ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
Nguyễn Thị Thơm
NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH MỨC ĐỘ PHÁT THẢI CH
4
TRÊN ĐẤT
PHÙ SA SÔNG HỒNG TRỒNG LÚA

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội – Năm 2012

2
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

1. Tính cấp thiết của đề tài 9
2. Mục tiêu của đề tài 10
3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 11
Chương 1 - TỔNG QUAN 12
1.1. Biến đổi khí hậu (BĐKH) và sự phát thải khí nhà kính (KNK) 12
1.1.1. Biến đổi khí hậu 12
1.1.2. Sự phát thải khí nhà kính 19
1.2. Các nghiên cứu trong và ngoài nước về sự phát thải CH
4
trong canh tác lúa
nước 23
1.2.1. Các nghiên cứu ở nước ngoài 23
1.2.2. Các nghiên cứu trong nước 33
1.3. Canh tác lúa nước trên đất phù sa sông Hồng 35
1.3.1. Đặc điểm khí hậu, thủy văn vùng đồng bằng sông Hồng 35
1.3.2. Đặc điểm, tính chất đất phù sa sông Hồng 37
1.3.3. Canh tác lúa vùng đồng bằng sông Hồng 40
Chương 2 - VẬT LIỆU, NỘI DUNG, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 45
2.1. Vật liệu nghiên cứu 45
2.2. Nội dung nghiên cứu 45
2.3. Phương pháp nghiên cứu 45
Chương 3 - KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 50
3.1. Đặc điểm, tính chất đất khu vực nghiên cứu 50
3.2. Sự sinh trưởng, phát triển và năng suất lúa 50

5
3.3. Kết quả nghiên cứu sự phát thải CH
4
từ hoạt động trồng lúa trên đất phù sa
sông Hồng (khu vực Từ Liêm – Hà Nội) vụ mùa 2011 và vụ xuân 2012 53

6

Danh mục các bảng biểu, hình vẽ
Bảng 1.1. Mức thay đổi nhiệt độ trung bình năm (
0
C), lượng mưa trung bình năm
(% và mực nước biển dâng (cm) so với thời kỳ 1980-1999
Bảng 1.2. Tỷ lệ % diện tích có nguy cơ bị ngập (so với diện tích vùng) và tỷ lệ % số
dân có nguy cơ bị ảnh hưởng (so với tổng dân số vùng) theo các mực nước biển
dâng
Bảng 1.3. Bảng hệ số quy đổi CO
2
tương đương
Bảng 1.4. Kết quả kiểm kê quốc gia KNK năm 2000 theo lĩnh vực của Việt Nam
Bảng 1.5. Ước tính lượng phát thải KNK của Việt Nam năm 2010, 2020, 2030
Bảng 1.6. Phát thải CH
4
ở một số nơi trồng lúa trên thế giới
Bảng 1.7. Kết quả kiểm kê khí nhà kính khu vực nông nghiệp năm 2000 của Việt
Nam
Bảng 1.8.
Tính chất đất phù sa hệ thống sông Hồng không được bồi, không glây
(phẫu diện lấy tại Đội 5, thôn Dương Tảo, xã Vân Tảo, huyện Thường Tín, Hà Tây
(nay là Hà Nội))
Bảng 1.9. Diện tích và năng suất lúa theo các vùng sinh thái năm 2011
Bảng 1.10. Lượng phân bón tại một số khu vực canh tác trên đất phù sa sông Hồng
Bảng 1.11. Các giống lúa thường sử dụng ở đồng bằng sông Hồng những năm gần

4
và nhiệt độ đất
Hình 3.4. Diễn biến cường độ phát thải CH
4
vụ mùa 2011 và vụ xuân 2012
Hình 3.5. Diễn biến nhiệt độ đất vụ mùa 2011 và vụ xuân 2012
Hình 3.6. Diễn biến Eh đất vụ mùa 2011 và vụ xuân 2012
Hình 3.7. Mối quan hệ của cường độ phát thải CH
4
và Eh đất
8
Ký hiệu viết tắt

BĐKH : Biến đổi khí hậu
ĐBSCL : Đồng bằng sông Cửu Long

2
, CH
4
, N
2
O, O
3
,
CFCs, ) làm mất cân bằng năng lượng bức xạ trái đất. Sự tăng lên nhanh chóng
của KNK trong khí quyển từ giữa Thế kỷ 18 đến nay được đóng góp chủ yếu từ các
hoạt động của con người như khai thác mỏ, sử dụng năng lượng hóa thạch trong
giao thông, công nghiệp và sinh hoạt, đốt phá rừng, và các hoạt động sản xuất nông
nghiệp (IPCC, 2007). BĐKH đang tác động đến mọi hoạt động kinh tế - xã hội của
tất cả các quốc gia trên thế giới.
CH
4
là một trong các khí nhà kính đóng góp nhiều nhất vào việc làm mất cân
bằng bức xạ. Tổng áp lực bức xạ gây ra bởi các KNK trong khí quyển là +2,63 W
m
–2
, trong đó gây ra bởi CH
4
là 0,48 W m
–2
(18%). Nồng độ CH
4
trong khí quyển đã
tăng từ 0,700 ppmV năm 1750 lến 1,774 ppmV năm 2005 [25]. Tuy nhiên theo báo
cáo của IPCC, 2007 thì CH
4

nhà kính trong lĩnh vực nông nghiệp năm 2000 là 65.090,7 nghìn tấn CO
2
tương
đương (chiếm 43,1%), ước tính năm 2010 là 65,8 triệu tấn, năm 2020 tăng lên 69,5
và năm 2030 là 72,9 triệu tấn CO
2
tương đương (thông báo quốc gia lần thứ hai của
Việt Nam cho công ước khung của Liên hợp quốc về BĐKH); việc tính toán mức
độ phát thải hiện nay mới chủ yếu chỉ dựa vào công thức lý thuyết, thiếu các hệ số
điều chỉnh cho phù hợp với điều kiện của mỗi vùng, mỗi loại đất, mỗi điều kiện
canh tác. Mặt khác các sai sót trong quá trình lấy mẫu, thời điểm phân tích, phương
pháp phân tích là khá lớn do đó có thể các ước tính không sát với thực tế. Các nước
như Nhật bản, Indonesia, Thái Lan đều bước đầu nghiên cứu phương pháp chuẩn để
tính toán mức độ phát thải. Ngay cả IRRI cũng đang làm vấn đề này với sự đầu tư
rất cao và vẫn đang có nhiều tranh cãi. Ở Việt Nam các nghiên cứu loại này còn rất
ít.
Do vậy nghiên cứu xác định hệ số phát thải CH
4
trên ruộng lúa nước trong
các điều kiện canh tác, mùa vụ, trên các nhóm đất khác nhau là rất cần thiết nhằm
cung cấp cơ sở khoa học đánh giá đúng lượng phát thải, từ đó có biện pháp điều
chỉnh chế độ canh tác thích hợp, vừa bảo đảm an ninh lương thực vừa góp phần
giảm phát thải khí nhà kính.
Trong khuôn khổ luận văn tốt nghiệp Thạc sĩ ngành Khoa học Môi trường,
chúng tôi đề xuất đề tài: NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH MỨC ĐỘ PHÁT THẢI CH
4

TRÊN ĐẤT PHÙ SA SÔNG HỒNG TRỒNG LÚA.
2. Mục tiêu của đề tài
Xác định mức độ phát thải CH

12
Chương 1 - TỔNG QUAN

1.1. Biến đổi khí hậu (BĐKH) và sự phát thải khí nhà kính (KNK)
1.1.1. Biến đổi khí hậu
1.1.1.1. Biểu hiện của biến đổi khí hậu toàn cầu
Hiện nay, biến đổi khí hậu là vấn đề toàn cầu đang được loài người quan tâm
sâu sắc. BĐKH đang tác động đến mọi hoạt động kinh tế - xã hội của tất cả các
quốc gia trên thế giới. Phần lớn các nhà khoa học đều khẳng định rằng BĐKH, với
các biểu hiện chính là sự nóng lên toàn cầu, chủ yếu là do các hoạt động của con
người gây phát thải quá mức các khí gây hiệu ứng nhà kính vào khí quyển làm mất
cân bằng năng lượng bức xạ trái đất. Sự tăng lên nhanh chóng của KNK trong khí
quyển từ giữa Thế kỷ 18 đến nay được đóng góp chủ yếu từ các hoạt động của con
người như khai thác mỏ, sử dụng năng lượng hóa thạch trong giao thông, công
nghiệp và sinh hoạt, đốt phá rừng, và các hoạt động sản xuất nông nghiệp [25].
Đánh giá khoa học của IPCC cho thấy, việc tiêu thụ năng lượng do đốt nhiên liệu
hoá thạch trong các ngành sản xuất năng lượng, công nghiệp, giao thông vận tải,
xây dựng đóng góp khoảng 46% vào sự nóng lên toàn cầu, phá rừng nhiệt đới
đóng góp khoảng 18%, sản xuất nông nghiệp khoảng 9%, các ngành sản xuất hoá
chất (CFC; HCFC) khoảng 24%, còn lại (khoảng 3%) là từ các hoạt động khác.
Theo báo cáo của Chương trình Sáng kiến về Tính dễ Tổn thương do Khí hậu
(DARA) năm 2012 thì Biến đổi khí hậu và ô nhiễm gây thiệt hại 1.200 tỷ USD,
khiến tăng trưởng GDP toàn cầu sụt giảm 1,6% hàng năm. Nếu không được kiểm
soát, tình trạng nóng lên của toàn cầu có thể sẽ cắt giảm tăng trưởng GDP toàn cầu

bình hàng năm ở Bắc Băng Dương giảm khoảng 2,1-3,3% mỗi thập kỷ, lượng giảm
lớn hơn trong mùa hè từ 5,0 – 9,8% mỗi thập kỷ [25].
Mực nước biển toàn cầu đã tăng trong thế kỷ 20 với tốc độ ngày càng cao.
Hai nguyên nhân chính làm tăng mực nước biển là sự giãn nở nhiệt của đại dương
và sự tan băng. Số liệu quan trắc mực nước biển trong thời kỳ 1961- 2003 cho thấy
tốc độ tăng của mực nước biển trung bình toàn cầu khoảng 1,8 ± 0,5mm/năm, trong
đó đóng góp do giãn nở nhiệt khoảng 0,42 ± 0,12mm/năm và tan băng khoảng 0,70
± 0,50mm/năm. Số liệu đo đạc từ vệ tinh TOPEX/POSEIDON trong giai đoạn 1993
- 2003 cho thấy tốc độ tăng của mực nước biển trung bình toàn cầu là 3,1 ±
0,7mm/năm, nhanh hơn đáng kể so với thời kỳ 1961 - 2003 [1].
Hạn hán xuất hiện thường xuyên hơn ở vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới từ
năm 1970. Nguyên nhân chính của sự gia tăng này là lượng mưa giảm và nhiệt độ

14
tăng dẫn đến bốc hơi tăng. Khu vực thường xuyên xảy ra hạn hán là phía Tây Hoa
Kỳ, Úc, Châu Âu [25].
Hoạt động của các cơn bão mạnh gia tăng từ những năm 1970 và ngày càng
có xu hướng xuất hiện nhiều hơn các cơn bão có quỹ đạo bất thường. Điều này có
thể thấy trên cả Ấn Độ Dương, Bắc và Tây Bắc Thái Bình Dương, số cơn bão ở Đại
Tây Dương ở mức trung bình trong khoảng 10 năm gần đây.
Theo kết quả dự báo của IPCC thì vào thập kỷ cuối cùng của thế kỷ 21 (2090
– 2099) nhiệt độ trung bình toàn cầu tăng lên ít nhất 1,8
0
C (phạm vi có thể là 1,1 –
2,9
0
C) theo kịch bản phát thải thấp B1 và nhiều nhất là 4,0
0
C (phạm vi có thể là 2,4
– 6,4

C. Nhiệt độ mùa đông tăng nhanh hơn nhiệt
độ mùa hè và nhiệt độ ở các vùng khí hậu phía Bắc tăng nhanh hơn ở các vùng khí
hậu phía Nam. Nhiệt độ trung bình năm của 4 thập kỷ gần đây (1961 - 2000) cao
hơn trung bình năm của 3 thập kỷ trước đó (1931-1960).
Lượng mưa: Trên từng địa điểm, xu thế biến đổi của lượng mưa trung bình
năm trong 9 thập kỷ vừa qua (1911- 2000) không rõ rệt theo các thời kỳ và trên các
vùng khác nhau: có giai đoạn tăng lên và có giai đoạn giảm xuống. Lượng mưa năm
giảm ở các vùng khí hậu phía Bắc và tăng ở các vùng khí hậu phía Nam. Tính trung
bình trong cả nước, lượng mưa năm trong 50 năm qua (1958-2007) đã giảm khoảng
2%.
Bão: Những năm gần đây, bão có cường độ mạnh xuất hiện nhiều hơn. Quỹ
đạo bão có dấu hiệu dịch chuyển dần về phía Nam và mùa bão kết thúc muộn hơn,
nhiều cơn bão có đường đi dị thường hơn.
Mực nước biển: Số liệu mực nước đo đạc từ vệ tinh từ năm 1993 - 2010 cho
thấy, xu thế tăng mực nước biển trên toàn Biển Đông là 4,7mm/năm, phía Đông của
Biển Đông có xu thế tăng nhanh hơn phía Tây. Chỉ tính cho dải ven bờ Việt Nam,
khu vực ven biển Trung Trung Bộ và Tây Nam Bộ có xu hướng tăng mạnh hơn,
trung bình cho toàn dải ven biển Việt Nam tăng khoảng 2,9mm/năm [2].
Việt Nam đã xây dựng kịch bản biến đổi khí hậu, nước biển dâng nhằm đưa
ra những thông tin cơ bản về xu thế biến đổi khí hậu, nước biển dâng của Việt Nam
trong tương lai, tương ứng với các kịch bản khác nhau về phát triển kinh tế - xã hội
toàn cầu dẫn đến tốc độ phát thải khí nhà kính khác nhau. Các dự báo quan trọng
trong kịch bản biến đổi khí hậu, nước biển dâng của Việt Nam là [2]:

16
- Về nhiệt độ
Theo kịch bản phát thải thấp (B1): Đến cuối thế kỷ 21, nhiệt độ trung bình
năm tăng từ 1,6 - 2,2
0
C trên phần lớn diện tích phía Bắc lãnh thổ và dưới 1,6

Theo kịch bản phát thải cao (A2): Lượng mưa năm vào cuối thế kỷ 21 tăng
trên hầu khắp lãnh thổ nước ta với mức tăng phổ biến khoảng từ 2 - 10%, riêng khu
vực Tây Nguyên có mức tăng ít hơn, khoảng từ 1 - 4%.
- Về nước biển dâng
Theo kịch bản phát thải thấp (B1): Vào cuối thế kỷ 21, mực nước biển dâng
cao nhất ở khu vực từ Cà Mau đến Kiên Giang trong khoảng từ 54 đến 72 cm; thấp

17
nhất ở khu vực từ Móng Cái đến Hòn Dấu trong khoảng từ 42 đến 57cm. Trung
bình toàn Việt Nam, mực nước biển dâng trong khoảng từ 49 đến 64 cm.
Theo kịch bản phát thải trung bình (B2): Vào cuối thế kỷ 21, nước biển dâng
cao nhất ở khu vực từ Cà Mau đến Kiên Giang trong khoảng từ 62 đến 82 cm, thấp
nhất ở khu vực từ Móng Cái đến Hòn Dấu trong khoảng từ 49 đến 64 cm. Trung
bình toàn Việt Nam, mực nước biển dâng trong khoảng từ 57 đến 73 cm.
Theo kịch bản phát thải cao (A1FI): Vào cuối thế kỷ 21, nước biển dâng cao
nhất ở khu vực từ Cà Mau đến Kiên Giang trong khoảng từ 85 đến 105 cm; thấp
nhất ở khu vực từ Móng Cái đến Hòn Dấu trong khoảng từ 66 đến 85 cm. Trung
bình toàn Việt Nam, mực nước biển dâng trong khoảng từ 78 đến 95 cm.
Bảng 1.1. Mức thay đổi nhiệt độ trung bình năm (
0
C), lượng mưa trung bình năm
(%) và mực nước biển dâng (cm) so với thời kỳ 1980-1999
Kịch bản phát
thải
Nhiệt độ (
0
C) Lượng mưa (%)
Nước biển dâng
(cm)
Năm

dâng là A1FI)
0,3-0,6 0,8 -1,5 2,1 -3,6 0,3 -1,8

0,7 -3,8 1,8-10,1 12 33 100
Nguồn: Bộ tài nguyên và Môi trường (2009)
Nếu mực nước biển dâng 1m, diện tích ngập lụt hàng năm của Việt Nam có
thể trên 40.000km
2
; sẽ có khoảng 39% diện tích đồng bằng sông Cửu Long, trên
10% diện tích vùng đồng bằng sông Hồng và Quảng Ninh, trên 2,5% diện tích thuộc
các tỉnh ven biển miền Trung và trên 20% diện tích Thành phố Hồ Chí Minh có
nguy cơ bị ngập [2].

18
Mực nước biển dâng dẫn đến nguy cơ xâm nhập mặn vào các dòng sông và
hệ thống nước ngầm, gây thiệt hại nặng nề cho kinh tế - xã hội. Nước biển dâng kết
hợp với bão tố với cường độ gia tăng cũng đồng thời làm nghiêm trọng hơn sự xói
lở bãi biển và bờ biển. Đến năm 2100 nếu nước biển dâng 1m thì vùng Trung Bộ và
Nam Bộ có thể bị thiệt hại về giá trị sản xuất nông nghiệp ước tính là 1.423.481 tỷ
VNĐ; diện tích nuôi trồng thủy sản có thể bị ngập 345 km
2
và thiệt hại trong lĩnh
vực này ước tính là 4.048.826 tỷ VNĐ [2].
Bảng 1.2.Tỷ lệ % diện tích có nguy cơ bị ngập(so với diện tích vùng), tỷ lệ % số dân
có nguy cơ bị ảnh hưởng(so với tổng dân số vùng) theo các mực nước biển dâng
Mực
nước
biển
dâng
(m)

ảnh
hưởng
% diện
tích bị
ngập
% dân
số bị ảnh
hưởng
0,50 4,1 3,4 0,7 2,4 13,3 4,5 5,4 5,3
0,60 5,3 4,1 0,9 3,5 14,6 5,0 9,8 9,3
0,70 6,3 5,2 1,2 4,4 15,8 5,4 15,8 14,7
0,80 8,0 6,5 1,6 6,0 17,2 5,9 22,4 20,4
0,90 9,2 7,9 2,1 7,5 18,6 6,5 29,8 26,8
1,00 10,5 9,4 2,5 8,9 20,1 7,0 39,0 34,6
Nguồn: Bộ tài nguyên và Môi trường (2012)
Đối với sản xuất nông nghiệp, cơ cấu cây trồng, vật nuôi và mùa vụ có thể bị
thay đổi ở một số vùng, trong đó vụ đông ở miền Bắc có thể bị rút ngắn lại; vụ mùa
kéo dài hơn. Nhiệt độ tăng và tính biến động của nhiệt độ lớn hơn, kể cả các nhiệt
độ cực đại và cực tiểu, cùng với biến động của các yếu tố thời tiết khác và thiên tai
làm tăng khả năng phát triển sâu bệnh, dịch bệnh dẫn đến giảm năng suất và sản
lượng, tăng nguy cơ và rủi ro đối với nông nghiệp và an ninh lương thực.
Dự báo năng suất lúa của vụ xuân và vụ mùa đều có xu hướng giảm, thể hiện
rõ nhất ở khu vực Bắc Bộ. Năm 2050, năng suất lúa vụ xuân ở Bắc Bộ có thể giảm
12,5%, năm 2070 có thể giảm 16,5%, trong khi ở Trung Bộ và Nam Bộ năng suất

19
có thể giảm 10% và 8%. Trong cả nước, năng suất lúa mùa giảm song tỷ lệ giảm ít
hơn so với vụ xuân, khoảng 2 - 4% vào năm 2050, và 3 – 6% vào năm 2070 [3].
Biến đổi khí hậu sẽ làm cho các thiên tai (bão, lũ lụt, hạn hán, mưa lớn, nắng
nóng, tố lốc …) trở nên ác liệt hơn và có thể trở thành thảm họa, gây rủi ro lớn cho

Carbon dioxide CO
2
1 1 1
Methane CH
4
56 21 6,5
Nitrous oxide N
2
O 280 310 170
HFC-23 CHF
3
9.100 11.700 9.800
HFC-32 CH
2
F
2
2.100 650 200
HFC-41 CH
3
F 490 150 45
Sulphur hexafluoride

SF
6
16.300 23.900 34.900
Perfluoromethane CF
4
4.400 6.500 10.000
Perfluoroethane C
2

2
đã tăng từ
280 ppmV năm 1750 lên 379 ppmV năm 2005 (đặc biệt giai đoạn 1995 – 2005 tăng
1,9 ppmV/năm). Việc gia tăng sử dụng nhiên liệu hóa thạch trong giao thông, sinh
hoạt, sản xuất công nghiệp đã dẫn đến nồng độ CO
2
trong khí quyển tăng lên
nhanh chóng. Việc đốt phá rừng cũng thải ra CO
2
và giảm sự hấp thu CO
2
của thực
vật. Quá trình phân hủy của vật chất hữu cơ trong đất cũng thải một lượng CO
2
vào
khí quyển. Việc tăng giảm hàm lượng các bon trong đất sẽ quyết định đất là bể chứa
hay là nguồn thải CO
2
vào khí quyển. Cũng theo dự báo của IPCC, đến cuối thế kỷ
21, hàm lượng khí CO
2
trong khí quyển sẽ đạt 540 - 970ppm theo các kịch bản khác
nhau về phát thải khí nhà kính, nghĩa là tăng ít nhất gấp đôi so với thời kỳ tiền công
nghiệp [25].
Mê tan (CH
4
) là KNK quan trọng thứ hai sau CO
2
trong việc làm khí hậu
toàn cầu ấm lên, đã tăng từ 0,700 ppmV năm 1750 lến 1,774 ppmV năm 2005 [25].

(tính cho chu kỳ
100 năm) [25]. Nguồn N
2
O chủ yếu hiện nay là do đốt các loại nhiên liệu, sử dụng
phân hóa học, sản xuất các chất hóa học, phá rừng Trong môi trường đất, N
2
O
được tạo ra nhờ các loài vi sinh vật, là sản phẩm phụ của quá trình nitơrát hóa hoặc
sản phẩm trung gian của quá trình phản nitơrát hóa. Đất canh tác được bón phân là

21
một nguồn phát thải N
2
O đáng chú ý, chiếm 13% đến 28% lượng N
2
O phát thải
toàn cầu hàng năm [34]. N
2
O phát thải từ đất canh tác xuất hiện nhiều nhất vào các
thời kỳ sau khi bón phân, sau khi mưa, tuyết tan [28], sau thu hoạch cây trồng [33],
và sau khi vùi phân chuồng [22].
Chlorofluorocarbons (CFCs): Khác với các khí nhà kính khác có nguồn gốc
từ tự nhiên, CFC hoàn toàn là sản phẩm từ con người tạo ra. Các chất CFCs được
sản xuất từ những năm 1930 và là loại hóa chất được sử dụng rộng rãi trong các
thiết bị làm lạnh như: tủ lạnh, điều hòa không khí, các loại máy lạnh, các bình xịt
mỹ phẩm, tẩy rửa linh kiện điện tử Việc sử dụng các chất này đã tăng lên nhanh
chóng cho đến năm 1970, khi người ta phát hiện ra nó có khả năng phá hoại tầng
ôzôn và thời gian tồn tại của chúng lại rất lâu. Từ năm 1995, nồng độ khí CFC đã
tăng chậm lại hoặc có xu hướng giảm. Từ năm 2010 trở đi, sẽ ngừng sản xuất các
chất CFC trên toàn thế giới theo Nghị định thư Montreal.

2

tương đương xuống 15,1 triệu tấn CO
2
tương đương. Phát thải KNK bình quân năm
2000 là 1,94 tấn CO
2
tương đương/người, tăng 0,47 tấn CO
2
tương đương/người so
với năm 1994 [3]. 22
Bảng 1.4. Kết quả kiểm kê quốc gia KNK năm 2000 theo lĩnh vực của Việt Nam
Đơn vị: nghìn tấn
Lĩnh vực phát
thải
CO
2
CH
4
N
2
O
CO
2
tương
đương
Tỷ lệ

thải
Năm 2010 Năm 2020 Năm 2030
Năng lượng 113,1 251,0 470,8
Nông nghiệp 65,8 69,5 72,0
LULUCF -9,7 -20,1 -27,9
Tổng
169,2 300,4 515,8
Nguồn: Bộ Tài nguyên và Môi trường (2010)

23
1.2. Các nghiên cứu trong và ngoài nước về sự phát thải CH
4
trong canh
tác lúa nước
1.2.1. Các nghiên cứu ở nước ngoài
Sản xuất lúa đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo an ninh lương thực
và phát triển kinh tế – xã hội ở Việt Nam cũng như nhiều quốc gia Châu Á khác.
Diện tích đất trồng lúa của Châu Á là 130 triệu ha, chiếm 90% diện tích đất trồng
lúa thế giới và 20% diện tích cây hàng năm toàn cầu, trong đó khoảng 90% là diện
tích canh tác lúa nước [23]. Để đảm bảo an ninh lương thực sản lượng lúa ở Việt
Nam và các nước trong khu vực cần tăng khoảng 25% trong giai đoạn 2000-2025.
Về mặt môi trường, đất trồng lúa vừa là nguồn phát thải CH
4
, N
2
O và CO
2

vừa là kho chứa CO
2

. Quá trình sản sinh ra CH
4
thực
sự được mang lại bởi vi khuẩn mê tan hóa Archaea (methanogenic Archaea), vi

24
khuẩn mà biến đổi acetate thành CH
4
và CO
2
(acetoclastic methanogenesis; quá
trình lên men acetate) hoặc biến đổi H
2
và CO
2
thành CH
4
(hydrogenotrophic
methanogenesis; quá trình khử CO
2
bằng H
2
). Mê tan được tạo thành bởi các con
đường khác như oxi hóa methanol chiếm tỷ lệ không đáng kể [17].
Vi khuẩn sinh mê tan được chia thành 3 nhóm: nhóm I gồm
Methanobacterium và Methanobrevibacter, nhóm II là Methanococcus, nhóm III
gồm Methanospirillum và Methanosarcina. Các vi khuẩn sinh mê tan chủ yếu sử
dụng acetate (đóng góp khoảng 80% vào sự tạo thành CH
4
) như một nguồn cacbon

được sinh ra trong một vụ
trồng bị oxy hóa, khi khuếch tán vào vùng rễ lúa hoặc vào vùng thiếu khí giữa mặt
đất và nước ngập phía trên [30]. CH
4
sau khi được tạo ra bị oxi hóa bởi các vi khuẩn
methanotroths (methanotrophic bacteria) trong lớp đất mặt xung quanh rễ cây. CH
4

cũng là một chất dinh dưỡng cho vi sinh vật, cùng với một vài loại khí gas khác
tham gia vào sự hình thành tế bào chất. Vai trò của vi khuẩn trong quá trình đồng
hoá này là sử dụng năng lượng được giải phóng bởi quá trình ôxy hoá CH
4
. Quá
trình oxi hóa CH
4
có thể hình dung theo trình tự sau [21]:
CH
4
→ CH
3
OH → HCHO → HCOOH → CO
2

Trong các ruộng lúa không bị xáo trộn có đến 90% CH
4
được phát thải thông
qua cây lúa. Cây lúa vận chuyển CH
4
qua hệ thống mạch thông khí (aerenchyma).
Đây là một hệ thống không gian chứa khí của lá, thân và rễ lúa; là hệ thống rất cần

C. Sự hình thành mê tan
là rất nhỏ khi nhiệt độ đất dưới 20
0
C và trở thành số không khi ở 60
0
C. Holzapfel
Pschom và Seiler đã có báo cáo rằng tỷ lệ phát thải mê tan tăng gấp đôi với sự gia
tăng nhiệt độ đất từ 20 đến 25
0
C [30].
Báo cáo của Wang Bujun thì cho rằng ảnh hưởng của nhiệt độ đất đối với sự
phát thải khí mê tan là phi tuyến tính, khác nhau giữa các giống cây trồng, và thay
đổi theo các giai đoạn phát triển. Nhiệt độ đất ở mức dưới 25
0
C có ảnh hưởng thấp
hoặc không đáng kể, từ 25 đến 40
0
C có ảnh hưởng tăng cường đáng kể đối với sự
phát thải mê tan, đặc biệt là ở các giai đoạn phát triển về sau [32].
Trên đất lúa ở California và Tây Ban Nha, tỷ lệ phát thải CH
4
tương quan
yếu với sự thay đổi nhiệt độ theo mùa hoặc theo ngày đêm. Mê tan phát thải vào
buổi chiều luôn cao hơn buổi sáng, tương quan với sự gia tăng nhiệt độ của lớp đất
bề mặt [40]. Một nghiên cứu khác trên đất lúa ở Ý lại cho thấy tỷ lệ phát thải CH
4

tăng lên với sự tăng nhiệt độ đất. Tương quan thuận này đã được sử dụng để giải
thích cho những thay đổi lớn của tỷ lệ phát thải CH
4

tạo thành khi Eh ở mức từ −160 đến −150 mV. Trong khoảng Eh từ -230 đến -150
mV thì giữa lượng CH
4
tạo thành và Eh đất có mối tương quan âm theo hàm số mũ.
Điều kiện pH thuận lợi nhất đối với sự tạo thành CH
4
là ở mức gần trung tính. Đưa
vật liệu có tính axit vào làm pH giảm nhẹ cũng làm giảm đáng kể sự tạo thành CH
4
.
Tăng nhẹ pH đất (khoảng 0,2 đơn vị pH so với giá trị pH ban đầu của đất), kết quả
làm tăng sự tạo thành CH
4
từ 11 – 20% và từ 24 – 25% tương ứng với giá trị Eh
được kiểm soát ở mức -250 và -200 mV. Từ kết quả này các tác giả đưa ra quan
điểm là có thể giảm sự phát thải CH
4
bằng cách giảm nhẹ pH đất.
Kazuyuki Yagi và cộng sự [40] đã theo dõi sự phát thải CH
4
từ ruộng lúa
nước ở Suphan Buri, Thái Lan và thấy rằng Eh đất giảm dần theo thời gian kể từ khi
ngập nước. Các giá trị thấp nhất của Eh đất quan sát được trong mùa khô và mùa
mưa tương ứng là -236 ± 32 và -241 ± 14 mV. Eh ở độ sâu 10 cm cao hơn so với Eh
ở độ sâu 5 cm và 2 cm trong tất cả các lần đo đạc. Sự phát thải CH
4
tăng có tương
quan với việc giảm giá trị Eh đất. Sự phát thải cao nhất quan sát được là vào giai
đoạn cuối mùa khi Eh đất giảm xuống dưới - 200 mV ở độ sâu 2 cm và 5 cm. Giá trị