Ảnh hưởng của than sinh học đến phát thải khí hiệu ứng nhà kính và sinh trưởng lúa nước trên đất nhiễm mặn

MẪU 14KHCN 0 BỘ CÔNG THƯƠNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KHOA HỌC KẾT QUẢ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG Tên đề tài Ảnh hưởng của than sinh học đến phát thải khí hiệu ứng nhà kính và sinh trưởng lúa nước trên đất nhiễm mặn Mã số đề tài 171 4031 Chủ nhiệm đề tài TS Nguyễn Thanh Bình Đơn vị thực hiện Viện Khoa Học Công Nghệ và Quản Lý Môi Trường 1 LỜI CÁM ƠN Để hòan thành đề tài này nhóm nghiên cứu chân thành cảm ơn Hội đồng khoa học trường Đạ.

0

BỘ CÔNG THƯƠNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KHOA HỌC

KẾT QUẢ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG

Tên đề tài: Ảnh hưởng của than sinh học đến phát thải khí hiệu ứng nhà kính

và sinh trưởng lúa nước trên đất nhiễm mặn

Mã số đề tài: 171.4031

Chủ nhiệm đề tài: TS Nguyễn Thanh Bình

Đơn vị thực hiện: Viện Khoa Học Công Nghệ và Quản Lý Môi Trường

1

LỜI CÁM ƠN

Để hòan thành đề tài này nhóm nghiên cứu chân thành cảm ơn Hội đồng khoa học trường Đại Học Công Nghiệp đã đánh giá và tin tưởng trao nhiệm vụ nghiên cứu cho nhóm Cảm ơn phòng Quản lý Khoa học và Phòng Kế tóan đã hổ trợ trong việc nghiệm thu và thanh quyết tóan đề tài

Chúng tôi đặc biệt cảm ơn Viện Khoa học Công nghệ và Quản lý Môi trường đã tạo điều kiện, cho phép sử dụng các trang thiết bị dung cụ nghiên cứu phục vụ đề tài Chúng tôi cũng cảm ơn các cộng tác viên, các em sinh viên và các học viên tham gia đề tài ở các mức độ khác nhau

2

PHẦN I THÔNG TIN CHUNG

I Thông tin tổng quát

1.1 Tên đề tài:

Ảnh hưởng của than sinh học đến phát thải khí hiệu ứng nhà kính và sinh trưởng lúa nước trên đất nhiễm mặn

1.2 Mã số: 171.4031

1.3 Danh sách chủ trì, thành viên tham gia thực hiện đề tài

(học hàm, học vị) Đơn vị công tác Vai trò thực hiện đề tài

1 Nguyễn Thanh Bình (tiến sĩ) Viện Khoa học và quản

lý tài nguyên môi trường

Chủ nhiệm đề tài: Thiết lập thí nghiệm, đo các chỉ số đất, khí thải, phân tích số liệu và viết báo cáo

2 Thái Vũ Bình (tiến sĩ) Viện khoa học và quản

lý tài nguyên môi trường

Thành viên: Phân tích số liệu

và viết báo cáo

3 Trịnh Ngọc Nam (tiến sĩ) Viện CN Sinh học &

Thực phẩm

Thành viện: Đo các chỉ số vi sinh vật, phân tích số liệu và viết báo cáo

1.4 Đơn vị chủ trì: Viện Khoa Học Công Nghệ và Quản Lý Môi Trường

1.5 Thời gian thực hiện:

1.5.1 Theo hợp đồng: 38/HĐ-ĐHCN từ tháng 04 năm 2017 đến tháng 03 năm 2018 1.5.2 Gia hạn (nếu có): đến tháng 9 năm 2018

1.5.3 Thực hiện thực tế: từ tháng 04 năm 2017 đến tháng 9 năm 2018

3

1.6 Những thay đổi so với thuyết minh ban đầu (nếu có): không có thay đổi

(Về mục tiêu, nội dung, phương pháp, kết quả nghiên cứu và tổ chức thực hiện; Nguyên nhân;

Ý kiến của Cơ quan quản lý)

1.7 Tổng kinh phí được phê duyệt của đề tài: 60 triệu đồng

II Kết quả nghiên cứu

1 Đặt vấn đề

Sản xuất lúa nước ở Việt Nam nói chung và vùng đồng bằng sông Mekong nói riêng hiện đang gặp phải ít nhất 2 vấn đề, bao gồm (1) phát thải khí gây hiệu ứng nhà kính (GHG) cao như CH4, N2O và (2) đất có vấn đề (nhiễm mặn) làm cho sinh trưởng và phát triển cây lúa còn kém Ngoài sản phẩm chính là hạt lúa, các sản phẩm phụ như rơm rạ và vỏ trấu (tài nguyên tái tạo) cũng được tạo ra trong quá trình sản xuất lúa nước, ước tính khỏang 38 triệu tấn rơn rạ và

6 đến 7 triệu tấn vỏ trấu được tạo ra hàng năm ở Việt Nam (Mai et al., 2011) Đây là các tài

nguyên tái tạo dồi dào và quan trọng, có thể tái sử dụng để chuyển sang dạng than sinh học Than sinh học có tác dụng hạn chế các ảnh hưởng tiêu cực của đất nhiễm mặn, đồng thời làm giảm lượng phát thải khí GHG

2 Mục tiêu

Mục tiêu tổng quát:

Nghiên cứu ảnh hưởng của than sinh học sản xuất từ vỏ trấu và rơm rạ đến phát thải khí hiệu ứng nhà kính CH4, N2O và sinh trưởng cây lúa nước trên đất phù sa nhiễm mặn

Mục tiêu cụ thể:

- Đánh giá ảnh hưởng của than sinh học đối với phát thải khí CH4 và N2O từ lúa nước quy mô phòng thí nghiệm

- Đánh giá ảnh hưởng của than sinh học đối với sinh trưởng lúa nước và sự thay đổi mật

độ vi sinh vật dị hoá CH4; và

- Tìm hiểu các cơ chế ảnh hưởng của than sinh học đối với phát thải khí CH4 và sinh trưởng cây lúa nước

4

3 Phương pháp nghiên cứu

Một thí nghiệm trong nhà lưới được thực hiện để trả lời các mục tiêu nghiên cứu Đất sử dụng

là loại đất nhiễm mặn kiềm, được bón thêm than sinh học và phân chuồng, và trồng lúa nước Phát thải khí CH4, N2O, sinh khối trên bề mặt đất, hàm lượng các chất dễ tiêu, trao đổi trong đất, tổng cation trao đổi của đất trước và sau thí nghiệm được phân tích

4 Tổng kết về kết quả nghiên cứu

Than sinh học có tác dụng làm giảm phát thải khí CH4 từ lúa nước có áp dụng phân hữu cơ

Cơ chế cho ảnh hưởng này có liên quan đến mật độ vi sinh vật cổ sinh methanogen và methanotrophs Than sinh học làm hạn chế phát triển của nhóm vi sinh vật sản sinh methane trong điều kiện yếm khí là methanogen, trong lúc đó làm tăng hoạt động của nhóm vi sinh vật oxy hóa methane là methanotrophs Than sinh học không các tác dụng trên đất không áp dụng phân hữu cơ, lý do cơ bản có thể là các công thức không sử dụng phân hữu cơ không kích thích sự phát triển của các nhóm vi sinh vật này

Than sinh học làm tăng sinh trưởng lúa nước từ đất nhiễm mặn kiềm Cơ chế giải thích cho vấn đề này liên quan đến việc làm tăng nồng độ trao đổi các chất dinh dưỡng như K và P, cũng như tổng lượng cation trao đổi không phải là Na

5 Đánh giá các kết quả đã đạt được và kết luận

Kết quả nghiên cứu đã đạt được các mục tiêu nghiên cứu là đánh giá được ảnh hưởng của than sinh học đến phát thải khí CH4, sinh trưởng lúa nước trên đất nhiễm mặn, cũng như tìm hiểu được các cơ chế có liên quan đến 2 vấn đề này Lượng phát thải N2O trong nghiên cứu này hầu như bằng Zero

Than sinh học làm tang sinh trưởng lúa nước, làm giảm phát thải khí CH4 trên nền có bón phân hữu cơ Các cơ chế có liên quan đến khả năng sinh trưởng và phát triển của 2 nhóm vi khuẩn hình thành methan là methanogen và nhom1 vi khuẩn phân giản methan la methanotroph

6 Tóm tắt kết quả (tiếng Việt và tiếng Anh)

Tiếng Việt

Phát thải khí nhà kính CH4 cao trong canh tác lúa nước, cũng như sinh trưởng, năng suất lúa nước thấp trên các loại đất nhiễm mặn kiềm là các vấn đề hiện tại ở Việt Nam Than sinh học

có nhiều đặc tính quan trọng có thể cải thiện đồng thời các vấn đề này Một thí nghiệm hai

5

yếu tố bố trí theo kiểu khối đủ ngẫu nhiên trong nhà lưới đã được thực hiện nhằm (1) đánh giá ảnh hưởng của than sinh học sản xuất từ rơm và vỏ trấu đối với phát thải khí CH4, sinh trưởng lúa nước và sự thay đổi mật độ vi sinh vật dị hoá CH4 và (2) tìm hiểu các cơ chế ảnh hưởng của than sinh học đối với phát thải khí CH4 và sinh trưởng cây lúa nước trên đất nhiễm mặn kiềm Kết quả cho thấy than sinh học làm giảm phát thải khí CH4 đến 83% trên các công thức

có bón phân hữu cơ Sinh khối trên bề mặt đất của cây lúa của các công thức sử dụng than sinh học từ rơm tăng lên đến 110% so với công thức không sử dụng than sinh học Mật độ các gene của nhóm vi sinh vật phát thải CH4 giảm xuống và vi sinh vật oxy hóa CH4 tăng lên dưới ảnh hưởng của than sinh học là nguyên nhân cơ bản làm thay đổi phát thải CH4 của than sinh học Tổng lượng cation trao đổi không phải là Na, ví dụ như nồng độ K trao đổi và liều lượng

P dễ tiêu trong đất tăng lên là nguyên nhân cải thiện sinh trửơng cây lúa nước trên đất nhiễm mặn kiềm nặng

Tiếng Anh

Greenhouse gas, such as methane, emissions from, as well growth and yield of paddy rice on saline sodium-affected soils are among important issue currently in Vietnam Biochar has many important features, which could correct and improve these problems A two-factor experiment set up as a randomized complete block design was established in a net house to (1) examine the effect of biochar derived from rice husk and straw on CH4 emissions, growth

of paddy rice and activities of the methane-producing and oxidizing micro-organisms, methanogens and methanotrophs The results showed that biochar reduced CH4 emissions of

up to 83% from the treatments applied with cow manure The above-ground biomass of paddy rice was enhanced by 110% by biochar amendment, compared to no-biochar treatments An increase of copy number of genes of CH4-producing methonogen and a decrease of CH4 oxidizing methanotrophs were the mechanisms responsible for reduced CH4 emissions of biochar An increase in total exchange cation excluding Na, such as exchangeable K and concentration of available P in the experimental soil was the main reason of improving the growth of paddy rice on the salt and sodium-affected soil

6

III Sản phẩm đề tài, công bố và kết quả đào tạo

3.1 Kết quả nghiên cứu (sản phẩm dạng 1,2,3)

Yêu cầu khoa học hoặc/và chỉ tiêu

kinh tế - kỹ thuật

1 Bài báo 1 bài báo đăng tải trên

tạp chí trong hệ thống ISI

1 bài báo trên tạp chí Archives

of Agronomy and Soil Science Thuộc hệ thống ISI với chỉ số

IF = 2.137

Ghi chú:

- Các ấn phẩm khoa học (bài báo, báo cáo KH, sách chuyên khảo…) chỉ được chấp nhận nếu có ghi nhận địa chỉ và cảm ơn trường ĐH Công Nghiệp Tp HCM đã cấp kính phí thực hiện nghiên cứu theo đúng quy định

- Các ấn phẩm ( bản photo) đính kèm trong phần phụ lục minh chứng ở cuối báo cáo (đối với ấn phẩm là sách, giáo trình cần có bản photo trang bìa, trang chính và trang cuối kèm thông tin quyết định và số hiệu xuất bản)

3.2 Kết quả đào tạo

TT Họ và tên

Thời gian thực hiện đề tài

Tên đề tài

Tên chuyên đề nếu là NCS Tên luận văn nếu là Cao học

Đã bảo vệ

Nghiên cứu sinh

Học viên cao học

Lê Thị Minh

Châu

04/2017-04/2018 Effect of biochar on

greenhouse gas emissions and the growth of paddy rice

Đã bảo vệ luận văn thạc

sĩ ngày 23 tháng 6, được

85 điểm

Sinh viên Đại học

7

Ghi chú:

- Kèm bản photo trang bìa chuyên đề nghiên cứu sinh/ luận văn/ khóa luận và bằng/giấy chứng nhận nghiên cứu sinh/thạc sỹ nếu học viên đã bảo vệ thành công luận án/ luận văn;( thể hiện tại phần cuối trong báo cáo khoa học)

IV Tình hình sử dụng kinh phí

Kinh phí được duyệt

(triệu đồng)

Kinh phí thực hiện

(triệu đồng)

Ghi chú

V Kiến nghị (về phát triển các kết quả nghiên cứu của đề tài)

Trên đất nhiễm mặn, than sinh học cho thấy có tiềm năng rất lớn trong việc hạn chế phát thải khí CH4, cải thiện sinh trưởng lúa Tuy nhiên có nhiều vấn đề còn chưa được làm sáng tỏ:

8

- Liều lượng than tối ưu áp dụng cho loại đất mặn kiềm

- Cơ chế chính làm cho than có khả năng năng cao sinh trưởng lúa, cũng như hạn chế phát thải khí hiệu ứng nhà kính

- Các kết quả trong đề tài này ở trong nhà lưới, quy mô nhỏ Vậy trong điều kiện sản xuất trên đồng ruộng, có sự khác biệt nào đối với các kết quả này

Đề xuất cần có một đề tài lớn hơn được thực hiện để trả lời các cấu hỏi này

VI Phụ lục (liệt kê minh chứng các sản phẩm nêu ở Phần III)

1 Bài báo thuộc hệ thống ISI

2 Quyết định giao đề tài và kết quả bảo vệ luận văn của học viên cao học

Tp HCM, ngày tháng năm

Quản Lý Môi Trường

Trưởng (đơn vị)