Đánh giá phát thải khí nhà kính n2o và ch4 trên hai mô hình canh tác lúa luận án

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ NGUYỄN KIM THU ĐÁNH GIÁ PHÁT THẢI KHÍ NHÀ KÍNH (N2O VÀ CH4) TRÊN HAI MÔ HÌNH CANH TÁC LÚA LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP Chuyên Ngành: Khoa Học Đất MÃ NGÀNH 9620103 Cần Thơ, 2019 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ NGUYỄN KIM THU ĐÁNH GIÁ PHÁT THẢI KHÍ NHÀ KÍNH (N2O VÀ CH4) TRÊN HAI MÔ HÌNH CANH TÁC LÚA LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP Chuyên Ngành: Khoa Học Đất MÃ NGÀNH 9620103 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS. CAO VĂN PHỤNG TS. TRẦN THỊ NGỌC SƠN Cần Thơ, 2019 LỜI CẢM TẠ Để hoàn thành luận án nghiên cứu ngoài sự nổ lực của bản thân. Đầu tiên tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc và kính trọng đến TS.

Cao Văn Phụng là người lãnh đạo, người thầy đã trực tiếp hướng dẫn, chỉ dạy tận tình về chuyên môn, truyền đạt cho tôi vô vàng kiến thức quý báo, luôn luôn tạo mọi điều kiện thuận lợi, giúp đỡ động viên tôi trong quá trình làm việc, học tập và hoàn thành luận luận án. Tôi chân thành cảm ơn TS. Trần Thị Ngọc Sơn đã nhiệt tình giúp đỡ động viên, khích lệ tinh thần và truyền đạt những kiến thức, kinh nghiệm quý báo để tôi hoàn thành luận án. Xin chân thành cám ơn Trung tâm Nghiên cứu Nông nghiệp Quốc tế Úc (ACIAR) đã tài trợ kinh phí cho Dự án (CLUES) cung cấp máy đo GHG cho Viện lúa ĐBSCL.

Xin được gởi lời cảm ơn đến Ban lãnh đạo Viện lúa ĐBSCL, đặc biệt là TS. Lưu Hồng Mẫn đã tạo điều kiện thuận lợi, giúp đỡ tôi trong quá trình học tập. Các đồng nghiệp trong Bộ môn Khoa học đất & Vi sinh Viện lúa ĐBSCL, đặc biệt các em Lịch, Tâm, Phúc luôn nhiệt tình hỗ trợ, sẵn sàng giúp đỡ tôi trong suốt thời gian thực hiện nghiên cứu và hoàn thành luận án. Tôi xin gởi đến Quý Thầy Cô, các anh chị bộ môn Khoa học đất khoa Nông nghiệp và SHƯD, các em sinh viên, bạn bè những người đã trực tiếp giảng dạy, hướng dẫn, giúp đỡ tôi trong quá trình học tập, nghiên cứu.

Xin gởi lời cảm ơn chân thành đến anh Nguyễn Hữu Thanh, chị Võ Hồng Hạnh, chị Phạm Thị Lý, anh Nguyễn Trọng Danh, anh Nguyễn Tùng Đức và anh Lê Văn Nghé Lớn ở Ấp Thới Phong A – Thị trấn Thời Lai – huyện Thới Lai – TP. Cần Thơ đã nhiệt tình giúp đỡ cũng như tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi hoàn thành tốt công việc trong suốt thời gian nghiên cứu. Trên tất cả lòng kính trọng và tình yêu thương sâu sắc tôi xin gởi về Gia đình tôi, ba mẹ anh chị em là nguồn động viên, nhất là chồng tôi đồng thời cũng là đồng nghiệp luôn chia sẽ, động viên giúp đỡ, ủng hộ, là chỗ dựa tinh thần cho tôi. Đặc biệt tôi xin gởi lòng biết ơn đến mẹ chồng tôi, người luôn âm thầm ủng hộ, yêu thương, chăm sóc, lo lắng cho tôi.

Xin bày tỏ sự biết ơn sâu sắc với tấm lòng trân trọng! Tác giả luận án Nguyễn Kim Thu i CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc –––––––––––––––––––– LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi trong đó có sử dụng một kết quả nghiên cứu của dự án CLUES – ACIAR năm 2012 – 2013 mà tôi đã tham gia. Các số liệu, kết quả nghiên cứu trong luận án là trung thực, khách quan, nghiêm túc và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Nếu có gì sai sót tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm. Cán bộ hướng dẫn Tác giả luận án TS.

Cao Văn Phụng Nguyễn Kim Thu TS. Trần Thị Ngọc Sơn ii TÓM TẮT Sản xuất nông nghiệp chiếm 14% các nguồn phát thải khí nhà kính, trong đó khí CH4 và N2O là hai loại khí quan trọng chiếm khoảng 50% và 60% nguồn phát thải gây hiệu ứng nhà kính. Do đó sự phát triển và phổ biến các giải pháp giảm thiểu là nhu cầu cấp thiết trong bối cảnh biến đổi khí hậu hiện nay. Nghiên cứu được thực hiện nhằm mục đích đánh giá tiềm năng phát thải khí CH4 và N2O trong canh tác lúa do ảnh hưởng của: quản lý nước; quản lý rơm rạ; hệ thống canh tác bao gồm mô hình luân canh lúa–mè–lúa và độc canh 3 vụ lúa.

Tám thí nghiệm được thực hiện trong khoảng thời gian từ năm 2015– 2017 và 1 thí nghiệm kế thừa kết quả từ dự án CLUES; bao gồm thí nghiệm trong nhà lưới, các thí nghiệm được thực hiện ngoài đồng tại Viện lúa đồng bằng sông Cửu Long và tại Thị trấn Thới Lai, huyện Thới Lai, thành phố Cần Thơ. Tất cả các nghiên cứu được thực hiện theo phương pháp chính quy phổ biến hiện hành. Kết quả nghiên cứu cho thấy: Đối với mô hình quản lý nước: Tổng phát thải khí N2O sau bón phân chiếm 41,2 – 42,4% tổng lượng khí N2O mỗi vụ; lượng phát thải khí N2O sau các ngày bón phân cao gấp 2,67 – 3,00 lần lượng phát thải khí N2O hằng ngày mỗi vụ. Mô hình quản lý nước từ 0 – 5 cm tổng phát thải khí quy đổi kgCO2e/ha giảm 32,1% trong vụ Hè Thu 2016 và 25,7% trong vụ Đông Xuân 2016–2017, phát thải khí CH4 (kg/ha/ngày) thấp hơn 28,3 – 38,0% và tổng phát thải quy đổi kgCO2e/ha/năm giảm 27,9% so với mô hình quản lý nước truyền thống; Mô hình quản lý rơm rạ: Lượng khí N2O phát thải sau các ngày bón phân cao gấp 2,50 – 2,57 lần lượng khí N2O phát thải hằng ngày mỗi vụ.

Tổng phát thải khí N2O sau bón phân chiếm 36,9 – 45,1% tổng phát thải khí N2O mỗi vụ. Tổng lượng phát thải khí nhà kính qua 2 vụ Hè Thu 2016 và Đông Xuân 2016 – 2017 ở mô hình vùi rạ lần lượt là 5.671 kgCO2e/ha và 5.345 kgCO2e/ha, ở mô hình đốt rơm rạ 4.807 kgCO2e/ha và 5. Tổng phát thải khí quy đổi kgCO2e/ha/năm không khác biệt giữa các biện pháp xử lý rơm. Trên mô hình hệ thống canh tác bao gồm mô hình luân canh lúa–mè–lúa và độc canh 3 vụ lúa: Tổng phát thải khí N2O sau bón phân qua 3 vụ canh tác chiếm từ 25,1 – 65,6% tổng lượng khí N2O ở mô hình luân canh và 18,3 – 37,4% ở mô hình độc canh.

Tổng phát thải khí quy đổi kgCO2e/ha/năm ở mô hình luân canh thấp hơn mô hình độc canh là 20,6%. Như vậy, kết quả đáp ứng các mục tiêu nghiên cứu: xác định được biện pháp quản lý nước ngập nông từ 0 – 5 cm làm giảm phát thải có ý nghĩa cả hai loại khí nhà kính CH4, N2O và giảm tổng phát thải trong canh tác lúa; đánh giá phát thải khí nhà kính trên các biện pháp xử lý rơm rạ sau thu hoach; mô hình luân canh cây mè trên nền đất lúa có tiềm năng phát thải khí nhà kính thấp nhưng năng suất lúa vẫn ổn định. Do đó, mô hình quản lý nước ngập nông và iii mô hình luân canh được khuyến cáo trong canh tác lúa giảm thiểu phát thải khí nhà kính từ đó góp phần giảm tiềm năng gây nóng lên toàn cầu trong sản xuất lúa. Từ khóa: ĐBSCL, Độc canh, khí CH4, khí N2O, luân canh, quản lý nước, rơm rạ iv ABSTRACT Vietnam is one of the top rice exporters in the world.

Since methane (CH4) and nitrous oxide (N2O), two potent greenhouse gases (GHGs) from the rice cultivation contribute 14% total gas emission. CH4 accounting for about 50% and N2O 60% of greenhouse gas emissions. In response to the current climate change situation, solutions to limit the emission of gases are necessary. The aims of the thesis are to evaluate CH4 and N2O emissions under the effects (1) water management, (2) rice straw management and (3) mono–rice culture vs.

rice–sesame rotation. Eight experiments were conducted from 2015 to 2017 and 1 the experiment result from of CLUES project in different sites in Thoi Lai town, Thoi Lai district, Can Tho city including net house, trial fields and farmer fields. All the researches were followed the standard, principle and popular methods. Results indicated that: Water management models: Total N2O emissions after fertilization ranged accounted for 41.4% of the total N2O gas emit of the whole crop.

The daily N2O emission after fertilizing are 2.00 times higher than daily N2O emissions of the whole crop. The water management model (level of water 0– 5 cm) decreased 32.1% total gas emissions converted CO2e kg/ha by in WS 2016 and 25. The CH4 gas emission (kg/ha/day) is 28.0% lower and the total emission of CO2e kg/ha/year is reduced by 27.9% compared to the farmer management model; Rice straw management models: The daily N2O emission after fertilization were 2.57 times higher daily N2O emission of the whole crop. Total N2O emission after fertilization accounted for 36.1% compared to the total N2O emissions per crop.

The total of GHGs emissions through 2 seasons of WS 2016 and DS 2016 – 2017 in incorporation of stubble model is 5,671 kgCO2e/ha and 5,345 kgCO2e/ha, the corresponding burning rice straw model 4,807 kg CO2e/ha and 5,108 kg CO2e/ha. The global warming potential (kgCO2e/ha/year) are not different between rice straw models; Mono–rice culture vs. rice–sesame rotation models: The total N2O emissions after fertilization through 3 crop seasons ranged from 25.6% in the rotation model and 18.4% in the mono–rice model. The global warming potential (kgCO2e/ha) are statistically significant differences between the two models through the every season.

The global warming potential (kgCO2e/ha/year) in the rotation model lower than mono–rice model is 20. Thus, the results adapted to the research objectives: Determining appropriate water management measures of shallow flood from 0 - 5 cm to significantly reduce CH4, N2O, and greenhouse gas emissions in rice cultivation; evaluated the potential of CH4 and N2O v emissions between the straw treatments after harvest; sesame rotation model on rice land with the potential of lowest greenhouse gas emissions but the rice yield is still stable. Therefore, water management measures of shallow flood mode and rotation model on rice land should be recommendation in rice producing to reduce greenhouse gas emissions, contributing to minimizing potentials of global warming. Keywords: CH4 gas, Mekong delta, N2O gas, rice straw, rotation, water management.

vi MỤC LỤC LỜI CẢM TẠ. I LỜI CAM ĐOAN. VII DANH SÁCH BẢNG. IXX DANH SÁCH HÌNH.

XII DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT. XII CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU .1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI .2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI .3 Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI .1 ý nghĩa khoa học .2 ý nghĩa thực tiễn.4 PHẠM VI NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI .5 GIỚI HẠN NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI .6 NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN .4 CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU .1 ĐIỀU KIỆN ĐẤT ĐAI VÀ TÌNH HÌNH CANH TÁC LÚA CỦA VÙNG ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG .1 ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN, KINH TẾ XÃ HỘI VÀ MÔI TRƯỜNG CỦA TP.2 THỰC TRẠNG BIẾN ĐỔI KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN TẠI TP.3 TÌNH HÌNH SẢN XUẤT NÔNG NGHIỆP TP.4 ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG CỦA BĐKH TẠI TP.