Kết quả nghiên cứu quản lý nước ruộng lúa giảm phát thải khí nhà kính (CH4) trong vụ chiêm xuân và hè thu năm 2015 vùng đồng bằng sông Hồng

Trồng lúa nước phát thải ra khí mê tan (CH4 )  vào môi trường, góp phần tăng tiềm năng nóng lên toàn cầu. Điều quan trọng là phải thực hiện quản lý  nước trên ruộng lúa  thân thiện với môi trường  để giảm phát thải khí nhà kính. Nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật tưới khô ướt xen kẽ được thực hiện tại xã Phú thịnh, huyện Kim Động, tỉnh Hưng Yên từ vụ Xuân 2015, mục  đích của nghiên cứu này là theo dõi sự thay đổi theo thời gian của phát thải khí CH4 từ 6 ô ruộng vụ Chiêm Xuânvà vụ Hè Thu để xác định các yếu tố có ảnh hưởng đến phát thải khí CH4. . Kết quả nghiên cứu trong 2 vụ cho thấy  Khí CH4 tích luỹ vào vụ Chiêm Xuân bằng ¼ vụ  Hè Thu (9,0 g m-2 trong vụ Chiêm Xuân (91 ngày) và 37,3 g m-2 trong vụ Hè Thu) (85 ngày )). Tỉ lệ CH4 trong giai đoạn tưới liên tục so với tổng thời gian trồng là 11% trong vụ Chiêm Xuân và 49% trong vụ Hè thu. Việc quản lý nước mặt ruộng vụ Chiêm Xuân hiệu quả hơn vụ Hè Thu do lượng mưa ít hơn, kết quả của phân tích hồi quy (MRA) cho thấy mối tương quan chặt chẽ giữa khí CH4 và các yếu tố ảnh hưởng (mực nước ruộng, độ sâu 5 cm so với mặt ruộng, nhiệt độ đất, độ dẫn điện (Ec), pH, thế oxi hóa khử của đất (Eh)) trong cả hai vụ năm2015. Lượng CH4 giảm đáng kể khi mực nước trong ống quan trắc giảm dưới 5cm và khi Eh trên 220mV.

1. MỞ ĐẦU

Ở Việt Nam, nông nghiệp là ngành sử dụng nước nhiều nhất. Theo thống kê, lượng nước sử dụng  hàng năm cho sản xuất nông nghiệp vào khoảng 93 tỷ mét khối, cho công nghiệp khoảng 17,3 tỷ mét khối, cho sinh hoạt là 3,09 tỷ mét khối và cho  ngành dịch vụ là 2,0 tỷ mét khối. Trong sản xuất nông nghiệp thì nước dùng cho canh tác lúa là chủ yếu; tập quán canh tác lúa nước truyền thống của người dân hiện nay thường sử dụng rất nhiều nước. Lượng nước tưới mặt ruộng hàng vụ vào khoảng từ 4500-5500 m3/ha vụ Hè thu và 5500-6500 m3/ha vụ Chiêm xuân, chưa kể lượng nước lãng phí do quản lý nước tưới không hiệu quả.

Mặt khác, hoạt động trồng lúa nước phát thải ra môi trường một lượng khí CH4 không hề nhỏ, vì vậy quản lý nước tiết kiệm giảm phát thải khí nhà kính là xu thế phát triển nông nghiệp bền vững hiện tại và tương lai.

Kỹ thuật tưới khô ướt xen kẽ (AWD) được nghiên cứu và áp dụng nhiều nơi trên thế giới. AWD ở Trung Quốc không làm giảm sản lượng (Liang et al., 2013). AWD cũng được coi là một kỹ thuật tưới đầy hứa hẹn để giảm phát thải khí nhà kính (Richards and Sander, 2014). Tưới khô ướt xen kẽ (Minami, 2003) có thể góp phần làm giảm phát thải CH4. Carbon dioxide (CO2) và oxit nitơ (N2O) phát ra vào thời điểm thoát nước ruộng, và CO2 được lưu trữ tại thời điểm tưới (Minamikawa, 2006). (Iida et al. 2007) đo sự phát xạ của CH4 và N2O liên quan đến tưới nước gián đoạn, và (Kudo et al. 2012) đã kiểm tra những ngày tối ưu phù hợp dựa trên các thí nghiệm đo phát thải CO2 và CH4 và N2O và năng suất.

CH4 hình thành sau 7÷10 ngày đất khô chuyển sang ngập nước (yếm khí), thế ôxi hóa-khử Eh từ -120 ÷ -287 mv là môi trường thuận lợi để CH4 hình thành. Cây lúa với sự phát triển của bộ rễ đã tạo ra hệ thống mao quản để CH4 hình thành trong đất phát thải vào không khí (Nguyễn Việt Anh, 2010).

Rõ ràng quản lý nước tiết kiệm, giảm phát thải khí nhà kính bằng kỹ thuật tưới khô ướt xen kẽ. Tuy nhiên, đây là kết quả của các thí nghiệm quy mô nhỏ và không có báo cáo nào về thực hiện thực tế ở cấp huyện do nông dân xử lý. Vấn đề đáng kể ở giai đoạn hiện nay là làm thế nào để đưa công nghệ quản lý nước mới vào thực tế, và nó là cần thiết để trình bày có hiệu quả như là một trường hợp điển hình. Hơn nữa, bằng cách xác định các thông số ảnh hưởng đến lượng phát thải GHG từ ruộng lúa, có thể làm rõ các tiêu chuẩn hoặc chỉ tiêu chất lượng để quản lý tưới tiêu xen kẽ.

Trong nghiên cứu này, chúng tôi theo dõi nghiên cứu với quy mô 50 ha lúa được chia làm 3 khu: khu truyền thống, khu khô vừa và khu khô kiệt, trong mỗi khu chúng tôi chọn 2 ô nghiên cứu điển hình, việc quản lý tiết kiệm nước đã được thực hiện bằng cách sử dụng một số cống điều tiết để kiểm soát nước tưới tiêu và một số thiết bị hiện trường khác, Khí nhà kính GHG được lấy và phân tích tại phòng thí nghiệm của Trường Đại học Kyoto, thời gian tiến hành thí nghiệm từ vụ Chiêm Xuân 2015, phân tích các nguyên nhân ảnh hưởng đến phát thải khí nhà kính từ lúa ở đồng bằng sông Hồng, chúng tôi chỉ tập trung vào CH4 vì lượng phát thải CH4 lớn hơn nhiều so với N2O.

Kết quả nghiên cứu về quản lý nước tiết kiệm giảm phát thải khí nhà kính ở ĐBSH là một phần của đề tài hợp tác nghiên cứu giữa Viện Nước, tưới tiêu và Môi trường với Đại học Kyoto và công ty Kitai Seikei, Nhật Bản.

2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ BỐ TRÍ THÍ NGHIỆM

2.1 Ví trị thí nghiệm

2.2 Bố trí thí nghiệm

2.3 Phương pháp phân tích hồi quy đa biến

3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1 Điều kiện khí tượng

3.2 Mực nước ruộng lúa

3.3 Phát thải Khí CH4

3.4 Tiêu chí lựa chọn biến giải thích

4. KẾT LUẬN

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1]     Nguyễn Việt Anh (2010), Nghiên cứu chế độ tưới nước mặt hợp lý để giảm thiểu phát thái khí mê tan trên ruộng lúa vùng đất phù sa trung tính ít chua đồng bằng sông Hồng. Luận án TS Kỹ thuật, Viện Khoa học Thuỷ lợi Việt Nam.

[2]     Lê Xuân Quang (2016), Ứng dụng công nghệ quản lý nước tiết kiệm trên ruộng lúa vùng ĐBSH; kết quả nghiên cứu vụ chiêm xuân tại xã Phú Thịnh, huyện Kim Động, Tỉnh Hưng Yên. Tạp chí KH&CN Thủy lợi.

[3]      Connell, W. E. và Patrick, W. H. Jr. (1969) Giảm sunfat thành sunfua trong đất ngập nước, đất Sci. Soc (2007) Sự thay đổi phát thải khí mêtan và nitơ oxit từ các cánh đồng lúa thực tế với tưới tiêu gián đoạn, Trans.

[4]     JSIDRE 247, 45-52 Itoh, M., Sudo, S., Mori, S., Saito, H., Yoshida, T., Shiratori, Y., Suga, S., Yoshikawa, N., Suzue, Y, Mizukami, H., Mochida, T. và Yagi, K. (2011) Giảm nhẹ phát thải khí mê-tan từ ruộng lúa bằng cách kéo dài hệ thống thoát nước, Nông nghiệp, Hệ sinh thái và Môi trường 141, 359-372 Kudo, Y., Noborio, K., Kato, T. andShimoozono, N. (2012) Ảnh hưởng của sự khác biệt trong quản lý nước đối với phát thải khí nhà kính trực tiếp và gián tiếp trong ruộng lúa, Trans.

[5]     JSIDRE 282, 43-50 Liang, X.Q Chen, Y.X., Nie, Z.Y., Ye, Y.S., Liu, J., Tian, ​​G.M., Wang, G.H. Và Tường, T.P. (2013) Giảm nhẹ thiệt hại về chất dinh dưỡng qua dòng chảy bề mặt từ các hệ thống canh tác lúa với tưới và làm khô tưới thay thế và thực hành quản lý dinh dưỡng cụ thể tại địa phương, Môi trường. Khoa học. Ô nhiễm. Res. 20, 6980-6991

[6]      Minami, K. (2003) Nông nghiệp nhiệt đới và bảo vệ môi trường, Hiệp hội Nông nghiệp Nhiệt đới Nhật Bản 41 (3), 115-124 Minamikawa, K. (2006) Các hoạt động thích hợp để giảm phát thải các khí nhà kính từ ruộng lúa, 41 (3), 115-12.