Thạc Sĩ Nghiên cứu xác định mức độ phát thải ch4 trên đất phù sa sông hồng trồng lúa

MỞ ĐẦU

1. Tính cấp thiết của đề tài

Báo cáo của Liên minh các chính phủ về biến đổi khí hậu (Intergovernmental Panel on Climate Change - IPCC) đã chỉ ra rằng loài người đang phải đối mặt với hiện tượng biến đổi khí hậu (BĐKH) toàn cầu mà nguồn gốc dẫn đến từ sự tăng lên nhanh chóng lượng khí nhà kính (KNK) trong khí quyển (CO2, CH4, N2O, O3, CFCs, .) làm mất cân bằng năng lượng bức xạ trái đất. Sự tăng lên nhanh chóng của KNK trong khí quyển từ giữa Thế kỷ 18 đến nay được đóng góp chủ yếu từ các hoạt động của con người như khai thác mỏ, sử dụng năng lượng hóa thạch trong giao thông, công nghiệp và sinh hoạt, đốt phá rừng, và các hoạt động sản xuất nông nghiệp (IPCC, 2007). BĐKH đang tác động đến mọi hoạt động kinh tế - xã hội của tất cả các quốc gia trên thế giới. CH4 là một trong các khí nhà kính đóng góp nhiều nhất vào việc làm mất cân bằng bức xạ. Tổng áp lực bức xạ gây ra bởi các KNK trong khí quyển là +2,63 W m –2, trong đó gây ra bởi CH4 là 0,48 W m–2 (18%). Nồng độ CH4 trong khí quyển đã tăng từ 0,700 ppmV năm 1750 lến 1,774 ppmV năm 2005 [25]. Tuy nhiên theo báo cáo của IPCC, 2007 thì CH4 trong suốt hai thập kỷ qua đã không tăng và nguyên nhân của hiện tượng này vẫn chưa được biết. Một đơn vị khối lượng CH4 phát thải hiện nay vào khí quyển có tiềm năng gây ấm lên toàn cầu (Global Warming Potential - GWP) gấp 21 lần 1 đơn vị khối lượng CO2 tăng lên (tính cho chu kỳ 100 năm). CH4 tăng lên trong suốt thế kỷ qua được đóng góp chủ yếu từ canh tác lúa, từ chăn nuôi trong nông nghiệp và một phần từ phát thải khí tự nhiên. Ruộng lúa nước đóng góp khoảng 15-20% tổng CH4 phát thải toàn cầu [15]. Trong đất lúa, CH4 là một sản phẩm cuối cùng của quá trình phân hủy các vật chất hữu cơ bởi vi sinh vật trong điều kiện yếm khí. Một phần CH4 sau khi được tạo ra bị oxi hóa bởi các vi khuẩn methanotroths (methanotrophic bacteria) trong lớp đất mặt (dày 1-3 mm) xung quanh rễ cây, phần còn lại phát thải vào khí quyển chủ yếu bằng con đường khuếch tán qua hệ thống mạch thông khí của thực vật - hệ thống cung cấp oxi cho quá trình hô hấp [17].
Diện tích gieo trồng lúa hàng năm ở Việt Nam là khoảng 7,4 triệu ha (2009), trong đó chủ yếu là canh tác lúa nước trên các nhóm đất khác nhau, phần lớn là đất phù sa. Các thông báo bước đầu của Việt Nam cho thấy rằng mức độ phát thải khí nhà kính trong lĩnh vực nông nghiệp năm 2000 là 65.090,7 nghìn tấn CO2 tương đương (chiếm 43,1%), ước tính năm 2010 là 65,8 triệu tấn, năm 2020 tăng lên 69,5 và năm 2030 là 72,9 triệu tấn CO2 tương đương (thông báo quốc gia lần thứ hai của Việt Nam cho công ước khung của Liên hợp quốc về BĐKH); việc tính toán mức độ phát thải hiện nay mới chủ yếu chỉ dựa vào công thức lý thuyết, thiếu các hệ số điều chỉnh cho phù hợp với điều kiện của mỗi vùng, mỗi loại đất, mỗi điều kiện canh tác. Mặt khác các sai sót trong quá trình lấy mẫu, thời điểm phân tích, phương pháp phân tích là khá lớn do đó có thể các ước tính không sát với thực tế. Các nước như Nhật bản, Indonesia, Thái Lan đều bước đầu nghiên cứu phương pháp chuẩn để tính toán mức độ phát thải. Ngay cả IRRI cũng đang làm vấn đề này với sự đầu tư rất cao và vẫn đang có nhiều tranh cãi. Ở Việt Nam các nghiên cứu loại này còn rất ít.
Do vậy nghiên cứu xác định hệ số phát thải CH4 trên ruộng lúa nước trong các điều kiện canh tác, mùa vụ, trên các nhóm đất khác nhau là rất cần thiết nhằm cung cấp cơ sở khoa học đánh giá đúng lượng phát thải, từ đó có biện pháp điều chỉnh chế độ canh tác thích hợp, vừa bảo đảm an ninh lương thực vừa góp phần giảm phát thải khí nhà kính.
Trong khuôn khổ luận văn tốt nghiệp Thạc sĩ ngành Khoa học Môi trường, chúng tôi đề xuất đề tài: NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH MỨC ĐỘ PHÁT THẢI CH4 TRÊN ĐẤT PHÙ SA SÔNG HỒNG TRỒNG LÚA.

2. Mục tiêu của đề tài

Xác định mức độ phát thải CH4 từ ruộng lúa nước trên đất phù sa sông Hồng (nghiên cứu tại Từ Liêm – Hà Nội) theo thời kỳ sinh trưởng của lúa, theo mùa vụ. Tìm hiểu mối quan hệ của sự phát thải CH4 với các điều kiện nhiệt độ đất, mức độ oxi hóa khử ruộng lúa, mùa vụ canh tác.

3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

Góp phần cung cấp số liệu đủ tin cậy để tính toán mức độ phát thải CH4 trong hoạt động canh tác lúa nước trên đất phù sa sông Hồng. Từ đó định lượng phát thải khí nhà kính trong canh tác lúa nước trên đất phù sa sông Hồng; định hướng lựa chọn phương pháp canh tác lúa nước bảo đảm năng suất nhưng đồng thời giảm phát thải khí nhà kính trên đất phù sa sông Hồng trồng lúa nói riêng và trong canh tác lúa nước nói chung ở Việt Nam.

MỤC LỤC
Danh mục các bảng biểu, hình vẽ . 6
Ký hiệu viết tắt 8
MỞ ĐẦU 9
1. Tính cấp thiết của đề tài 9
2. Mục tiêu của đề tài 10
3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 11
Chương 1 - TỔNG QUAN 12
1.1. Biến đổi khí hậu (BĐKH) và sự phát thải khí nhà kính (KNK) 12
1.1.1. Biến đổi khí hậu 12
1.1.2. Sự phát thải khí nhà kính 19
1.2. Các nghiên cứu trong và ngoài nước về sự phát thải CH4 trong canh tác lúa
nước 23
1.2.1. Các nghiên cứu ở nước ngoài 23
1.2.2. Các nghiên cứu trong nước 33
1.3. Canh tác lúa nước trên đất phù sa sông Hồng . 35
1.3.1. Đặc điểm khí hậu, thủy văn vùng đồng bằng sông Hồng . 35
1.3.2. Đặc điểm, tính chất đất phù sa sông Hồng 37
1.3.3. Canh tác lúa vùng đồng bằng sông Hồng 40
Chương 2 - VẬT LIỆU, NỘI DUNG, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 45
2.1. Vật liệu nghiên cứu 45
2.2. Nội dung nghiên cứu 45
2.3. Phương pháp nghiên cứu . 45
Chương 3 - KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN . 50
3.1. Đặc điểm, tính chất đất khu vực nghiên cứu . 50
3.2. Sự sinh trưởng, phát triển và năng suất lúa 50
5
3.3. Kết quả nghiên cứu sự phát thải CH4 từ hoạt động trồng lúa trên đất phù sa
sông Hồng (khu vực Từ Liêm – Hà Nội) vụ mùa 2011 và vụ xuân 2012 . 53
3.3.1. Phát thải CH4 theo vụ xuân và vụ mùa . 53
3.3.2. Quan hệ giữa phát thải CH4 và nhiệt độ đất 58
3.3.3. Quan hệ giữa phát thải CH4 và điện thế oxi hóa khử (Eh) của đất 61
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 65
1. Kết luận . 65
2. Kiến nghị . 66
TÀI LIỆU THAM KHẢO 67