Nghiên cứu xác định mức độ phát thải CH4 trên đất phù sa sông Hồng trồng lúa

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN



Nguyễn Thị Thơm



NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH MỨC ĐỘ PHÁT THẢI CH
4
TRÊN ĐẤT
PHÙ SA SÔNG HỒNG TRỒNG LÚA




LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC







Hà Nội – Năm 2012

2
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

Nguyễn Thị Thơm



NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH MỨC ĐỘ PHÁT THẢI CH
4
TRÊN ĐẤT
PHÙ SA SÔNG HỒNG TRỒNG LÚA

Chuyên ngành: Khoa học Môi trường
Mã số: 60.85.02

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC


NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS. TS. PHẠM QUANG HÀ




Hà Nội – Năm 2012

4
MỤC LỤC
Danh mục các bảng biểu, hình vẽ 6
Ký hiệu viết tắt 8
MỞ ĐẦU 9

1. Tính cấp thiết của đề tài 9
2. Mục tiêu của đề tài 10
3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 11
Chương 1 - TỔNG QUAN 12
1.1. Biến đổi khí hậu (BĐKH) và sự phát thải khí nhà kính (KNK) 12
1.1.1. Biến đổi khí hậu 12
1.1.2. Sự phát thải khí nhà kính 19
1.2. Các nghiên cứu trong và ngoài nước về sự phát thải CH
4
trong canh tác lúa
nước 23
1.2.1. Các nghiên cứu ở nước ngoài 23
1.2.2. Các nghiên cứu trong nước 33
1.3. Canh tác lúa nước trên đất phù sa sông Hồng 35
1.3.1. Đặc điểm khí hậu, thủy văn vùng đồng bằng sông Hồng 35
1.3.2. Đặc điểm, tính chất đất phù sa sông Hồng 37
1.3.3. Canh tác lúa vùng đồng bằng sông Hồng 40
Chương 2 - VẬT LIỆU, NỘI DUNG, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 45
2.1. Vật liệu nghiên cứu 45
2.2. Nội dung nghiên cứu 45
2.3. Phương pháp nghiên cứu 45
Chương 3 - KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 50
3.1. Đặc điểm, tính chất đất khu vực nghiên cứu 50
3.2. Sự sinh trưởng, phát triển và năng suất lúa 50

5
3.3. Kết quả nghiên cứu sự phát thải CH
4
từ hoạt động trồng lúa trên đất phù sa
sông Hồng (khu vực Từ Liêm – Hà Nội) vụ mùa 2011 và vụ xuân 2012 53

3.3.1. Phát thải CH
4
theo vụ xuân và vụ mùa 53
3.3.2. Quan hệ giữa phát thải CH
4
và nhiệt độ đất 58
3.3.3. Quan hệ giữa phát thải CH
4
và điện thế oxi hóa khử (Eh) của đất 61
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 65
1. Kết luận 65
2. Kiến nghị 66
TÀI LIỆU THAM KHẢO 67

6

Danh mục các bảng biểu, hình vẽ
Bảng 1.1. Mức thay đổi nhiệt độ trung bình năm (
0
C), lượng mưa trung bình năm
(% và mực nước biển dâng (cm) so với thời kỳ 1980-1999
Bảng 1.2. Tỷ lệ % diện tích có nguy cơ bị ngập (so với diện tích vùng) và tỷ lệ % số
dân có nguy cơ bị ảnh hưởng (so với tổng dân số vùng) theo các mực nước biển
dâng
Bảng 1.3. Bảng hệ số quy đổi CO
2
tương đương
Bảng 1.4. Kết quả kiểm kê quốc gia KNK năm 2000 theo lĩnh vực của Việt Nam
Bảng 1.5. Ước tính lượng phát thải KNK của Việt Nam năm 2010, 2020, 2030
Bảng 1.6. Phát thải CH
4
ở một số nơi trồng lúa trên thế giới
Bảng 1.7. Kết quả kiểm kê khí nhà kính khu vực nông nghiệp năm 2000 của Việt
Nam
Bảng 1.8.
Tính chất đất phù sa hệ thống sông Hồng không được bồi, không glây
(phẫu diện lấy tại Đội 5, thôn Dương Tảo, xã Vân Tảo, huyện Thường Tín, Hà Tây
(nay là Hà Nội))
Bảng 1.9. Diện tích và năng suất lúa theo các vùng sinh thái năm 2011
Bảng 1.10. Lượng phân bón tại một số khu vực canh tác trên đất phù sa sông Hồng
Bảng 1.11. Các giống lúa thường sử dụng ở đồng bằng sông Hồng những năm gần

đây
Bảng 3.1. Kết quả phân tích chất lượng đất khu vực thí nghiệm
Bảng 3.2. Số liệu một số yếu tố khí tượng đặc trưng thu thập tại trạm Láng trong vụ
mùa 2011 và vụ xuân 2012
Bảng 3.3. Sự sinh trưởng, phát triển và năng suất lúa thí nghiệm
Bảng 3.4. Mức độ phát thải CH
4
trong vụ mùa 2011
Bảng 3.5. Mức độ phát thải CH
4
trong vụ xuân 2012
Bảng 3.6. Phát thải CH
4
và nhiệt độ đất

7
Bảng 3.7. Phát thải CH
4
và Eh đất
Hình 2.1.Sơ đồ bố trí thí nghiệm vụ mùa 2011 và vụ xuân 2012 tại khu thực nghiệm
của Viện Môi trường Nông nghiệp – Từ Liêm – Hà Nội
Hình 2.2. Đo Eh đất
Hình 2.3. Lấy mẫu khí
Hình 3.1. Diễn biến cường độ phát thải CH
4
vụ mùa 2011
Hình 3.2. Diễn biến cường độ phát thải CH
4
vụ xuân 2012
Hình 3.3. Mối quan hệ của cường độ phát thải CH

4
và nhiệt độ đất
Hình 3.4. Diễn biến cường độ phát thải CH
4
vụ mùa 2011 và vụ xuân 2012
Hình 3.5. Diễn biến nhiệt độ đất vụ mùa 2011 và vụ xuân 2012
Hình 3.6. Diễn biến Eh đất vụ mùa 2011 và vụ xuân 2012
Hình 3.7. Mối quan hệ của cường độ phát thải CH
4
và Eh đất















8
Ký hiệu viết tắt

BĐKH : Biến đổi khí hậu
ĐBSCL : Đồng bằng sông Cửu Long

FAO : Tổ chức nông lương thế giới
GDP : Tổng sản phẩm quốc nội
GWP : Tiềm năng nóng lên toàn cầu
IPCC : Ban liên Chính phủ về biến đổi khí hậu
IRRI : Viện nghiên cứu lúa quốc tế
KNK : Khí nhà kính
LULUCF : Sử dụng đất, thay đổi sử dụng đất và lâm nghiệp
TNMT : Tài nguyên và Môi trường
WMO : Tổ chức Khí tượng Thế giới













9
MỞ ĐẦU

1. Tính cấp thiết của đề tài
Báo cáo của Liên minh các chính phủ về biến đổi khí hậu (Intergovernmental
Panel on Climate Change - IPCC) đã chỉ ra rằng loài người đang phải đối mặt với
hiện tượng biến đổi khí hậu (BĐKH) toàn cầu mà nguồn gốc dẫn đến từ sự tăng lên
nhanh chóng lượng khí nhà kính (KNK) trong khí quyển (CO

2
, CH
4
, N
2
O, O
3
,
CFCs, ) làm mất cân bằng năng lượng bức xạ trái đất. Sự tăng lên nhanh chóng
của KNK trong khí quyển từ giữa Thế kỷ 18 đến nay được đóng góp chủ yếu từ các
hoạt động của con người như khai thác mỏ, sử dụng năng lượng hóa thạch trong
giao thông, công nghiệp và sinh hoạt, đốt phá rừng, và các hoạt động sản xuất nông
nghiệp (IPCC, 2007). BĐKH đang tác động đến mọi hoạt động kinh tế - xã hội của
tất cả các quốc gia trên thế giới.
CH
4
là một trong các khí nhà kính đóng góp nhiều nhất vào việc làm mất cân
bằng bức xạ. Tổng áp lực bức xạ gây ra bởi các KNK trong khí quyển là +2,63 W
m
–2
, trong đó gây ra bởi CH
4
là 0,48 W m
–2
(18%). Nồng độ CH
4
trong khí quyển đã
tăng từ 0,700 ppmV năm 1750 lến 1,774 ppmV năm 2005 [25]. Tuy nhiên theo báo
cáo của IPCC, 2007 thì CH
4

trong suốt hai thập kỷ qua đã không tăng và nguyên
nhân của hiện tượng này vẫn chưa được biết. Một đơn vị khối lượng CH
4
phát thải
hiện nay vào khí quyển có tiềm năng gây ấm lên toàn cầu (Global Warming
Potential - GWP) gấp 21 lần 1 đơn vị khối lượng CO
2
tăng lên (tính cho chu kỳ 100
năm). CH
4
tăng lên trong suốt thế kỷ qua được đóng góp chủ yếu từ canh tác lúa, từ
chăn nuôi trong nông nghiệp và một phần từ phát thải khí tự nhiên. Ruộng lúa nước
đóng góp khoảng 15-20% tổng CH
4
phát thải toàn cầu [15]. Trong đất lúa, CH
4
là
một sản phẩm cuối cùng của quá trình phân hủy các vật chất hữu cơ bởi vi sinh vật
trong điều kiện yếm khí. Một phần CH
4
sau khi được tạo ra bị oxi hóa bởi các vi
khuẩn methanotroths (methanotrophic bacteria) trong lớp đất mặt (dày 1-3 mm)
xung quanh rễ cây, phần còn lại phát thải vào khí quyển chủ yếu bằng con đường

10
khuếch tán qua hệ thống mạch thông khí của thực vật - hệ thống cung cấp oxi cho
quá trình hô hấp [17].
Diện tích gieo trồng lúa hàng năm ở Việt Nam là khoảng 7,4 triệu ha (2009),
trong đó chủ yếu là canh tác lúa nước trên các nhóm đất khác nhau, phần lớn là đất
phù sa. Các thông báo bước đầu của Việt Nam cho thấy rằng mức độ phát thải khí

nhà kính trong lĩnh vực nông nghiệp năm 2000 là 65.090,7 nghìn tấn CO
2
tương
đương (chiếm 43,1%), ước tính năm 2010 là 65,8 triệu tấn, năm 2020 tăng lên 69,5
và năm 2030 là 72,9 triệu tấn CO
2
tương đương (thông báo quốc gia lần thứ hai của
Việt Nam cho công ước khung của Liên hợp quốc về BĐKH); việc tính toán mức
độ phát thải hiện nay mới chủ yếu chỉ dựa vào công thức lý thuyết, thiếu các hệ số
điều chỉnh cho phù hợp với điều kiện của mỗi vùng, mỗi loại đất, mỗi điều kiện
canh tác. Mặt khác các sai sót trong quá trình lấy mẫu, thời điểm phân tích, phương
pháp phân tích là khá lớn do đó có thể các ước tính không sát với thực tế. Các nước
như Nhật bản, Indonesia, Thái Lan đều bước đầu nghiên cứu phương pháp chuẩn để
tính toán mức độ phát thải. Ngay cả IRRI cũng đang làm vấn đề này với sự đầu tư
rất cao và vẫn đang có nhiều tranh cãi. Ở Việt Nam các nghiên cứu loại này còn rất
ít.
Do vậy nghiên cứu xác định hệ số phát thải CH
4
trên ruộng lúa nước trong
các điều kiện canh tác, mùa vụ, trên các nhóm đất khác nhau là rất cần thiết nhằm
cung cấp cơ sở khoa học đánh giá đúng lượng phát thải, từ đó có biện pháp điều
chỉnh chế độ canh tác thích hợp, vừa bảo đảm an ninh lương thực vừa góp phần
giảm phát thải khí nhà kính.
Trong khuôn khổ luận văn tốt nghiệp Thạc sĩ ngành Khoa học Môi trường,
chúng tôi đề xuất đề tài: NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH MỨC ĐỘ PHÁT THẢI CH
4

TRÊN ĐẤT PHÙ SA SÔNG HỒNG TRỒNG LÚA.
2. Mục tiêu của đề tài
Xác định mức độ phát thải CH

4
từ ruộng lúa nước trên đất phù sa sông Hồng
(nghiên cứu tại Từ Liêm – Hà Nội) theo thời kỳ sinh trưởng của lúa, theo mùa vụ.

11
Tìm hiểu mối quan hệ của sự phát thải CH
4
với các điều kiện nhiệt độ đất, mức độ
oxi hóa khử ruộng lúa, mùa vụ canh tác.
3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Góp phần cung cấp số liệu đủ tin cậy để tính toán mức độ phát thải CH
4

trong hoạt động canh tác lúa nước trên đất phù sa sông Hồng.
Từ đó định lượng phát thải khí nhà kính trong canh tác lúa nước trên đất phù
sa sông Hồng; định hướng lựa chọn phương pháp canh tác lúa nước bảo đảm năng
suất nhưng đồng thời giảm phát thải khí nhà kính trên đất phù sa sông Hồng trồng
lúa nói riêng và trong canh tác lúa nước nói chung ở Việt Nam.

12
Chương 1 - TỔNG QUAN

1.1. Biến đổi khí hậu (BĐKH) và sự phát thải khí nhà kính (KNK)
1.1.1. Biến đổi khí hậu
1.1.1.1. Biểu hiện của biến đổi khí hậu toàn cầu
Hiện nay, biến đổi khí hậu là vấn đề toàn cầu đang được loài người quan tâm
sâu sắc. BĐKH đang tác động đến mọi hoạt động kinh tế - xã hội của tất cả các
quốc gia trên thế giới. Phần lớn các nhà khoa học đều khẳng định rằng BĐKH, với
các biểu hiện chính là sự nóng lên toàn cầu, chủ yếu là do các hoạt động của con
người gây phát thải quá mức các khí gây hiệu ứng nhà kính vào khí quyển làm mất
cân bằng năng lượng bức xạ trái đất. Sự tăng lên nhanh chóng của KNK trong khí
quyển từ giữa Thế kỷ 18 đến nay được đóng góp chủ yếu từ các hoạt động của con
người như khai thác mỏ, sử dụng năng lượng hóa thạch trong giao thông, công
nghiệp và sinh hoạt, đốt phá rừng, và các hoạt động sản xuất nông nghiệp [25].
Đánh giá khoa học của IPCC cho thấy, việc tiêu thụ năng lượng do đốt nhiên liệu
hoá thạch trong các ngành sản xuất năng lượng, công nghiệp, giao thông vận tải,
xây dựng đóng góp khoảng 46% vào sự nóng lên toàn cầu, phá rừng nhiệt đới
đóng góp khoảng 18%, sản xuất nông nghiệp khoảng 9%, các ngành sản xuất hoá
chất (CFC; HCFC) khoảng 24%, còn lại (khoảng 3%) là từ các hoạt động khác.
Theo báo cáo của Chương trình Sáng kiến về Tính dễ Tổn thương do Khí hậu
(DARA) năm 2012 thì Biến đổi khí hậu và ô nhiễm gây thiệt hại 1.200 tỷ USD,
khiến tăng trưởng GDP toàn cầu sụt giảm 1,6% hàng năm. Nếu không được kiểm
soát, tình trạng nóng lên của toàn cầu có thể sẽ cắt giảm tăng trưởng GDP toàn cầu

3,2%/năm vào năm 2030. Nhiều cộng đồng nghèo, đặc biệt ở những vùng tiềm ẩn
thiên tai, có thể gặp nhiều rủi ro và tổn thất nghiêm trọng. Tình trạng đói nghèo ở
nhiều quốc gia đang phát triển và chậm phát triển có nguy cơ gia tăng do biến đổi
khí hậu. Nam Á và châu Phi sẽ bị tác động nặng nề nhất của biến đổi khí hậu. Ấn
Độ chiếm khoảng 26% số dân nghèo nhất này, Trung Quốc có hơn 16% và các
nước châu Á khác chiếm 18%, phần còn lại thuộc về châu Phi cận Sahara. Biến đổi

13
khí hậu sẽ gây hạn hán ở nhiều nơi trên thế giới, đẩy thêm khoảng 50 triệu người
vào cảnh nghèo đói do hạn hán trong vài thập kỷ tới [25].
Sự nóng lên của hệ thống khí hậu trái đất hiện nay là chưa từng có và rất rõ
ràng, được minh chứng từ những quan trắc về sự tăng lên của nhiệt độ không khí và
đại dương trung bình toàn cầu, sự tan băng và tuyết trên diện rộng, sự dâng lên của
mực nước biển trung bình toàn cầu. Các quan trắc cho thấy rằng nhiệt độ tăng trên
toàn cầu và tăng nhiều hơn ở các vĩ độ cực Bắc. Trong 100 năm qua (1906-2005),
nhiệt độ trung bình toàn cầu đã tăng khoảng 0,74
0
C, tốc độ tăng của nhiệt độ trong
50 năm gần đây gần gấp đôi so với 50 năm trước đó [25].
Nhiệt độ trung bình ở Bắc cực đã tăng với tỷ lệ 1,5
0
C/100 năm, gần gấp đôi
tỷ lệ tăng trung bình toàn cầu, nhiệt độ trung bình ở Bắc cực trong 50 năm cuối thế
kỷ 20 cao hơn bất kỳ nhiệt độ trung bình của 50 năm nào khác trong 500 năm gần
đây và có thể là cao nhất, ít nhất là trong 1300 năm qua. Nhiệt độ trung bình ở đỉnh
lớp băng vĩnh cửu ở Bắc bán cầu đã tăng 3
0
C kể từ năm 1980 [25].
Trong thế kỷ 20 cùng với sự tăng lên của nhiệt độ không khí có sự suy giảm
khối lượng băng trên phạm vi toàn cầu. Từ năm 1978 đến nay, lượng băng trung

bình hàng năm ở Bắc Băng Dương giảm khoảng 2,1-3,3% mỗi thập kỷ, lượng giảm
lớn hơn trong mùa hè từ 5,0 – 9,8% mỗi thập kỷ [25].
Mực nước biển toàn cầu đã tăng trong thế kỷ 20 với tốc độ ngày càng cao.
Hai nguyên nhân chính làm tăng mực nước biển là sự giãn nở nhiệt của đại dương
và sự tan băng. Số liệu quan trắc mực nước biển trong thời kỳ 1961- 2003 cho thấy
tốc độ tăng của mực nước biển trung bình toàn cầu khoảng 1,8 ± 0,5mm/năm, trong
đó đóng góp do giãn nở nhiệt khoảng 0,42 ± 0,12mm/năm và tan băng khoảng 0,70
± 0,50mm/năm. Số liệu đo đạc từ vệ tinh TOPEX/POSEIDON trong giai đoạn 1993
- 2003 cho thấy tốc độ tăng của mực nước biển trung bình toàn cầu là 3,1 ±
0,7mm/năm, nhanh hơn đáng kể so với thời kỳ 1961 - 2003 [1].
Hạn hán xuất hiện thường xuyên hơn ở vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới từ
năm 1970. Nguyên nhân chính của sự gia tăng này là lượng mưa giảm và nhiệt độ

14
tăng dẫn đến bốc hơi tăng. Khu vực thường xuyên xảy ra hạn hán là phía Tây Hoa
Kỳ, Úc, Châu Âu [25].
Hoạt động của các cơn bão mạnh gia tăng từ những năm 1970 và ngày càng
có xu hướng xuất hiện nhiều hơn các cơn bão có quỹ đạo bất thường. Điều này có
thể thấy trên cả Ấn Độ Dương, Bắc và Tây Bắc Thái Bình Dương, số cơn bão ở Đại
Tây Dương ở mức trung bình trong khoảng 10 năm gần đây.
Theo kết quả dự báo của IPCC thì vào thập kỷ cuối cùng của thế kỷ 21 (2090
– 2099) nhiệt độ trung bình toàn cầu tăng lên ít nhất 1,8
0
C (phạm vi có thể là 1,1 –
2,9
0
C) theo kịch bản phát thải thấp B1 và nhiều nhất là 4,0
0
C (phạm vi có thể là 2,4
– 6,4

0
C) theo kịch bản phát thải cao A1F1, tương ứng mực nước biển dâng lên ít
nhất 0,18 – 0,38m và nhiều nhất 0,26 - 0,59m.
Báo cáo lần thứ tư của IPCC đã ước tính mực nước biển dâng khoảng 26-
59cm vào năm 2100, tuy nhiên không loại trừ khả năng tốc độ cao hơn do vì còn
nhiều điều chưa biết rõ về sự đóng góp của băng Greenland và Nam cực. Các
nghiên cứu gần đây cho thấy mực nước biển đã dâng nhanh hơn so với nhận định
của IPCC. Kết quả thực đo những năm gần đây cho thấy mực nước nằm ở cận trên
của kịch bản nước biển dâng của IPCC trong cùng thời kỳ [2].
1.1.1.2. Biểu hiện của biến đổi khí hậu ở Việt Nam
Theo Ban Liên chính phủ về biến đổi khí hậu, Việt Nam là một trong năm
nước trên thế giới bị ảnh hưởng rất nghiêm trọng bởi biến đổi khí hậu. Biến đổi khí
hậu gây ra nhiều thiệt hại cho nền kinh tế Việt Nam (khoảng 1% GDP) như hạn
hán, mưa bất thường và lạnh kéo dài, bão nhiệt đới, thiên tai Nông nghiệp sẽ chịu
hậu quả nhiều nhất do tác động của biến đổi khí hậu. Nước biển dâng cao và mưa
bất thường dẫn đến xâm nhập mặn và đất nông nghiệp bị mất khoảng 2 triệu ha
trong tổng số 4 triệu ha đất canh tác lúa. Tính trung bình, nông nghiệp bị mất
khoảng 800 tỷ đồng mỗi năm trong giai đoạn 1995-2007 do thiên tai (bão, lũ lụt,
hạn hán, nóng, lạnh bất thường, ), có 38,9% diện tích đất tự nhiên và 32,16% diện

15
tích đất nông nghiệp sẽ bị ảnh hưởng nặng nề trong trường hợp mực nước biển dâng
1m, sản lượng lúa có thể giảm tới 40,52% vào năm 2100 ở ĐBSCL [10].
Ở Việt Nam, kết quả phân tích các số liệu khí hậu cho thấy biến đổi của các
yếu tố khí hậu và mực nước biển có những điểm đáng lưu ý sau [1]:
Nhiệt độ: Trong 50 năm qua (1958 - 2007), nhiệt độ trung bình năm ở Việt
Nam tăng lên khoảng từ 0,5
0
C đến 0,7
0

C. Nhiệt độ mùa đông tăng nhanh hơn nhiệt
độ mùa hè và nhiệt độ ở các vùng khí hậu phía Bắc tăng nhanh hơn ở các vùng khí
hậu phía Nam. Nhiệt độ trung bình năm của 4 thập kỷ gần đây (1961 - 2000) cao
hơn trung bình năm của 3 thập kỷ trước đó (1931-1960).
Lượng mưa: Trên từng địa điểm, xu thế biến đổi của lượng mưa trung bình
năm trong 9 thập kỷ vừa qua (1911- 2000) không rõ rệt theo các thời kỳ và trên các
vùng khác nhau: có giai đoạn tăng lên và có giai đoạn giảm xuống. Lượng mưa năm
giảm ở các vùng khí hậu phía Bắc và tăng ở các vùng khí hậu phía Nam. Tính trung
bình trong cả nước, lượng mưa năm trong 50 năm qua (1958-2007) đã giảm khoảng
2%.
Bão: Những năm gần đây, bão có cường độ mạnh xuất hiện nhiều hơn. Quỹ
đạo bão có dấu hiệu dịch chuyển dần về phía Nam và mùa bão kết thúc muộn hơn,
nhiều cơn bão có đường đi dị thường hơn.
Mực nước biển: Số liệu mực nước đo đạc từ vệ tinh từ năm 1993 - 2010 cho
thấy, xu thế tăng mực nước biển trên toàn Biển Đông là 4,7mm/năm, phía Đông của
Biển Đông có xu thế tăng nhanh hơn phía Tây. Chỉ tính cho dải ven bờ Việt Nam,
khu vực ven biển Trung Trung Bộ và Tây Nam Bộ có xu hướng tăng mạnh hơn,
trung bình cho toàn dải ven biển Việt Nam tăng khoảng 2,9mm/năm [2].
Việt Nam đã xây dựng kịch bản biến đổi khí hậu, nước biển dâng nhằm đưa
ra những thông tin cơ bản về xu thế biến đổi khí hậu, nước biển dâng của Việt Nam
trong tương lai, tương ứng với các kịch bản khác nhau về phát triển kinh tế - xã hội
toàn cầu dẫn đến tốc độ phát thải khí nhà kính khác nhau. Các dự báo quan trọng
trong kịch bản biến đổi khí hậu, nước biển dâng của Việt Nam là [2]:

16
- Về nhiệt độ
Theo kịch bản phát thải thấp (B1): Đến cuối thế kỷ 21, nhiệt độ trung bình
năm tăng từ 1,6 - 2,2
0
C trên phần lớn diện tích phía Bắc lãnh thổ và dưới 1,6

0
C ở
đại bộ phận diện tích phía Nam (từ Đà Nẵng trở vào).
Theo kịch bản phát thải trung bình (B2): Đến cuối thế kỷ 21, nhiệt độ trung
bình tăng từ 2 - 3
0
C trên phần lớn diện tích cả nước, riêng khu vực từ Hà Tĩnh đến
Quảng Trị có nhiệt độ trung bình tăng nhanh hơn so với những nơi khác. Nhiệt độ
thấp nhất trung bình tăng từ 2,2 - 3,0
0
C, nhiệt độ cao nhất trung bình tăng từ 2,0 -
3,2
0
C. Số ngày có nhiệt độ cao nhất trên 35
0
C tăng từ 15 - 30 ngày trên phần lớn
diện tích cả nước.
Theo kịch bản phát thải cao (A2): Đến cuối thế kỷ 21, nhiệt độ trung bình
năm có mức tăng phổ biến từ 2,5 đến trên 3,7
0
C trên hầu hết diện tích nước ta.
- Về lượng mưa
Theo kịch bản phát thải thấp (B1): Đến cuối thế kỷ 21, lượng mưa năm tăng
phổ biến khoảng trên 6%, riêng khu vực Tây Nguyên có mức tăng ít hơn, chỉ vào
khoảng dưới 2%.
Theo kịch bản phát thải trung bình (B2): Đến cuối thế kỷ 21, lượng mưa năm
tăng trên hầu khắp lãnh thổ. Mức tăng phổ biến từ 2 - 7%, riêng Tây Nguyên, Nam
Trung Bộ tăng ít hơn, dưới 3%. Xu thế chung là lượng mưa mùa khô giảm và lượng
mưa mùa mưa tăng. Tuy nhiên, ở các khu vực khác nhau lại có thể xuất hiện ngày
mưa dị thường với lượng mưa gấp đôi so với kỷ lục hiện nay.

Theo kịch bản phát thải cao (A2): Lượng mưa năm vào cuối thế kỷ 21 tăng
trên hầu khắp lãnh thổ nước ta với mức tăng phổ biến khoảng từ 2 - 10%, riêng khu
vực Tây Nguyên có mức tăng ít hơn, khoảng từ 1 - 4%.
- Về nước biển dâng
Theo kịch bản phát thải thấp (B1): Vào cuối thế kỷ 21, mực nước biển dâng
cao nhất ở khu vực từ Cà Mau đến Kiên Giang trong khoảng từ 54 đến 72 cm; thấp

17
nhất ở khu vực từ Móng Cái đến Hòn Dấu trong khoảng từ 42 đến 57cm. Trung
bình toàn Việt Nam, mực nước biển dâng trong khoảng từ 49 đến 64 cm.
Theo kịch bản phát thải trung bình (B2): Vào cuối thế kỷ 21, nước biển dâng
cao nhất ở khu vực từ Cà Mau đến Kiên Giang trong khoảng từ 62 đến 82 cm, thấp
nhất ở khu vực từ Móng Cái đến Hòn Dấu trong khoảng từ 49 đến 64 cm. Trung
bình toàn Việt Nam, mực nước biển dâng trong khoảng từ 57 đến 73 cm.
Theo kịch bản phát thải cao (A1FI): Vào cuối thế kỷ 21, nước biển dâng cao
nhất ở khu vực từ Cà Mau đến Kiên Giang trong khoảng từ 85 đến 105 cm; thấp
nhất ở khu vực từ Móng Cái đến Hòn Dấu trong khoảng từ 66 đến 85 cm. Trung
bình toàn Việt Nam, mực nước biển dâng trong khoảng từ 78 đến 95 cm.
Bảng 1.1. Mức thay đổi nhiệt độ trung bình năm (
0
C), lượng mưa trung bình năm
(%) và mực nước biển dâng (cm) so với thời kỳ 1980-1999
Kịch bản phát
thải
Nhiệt độ (
0
C) Lượng mưa (%)
Nước biển dâng
(cm)
Năm

2020
Năm
2050
Năm
2100
Năm
2020
Năm
2050
Năm
2100
Năm
2020
Năm
2050
Năm
2100

Thấp (B1)
0,3-0,6 0,8-1,4 1,1 -1,9 0,3 -1,6

0,7 -3,9 1,0 -5,2 11 28 65
Trung bình
(B2)
0,3-0,5 0,8 -1,5 1,6 -2,8 0,3 -1,6

0,7 -4,1 1,4 -7,9 12 30 75
Cao (nhiệt độ
và lượng mưa là
A2, nước biển

dâng là A1FI)
0,3-0,6 0,8 -1,5 2,1 -3,6 0,3 -1,8

0,7 -3,8 1,8-10,1 12 33 100
Nguồn: Bộ tài nguyên và Môi trường (2009)
Nếu mực nước biển dâng 1m, diện tích ngập lụt hàng năm của Việt Nam có
thể trên 40.000km
2
; sẽ có khoảng 39% diện tích đồng bằng sông Cửu Long, trên
10% diện tích vùng đồng bằng sông Hồng và Quảng Ninh, trên 2,5% diện tích thuộc
các tỉnh ven biển miền Trung và trên 20% diện tích Thành phố Hồ Chí Minh có
nguy cơ bị ngập [2].

18
Mực nước biển dâng dẫn đến nguy cơ xâm nhập mặn vào các dòng sông và
hệ thống nước ngầm, gây thiệt hại nặng nề cho kinh tế - xã hội. Nước biển dâng kết
hợp với bão tố với cường độ gia tăng cũng đồng thời làm nghiêm trọng hơn sự xói
lở bãi biển và bờ biển. Đến năm 2100 nếu nước biển dâng 1m thì vùng Trung Bộ và
Nam Bộ có thể bị thiệt hại về giá trị sản xuất nông nghiệp ước tính là 1.423.481 tỷ
VNĐ; diện tích nuôi trồng thủy sản có thể bị ngập 345 km
2
và thiệt hại trong lĩnh
vực này ước tính là 4.048.826 tỷ VNĐ [2].
Bảng 1.2.Tỷ lệ % diện tích có nguy cơ bị ngập(so với diện tích vùng), tỷ lệ % số dân
có nguy cơ bị ảnh hưởng(so với tổng dân số vùng) theo các mực nước biển dâng
Mực
nước
biển
dâng
(m)

Đồng bằng sông
Hồng và Quảng
Ninh

Ven biển miền
Trung
Thành phố Hồ
Chí Minh
Đồng bằng sông
Cửu Long
%
diện
tích bị
ngập
% dân
số bị
ảnh
hưởng
% diện
tích bị
ngập
% dân
số bị
ảnh
hưởng
% diện
tích bị
ngập
% dân
số bị

ảnh
hưởng
% diện
tích bị
ngập
% dân
số bị ảnh
hưởng
0,50 4,1 3,4 0,7 2,4 13,3 4,5 5,4 5,3
0,60 5,3 4,1 0,9 3,5 14,6 5,0 9,8 9,3
0,70 6,3 5,2 1,2 4,4 15,8 5,4 15,8 14,7
0,80 8,0 6,5 1,6 6,0 17,2 5,9 22,4 20,4
0,90 9,2 7,9 2,1 7,5 18,6 6,5 29,8 26,8
1,00 10,5 9,4 2,5 8,9 20,1 7,0 39,0 34,6
Nguồn: Bộ tài nguyên và Môi trường (2012)
Đối với sản xuất nông nghiệp, cơ cấu cây trồng, vật nuôi và mùa vụ có thể bị
thay đổi ở một số vùng, trong đó vụ đông ở miền Bắc có thể bị rút ngắn lại; vụ mùa
kéo dài hơn. Nhiệt độ tăng và tính biến động của nhiệt độ lớn hơn, kể cả các nhiệt
độ cực đại và cực tiểu, cùng với biến động của các yếu tố thời tiết khác và thiên tai
làm tăng khả năng phát triển sâu bệnh, dịch bệnh dẫn đến giảm năng suất và sản
lượng, tăng nguy cơ và rủi ro đối với nông nghiệp và an ninh lương thực.
Dự báo năng suất lúa của vụ xuân và vụ mùa đều có xu hướng giảm, thể hiện
rõ nhất ở khu vực Bắc Bộ. Năm 2050, năng suất lúa vụ xuân ở Bắc Bộ có thể giảm
12,5%, năm 2070 có thể giảm 16,5%, trong khi ở Trung Bộ và Nam Bộ năng suất

19
có thể giảm 10% và 8%. Trong cả nước, năng suất lúa mùa giảm song tỷ lệ giảm ít
hơn so với vụ xuân, khoảng 2 - 4% vào năm 2050, và 3 – 6% vào năm 2070 [3].
Biến đổi khí hậu sẽ làm cho các thiên tai (bão, lũ lụt, hạn hán, mưa lớn, nắng
nóng, tố lốc …) trở nên ác liệt hơn và có thể trở thành thảm họa, gây rủi ro lớn cho

phát triển kinh tế, xã hội. Những vùng/khu vực được dự tính chịu tác động lớn nhất
của các hiện tượng khí hậu cực đoan nói trên là dải ven biển Trung Bộ, vùng núi
phía Bắc và Bắc Trung Bộ, vùng đồng bằng Bắc Bộ và đồng bằng sông Cửu Long.
1.1.2. Sự phát thải khí nhà kính
Khí nhà kính được xem là nguyên nhân trực tiếp đẩy nhanh sự thay đổi của
khí hậu toàn cầu. Sự tăng lên nhanh chóng về lượng các khí nhà kính (KNK) trong
khí quyển hiện nay (CO
2
, CH
4
, N
2
O, O
3
, CFCs, ) được cho là có nguồn gốc chủ
yếu từ các hoạt động của con người. Để đánh giá khả năng gây biến đổi khí hậu của
các loại khí nhà kính khác nhau, người ta thường quy về lượng CO
2
tương đương.
Bảng 1.3. Bảng hệ số quy đổi CO
2
tương đương
Loại khí
Công thức
hóa học
Hệ số quy đổi
CO
2
tương đương
20 năm 100 năm 500 năm

Carbon dioxide CO
2
1 1 1
Methane CH
4
56 21 6,5
Nitrous oxide N
2
O 280 310 170
HFC-23 CHF
3
9.100 11.700 9.800
HFC-32 CH
2
F
2
2.100 650 200
HFC-41 CH
3
F 490 150 45
Sulphur hexafluoride

SF
6
16.300 23.900 34.900
Perfluoromethane CF
4
4.400 6.500 10.000
Perfluoroethane C
2

F
6
6.200 9.200 14.000
Perfluoropropane C
3
F
8
4.800 7.000 10.100
Perfluorobutane C
4
F
10
4.800 7.000 10.100
Perfluoropentane C
5
F
12
5.100 7.500 11.000
Perfluorohexane C
6
F
14
5.000 7.400 10.700
Nguồn: UNFCCC

20
Khí cacbon dioxit (CO
2
) là loại khí nhà kính chiếm tới một nửa khối lượng
các KNK và đóng góp tới 60% việc làm tăng nhiệt độ khí quyển. CO

2
đã tăng từ
280 ppmV năm 1750 lên 379 ppmV năm 2005 (đặc biệt giai đoạn 1995 – 2005 tăng
1,9 ppmV/năm). Việc gia tăng sử dụng nhiên liệu hóa thạch trong giao thông, sinh
hoạt, sản xuất công nghiệp đã dẫn đến nồng độ CO
2
trong khí quyển tăng lên
nhanh chóng. Việc đốt phá rừng cũng thải ra CO
2
và giảm sự hấp thu CO
2
của thực
vật. Quá trình phân hủy của vật chất hữu cơ trong đất cũng thải một lượng CO
2
vào
khí quyển. Việc tăng giảm hàm lượng các bon trong đất sẽ quyết định đất là bể chứa
hay là nguồn thải CO
2
vào khí quyển. Cũng theo dự báo của IPCC, đến cuối thế kỷ
21, hàm lượng khí CO
2
trong khí quyển sẽ đạt 540 - 970ppm theo các kịch bản khác
nhau về phát thải khí nhà kính, nghĩa là tăng ít nhất gấp đôi so với thời kỳ tiền công
nghiệp [25].
Mê tan (CH
4
) là KNK quan trọng thứ hai sau CO
2
trong việc làm khí hậu
toàn cầu ấm lên, đã tăng từ 0,700 ppmV năm 1750 lến 1,774 ppmV năm 2005 [25].

Tuy nhiên theo báo cáo này của IPCC thì CH
4
trong suốt hai thập kỷ qua đã không
tăng và nguyên nhân của hiện tượng này vẫn chưa được biết. Một đơn vị khối lượng
CH
4
phát thải hiện nay vào khí quyển có tiềm năng gây ấm lên toàn cầu (Global
Warming Potential - GWP) gấp 21 lần 1 đơn vị khối lượng CO
2
tăng lên (tính cho
chu kỳ 100 năm). CH
4
tăng lên trong suốt thế kỷ qua được đóng góp chủ yếu từ
canh tác lúa nước, từ chăn nuôi trong nông nghiệp và một phần từ các mỏ khai thác
nhiên liệu. Ruộng lúa nước đóng góp khoảng 15-20% tổng CH
4
phát thải toàn
cầu[15].
Ôxít nitơ (N
2
O) là KNK quan trọng thứ ba sau CO
2
và CH
4
, đã tăng từ 270
ppbV năm 1750 lến 319 ppbV năm 2005. Một đơn vị khối lượng N
2
O phát thải hiện
nay vào khí quyển có GWP gấp 310 lần 1 đơn vị khối lượng CO
2

(tính cho chu kỳ
100 năm) [25]. Nguồn N
2
O chủ yếu hiện nay là do đốt các loại nhiên liệu, sử dụng
phân hóa học, sản xuất các chất hóa học, phá rừng Trong môi trường đất, N
2
O
được tạo ra nhờ các loài vi sinh vật, là sản phẩm phụ của quá trình nitơrát hóa hoặc
sản phẩm trung gian của quá trình phản nitơrát hóa. Đất canh tác được bón phân là

21
một nguồn phát thải N
2
O đáng chú ý, chiếm 13% đến 28% lượng N
2
O phát thải
toàn cầu hàng năm [34]. N
2
O phát thải từ đất canh tác xuất hiện nhiều nhất vào các
thời kỳ sau khi bón phân, sau khi mưa, tuyết tan [28], sau thu hoạch cây trồng [33],
và sau khi vùi phân chuồng [22].
Chlorofluorocarbons (CFCs): Khác với các khí nhà kính khác có nguồn gốc
từ tự nhiên, CFC hoàn toàn là sản phẩm từ con người tạo ra. Các chất CFCs được
sản xuất từ những năm 1930 và là loại hóa chất được sử dụng rộng rãi trong các
thiết bị làm lạnh như: tủ lạnh, điều hòa không khí, các loại máy lạnh, các bình xịt
mỹ phẩm, tẩy rửa linh kiện điện tử Việc sử dụng các chất này đã tăng lên nhanh
chóng cho đến năm 1970, khi người ta phát hiện ra nó có khả năng phá hoại tầng
ôzôn và thời gian tồn tại của chúng lại rất lâu. Từ năm 1995, nồng độ khí CFC đã
tăng chậm lại hoặc có xu hướng giảm. Từ năm 2010 trở đi, sẽ ngừng sản xuất các
chất CFC trên toàn thế giới theo Nghị định thư Montreal.

Ở Việt Nam, kết quả kiểm kê quốc gia khí nhà kính năm 2000 cho thấy tổng
lượng khí phát thải năm 2000 là 150.899,7 nghìn tấn CO
2
tương đương, trong đó
nông nghiệp là nguồn phát thải lớn nhất với 65.090,7 nghìn tấn CO
2
tương đương,
chiếm 43,1%; tiếp theo là năng lượng với 52.773,5 nghìn tấn CO
2
tương đương,
chiếm 35%; từ LULUCF (sử dụng đất, thay đổi sử dụng đất và lâm nghiệp) là
15.104,7 nghìn tấn CO
2
tương đương, chiếm 10%; từ các quá trình công nghiệp là
10.005,7 nghìn tấn CO
2
tương đương, chiếm 6,6%; từ chất thải là 7.925,2 nghìn tấn
CO
2
tương đương, chiếm 5,3% [3].
Tổng lượng phát thải KNK năm 2000 là 150,9 triệu tấn CO
2
tương đương,
tăng gần 1,5 lần so với năm 1994. Trong đó phát thải từ lĩnh vực năng lượng tăng
gấp 2 lần (từ 25,6 triệu tấn CO
2
tương đương lên 52,8 triệu tấn CO
2
tương đương).
Phát thải KNK trong lĩnh vực LULUCF lại có xu hướng giảm từ 19,4 triệu tấn CO

2

tương đương xuống 15,1 triệu tấn CO
2
tương đương. Phát thải KNK bình quân năm
2000 là 1,94 tấn CO
2
tương đương/người, tăng 0,47 tấn CO
2
tương đương/người so
với năm 1994 [3].


22
Bảng 1.4. Kết quả kiểm kê quốc gia KNK năm 2000 theo lĩnh vực của Việt Nam
Đơn vị: nghìn tấn
Lĩnh vực phát
thải
CO
2
CH
4
N
2
O
CO
2
tương
đương
Tỷ lệ

(%)
Năng lượng 45.900,0 308,56 1,27 52.773,46 35,0
Các quá trình công
nghiệp
10.005,72 0 0 10.005,72 6,6
Nông nghiệp 0 2.383,75 48,49 65.090,65 43,1
LULUCF 11.860,19 140,33 0,96 15.104,72 10,0
Chất thải 0 331,48 3,11 7.925,18 5,3
Tổng
67.765,91 3.164,12 53,83 150.899,73 100
Nguồn: Bộ Tài nguyên và Môi trường (2010)
Kết quả ước tính lượng phát thải KNK trong ba lĩnh vực chính (năng lượng,
nông nghiệp, LULUCF) là khoảng 169,2 triệu tấn CO
2
tương đương vào năm 2010,
tăng lên 300,4 triệu tấn CO
2
tương đương vào năm 2020 và 515,8 triệu tấn CO
2

tương đương vào năm 2030, trong đó lĩnh vực năng lượng là nguồn phát thải KNK
lớn nhất là 470,8 triệu tấn CO
2
tương đương, chiếm 91,3% tổng lượng phát thải năm
2030 [3].
Bảng 1.5. Ước tính lượng phát thải KNK của Việt Nam năm 2010, 2020, 2030
Đơn vị: triệu tấn CO
2
tương đương
Lĩnh vực phát

thải
Năm 2010 Năm 2020 Năm 2030
Năng lượng 113,1 251,0 470,8
Nông nghiệp 65,8 69,5 72,0
LULUCF -9,7 -20,1 -27,9
Tổng
169,2 300,4 515,8
Nguồn: Bộ Tài nguyên và Môi trường (2010)

23
1.2. Các nghiên cứu trong và ngoài nước về sự phát thải CH
4
trong canh
tác lúa nước
1.2.1. Các nghiên cứu ở nước ngoài
Sản xuất lúa đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo an ninh lương thực
và phát triển kinh tế – xã hội ở Việt Nam cũng như nhiều quốc gia Châu Á khác.
Diện tích đất trồng lúa của Châu Á là 130 triệu ha, chiếm 90% diện tích đất trồng
lúa thế giới và 20% diện tích cây hàng năm toàn cầu, trong đó khoảng 90% là diện
tích canh tác lúa nước [23]. Để đảm bảo an ninh lương thực sản lượng lúa ở Việt
Nam và các nước trong khu vực cần tăng khoảng 25% trong giai đoạn 2000-2025.
Về mặt môi trường, đất trồng lúa vừa là nguồn phát thải CH
4
, N
2
O và CO
2

vừa là kho chứa CO
2

khí quyển. Do vậy nghiên cứu ảnh hưởng của canh tác lúa
nước đến phát thải các KNK và tìm các giải pháp giảm thiểu phát thải KNK từ canh
tác lúa đã thu hút được sự quan tâm nghiên cứu của nhiều nhà khoa học trong và
ngoài nước trong suốt hơn hai thập kỷ qua. Trong đó có rất nhiều các nghiên cứu đã
tập trung vào đánh giá sự phát thải CH
4
từ hoạt động canh tác lúa nước ở nhiều nơi
trên thế giới. Các nhân tố môi trường như nhiệt độ, Eh đất, pH đất, chế độ ẩm, hàm
lượng hữu cơ trong đất, vi sinh vật đất liên quan đến quá trình thành tạo CH
4

trong đất. Điều kiện khí hậu, tính chất đất, kiểu luân canh cây trồng, chế độ bón
phân, tưới nước, phương pháp quản lý phế phụ phẩm trong các vùng sản xuất đều
có thể ảnh hưởng đến phát thải CH
4
từ ruộng lúa nước.
1.2.1.1. Sự hình thành và phát thải CH
4
từ ruộng lúa nước
Trong đất lúa, CH
4
là một sản phẩm cuối cùng của quá trình phân hủy các vật
chất hữu cơ bởi vi sinh vật trong điều kiện yếm khí. Các chất hữu cơ ban đầu có cấu
tạo phức tạp. Trong quá trình phân giải chất hữu cơ có tác động của các quá trình
hoá lý và sinh học, trong đó có sự tham gia của hàng loạt các nhóm vi khuẩn và
nấm khác nhau. Các vi sinh vật phân hủy các vật chất hữu cơ trong môi trường yếm
khí thành một số chất cơ bản là acetate, H
2
và CO
2

. Quá trình sản sinh ra CH
4
thực
sự được mang lại bởi vi khuẩn mê tan hóa Archaea (methanogenic Archaea), vi

24
khuẩn mà biến đổi acetate thành CH
4
và CO
2
(acetoclastic methanogenesis; quá
trình lên men acetate) hoặc biến đổi H
2
và CO
2
thành CH
4
(hydrogenotrophic
methanogenesis; quá trình khử CO
2
bằng H
2
). Mê tan được tạo thành bởi các con
đường khác như oxi hóa methanol chiếm tỷ lệ không đáng kể [17].
Vi khuẩn sinh mê tan được chia thành 3 nhóm: nhóm I gồm
Methanobacterium và Methanobrevibacter, nhóm II là Methanococcus, nhóm III
gồm Methanospirillum và Methanosarcina. Các vi khuẩn sinh mê tan chủ yếu sử
dụng acetate (đóng góp khoảng 80% vào sự tạo thành CH
4
) như một nguồn cacbon

nhưng các chất khác như H
2
/CO
2
cũng đóng góp 10 -30% vào sự tạo thành
CH
4
[21].
CH
3
COOH → CO
2
+ CH
4

4H
2
+ CO
2
→ CH
4
+ 2H
2
O
Năm quá trình (khuếch tán, oxy hóa, di chuyển vào nước ngầm, sự sủi bọt
khí, và vận chuyển qua trung gian thực vật) chủ yếu chi phối sự phát thải CH
4
được
sinh ra trong đất vào bầu khí quyển. Từ 60 đến 90% CH
4

được sinh ra trong một vụ
trồng bị oxy hóa, khi khuếch tán vào vùng rễ lúa hoặc vào vùng thiếu khí giữa mặt
đất và nước ngập phía trên [30]. CH
4
sau khi được tạo ra bị oxi hóa bởi các vi khuẩn
methanotroths (methanotrophic bacteria) trong lớp đất mặt xung quanh rễ cây. CH
4

cũng là một chất dinh dưỡng cho vi sinh vật, cùng với một vài loại khí gas khác
tham gia vào sự hình thành tế bào chất. Vai trò của vi khuẩn trong quá trình đồng
hoá này là sử dụng năng lượng được giải phóng bởi quá trình ôxy hoá CH
4
. Quá
trình oxi hóa CH
4
có thể hình dung theo trình tự sau [21]:
CH
4
→ CH
3
OH → HCHO → HCOOH → CO
2

Trong các ruộng lúa không bị xáo trộn có đến 90% CH
4
được phát thải thông
qua cây lúa. Cây lúa vận chuyển CH
4
qua hệ thống mạch thông khí (aerenchyma).
Đây là một hệ thống không gian chứa khí của lá, thân và rễ lúa; là hệ thống rất cần

thiết để cung cấp O
2
cho việc hô hấp của các mô ngập nước của cây lúa, cũng đồng
thời là con đường vận chuyển CH
4
từ đất vào khí quyển. CH
4
trong dung dịch xung

25
quanh rễ lúa khuếch tán qua vách tế bào của vỏ rễ, qua thân cây rồi thoát ra ngoài
qua các lỗ khí của lá. Aerenchyma có sự đóng mở riêng và không liên hệ với sự trao
đổi khí của lỗ khí. Dòng khí trong aerenchyma phụ thuộc vào sự khuếch tán và lưu
lượng khối. Sự khác nhau về hệ số khuếch tán của quá trình vận chuyển CH
4
từ rễ
vào thân lúa dường như đóng một vai trò quan trọng trong những khác biệt về sự
phát thải mêtan giữa các giống lúa [30].
1.2.1.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ đất đến sự phát thải CH
4

Sự hình thành CH
4
trong đất lúa có liên quan tới sự hoạt động của hệ vi sinh
vật. Nhiệt độ đất có ảnh hưởng đến hoạt động của vi sinh vật đất. Hầu hết các vi
khuẩn sinh mê tan có thể hoạt động trong nhiệt độ từ 20 đến 40
0
C [21]. Nhiệt độ tối
ưu cho sự tạo thành khí mê tan trong đất lúa là 30 đến 35
0

C. Sự hình thành mê tan
là rất nhỏ khi nhiệt độ đất dưới 20
0
C và trở thành số không khi ở 60
0
C. Holzapfel
Pschom và Seiler đã có báo cáo rằng tỷ lệ phát thải mê tan tăng gấp đôi với sự gia
tăng nhiệt độ đất từ 20 đến 25
0
C [30].
Báo cáo của Wang Bujun thì cho rằng ảnh hưởng của nhiệt độ đất đối với sự
phát thải khí mê tan là phi tuyến tính, khác nhau giữa các giống cây trồng, và thay
đổi theo các giai đoạn phát triển. Nhiệt độ đất ở mức dưới 25
0
C có ảnh hưởng thấp
hoặc không đáng kể, từ 25 đến 40
0
C có ảnh hưởng tăng cường đáng kể đối với sự
phát thải mê tan, đặc biệt là ở các giai đoạn phát triển về sau [32].
Trên đất lúa ở California và Tây Ban Nha, tỷ lệ phát thải CH
4
tương quan
yếu với sự thay đổi nhiệt độ theo mùa hoặc theo ngày đêm. Mê tan phát thải vào
buổi chiều luôn cao hơn buổi sáng, tương quan với sự gia tăng nhiệt độ của lớp đất
bề mặt [40]. Một nghiên cứu khác trên đất lúa ở Ý lại cho thấy tỷ lệ phát thải CH
4

tăng lên với sự tăng nhiệt độ đất. Tương quan thuận này đã được sử dụng để giải
thích cho những thay đổi lớn của tỷ lệ phát thải CH
4

trong một ngày đêm. Tuy
nhiên, những báo cáo này không phân tích cụ thể mối quan hệ giữa sự phát thải CH
4

và nhiệt độ đất theo mùa và theo ngày đêm [36].

26
Các tác giả Helmut Schütz, Wolfgang Seiler và Ralf Conrad [36] đã tiến
hành nghiên cứu sự ảnh hưởng của nhiệt độ đất đối với sự phát thải mê tan trên đất
lúa ở Ý. Kết quả cho thấy tỷ lệ phát thải khí mêtan từ ruộng lúa nước có sự khác
nhau theo ngày đêm và theo mùa. Sự thay đổi theo mùa không có mối liên quan
chặt chẽ với nhiệt độ đất. Tuy nhiên, sự thay đổi của dòng phát thải CH
4
theo ngày
đêm có tương quan đáng kể đối với sự thay đổi của nhiệt độ đất ở một độ sâu cụ thể
trong một ngày đêm. Ở độ sâu 1-5 cm, mối tương quan tốt nhất giữa sự phát thải
CH
4
và nhiệt độ đất là vào tháng V, tháng VI và tháng VIII; còn ở độ sâu 10-15 cm
thì mối tương quan tốt nhất là vào tháng VI và tháng VII.
1.2.1.3. Ảnh hưởng của pH và Eh đất đến phát thải CH
4

Z. P. Wang và cộng sự [38] đã tiến hành thí nghiệm trong phòng để xác định
giá trị ban đầu của Eh đất, điều kiện pH đất thuận lợi nhất, sự tác động của Eh và
pH đối với sự hình thành CH
4
trong đất ngập nước. Kết quả cho thấy CH
4
bắt đầu

tạo thành khi Eh ở mức từ −160 đến −150 mV. Trong khoảng Eh từ -230 đến -150
mV thì giữa lượng CH
4
tạo thành và Eh đất có mối tương quan âm theo hàm số mũ.
Điều kiện pH thuận lợi nhất đối với sự tạo thành CH
4
là ở mức gần trung tính. Đưa
vật liệu có tính axit vào làm pH giảm nhẹ cũng làm giảm đáng kể sự tạo thành CH
4
.
Tăng nhẹ pH đất (khoảng 0,2 đơn vị pH so với giá trị pH ban đầu của đất), kết quả
làm tăng sự tạo thành CH
4
từ 11 – 20% và từ 24 – 25% tương ứng với giá trị Eh
được kiểm soát ở mức -250 và -200 mV. Từ kết quả này các tác giả đưa ra quan
điểm là có thể giảm sự phát thải CH
4
bằng cách giảm nhẹ pH đất.
Kazuyuki Yagi và cộng sự [40] đã theo dõi sự phát thải CH
4
từ ruộng lúa
nước ở Suphan Buri, Thái Lan và thấy rằng Eh đất giảm dần theo thời gian kể từ khi
ngập nước. Các giá trị thấp nhất của Eh đất quan sát được trong mùa khô và mùa
mưa tương ứng là -236 ± 32 và -241 ± 14 mV. Eh ở độ sâu 10 cm cao hơn so với Eh
ở độ sâu 5 cm và 2 cm trong tất cả các lần đo đạc. Sự phát thải CH
4
tăng có tương
quan với việc giảm giá trị Eh đất. Sự phát thải cao nhất quan sát được là vào giai
đoạn cuối mùa khi Eh đất giảm xuống dưới - 200 mV ở độ sâu 2 cm và 5 cm. Giá trị