Biện pháp kỹ thuật giảm lượng axit hữu cơ và giảm phát thải khí nhà kính trong canh tác lúa trên đất phèn và đất phù sa tại tỉnh Hậu Giang (LA tiến sĩ)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
----------------

NGUYỄN THỊ KIỀU

BIỆN PHÁP KỸ THUẬT GIẢM
LƯỢNG AXIT HỮU CƠ VÀ PHÁT THẢI KHÍ
NHÀ KÍNH TRONG CANH TÁC LÚA TRÊN
ĐẤT PHÈN VÀ ĐẤT PHÙ SA
TẠI TỈNH HẬU GIANG

LUẬN ÁN TIẾN SĨ NGÀNH KHOA HỌC ĐẤT

Cần Thơ - 2017


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
----------------

NGUYỄN THỊ KIỀU

BIỆN PHÁP KỸ THUẬT GIẢM
LƯỢNG AXIT HỮU CƠ VÀ PHÁT THẢI KHÍ
NHÀ KÍNH TRONG CANH TÁC LÚA TRÊN
ĐẤT PHÈN VÀ ĐẤT PHÙ SA
TẠI TỈNH HẬU GIANG

LUẬN ÁN TIẾN SĨ
NGÀNH KHOA HỌC ĐẤT

MÃ NGÀNH: 62-62-01-03

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
PGS.TS. TRẦN KIM TÍNH

Cần Thơ - 2017


LỜI CẢM TẠ
Xin chân thành cảm ơn sâu sắc đến:
PGs.Ts. Trần Kim Tính là giáo viên hướng dẫn chính đã tận tình hướng
dẫn, động viên, dành nhiều thời gian góp ý trong suốt thời gian thực hiện thí
nghiệm và hướng dẫn tôi hoàn thành luận án.
Chân thành biết ơn:
Thầy Trần Văn Dũng, Thầy Châu Minh Khôi và Thầy Cô Khoa Nông
nghiệp và Sinh học ứng dụng, Trường Đại học Cần Thơ đã truyền đạt nhiều
kinh nghiệm quý báu của quý thầy Cô trong việc nghiên cứu và hoàn thành luận
án.
Luận án của tôi sẽ không thực hiện được nếu như không có sự hỗ trợ của
cháu Lê Hoàng Thơ, Nguyễn Hoàng Thuận, Nhựt, bạn Nguyễn Tấn Tài, em
Phan Văn Trạng, em Ngô Thị Nhàng, anh Nguyễn Quốc Trụ và 03 hộ nông dân
trồng lúa: Ông Trần Văn Dũng (xã Vĩnh Viễn A, huyện Long Mỹ), Ông Bùi
Văn Tiến (xã Vị Trung, huyện Vị Thuỷ), Ông Lê Hoàng Hổ (xã Tân Long,
huyện Phụng Hiệp) tỉnh Hậu Giang. Xin chân thành cám ơn quí Anh Chị Phòng
thí nghiệm chuyên sâu đã phân tích mẫu thí nghiệm của đề tài và cán bộ của
Bộ môn Khoa học Đất, Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng, Trường Đại
học Cần Thơ.
Ban Giám đốc Sở Khoa học và công nghệ, Trung tâm Thông tin và Ứng dụng
KHCN Hậu Giang, anh chị em đồng nghiệp đã tạo điều kiện và giúp đỡ tôi trong suốt
khóa học và hoàn thành luận án.

Gia đình là nguồn động viên, là chỗ dựa tinh thần cho tôi luôn luôn ủng hộ và
giúp đỡ rất nhiều để tôi vững bước trong suốt quá trình học tập và làm luận án.
Các anh và các bạn học viên lớp nghiên cứu sinh Khoa Học Đất khóa 2012-2015
đã động viên giúp đỡ tôi trong suốt khóa học.
Chân thành cảm ơn!

Nguyễn Thị Kiều

i


TÓM TẮT
Rơm rạ sau thu hoạch vùi trả lại cho đất lúa là cần thiết nhưng khi vùi rơm rạ tươi
phân hủy ở điều kiện yếm khí gây ngộ độc cho cây lúa và gây phát thải khí CH4. Luận
án được thực hiện nhằm đề xuất biện pháp kỹ thuật giảm lượng axit hữu cơ và giảm
phát thải khí nhà kính trong canh tác lúa trên đất phèn và đất phù sa khi phải vùi rơm
rạ lại cho đất, để hướng tới tăng lợi nhuận và giảm khí gây hiệu ứng nhà kính cho
vùng trồng lúa của tỉnh Hậu Giang. Mục tiêu của luận án: (a) Khảo nghiệm lại các
biện pháp để làm giảm ngộ độc cho cây lúa đã được đề xuất, khi canh tác có vùi rơm
rạ phân hủy trong điều kiện yếm khí; (b) Tìm hiểu diễn biến của lượng axit hữu cơ
trong dung dịch đất, lượng phát thải khí nhà kính và năng suất lúa trên đất phèn và đất
phù sa, khi áp dụng các biện pháp xử lý khác nhau; (c) Nghiên cứu ảnh hưởng của các
biện pháp xử lý để làm giảm khí thải nhà kính; (d) Thử nghiệm các cách xử lý ngộ
độc hữu cơ mới để tăng lợi nhuận cho vùng trồng lúa của tỉnh Hậu Giang. Nghiên cứu
đã thực hiện với 3 nội dung: Nội dung 1: Ảnh hưởng của vùi rơm rạ, theo dõi diễn
biến của axit hữu cơ và biện pháp xử lý để giảm axit hữu cơ. Kết quả thí nghiệm cho
thấy khi vùi 5 tấn/ha rơm rạ ảnh hưởng không rõ ràng đến năng suất lúa, vùi 10 tấn/ha
rơm rạ giảm sinh trưởng và năng suất lúa ở tất cả các loại đất và tất cả các mùa vụ.
Việc vùi 10 tấn/ha rơm rạ không phát hiện ngộ độc sắt trong tất cả các thí nghiệm. Với
sự hiện diện của Fe2+ (20ppm) và pH=6, nồng độ H2S trong dung dịch đất tính được là

10-5.3M, với nồng độ thì quá thấp để phương pháp phân tích phát hiện được (0,01ppm=
0,19µM), do đó không thể dùng H2S như là một chỉ tiêu để chẩn đoán ngộ độc H2S.
Ngộ độc hữu cơ do axit acetic đã làm lúa chết rất nhanh ở nồng độ 189 mgC/L, kết
quả phân tích trong thí nghiệm này cho thấy lượng axit acetic trong axit hữu cơ thấp
hơn nhiều so với lượng gây chết lúa và thấp hơn số liệu của một số tác giả công bố.
Ngoài ra, kết quả thí nghiệm cho thấy, ngộ độc hữu cơ có thể xuất hiện ở giai đoạn
đầu vụ và trước khi trổ, ngộ độc hữu cơ là một liên kết giữa axit hữu cơ, lượng oxy tiết
ra từ rễ lúa, FeS là hợp chất gây nên hiện tượng 'nghẹt rễ', rễ không hô hấp được và
dẫn đến chết. Bón Chelate-Ca làm giảm rõ rệt lượng axit hữu cơ và do vậy mà năng
suất lúa gia tăng rõ rệt. Nội dung 2: Phát thải khí nhà kính trên ruộng lúa và biện pháp
giảm thiểu. Kết quả thí nghiệm cho thấy đỉnh điểm phát thải trên cả ba loại đất thì
không khác nhau, nhưng tổng lượng phát thải khí CH4 thì khác nhau. Tổng phát thải
khí CH4 rất cao trên nghiệm thức vùi 10 tấn/ha rơm rạ tươi và ngập liên tục (45,3 tấn
CO2eq/ha*vụ), vùi 5 tấn/ha rơm là 34,6 tấn CO2eq/ha*vụ và không vùi rơm (chỉ bón
phân hóa học 100N) là 7,3 tấn CO2eq/ha*vụ. N2O phát thải rất thấp và không phát thải
liên tục trong suốt thời gian canh tác, mà chỉ tập trung vào các đợt bón phân. Lượng
phát thải không đáng kể so với lượng CH4 giảm được trong canh tác lúa ở vùng nghiên
cứu. Biện pháp quản lý nước ngập khô xen kẽ đã giảm 30% lượng phát thải khí CH4
so với ngập liên tục và tưới ẩm giảm 70% lượng phát thải khí CH4 so với ngập liên
tục. Nội dung 3: Thực hiện các thí nghiệm đồng ruộng để kiểm chứng lại các kết quả
đã đề xuất. Biện pháp quản lý nước ngập khô xen kẽ (AWD) làm giảm đáng kể phát
ii


thải khí nhà kính, biện pháp này hiệu quả hơn và nông dân dễ áp dụng hơn, khi tưới
theo chu kỳ: ngập 5cm, để 10 ngày sau, rồi tưới ngập lại 5cm. Việc áp dụng AWD gặp
rất nhiều khó khăn do quản lý nước, từ đó mà việc giảm phát thải khí CH4 cho vùng
đất phèn nặng, nhẹ và đất phù sa không phèn canh tác lúa vụ Hè Thu và ĐX (0,4515,11 tấn CO2eq/ha*vụ). N2O phát thải không đáng kể ở các ruộng lúa áp dụng ngập
khô xen kẽ và N2O không phát thải khi đất khô và bón phân đạm. Bón Chelate-Ca và
vôi sữa giúp nông dân gia tăng lợi nhuận đáng kể và biện pháp này có ưu thế hơn hẳn

các biện pháp đã được khuyến cáo.
Từ khóa: Đất phèn, đất phù sa, ngộ độc hữu cơ, axit hữu cơ, phát thải KNK, ngập khô
xen kẽ (AWD), vùi rơm, CH4, N2O.

iii


ABSTRACT
Rice straw incorporation into the paddy after harvesting is essential, but fresh rice
straw incorporation which decays in anaerobic condition, causes toxic substrates to
rice and CH4 gas emission. Thesis was conducted to investigate propose technical
measures in reducing organic acid and greenhouse gas emission in rice cultivation on
acid sulphate soil and alluvial soil when burying straw back into the field, to increase
profits and reduce greenhouse gas emission for the rice cultivation area of Hau Giang
Province. Objectives of thesis:
(a) Re-test the proposed measures of reducing rice toxicity, when cultivating
with decomposed buried straw in reduduced condition;
(b) Learn about the occurring of organic acid in soil solution, green house gas
emission and rice productivity on acid sulphate soil and alluvial soil, when applying
various measures;
(c) Research the impacts of measures in order to reduce greenhouse gas
emission; (d) Test new treatments help to reduce organic toxicity of rice in order to
raise profit for the rice cultivation area of Hau Giang. The thesis studied 3 contents.
Study 1: The effect of straw burying, monitoring organic acid and way of treatment
for reducing organic acid. The results showed that burying 5 tons/ha of straw
unobviously impacted on rice productivity; burying 10 tons/ha of straw reduced rice
growth and productivity at all types of soil and all crops. Burying 10 tons/ha of straw
did not discover iron poison in all of experiments. With the presence of Fe 2+ (20 ppm)
và with pH = 6, H2S concentration in soil solution calculated was 10-5.3M, with
concentration, it was so low for the analysis method to discover (0.01ppm= 0.19µM),

so, H2S cannot be used a an indicator to diagnose H2S poison. Organic poison caused
by acid acetic made rice die very fast at concentration of 189 mgC/L; the analysis
results in this experiment showed that the volume of acic acetic in organic acid was
much lower than the volume caused death of rice and lower than the data announced
by some authors. Besides, the experiment results showed that organic poison might
appear at the beginning crop period and before flowering; organic poison was a link
between organic acid and oxygence generated from rice root, FeS was a compound
that caused phenomenon of “root obstruction“, root could not breathe and resulting in
death. Chelate-Ca organic fertilizer was to reduce organic acid volume and greenhouse
gas emission.
Study 2: Greenhouse gas emission on rice field and ways to reduce emission. The
results showed that the peak of emission on three types of soil was not different, but
total CH4 emission volume was different. Total CH4 emission volume was very high at
the treatment of burying 10 tons/ha of fresh straw and uninterrupted flooded (45.3 tons
of CO2eq/ha*crop), burying 5 tons/ha of straw reached 34.6 tons of CO2eq/ha*crop
and without burying straw (only 100N chemical fertilizer was used) reached 7.3 tons
of CO2eq/ha*crop. N2O emission was very low and did not emit continuosly during
the cultivation period, but only focusing on the fertilizing stages. The emission volume
was insignificant in comparison with CH4 reduced in cultivating rice at the studied
areas. The alternate flooded and dry water management method reduced 30% of CH4
emission volume in comparison with uninterrupted flooded method and wet watering
method reduced 70% of CH4 emission volume in comparison with uninterrupted
flooded method.

iv


Study 3: The field experiments were carried out to test the proposed results. The
results showed that effect of water management method (AWD) reduces the
importance of greenhouse gas emissions, can be achieved and easier to use, when

cyclical irrigation: flooded 5cm, after 10 days, and irrigated 5cm . The application of
AWD greatly hinders water management, thereby reducing CH4 emission volume for
the areas with serious and light acid sulphate soils and non-acid sulphate alluvial soil
in Summer-autumn and Winter-spring crops (0.45 – 15.11 tons of CO2eq/ha*crop)
when cultivating rice on field. N2O emissions are negligible in those who apply
intermittent oil sprays and N2O does not emit when the AWD and fertilized with
nitrogen. Applying liquid CaO and Chelate-Ca organic fertilizer helps farmers
increase their profitability and this approach is superior to the proposed measures.
Keywords: acid sulphate soil, alluvial soil, organic toxic, organic axit, GHG emission, AWD, rice
straw incorporation, CH4, NO2.

v


CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu “Biện pháp kỹ thuật giảm
lượng axit hữu cơ và giảm phát thải khí nhà kính trong canh tác lúa trên
đất phèn và đất phù sa tại tỉnh Hậu Giang” được thực hiện bởi chính bản
thân nghiên cứu sinh Nguyễn Thị Kiều với sự hướng dẫn của PGs.Ts. Trần
Kim Tính. Các số liệu, kết quả nêu trong luận án là trung thực và chưa ai công
bố trong bất kỳ công trình nào.
Tác giả luận án

Nguyễn Thị Kiều

vi

MỤC LỤC
Tran
g
Lời cám ơn

i
v
i
i
v
i
i
i
i
x

Tóm tắt

Abstract

Trang cam kết kết quả
Mục lục

xi
x
i
i
i
x

v
x
v
i
i

Danh sach bảng

Danh sách hình

Danh mục từ viết tắt

Các ký tự hóa học
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU
1.1 Tính cấp thiết của đề tài
1.2 Mục tiêu của đề tài
1.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
1.4 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
1.5 Những đóng góp mới của luận án
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1 Đặc điểm thổ nhưỡng của tỉnh Hậu Giang
2.2 Phân bố mưa và hiện trạng thủy lợi

1
1
3
3
4
5
6

6
6

2.2.1 Đặc điểm khí hậu

6

2.2.2 Nguồn nước

7

2.2.3 Thủy văn

7

2.3 Hiện trạng cây trồng trong tỉnh
2.4 Hiện trạng ảnh hưởng biến đổi khí hậu tại Hậu Giang

vii

8
9


2.5 Môi trường canh tác lúa ở điều kiện yếm khí

11

2.5.1 Tiến trình khử trong đất lúa ngập nước

11

2.5.2 Hoạt động của vi sinh vật

13

2.6 Các trường hợp dẫn đến ngộ độc cho cây lúa

18

2.6.1 Độ dẫn điện cao (EC: Electric Conductivity)

18

2.6.2 Axit hữu cơ

19

2.6.3 pH thấp, Fe, Al

20

2.6.4 Ngộ độc H2S

23

2.6.5 Thế oxy hóa khử (Eh) của dung dịch đất

24

2.6.6 Ngộ độc hữu cơ

24

2.7 Khí nhà kính và canh tác lúa phát thải khí gây hiệu ứng nhà kính

28

2.7.1 Sự phát thải khí Mêtan (CH4) từ ruộng lúa

29

2.7.2 Sự phát thải khí nitrous oxide (N2O) từ ruộng lúa

32

2.7.3 Các chiến lược và giải pháp làm giảm phát thải khí nhà kính từ ruộng lúa

33

2.8 Các biện pháp kỹ thuật và hiệu quả đã được nông dân áp dụng để khắc
phục ngộ độc hữu cơ lúa

37

2.8.1 Thời gian nghỉ giữa 2 vụ

37

2.8.2 Xử lý rơm rạ đầu vụ bằng chế phẩm nấm Trichoderma sp.

37

2.8.3 Bón lót phân lân

38

2.8.4 Bón lót vôi (CaCO3)

39

2.8.5 Biện pháp rút nước

39

2.8.6 Giống chống chịu ngộ độc hữu cơ

40

CHƯƠNG 3: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
3.1 Cách tiếp cận nghiên cứu
3.2 Vật liệu nghiên cứu

41
41
44

3.2.1 Đất thí nghiệm

44

3.2.2 Địa điểm nghiên cứu

44

3.3 Nội dung và phương pháp nghiên cứu

44

3.3.1 Thí nghiệm 1: Ảnh hưởng của lượng rơm vùi và các giải pháp kỹ thuật xử lý đầu
45
vụ để làm giảm ngộ độc hữu cơ (3 loại đất)
3.3.2 Thí nghiệm 2: Ảnh hưởng của xử lý nấm Tricoderma và thời gian nghỉ giữa 2 vụ
48
để làm giảm ngộ độc hữu cơ (3 loại đất)
3.3.3 Thí nghiệm 3: Ảnh hưởng của vùi rơm, axit acetic và SO4 đến lượng axit hữu cơ
50
trong dung dịch đất, H2S và khí nhà kính CH4, N2O phát thải trên đất trồng lúa trong

viii


chậu
3.3.4 Thí nghiệm 4: Ảnh hưởng của lượng rơm, chất hữu cơ và lượng đạm đến sự phát
55
thải khí CH4
3.3.5 Thí nghiệm 5: Ảnh hưởng của vùi rơm rạ tươi và các biện pháp tránh ngộ độc hữu
cơ đến lượng phát thải khí nhà kính CH4, N2O lên năng suất trồng ngoài đồng vụ lúa 57
Đông Xuân (2014-2015).
3.3.6 Thí nghiệm 6: Thực hiện mô hình trình diễn ảnh hưởng của vùi rơm rạ và các biện

pháp tránh ngộ độc hữu cơ đến lượng phát thải khí CH4, N2O lên năng suất trồng ngoài 60
đồng trên ruộng của dân vụ lúa Hè Thu năm 2015.
3.3.7 Thí nghiệm 7: Diễn biến của chất hữu cơ trong dung dịch đất khi áp dụng các biện
61
pháp xử lý để làm giảm ngộ độc hữu cơ

3.4 Đặc điểm khí hậu vùng nghiên cứu
3.5 Phương pháp phân tích và xử lý số liệu

64
64

3.4.1 Phương pháp phân tích

64

3.5.2 Phương pháp xử lý số liệu

64

CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
A4. KẾT QUẢ
4AI: Nội dung I: Ảnh hưởng của vùi rơm rạ, diễn biến của axit hữu cơ và
cách xử lý để giảm axit hữu cơ trong đất trồng lúa
4AI.1 Diễn biến của Fe, pH và H2S

65
65
65
65

4AI.2 Diễn biến của tổng chất hữu cơ hoà tan (axit hữu cơ + chất hữu cơ không axit)
66
trong dung dịch đất
4AI.3 Diễn biến của axit hữu cơ trong dung dịch đất

69

4AI.4 Diễn biến của chất hữu cơ không axit trong dung dịch đất

70

4AI.5 Diễn biến của tỷ lệ axit hữu cơ/chất hữu cơ không axit

72

4AII: Nội dung II. Phát thải khí gây ảnh hưởng nhà kính trong canh
tác lúa và các phương pháp giảm thiểu

74

4AII.1 Tiềm năng phát thải khí CH4

74

4AII.2 Chất hữu cơ và phát thải

74

4AII.3 Bón phân khoáng và phát thải

75

4AII.4 Quản lý nước trong canh tác lúa và phát thải

76

4AII.5 Phát thải khí N2O trong canh tác lúa

77

4AII.6 Canh tác lúa và phát thải khí CH4 và N2O

79

4AII.6.1 Ảnh hưởng của các yếu tố giảm ngộ độc hữu cơ lên phát thải khí CH4 trên đất
79
phèn nặng trồng lúa ngoài đồng vụ Đông Xuân (2014-2015) và Hè Thu (2015)

ix


4AII.6.2 Ảnh hưởng của các yếu tố giảm ngộ độc hữu cơ lên phát thải khí CH4 trên đất
79
phèn nhẹ trồng lúa ngoài đồng vụ Đông Xuân (2014-2015) và Hè Thu (2015)
4AII.6.3 Ảnh hưởng của các yếu tố giảm ngộ độc hữu cơ lên phát thải khí CH4 trên đất
79
phù sa không phèn trồng lúa vụ Đông Xuân (2014-2015) và Hè Thu (2015)
4AII.6.4 Phát thải khí N2O trên đất phù sa không phèn

81

4AII.6.5 Tổng lượng khí thải giảm so với đối chứng canh tác lúa ngoài đồng vụ ĐX và
82
HT khi vùi 10 tấn/ha rơm rạ

4AIII: Nội dung III: Các thí nghiệm đồng ruộng để kiểm chứng lại các kết
quả đã đề xuất

84

4AIII.1 Ảnh hưởng của các biện pháp xử lý để giảm thiểu ngộ độc hữu cơ đến sinh
84
trưởng và năng suất của lúa trong điều kiện có vùi 10 tấn rơm rạ tươi
4AIII.1.1 Trên đất phù sa không phèn

84

4AIII.1.2 Trên đất phèn nhẹ

87

4AIII.1.3 Trên đất phèn nặng

90

4AIII.2 Ảnh hưởng các giải pháp xử lý rơm rạ và bón lót để giảm ngộ độc hữu cơ

93

4AIII.2.1 Đất phù sa không phèn

93

4AIII.2.2 Trên đất phèn nhẹ

94

4AIII.2.3 Trên đất phèn nặng

96

4AIII.3 Ảnh hưởng của xử lý chế phẩm nấm Trico-LV và thời gian nghỉ giữa 2 vụ để
97
làm giảm ngộ độc hữu cơ
4AIII.3.1 Đất phù sa không phèn

97

4AIII.3.2 Trên đất phèn nhẹ

99

4AIII.3.3 Trên đất phèn nặng

100

4AII.4 Các giải pháp mới được đề xuất trong nghiên cứu này (Quản lý nước (ngập khô
101
xen kẽ), bón chelate-Ca và bón vôi sữa) trên đất có vùi 10 tấn rơm rạ cho 1 ha

4AIII.4.1 Trên đất phù sa không phèn

101

4AIII.4.2 Trên đất phèn nhẹ

103

4AIII.4.3 Trên đất phèn nặng

105

4AIII.5 Hiệu quả kinh tế (HQKT)1 của các biện pháp hạn chế ngộ độc hữu cơ thực hiện
108
thí nghiệm diện rộng Hè Thu 2015
4AIII.5.1 Trên đất phù sa không phèn

108

4AIII.5.2 Trên đất phèn nhẹ

108

4AIII.5.3 Trên đất phèn nặng

109

x

B4. THẢO LUẬN

110

4B.1 Diễn biến chất hữu trong dung dịch đất

110

4B.2 Sự thay đổi Fe2+, Eh và H2S trong dung dịch đất

114

4B.3 Ngộ độc hữu cơ trên cây lúa ngập nước

116

4B.4 Phân biệt ngộ độc hữu cơ và H2S/FeS

118

4B.5 Vùi rơm và các biện pháp xử lý đầu vụ ảnh hưởng đến năng xuất lúa

121

4B.6 Phát thải khí gây hiệu ứng nhà kính trên ruộng lúa và các biện pháp làm giảm thiểu

121

4B.7 1P5G-giảm phát thải - giảm ngộ độc hữu cơ

127

CHƯƠNG 5: CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ
5.1 Kết luận

129
129

5.1.1 Ngộ độc cho cây lúa và khí thải

129

5.1.2 Hiệu quả kinh tế mang lại khi áp dụng các biện pháp giảm ngộ độc hữu cơ và
130
lượng khí phát thải cắt giảm được

5.2 Đề nghị

130

Tài liệu tham khảo

132

PHỤ LỤC: Quy trình sản xuất lúa một phải sáu giảm
Phụ chương 2
Phụ chương 3
Phụ chương 4 : Hiệu quả kinh tế

xi

DANH SÁCH HÌNH
Hình 2.1. Quy trình phân hủy yếm khí hợp chất hữu cơ

16

Hình 2.2: Các quá trình ảnh hưởng đến sự chuyển hóa carbon trong đất

17

Hình 2.3: Sự hình thành khí CH4 và khí N2O trên ruộng lúa

31

Hình 3.1 Các bước nghiên cứu luận án

44

Hình 3.2: Bố trí thí nghiệm trên đồng ruộng (thí nghiệm 1)

47

Hình 3.3: Bố trí thí nghiệm trên đồng ruộng (thí nghiệm 2)

50

Hình 3. 1: Dụng cụ thu mẫu khí thải (trái); Bố trí thí nghiệm nhà lưới (phải) (thí
55
nghiệm 3)

Hình 3. 2: Thí nghiệm và thu mẫu khí thải ngoài đồng (Thí nghiệm 4)

56

Hình 3.6: Chuẩn bị thí nghiệm ngoài đồng (trái); lúa được 30 NSS (phải) thí nghiệm
59
5,6
Hình 3.7: Hút dung dịch mẫu và bố trí thí nghiệm nhà lưới (thí nghiệm 7)

64

Hình 4.1: Diễn biến của Fe trong dung đất sau 10 tuần ngập nước trồng lúa

65

Hình 4.2: Diễn biến của pH sau 10 tuần ngập nước

67

Hình 4. 3: Diễn biến của tổng chất hữu cơ hoà tan trong dung dịch đất của ba loại
đất; (a): đất phù sa không phèn; (b): đất phèn nhẹ và (c): đất phèn nặng

68

Hình 4. 4: Diễn biến của axit hữu cơ hòa tan trong dung dịch của ba loại đất; (a): đất
phù sa không phèn; (b): đất phèn nhẹ và (c): đất phèn nặng

69

Hình 4. 5: Diễn biến của axit hữu cơ hòa tan trong dung dịch của ba loại đất; (a): đất

phù sa không phèn; (b): đất phèn nhẹ và (c): đất phèn nặng

71

Hình 4.6: Diễn biến của tỷ số axit hữu cơ/chất hữu cơ không axit trong dung dịch
73
của ba loại đất; (a): đất phù sa không phèn; (b): đất phèn nhẹ và (c): đất phèn nặng
Hình 4. 7: Tốc độ phát thải của 3 loại đất (đất phèn nhẹ, đất phù sa không phèn và
đất phèn nặng có tầng sulfuric ở độ sâu 56cm)

74

Hình 4. 8: Tốc độ phát thải khí CH4 khi vùi rơm và bón Gypsum

75

Hình 4. 9: Tốc độ phát thải trung bình của 3 nghiệm thức trên 3 loại đất.

76

Hình 4.10: Phát thải N2O ở nghiệm thức ngập liên tục, vụ Hè Thu, trồng lúa trong
78
chậu, các màu khác nhau chỉ 3 lần lặp lại
Hình 4.11: Phát thải N2O ở nghiệm thức ngập khô xen kẽ, vụ Hè Thu, trồng lúa
78
trong chậu, các màu khác nhau chỉ 3 lần lặp lại
Hình 4.12: Phát thải N2O ở nghiệm thức tưới ẩm, vụ Hè Thu, trồng lúa trong chậu,
các màu khác nhau chỉ 3 lần lặp lại

78

Hình 4. 13: Tổng lượng phát thải khí CH4 ở các nghiệm thức trong vụ Đông Xuân

79

xii


(a) và Hè Thu (b) trên đất phèn nặng canh tác lúa 3 vụ
Hình 4. 14: Tổng lượng phát thải khí CH4 ở các nghiệm thức trong vụ Đông Xuân
(a) và Hè Thu (b) trên đất phèn nhẹ canh tác lúa 3 vụ

80

Hình 4. 15: Tổng lượng phát thải khí CH4 ở các nghiệm thức trong vụ Đông Xuân
(a) và Hè Thu (b) trên đất phù sa không phèn canh tác lúa vụ 3

81

Hình 4.16: Phát thải khí N2O vụ Đông Xuân trên đất phù sa không phèn canh tác
lúa vụ 3

82

Hình 4. 17: Phát thải khí N2O vụ Hè Thu trên đất phù sa không phèn canh tác lúa
82
vụ 3

118

Hình 4. 168: Quan sát rễ lúa ở hai giai đoạn

Hình 4. 19: Lưu đồ cho thấy trình tự phân hủy chất hữu cơ và sự hình thành CH4, 120
H2S và FeS trong đất lúa ngập lúa nước (Jacq, 1992)
Hình 4. 20: Mực nước đo được ở các chậu quản lý nước, tưới sau mỗi 10 ngày, 0: 124
chỉ mặt đất. Số liệu – 10 chỉ nước rút sâu trong đất
Hình 4. 17: Phát thải ở 2 vị trí trên cùng một ruộng (mg/CH4/m2*giờ), áp dụng ngập 124
khô xen kẽ
Hình 4. 182: Phát thải N2O ở nghiệm thức ngập liên tục, có và không có vùi rơm 126
(Zucong Cai et al., 2001)

xiii


DANH SÁCH BẢNG
Bảng 2. 1: Diện tích, năng suất và sản lượng lúa của tỉnh Hậu Giang (2012– 2016)
Bảng 2.2: Nguồn Carbon để vi khuẩn tạo thành CH4

8
15

Bảng 2. 3: Một số yếu tố chính trong đất tương quan với ngộ độc hữu cơ trên cây lúa

27

Bảng 2.4: Diện tích lúa bị nhiễm ngộ độc hữu cơ của tỉnh Hậu Giang từ năm (2010-2016)

28

Bảng 2.5: Diện tích lúa bị nhiễm ngộ độc hữu cơ của vùng Đồng bằng sông Cửu Long

28

Bảng 2.4: Phát thải khí CH4 từ các loại đất khác nhau trong MRD

31

Bảng 2.5: Phát thải khí N2O từ các loại đất trong MRD

33

Bảng 4. 1: Tổng lượng khí thải giảm canh tác lúa ngoài đồng vụ ĐX và HT khi vùi 10 tấn/ha
rơm rạ phân hủy ở điều kiện yếm khí

83

Bảng 4. 2: Ảnh hưởng của các nhân tố thí nghiệm lên số chồi cây lúa trồng trong chậu đất
với phù sa không phèn

84

Bảng 4. 3: Ảnh hưởng của các nhân tố thí nghiệm lên chiều cao cây lúa trồng trong chậu với
đất phù sa không phèn

85

Bảng 4. 4: Ảnh hưởng của nhân tố thí nghiệm đến thành phần năng suất và năng suất lúa
trồng trên đất phù sa không phèn trong chậu

86

Bảng 4. 5: Ảnh hưởng của nhân tố thí nghiệm lên số chồi cây lúa trồng trên đất phèn nhẹ
trong chậu

87

Bảng 4. 6: Ảnh hưởng của nhân tố thí nghiệm lên chiều cao cây lúa trồng trên đất phèn nhẹ
trong chậu

88

Bảng 4. 7: Ảnh hưởng của nhân tố thí nghiệm đến thành phần năng suất và năng suất lúa
trồng trên đất phèn nhẹ trong chậu

89

Bảng 4. 8: Ảnh hưởng của nhân tố thí nghiệm lên số chồi cây lúa trồng trên đất phèn nặng
trong chậu (số chồi/chậu).

90

Bảng 4. 9: Ảnh hưởng của nhân tố thí nghiệm lên chiều cao cây lúa trồng trên đất phèn nặng
trong chậu

91

Bảng 4. 10: Ảnh hưởng của nhân tố thí nghiệm đến thành phần năng suất và năng suất lúa
trồng trên đất phèn nặng trong chậu

92

Bảng 4. 11: Kết quả về năng suất (NS) và hiệu quả kinh tế (HQKT) của việc vùi rơm rạ và
các giải pháp xử lý đất đầu vụ để giảm ngộ độc hữu cơ trên đất lúa 3 vụ của vùng đất phù sa
không phèn

94

Bảng 4. 12: Kết quả về năng suất (NS) và hiệu quả kinh tế (HQKT) của việc vùi rơm rạ và
các giải pháp xử lý đất đầu vụ để giảm ngộ độc hữu cơ trên đất lúa 3 vụ của vùng đất phèn 95
nhẹ
Bảng 4. 13: Kết quả về năng suất (NS) và hiệu quả kinh tế (HQKT) của việc vùi rơm rạ và 97
xiv


các giải pháp xử lý đất đầu vụ để giảm ngộ độc hữu cơ trên đất lúa 3 vụ của vùng đất phèn
nặng.
Bảng 4. 14: Kết quả về năng suất và hiệu quả kinh tế của việc xử lý chế phẩm nấm Trico-LV
và thời gian nghỉ giữa 2 vụ để làm giảm ngộ độc hữu cơ trên đất lúa 3 vụ của vùng đất phù sa 98
không phèn
Bảng 4. 15: Kết quả về năng suất và hiệu quả kinh tế của việc xử lý chế phẩm nấm Trico-LV
và thời gian nghỉ giữa 2 vụ để làm giảm ngộ độc hữu cơ trên đất lúa 3 vụ của vùng đất phèn 99
nhẹ
Bảng 4. 16: Kết quả về năng suất và hiệu quả kinh tế của việc xử lý chế phẩm nấm Trico-LV
và thời gian nghỉ giữa 2 vụ để làm giảm ngộ độc hữu cơ trên đất lúa 3 vụ của vùng đất phèn 100
nặng.
Bảng 4. 17: Số chồi của các nghiệm thức, lúa trồng trên đất phù sa không phèn ngoài đồng 102
vụ ĐX (2014-2015)
Bảng 4. 18: Kết quả thành phần năng suất và năng suất của các nghiệm thức, lúa trồng trên 103
đất phù sa không phèn ngoài đồng vụ ĐX (2014-2015)
Bảng 4. 19: Số chồi của các nghiệm thức trên đất phèn nhẹ, lúa trồng ngoài đồng vụ ĐX 104

(2014-2015)
Bảng 4. 20: Chiều cao cây của các nghiệm thức, lúa trồng trên đất phù sa không phèn ngoài 104
đồng vụ ĐX (2014-2015)
Bảng 4. 21: Kết quả thành phần năng suất và năng suất của các nghiệm thức, lúa trồng trên 105
đất phèn nhẹ ngoài đồng vụ ĐX (2014-2015)
Bảng 4. 22: Số chồi của các nghiệm thức, lúa trồng trên đất phèn nặng ngoài đồng vụ ĐX 106
(2014-2015)
Bảng 4. 23: Chiều cao cây của các nghiệm thức, lúa trồng trên đất phèn nặng ngoài đồng vụ 106
ĐX (2014-2015)
Bảng 4. 24: Kết quả thành phần năng suất và năng suất của các nghiệm thức, lúa trồng trên 107
đất phèn nặng ngoài đồng vụ ĐX 2014-2015
Bảng 4. 25: Hiệu quả kinh tế (1ha), trên các nghiệm thức xử lý đầu vụ để giảm ngộ độc hữu 108
cơ trên đất phù sa không phèn, vụ Hè Thu 2015
Bảng 4. 26: Hiệu quả kinh tế (1ha), trên các nghiệm thức xử lý đầu vụ để giảm ngộ độc hữu 109
cơ trên đất phèn nhẹ, vụ Hè Thu 2015
Bảng 4. 27: Hiệu quả kinh tế (1ha), trên các nghiệm thức xử lý đầu vụ để giảm ngộ độc hữu 109
cơ trên đất phèn nặng, vụ Hè Thu 2015
Bảng 4. 28: Liều lượng vôi (CaO) cần trung hòa lượng axit hữu cơ hòa tan

xv

111


KÝ TỰ VIẾT TẮT
Ký hiệu

Tiếng Anh

Tiếng việt

ANOVA

Analysis of variance

Phân tích phương sai

AWD
BĐKH
BOD
CHC
COD
CV
C/N
DOC
ĐBSCL
EC
HT
ĐX
GHG
IPM

Alternate Wetting and Dry
Biochemical Oxygen Demand
Chemical Oxygen Demand
Coefficient of variation
Dissolved Organic carbon
Electric conductivity
Green House Gas
Intergrate Pest Managerment

KNK
LSD
MHA
MRD
NSLT
NSTT
NT
NSS
OC
TSKS
TTKS
TCVN
TDS
TOC
TĐ
TB
VSV

Green House Gas
Least significant difference
Mobile humic axit
Mekong River Delta
Organic carbon
Total Dissolved Solids
Total Organic Carbon
-

Tưới ngập khô xen kẽ
Biến đổi khí hậu

Nhu cầu Oxy sinh học
Chất hưu cơ
Nhu cầu Oxy hóa học
Hệ số biến thiên
Tỉ lệ Carbon/nitơ
Hàm lượng Carbon hoà tan
Đồng Bằng Sông Cửu Long
Độ dẫn điện
Hè Thu
Đông Xuân
Khí nhà kính
Quản lý dịch hại tổng hợp
Khí nhà kính
Khác biệt nhỏ nhất có ý nghĩa
Đồng bằng sông Cửu Long
Năng suất lý thuyết
Năng suất thực tế
Nghiệm thức
Ngày sau sạ
Cacbon hữu cơ
Tuần sau khi sạ
Tuần trước khi gieo
Tiêu chuẩn Việt Nam
Tổng chất rắn hòa tan
Tổng Carbon hữu cơ
Thu Đông
Trung bình
Vi sinh vật

xvi

CÁC KÝ HIỆU HÓA HỌC
CO2
CH4
CO2eq
H2 S
K
KCl
K2 O
N
N2
N2 O
NH4+

Cacbonic
Methan
CO2 equivalents
Hydro sunphua
Kali
Kali clorua
Kali oxit
Đạm (Nitrogen)
Khía Nitơ
Nitrous oxide
Ammonium

xvii

CHƯƠNG 1
GIỚI THIỆU
1.1 Tính cấp thiết của đề tài
Đốt đồng là hình ảnh quen thuộc của bao thế hệ nông dân ở các vùng trồng lúa ở
nước ta. Việc thâm canh tăng vụ ngày càng hiệu quả, thì việc đốt đồng càng bộc lộ rõ
những tác động không tốt cho tài nguyên đất, nguồn nước, sức khỏe cộng đồng nông
thôn và cả khí hậu toàn cầu khi mà số lần đốt đồng tăng lên theo mùa vụ do lượng rơm
rạ tăng lên khi năng suất tăng. Ở Đồng bằng sông Cửu Long sau khi thu hoạch mỗi vụ
lúa, vụ Đông Xuân hơn 70%, 50% vụ Hè Thu và 30 % vụ Thu Đông nông dân đốt
đồng để xuống giống cho vụ tiếp theo. Đối với mùa vụ thường không đốt đồng như vụ
Hè Thu và Thu Đông và một số nơi đất vùng trũng của một số tỉnh của vùng ĐBSCL
như Long An, Trà ôn (Vĩnh Long) và Hậu Giang nông dân không thể đốt đồng được,
thì lượng rơm rạ phải cày vùi trở lại đất. Nếu vùi rơm rạ trở lại đất, thì vùi rơm rạ ở
điều kiện yếm khí sẽ gây ảnh hưởng đến đặc tính hóa, lý, sinh học đất, và làm cây lúa
kém sinh trưởng, phát triển (do ngộ độc hữu cơ) thì hàng năm thì vùng trồng lúa vùng
Đồng bằng sông Cửu Long ngộ độc hữu cơ lúa xảy ra hơn 12.209 ha từ năm 2013 đến
5 tháng đầu năm 2016 và ngộ độc hữu cơ xảy ra ở tất cả các vụ (Trung tâm Bảo vệ
thực vật phía Nam). Riêng tại Hậu Giang, theo số liệu báo cáo hàng năm của Chi cục
Bảo vệ thực vật Hậu Giang thì từ năm 2010 đến năm 2015 thì 5.142 ha, năm 2015
diện tích bị ngộ độc hữu cơ cao nhất là 1.921 ha. Hiện tượng ngộ độc hữu cơ không
phải lúc nào cũng xảy ra, trong nghiên cứu của Nguyễn Thị Kiều (2012) cho thấy khi
áp dụng biện pháp vùi rơm và gốc rạ vào đất nếu không có biện pháp ngăn ngừa ngộ
độc hữu cơ làm ảnh hưởng đến thành phần năng suất và năng suất cho lúa 3 vụ/năm.
Đồng thời, có vụ lúa và loại đất bị ngộ độc hữu cơ nhưng có vụ lúa và loại đất không
bị ngộ độc hữu cơ. Ngộ độc hữu cơ là hiện tượng tổng quát trong đó có thể: (1) axit
hữu cơ là chất gây độc trực tiếp (2) sự hiện diện của chất hữu cơ là cơ chất tốt cho vi
sinh vật hoạt động mạnh đưa đến hậu quả là rễ lúa bị độc do sự hiện diện của sắt
(Fe2+) cao và do phản ứng khử mạnh nên sinh ra H2S gây ngộ độc. Do cơ chế gây ngộ
độc chưa được hiểu rõ nên rất khó giải thích tại sao có đất bị ngộ độc hữu cơ nhưng có
đất không bị ngộ độc hữu cơ. Đất phèn bị ngộ độc hữu cơ nhiều hơn so với đất phù sa

do trong đất có sắt và SO4 2- dễ bị khử, khử mạnh sinh ra H2S. Trên cùng một loại đất
có ruộng lúa bị ngộ độc hữu cơ nhưng có ruộng lúa không bị ngộ độc hữu, khi bổ sung
thêm lượng hữu cơ (10-20 tấn/ha, gấp đôi lượng rơm rạ có được trong một vụ) ruộng
lúa không bị ngộ độc hữu cơ).
Bên cạnh đó, tiềm năng làm nóng lên của trái đất từ hệ thống lúa nước (Oryza
sativa) cao gấp 4 lần so với lúa mì hoặc bắp. Trung bình hệ thống lúa nước phát thải
100kg CH4-C/ha*vụ tương đương với 89% của tiềm năng ấm lên của trái đất trong hệ
thống nông nghiệp (Linquist et al., 2012). Do đó, mọi nổ lực làm giảm tiềm năng ấm

1


lên trên toàn cầu, cần tập trung vào việc làm giảm tiềm năng ấm lên trên toàn cầu của
hệ thống canh tác lúa nước, thông qua giảm phát thải khí CH4; tuy nhiên, cần phải
quan tâm đến giảm cả hai khí CH4 và N2O, vì trong nhiều cách làm giảm khí CH4 lại
tăng phát thải khí N2O. Theo Jain et al., (2004) đã tổng kết lượng khí CH4 thải ra cho
hecta (kg CH4/ha*vụ) trên canh tác lúa của Việt Nam từ 7,5 - 15 tấn CO2eq/ha*vụ.
Tại Hậu Giang, tổng phát thải khí CH4 là 6,9 tấn/ha đo được ở vụ lúa ĐX (20122013) khi trồng lúa trên vùng đất phèn (Cao Văn Phụng, 2014). Nhiều nước trên thế
giới, đã báo cáo lượng phát CH4 phát thải trên ruộng lúa cao hơn nhiều so với báo
cáo của Jain (2004) và Cao Văn Phụng (2014).
Các nghiên cứu trên thế giới cho thấy chế độ nước trên ruộng lúa có ảnh hưởng
đến việc phát thải CH4, do đó việc quản lý nước được xem là một biện pháp hữu hiệu
nhằm hạn chế việc phóng thích khí CH4 và chế độ nước trên ruộng có ảnh hưởng đến
ngộ độc hữu cơ. Theo Shuwei Liu et al., (2012) đã thực hiện thí nghiệm với 2 chế độ
tưới ngập và tưới ẩm với các công thức phân N vô cơ (IF), phân N-hữu cơ (OF), kết
hợp vô cơ hữu cơ (CF). Với nghiệm thức ngập liên tục (IF) có lượng khí CH4 phát thải
là 86,78 kg/ha, CF là 98,75 kg/ha và OF là 124,74 kg CH4/ha. Với chế độ tưới ẩm IF
có lượng khí CH4 phát thải là 43,13 kg/ha, CF là 74,08 kg/ha và OF là 106,83 kg
CH4/ha. Cheng et al., đã cho thấy rằng bón phân chuồng ủ oai làm giảm 75% lượng
khí CH4 phát thải so với không ủ. Bón tăng lượng phân gà lên 200kg/ha thì tốc độ phát

thải khí CH4 giảm xuống 12,3 mgCH4/m2*giờ.
Như vậy, trong trường hợp phải vùi rơm trở lại, thì ảnh hưởng sẽ như thế nào đến
sinh trưởng và phát triển của lúa ?. Ngoài ra, việc vùi rơm rạ ở điều kiện yếm khí phát
sinh ra lượng khí CH4 như thế nào? vì khí CH4 làm nóng lên của trái đất. Cần có giải
pháp nào khi vừa chôn vùi rơm rạ để trả lại dinh dưỡng cho đất, nhưng tránh được
(hoặc giảm) ngộ độc hữu cơ, giảm phát thải khí CH4 và giải pháp đó nông dân trồng
lúa dễ áp dụng hay không ?. Trong khi chúng ta cần có chất lượng lúa tốt để xuất khẩu
và năng suất phải đạt cao mới đem lại lợi nhuận cho dân. Theo khuyến cáo hiện nay
kết hợp kỹ thuật “1 phải, 5 giảm” và gần đây cũng có đề xuất giảm phát khí thải nhà
kính còn gọi là kỹ thuật “1 phải 6 giảm” trong canh tác lúa. Nhưng ở điều kiện canh
tác lúa cụ thể của từng loại đất khác nhau, có thể phát thải khí nhà kính (KNK), ảnh
hưởng đến sinh trưởng và phát triển của cây lúa khác nhau. Vì thế, cần tối ưu hoá biện
pháp kỹ thuật “1 phải 5 giảm” mà Nhà nước ta đã khuyến cáo để đạt được mục tiêu
giảm phát thải khí nhà kính và không giảm năng suất lúa (do ngộ độc hữu cơ) trên ba
nhóm đất chính của Đồng bằng song cửu long khi canh tác lúa ở điều kiện yếm khí có
chôn vùi rơm rạ.
Các biện pháp giúp giảm thiểu ngộ độc hữu cơ lúa đang được khuyến cáo là: (1)
bón vôi khi có ngộ độc hữu cơ; (2) rút nước khi có ngộ độc hữu cơ + bón phân lân, (3)
phun phân bón lá khi có ngộ độc hữu cơ; (4) phun chế phẩm nấm Trichoderma phân
hủy rơm rạ; (5) kéo dài thời gian nghỉ giữa 2 vụ; (6) kết hợp các biện pháp trên.
2


Các biện pháp canh tác lúa giảm phát thải khí nhà kính đang khuyến cáo hiện nay là:
(1) quản lý nước: rút 2 lần trên vụ; (2) bón phân cân đối, giảm lượng phân đạm; (3) sử
dụng chế phẩm sinh học, hạn chế sử dụng phân hữu cơ chưa oai mục; (4) giảm lượng
giống gieo sạ.
Với những vấn đề như trên các điểm sau đây cần được quan tâm:
- Chưa phân biệt ngộ độc hữu cơ do axit hữu cơ hay ngộ độc hữu cơ chỉ là tên gọi
chung, mà trong đó chất hữu cơ chỉ là cơ chất giúp cho vi sinh vật hoạt động mạnh và

kéo theo việc khử sắt mạnh và SO42-, làm cho Fe2+ cao và sự hiện diện của H2S cao.
- Vùi rơm rạ trở lại đồng ruộng là rất cần thiết, vì rơm rạ giúp cải tạo đất tốt hơn,
giúp hạ giá thành trong sản xuất, nhưng khi vùi rơm rạ có nguy cơ phát thải khí CH4,
nhưng rơm rạ không bị đốt trên ruộng sau thu hoạch sẽ làm giảm phát thải khí CO2
thải ra không khí. Đây là một bài toán cần giải quyết.
- Để giảm thiểu ngộ độc hữu cơ, có nhiều phương pháp đã được đề xuất, nhưng
ngộ độc hữu cơ vẫn xảy ra. Vậy cần có một biện pháp tổng hợp hay một biện pháp
mới để hạn chế ngộ hữu có hiệu quả, các biện pháp này, về mặt lý thuyết, có liên quan
mật thiết đến giảm phát thải khí nhà kính.
1.2 Mục tiêu của đề tài
(1) Mục tiêu chung
Nghiên cứu và đề xuất biện pháp kỹ thuật giảm lượng axit hữu cơ và giảm phát thải
khí nhà kính trong canh tác lúa trên đất phèn và đất phù sa khi vùi rơm rạ để tăng lợi
nhuận cho vùng trồng lúa của tỉnh Hậu Giang.
(2) Mục tiêu cụ thể
- Khảo nghiệm lại các biện pháp để làm giảm ngộ độc cho cây lúa đã được đề
xuất, khi canh tác có vùi rơm rạ phân hủy trong điều kiện yếm khí;
- Tìm hiểu diễn biến của lượng axit hữu cơ trong dung dịch đất, lượng phát thải
khí nhà kính và năng suất lúa trên đất phèn và đất phù sa, khi áp dụng các biện pháp
xử lý khác nhau;
- Nghiên cứu ảnh hưởng của các biện pháp xử lý để làm giảm khí thải nhà kính;
- Thử nghiệm các cách xử lý ngộ độc hữu cơ lúa mới để tăng lợi nhuận cho vùng
trồng lúa của tỉnh Hậu Giang.
1.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu của đề tài là cây lúa phát triển trong điều kiện có vùi rơm
rạ và ảnh hưởng của vùi rơm rạ đến năng suất lúa và khí phát thải gây ảnh hưởng nhà
kính. Cây lúa phát triển trong điều kiện yếm khí, do đó phản ứng hóa và hóa sinh chịu
tác động mạnh mẽ bởi cơ chất cho vi sinh vật hoạt động. Sự vận chuyển của oxy từ lá
lúa xuống vùng rễ làm cho các phản ứng khử tại vùng rễ bị thay đổi, sự thay đổi này
có tác động mạnh mẽ đến các phản ứng làm thay đổi sức sống của cây lúa và khí CH4,

3


N2O phát thải ra môi trường. Đây là các chuỗi phản ứng rất phức tạp, do vậy phạm vi
của đề tài này là: (1) đề tài phân tích pH, Fe, Eh để chứng minh tình trạng yếm khí ở
vùng rễ; (2) phân tích chất hữu cơ trong dung dịch đất, để xem diễn biến của chất hữu
cơ trong dung dịch đất của các nghiệm thức khác nhau, giúp hiểu được tác động của
các nghiệm thức; (3) phân tích khí thải khí nhà kính CH4 và N2O trong các điều kiện
khác nhau. Để giảm thiểu ngộ độc hữu cơ, đề tài khảo sát lại các phương pháp đã đề
xuất và đề xuất giải pháp mới.
1.4 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
Ý nghĩa khoa học
(1) Kết quả nghiên cứu là nguồn số liệu khoa học về diễn biến của axit hữu cơ
và chất hữu cơ không axit trong dung dịch đất có vùi 10 tấn/ha rơm rạ tươi phân hủy ở
điều kiện yếm khí, bằng qui trình phân tích axit hữu cơ trong dung dịch đất với cột
trích pha rắn (Solid Phase Extraction - SPE);
(2) Sử dụng mô hình lý thuyết để giải thích hiện tượng ngộ độc hữu cơ cho cây
lúa khi có vùi rơm rạ phân hủy ở điều kiện yếm khí;
(3) Đánh giá có hệ thống các phương pháp làm giảm ngộ độc hữu cơ, giảm phát
thải khí nhà kính trong canh tác lúa trên đất phèn và đất phù sa trong điều kiện nhà
kính và đồng ruộng trên ba loại đất;
(4) Kết quả nghiên cứu còn cung cấp số liệu khoa học về ảnh hưởng của các
giải pháp kỹ thuật làm giảm ngộ độc hữu cơ trên lúa đến sự phát thải khí gây hiệu
ứng nhà kính trong quá trình canh tác lúa 3 vụ khi có vùi 10 tấn/ha rơm rạ tươi phân
hủy ở điều kiện yếm khí trên đất phèn và đất phù sa;
(5) Kết quả nghiên cứu xác định được đỉnh điểm, lượng và tốc độ phát thải khí
nhà kính (KNK) trên đất (phèn nhẹ, đất phèn nặng và đất phù sa) canh tác lúa khi có
vùi 10 tấn/ha rơm rạ phân hủy ở điều kiện yếm khí;
(6) Công trình nghiên cứu là các số liệu khoa học cơ bản sử dụng cho giảng dạy

và nghiên cứu với các đề tài tương tự.
Ý nghĩa thực tiễn
Kết quả của luận án giúp đánh giá được hiệu quả của các giải pháp kỹ thuật
làm giảm ngộ độc hữu cơ, từ đó đề xuất giải pháp có hiệu quả để áp dụng trong thực
tế. Điều chỉnh kỷ thuật quản lý nước để vừa làm giảm lượng nước tưới và giảm khí
thải gây hiệu ứng nhà kính trong canh tác lúa 3 vụ trên vùng đất phèn và đất phù sa.
Việc kết hợp bón phân – quản lý nước làm gia tăng hiệu quả kinh tế cho nông dân rất
đáng kể. Kết quả nghiên cứu của luận án là cơ sở khuyến cáo nông dân canh tác lúa 3
vụ trên vùng đất phèn và đất phù sa có vùi 10 tấn/ha rơm rạ tươi phân hủy ở điều kiện
yếm khí và tăng hiệu quả kinh tế, hướng đến canh tác lúa sinh thái và bền vững.

4


1.5 Những đóng góp mới của luận án
(1) Bằng phương pháp xác định axit hữu cơ được đề xuất, diễn biến của axit
hữu cơ giảm rõ rệt giữa nghiệm thức có xử lý và đối chứng khi có vùi 10 tấn/ha rơm
rạ phân hủy ở điều kiện yếm khí;
(2) Bón vôi sữa CaO và Chelate ngay đầu vụ sẽ giúp cây lúa không bị ngộ độc
hữu cơ và có hiệu quả hơn so với các phương pháp khác, khi có có vùi rơm rạ 10
tấn/ha;
(3) Xác định được tiềm năng phát thải khí nhà kính trên ruộng lúa rất cao khi
canh tác lúa ngập liên tục và có vùi rơm rạ 10 tấn/ha. Khí CH4 phát thải thấp khi
không vùi rơm rạ lại cho đất;
(4) Xác định được lượng khí phát thải gây hiệu ứng nhà kính qua việc sử dụng
phân bón, biện pháp kỹ thuật quản lý nước trên đất canh tác lúa khi có vùi 10 tấn/ha
rơm rạ ở Hậu Giang;
(5) Xác định được đỉnh điểm và tốc độ phát thải khí nhà kính (KNK) trên đất
(phèn nhẹ, đất phèn nặng và đất phù sa) canh tác lúa khi có vùi 10 tấn/ha rơm rạ phân
hủy ở điều kiện yếm khí;

(6) Điều chỉnh lại việc ngập khô xen kẻ trong giải pháp 1P5G cho canh tác lúa
để vừa tiết kiệm nước, giảm ngộ độc hữu cơ và giảm khí thải trong canh tác lúa vụ 3
tại Hậu Giang.

5


CHƯƠNG 2
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1 Đặc điểm thổ nhưỡng của tỉnh Hậu Giang
Tỉnh Hậu Giang nằm ở vị trí trung tâm của tiểu vùng Nam sông Hậu, là vùng giáp
nước của triều biển Tây (cách cửa Xẻo Rô khoảng 40 km theo tuyến sông Cái Lớn) và
triều biển Đông (cách cửa Định An hơn 60 km theo tuyến sông Hậu). Diện tích tự
nhiên của tỉnh là 160.245 ha. Phân loại và quy mô diện tích các loại đất tỉnh Hậu
Giang được chia thành 4 nhóm đất chính, trong đó:
- Nhóm đất mặn: có 1 đơn vị đất, diện tích: 6.682 ha, chiếm 4,17% diện tích tự
nhiên (DTTN), tập trung chủ yếu ở huyện Long Mỹ. Các đất hình thành trên các trầm
tích trẻ, tuổi Holocene, có nguồn gốc sông, biển hoặc sông - biển hỗn hợp, không có
tầng phèn tiềm tàng hoặc phèn hoạt động xuất hiện trong vòng 125 cm và ít nhất ở một
phụ tầng trong vòng 100cm có độ dẫn điện của chiết xuất bão hòa ở 25oC ≥ 4 dS/m,
được xếp vào nhóm đất mặn. Tùy theo mức độ và cơ chế xâm nhập mặn vào các lớp
đất trong vòng 125 cm, đất mặn ở Hậu Giang chủ yếu là đất mặn ít.
- Nhóm đất phèn: có 7 đơn vị đất, diện tích: 67.763 ha, chiếm 42,29% DTTN;
xuất hiện trên những bề mặt địa hình thấp trũng, tập trung ở khu vực phía Tây - Tây
Nam của tỉnh thuộc các huyện Phụng Hiệp (27.000 ha), Long Mỹ (22.459 ha), huyện
Vị Thủy (11.320 ha), TP. Vị Thanh (4.178 ha) và rải rác một phần diện tích ở huyện
Châu Thành A và TX. Ngã Bảy. Căn cứ vào trạng thái và độ sâu xuất hiện các tầng
phèn, nhóm đất phèn được chia ra 7 đơn vị chú dẫn bản đồ như sau: Đất phèn tiềm
tàng nông, mặn (Sp1Mi): 5.021 ha; Đất phèn tiềm tàng sâu, mặn (Sp2Mi): 1.216 ha;
Đất phèn tiềm tàng nông (Sp1): 1.284 ha; Đất phèn hoạt động nông, mặn (Sj1Mi):

4.430 ha; Đất phèn hoạt động sâu, mặn (Sj2Mi): 8.664 ha; Đất phèn hoạt động nông
(Sj1): 5.917 ha; Đất phèn hoạt động sâu (Sj2): 41.233 ha.
- Nhóm đất phù sa có 2 đơn vị đất, diện tích: 66.049 ha, chiếm 41,22% DTTN;
xuất hiện trên những bề mặt địa hình cao, tập trung ở khu vực dọc theo sông Hậu và
rải rác ở một số khu vực phía Bắc - Tây Bắc tỉnh, 2 đơn vị như sau: Đất phù sa có tầng
loang lổ đỏ vàng (Pf): 3.584 ha; Đất phù sa gley (Pg): 62.465 ha.
- Nhóm đất nhân tác: có 1 đơn vị đất, diện tích: 13.752 ha, (8,58%) DTTN.
(Đặc tính hóa học và hiện trạng sử dụng đất đính kèm Phụ Chương 2).
2.2 Phân bố mưa và hiện trạng thủy lợi
2.2.1 Đặc điểm khí hậu
Hậu Giang có khí hậu nhiệt đới, chịu ảnh hưởng bởi gió mùa Tây Nam mang đặc
trưng của các tỉnh miền Tây Nam Bộ. Trong năm có hai mùa mưa, nắng rõ rệt, không
có mùa đông, ít xảy ra bão. Những đặc điểm khí hậu, thời tiết như trên nhìn chung là

6