Ảnh hưởng của chế độ ngập nước đến động thái thế ôxi hóa-khử, độ pH và phát thải mêtan ở đất trồng lúa: Luận văn Thạc sĩ tại xã Kim Chung, huyện Hoài Đức

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN -----------------------

NGUYỄN VĂN ĐỊNH

ẢNH HƯỞNG CỦA CHẾ ĐỘ NGẬP NƯỚC ĐẾN ĐỘNG THÁI THẾ ÔXI HOÁ - KHỬ, ĐỘ pH VÀ PHÁT THẢI MÊTAN Ở ĐẤT TRỒNG LÚA THUỘC XÃ KIM CHUNG - HUYỆN HOÀI ĐỨC - HÀ NỘI Chuyên ngành: Khoa học môi trường

Mã số: 60 85 02

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Người hướng dẫn khoa học: TS. VĂN HUY HẢI

Hà Nội – 2010

LỜI CẢM ƠN

Sau một thời gian nghiên cứu và dưới sự chỉ bảo tận tình của TS. Văn Huy Hải, luận văn của tôi đã hoàn thành. Nhân dịp này tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS. Văn Huy Hải, khoa Môi trường - trường Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại Học Quốc Gia Hà Nội.

Tôi xin trân trọng cảm ơn các thầy cô trong Khoa Môi trường - Trường Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại Học Quốc Gia Hà Nội đã giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và nghiên cứu tại trường.

Tôi xin trân trọng cảm ơn các thầy cô trong phòng Sau đại học –Trường Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại Học Quốc Gia Hà Nội đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và nghiên cứu tại trường.

Tôi xin chân thành cảm ơn TS.Nguyễn Việt Anh, chủ nhiệm đề tài “ Nghiên cứu chế độ tưới thích hợp cho lúa nhằm giảm thiểu phát thải khí nhà kính trong điều kiện không làm giảm năng suất lúa” đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện thí nghiệm trong phòng và ngoài đồng ruộng.

Cuối cùng tôi xin gửi đến gia đình, bạn bè những người đã động viên giúp đỡ tôi trong quá trình thực tập, nghiên cứu cũng như trong thời gian thực hiện đề tài lời cảm ơn chân thành nhất.

Hà Nội, ngày 10/10/2010

Học viên

Nguyễn Văn Định

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU……………………………………………………………………….……1

Chương 1. TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ............................................ 3

1.1. Một số vấn đề về sinh thái học ruộng lúa nước .............................................. 3

1.2. Các tính chất điện hóa của đất lúa nước......................................................... 5

1.2.1. Động thái của thế ôxi hóa - khử ở đất ngập nước ................................... 5

1.2.2. Động thái của pH ở đất ngập nước ........................................................ 10

1.3. Sự hình thành và phát thải khí mêtan ở đất trồng lúa nước. ......................... 13

1.3.1 Sự phân giải các chất hữu cơ và hình thành CH4. ................................... 13

1.3.2. Vai trò của sinh vật ............................................................................... 17

1.3.3. Sự ôxi hóa mêtan ................................................................................. 19

1.3.3. Những yếu tố ảnh hưởng đến sự phát thải CH4. .................................... 19

1.4. Phát thải khí nhà kính gây ra biến đổi khí hậu ............................................. 25

Chương 2. ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ...... 29

2.1. Đối tượng nghiên cứu.................................................................................. 29

2.2. Nội dung nghiên cứu ................................................................................... 29

2.3. Phương pháp nghiên cứu ............................................................................. 29

2.3.1. Phương pháp thí nghiệm trong phòng ................................................... 29

2.3.2. Phương pháp nghiên cứu thí nghiệm đồng ruộng. ................................. 30

2.4. Phương pháp đo đạc, lấy mẫu CH4. ............................................................. 36

Chương 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ....................................................................... 39

3.1. Động thái của Eh ......................................................................................... 39

3.1.1. Động thái của của Eh ở mô hình thí nghiệm trong phòng ...................... 39

3.1.2. Động thái của Eh ở thí nghiệm đồng ruộng ........................................... 44

3.2. Động thái của pH ........................................................................................ 45

3.2.1.Động thái của pH thí nghiệm mô hình trong phòng. ............................... 45

3.2.2.Động thái của pH thí nghiệm ngoài đồng ruộng. ....................................... 48

3.3. Trạng thái tồn tại của Fe, Mn liên quan đến Eh và pH…………….......……50

3.4. Ảnh hưởng của chế độ nước đến phát thải CH4 ở vụ xuân 2010 .................. 52

3.5. Ảnh hưởng của chế độ nước đến năng suất lúa…………………………..…63 3.6. Chế độ nước hợp lý và tiềm năng xây dựng dự án CDM (Clean Development

Mechanism) ....................................................................................................... 64

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ……………………………………………….…….66

TÀI LIỆU THAM KHẢO.............................................................................................. 68

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Những phản ứng ôxi hóa-khử quan trọng trong đất ................................... 7

Bảng 2.1. Các chỉ tiêu khu đất thí nghiệm.............................................................. 31

Bảng 2.2 Các chỉ tiêu của nước khi thí nghiệm ...................................................... 34

Bảng 3.1. Động thái Eh của các công thức thí nghiệm mô hình trong phòng.......... 40

Bảng 3.2. Động thái Eh của các công thức thí nghiệm mô hình đồng ruộng ........... 44

Bảng 3.3 Động thái pH của các công thức thí nghiệm mô hình trong phòng. ........ 46

Bảng 3.4. Động thái của pH ở thí nghiệm đồng ruộng.……………………………48

Bảng 3.5. Cường độ phát thải CH4 theo các phương án vụ xuân 2010 ................... 54

Bảng 3.6. Cường độ phát thải CH4 vụ xuân năm 2010 theo đối chứng ................... 55

Bảng 3.7.Lượng phát thải CH4 toàn vụ xuân 2010 theo ĐC ................................... 55

Bảng 3.8.Cường độ CH4 phát thải trường hợp đối chứng và PA1 vụ xuân 2010 .... 58

Bảng 3.9. Lượng phát thải CH4 toàn vụ xuân 2010 theo ĐC và PA1 ...................... 58

Bảng 3.10.Cường độ CH4 phát thải trường hợp đối chứng và PA2 vụ xuân 2010 .. 60

Bảng 3.11. Lượng phát thải CH4 toàn vụ xuân 2010 theo PA2 ............................... 60

Bảng 3.12. Các chỉ tiêu sinh lý, sinh thái và năng suất lúa vụ xuân 2010 ............... 63

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Động thái của Eh theo Ponnamperuma,F.N(1985) ................................. .9 Hình 1.2 Động thái của Eh và các phương án thí nghiệm tại nhiệt độ 200C .............9

Hình 1.3 Động thái pH ở một số loại đất khi ngập nước theo

Ponnamperuma,F.N(1985) ................................................................................... .11

Hình 1.4 Sơ đồ phân hủy xenlulo ........................................................................... 14

Hình 1.5 Sơ đồ phân giải các hợp chất hữu cơ chứa N .......................................... 15

Hình 1.6 Quá trình phân hủy chất hữu cơ và chuyển hóa năng lượng ............................ 16

Hình 1.7. Đồ thị phát thải của CH4 và CO2 ở điều kiện yếm khí ..................................... 17

Hình 1.8. Động thái của nhiệt độ, nước ngập (a và d), sự phát thải CH4 (b và d), Eh

và pH (c và f) ở điều kiện đất ngập nước liên tục và không kiên tục ...................... 22

Hình 1.9. Động thái của Eh ở đất trồng lúa và không trồng lúa theo Tanaka,A ...... 23

Hình 1.10 Quá trình trao đổi ôxy của cây lúa .................................................................. 24

Hình 3.1. Diễn biến thế ôxi hóa – khử (Eh) của các công thức thí nghiệm trong phòng. . 40

Hình 3.2. Diễn biến thế ôxi hóa – khử (Eh) của CT6 tại thí nghiệm trong phòng. ........... 42

Hình 3.3. Diễn biến thế ôxi hóa – khử (Eh) của CT3 tại thí nghiệm trong phòng. ........... 42

Hình 3.4. Diễn biến thế ôxi hóa – khử (Eh) của CT4 tại thí nghiệm trong phòng. ........... 43

Hình 3.5. Diễn biến thế ôxi hóa – khử (Eh) của các công thức thí nghiệm đồng ruộng. . 45

Hình 3.6 Động thái pH ở thí nghiệm mô hình trong phòng. ........................................... 46

Hình 3.7. Động thái pH ở thí nghiệm mô hình trong phòng theo công thức 2 ................ 47

Hình 3.8 Động thái pH ở thí nghiệm đồng ruộng. .......................................................... 49

Hình 3.9 Giản đồ ổn định của Fe .................................................................................... 51

Hình 3.10 Giản đồ ổn định của Mn................................................................................. 52

Hình 3.11 Diễn biến cường độ CH4 phát thải theo các công thức vụ xuân 2010 ............. 54

Hình 3.12 Mô phỏng cường độ của CH4 phát thải vụ xuân 2010 theo ĐC ...................... 56

Hình 3.13. Quá trình mô phỏng phát thải CH4 ................................................................. 57

Hình 3.14. Mô phỏng cường độ của CH4 phát thải vụ xuân 2010 theo PA1 .................... 59

Hình 3.15. Mô phỏng cường độ CH4 phát thải vụ xuân 2010 theo ĐC và PA2 ............... 61

CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ ĐƠN VỊ

Biến đổi khí hậu BĐKH

Đồng bằng sông Hồng ĐBSH

Ban liên chính phủ về biến đổi khí hậu IPCC

Viện nghiên cứu lúa quốc tế IRRI

Khí nhà kính KNK

UNFCCC Công ước khung của Liên hợp quốc về biến đổi khí hậu

Nghị định thư Kyoto KP

Thế ôxi hóa khử Eh

Công thức thí nghiệm CT

Công thức đối chứng ĐC

Ngập nông thường xuyên NTX

Nông lộ phơi NLP

PA1, PA2, PA3 Các phương án thí nghiệm ứng với chế độ nước khác nhau

Giai đoạn sinh trưởng GĐST

Phần triệu thể tích(khối lượng, số hạt…) ppm

Phần tỷ thể tích (khối lượng số hạt…) ppb

Nghìn tấn cacbonic Gg CO2

Triệu tấn cacbonic Tg CO2

Tỷ tấn cacbonic Pg CO2

MỞ ĐẦU

Trồng lúa nói chung và trồng lúa nước nói riêng là hệ sinh thái nhân tạo. Như

I.Watanabe và P.A.Roger (1985) đã nhận định: đây là hệ sinh thái bất ổn định do

môi trường bị phá hủy thường xuyên, những nghiên cứu về nước ngập đến động

thái của một số nguyên tố hóa học ở môi trường đất còn ít được chú ý. Mặt khác,

như nghị định thư Kyoto đã đề cập, sản xuất nông nghiệp đặc biệt là trồng lúa nước

cũng có tham gia gây nên hiệu ứng nhà kính làm biến đổi khí hậu. Tuy nhiên, vấn

đề trồng lúa gây nên phát thải khí mêtan (CH4) cũng còn chưa được nghiên cứu rõ

ràng, đặc biệt là ở điều kiện của Việt Nam.

Eh, pH là những tính chất hóa học quan trọng và thường được nhắc tới khi

nghiên cứu về môi trường đất, nhưng trong các tài liệu nghiên cứu, nhất là ở Việt

Nam, thường chỉ đề cập ở một thời điểm nhất định. Trong khi đó các chỉ tiêu trên

luôn biến động mạnh theo sự biến động của các yếu tố môi trường, đặc biệt là chế

độ nước ngập. Để đánh giá được các thông số trên, cần nghiên cứu động thái của

chúng theo thời gian và tác động của các yếu tố môi trường, kể cả tác động của các

biện pháp bón phân trong sản xuất lúa.

Đặc biệt cần nhấn mạnh rằng, Eh và pH là hai chỉ tiêu quan trọng để đánh

giá môi trường đất và nước. Có thể nói đây là hai chỉ tiêu quyết định đến sự tồn tại

và chuyển hóa của hàng loạt các nguyên tố hóa học ở môi trường đất và nước. Nắm

bắt được động thái của chúng giúp cho việc đánh giá nhiều nguyên tố hóa học đầy

đủ và chính xác hơn, đặc biệt là những nguyên tố kim loại nặng như Fe và Mn.

Giữa sự hình thành CH4 và Eh có mối liên hệ mật thiết. Bởi vì CH4 được

hình thành ở điều kiện yếm khí, Eh thấp. Mối liên hệ này còn ít được nghiên cứu ở

Việt Nam. Như trên đã đề cập, trồng lúa gây nên sự phát thải CH4, nhưng vai trò

của cây lúa như thế nào trong quá trình phát thải CH4 còn là một câu hỏi khó giải

đáp không phải ở Việt Nam mà còn ở bình diện quốc tế.

Xuất phát từ những vấn đề nêu trên, đề tài nghiên cứu : “ Ảnh hưởng của chế

độ ngập nước đến động thái thế ôxi hóa –khử, độ pH và phát thải mêtan ở đất trồng

lúa thuộc xã Kim Chung, huyện Hoài Đức- Hà Nội” đã được đặt ra với mục tiêu sau

đây:

 Xác định ảnh hưởng của chế độ nước đến động thái của Eh.

 Xác định ảnh hưởng của chế độ nước đến động thái pH.

 Xác định ảnh hưởng của chế độ nước và vai trò của cây lúa đến động thái

phát thải CH4.

 Đề xuất biện pháp hạn chế phát thải CH4 khi trồng lúa nước.

Chương 1. TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1. Một số vấn đề về sinh thái học ruộng lúa nước

Ruộng lúa nước là hệ sinh thái nhân tạo thường xuyên bị xáo trộn bởi thói

quen canh tác như nhổ cỏ, làm đất, tưới tiêu, bón phân, trồng cấy, các biện pháp bảo

vệ thực vật….và các hiện tượng tự nhiên như mưa. Từ đó dẫn đến sự bất ổn định và

những biến động trong một khoảng thời gian ngắn (chu kỳ mùa vụ).

Cấu trúc của hệ sinh thái ruộng lúa lúa nước: Hệ sinh thái ruộng lúa nước

gồm 5 tiểu hệ sinh thái chủ đạo sau: nước ngập, tầng đất bị ôxi hóa bề mặt, tầng đất bị

làm ngàu bùn khử (kỵ khí), tầng đất cái (bị ôxi hóa trong điều kiện thoát nước tốt

hoặc bị khử khi biểu nước cao), thân cây lúa và lá (bị ngâm trong nước) và hệ rễ cây.

Sự biến đổi chất dinh dưỡng trong đất lúa ngập nước là chủ đề chính của các nghiên

cứu thổ nhưỡng học về các loại đất này.

Tầng nước ngập và bề mặt phân cách giữa đất và nước : Trong các cánh

đồng được tưới tiêu, tầng nước ngập là môi trường oxicphotic. Sự chuyển tiếp giữa

các tầng nước ngập và đất khử anoxic – aphotic được hình thành bởi tầng ôxi hóa

đất – nước. Tầng nước ngập và tầng ôxi hóa hình thành bởi tầng ôxi hóa đất – nước.

Tầng nước ngập và tầng ôxi hóa hình thành nên một hệ sinh thái liên tục ở đó xảy ra

4 cơ chế liên quan đến độ phì như sau:

 Cố định nitơ sinh học.

 Mất N do sự bay hơi NH3 – liên quan đến hoạt động quang hợp của thực vật

và quá trình khử nitrat và nitrat hóa.

 Bẫy bắt và quay vòng vật chất hữu cơ (C) do quang hợp và các loại muối

khoáng được giải phóng từ đất và phân bón.

 Sự lưu chuyển các chất dinh dưỡng từ đất đến nước nhờ thực vật phù du và

sinh vật tiêu thụ sơ cấp.

Cường độ những phản ứng này liên quan trực tiếp đến các đặc tính của tầng nước

ngập và hoạt động của thực vật.

Hóa học về tầng nước ngập: tính chất hóa học của nước đứng phụ thuộc cơ

bản vào tính chất nước và đất. Tuy nhiên thành phần hóa học của nó biến đổi đáng

kể trong suốt chu kỳ mùa vụ và ở các vị trí khác nhau liên quan đến :

 Sử dụng phân bón.

 Những xáo trộn cơ học đất, gây ra sự phân tán các phần tử nhỏ trong nước.

 Sự hòa tan do nước mưa và nước tưới.

 Hấp phụ bề mặt đất.

 Sự phát triển của cây lúa.

Sự biến đổi hàng ngày xảy ra chủ yếu do hoạt động của sinh vật quang hợp và

gây ra sự biến đổi lớn về sự hòa tan khí O2,CO2 và pH. Khi thực vật phát triển biến

đổi hàng ngày trở nên kém rõ rệt hơn vì sự che bóng của tán cây.

Chu trình dinh dưỡng:

Carbon và nitơ: Thực vật quang hợp (sinh khối quang hợp) đồng hóa CO2

(CH4 sau khi bị ôxi hóa thành CO2) thoát ra từ đất và trở lại dưới dạng tế bào tảo và

cỏ thủy sinh, bởi vậy cần ngăn việc mất chất hữu cơ dưới dạng CO2. Tương tự cũng

cần ngăn chặn việc mất NH3 hòa tan trong đất ngập nước.

Phốt pho: đa số phốt phát hòa tan sử dụng trong đất ngập nước được cố định

trong pha rắn của đất. Rất ít tồn tại trong tầng ngập nước. Việc lưu chuyển phốt pho

từ đất sang nước đứng gồm 3 cơ chế:

 Sự xáo trộn cơ học trong đất do biện pháp chăm sóc.

 Sự phân tán từ đất.

 Hoạt động của thực vật phù du và động vật.

Đất khử: hệ đất khử hầu hết mới chỉ được nghiên cứu như một hệ tách biệt.

Vùng nước ngập phía trên và sự trao đổi vật chất với vùng nước ngập thường bị bỏ

quên trong các nghiên cứu trên. Vì vậy trong nghiên cứu này tương tác giữa hai hệ

(đất khử và nước ngập) được xem xét kỹ. Hệ đất khử chúng ta đặc biệt chú trọng

đến dòng vào chất hữu cơ đó là :

 Rễ và phần rơm rạ sót lại sau thu hoạch.

 Vật chất mà rễ lúa tiết ra trong suốt quá trình sống.

 Các loại cỏ (thực vật nổi bậc cao).

 Tảo (thực vật nổi bậc thấp).

 Xác vi sinh vật đất.

 Bón phân chuồng.

Đất giàu chất hữu cơ như trên trong điều kiện ngập nước sẽ làm giảm Eh, tạo điều

kiện thuận lợi để hình thành CH4.

1.2. Các tính chất điện hóa của đất lúa nước

1.2.1. Động thái của thế ôxi hóa - khử ở đất ngập nước

a. Cơ sở lý thuyết về thế ôxi hóa – khử

Theo Trần Ngọc Lan (2008)[4], trong tự nhiên, quá trình các axit hòa tan các

khoáng vật, các ion kim loại hòa tan trong nước thủy phân hình thành các hidroxit và

nhiều quá trình khác là các quá trình axit – bazơ liên quan đến sự chuyển dịch ion H+(hoặc 0H-). Trong đất luôn tồn tại chất ôxi hóa và chất khử, nên quá trình ôxi hóa-

khử xảy ra phổ biến, chất ôxi hóa là những chất có khả năng nhận electron, chất khử là

những chất có khả năng cho electron.

Mỗi chất ôxi hóa sau khi nhận electron trở thành chất khử gọi là chất khử

liên hợp với nó.

Mỗi cặp ôxi hóa - khử liên hợp có thể biểu diễn bằng hệ thức:

- Ox: là chất ôxi hóa

Ox + ne = Kh - Kh: chất khử liên hợp với chất ôxi hóa

- ne: số electron mà Ox nhận để thành Kh

Chất ôxi hóa Chất khử

Fe3+ + 1e <= => Fe2+

Mn4+ + 2e <= => Mn2+

Mn3+ + 1e <= => Mn2+

Cl2 + 2e <= => 2Cl-

Như vậy phản ứng ôxi hóa khử là phản ứng giữa chất ôxi hóa và khử có sự

trao đổi electron. Hệ thống ôxi hóa – khử được ký hiệu là Redox. Trong đất những chất ôxi hóa là O2; NO3-; Fe3+; Mn4+; Cu2+ và một số sinh vật hiếu khí. Chất khử là H2, Fe2+, Cu+ và vi sinh vật kị khí. Quá trình ôxi hóa - khử trong đất đều có thực vật

và vi sinh vật tham gia cho nên đây là một quá trình sinh học. Trong điều kiện ôxi

hóa hay khử, chất hữu cơ đều bị phân giải, tuy nhiên, cường độ, sản phẩm phân giải

có khác nhau.

Thành phần chất hữu cơ Chất ôxi hóa Chất khử

C CH4;CO CO2

3;N2;NH3

N NO- NO2

S SO42- H2S

P PO43- PH3

Fe Fe2+ Fe3+

Mn Mn4+ Mn3+;Mn2+

Cu Cu2+ Cu+

Để đặc trưng cho cường độ ôxi hóa - khử của dung dịch đất thường xác định

bằng điện thế ôxi hóa – khử (kí hiệu Eh):

Eh = Eo + 59 lg([OX]/ [Kh]) (tính bằng mV)

Bảng 1.1 Những phản ứng ôxi hóa-khử quan trọng trong đất.

Nguồn : Pagel từ Ponnamperuma F.N. từ Rusel, E.W.(1973)[31]

Eh (mV tại 25oC) Hệ ôxi hóa khử Tại pH = 5 Tại pH = 7

1.O2 + 4H+ + 4e = H2O

930 820 Eh = 1,23 + 0,0148 log P(O2) – 0,059 pH

- + 2H+ + 2e = NO2

- – 0,059 pH

2.NO3

- + H2O - / NO3

530 420

640 410

Eh = 0,83 – 0,0295 log NO2 3. MnO2 + 4H+ + 2e = Mn2+ + 2H2O Eh = 1,23 – 0,0295 log Mn2+ – 0,059 pH 4.Fe(OH)3 +3H+ + e = Fe2+ + 3H2O Eh = 1,06 – 0,059 log Fe2+ – 0,177 pH 170 -180

2- + 10H+ + 8e = H2S + 4H2O

2- – 0,074 pH

5. SO4

-70 -220

-120 -240

-295 -413 Eh = 0,30 – 0,0074 log H2S/ SO4 6.CO2 + 8H+ + 8e = CH4 + 2H2O Eh = 0,17 – 0,095 log P(CH4)/P(CO2) – 0,059 pH 7.2H+ + 2e = H2 Eh = 0,00- 0,059pH

Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình ôxi hóa - khử: Trong dung dịch đất

có chứa nhiều hệ thống ôxi hóa – khử (Redox) với nồng độ khác nhau. Nồng độ

chất ôxi hóa và khử của một hệ thống nào cao nhất sẽ quyết định điện thế ôxi hóa –

khử (Eh) của môi trường.

- Nồng độ ôxy trong không khí đất, ôxy hoà tan trong dung dịch đất và các

bài tiết của vi sinh vật quyết định Eh của dung dịch đất.

- Độ ẩm thay đổi làm thay đổi Eh của đất. Khi đất ẩm nhiều quá trình khử

mạnh, do đó Eh giảm. Ngược lại đất khô, quá trình ôxi hoá mạnh, Eh tăng.

- Phản ứng của dung dịch đất cũng ảnh hưởng đến Eh: Clark đã đưa ra chỉ

số rH2: chỉ số phản ánh sự tương quan giữa Eh và pH.

rH2 = Eh/30 + 2 pH

rH2 = 28 – 34: đất thoáng

rH2 =22 – 25: là đất yếm khí

rH2 <20: đất glây

rH2 =27: đất trung bình.

Các biện pháp canh tác, hay tác động vào đất khác nhau cũng làm thay đổi

Eh như: cày sâu, bón phân hữu cơ, tưới… hay các chất khác đưa vào đất.

b. Động thái của thế ôxi hóa khử

Thế ôxi hóa – khử của đất có thể dao động từ - 0,4 đến 0,8 V. Ở đất háo khí

thế ôxi hóa – khử dao động trong khoảng 0,4 đến 0,8 V, ở đất ngập nước định kỳ

thế ôxi hóa – khử dao động trong khoảng -0,1 đến 0,1V, ở đất ngập nước lâu ngày

thế ôxi hóa – khử dao động trong khoảng – 0,3V.

Theo A.I.perenman (từ Trần Ngọc Lan,2008[4]) : Môi trường ôxi hóa : Eh >

0,15V ~ 0,3(0,4)V giàu ôxy tự do và các chất ôxi hóa khác; Môi trường khử không

có H2S: Eh < 0 (đôi khi > 0) rất nghèo ôxy tự do nhưng giàu tàn tích hữu cơ, khí mêtan và các thành phần có hóa trị thấp khác như FeII, MnII; Môi trường khử có

H2S: Eh < 0(đôi khi > 0), không có ôxy tự do, giàu H2S và có sunfat.

Để thuận tiện trong nghiên cứu môi trường có thể phân chia chi tiết hơn như

sau(theo Patrick và Mahapatra (1968) [18]):

Loại đất Thế ôxi hóa-khử (mV)

Ôxi hóa (thoát nước tốt) +700 → +500

Khử trung bình +400 → +200

Khử +100 → -100

Khử mạnh -100 → -300

Thời gian ngập nước (ngày)

Hình 1.1. Động thái của Eh theo Ponnamperuma, F.N(1985)[19]

Eh phụ thuộc vào thời gian ngập nước và tính chất của đất. Hình 1.1.b trên

cho thấy cùng thời gian ngập nước như nhau nhưng nếu đất giàu chất hữu cơ (mẫu

đất số 9) thì sau khi ngập nước, Eh giảm nhanh và thấp nhất. Trường hợp này người

ta còn gọi là hiện tượng “ rơi” ( tiếng anh – Fall) của Eh. Hiện tượng này cũng được

Văn Huy Hải (1986) [28] nghiên cứu và giải thích.

Số ngày ngập nước Hình 1.2. Động thái của Eh và các phương án thí nghiệm tại nhiệt độ 200C Nguồn: Văn Huy Hải (1986) [28]

Đồ thị tại hình 1.2 cho thấy phương án bón phân chuồng và bón rơm có thế

ôxi hóa khử giảm mạnh nhất. Quá trình trên được tác giả giải thích theo phản ứng:

(CH2O)x + O2 = xCO2 + xH2O 2H2O = O2 + 4H+ + 4e

Sự xuất hiện của electron làm tăng quá trình khử. Khi bón rơm thì Eh giảm

mạnh. Bởi vì rơm có tỷ lệ C/N cao, cấu trúc khó phân giải, để phân giải được chất hữu

cơ này vi sinh vật cần nhiều ôxy, do đó nhanh chóng tạo ra môi trường yếm khí (khử).

- mang tính ôxi hóa nên hạn chế quá trình khử. Bởi vì, NO3

N03

Ngược lại khi bón phân vô cơ (đạm urê) dù ở dạng nào cũng phân hóa thành - là chất nhận - là chất khử, nhưng chỉ xảy ra electron để khử, quá trình trên có giải phóng ra N02

trong giai đoạn ngắn sau đó bị khử tiếp và chuyển hóa thành N2 theo phản ứng: - + 6H+ + 5e = ½ N2 + 3H20 NO3

Những kết quả trên cho thấy, khi đất trồng lúa ngập nước, ngoài yếu tố về

thời gian ngập nước, thì chế độ bón phân cũng có ảnh hưởng đến động thái của Eh.

Bón phân vô cơ như đạm hạn chế quá trình giảm Eh. Trong khi đó, bón phân hữu

cơ làm tăng quá trình giảm Eh và giá trị Eh ở những trường hợp này thường đạt

ngưỡng của sự hình thành CH4. Đồng thời bón phân hữu cơ chính là sự cung cấp

nguồn vật chất để hình thành CH4.

1.2.2. Động thái của pH ở đất ngập nước

Khi đất háo khí bị ngập nước, pH của nó giảm trong vài ngày đầu tiên, đạt

mức tối thiểu, và sau đó tăng lên đường tiệm cận đạt giá trị khá ổn định trong vài tuần

sau đó pH = 6,7 – 7,2 theo tỉ lệ 1: 1 huyền phù đất nước (theo tỉ lệ 1:1 hỗn hợp các

hạt đất mịn không lắng trong nước) hoặc pH = 6,5-7,0 trong dung dịch đất. Toàn bộ

ảnh hưởng của sự ngập nước làm tăng pH của đất axit và giảm pH của đất sodic và

đất đá vôi. Do đó việc ngập nước làm ảnh hưởng tới pH của tất cả các loại đất trừ các

bãi than bùn có tính axit và những ảnh hưởng này đến trạng thái hoạt động của Fe

thấp khi pH tiến tới 7 (hình1.3). Nhiệt độ thấp làm trì hoãn sự thay đổi pH.

Sự tăng pH của phần lớn các loại đất khoáng axit là do sự khử Fe(III) thành

Fe(II) và có thể được mô tả bằng :

Eh = 1,06 – 0,059 log Fe2+ - 0,177pH

Hoặc pE = 17,87 + pFe2+ - 3pH

Sự giảm pH của đất kiềm là do sự tích lũy CO2 và được đưa ra bởi:

pH = 6,0 – 2/3 log pCO2 đất đá vôi

-] – log pCO2 đất sodic

pH = 7,85 + log [HCO3

Hình 1.3. Động thái pH ở một số loại đất khi ngập nước theo

Ponnamperuma, F.N.(1985) [19]

Các động thái của giá trị pH ở một vài loại đất ngập nước: pH của đất ngập

nước ảnh hưởng rõ ràng đến nồng độ của các chất dinh dưỡng và các chất độc thông

qua các tác động đến cân bằng hóa học, sự hấp thu vào phức hệ hấp thu, sự giải

phóng khỏi phức hệ hấp phụ, sự bay hơi NH3 và các quá trình của vi khuẩn làm giải

phóng hoặc phá hủy các chất dinh dưỡng của thực vật sinh ra các chất độc.

Hoạt độ của Fe và Al hòa tan trong nước ở pH khác nhau:

Al(μmol/l) Fe(μmol/l) pH pH

2600 6.5 6200 3.5

260 7.0 320 4.0

26 7.5 6.2 4.5

2.6 8.5 0.62 5.0

Các hình này chỉ ra nồng độ độc của Al ở pH dưới 4,5 .Như vậy, các giá trị

của pH được bắt gặp trong đất đất phèn hoặc vừa mới bị ngập nước và đất chua ở

miền núi. Lợi ích của sự làm ngập nước đất lúa là nó gần như loại trừ tính độc của

Al, nhưng tính độc của Fe là có khả năng xảy ra ở hầu hết đất khoáng mà không đạt

được pH vượt quá 6,5 sau khi làm ngập lụt. Sự thiếu Fe có thể xảy ra ở đất ngập lụt

pH cao mà hàm lượng chất hữu cơ thấp.

Tính độc của CO2, các axit hữu cơ và H2S ở pH thấp cao hơn nhiều so với ở

pH cao bởi vì nồng độ của các loại chất độc ( H2CO3, RCOOH và H2S) tăng lên khi

pH giảm xuống.

Tăng pH ở đất axit, giảm pH ở đất đá vôi và đất sodic làm tăng hàm lượng

của P dễ tiêu. Ở pH cao và Pco2 thấp (5kPa hoặc 0,05 bar), nồng độ của Ca và Mn

có thể thấp để cho cây lúa phát triển, như được đưa ra phần tiếp sau đây:

Ca(μmol/l) Mn (μmol/l) pH

8,5 0,026 1,4

8,0 0,26 14

7,5 2,6 140

7,0 26 1400

Sự giảm pH của đất sodic nhờ vào sự ngập nước làm giảm bớt sự thiếu Ca và

Mn. Sự tổng hợp hay phân giải chất hữu cơ làm tăng tác dụng của sự ngập nước

mặc dù sinh ra CO2 và axit. Sự tăng pH của đất axit làm tăng tính có lợi của P và

Mo. pH ở vào khoảng 7 giúp cho sự hoạt động của vi khuẩn bởi vì các vi sinh vật

chính trong đất khử là vi khuẩn kỵ khí, thực hiện chức năng tốt nhất ở pH thuộc 2- và sự hình thành CH4 khoảng 7. Vì vậy, sự amoni hóa, sự khử nitơ , sự khử S04

làm cho pH thay đổi ở đất ngập nước.

Điều kiện pH tốt nhất (đo dung dịch của đất ngập nước) cho cây lúa là

khoảng 6,6. Tại pH đó sự giải phóng N và P của vi khuẩn là nhanh; các nguồn cung

cấp Cu, Fe, Mn, Mo và Zn là đẩy đủ; và nồng độ của các chất mà cản trở sự hấp thu

chất dinh dưỡng – như Al, Fe, Mn, CO2 và các axit hữu cơ, H2S là ở dưới mức độ

độc. Ở vùng nhiệt đới, đất khoáng với một hàm lượng chất hữu cơ > 2%, đạt được

pH này sau từ 2 – 4 tuần làm ngập nước. Sự trì hoãn cây lúa đến 2 tuần sau khi ngập

nước đã tăng sản lượng gần 1 tấn/ha trong mùa khô và gần 0,8 tấn/ ha vào mùa mưa

đối với gieo trồng khi làm ngập nước.

1.3. Sự hình thành và phát thải khí mêtan ở đất trồng lúa nước

1.3.1. Sự phân giải các chất hữu cơ và hình thành CH4

Khí mêtan (CH4) là một hydrocacbon có thành phần chủ yếu là cacbon và

hydro, trong đó cacbon là nguyên tố cơ bản của tất cả các vật thể hữu cơ và chu

trình sinh học của nguyên tố này thuộc về những quá trình cơ bản của thế giới sự

sống. Trong quá trình biến đổi của chất hữu cơ, tùy theo điều kiện môi trường mà

sản phẩm cuối cùng có thể là CO2, H2O, các axit hữu cơ, H2 và CH4. Đây là quá

trình biến đổi sinh học phức tạp có sự tham gia của vi sinh vật đã được nhiều tác giả

đề cập (Muller G.(1964)[29], Alexander M.(1977)[9], Pagel H.(1996)[30]). Tùy

theo nguồn gốc chất hữu cơ ban đầu, ví dụ xenlulo, lignin, hoặc chất đạm….mà quá

trình biến đổi và sản phẩm cuối cùng rất khác nhau. Có thể hình dung những quá

trình biến đổi chủ yếu như sau:

a. sự phân giải của hydrocacbon

Sự phân giải của hydrocacbon(xenlulo, tinh bột, hemixenlulo), trong đó

xenlulo là chất khó phân hủy nhất trong nhóm này. Có thể hình dung sự phân hủy

của xenlulo qua hình 1.4.

Ở điều kiện háo khí thì CO2 và H2O hình thành, ở điều kiện yếm khí thì các

axit hữu cơ, khí CH4 và H2 hình thành. Đây là quá trình biến đổi sinh hóa phức tạp

có sự tham gia của các vi khuẩn phân giải xenlulo thuộc bộ Pseudomonadales, họ

Spirillaceac, giống Vibrio, Cellvibrio và Cellfalcicula. Bên cạnh đó còn có sự tham

gia của các loài nấm thuộc lớp Ascomycetes mà Myxotrichum chartarum là một đại

diện điển hình thuộc chủng Gymnoascales họ Chytridiaceac.

Xenlulo cao phân tử

Tác động của quá trình thủy phân và tác động của Enzym

Mạch xenlulo đơn giản

Tác động của Enzym

Polysacharid

Tác động của Enzym

Monosacharid

Trao đổi chất

Vật thể vi sinh vật Sự hấp thụ qua vi sinh vật và chu trình axit citric

Khoáng hóa

Tự phân hủy

Háo khí Yếm khí

CO2, H2O Axit hữu cơ, CH4, H2

Hình 1.4 Sơ đồ phân hủy xenlulo Nguồn : Pagel H (1966) [30]

b. Sự phân giải của lignin và các hợp chất tương tự

Trong xác thực vật có chứa nhiều hợp chất hữu cơ có mạch vòng, không

chứa N.Theo Feher, D. (từ Muller G.(1964) [29]) thì đơn vị hóa học cơ bản của

lignin là các gốc : Guajacyl, Piperonyl, Syringyl

Lignin là hợp chất khó phân giải, ở điều kiện háo khí, ligin bị nấm

Basidiomycenten phân giải. Vi khuẩn hầu như không có khả năng phân giải lignin,

trừ trường hợp lignin trong lá thì vi khuẩn có thể phân giải được. Sự phân giải bắt

đầu từ mạch nhánh đến nhóm cacboxyn, nhóm methoxyn phân giải đến nhóm 0H.

Sau đó các liên kết đôi và mạch vòng bị phá vỡ. Các bước tiếp theo của quá trình

phân giải tương tự như hydratcacbon.

c.Sự phân giải của hợp chất hữu cơ chứ N

Chất đạm

Pepton

Amin Khử cacboxyn

polypeptid Khử amin

Axit amin

Từ

Axit béo Ure NH3

axit Amin mạch vòng: phenol, Krenson, Indon, Skaton Từ chứa axit S Amin Mercaptan, H2S CH4 CO2 H2O

Hình 1.5. Sơ đồ phân giải các hợp chất hữu cơ chứa N

Theo Rippel (từ Pagel,H.1996)[30] có thể hình dung quá trình phân giải các

hợp chất hữu cơ chứa N như hình 1.5.

Quá trình phân giải trên có sự tham gia của vi khuẩn, nấm và hàng loạt

enzym. Sau quá trình denaminaza thì NH3 và axit béo được giải phóng. Tương tự

như trường hợp của hydro cacbon, ở điều kiện háo khí sẽ khoáng hóa thành CO2,

NO2, SO4, H2O và các chất cặn. Ở điều kiện yếm khí thì sẽ phân giải thành CH4,

CO2, H2, H2S, NH3, R-COOH, RNH2, RSH và chất cặn.

Sự phân hủy chất hữu cơ và chuyển hóa năng lượng ở điều kiện yếm khí

được Neue H.U (1985)[15] mô tả một cách chi tiết hơn theo hình 1.6.

Hình 1.6. Quá trình phân hủy chất hữu cơ và chuyển hóa năng lượng

(ở điều kiện yếm khí)

Nguồn : Neue H.U.(1985) [15]

Như vậy, từ các chất hữu cơ cơ bản trong tự nhiên, qua quá trình phân hủy và sản phẩm cuối cùng là CO2, CH4, H2O, axit hữu cơ và H2. Tùy điều kiện môi trường, yếm khí hoặc háo khí mà CO2 hoặc CH4 hình thành.

Số ngày ngập nước(ngày).

Hình 1.7. Đồ thị phát thải của CH4 và CO2 ở điều kiện yếm khí.

Nguồn : Moraghan và Ayotade (từ Alexander M.1977) [9].

Sự phát thải CH4, CO2 ở điều kiện ngập nước (yếm khí) như hình 1.7, theo Moraghan và Ayotade (từ Alexander M.1977)[9].

Nguồn gốc hình thành CH4 không những qua quá trình phân hủy xác thực vật

mà còn có nguồn gốc phân hủy xác động vật. Quá trình phân hủy xác động vật để

hình thành mêtan tương tự như phân hủy chất đạm được trình bày ở trên. Như vậy,

quá trình hình thành mêtan qua sự phân giải chất hữu cơ không phải là quá trình hóa

học thuần túy, mà là một quá trình sinh hóa tổng hợp có sự tham gia của vi sinh vật

kể cả động vật.

1.3.2. Vai trò của sinh vật

Trong quá trình lên men hình thành CH4 có sự tham gia của vi khuẩn mêtan.

Các vi khuẩn tạo ra CH4 có hình thái một tế bào. Một vài loại hình que, một vài loại

hình cầu. Tất cả các vi khuẩn tạo ra CH4, mặc dù có hình thái không giống nhau,

nhưng đều có quan hệ mật thiết với nhau về sinh hóa và được phân loại chung trong

một họ duy nhất là methanobacteriaceae. Họ này được chia thành hai loại khác nhau

cơ bản như: methanosarcina, methanococcus…

Các chất hữu cơ ban đầu có cấu tạo phức tạp. Trong quá trình phân giải có

tác động của các quá trình hóa lý và sinh học, trong đó có sự tham gia của hàng loạt

vi khuẩn, thí dụ như nhóm vi khuẩn phân giải xenlulo. Khi đã hình thành những

chất hữu cơ đơn giản như đường, protein, xenlulo hay hemixenlulo và dưới tác động

của các nhóm vi khuẩn mêtan sẽ hình thành CH4. Quá trình này còn gọi là quá trình

lên men mêtan. Để chuyển đổi một chất hữu cơ đơn giản cần 2 hay nhiều nhóm vi

khuẩn mêtan. Do đó quá trình hình thành CH4 thực chất là quá trình sinh hóa học, ở

những giai đoạn nhất định, cũng có thể gọi là quá trình sinh học hình thành CH4 [9].

Các vi khuẩn kị khí tạo ra CH4 không thể sử dụng hydrocacbon và các amino

axit có sẵn. Gluco và các loại đường không được lên men bởi các biện pháp nuôi

cấy vi khuẩn thuần túy, các polysacarit cũng có thể kháng cự được sự tấn công của

các vi khuẩn là những axit như: axit formic, axit acetic, axit propionic, n-butyric và

n- valeric và các loại rượu như: methanol, ethanol, n-và isopropanol, n- và

isobutanol và n- pentanol. Tuy nhiên, trong tự nhiên sự xáo trộn của hệ động thực

vật diễn ra rất phổ biến, nhiều hợp chất tham gia vào sự lên men tự nhiên của CH4.

Sự chuyển hóa của các chất hữu cơ đơn giản, dưới tác động của vi khuẩn

mêtan để hình thành CH4 có thể biểu diễn bằng hỗn hợp nhiều phản ứng hóa học.

Các phản ứng tiêu biểu theo Alexander, M.(1977)[9], như sau:

CO2 + 4H2 → CH4 + 2H2O

4HCOOH → CH4 + 3CO2 + 2H2O

CH3COOH → CH4 + CO2

2CH3CH2OH → 3CH4 + CO2

Sản phẩm chính của quá trình này là phân tử đơn giản như CO2 , CH4.

1.3.3. Sự ôxi hóa mêtan

Cũng như các chất khác, mêtan được hình thành và cũng bị biến đổi dưới

nhiều hình thức, trong đó có quá trình ôxi hóa.

Trong quá trình ôxi hóa CH4, O2 được sử dụng và thải ra CO2. Tại quá trình

này, mỗi phân tử CH4 mất đi, cần có hai phân tử O2 theo sơ đồ phản ứng:

CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O

CH4 cũng là một chất dinh dưỡng cho vi sinh vật cùng với một vài loại khí

ga khác tham gia vào sự hình thành tế bào chất. Vai trò của vi khuẩn trong quá trình

đồng hóa này là sử dụng năng lượng được giải phóng bởi quá trình ôxi hóa cho sự

quang hợp của tế bào.

Theo Alecxander M.(1977) [9], có hai quan điểm khi xem xét vai trò của quá

trình ôxi hóa CH4. Một là lượng CH4 nhất định bị tiêu thụ bởi các loại vi khuẩn như

nhóm Methylotrophs gồm : Methylomonas, Methylosimus, Methylobacter và

Methylocystis. Ngoài ra, một số loài vi khuẩn ôxi hóa CH4 cũng được nhận biết.

Quan điểm thứ hai là các loài dị dưỡng khác có thể ôxi hóa CH4. Những vi sinh vật

này, đa số là họ Mycobacterium, sử dụng CH4 như các hydrocacbon béo khác làm

nguồn cacbon. Quá trình ôxi hóa CH4 bởi vi khuẩn cũng là một quá trình phức tạp

và có thể hình dung theo trình tự sau:

CH4 →CH3OH→HCHO→HCOOH →CO2

Như vậy, CH4 hình thành sẽ biến đổi tùy theo điều kiện môi trường, trong đó

vai trò của vi sinh vật là rất quan trọng. Nó không những tham gia vào sự hình

thành mà còn tham gia vào sự chuyển hóa CH4.

1.3.3. Những yếu tố ảnh hưởng đến sự phát thải CH4.

Có nhiều yếu tố như: chế độ nước, phân bón, tính chất đất, quá trình sinh

trưởng của cây lúa có ảnh hưởng mạnh đến Eh. Khi động thái của Eh thay đổi thì sự

phát thải CH4 cũng thay đổi theo. Nói cách khác, những yếu tố ảnh hưởng đến Eh

cũng chính là những yếu tố ảnh hưởng đến sự phát thải CH4.

a.Ảnh hưởng của chế độ nước và phân bón đến sự phát thải CH4

Chế độ nước và phân bón có ảnh hưởng trực tiếp đến sự phát thải CH4. Phân

bón (hữu cơ) là nguồn sinh ra CH4. Chế độ nước tạo môi trường hình thành CH4,

liên quan chặt chẽ tới chế độ khí trong đất. Khi đất ngập nước, hệ thống mao quản

của đất bị nước chiếm chỗ, làm cho lượng khí và 02 trong đất ít, diễn ra quá trình

phân hủy yếm khí chất hữu cơ thành CH4. Trong chương trình nghiên cứu liên vùng

về phát thải khí mêtan trên ruộng lúa ở Châu Á do quỹ môi trường toàn cầu tài trợ,

Viện nghiên cứu lúa quốc tế (IRRI) đã phối hợp với Viện nghiên cứu nông nghiệp

các nước Trung Quốc, Ấn Độ, Indonesia, Thái Lan và Philipin tiến hành thí nghiệm

phát thải CH4 trên đồng ruộng lúa từ năm 1993 – 1999, tại các địa điểm đại diện về

hệ sinh thái nông nghiệp và chế độ quản lý nước mặt ruộng trong vùng.

Thí nghiệm đo đạc CH4 phát thải tại Bắc Kinh ( Trung Quốc) [14] được tiến

hành từ năm 1995 – 1998, ruộng cấy 1 vụ lúa (từ tháng 5 đến tháng 10), sau đó bỏ

hoang. Khí hậu khô ấm và cận nhiệt đới bán khô với lượng mưa trung bình năm 541mm, nhiệt độ cao nhất 17,80C (tháng 6) và thấp nhất 7,10C (tháng 1). Đất thịt

nặng, độ pH = 7,0 hàm lượng hữu cơ 0,99%, đạm tổng số 0,09%. Truyền thống

canh tác của nông dân theo hình thức tưới ngập và kết hợp tiêu giữa vụ, bón phân

lợn. Lượng CH4 phát thải biến động từ 6-503kg/ha/vụ, trung bình 109 kg/ha/vụ, đối

với khu ruộng của nông dân lượng phát thải trung bình 288kg/ha/vụ. Kết quả nghiên

cứu chỉ ra rằng, rút cạn nước giữa vụ có tác dụng giảm 23% lượng CH4 phát thải so

với tưới ngập thường xuyên. Bón phân gà có thể giảm lượng CH4 phát thải 77,5%

so với phân lợn và giảm 69,5%so với phân rơm.

Kết quả nghiên cứu tại Cuttack (Ấn Độ) [8] từ những năm 1996 – 1998 trên

ruộng cấy 2 vụ lúa, vụ chiêm (từ tháng 2 đến tháng 5), vụ mùa (từ tháng 7 đến tháng

10), khí hậu nhiệt đới bán ẩm ướt và ấm, lượng mưa trung bình năm 1569mm, nhiệt độ cao nhất 31,80C (tháng 6) và thấp nhất 22,10C (tháng 1) đất thịt nhẹ, độ pH = 7,0

hàm lượng hữu cơ 0,36%, đạm tổng số 0,04%, trên ruộng canh tác của nông dân

bón phân đạm, cho thấy lượng CH4 phát thải dao động từ 36-77kg/ha/vụ ( vụ

chiêm), từ 42-132 kg/ha/vụ (vụ mùa). Trên ruộng tưới ngập thường xuyên, nếu

thêm một lượng rơm tươi (2 tấn/ha) thì lượng CH4 phát thải tăng 94% so với không

có rơm; trong trường hợp tưới ngập gián đoạn, lượng phát thải ít hơn 15%-25% so

với tưới ngập thường.

Nguyễn Văn Tỉnh, Nguyễn Mộng Cường và nnk (2000)[16] đã nghiên cứu

đo đạc sự phát thải mêtan trên ruộng lúa tại trạm nghiên cứu Khí tượng Nông

nghiệp Hoài Đức vụ mùa năm 2000 từ 8/8/2000 đến 7/11/2000, ứng với hai trường

hợp tưới ngập thường xuyên và rút nước định kỳ ở hai giai đoạn cuối đẻ nhánh và

sau trổ bông 15 ngày, theo tập quán canh tác bón phân hữu cơ (phân chuồng) kết

hợp với phân vô cơ của đồng bằng sông Hồng. Kết quả cho thấy, lượng phát thải lớn nhất tập trung vào giai đoạn cấy khoảng 25 ngày (từ 40- 60 mg/m2/giờ) và nhỏ nhất vào giai đoạn trỗ chín ( 0,6-0,1mg/m2/giờ). Tác giả rút ra kết luận, trong trường

hợp rút nước định kỳ thì lượng CH4 phát thải là 469,6kg/ha/vụ, giảm 45,7 kg/ha/vụ

(khoảng 10%) và năng suất lúa tăng 3% so với tưới ngập thường xuyên

(515,3kg/ha/vụ).

Như vậy các kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước đã đề cập và chỉ ra

rằng: có rất nhiều yếu tố ảnh hưởng đến phát thải CH4 trên đất lúa ngập nước, trong

đó chế độ bón phân và chế độ nước mặt ruộng khác nhau là những yếu tố chính ảnh

hưởng trực tiếp đến phát thải CH4 trên ruộng lúa. Tuy nhiên kết quả trên còn mang

tính kiểm kê, chưa có sự lý giải về bản chất vấn đề, tại sao rút nước giữa vụ lại giảm

phát thải CH4 so với ngập nước liên tục. Giải thích và làm rõ vấn đề này là một

trong những nội dung chính của luận văn.

b. Ảnh hưởng của các tính chất lý hóa học đất đến sự phát thải CH4.

Eh và pH là những tính chất điện hóa của đất và hai đại lượng này có mối

liên hệ mật thiết với nhau. Bởi vì hầu hết quá trình ôxi hóa – khử đều sử dụng proton (H+). Do đó khi xác định Eh người ta thường nêu rõ ở môi trường có độ pH

cụ thể. Mặt khác giá trị Eh của đất lại có sự liên quan chặt chẽ đến chế độ nước và

chất hữu cơ trong đất như đã đề cập ở phần trên. Sự liên quan quá trình phát thải

CH4 với Eh, pH và nhiệt độ biểu thị qua hình 1.8 :

Qua biểu đồ trên có thể rút ra nhận xét:

Sự phát thải CH4 của đất nhìn chung dao động trong khoảng 0 –

Hình 1.8. Động thái của nhiệt độ, nước ngập (a và d), sự phát thải CH4 (b và d), Eh và pH (c và f) ở điều kiện đất ngập nước liên tục và không kiên tục Nguồn : IRRI, 1999[12]

Độ pH hầu như không có mối liên hệ với sự phát thải CH4 (hình c và f). Mặt

khác trong suốt chu kỳ ngập nước và thời gian sinh dưỡng của cây lúa, độ pH ít

biến đổi và dao động trong khoảng 6-7. Hiện tượng pH ở phạm vi trung tính khi

ngập nước ít biến đổi đã được Ponnamperuma, F.N.(1985)[19] và Văn Huy Hải

(1986)[28] đề cập.

Giá trị Eh (hình c và f) có tương quan với sự phát thải CH4. Khi Eh giảm thì

sự phát thải CH4 tăng mạnh.

Thành phần cơ giới của đất cũng liên quan đến sự phát thải CH4. Ở điều kiện

đất cát thì CH4 phát thải lớn hơn ở đất sét. Điều này được giải thích là đất cát có hệ

thống mao quản lớn nên dễ thất thoát các khí trong đất. Một tính chất liên quan chặt

chẽ đến sự phát thải CH4 trong đất là hàm lượng chất hữu cơ cũng được nhiều tác

giả khẳng định: đất giàu chất hữu cơ thì CH4 phát thải càng lớn Ponnamperuma,

F.N.(1985)[19], Alexander, M.(1977) [9] . Vì chất hữu cơ là sản phẩm ban đầu để

sinh ra CH4. Mặt khác, chất hữu cơ trong đất làm giảm thế ôxi hóa – khử tạo điều

kiện thuận lợi cho sự hình thành CH4.

c.Ảnh hưởng của trồng lúa và mùa vụ đến sự phát thải CH4

Dưới góc độ sinh lý thực vật và dinh dưỡng cây trồng, cây lúa không hấp thụ

CH4. Nhưng nhiều công trình nghiên cứu đã khẳng định rằng việc trồng lúa, tức bản

thân cây lúa có ảnh hưởng đến phát thải CH4[21]. Kết quả nghiên cứu của Tanaka A.

&Tadano T.(1970) [21] về động thái Eh phụ thuộc vào cây lúa được thể hiện ở hình 1.9

Hình 1.9. Động thái của Eh ở đất trồng lúa và không trồng lúa theo Tanaka,A. và Tadano,T.(1970)[21]

Đồ thị cho thấy khi đất trồng lúa, đặc biệt là ở giai đoạn lúa phát triển mạnh

(thời kỳ đẻ nhánh đến làm đòng) thì Eh tăng hơn so với đất không trồng lúa.

Nguyên nhân được tác giả giải thích là O2 qua lá, thân và ra rễ, theo Tadano, T. và

Tanaka,A. (1970)[21]

Hình 1.10. Quá trình trao đổi ôxy của cây lúa

Ôxy xâm nhập vào đất làm tăng nồng độ chất ôxi hóa và giảm nồng độ chất khử (khử Fe2+). Nếu đất giàu sắt ở dạng khử thì hiện tượng này sẽ dễ dẫn đến làm

ngẹt rễ lúa.

Kết quả nghiên cứu của Văn Huy Hải (1986) [28] cũng tương tự như nhận

định trên. Tuy nhiên theo tác giả thì hiện tượng trên chỉ gặp ở đất không được làm

ải kỹ. Nếu đất làm ải kỹ (phơi thật khô) thì khi trồng lúa sẽ làm thế ôxi hóa – khử

thấp hơn so với đất không trồng lúa. Nguyên nhân được giải thích là khi làm ải kỹ

sự phát triển của bộ rễ lúa mạnh, quá trình bài tiết chất hữu cơ diễn ra mạnh, cung

cấp nhiều chất hữu cơ cho đất. Lượng chất hữu cơ tăng dẫn tới quá trình khử xảy ra

mạnh hơn, sẽ làm giảm giá trị Eh.

Mặt khác do quá trình bài tiết chất hữu cơ mạnh, vi sinh vật vùng rễ lúa phát triển mạnh và tiến hành khử Fe3+. Quá trình này cũng đã được Ottow, J.C.G và các

tác giả khác (1982)[17] giải thích theo phản ứng.

Dehydrogenaza ATP + H+ + e- + Sản phẩm trao đổi chất Chất hữu cơ (Thí dụ: Exudate)

Fe – OH + H+ + e-

Ferri reductase Fe(II) +H2O

Như vậy trồng lúa có ảnh hưởng rõ rệt đến động thái của Eh và đương nhiên

sẽ ảnh hưởng đến sự hình thành và phát thải CH4.

Nouchi,I., Mariko, S. và Aoki, K. (1990)[13] đã tiến hành nghiên cứu cơ chế

vận chuyển mêtan từ vùng rễ vào khí quyển thông qua cây lúa bằng thí nghiệm mô

hình. Các tác giả trên đã có những phát hiện quan trọng rằng: “ khí mêtan từ rễ cây

lúa thoát ra không phụ thuộc vào đóng mở của lỗ khí (khí khổng)” hay nói cách

khác, khí khổng không phải là nơi thải khí mêtan hoặc các khí khác từ cây lúa.

Lượng khí CH4 được phát thải xảy ra nhiều nhất ở vùng gốc lúa. Từ đó tác giả trên

đi đến giả thuyết về khả năng chuyển khí mêtan qua cây lúa như sau: trước hết khí

mêtan trong dung dịch đất bao quanh rễ cây khuếch tán vào lớp nước tế bào vách

của tế bào biểu bì, sau đó khuếch tán qua tế bào vách của vỏ rễ. Cuối cùng mêtan

được thải qua các lỗ nhỏ ở cuống lá và cũng thoát qua lỗ khí trong phiến lá. Nói

cách khác, khí mêtan hòa tan trong đất và nước xung quanh rễ rồi khuếch tán thành

các hạt nước tế bào vách của tế bào rễ, khí hòa trong vỏ rễ, sau đó được thải qua các

lỗ khí của lá và thân cây.

d. Ảnh hưởng của các yếu tố môi trường khác đến sự phát thải CH4

Các yếu tố môi trường khác có ảnh hưởng đến sự phát thải CH4, phải kể đến

nhiệt độ không khí. Nhiệt độ càng cao thì sự phát thải CH4 diễn ra càng mạnh, theo

kết quả nghiên cứu của Viện khí tượng thủy văn (1999)[7], nhiệt độ không khí ở phạm vi 250 – 300C thì CH4 phát thải nhiều nhất. Đây là khoảng nhiệt độ thuận lợi

cho vi sinh vật và thực vật (cây lúa) phát triển mạnh. Mặt khác, ở nhiệt độ cao thì

các phản ứng hóa học xảy ra mạnh, trong đó có phản ứng khử các hợp chất cacbon,

làm tăng sự hình thành và phát thải CH4.

1.4. Phát thải khí nhà kính gây ra biến đổi khí hậu

Sự nóng lên của khí hậu toàn cầu gây ra BĐKH chính là do sự tăng lên

không ngừng của KNK nhân tạo. Phát thải khí nhà kính chủ yếu từ sử dụng nguyên

liệu hóa thạch, khai thác-phá rừng, gia tăng dân số, tốc độ tăng trưởng kinh tế và sử

dụng nhiên liệu.

Theo báo cáo khoa học lần thứ 4 của IPCC, 2007 nồng độ khí dioxid cacbon

(CO2) tăng từ 280ppm lên 397ppm, mêtan (CH4) tăng từ 715ppb lên 1774ppb và

N2O cũng tăng từ 270ppb lên trên 319ppb; lượng phát thải khí nhà kính do đốt

nhiên liệu hóa thạch hàng năm từ 6,4Pg CO2 (tỷ tấn cacbon) trong thập kỷ 90 đã lên

tới 7,2 Pg CO2 hằng năm vào giai đoạn 2000-2005. Tác động của biến đổi khí hậu

trên phạm vi toàn cầu :

- Xu thế tăng nhiệt độ trong chuỗi số liệu 100 năm(1906 – 2006) là 0,74oC,

lớn hơn xu thế tăng nhiệt độ 100 năm trong thời kỳ 1901 – 2001, trong đó riêng ở bắc cực nhiệt độ đã tăng 1,5oC gấp đôi tỷ lệ tăng trung bình toàn cầu.

- Xu thế tăng nhiệt độ trong 50 năm gần đây là 0,13oC/thập kỷ, gấp gần hai

lần xu thế tăng nhiệt độ của 100 năm qua.

- Mực nước biển trung bình toàn cầu đã tăng với tỷ lệ trung bình 1,8mm/năm

trong thời kỳ 1961-2003 và 3,1mm/năm trong thời kỳ 10 năm 1993-2003. Tổng cộng

mực nước biển dâng quan trắc được là 0,31mm(+-0,07/100) năm gần đây.

- Diện tích băng biển trung bình năm ở Bắc cực đã thu hẹp với tỷ lệ trung

bình 2,7%/1 thập kỷ. Riêng trong mùa hè là 7,4%/1 thập kỷ . Diện tích cực đại của

lớp phủ băng theo mùa ở bán cầu Bắc đã giảm 7% kể từ năm 1990, riêng trong mùa

xuân giảm tới 15%.

- Các báo cáo tại Hội Nghị quốc tế về BĐKH họp tại Brucxen (Bỉ) vừa qua

cho thấy, trung bình mỗi năm các núi băng trên cao nguyên Thành Hải( Trung

Quốc) bị giảm 7% khối lượng uy hiếp nguồn nước ở các sông lớn của Trung Quốc.

Trong 30 năm qua trung bình mỗi năm diện tích lớp băng trên cao nguyên Tây Tạng bị tan chảy khoảng 131km2.

Tình hình biến đổi khí hậu ở nước ta:

- Trong 10 năm qua, nhiệt độ trung bình năm đã tăng lên trung bình

0,1oC/thập kỷ.(0,07 – 0,15oC). Nhiệt độ trung bình 4 thập kỷ gần đây(1961 - 2000)

cao hơn 3 thập kỷ trước đó (1931- 1960). Nhiệt độ trung bình năm của thập kỷ 1991 – 2000 ở Hà Nội cao hơn trung bình nhiều năm (1961 -1990) là 0,7oC. Nếu tính

nhiệt độ trung bình năm của thập kỷ 1991 – 2000 ở cả ba nơi Hà Nội, Đà Nẵng, TP

Hồ CHí Minh đều cao hơn trung bình nhiều năm của thập kỷ 1931 – 1940 với trị số lần lượt là 0,80C;0,40C; 0,70C.

- Số cơn bão mạnh có chiều hướng gia tăng, mùa hoạt động của bão kéo dài

hơn về cuối năm và số cơn bão ảnh hưởng đến các tỉnh phía nam nhiều hơn.

- Tần số hoạt động của không khí lạnh ở Bắc Bộ có xu hướng giảm rõ rệt

trong 3 thập kỷ qua. Từ 288 đợt năm 1971 – 1980, 287 đợt1981- 1990, xuống còn

249 đợt 1991 – 2000.

- Số ngày mưa phùn giảm rõ rệt. Ví dụ, Hà nội vào thập kỷ 1961 – 1970 ,

29,7 ngày mưa phùn / năm giảm xuống 14,5 ngày mưa phùn/ năm giai đoạn 1991-

2000. Mực nước biển trung bình quan trắc được trong khoảng 50 năm ở các trạm

Cửa Ông, Hòn Dấu cho thấy, trung bình mỗi thập kỷ tăng lên 2,5 – 3cm.

Trên nhiều vùng núi, BĐKH đã gia tăng mưa với cường độ lớn kết hợp với

rừng bị suy kiệt đã dẫn đến lũ quét và sạt lở đất xảy ra ngày càng nhiều, đang đòi

hỏi phải quy hoạch lại đô thị, các khu dân cư, để tránh các thảm hoạ đã từng xảy ra.

Cùng với lũ lụt gia tăng hạn hán càng xuất hiện nhiều hơn, một số vùng đã có dấu

hiệu của hiện tượng hoang mạc hoá và chắc chắn rằng sẽ mạnh lên trong những

thập kỷ tới nếu không có giải pháp kịp thời.

Giải pháp giảm thiểu:

Báo cáo của IPCC đặc biệt chú ý đến việc xây dựng các chiến lược và đề

xuất giải pháp ứng phó với BĐKH. Chiến lược ứng phó với BĐKH bao gồm 2 phần

chủ yếu: giảm nhẹ BĐKH với nội dung chính là giảm phát thải KNK và chiến lược

thích nghi với BĐKH, bao gồm nhiều giải pháp cụ thể trong các lĩnh vực: tài

nguyên nước, nông nghiệp, lâm nghiệp, thủy sản, năng lượng, công nghiệp, xây

dựng, giao thông vận tải, y tế, sức khỏe con người, chiến lược ứng phó với nước

biển dâng.

Việt Nam được đánh giá là một trong những nước tích cực tham gia Công

ước và Nghị định thư Kyoto: ký công ước ngày 11/6/1992; ký Nghị định thư Kyoto

vào ngày 03/12/1998, phê chuẩn ngày 25/9/2002 và chính thức có hiệu lực từ ngày

16/02/2005. Mặc dù Việt Nam chưa có nghĩa vụ giảm phát thải KNK , nhưng cho

đến nay đã thực hiện được nhiều chương trình, dự án kiểm kê, đánh giá và đề xuất

giải pháp giảm thiểu sự phát thải KNK, thích ứng với BĐKH, đó là:

- Dự án “ Thông báo quốc gia đầu tiên của Việt Nam về BĐKH cho Công

ước khung của Liên hợp quốc về BĐKH” (1999-2002) do Viện khí tượng thủy văn

chủ trì với các nội dung thực hiện chính: (1) kiểm kê quốc gia các KNK năm 1994

các ngành có nguồn phát thải chính là năng lượng, công nghiệp, lâm nghiệp, nông

nghiệp. Xác định được tổng lượng phát thải KNK năm 1994 của Việt Nam là

103,8Tg C02; (2) Xây dựng 9 phương án giảm nhẹ trong lĩnh vực năng lượng, lâm

nghiệp và thay đổi sử dụng đất ( 6 phương án), nông nghiệp (3 phương án); Đánh

giá tác động của BĐKH và đưa ra các phương án ứng phó đối với tài nguyên nước,

nông nghiệp, lâm nghiệp, thủy sản, ven biển, giao thông, sức khỏe con người, năng

lượng; (4)Hệ thống quan trắc vào theo dõi khí hậu ở Việt Nam; (5) Giáo dục nâng

cao nhận thức của công chúng về BĐKH; (6) Định hướng chủ yếu nhằm giảm nhẹ

KNK trong các lĩnh vực chính là nông nghiệp, lâm nghiệp và năng lượng.

- Dự án “ Nghiên cứu chiến lược quốc gia về cơ chế phát triển sạch (CDM)”

do Viện khí tượng thủy văn thực hiện đã đánh giá hiện trạng về chính sách CDM ở

Việt Nam, tiềm năng phát thải KNK, cơ hội CDM tại Việt Nam.

- Dự án “ Thông báo quốc gia lần thứ 2 của Việt Nam về BĐKH cho Công

ước khung của Liên hợp quốc về BĐKH” (2006-2009) do Bộ tài nguyên môi trường

đang thực hiện, dự án tiến hành kiểm kê quốc gia KNK, xây dựng kịch bản BĐKH

đến năm 2010, đánh giá tác động và xây dựng biện pháp thích ứng ở Việt Nam.

Chương 2. ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1. Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu là môi trường đất trồng lúa ở xã Kim Chung, huyện

Hoài Đức, Hà Nội

2.2. Nội dung nghiên cứu

Xác định động thái của các chỉ tiêu ở điều kiện đất ngập nước và thời gian

ngập nước khác nhau:

 Động thái của Eh

 Động thái của pH

 Động thái của CH4

Ngoài các chỉ tiêu trên còn theo dõi sự sinh trưởng và năng suất lúa.

2.3. Phương pháp nghiên cứu

2.3.1.Phương pháp thí nghiệm trong phòng

Mục đích : theo dõi động thái của Eh, pH trong quá trình đất khô sang ngập

nước để xác định điện hóa đất lúa ngập nước trên nền đất thí nghiệm cụ thể: đất phù

sa trung tính ít chua đồng bằng sông Hồng.

Theo dõi động thái của Eh và pH ở chế độ ngập nước khác nhau làm cơ sở

thiết kế bố trí thí nghiệm ngoài đồng ruộng.

Mô hình và phương án thí nghiệm trong phòng:

- Mô hình thí nghiệm và địa điểm theo dõi thí nghiệm: mô hình thí nghiệm

trên hệ thống chậu vại. Đất làm thí nghiệm được lấy từ ruộng thí nghiệm để khô

trong phòng, giã nhỏ, sau đó lấy 5kg trộn đều với lượng phân bón và cho vào mỗi

chậu ngập nước theo các công thức thí nghiệm. Duy trì lớp nước trên chậu là 5cm ở

các công thức thí nghiệm từ ngày đầu đến ngày thứ 21, sau đó để cạn tự nhiên và

tháo cạn nước hoàn toàn từ ngày 29 đến ngày thứ 42 ; mỗi công thức bố trị lặp lại 3

lần.

Địa điểm theo dõi thí nghiệm được bố trí tại Viện Kỹ Thuật Tài nguyên nước –

ĐH Thủy Lợi

-Công thức thí nghiệm:

 Công thức 1 (CT1): 5 kg đất không bón phân, đất lấy từ khu thí nghiệm.

 Công thức 2 (CT2): 5 kg đất + 2,5g Urê.

 Công thức 3(CT3): 5 kg đất + 150g phân hữu cơ + 2,5g Urê.

 Công thức 4(CT4) : 5 kg đất + 150g phân hữu cơ + 2,5g Urê (tưới nông lộ

phơi), sau ngập nước 29 ngày, sau đó để cạn nước.

 Công thức 5(CT5) : 5 kg đất + 150g phân hữu cơ + 2,5g Urê (tưới giữ ẩm).

 Công thức 6(CT6): 5 kg đất + 100g rơm rạ.

Thành phần phân hữu cơ khoáng Organmix được sử dụng trong phòng thí nghiệm:

+ Đạm N2 ≥ 3%.

+ Lân P2O5, hữu hiệu ≥ 3%.

+ Kali K2O ≥ 2%.

Các hạng mục đo đạc và phương pháp đo

 Các giá trị Eh và pH được đo sau 2h ngập nước, đo 3 ngày liên tiếp sau

đó mỗi tuần đo một lần. Thời gian thí nghiệm kéo dài trong 63 ngày.

 Thế ôxi hóa-khử (Eh) ở thí nghiệm đồng ruộng cũng như thí nghiệm mô

hình được đo bằng máy Mettler Toledo ( MX30) với đầu đo Inlab 581

 pH được đo tại phòng thí nghiệm Khoa Môi trường – Đại học Khoa

học Tự nhiên.

2.3.2. Phương pháp nghiên cứu thí nghiệm đồng ruộng

Địa điểm điều kiện tự nhiên: Khu thực nghiệm được chọn tại Trạm thực

nghiệm khí tượng nông nghiệp đồng bằng Bắc Bộ thuộc Viện khoa học khí tượng

thủy văn và môi trường, trên địa bàn xã Kim Chung huyện Hoài Đức, Hà nội, bên

cạnh Quốc lộ 32 (Hà Nội- Sơn Tây), cách Hà Nội 13km về phía Tây.

a.Đặc điểm đất:

Như đã nêu, địa điểm thí nghiệm thuộc vùng đất phù sa sông Hồng không

được bồi hàng năm. Theo kết quả nghiên cứu của V.M.Fridland (1973) và nhiều tác

giả, đây là loại đất phù sa trung tính, thành phần cơ giới chủ yếu là limon, có hàm

lượng kali và phốt pho cao, màu nâu đỏ. Để có những dẫn liệu đầy đủ hơn về đất ở

địa điểm đo đạc, việc khảo sát đất ngoài thực địa cũng như phân tích các chỉ tiêu

hóa, lý đã được tiến hành và cho kết quả sau:

Hình thái phẫu diện đất:

- Vị trí phẫu diện: tại khu vực thí nghiệm.

- Hiện trạng sử dụng đất: đất được canh tác 3 vụ: lúa xuân- lúa mùa và cây

vụ đông. Phẫu diện được đào khi đã thu hoạch lúa, mặt đất còn nhiều gốc rạ và

tương đối khô.

- Đặc điểm các tầng đất:

+ Tầng 1(0÷20cm): đất có màu nâu tươi, ẩm, có nhiều rễ lúa, tương đối xốp,

có nhiều nứt nẻ, thành phần cơ giới là thịt trung bình.

+ Tầng 2 (21÷30cm): đất có màu nâu tươi, ẩm, có nhiều lỗ hổng nhỏ, tương

đối xốp, có vệt màu vàng của keo hydroxit sắt (vệt gỉ sắt); thành phần cơ giới là thịt

trung bình, chuyển lớp từ từ.

+ Tầng 3 (31÷90cm): đất có màu nâu tươi, ẩm, hơi chặt, có kết von, thành

phần cơ giới là thịt trung bình đến thịt nặng.

+ Tầng 4 (91÷125cm): đất có màu nâu tươi, ẩm ướt, chặt, có nhiều vảy mica,

thành phần cơ giới nặng.

Về mặt tính chất hóa học:

+Hàm lượng mùn ở các tầng dao động trong khoảng từ 0,86 đến 2,6% cao

nhất là ở tầng mặt (2,6%), và thấp nhất là ở tầng cuối (0,86%). Đây là hiện tượng

phổ biến vì tầng mặt có hoạt động sống của sinh vật, có sự tích lũy chất hữu cơ cao.

Hàm lượng mùn được đánh giá ở mức trung bình.

+ Độ pH (KCl) ở các tầng dao động trong khoảng 6,55 đến 6,81, cao nhất là

ở tầng mặt và thấp nhất là ở tầng cuối cùng. Tuy nhiên, sự khác biệt về pH ở các

tầng không nhiều và độ pH của mẫu đất nghiên cứu được đánh giá nằm trong phạm

vi chua yếu đến trung tính.

+ Dung tích hấp thụ Cation (CEC) ở các tầng dao động trong khoảng 18,2

đến 19,8 meq/100 g đất. Sự khác biệt về CEC ở các tầng đất không đáng kể và CEC

của đất nghiên cứu được đánh giá ở mức trung bình.

+Ca trao đổi các tầng dao động trong khoảng 11,8 đến 13,4 meq/100g đất.

Sự khác biệt về Ca trao đổi ở các tầng không lớn và các giá trị về Ca trao đổi của

mẫu đất nghiên cứu được đánh giá ở mức cao.

Bảng 2.1. Các chỉ tiêu khu đất thí nghiệm [1].

TT Chỉ tiêu phân tích Đơn vị

Tầng 4(91- 125cm) Tầng 2 (21- 30cm) Tầng 3(31- 90cm) Tầng 1(0- 20cm)

1 1,38 1,05 g/cm3 1,17 Dung trọng 1,50

2 2,55 2,46 2,47 Tỷ trọng 2,68

3 Độ rỗng 57,48 51,38 45,88 44,50 %

4 2,6 % 1,68 0,86 1,04

5 6,81 6,95 6,55 6,62

6 meq/100gđ 19,8 18,2 18,5 18,5

7 meq/100gđ 0,3 0,2 0,74 0,62

8 meq/100gđ 12,5 13,4 12,2 11,8

9 meq/100gđ 4,2 3,8 3,4 3,6

10 meq/100gđ 0,15 0,05 0,30 0,20

11 0,10 % 0,06 0,04 0,04

12 0,11 % 0,09 0,08 0,08

13 1,8 % 1,47 1,60 1,55

14 % Mùn pHKCl CEC Al3+ Ca++ Mg++ H+ N tổng số tổng số P205 K20 tổng số Độ no Bazơ 84,34 94,51 83,24 84,32

Thành phần cơ giới:

- cát - - limon sét 20,5 62,4 17,1 % % % 18,8 66,5 14,7 21,2 63,7 15,1 12 70,5 17,5

Ghi chú :meq – mili đương lượng gam

+ Mg trao đổi ở các tầng dao động trong khoảng 3,4 đến 4,2 meq/ 100g đất.

Tương tự như Ca trao đổi, lượng Mg trao đổi ở các tầng không có sự khác biệt lớn.

Tuy nhiên, càng xuống sâu lượng Mg trao đổi càng giảm và lượng Mg trao đổi của

đất nghiên cứu được đánh giá ở mức cao.

+ N tổng số ở các tầng dao động trong khoảng 0,04 đến 0,10% cao nhất ở

tầng mặt và thấp nhất ở tầng cuối, càng xuống sâu N tổng số càng giảm. Quy luật

này phù hợp động thái của mùn, càng xuống sâu hàm lượng mùn càng giảm, mà

lượng mùn giảm thì N tổng số cũng giảm. Đánh giá chung về N tổng số của đất

nghiên cứu ở mức trung bình.

+ P2O5 tổng số dao động ở mức 0,08 đến 0,11%. Sự dao động không lớn nên

không có sự khác biệt rõ rệt về P tổng số ở các tầng. Đất nghiên cứu được đánh giá

chung có P tổng số ở mức trung bình.

+ K2O tổng số các tầng dao động ở mức 1,47 đến 1,8%, cao nhất ở tầng mặt (1,8%)

và càng xuống sâu, có xu hướng giảm dần và được đánh giá chung là ở mức cao.

+ Độ no Bazơ dao động ở mức 83,24 đến 84,34%. Sự khác biệt về độ no

Bazơ giữa các tầng không lớn. Độ no Bazơ được đánh giá chung là cao.

Về các tính chất vật lý đất:

Trong số các chỉ tiêu về vật lý, đất đáng chú ý là thành phần cơ giới có hàm

lượng bụi chiếm chủ yếu và đất được đánh giá là thịt trung bình.

Từ kết quả phân tích và đánh giá về các chỉ tiêu lý, hóa học của đất, có thể

đánh giá chung là đất nghiên cứu có phản ứng chua yếu đến trung tính, hàm lượng

mùn trung bình, dung tích hấp phụ cation ở mức trung bình. Đất có hàm lượng các

nguyên tố dinh dưỡng như N và P ở mức trung bình, K ở mức tương đối cao. Đáng

chú ý là đất có lượng Ca và Mg trao đổi cao. Hiện tượng này phù hợp với phản ứng

của đất là chua yếu đến trung tính cũng như độ no Bazơ của đất.

Với đặc điểm trên, có thể nói đây là những đặc điểm điển hình của đất phù sa

sông Hồng. Loại đất này được hình thành qua quá trình phù sa từ nguồn nước có độ

xâm thực sâu đến đá gốc tươi giàu Ca và Mg. Đất được đánh giá chung là có độ phì

tương đối cao. Thông qua các chỉ tiêu đã đánh giá ở trên, đặc biệt là pH, Ca, Mg, thành

phần cơ giới và các chất dinh dưỡng cho thấy đất rất phù hợp để trồng lúa nước.

b.Đặc điểm nước tưới:

Nước tưới có ảnh hưởng đến tính chất của đất cũng như sự sinh trưởng của

3- và NH4

cây trồng (cây lúa). Một số tính chất cơ bản của nước tưới được trình bày ở bảng + hòa tan trong nước, độ pH 2.2. Các chỉ tiêu về N và P tổng số, lượng PO4

của nước 7.7, phản ánh nước có phản ứng trung tính. Giá trị này cho thấy, nước tưới

ở đây có phản ánh đặc trưng của nguồn nước sông suối phía Bắc Việt Nam là môi

trường trung tính. Nguyên nhân của hiện tượng này được giải thích là do hệ thống

sông suối phía Bắc Việt Nam có độ xâm thực đến đá gốc giàu Ca và Mg nên nguồn

nước có phản ứng trung tính. Đặc điểm đất và đặc điểm nguồn nước tưới tạo điều

kiện thuận lợi cho sự phát triển của cây lúa. Trong điều kiện đất trồng lúa ngập

nước, khả năng phát thải mêtan lớn.

Bảng 2.2 Các chỉ tiêu của nước khi thí nghiệm

TT Chỉ tiêu phân tích Đơn vị

1 pH 7,7

2 N tổng số mg/l 5,4

3 mg/l 1,75

4 mg/l 0,54

5 mg/l 0,19 P tổng số PO4 NH4

c. Mô tả thí nghiệm đồng ruộng

Các công thức thí nghiệm:

 Đối chứng (ĐC): nước ngập nông thường xuyên (NTX).

 Phương án 1 ( PA1): nông lộ phơi (NLP).

 Phương án 2 (PA2): tưới giữ ẩm 60,80 và 100% độ ẩm bão hòa đất, (công

thức dăm dò).

 Phương án 3 (PA3): thí nghiệm phát thải mêtan trên khoảng trống không cây lúa.

Mô tả các công thức tưới:

- Đối chứng( ĐC): lớp nước mặt ruộng ở các giai đoạn sinh trưởng được duy

trì như sau: giai đoạn cấy- hồi xanh, duy trì lớp nước mặt sâu 20÷30 mm, gặp mưa

tháo trở lại mức nước 20÷30 mm trong một ngày. Từ giai đoạn đẻ nhánh đến chín

vàng, duy trì lớp nước 30÷60mm, gặp mưa, độ sâu tăng lên 60÷90mm, để cạn tự

nhiên về độ sâu 30÷60mm. Trước khi thu hoạch 10 – 15 ngày, tháo cạn nước.

- Phương án nông lộ phơi (PA1)

Lớp nước mặt ruộng ở các giai đoạn được duy trì như sau:

+ Giai đoạn cấy hồi – xanh: giai đoạn cấy- hồi xanh,duy trì lớp nước mặt sâu

20÷30 mm, gặp mưa tháo trở lại mức nước 20÷30 mm trong một ngày.

+ Giai đoạn đẻ nhánh: lớp nước mặt ruộng 30÷60mm, để rút cạn tự nhiên lộ

mặt đất 1÷2 ngày, tưới lên 30÷60mm, gặp mưa độ sâu tăng lên 60÷90mm để rút cạn

tự nhiên lộ mặt đất 1÷2 ngày, tưới lên 30÷60mm. Cuối đẻ nhánh: tháo cạn nước lộ

phơi ruộng 10 ngày.

+ Giai đoạn đứng cái làm đòng: lớp nước mặt ruộng 30÷60mm, để rút cạn tự

nhiên, lộ mặt đất 1÷2 ngày, tưới lên 30÷60mm, gặp mưa tương tự giai đoạn đẻ nhánh.

+ Giai đoạn ngậm sữa- chắc xanh đến chín vàng: lớp nước mặt ruộng

30÷60mm, để rút cạn tự nhiên, lộ mặt đất 1÷3 ngày, tưới lên 30÷60mm, gặp mưa

tương tự giai đoạn đẻ nhánh. Trước khi thu hoạch 10 – 15 ngày, tháo cạn nước.

- Phương án tưới giữ ẩm (PA2) (phương án thăm dò)

Duy trì độ ẩm ở các giai đoạn sinh trưởng như sau:

+ Giai đoạn cấy hồi – xanh: giai đoạn cấy- hồi xanh,duy trì lớp nước mặt sâu

20÷30 mm, gặp mưa tháo trở lại mức nước 20÷30 mm trong một ngày.

+ Giai đoạn đẻ nhánh, đứng cái- làm đòng, trổ bông, ngậm sữa- chắc xanh:

khi độ ẩm đất giảm đến độ ẩm giới hạn dưới theo các mức 60%, 70% và 80% độ ẩm

đất bão hòa thì tưới để nâng độ ẩm đất đạt độ ẩm đất bão hòa (gần 100%).

- Phương án khoảng trống, không cấy lúa (PA3): duy trì lớp nước mặt ruộng tương

tự như công thức đối chứng.

Điều kiện thí nghiệm

Các công thức thí nghiệm chỉ thay đổi về chế độ nước khác nhau, các yếu tố

khác là như nhau, đó là : giống, thời vụ, kỹ thuật canh tác, chế độ bón phân và chăm

sóc.

- Giống lúa: DT-28 phù hợp với chân vàn và vàn trũng.

- Thời vụ và kỹ thuật canh tác:

+ Vụ xuân: gieo trà xuân chính vụ 25/2 /2010, cấy 14/3/2010, thu hoạch khoảng

16/6- 20/6/2010.

+ Kỹ thuật ngâm ủ: bình thường như các giống lúa khác. + Một độ cấy 50 ÷ 55 khóm/m2, cấy nông tay.

- Chế độ phân bón và chăm sóc:

+ Bón lót: 8000kg phân chuồng + 800kg lân super phốt phát lâm thao + 110

kg đạm Urê/ ha;

Bón thúc : 80 kg đạm Urê + 80 kg kali(canada)/ ha;

Bón đón đòng : 30 kg đạm Urê + 110 kg kali(canada)/ha.

+ Chăm sóc : thường xuyên theo dõi và phòng trừ sâu bệnh kịp thời.

2.4. Phương pháp đo đạc, lấy mẫu CH4

a. Hòm lấy mẫu CH4:

Hòm lấy mẫu là kiểu hòm kín hình chữ nhật, kích thước 52×53×53 cm , có

khung nhôm xung quanh, các mặt bằng mica dày 5mm. Một mặt hở có 4 cạnh đặt

trên một giá đỡ có rãnh hình chữ U, được đổ nước để ngăn khí từ bên ngoài vào.

Giá đỡ được đặt cố định trên ô ruộng thí nghiệm và được đặt trước khi đặt hòm lấy

mẫu khí khoảng 3÷4 giờ.

b. Lấy mẫu khí CH4

Định kỳ 7 ngày tiến hành lấy mẫu một lần vào buổi sáng, tổng số lấy mẫu 14

đợt. Thời gian lấy mẫu bắt đầu từ 9 giờ sáng và cứ cách 15 phút lại lấy mẫu một lần

cho một hòm khí, các thời điểm để lấy các mẫu tiếp theo kể từ mẫu đầu tiên là 15,

30, 45 phút (mỗi lần đo lấy 4 mẫu tại mỗi ô ruộng thí nghiệm). Lượng chênh lệch

dòng khí giữa 2 lần đo tại mỗi điểm chính là lượng phát thải CH4 trong khoảng thời

gian 15 phút.

Mẫu khí được lấy vào các bình theo phương pháp “ bình thông nhau”. Bình

đựng mẫu khí bằng thủy tinh, dung tích 250ml, có nắp đậy kín và có 2 ống nhựa kín

thông vào bình qua nắp chai. Trước khi lấy mẫu khí, đổ nước vào đầy bình, khi lấy

mẫu khí, một ống vòi nối với hòm chứa khí, ống kia cho nước được thoát từ bình ra

ngoài, khí trong hòm chứa khí theo đó và trong bình.

c.Phương pháp phân tích số liệu thực đo CH4

Các mẫu khí được phân tích tại phòng thí nghiệm của Viện khí tượng thủy

văn bằng máy sắc khí GC-14BP, có trang bị FID và cột cacboxen-1000. Máy GC-

14Bp được kiểm định trước và sau mỗi lần phân tích, sử dụng khí mêtan chuẩn có

nồng độ 9,37ppmV làm chuẩn máy.

Các thiết bị phân tích bao gồm:

Máy sắc ký khí (GC-14BP) với ditector ion hóa ngọn lửa, với sự cung cấp

khí nitơ, thông qua máy sinh khí NITROX có độ tinh khiết 99.999% và tốc độ dòng

khí đạt 550cc/phút

Sử dụng khí hydro DHG 125 có độ tinh khiết 99,999%, dòng khí 125cc/phút và

nước để ion hóa cung cấp cho máy sinh khí có chất lượng tối thiểu 0,5mega ôm/ cm;

Loại cột nhồi sử dụng trong hệ thống sắc ký khí là cột mao quản phim mỏng

cacboxen -1000 có đường kính 0,3125cm;

Khí chuẩn sử dụng trong so sánh các mẫu là khí chuẩn mêtan (đựng trong

bình sắt) với hàm lượng 9,37ppmV trong không khí;

d. Phương pháp xác định lượng phát thải CH4

Lượng phát thải CH4 trên ruộng lúa nước được tính toán theo lượng tăng tạm

thời của chỉ số hỗn hợp CH4 trong buồng kín, theo công thức sau:

BVSTP×∆CH4×16×1000×60

F(CH4 mg/m2/giờ) =

106×22400×A×t

trong đó:

BV×BP×273

BVSTP =

(273+T)×760

- BV: thể tích khí trong hòm chứa khí,

BV = (H-h).LW (cm3);

- H: chiều cao của hòm khí (cm);

- h: chiều sâu mực nước trên ruộng (cm);

- BP: khí áp lực trung bình mặt trạm (760mmHg); - T: nhiệt độ không khí trong hòm tại thời điểm lấy mẫu (0C):

- W: chiều rộng của hòm khí (cm);

- L: chiều dài của hòm khí (cm)

- ∆CH4: hiệu số giữa giá trị lượng CH4 trong mẫu từ thời điểm 0 phút đến

thời điểm t phút (hoặc từ thời điểm t phút đến thời điểm t + 15 phút);

- A: diện tích phủ trên diện tích trồng lúa của hòm chứa mẫu khí; - Trị số trọng lượng phân tử khí CH4 là 16.103mg và khối lượng phân tử

khí CH4 là 22,4x10-3 m3.

Sau khi tính trị số F cho mỗi thời đoạn (từ giai đoạn cấy đến thu hoạch), vẽ

đường quan hệ giữa lượng phát thải và thời gian trên hệ tọa độ Đề các. Dòng phát

thải mêtan chính là diện tích được giới hạn giữa trục hoành, 2 đường thẳng vuông

góc với trục hoành tại đầu và cuối thời gian sinh trưởng của lúa và đường cong biểu

diễn quá trình phát thải.

Chương 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

Để biểu diễn cường độ phản ứng ôxi hóa – khử người ta sử dụng đại lượng

pE (âm logarit thập phân) của hoạt độ electron hoặc Eh (thế ôxi hóa khử) ở điều kiện chuẩn ( n = 1, a = 1mol/l, t = 250C), các đại lượng trên có quan hệ như sau:

pE =

0,059

Bởi vì Eh của hệ ôxi hóa – khử có thể đo trực tiếp nên người ta hay sử dụng

đơn vị này để biểu thị trạng thái ôxi hóa – khử, Eh cũng có ảnh hưởng quyết định đến

sự hòa tan, chuyển hóa của các nguyên tố và hợp chất hóa học trong môi trường đất

và nước. Sự hình thành và chuyển hóa của CH4 phụ thuộc nhiều vào động thái của

Eh. Do đó, việc khảo sát động thái của Eh và pH ở môi trường đất nghiên cứu về sự

phát thải CH4 là hết sức quan trọng.

3.1. Động thái của Eh

3.1.1. Động thái của của Eh ở mô hình thí nghiệm trong phòng

Động thái Eh của các công thức thí nghiệm được trình bày ở bảng 3.1 và đồ

thị 3.1, cũng như các hình 3.2,3.3 và 3.4. Từ bảng 3.1 và đồ thị hình 3.1 có thể rút ra

một nhận xét như sau:

- Ở hầu hết các công thức thí nghiệm, giá trị Eh giảm rất mạnh trong 8 ngày

đầu ngập nước. Từ 196mV đến 250mV (sau một ngày ngập nước). Sau 8 ngày ngập

nước Eh giảm từ -174mV xuống -282mV. Sau 15 ngày ngập nước , Eh đo được là -

220mV đến -283 mV( bảng 3.1 và hình 3.1).

- Đáng chú ý là ở công thức đối chứng(CT1) và công thức bón Urê (CT2),

tuy Eh cùng giảm theo thời gian ngập nước nhưng sự giảm không mạnh bằng các

công thức khác được bón thêm phân hữu cơ. Eh giữa các công thức cho giá trị theo

trật tự sau: CT1 > CT2> CT3~ CT4~CT5>CT6.

Như vậy, ở đất nghiên cứu, sau 8 ngày ngập nước, Eh giảm đến ngưỡng có

thể CH4 hình thành (xem bảng 1.1)

Bảng 3.1. Động thái Eh của các công thức thí nghiệm mô hình trong phòng

CT1 CT2 CT3 CT4

Chế độ nước: ngập 5cm Chế độ nước CT5 tưới giữ ẩm CT6 ngập 5cm

Eh(mV) Eh(mV) Eh(mV)

Eh(mV)

Eh(mV) Eh(mV)

Ngày sau ngập nước

300

200

CT1

100

CT2

1 2 3 8 15 22 29 36 42 49 56 63 245 84 0 -174 -220 -195 -218 -215 -214 -248 -210 -211 250 82 -44 -193 -231 -246 -225 -227 -230 -290 -260 -262 201 46 -97 -228 -256 -266 -241 -245 -249 -287 -275 -273 ngập 5cm ngập 5cm ngập 5cm ngập 5cm ngập 5cm ngập 5cm cạn nước se mặt nứt ngập 5cm ngập 5cm ngập 5cm 196 40 -93 -218 -256 -287 -218 105 150 -101 -252 -240 192 28 -103 -210 -258 -261 -150 50 91 164 230 202 207 -21 -145 -282 -283 -300 -232 -245 -262 -282 -233 -226

)

CT3

CT4

-100

V m ( h E

CT5

-200

CT6

-300

-400

Ngày sau ngập nước

Hình 3.1. Diễn biến thế ôxi hóa – khử (Eh) của các công thức thí nghiệm trong phòng.

Giá trị Eh giảm mạnh “ Rơi” ở 8 ngày đầu ngập nước cũng phù hợp với kết

quả nghiên cứu của các tác giả Yamane và Sato (1970)[25]; Ponnamperuma,

F.N.(1978)., 1985 [19] và Văn Huy Hải , (1986)[28].

Sự giảm nhanh Eh ở tuần đầu ngập nước được giải thích như sau:

- Đất khô khi ngập nước, không khí đất, trong đó có ôxy – một chất ôxi hóa-

bị nước chiếm chỗ, tạo nên môi trường yếm khí. Phản ứng khử xảy ra và dẫn đến sự

hình thành các chất khử, nói cách khác là nồng độ chất khử tăng làm Eh giảm.

Theo phương trình của Nernst (Latimer, 1964):

0,059 Aox

+ Eh = E0 (3.1) lg Ared n Trong đó:

Eh: thế ôxi hóa- khử; E0 : thế tiêu chuẩn ở 250C và pH = 0;

n : số electron tham gia quá trình ôxi hóa khử;

Aox: hoạt độ chất ôxi hóa;

Ared: hoạt độ chất khử.

Theo phương trình 3.1, đất khô khi ngập nước, hoạt độ chất khử tăng thì Eh giảm.

- Những ngày đầu ngập nước, vi khuẩn háo khí trong đất chưa bị tiêu diệt

hoàn toàn. Để duy trì sự sống, nhóm vi khuẩn này tìm cách lấy ôxy ở các chất ôxi

hóa và các chất này chuyển sang dạng khử. Đồng thời khi ngập nước, các vi khuẩn

yếm khí bắt đầu hoạt động và tham gia vào quá trình khử các hợp chất hóa học

trong đất, làm tăng quá trình khử. Điều này phù hợp với kết quả nghiên cứu của Yu-

tian-ren, 1985[26].

So với các công thức khác, công thức 6(CT6) bón rơm rạ và phân vô cơ làm

giảm Eh mạnh nhất. Nguyên nhân của hiện tượng này được giải thích như ở phần

tổng quan về vấn đề nghiên cứu là: khi phân giải chất hữu cơ thì quá trình sau đây

xảy ra :

(CH2O)x + O2 = xCO2 + xH2O 2H2O = O2 + 4H+ + 4e

CT6

300

200 100

)

V m

CT6

( h E

0 -100 -200

-300 -400

Ngày sau ngập nước

Hình 3.2. Diễn biến thế ôxi hóa – khử (Eh) của CT6 tại thí nghiệm trong phòng.

CT3

300 200

Sự xuất hiện của electron làm tăng quá trình khử.

)

CT3

100 0 -100

22 29

49 56

V m ( h E

-200 -300

-400

Ngày sau ngập nước

Hình 3.3. Diễn biến thế ôxi hóa – khử (Eh) của CT3 tại thí nghiệm trong phòng.

CT3 (bón phân vô cơ theo đại trà và bón phân hữu cơ ) có Eh ở mức thấp thứ 2

sau bón rơm và bón phân vô cơ. Nguyên nhân của hiện tượng này là do ảnh hưởng của

chất hữu cơ. Khi đất giàu chất hữu cơ hoặc được cung cấp thêm chất hữu cơ (bón phân)

thì quá trình khử xảy ra mạnh. Hiện tượng này được giải thích như trên.

- và NH4

+; NO3

Ngược lại, khi đưa các hợp chất hóa học vào trong đất, cụ thể ở CT2 (bón - chất phân Urê). Urê khi đưa vào trong đất sẽ phân giải thành NO3

ôxi hóa làm tăng Eh. Như vậy, bón phân hữu cơ có kết hợp với bón phân vô cơ sẽ

làm Eh giảm không mạnh bằng bón rơm rạ. Tuy nhiên, Eh ở đây giảm rõ rệt so với

công thức chỉ bón phân vô cơ(CT2).

Ở công thức CT5 (tưới giữ ẩm, không ngập nước, đất bão hòa nước), Eh

cũng không khác biệt nhiều so với các công thức được ngập nước và cùng chế độ

bón phân. Điều này nói lên một hiện tượng là: sự khác biệt về nước ngập trong

phạm vi 0 đến 5cm (trong 22 ngày đầu) không có ảnh hưởng rõ rệt đến động thái

của Eh. Tưới giữ ẩm cũng làm Eh giảm đến ngưỡng để hình thành CH4.

Từ ngày thứ 29 trở đi đến hết quá trình thí nghiệm, các giá trị Eh đo được ở

các công thức thí nghiệm 4 và 5 có sự thay đổi thất thường. Giá trị Eh ở công thức 4

tăng đến 150mV sau khi rút nước phơi lộ (nứt chân chim) và giảm dần sau khi tưới

ngập nước trở lại (ngày 49) (Hình 3.4). Thế ôxi hóa khử tăng lên khi chế độ nước

thay đổi từ ngập sang cạn đặc biệt là khi để mặt đất nứt nẻ. Điều này được giải thích

như sau: khi đất từ trạng thái ngập chuyển sang cạn nước, ôxy qua mao dẫn, vết nứt

xâm nhập vào đất, môi trường đất chuyển từ khử sang ôxi hóa nên Eh tăng. Sau khi

CT4

300

200

100

ngập nước trở lại, Eh giảm.

)

CT4

-100

V m ( h E

-200

-300

-400

Ngày sau ngập nước

Hình 3.4. Diễn biến thế ôxi hóa – khử (Eh) của CT4 tại thí nghiệm trong phòng.

Tóm lại, động thái của Eh thí nghiệm mô hình, tại các công thức thí nghiệm

sau thời gian ngập nước 29 ngày diễn biến theo quy luật của môi trường ngập nước.

Eh giảm mạnh trong tuần đầu và đạt điều kiện để hình thành CH4. Sau đó Eh có sự

biến động mà nguyên nhân có thể do quá trình lên men kỵ khí của chất hữu cơ trong

đất. Động thái Eh của đất trong thí nghiệm mô hình ở đây cũng tuân theo quy luật

mà nhiều tác giả như Yamane và Stato (1968,1970); Ponnamperuma, F.N.

(1978,1985)[19] và Văn Huy Hải, 1986[28] đã công bố. Những nghiên cứu về động

thái Eh của đất ở thí nghiệm đồng ruộng sẽ bổ sung cho những nhận định trên.

Sau khi đất để cạn nước dần dần, các kết quả đo cho thấy: giá trị Eh thay đổi

không theo quy luật khi ngập nước, hầu hết các giá trị Eh của các công thức đều

tăng lên. Như vậy, trong môi trường đất ngập nước thì chế độ nước có ảnh hưởng

lớn giá trị của Eh.

3.1.2. Động thái của Eh ở thí nghiệm đồng ruộng

Động thái của Eh ở thí nghiệm đồng ruộng được thể hiện ở bảng 3.2 và đồ thị hình 3.5.

Ngày đo Bảng 3.2. Động thái Eh của các công thức thí nghiệm mô hình đồng ruộng Giai đoạn sinh trưởng

Cấy hồi xanh

Đẻ nhánh

18/3/2010 25/3/2010 1/4/2010 8/4/2010 15/4/2010 29/4/2010 13/5/2010

27/5/2010

Đứng cái làm đòng Trổ bông ĐC (mV) -126 -145 -153 -157 -160 -165 -100 PA1 (mV) -157 -144 -154 -162 -92 -175 -130 PA2 (mV) -159 -153 -171 -143 -150 -175 3 Ngày sau cấy(ngày) 4 11 18 25 32 46 60

Ngậm sữa chắc xanh -90 179 150

Từ kết quả ở bảng 3.2 và đồ thị hình 3.5 có thể rút ra một số nhận xét sau:

Xu thế diễn biến Eh trong thời gian sau 25 ngày sau cấy lúa ngập nước tương

tự như thí nghiệm mô hình trong phòng (CT3). Tuy nhiên, các giá trị Eh của thí

nghiệm mô hình trong phòng cao hơn và mức độ giảm Eh nhanh hơn thí nghiệm

đồng ruộng. Nguyên nhân là do đất thí nghiệm mô hình được phơi khô trước khi

ngập nước. Đất ngoài đồng ruộng do không tạo được điều kiện tương tự như trong

phòng, đất luôn ẩm ướt, vi khuẩn yếm khí hoạt động mạnh, quá trình khử tăng, nên

Eh thấp hơn thí nghiệm trong phòng. Mức độ giảm Eh của thí nghiệm trong phòng

200

150

100

nhanh hơn thí nghiệm ngoài đồng ruộng được giải thích như trên.

)

ĐC

PA1

V m ( h E

PA2

-50

-100

-150

-200

Ngày sau cấy(ngày)

Hình 3.5. Diễn biến thế ôxi hóa – khử (Eh) của các công thức thí ngoài đồng ruộng.

Diễn biến của Eh giảm dần trong 25 ngày ngập nước (PA1)và 46 ngày ngập nước

(ĐC và PA2), sau đó lại tăng dần ( do rút nước) phù hợp với thí nghiệm trong phòng.

Về ảnh hưởng của cây lúa đến Eh có thể giải thích: ở giai đoạn lúa đẻ nhánh

và làm đòng, bộ rễ lúa phát triển mạnh bài tiết chất hữu cơ ( quá trình exudation)

làm tăng chất hữu cơ trong đất, Eh giảm nhiều hơn so với không cấy lúa, tạo điều

kiện hình thành CH4 (Văn Huy Hải 1986)[28].

3.2. Động thái của pH

3.2.1. Động thái của pH thí nghiệm mô hình trong phòng

Như đã đề cập ở phần trên, Eh và pH có ảnh hưởng lẫn nhau và đồng thời có

ảnh hưởng quyết định đến sự tồn tại của hàng loạt nguyên tố và hợp chất hóa học

trong đất. Do đó, sự khảo sát động thái của Eh là cần thiết trong mối liên quan đến

sự phát thải CH4. Mặt khác, sự hình thành CH4 thường có sự tham gia của vi khuẩn

CH4, mà hoạt độ của vi khuẩn nói chung phụ thuộc vào giá trị pH của đất.

Động thái của pH ở thí nghiệm mô hình được trình bày ở bảng 3.3 và được

minh họa ở đồ thị 3.6.

Bảng 3.3 Động thái pH của các công thức thí nghiệm mô hình trong phòng.

CT1 (pH)

6.78 6.78 7.05 7.03 7.01 7.02 6.98 6.77 7.01 6.99

9.00

8.50

8.00

CT1

CT2

7.50

CT3

7.00

CT2 (pH) 7.34 7.31 7.32 7.39 7.26 7.10 7.02 6.83 7.02 7.10 CT3 (pH) 7.65 7.61 7.44 7.48 7.23 7.17 7.03 6.99 7.20 7.12 CT4 (pH) 7.70 7.60 7.54 7.61 7.28 7.25 7.19 6.91 6.90 6.92 CT5 (pH) 7.75 7.67 7.65 7.69 7.45 6.94 6.90 6.88 6.69 6.84 CT6 (pH) 7.26 7.44 7.21 7.20 7.13 7.26 7.03 6.88 6.90 6.84 Ngày sau ngập nước (ngày) 1 8 15 22 29 36 42 49 56 63

H p

CT4

6.50

CT5

CT6

6.00

5.50

5.00

Ngày sau ngập nước

Hình 3.6 Động thái pH ở thí nghiệm mô hình trong phòng.

Nhận xét:

Môi trường đất nghiên cứu có pH ~ 7, theo thời gian ngập nước, độ pH biến

động nhưng không đáng kể và dao động xung quanh giá trị pH = 7. Giải thích

nguyên nhân này có thể dựa vào kết quả nghiên cứu của Ponnamperuma,

F.N.(1985)[19]. Kết quả nghiên cứu của tác giả cho thấy động thái của pH theo thời

gian ngập nước được thể hiện ở hình 1.4

- Đất có pH ở mức 7, trong quá trình ngập nước pH ít thay đổi và dao động

quanh giá trị 7.

- Khi đất có giá trị pH < 7, trong quá trình ngập nước thì pH sẽ tăng lên và

tiệm cận với giá trị pH = 7. Bởi vì, khi ngập nước quá trình khử xảy ra, mà quá trình khử là quá trình sử dụng proton (H+). Do đó, nồng độ H+ trong dung dịch đất giảm và độ pH tăng ( pH = - lg[H+] ).

- Khi đất có giá trị pH > 7 thì trong quá trình ngập nước pH giảm dần và

cũng tiệm cận với giá trị 7. Nguyên nhân là do áp lực CO2, CO2 hòa tan trong nước - làm pH giảm (Pagel, H.1981)[31]. Quá trình trung hòa hoặc pha tạo thành HCO3

CT2

9.00

8.50

8.00

7.50

7.00

CT2

loãng xảy ra làm cho pH của đất giảm và tiệm cận với 7.

H p

6.50

6.00

5.50

5.00

Ngày sau ngập nước

Hình 3.7. Động thái pH ở thí nghiệm mô hình trong phòng theo công thức 2.

Cũng theo đồ thị 3.7 có thể thấy : biện pháp bón phân có ảnh hưởng đến giá

trị pH của đất. Khi bón phân vô cơ đơn thuần (CT2) làm giảm độ pH từ 7.34 đến

6.83 sau 49 ngày ngập nước.

Ở giai đoạn cuối của quá trình ngập nước, khoảng 49 ngày thì các giá trị pH

của các công thức thí nghiệm có bón phân (bón phân vô cơ hoặc vô cơ với hữu cơ

thì pH đều giảm và tiến tới 7).

Khi pH luôn dao động xung quanh giá trị 7 và Eh giao động mạnh giữa ngập

nước và phơi khô thì nó sẽ ảnh hưởng rõ rệt đến trạng thái tồn tại của hai nguyên tố

Fe và Mn.

Tóm lại, vì pH của đất nghiên cứu ở mức 7 nên trong quá trình ngập nước ít

biến đổi và dao động xung quanh giá trị 7. Kết quả của nghiên cứu này phù hợp với

nghiên cứu của nhiều tác giả trên. Biện pháp bón phân đặc biệt là phân vô cơ làm

giảm độ pH của đất đáng kể.

Giái trị pH thay đổi không nhiều trong quá trình ngập nước có thể ít ảnh

hưởng đến động thái của sự hình thành CH4. Sự ảnh hưởng đến pH nếu có chỉ do

nguyên chất hữu cơ, các chất hóa học có trong phân bón hóa học. Mặt khác, tuy độ

pH ở các công thức thí nghiệm có sự khác nhau nhưng nhìn chung đều dao động

quanh giá trị 7. Ở môi trường này, sự hoạt động sống của các vi khuẩn, trong đó có

vi khuẩn tham gia vào quá trình hình thành CH4 (methanobacterium,

methanosarcina, methanococus) sẽ thuận lợi và vì thế, quá trình phát thải CH4 có

khả năng xảy ra mạnh.

3.2.2.Động thái của pH thí nghiệm ngoài đồng ruộng

Động thái của pH ở thí nghiệm đồng ruộng được trình bày ở bảng 3.4 và đồ thị 3.8.

Bảng 3.4. Động thái của pH ở thí nghiệm đồng ruộng

Ngày đo ĐC (pH) PA1 (pH) PA2 (pH) Giai đoạn sinh trưởng Ngày sau cấy(ngày)

18/3/2010

25/3/2010

7.01 7.00 6.95 Cấy hồi xanh 7.09 6.95 6.98

1/4/2010

8/4/2010

7.06 6.94 7.01 Đẻ nhánh 7.09 7.06 6.99

15/4/2010

7.10 7.23 7.20

29/4/2010

Đứng cái- làm đòng 7.16 7.26 7.35

13/5/2010

Trổ bông 7.21 7.55 7.63

27/5/2010

6.62 6.68 6.54 Ngậm sữa chắc xanh

8.00

7.50

7.00

ĐC

PA1

6.50

H p

PA2

6.00

5.50

5.00

Ngày sau cấy(ngày)

Hình 3.8. Động thái pH ở thí nghiệm đồng ruộng.

Từ kết quả ở bảng 3.4 và đồ thị 3.8 có thể rút ra một số nhận xét sau:

- Tương tự như thí nghiệm mô hình trong phòng, động thái của pH ở thí

nghiệm đồng ruộng cũng dao động quanh giá trị 7. Nguyên nhân là đất có phản ứng

trung tính, pH trong quá trình ngập nước không biến đổi lớn.

- Từ ngày 46- 81 ở tất cả các phương án thí nghiệm, pH có giảm đôi chút,

nhưng vẫn ở phạm vi chua yếu đến trung tính. Hiện tượng giảm này là do tác động

của để cạn nước.

Trong quá trình ngập nước độ pH thay đổi không lớn, dao động ở mức pH =

7. Ở độ pH này sẽ thuận lợi cho sự hình thành và phát thải CH4. Bởi vì trong môi

trường này, vi khuẩn – trong đó có vi khuẩn mêtan – dễ phát triển và thúc đẩy quá

trình hình thành CH4.

Từ các kết quả nghiên cứu về tính chất đất, động thái của Eh và pH cho thấy:

đất phù sa trung tính sông Hồng không được bồi hằng năm có những đặc điểm

thuận lợi cho sự hình thành và phát thải CH4.

3.3. Trạng thái tồn tại của Fe, Mn liên quan đến Eh và pH.

Như đã nói Eh và pH là 2 tính chất có ảnh hưởng quyết định đến sự tồn tại

của các ion, hợp chất hóa học ở trong môi trường đất và nước. Do đó, trong nghiên

cứu về đất nước và môi trường người ta thường thông qua 2 chỉ tiêu này để đánh giá

trạng thái tồn tại của các nguyên tố hóa học. Đặc biệt là đối với những nguyên tố

kim loại nặng như Fe và Mn.

Từ giản đồ ổn định của Fe theo Yamane,1970 ( hình 3.9 ), sau khi sắp xếp

các giá trị Eh và pH của các công thức theo phương pháp nội suy đồ thị ta có thể rút

ra một số nhận xét sau:

 Sau một ngày ngập nước Fe ở các công thức thí nghiệm tồn tại ở dạng

Fe(OH)3.

 Sau 42 ngày ngập nước Fe ở các công thức thí nghiệm CT1, CT2, CT3, CT6

tồn tại ở chủ yếu ở dạng Fe3(OH)8 và Fe(OH)3. Công thức CT4(rút nước se

mặt) và CT5 (tưới giữ ẩm) do Eh tăng nên Fe tồn tại ở dạng Fe(OH)3

Như vậy Fe tồn tại ở dạng hợp chất ( dạng Fe(OH)2, Fe(OH)3) không tồn tại ở

dạng cation do đó ít gây độc. Tuy nhiên sau 42 ngày ngập nước Fe tồn tại ở dạng

Fe(OH)2 nhiều hơn có thể bất lợi cho sự phát triển của cây lúa.

Giản đồ ổn định của Mn (Theo Scheffer và Schachtschabel,1979) (hình 3.10)

sau khi sắp xếp các giá trị Eh và pH của các công thức theo phương pháp nội suy đồ

thị ta có thể rút ra một số nhận xét sau:

 Sau một ngày ngập nước Mn ở các công thức thí nghiệm tồn tại ở dạng Mn++

và MnCO3

 Sau 42 ngày ngập nước Mn ở các công thức thí nghiệm tồn tại ở chủ yếu ở

dạng MnCO3 là dạng khó hòa tan. Mặt khác khi pH ở mức trung tính Mn dễ

chuyển sang dạng kết tủa MnO2. Ở điều kiện này dễ xảy ra khả năng thiếu

Mn ở cây trồng. Bởi vì, Mn là nguyên tố dinh dưỡng vi lượng quan trọng của

cây trồng, có chức năng chuyển giao electron, phụ cho các phản ứng ôxi hóa-

khử sinh học.

Thông qua những đánh giá trên có thể nói đất nghiên cứu có khả năng thiếu Mn và

Fe ở mức gây hại cho cây lúa.

Eh(V)

1.2

= -0.059

Fe3+

dEh dpH

1.0

0.8

0.6

Fe2+

Fe(OH)3

0.4

■

○ ◊

0.2

▲ ● ♦ ♦ ◊

= -0.177

dEh dpH

■

-0.2

▲

○ ●

Fe3(OH)8

-0.4

-0.6

[Fe2+] = 1M

Fe(OH)2

-0.8

■ ▲ ● ♦ ◊ ○

CT1 CT2 CT3 CT4 CT5 CT6

Hình 3.9. Giản đồ ổn định của Fe (Theo Yamane,1970)

Eh(V)

1.0

0.8

H2O

Mn++

MnO2

0.6

0.4

Mn2O3

■

▲ ♦ ●

○

0.2

◊

♦

◊

Mn3O4

MnCO3

H2O

■

-0.2

▲ ○ ●

-0.4

Mn(OH)2

-0.6

CT1 CT2 CT3 CT4 CT5 CT6

■ ▲ ● ♦ ◊ ○

Hình 3.10. Giản đồ ổn định của Mn (Theo Scheffer và Schachtschabel,1979)

3.4. Ảnh hưởng của chế độ nước đến phát thải CH4 ở vụ xuân 2010

Diễn biến cường độ CH4 phát thải theo các PA thí nghiệm được trình bày

trong bảng 3.5 và hình 3.11.Qua đó ta có thể rút ra một số nhận xét sau:

+ Diễn biến cường độ phát thải CH4 của các phương án thí nghiệm vụ xuân

2010 có xu hướng tương tự nhau, tăng dần từ GĐST cấy hồi xanh và cao nhất ở

cuối GĐST đẻ nhánh đến đứng cái làm đòng. Sau đó giảm dần và thấp nhất ở các

GĐST ngậm sữa chắc xanh đến chín vàng.

+ So sánh cường độ phát thải của ba phương án tưới: tưới ngập thường

xuyên (ĐC), tưới nông lộ phơi (PA1) và tưới giữ ẩm (PA2) thì thấy tưới giữ ẩm có

sự phát thải CH4 thấp nhất, sau đó là tưới nông lộ phơi. Sự phát thải CH4 cao nhất là

ở tưới ngập thường xuyên. Sự khác biệt rõ nét là ở giai đoạn đứng cái làm đòng và

trổ bông. Nói cách khác là sự khác nhau về phát thải mêtan ở chế độ tưới xảy ra rõ

nét ở giai đoạn cây lúa phát triển mạnh. Nguyên nhân của những sự khác nhau trên

có thể giải thích như sau:

- Sự khác nhau về cường độ phát thải mêtan ở các GĐST của cây lúa, trước

hết là do sự phát triển của cây lúa. Ở giai đoạn đẻ nhánh, đứng cái làm đòng có sự

phát thải CH4 nhiều là do bộ rễ của cây lúa phát triển mạnh, tạo ra hệ thống mao

quản lớn làm tăng khả năng trao đổi khí. Qua đó CH4 dễ thoát ra khỏi đất. Mặt

khác, theo Nouchi,I., Mariko,S. và Aoki,K.(1990)[13] thì CH4, có thể khuếch tán

vào biểu bì rễ và thoát ra ở cuống lá, mặt dưới của lá. Như vậy khi bộ rễ phát triển

mạnh sẽ tạo điều kiện để CH4 phát thải. Ở giai đoạn lúa mới cấy, bộ rễ chưa phát

triển mạnh thì khả năng phát thải mêtan khó xảy ra. Ở giai đoạn trổ bông, ngậm sữa

chắc xanh và chín vàng, bộ rễ không tiếp tục phát triển, hạn chế sự phát thải CH4.

Mặt khác, ở những giai đoạn này các phương án tưới thường để cạn nước, do đó thế

ôxi hóa-khử lại tăng và hạn chế quá trình hình thành CH4.

- Sự phát thải mêtan nhiều hay ít trước hết cũng phụ thuộc vào điều kiện

hình thành mêtan. Như ta thấy, đất ở khu vực thí nghiệm ở các phương án được bón

phân chuồng. Hơn nữa, trong đất còn có xác vi sinh vật đất , các loại cỏ, tảo, rễ và

phần rơm rạ sót lại sau thu hoạch. Chính những vật chất này là cơ sở để hình mêtan.

Bên cạnh đó sự khác biệt về cường độ phát thải CH4 giữa các phương án tưới như

đã nêu ở trên là do chế độ nước và qua đó liên quan đến động thái thế ôxi hóa khử.

Điều này sẽ được giải thích rõ hơn ở phần sau.

Bảng 3.5. Cường độ phát thải CH4 theo các phương án vụ xuân 2010

Giai đoạn sinh

Ngày đo

ĐC (mg/m2/h)

PA1 (mg/m2/h)

PA2 (mg/m2/h)

PA3 (mg/m2/h)

Ngày sau cấy(ngày)

trưởng

18-3-10

3.06

4.81

4.91

0.03

Cấy- hồi xanh

25-3-10

12.05

15.45

11.76

0.06

1-4-10

25.86

31.50

27.35

Đẻ nhánh

8-4-10

50.26

54.56

45.65

0.02

15-4-10

53.32

49.01

18.71

22-4-10

42.51

11.88

6.33

0.13

Đứng cái - Làm đòng

29-4-10

35.20

16.85

5.77

0.12

6-5-10

20.94

13.67

5.32

7.18

8.99

3.88

Trổ bông

13-5-10

0.09

20-5-10

5.03

7.59

3.47

0.04

27-5-10

4.06

7.06

2.99

Ngậm sữa chắc xanh

2-6-10

6.48

5.98

2.61

0.09

9-6-10

7.40

3.80

2.19

Chín vàng

16-6-10

1.68

2.06

1.91

0.04

ĐC PA1 PA2 PA3

) h / 2 m / g m

( 4 H C

(10)

0 1 - 4 - 1

0 1 - 4 - 8

0 1 - 5 - 6

0 1 - 6 - 2

0 1 - 6 - 9

0 1 - 3 - 8 1

0 1 - 3 - 5 2

0 1 - 4 - 5 1

0 1 - 4 - 2 2

0 1 - 4 - 9 2

0 1 - 5 - 3 1

0 1 - 5 - 0 2

0 1 - 5 - 7 2

0 1 - 6 - 6 1

Đẻ nhánh Đứng cái - Làm

Trổ bông

Chín vàng

Cấy- hồi xanh

Ngậm sữa chắc xanh

đòng

Giai đoạn sinh trưởng

Hình 3.11 Diễn biến cường độ CH4 phát thải theo các công thức vụ xuân 2010

a. Đối chứng:

Kết quả đo phát thải CH4 theo đối chứng (ĐC)- tưới ngập nông thường

xuyên (NTX) trong vụ xuân năm 2010 được trình bày ở bảng 3.6 cho thấy:

+ Lượng CH4 phát thải từ GĐST cấy-hồi xanh đến chín vàng dao động từ 1.68 mg/m2/h đến 53.32 mg/m2/h, giá trị cao nhất ở cuối giai đoạn đẻ nhánh sang

đầu GĐST làm đòng. Lượng CH4 phát thải ở GĐST cấy–hồi xanh không đáng kể

sau đó tăng dần và cao nhất ở cuối GĐST đẻ nhánh sang làm đòng, rồi giảm dần ở

các GĐST tiếp theo và thấp nhất khi chín vàng.

Bảng 3.6. Cường độ phát thải CH4 vụ xuân năm 2010 theo đối chứng

Ngày sau cấy(ngày)

Mực nước(ĐC) (cm)

Giai đoạn sinh trưởng

Ngày đo

Cường độ CH4 phát thải (mg/m2/h) 3.06

18-3-10

5.0

Cấy- hồi xanh

25-3-10

3.5

12.05

1-4-10

6.2

25.86

Đẻ nhánh

8-4-10

3.2

50.26

15-4-10

4.8

53.32

Đứng cái - Làm đòng

22-4-10

4.3

42.51

29-4-10

3.7

35.20

6-5-10

4.0

20.94

Trổ bông

13-5-10

2.9

7.18

20-5-10

3.5

5.03

27-5-10

1.5

4.06

Ngậm sữa chắc xanh

2-6-10

2.7

6.48

9-6-10

2.0

7.40

Chín vàng

16-6-10

1.5

1.68

Bảng 3.7.Lượng phát thải CH4 toàn vụ xuân 2010 theo ĐC

Lượng CH4 phát thải toàn

Phương án thí nghiệm

Cường độ CH4 phát thải trung bình (mg/m2/h)

vụ (kg/ha)

ĐC

19.65

457.2

Mực nước(ĐC)

CH4(ĐC)

) h / 2 m / g m

( 4 H C

0 1 - 4 - 1

0 1 - 4 - 8

0 1 - 5 - 6

0 1 - 6 - 2

0 1 - 6 - 9

0 1 - 3 - 8 1

0 1 - 3 - 5 2

0 1 - 4 - 5 1

0 1 - 4 - 2 2

0 1 - 4 - 9 2

0 1 - 5 - 3 1

0 1 - 5 - 0 2

0 1 - 5 - 7 2

0 1 - 6 - 6 1

Đẻ nhánh Đứng cái - Làm

Trổ bông

Chín vàng

Cấy- hồi xanh

Ngậm sữa chắc xanh

đòng

Giai đoạn sinh trưởng

Hình 3.12 . Mô phỏng cường độ của CH4 phát thải vụ xuân 2010 theo ĐC

+ Cường độ CH4 phát thải trung bình cả vụ là 19.65mg/m2/h tương ứng với

lượng CH4 phát thải cả vụ là 457.2kg/ha (bảng 3.7)

Động thái của cường độ CH4 phát thải nêu trên có thể giải thích do 2 nguyên

nhân sau:

- Sau khi ngập nước để cấy lúa Eh giảm mạnh và dần đạt mức từ -126mV ÷

-165 mV. Giái trị CH4 phát thải cao nhất cũng trùng với khoảng thấp nhất của giá trị

Eh của đất. Đây là điều kiện thuận lợi để CH4 phát thải mạnh.

- Ở giai đoạn làm đòng, cây lúa phát triển mạnh nhất về thân, lá và rễ. Do đó,

có thể CH4 khuếch tán vào biểu bì và vỏ rễ rồi thoát ra ở cuống lá ở giai đoạn này

với mức độ cao nhất. Đặc biệt khi bộ rễ phát triển mạnh thì bài tiết chất hữu cơ càng

nhiều và tạo hệ thống mao quản nhiều trong đất. Như vậy, chất hữu cơ là nguồn

sinh sản sinh ra CH4 , càng thuận lợi để CH4 hình thành. Mặt khác, hệ thống mao

quản hình thành từ sự phát triển của rễ lúa tạo điều kiện tốt nhất để CH4 thoát ra

khỏi đất.

Hình 3.13. Quá trình mô phỏng phát thải CH4

Ngoài hai nguyên nhân trên thì nhiệt độ và sự dao động của mực nước mặt

ruộng cũng có ảnh hưởng đến động thái của CH4. Vì sự phát thải CH4 là kết quả của

quá trình sinh hóa học nên nhiệt độ cao sẽ thúc đẩy phản ứng hóa học và hoạt động

của các nhóm vi khuẩn mêtan (methanobacterium) như methanosarcina,

methanococus. Tuy nhiên có thể thấy ảnh hưởng của nhiệt độ ở đây không mạnh

bằng ảnh hưởng của Eh và sự phát triển của cây lúa. Cường độ CH4 phát thải trung bình cả vụ là 19.65 mg/m2/h và tương ứng với lượng phát thải toàn vụ là

457.2kg/ha.

b. Phương án 1: tưới nông lộ phơi

Kết quả đo đạc cường độ CH4 phát thải theo PA1 được trình bày ở bảng 3.8

Bảng 3.8. Cường độ CH4 phát thải trường hợp đối chứng và PA1 ở vụ xuân 2010

Cường độ CH4

Mực nước trên

Giai đoạn sinh

Ngày sau

ruộng (cm)

Ngày đo

phát thải (mg/m2/h)

cấy(ngày)

trưởng

ĐC

PA1

ĐC

PA1

18-3-10

5.0

2.8

3.06

4.81

Cấy- hồi xanh

25-3-10

3.5

2.6

12.05

15.45

1-4-10

6.2

4.1

25.86

31.50

Đẻ nhánh

8-4-10

3.2

2.9

50.26

54.56

15-4-10

4.8

53.32

49.01

Đứng cái - Làm

22-4-10

4.3

3.6

42.51

11.88

đòng

29-4-10

3.7

1.5

35.20

16.85

6-5-10

4.0

1.8

20.94

13.67

Trổ bông

13-5-10

2.9

3.4

7.18

8.99

20-5-10

3.5

2.5

5.03

7.59

27-5-10

1.5

1.2

4.06

7.06

Ngậm sữa chắc

xanh

2-6-10

2.7

6.48

5.98

9-6-10

2.0

7.40

3.80

Chín vàng

16-6-10

1.5

1.68

2.06

Bảng 3.9 Lượng phát thải CH4 toàn vụ xuân 2010 theo ĐC và PA1

Lượng CH4 phát thải toàn

Phương án thí nghiệm

Cường độ CH4 phát thải trung bình (mg/m2/h)

vụ (kg/ha)

ĐC

457.2

19.65

PA1

401.5

16.66

Giảm so ĐC

12.18%

15.21%

Mực nước(ĐC)

Mực nước(PA1)

CH4(ĐC)

) h / 2 m / g m

CH4 (PA1)

( 4 H C

0 1 - 4 - 1

0 1 - 4 - 8

0 1 - 5 - 6

0 1 - 6 - 2

0 1 - 6 - 9

0 1 - 3 - 8 1

0 1 - 3 - 5 2

0 1 - 4 - 5 1

0 1 - 4 - 2 2

0 1 - 4 - 9 2

0 1 - 5 - 3 1

0 1 - 5 - 0 2

0 1 - 5 - 7 2

0 1 - 6 - 6 1

Đẻ nhánh Đứng cái - Làm

Trổ bông

Chín vàng

Cấy- hồi xanh

Ngậm sữa chắc xanh

đòng

Giai đoạn sinh trưởng

Hình 3.14. Mô phỏng cường độ của CH4 phát thải vụ xuân 2010 theo PA1

Nhật xét:

Qua bảng 3.8 và hình 3.14 trình bày kết quả đo đạc cường độ CH4 phát thải theo

PA1, cho thấy:

+ Lượng CH4 phát thải từ GĐST cấy-hồi xanh đến chín vàng dao động từ 2.06 mg/m2/h (giai đoạn chín vàng, ngày16/6/2010 ) đến 54.56 mg/m2/h, (cuối

GĐST đẻ nhánh- ngày 8/4/2010). Lượng CH4 tăng từ GĐST cấy hồi xanh đến giai đoạn đẻ nhánh và đạt giá trị cực đại 54.56 mg/m2/h- ngày 8/4/2010 vào GĐST cuối

đẻ nhánh sang đầu GĐST làm đòng, sau đó giảm dần đến GĐST chín vàng;

+ Cường độ CH4 phát thải trung bình theo PA1 là 16.66 mg/m2/h giảm

15.21% so với ĐC. Và lượng CH4 phát thải toàn vụ là 401.5kg/ha giảm 12.18% so

với ĐC;

Khác với ĐC, trong quá trình sinh trưởng, lượng phát thải CH4 sau khi đạt

giá trị cao nhất, quá trình CH4 giảm có sự dao động mạnh. Nguyên nhân là do có

giai đoạn rút nước phơi ruộng ( mặt ruộng nứt chân chim) tạo cho tầng đất canh tác

tiếp xúc với không khí, quá trình ôxi hóa diễn ra, Eh tăng làm hạn chế quá trình khử

hợp chất cacbon thành CH4 (hạn chế quá trình khử CO2 thành CH4). Giá trị CH4

thay đổi rõ rệt tương ứng với mực nước trên ruộng, lượng CH4 phát thải giảm mạnh

khi phơi ruộng (giảm 15.21%). Như vậy, chế độ nước ảnh hưởng rõ rệt đến phát

thải CH4. Ngập nước là yếu tố có ảnh hưởng quyết định đến sự phát thải CH4 vì đã

tạo ra môi trường yếm khí và Eh giảm mạnh. Qua đây cũng có thể thấy sự liên hệ

chặt chẽ giữa phát thải CH4 và Eh của đất.

c.Phương án 2 : tưới giữ ẩm

Kết quả đo đạc sự phát thải CH4 ở phương án tưới giữa ẩm được trình bày

trong bảng 3.10 và hình 3.15.

Bảng 3.10 – Cường độ CH4 phát thải trường hợp đối chứng và PA2 vụ xuân 2010

Mực nước trên ruộng (cm)

Ngày đo

Cường độ CH4 phát thải (mg/m2/h)

Giai đoạn sinh trưởng

Ngày sau cấy (ngày)

ĐC

PA2

ĐC

PA2

Cấy- hồi xanh

Đẻ nhánh

Đứng cái - Làm đòng

Trổ bông

Ngậm sữa chắc xanh

Chín vàng 18-3-10 25-3-10 1-4-10 8-4-10 15-4-10 22-4-10 29-4-10 6-5-10 13-5-10 20-5-10 27-5-10 2-6-10 9-6-10 16-6-10 4 11 18 25 32 39 46 53 60 67 74 81 88 95 5.0 3.5 6.2 3.2 4.8 4.3 3.7 4.0 2.9 3.5 1.5 2.7 2.0 1.5 2.5 2.3 1.2 - - - - - - - - - - - 3.06 12.05 25.86 50.26 53.32 42.51 35.20 20.94 7.18 5.03 4.06 6.48 7.40 1.68 4.91 11.76 27.35 45.65 18.71 6.33 5.77 5.32 3.88 3.47 2.99 2.61 2.19 1.91

Từ bảng 3.10 và hình 3.15 có thể rút ra một số nhận xét:

+ Cường độ CH4 phát thải ở PA2 dao động từ 1.91 mg/m2/h (ở GĐST chín vàng) đến 45.65 mg/m2/h cuối GĐST đẻ nhánh (ngày 8/4/2010) với giá trị trung bình 10.2 mg/m2/h (giảm 48% so với ĐC). Diễn biến CH4 phát thải tăng dần từ GĐST cấy hồi-xanh và cao nhất ở cuối GĐST đẻ nhánh (45.65 mg/m2/h), sau đó

lượng CH4 phát thải giảm dần ở các GĐST tiếp theo của cây lúa;

+ Nếu so sánh với các phương án thí nghiệm khác thì CH4 phát thải ở

phương án tưới giữ ẩm giảm nhiều nhất. Cường độ CH4 phát thải trung bình là 10.02 mg/m2/h giảm 48.1% so với ĐC, lượng CH4 phát thải cả vụ là 247.7kg/ha

giảm 45.8% so ĐC (bảng 3.11).

Bảng 3.11. Lượng phát thải CH4 toàn vụ xuân 2010 theo PA2

Lượng CH4 phát thải toàn

Phương án thí nghiệm

Cường độ CH4 phát thải trung bình (mg/m2/h)

vụ (kg/ha)

ĐC

19.65

457.2

PA2

10.2

247.7

Giảm so ĐC

48.1%

45.8%

Mực nước(ĐC)

Mực nước(PA2)

CH4(ĐC)

CH4 (PA2)

h) / 2 m / g m

( 4 H C

0 1 - 4 - 1

0 1 - 4 - 8

0 1 - 5 - 6

0 1 - 6 - 2

0 1 - 6 - 9

0 1 - 3 - 8 1

0 1 - 3 - 5 2

0 1 - 4 - 5 1

0 1 - 4 - 2 2

0 1 - 4 - 9 2

0 1 - 5 - 3 1

0 1 - 5 - 0 2

0 1 - 5 - 7 2

0 1 - 6 - 6 1

Đẻ nhánh Đứng cái - Làm

Trổ bông

Chín vàng

Cấy- hồi xanh

Ngậm sữa chắc xanh

đòng

Giai đoạn sinh trưởng

Hình 3.15 Mô phỏng cường độ CH4 phát thải vụ xuân 2010 theo ĐC và PA2

Như vậy sau khi rút nước hãm đẻ từ cuối GĐST đẻ nhánh (sau khi cấy 25

ngày) đến các GĐST tiếp theo của cây lúa, chế độ nước mặt ruộng luôn duy trì ở mức

80-90% độ ẩm bão hòa, CH4 phát thải giảm mạnh sau đó lượng phát thải nhỏ và ổn

định ( từ ngày 22/4/2010 của GĐST đứng cái-làm đòng đến các GĐST còn lại);

Giải thích giản đồ động thái của CH4 ở phương án tưới giữ ẩm cũng tương tự

như các phương án đã trình bày ở trên. Nguyên nhân của giản đồ động thái CH4 có

tính ổn định, ít dao động sau 40 ngày cấy vì lượng nước trong đất ổn định chỉ ở mức

giữ ẩm (80-90% độ ẩm bão hòa), mặt ruộng ở trạng thái nứt chân chim hoặc giun

đùn, ôxy xâm nhập vào lớp đất mặt ruộng tạo môi trường ôxi hóa, hạn chế sự hình

thành CH4.Từ giản đồ động thái CH4 này thấy rằng: sự phát thải CH4 phụ thuộc vào

các giai đoạn sinh trưởng của cây lúa và phát thải lớn nhất khi cây lúa phát triển đầy

đủ nhất (đẻ nhánh, làm đòng) và giảm dần cho đến lúc chín; chế độ nước có ảnh

hưởng trực tiếp và quyết định đến sự phát thải CH4.

Tóm lại:

Ở tất cả các phương án thí nghiệm, cường độ CH4 phát thải tăng dần từ

GĐST cấy hồi xanh và đạt cực đại ở GĐST đẻ nhánh, làm đòng, sau đó giảm dần từ

GĐST chắc xanh đến GĐST chín vàng. Hiện tượng này có liên quan đến động thái

Eh trong đất. Tại thời điểm lúa đẻ nhánh làm đòng, đất được ngập nước đủ thời gian

để Eh giảm tới mức thấp nhất và quát trình tạo thành CH4 thuận lợi. Tuy nhiên, chu

kỳ phát triển của cây lúa có ý nghĩa quyết định. Khi bộ rễ lúa phát triển mạnh, hệ

thống mao quản được hình thành do sự phát triển của bộ rễ tạo điều kiện cho khí

CH4 thoát ra khỏi lớp đất. Bên canh đó sự phát triển của bộ rễ lúa tạo ra điều kiện

thuận lợi cho hoạt động của vi khuẩn vùng rễ, trong đó có vi khuẩn CH4, vì sự tạo

thành CH4 là quá trình ôxi hóa-khử sinh học có sự tham gia của vi khuẩn.

Giản đồ động thái trên có sự dao động nhất định ở trong các công thức mà

nguyên nhân phụ thuộc vào chế độ tưới. Ở các phương án có để cạn nước lộ mặt

ruộng thì tại thời điểm đó cường độ CH4 phát thải giảm rõ rệt. Khi rút nước phơi

ruộng (PA1) lượng CH4 phát thải toàn vụ là 401.5kg/ha giảm 12.18% so ĐC, khi

tưới giữ ẩm (PA2) giảm tới 45.8% so ĐC. Ở điều kiện không trồng lúa, quá trình

hình thành CH4 vẫn xảy ra nhưng lượng rất nhỏ nên không tự thoát ra như ở đầm

lầy và hầm mỏ có lượng phát thải lớn. Do đó, lượng CH4 phát thải hầu như không

đáng kể và gần như bằng 0 .

3.5. Ảnh hưởng của chế độ nước đến năng suất lúa

Một trong những mục tiêu của luận văn là nêu lên được ảnh hưởng của chế

độ nước đến động thái của mêtan đồng thời đề xuất chế độ nước mặt ruộng hợp lý

để giảm phát thải CH4 gắn liền với ổn định năng suất lúa.

Bảng 3.12. Các chỉ tiêu sinh lý, sinh thái và năng suất lúa vụ xuân 2010

PA1 ĐC Chỉ tiêu sinh lý,sinh thái năng suất lúa

105.1 103.3 Chiều cao cây(giai đoạn trổ bông đến chắc xanh)(cm)

Đẻ nhánh Diện tích lá trong một khóm (cm2) 1017 835

Làm Đòng 1831 2010

Trổ bông 1882 2297

407 381 Số nhánh/m2

Tươi Khô Tươi Khô Trọng lượng của một khóm(gam)

Bông 13.4 5.42 11.26 4.88

Lá 21.2 6.68 18.56 6.1

Thân 68.44 13.78 61.72 13.3

Rễ 21.38 3.86 23.34 4.64

Chỉ tiêu năng suất lúa

Số bông/khóm (bông) 6.3 6.2

Số hạt chắc/bông(hạt) 152.6 147.6

Số hạt lép/bông(hạt) 57.4 38.4

Trọng lượng 1000 hạt (gam) 20.8 20.76

Năng suất (tạ/ha) 92.9(tăng 5.06%) 88.2

Nhận xét :

Qua bảng 3.12 ta thấy năng suất lúa ở PA1 tăng 5.06% so với ĐC. Nguyên

nhân của hiện tượng này liên quan đến sự chuyển hóa các nguyên tố dinh dưỡng

cũng như những độc tố trong đất có lợi cho cây lúa. Ở các thời điểm để cạn nước lộ mặt ruộng, Eh tăng lên, các độc tố như Fe2+ vốn có nhiều trong đất lúa bị ôxi hóa

hoặc chuyển sang trạng thái kết tủa ở dạng Fe(OH)3 hoặc Fe3(OH)8 ít gây độc cho

lúa. Mặt khác, khi đất không ngập nước,quá trình khoáng hóa chất hữu cơ tăng,

giun đùn cũng làm tăng lượng ôxy xâm nhập vào đất. Trong điều kiện đó vi khuẩn

cố định nitơ phân tử sống tự do ở điều kiện háo khí như azotobacter hoạt động

mạnh làm tăng nitơ trong đất. Hơn nữa, nước trên ruộng được thay thường xuyên

nên lúa không bị độc, do đó các chỉ tiêu về sinh lý, sinh thái đều có xu hướng tốt

đến sinh trưởng, phát triển và hình thành năng suất lúa cao hơn so với tưới ngập

nông thường xuyên.

Trong khuân khổ nghiên cứu của đề tài không tiến hành thống kê năng suất

lúa của phương án tưới giữ ẩm nên tác giả không đề cập đến năng suất lúa của

phương án này. Bên cạnh đó, thực tế cho thấy phương án tưới giữ ẩm mặc dù lượng

phát thải CH4 là thấp nhất nhưng nó lại không đảm bảo được năng suất lúa.

3.6. Chế độ nước hợp lý và tiềm năng xây dựng dự án CDM (Clean

Development Mechanism)

Từ các kết quả thí nghiệm đã trình bày ở trên thấy rằng: chế độ nước mặt

ruộng ảnh hưởng rõ đến lượng phát thải CH4. Lượng CH4 phát thải khi rút nước

phơi ruộng vụ xuân theo PA1 giảm 12.18% so với ĐC.

Về năng suất lúa, PA1 năng suất lúa vụ xuân 2010 ổn định tăng 5.06 % so

với ĐC.

Như vậy, xét về khả năng giảm phát thải CH4, tiết kiệm nước và không giảm

năng suất lúa thì chế độ nước mặt ruộng của PA1 là hợp lý nhất và đáp ứng được

các tiêu chí đặt ra.

Tiềm năng xây dựng dự án CDM cho nông nghiệp Việt Nam:

Việt Nam là một đất nước có nền nông nghiệp phát triển và tiềm năng giảm

thiểu phát thải khí mêtan từ ruộng lúa là rất lớn. Xây dựng các dự án giảm phát

thải khí mêtan từ cánh đồng lúa bằng chế độ quản lý nước là rất quan trọng. Để có

được dự án chúng ta còn phải làm rất nhiều việc trong đó:

 Đánh giá định lượng phát thải khí mê-tan và tiềm năng giảm nhẹ.

 Chi phí-hiệu quả phân tích cho dự án.

 Giám sát / Xác minh cho hoạt động dự án.

 Cơ sở hạ tầng quản lý nước.

 Viện quản lý nước.

 Tổ chức của dự án.

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

KẾT LUẬN

1. Từ kết quả nghiên cứu bằng thí nghiệm trong phòng cho thấy chế độ nước

ảnh hưởng mạnh đến động thái thế ôxi hóa-khử. Khi đất khô được ngập nước thì Eh

giảm nhanh trong 2 tuần đầu. Sau đó Eh ít dao động trừ khi để cạn nước. Ở thí

nghiệm đồng ruộng do đất đã được ngập nước trước khi cấy nên Eh luôn thấp ít

biến đổi trừ khi được rút nước phơi ruộng Eh sẽ tăng.

2. Đất nghiên cứu có phản ứng trung tính nên chế độ ngập nước không có

ảnh hưởng mạnh đến động thái pH. Trong quá trình thí nghiệm ở trong phòng cũng

như ngoài đồng ruộng, giản đồ động thái pH dao động quanh giá trị 7. Chế độ bón

phân có ảnh hưởng đến động thái của pH theo thời gian ngập nước nhưng không rõ

rệt. Tuy nhiên, có thể thấy ở giai đoạn đầu ngập nước, những công thức được bón

phân urê và bón phân hữu cơ có giá trị pH cao hơn so với đối chứng.

3. Chế độ nước ảnh hưởng mạnh đến sự phát thải CH4, sự phát thải CH4 thấp

nhất ở chế độ tưới giữ ẩm sau đó là tưới nông lộ phơi và cao nhất ở phương án ngập

thường xuyên.

4. Ngoài sự phụ thuộc vào chế độ nước, sự phát thải mêtan còn phụ thuộc

vào sự sinh trưởng của cây lúa. Ở giai đoạn cuối đẻ nhánh làm đòng có sự phát thải

mêtan lớn nhất, nguyên nhân do sự phát triển của bộ rễ tạo ra hệ thống mao quản

trong đất và có thể tạo điều kiện để CH4 khuếch tán qua rễ và thoát vào môi trường

khí.

5. Qua thí nghiệm đồng ruộng cho thấy phương án 1(tưới nông lộ phơi ) là

phương án giảm phát thải CH4 mà không làm giảm năng suất lúa.

KIẾN NGHỊ

1. Từ sự so sánh về mức độ phát thải mêtan và năng suất lúa ở các phương án

thí nghiệm, có thể đề xuất công thức tưới nông lộ phơi (PA1) là giải pháp hữu hiệu

hạn chế sự phát thải mêtan và đảm bảo được năng suất lúa, nên đưa biện pháp này

ứng dụng cho thực tế sản xuất lúa.

2. Cơ chế phát thải mêtan thông qua cây lúa còn nhiều vấn đề chưa được giải

thích rõ ở Việt Nam cũng như ở bình diện quốc tế. Do đó cần có nhiều nghiên cứu

chi tiết hơn về vấn đề này.

3. Việt Nam có tiềm năng để xây dựng dự án CDM cho nông nghiệp, đặc

biệt là trồng lúa. Vì vậy việc nghiên cứu các biện pháp nhằm hạn chế phát thải khí

nhà kính từ việc trồng lúa là cần thiết, kết quả nghiên cứu này là tài liệu quan trọng

để phục vụ cho dự án CDM trong nông nghiệp.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

TIẾNG VIỆT

[1]. Nguyễn Việt Anh (2010), Nghiên cứu chế độ nước mặt ruộng hợp lý để giảm

thiểu phát thải khí mêtan trên ruộng lúa vùng đất phù sa trung tính ít chua

đồng bằng sông Hồng, Luận án tiến sĩ kỹ thuật, Viện Khoa học Thủy lợi Việt

Nam, Hà nội.

[2] .Văn Huy Hải (2006), Đánh giá môi trường đất, nước và khí ở huyện Tứ Kỳ,

Nam Sách, Chí Linh và Thành phố Hải Dương - Tỉnh Hải Dương bằng phương

pháp chỉ thị sinh học, Đại học Khoa học Tự nhiên, Hà Nội.

[3]. IPCC(2007), Báo cáo lần thứ 4 về biến đổi khí hậu, UNEP/IUC.

[4]. Trần Ngọc Lan (2008), Hóa học nước tự nhiên, NXB Đại học Quốc gia Hà nội.

[5]. Lê Văn Khoa (2007), Chỉ thị sinh học môi trường, NXB Giáo dục.

[6]. Nguyễn Văn Tỉnh (2004), “ Ảnh hưởng của chế độ nước mặt ruộng đến quá

trình sinh trưởng và năng suất lúa vùng đồng bằng sông Hồng”, Nông nghiệp

và Phát triển nông thôn, T12/2004, tr.1723-1725.

[7]. Viện Khí tượng Thủy văn (1999), Báo cáo khoa học hội thảo 2 – Đánh giá kết

quả kiểm kê khí nhà kính, Dự án Thông báo Quốc gia về biến đổi khí hậu, Hà nội.

TIẾNG ANH

[8]. Adhya T.K., Bharati K., Mohanti S.R., Ramakrishnan B., Rao V.R.,

Sethunathan N. & Wassmann R.(2000), “Methane emissions from rice fields at

Cuttack, India”, Nutrient Cycling in Agroecosystems, 58, pp.95-105.

[9]. Alexander M. (1977), Soil Microbiology, NewYork. Santa Babara. London.

Sydney. Toronto.

[10]. Chareonsilp N., Buddhaboon C., Promanrt P., Wassmann R. & Latin R.S

(2000), “Methane emissions from deeowater rice fields in Thailand”,

Nutrient Cycling in Agroecosystems, 58, pp.85-93.

[11]. Corton T.M., Bajita J.B., Grosper F.S., Pamploma R.R., Asis C.A., Wassmann

R., Latin R.S. & Buendia L.V.(2000), “Methane emissions from irrigated and

intensively managed rice fields in Central Luzon, Philippines” Nutrient

Cycling in Agroecosystems, 58, pp.37-53.

[12]. IRRI(1999), Terminal Report January 1993 – December 1998, GLO/91/631

International Research Program in Methane Emission from Rice Fields,

UNDP/GEF.

[13]. Isamu Nouchi, shigeru Mariko, and Kazuyuki Aoki. (1990), “Methanism of

methane transport from the rhizosphere to the atmosphere through rice

plants”, Plant physiol, 94, pp.59-66.

[14]. Lu W.F., Chen W., Duan B.W., Guo W.M., Lu Y., Latin R.S., Wassmann R.&

Neue H.U. (2000), “ Methan emissions and mitigation options in irrigated rice

files in southeast China”, Nutrient Cycling in Agroecosystems 58,pp.65-73.

[15]. Neue H.U. (1985), “Organic matte dynamics in wetland soil”, Wetland soils:

Characterization, Classification and Utilization, IRRI.Manila Philippines,

pp.109-122.

[16]. Nguyen Mong Cuong, Nguyen Van Tinh and others (2000), Report on

measuring the methane emission from irrigated rice field under intermittent

drainage techonology. UNDP, Ha noi.

[17]. Ottow, J.C.G., Benchiser G. Watanabe and Santiago S.(1982), “Multiple

nutritional soil stress as the prerequisite for iron toxicity of wet land rice

(Cryza sativa.L)”, Trop. Agric.(Trinidad ), 60,pp.102-105.

[18]. Patrick W.H.,I.C.Mahapatra (1968), “ Transformation and availability to rice

of nitrogen and phosphorus in water logged soils”Adv.Agron 20, pp. 323-

359.

[19]. Ponnamperuma F.N. (1985), “ Chemical Kineties of Wetland rice soils relative

to soil fertility”, Wetland soils: characteri-zation, classification and

utilization, IRRI.Manila.Philippines, pp.71-89.

[20]. Setyanto P., Makarim A.K., Fagi A.M., Wassman R. & Buendia L.V.(2000),

“Crop management affeecting methane emissions from irrigated and rained

rice in Central Java-Indonesian”, Nutrient Cycling in Agroecosystems, 58,

pp.85-93.

[21]. Tanaka A. and Tadano T.(1970), “Studies on the iron nutrition of the rice plant

Part 2 – Iron exclusing capacity of the rice roots”, Soil Science and plant

Nutrient.16 (1972),pp.185-189.

[22]. Wang Z.Y., Xu Y.C., Li Z., Guo Y.X., Wasssmann R., Neue H.U., Latin R.S.,

Buendia L.V., Ding Y.P. & Wang Z.Z.(2000), “ A four year record of

methan emission from irrigated rice fields in the Beijing region of China”,

Nutrient Cycling in Agroecosystems, 58, pp. 55-63.

[23]. Wassmann R., Buendia L.V., Lati R.S., Bueno C.S., Lubigan L.A., Umali A.,

Nocon N.N., Javellana A.M. & Neue H.U.(2000), “Mechanisms of crop

management impact on methane emissions from rice files in Los Banos,

Philippines” Nutrient Cycling in Agroecosystems, 58,pp.107-119.

[24]. Watanabe, P.A.Roger (1985), “ Ecology of flooded rice fields” , Wetland soils: Characterization, classification and untilization, pp.229-241 [25]. Yamane P. and Sato K. (1970), “Some problem in the measurement of Eh of

plastic flooded soils”, Rep.Insd.Arg. Res.Tohoku.Uni,21,pp.65-77.

[26]. Yu Tian-ren (1985), Soil and plants. In: Physical chemistry of paddy soils,

Springer Verlag Berlin Heidelberg New York Tokyo.

[27]. Yong-Kwang Shin, Seong-Ho Yun (2000), “Varietal differences in methane

emission from Korea rice cultivars”, Nutrient Cycling in

Agroecosystems,58,pp.315-319.

TIẾNG ĐỨC

[28]. Van Huy Hai (1986), Untersuchung riber die Transformation und aufnahme

von Mangan und Esien leim Anbau von Wasserreis anf eniem Sandlehm-

Faslstaugley Dissertation, A.Universitat Leipzig.

[29]. Muller G.(1964), Bodenbiologie, Brockhaus Verlag Leipzig.

[30] . Pagel H.(1966), Hochschulstudium Bodenkunde b2, Universitat Leipzig.