Lưu vực sông Vu Gia-Thu Bồn (VG-TB) là một trong những lưu vực sông lớn nhất
và cũng là vùng kinh tế và nông nghiệp trọng điểm ở khu vực Nam Trung Bộ. Lưu vực sông
VG-TB có diện tích đất trồng trọt trên 120.000 ha, trong đó gần 50% được sử dụng cho
canh tác lúa (tương đương 60.700 ha). Đây là vùng sản xuất lúa lớn thứ hai ở khu vực Nam
Trung Bộ. Lúa được coi là cây lương thực quan trọng nhất tại khu vực này [Sở Nông nghiệp
và PTNT Quảng Nam, 2014].
Hiện nay, Việt Nam đã có khá nhiều các nghiên cứu về phát thải KNK (đặc biệt là
các nghiên cứu trên đồng ruộng) nhưng tập trung chủ yếu tại đồng bằng sông Hồng và đồng
bằng sông Cửu Long. Tuy nhiên, các nghiên cứu về phát thải CH4, N2O tại các vùng trồng
lúa nhỏ hơn, hầu như chưa được tiến hành. Ngoài ra, mặc dù kỹ thuật, quy trình đo và quan
trắc KNK quy mô điểm trong canh tác lúa gần đây đã được cải thiện đáng kể, nhưng những
dự báo phát thải KNK trong canh tác lúa quy mô vùng sinh thái hay toàn quốc vẫn còn
nhiều khá hạn chế do thiếu phương pháp/công cụ tính toán đủ tin cậy và toàn diện. Cho đến
nay, việc áp dụng mô hình DNDC để ước lượng phát thải CH4, N2O từ các hệ sinh thái nông
nghiệp đã dần được quan tâm. Tuy nhiên, do thiếu dữ liệu/thông số thực tế để kiểm chứng
và hiệu chỉnh mô hình cho phù hợp nên phần lớn các nghiên cứu trên vẫn phải sử dụng các
thông số mặc định hay dữ liệu tham khảo để chạy mô hình DNDC.
28 trang |
Chia sẻ: Trịnh Thiết | Ngày: 06/04/2024 | Lượt xem: 282 | Lượt tải: 0
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Tóm tắt Luận án Nghiên cứu mô phỏng sự phát thải khí nhà kính (CH₄, N₂O) trong môi trường đất lúa lưu vực sông Vu Gia – Thu Bồn, tỉnh Quảng Nam, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
*****************
NGÔ ĐỨC MINH
NGHIÊN CỨU MÔ PHỎNG SỰ PHÁT THẢI KHÍ NHÀ KÍNH
(CH4, N2O) TRONG MÔI TRƢỜNG ĐẤT LÚA
LƢU VỰC SÔNG VU GIA – THU BỒN, TỈNH QUẢNG NAM
Chuyên ngành: Khoa học môi trường
Mã số: 62440301
DỰ THẢO TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC MÔI TRƢỜNG
Hà Nội - 2017
Công trình được hoàn thành tại: Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học
Quốc gia Hà Nội
Người hướng dẫn khoa học:
1. PGS.TS. Nguyễn Mạnh Khải
2. PGS.TS. Mai Văn Trịnh
Phản biện 1: .
Phản biện 2: .
Phản biện 3: .
Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận án Tiến sĩ cấp Đại học
Quốc gia tại Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Hà Nội vào hồi.giờ., ngày
tháng.năm.....
Có thể tìm hiểu Luận án Tiến sĩ tại:
- Thư viện Quốc gia Việt Nam;
- Trung tâm thông tin Thư viện, Đại học Quốc gia Hà Nội
1
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Lưu vực sông Vu Gia-Thu Bồn (VG-TB) là một trong những lưu vực sông lớn nhất
và cũng là vùng kinh tế và nông nghiệp trọng điểm ở khu vực Nam Trung Bộ. Lưu vực sông
VG-TB có diện tích đất trồng trọt trên 120.000 ha, trong đó gần 50% được sử dụng cho
canh tác lúa (tương đương 60.700 ha). Đây là vùng sản xuất lúa lớn thứ hai ở khu vực Nam
Trung Bộ. Lúa được coi là cây lương thực quan trọng nhất tại khu vực này [Sở Nông nghiệp
và PTNT Quảng Nam, 2014].
Hiện nay, Việt Nam đã có khá nhiều các nghiên cứu về phát thải KNK (đặc biệt là
các nghiên cứu trên đồng ruộng) nhưng tập trung chủ yếu tại đồng bằng sông Hồng và đồng
bằng sông Cửu Long. Tuy nhiên, các nghiên cứu về phát thải CH4, N2O tại các vùng trồng
lúa nhỏ hơn, hầu như chưa được tiến hành. Ngoài ra, mặc dù kỹ thuật, quy trình đo và quan
trắc KNK quy mô điểm trong canh tác lúa gần đây đã được cải thiện đáng kể, nhưng những
dự báo phát thải KNK trong canh tác lúa quy mô vùng sinh thái hay toàn quốc vẫn còn
nhiều khá hạn chế do thiếu phương pháp/công cụ tính toán đủ tin cậy và toàn diện. Cho đến
nay, việc áp dụng mô hình DNDC để ước lượng phát thải CH4, N2O từ các hệ sinh thái nông
nghiệp đã dần được quan tâm. Tuy nhiên, do thiếu dữ liệu/thông số thực tế để kiểm chứng
và hiệu chỉnh mô hình cho phù hợp nên phần lớn các nghiên cứu trên vẫn phải sử dụng các
thông số mặc định hay dữ liệu tham khảo để chạy mô hình DNDC.
Xuất phát từ những vấn đề lý luận trên cùng với yêu cầu cấp bách về việc lựa chọn,
hoàn thiện phương pháp tính toán đủ tin cậy, nhanh chóng, ít chi phí để phục vụ cho nghiên
cứu động thái phát thải KNK trong đất lúa ở quy mô điểm, tính toán mức phát thải và phân
bố không gian phát thải KNK từ canh tác lúa ở quy mô vùng, chúng tôi tiến hành đề tài:
“Nghiên cứu mô phỏng sự phát thải khí nhà kính (CH4, N2O) trong môi trường đất lúa
lưu vực sông Vu Gia – Thu Bồn, tỉnh Quảng Nam”.
2. Mục tiêu, đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
2.1. Mục tiêu nghiên cứu
Nghiên cứu này được thực hiện với các mục tiêu sau:
- Xác định động thái phát thải CH4 và N2O từ môi trường đất lúa nước trong mối
quan hệ với một số yếu tố khí hậu, tính chất đất và biện pháp canh tác.
- Xác định tác động tiềm năng của các biện pháp canh tác thay thế khác nhau đối với
mức phát thải CH4 và N2O cũng như năng suất lúa (tập trung vào đánh giá ảnh hưởng của
các biện pháp tưới tới sự phát thải CH4 và N2O).
- Ước tính phát thải và lập bản đồ phát thải CH4 và N2O quy mô toàn vùng.
- Đề xuất hệ số phát thải CH4 và hệ số tỷ lệ của các chế độ tưới cho vùng nghiên cứu
và lộ trình áp dụng chế độ tưới tiết kiệm để vừa giảm phát thải KNK, vừa duy trì được năng
suất lúa.
2
2.2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu: Đề tài tập trung nghiên cứu, đánh giá ảnh hưởng của các
biện pháp tưới tới sự phát thải CH4 và N2O của các hệ canh tác có lúa thuộc lưu vực sông
Vu Gia – Thu Bồn, làm cơ sở cho hiệu chỉnh mô hình sinh địa hóa DNDC.
- Phạm vi nghiên cứu: Đề tài tiến hành nghiên cứu thực nghiệm trên 2 điểm thuộc hai
vùng canh tác lúa chính, điển hình của lưu vực VG-TB: (i) huyện Đại Lộc - đại diện cho
vùng trung du và (ii) huyện Duy Xuyên - đại diện cho vùng đồng bằng thấp. Sau đó, sử
dụng mô hình DNDC đã hiệu chỉnh để tính toán tổng lượng phát thải toàn lưu vực sông Vu
Gia – Thu Bồn.
3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
3.1. Ý nghĩa khoa học
- Cung cấp bằng chứng khoa học và cơ sở dữ liệu cho việc hiệu chỉnh, thẩm định,
kiểm tra độ chính xác của mô hình DNDC (phần mềm kiểm kê phát thải KNK từ canh tác
lúa), trước khi sử dụng mô hình để tính toán mức phát thải và tiềm năng giảm phát thải của
chế độ tưới tiết kiệm cho vùng nghiên cứu.
- Cung cấp thêm các bằng cơ sở khoa học và dữ liệu tham khảo cho các nghiên cứu
giảm thiểu phát thải KNK trong nông nghiệp ở Việt Nam.
- Cung cấp cơ sở khoa học và dữ liệu tham khảo cho việc nghiên cứu và đề xuất biện
pháp canh tác phù hợp cho canh tác lúa bền vững (vừa đảm bảo được năng suất, vừa giảm
phát thải khí nhà kính) tại lưu vực sông Vu Gia Thu Bồn.
3.2. Ý nghĩa thực tiễn
Những kết quả thu được từ nghiên cứu này sẽ là dữ liệu cơ sở có giá trị trong công
tác kiểm kê KNK từ sản xuất nông nghiệp nói chung và sản xuất lúa nói riêng của toàn vùng
và các khu vực có điều kiện tương tự ở Việt Nam.
Các kết quả nghiên cứu còn có thể được sử dụng trong lập kế hoạch quản lý đất đai
với trọng tâm là các lồng ghép các chiến lược giảm nhẹ BĐKH vào trong các dự án, chương
trình phát triển nông nghiệp ở khu vực ven biển miền Trung Việt Nam.
4. Những đóng góp mới của đề tài:
- Nghiên cứu này là một trong những nghiên cứu đầu tiên ở Việt Nam kết hợp 3
thành phần trong một nghiên cứu điển hình ở Việt Nam: (i) dữ liệu thực địa về lượng phát
thải KNK (ii) dữ liệu về phương canh tác được thu thập từ nông dân địa phương (iii) các
kết quả định lượng về lượng phát thải KNK bằng mô hình DNDC đã được hiệu chuẩn và
kiểm định
- Sử dụng kỹ thuật GIS để tích hợp kết quả tính toán từ mô hình DNDC vào hiện thị
trên bản đồ để mô tả phân bố không gian các vùng với các mức độ phát thải CH4 và N2O
khác nhau, dựa trên các chế độ tưới khác nhau.
3
- Đề xuất hệ số phát thải (EF) và hệ số tỷ lệ đối với các chế độ tưới (SFw) (sử dụng
để tính toán kiêm kê KNK theo Tier 2 của IPCC) riêng cho khu vực nghiên cứu, một trong
những vùng canh tác lúa chính ở duyên hải miền Trung Việt Nam.
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU
1.1. Khí nhà kính và hiệu ứng ấm lên toàn cầu
Biến đổi khí hậu toàn cầu đang trở thành một vấn đề “thời sự” trong khoa học và chính trị
hiện nay. Có rất nhiều tranh cãi về nguyên nhân gây ra biến đổi khí hậu: do hoạt động của
con người hay hoạt động chính tự nhiên. Tuy nhiên, qua các quan trắc và nghiên cứu lâu dài
trên phạm vi toàn thế giới, các nghiên cứu khoa học đã chứng minh rằng: sự thay đổi khí
hậu đương đại (ví dụ như tăng nhiệt độ) chủ yếu là do sự phát thải các khí nhà kính (KNK)
từ các hoạt động của con người, bao gồm: gồm hơi nước (H2O), cácbon điôxít (CO2), mê-
tan (CH4), ôxit-nitơ (N2O), ozone (O3), các khí chlorofluorocacbon CFC [IPCC, 2007].
Nếu như sự gia tăng nồng độ và lượng khí CO2 trong khí quyển chủ yếu do sử dụng nhiên
liệu hoá thạch và thay đổi sử dụng đất, thì CH4 và N2O phát thải chủ yếu từ hoạt động nông
nghiệp [IPCC, 2007]. Cácbon điôxit (CO2), khí mê-tan (CH4), và ôxit nitơ (N2O) là các khí
nhà kính quan trọng góp phần gây ra hiệu ứng ấm lên toàn cầu ở mức tương ứng là 60%,
15% và 5% [IPCC 2007].
1.2. Phát thải khí nhà kính trong nông nghiệp trên thế giới và ở Việt Nam
1.2.1. Phát thải khí nhà kính trong nông nghiệp trên thế giới
Theo Ủy Ban Liên Chính phủ về biến đổi khí hậu (IPCC), 3 loại KNK được quan
tâm nhất trong nông nghiệp là CO2 (45%), CH4 (44%) và N2O (11%); trong đó 57,5% phát
thải từ canh tác lúa; 21,8% phát thải từ đất; 17,2% phát thải từ chăn nuôi; 3,5% từ đốt phụ
phẩm nông nghiệp, đốt đồng cỏ Trong trồng trọt, lượng phát thải KNK trung bình từ canh
tác lúa là 20 tấn CO2 quy đổi/ha, mía 28 tấn CO2 quy đổi /ha, đậu tương 17 tấn CO2 quy
đổi/ha, sắn 12 tấn CO2 quy đổi/ha, lạc 10 tấn CO2 quy đổi/ha, ngô 7 tấn CO2 quy đổi/ha
[dẫn theo Nguyễn Văn Bộ và cs,, 2016]
1.2.2. Phát thải khí nhà kính trong nông nghiệp tại Việt Nam
Tổng lượng KNK phát thải trong năm 2010 từ nông nghiệp là 88,35 triệu tấn CO2
tương đương, trong đó canh tác trồng lúa đóng góp 44,6 triệu tấn CO2 tương đương (chiếm
50,49%); còn lại 10,72% tổng lượng KNK phát thải từ quá trình lên men của động vật nhai
lại trong chăn nuôi:, 9,69% từ phân chuồng, 26,95% từ đất nông nghiệp và 2,15% từ phế
phụ phẩm nông nghiệp [MONRE, 2014].
1.3. Phát thải khí nhà kính từ canh tác lúa trên thế giới và ở Việt Nam
1.3.1. Phát thải khí nhà kính từ canh tác lúa trên thế giới
Lúa là cây lương thực chính của gần 50% dân số thế giới (Fageria và cộng sự, 2011).
Các cánh đồng lúa và các hệ thống canh tác có lúa được coi là một nguồn phát thải KNK
4
quan trọng. Sản xuất lúa gạo là nguồn phát thải CH4 chính (loại KNK nhân tạo lớn thứ hai
sau CO2) (IPCC 2007), có tiềm năng gây hiệu ứng ấm lên toàn cầu lớn gấp 25 lần so với
CO2. Hệ canh tác lúa nước cung cấp gần 80% sản lượng gạo toàn cầu (Fageria và cộng sự,
2011) nhưng cũng là nguồn phát thải khí CH4 chính khi đóng góp 80% tổng lượng CH4 phát
thải từ tất các loại hình canh tác lúa trên thế giới [Deepanjan Majumdar, 2003] và 18% vào
sự ấm lên toàn cầu [Denman và cộng sự, 2007].
1.3.2. Phát thải khí nhà kính từ canh tác lúa tại Việt Nam
Canh tác lúa là nguồn phát thải KNK lớn nhất trong ngành nông nghiệp ở Việt Nam.
Tổng lượng KNK phát thải trong sản xuất lúa chủ yếu từ việc canh tác lúa nước có tưới với
41,3 triệu tấn CO2 tương đương. Sản xuất lúa dự kiến sẽ vẫn là nguồn phát thải khí nhà kính
lớn nhất trong lĩnh vực nông nghiệp với 39,1 triệu tấn CO2 tương đương vào năm 2020, và
40,0 triệu tấn CO2 tương đương năm 2030.
1.4. Cơ chế hình thành và phát thải khí CH4 và N2O trong môi trƣờng đất lúa
1.4.1. Cơ chế hình thành và giải phóng khí CH4 trong đất lúa
Mê-tan (CH4) được sản sinh trong đất khi chất hữu cơ bị phân hủy dưới điều kiện kị
khí. Thông thường, môi trường có ôxy đầy đủ, hầu hết các C trong chất hữu cơ đang phân
huỷ sẽ chuyển thành CO2. Tuy nhiên, trong trường hợp không có ôxy, quá trình phân hủy
chất hữu cơ sẽ không được thực hiện triệt để và C được giải phóng dưới dạng CH4. Sau khi
hình thành, CH4 được giải phóng vào khí quyển thông qua sự khuếch tán, sủi bọt khí và
thông qua hệ thống mô khí của cây.
1.4.2. Cơ chế hình thành và giải phóng khí N2O trong đất lúa
Khí N2O trong ruộng lúa là sản phẩm trung gian và được hình thành từ quá trình
nitrat hóa (trong điều kiện hiếu khí (ôxy hóa)) và quá trình phản nitrat hóa (trong điều kiện
bán kị khí (khử)) [Khalil et al., 2004]. Trong quá trình nitrat hóa, N2O được hình thành
trong điều kiện hạn chế oxy bằng cách chuyển hóa nitrite hoặc hydroxylamine. Trong quá
trình phản nitrat, tỷ lệ N2O hình thành liên quan đến lượng N2 tăng khi O2 tăng lên và
cacbon giảm xuống [Kirk, 2004]. N2O được tạo ra tối đa ở khoảng Eh từ 200 đến 500 mV
[Yu và cộng sự, 2007].
1.5. Các yếu tố ảnh hƣởng đến phát thải CH4 và N2O.
Một số yếu tố quan trọng ảnh hưởng trực tiếp hoặc gián tiếp đến hình thành và phát
thải CH4 và N2O là chế độ nước (tưới tiêu), quản lý chất hữu cơ (tàn dư cây trồng, rơm rạ và
các chất hữu cơ khác), khí hậu (nhiệt độ), tính chất đất (Hàm lượng OM, pH và Eh, các hoạt
động của vi sinh vật), các giống lúa và các hoạt động canh tác khác như làm đất, bón
phân .
1.6. Sử dụng mô hình hóa trong mô phỏng phát thải KNK từ nông nghiệp
Gần đây, một số phương pháp đã được sử dụng để dự đoán lượng phát thải CH4 và
N2O từ các canh tác nông nghiệp. Sử dụng mô hình mô phỏng là một trong những cách tiếp
5
cận phổ biến đang được áp dụng rộng rãi để ước tính mức phát thải khí nhà kính từ nông
nghiệp và lâm nghiệp. Định lượng phát thải KNK từ đất là cần thiết cho các nghiên cứu quy
mô toàn cầu trong bối cảnh biến đổi khí hậu diễn ra trên quy mô lớn [Li et al., 1997].
Trong những năm gần đây, các mô hình sinh địa hóa này đóng một vai trò quan trọng
trong việc mô tả động thái quá trình hình thành CH4 và N2O trong đất lúa và có thể ước
lượng mức phát thải CH4 và N2O ở quy mô khu vực hoặc toàn cầu. Trong số các mô hình
hiện có, mô hình DNDC được coi là mô hình ứng rộng phổ biến nhất trên thế giới.
CHƢƠNG 2. NỘI DUNG, ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Nội dung nghiên cứu
- Rà soát, điều tra và thu thập các tài liệu, số liệu và dữ liệu liên quan xây dựng CSDL đầu
vào của mô hình: số liệu khí tượng, đất đai, phương thức canh tác tại các vùng lúa chính của
tỉnh Quảng Nam phục vụ việc mô phỏng và tính toán lượng CH4 và N2O trong đất lúa vùng
nghiên cứu.
- Xây dựng thí nghiệm đồng ruộng để quan trắc số liệu phát thải khí CH4 và N2O và năng
suất lúa trên đất phù sa cổ (dưới các chế độ tưới và bón phân khác nhau), và sử dụng để hiệu
chỉnh mô hình.
- Kiểm định mô hình DNDC và đánh giá động thái phát thải CH4 và N2O từ môi trường đất
lúa nước trong mối quan hệ với một số yếu tố khí hậu, tính chất đất và biện pháp canh tác.
- Sử dụng mô hình DNDC đã hiệu chỉnh và kiểm định để xác định lượng CH4 và N2O phát
thải trên quy mô toàn vùng và lập bản đồ phát thải CH4 và N2O (dưới ảnh hưởng các các
biện pháp canh tác khác nhau - tập trung vào biện pháp tưới);
- Đề xuất thông số phát thải (EF) CH4 và N2O cho vùng nghiên cứu; và đề xuất một số biện
pháp canh tác tổng hợp hướng tới canh tác lúa bền vững, phát thải thấp cho vùng nghiên
cứu.
2.2. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
2.2.1. Đối tượng nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu của luận án bao gồm:
(1) Hệ canh tác lúa nước trên lưu vực sông Vu Gia – Thu Bồn, tỉnh Quảng Nam;
(2) Khí CH4 và N2O phát thải từ hệ canh tác lúa nước lưu vực sông Vu Gia – Thu
Bồn, tỉnh Quảng Nam;
(3) Mối quan hệ giữa phương thức canh tác (tập trung vào chế độ tưới) với phát thải
CH4 và N2O từ hệ canh tác lúa nước lưu vực sông Vu Gia – Thu Bồn, tỉnh Quảng Nam.
2.2.2. Phạm vi nghiên cứu
- Về không gian: luận án tập trung vào lưu vực sông Vu Gia – Thu Bồn, tỉnh Quảng
Nam.
6
- Về thời gian: nghiên cứu tính toán sự lượng phát thải CH4 và N2O từ các hệ canh
tác có lúa ở lưu vực sông Vu Gia – Thu Bồn, tỉnh Quảng Nam trong thời điểm nghiên cứu
(2012–2017).
- Về nội dung: luận án tập trung nghiên cứu phát thải CH4 và N2O trong đất lúa dưới
tác động của 2 chế độ tưới (tưới tiết kiệm-ướt khô xen kẽ và tưới ngập).
2.3. Phƣơng pháp nghiên cứu:
2.3.1. Phương pháp thu thập thông tin và điều tra nông hộ:
Thu thập thông tin, dữ liệu cơ bản: thông tin về điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội về sản
xuất nông nghiệp và canh tác lúa, dữ liệu về không gian, số liệu khí tượng, về đất
Thu thập thông tin thứ cấp:
Đánh giá nhanh có sự tham gia của nông dân (PRA):
Điều tra nông hộ:
2.3.2. Phương pháp bố trí thí nghiệm đồng ruộng
2.3.2.1. Địa điểm và thời gian thực hiện thí nghiệm
- Các thí nghiệm đồng ruộng được tiến hành trong hai vụ Hè Thu 2012 và Đông
Xuân 2013 tại xã Đại Quang – huyện Đại Lộc (đại diện cho cùng trung du) và thị trấn Nam
Phước – huyện Duy Xuyên (đại diện cho vùng đồng bằng).
2.3.2.2. Bố trí thí nghiệm
Thí nghiệm được bố trí theo kiểu khối hoàn chỉnh (CBD) với 3 lần nhắc lại, kích
thước mỗi ô thí nghiệm (5mx5m=25 m2) với 12 ô thí nghiệm (4 công thức x 3 lần nhắc lại)
nhằm đánh giá ảnh hưởng của chế độ tưới nước và mức phân bón đến phát thải CH4 và N2O.
Thí nghiệm được bố trí với 2 yếu tố:
Chế độ tưới (yếu tố chính): (1) tưới ngập nước thường xuyên (TN); (2) Tưới nước ướt khô
xen kẽ (TTK).
2 kiểu/chế độ bón phân (yếu tố phụ): (1) Bón theo mức bón phổ biến của nông dân (MB1):
120 N + 70 P2O5 + 60 K2O; (2) Bón theo khuyến cáo của Sở NN&PTNT (MB2): 10 tấn phân
chuồng + 100 N + 60 P2O5 + 80 K2O;
2.3.2.3. Lấy mẫu và phân tích khí CH4 và N2O
a. Phương pháp thu mẫu khí: Theo quy trình của IRRI và IPCC
b. Phương pháp phân tích khí: Phân tích khí CH4 và N2O bằng máy sắc khí (GC) -
SRI6810C với 2 đầu dẫn FID (phân tích CH4) và ECD (phân tích N2O) kết hợp máy vi tính.
2.3.3. Phương pháp mô hình hoá
2.3.3.1. Giới thiệu về mô hình DNDC
Mô hình DNDC 9.5 được sử dụng cho nghiên cứu này. Mô hình DNDC là mô hình
sinh địa hóa trong đất, cho phép dự báo lượng cacbon được giữ lại trong đất, hàm lượng
đạm bị mất, sự phát thải một số khí nhà kính như CO2, CH4, N2O từ các hệ sinh thái nông
nghiệp (Giltrap et al, 2010).
7
Mô hình DNDC có 2 chế độ chạy: theo điểm (site mode) và theo vùng (regional mode).
* Các dữ liệu đầu vào của mô hình: Các dữ liệu về khí tượng thủy văn (nhiệt độ,
lượng mưa, tốc độ gió, bức xạ mặt trời, độ ẩm); Các dữ liệu về canh tác (giống, thời gian
gieo cấy, thu hoạch, phân bón, tưới nước, quản lý mùa vụ, cỏ hại); Các dữ liệu về đất đai
(pH, tỷ trọng, hàm lượng sét, hàm lượng OC, NO3
-
, NH4
+).
* Các dữ liệu đầu ra của mô hình: Lượng phát thải khí CH4, N2O trên một đơn vị
diện tích canh tác lúa, nhiều chỉ số khác liên quan đến OC, Eh, độ ẩm đất
2.3.3.2. Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình
Mô hình được kiểm chứng bằng cách so sánh kết quả ước lượng phát thải của mô
hình với kết quả phân tích mẫu khí lấy từ thí nghiệm đồng ruộng. Tiếp theo, các thông số và
biến số của mô hình được hiệu chỉnh (calibration) để kết quả tính toán của mô hình gần với
kết quả đo thực địa trong cùng điều kiện khí tựợng, đất đai, cây trồng và canh tác.
2.3.3.3. Đánh giá độ nhạy mô hình
Trong mỗi kịch bản, một thông số đầu vào tăng hoặc giảm so với giá trị thực tế,
trong khi các thông số còn lại không đổi (giữ nguyê ở giá trị nền). Cơ sở lựa chọn giá trị này
là khoảng thay đổi này đủ lớn để kết quả ước lượng ở kịch bản thực tế tạo ra sự khác biệt để
có thể so sánh được.
2.3.4. Hệ thống thông tin địa lý và phương pháp bản đồ
Phương pháp xây dựng bản đồ: - Phân tích chồng xếp và Hiển thị
2.3.5. Phương pháp kiểm soát độ không chắc chắn của mô hình
Trong nghiên cứu này, độ không chắc chắn này hạn chế bằng cách sử dụng phương
pháp MSF (Model Significant/Sensitive Factor): mô hình DNDC tính toán lượng CH4 và
lượng N2O phát thải hàng năm cho hai kịch bản: (1) phát thải tối thiểu và (2) phát thải tối
đa. Các kịch bản phát thải tối thiểu sử dụng giá trị OC, pH, tỷ trọng nhỏ nhất và giá trị của
hàm lượng sét cao nhất trong đất; trong khi kịch bản phát thải tối đa bao gồm các giá trị
SOC, pH và mật độ cao nhất và giá trị nhỏ nhất của hàm lượng sét
2.3.6. Phương pháp xử lý thống kê
Số liệu điều tra và thí nghiệm được xử lý thống kê bằng phần mềm SPSS (Statistical
Package for Social Science – Ver.19) và Statistic 9.0. Đồ thị được vẽ theo phần mềm Excel.
2.4. Đặc điểm tự nhiên và sản xuất lúa vùng nghiên cứu:
2.4.1. Đặc điểm về tự nhiên
2.4.1.1. Địa hình, địa mạo
Địa hình Quảng Nam đa dạng, có đầy đủ các dạng địa hình: đồi núi, vùng bán sơn địa
và đồng bằng ven biển.
2.4.1.2. Khí hậu và thủy văn
Quảng Nam nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới ẩm, gió mùa khu vực Nam Trung bộ,
nóng ẩm, mưa nhiều và mưa theo mùa, chịu ảnh hưởng của mùa đông lạnh.
8
2.4.1.3. Tài nguyên đất
Quảng Nam có 10 nhóm đất chính: Nhóm đất đỏ vàng: chiếm 76,31% tổng diện tích
tự nhiên, còn lại là các nhóm khác (đất mùn vàng đỏ trên núi, Nhóm đất phù sa, Nhóm đất
cát, Đất dốc tụ; Nhóm đất xám bạc màu; Nhóm đất phèn)
2.4.2. Đặc điểm hiện trạng sản xuất lúa
2.4.2.1. Đất sản xuất lúa:
Quảng Nam có tổng diện tích đất lúa là 56.409 ha, trong đó có 41.160 ha đất chuyên
lúa nước (lúa-lúa), 7.124 ha đất trồng lúa nương và 8.125 ha đất trồng lúa khác (lúa-cây
màu). Đất trồng lúa nước chiếm 87,46% tổng diện tích đất trồng lúa phân bố tập trung chủ
yếu ở các huyện đồng bằng, vùng trung du chủ động nước tưới
2.4.2.2. Đặc điểm về canh tác lúa ở Quảng Nam
a. Thời vụ: Từ năm 2001, Quảng Nam chuyển từ 3 vụ lúa sang 2 vụ lúa. Nng dân được
khuyến khích trồng các giống lúa ngắn hạn vào vụ hè thu với