a. Giảm phát thải do tích lũy các bon trong than sinh học
Các chất hữu cơ ở trong đất dù có nguồn gốc khác nhau, nhưng dưới tác động của các hệ thống enzym của các loại vi sinh vật đất, lần lượt bị phân giải, theo
thứ tự từ các chất dễ phân giải đến các chất khó phân giải, đồng thời cũng được tổng hợp thành chất mùn ở trong đất. Tuy nhiên tốc độ tổng hợp chất mùn ở trong đất lại phụ thuộc vào bản chất các chất hữu cơ. Tỷ lệ C/N của chất hữu cơ càng lớn thì chất hữu cơ chứa nhiều xenlulo - phân giải chậm, C/N có giá trị nhỏ thì chất hữu cơ phân giải nhanh. Ngoài ra các yếu tố khác như: tính chất của đất, chế độ canh tác, nhiệt độ và độ ẩm của đất, chế độ khí, độ sâu vùi… cũng quyết định cường độ phân giải chất hữu cơ. Việc khoáng hóa cacbon có liên hệ trực tiếp đến CO2 luôn luôn tỷ lệ thuận với mức độ hữu cơ có trong đất. Hoạt động khoáng hóa chất hữu cơ trong đất còn bị ảnh hưởng bởi các phương thức sử dụng đất, phân bón.
Nếu bón 10 tấn/ha phân chuồng thì sau 1 vụ lượng cacbon trong phân chuồng sẽ phân hủy và giải phóng hết CO2 sau một đến hai vụ. Còn nếu bón 10 tấn/ha TSH từ rơm với hàm lượng các bon trên 50% thì các bon trong TSH sẽ khó phân hủy và có thể tồn tại trong đất trong thời gian dài, điều này đồng nghĩa với việc có thể sự phát thải CO2 và tăng tích lũy cacbon ở trong đất với 50% lượng cacbon có trong than. Tương tự với bón 10 tấn/ha TSH từ trấu có thể tích lũy được trên 33% lượng các bon có trong than.
b. Giảm phát thải từ đất do bón than sinh học
Sự thay đổi lưu lượng phát thải CO2 của đất ảnh hưởng bởi thực tiễn quản lý nông nghiệp như bón phân hữu cơ và vô cơ. Thực tiễn quản lý nông nghiệp ảnh hưởng tới lưu lượng CO2 bởi sự thay đổi môi trường đất như độ thoáng khí, pH đất, độ ẩm đất, nhiệt độ của đất, tỉ lệ C/N của vật chất có mặt trong đất, v.v… Những đặc tính của môi trường đất này có thể có tác động đáng kể tới hoạt động của vi sinh vật đất và quá trình phân hủy như biến đổi thực vật và chuyển hóa C vào vật chất hữu cơ của đất và CO2. Những nghiên cứu trước đây chỉ ra rằng tỉ lệ lưu lượng CO2
có mối quan hệ chặt với trạng thái nhiệt độ của đất và độ ẩm của đất. Hô hấp của quyển rễ được ước tính chiếm khoảng 25 – 45% của tổng lượng phát thải cơ bản và từ 15 – 75% hô hấp của hệ sinh thái.
Trong thí nghiệm, mẫu khí được lấy bằng phương pháp buồng kín, vị trí đặt buồng tại giữa hai hàng lúa của mỗi công thức không có sự tham gia của phần trên
mặt đất của cây lúa, tránh ảnh hưởng sự hô hấp của cây lúa vào ban ngày. Sau đây là bảng kết quả quan trắc vào 3 thời điểm của vụ lúa mùa 2010.
Bảng 3.16: Kết quả quan trắc phát thải khí CO2 trên ruộng lúa vụ mùa 2010
STT Công thức
15 ngày sau cấy 30 ngày sau cấy Thời kỳ lúa trỗ mgC.m-2.h-1 1 CT1 43,23 69,65 31,03 2 CT2 49,08 70,97 40,13 3 CT3 56,24 100,96 43,24 4 CT4 46,99 75,44 38,33 5 CT5 43,77 77,29 34,17 6 CT6 42,17 86,04 39,59 7 CT7 42,17 85,24 38,95 8 CT8 41,93 82,16 39,25 5%LSD 11,9 13,1 13,2 C OF V% 14,9 9,2 19,7 Hình 3.19: Lấy mẫu khí
Từ kết quả quan trắc cho thấy:
Đối với thời điểm quan trắc 15 ngày sau cấy trên các công thức cho thấy tốc độ phát thải CO2 từ 49,58 đến 59,41mgC.m-2.h-1. Thấp nhất là CT1 không bón phân và TSH và cao nhất là CT3 có bón phân chuồng và phân khoáng. Các công thức có bón TSH và phân khoáng có hàm lượng phát thải thấp hơn CT3, dao động từ 53,34 – 55,93mgC.m-2
Hình 3.20: Kết quả quan trắc phát thải khí CO2 trên các công thức 15 ngày sau cấy
Hình 3.21: Kết quả quan trắc phát thải khí CO2 trên các công thức thời kỳ lúa trỗ
Đối với thời điểm quan trắc thời kỳ lúa trỗ trên các công thức cho thấy tốc độ phát thải CO2 từ 68,59 đến 106,25mgC.m-2.h-1. Thấp nhất là CT1 không bón phân và TSH và cao nhất là CT3 có bón phân chuồng và phân khoáng. Các công thức có bón TSH và phân khoáng có hàm lượng phát thải thấp hơn CT3, dao động từ 82,45 đến 94,51mgC.m-2
Hình 3.22: Kết quả quan trắc phát thải khí CO2 trên các công thức thời kỳ hạt vào chắc
Đối với thời điểm quan trắc thời kỳ hạt vào chắc trên các công thức cho thấy tốc độ phát thải CO2 từ 31,03 đến 55,84mgC.m-2.h-1. Thấp nhất là CT1 không bón phân và TSH và cao nhất là CT3 có bón phân chuồng và phân khoáng. Các công thức có bón TSH và phân khoáng có hàm lượng phát thải thấp hơn CT3, dao động từ 38,95 đến 49,00mgC.m-2.h-1. Ở đây cũng cho thấy CT3 có mức phát thải là cao nhất. 0 20 40 60 80 100 120 CT1 CT2 CT3 CT4 CT5 CT6 CT7 CT8 Công thức m g C /m 2 .h 1
15 ngày sau cấy 30 ngày sau cấy Thời kỳ lúa trỗ
Hình 3.23: So sánh kết quả quan trắc phát thải khí CO2 trên các công thức 3 thời điểm khác nhau
So sánh kết quả quan trắc phát thải khí CO2 trên ruộng lúa ở 3 thời điểm khác nhau cho thấy: ở thời điểm thời kỳ lúa trỗ cho thấy tốc độ phát thải từ mặt ruộng của các công thức là cao nhất. Điều này cho thấy sự khác biệt về hoạt động của quyển rễ và hệ sinh vật đất thời điểm này là cao nhất. Thời kỳ lúa vào chắc cho kết quả phát thải thấp nhất, thời kỳ này cho thấy hoạt động của quyển rễ và hệ sinh vật đất hoạt động thấp.
Bỏ qua vấn đề hô hấp của quyển rễ, đánh giá hoạt động của hệ vi sinh vật đất cho thấy lượng phát thải khí CO2 ở CT3 ở 3 thời điểm khác nhau đều cho mức phát thải cao nhất. Điều này cho thấy hệ vi sinh vật hoạt động nhằm phân giải lượng cacbon còn lại có trong phân chuồng.
Các công thức có bón TSH ở các thời điểm khác nhau đều cho mức phát thải thấp hơn CT3 nhưng lại có mức phát thải cao hơn CT1, các công thức có bón TSH có mức phát thải khác nhau tại cùng thời điểm nhưng sự sai khác không đáng kể.
Kết quả của thí nghiệm bón than sinh học và quan trắc phát thải khí CO2 trong vụ thứ hai trên đất bạc màu trồng lúa bước đầu đã cho những kết luận sau:
- Bón than sinh học có thể giảm phát thải khí CO2 so với bón phân chuồng và tích lũy cacbon trong đất từ 33% đến 52% trong đất;
- Tốc độ phát thải CO2 ở công thức có bón phân chuồng là luôn cao ở các thời điểm quan trắc so với các công thức còn lại;
- Các công thức có bón than sinh học đều cho mức phát thải thấp hơn so với công thức có bón phân chuồng CT3 nhưng cao hơn công thức không bón CT1. Mỗi công thức có bón TSH cho mức phát thải khác nhau nhưng sự sai khác không đáng kể.
