Luận án tiến sĩ: Nghiên cứu phát thải khí CH4 và N2O trong lĩnh vực trồng trọt vùng đồng bằng sông Hồng - Tác giả: Bùi Thị Thu Trang

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG VIỆN KHOA HỌC KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN VÀ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU BÙI THỊ THU TRANG NGHIÊN CỨU PHÁT THẢI KHÍ CH4 VÀ N2O TRONG LĨNH VỰC TRỒNG TRỌT VÙNG ĐỒNG BẰNG SÔNG HỒNG LUẬN ÁN TIẾN SĨ QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI - 2021 luan an BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG VIỆN KOA HỌC KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN VÀ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU NGHIÊN CỨU PHÁT THẢI KHÍ CH4 VÀ N2O TRONG LĨNH VỰC TRỒNG TRỌT VÙNG ĐỒNG BẰNG SÔNG HỒNG LUẬN ÁN TIẾN SĨ NGÀNH: QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG MÃ SỐ: 9850101 Tác giả luận án Người hướng dẫn 1 Người hướng dẫn 2 Bùi Thị Thu Trang PGS. Mai Văn Trịnh TS. Đinh Thái Hưng HÀ NỘI - 2021 luan an i LỜI CAM ĐOAN Tác giả xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân tác giả, được hoàn thành dưới sự hướng dẫn của PGS. Mai Văn Trịnh và TS.

Đinh Thái Hưng. Các kết quả nghiên cứu và các kết luận trong luận án này là trung thực, không sao chép từ bất kỳ một nguồn nào và dưới bất kỳ hình thức nào. Việc tham khảo các nguồn tài liệu đã được thực hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng quy định. Tác giả Luận án Bùi Thị Thu Trang luan an ii LỜI CẢM ƠN Trước tiên, tác giả xin trân trọng cảm ơn Viện Khoa học Khí tượng Thuỷ văn và Biến đổi khí hậu, Viện Môi trường Nông nghiệp, Trường Đại học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tác giả trong quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận án.

Với lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc, tác giả xin gửi lời cảm ơn đặc biệt tới hai thầy hướng dẫn là PGS. Mai Văn Trịnh và TS. Đinh Thái Hưng đã tận tình giúp đỡ tác giả từ những bước đầu tiên xây dựng hướng nghiên cứu, cũng như trong suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thiện luận án. Hai thầy luôn ủng hộ, động viên và hỗ trợ những điều kiện tốt nhất để tác giả hoàn thành luận án.

Tác giả xin gửi lời cảm ơn tới Tổng cục Khí tượng Thủy văn, Tổng cục đất đai, Viện Thổ nhưỡng Nông hóa, Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam đã cung cấp tài liệu, số liệu cần thiết cho việc hoàn thành nghiên cứu của tác giả. Tác giả chân thành cảm ơn các chuyên gia, các nhà khoa học từ nhiều đơn vị, cơ quan, viện nghiên cứu đã có những góp ý khoa học cũng như hỗ trợ nguồn tài liệu, số liệu cho tác giả trong suốt quá trình thực hiện luận án. Cuối cùng, tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất tới những người thân yêu trong gia đình, bạn bè, đồng nghiệp đã luôn ở bên cạnh, động viên về tinh thần, chia sẻ những khó khăn, tạo điều kiện tốt nhất để tác giả hoàn thành tốt nhất luận án của mình. Tác giả luận án Bùi Thị Thu Trang luan an iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN.

ii MỤC LỤC. iii DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT. vii DANH MỤC BẢNG. viii DANH MỤC HÌNH.

Tính cấp thiết của luận án. Mục tiêu của luận án. Đối tượng, phạm vi và nội dung nghiên cứu. Đối tượng nghiên cứu.

Phạm vi nghiên cứu. Nội dung nghiên cứu. Các luận điểm bảo vệ. Những đóng góp mới của luận án.

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn. Ý nghĩa khoa học. Ý nghĩa khoa học ………………………………………………………. Cấu trúc của luận án.

6 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU VỀ PHÁT THẢI KHÍ NHÀ KÍNH TỪ LĨNH VỰC TRỒNG TRỌT. Tổng quan về phát thải khí nhà kính. Một số khái niệm. Nguyên nhân và các nguồn phát thải khí nhà kính.

Hiện trạng phát thải khí nhà kính trong lĩnh vực trồng trọt. Cơ chế hình thành và giải phóng khí CH4 và N2O. 13 luan an iv 1. Tổng quan về phương pháp quan trắc tính toán phát thải khí nhà kính trong lĩnh vực trồng trọt.

Phát thải khí nhà kính trong canh tác lúa. Phát thải khí nhà kính từ canh tác cây trồng cạn hàng năm. Tổng quan về phương pháp mô hình hoá và phân tích không gian tính toán phát thải KNK trong lĩnh vực trồng trọt. Các mô hình tiềm năng có thể sử dụng tính toán phát thải khí nhà kính.

Kết hợp sử dụng mô hình DNDC và phân tích không gian trong nghiên cứu phát thải khí nhà kính trên Thế giới. Kết hợp mô hình DNDC và phân tích không gian trong nghiên cứu phát thải khí nhà kính tại Việt Nam. Tổng quan hiện trạng các biện pháp canh tác giảm phát thải khí nhà kính tại vùng đồng bằng sông Hồng. Hiện trạng các biện pháp canh tác lúa giảm phát thải khí nhà kính.

Hiện trạng các biện pháp canh tác cây trồng cạn hàng năm giảm phát thải khí nhà kính. Tổng quan vùng đồng bằng sông Hồng. Vị trí địa lý, điều kiện tự nhiên. Hiện trạng sử dụng đất vùng đồng bằng sông Hồng.

Tính chất đất vùng đồng bằng sông Hồng. 50 TIỂU KẾT CHƯƠNG I. 54 CHƯƠNG II: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU PHÁT THẢI KHÍ NHÀ KÍNH TRONG LĨNH VỰC TRỒNG TRỌT TẠI VÙNG ĐỒNG BẰNG SÔNG HỒNG. Trình tự các bước tiến hành nghiên cứu.

Phương pháp nghiên cứu. Phương pháp thu thập và tổng hợp số liệu. Phương pháp quan trắc, lấy mẫu và phân tích mẫu khí. Phương pháp lấy mẫu đất và phân tích mẫu đất.

Phương pháp mô hình hóa sử dụng mô hình DNDC. Phương pháp phân tích không gian sử dụng hệ thống thông tin địa lý 82 2. Phương pháp xử lý số liệu. 84 TIỂU KẾT CHƯƠNG II.

85 CHƯƠNG III: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU PHÁT THẢI KHÍ NHÀ KÍNH TỪ ĐẤT TRỒNG LÚA VÀ CÂY TRỒNG CẠN HÀNG NĂM TẠI VÙNG ĐỒNG BẰNG SÔNG HỒNG. Đặc tính lý hóa của đất tại các điểm thí nghiệm. Phát thải CH4 và N2O từ đất trồng lúa và ngô tại các điểm thí nghiệm. Phát thải CH4 từ đất trồng lúa.

Phát thải N2O từ đất trồng lúa. Diễn biến phát thải CH4 và N2O từ bốn loại đất chính trồng lúa. Phát thải N2O từ cây ngô trên đất phù sa sông Hồng. Đánh giá độ nhạy, hiệu chỉnh và kiểm định mô hình DNDC phục vụ tính toán phát thải khí nhà kính.

Độ nhạy của các thông số đối với phát thải CH4. Độ nhạy của của các thông số đối với phát thải N2O. Hiệu chỉnh mô hình DNDC phục vụ tính toán phát thải KNK. Bộ thông số sau khi hiệu chỉnh mô hình DNDC.

Kiểm định mô hình DNDC. Xây dựng bộ số liệu đầu vào cho mô hình. Số liệu khí tượng. Bản đồ hiện trạng sử dụng đất vùng Đồng bằng sông Hồng.

Bản đồ đất vùng Đồng bằng sông Hồng. Bản đồ tổ hợp Khí tượng - Đất - Sử dụng đất. 124 luan an vi 3. Phát thải khí nhà kính từ đất trồng lúa và cây trồng cạn hàng năm theo không gian.

Phát thải khí nhà kính theo loại đất. Tiềm năng nóng lên toàn cầu. Bản đồ phát thải khí nhà kính từ đất trồng lúa và cây trồng cạn hàng năm vùng Đồng bằng sông Hồng. 135 TIỂU KẾT CHƯƠNG III.

144 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ. 146 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ. 148 LIÊN QUAN TỚI LUẬN ÁN. 148 TÀI LIỆU THAM KHẢO.

166 luan an vii DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT Viết tắt Tên tiếng Việt và tiếng Anh BĐKH : Biến đổi khí hậu DNDC : Mô hình đề nitrat - phân hủy (DeNitrification-DeComposition) ĐBSH : Đồng bằng sông Hồng EEA : Cục Bảo vệ Môi trường châu Âu (European Environment Agency) Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp Liên hợp quốc (Food and FAO : Agriculture Organization) GIS : Hệ thống thông tin địa lý (Geographic Information System) GWP : Tiềm năng ấm lên toàn cầu (Global Warming Potential) Ban liên chính phủ về biến đổi khí hậu (Intergovernmental Panel on IPCC : Climate Change) KNK : Khí nhà kính PTNT : Phát triển nông thôn Sử dụng đất, Thay đổi sử dụng đất và Lâm nghiệp (Land Use, Land LULUCF : Use Change and Forestry) TNMT : Tài Nguyên và Môi trường Công ước khung Liên hợp quốc về biến đổi khí hậu (United Nations UNFCCC : Framework Convention on Climate Change) Cục bảo vệ môi trường Hoa Kỳ (United States Environmental US EPA : Protection Agency) VSV : Vi sinh vật luan an viii DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Giá trị quy đổi tiềm năng nóng lên toàn cầu của một số KNK chính .2: Phát thải khí nhà kính năm 2014 trong lĩnh vực nông nghiệp .3: Phát thải khí nhà kính từ canh tác lúa tại Việt Nam năm 2014 .4: Hiện trạng áp dụng các công nghệ tăng trưởng xanh trong lĩnh vực trồng trọt .5: Hiện trạng sử dụng đất tại vùng đồng bằng sông Hồng năm 2019 49 Bảng 2.1: Các phương pháp nghiên cứu được sử dụng trong luận án .2: Thông tin các trạm khí tượng .3: Thông tin các điểm nghiên cứu phát thải KNK trong canh tác lúa 63 Bảng 2.4: Mức bón phân tại các điểm nghiên cứu phát thải từ lúa .5: Diện tích gieo trồng các loại cây trồng cạn hàng năm tại vùng Đồng bằng sông Hồng.6: Đặc tính của giống ngô LVN17 .7: Lịch bón phân cho giống ngô LVN17 tại Đan Phượng, Hà Nội .8: Thời gian vụ xuân, vụ mùa tại các điểm thí nghiệm .9: Lịch lấy mẫu khí để đo phát thải trên ruộng ngô theo thời gian sinh trưởng và các giai đoạn bón phân tại điểm nghiên cứu .10: Phương pháp phân tích mẫu đất .11: Các kịch bản sử dụng để đánh giá độ nhạy của mô hình. Đặc tính lý hoá đất tại các điểm nghiên cứu trước thí nghiệm.2: Phát thải KNK theo giai đoạn sinh trưởng và tổng lượng phát thải KNK trong cả vụ canh tác ngô trên đất phù sa .3: So sánh kết quả phát thải CH4 và N2O từ đo thực tế trên đất trồng lúa và từ mô hình DNDC tại 10 điểm nghiên cứu .4: Bộ thông số của mô hình sau khi hiệu chỉnh. 112 luan an ix Bảng 3.5: So sánh kết quả phát thải CH4 và N2O từ đo thực tế trên đất trồng lúa và từ mô hình DNDC với 4 công thức điểm thí nghiệm .6: Thông tin vị trí các trạm khí tượng tại khu vực nghiên cứu.7: Đặc trưng khí hậu của các trạm giai đoạn 2010-2020.8: Diện tích đất trồng lúa và cây trồng cạn hàng năm theo tỉnh .9: Diện tích các loại đất trồng lúa tại vùng ĐBSH .10: Diện tích đất trồng các loại cây trồng cạn hàng năm tại vùng ĐBSH .11: Các tổ hợp khí tượng – đất – sử dụng đất.