Tên đề tài: “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”.

 Tác giả: Trần Thị Hồng Huyến, Khóa: 2011

 Chuyên ngành: Khoa học cây trồng; Mã số: 9620110. Nhóm ngành: Nông, lâm nghiệp và thuỷ sản.

 Người hướng dẫn chính: GS.TS. Ngô Ngọc Hưng - Trường Đại học Cần Thơ.

1. Tóm tắt nội dung luận án

Sự mất đạm do bốc thoát NH₃ 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 CH₄. 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 CH₄, NH₃ và N₂O. 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 CH₄, N₂O 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 CH₄, 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 m³/vụ lúa nhưng năng suất lúa và khả năng hấp thu N vẫn không bị giảm. Ngoài ra, biện pháp tưới khô ngập luân phiên được ghi nhận là làm gia tăng số bông/m²; (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 thấm urea làm gia tăng số chồi/m² và số bông/m² so với bón phân đạm theo cách thông thường, giúp cây lúa hấp thu N (105 kgN/ha) cao hơn biện pháp bón phân N trong điều kiện tưới ngập nước liên tục (95 kgN/ha); (iii) Bón rơm ủ nấm Trichoderma kết hợp với phân N vô cơ làm giảm phát thải CH₄, gia tăng số bông/m² so với bón vùi rơm tươi, tuy nhiên không làm khác biệt về năng suất lúa.

2. Những kết quả mới của luận án

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 nước tưới khoảng 1.000 m³/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. Áp dụng 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 chồi/m² và số bông/m² so với bón urê trong điều kiện ngập nước liên tục, đồng thời, giúp cây lúa hấp thu được phân N tốt hơn. Trong điều kiện canh tác lúa trên đất phù sa tại  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 với phân N vô cơ giúp làm giảm sự phát thải khí CH₄ và làm tăng số bông/m².

3. Khả năng ứng dụng trong thực tiễn và các vấn đề cần tiếp tục nghiên cứu

Khả năng ứng dụng trong thực tiễn

Trên vùng đất trồng lúa tại thị xã Bình Minh, tỉnh Vĩnh Long nên sử dụng bón 80 kgN/ha bằng biện pháp bón thấm urê để mang lại hiệu quả sử dụng N cao, tránh lãng phí phân N và kết hợp biện pháp tưới khô ngập luân phiên nhằm giảm lượng bốc thoát NH₃, phát thải CH₄, đồng thời tiết kiệm lượng nước tưới cho lúa. Bón rơm ủ nấm Trichoderma kết hợp với phân N vô cơ làm giảm phát thải CH₄ và gia tăng số bông/m².

Các vấn đề cần tiếp tục nghiên cứu

- Nghiên cứu xác định hiệu quả sử dụng N, lượng N hấp thu của cây lúa cao sản trên đất phù sa để giảm lượng phân N bón cho lúa.

- Nghiên cứu các biện pháp làm giảm lượng phát thải N₂O trong điều liện tưới khô ngập luân phiên và biện pháp quản lý rơm rạ để giảm phát thải CH₄.

            - Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến pH nước ruộng trên sự bốc thoát NH₃ sau các thời kỳ bón urê cho lúa như: sự phát triển của rong tảo, dinh dưỡng trong nước ruộng, các độc chất trong đất,…

1. 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) irrigation. The AWD irrigation method saved irrigation water volume of 1,000 m³ 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 of number of flowers/m²; (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 rice shoots/m² and rice flowers/m² compared to the normal nitrogen 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 rice flowers/m² compared to buried fresh rice straw, however, did not increase rice yields.

2. Creativeness of the study

The application of alternate wetting and drying irrigation method helped to reduce CH₄  emission and NH₃ volatilization. In addition, this method also reduced the amount of irrigation water by 1,000 m³ per rice crop, but did not affect the rice yield, and the water use efficiency increased by 50.8% compared to the continuous flooding method. The application of urea penetration and re-flooding after one day reduced NH₃ volatilization compared to continuous flooding. Urea penetration application increased the number of rice shoots/m² and rice flowers/m² compared to urea application under continuous flood condition, and helped rice crop to absorb N better. Therefore nitrogen fertilizer of 80 kgN/ha can be applied in winter-spring season for rice cultivation in alluvial soil in Binh Minh Town, Vinh Long Province. Application of Trichoderma rice straw compost in combination with inorganic N fertilizer reduced CH₄ emissions and increased the number of rice flowers/m².

3. Applicability and Recommendations

Applicability in practice

In the area of rice cultivation in Binh Minh town, Vinh Long province, it is recommended to apply 80 kgN/ha by use of urea penetration method to bring high efficiency of N fertilizer and avoid waste nitrogen. Application of alternate wetting and drying irrigation method can reduce the amount of NH₃ volatilization and CH₄ emission, and also reduce irrigation water for rice. Application of Trichoderma rice straw compost in combination with inorganic N fertilizer reduced CH₄ emissions and increased the number of rice flowers/m².

Recommendation for farther studies

- Study on the efficiency of used nitrogen, absorbed nitrogen of high-yielding rice in alluvial soil to reduce nitrogen fertilizer application for rice.

- Study on the measures of reducing N₂O emission in application of alternate wetting and drying irrigation and method of rice straw management to reduce CH₄ emissions.

- Study on the factors affecting the pH of rice fields on NH₃ volatilization after urea fertilization for rice such as the development of algae, nutrient in rice field water, soil toxicity, etc.

>> Xem chi tiết nội dung luận án

>> Xem thông tin đăng tải tại Website Bộ giáo dục và Đào tạo. (Nhập tên NCS vào ô tìm kiếm)