Xem mẫu
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NÔI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
NGUYỄN THANH TUẤN
NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA SỬ DỤNG ĐẤT NÔNG
NGHIỆP VÙNG ĐỒNG BẰNG VEN BIỂN TỈNH QUẢNG TRỊ
ĐẾN LƢỢNG CACBON TRONG ĐẤT
Chuyên ngành: Khoa học đất
Mã số: 62.62.01.03
DỰ THẢO
TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC ĐẤT
Hà Nội, 2015
Công trình đã được hoàn thành tại:
Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội
Ngƣời hƣớng dẫn khoa học:
1. PGS.TSKH. Nguyễn Xuân Hải
2. PGS.TS. Trần Văn Ý
Phản biện 1: ……………..
Phản biện 2: ……………..
Phản biện 3: ……………….
Luận án đã đƣợc bảo vệ tại ………………
Vào hồi … giờ … ngày ….. tháng ….. năm 20……
Có thể tìm hiểu luận án tại:
- Thư viện Quốc gia Việt Nam;
- Trung tâm Thông tin - Thư viện, Đại học Quốc gia Hà Nội
MỞ ĐẦU
1. Sự cần thiết nghiên cứu của đề tài luận án
Hoạt động canh tác nông nghiệp ở nước đã có nhiều thay đổi
cùng với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật, đặc biệt là các vùng
chuyên canh. Phương thức canh tác giữa các vùng miền có sự khác
nhau đáng kể về bón phân, lượng phụ phẩm nông nghiệp để lại đồng
ruộng. Lượng phân chuồng bón cho đồng ruộng đang có xu hướng ít
đi, thay vào đó là các loại phân bón vô cơ nhằm tăng năng suất cây
trồng. Những thay đổi này đã và đang gây ra sự suy giảm lượng
cacbon hữu cơ của đất (SOC) ở các hệ canh tác nông nghiệp, giảm độ
phì của đất, tăng lượng khí nhà kính trong khí quyển.
Chất hữu cơ nói chung, cacbon trong đất nói riêng có vai trò rất
quan trọng đối với độ phì, mức độ ổn định của đất, sản xuất nông
nghiệp và quá trình cân bằng cacbon trong chu trình cacbon toàn cầu.
Các hoạt động canh tác nông nghiệp giúp hấp thụ và thu giữ cacbon
trong đất được xem là một giải pháp nhằm giảm lượng cacbon trong
không khí, là một biên pháp ứng phó với biến đổi khí hậu hiệu quả ở
các nước đang phát triển.
Biến động sử dụng đất có ảnh hưởng quan trọng đối với sự phát
thải khí nhà kính vào khí quyển và lượng SOC. Theo Uỷ ban liên
chính phủ về biến đổi khí hậu, từ năm 1850 đến 1998, khoảng (136 ±
55) x 109 tấn CO2 đã phát thải vào trong khí quyển do thay đổi sử
dụng đất và hoạt động canh tác, trong đó (78 ± 12) x 109 tấn CO2
phát thải trên do sự suy giảm SOC.
Những ảnh hưởng của thay đổi sử dụng đất nông nghiệp như sự
thay đổi diện tích đất nông nghiệp theo không gian, theo thời gian và
phương thức canh tác đều tác động đến lượng cacbon trong đất. Để
đảm bảo được nền nông nghiệp bền vững cần thiết phải có các biện
pháp quản lý hợp lý không những duy trì và nâng cao năng suất cây
trồng mà còn phải duy trì và nâng cao lượng cacbon trong đất.
Nghiên cứu ảnh hưởng của sử dụng đất trong nông nghiệp đến lượng
cacbon trong đất là một trong hướng được nhiều nước quan tâm. Tuy
nhiên, vấn đề trên ở nước ta vẫn còn bỏ ngỏ.
Quảng Trị cùng với sự phát triển kinh tế của cả nước đã có nhiều
thay đổi về kinh tế, xã hội và môi trường. Những tiến bộ của khoa
học kỹ thuật đã và đang được áp dụng rộng rãi trên địa bàn tỉnh nhằm
tăng năng suất cây trồng. Đất nông nghiệp của tỉnh tập trung chủ yếu
ở vùng đồng bằng ven biển (ĐBVB). Diện tích đất vùng ĐBVB
1
chiếm 9,53% diện tích đất tự nhiên của tỉnh. Vùng ĐBVB gồm 5 hệ
canh tác chính: (1) lúa - lúa - để trống (lúa - lúa); ngô - đậu - để trống
(ngô - đậu); lạc - để trống (lạc); lạc - khoai lang - để trống (lạc khoai lang); sắn - để trống (sắn). Cùng với xu thế chung của cả nước,
diện tích đất nông nghiệp vùng ĐBVB có xu hướng giảm trong
những năm gần đây do quá trình đô thị hoá, áp lực gia tăng dân số.
Bên cạnh đó, điều kiện nhiệt ẩm và thổ nhưỡng ở khu vực này rất
thuận lợi cho quá trình phân huỷ chất hữu cơ trong đất.
Hiện nay ở nước ta việc xác định lượng SOC theo các hệ sinh
thái nông nghiệp ở quy mô vùng vẫn chưa được nghiên cứu. Sự thay
đổi lượng SOC theo không gian trong các hệ sinh thái nông nghiệp
của Việt Nam vẫn chưa được nghiên cứu chi tiết và tính toán một
cách định lượng. Thêm vào đó sự thay đổi lượng SOC ở các hệ sinh
thái nông nghiệp theo thời gian cũng cần phải được dự báo. Đây là cơ
sở xem xét khả năng sản xuất của đất trong tương lai cũng như mức
độ bền vững của hệ sinh thái nông nghiệp đó. Xuất phát từ những lý
do trên đề tài “NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA SỬ DỤNG ĐẤT
NÔNG NGHIỆP VÙNG ĐỒNG BẰNG VEN BIỂN TỈNH QUẢNG
TRỊ ĐẾN LƯỢNG CACBON TRONG ĐẤT” đã được lựa chọn thực
hiện.
2. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án
- Về mặt khoa học, luận án là nghiên cứu định lượng và tính toán
lượng SOC trong các hệ canh tác (HCT) nông nghiệp đầu tiên ở Việt
Nam, ở quy mô vùng. Nghiên cứu này có thể áp dụng nhân rộng cho
các vùng canh tác nông nghiệp khác trên cả nước.
- Về mặt thực tiễn, các kết quả định lượng của luận án là cơ sở
quan trọng để các nhà quản lý và hoạch định chính sách có thể đưa ra
những quyết định hợp lý để vừa đảm bảo năng suất cây trồng, vừa
nâng cao hàm lượng cacbon trong đất, khả năng sản xuất của đất, và
góp phần xác định các giải pháp của ngành sản xuất nông nghiệp
trong xu thế biến đổi khí hậu toàn cầu.
3. Mục tiêu nghiên cứu
Định lượng hóa lượng SOC ở các HCT nông nghiệp (HCT cây
trồng hàng năm) ở đồng bằng ven biển tỉnh Quảng Trị và những ảnh
hưởng của sử dụng đất nông nghiệp đến lượng cacbon trong đất.
4. Những đóng góp mới của luận án
- Đã định lượng hoá lượng SOC ở các HCT nông nghiệp ở quy
mô vùng và đã tính toán cho từng HCT nông nghiệp. Hướng nghiên
2
cứu này có thể nhân rộng và áp dụng cho các HCT nông nghiệp ở các
địa bàn khác trên cả nước.
- Nghiên cứu đã chỉ ra được ảnh hưởng của thay đổi diện tích và
chuyển đổi HCT (sử dụng đất nông nghiệp) đến lượng SOC ở quy
mô vùng.
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Chất hữu cơ trong đất và cacbon hữu cơ trong đất
Hiện nay, thuật ngữ cacbon hữu cơ trong đất (SOC) và chất hữu
cơ trong đất (SOM) thường được sử dụng thay đổi nhau trong một số
nghiên cứu. Thuật ngữ SOC được sử dụng nhiều hơn khi nghiên cứu
vòng tuần hoàn cacbon toàn cầu. Theo Stevenson, SOM là toàn bộ
vật liệu hữu cơ trong đất gồm các tàn tích sinh vật ở giai đoạn phân
huỷ khác nhau, sinh khối vi sinh vật, chất hữu cơ hoà tan, và chất
mùn. SOM gồm các nguyên tố C, H, O, N, P và S. Như vậy có thể
hiểu SOC là lượng cacbon tồn tại trong chất hữu cơ ở trong đất. SOC
biến đổi theo chu trình cacbon, là kết quả của quá trình mùn hoá và
khoáng hoá SOM.
1.2. Ảnh hƣởng của thay đổi sử dụng đất nông nghiệp đến cacbon
hữu cơ trong đất
a. Các nghiên cứu ngoài nước
Nghiên cứu ảnh hưởng của thay đổi (không gian và thời gian) sử
dụng đất đến lượng SOC đã được thực hiện bởi nhiều nhà nghiên cứu
trên thế giới như Lal, Guo và Gifford, Fisseha và nnk, Ciric và nnk,
Lei và nnk, Drewniak và nnk. Tuy nhiên, các nghiên cứu trên chỉ
xem xét chuyển đổi sử dụng đất từ đất rừng, đất trồng cỏ thành đất
nông nghiệp hoặc ngược lại. Nghiên cứu ảnh hưởng của thay đổi sử
dụng đất nông nghiệp, đặc biệt là ảnh hưởng của phương thức canh
tác đến lượng SOC đã được thực hiện từ những năm đầu của thế kỷ
20 như trạm nghiên cứu ở Rothamsted (Anh), Urbana, Illinois (Mỹ).
Ảnh hưởng của thay đổi sử dụng đất nông nghiệp đến SOC cũng
được nhiều nhà khoa học quan tâm, nghiên cứu như Cai, Qiu và nnk,
Tang và nnk, Shi và nnk, Zhang và nnk, Xu và nnk. Các nghiên cứu
đã đánh giá sự thay đổi lượng SOC theo không gian, thời gian ở các
vùng đất canh tác của Trung Quốc.
b. Các nghiên cứu trong nước
Các nghiên cứu trong nước chủ yếu tập trung vào nghiên cứu ảnh
hưởng của phương thức canh tác đến năng suất cây trồng hoặc/và
dinh dưỡng trong đất ở quy mô điểm (sites) như Lương Đức Loan và
3
nguon tai.lieu . vn
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
NGUYỄN THANH TUẤN
NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA SỬ DỤNG ĐẤT NÔNG
NGHIỆP VÙNG ĐỒNG BẰNG VEN BIỂN TỈNH QUẢNG TRỊ
ĐẾN LƢỢNG CACBON TRONG ĐẤT
Chuyên ngành: Khoa học đất
Mã số: 62.62.01.03
DỰ THẢO
TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC ĐẤT
Hà Nội, 2015
Công trình đã được hoàn thành tại:
Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội
Ngƣời hƣớng dẫn khoa học:
1. PGS.TSKH. Nguyễn Xuân Hải
2. PGS.TS. Trần Văn Ý
Phản biện 1: ……………..
Phản biện 2: ……………..
Phản biện 3: ……………….
Luận án đã đƣợc bảo vệ tại ………………
Vào hồi … giờ … ngày ….. tháng ….. năm 20……
Có thể tìm hiểu luận án tại:
- Thư viện Quốc gia Việt Nam;
- Trung tâm Thông tin - Thư viện, Đại học Quốc gia Hà Nội
MỞ ĐẦU
1. Sự cần thiết nghiên cứu của đề tài luận án
Hoạt động canh tác nông nghiệp ở nước đã có nhiều thay đổi
cùng với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật, đặc biệt là các vùng
chuyên canh. Phương thức canh tác giữa các vùng miền có sự khác
nhau đáng kể về bón phân, lượng phụ phẩm nông nghiệp để lại đồng
ruộng. Lượng phân chuồng bón cho đồng ruộng đang có xu hướng ít
đi, thay vào đó là các loại phân bón vô cơ nhằm tăng năng suất cây
trồng. Những thay đổi này đã và đang gây ra sự suy giảm lượng
cacbon hữu cơ của đất (SOC) ở các hệ canh tác nông nghiệp, giảm độ
phì của đất, tăng lượng khí nhà kính trong khí quyển.
Chất hữu cơ nói chung, cacbon trong đất nói riêng có vai trò rất
quan trọng đối với độ phì, mức độ ổn định của đất, sản xuất nông
nghiệp và quá trình cân bằng cacbon trong chu trình cacbon toàn cầu.
Các hoạt động canh tác nông nghiệp giúp hấp thụ và thu giữ cacbon
trong đất được xem là một giải pháp nhằm giảm lượng cacbon trong
không khí, là một biên pháp ứng phó với biến đổi khí hậu hiệu quả ở
các nước đang phát triển.
Biến động sử dụng đất có ảnh hưởng quan trọng đối với sự phát
thải khí nhà kính vào khí quyển và lượng SOC. Theo Uỷ ban liên
chính phủ về biến đổi khí hậu, từ năm 1850 đến 1998, khoảng (136 ±
55) x 109 tấn CO2 đã phát thải vào trong khí quyển do thay đổi sử
dụng đất và hoạt động canh tác, trong đó (78 ± 12) x 109 tấn CO2
phát thải trên do sự suy giảm SOC.
Những ảnh hưởng của thay đổi sử dụng đất nông nghiệp như sự
thay đổi diện tích đất nông nghiệp theo không gian, theo thời gian và
phương thức canh tác đều tác động đến lượng cacbon trong đất. Để
đảm bảo được nền nông nghiệp bền vững cần thiết phải có các biện
pháp quản lý hợp lý không những duy trì và nâng cao năng suất cây
trồng mà còn phải duy trì và nâng cao lượng cacbon trong đất.
Nghiên cứu ảnh hưởng của sử dụng đất trong nông nghiệp đến lượng
cacbon trong đất là một trong hướng được nhiều nước quan tâm. Tuy
nhiên, vấn đề trên ở nước ta vẫn còn bỏ ngỏ.
Quảng Trị cùng với sự phát triển kinh tế của cả nước đã có nhiều
thay đổi về kinh tế, xã hội và môi trường. Những tiến bộ của khoa
học kỹ thuật đã và đang được áp dụng rộng rãi trên địa bàn tỉnh nhằm
tăng năng suất cây trồng. Đất nông nghiệp của tỉnh tập trung chủ yếu
ở vùng đồng bằng ven biển (ĐBVB). Diện tích đất vùng ĐBVB
1
chiếm 9,53% diện tích đất tự nhiên của tỉnh. Vùng ĐBVB gồm 5 hệ
canh tác chính: (1) lúa - lúa - để trống (lúa - lúa); ngô - đậu - để trống
(ngô - đậu); lạc - để trống (lạc); lạc - khoai lang - để trống (lạc khoai lang); sắn - để trống (sắn). Cùng với xu thế chung của cả nước,
diện tích đất nông nghiệp vùng ĐBVB có xu hướng giảm trong
những năm gần đây do quá trình đô thị hoá, áp lực gia tăng dân số.
Bên cạnh đó, điều kiện nhiệt ẩm và thổ nhưỡng ở khu vực này rất
thuận lợi cho quá trình phân huỷ chất hữu cơ trong đất.
Hiện nay ở nước ta việc xác định lượng SOC theo các hệ sinh
thái nông nghiệp ở quy mô vùng vẫn chưa được nghiên cứu. Sự thay
đổi lượng SOC theo không gian trong các hệ sinh thái nông nghiệp
của Việt Nam vẫn chưa được nghiên cứu chi tiết và tính toán một
cách định lượng. Thêm vào đó sự thay đổi lượng SOC ở các hệ sinh
thái nông nghiệp theo thời gian cũng cần phải được dự báo. Đây là cơ
sở xem xét khả năng sản xuất của đất trong tương lai cũng như mức
độ bền vững của hệ sinh thái nông nghiệp đó. Xuất phát từ những lý
do trên đề tài “NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA SỬ DỤNG ĐẤT
NÔNG NGHIỆP VÙNG ĐỒNG BẰNG VEN BIỂN TỈNH QUẢNG
TRỊ ĐẾN LƯỢNG CACBON TRONG ĐẤT” đã được lựa chọn thực
hiện.
2. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án
- Về mặt khoa học, luận án là nghiên cứu định lượng và tính toán
lượng SOC trong các hệ canh tác (HCT) nông nghiệp đầu tiên ở Việt
Nam, ở quy mô vùng. Nghiên cứu này có thể áp dụng nhân rộng cho
các vùng canh tác nông nghiệp khác trên cả nước.
- Về mặt thực tiễn, các kết quả định lượng của luận án là cơ sở
quan trọng để các nhà quản lý và hoạch định chính sách có thể đưa ra
những quyết định hợp lý để vừa đảm bảo năng suất cây trồng, vừa
nâng cao hàm lượng cacbon trong đất, khả năng sản xuất của đất, và
góp phần xác định các giải pháp của ngành sản xuất nông nghiệp
trong xu thế biến đổi khí hậu toàn cầu.
3. Mục tiêu nghiên cứu
Định lượng hóa lượng SOC ở các HCT nông nghiệp (HCT cây
trồng hàng năm) ở đồng bằng ven biển tỉnh Quảng Trị và những ảnh
hưởng của sử dụng đất nông nghiệp đến lượng cacbon trong đất.
4. Những đóng góp mới của luận án
- Đã định lượng hoá lượng SOC ở các HCT nông nghiệp ở quy
mô vùng và đã tính toán cho từng HCT nông nghiệp. Hướng nghiên
2
cứu này có thể nhân rộng và áp dụng cho các HCT nông nghiệp ở các
địa bàn khác trên cả nước.
- Nghiên cứu đã chỉ ra được ảnh hưởng của thay đổi diện tích và
chuyển đổi HCT (sử dụng đất nông nghiệp) đến lượng SOC ở quy
mô vùng.
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Chất hữu cơ trong đất và cacbon hữu cơ trong đất
Hiện nay, thuật ngữ cacbon hữu cơ trong đất (SOC) và chất hữu
cơ trong đất (SOM) thường được sử dụng thay đổi nhau trong một số
nghiên cứu. Thuật ngữ SOC được sử dụng nhiều hơn khi nghiên cứu
vòng tuần hoàn cacbon toàn cầu. Theo Stevenson, SOM là toàn bộ
vật liệu hữu cơ trong đất gồm các tàn tích sinh vật ở giai đoạn phân
huỷ khác nhau, sinh khối vi sinh vật, chất hữu cơ hoà tan, và chất
mùn. SOM gồm các nguyên tố C, H, O, N, P và S. Như vậy có thể
hiểu SOC là lượng cacbon tồn tại trong chất hữu cơ ở trong đất. SOC
biến đổi theo chu trình cacbon, là kết quả của quá trình mùn hoá và
khoáng hoá SOM.
1.2. Ảnh hƣởng của thay đổi sử dụng đất nông nghiệp đến cacbon
hữu cơ trong đất
a. Các nghiên cứu ngoài nước
Nghiên cứu ảnh hưởng của thay đổi (không gian và thời gian) sử
dụng đất đến lượng SOC đã được thực hiện bởi nhiều nhà nghiên cứu
trên thế giới như Lal, Guo và Gifford, Fisseha và nnk, Ciric và nnk,
Lei và nnk, Drewniak và nnk. Tuy nhiên, các nghiên cứu trên chỉ
xem xét chuyển đổi sử dụng đất từ đất rừng, đất trồng cỏ thành đất
nông nghiệp hoặc ngược lại. Nghiên cứu ảnh hưởng của thay đổi sử
dụng đất nông nghiệp, đặc biệt là ảnh hưởng của phương thức canh
tác đến lượng SOC đã được thực hiện từ những năm đầu của thế kỷ
20 như trạm nghiên cứu ở Rothamsted (Anh), Urbana, Illinois (Mỹ).
Ảnh hưởng của thay đổi sử dụng đất nông nghiệp đến SOC cũng
được nhiều nhà khoa học quan tâm, nghiên cứu như Cai, Qiu và nnk,
Tang và nnk, Shi và nnk, Zhang và nnk, Xu và nnk. Các nghiên cứu
đã đánh giá sự thay đổi lượng SOC theo không gian, thời gian ở các
vùng đất canh tác của Trung Quốc.
b. Các nghiên cứu trong nước
Các nghiên cứu trong nước chủ yếu tập trung vào nghiên cứu ảnh
hưởng của phương thức canh tác đến năng suất cây trồng hoặc/và
dinh dưỡng trong đất ở quy mô điểm (sites) như Lương Đức Loan và
3