Ngày 22-11-2016, Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn đã ban hành Quyết định số 4831/QĐ-BNN-KHCN về việc ban hành sổ tay hướng dẫn đo phát thải khí nhà kính (KNK) trong canh tác lúa. Cuốn Sổ tay là kết quả của nhiệm vụ môi trường được Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn giao Viện môi trường Nông nghiệp thực hiện.
Hiện nay, hầu hết các hoạt động đo đạc, kiểm kê KNK ngành nông nghiệp vẫn còn dựa chủ yếu vào hướng dẫn từ các tài liệu tham khảo nước ngoài, chưa có hướng dẫn chính thức của cơ quan quản lý ngành về phương pháp đo đạc và tính toán. Điều này khiến cho các nhà nghiên cứu cũng như cán bộ thực hiện công tác đo đạc KNK gặp nhiều khó khăn khi thực hiện. Do đó, cuốn sổ tay này sẽ trình bày kết quả chuẩn hóa phương pháp lấy mẫu, dụng cụ lấy mẫu, phân tích, tính toán phát thải KNK, là tài liệu tham khảo kỹ thuật cho các cơ sở đào tạo, cán bộ kỹ thuật, cán bộ nghiên cứu và nhà quản lý liên quan đến hoạt động đo đạc, tính toán và kiểm kê phát thải KNK trong canh tác lúa. Từ đó góp phần hoàn thiện hệ thống Đo đạc, Báo cáo và Thẩm định (MRV), hỗ trợ thực hiện kiểm kê quốc gia và xây dựng các hoạt động giảm nhẹ phù hợp với điều kiện quốc gia của Việt Nam. Sổ tay này áp dụng cho công tác nghiên cứu, đo đạc, tính toán phát thải khí nhà kính CH4 và N2 O trong canh tác lúa nước.
Thiết bị dụng cụ lấy mẫu thiết kế như hình vẽ:
Hình dạng: tùy vào vật liệu sẵn có và mật độ gieo cấy (sạ) mà có thể thiết kế hộp lấy mẫu khí theo dạng hình trụ, hình hộp vuông hay hình hộp chữ nhật cho phù hợp; Kích thước: thể tích tối thiểu chứa khoảng 125 lít, chiều cao hộp lấy mẫu phải cao hơn 10 cm so với chiều cao tối đa của cây lúa; Vật liệu, cấu tạo: có thể bằng kính, nhựa, nhựa tráng nhôm, mica.
Điểm đặt thiết bị lấy mẫu (chân đế) cần phản ánh được tính đại diện cho hệ thống canh tác lúa và được đặt cách bờ ruộng ít nhất 2m; Chân đế được đặt sâu dưới mặt đất từ 7 - 10cm, trường hợp các vùng đất có tầng canh tác quá dày thì tốt nhất nên để chân đế chạm được tầng đế cày; Chân đế nên đặt trước khi lấy mẫu lần đầu tiên 1 ngày (24h), sau đó đặt cố định trên ruộng lúa trong suốt quá trình lấy mẫu (cả vụ lúa).
Các trang thiết bị, dụng cụ đi kèm phục vụ công tác lấy mẫu: Nhiệt kế: đo nhiệt độ ngoài trời vào thời điểm lấy mẫu khí; Sơ đồ các vị trí lấy mẫu; Nhãn ghi kí hiệu mẫu; Hộp đựng mẫu để vận chuyển và bảo quản mẫu tránh bị va đập; Dụng cụ ghi chép: bút các loại (bút chì, bút viết kính không nhòe), túi PE các loại, sổ nhật ký; Máy định vị (GPS) cầm tay; Thước để đo mực nước; Máy chụp ảnh, máy quay phim (nếu cần); Các dụng cụ bảo hộ: mũ, áo mưa, ủng cao su, găng tay, khẩu trang, kính; Keo silicon để xử lý nhanh các tình huống bị hở hộp lấy mẫu khí; -Thuốc và dụng cụ cứu thương khi cần.
Điểm đặt thiết bị lấy mẫu (chân đế) cần phản ánh được tính đại diện cho hệ thống canh tác lúa và được đặt cách bờ ruộng ít nhất 2m; Chân đế được đặt sâu dưới mặt đất từ 7 - 10cm, trường hợp các vùng đất có tầng canh tác quá dày thì tốt nhất nên để chân đế chạm được tầng đế cày; Chân đế nên đặt trước khi lấy mẫu lần đầu tiên 1 ngày (24h), sau đó đặt cố định trên ruộng lúa trong suốt quá trình lấy mẫu (cả vụ lúa); Đặt cầu tre (dài ít nhất 2m) nối từ bờ ruộng đến vị trí lấy mẫu sao cho vị trí cầu tre cách vị trí đặt chân đế khoảng 20cm để thuận lợi cho quá trình thao tác lấy mẫu và tránh làm xáo trộn tầng đất dưới chân đế, dẫn tới ảnh hưởng đến kết quả phát thải CH4 và N2O.
Cơ chế phát thải CH4 : Khí CH4 phát thải vào khí quyển thông qua 3 con đường (Schütz, et al., 1989): (i) thông qua các mô khí bên trong thân cây lúa từ đó phát tán qua lóng và phiến lá lúa (chiếm 90% tổng lượng CH4 phát thải từ ruộng lúa), (ii) phát thải CH4 từ đất qua tầng nước mặt ruộng và bay vào không khí thông qua cơ chế khuếch tán gradient nồng độ (chiếm 9% tổng lượng CH4 phát thải từ ruộng lúa) và (iii) thông qua sủi bọt khí trong tầng nước mặt trên ruộng lúa (chiếm 1% tổng lượng CH4 phát thải từ ruộng lúa). Wang et al. (1997) chỉ ra rằng, phát thải CH4 chủ yếu là thông qua lá lúa, đặc biệt vào giai đoạn đầu sinh trưởng cây lúa khi mà thân và lóng cây lúa còn nhỏ. Khoảng 50% lượng CH4 phát thải thông qua phiến lá lúa vào trước giai đoạn vươn lóng. Phát thải CH4 thường tập trung vào giai đoạn lúa bắt đầu đẻ nhánh cho đến khi lúa trỗ do giai đoạn này quá trình phân hủy các hợp chất hữu cơ trong đất diễn ra mạnh cùng với sự phát triển mạnh của cây lúa. Trong khi đó giai đoạn từ lúa chín sữa cho tới khi thu hoạch phát thải CH4 sẽ giảm mạnh và đạt thấp nhất vào thời điểm thu hoạch, vì giai đoạn này người dân thường tiến hành rút nước phơi ruộng để chuẩn bị thu hoạch lúa. Bên cạnh đó phát thải CH4 phụ thuộc nhiều vào các yếu tố như: chế độ quản lý nước, phân bón (chính là phân chuồng ủ hoai hoặc phân hữu cơ), giống lúa và yếu tố mùa vụ (vụ xuân ở miền Bắc phát thải CH4 thấp, do thời tiết lạnh đầu vụ).
Cơ chế phát thải N2O: Khí N2O phát thải vào khí quyển bằng 2 con đường: theo các kẽ nứt và các ống rỗng của đất khi cạn nước; lan toả từ khoảng trống của đất vào tầng nước mặt ruộng và bay vào không khí khi nồng độ N2O cao và có áp suất lớn. Phát thải N2O phụ thuộc chính vào các yếu tố là quản lý phân bón (chính là phân đạm) và quản lý nước trên ruộng lúa. Phát thải N2O từ ruộng lúa thường là rất thấp do ruộng lúa thường xuyên ngập nước. Tuy nhiên, người ta có thể phát hiện được phát thải N2O sau khi bón phân từ 1 - 3 ngày, hoặc sau khi rút nước phơi ruộng (5 - 7 ngày) rồi lại tưới nước trở lại ruộng lúa. Do đó, cần xem xét tới các yếu tố này để có kế hoạch lấy mẫu khí N2O phù hợp đảm bảo kết quả phân tích đại diện, chính xác và tiết kiệm. Bên cạnh đó, kế hoạch lấy mẫu còn dựa trên giai đoạn sinh trưởng, chế độ tưới, chế độ bón phân và chế độ quản lý phế phụ phẩm trên đồng ruộng để quyết định thời gian và số lần lấy mẫu/ vụ cho phù hợp. Dựa trên kinh nghiệm thực tế, chúng tôi khuyến cáo tổng số lần lấy mẫu trên vụ không nên dưới 8 - 10 lần/vụ, để đảm bảo độ tin cậy và tính chính xác trong tính toán tổng lượng phát thải KNK. Các bước tiến hành lấy mẫu như sau.
Bước 1: Khóa vòi thông nước, đổ đầy nước vào rãnh nước phía trên của chân đế; Hộp lấy mẫu khí được đặt sẵn ngay gần vị trí lấy mẫu cùng với các phụ kiện kèm theo bao gồm (ắc quy, van 3 chiều, xi lanh, lọ đựng mẫu, bút viết, sổ ghi chép, đồng hồ).
Bước 2: Dựng đứng hộp lấy mẫu khí trên bờ gần với trị lấy mẫu khí; Lắp ắc quy (pin) để quạt chạy đảo khí trong thùng; Đặt hộp lấy mẫu khí vào rãnh của chân đế, chú ý tránh bị kênh làm cho không khí lọt vào hộp trong thời gian lấy mẫu; Bật quạt chạy để đảo khí ngay sau khi đặt hộp lấy mẫu khí lên chân đế; Khóa van điều áp và van của dây lấy mẫu khí. Lắp xi lanh lấy mẫu vào van 3 chiều; Lắp kim vào van 3 chiều.
Bước 3: Tiến hành lấy mẫu khí Lấy mẫu to (ngay sau khi đặt hộp lấy mẫu khí lên chân đế và khóa van điều áp): mở van ba chiều theo chiều kim đồng hồ và hút khí đầy xi lanh, sau đó khóa van ba chiều theo chiều ngược kim đồng hồ và đẩy hết khí ra ngoài. Tiếp tục mở van ba chiều tiến hành rút và đẩy xi lanh 5 lần, đến lần thứ 6, lấy 50 ml khí rồi khóa van ba chiều ngược chiều kim đồng hồ. Sau đó bơm khí vào lọ đựng mẫu đến khi căng tay, giữ nguyên trạng thái căng tay rút lọ đựng mẫu ra khỏi kim đồng thời đẩy hết khí còn dư ra ngoài; Lấy mẫu t1 , t2 , t3 tại các thời điểm 10, 20, 30 phút: cách lấy mẫu tương tự như mẫu to; Sau mỗi lần lấy mẫu cần ghi chép các thông số theo dõi vào phiếu theo dõi (phụ lục 2); Mỗi lọ đựng mẫu cần có ký hiệu nhận biết riêng; Kết thúc mỗi điểm lấy mẫu khí cần tháo nắp bịt cao su khỏi chân đế.
Bước 4: Sau khi thu mẫu, bảo quản mẫu trong thùng đựng mẫu chuyên dụng; Mẫu để nơi thoáng mát và vận chuyển mẫu về phòng phân tích trong vòng 72h.
Ngoài ra, sổ tay hướng dẫn đầy đủ phương pháp vận chuyển bảo quản mẫu, phân tích KNK trong phòng thí nghiệm, báo cáo đánh giá kết quả đo KNK.
