Tóm tắt Luận án Nghiên cứu ảnh hưởng của sử dụng đất nông nghiệp vùng đồng bằng ven biển tỉnh Quảng Trị đến lượng cacbon trong đất

m 2000, 2010 và một số kịch bản trong tương lai bằng mô hình DNDC. - Đánh giá sự thay đổi lượng SOC theo không gian và thời gian. 6 - Đánh giá lượng SOC theo một số kịch bản và đê xuất một số giải pháp nhằm phát triển bền vững các HCT. 2.2. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu: (1) Các HCT nông nghiệp vùng ĐBVB tỉnh Quảng Trị; (2) Lượng SOC ở các HCT nông nghiệp chính vùng ĐBVB tỉnh Quảng Trị; (3) Mối quan hệ giữa thay đổi sử dụng đất với lượng SOC ở các HCT nông nghiệp vùng ĐBVB tỉnh Quảng Trị; (4) Mối quan hệ giữa thay đổi phương thức canh tác với lượng SOC ở các HCT nông nghiệp vùng ĐBVB tỉnh Quảng Trị. Phạm vi nghiên cứu: - Về không gian, luận án tập trung vào khu vực đồng băng ven biển tỉnh Quảng Trị do khu vực này là một vùng nông nghiệp quan trọng của tỉnh. Lượng SOC được tính ở tầng bề mặt từ 0 – 30cm, đây là tầng đất ở đó lượng SOC thay đổi nhanh theo hoạt động canh tác. - Về thời gian, nghiên cứu tính toán sự thay đổi lượng SOC ở các HCT nông nghiệp vùng ĐBVB tỉnh Quảng Trị trong hai giai đoạn 2000 – 2010 và 2010 – 2020. - Về nội dung, luận án chỉ tập trung chủ yếu vào lượng C hữu cơ trong đất ở các HCT cây trồng hàng năm vì các HCT này thay đổi nhanh theo thời gian (do chu kỳ canh tác ngắn), và lượng C trong đất ở khu vực này chủ yếu là C hữu cơ . Sự ảnh hưởng của sử dụng đất nông nghiệp được xem xét dưới 3 khía cạnh: (1) Ảnh hưởng của thay đổi phương thức canh tác cây trồng hàng năm, (2) Ảnh hưởng của thay đổi cây trồng hàng năm theo không gian; (3) Ảnh hưởng của thay đổi cây trồng hàng năm theo thời gian. Các kết quả nghiên cứu cũng được trình bày theo 3 khía cạnh này. 2.3. Phƣơng pháp nghiên cứu 2.3.1. Quy trình nghiên cứu Sơ đồ quy trình nghiên cứu ảnh hưởng của thay đổi sử dụng đất nông nghiệp đến lượng SOC được thể hiện trong Hình 1. Các đơn vị tính toán được xác định qua 2 bước: (1) xác định biến động sử dựng đất trong giai đoạn 2000 – 2010 và giai đoạn 2010 – 2020; (2) dữ liệu về biến động sử dụng đất được kết hợp với dữ liệu các đơn vị đất, ranh giới huyện để xác định các đơn vị tính toán. 7 Hình 1. Quy trình nghiên cứu ảnh hưởng sử dụng đất nông nghiệp đến cacbon hữu cơ trong đất Trên mỗi đơn vị tính toán giá trị lớn nhất và nhỏ nhất của các thông số đất đầu vào gồm lượng SOC đầu vào, hàm lượng sét, pH đất được xác định dựa trên kết quả phân tích mẫu đất ở các phẫu diện năm 2000. Sau khi mô hình được kiểm chứng, với các dữ liệu đầu vào ở các đơn vị tính toán và dữ liệu khí hậu, SOC của mỗi năm sẽ được tính cho mỗi đơn vị tính toán trong giai đoạn 2000 – 2020. Kết quả tính cho mỗi đơn vị tính toán sẽ được liên kết trở lại trong môi trường GIS để xem xét ảnh hưởng của thay đổi sử dụng đất nông nghiệp đến SOC. Để hoàn thành các nhiệm vụ trên, các phương pháp sau đây đã được sử dụng trong luận án: 2.3.2. Nhóm phương pháp liên quan đến mô hình DNDC - Phương pháp mô hình hoá Việc áp dụng mô hình DNDC để tính toán lượng SOC là phương pháp mô hình hóa vì các quá trình sinh địa hóa trong đất đã được mô hình hóa trong mô hình này thông qua các phương trình thực nghiệm. Mô hình DNDC 9.5 được áp dụng cho nghiên cứu này. Hai phương trình chính được sử dụng trong mô hình DNDC là phương trình nhiệt 8 động học Nernst (xác định thế oxy hoá khử) và Michaelis-Menten (động lực phát triển của vi khuẩn). - Phương pháp kiểm chứng mô hình Kết quả ước lượng lượng SOC theo mô hình DNDC năm 2012 được so sánh với kết quả phân tích mẫu đất thực tế (5 phẫu diện, 4 – 5 mẫu / 1 phẫu diện) tại các địa điểm nghiên cứu mẫu. Sự chênh lệch giữa lượng SOC theo mô hình và đo thực tế được so sánh với sai số do lấy mẫu và phân tích để đánh giá độ chính xác kết quả mô hình. Ngoài ra, đại lượng chỉ số mức độ phù hợp của kết quả ước lượng và kết quả đo đạc, tương quan giữa giá trị ước lượng và đo đạc thực tế, và đại lượng sai số bình phương trung bình cũng được sử dụng để đánh giá kết quả ước lượng, khả năng áp dụng của mô hình. - Phương pháp nhân tố nhạy cảm Phương pháp nhân tố nhạy cảm nhất đã được Li đưa ra năm 2004. Phương pháp cho phép xác định khoảng biến thiên kết quả ước lượng SOC ở các hệ canh tác trên quy mô vùng. Cụ thể, mô hình DNDC sẽ chạy 2 lần cho mỗi đơn vị cơ sở lựa chọn tính toán với giá trị lớn nhất và nhỏ nhất của các yếu tố tính chất đất nhạy cảm nhất đến lượng SOC ước lượng của mô hình. Li đã xác định 4 yếu tố tính chất đất gồm SOC đầu vào hay đầu vào, hàm lượng sét, pH, dung trọng. Hai kết quả mô phỏng tạo ra một khoảng giá trị đủ lớn để bao hàm giá trị thực cho mỗi đơn vị lựa chọn tính toán với xác suất cao. 2.3.3. Nhóm phương pháp liên quan đến điều tra bổ sung dữ liệu gồm phương pháp điều tra thực địa; phương pháp phỏng vấn; phương pháp phân tích đất 2.3.4. Nhóm các phương pháp khác 2.3.4.1. Phương pháp viễn thám và hệ thống thông tin địa lý để xác định biến động sử dụng đất nông nghiệp trong vùng 2.3.4.2. Phương pháp pháp xây dựng kịch bản phương thức canh tác Để xác định chuỗi số liệu từ năm 2014 đên 2020, luận án lựa chọn năm có lượng mưa nhỏ nhất và lớn nhất tại trạm khí tượng Đông Hà, tỉnh Quảng Trị trong chuỗi số liệu từ năm 1989 đến 2013. Đây là những năm có điều kiện khí hậu cực đoan nhất. Lượng SOC ở mỗi HCT trong giai đoạn 2014 - 2020 được tính toán theo số liệu khi hậu của 2 năm cực đoan này, sau đó tính trung bình. Các kịch bản về phương thức canh tác được xây dựng dựa trên cơ sở sau: (1) Hướng dẫn kỹ thuật canh tác cây ngô, lúa, lạc, đậu xanh, sắn, khoai lang; (2) Kịch bản về lượng phế phẩm cây trồng đã 9 áp dụng ở Trung Quốc (50%); (3) Đánh giá của Hossain và Badr, năm 2007 về lượng phụ phẩm nên đưa ra khỏi đồng ruộng sau thu hoạch mà không ảnh hưởng đến năng suất cây trồng trong tương lai là khoảng 35%; (4) Tính khả thi. 2.4. Đặc trƣng khí hậu, thuỷ văn, thổ nhƣỡng, chế độ canh tác và cơ sở dữ liệu 2.4.1. Dữ liệu khí hậu Vùng ĐBVB tỉnh Quảng Trị nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa, nền nhiệt, lượng mưa, ẩm, bức xạ cao, ánh sáng dồi dào, rất thuận lợi cho phát triển nông nghiệp. Vùng ĐBVB tỉnh Quảng Trị là nơi hoạt động của 3 hệ thống sông chính ở Quảng Trị gồm Thạch Hãn, Bến Hải, Ô Lâu. Mùa lũ thường trùng với mùa mưa. Các hệ thống sông ở Quảng Trị có đặc trưng là ngắn và dốc, do đó tốc độ dòng chảy của sông lớn lượng phù sa lắng đọng không đáng kể. Đất phù sa phần lớn cơ giới nhẹ, chua và nghèo dinh dưỡng. Như vậy, điều kiện nhiệt ẩm ở vùng ĐBVB tỉnh Quảng Trị rất thuân lợi cho hoạt động của vi sinh vật đất cũng như quá trình phân huỷ chất hữu cơ trong đất. Dữ liệu khí hậu tại trạm khí tượng Đông Hà, tỉnh Quảng Trị được sử dụng để tính toán lượng SOC ở các HCT vùng nghiên cứu vì đây là trạm đại diện cho khu vực đồng bằng và vùng đồi tỉnh Quảng Trị. Dữ liệu khí hậu được tổ chức dưới dạng định dạng file .txt (theo ngày) theo chuỗi số liệu từ năm 2000 – 2020. 2.4.2. Dữ liệu đất Theo bản đồ đất tỉnh Quảng Trị tỷ lệ 1:50.000 năm 2000, vùng ĐBVB tỉnh Quảng Trị gồm 7 nhóm đất, 14 loại đất. Nhìn chung, đất ở vùng này thường có thành phần cơ giới nhẹ, hàm lượng sét thấp thuận lợi cho quá trình phân giải xác hữu cơ trong đất làm cho các chất hữu cơ từ tàn dư sinh vật trong đất phân giải nhanh. Dữ liệu đất vùng ĐBVB tỉnh Quảng Trị được xây dựng từ bản đồ đất tỉnh Quảng Trị tỷ lệ 1:50.000 (Hệ toạ độ UTM) năm 2000 gồm dữ liệu các khoanh vi đất, kết quả phân tích 44 phẫu diện đất do Viện Quy hoạch và Thiết kế nông nghiệp thực hiện. Các dữ liệu phân tích đã được nhập và lưu trữ theo các khoanh vi đất. Năm vị trí phẫu diện đất trên 5 HCT gồm lạc, lạc – khoai lang, lúa – lúa, ngô – đậu và sắn năm 2000 được được lấy mẫu và phân tích lại năm 2012 để kiểm chứng mô hình. 10 2.4.3. Dữ liệu hệ canh tác Trên địa bàn nghiên cứu, lượng phụ phẩm của nhiều cây trồng được tận thu phục vụ mục đích chăn nuôi và năng lượng lớn. Diện tích đất nông nghiệp vùng ĐBVB tỉnh Quảng Trị có xu thế bị thu hẹp trong giai đoạn 2000 – 2010. Các đặc trưng canh tác trên đã và đang ảnh hưởng trực tiếp đến lượng SOC ở vùng ĐBVB tỉnh Quảng Trị. Dữ liệu về phương thức canh tác gồm các dữ liệu về cày bừa, phân bón (phân đạm và phân chuồng), tưới, ngập lụt, diện tích các hệ canh tác, lượng phế phẩm cây trồng để lại đồng ruộng, phần sinh khối bị đưa ra khỏi đồng ruộng. Các dữ liệu HCT được giả thuyết là áp dụng như nhau ở các huyện từ năm 2000 đến năm 2013. Ở các HCT vùng nghiên cứu, đất trồng được cày bừa 2 lần mỗi vụ, độ sâu cày bừa 20 – 25 cm, tỷ lệ phụ phẩm cây trồng để lại đồng ruộng thấp: lạc 5%, khoai lang 10%, lúa 15 – 20%, ngô 5%, đậu 10%, sắn 5 – 10%. Phân chuồng chỉ được bón ở HCT lạc và lạc – khoai lang ngoại trừ ở huyện Cam Lộ. Lượng phân đạm bón cho HCT lạc khoảng 80 – 200 kg/ha, HCT lạc – khoai lang 200 – 320 kg/ha, lúa – lúa 145 – 270 kg/ha, ngô – đậu 380 kg/ha, sắn 160 – 210 kg/ha. Ngoài ra, dữ liệu sự phân bố không gian các hệ canh tác đã được Nguyễn Hữu Tứ và Nguyễn Thanh Tuấn xây dựng dựa trên bản đồ hiện trạng sử dụng đất tỷ lệ 1:50.000, năm 2005, 2010, và bản đồ lớp phủ thực vật tỷ lệ 1:50.000, năm 2000, kết hợp với thực địa, giải đoán ảnh vệ tinh chụp năm 2000 và ảnh vệ tinh Google Earth năm 2012. CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 3.1 Khả năng áp dụng mô hình DNDC xác định lƣợng cacbon hữu cơ trong đất ở các hệ canh tác nông nghiệp vùng đồng bằng ven biển tỉnh Quảng Trị So sánh kết quả ước lượng lượng SOC ở các HCT: (1) lạc, (2) lạc – khoai lang, (3) ngô – đậu, (4) lúa – lúa, (5) sắn tại 5 vị trí nghiên cứu điểm ngoài thực địa năm 2012 với giá trị SOC đo đạc cho thấy tại 3 điểm nghiên cứu chênh lệch giữa giá trị SOC ước lượng của mô hình và đo đạc nằm trong khoảng chênh lệch giá trị lớn nhất giữa 2 lần lấy mẫu và đo đạc ở cùng một tầng dầy trong một phẫu diện 0,09% (Sai số của 2 lần đo) (Bảng 1). Hệ số tương quan (R) giữa giá trị SOC ước lượng và đo đạc là khá cao (0,91) (Hình 2). Hơn nữa, đại lượng mức độ phù hợp của mô hình để ước lượng SOC ở các 11 HCT xấp xỉ 0,71. Trong khi đó, đại lượng sai số bình phương trung bình xấp xỉ 0,12. Bảng 1. Kết quả ước lượng và đo đạc cacbon hữu cơ trong đất ở các hệ canh tác vùng nghiên cứu STT HCT Tầng dày (cm) SOC (%) Chênh lệchb Chênh lệchc Ƣớc lƣợng Đo đạc 1 Lạc 0 - 25 0,44 a 0,35 0,09 0,07 2 Lạc - khoai lang 0 - 29 0,22 a 0,13 0,09 0,01 3 Lúa - lúa 0 - 20 0,48 0,39 0,09 0,09 4 Ngô - đậu 0 - 20 0,38 0,23 0,15 0,02 5 Sắn 0 - 18 0,38 a 0,24 0,14 0,03 a Giá trị đã được tính toán lại theo trong số độ sâu tầng dầy đất; b Chênh lệch giữa giá trị ước lượng của mô hình và giá trị đo năm 2012; c Chênh lệch giá trị giữa 2 lần lấy mẫu và đo đạc cùng 1 tầng dây ở 1 phẫu diện năm 2012 (Sai số) Hình 2. Tương quan giữa giá trị cacbon hữu cơ trong đất ước lượng và đo đạc tại các điểm nghiên cứu Mặc dù vẫn còn tồn tại sự sai khác đáng kể giữa kết quả SOC ước lượng và đo đạc ở một số HCT, nhưng dựa trên các đại lượng mức độ phù hợp của mô hình và phân tích ở trên, có thể thấy rằng mô hình DNDC phù hợp cho ước lượng lượng SOC ở các HCT nông nghiệp: (1) lạc, (2) lạc – khoai lang, (3) ngô – đậu, (4) lúa – lúa, (5) sắn ở ĐBVB tỉnh Quảng Trị. 12 3.2. Ảnh hƣởng của thay đổi phƣơng thức canh tác giữa các huyện trong vùng đồng bằng ven biển đến lƣợng cacbon hữu cơ trong đất 3.2.1. Các phương thức canh tác hiện tại HCT lạc và HCT lạc – khoai lang được duy trì và phát triển chủ yếu ở vùng ĐBVB huyện Hải Lăng, Triệu Phong, Cam Lộ và Gio Linh. Nguồn C hữu cơ bổ sung vào đất ở HCT lạc và lạc – khoai lang của huyện Hải Lăng, Triệu Phong, Gio Linh chủ yếu là từ phân chuồng, trong khi đó nguồn C hữu cơ bổ sung vào đất ở HCT lạc huyện Cam Lộ là từ phụ phẩm cây lạc nhưng với lượng nhỏ, ở HCT lạc – khoai lang huyện Cam Lộ, phân chuồng chỉ được bón cho cây khoai lang. HCT lúa – lúa được duy trì và phát triển ở trên hầu hết các loại đất ở vùng ĐBVB tỉnh Quảng Trị. Nguồn C hữu cơ bổ sung vào đất ở HCT lúa – lúa chủ yếu là từ lượng phụ phẩm cây lúa để lại đồng ruộng, tuy nhiên giữa các huyện có sự khác biệt (lớn nhất là huyện Triệu Phong, TX. Quảng Trị: 20%, thấp nhất là huyện Vĩnh Linh: 15%). Sự khác biệt về phương thức canh tác hiện tại của HTC ngô – đậu giữa các huyện trong vùng nghiên cứu không đáng kể, do vậy sẽ không được đề cập đến trong phần so sánh tiếp sau. Trong khi đó, ở HCT sắn, nguồn C bổ sung vào đất chủ yếu là từ phụ phẩm cây sắn để lại đồng ruộng nhưng không lớn (huyện Hải Lăng là 10%, các huyện còn lại là 5%). 3.2.2. So sánh lượng cacbon hữu cơ ở các hệ canh tác nông nghiệp năm 2010 giữa các huyện vùng nghiên cứu Để xem xét ảnh hưởng của phương thức canh tác giữa các huyện đến lượng SOC vùng nghiên cứu, luận án đã lựa chọn các HCT không chuyển đổi trên cùng một loại đất (cùng điều kiện biên về đất) để đánh giá. Trên đất phù sa không được bồi hàng năm, lượng SOC ở HCT lạc năm 2010 của huyện Triệu Phong giảm 4,7 tấn/ha so với năm 2000, nhưng của huyện Cam Lộ giảm 7,1 tấn/ha. Sự khác biệt này chủ yếu là do phân chuồng không được sử dụng cho HCT lạc ở huyện Cam Lộ, trong khi đó ở huyện Triệu Phong lượng phân chuồng bón cho cây lạc là khoảng 8500 kg/ha/vụ. Trên đất phù sa glây, lượng SOC ở HCT lúa – lúa năm 2010 của huyện Hải Lăng giảm 6,7 tấn/ha, huyện Cam Lộ giảm 6,2 tấn/ha, 13 huyện Gio Linh giảm 6,1 tấn/ha, huyện Vĩnh Linh giảm 6 tấn/ha, huyện Triệu Phong giảm 5,9 tấn/ha. Tỷ lệ phụ phẩm cây lúa để lại ở HCT lúa – lúa của 3 huyện Hải Lăng, Cam Lộ và Gio Linh là như nhau (15% - vụ đông xuân và 20% - vụ hè thu), nhưng mức suy giảm lượng SOC năm 2010 so với năm 2000 lại khác nhau. Nguyên nhân là do lượng phân đạm bón cho cây lúa ở huyện Hải Lăng thấp hơn ở huyện Cam Lộ, và ở huyện Cam Lộ thấp hơn ở huyện Gio Linh. Với lượng phân đạm bón nhiều hơn như vậy đã làm cho cây lúa phát triển tốt hơn, dẫn đến dịch rễ tiết ra nhiều hơn vào trong đất. Cụ thể dịch rễ tiết ra ở HCT lúa – lúa huyện Hải Lăng trong giai đoạn 2000 – 2010 là 16,9 tấn/ha, huyện Cam Lộ là 17,3 tấn/ha, huyện Gio Linh là 17,4 tấn/ha; lượng khí CO2 và CH4 phát thải từ HCT lúa – lúa huyện Hải Lăng trong giai đoạn 2000 - 2010 là 50,1 tấn/ha, huyện Cam Lộ và Gio Linh khoảng 49 tấn/ha. Trên đất phù sa cổ, lượng SOC ở HCT sắn năm 2010 của các huyện không có sự khác biệt nhiều, chỉ khoảng 0,1 tấn/ha. Mặc dù tỷ lệ phụ phẩm để lại đồng ruộng sau thu hoạch ở huyện Hải Lăng lớn gấp 2 lần ở huyện Cam Lộ, Triệu Phong, nhưng toàn bộ thân, gốc và một phần lớn rễ cây sắn được đưa ra khỏi đồng ruộng sau khi thu hoạch, một phần lá cũng bị tỉa trước khi thu hoạch. Do đó lượng phụ phẩm để lại chỉ còn dựa vào phần lá để lại động ruộng nhưng cũng không nhiều. Như vậy, sự khác biệt về phương thức canh tác hiện cây sắn hiện tại ở các huyện vùng ĐBVB tỉnh Quảng Trị ảnh hưởng không đáng kể đến lượng SOC ở các HCT sắn. 3.3. Ảnh hƣởng của biến động sử dụng đất nông nghiệp đến lƣợng cacbon hữu cơ trong đất ở các hệ canh tác nông nghiệp vùng đồng bằng ven biển tỉnh Quảng Trị 3.3.1. Ảnh hưởng của thay đổi cây trồng hàng năm theo không gian đến lượng cacbon hữu cơ trong đất ở các hệ canh tác nông nghiệp năm 2000 Lượng SOC bề mặt (0 - 30 cm) từ 10 đến 20 tấn/ha phân bố tập trung ở HCT lạc, lạc – khoai lang, lúa – lúa trên đất cát biển, rải rác ở HCT lúa - lúa, lạc, lạc khoai lang trên đất phù sa cổ. Tổng diện tích các HCT nông nghiệp có lượng SOC 10 – 20 tấn/ha là 10.495,3 ha. Lượng SOC từ 20 đến 30 tấn/ha phân bố tập trung ở các HCT lúa – lúa trên đất đỏ vàng biến đổi do trồng lúa, HCT lúa – lúa, ngô – đậu trên đất phù sa có tầng loang lổ đỏ vàng, đất phù sa không được bồi. Diện tích các hệ canh tác có lượng SOC 20 – 30 tấn/ha là 11.096 ha. 14 Lượng SOC 30 – 40 tấn/ha và 40 - 50 tấn/ha tập trung chủ yếu ở HCT lúa – lúa trên đất phù sa glây ( Hình 2). Diện tích các HCT có lượng SOC 40 – 50 tấn/ha là 7.057,5 ha. Ngoài các HCT nêu trên, vùng đất chưa sử dụng có lượng SOC khoảng 6 - 10 tấn/ha tập trung ở vùng đất chưa sử dụng (đất cồn cát ven biển), rải rác một số đơn vị có lượng SOC 10 – 20 tấn/ha trên đất cát biển. Hình 2. Lượng cacbon hữu cơ trong đất ở các hệ canh tác nông nghiệp vùng đồng bằng ven biển tỉnh Quảng Trị năm 2000 Năm 2000, lượng SOC trung bình trong 1.639,3 ha trồng lạc là 18,7 ± 5 tấn/ha, 2.082,7 ha trồng lạc – khoai lang là 16,4 ± 5 tấn/ha, 31.170,2 ha trồng lúa – lúa là 27 ± 8,9 tấn/ha, 3.216,7 ha trồng ngô – đậu là 22,3 ± 3,9 tấn/ha, 549 ha trồng sắn là 21,2 ± 5,1 tấn/ha. 15 3.3.2. Ảnh của thay đổi cây trồng hàng năm theo không gian đến lượng cacbon hữu cơ trong đất ở các hệ canh tác nông nghiệp năm 2010 Diện tích đất canh tác nông nghiệp vùng ĐBVB tỉnh Quảng Trị năm 2010 có lượng SOC bề mặt 6 – 10 tấn/ha là 793,2 ha tập trung chủ yếu ở HCT lạc, lạc – khoai lang, lúa – lúa trên đất cồn cát trắng (Hình 3). Các HCT này được chuyển đổi từ diện tích đất bằng chưa sử dụng. Lượng SOC từ 10 – 20 tấn/ha tập trung chủ yếu ở HCT lúa – lúa, ngô – đậu trên đất phù sa được bồi hàng năm, HCT lúa – lúa trên đất mặn, phân bố dọc theo vùng hạ lưu sông Thạch Hãn, Bến Hải. Lượng SOC từ 20 – 30 tấn/ha chiếm diện tích lớn nhất, tập trung chủ yếu ở HCT lúa – lúa trên đất phù sa glây, đất phù sa có tầng loang lổ đỏ vàng, đất phù sa không được bồi. Lượng SOC từ 30 – 40 tấn/ha chủ yếu ở HCT lúa – lúa trên đất phù sa glây, đất lầy. Hình 3. Lượng cacbon hữu cơ trong đất ở các hệ canh tác nông nghiệp vùng đồng bằng ven biển tỉnh Quảng Trị năm 2010 16 Năm 2010, lượng SOC trung bình trong 1.339,1 ha trồng lạc là 16,2 ± 5,2 tấn/ha, 1.498,3 ha trồng lạc – khoai lang là 15,6 ± 5 tấn/ha, 27.830,3 ha trồng lúa – lúa là 22 ± 6,8 tấn/ha, 1.659,5 ha trồng ngô – đậu là 16,1 ± 2,7 tấn/ha, 574,1 ha trồng sắn là 17,5 ± 4,2 tấn/ha. Tổng khối lượng SOC bề mặt ở các HCT nông nghiệp trên các loại đất khác nhau vùng ĐBVB tỉnh Quảng Trị là 820.109,6 tấn, gồm 18.112,8 tấn của HCT lạc, 21.940,5 tấn của HCT lạc – khoai lang, 744.592,2 tấn của HCT lúa – lúa, 25.285,7 tấn của HCT ngô – đậu, 10.178,4 tấn của HCT sắn. Trên cùng một loại đất (trừ đất cát biển), lượng SOC trung bình năm 2010 ở các HCT có xu thế sau: lượng SOC lớn nhất là ở HCT lúa – lúa, sau đó là ở HCT lạc – khoai lang, HCT lạc, HCT sắn và nhỏ nhất là ở HCT ngô – đậu. Trên đất cát biển thì lượng SOC trung bình năm 2010 ở HCT lạc – khoai lang là lớn nhất và nhỏ nhất là ở HCT sắn. 3.3.3. Ảnh hưởng của thay đổi cây trồng hàng trong giai đoạn 2000 – 2010 đến lượng cacbon hữu cơ trong đất ở các hệ canh tác nông nghiệp vùng đồng bằng ven biển tỉnh Quảng Trị Để đánh giá sự biến động lượng SOC từ năm 2000 đến năm 2010 ở các HCT nông nghiệp vùng ĐBVB tỉnh Quảng Trị, nghiên cứu này giả thiết lượng SOC ở khu vực đất ở (dân cư, đất chuyên dụng), đất nuôi trồng thuỷ sản (gọi chung là đất khác) năm 2010 bằng 0 vì các khoanh vi đất này thường bị cày xới, có thể bị bóc lớp đất bề mặt đi, bị bê tông hoá hoặc thay vào đó là ao hồ. Hơn nữa, lượng SOC chỉ được tính ở tầng đất bề mặt (0 – 30 cm). Ở các khu vực này, đất hầu như không còn khả năng cố định C hữu cơ vào trong đất. Tổng khối lượng SOC ở các HCT nông nghiệp chính vùng ĐBVB tỉnh Quảng Trị năm 2010 là 820.109,6 tấn, giảm 30% so với năm 2000. Sự suy giảm này là hệ quả của chuyển đổi và duy trì sử dụng đất nông nghiệp trong vùng từ năm 2000 đến năm 2010 làm thay đổi khối lượng SOC ở các HCT. Hầu hết khối lượng SOC trong các HCT có xu hướng giảm (Hình 5). Hình 6 cho thấy 6.662,2 ha đất nông nghiệp chuyển đổi thành đất khác đã làm giảm 165.474,9 tấn SOC. Bên cạnh đó, theo phương thức canh tác hiện tại sự biến động giữa 2.302,6 ha đất nông nghiệp đã làm giảm 8.319,8 tấn SOC. Việc duy trì 28.777,9 ha đất trồng lúa, lạc, ngô – đậu, sắn làm giảm 148.086,7 tấn SOC, trong khi đó việc duy trì 1.102,3 ha đất trồng lạc – khoai lang đã làm tăng 1.052,9 tấn SOC (Hình 7). 17 Hình 5. Tổng khối lượng cacbon hữu cơ trong đất ở các hệ canh tác vùng đồng bằng ven biển tỉnh Quảng Trị năm 2000 và 2010 Hình 6. Mối quan hệ giữa biến động diện tích sử dụng đất nông nghiệp và biến động khối lượng cacbon hữu cơ trong đất vùng đồng bằng ven biển tỉnh Quảng Trị Tuy nhiên, xu hướng tăng, giảm SOC năm 2010 so với năm 2000 ở các HCT không chuyển đổi trên các loại đất khác nhau là khác nhau; xu hướng tăng hoặc giảm cán cân giữa tổng lượng C hữu cơ bổ sung vào đất (gồm phụ phẩm: thân lá, rế, gốc, tiết dịch rễ) và mất từ đất (gồm: CO2, rửa trôi theo tầng đất, CH4) trong giai đoạn 2000 – 18 2010 (gọi là giá trị cân bằng C) ở các HCT sau khi chuyển đổi có sự khác biệt. a.Hệ canh tác không chuyển đổi Hầu hết, lượng SOC năm 2010 ở các HCT trên có xu hướng giảm so với năm 2000 và mức độ suy giảm tăng ở các HCT trên đất có hàm lượng SOC đầu vào cao, nghĩa là mức suy giảm tăng dần khi lượng SOC đầu vào tăng dần. Nguyên nhân là do ở đất có hàm lượng SOC đầu vào cao, nguồn chất hữu cơ sẵn có trong đất cho vi sinh vật nhiều, do đo vi sinh vật tham gia phân giải chất hữu có sẵn có trong đất chiếm ưu thế, quá trình khoáng hoá mạnh. Trong khí đó ở đất có hàm lượng SOC đầu vào thấp, nguồn chất hữu cơ sẵn có trong đất cho vi sinh vật ít, do đó vi sinh vật tham gia vào quá trình phân huỷ chất hữu cơ bổ sung vào đất chiếm ưu thế, quá trình phân huỷ chất hữu cơ bổ sung vào đất mạnh. Hình 7. Mức độ suy giảm cacbon hữu cơ trong đất ở các hệ canh tác không chuyển vùng đồng bằng ven biển tỉnh Quảng Trị Trên cùng một loại đất thì ở HCT sắn không chuyển đổi mức độ suy giảm lượng SOC năm 2010 so vơi năm 2000 là lớn nhất, tiếp đến là HCT ngô – đậu, HCT lạc, lạc – khoai lang, và nhỏ nhất là ở HCT lúa – lúa. Ở các HCT nông nghiệp không chuyển đổi vùng ĐBVB tỉnh Quảng Trị, tốc độ suy giảm SOC ở các HCT khác nhau trên các loại đất khác nhau. Trên đất cát biển, tốc độ suy giảm SOC ở HCT lạc là 0,15 – 0,29 tấn/ha/năm, HCT lúa – lúa là 0,02 – 0,30 tấn/ha/năm, 19 HCT sắn là 0,58 tấn/ha/năm, và ở HCT lạc – khoai lang, lượng SOC tăng khoảng 0,21 tấn/ha/năm. Trên đất mặn, tốc độ suy giảm SOC ỏ HCT lúa – lúa là 0,16 – 0,22 tấn/ha/năm. Trên đất phù sa được bồi hàng năm, tốc độ suy giảm SOC ở HCT lạc là 0,01 – 0,43 tấn/ha/năm, HCT lúa – lúa là 0,01 – 0,16 tấn/ha/năm, HCT ngô – đậu là 0,31 – 0,44 tấn/ha/năm, HCT sắn là 0,34 – 0,47 tấn/ha/năm. Trên đất phù sa không được bồi hàng năm, tốc độ suy giảm SOC ở HCT lúa – lúa, lạc, ngô – đậu, sắn lần lượt là 0,40; 0,59; 0,73 và 0,77 tấn/ha/năm. Trên đất phù sa có tầng loang lổ đỏ vàng, tốc độ suy giảm SOC ở HCT lúa – lúa, lạc – khoai lang, lạc, ngô – đậu, lần lượt là 0,33; 0,52; 0,65 và 0,69 tấn/ha/năm. Trên đất phù sa cổ, giá trị này ở các HCT lúa – lúa, lạc – khoai lang, lạc, ngô – đậu, và sắn lần lượt là 0,16; 0,22; 0,42; 0,41 và 0,46 tấn/ha/năm. Trên đất phù sa glây, tốc độ suy giảm SOC ở HCT lúa – lúa là 0,54 – 0,86 tấn/ha/năm. b. Hệ canh tác chuyển đổi Tương tự như ở HCT không chuyển đổi, mức suy giảm lượng SOC năm 2010 so với năm 2000 ở các HCT chuyển đổi trên các loại đất khác nhau cũng có xu hướng tăng khi hàm lượng SOC đầu vào tăng. Nhìn chung, ở các HCT chuyển đổi từ trồng lúa thành trồng lạc – khoai lang hoặc lạc, lượng SOC tăng sau khi chuyển đổi vì sau khi chuyển đổi giá trị cân bằng C lớn hơn 1 - 3 lần (lạc) và 8 lần (lạc – khoai lang) so với giá trị này ở HCT lúa - lúa không chuyển đổi trên cùng loại đất. Kết quả này cho thấy lượng SOC năm 2010 ở HCT lúa – lúa chuyển đổi thành lạc hoặc lạc – khoai lang lớn hơn lượng SOC năm 2010 ở HCT lúa – lúa không chuyển đổi. Nguyên nhân là do sau khi chuyển đổi thành HCT lạc hoặc lạc – khoai lang lượng C bổ sung vào đất tăng (chủ yếu là từ phân chuồng), bên cạnh đó đất ở vùng ĐBVB trồng lạc, hoặc khoai lang thường có thành phần cơ giới nhẹ, và điều kiện nhiệt ẩm ở khu vực thuận lợi làm cho quá trình phân giải SOM nhanh. Ngược lại, ở các HCT chuyển đổi từ trồng lạc – khoai lang hoặc lạc thành trồng lúa, lượng SOC giảm sau khi chuyển đổi do lượng C bô sung giảm (không còn nguồn phân chuồng bổ sung, chủ yếu là từ phụ phẩm cây lúa), hơn nữa đất ở khu vực thường có thành phần cơ giới nhẹ, điều kiện nhiệt ẩm thuận lợi làm cho quá trình khoáng hoá SOM nhanh. Như vậy, lượng SOC năm 2010 ở HCT lạc hoặc lạc – khoai lang chuyển đổi thành lúa – lúa nhỏ hơn lượng SOC năm 2010 ở HCT lạc hoặc lạc – khoai lang không chuyển đổi. Tuy 20 nhiên, ở HCT lạc, và lạc – khoai lang chuyển đổi thành lúa – lúa ở vùng ĐBVB huyện Cam Lộ, lượng SOC ở HCT này sau chuyển đổi có xu hướng tăng khoảng 0,1 – 0,2 tấn/ha/năm, và ngược lại, do phân chuồng không được sử dụng ở khi trồng lạc. Ở các HCT chuyển đổi từ trồng lúa thành trồng ngô – đậu hoặc sắn, lượng SOC giảm sau khi chuyển đổi và ngược lại, đồng nghĩa với lượng SOC năm 2010 ở HCT lúa – lúa chuyển