Luận án tiến sĩ: Đánh giá nguy cơ môi trường phân đạm đất trồng Giao Thủy

ĐẠI HỌC QUOC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Lý Thị Thu Hà LUAN AN TIEN SI KHOA HOC MOI TRUONG Hà Nội — 2023 ĐẠI HỌC QUOC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Lý Thị Thu Hà Chuyên ngành: Môi trường đất và nước Mã số: 9440301.02 LUẬN AN TIEN SĨ KHOA HOC MOI TRUONG NGƯỜI HƯỚNG DAN KHOA HỌC: 1. Nguyễn Thi Hà 2. Ngô Thế Ân Hà Nội — 2023 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan, đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các kết quả nghiên cứu trong luận án được đánh giá và phân tích một cách khách quan.

Các số liệu tham khảo trong luận án này được trích dẫn đầy đủ. TÁC GIÁ Lý Thị Thu Hà LỜI CẢM ƠN Đầu tiên tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc của mình tới tập thé hướng dẫn khoa học PGS. Nguyễn Thị Ha và PGS. Ngô Thế An, là những người đã gợi mở cho tôi các ý tưởng khoa học và hướng dẫn tôi trong suốt thời gian nghiên cứu luận án bằng tất cả tâm huyết và sự quan tâm hết mực của người thầy đến nghiên cứu sinh.

Tôi xin cảm ơn, Bộ môn Công nghệ môi trường, Khoa Môi trường, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc Gia Hà Nội đã truyền đạt và bồi dưỡng cho tôi những kiến thức, phương pháp học tập và nghiên cứu chuyên môn trong suốt thời gian tôi thực hiện nghiên cứu tại Bộ môn, Khoa và Nhà trường. Đặc biệt cảm ơn các anh, chị, em trong Phòng thí nghiệm Bộ môn Công nghệ môi trường, Khoa Tài nguyên và môi trường, Học viện Nông nghiệp Việt Nam đã giúp đỡ tôi rất nhiều về cơ sở vật chất, trang thiết bị thí nghiệm, để tôi hoàn thành tốt chương trình nghiên cứu của mình. Tôi cũng xin cảm ơn Dự án DeltA dapt đã tài trợ cho nghiên cứu này và hỗ trợ chuyên gia trong bố trí thí nghiệm, thu thập và phân tích số liệu. Cuối cùng, tôi xin cảm ơn gia đình, những người thân luôn động viên về tinh thần, thời gian và vật chất để tôi có động lực trong công việc vả nghiên cứu khoa học.

TÁC GIÁ Lý Thị Thu Hà il MỤC LỤC LOI CAM DOAN 0. iii DANH MỤC CÁC KY HIỆU VA CHU VIET TẮTT.---2--5¿©sz+s+cx+zxzsz vi IM. viii DANH MỤC CAC HINH VE, DO THI .ÔỎ 1 1 Tính cấp thiết của luận áin. - ¿22 2 E+SE££E£+EE+EE£EEEEEEEEEEEEEEErEErrkrrkrree 1 2 Mục tiêu của luận áñn.

Nội dung nghiên cứu của luận án. SH ng ngư4 4. Y nghia khoa hoc va thuc tiễn của luận AN oe eeeseseseseesessscesesetseseeeees 4 Al. Y nghĩa khoa hoc của luận At.

Ý nghĩa thực tiễn của luận ấn. ---- ¿2 2S SE+E£EE+E£EEEEEEEEEEEEEEErEerkrrrrree 4 5. Điểm mới của luận án.------ 2c ©s£++£+EE+EE£EEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEErrkrrkervee 5 Chương I. TONG QUAN CÁC VAN DE NGHIÊN CUU.

Thuat ngữ, khái niệm sử dung trong luận án. Nhu cầu sử dụng phân đạm và hệ quả môi trường của sử dung phân đạm trong hệ thống nông nghiỆp.--- 2-2 2© 2£ EE+EE+EE£EEE2EEEEEtEEEZEErExerkrred 7 1. Dạng tôn tại của nito trong hệ thống nông nghiệp. Nhu cau và hiệu quả sử dụng phân đạm cho trồng cây hang năm.

Ảnh hưởng của sử dụng phân đạm đến môi trường. Đánh giá nguy cơ và rủi ro môi trường do sử dụng phân đạm trên đất trồng cây hàng năm. ¿2-52 £+E+EE£EE£EEEEEE2E12717112112117171. Các phương pháp sử dụng trong đánh giá rủi ro rửa trôi nitơ từ đất trồng cây hàng năm tới nước dưới đất.----- ¿- ¿+ k+Sx+E++EE£EE+EEEEEEEerEerkerkrrsres 24 1.

Các phương pháp định lượng khí nhà kính phát thải từ đất trồng cây WANG NAM 8. Nghiên cứu xác định nguy co và rủi ro môi trường do sử dụng phân dam trong trồng cây hàng năm trên Thế giới và Việt Nam. Nghiên cứu ứng dụng DRASTIC xác định tổn thương nitrat trong nước ngầm do sử dụng phân đạm trong nông nghiỆp. Nghiên cứu xác định nguy cơ phát thải khí nhà kính từ đất nông nghiệp do sử dung phân đạm trong trồng trỌ(.

_ Tổng quan về đất trồng cây hang năm và tài nguyên nước dưới đất tỉnh 892101277 —= 49 1. Hiện trạng dat trồng cây hang năm tỉnh Nam Định. Địa chất thủy văn và tài nguyên nước dưới đất tinh Nam Định. Danh giá tông quan và các van dé luận án góp phan giải quyết.

DOI TƯỢNG, PHAM VI VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU. _ Đối tượng nghiên CỨU.- - + S2SE+SE+EESEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEErkrrkrree 57 2. Phạm vi nghiÊn CỨU. Phạm vi không gØ1an.- - ó5 + 1x TH ng krưy 57 2.

Phạm Vi thời Ø141. -- G Ă 111v 1H HH no HH rưy 58 2. Trinh tự thực hiện nội dung và khung nghiên cứu. Phương pháp nghiÊn CỨU.-- -- S< +13 EE91123 E111 111 1 1n ng ng rệt 59 2.

Phương pháp thu thập dữ liệu. Phương pháp lay mẫu và phân tích mẫu. Phương pháp đánh giá rủi ro ô nhiễm nước dưới đất liên quan đến sử dụng phân đạm trên đất trồng cây hàng năm. Phương pháp đánh giá nguy cơ môi trường liên quan đến phát thải khí nhà kính do sử dụng phân đạm trên đất trồng cây hàng năm.

Phương pháp tinh cân bằng và hiệu quả sử dung nitơ. Phương pháp thống kê, xử lý số liệu, phân tích tong hợp. KET QUÁ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN. Hiện Trạng trạng sử dụng đất và bón phân đạm trên đất trồng cây hàng năm tại huyện Giao “TÏhỦyy.-- - c1 3 9 2 91H TH HH HH nh nh rư 85 3.

Hiện trạng sử dung đất trồng cây hàng năm tại huyện Giao Thuy. Kĩ thuật canh tác và hiện trang sử dụng phân đạm trên đất trồng cây hàng năm huyện Giao Thuỷ. Hiện trạng thành phan nitơ trên các loại sử dụng đất trồng cây hàng năm. Nguy cơ ô nhiễm nitrat trong nước dưới đất Tầng nông do sử dụng phân đạm trên đất trồng cây hàng năm.

Đánh giá tôn thương nước dưới đất tang nông tại huyện Giao Thủy. Đánh giá nguy cơ ô nhiễm nitrat trong nước dưới đất từ hoạt động bón phân đạm trên đất trồng cây hàng năm.-- 2 2 2 E+cx+EE+E+zEzEzxeei 106 3. Đánh giá rủi ro nước dưới đất tang nông tại huyện Giao Thủy. Độ tin cậy của mô hình đánh giá nguy co 6 nhiễm nitrat trong nước dưới đất tang nông áp dụng cho huyện Giao Thủy.

Nguy cơ phát thải khí nhà kính nitơ oxit (n2O) từ đất trồng cây hàng H018: 42:86)11080))0) 70777. Hiện trạng phát thải nitơ oxit (NaO) từ đất trồng cây hàng năm. Ảnh hưởng của lượng phân dam va các yếu tô môi trường đất đến phát thải NoO từ đất trồng cây hàng năm. Đề xuất giải pháp giảm thiểu nguy cơ, rủi ro do sử dụng phân đạm trên dat trồng cây hàng năm tại huyện Giao Thủy.

Đánh giá cân bằng nitơ trong hệ thống trồng cây hàng năm làm cơ sở đề xuất các giải pháp. Đề xuất giải pháp giảm rửa trôi nitrat và phát thải nito oxit trên đất trồng cây hàng năm tại huyện Giao THUDY. - ¿5c + + ssvxeereeerrrerrerrrke 147 KET LUẬN VÀ KIÊN NGHỊ, .- <2 s2 ©s<ss£©ss£essersevssersserseessersee 157 I. cEcrkrrree 158 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIÁ LIÊN QUAN DEN LUẬN ÁN.

160 TÀI LIEU THAM KHẢO.- 2-22 ©5£22E2E2‡EE2SEEE2EEE2112711221211211221 21c ee 161 PHU LUC A. VI TRÍ LAY MAU VA SO LIEU SƠ CẤP. MOT SO HINH ANH NGHIÊN CỨU.----2- +: xxvi DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VA CHỮ VIET TAT Chữ/ký hiệu Tiếng Việt Tiếng Anh BDKH Biến đổi khí hậu CF Yếu tố kiểm soát Control Factor COP Hội nghị các bên Conference of the parties CV Dat chuyén rau DI Chi số ton thương DRASTIC DRASTIC Index DRASTIC Mô hình đánh giá ton thương Depth of water (D), net nước dưới đất với 7 lớp đữ liệu: recharge (R), aquifer media (Độ sâu mực nước dưới đất (D), (A), soil media (5), lượng nước tái nạp thực (R), môi topography (T), the impact of trường tang chứa nước dưới đất the vadose zone (I) and (A), thành phần cơ giới đất (S), hydraulic conductivity (C) địa hình (T), đới thông khí (1) va độ thâm thủy lực (C). ĐBSCL Đồng bằng sông Cửu Long ĐBSH Đồng bằng sông Hồng ĐTCHN Dat trồng cây hàng năm FRR Đất trồng lúa không nhiễm mặn GSO Tổng cục thống kê General Statistic Office HF Yếu tố nguy cơ Hazard Factor HI Chỉ số nguy cơ Hazard index IPCC Uy ban Liên chính phủ về biến đổi Intergovernmental Panel on khí hậu Climate Change IPNOA Chỉ số nguy cơ ô nhiễm nitrattừ The agricultural nitrate nông nghiệp hazard index vi Chữ/kýhiệu Tiếng Việt Tiếng Anh KNK Khí nhà kính LUTs Các loại sử dung đất Land use types NDĐ Nước dưới đất NUE Hiệu quả sử dụng nito Nitrogen use efficiency NVZ Vùng dé bi tôn thương do nitrat Nitrate Vulnerable Zone RI Chi số rủi ro Risk index RMSE Sai số bình phương trung bình Root mean square error RV Dat luân canh rau — lúa SIA Tích lũy tổng hợp Self-Integrating Accumulators SRR Đất trồng lúa bị nhiễm mặn TN Tổng nitơ Total nitrogen vii DANH MUC CAC BANG Bang 1.

Nhu cầu sử dụng phân đạm trên Thế giới và Chau A đến năm 2017 và dự báo đến năm 2020. Lượng phân N bón cho lúa trên thế giới .----- 2 2s + s+zs+zszsz Bang 1. Lượng phân đạm sử dụng trong canh tác tại Việt Nam. Luong N khuyén cáo su dung đối với một số loại rau tại Việt Nam.

Hệ số phát thải N2O đối với đất nông nghiệp trên Thế giới. Diện tích đất nông nghiệp tỉnh Nam Định. Diện tích đất trồng cây hàng năm tinh Nam Định. Tổng hợp trữ lượng tiềm năng nước dưới đất tỉnh Nam Định.

Phương pháp phân tích các thông số đánh giá đất. Phân chia mức độ tôn thương NDD theo phương pháp DRASTIC. Phân lớp, giá tri và mô tả nguy cơ môi trường IPNOA. Thời vụ và phân bón cho cây trồng hàng năm.

Tóm tắt phương pháp tính toán cân bằng N trong các loại sử Bang 3. Một số loại phân đạm hóa học sử dụng phổ biến trong trồng cây hàng năm tại huyện Giao TÏhỦyy.- --- 5s +1 nh ngư Bang 3. So sánh lượng phân đạm bón thực tế và theo hướng dẫn (khuyến cáo) đối với cây trồng hàng năm.2- 2+ 2¿©++x++zxzx+srxesrxez Bang 3. Đặc tính đất canh tác huyện Giao Thủy (n =3).-----<css<ssx Bang 3.

Đánh giá thông số độ sâu mực nước dưới đất. Kết quả tính lượng nước tái nạp tại huyện Giao Thủy. Đánh giá thông số lượng nước tái nạp hàng năm. Kết quả xác định thành phần cơ giới đất của các phẫu diện đất tại huyện Giao Thủy (n —222).

Kết quả đánh giá tham số thành phan cơ giới đất. Đánh giá thông số đới thông khí. Kết quả đánh giá tham số độ thắm thủy lực. Điểm số các lớp và chỉ số DI đánh giá tinh dé bị ton thương nội tại nước dưới đất tại huyện Giao Thuy theo mô hình DRASTIC.

Lượng phân đạm bón tính theo diện tích đất tự nhiên tại huyện €8) 21155.