Ứng dụng mô hình sinh địa hóa DNDC để tính toán phát thải khí nhà kính từ hoạt động canh tác lúa nước: Thí điểm tại thị trấn Thịnh Long, huyện Hải Hậu, tỉnh Nam Định

- ỨNG DỤNG MÔ HÌNH SINH ĐỊA HÓA DNDC ĐỂ TÍNH TOÁN PHÁT THẢI KHÍ NHÀ KÍNH TỪ HOẠT ĐỘNG CANH TÁC.
- LÚA NƯỚC: THÍ ĐIỂM TẠI THỊ TRẤN THỊNH LONG, HUYỆN HẢI HẬU, TỈNH NAM ĐỊNH.
- ngày chấp nhận đăng Tóm tắt: Nghiên cứu sử dụng mô hình sinh địa hóa (DNDC: Denitrification - Decomposition) để tính lượng khí CH 4 và khí N 2 O phát sinh ra từ hoạt động canh tác lúa tại thị trấn Thịnh Long, huyện Hải Hậu, tỉnh Nam Định.
- Mô hình DNDC đã được hiệu chỉnh bằng số liệu đo thực tế ngoài ruộng và cho độ tin cậy cao.
- Khi sử dụng mô hình DNDC tính toán phát thải khí nhà kính (KNK) trong hoạt động canh tác lúa nước tại thị trấn Thịnh Long, đã thu được kết quả như sau: (1) Tốc độ phát thải khí CH 4 và N 2 O qua các năm ở thị trấn Thịnh Long đều có sự khác biệt, lượng phát thải tăng dần trong giai đoạn .
- (2) Lượng phát thải khí CH 4 năm 2017 ở thị trấn Thịnh Long là 781 kg/ha/vụ đối với vụ mùa và trong vụ xuân là 534 kg/ha/vụ.
- (3) Lượng phát thải khí N 2 O năm 2017 ở thị trấn Thịnh Long trong vụ mùa là 1 kg/ha/vụ và 0.8 kg/ha/vụ đối với vụ xuân..
- Từ khóa: Phát thải khí nhà kính, thị trấn Thịnh Long, mô hình DNDC, canh tác lúa nước..
- Sản xuất nông nghiệp hiện nay không chỉ chịu tác động nặng nề của biến đổi khí hậu toàn cầu mà còn là ngành gây phát thải KNK lớn chiếm tới trên tổng lượng phát thải cả nước..
- Trong các nguồn phát thải KNK trong sản xuất nông nghiệp thì việc trồng lúa nước chiếm một tỷ trọng khá lớn, chiếm 57,5% [1].
- Nguồn gây phát thải chủ yếu trong trồng lúa nước truyền thống là do lạm dụng phân hóa học, làm tỷ lệ phân thất thoát cao gây nên sự ô nhiễm đất và phát thải oxit nito (N 2 O).
- Việc giữ nước thường xuyên trong ruộng gây phát thải khí methane (CH 4.
- Thói quen đốt phụ phẩm, rơm rạ sau mỗi vụ thu hoạch diễn ra khắp nơi trên cả nước đã gây phát thải khí cacbonic (CO 2 ) vào môi trường..
- nghiệp, đốt đồng cỏ cũng góp phần lớn vào việc phát thải KNK [7]..
- Nguồn thu nhập chính của người dân trong thị trấn là từ hoạt động sản xuất nông nghiệp, trong đó, phần lớn là hoạt động canh tác lúa nước.
- Trong khi đó, các hoạt động canh tác lúa có ảnh hưởng không nhỏ tới lượng phát thải KNK vào khí quyển.
- Trên thực tế, việc lượng hóa chính xác phát thải KNK từ canh tác lúa cũng như các cây trồng khác khá phức tạp do biến động về không gian, qui mô canh tác, điều kiện canh tác và do sự khác nhau về đặc điểm sinh trưởng trong các giai đoạn phát triển của cây trồng.
- Trong khi việc quan trắc, đo đạc phát thải KNK ngoài thực địa rất tốn kém và còn nhiều sai số, thì việc áp dụng mô hình trong định lượng.
- mức phát thải KNK là giải pháp khả thi đáp ứng cả yêu cầu về kĩ thuật và kinh tế.
- Mô hình DNDC, một dạng mô hình sinh địa hóa, là công cụ đang được ứng dụng khá nhiều trong tính toán phát thải KNK từ các hệ sinh thái nông nghiệp.
- Việt Nam đã có một số nghiên cứu sử dựng mô hình DNDC, điển hình là nghiên cứu của Salas (2013) đưa ra đề xuất ý tưởng xây dựng hệ thống giám sát KNK phát thải từ vùng canh tác lúa của Việt Nam sử dụng mô hình DNDC.
- Lục Thị Thanh Thêm và Mai văn Trịnh (2016) sử dụng mô hình DNDC để tính toán, dự báo phát thải KNK trong canh tác lúa nước trên đất phù sa, đất mặn tại tỉnh Nam Định.
- hữu cơ hòa tan (DOC) trong đất, O 2 hòa tan trong nước và dung dịch đất với phát thải CH 4 và N 2 O từ môi trường đất lúa.
- Nguyễn Lê Trang (2019) sử dụng mô hình DNDC như một trong các phương pháp để đạt được mục tiêu nghiên cứu phát thải khí nhà kính trong canh tác lúa nước tại Nam Định và đề xuất các giải pháp giảm thiểu..
- Từ những lí do trên, đề tài: “Nghiên cứu sử dụng mô hình DNDC (Denitrification - Decomposition) để tính toán phát thải KNK từ hoạt động canh tác lúa nước: Thí điểm tại thị trấn Thịnh Long, huyện Hải Hậu, tỉnh Nam Định”.
- được lựa chọn thực hiện nhằm mục đích tính toán và xác định tiềm năng phát thải KNK trong canh tác lúa nước tại thị trấn Thịnh Long, huyện Hải Hậu, tỉnh Nam Định, làm cơ sở để tính toán phát thải KNK trong nông nghiệp theo từng vùng khí hậu khác nhau, từng loại đất và từng loại hình canh tác..
- Đối tượng nghiên cứu: Hoạt động canh tác lúa nước (chủ yếu: Đất và cây lúa)..
- Phạm vi không gian: Thị trấn Thịnh Long..
- Thu thập số liệu hiện có liên quan đến đề tài: Thu thập tất cả các số liệu về điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội khu vực nghiên cứu, các số liệu canh tác.
- các kỹ thuật canh tác (làm đất, tưới, bón phân, làm cỏ, phun thuốc bảo vệ thực vật.
- Phương pháp điều tra bảng hỏi được sử dụng để thu thập thông tin về tình hình canh tác lúa nước, nhận thức của người dân về phát thải KNK và các ảnh hưởng từ hoạt động canh tác lúa nước về việc gia tăng phát thải KNK.
- trong các phạm vi ở trên bởi vì: Họ đều là những người trực tiếp tham gia vào việc canh tác lúa nước.
- Phương pháp mô hình hóa.
- Nghiên cứu sử dụng mô hình DNDC (Denitrification - Decomposition), đây là mô hình sinh địa hóa trong đất, cho phép dự báo cân bằng cacbon và cân bằng đạm trong đất, sự phát thải một số KNK như CO 2 , CH 4 , N 2 O từ các hệ sinh thái nông nghiệp.
- Mô hình được xây dựng với các thông số đầu vào gồm các thông số về tính chất lý hóa của đất, thông số về điều kiện khí hậu như nhiệt - ẩm, thông số về cây trồng như lịch gieo trồng, thu hoạch, phương thức chăm bón,… Mô hình này được xây dựng trên nhiều phương trình sinh địa hóa thực nghiệm trong các điều kiện môi trường khác nhau như yếm khí, kỵ khí,….
- Cấu trúc mô hình bao gồm [2]:.
- Hợp phần con mô hình khí hậu, đất, cây trồng và mô hình con về phân hủy dùng để đánh.
- Hợp phần thứ hai gồm mô hình con Nitrate hóa, khử Nitrate và mô hình con Oxi hóa - khử nhằm ước lượng sự phát thải các khí CO 2 , CH 4 , NH 3 , NO, N 2 O, N 2 từ các hệ canh tác nông nghiệp.
- Mô hình DNDC nhằm mô phỏng lại mối quan hệ giữa các chu trình sinh hóa cacbon, nitơ và các yếu tố sinh thái..
- Các dữ liệu đầu vào của mô hình:.
- Các dữ liệu về canh tác: Giống, thời gian gieo cấy, thu hoạch, phân bón, tưới nước, quản lí mùa vụ,….
- Các dữ liệu đầu ra của mô hình:.
- Lượng phát thải khí CH 4 , N 2 O trên 1 đơn vị diện tích canh tác lúa nước, đơn vị tính là kg/.
- Hiệu chỉnh mô hình:.
- Mô hình được hiệu chỉnh bằng cách so sánh kết quả tính toán phát thải khí nhà kính của mô hình với kết quả thí nghiệm đồng ruộng và điều chỉnh các thông số của mô hình để kết quả tính toán của mô hình gần với kết quả đo thực địa trong cùng một điều kiện khí tượng, đất đai, cây trồng và canh tác để từ đó có các thông số chuẩn cho mô hình theo điều kiện điểm nghiên cứu..
- Quá trình hiệu chỉnh mô hình được đánh giá độ chính xác thông qua hệ số xác định R 2 [10].
- Ngược lại, nếu giá trị này bằng 1, thì kết quả mô phỏng của mô hình là hoàn hảo.
- Mô hình được chấp nhận khi hệ số R2 và chỉ số NSI lớn hơn 0,5..
- Tình hình canh tác lúa nước của người dân tại thị trấn Thịnh Long.
- Tình hình sản xuất nông nghiệp (lúa nước) thị trấn Thịnh Long.
- Nguồn: Báo cáo kết quả sản xuất nông nghiệp năm Tại Thịnh Long, người dân canh tác 2 vụ/.
- Các loại phân thường sử dụng trong quá trình canh tác Theo kết quả điều tra người dân, trong vòng.
- người dân thường gặp phải trong quá trình canh tác lúa nước là vấn đề thiếu nước khi canh tác chiếm 34%, sâu bệnh chiếm 35%, ngập lụt chiếm 23% và các vấn đề về giống lúa chiếm 8%..
- của người dân trong thị trấn.
- Sâu bệnh trong canh tác chiếm tỉ lệ lớn nhất, tại đây, người dân chủ yếu sử dụng biện pháp hóa học để phòng ngừa sâu bệnh.
- Những khó khăn trong canh tác lúa nước thường gặp phải Theo kết quả điều tra, sau khi thu hoach.
- Nhận thức của người dân về phát thải khí.
- Kết quả điều tra cho thấy 70% người nông dân ở thị trấn Thịnh Long chưa được nghe về phát thải KNK, chỉ có 30% người dân đã được nghe qua về phát thải KNK trên các phương tiện truyền thông..
- Sau khi được giải thích về phát thải KNK, 67%.
- người dân cho rằng hoạt động canh tác lúa nước có gây ra phát thải KNK và một số các hoạt động đó là sử dụng phân bón hóa học, sử dụng thuốc trừ sâu, thuốc BVTV, đốt phụ phẩm (rơm, rạ) sau mỗi vụ thu hoạch.
- Hoạt động gây phát thải KNK trong canh tác lúa nước Theo kết quả tổng hợp từ phiếu khảo sát,.
- để giảm phát thải KNK từ hoạt động canh tác lúa nước, phần lớn ý kiến cuả người dân lựa chọn hoạt động ủ sinh học rơm rạ thay vì đốt trên đồng ruộng, ngoài ra còn có các hoạt động giảm lượng phân bón sử dụng, hạn chế sử dụng thuốc trừ sâu, thuốc BVTV và tưới lượng nước phù hợp trong từng giai đoạn canh tác (Hình 7)..
- Theo nhận định của người dân, 70% cho rằng vai trò của họ trong việc giảm phát thải KNK từ hoạt động canh tác lúa nước là quan trọng, còn lại 30% người dân nhận thấy vai trò của mình là không quan trọng.
- Theo họ người chịu trách nhiệm trong việc giảm phát thải KNK từ hoạt động canh tác lúa nước thuộc về chính quyền địa và cán bộ môi trường của địa phương..
- Hoạt động giảm phát thải KNK trong canh tác lúa nước 3.2.
- Kết quả sử dụng mô hình DNDC tính toán.
- phát thải khí nhà kính từ hoạt động canh tác lúa nước tại thị trấn Thịnh Long.
- Hiệu chỉnh mô hình.
- Nghiên cứu đã chạy mô hình với 4 công thức thí nghiệm.
- Kết quả phát thải CH 4 và N 2 O từ chạy mô hình DNDC và đo phát thải hiện trường tại thị trấn Thịnh Long với 4 công thức phân bón được thể hiện qua Bảng 4 và Bảng 5..
- Qua Bảng 4 và 5 so sánh lượng phát thải CH 4 và N 2 O đo ngoài hiện trường với số liệu tính toán bằng mô hình DNDC tại Thịnh Long thể hiện sự.
- biến động phát thải giữa các công thức thí nghiệm cũng đồng nhất và không có sự khác biệt nhiều.
- Dựa trên các giá trị phát thải CH 4 và N 2 O từ kết quả đo thực tế và tính toán bằng mô hình, áp dụng công thức theo Krause và cộng sự (2005) và Nash và công sự (1970), nghiên cứu đã tính được giá trị R 2 đạt từ 0,981 và 0,877.
- Kết quả kiểm định cho thấy, mô hình đạt kết quả tốt ở thị trấn Thịnh Long.
- Do đó, mô hình DNDC đủ độ tin cậy để áp dụng vào tính toán lượng phát thải khí CH 4 và N 2 O từ canh tác lúa nước trong năm và 2017..
- Kết quả phát thải CH 4 từ chạy mô hình DNDC và đo phát thải hiện trường tại thị trấn Thịnh Long TT Công thức Đo phát thải (kgCH 4 /ha/vụ) DNDC (kgCH 4 /ha/vụ) ∆d.
- Kết quả phát thải N 2 O từ chạy mô hình DNDC và đo phát thải hiện trường tại Thịnh Long TT Công thức Đo phát thải (kgN 2 O/ha/vụ) DNDC (kgN 2 O/ha/vụ) ∆d.
- Kết quả mô phỏng sự phát thải của KNK bằng mô hình DNDC trên đất trồng lúa nước tại thị trấn Thịnh Long.
- Tiến hành chạy mô hình DNDC trên cơ sở đã hiệu chỉnh mô hình với các dữ liệu khí tượng.
- năm và 2017 thu được kết quả phát thải khí CH 4 và N 2 O của vụ xuân và vụ mùa trong 3 năm.
- 2017 có phát thải CH 4 và N 2 O cao nhất.
- Lượng phát thải CH 4 tăng 1,5 lần so với năm 2015 và tăng 1,2 lần so với 2016.
- Lượng phát thải N 2 O tăng 1,5 lần so với năm 2015 và tăng 1,3 lần so với 2016..
- Khi tiến hành chạy mô hình các năm, nhóm nghiên cứu đã sử dụng các dữ liệu đầu vào về đất và mùa vụ giống nhau, chỉ thay đổi dữ liệu khí tượng đầu vào các năm, điều này cho thấy điều kiện khí tượng có ảnh hưởng lớn đến lượng phát thải CH 4 và N 2 O.
- thường xuyên đã tác động mạnh tới việc canh tác lúa nước..
- Đây cũng là một nguyên nhân làm gia tăng lượng phát thải CH 4 và N 2 O.
- Trong vụ mùa lượng phát thải khí CH 4 và N 2 O lớn hơn vụ xuân.
- Sau khi tham khảo một số tài liệu, báo cáo nguyên nhân là do vụ mùa thường mưa nhiều hơn, lượng nước lớn hơn làm thời gian ngập nước mà mức nước ngập sau dẫn đến tăng lượng phát thải khí CH 4 và N 2 O..
- Lượng phát thải CH 4 tính toán bằng mô hình DNDC qua từng năm.
- Lượng phát thải N 2 O tính toán bằng mô hình DNDC qua từng năm.
- Tốc độ phát thải khí CH 4 và N 2 O qua các năm ở các tại thị trấn Thịnh Long đều có sự khác biệt.
- Cụ thể lượng phát thải tăng dần trong giai đoạn .
- Lượng phát thải khí CH 4 năm 2017 ở thị trấn Thịnh Long là 781 kg CH 4 /ha/vụ đối với vụ mùa và trong vụ xuân là 534 kg CH 4 /ha/vụ..
- Lượng phát thải khí N 2 O năm 2017 ở thị trấn Thịnh Long trong vụ mùa là 1 kg N 2 O/ha/vụ và 0,8 kg N 2 O/ha/vụ đối với vụ xuân..
- Qua kết quả hiệu chỉnh và tính toán phát thải KNK ở thị trấn Thịnh Long, huyện Hải Hậu, tỉnh Nam Định bằng mô hình DNDC cho thấy mô hình đảm bảo độ tin cậy so với việc đo phát thải ngoài hiện trường..
- Đề nghị có nhiều nghiên cứu cụ thể hơn để tính toán và dự báo lượng phát thải KNK trong những năm tiếp theo từ đó đề ra các biện pháp giảm thiểu BĐKH khác như quản lý nước tưới, bố trí hợp lý hệ thống luân canh cây trồng, và các cây trồng nông nghiệp khác để có bức tranh toàn diện hơn và đảm bảo sản xuất nông nghiệp bền vững hơn..
- Lục Thị Thanh Thêm, Mai Văn Trịnh Ứng dụng mô hình DNDC tính toán phát thải khí nhà kính trong canh tác lúa nước trên đất phù sa, đất mặn vùng đồng bằng ven biển tỉnh Nam Định", Tạp chí Khoa học Công nghệ Nông nghiệp Việt Nam tr.
- Võ Thị Bạch Thương (2016), Sổ tay hướng dẫn đo phát thải khí nhà kính trong canh tác lúa, Nhà xuất bản Nông nghiệp..
- Nguyễn Lê Trang (2019), Nghiên cứu sự phát thải khí nhà kính trong canh tác lúa nước tại Nam Định và đề xuất các giải pháp giảm thiểu, Luận án tiến sỹ khoa học, Viện Khí tượng Thủy văn và Biến đổi khí hậu..
- Nguyễn Song Tùng Giải pháp giảm phát thải khí nhà kính trong lĩnh vực trồng trọt ở Việt Nam", Tạp chí Môi trường.

Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn
hoặc xem Tóm tắt