởng của kỹ thuật quản lý nước khác nhau gồm: tưới ngập liên tục theo truyền thống (WFL): gieo hạt khi đất khơ, sau đó tưới ngập (DFL) và thỉnh thoảng tưới (DIR). Kỹ thuật DFL đã làm giảm 59% tổng lượng phát thải CH4 so với WFL, trong khi kỹ thuật DIR đã triệt tiêu sự phát thải CH4 từ đất. Hiệu quả giảm thiểu CH4 của kỹ thuật DFL so với WFL là tập trung giảm chủ yếu ở giai đoạn sinh trưởng sinh dưỡng của lúa. Các kỹ thuật quản lý nước bằng gieo hạt khi mặt ruộng khơ và tưới ngập sau đó hoặc tưới gián đoạn có thể
góp phần giảm đáng kể tiềm năng nóng lên tồn cầu của các hệ thống canh tác lên tới 56% và 83% so với tưới ngập liên tục.
Trần Đăng Hoà & Hoàng Trọng Nghĩa (2016) nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ tưới nước đến phát thải khí CH4, N2O và năng suất lúa trên đất phù sa cổ tại Quảng Nam cho biết công thức tưới nước khô xen kẽ (AWD) không ảnh hưởng tới sinh trưởng, phát triển, năng suất lúa nhưng giảm sự phát thải khí nhà kính so với biện pháp tưới ngập thường xuyên. Lượng phát thải CH4, tổng lượng khí CO2 quy đổi ở chế độ tưới AWD lần lượt giảm 19,1-34,18% và 17,19- 25,47%, chế độ tưới nước vừa đủ ẩm giảm 18,19-19,33% và 15,08-17,92% so với chế độ tưới nước ngập thường xuyên.
Nguyễn Đức Thành & cs. (2016) nghiên cứu ảnh hưởng của nước tưới đến phát thải CH4, N2O trên đất phù sa tại tỉnh Thừa Thiên - Huế cho kết luận cơng thức tưới ngập nước thường xun có sự phát thải khí CH4 cao hơn so với cơng thức tưới ướt, khô xen kẽ, đạt 3,7 và 1,6 kg/ha/ngày trong vụ hè thu và Đông Xuân.
Nghiên cứu của Xu & cs. (2015) về ảnh hưởng của tưới tiết kiệm và giống lúa chống hạn tới phát thải khí nhà kính từ ruộng trồng lúa khơng làm đất hoặc làm đất tối thiểu ở Hồ Bắc, Trung Quốc. Nghiên cứu được tiến hành vào mùa khô, 2 giống lúa FYY299 và HY3 ở những ruộng trồng lúa không làm đất với 3 chế độ nước khác nhau là: 1) ngập liên tục, 2) ngập kết hợp đôi khi ẩm và 3) ngập kết hợp đôi khi khô. So sánh với cơng thức ngập liên tục (1) thì hai cơng thức cịn lại giảm phát thải CH4 tương ứng 60% và 83%.
Huỳnh Quang Tín & cs. (2015) đã nghiên cứu ảnh hưởng của kỹ thuật tưới đến năng suất và phát thải CH4 trong sản xuất lúa tại tỉnh Tiền Giang cho thấy năng suất lúa của công thức canh tác theo truyền thống (6,6 t/ha) thấp hơn và khác biệt ý nghĩa với công thức "1 phải 6 giảm" (Phải sử dụng giống xác
nhận; giảm lượng hạt giống; giảm bón thừa đạm; giảm lượng thuốc bảo vệ thực vật hoá học; giảm lượng nước tưới; giảm thất thoát sau thu hoạch và kỹ thuật trồng lúa giảm phát thải khí nhà kính) kết hợp tưới ngập xen kẽ (7,3 tấn/ha) và
cơng thức áp dụng quy trình "1 phải 5 giảm" (6,8 tấn/ha). Lợi nhuận từ công thức kết hợp "1 phải 6 giảm" + "ngập khô xen kẽ" cao hơn 7,4 triệu đồng/ha so với công thức đối chứng. Công thức "1 phải 5 giảm" kết hợp tưới ngập khơ xen kẽ; cơng thức áp dụng quy trình "1 phải 5 giảm" có số lần bơm nước ít hơn 50% đã tiết kiệm lượng nước rất đáng kể so với cách làm truyền thống. Áp dụng quy
trình "1 phải 5 giảm" kết hợp tưới ngập khô xen kẽ giảm lượng phát thải CH4 tương đương 5,9 tấn CO2/ha/vụ so với canh tác truyền thống.
Pandey & cs. (2014) đã nghiên cứu bón phân hữu cơ kết hợp với chế độ tưới đến phát thải CH4 và N2O trên ruộng lúa tại Hà Nội, Việt Nam đã rút ra các kết luận: So với cơng thức đối chứng (khơng bón phân hữu cơ kết hợp với chế độ tưới luân phiên ẩm khơ hoặc ngập thường xun) bón phân chuồng, phân ủ từ rơm rạ, than sinh học từ rơm rạ đã làm tăng sự phát thải CH4 tương ứng là 230%,
150% và 38%. Khi tưới ẩm khơ ln phiên, bón phân chuồng đã làm tăng sự phát thải N2O khoảng 30%, bón phân ủ và than sinh học từ rơm rạ, có lượng phát thải N2O tương tự cơng thức đối chứng. Khi tưới ngập thường xuyên, sự phát thải N2O do bón phân chuồng và phân ủ từ rơm rạ cao hơn công thức đối chứng tương ứng là 40% và 35%.
Huỳnh Quang Tín & cs. (2012) nghiên cứu các mơ hình canh tác lúa ít phát thải khí nhà kính tại tỉnh An Giang vụ Đơng Xn 2010-2011 có kết luận: mơ hình áp dụng tưới ngập khơ xen kẽ và áp dụng phân đạm theo bảng so màu lá cho năng suất lúa cao hơn 0,6-0,9 tấn/ha, lợi nhuận thu được cao hơn 8-13 triệu đồng/ha, và lượng khí CH4 phát thải cho cả vụ biến động từ 172,6 kg/ha đến 252,2 kg/ha, thấp hơn 19-31% so với mơ hình đối chứng (ngập nước liên tục). Phương pháp này còn giúp cây lúa chống đổ ngã phù hợp cho cơ giới hóa thu hoạch và giảm phân, thuốc hóa học.
Shihong & cs. (2012) nghiên cứu phát thải N2O và CH4 từ đất lúa do tưới tiết kiệm tại tỉnh Jiangsu, Trung Quốc cho thấy tổng lượng CH4 phát thải từ trồng lúa là 2,47 g/m2 và 1,88 g/m2 năm 2006 và 2007. Trung bình giảm 79,1% so với tưới ngập liên tục. Trong 2 năm quan trắc, các tác giả thấy ở những ruộng được điều tiết tưới, lượng CH4 phát thải với nồng độ cao ở đầu vụ và giữa thời kỳ đẻ nhánh. Lượng CH4 và N2O được quy về CO2 đã phát thải trong thời kỳ lúa sinh trưởng ở công thức tưới tiết kiểm đạt 788 kg CO2/ha, giảm 61,4% so với tưới liên tục.
Nguyễn Văn Tỉnh & cs. (2004) kết luận: cường độ phát thải CH4 và cường độ bốc thoát hơi nước mặt ruộng ETa trong vụ mùa ở vùng đồng bằng sơng Hồng có quan hệ chặt chẽ với nhau theo phương trình tuyến tính từ giai đoạn cấy-hồi xanh đến đứng cái-làm đòng, đây là giai đoạn cây phát triển mạnh và có nhu cầu nước cao. Do đó, nếu giảm được ETa, sẽ giảm được cường độ phát thải CH4 và ngược lại, nếu giảm được cường độ phát thải CH4 sẽ giảm ETa. Vì
vậy cần lựa chọn thời điểm rút nước phơi ruộng hợp lý để giảm thiểu phát thải CH4, giảm lượng nước tưới, thúc đẩy quá trình sinh trưởng và tăng năng suất lúa.