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.pdf

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

Lu

CHU SỸ HUÂN

ận
án

tiế

Tài liệu rẻ

NGHIÊN CỨU CÁC GIẢI PHÁP
GIẢM PHÁT THẢI KHÍ NHÀ KÍNH

n

TRONG SẢN XUẤT LÚA TỈNH THÁI BÌNH

sĩ
ới

m
nh

ất

LUẬN ÁN TIẾN SĨ

NHÀ XUẤT BẢN HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP - 2023

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

CHU SỸ HUÂN

ận

Lu
NGHIÊN CỨU CÁC GIẢI PHÁP

án

GIẢM PHÁT THẢI KHÍ NHÀ KÍNH

n

tiế

Tài liệu rẻ

TRONG SẢN XUẤT LÚA TỈNH THÁI BÌNH

sĩ
Khoa học đất

Mã số:

9 62 01 03

ới

m

Ngành:

Người hướng dẫn: PGS.TS. Mai Văn Trịnh

nh

PGS.TS. Cao Việt Hà

ất


ận
Lu

án

n

tiế

sĩ

Tài liệu rẻ

HÀ NỘI - 2023

ới
m

ất
nh

ii


LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi, các kết quả nghiên
cứu được trình bày trong luận án là trung thực, khách quan và chưa từng dùng để bảo vệ
lấy bất kỳ học vị nào.

Lu

Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận án đã được cám ơn,
các thơng tin trích dẫn trong luận án này đều được chỉ rõ nguồn gốc. Một số kết quả đã
được tác giả cơng bố trên tạp chí khoa học chun ngành, báo cáo khoa học với sự đồng
ý của đồng tác giả phù hợp với các quy định hiện hành. Việc sử dụng các nguồn thông
tin, số liệu này chỉ phục vụ cho mục đích nghiên cứu, học thuật.
Hà Nội, ngày

tháng 11 năm 2023

ận
án

tiế

Tài liệu rẻ

Tác giả luận án

Chu Sỹ Huân

n
sĩ
ới

m
ất

nh
i


LỜI CẢM ƠN
Trước tiên, tác giả xin trân trọng cảm ơn Học Viện Nông nghiệp Việt Nam, Viện
Môi trường Nông nghiệp, Ban Quản lý Khu Cơng nghệ cao Hồ Lạc – Bộ Khoa học và
Công nghệ đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tơi trong q trình nghiên cứu và hồn
thành luận án.
Với lịng biết ơn sâu sắc, tác giả xin gửi lời cảm ơn đặc biệt tới hai thầy cô hướng
dẫn là PGS.TS. Mai Văn Trịnh và PGS.TS. Cao Việt Hà đã tận tình hướng dẫn từ những
giai đoạn đầu để xây dựng định hướng nghiên cứu đến suốt q trình triển khai nghiên
cứu và hồn thiện luận án.

Lu

án

tiế

Tài liệu rẻ

ận

Tác giả xin gửi lời cảm ơn tới Tổng cục Khí tượng Thủy văn, Tổng cục Quản lý đất
đai (cũ), Viện Thổ nhưỡng Nơng hóa, Viện Mơi trường Nông nghiệp đã cung cấp tài liệu,
số liệu cần thiết cho việc hoàn thành nghiên cứu của luận án. Tác giả xin chân thành cảm
ơn các cán bộ của Viện Môi trường Nông nghiệp đã giúp đỡ tác giả trong suốt q trình
nghiên cứu. Xin vơ cùng biết ơn các chuyên gia, các nhà khoa học từ nhiều đơn vị, cơ
quan, viện nghiên cứu đã có những góp ý khoa học cũng như hỗ trợ nguồn tài liệu, số liệu
cho tác giả trong suốt quá trình thực hiện luận án.

n

Nghiên cứu này là một phần của đề tài “Nghiên cứu xây dựng hệ số phát thải khí
nhà kính quốc gia cho cây lúa và các loại cây trồng cạn chủ yếu phục vụ kiểm kê khí nhà
kính và xây dựng các giải pháp giảm nhẹ phát thải khí nhà kính ngành nông nghiệp”. Mã
số: BĐKH 21/16-20. Tác giả xin chân thành cám ơn chương trình Khoa học và Cơng
nghệ cấp quốc gia về TNMT & BĐKH đã tạo điều kiện cho tác giả thực hiện nghiên cứu
này.

sĩ

ới

m

ất

nh

Cuối cùng, tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất tới những người
thân yêu trong gia đình, bạn bè, đồng nghiệp đã luôn ở bên cạnh, động viên về tinh thần,
chia sẻ những khó khăn, tạo điều kiện tốt nhất để tác giả hoàn thành tốt nhất luận án của
mình.

Hà Nội, ngày

tháng 11 năm 2023

Tác giả luận án

Chu Sỹ Huân

ii


MỤC LỤC
Trang
Lời cam đoan ..................................................................................................................... i
Lời cảm ơn ........................................................................................................................ ii
Mục lục ........................................................................................................................... iii
Danh mục chữ viết tắt ..................................................................................................... vii
Danh mục bảng .............................................................................................................. viii
Danh mục hình ................................................................................................................. xi

Lu

Trích yếu luận án ........................................................................................................... xiii

ận

Thesis abstract................................................................................................................. xv
Phần 1. Mở đầu ............................................................................................................... 1

1.2.

Mục tiêu nghiên cứu ........................................................................................... 3

1.3.

Phạm vi nghiên cứu ............................................................................................ 3

1.4.

Những đóng góp mới của đề tài.......................................................................... 3

1.5.

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài ............................................................ 4

1.5.1.

Ý nghĩa khoa học ................................................................................................ 4

1.5.2.

Ý nghĩa thực tiễn ................................................................................................ 4

n

tiế

Tài liệu rẻ

Tính cấp thiết của đề tài ..................................................................................... 1

án

1.1.

sĩ

m

ới

Phần 2. Tổng quan các vấn đề nghiên cứu ................................................................... 5
Phát thải khí nhà kính trong nông nghiệp trên thế giới và ở việt nam................ 5

2.1.1.

Khái niệm Khí nhà kính và hiệu ứng nhà kính ................................................... 5

2.1.2.

Phát thải khí nhà kính trong nơng nghiệp trên thế giới ...................................... 8

2.1.3.

Phát thải khí nhà kính trong nơng nghiệp tại Việt Nam ................................... 12

2.2.

Phát thải khí nhà kính từ canh tác lúa nước ...................................................... 15

2.2.1.

Thực trạng sản xuất lúa nước trên thế giới và ở Việt Nam .............................. 15

2.2.2.

Cơ chế phát thải khí nhà kính trong canh tác lúa nước .................................... 21

2.2.3.

Những yếu tố ảnh hưởng đến phát thải khí nhà kính trong canh tác lúa
nước .................................................................................................................. 25

2.3.

Một số phương pháp xác định phát thải khí nhà kính trong canh tác lúa
nước .................................................................................................................. 32

ất

nh

2.1.

iii


2.3.1.

Phương đo phát thải ngoài thực địa .................................................................. 32

2.3.2.

Ứng dụng mơ hình hóa trong xác định phát thải .............................................. 34

2.4.

Các giải pháp nhằm giảm thiểu phát thải khí nhà kính trong canh tác lúa
nước .................................................................................................................. 40

2.4.1.

Biện pháp phơi ruộng ....................................................................................... 41

2.4.2.

Tưới khô ướt xen kẽ (AWD) ............................................................................ 42

2.4.3.

Canh tác tối thiểu .............................................................................................. 43

2.4.4.

Công nghệ cấy lúa hiệu ứng hàng biên ............................................................. 44

2.4.5.

Giảm phát thải thông qua chuyển đổi cơ cấu luân canh ................................... 44

Lu

Giảm phát thải thông qua chuyển đổi đất lúa kém hiệu quả sang các loại
hình sử dụng khác ............................................................................................. 45

2.4.7.

Sử dụng các giống chín sớm (ngắn ngày) và giảm lượng giống gieo trồng ..... 46

2.4.8.

Tăng cường sử dụng phân ammonia sulphate (SA) thay thế Urea ................... 47

2.4.9.

Giải pháp giảm phát thải trong quản lý đất và sử dụng phân bón .................... 47

án

Tài liệu rẻ

ận

2.4.6.

tiế

2.4.10. Ủ yếm khí phụ phẩm nông nghiệp .................................................................... 48

n

2.4.11. Sử dụng than sinh học....................................................................................... 49
2.4.12. Hệ thống canh tác lúa cải tiến (SRI) ................................................................. 50

sĩ

2.5.

Định hướng nghiên cứu .................................................................................... 51

m

Phần 3. Vật liệu và phương pháp nghiên cứu ............................................................ 53
Đối tượng và vật liệu nghiên cứu ..................................................................... 53

3.1.1.

Đối tượng nghiên cứu ....................................................................................... 53

3.1.2.

Vật liệu nghiên cứu ........................................................................................... 53

3.2.

Nội dung nghiên cứu ........................................................................................ 53

3.2.1.

Các yếu tố tự nhiên – kinh tế xã hội tỉnh Thái Bình ......................................... 53

3.2.2.

Xác định động thái phát thải khí nhà kính trong canh tác lúa ở Thái Bình ...... 53

3.2.3.

Xây dựng bản đồ phát thải khí nhà kính trong sản xuất lúa tỉnh Thái Bình ..... 54

3.2.4.

Xây dựng các giải pháp giảm phát thải khí nhà kính trong canh tác lúa
nước tỉnh Thái Bình .......................................................................................... 54

3.3.

Phương pháp nghiên cứu .................................................................................. 54

3.3.1.

Phương pháp thu thập số liệu thứ cấp............................................................... 54

3.3.2.

Phương pháp phỏng vấn nông hộ ..................................................................... 55

ới

3.1.

ất

nh

iv


3.3.3.

Phương pháp chọn điểm nghiên cứu ............................................................... 55

3.3.4.

Chế độ canh tác lúa tại các điểm lấy mẫu khí .................................................. 56

3.3.5.

Phương pháp lấy mẫu đất và phân tích mẫu đất ............................................... 57

3.3.6.

Phương pháp lấy mẫu khí ................................................................................. 57

3.3.7.

Phân tích và tính toán lượng phát thải .............................................................. 60

3.3.8.

Phương pháp xử lý số liệu thống kê ................................................................. 61

3.3.9.

Phương pháp mơ hình hố sử dụng phần mềm DNDC để tính tốn phát
thải khí nhà kính ............................................................................................... 62

3.3.10. Phương pháp phân tích khơng gian sử dụng hệ thống thơng tin địa lý............. 64

Lu

3.3.11.

ận

Tính tiềm năng giảm phát thải khí nhà kính áp dụng biện pháp tưới khơ
xen kẽ ................................................................................................................ 66

3.3.12. Phương pháp tính phát thải khia nhà kính của các loại phân đạm.................... 70

án

Phần 4. Kết quả và thảo luận ...................................................................................... 72
Điều kiện tự nhiên – kinh tế xã hội tỉnh Thái Bình .......................................... 72

4.1.1.

Khái quát điều kiện tự nhiên của tỉnh Thái Bình .............................................. 72

4.1.2.

Điều kiện kinh tế xã hội .................................................................................... 80

4.1.3.

Cơ cấu, thời vụ và đặc điểm canh tác ............................................................... 84

4.2.

Động thái phát thải khí nhà kính trong canh tác lúa ở Thái Bình ..................... 88

4.2.1.

Đặc tính lý hóa của đất tại các điểm thí nghiệm ............................................... 88

4.2.2.

Động thái phát thải khí CH4 từ ruộng lúa trên đất phù sa, đất mặn và đất
phèn .................................................................................................................. 89

4.2.3.

Động thái phát thải khí Oxít Ni tơ (N2O) từ ruộng lúa trên đất phù sa, đất
mặn và đất phèn ................................................................................................ 91

4.2.4.

Phát thải khí nhà kính theo vụ và tiềm năng nóng lên tồn cầu (GWP) ........... 93

4.3.

Bản đồ phát thải khí nhà kính từ sản xuất lúa tỉnh Thái Bình .......................... 95

4.3.1.

Xây dựng đầu vào cho mơ hình ........................................................................ 96

4.3.2.

Đánh giá độ nhạy, hiệu chỉnh và kiểm định mơ hình ..................................... 102

4.3.3.

Phát thải khí nhà kính tính tốn bằng mơ hình DNDC và đo thực tế tại tỉnh
Thái Bình ........................................................................................................ 107

4.3.4.

Xây dựng bản đồ phát thải CH4, N2O và quy đổi CO2 (CO2tđ) ..................... 110

4.4.

Một số giải pháp giảm phát thải Khí nhà kính từ đất lúa ............................... 118

n

tiế

Tài liệu rẻ

4.1.

sĩ

ới

m

ất

nh

v


4.4.1.

Lựa chọn các giải pháp giảm phát thải khí nhà kính ...................................... 118

4.4.2.

Giải pháp tưới ướt khơ xen kẽ (AWD) ........................................................... 120

4.4.3.

Giảm phát thải từ bón phân đạm và phân chậm tan (urea bọc agrotain) ........ 140

4.4.4.

Giống lúa ........................................................................................................ 143

4.4.5.

Đề xuất các giải pháp giảm phát thải khí nhà kính trong canh tác lúa nước
tỉnh Thái Bình ................................................................................................. 145

Phần 5. Kết luận và kiến nghị.................................................................................... 149
5.1.

Kết luận........................................................................................................... 149

5.2.

Kiến nghị ........................................................................................................ 150

Lu

Danh mục các cơng trình nghiên cứu liên quan đến luận án ....................................... 152

ận

Tài liệu tham khảo ........................................................................................................ 153

án

n

tiế

Tài liệu rẻ

Phụ lục ........................................................................................................................ 162

sĩ
ới

m
ất

nh
vi


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
Nghĩa tiếng Việt và tiếng Anh

AFOLU

Nông nghiệp, lâm nghiệp và sử dụng đất

AWD

Tưới khô ướt xen kẽ (Altenative Wetting and Drying)

BĐKH

Biến đổi khí hậu

CO2tđ

CO2 tương đương (CO2 equivalent)

DNDC

Mơ hình phản nitrat - phân hủy (DeNitrification-DeComposition)

ĐBSH

Đồng bằng sông Hồng

FAO

Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp Liên hợp quốc (Food and
Agriculture Organization)

ận

Lu

Chữ viết tắt

GIS

Hệ thống thông tin địa lý (Geographic Information System)

GWP

Tiềm năng ấm lên toàn cầu (Global Warming Potential)

IPCC

Ban liên chính phủ về biến đổi khí hậu (Intergovernmental Panel on
Climate Change)

IPPU

Quy trình cơng nghiệp và sử dụng sản phẩm

IRRI

Viện Nghiên cứu Lúa Quốc tế (International Rice Research Institute)

KNK

Khí nhà kính

KHCN

Khoa học cơng nghệ

LULUCF

Sử dụng đất, Thay đổi sử dụng đất và Lâm nghiệp (Land Use, Land
Use Change and Forestry)

NN&PTNT

Nông nghiệp và Phát triển nông thôn

PPD

Báo cáo về SRI, Cục Bảo vệ thực vật

SRI

Hệ thống canh tác lúa cải tiến (System of Rice Intensification)

TN&MT

Tài nguyên và môi trường

3G3T

Ba giảm, ba tăng

1P5G

Một phải năm giảm

n

tiế

Tài liệu rẻ

Ngân hàng dữ liệu trực tuyến của tổ chức Tổ chức Lương thực và
Nông nghiệp Liên hợp quốc

án

FAOSTAT

sĩ

ới

m

ất

nh

vii


DANH MỤC BẢNG
TT
2.1.

Tên bảng
Trang
Tỷ lệ phần trăm các khí gây hiệu ứng nhà kính .................................................. 5

2.2.

Tiềm năng gây nóng lên tồn cầu của một số khí nhà kính so với CO2 ............ 8

2.3.

Phát thải khí nhà kính của Việt Nam trong lĩnh vực nơng nghiệp ................... 13

2.4.

Các nước có diện tích trồng lúa nước lớn nhất thế giới năm 2019 ................... 16

2.5.

Diện tích lúa cả năm phân theo vùng sinh thái của Việt Nam các năm 2010,
2015 và 2020 .................................................................................................... 18
Năng suất lúa trung bình cả năm phân theo vùng sinh thái của Việt Nam

Lu

2.6.

các năm 2010, 2015 và 2020 ............................................................................ 19

ận

2.8.

Lượng phát thải khí nhà kính trong các chế độ quản lý nước khác nhau ....... 41

2.9.

Tiềm năng giảm phát thải khí nhà kính từ các cơng thức ln canh ................ 45

2.10.

Diễn biến diện tích gieo trồng lúa nước ta 10 năm qua (1.000 ha) .................. 46

2.11.

Phát thải khí nhà kính của giống dài ngày và ngắn ngày ................................. 47

2.12.

Hiện trạng diện tích áp dụng SRI tại các tỉnh (ha) ........................................... 51

3.1.

Tổng hợp địa điểm, nhóm đất, số hộ phỏng vấn .............................................. 55

3.2.

Các điểm nghiên cứu về phát thải khí nhà kính trong canh tác lúa ở Thái

n

tiế

Tài liệu rẻ

Thời vụ gieo, cấy và thu hoạch của các trà lúa theo thời gian sinh trưởng ...... 31

án

2.7.

sĩ

m

Bình năm 2018.................................................................................................. 56
Mức bón phân ở các điểm nghiên cứu .............................................................. 57

3.4.

Khoảng đánh giá mức độ thích nghi kỹ thuật AWD ........................................ 70

4.1.

Hiện trạng sử dụng đất tỉnh Thái Bình năm 2021 ............................................ 81

4.2.

Diện tích lúa tỉnh Thái Bình giai đoạn 2015 - 2021 ......................................... 82

4.3.

Năng suất lúa của tỉnh Thái Bình giai đoạn 2015 - 2021 ................................. 82

4.4.

Thống kê năng suất lúa trung bình theo giống trên các loại đất của tỉnh

ới

3.3.

ất

nh

Thái Bình năm 2016 ......................................................................................... 83
4.5.

Cơ cấu giống lúa tồn tỉnh năm 2020 ............................................................... 84

4.6.

Phương pháp gieo cấy lúa trên các nhóm đất của tỉnh Thái Bình năm 2016 ...... 85

4.7.

Các phương pháp làm đất lúa vụ xuân của tỉnh Thái Bình............................... 86

4.8.

Các phương pháp làm đất lúa vụ mùa của tỉnh Thái Bình ............................... 86

4.9.

Lượng và loại phân chứa đạm sử dụng cho lúa tỉnh Thái Bình ........................ 87

4.10.

Phương thức bón phân N của người dân cho lúa ở tỉnh Thái Bình .................. 87

viii


4.11.

Đặc tính lý hố đất tại các điểm nghiên cứu trước thí nghiệm ......................... 88

4.13.

Các trạm khí tượng ảnh hưởng đến khu vực nghiên cứu.................................. 96

4.14.

Số liệu khí tượng tại các trạm giai đoạn 2010 - 2020 ....................................... 97

4.15.

Diện tích các nhóm đất chính tỉnh Thái Bình ................................................... 99

4.16.

Diện tích đất trồng lúa tỉnh Thái Bình năm 2015 phân theo huyện ................ 100

4.17.

Phát thải CH4 và N2O từ đo thực tế trên đất trồng lúa và từ mơ hình DNDC
tại 4 điểm nghiên cứu của tỉnh Thái Bình....................................................... 105

4.18.

So sánh kết quả phát thải CH4 và N2O từ đo thực tế trên đất trồng lúa và
từ mơ hình DNDC tại các điểm thí nghiệm .................................................... 106

Lu

4.19.

Phát thải CH4 và N2O trên các nhóm đất trồng lúa ở các vùng khí hậu tỉnh

4.20.

ận

Thái Bình ........................................................................................................ 108
Tiềm năng nóng lên tồn cầu từ đất trồng lúa theo các vùng khí hậu của

án

tỉnh Thái Bình ................................................................................................. 110
Tổng lượng CO2tđ từ đất trồng lúa theo đất và vùng khí hậu ........................ 118

4.22.

Nguồn gây phát thải và biện pháp giảm phát thải trong sản xuất lúa ở Thái

tiế

Tài liệu rẻ

4.21.

Bình ................................................................................................................ 119
Diện tích phân theo các mức độ thích nghi khác nhau với AWD, ha ........... 125

4.24.

Kịch bản áp dụng kỹ thuật AWD trong chạy mơ hình ................................... 127

4.25.

Tiềm năng giảm phát thải CH4 của lúa áp dụng AWD trên các nhóm đất ..... 128

4.26.

Diễn biến phát thải N2O trên các nhóm đất áp dụng AWD ............................ 130

4.27.

Tiềm năng giảm tổng phát thải trên các nhóm đất áp dụng AWD ................. 130

4.28.

Tiềm năng giảm phát thải CH4 theo vùng khí hậu ......................................... 132

4.29.

Diễn biến phát thải N2O theo vùng khí hậu .................................................... 133

4.30.

Tiềm năng giảm tổng phát thải trên các vùng khí hậu áp dụng AWD ........... 134

4.31.

Tiềm năng giảm phát thải khí nhà kính khi áp dụng kỹ thuật AWD trên

n

4.23.

sĩ

ới

m

ất

nh

vùng thích nghi cao......................................................................................... 135
4.32.

Tiềm năng giảm phát thải khí nhà kính khi áp dụng kỹ thuật AWD trên
vùng thích nghi trung bình.............................................................................. 136

4.33.

Phát thải khí nhà kính trong canh tác lúa khi sử dụng các dạng phân đạm
khác nhau ........................................................................................................ 140

4.34.

Tiềm năng giảm phát thải khí nhà kính trong canh tác lúa vụ xn ở tỉnh
Thái Bình khi áp dụng bón các loại phân đạm khác nhau .............................. 141

ix


4.35.

Tiềm năng giảm phát thải khí nhà kính trong canh tác lúa vụ mùa ở tỉnh
Thái Bình khi áp dụng bón các loại phân đạm khác nhau .............................. 142

4.36.

Tiềm năng giảm phát thải khí nhà kính trong canh tác lúa cả năm ở tỉnh
Thái Bình khi áp dụng bón các loại phân đạm khác nhau .............................. 142

4.37.

Phát thải khí nhà kính của giống dài ngày và ngắn ngày ............................... 144

án

n

tiế

Tài liệu rẻ

ận

Lu
sĩ
ới

m
ất

nh
x


DANH MỤC HÌNH
TT

Tên hình

Trang

2.1.

Phát thải khí nhà kính trên tồn cầu theo lĩnh vực ............................................. 8

2.2.

Tỷ lệ % tăng/giảm phát thải CH4 và N2O từ hoạt động nông nghiệp (năm
2020 so với 1990) ............................................................................................. 10

2.3.

Mức thải N2O từ hoạt động sản xuất nông nghiệp (giai đoạn 1000 - 2000)..... 12

2.4.

Kết quả kiểm kê quốc gia khí nhà kính của Việt Nam các năm 1994, 2010,
2014 và 2016 .................................................................................................... 13
Diện tích gieo trồng (ha) và sản lượng lúa của thế giới (tấn) trong giai
đoạn 1994 -2020 ............................................................................................... 15

2.6.

Năng suất lúa của một số nước trên thế giới năm 2019.................................... 17

2.7.

Các quốc gia có sản lượng lúa lớn nhất thế giới 2019...................................... 17

2.8.

Diện tích trồng lúa ở các tỉnh Đồng bằng sơng Hồng các năm 2010, 2015
và 2020 ............................................................................................................. 20

2.9.

Năng suất lúa bình quân năm 2020 của các tỉnh vùng Đồng bằng sông
Hồng ................................................................................................................. 21

2.10.

Các giai đoạn sinh trưởng cây lúa và nhu cầu tưới (xấp xỉ) ............................. 22

2.11.

Sơ đồ hình thành khí N2O trên ruộng lúa ......................................................... 24

2.13.

Thiết bị đo mẫu khí ........................................................................................... 33

2.14.

Cấu trúc của mơ hình DNDC ............................................................................ 38

2.15.

Sơ đồ định hướng nghiên cứu ........................................................................... 52

3.1.

Bản vẽ thiết kế hộp đo phát thải cho cây lúa và chân hộp ................................ 59

3.2.

Sơ đồ xây dựng bản đồ phát thải khí nhà kính ................................................. 65

3.3.

Q trình cân bằng nước trong đất ................................................................... 67

3.4.

Quy trình xây dựng bản đồ thích nghi kỹ thuật AWD cho canh tác lúa nước
ở Thái Bình ....................................................................................................... 68

4.1.

Bản đồ hành chính tỉnh Thái Bình .................................................................... 72

4.2.

Nhiệt độ bình quân theo tháng giai đoạn 2012 - 2021 (oC) .............................. 74

4.3.

Số giờ nắng bình quân theo tháng giai đoạn 2012 – 2021................................ 74

4.4.

Lượng mưa bình quân theo tháng giai đoạn 2012 – 2021 ................................ 75

4.5.

Cơ cấu diện tích 4 nhóm đất của tỉnh Thái Bình .............................................. 76

án

n

tiế

Tài liệu rẻ

ận

Lu

2.5.

sĩ

ới

m

ất

nh

xi

Cơ cấu kinh tế tỉnh Thái Bình năm 2021 .......................................................... 80

4.7.

Sản lượng lúa của tỉnh Thái Bình giai đoạn 2015 – 2021 ................................ 84

4.8.

Diễn biến phát thải khí CH4 từ ruộng lúa trên các nhóm đất qua các thời
kỳ sinh trưởng trong vụ xuân 2018 tại tỉnh Thái Bình ..................................... 89

4.9.

Diễn biến phát thải khí CH4 từ ruộng lúa trên các nhóm đất qua các thời
kỳ sinh trưởng trong vụ mùa 2018 tại tỉnh Thái Bình ...................................... 90

4.10.

Diễn biến phát thải khí N2O từ ruộng lúa trên các nhóm đất qua các thời
kỳ sinh trưởng trong vụ xuân 2018 tại tỉnh Thái Bình ..................................... 92

4.11.

Diễn biến phát thải khí N2O từ ruộng lúa trên các nhóm đất qua các thời
kỳ sinh trưởng trong vụ mùa 2018 tại tỉnh Thái Bình ...................................... 92

Lu

4.6.

Bản đồ phân vùng khí hậu tỉnh Thái Bình ........................................................ 97

4.13.

Bản đồ đất tỉnh Thái Bình............................................................................... 100

4.14.

Bản đồ hiện trạng sử dụng đất lúa tỉnh Thái Bình .......................................... 100

4.15.

Bản đồ tổ hợp khí tượng - đất - hiện trạng sử dụng đất .................................. 102

4.16.

Bản đồ phát thải CH4 từ đất trồng lúa vụ xuân (kg CH4/ha/vụ)...................... 111

4.17.

Bản đồ phát thải CH4 từ đất trồng lúa vụ mùa (kg CH4/ha/vụ) ...................... 112

4.18.

Bản đồ phát thải N2O từ đất trồng lúa vụ xuân (kg N2O/ha/vụ) ..................... 114

4.19.

Bản đồ phát thải N2O từ đất trồng lúa vụ mùa (kg N2O/ha/vụ)...................... 115

4.20.

Bản đồ CO2tđ từ đất trồng lúa vụ xuân (kg CO2tđ/ha/vụ) .............................. 116

4.21.

Bản đồ CO2tđ từ đất trồng lúa vụ mùa (kg CO2tđ/ha/vụ) ............................... 117

4.22.

Những hoạt động rút nước trong vụ sản xuất lúa Thái Bình .......................... 120

4.23.

Bản đồ đánh giá thích nghi tưới khô ướt xen kẽ cho canh tác lúa vụ xuân ... 123

4.24.

Bản đồ đánh giá mức độ phù hợp tưới khô ướt xen kẽ cho canh tác lúa vụ
mùa ................................................................................................................. 124

4.25.

Bản đồ tiềm năng giảm phát thải khí nhà kính khi áp dụng kỹ thuật AWD
vụ xuân ........................................................................................................... 137

4.26.

Bản đồ tiềm năng giảm phát thải khí nhà kính khi áp dụng kỹ thuật AWD
vụ mùa ............................................................................................................ 138

án

n

tiế

Tài liệu rẻ

ận

4.12.

sĩ

ới

m

ất

nh

xii


TRÍCH YẾU LUẬN ÁN

án

n

tiế

Tài liệu rẻ

ận

Lu

Tên tác giả: Chu Sỹ Huân
Tên Luận án: 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
Tên cơ sở đào tạo: Học viện Nơng nghiệp Việt Nam
Mục đích nghiên cứu
(i) Xác định được hiện trạng phát thải khí nhà kính (KNK) trên đất lúa và sự phân bố
theo khơng gian của phát thải KNK theo các điều kiện khí hậu, loại đất và các biện pháp
canh tác khác nhau;
(ii) Xây dựng và đề xuất được các biện pháp giảm phát thải khí nhà kính đối với sản
xuất lúa tỉnh Thái Bình cho từng điều kiện khí hậu, đất đai.
Phương pháp nghiên cứu
Luận án đã sử dụng các phương pháp nghiên cứu chính sau: Phương pháp thu thập
số liệu thứ cấp; thu thập số liệu sơ cấp như: Phương pháp phỏng vấn nông hộ; Phương
pháp chọn điểm nghiên cứu; Phương pháp canh tác lúa tại các điểm lấy mẫu khí; Phương
pháp lấy mẫu và phân tích mẫu đất; Phương pháp lấy mẫu khí và phân tích khí nhà kính;
Phân tích và tính tốn lượng phát thải; Phương pháp xử lý số liệu thống kê; Phương pháp
tính tốn phát thải khí nhà kính bằng phần mềm DNDC; Phương pháp ứng dụng GIS
trong phân tích khơng gian; Phương pháp xây dựng bản đồ; Phương pháp tính tiềm năng

giảm phát thải khí nhà kính.
Kết quả chính và kết luận
- Thái Bình là tỉnh thuộc đồng bằng ven biển có các điều kiện tự nhiên thích hợp
cho trồng lúa nước. Diện tích đất trồng lúa của Thái Bình phân bố chủ yếu trên 4 nhóm
đất: đất phù sa với diện tích lớn nhất chiếm 73,31%, đất phèn 15,13%, đất mặn 9,63% và
đất cát 1,93%. Trong giai đoạn (2015 - 2021), diện tích trồng lúa của tỉnh giảm trung bình
khoảng 1.300 ha/năm. Tỉnh Thái Bình có hệ thống thuỷ lợi và kênh mương nội đồng
tương đối dày đặc và được vận hành tốt, tạo nên những vùng sản xuất lớn chủ động về
tưới tiêu, cũng là tiền đề để áp dụng các tiến bộ khoa học kỹ thuật trong q trình canh
tác để thích ứng với biến đổi khí hậu và từng bước giảm phát thải khí nhà kính trong sản
xuất nơng nghiệp, đặc biệt là trong canh tác lúa.
- Kết quả của thí nghiệm quan trắc phát thải KNK trên ruộng lúa cho thấy động thái
phát thải khí CH4 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 đạt 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

sĩ

ới

m

ất

nh

xiii

án

n

tiế

Tài liệu rẻ

ận

Lu

dần đến khi thu hoạch. Trong khi đó 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 (tấn CO2
tđ/ha/năm) được xếp hạng theo thứ tự tăng dần là: đất phù sa 2 vụ lúa (15,43), đất mặn 2
vụ lúa (16,85), đất phù sa 2 lúa - màu (18,85 ), đất phèn 2 vụ lúa (20,91). Cường độ phát
thải KNK trong canh tác lúa (kg CO2 tđ/kg thóc) trong vụ xuân là: đất mặn 2 lúa (0,805),
đất phù sa 2 lúa (0,916), đất phù sa 2 lúa 1 màu (1,397), đất phèn 2 lúa (2,042). Chỉ số
này trong vụ mùa lần lượt là đất phù sa 2 lúa (1,657), đất mặn 2 lúa (1,761), đất phèn 2
lúa (2,000), đất phù sa 2 lúa - màu (5,000).
- Xây dựng được bản đồ tổ hợp vùng khí hậu-đất-hiện trạng sử dụng đất tỷ lệ
1/50.000 cho tỉnh Thái Bình; Tính tốn và xây dựng bản đồ phát thải CH4, N2O trên đất
trồng lúa tỷ lệ 1/50.000 cho vụ xuân vụ mùa và bản đồ tổng phát thải CO2tđ cả năm cho
tồn tỉnh. Đã tính tốn được phát thải cụ thể theo nhóm đất cho hai loại khí nhà kính là
CH4 và N2O. Tổng phát thải CO2tđ cả năm cho tồn tỉnh Thái Bình theo các nhóm đất

như sau: Nhóm đất phù sa có lượng phát thải cao nhất với 166.184,11 tấn CO2tđ/năm,
nhóm đất phèn 77.636,83 tấn CO2tđ/năm, nhóm đất mặn 21.311,33 CO2tđ/năm và nhóm
đất cát có lượng phát thải thấp nhất với 15.077,32 tấn CO2tđ/năm. Kết quả này là cơ sở
cho phép tính tốn cụ thể lượng khí nhà kính phát thải từ canh tác lúa nước cho tính Thái
Bình hàng năm trong kiểm kê phát thải khí nhà kính.
- Xây dựng được bản đồ thích nghi cho áp dụng kỹ thuật tưới khơ ướt xen kẽ
(AWD) trên phạm vi đất trồng lúa toàn tỉnh Thái Bình tỷ lệ 1/50.000 với các mức thích
nghi sau: Vụ xn: có 44.679,60 ha thích nghi với AWD ở mức cao, 43.482,54 ha thích
nghi ở mức trung bình và 557,80 ha khơng thích nghi; vụ mùa: có 30.878,24 ha thích nghi
ở mức cao, 52.509,50 ha thích nghi ở mức trung bình và 5.332,20 ha khơng thích nghi.
Xây dựng bản đồ tiềm năng giảm phát thải KNK khi áp dụng AWD tại các vùng thích
nghi cao và thích nghi trung bình từ đó tính tốn được lượng khí nhà kính có thể giảm khi
áp dụng AWD ở Thái Bình là 109.680,12 tấn CO2tđ/năm. Để giảm được lượng KNK phát
thải từ canh tác lúa nước, tỉnh Thái Bình cần áp dụng tổng hợp một số giải pháp sau:
+ Áp dụng kỹ thuật tưới khô ướt xen kẽ (AWD) tại các vùng thích nghi cao và
thích nghi trung bình.
+ Tăng cường sử dụng các giống lúa ngắn ngày trong cơ cấu giống sẽ giảm được
5% lượng phát thải KNK trong cả năm.
+ Sử dụng phân N dạng NPK thay cho dùng Urea đơn sẽ giảm phát thải 40.624,26
tấn CO2tđ/năm và sử dụng phân đạm chậm tan (Urea bọc agrotain) thay cho phân đạm
Urea đơn giảm phát thải 33.922,01 tấn CO2tđ/năm.

sĩ

ới

m

ất

nh

xiv


THESIS ABSTRACT

án

n

tiế

Tài liệu rẻ

ận

Lu

PhD candidate: Chu Sy Huan
Thesis title: Research solutions to reduce greenhouse gas emissions in rice production in
Thai Binh province
Major: Soil Science
Code: 9 62 01 03
Educational organization: Vietnam National University of Agriculture (VNUA)
Research Objectives
(i) Determine the current status of greenhouse gas emissions on rice land and the
spatial distribution of GHG emissions according to different climatic conditions, soil
types and farming practices;
(ii) Develop and propose measures to reduce greenhouse gas emissions for rice

production in Thai Binh province for each climate condition and soil type;
Materials and Methods
The thesis used the following main research methods: Secondary data collection
method; Farmer interview method; Methods of selecting research sites; Methods of rice
cultivation at gas sampling points; Methods of sampling and analyzing soil samples;
Methods of gas sampling and analysis of greenhouse gases; Emissions analysis and
calculation; Methods of processing statistics; Method of calculating greenhouse gas
emissions using DNDC software; Methods of GIS application in spatial analysis;
Methods of mapping; Methods of calculating the potential to reduce greenhouse gas
emissions;
Main findings and conclusions
- Thai Binh is a province in the coastal plain with suitable natural conditions for
wet rice cultivation. Thai Binh’s rice cultivation area is mainly distributed on 4 soil
groups: alluvial soil (73.31%), alkaline soil (15.13%), saline soil (9.63%) and sandy soil
(1.93%). Between 2015 and 2021, the province’s rice growing area decreased by an
average of 1,300 ha/year. Thai Binh province has a relatively dense and well-operated infield irrigation system and canals, creating large production areas that are proactive in
irrigation, which is also a premise to apply scientific and technical advances in the
cultivation process to adapt to climate change and gradually reduce greenhouse gas
emissions in agricultural production, especially in rice cultivation.
- The results of the GHG emission monitoring experiment in rice fields showed that
the CH4 emission dynamics in the spring crop in all soil groups increased continuously
from the time the rice taking root at green stage and reached the peak at the tillering
period. Emission rates change depending on the water levels in the field afterwards. For
acid sulphate soil, emissions also accumulate until the flowering period with the highest
emission rate of 32 mg CH4/m2/hour. During the crop season, all measurement points on
the soil groups shared a common trend of increasing emissions immediately after
transplanting and reaching a maximum emission rate of up to 28 mg CH4/m2/hour from
the tillering period to the manure one, followed by a graduall decrease until harvest.

sĩ

ới

m

ất

nh

xv


án

n

tiế

Tài liệu rẻ

ận

Lu

Meanwhile, the dynamics of N2O emissions in the spring crop on different soil groups
are very different according to the growth stages and nitrogen fertilization regimes.
Emission rates reach the peak and the flowering period is at 0.4 mg N2O/m2/hour, and
then emissions gradually decrease until harvest.
- Total greenhouse gas emissions on 3 groups of rice-growing land in Thai Binh
(tons of CO2tđ/ha/year) ranked in ascending order: alluvial soil with 2 rice crops (15.43),

saline soil with rice crops (16.85), 2 rice crops with alluvial soil (18.85), 2 rice crops in
alkaline soil (20.91). GHG emission intensity in 2-crop rice cultivation (kilograms of
CO2tđ eq/kg rice) in spring crop are: saline soil (0.805), alluvial soil 2 (0.916), alluvial
soil with 2 rice 1 color (1.397), acid soil (2.042). These figures in the crop are as follows:
alluvial soil with 2 rice (1.657), saline soil (1.761), acid soil (2.000), alluvial soil with 2
rice - color (5.000).
- A map of the combination of climate-soil-land-use statuses has been created at the
scale of 1:50,000 for Thai Binh province; Calculating and building a map of CH4, N2O
emissions on rice land at the scale of 1/50,000 for the spring crop and a map of total CO2tđ
emissions throughout the year for the whole province; Calculating the soil-specific
emissions for two greenhouse gases, CH4 and N2O; The total annual CO2tđ emissions for
the whole province of Thai Binh by soil groups are as follows: The alluvial soil group has
the highest emission with 166,184.11 tons of CO2tđ/year, the acid soil group is 77,636.83
tons of CO2tđ/year, the saline soil group 21,311.33 tons of CO2tđ/year and the sandy soil
group had the lowest emission with 15,077.32 tons of CO2tđ/year. This result serves as the
basis for the calculation of specific greenhouse gas emissions from wet rice cultivation for
the annual calculation of Thai Binh in the GHG emissions inventory.
- An adaptation map has been developed for the application of alternating wet and
dry irrigation (AWD) on rice land in the whole province of Thai Binh at the scale of
1:50,000 with the following adaptation levels: In Spring crop, the adaptation to AWD is
high at 44,679.60 ha, the average level is 43,482.54 ha, the non-adapted rate is 557.80 ha;
in the major crops, thet high adaptability is 30,878.24 ha, the average adaptability is
52,509.50 ha and the non-adaptation is 5,332.20 ha. A map of the potential for GHG
emission reductions has also been developed when AWD is applied in high and medium
adaptive areas, based on which the amount of greenhouse gas can be reduced by 109,680.12
tons of CO2tđ/year when AWD is applied in Thai Binh. To reduce GHG emissions from
wet rice farming, Thai Binh province needs to apply a number of solutions:
+ Applying alternating wet and dry irrigation (AWD) in highly and moderately
adapted areas.
+ Increasing the use of short-term rice varieties in the seed structure to reduce GHG

emissions by 5% for the whole year.
+ Using NPK fertilizer instead of single Urea will reduce emissions by 40,624.26
tons CO2tđ/year and using slow-releasing nitrogen fertilizer (Urea coated with agrotain)
instead of simple urea nitrogen fertilizer reduce emissions 33,922.01 tons CO2tđ/year.

sĩ

ới

m

ất

nh

xvi


PHẦN 1. MỞ ĐẦU
1.1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
Báo cáo thứ VI của IPCC (AR6) công bố năm 2021 cho thấy, khí thải nhà
kính từ các hoạt động của con người khiến Trái đất nóng lên 1,1ºC kể từ giai đoạn
1850 - 1900. Mỗi thập kỷ trong 40 năm vừa qua đều lần lượt nóng hơn các thập kỷ
trước kể từ năm 1950. So với năm 1901, mực nước biển trung bình đã tăng 20 cm
vào năm 2018. Mức tăng trung bình mực nước biển khoảng 3,7 mm mỗi năm (từ
2006 - 2018).

Lu

Hiện nay đã có 137 quốc gia, đại diện cho 88% tổng lượng phát thải thế

ận

giới, gồm các nước phát thải lớn như Mỹ, Trung Quốc và Ấn Độ đã cam kết hoặc
hướng tới mục tiêu Net Zero. Mỗi quốc gia tự đặt ra mốc thời gian để đạt mục
tiêu này, phần lớn là vào năm 2050, một số ít ngoại lệ vào năm 2035 và muộn

n

tiế

Tài liệu rẻ

án

nhất vào năm 2070. Định hướng tới mục tiêu Net Zero, trong báo cáo NDC đóng
góp do quốc gia tự quyết định cập nhật năm 2022, Việt Nam cam kết giảm nhẹ
phát thải và đưa ra mục tiêu giảm phát thải khí nhà kính (KNK) vào năm 2030
do quốc gia tự xác định là 15,8% và nếu có sự hỗ trợ của quốc tế là 43,5%. Cam

sĩ

kết giảm phát thải khí metan 30% vào năm 2030, chống suy thối rừng và chuyển
đổi năng lượng sạch. Chính phủ khẳng định, mặc dù là nước đang phát triển, mới
chỉ bắt đầu tiến hành cơng nghiệp hóa trong hơn 3 thập kỷ qua nhưng là nước có

m

ới

lợi thế về năng lượng tái tạo, Việt Nam sẽ xây dựng và triển khai các biện pháp
giảm phát thải khí nhà kính mạnh mẽ bằng nguồn lực của mình, cùng với sự hợp
tác, hỗ trợ về tài chính và chuyển giao cơng nghệ của cộng đồng quốc tế, nhất là
các nước phát triển, trong đó có thực hiện các cơ chế theo Thỏa thuận Paris, để

nh

ất

đạt Net Zero vào năm 2050.

Theo kết quả tính tốn phát thải, hấp thụ khí nhà kính đã cơng bố của Việt
Nam năm 2016, tổng lượng phát thải khí nhà kính tại Việt Nam là 316.734,96
nghìn tấn CO2tđ. Phát thải khí nhà kính (KNK) từ lĩnh vực năng lượng chiếm
tỷ trọng lớn nhất là 65%, sau đó là lĩnh vực IPPU chiếm 14,6%. Phát thải ròng
của lĩnh vực AFOLU chiếm tỷ trọng lớn thứ ba là 13,9% và nhỏ nhất là lĩnh
vực chất thải chiếm 6,5%. Tổng lượng phát thải/hấp thụ KNK trong lĩnh vực
AFOLU năm 2016 là 44.069,74 nghìn tấn CO2tđ. Trong đó, đất rừng hấp thụ
lớn nhất, -54.657,78 nghìn tấn CO2tđ và canh tác lúa phát thải lớn nhất,
49.693,02 nghìn tấn CO2tđ (Bộ TN&MT, 2020).

1