Biện pháp quản lý nước kết hợp bón đạm, xử lý rơm rạ để nâng cao sinh trưởng lúa và giảm bốc thoát khí ammoniac, phát thải khí mêtan và ôxit nitơ
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.38 MB, 202 trang )
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
TRẦN THỊ HỒNG HUYẾN
BIỆN PHÁP QUẢN LÝ NƯỚC, KẾT HỢP
BÓN ĐẠM, XỬ LÝ RƠM RẠ ĐỂ NÂNG
CAO SINH TRƯỞNG LÚA, GIẢM BỐC
THOÁT KHÍ AMONIAC, PHÁT THẢI KHÍ
MÊTAN VÀ ÔXIT NITƠ
LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP
CẦN THƠ - 2018
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
TRẦN THỊ HỒNG HUYẾN
BIỆN PHÁP QUẢN LÝ NƯỚC, KẾT HỢP
BÓN ĐẠM, XỬ LÝ RƠM RẠ ĐỂ NÂNG
CAO SINH TRƯỞNG LÚA, GIẢM BỐC
THOÁT KHÍ AMONIAC, PHÁT THẢI KHÍ
MÊTAN VÀ ÔXIT NITƠ
LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP
NGÀNH: KHOA HỌC CÂY TRỒNG
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
GS.TS NGÔ NGỌC HƯNG
CẦN THƠ - 2018
TÓM LƯỢC
Sự mất đạm do bốc thoát NH 3 và phát thải N2O là một trong những nguyên
nhân làm giảm hiệu quả sử dụng phân đạm của cây lúa. Ngoài ra, việc bón hữu cơ
cho lúa làm tích lũy nguồn cacbon trong đất cũng dẫn đến phát thải nhiều CH 4. Ba
loại khí nhà kính NH3, N2O và CH4, là các tác nhân gây nên biến đổi khí hậu.
Hiện nay, với việc thâm canh lúa từ 2 đến 3 vụ trong năm ở đồng bằng sông Cửu
Long, thậm chí có nơi sản xuất đến 7 vụ trong 2 năm nên thời gian nghỉ của đất
giữa 2 vụ quá ngắn đã đưa đến đất lúa luôn ở tình trạng khử kéo dài, kết hợp với
việc bón nhiều phân N đã làm tăng sự sản sinh các khí NH 3, N2O và CH4. Do đó,
để góp phần hạn chế việc phát thải các loại khí nhà kính gây ảnh hưởng biến đổi
khí hậu, việc nghiên cứu các biện pháp cải thiện kỹ thuật canh tác lúa qua quản lý
nước, bón phân N và sử dụng phân hữu cơ là cần thiết.
Đề tài “Biện pháp quản lý nước, kết hợp bón đạm, xử lý rơm rạ để nâng cao
sinh trưởng lúa, giảm bốc thoát khí ammoniac, phát thải khí mêtan và ôxit nitơ” đã
được thực hiện nhằm mục đích: (i) Xác định ảnh hưởng của biện pháp tưới khô
ngập luân phiên trên lượng phát thải N2O, CH4 và bốc thoát NH3; (ii) Xác định
ảnh hưởng của biện pháp bón thấm urê và bón rơm rạ trên lượng phát thải khí nhà
kính; (iii) Xác định khả năng cải thiện sinh trưởng và năng suất lúa bằng biện pháp
bón thấm urê và bổ sung hữu cơ từ rơm ủ. Sáu thí nghiệm đã được thực hiện từ
năm 2012 đến 2014; bao gồm 3 thí nghiệm trong nhà lưới của Khoa Nông nghiệp
và Sinh học ứng dụng - Trường Đại học Cần Thơ và 3 thí nghiệm ngoài đồng tại
thị xã Bình Minh, tỉnh Vĩnh Long. Kết quả cho thấy:
(i) Biện pháp tưới khô ngập luân phiên cho lúa giúp giảm phát thải CH 4,
giảm bốc thoát NH3 nhưng làm tăng phát thải N2O so với biện pháp tưới ngập liên
tục. Biện pháp tưới khô ngập luân phiên giúp giảm lượng nước tưới khoảng 1.000
3
m /vụ lúa nhưng năng suất lúa và lượng hấp thu N của cây lúa vẫn không bị giảm.
Ngoài ra, biện pháp tưới khô ngập luân phiên được ghi nhận là làm gia tăng số
2
bông/m .
(ii) Biện pháp bón thấm urê - tái ngập nước sau một ngày có lượng bốc thoát
NH3 rất thấp và có liên quan tình trạng pH thấp của nước ruộng, lượng N bị mất
tối đa là 1,38 kgN/ha chiếm 1,39% lượng N bón cho lúa. Lượng N hiệu quả bón
cho lúa trồng ở Bình Minh, tỉnh Vĩnh Long trong vụ Đông Xuân là 80 kgN/ha với
năng suất đạt được là 6,93 tấn/ha và hiệu quả nông học là 26,7 kg lúa/kgN. Bón
2
2
thấm urê làm gia tăng số chồi/m và số bông/m so với cách bón urê theo cách
thông thường, giúp cây lúa hấp thu N cao hơn (105 kgN/ha) biện pháp bón phân N
trong điều kiện tưới ngập nước liên tục (95 kgN/ha).
i
(iii) Bón rơm ủ nấm Trichoderma kết hợp với phân N vô cơ làm giảm phát
2
thải CH4, gia tăng số bông/m so với bón vùi rơm tươi, tuy nhiên không làm khác
biệt về năng suất lúa.
Từ khóa: bón thấm urê, bốc thoát NH3, khô ngập luân phiên, lúa, phát thải CH4,
phát thải N2O, rơm ủ Trichoderma
ii
SUMMARY
The loss of nitrogen due to NH3 volatilization and N2O emission is one of the
reasons for the inefficient use of nitrogenous fertilizer of rice. In addition, the
organic matter application for rice causes the accumulation of carbon in paddy
soil that also leads to a high CH4 emissions. Three types of greenhouse gases as
NH3 and N2O, and CH4 are the triggers of climate change. Currently, with the
intensification of rice production from 2 to 3 crops per year in the Mekong Delta
even 7 crops in 2 years so the time off between the two rice crops is too short that
leads to the long-lasting reduction condition of paddy soil causing an increase of
the gaseous production of NH3 and N2O, and CH4. Therefore, in order to
contribute to limiting the emission of greenhouse gases that affect climate change,
the study of measures to improve rice cultivation techniques through water
management, nitrogenous fertilizer application, and use of organic fertilizer is
needed. The study entitled "Water management measures in combination with
nitrogen application, rice straw processing to enhance the growth of rice and
reduce volatilization of ammonia, emissions of methane and nitrous oxide" was
conducted to: (i) Identify the effects of alternate wetting and drying (AWD)
irrigation method on CH4 and N2O emissions, and NH3 volatilization; (ii)
Determine the effects of urea penetration and rice straw application measures on
greenhouse gas emissions; and (iii) Determine the ability to improve growth and
yield of rice by application of urea penetration and complementary of organic
matter from rice straw compost. There were six experiments that were conducted
between 2012 and 2014 included three experiments in the net house of the College
of Agriculture and Applied Biology - Can Tho University and three field
experiments in Binh Minh Town, Vinh Long Province. The results showed that: (i)
Application of the AWD irrigation method led to mitigate CH4 emission and NH3
volatilization, but increased N2O emissions compared to continuous flooding (CF)
3
irrigation. The AWD irrigation method saved irrigation water volume of 1,000 m
per one rice crop, but the rice yield and nitrogen absorption capacity of rice crop
were not reduced. In addition, the AWD irrigation method resulted in an increase
2
of number of flowers/m ; (ii) The application of urea penetration and re-flooding
after one day gave very low NH3 volatilization that related low pH status in the
field, and the maximum nitrogen loss of 1.38 kgN/ha accounting for 1,39% of
nitrogen fertilizer applied for rice. The effective nitrogen fertilizer for rice in Binh
Minh Town, Vinh Long Province in winter-spring crop was 80 kgN/ha that resulted
in rice yield of 6.93 tons/ha, and the agronomic efficiency was 26.7 kg rice grain
per one kg nitrogen applied. Applying urea penetration increased the number of
2
2
rice shoots/m and rice flowers/m compared to the normal nitrogen
iii
fertilizer application that helped a higher nitrogen absorbtion (105 kgN/ha) than
that of nitrogen fertilizer application in continuous flooding irrigation (95
kgN/ha); and (iii) Application of Trichoderma rice straw compost in combination
with inorganic nitrogen fertilizer mitigated CH4 emission, increased number of
2
rice flowers/m compared to buried fresh rice straw, however, did not increase
rice yields.
Keywords: alternate wetting and drying, CH4 emission, N2O emission, NH3
volatilization, rice, Trichoderma rice straw compost, urea penetration
iv
C N HO X H CH N H V T N M Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
----------
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan công trình “Biện pháp quản lý nước kết hợp bón đạm, xử
lý rơm rạ để nâng cao sinh trưởng lúa, giảm bốc thoát khí amoniac, phát thải khí
mêtan và ôxit nitơ” là của riêng tôi. Các số liệu, kết quả trình bày trong luận án là
trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất k công trình, luận án nào trước
đây.
v
LỜI CẢM TẠ
Trong suốt quá trình học tập và hoàn thành luận án này, tôi đã nhận được sự
hướng dẫn, giúp đ quý báu của Quý thầy cô, các anh chị, các em và các bạn. Với l
ng kính trọng và biết ơn sâu sắc tôi xin được bày t lời cảm ơn chân thành đến:
GS.TS. Ngô Ngọc Hưng, người đã tận tình hướng dẫn, tạo mọi điều kiện
thuận lợi để tôi nghiên cứu, cũng như chỉnh sửa và cho những lời khuyên thật quý
báo để tôi hoàn thành luận án này.
PGS.TS. Nguyễn Thành Hối, người đã động viên, hỗ trợ và hướng dẫn thực
hiện công việc trao dồi chuyên môn trong suốt quá trình học tập. Và xin gửi đến
Quý Thầy, Cô, anh chị Bộ Môn Khoa học Đất và Bộ môn Khoa học Cây Trồng đã
tạo mọi điều kiện giúp đ tôi trong suốt quá trình học tập cũng như thực hiện các thí
nghiện và phân tích.
Xin gửi lời cảm ơn đặc biệt đến TS. Cao Văn Phụng – Hội Liên hiệp
KHKT Thành phố Hồ Chí Minh, người đã hỗ trợ thực hiện đo kết quả các chỉ tiêu
của thí nghiệm trong nhà lưới và ngoài đồng.
Ban iám hiệu Trường Đại học Cần Thơ, Khoa Nông nghiệp và Sinh học
ứng dụng, Khoa Sau Đại học, Ph ng Quản lý Khoa học và các ph ng ban của
Trường Đại học Cần Thơ đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá
trình học tập và nghiên cứu tại Trường.
Xin bày t l ng biết ơn chân thành tới Ban iám đốc Sở Nông nghiệp & PTNT
Vĩnh Long đã tạo điều kiện cho tôi học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận án này.
Lời cảm ơn xin dành cho: Nguyễn Quốc Khương, Lê Trung Thành, Nguyễn
Thị Mỹ Xuyên, Nguyễn Thị Ngọc Hà, Nguyễn Kim Quyên, Nguyễn Khánh Duy,
Trần Chúc nh, Quách Văn Thiện, Đào Thanh Phong, Võ Thị Tuyết Mai, Lê Hoàng
nh, Nguyễn Thị Diệu Hiền, Nguyễn Văn Dương – những người đã cũng tôi trực
tiếp thực hiện các thí nghiệm này.
Trân trọng cảm ơn đến các anh chị đồng nghiệp, các em sinh viên trong quá
trình học tập và thực hiện các thí nghiệm mà tôi chưa kể hết trong lời cảm ơn này.
Cuối cùng xin gửi lời tri ân đến người thân trong gia đình đã động viên và
khích lệ tôi trong suốt quá trình học tập cũng như hoàn thành luận án này.
vi
MỤC LỤC
Nội dung
Trang
TÓM LƯỢC................................................................................................................................ i
SUMMARY............................................................................................................................. iii
Lời cam đoan............................................................................................................................. v
Lời cảm tạ.................................................................................................................................. vi
Mục lục...................................................................................................................................... vii
Danh sách bảng.................................................................................................................... xiii
Danh sách hình....................................................................................................................... xv
Danh sách chữ viết tắt.................................................................................................... xviii
CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU.................................................................................................. 1
1.1 Tính cấp thiết của đề tài............................................................................................ 1
1.2 Mục tiêu nghiên cứu................................................................................................... 2
1.3 Những đóng góp mới của luận án........................................................................ 2
1.3.1 Ý nghĩa khoa học........................................................................................ 2
1.3.2 Ý nghĩa thực tiễn........................................................................................ 2
1.4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài................................................ 3
1.4.1 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu..................................................... 3
1.4.2 Địa điểm và thời gian nghiên cứu...................................................... 3
CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU.............................................................. 4
2.1 Vấn đề biến đổi khí hậu............................................................................................ 4
2.2 Nhu cầu nước của cây lúa........................................................................................ 5
2.2.1 Ảnh hưởng của nước đến sự sinh trưởng và phát triển của cây
lúa................................................................................................................................................. 5
2.2.2 Chế độ nước qua các thời k sinh trưởng và ảnh hưởng đến năng
suất lúa....................................................................................................................................... 5
2.2.2.1 Thời k gieo mạ......................................................................... 5
2.2.2.2 Thời k cuối đẻ nhánh đến đứng cái...............................6
2.2.2.3 Thời k làm đ ng đến trổ bông......................................... 6
vii
2.2.2.4 Thời k trổ đến chín................................................................. 6
2.2.3 Các kỹ thuật tưới nước tiết kiệm cho lúa....................................... 6
2.2.3.1 Hiệu quả sử dụng nước trên lúa........................................ 7
2.2.3.2 Canh tác ở chế độ nước bão h a........................................ 8
2.2.3.3 Chế độ tưới nước khô ngập luân phiên.........................8
2.3 Bón phân cho cây lúa................................................................................................. 11
2.3.1 Nhu cầu phân N của cây lúa................................................................. 12
2.3.2 Nghiên cứu về liều lượng, thời gian và hiệu quả sử dụng N bón cho
lúa................................................................................................................................................. 12
2.3.2.1 Liều lượng sử dụng N bón cho lúa.................................. 12
2.3.2.2 Thời gian bón N cho lúa....................................................... 13
2.3.2.3 Hiệu quả sử dụng N của lúa................................................ 13
2.3.3 Ảnh hưởng của biện pháp quản lý nước và bón phân N đến sự
phát thải khí nhà kính......................................................................................................... 14
2.3.3.1 Sự biến đổi hóa học sau khi bón phân N......................14
2.3.3.2 Kỹ thuật bón thấm urê............................................................ 16
2.4 Phân hữu cơ..................................................................................................................... 18
2.4.1 Vai tr của phân hữu cơ.......................................................................... 18
2.4.2 Sự phân hủy chất hữu cơ........................................................................ 19
2.4.2.1 Trong điều kiện thoáng khí.................................................. 19
2.4.2.2 Trong điều kiện yếm khí....................................................... 19
2.4.3 Hiệu quả sử dụng phân hữu cơ............................................................ 19
2.5 Sự bốc thoát khí NH3, phát thải CH4, N2O, N2 và các yếu tố ảnh hưởng
lên sự bốc thoát NH3, phát thải N2O.......................................................................... 22
2.5.1 Sự bốc thoát khí NH3, phát thải CH4, N2O và N2.....................22
2.5.1.1 Sự bốc thoát khí NH3............................................................. 22
2.5.1.2 Sự phát thải khí N2O và N2................................................. 23
2.5.1.3 Sự bốc thoát khí CH4.............................................................. 24
viii
2.5.2 Các yếu tố ảnh hưởng lên sự bốc thoát NH3, phát thải N2O……...25
2.5.2.1 pH nước bề mặt......................................................................... 25
2.5.2.2 Nhiệt độ......................................................................................... 25
2.5.2.3 Tốc độ gió..................................................................................... 26
2.5.2.4 Mực nước...................................................................................... 26
2.6 Tình hình canh tác lúa tại ĐBSCL...................................................................... 26
CHƯƠNG 3. VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN
CỨU............................................................................................................................................ 28
2.1 Vật liệu nghiên cứu..................................................................................................... 28
3.1.1 Đất thí nghiệm.............................................................................................. 28
3.1.2 Đặc điểm khí hậu........................................................................................ 28
3.1.3 Giống lúa........................................................................................................ 28
3.2 Nội dung nghiên cứu.................................................................................................. 28
3.3 Phương pháp nghiên cứu.......................................................................................... 29
3.3.1 Thí nghiệm nhà lưới.................................................................................. 29
3.3.1.1 Thí nghiệm 1: Ảnh hưởng của kỹ thuật tưới khô ngập
luân phiên trên khả năng phát thải khí nhà kính và năng suất lúa..............29
3.3.1.2 Thí nghiệm 2: Ảnh hưởng của kỹ thuật bón thấm urê
trên khả năng phát thải khí nhà kính và năng suất lúa...................................... 31
3.3.1.3 Thí nghiệm 3: Ảnh hưởng của phân hữu cơ vi sinh lên
khí phát thải nhà kính và năng suất lúa..................................................................... 32
3.3.2 Thí nghiệm đồng ruộng........................................................................... 33
3.3.2.1 Thí nghiệm 4: Ảnh hưởng của kỹ thuật tưới khô ngập
luân phiên trên khả năng phát thải khí nhà kính và năng suất lúa .........
33
3.3.2.2 Thí nghiệm 5: Ảnh hưởng của kỹ thuật bón thấm urê
trên khả năng phát thải khí nhà kính và năng suất lúa...................................... 37
3.3.2.3 Thí nghiệm 6: Ảnh hưởng của phân hữu cơ vi sinh lên
khí phát thải nhà kính và năng suất lúa..................................................................... 39
3.4 Phương pháp thu thập và phân tích mẫu.......................................................... 41
ix
3.4.1 Phương pháp thu thập và phân tích khí NH3...............................41
3.4.1.1 Dụng cụ thu khí.......................................................................... 41
3.4.1.2 Phương pháp thu thập và phân tích khí NH3.............43
3.4.2 Phương pháp thu thập và phân tích khí CH4 và N2O..............44
3.4.2.1 Dụng cụ thu khí......................................................................... 44
3.4.2.2 Phương pháp thu thập và phân tích khí CH4 và N2O
46
3.4.3 Phân tích mẫu đất, cây và các chỉ tiêu phân tích
….46
3.5 Xử lý số liệu.................................................................................................................... 47
CHƯƠNG 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN..................................................... 48
4.1 Thí nghiệm nhà lưới.................................................................................................... 48
4.1.1 Thí nghiệm 1: Ảnh hưởng của kỹ thuật tưới khô ngập luân phiên
trên khả năng phát thải khí nhà kính và năng suất lúa..................................... .48
4.1.1.1 Ảnh hưởng đến lực giữ nước và thế oxy hóa khử (Eh)
48
4.1.1.2 Ảnh hưởng đến phát thải khí CH4................................... 50
4.1.1.3 Ảnh hưởng của kỹ thuật tưới khô ngập luân phiên lên
phát thải khí N2O.................................................................................................................. 52
4.1.1.4 Ảnh hưởng của kỹ thuật tưới khô ngập luân phiên lên sự
sinh trưởng lúa, thành phần năng suất và năng suất thực tế...........................54
4.1.2 Thí nghiệm 2: Ảnh hưởng của kỹ thuật bón thấm urê trên khả
năng phát thải khí nhà kính và năng suất lúa......................................................... 59
4.1.2.1 Ảnh hưởng của biện pháp bón thấm urê đến khả năng
bốc thoát NH3......................................................................................................................... 59
4.1.2.2 Ảnh hưởng của biện pháp bón thấm urê đến tốc độ phát
thải CH4..................................................................................................................................... 63
4.1.2.3 Ảnh hưởng của biện pháp bón thấm urê đến tốc độ phát
thải N2O..................................................................................................................................... 64
4.1.3 Thí nghiệm 3: Ảnh hưởng của phân hữu cơ vi sinh lên khí phát
thải nhà kính và năng suất lúa........................................................................................ 65
x
4.1.3.1 Ảnh hưởng của phân hữu cơ vi sinh lên phát thải khí
CH4.............................................................................................................................................. 65
4.1.3.2 Ảnh hưởng của phân hữu cơ vi sinh lên phát thải khí
N2O.............................................................................................................................................. 67
4.1.3.3 Ảnh hưởng của phân hữu cơ vi sinh lên sinh trưởng,
thành phần năng suất và năng suất lúa...................................................................... 69
4.2 Thí nghiệm ngoài đồng............................................................................................. 71
4.2.1 Thí nghiệm 4: Ảnh hưởng của kỹ thuật tưới khô ngập luân phiên
trên khả năng phát thải khí nhà kính và năng suất lúa...................................... 71
4.2.1.1 Ảnh hưởng của kỹ thuật tưới khô ngập luân phiên trên
khả năng phát thải NH3..................................................................................................... 71
4.2.1.2 Ảnh hưởng của kỹ thuật tưới khô ngập luân phiên trên
khả năng phát thải CH4..................................................................................................... 74
4.2.1.3 Ảnh hưởng của kỹ thuật tưới khô ngập luân phiên trên
khả năng phát thải N2O..................................................................................................... 76
4.2.1.4 Mực nước trong ruộng lúa................................................... 77
4.2.1.5 Lượng nước cung cấp, lượng nước tiết kiệm và hiệu quả
sử dụng nước.......................................................................................................................... 77
4.2.1.6 Thành phần năng suất và năng suất thực tế................78
4.2.1.7 Sự hút thu N trong thân và hạt........................................... 79
4.2.2 Thí nghiệm 5: Ảnh hưởng của kỹ thuật bón thấm urê trên khả
năng phát thải khí nhà kính và năng suất lúa......................................................... 80
4.2.2.1 Ảnh hưởng của kỹ thuật bón thấm urê trên khả năng bốc
thoát NH3.................................................................................................................................. 80
4.2.2.2 Ảnh hưởng của kỹ thuật bón thấm urê lên sinh trưởng,
các thành phần năng suất và năng suất lúa.............................................................. 86
4.2.3 Thí nghiệm 6: Ảnh hưởng của phân hữu cơ vi sinh lên khí phát
thải nhà kính và năng suất lúa........................................................................................ 92
4.2.3.1 Ảnh hưởng của phân hữu cơ vi sinh lên sự phát thải khí
CH4.............................................................................................................................................. 92
xi
4.2.3.2 Ảnh hưởng của phân hữu cơ vi sinh lên sự phát thải khí
N2O.............................................................................................................................................. 94
.2.3.3 Ảnh hưởng của phân hữu cơ vi sinh lên sinh trưởng và
năng suất lúa........................................................................................................................... 95
CHƯƠNG 5. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT........................................................... 99
5.1 KẾT LUẬN..................................................................................................................... 99
5.2 ĐỀ XUẤT......................................................................................................................... 99
DANH MỤC CÁC BÀI BÁO ĐÃ CÔNG BỐ............................................... 101
TÀI LIỆU THAM KHẢO.......................................................................................... 102
xii
DANH SÁCH BẢNG
Bảng
Nội n
3.1
Các đặc tính vật lý, hóa học ban đầ
lưới Khoa NN và SHƯD, ĐHCT, v
3.2
Các đặc tính vật lý, hóa học ban đầ
Minh, Vĩnh Long, vụ Đông Xuân 2
3.3
Mô tả nghiệm thức thí nghiệm các
3.4
Mô tả nghiệm thức thí nghiệm kỹ t
3.5
Mô tả nghiệm thức thí nghiệm bón
3.6
Thời điểm và liều lượng phân bón
3.7
Mô tả nghiệm thức thí nghiệm kỹ t
3.8
Phương pháp bón phân cho thí ngh
3.9
Mô tả nghiệm thức thí nghiệm bón
3.10
Hàm lượng dinh dư ng của phân rơ
4.1
Ảnh hưởng của kỹ thuật tưới khô n
cây lúa (cm) ở các thời điểm sinh t
ĐHCT, vụ Hè Thu 2012
4.2
Ảnh hưởng của kỹ thuật tưới khô n
2
lúa (chồi/m ) ở các thời điểm sinh
ĐHCT, vụ Hè Thu 2012
4.3
Ảnh hưởng của kỹ thuật tưới khô n
phần năng suất lúa. Thí nghiệm nhà
4.4
Tỷ lệ N bốc thoát qua NH3 qua từn
nghiệm nhà lưới ĐHCT, vụ Hè Thu
4.5
Ảnh hưởng của phân hữu cơ vi sinh
Thí nghiệm nhà lưới ĐHCT, vụ Hè
4.6
Ảnh hưởng của phân hữu cơ vi sinh
4.7
(chồi/m ). Thí nghiệm nhà lưới ĐH
Ảnh hưởng của phân hữu cơ vi sinh
suất. Thí nghiệm nhà lưới ĐHCT, v
2
4.8
Ảnh hưởng của kỹ thuật tưới khô n
lượng CH4 bốc thoát qua các giai đ
đồng ruộng tại Bình Minh – Vĩnh L
4.9
Lượng nước cung cấp, lượng nước
nước cho cây lúa. Thí nghiệm đồng
Long, vụ Đông Xuân 2013-2014
xiii
4.10 Ảnh hưởng của kỹ thuật tưới khô ng
phần năng suất lúa. Thí nghiệm đồng
Long, vụ Đông Xuân 2013-2014
4.11 Hàm lượng N và lượng lấy đi sau thu
nghiệm đồng ruộng tại Bình Minh–V
4.12 Ảnh hưởng của kỹ thuật bón thấm u
ruộng trong các đợt bón phân. Thí ng
Minh – Vĩnh Long, vụ Đông Xuân 2
4.13 Tỷ lệ N mất qua bốc thoát NH3 trong
Thí nghiệm đồng ruộng tại Bình Min
4.14 Tổng lượng đạm mất đi do bốc thoát
ruộng tai Bình Minh – Vĩnh Long, v
4.15 Ảnh hưởng của kỹ thuật bón thấm u
(cm). Thí nghiệm đồng ruộng tại Bìn
Đông Xuân 2012-2013
4.16 Ảnh hưởng của kỹ thuật bón thấm u
2
(chồi/m ). Thí nghiệm đồng ruộng tạ
vụ Đông Xuân 2012-2013
4.17 Ảnh hưởng của kỹ thuật bón thấm u
suất lúa. Thí nghiệm đồng ruộng tại
Đông Xuân 2012-2013
4.18 Hiệu quả nông học của các biện phá
(kg lúa/ kgN). Thí nghiệm đồng ruộn
Long, vụ Đông Xuân 2012-2013
4.19 Ảnh hưởng của phân hữu cơ vi sinh
các giai đoạn sinh trưởng. Thí nghiệ
– Vĩnh Long, vụ Đông Xuân 2012-2
4.20 Ảnh hưởng của phân hữu cơ vi sinh
các giai đoạn sinh trưởng. Thí nghiệ
– Vĩnh Long, vụ Đông Xuân 2012-2
4.21 Ảnh hưởng của phân hữu cơ vi sinh
(cm). Thí nghiệm đồng ruộng tại Bìn
Đông Xuân 2012-2013
4.22 Ảnh hưởng của phân hữu cơ vi sinh
2
(chồi/m ). Thí nghiệm đồng ruộng tạ
vụ Đông Xuân 2012-2013
4.23 Ảnh hưởng của phân hữu cơ vi sinh
Thí nghiệm đồng ruộng tại Bình Min
xiv
DANH SÁCH HÌNH
Hình
2.1
Nội ng
Các tiến trình chuyển hoá N trong đấ
Ảnh hưởng của các mức phân N lên
Năng suất thực tế của các nghiệm th
nhau. Nông trại thực nghiệm-ĐHCT
2.2
2.3
2.4
Mối quan hệ giữa các yếu tố môi trườn
thoát NH3
3.1
Thẩm kế (lysimeter) được thiết kế tạ
Trường ĐHCT
3.2
3.3
3.4
3.5
3.6
3.7
3.8
Máy đo pH, nhiệt độ (a) và dụng cụ
Sơ đồ bố trí thí nghiệm các biện phá
Sơ đồ bố trí thí nghiệm kỹ thuật bón
Sơ đồ bố trí thí nghiệm kỹ bón phân
Sơ đồ bố trí thí nghiệm kỹ thuật tướ
Cách đo mực nước ruộng ngoài đồn
Cách đo mực nước ngầm và chuẩn đ
với ống đo mực nước ruộng
Sơ đồ bố trí thí nghiệm kỹ thuật bón
Quản lý nước ruộng đất khô nứt châ
Sơ đồ bố trí thí nghiệm bón phân hữ
Dụng cụ thu khí ( ) buồng động học
3.9
3.10
3.11
3.12
kín thu N2O
Thiết kế hệ thống buồng động học đ
3.13
thực nghiệm Đại Học Cần Thơ, vụ H
Thiết kế hệ thống buồng động học đ
3.14
nghiệm tại Bình Minh, Vĩnh Long v
Bộ lọc thu giữ khí NH3 (a); iấy lọc
3.15
Buồng khép kín thu CH4 và N2O (a
3.16
Khu thực nghiệm Đại Học Cần Thơ,
Buồng thu khí N2O: ( ) đế thùng; (B
3.17
3.18
Dụng cụ để thu khí: (a) chai 10 ml, (
60 ml
3.19 Champer lúc thu khí (a) và ảnh minh họa việc thu khí (b)
3.20
Hệ thống sắc ký khí
4.1
Ảnh hưởng của kỹ thuật tưới khô ng
lực giữ nước. Thí nghiệm nhà lưới Đ
4.2
Ảnh hưởng của kỹ thuật tưới khô ng
xv
thế oxy hóa khử tầng mặt và tầng 5-10 cm. Th
4.3
ĐHCT, vụ Hè Thu 2012
Ảnh hưởng của kỹ thuật tưới khô ngập luân p
4.4
lượng phát thải khí CH4 (mg CH4 m giờ )
lưới ĐHCT, vụ Hè Thu 2012
Ảnh hưởng của kỹ thuật tưới khô ngập luân p
-2
-2
-1
-1
4.9
lượng phát thải khí N2O (mg N2O m giờ ).
lưới ĐHCT, vụ Hè Thu 2012
Ảnh hưởng của kỹ thuật tưới khô ngập luân p
lúa thực tế. Thí nghiệm nhà lưới ĐHCT, vụ H
Ảnh hưởng của kỹ thuật bón thấm urea lên di
nước mặt. Thí nghiệm nhà lưới ĐHCT, vụ Hè
Ảnh hưởng của kỹ thuật bón thấm urea lên di
độ nước mặt. Thí nghiệm nhà lưới ĐHCT, vụ
Ảnh hưởng của kỹ thuật bón thấm urea lên di
NH3 bốc thoát. Thí nghiệm nhà lưới ĐHCT, v
Ảnh hưởng của kỹ thuật bón thấm urea lên tố
4.10
(mg CH4 m giờ ) qua các giai đoạn sinh tr
nhà lưới ĐHCT, vụ Hè Thu 2012
Ảnh hưởng của kỹ thuật bón thấm urea lên tố
4.11
(mg N2O m giờ ) qua các giai đoạn sinh tr
nhà lưới ĐHCT, vụ Hè Thu 2012
Ảnh hưởng của phân hữu cơ vi sinh lên tốc độ
4.12
CH4 m giờ ) qua các giai đoạn sinh trưởng
lưới ĐHCT, vụ Hè Thu 2012
Ảnh hưởng của phân hữu cơ vi sinh lên tốc độ
4.5
4.6
4.7
4.8
-2
-1
-2
-1
-2
-1
-2
-1
N2O m giờ ) qua các giai đoạn sinh trưởng
lưới ĐHCT, vụ Hè Thu 2012
Ảnh hưởng của phân hữu cơ vi sinh lên năng
nghiệm nhà lưới ĐHCT, vụ Hè Thu 2012
Ảnh hưởng của kỹ thuật tưới khô ngập luân p
lượng NH3 bốc thoát qua các giai đoạn sinh tr
đồng ruộng tại Bình Minh – Vĩnh Long, vụ Đ
2014
Ảnh hưởng của kỹ thuật tưới khô ngập luân p
pH nước mặt. Thí nghiệm đồng ruộng tại Bìn
Long, vụ Đông Xuân 2013-2014
Ảnh hưởng của kỹ thuật tưới khô ngập luân p
nhiệt độ. Thí nghiệm đồng ruộng tại Bình Min
4.13
4.14
4.15
4.16
xvi
Đông Xuân 2013-2014
4.17 Ảnh hưởng của kỹ thuật tưới khô ng
4.18
4.19
4.20
4.21
4.22
4.23
4.24
xvii
phát thải N2O qua các giai đoạn sinh
ruộng tại Bình Minh – Vĩnh Long, v
Ảnh hưởng của kỹ thuật tưới khô ng
mực nước mặt của ruộng thí nghiệm
Bình Minh – Vĩnh Long, vụ Đông X
Ảnh hưởng của kỹ thuật tưới khô ng
lúa thực tế. Thí nghiệm đồng ruộng t
vụ Đông Xuân 2013-2014
Ảnh hưởng của kỹ thuật bón thấm u
bốc thoát qua các giai đoạn sinh trưở
tại Bình Minh – Vĩnh Long, vụ Đôn
Lượng NH3 bốc thoát ( ) của các ng
sinh trưởng, (B) của cả vụ. Thí nghiệ
Minh – Vĩnh Long, vụ Đông Xuân 2
Lượng N được cây lúa hấp thu ở
nghiệm đồng ruộng tại Bình Minh –
2012-2013 ( ): các nghiệm thức bón
quản lý nước
Ảnh hưởng của kỹ thuật bón thấm u
nghiệm đồng ruộng tại Bình Minh–V
2012-2013. ( ) các cách quản lý nướ
Ảnh hưởng của phân hữu cơ vi sinh
nghiệm đồng ruộng tại Bình Minh –
2012-2013
DANH SÁCH CHỮ VIẾT TẮT
Chữ viết tắt
Chữ viết đầy đủ
AWD (Alternate wetting and drying)
Tưới khô ngập luân phiên
BS (Buried straw)
Vùi rơm vào đất
CF (Continous flooding)
Tưới ngập liên tục
ctv
Cộng tác viên
ĐH
Đại học
ĐX
Đông Xuân
ĐHCT
Đại học Cần Thơ
GDP
Thu nhập quốc nội
HT
Hè Thu
IRRI
Viện lúa quốc tế
NN và SHƯD
Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng
NSB
Ngày sau bón
NSS
Ngày sau sạ
NT
Nghiệm thức
OA (Organic application)
Phân hữu cơ từ rơm ủ với
PA1 (Penetrated application 1)
Trichoderma Bón thấm – tưới ngay
PA2 (Penetrated application 2)
Bón thấm – tưới sau một ngày
AN & PTNT
Nông nghiệp và Phát triển nông thôn
UNDP
Chương trình phát triển Liên Hiệp Quốc
ĐBSCL
Đồng bằng sông Cửu Long Mê tan
CH4
N2 O
Ôxit Nitơ
NH3
Amoniac
EC
Độ dẫn điện
Eh
Thế oxy hóa khử
xviii
CHƢƠNG 1. GIỚI THIỆU
1.1 Tính cấp thiết của đề tài
Khí mêtan (CH4) và oxit nitơ (N2O) là hai loại khí quan trọng gây hiệu
ứng nhà kính trong biến đổi khí hậu. Khí CH4 và N2O phát thải từ đất nông
nghiệp chiếm theo thứ tự khoảng 50% và 60% nguồn phát thải gây hiệu ứng
nhà kính (WeiWang et al., 2016). Khí amôniac (NH3) là loại khí kiềm có nhiều
trong khí quyển, là một thành phần chính trong phản ứng nitơ. Nguồn bốc
thoát NH3 lớn nhất là từ nông nghiệp, bao gồm chăn nuôi và sử dụng phân N
(Behera et al., 2013).
Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) là vựa lúa của cả nước, với đóng
góp khoảng 50% sản lượng và 90% lượng gạo xuất khẩu hàng năm (Tổng cục
thống kê, 2013). Để có được sản lượng đó, người nông dân đã đẩy nhanh sản
xuất lúa gạo với việc thâm canh từ 2 đến 3 vụ trong năm, thậm chí có nơi sản
xuất đến 7 vụ trong 2 năm (Phạm Thị Phấn và ctv., 2001). Thời gian nghỉ của
đất giữa 2 vụ lúa quá ngắn đã làm cho đất lúa ở tình trạng khử kéo dài và do
đó sản sinh CH4 và N2O (Mitsch et al., 2000), đây là 2 chất khí nhà kính quan
trọng ảnh hưởng đến sự biến đổi khí hậu toàn cầu. Mặt khác, nhiều nghiên cứu
cho thấy, việc quản lý nước trong ruộng lúa đã góp phần ảnh hưởng đến lượng
CH4 và N2O phát thải ra. Khi ruộng bị ngập, điều kiện đất yếm khí tạo ra CH 4.
Khí N2O thì có thể được tạo ra bởi các vi khuẩn trong đất trong điều kiện háo
khí (ôxy hóa) và cả yếm khí, tùy thuộc vào lượng N cung cấp (chủ yếu qua
phân bón). Thông thường, ở ruộng lúa bị ngập thường xuyên có phát thải khí
N2O thấp nhưng CH4 cao. Để hài hòa hai nguồn phát thải này cần có chế độ
quản lý nước phù hợp (Lagomarsino et al., 2016). Trong canh tác, mặc dù chất
N là nhân tố chi phối hàng đầu đến năng suất lúa, nhưng đặc tính của các hệ
thống canh tác lúa là có hiệu quả sử dụng phân N thấp. Điều này phần lớn là
do sự mất N nhanh chóng từ sự bốc thoát NH3 và sự khử nitrat, ước tính có
khoảng 10% đến 65% N bón vào đất lúa bị mất (Vlek and Byrne, 1986; De
Detta and Burêsh, 1989). Việc bốc thoát khí NH 3 từ sử dụng phân N cũng dẫn
đến sự lắng tụ N và từ đó hình thành và phát thải N 2O (Wulf and Clemens,
2002). Ngoài ra, việc giữ lại rơm rạ trong ruộng lúa để tái sử dụng chất dinh
dưỡng cũng là một hoạt động canh tác khá phổ biến. Tuy nhiên, nó cung cấp
một nguồn chất hữu cơ dồi dào làm tăng phát thải CH 4, góp phần vào tác động
môi trường qua hiệu ứng nhà kính (WeiWang et al., 2016).
Theo đánh giá của Chương trình Phát triển Liên Hợp Quốc (UNDP,
2007), Việt Nam nằm trong 5 nước đứng đầu thế giới sẽ bị tổn thương nhất do
biến đổi khí hậu và ĐBSCL đang được cảnh báo với những biến đổi bất
1
thường của khí hậu mà khu vực này này có thể phải đối mặt. Theo số liệu của
Tổng cục thống kê, năm 2013 diện tích gieo trồng lúa cả nước là 7,9 triệu ha
(Tổng cục thống kê, 2013), và với lượng phân N được sử dụng theo khuyến
cáo bón cho lúa là 100 kgN/ha/vụ (Nguyễn Thành Hối, 2008) thì hằng năm
lượng bốc thoát NH3, phát thải N2O vào khí quyển là một vấn đề cần quan
tâm.
Để hạn chế phát thải CH4 từ nguồn hữu cơ cung cấp cho ruộng lúa, phát
thải N2O và bốc thoát NH3 từ bón phân N trong canh tác lúa, cần nghiên cứu
các biện pháp cải thiện kỹ thuật canh tác phù hợp trong việc quản lý nước kết
hợp bón phân N và xử lý rơm rạ, qua đó góp phần cải thiện năng suất lúa và
bảo vệ môi trường, đề tài “Biện pháp quản lý nước kết hợp bón N, xử lý rơm
rạ để nâng cao sinh trưởng lúa và giảm bốc thoát khí ammoniac, phát thải khí
mêtan và ôxit nitơ” được thực hiện.
1.2 Mục tiêu nghiên cứu
Đề tài “Biện pháp quản lý nƣớc kết hợp bón N, xử lý rơm rạ để nâng
cao sinh trƣởng lúa và giảm bốc thoát khí ammoniac, phát thải khí mêtan
và ôxit nitơ” đã được thực hiện từ năm 2012 tới năm 2014 với mục tiêu:
- Xác định ảnh hưởng của kỹ thuật tưới khô ngập luân phiên trên lượng
bốc thoát khí NH3, phát thải khí CH4 và N2O.
- Xác định ảnh hưởng của biện pháp bón thấm urê trên hiệu quả sử dụng
phân N và khả năng phát thải khí nhà kính.
- Xác định ảnh hưởng của việc sử dụng phân hữu cơ có xử lý chế phẩm
nấm Trichoderma đến khả năng giảm phát thải khí nhà kính và cải thiện sinh
trưởng lúa.
1.3 Những đóng góp mới của luận án
1.3.1 Ý nghĩa khoa học
Kết quả nghiên cứu đã cung cấp những dữ liệu khoa học về ảnh hưởng
của kỹ thuật tưới khô ngập luân phiên, biện pháp bón thấm urê và sử dụng
phân hữu cơ có xử lý với nấm Trichoderma trên lượng phát thải khí nhà kính
và sinh trưởng của lúa. Qua đó, có thể đóng góp bổ sung để hoàn chỉnh qui
trình kỹ thuật canh tác lúa nhằm tăng hiệu quả sử dụng N, giảm phát thải khí
nhà kính và nâng cao năng suất lúa tại ĐBSCL. Ngoài ra, kết quả nghiên cứu
của đề tài sẽ tạo cơ sở khoa học cho các nghiên cứu tiếp theo và làm tài liệu
trong giảng dạy.
2
1.3.2 Ý nghĩa thực tiễn
Việc áp dụng biện pháp tưới khô ngập luân phiên đã giúp làm giảm
lượng phát thải CH4 và NH3. Ngoài ra, biện pháp này còn giúp giảm lượng
3
nước tưới khoảng 1.000 m /vụ nhưng vẫn không ảnh hưởng đến năng suất lúa
và hiệu quả sử dụng nước gia tăng 50,8% so với biện pháp tưới ngập liên tục.
Biện pháp bón thấm urê và tái ngập nước sau một ngày làm giảm lượng
bốc thoát NH3 so với biện pháp ngập liên tục. Bón thấm urê làm gia tăng số
2
2
chồi/m và số bông/m so với bón N trong điều kiện ngập nước liên tục, đồng
thời, giúp cây lúa hấp thu được phân N tốt hơn và trong điều kiện canh tác lúa
trên đất phù sa tại thị xã Bình Minh, tỉnh Vĩnh Long có thể áp dụng mức bón
phân trong vụ Đông Xuân là 80 kgN/ha. Bón rơm ủ nấm Trichoderma kết hợp
2
với phân N vô cơ giúp làm giảm sự phát thải khí CH4 và làm tăng số bông/m .
Các kết quả nghiên cứu về ảnh hưởng của một số biện pháp kỹ thuật
canh tác đến khả năng giảm phát thải khí nhà kính và cải thiện sinh trưởng của
lúa là những kết quả có giá trị thực tiễn giúp cho việc xây dựng hoàn chỉnh qui
trình kỹ thuật canh tác lúa nhằm tăng hiệu quả sử dụng N, giảm phát thải khí
nhà kính và nâng cao năng suất lúa tại thị xã Bình Minh, tỉnh Vĩnh Long nói
riêng và vùng ĐBSCL nói chung.
1.4. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu của đề tài
1.4.1 Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu chính của đề tài là khả năng phát thải CH 4, NO3 và
bốc thoát NH3 trong canh tác lúa (Oryza sativa L.) qua các biện pháp quản lý
nước, bón thấm urê và quản lý rơm rạ. Phạm vi nghiên cứu là các thí nghiệm
thực hiện trên cây lúa trồng trong trong điều kiện nhà lưới Khoa NN&SHƯD,
Trường ĐHCT và trên đất phù sa trồng lúa tại thị xã Bình Minh, tỉnh Vĩnh
Long, trong thời gian từ 2012 đến 2014.
1.4.2 Địa điểm và thời gian nghiên cứu
Các thí nghiệm trong nhà lưới về biện pháp quản lý nước, bón thấm urê
và quản lý rơm rạ được thực hiện tại Khoa NN&SHƯD, Trường ĐHCT trong
vụ Hè Thu 2012. Các thí nghiệm ngoài đồng cùng nội dung về biện pháp quản
lý nước, bón thấm urê và quản lý rơm rạ được thực hiện tại thị xã Bình Minh,
tỉnh Vĩnh Long trong vụ Đông Xuân 2012 - 2013 và Đông Xuân 2013 - 2014.
Đất trồng lúa tại thị xã Bình Minh chủ yếu là đất phù sa có các tính chất lý hóa
tương đồng với đất nghiên cứu tại nhà lưới Khoa NN&SHƯD, Trường ĐHCT.
Do trong vụ Hè Thu mưa nhiều, không kiểm soát được lượng nước tưới nên
các thí nghiệm ngoài đồng đều được thực hiện trong vụ Đông Xuân.
3
CHƢƠNG 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1 Vấn đề biến đổi khí hậu
Khí hậu toàn cầu đang thay đổi chủ yếu do phát thải khí nhà kính từ các
hoạt động của con người vào khí quyển. Phát thải nhà kính do con người gây
ra từ thời kỳ tiền công nghiệp đã làm gia tăng lượng nồng độ khí CO 2, CH4 và
N2O. Trong hoạt động nông nghiệp, các phát thải chính bao gồm NH 3, CH4 và
N2O (Mikkelsenet al., 2006). Trong bốn thập kỷ qua, đất nông nghiệp toàn cầu
gia tăng do chuyển đổi từ các mục đích sử dụng đất khác, thay đổi chủ yếu là
do nhu cầu lương thực tăng lên từ sự gia tăng dân số của con người. Qua đó,
phát thải toàn cầu của CH4, CO2 và N2O vào khí quyển cũng đã gia tăng theo
tỷ lệ thứ tự 0,8%, 0,5% và 0,3% mỗi năm. Các cánh đồng lúa là những nguồn
phát thải chủ yếu khí nhà kính vào khí quyển, bao gồm CH 4, và N2O. Các yếu
tố như nhiệt độ, ẩm độ không khí, Eh, pH, sinh khối của cây, nồng độ N có sẵn
trong đất có liên quan đến phát thải CH 4, và N2O. Với sự tương quan dương
giữa lượng phát thải CH4 và sinh khối thực vật, việc giảm bổ sung chất nền
các-bon như rơm có thể là những lựa chọn khả thi để giảm phát thải các khí
nhà kính từ ruộng lúa (Wang et al., 2017). Khí NH3 là loại khí kiềm có nhiều
nhất trong khí quyển. Ngoài ra, nó là một thành phần chính trong phản ứng của
nitơ. Nguồn bốc thoát NH3 lớn nhất là từ nông nghiệp, bao gồm chăn nuôi và
sử dụng phân N nhất là phân có gốc NH3. Các nghiên cứu gần đây cho thấy
bốc thoát NH3 đã tăng lên trong vài thập kỷ gần đây trên quy mô toàn cầu.
Đây là một mối quan tâm vì NH 3 đóng một vai trò quan trọng trong sự hình
thành các hạt bụi trong không khí, làm suy giảm tầm nhìn và sự lắng đọng của
nitơ trong khí quyển đối với các hệ sinh thái nhạy cảm. Do đó, sự gia tăng bốc
thoát NH3 ảnh hưởng tiêu cực đến môi trường và sức khỏe cộng đồng cũng
như biến đổi khí hậu (Behera et al., 2013)
Biến đổi khí hậu ảnh hưởng đến tất cả các khu vực trên thế giới. Các tấm
băng đá ở hai cực đang tan chảy và biển đang dâng lên. Ở một số khu vực, các
sự kiện thời tiết thay đổihơn như lượng mưa nhiều và phổ biến hơn trong khi
những nơi khác đang trải qua nhiều đợt nóng và hạn hán. Những tác động này
dự kiến sẽ tăng lên trong những thập kỷ tới (European Commission, 2017).
Theo số liệu của Tổng cục thống kê, năm 2013 diện tích gieo trồng lúa cả
nước là 7,9 triệu ha, đạt sản lượng ước tính là 44,1 triệu tấn, với năng suất 55,8
tạ/ha. Năm 2013, cả nước cũng đã xuất khẩu gần 6,6 triệu tấn gạo (Tổng cục
thống kê, 2013). Trong tương lai, Việt Nam nằm trong 5 nước đứng đầu thế
giới sẽ bị tổn thương nhiều nhất do biến đổi khí hậu (UNDP, 2007). Theo kịch
bản khí hậu 2016, dự kiến sẽ có 38,9% diện tích ĐBSCL bị ngập lụt khi nước
biển dâng cao 100 cm, và nếu điều này xảy ra thì sản lượng lúa gạo có
4
thể giảm 30-35%, đây sẽ là mối đe doạ an ninh lương thực đối với nước ta cả
trước mắt và lâu dài (Nguyễn Văn Bộ, 2016). Do đó, việc áp dụng các biện
pháp canh tác hợp lý để giúp tăng năng suất lúa, đồng thời hạn chế tác động
của biến đổi khí hậu đang là một vấn đề được chú ý nghiên cứu.
2.2 Nhu cầu nƣớc của cây lúa
2.2.1 Ảnh hƣởng của nƣớc đến sự sinh trƣởng và phát triển của cây lúa
Nước trong đất và mực nước trên ruộng có quan hệ mật thiết đến sự sinh
trưởng của bộ phận trên mặt đất. Nhìn chung, chiều cao cây, diện tích lá, số
chồi và khối lượng chất khô tăng hoặc giảm tùy theo ruộng bão hòa nước, lớp
nước trên ruộng nông hay sâu. Trong ruộng lúa, tầng đất mặt nhiều nước, chất
dinh dưỡng và ôxy nên thời kỳ đầu (thời kỳ mạ đến phân hóa đòng) rễ lúa
thường phân bố ở tầng trên. Sau đó, cùng với quá trình sinh trưởng, hệ thống
rễ ăn sâu hơn vì nước tưới đưa chất dinh dưỡng và khí ôxy xuống sâu hơn do
tác dụng thẩm thấu (Nguyễn Văn Luật, 2003).
Nước vừa là yếu tố gia tăng năng suất vừa là yếu tố hạn chế năng suất số
một đối với các vùng trồng lúa nhờ nước trời. Thiếu nước ở mọi giai đoạn đều
ảnh hưởng đến năng suất lúa, đặc biệt từ giai đoạn giảm nhiễm đến trổ bông
cây lúa rất nhạy cảm nếu bị thiếu nước (Trương Đích, 2000). Theo Yoshida
(1981a), các triệu chứng thông thường nhất của sự thiếu nước là lá bị cuốn và
héo khô, sự đâm chồi bị tổn hại, cây bị lùn, chậm trổ hoa, gié hoa bất thụ hay
hạt không chắc hoàn toàn.
Lượng nước mà cây trồng cần bao gồm hai thành phần: lượng nước thoát
hơi qua lá và và lượng nước bốc hơi khoảng trống (bốc hơi từ mặt đất hay mặt
nước). Hai lượng nước này có ý nghĩa khác nhau đối với đời sống cây trồng,
nhưng trong thực tế đều là lượng nước cần được cung cấp đầy đủ cho cây
trồng thông qua đất (Ngô Đức Thiệu và Hà Học Ngô, 1978).
2.2.2 Chế độ nƣớc qua các thời kỳ sinh trƣởng và ảnh hƣởng đến năng
suất lúa
2.2.2.1 Thời kỳ gieo mạ
Sau khi gieo hạt cần tạo điều kiện đảm bảo chế độ nước và nhiệt trong
đất phù hợp để hạt lúa nảy mầm tốt, hạn chế sự phát triển của cỏ dại. Theo Võ
Tòng Xuân và Hà Triệu Hiệp (1998), hạt lúa nảy mầm tốt trong điều kiện nhiệt
o
độ 27-37 C, độ ẩm đất 85-98 % độ ẩm tối đa. Thời kỳ gieo đến khi mạ có 3 lá
chế độ nước liên quan đến yếu tố nhiệt độ và ôxy. Trong thời kỳ này nếu làm
đất kỹ, bề mặt ruộng tương đối bằng phẳng cần giữ bão hoà nước hay có một
lớp nước cạn khoảng 2-5 cm sẽ giúp bộ rễ lúa dễ phát triển và hút dinh dưỡng
thuận lợi. Mặt khác, lớp nước trong ruộng có thể khống chế hạt cỏ nảy mầm và
sinh trưởng (Nguyễn Văn Luật, 2003).
5
