Ảnh hưởng của hai loại biochar trấu đến sự phát thải khí CH4 và N2O từ đất phù sa trong điều kiện phòng thí nghiệm
Nghiên cứu do nhóm tác giả Trần Sỹ Nam, Hồ Minh Nhựt, Nguyễn Ngọc Bảo Trâm, Huỳnh Văn Thảo, Đỗ Thị Xuân, Nguyễn Hữu Chiếm thực hiện. Nghiên cứu được thực hiện nhằm so sánh sự phát thải CH4 và N2O khi bổ sung 2 loại biochar trấu khác nhau.
Khí CH4 và N2O là hai khí nhà kính (GHGs) góp phần chủ yếu vào sự ấm lên toàn cầu. Trong đó, CH4 là khí phát thải nhiều nhất trong điều kiện ngập nước liên tục và là khí gây phát thải hiệu ứng nhà kính lớn thứ hai sau CO2, đóng góp lớn vào phát thải tiềm năng ấm lên toàn cầu (GWP) chiếm khoảng 78% tổng lượng CO2eq (CO2 tương đương) phát thải toàn cầu. Sản xuất nông nghiệp chiếm 50,63% lượng phát thải CH4. Hằng năm ở Việt Nam, theo MONRE (2010) tổng lượng phát thải CH4 từ hoạt động trồng lúa là 37,43 triệu tấn, chiếm 58% tổng lượng CH4 từ hoạt động nông nghiệp, xếp thứ 11 trên thế giới.
Biochar được tạo ra từ sinh khối thực vật khi nhiệt phân ở nhiệt độ cao trong điều kiện không có hoặc thiếu oxy. Khi bổ sung vào đất, biochar có tính bền cao, chống lại sự phân hủy. Bón biochar vào đất giúp cho giữ C, nhằm giảm GHGs. Nhiều nghiên cứu cho thấy rằng biochar có thể đóng vai trò chính trong việc giảm phát thải GHGs từ ruộng lúa. Khi sử dụng biochar từ tre và rơm rạ ở mức từ 1,5 - 2% làm giảm lượng CH4 lần lượt từ 51,1% và 91,2% trong điều kiện phòng thí nghiệm. Tuy nhiên, hiệu quả của việc bổ sung biochar vào đất sẽ làm giảm sự phát thải CH4 không hoàn toàn giống nhau. Nhiều nghiên cứu cho rằng CH4 phát thải không chỉ phụ thuộc vào đặc điểm hóa học của biochar mà còn phụ thuộc vào tính chất đất đai, cộng đồng vi sinh vật, phân bón và hình thức quản lý nước. Biochar tác động lên sự phát thải N2O thông qua các cơ chế phức tạp, biochar có khả năng tác động lên cộng đồng vi sinh vật nitrate hóa, làm tăng quá trình cố định N do biochar là một loại vật liệu có tỷ lệ C/N cao. Bổ sung biochar còn làm tăng sự thoáng khí, qua đó giảm thiểu phát thải N2O.
Ảnh chụp SEM biochar trấu thương mại (RB) và biochar trấu PTN (RB-Lab)
Đồng bằng sông Cửu Long với sản lượng lúa hằng năm 24,5 triệu tấn và với lượng trấu sinh ra bằng 20% lượng lúa sau xay xát gạo. Đây là nguồn nguyên liệu dồi dào, có tính hấp phụ cao có thể dùng để sản xuất biochar với số lượng lớn để bổ sung cho đất. Nghiên cứu này được thực hiện với mục tiêu đánh giá việc giảm phát thải CH4, N2O từ đất phù sa trong điều kiện ngập nước liên tục có bổ sung hai loại biochar trấu được sản xuất theo phương pháp nhiệt phân chậm trong phòng thí nghiệm và biochar trấu thương mại.
Thí nghiệm được bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên với bảy nghiệm thức gồm hai loại biochar trấu
(i) RB-lab được sản xuất theo phương pháp nhiệt phân chậm trong phòng thí nghiệm
(ii) biochar trấu thương mại (RB) với 0,2, 0,5 và 1% và đối chứng (không biochar).
Các nghiệm thức bổ sung RB-lab hoặc RB giảm phát thải CH4 có ý nghĩa so với đối chứng (p<0,05).
Mô tả chi tiết mô hình bố trí thí nghiệm
Kết quả nghiên cứu cho thấy bổ sung biochar có tác dụng giảm phát thải CH4 từ đất trong điều kiện ngập nước liên tục. Trong thí nghiệm này, CH4 là khí nhà kính phát thải chủ yếu, N2O phát thải không đáng kể. Bổ sung biochar trấu sản xuất trong phòng thí nghiệm PTN và biochar trấu thương mại làm giảm lần lượt 14%-18% và 16%-20% phát thải khí CH4 so với nghiệm thức đối chứng. Bổ sung biochar trấu ở mức 1% có khả năng giảm phát thải khí nhà kính tốt hơn các mức khác trong thí nghiệm này. Biochar trấu sản xuất trong phòng thí nghiệm và biochar trấu bán thương mại không có sự khác biệt trong việc giảm phát thải CH4 và N2O khi áp dụng lượng biochar bổ sung vào đất ở 0,2% và 0,5%. Bổ sung 1% biochar trấu thương mại cho hiệu quả giảm phát thải CH4, N2O và tổng CO2eq tốt hơn so với biochar trấu trong phòng thí nghiệm. Cần thực hiện thêm các nghiên cứu theo dõi quá trình phân hủy biochar trong đất, cộng đồng vi sinh vật chuyển hóa CH4 nhằm làm rõ hơn cơ chế giảm phát thải khí nhà kính của việc bổ sung biochar.
lttsuong
Tạp chí Khoa học trường Đại học Cần Thơ