Seite 1
Tạ p chí Khoa học Trường Đạ i họ c Cần Thơ Tập 57, Số Chuyên đề Môi trường và Biến đổi khí hậ u (2021)(2): 32-40 DOI:10.22144/ctu.jsi.2021.047 BỔ SUNG THAN SINH HỌC TRẤU VÀ TRE LÀM GIẢM PHÁT THẢI KHÍ CH4 CỦA ĐẤT NGẬP NƯỚC TRONG ĐIỀU KIỆN PHÒNG THÍ NGHIỆM Trần Sỹ Nam1*, Hồ Vũ Khanh2, Hồ Minh Nhựt1 vàNguyễn Hữu Chiếm1 1Khoa Môi trường và Tài nguyên Thiên nhiên, Trườ ng Đạ i họ c Cn Thơầ 2Khoa Tài nguyên – Môi trườ ng, Trườ ng Đạ i học Kiên Giang *Ngườ i chịu trách nhiệm về bài viết: Trầ n Sỹ Nam (email: tsnam@ctu.edu.vn) ABSTRACT Thông tin chung: Biochar amendment is considered as a method improving and reducing Ngày nhận bài: 12/04/2021 CH emission from paddy fields. The study was conducted to evaluate the Ngày nhận bài sửa: 18/08/2021 4 Ngày duyệt đăng: 15/11/2021 reduction of CH4 emission when supplement of different biochar into flooded soil in the laboratory condition. The study was a completely Title: randomized design with 7 treatments including rice husk biochar (RB) Rice husk and bamboo biochar and bamboo biochar (BB) at 3 ratios of supplemented biochar at 0.1, 0.2 amendment in flooded soil and 0.5% (calculated by weight of biochar and weight of soil) and the reduce methane emission – a control (without biochar). The results showed that CH4 emission rates lab scale experiment were highest, at 58.2-87.9 μg/kg/day, during 7-10 days after incubation. Adding rice husk biochar into flooded soil reduces CH4 emissions from Từ khóa: 21.9-49.6% and 27.5-42.5% when added 0.2 - 0.5% of rice husk and Đất ngập, điều kiện phòng thí bamboo biochar, respectively. Amending of rice husk biochar at 0.5% nghiệm, than trấu, than tre, resulted in reducing of 49.64% of total methane emission compared to the phát thải CH control. It is necessary to conduct the field experiment to confirm the 4 reducion of methane emission when applying biochar in the paddy fields. Keywords: TÓM TẮT Bamboo biochar, CH4 Bổ sung than sinh học vào đất được xem là một biện pháp trong cải tạo emission, flooded soil, đất và giảm phát thải khí CH 4 từ ruộng lúa. Nghiên cứu được thực hiện laboratory conditon, rice husk nhằm đánh giá hiệu quả giảm phát thải khí methane (CH 4) của đất ngập biochar nước khi bổ sung than sinh học trấu (RB) và tre (BB) trong điều kiện phòng thí nghiệm. Thí nghiệm được bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên với 7 nghiệm thức gồm hai loại than sinh học là trấu và tre với 3 tỷ lệ than sinh học được bổ sung là 0,1, 0,2 và 0,5% (tính theo trọng lượng than sinh học trên trọng lượng đất) và nghiệm thức đối chứng (không có than sinh học). Kết quả đo đạc cho thấy trong điều kiện đất ngập nước, cường độ phát thải khí CH 4 mạnh nhất từ 7 -10 ngày sau khi bắt đầu thí nghiệm (với mức phát thải tương ứng 58,2 - 87,9 μg/kg/ngày). Than sinh học được bổ sung vào đất trong điều kiện ngập nước làm giảm phát thải CH4 từ 21,9 đến 49,6% và 27,5 – 42,5% tương ứng với tỷ lệ bổ sung than từ 0,2 đến 0,5% (lần lượt cho than trấu và than tre). Than sinh học trấu bổ sung ở tỷ lệ 0,5% có mức giảm 49,64% tổng phát thải khí CH 4 so với nghiệm thức đối chứng. Nghiên cứu cần thực hiện trong điều kiện đồng ruộng để đánh gi á tác động của việc bổ sung than trong điều kiện thực tế. 32
Seite 2
Tạ p chí Khoa học Trường Đạ i họ c Cần Thơ Tập 57, Số Chuyên đề Môi trường và Biến đổi khí hậ u (2021)(2): 32-40 thôn (2017), cả nước có diện tích rừng tre luồng lớn 1. ĐẶT VẤN ĐỀ với 73.293 ha, tre tăng trưởng nhanh từ 10-30% sinh Đất lúa là nguồn phát khí nhà kính (GHGs) nhiều khối mỗi năm, tre có thể được thu hoạch có chọn lọc nhất trong nông nghiệp (Smith et al., 2017). Tổng và tái sinh một cách tự nhiên mà không cần trồng lượng phát thải khí nhà kính (GHE) của Việt Nam lại. Đây là hai nguồn nguyên liệu dồi dào ở ĐBSCL ước tính là 37,43 triệu tấn, 58% CH4 phát thải từ các có thể dùng để sản xuất biochar, vì nó có tính hấp hoạt động nông nghiệp, xếp thứ 11 trên thế giới phụ tốt và sản xuất với số lượng lớn để bổ sung cho (MONRE, 2010). CH4 được xem là khí phát thải đất làm giảm phát thải khí CH4 và cải thiện môi nhiều nhất trên đồng ruộng. Vì vậy, giảm phát thải trường đất. CH4 cũng như tăng cường khả năng và lượng cô lập Việt Nam có diện tích đất nông nghiệp trồng lúa carbon trong hệ sinh thái đất đóng vai trò quan trọng chiếm tỷ lệ lớn, với tổng diện tích gieo sạ năm 2017 trong việc ứng phó với biến đổi khí hậu (Cheng et là 7,72 triệu ha, riêng ĐBSCL có diện tích gieo trồng al., 2016). Trong đất trồng lúa, CH4 là sản phẩm cuối biến động theo từng vụ từ 769,4 nghìn ha đến 3 triệu cùng của quá trình phân hủy các vật chất hữu cơ bởi ha (Tổng cục thống kê, 2018). Bên cạnh hoạt động vi sinh vật (VSV) trong điều kiện yếm khí, và một sản xuất lúa rất đa dạng về kiểu luân canh và chế độ phần khí CH4 tạo ra sẽ bị oxy hóa bởi các VSV canh tác, kỹ thuật gieo trồng, quản lý nước và phân methanotrophs trong lớp đất mặt xung quanh rễ cây, bón trên các loại đất khác nhau. Đặc biệt, ở ĐBSCL phần còn lại phát thải vào khí quyển chủ yếu bằng thâm canh tăng vụ, bón phân hóa học, để nước ngập con đường khuếch tán qua hệ thống mạch thông khí liên tục trong canh tác đang diễn ra phổ biến (Huỳnh (Conrad et al., 2006). Nhiều nghiên cứu cho thấy Quang Tín và ctv., 2015; Tô Lan Phương và ctv., lượng CH4 phát thải thường phụ thuộc vào tính chất 2012). Việc thâm canh và tăng vụ làm cho ruộng lúa vật lý và hóa học của than sinh học (biochar), loại luôn trong tình trạng ngập nước liên tục, môi trường đất, điều kiện môi trường sống của VSV, kỹ thuật đất ở tình trạng hiếm khí, thuận lợi cho sự phân hủy làm đất, quản lý nước và phân bón, gieo trồng hay chất hữu cơ và phát thải CH , sự phát thải từ sự sủi khí hậu (Inubushi, 1989 trích dẫn bởi Phạm Quang 4 Hà và ctv., 2013; Xiong et al., 2007; Zwieten et al., bọt khí trong đất ngập nước kể cả khi không có cây 2009;). trồng chiếm 49-64% (Barlett et al., 1988). Vì vậy, nghiên cứu được thực hiện nhằm sử dụng than trấu Biochar được tạo thành từ quá trình nhiệt phân ở và than tre để giảm phát thải CH4 của đất ngập nước nhiệt độ cao nên khó bị phân hủy, có diện tích bề từ quá trình phân hủy hữu cơ tự nhiên trong đất ở mặt lớn với nhiều lỗ rỗng, có khả năng hấp phụ điều kiện phòng thí nghiệm. mạnh và là môi trường sống cho nhiều loài VSV 2. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP trong đất, nên có nhiều ý nghĩa trong lưu giữ carbon NGHIÊN CỨU và cải thiện tính chất đất (Lehmann & Joseph, 2009; Liang et al., 2006). Gần đây, nhiệt phân gỗ và một 2.1. Vật liệu thí nghiệm số phụ phẩm nông nghiệp để sản xuất biochar được 2.1.1. Đất xem là các biện pháp để hạn chế ô nhiễm môi trường Đất được thu tầng 0-10 cm, trên ruộng lúa tại và giảm phát thải khí nhà kính hiệu quả (Mai Văn phường Thới An Đông, quận Bình Thủy, thành phố Trịnh và ctv., 2013). Biochar có khả năng làm giảm Cần Thơ (10 04’26,6”N; 105 40’59,5”E). Đất sử o o phát thải khí CH4, nghiên cứu của Spokas and dụng trong thí nghiệm thuộc loại đất phù sa có tính Reicosky (2009) và Karhu et al. (2011) cho thấy bổ phèn nhẹ theo hệ thống phân loại WRB-FAO (2006) sung biochar ở tỷ lệ 2-60% sẽ làm giảm phát thải đây là loại đất có diện tích lớn nhất ở ĐBSCL, với CH4 tối đa lên đến 91,2% so với không bổ sung hơn 1,91 triệu ha (Võ Quang Minh & Phan Thanh biochar vào đất. Theo Liu et al. (2011), trong điều Vũ, 2015). kiện phòng thí nghiệm (không trồng lúa), khi bổ sung biochar tre ở mức 1,5-2% giảm 51,1% và Đất sau khi thu về từ ruộng được trộn đều, phơi biochar rơm rạ làm giảm 91,2% lượng CH4 sinh ra khô (ở nhiệt độ phòng) và nghiền qua rây 2 mm để từ đất. Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) là vùng phân tích pH, EC (trích theo tỷ lệ 1:5), tổng đạm có nguồn nguyên liệu dồi dào trong việc sản xuất (TN) xác định theo Kjeldahl, chất hữu cơ (CHC) xác than sinh học từ trấu để giảm phát thải khí nhà kính. định theo phương pháp Walkley-Black. Mẫu dung Sản lượng lúa hằng năm là 24,5 triệu tấn (Tổng cục trọng sau khi được thu ngoài đồng bằng ring với thể thống kê, 2016) và lượng trấu sinh ra bằng 20% tích 100 cm3 được xác định theo tài liệu hướng dẫn lượng lúa sau xay xát gạo (Chungsangusist et al., của Ngô Ngọc Hưng (2004). 2009). Theo Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông 33
Seite 3
Tạ p chí Khoa học Trường Đạ i họ c Cần Thơ Tập 57, Số Chuyên đề Môi trường và Biến đổi khí hậ u (2021)(2): 32-40 2.1.2. Biochar sau đó được đưa vào lò hầm than truyền thống của Nghiên cứu sử dụng biochar được tạo từ 2 loại người dân địa phương ở huyện Châu Thành, tỉnh nguyên liệu là vỏ trấu và thân tre tương tự nghiên Hậu Giang. Lò hầm than được bịt kín để quá trình tạo than xảy ra trong điều kiện bán yếm khí. Nhiệt cứu của Nguyễn Khoa Nam và ctv. (2018): độ hầm trong lò dao động từ 350oC đến 420oC, quá − Biochar trấu: Nguyên liệu vỏ trấu được thu trình tạo than được thực hiện trong 32 ngày gồm quá tại nhà máy xay xát rồi sử dụng lò hầm than do trình đốt, than hóa và làm nguội (Hình 1b). Trường Đại học Kỹ thuật nông nghiệp Tokyo (TUAT) – Nhật chế tạo để tạo than trấu. Vỏ trấu Hai loại biochar sau khi nhiệt phân sẽ được phân được hầm trong điều kiện bán yếm khí liên tục trong tích pH, EC được ly trích 1:10 (Wang et al., 2017), 3 giờ, nhiệt độ hầm dao động từ 400oC đến 440oC ẩm độ được nung ở 105oC, %C được nung 550oC để trong quá trình than hóa (Hình 1a). xác định, TN xác định theo phương pháp Kjeldahl (Ngô Ngọc Hưng, 2004), chụp độ rỗng (SEM) bằng − Biochar tre: Tre sử dụng để hầm than trong kính hiển vi điện tử Hitachi TM-1000 (Nhật), một thí nghiệm thuộc loại Tre gai (Bambusa bambos (L.) số tính chất lý hóa của than sau khi hầm được ở Voss), thân tre được cắt thành đoạn dài 30 – 40 cm, Bảng 2. a) b) c) d) Hình 1: a) Lò hầm than trấu; b) Lò hầm than tre; c) Máy đo nhiệt độ lò hầm than; d) Điểm đặt điện cực đo nhiệt độ lò hầm 2.2. Bố trí thí nghiệm − Bước 3: Thêm 150 mL nước cất vào mỗi chai Thí nghiệm được thực hiện trong điều kiện thủy tinh, trộn đều để nước ngấm vào hỗn hợp đất, phòng thí nghiệm, tại Khoa Môi trường và Tài biochar (đảm bảo nước ngập hơn mặt đất >1 cm để nguyên Thiên nhiên, Trường Đại học Cần Thơ. Thí đảm bảo sự yếm khí của môi trường ủ). nghiệm được bố trí trong chai thủy tinh 300 mL − Bước 4: Đóng chặt các nắp chai thủy tinh và (Schott, Đức), thông tin về chai ủ dùng bố trí thí giữ ở nhiệt độ ổn định 30oC. Đây là khoảng khoảng nghiệm được trình bày ở Hình 2. Thí nghiệm gồm 7 nhiệt độ thích hợp để methanogenic hoạt động tốt nghiệm thức, được bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên với nhất, thuận lợi cho sinh khí CH4 (Inubushi et al., 2 loại than sinh học là trấu và tre, mỗi loại có 3 mức 1990). tỷ lệ bổ sung được áp dụng là 0,1%, 0,2% và 0,5% Phương pháp thu mẫu khí được thực hiện theo và đối chứng (không có bổ sung biochar), các Yoo và Kang (2012) và Troy et al. (2013) với trình nghiệm thức được mô tả chi tiết ở Bảng 1. tự thực hiện như sau: Các chai thu mẫu được mở Quy trình bố trí thí nghiệm trong chai ủ được thoáng khí 5 phút trước khi thu mẫu, thổi khí nhẹ từ thực hiện như sau: 0,5-1 phút để loại bỏ các khí tích lũy trong chai; đậy − Bước 1: Cân lần lượt khối lượng 2 loại kín chai bằng nút cao su, sau đó dùng tiêm kín khí biochar là biochar trấu (RB) và biochar tre (BB) của 20 mL trộn đều không khí bên trong chai. Mẫu khí từng nghiệm thức vào các chai thủy tinh (theo trọng được thu ở các thời điểm 0, 30, 60 phút và chuyển lượng mô tả ở Bảng 1). vào lọ kín khí (14 mL) đã được hút chân không trước đó. Các mẫu khí được phân tích định lượng bằng − Bước 2: Cân 81 g (tương ứng 100 cm3 đất) máy sắc ký khí GC (Shimadzu, Nhật Bản bằng đầu đất khô đã nghiền qua rây 2 mm cho vào chai ủ. dò FID) để nồng độ khí CH . 4 34
Die ersten 3 Seiten werden angezeigt. Laden Sie das Dokument herunter, um alles zu sehen.
Kommentare (0)
Noch keine Kommentare. Seien Sie der Erste!