Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Khoa học đất: Nghiên cứu các giải pháp giảm phát thải khí nhà kính trong sản xuất lúa tỉnh Thái Bình

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:27

Thêm vào BST

Báo xấu

7
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Khoa học đất "Nghiên cứu các giải pháp giảm phát thải khí nhà kính trong sản xuất lúa tỉnh Thái Bình" đưa ra các cơ sở khoa học về phát thải khí nhà kính và đề xuất các giải pháp giảm phát thải khí nhà kính cả về không gian và cường độ là hết sức cần thiết.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Khoa học đất: Nghiên cứu các giải pháp giảm phát thải khí nhà kính trong sản xuất lúa tỉnh Thái Bình

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM CHU SỸ HUÂN NGHIÊN CỨU CÁC GIẢI PHÁP GIẢM PHÁT THẢI KHÍ NHÀ KÍNH TRONG SẢN XUẤT LÚA TỈNH THÁI BÌNH Ngành: Khoa học đất Mã số: 9 62 01 03 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ NHÀ XUẤT BẢN HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP - 2023
Công trình hoàn thành tại: HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM Người hướng dẫn: PGS.TS. Mai Văn Trịnh PGS.TS. Cao Việt Hà Phản biện 1: PGS.TS. Hồ Quang Đức – Chuyên gia độc lập Phản biện 2: PGS.TS. Trần Minh Tiến – Viện Thổ nhưỡng - Nông hóa Phản biện 3: PGS.TS. Nguyễn Thị Hằng Nga – Trường Đại học Thủy Lợi Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án cấp Học viện, họp tại: Học viện Nông nghiệp Việt Nam Vào hồi giờ phút, ngày tháng năm 2023 Có thể tìm hiểu luận án tại: Thư viện Quốc gia Việt Nam Trung tâm Thông tin - Thư viện Lương Định Của, Học viện Nông nghiệp Việt Nam
PHẦN 1. MỞ ĐẦU 1.1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Là một tỉnh thuộc vùng châu thổ sông Hồng, Thái Bình là vựa lúa lớn của đồng bằng Bắc Bộ. Cùng với sản xuất nông nghiệp thâm canh cao Thái Bình cũng là địa phương phát thải lượng lớn khí nhà kính vào khí quyển trên toàn quốc. Chính vì vậy trong thời gian qua, nhận thức được những diễn biến khôn lường do BĐKH gây ra, Thái Bình đã nỗ lực lồng ghép triển khai các biện pháp nhằm giảm thiểu tác động do BĐKH. Đã có một số công trình trong và ngoài nước nghiên cứu về các giải pháp giảm phát thải KNK trong sản xuất lúa tại Thái Bình như: sử dụng các giống lúa: Bắc thơm 7, BC15; áp dụng quy trình canh tác: cấy với mật độ 24 - 30 khóm/m2, dùng chế phẩm sinh học để xử lý rơm rạ sau thu hoạch, bón phân nén chậm tan Lục Thần Nông, đạm urea, xiết nước 3 đợt tùy theo nhu cầu, sinh trưởng của cây lúa (Tập đoàn ThaiBinhSeed); cũng trên địa bàn tỉnh Thái Bình dự án Agresults Việt Nam đã áp dụng các giải pháp kỹ thuật như: cấy thưa, kiểm soát nước tưới một cách tiết kiệm, sử dụng phân bón chậm tan hoặc NPK tổng hợp và kiểm soát rơm rạ sau thu hoạch bằng các chế phẩm sinh học. Tuy nhiên các nghiên cứu này mới chỉ dừng lại ở mức độ trên phạm vi nhỏ, thông qua cách làm thí nghiệm mà chưa gắn được vào mô hình và phân tích không gian trên phạm vi rộng lớn để có được cái nhìn tổng thể về thực trạng và tiềm năng giảm phát thải của các giải pháp, trên cơ sở các yếu tố ảnh hưởng như: khí hậu, nhóm đất và các yếu tố canh tác. Để có một bức tranh tổng thể về phát thải KNK và đề xuất các giải pháp giảm phát thải KNK trong sản xuất lúa tại Thái Bình, làm cơ sở cho quá trình hoạch định chính sách, chỉ đạo sản xuất nông nghiệp nói chung và canh tác lúa nói riêng, từng bước lựa chọn áp dụng các giải pháp giảm phát thải KNK trong sản xuất lúa trên địa bàn tỉnh, việc thực hiện đề tài “Nghiên cứu các giải pháp giảm phát thải khí nhà kính trong sản xuất lúa tỉnh Thái Bình” để đưa ra các cơ sở khoa học về phát thải KNK và đề xuất các giải pháp giảm phát thải KNK cả về không gian và cường độ là hết sức cần thiết. 1.2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU Nghiên cứu tập trung vào các mục tiêu chính sau: - Làm rõ được động thái phát thải khí nhà kính trên đất trồng lúa; - Xây dựng được bản đồ thể hiện phát thải khí nhà kính trên các đơn vị bản đồ tổng hợp các điều kiện khí hậu, loại đất và các biện pháp canh tác khác nhau; - Đề xuất một số giải pháp giảm phát thải khí nhà kính trong sản xuất lúa ở tỉnh Thái Bình. 1.3. PHẠM VI NGHIÊN CỨU - Phạm vi không gian: Nghiên cứu được tiến hành trên toàn bộ các loại đất trồng lúa chính của tỉnh Thái Bình. - Phạm vi thời gian: Số liệu sơ cấp được điều tra trong giai đoạn 2016 - 2017, thí 1
nghiệm đồng ruộng thực hiện năm 2018. Các số liệu tự nhiên kinh tế xã hội của tỉnh được tổng hợp đến năm 2021. 1.4. NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA ĐỀ TÀI - Đã xác định được động thái phát thải KNK trong sản xuất lúa theo không gian tương ứng với điều kiện khí hậu, loại đất và các biện pháp canh tác lúa của tỉnh Thái Bình; - Xây dựng được bản đồ phát thải KNK hiện tại trên đất trồng lúa tỉnh Thái Bình tỷ lệ 1/50.000 phục vụ kiểm kê phát thải KNK trong canh tác lúa; - Đề xuất được một số giải pháp phù hợp giảm phát thải KNK trong canh tác lúa cho toàn tỉnh Thái Bình trên cơ sở đánh giá mức độ thích nghi của các biện pháp canh tác này. 1.5. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 1.5.1. Ý nghĩa khoa học - Xây dựng được phương pháp tính toán phát thải KNK dựa trên các yếu tố đầu vào về khí hậu, loại đất, cây trồng và chế độ canh tác khác nhau theo không gian; - Xác định được lượng phát thải KNK trong sản xuất lúa tỉnh Thái Bình theo các điều kiện khí hậu, loại đất và chế độ canh tác; - Cung cấp cơ sở dữ liệu về phát thải khí nhà kính và các yếu tố đầu vào cho tính toán phát thải phục vụ công tác kiểm kê khí nhà kính và xây dựng kế hoạch giảm phát thải KNK trên phạm vi toàn tỉnh. 1.5.2. Ý nghĩa thực tiễn Cung cấp số liệu về phát thải KNK và đề xuất các giải pháp kỹ thuật giảm phát thải KNK trong sản xuất lúa, góp phần phát triển sản xuất lúa ổn định, bền vững ở Thái Bình. Kết quả nghiên cứu của đề tài là cơ sở giúp cho các đơn vị và cá nhân lập, thực hiện quy hoạch và chỉ đạo sản xuất lúa theo hướng phát thải thấp, giảm nhẹ biến đổi khí hậu cho tỉnh Thái Bình, đặc biệt là việc triển khai các hoạt động đóng góp quốc gia về giảm phát thải KNK (NDC cập nhật, 2022) và kế hoạch hành động giảm phát thải khí mê tan (Quyết định 942/QĐ-TTg, 5/8/2022) theo cam kết của Thủ tướng Chính phủ tại hội nghị COP26. PHẦN 2. TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 2.1. PHÁT THẢI KHÍ NHÀ KÍNH TRONG NÔNG NGHIỆP TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM 2.1.1. Phát thải khí nhà kính trong nông nghiệp trên thế giới Nông nghiệp đóng vai trò quan trọng đối với hầu hết các quốc gia trên thế giới, đặc biệt là các nước đang phát triển. Hơn 60% dân số thế giới sống ở nông thôn và các sản phẩm nông nghiệp giúp duy trì an ninh lương thực. Tuy nhiên, các hoạt động nông nghiệp cũng ảnh hưởng đến môi trường toàn cầu thông qua các tác động đến khí quyển, môi trường đất, nước và các hệ sinh thái tự nhiên. 2
2.1.2. Phát thải khí nhà kính trong nông nghiệp tại Việt Nam Viện nghiên cứu Môi trường Nhật Bản (tháng 8/2015) cũng đưa ra hướng dẫn phương pháp đo khí nhà kính canh tác lúa nước dùng phương pháp buồng kín đo trực tiếp tại ruộng (bao gồm cách thiết kế thí nghiệm, thiết kế dụng cụ đo, phương pháp phân tích, tính toán kết quả và xử lý số liệu). Phương pháp buồng kín được mô tả bởi Rolston (1986) là phương pháp phổ biến nhất được sử dụng để đo đạc lượng trao đổi khí giữa đất và khí quyển. 2.2. PHÁT THẢI KHÍ NHÀ KÍNH TỪ CANH TÁC LÚA NƯỚC 2.2.1. Thực trạng sản xuất lúa nước trên thế giới và ở Việt Nam 2.2.1.1. Thực trạng sản xuất lúa nước trên thế giới Theo thống kê của tổ chức Lương thực và Nông nghiệp Liên Hợp Quốc FAO (2015), cây lúa chiếm một vị trí quan trọng trên Thế giới, đặc biệt là khu vực Châu Á. Hiện có 114 nước trên thế giới trồng lúa, nhưng chỉ có 18 nước có diện tích sản xuất lớn hơn 1.000.000 ha và đều tập trung ở Châu Á, bao gồm Ấn Độ, Trung Quốc, Indonesia, Bangladesh, Thái Lan, Myanmar, Việt Nam, Philippines... Nước có diện tích trồng lúa thấp nhất là Jamaica (ở biển Caribbean-Trung Mỹ) với diện tích chỉ có 1 ha, năng suất 2.000 kg/ha, sản lượng 2 tấn. Năm 2019 diện tích gieo trồng lúa trên thế giới đã đạt 162,055 triệu ha và đạt sản lượng 755,47 triệu tấn (FAO, 2020). Theo xếp hạng của Worldatlas (2019), 10 quốc gia sản xuất lúa gạo lớn nhất hành tinh đều nằm ở châu Á. Dẫn đầu danh sách là Ấn Độ, với diện tích trồng lúa lên đến 43,20 triệu ha, Trung Quốc đứng thứ hai với diện tích trồng lúa 30,35 triệu ha, sau đó đến Indonesia 12,16 triệu ha, Bangladesh 12,00 triệu ha, Thái Lan 9,65 triệu ha và Việt Nam hiện đứng thứ 6 trong số các quốc gia sản xuất lúa gạo lớn nhất thế giới với diện tích gieo trồng 7,66 triệu ha. 2.2.1.2. Hiện trạng sản xuất lúa nước vùng Đồng bằng sông Hồng Đồng bằng sông Hồng (ĐBSH) là vựa lúa lớn thứ 2 của cả nước với diện tích canh tác hằng năm đạt khoảng 1,04 triệu ha, sản lượng 6,3 triệu tấn, chiếm 13,7% về diện tích và 14,3% về sản lượng trong cơ cấu sản xuất lúa gạo của cả nước (Tổng cục thống kê, 2022). Diện tích canh tác lúa của vùng chủ yếu trên nền đất phù sa, ngoài ra có một diện tích nhỏ canh tác trên các nhóm đất xám, đất phèn và đất mặn, cơ cấu chủ đạo 2 vụ lúa hoặc 2 vụ lúa và 1 cây vụ đông (rau, màu). 2.2.2. Cơ chế phát thải khí nhà kính trong canh tác lúa nước 2.2.2.1. Quá trình oxi hóa và sự sản sinh khí CH4 phát thải từ ruộng lúa Khí CH4 phát thải từ ruộng lúa vào khí quyển theo ba con đường chính là: từ bọt khí CH4 dưới đất, khuếch tán và phát thải từ cây lúa thông qua khí khổng của cây (Wassmann & cs., 2000). 2.2.2.2. Quá trình hình thành và phát thải khí N2O từ ruộng lúa Khí N2O trong đất chủ yếu được sinh ra là do kết quả của hai hoạt động tương phản của 3
vi sinh vật quá trình nitrat hóa và quá trình phản nitrat. Quá trình nitrat hóa được diễn ra trong điều kiện hiếu khí trong đó N2O là sản phẩm phụ của quá trình ôxy hóa amoni (NH4+) thành nitrit (NO2-). Trong khi, quá trình khử nitrat là quá trình diễn ra trong điều kiện kỵ khí và N2O là sản phẩm của quá trình khử nitrat thành khí nitơ (N2) (Yan & cs., 2000). 2.2.3. Những yếu tố ảnh hưởng đến phát thải khí nhà kính trong canh tác lúa nước 2.2.3.1. Ảnh hưởng của các yếu tố thời tiết, khí hậu đến phát thải khí nhà kính Nghiên cứu của Inubushi & cs. (1989, 2002) đã cho thấy rằng phát thải CH4 dao động khá lớn trong ngày, thường đạt giá trị cao nhất vào khoảng 13 – 15 giờ, thời điểm thường nóng nhất trong ngày. Tương tự, các nghiên cứu ở Nhật Bản cũng cho thấy, mức độ phát thải CH4 từ ruộng lúa nước trong mùa mưa cao hơn 1,5 - 4 lần trong mùa khô. Kết quả nghiên cứu của Akira (Akira & cs., 2000) trên ruộng lúa nước tại Nhật Bản cho thấy nhiệt độ là nhân tố chính ảnh hưởng đến sự biến động phát thải CH4 qua các mùa trong năm. 2.2.3.2. Ảnh hưởng của yếu tố đất đai đến phát thải khí nhà kính Tính chất môi trường đất (thành phần cơ giới, Eh, pH đất, vi sinh vật...) cũng có ảnh hưởng rõ rệt tới cân bằng các bon trong đất, do đó có ảnh hưởng tới mức độ phát thải của các loại KNK. 2.2.3.3. Ảnh hưởng của các kỹ thuật canh tác đến phát thải khí nhà kính Đã có nhiều nghiên cứu cho thấy các kỹ thuật canh tác có ảnh hưởng tới phát thải KNK gồm: phương thức gieo cấy và luân canh cây trồng; phương thức và kỹ thuật làm đất; chế độ nước; bón phân; giống lúa và quản lý phế phụ phẩm trên đồng ruộng (Shamsudheen & cs., 2014; Linquist & cs., 2012, Ishibashi & cs., 2009; Ishibashi & cs., 2007; Mai Văn Trịnh, 2013; Nguyễn Đức Thành & cs., 2016). 2.3. MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH PHÁT THẢI KHÍ NHÀ KÍNH TRONG CANH TÁC LÚA NƯỚC 2.3.1. Phương pháp đo phát thải ngoài thực địa Viện nghiên cứu Môi trường Nhật Bản (2015) đưa ra hướng dẫn phương pháp đo KNK trong canh tác lúa nước bằng phương pháp buồng kín đo trực tiếp tại ruộng. Phương pháp buồng kín được mô tả bởi Rolston (1986) là phương pháp phổ biến nhất được sử dụng để đo đạc lượng trao đổi khí giữa đất và khí quyển. 2.3.2. Ứng dụng mô hình hóa trong xác định phát thải Các mô hình mô phỏng các chu trình KNK trong tự nhiên và trong nông nghiệp trên thế giới gồm: Mô hình CANDY (Carbon-Nitrogen-Dynamics); Mô hình sinh quyển CASA (Carnegie-Ames-Stanford Approach); Mô hình mô phỏng cơ học các quá trình vật lý và sinh học trong hoạt động sản xuất nông nghiệp DAISY; Mô hình SUNDIAL (The SimUlation of Nitrogen Dynamics In Arable Land); Mô hình OVERSEER; Mô hình INITIATOR/NITROGENIUS; Mô hình ECOSYS; Mô hình ALU; Mô hình DAYCENT; Mô hình SECTOR; Mô hình DNDC (Denitrification - Decomposition). 4
2.4. CÁC GIẢI PHÁP NHẰM GIẢM THIỂU PHÁT THẢI KHÍ NHÀ KÍNH TRONG CANH TÁC LÚA NƯỚC 2.4.1. Biện pháp phơi ruộng Theo Chu Sỹ Huân & Mai Văn Trịnh (2018), việc rút nước phơi ruộng ở các giai đoạn thích hợp sẽ làm giảm độc tố trong đất, giúp bộ rễ lúa phát triển, cây lúa không bị đổ ngã, thuận tiện cho việc thu hoạch bằng máy. 2.4.2. Tưới khô ướt xen kẽ (AWD) Kỹ thuật này đã được Cục Bảo vệ thực vật, Viện Nghiên cứu lúa quốc tế (IRRI) và các chuyên gia trồng trọt khuyến cáo nhiều nhất vì nó tiết kiệm 30 - 35 lượng nước sử dụng, giảm phát thải khí nhà kính 46 - 49% (Mai Văn Trịnh, 2015) và tăng năng suất bình quân 9 - 15% (Cục Bảo vệ thực vật, 2014). 2.4.3. Canh tác tối thiểu Hiện nay, trên đất dốc, tại các vườn cây dài ngày, việc sử dụng phương thức canh tác tối thiểu rất phổ biến. Dựa vào khả năng quản lý dinh dưỡng, chất hữu cơ, nguồn nước thì về định tính có thể thấy canh tác tối thiểu (không làm đất để giảm quá trình ôxy hóa) có thể giảm đáng kể phát thải CH4 và N2O. 2.4.4. Công nghệ cấy lúa hiệu ứng hàng biên Mô hình hàng rộng hàng hẹp bắt đầu áp dụng tại Thái Bình từ năm 2010. Đến năm 2015 tổng diện tích áp dụng là 1.200 ha. Nhiều nông dân Thái Bình đã thừa nhận hiệu quả của phương thức này, đó là: giảm 30% lúa giống, tăng năng suất 10%, giảm sâu bệnh và không còn dấu hiệu của bệnh vàng lùn, lùn sọc đen. 2.4.5. Giảm phát thải thông qua chuyển đổi cơ cấu luân canh Chuyển dịch từ canh tác lúa sang các cây trồng khác rất có ý nghĩa trong giảm phát thải KNK. Đặc biệt, chuyển đổi từ 3 vụ lúa sang 2 lúa và thủy sản có tiềm năng giảm phát thải đến 3,2 triệu tấn CO2tđ. Chuyển đổi từ hai vụ lúa sang một vụ lúa và ngô/đậu/đậu tương hoặc sang các cây trồng cạn cũng có tác động tương tự về giảm phát thải KNK. 2.4.6. Giảm phát thải thông qua chuyển đổi đất lúa kém hiệu quả sang các loại hình sử dụng khác Trong những năm gần đây, diện tích trồng lúa đang ngày càng bị thu hẹp và được thay thế bằng các loại cây trồng khác, bình quân giảm hơn 1,2%/năm trong 5 năm trở lại đây. Năm 2020, diện tích gieo trồng lúa tiếp tục giảm 228,3 ngàn ha, còn gần 7,25 triệu ha. Diện lúa giảm do chuyển đổi phi nông nghiệp và chuyển đổi trong nông nghiệp (chăn nuôi, thủy sản), chuyển từ 2 hoặc 3 vụ lúa còn 1 hoặc 2 vụ lúa luân canh với cây rau màu. 2.4.7. Sử dụng các giống chín sớm (ngắn ngày) và giảm lượng giống gieo trồng Theo Chu Sỹ Huân & Mai Văn Trịnh (2018), ứng dụng các giống ngắn ngày làm cho thời gian có cây lúa trên mặt ruộng ngắn hơn, giảm được thời gian tham gia phát thải trong 5
quá trình sinh trưởng, phát triển của cây trồng và làm giảm lượng phát thải CH4 trên đồng ruộng. Giảm lượng giống gieo trồng: Kết quả điều tra của Cục trồng trọt cho thấy, lượng hạt giống gieo sử dụng ở các tỉnh phía bắc đã giảm và đạt ngưỡng tối thích với bình quân 55,0 - 60,0 kg/ha; mật độ cấy cũng được giảm dần mật độ từ 45 - 50 khóm/m2 còn 35 - 40 khóm/m2, phương thức mạ khay, máy cấy dưới 30 khóm/m2. 2.4.8. Tăng cường sử dụng phân ammonia sulphate (SA) thay thế Urea Mục tiêu của các giải pháp giảm sự tích tụ phân đạm, nguyên nhân chính gây phát thải khí N2O. (NH4)2SO4 được đánh giá là có khả năng giảm phát thải N2O so với sử dụng phân urea, giảm được tác hại đối với cây trồng (Linquist & cs., 2012). 2.4.9. Giải pháp giảm phát thải trong quản lý đất và sử dụng phân bón Nguyễn Văn Bộ & cs. (2016) đã tiến hành nghiên cứu ảnh hưởng của urea 46A+ (Golden-N hoặc đạm vàng) đến phát thải trên ruộng lúa tại tỉnh Nam Định trong vụ mùa 2014 và vụ xuân. Kết quả nghiên cứu đã chỉ ra rằng bón urea 46A + không ảnh hưởng đến phát thải CH4 trong ruộng lúa ở cả 2 vụ thí nghiệm, song lại làm giảm đáng kể phát thải NO2 trong ruộng lúa. Ngoài ra, sử dungh ure 46A+ (đạm vàng) với liều lượng bằng 75% lượng bón thông thường không làm giảm năng suất lúa trên đất phù sa và phù sa nhiễm mặn vùng Đồng bằng sông Hồng, hay gián tiếp làm giảm chi phí phân đạm của nông dân 25%, tương ứng. 2.4.10. Ủ yếm khí phụ phẩm nông nghiệp Với tiềm năng trên 40 triệu tấn rơm rạ hàng năm thì tái sử dụng rơm rạ là giải pháp có thể tận dụng được lượng sinh khối tương đối lớn, có thể cung cấp khối lượng lớn dinh dưỡng cây trồng và giảm lượng phát thải KNK. Tái sử dụng rơm rạ có thể được triển khai bằng nhiều hình thức khác nhau: Tối ưu nhất là thu gom và sản xuất phân hữu cơ cùng với chất thải chăn nuôi; thu gom và ủ thành compost tại ruộng; vùi tại ruộng cùng chế phẩm VSV (thường áp dụng với máy gặt đập liên hợp kết hợp chặt rơm và phun ra ruộng). 2.4.11. Sử dụng than sinh học Phế phụ phẩm sau thu hoạch có thể được nhiệt phân với nhiệt độ cao trong điều kiện yếm khí để sản xuất than sinh học có hàm lượng các bon từ 40 - 50%. Than sinh học có hàm lượng các bon cao làm tăng các bon trong đất, có diện tích bề mặt cao, xốp làm tăng khả năng giữ nước và dinh dưỡng của đất, tăng năng suất cây trồng. Than sinh học có độ phân giải chậm có thể tăng được mức độ tích trữ các bon (Dominic & cs. 2011). 2.4.12. Hệ thống canh tác lúa cải tiến (SRI) Năm 2015 cả nước đã có 35 tỉnh áp dụng SRI, trong đó 23 tỉnh đồng bằng, trung du, miền núi phía Bắc 5 tỉnh Bắc Trung bộ, 3 tỉnh Nam Trung bộ và 4 tỉnh Đồng bằng sông 6
Cửu Long. Tổng diện tích ứng dụng SRI trong năm 2015 là 436.377 ha, trong đó diện tích áp dụng trên lúa gieo thẳng khoảng 48.000 ha (11%). Số hộ nông dân ứng dụng SRI là 1.910.255. Có 12 tỉnh áp dụng SRI trên lúa gieo thẳng (Thái Bình, Nam Định, Bắc Giang, Tuyên Quang, Hưng Yên, Điện Biên, Lai Châu, Hải Dương, Nghệ An, Hà Tĩnh, Quảng Bình, Bình Định). 2.5. ĐỊNH HƯỚNG NGHIÊN CỨU Tổng quan về phát Thực trạng sản xuất Các phương pháp thải KNK trong canh lúa nước ở tỉnh Thái xác định KNK và kiểm tác lúa nước Bình kê KNK Thí nghiệm về phát thải KNK trong Bản đồ phát thải KNK trong canh tác canh tác lúa nước ở Thái Bình lúa nước của tỉnhThái Bình Các GP giảm thiểu phát thải KNK trong Bản đồ tiềm năng giảm phát thải KNK trong canh tác lúa nước của tỉnh Thái Bình canh tác lúa nước khi áp dụng các GP giảm thiểu phát thải ở tỉnh Thái Bình KNK Sơ đồ 2.1. Sơ đồ định hướng nghiên cứu PHẦN 3. VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3.1. ĐỐI TƯỢNG VÀ VẬT LIỆU NGHIÊN CỨU 3.1.1. Đối tượng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu là cây lúa, sản xuất lúa. Khí nhà kính (CH4 và N2O) phát thải từ canh tác lúa nước. 3.1.2. Vật liệu nghiên cứu - Giống lúa Hương Việt 3, BC15 và DS1. Cả 3 giống này đều có tiềm năng năng suất cao, cụ thể: Hương Việt 3 năng suất 55,0 – 75,0 tạ/ha, DS1 cho năng suất 65 - 70 tạ /ha, BC15 cho năng suất 70 - 75 tạ/ha. - Đất: Nghiên cứu triển khai trên 3 loại đất chính của tỉnh là đất phù sa, đất phèn và đất mặn. - Phân bón: Phân đạm Urea (hàm lượng N 46%), phân supe lân (hàm lượng P2O5 7
16%), phân kali clorua (hàm lượng K2O 60%) và phân NPK (hàm lượng N: P2O5: K2O là 16:16:8). 3.2. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 3.2.1. Các yếu tố tự nhiên – kinh tế xã hội có liên quan đến phát thải khí nhà kính trong canh tác lúa ở tỉnh Thái Bình Nghiên cứu các đặc điểm khí hậu, tính chất đất trồng lúa, hiện trạng hệ thống thủy lợi, tập quán canh tác và kỹ thuật bón phân cho lúa và tình hình canh tác lúa ở Thái Bình giai đoạn nghiên cứu. 3.2.2. Xác định động thái phát thải khí nhà kính trong canh tác lúa ở Thái Bình - Xác định các đặc tính lý hóa của đất tại các điểm thí nghiệm. - Xác định động thái phát thải khí mê tan (CH4) và Oxit Nitơ (N2O) từ ruộng lúa trên đất phù sa, đất mặn và đất phèn năm 2018. - Xác định động thái phát thải khí Oxit Nitơ (N2O) từ ruộng lúa trên đất phù sa, đất mặn và đất phèn năm 2018. - Xác định phát thải khí nhà kính theo vụ và tiềm năng nóng lên toàn cầu (GWP). 3.2.3. Xây dựng bản đồ phát thải khí nhà kính trong sản xuất lúa tỉnh Thái Bình - Xây dựng bản đồ tổ hợp khí tượng - đất - sử dụng đất... - Xây dựng bản đồ phát thải CH4, N2O, CO2tđ. 3.2.4. Xác định tiềm năng giảm phát thải khí nhà kính ở Thái Bình trong canh tác lúa nước khi áp dụng một số biện pháp giảm phát thải khí nhà kính - Xây dựng bản đồ thích nghi tưới khô ướt xen kẽ. - Tính toán lượng giảm phát thải KNK và xây dựng bản đồ phát thải KNK từ giải pháp tưới khô ướt xen kẽ. - Tính toán lượng giảm phát thải KNK từ giải pháp bón phân đạm. - Đề xuất các giải pháp giảm thiểu phát thải KNK trong canh tác lúa nước. 3.3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3.3.1. Phương pháp thu thập số liệu thứ cấp - Thu thập số liệu hiện có liên quan đến đề tài, thu thập tất cả các số liệu về điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội khu vực nghiên cứu, các số liệu canh tác, Niên giám thống kê tỉnh Thái Bình 2021; các báo cáo:Kiểm kê khí nhà kính quốc gia, Báo cáo cập nhật hai năm một lần của Việt Nam cho UNFCCC,… 3.3.2. Phương pháp phỏng vấn nông hộ Số mẫu điều tra được xác định theo công thức n =H*LĐ *10 (trong đó H: huyện, 8
thành phố; LĐ: loại đất chính trồng lúa). Mỗi loại đất lựa chọn ngẫu nhiên 10 hộ dân để phỏng vấn. Số hộ phỏng vấn 240 nông hộ bằng bộ phiếu câu hỏi soạn sẵn về tình hình canh tác lúa ở địa phương, kỹ thuật canh tác, năng suất… 3.3.3. Phương pháp chọn điểm nghiên cứu Theo bản đồ thổ nhưỡng, tỉnh Thái Bình có 3 nhóm đất chính: đất phù sa chiếm 56%, đất phèn chiếm 12% và đất mặn chiếm 8% diện tích đất tự nhiên. Căn cứ trên cơ sở diện tích trồng lúa trên từng nhóm đất đã lựa chọn 4 điểm để xác định cụ thể lượng KNK phát thải trên từng nhóm đất với các giống lúa và công thức luân canh phổ biến của toàn vùng: 2 điểm trên đất phù sa (TB2, TB3), 1 điểm trên đất phèn (TB4) và 1 điểm trên đất mặn (TB1). Bảng 3.1. Thông tin về các điểm nghiên cứu về phát thải khí nhà kính trong canh tác lúa ở Thái Bình năm 2018 Điểm Công thức nghiên Địa điểm Nhóm đất Giống lúa luân canh cứu TB1 Xã Tây Phong, Tiền Hải Đất mặn 2 lúa Hương Viet 3 TB2 Xã Nguyên Xá, Vũ Thư Đất phù sa 2 lúa DS1 TB3 Xã Bình Minh, Kiến Xương Đất phù sa 2 lúa- màu BC15 TB4 Xã Vũ Đông, TP Thái Bình Đất phèn 2 lúa BC15 3.3.4. Phương pháp canh tác lúa tại các điểm lấy mẫu khí Chế độ canh tác: Được tiến hành hoàn toàn theo tập quán của người dân địa phương. Cụ thể như sau: Mật độ cấy: Lúa được cấy với mật độ 30-35 khóm/m2. Chế độ nước: Nước được cấp theo tập quán canh tác của người dân. Thời gian gieo cấy: Vụ xuân: làm đất từ 05-18/2/2018; cấy từ 08-20/2/2018; thu hoạch từ 02- 11/6/2018. Vụ mùa: làm đất từ 14- 25/6/2018; cấy từ 30/6 đến 02/7/2018; thu hoạch từ 17- 27/10/2018. Phân bón: được bón 3 lần /vụ (bón lót và 2 lần bón thúc). 3.3.5. Phương pháp lấy mẫu đất và phân tích mẫu đất + Mẫu đất được lấy tại ruộng thí nghiệm ở tầng canh tác theo quy tắc đường chéo trước khi bố trí thí nghiệm. Các mẫu được phân tích theo tiêu chuẩn Việt Nam, cụ thể như sau: Thành phần cơ giới đất - Phương pháp Pipet (TCVN5257:1990); pHKCl – TCVN5979: 2007 OC tổng số - TCVN8941: 2011; K2O dễ tiêu - TCVN8662: 2011; P2O5 dễ tiêu - TCVN5256: 2009; N tổng số - TCVN6498:1999; CEC - TCVN4620:1988. 3.3.6. Phương pháp lấy mẫu khí Mẫu khí được lấy trong 2 vụ, vụ xuân và vụ mùa năm 2018 bằng phương pháp sử 9
dụng buồng kín theo thiết kế của Lindau (1991) phù hợp với điều kiện đất trồng lúa ở Việt Nam (Mai Văn Trịnh, 2016). 3.3.7. Phân tích và tính toán lượng phát thải Các mẫu khí được phân tích bằng sắc ký khí. Khí CH4 được xác định bằng máy dò ion hóa ngọn lửa (FID) ở nhiệt độ 300oC và N2O được xác định bằng điện tử chụp dò (ECD) ở nhiệt độ 350oC. Các luồng khí được tính toán bằng cách sử dụng phương trình sau đây của Smith & Conen (2004). 3.3.8. Phương pháp xử lý số liệu thống kê Phân tích thống kê các dữ liệu được thực hiện trên SAS 9.1 (SAS Institute, 1988). Tổng lượng phát thải CH4, N2O, CO2 quy đổi, tiềm năng năng suất trong sự nóng lên toàn cầu, năng suất hạt đã được kiểm định bởi phương pháp phân tích phương sai một nhân tố hay one-way ANOVA. 3.3.9. Phương pháp mô hình hoá sử dụng phần mềm DNDC để tính toán phát thải khí nhà kính 3.3.9.1. Mô tả mô hình Trong nghiên cứu này, mô hình DNDC được sử dụng tính toán phát thải KNK (CH4 và N2O) trong canh tác lúa nước. Mô hình sử dụng các dữ liệu khí tượng (nhiệt độ, lượng mưa, tốc độ gió, bức xạ mặt trời, độ ẩm theo ngày), các dữ liệu về canh tác (giống, thời gian gieo cấy, thu hoạch, phân bón, tưới nước, quản lý mùa vụ, cỏ dại) và các dữ liệu về đất đai (nhóm đất, pH, độ xốp, độ mặn, hàm lượng OC, NO3, NH4+). 3.3.9.2. Dữ liệu đầu vào Toàn bộ mô hình được điều khiển bởi bốn yếu tố sinh thái chính, cụ thể là khí hậu, đất đai, thực vật và quản lý. Yếu tố quan trọng cho một mô phỏng thành công để có được dữ liệu đầu vào đầy đủ và chính xác về bốn quá trình điều khiển chính này. 3.3.9.3. Đánh giá độ nhạy của các thông số trong mô hình Để đánh giá được các yếu tố nào ảnh hưởng đến kết quả chạy mô hình, đánh giá mức độ nhạy của các yếu tố đầu vào đối với kết quả đầu ra của mô hình. Để đánh giá mức độ nhạy cảm của các yếu tố (dữ liệu) đầu vào, giá trị SOC theo kịch bản thực tế được ước lượng. Độ nhạy được thực hiện bằng cách thay đổi một tham số đầu vào duy nhất trong một phạm vi quan sát được trong khi tất cả các thông số đầu vào khác cố định ở thông số ban đầu. 3.3.9.4. Hiệu chỉnh mô hình Mô hình được hiệu chỉnh bằng cách so sánh kết quả tính toán phát thải KNK của mô hình với kết quả thí nghiệm đồng ruộng và điều chỉnh các thông số của mô hình để kết quả 10
tính toán của mô hình gần với kết quả đo thực địa trong cùng một điều kiện khí hậu, đất đai, cây trồng và canh tác để từ đó có các thông số chuẩn cho mô hình theo điều kiện điểm nghiên cứu để từ đó có thể mô phỏng tốt nhất lượng phát thái KNK cho các nhóm đất khác nhau với sai số nhỏ nhất. 3.3.9.5. Kiểm định mô hình Mô hình được kiểm định bằng cách so sánh kết quả tính toán phát thải KNK của mô hình với bộ số liệu kết quả thí nghiệm. 3.3.10. Phương pháp phân tích không gian sử dụng hệ thống thông tin địa lý Phương pháp tính toán KNK theo không gian kết hợp mô hình DNDC và GIS (ArcGIS 10.1). 3.3.11. Tính tiềm năng giảm phát thải khí nhà kính áp dụng biện pháp tưới khô xen kẽ - Thu thập dữ liệu không gian, dữ liệu phi không gian, các số liệu thành phần cơ giới đất… Sử dụng Phần mềm Mapinfo, ARCGIS, QGIS, Python để xây dựng mô hình tính toán cân bằng nước: các dữ liệu đầu vào cho các mô hình cân bằng nước. Kết quả tính toán của mô hình là bản đồ thích nghi kỹ thuật AWD cho canh tác lúa nước ở Thái Bình. Từ các giá trị mức độ thích nghi của các pixels trên bản đồ có thể tính toán được diện tích thích nghi AWD cho canh tác lúa của từng vụ. Trên cơ sở bản đồ thích nghi tưới khô ướt xen kẽ, được phân loại theo các mức độ thích nghi: thích nghi cao, thích nghi trung bình và thích nghi thấp, luận án đã lựa chọn những vùng có sử dụng mô hình có kết quả đánh giá thích nghi cao và thích nghi trung bình, sử dụng mô hình DNDC để chạy ra kết quả tiềm năng giảm phát thải khi áp dụng biện pháp tưới khô ướt xen kẽ. Riêng phần thích nghi thấp không chạy kết quả và cũng không đề xuất. 3.3.12. Phương pháp tính phát thải khí nhà kính của các loại phân đạm 1) Chỉ bón phân N dạng Urea (phương pháp bón phân truyền thống); 2) Chỉ bón đạm dạng NPK; 3) Kết hợp giữa N trong Urea và NPK;4) Bón phân đạm chậm tan (urea bọc agrotain) 3.3.13. Phương pháp xác định phát thải khí nhà kính của các nhóm giống có thời gian sinh trường khác nhau Khí nhà kính phát thải từ các nhóm giống lúa có thời gian sinh trường khác nhau được tính toán bằng mô hình DNDC cho nhóm giống lúa dài ngày (161 ngày) và nhóm giống lúa ngắn ngày (120 ngày). Kết quả tính toán đã được Chu Sỹ Huân và Mai Văn Trịnh (2018) báo cáo với lượng phát thải khí nhà kính của nhóm giống ngắn ngày thấp hơn nhóm giống dài ngày là 5%. 11
PHẦN 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 4.1. ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN – KINH TẾ XÃ HỘI TỈNH THÁI BÌNH 4.1.1. Khái quát điều kiện tự nhiên của tỉnh Thái Bình 4.1.1.1.Vị trí địa lý Tỉnh Thái Bình thuộc đồng bằng ven biển, nằm ở phía Nam châu thổ sông Hồng, có ba mặt giáp sông và một mặt giáp biển, địa hình tương đối bằng phẳng có độ dốc nhỏ hơn 1%/1km, độ cao trung bình so với mặt nước biển từ 1,0 - 1,5 m, nhìn chung địa hình thấp dần từ bắc xuống nam, nhưng ở từng khu vực có chỗ thấp trũng hay gò cao hơn so với địa hình chung. 4.1.1.2. Tình hình canh tác lúa ở Thái Bình giai đoạn nghiên cứu Trong giai đoạn (2015-2021), diện tích gieo trồng lúa tại Thái Bình có xu hướng giảm từ 161,0 nghìn ha năm 2015 xuống còn 157,1 nghìn ha năm 2018 và tiếp tục giảm xuống 153,2 nghìn ha năm 2021 (như vậy từ năm 2015 đến 2021 đã giảm 7,8 nghìn ha, tương ứng 4,84%). 4.1.2. Cơ cấu, thời vụ và đặc điểm canh tác lúa 4.1.2.1. Cơ cấu giống Theo số liệu của Sở NN&PTNT tỉnh Thái Bình năm 2020: vụ Xuân giống lúa lai chiếm 16,11%, BC15 chiếm 23,15%; lúa chất lượng cao chiếm 33,7% (Bắc thơm 7, T10, RVT, nếp các loại, lúa Nhật...); vụ Mùa giống lúa chất lượng cao chiếm khoảng 23,5% (Bắc thơm 7, T10, RVT, N97, nếp các loại, lúa Nhật…); giống lúa năng suất cao chiếm 76,5% (BC15, TBR1, TBR225, Q5, lúa lai...). 4.1.2.2. Phương pháp làm đất Ở tỉnh Thái bình qua điều tra thực tế cho thấy hiện tại chủ yếu người dân làm đất bằng máy, số hộ làm đất bằng thủ công rất ít, phần lớn là những ruộng có diện tích nhỏ, nằm ở các địa thế không thuận lợi cho làm đất bằng máy. 4.1.2.3. Hiện trạng sử dụng phân bón tại Thái Bình Kết quả điều tra cho thấy trong vụ xuân có 12% số hộ nông dân chỉ dùng phân Urea, 30,9% chỉ dùng phân NPK, và 57,1% dùng cả 2 loại phân là Urea và NPK. Trong vụ mùa có 11% dùng phân đạm đơn, 38,9% dùng phân NPK và 50,1% dùng cả Urea và NPK. 4.2. ĐỘNG THÁI PHÁT THẢI KHÍ NHÀ KÍNH TRONG CANH TÁC LÚA Ở THÁI BÌNH Theo bản đồ đất của tỉnh Thái Bình (Viện Thổ nhưỡng Nông hoá, 2014) đất sản xuất nông nghiệp của tỉnh Thái Bình gồm 3 loại chính là đất phù sa, đất mặn và đất phèn với tỷ lệ diện tích tương ứng là 73,31%, 15,13% và 9,63% diện tích tự nhiên. Trên đất mặn và đất phèn công thức luân canh chính là 2 vụ lúa/năm riêng đất phù sa có 2 công thức luân 12
canh chính là 2 lúa và 2 lúa cây vụ đông. Trên cơ sở đó chúng tôi chọn 4 điểm thí nghiệm với 3 nhóm đất, 2 công thức luân canh. 4.2.1. Đặc tính lý hóa của đất tại các điểm thí nghiệm Đất ở các điểm thí nghiệm đã được phân tích các chỉ tiêu lý, hóa học cơ bản. Điểm TB1, TB2 và TB3 có thành phần cơ giới thịt và thịt pha limon riêng điểm TB4 có thành phần cơ giới thịt pha sét. Đất mặn và đất phù sa có phản ứng chua ít, đất phèn có phản ứng chua. Cả hàm lượng hữu cơ và hàm lượng đạm tổng số của tất cả các nhóm đất đều ở mức giàu. Đất có lân và kali dễ tiêu ở mức giàu. CEC của đất ở dao động trong khoảng 15,8- 26,7 cmol/kg đất. 4.2.2. Động thái phát thải qua các giai đoạn sinh trưởng Qua kết quả nghiên cứu cho thấy: Động thái phát thải khí mê tan trong vụ xuân ở tất cả các nhóm đất tăng liên tục từ khi lúa bén rễ hồi xanh và đạt cao nhất ở thời kì đẻ nhánh. Sau đó phát thải thay đổi phụ thuộc vào chế độ nước trong ruộng. Với đất phèn, phát thải còn tăng đến tận thời kỳ trỗ với tốc độ phát thải cao nhất đến 32 mg CH4/m2/giờ. Trong vụ mùa, tất cả các điểm đo trên các nhóm đất đều có chung một xu hướng tăng phát thải ngay sau khi cấy và đạt tốc độ phát thải tối đa đến 28 mg CH4/m2/giờ trong giai đoạn từ đẻ nhánh đến phân hóa hoa và sau đó phát thải giảm dần đến khi thu hoạch. Động thái phát thải khí N2O trong vụ xuân trên các nhóm đất rất khác nhau theo các giai đoạn sinh trưởng và chế độ bón phân đạm và phát thải đạt cao nhất và thời kỳ trỗ với tốc độ đến 0,4 mg N2O/m2/giờ. Sau đó phát thải giảm dần đến khi thu hoạch. Tổng phát thải khí nhà kính trên 3 nhóm đất trồng lúa ở Thái Bình được xếp hạng theo thứ tự tăng dần là trên đất phù sa canh tác 2 vụ lúa (15,43 tấn CO2tđ /ha/năm)
sở dữ liệu tạo ra được bản đồ tổ hợp khí tượng - đất và hiện trạng sử dụng đất. Trên mỗi công tua được tạo ra trên bản đồ đều chứa các dữ liệu chồng xếp của các bản đồ đơn tính bao gồm: Số thứ tự thửa đất, các thông tin và tạo độ của các trạm khí tượng, các thông số liên quan đến loại đất, các thông số liên quan đến hiện trạng sử dụng đất và diện tích các khoanh đất. Mỗi tổ hợp đất đều chứa đầy đủ các số liệu từ các bản đồ đơn tính được chồng xếp, đây cũng là nguồn dữ liệu sử dụng cho các tính toán sau này và thể hiện các kết quả tính toán theo không gian. Hình 4.1. Bản đồ khí tượng Hình 4.2. Bản đồ đất Hình 4.3. Bản đồ hiện trạng sdđ Hình 4.4. Bản đồ Tổ hợp KH – Đất - SDĐ 14
4.3.2. Đánh giá độ nhạy, hiệu chỉnh và kiểm định mô hình 4.3.2.1. Đánh giá độ nhạy mô hình + Đánh giá độ nhạy các thông số mô hình DNDC đối với phát thải CH4: Nhiệt độ là thông số ảnh hưởng rất lớn tới mức độ phát thải CH4; sự thay đổi lượng mưa không ảnh hưởng nhiều đến phát thải CH4; dung trọng giảm so với giá trị đã chọn thì phát thải giảm; tỷ lệ sét là yếu tố nhạy tiếp theo; yếu tố nhạy thứ 4 đối với sự phát thải CH4 là chỉ số hoạt động của vi sinh vật; hàm lượng SOC là yếu tố tương đối nhạy đối với sự phát thải CH4 do ảnh hưởng của SOC đối với hàm lượng các bon hữu cơ hòa tan trong đất (DOC) cũng như mật độ vi khuẩn sinh CH4; độ xốp và tốc độ di chuyển của nước cũng là yếu tố có ảnh hưởng tới lượng phát thải CH4; bón phân đạm (urea) và phân chuồng là 2 hoạt động canh tác chủ yếu có tác động đáng kể đến lượng khí thải CH4 theo mùa. + Đánh giá độ nhạy của mô hình DNDC đối với tính toán phát thải khí N2O: Yếu tố khí tượng (lượng mưa và nhiệt độ), lượng mưa không có ảnh hưởng nhiều tới phát thải N2O; tỷ lệ sét có ảnh hưởng lớn nhất tới phát thải N2O; tiếp theo là thông số chỉ số hoạt động của vi sinh vật; nồng độ nitrat ban đầu ở tầng đất bề mặt cũng là một yếu tố có độ nhạy cao đối với phát thải N2O; dung trọng ảnh hưởng thuận với mức tăng phát thải N2O; độ ẩm đồng ruộng, độ xốp tỷ lệ thuận với mức phát thải N2O. Với phân bón, kết quả phân tích cho thấy, mức phân đạm có tương quan tuyến tính thuận đối với phát thải N2O. 4.3.2.2. Hiệu chỉnh mô hình Trước khi hiệu chỉnh mô hình, mô hình DNDC có cho kết quả không hoàn toàn phù hợp với các kết quả quan trắc. Luận án đã thực hiện hiệu chỉnh mô hình theo các kết quả đo tại các điểm thí nghiệm. Dựa trên các giá trị phát thải CH4 từ kết quả đo thực tế và tính toán hiệu chỉnh bằng mô hình được thể hiện qua phân bố điểm, giá trị phát thải KNK gần với đường 1:1 thể hiện mối tương quan cao giữa giá trị đo thực tế và mô phỏng với R2 vụ xuân và vụ mùa đạt tới 0,72 và 0,83; NSI đạt 0,68 và 0,65. Trên cơ sở các giá trị phát thải N2O từ kết quả đo thực tế và tính toán hiệu chỉnh bằng mô hình được thể hiện dựa trên phân bố điểm, giá trị phát thải KNK gần với đường 1:1 thể hiện mối tương quan cao giữa giá trị đoN2O thực tế và mô phỏng với R2 vụ xuân và vụ mùa đạt tới 0,82 và 0,80; NSI đạt 0,72 và 0,60. 4.3.2.3. Kiểm định mô hình Ngoài những điểm thí nghiệm trên, để kiểm định mô hình, luận án đã sử dụng 6 điểm thí nghiệm của dự án tại tỉnh Thái Bình để chạy mô hình. So sánh phát thải CH4 và N2O 15
tính toán bằng DNDC với số liệu đo ngoài hiện trường cho thấy sự sai khác không nhiều về giá trị. 4.3.3. Phát thải khí nhà kính tính toán bằng mô hình DNDC và đo trên ruộng lúa tại tỉnh Thái Bình Dựa vào cách tính của IPCC (2014), tiềm năng nóng lên toàn cầu (GWP): Tiềm năng nóng lên toàn cầu được tính toán thông qua việc quy đổi tất cả các loại khí không phải là CO2 về CO2, gọi là CO2 tương đương (CO2tđ). Các khí nhà kính được qui đổi về CO2tđ với hệ số 28 cho CH4 và 265 cho N2O. Kết quả được thể hiện tại bảng 4.1. Qua kết quả tính toán tại bảng 4.1 cho thấy: vùng khí hậu có lượng phát thải trung bình thấp nhất thuộc vùng khí hậu IV (giá trị trung bình 19.605,23 kg/ha/năm). Đây là vùng khí hậu ven biển ảnh hưởng hầu hết đến các nhóm đất nhưng diện tích lớn nhất là đất mặn, đây cũng là nhóm đất có lượng phát thải không lớn nên vùng khí hậu có giá trị phát thải thấp. Vùng khí hậu có mức độ phát thải cao nhất thuộc vùng khí hậu I (giá trị trung bình 23.069,94 kg/ha/năm). Bảng 4.1. Tiềm năng nóng lên toàn cầu từ đất trồng lúa theo các vùng khí hậu của tỉnh Thái Bình Tiềm năng nóng lên toàn cầu Vùng khí Nhóm đất (kgCO2tđ/ha/năm) hậu CH4 N2O Tổng Đất phù sa 21.463,97 284,54 21.748,52 Vùng I Đất phèn 24.216,53 174,83 24.391,36 Đất phù sa 19.895,08 147,31 20.042,38 Vùng II Đất phèn 20.455,13 134,34 20.589,47 Đất cát 20.131,79 136,42 20.268,20 Đất phèn 27.537,71 223,80 27.761,51 Vùng III Đất cát 17.899,12 139,16 18.038,27 Đất mặn 21.178,36 154,12 21.332,48 Đất phù sa 17.860,01 142,72 18.002,73 Vùng IV Đất phèn 21.549,30 38,14 21.587,44 Đất cát 17.431,85 66,43 17.498,27 Vùng V Đất phù sa 19.799,50 216,90 20.016,40 4.3.4. Xây dựng bản đồ phát thải CH4, N2O và quy đổi CO2 (CO2tđ) Trên cơ sở tính toán kết hợp chạy mô hình DNDC cho từng đơn vị tổ hợp đất, luận án đã tiến hành xây dựng bản đồ phát thải theo từng loại phát thải từ CH4 và N2O theo từng vụ, từ đó xây dựng bản đồ phát thải CO2 quy đổi (CO2 tđ)cho diện tích toàn tỉnh theo vụ. 16
Hình 4.6. Bản đồ CH4 vụ xuân và vụ mùa Hình 4.7. Bản đồ N2O vụ xuân và vụ mùa Trên cơ sở kết quả phát thải CH4 và N2O của mô hình DNDC, luận án đã tính toán và quy đổi ra lượng phát thải KNK tương đương (CO2tđ) theo vụ và thể hiện trên bản đồ phát thải vụ xuân và vụ mùa. 17
. Hình 4.8. Bản đồ CO2tđ từ đất trồng lúa vụ xuân và vụ mùa Tổng lượng CO2tđ trong vụ xuân phần lớn dao động trong khoảng (5.890 – 9.090 CO2tđ/ha/vụ) phân bố với diện tích rất lớn (65.107 ha). Một số khu vực của huyện Thái Thuỵ, Quỳnh Phụ, Vũ Thư và khu vực nhỏ lẻ của huyện Hưng Hà, thành phố Thái Bình. Tổng lượng CO2tđ dao động trong khoảng (9.890 – 12.310 CO2tđ/ha/vụ). Tổng lượng CO2tđ trong vụ mùa có giá trị dao động lớn (9.490 - 15.560 CO2tđ/ha/vụ) trên bản đồ tổng lượng CO2tđ có thể chia làm 3 mức: mức độ có tổng lượng CO2tđ thấp (dao động trong khoảng 9.490 – 10.710 CO2tđ/ha/vụ), mức độ trung bình (giá trị giao động trong khoảng 10.710 – 12.540 CO2tđ/ha/vụ) và tổng lương CO2tđ cao (giá trị giao động trong khoảng 11.320 – 15.560 CO2tđ/ha/vụ). 4.4. MỘT SỐ GIẢI PHÁP GIẢM PHÁT THẢI KHÍ NHÀ KÍNH TỪ ĐẤT LÚA 4.4.1. Lựa chọn các giải pháp giảm phát thải khí nhà kính Trên cơ sở tổng hợp từ nhiều nguồn số liệu, luận án đã tổng hợp các nguồn gây phát thải trong sản xuất lúa ở Thái Bình và từ đó xác định được các nguồn gây phát thải trong phạm vi nghiên cứu, những giải pháp canh tác có tiềm năng giảm phát thải khí nhà kính lớn trong canh tác lúa thuộc phạm vi nghiên cứu được xác định gồm: 1) Chế độ nước (tưới ướt khô xen kẽ); 2) Bón phân N vô cơ; 3) Giống lúa. 4.4.2. Giải pháp tưới ướt khô xen kẽ (AWD) 4.4.2.1. Xây dựng bản đồ thích nghi tưới khô ướt xen kẽ Qua kết quả tính toán mức độ thích nghi cao vụ xuân phân bố phần lớn trên diện tích nhóm đất phù sa (33.266,85 ha chiếm 74,65%), nhóm đất phèn (9.179,37 ha chiếm 20,58%), nhóm đất mặn (1.328,64 chiếm 2,98%). Mức độ thích nghi AWD trung bình phân bố hầu hết ở các huyện trong tỉnh, nhưng tập trung nhiều ở các huyện: Kiến Xương, Tiền Hải, Vũ Thư, Hưng Hà. Cũng giống như vụ xuân, ở vụ mùa qua tính toán kết hợp với mô hình phân tích không gian xây dựng được bản đồ mức độ phù hợp kỹ thuật AWD cho vụ 18