Luận án tiến sĩ khoa học môi trường nghiên cứu mô phỏng sự phát thải khí nhà kín

PAI HOC QUOC GIA HA NOI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN NGÔ ĐỨC MINH NGHIÊN CỨU MÔ PHỎNG SỰ PHÁT THÁI KHÍ NHÀ KÍNH (CH¿,N;O) TRONG MÔI TRƯỜNG ĐÁT LÚA LƯU VỰC SONG VU GIA - THU BON, TINH QUANG NAM LUAN AN TIEN SI KHOA HOC MOI TRUONG Hà Nội - 2018 ĐẠI HỌC QUOC GIA HA NOI TRUONG DAI HOC KHOA HOC TU NHIEN NGO DUC MINH NGHIÊN CỨU MÔ PHỎNG SỰ PHÁT THÁI KHÍ NHÀ KÍNH (CH,, N;O) TRONG MÔI TRUONG DAT LUA LƯU VỰC SONG VU GIA - THU BON, TINH QUANG NAM Chuyên ngành: Môi trường đất và nước Mã số: 62 44 03 03 LUAN AN TIEN SI KHOA HOC MOI TRUONG NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS Nguyễn Mạnh Khải PGS.TS Mai Văn Trịnh Hà Nội - 2018 LOI CAM DOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận án là trung thực từ đề tài nghiên cứu của tôi. Một số kết quả đã được tôi công bố trên các tạp chí khoa học chuyên ngành với sự đồng ý của các đồng tác giả, phù hợp với các quy định hiện hành. Các số liệu, thông tin tham khảo, chứng minh và so sánh từ các nguồn khác đã được trích dẫn và ghi rõ nguồn theo đúng quy định.

Việc sử dụng các nguồn thông tin, số liệu trích dẫn này chỉ phục vụ cho mục đích nghiên cứu và học thuật. Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm vê lời cam đoan và các kêt quả nghiên cứu trong luận án này. Hà Nội, ngày. tháng 12 năm 2016 Nghiên cứu sinh Ngô Đức Minh LOI CAM ON Đề hoàn thành luận án này, ngoài sự nỗ lực của bản thân, tôi luôn nhận được sự giúp đỡ vê nhiêu mặt của các câp lãnh đạo, các tập thê và cá nhân.

Trước hết, tôi xin gửi lời tri ân sâu sắc và chân thành nhất tới PGS. Nguyễn Mạnh Khải (Đại học Khoa học Tự nhiên Hà Nội), PGS. Mai Văn Trịnh (Viện Môi trường Nông nghiệp), TS. Reiner Wassmamn (Viện Nghiên cứu lúa Quốc tế - IRRI), các Thầy hướng dẫn khoa học đã hết lòng định hướng, chỉ dẫn tôi trong suốt quá trình xây dựng đề cương, triển khai nghiên cứu và hoàn thành luận án này.

Tôi xin trân trọng cảm ơn Ban Giám đốc Đại học Quốc Gia Hà Nội, Ban giám hiệu Đại học Khoa học Tự nhiên Hà Nội, Phòng Đào tạo Sau đại học, các thầy/cô giáo Khoa Môi trường, Bộ Môn Công nghệ Môi trường đã tạo mọi điều kiện thuận lợi giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và hoàn thành luận án tại Trường. Tôi xin chân thành cảm ơn các đồng nghiệp tại IRRI, GS.TS Trần Đăng Hòa và các cán bộ/sinh viên khoa Nông học - Đại học Nông lâm Huế, lãnh đạo và nông dân các địa phương của tỉnh Quảng Nam đã nhiệt tình cộng tác, hỗ trợ tôi trong quá trình thực hiện nghiên cứu đồng ruộng và trong phòng thí nghiệm. Tôi cũng xin bày tỏ lời cảm ơn đến lãnh đạo và đồng nghiệp tại Viện Thổ nhưỡng Nông hóa, Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam, các nhà khoa học và bạn bè đồng nghiệp tại các cơ quan đã tạo điều kiện cho tôi về thời gian và đóng góp nhiều ý kiến thiết thực cho đề tài nghiên cứu và hoàn thiện luận án. Cuối cùng, con xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Bố Mẹ, những người đã sinh thành, nuôi dưỡng con nên người; người thân hai bên gia đình và đặc biệt là vợ và 2 con gái yêu quý đã luôn ở bên động viên và khích lệ về mọi mặt đề tôi nỗ lực hoàn thành luận án này.

Nghiên cứu này được thực hiện trong khuôn khổ hợp phần WT4 (do IRRI chủ trì), thuộc dự án “Quan hệ tương tác giữa biến đổi khí hậu và sử dụng đất ở miền Trung, Việt Nam - LUCCT” được tài trợ bởi Bộ Giáo dục và Nghiên cứu Cộng hoả Liên bang Đức. Tôi xin trân trọng cảm ơn. Hà Nội, ngày. tháng 12 năm 2018 Nghiên cứu sinh il MUC LUC 909.

------ CĐ S222 22 2222225333331 ng g0 nen 11 DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮTT.--+-©2++t2£E++ttEEEktrtEEkttttrkrrrrtrkrrrrrrrrrrrree vi DANH MUC BANG. Tính cấp thiết của nghiên cứu. Mục tiêu và nội dung nghiÊn CỨU.- --- 5 5+2 E191 nh nh nh nh ngư 3 2. Mucc ti@u nghién CUU.

Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn. Ý nghĩa khoa hỌc .--- 2-22 +¿22E£2EE2EE+SEE2EEE2E12711221211211271 2112 re. Ý nghĩa thực tiỄn. Đóng góp mới của luận án: .- - ----- + + +1 133 1119 11 91 1181111 11 9 ng ng 5 CHƯƠNG 1.

TÔNG QUAN NGHIÊN CỨU. -- - sSt‡E‡EE+E+EEEEeEEerkerxerxrrx 7 1. Khí nhà kính và hiệu ứng ấm lên toàn cầu. Phát thải khí nhà kính trong nông nghiệp trên thế giới và ở Việt Nam.

Phát thải khí nhà kính trong nông nghiệp trên thế giới. Phát thải khí nhà kính trong nông nghiệp tại Việt Nam. Phát thải khí nhà kính từ canh tác lúa trên thế giới và ở Việt Nam. Phát thải khí nhà kính từ canh tác lúa trên thế giới.

Phát thải khí nhà kính từ canh tác lúa tại Việt Nam. Cơ chế hình thành và phát thải khí CH¿ và N;O trong môi trường đất lúa ¡2098006221157. Cơ chế hình thành và giải phóng khí CH¡,.2- 2-2 sz+sz+£scse¿ 25 1. Cơ chế hình thành và giải phóng khí N;O.----- 2 5¿+cz+cz+csz¿ 28 1.

Một số yếu tố ảnh hưởng đến phát thải CH¿ và N;O từ đất lúa. 31 IS) i00 vn: na. Tinh chat ha. Ứng dụng mô hình hóa trong tính toán phát thải KNK từ canh tác lúa.

Ứng dụng mô hình hóa trong tính toán phát thải KNK từ canh tác lúa trên thế giỚi. - - - ¿- ¿St EỀE19E12112112111117111111111111111 1111111111 c1 tre. Ứng dụng mô hình DNDC trong ước lượng phát thải KNK từ canh tác i18 i8 ¡0. Nhận xét chung rút ra từ tổng quan nghiên cứu.---- 2-2 2 s+sz+sz+2 48 CHƯƠNG 2.

ĐÓI TƯỢNG, PHẠM VI VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU. Đối tượng và phạm vi nghiên CỨu.--- 2-2 2 £+E+E+£E+EE+EE+EE+Ezrzrerrees 50 2. Đối tượng nghiên cứu. Phạm vi nghiÊn CỨU.- 5 5 s11 nh ng TH ngư 50 2.

Phương pháp nghiên CỨU:.-- - G2 311391111 11119111111 9111 11 ng ng vn 50 2. Phương pháp thu thập thông tin và điều tra nông hộ:. Phương pháp bồ trí thí nghiệm đồng ruộng. Phương pháp mô hình hoá.

Hệ thống thông tin địa lý và kĩ thuật bản đỒ. Phương pháp kiểm soát/hạn chế độ không chắc chăn của mô hình. Phương pháp xử lý thống kê. Đặc điểm tự nhiên vùng nghiên cứu.

Địa hình, địa mạo. Khí hậu và thủy văn .- -- cv HnnHưệp 69 2. Tài nguyên đất.---:-©:¿c++2k2x2E 211221271 711211 2111111121111 11111 xe 71 CHƯƠNG 3. KÉT QUÁ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN.

Đặc điểm canh tác lúa vùng nghiên cứu. Hiện trạng sản xuất lúa vùng nghiên cứu.----2- 2 sxz+zz+zs+red 73 3. Đặc điểm môi trường đất lúa điểm thí nghiệm. Kiểm định khả năng áp dụng mô hình DNDC để tính toán phát thải KNK của 00980)001089)6)9 025252.

Mức độ ảnh hưởng của các yêu tố đầu vào đối với kết quả đầu ra của mô DAN 0. Ứng dụng mô hình DNDC tính toán phát thải CH¿ và N;O quy mô vùng. Tính toán phát thải CH¿ và N;O quy mô vùng. Bản đồ phát thải CH¡¿ và NzO quy mô vùng.

Bản đồ tông lượng phát thải CH¿, N;O và GWP quy mô vùng. Đề xuất hệ số phát thải trong tính toán kiêm kê KNK và lộ trình áp dụng chế độ tưới tiệt kiệm nước cho vùng nghiên CỨU. Đề xuất hệ số phát thải CH¿ sử dụng trong tính toán kiểm kê KNK theo phương pháp bac 2 (Tier 2) cho vùng nghiên cứu. Đề xuất lộ trình áp dụng chế độ tưới tiết kiệm cho vùng nghiên cứu.

146 KẾT LUẬN VÀ KIÊN NGHỊ,. 149 DANH MỤC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIÁ LIÊN QUAN ĐỀN LUẬN ÁN. 151 DANH MUC CHU VIET TAT 3G-3T 3 giam-3 tang 1P-5G 1 phai-5 giam IRN Rút nước I lần giữa vụ 2RN Rút nước 2 lần giữa vụ 3RN Rút nước 3 lần giữa vụ AP Active Promotion (Kịch bản hành động giảm thiểu chủ động) AWD Alternate Wetting - Drying (Tưới ướt khô xen kẽ, tưới nông lộ phơi) BAU Business as Usual (Kịch bản hành động thông thường) CO;tđ CO; equivalent (CO; tương đương - CO; tđ) DAP DiAmmonium Phosphate (phan bon Đi-Amôn Phốt phát) DNDC DeNitrification-DeComposition (M6 hinh sinh địa hóa) DOC Dissolve Organic Carbon (Cac-bon hitu co hòa tan) DX Dong Xuan EF Efficiency Factor (Hé s6 hiéu qua - trong phân tích thống kê) EFi Emission Factor (Hé sé phát thải khí) Eh Điện thế ôxy hóa khử FAO Food and Agriculture Organization of the United Nations (Tổ chức Nông lương Liên Hiệp Quốc) GIS Geographic Information System (Hệ thống thông tin địa lý). GWP Global Warming Potential (Tiềm năng gây ấm toàn cầu) HT Hè Thu IFA International Fertilizer Asociation (Hiệp hội phân bón quốc tế) IPCC The Intergovernmental Panel on Climate Change (Ủy ban liên chính phủ về biến đổi khí hậu) IRRI International Rice Research Institute (Viện Nghiên cứu lúa quốc tế) KNK Khí nhà kính LCC Leaf Color Chart (Thang so màu lá lúa) NSS Ngày sau sạ RN Rút nước RMSE Root mean square error (Sai số bình phương trung bình căn nguyên) SFw Scaling Factor (Hệ số tỷ lệ đối với các chế độ tưới) SFi Hệ số hiệu qua (Efficiency Factor/Index) vi SRI System of Rice Intensification (Hé thong canh tác lúa cải tiến) SOC/OC Soil Organic Carbon (Cac-bon hiru co trong dat) Tier 1 Phương pháp tinh toán kiểm kê khí nhà kính bậc 1 (cia IPCC) Tier 2 Phương pháp tính toán kiểm kê khí nhà kính bậc 2 (của IPCC) Tier 3 Phương pháp tính toán kiểm kê khí nhà kính bậc 3 (của IPCC) TN Tưới ngập liên tục TTK Tưới tiết kiệm TPCG Thành phần cơ giới UNFCCC United Nations Framework Convention on Climate Change (Céng ước khung của Liên Hiệp Quốc về biến đổi khí hậu) US EPA United States Environmental Protection Agency (Cuc Bao vé M6i truong Hoa Ky) VSV Vi sinh vat VG-TB Vu Gia-Thu Bồn WMO World Meteorological Organization (Tổ chức khí tượng thế giới) vil DANH MUC BANG Bảng 1.1: Một số đặc trưng của các KNK chính .2: Giá trị tiềm năng gây ấm lên toàn cầu (GWP) của các KNK chính.3: Dự tính phát thải KNK trong lĩnh vực nông nghiệp (1000 tấn CO;tđ).4: Phát thải KNK năm 2013 trong lĩnh vực nông nghiỆp.5: Diện tích canh tác lúa của Việt Nam năm 2013 (1000 ha).6: Diện tích lúa ngập nước thường xuyên và ngập gián đoạn năm 2013 .7: Phat thai KNK tu canh tac lúa tại Việt Nam năm 2013 .8: Cac phản ứng khử trong các khoảng giá trị Eh .9: Động thái các chat trong đất theo mức giảm điện thế.1: Một số thông tin chung về 2 điểm thí nghiệm đồng ruộng .2: Phương pháp lấy mẫu và phân tích đất trước thí nghiệm.3: Các tính chất đất sử dụng để tính toán phát thải tối đa và tối thiêu .1: Chuyên đối lịch canh tác lúa ở Quảng Nam.