Gia tăng phát thải khí nhà kính là nguyên nhân chính gây biến đổi khí hậu. Nông nghiệp tiên tiến hướng tới giảm phát thải và tăng tích trữ carbon trong đất. Kỹ thuật đồng vị bền, đặc biệt 13C và 15N, là công cụ hiệu quả để theo dõi dòng carbon từ khí quyển vào đất. Tuy nhiên, ứng dụng và công bố về kỹ thuật này ở Việt Nam còn hạn chế, dù đã được áp dụng rải rác trong nông nghiệp từ những năm 1980. Đồng bằng sông Hồng với diện tích đất phù sa lớn, vùng thâm canh lúa và ngô, có tiềm năng lớn trong hấp thụ và lưu trữ carbon, nhưng việc đánh giá khả năng này và động thái carbon còn thiếu nghiên cứu. Các nhà khoa học Việt Nam cần tìm ra biện pháp canh tác và cơ cấu cây trồng tối ưu để duy trì và tăng lượng carbon hữu cơ trong đất, cũng như xác định lượng carbon mất đi hoặc tích lũy hàng năm. Việc sử dụng đồng vị tự nhiên 13C có thể cung cấp câu trả lời cho những vấn đề này.

Vì các lý do trên, ThS. Nguyễn Thị Hồng Thịnh, Viện Khoa học và Kỹ thuật Hạt nhân - Viện Năng lượng nguyên tử Việt Nam cùng các cộng sự đã thực hiện đề tài: “Sử dụng kỹ thuật đồng vị để đánh giá khả năng tích lũy CO2 trong đất của một số mô hình canh tác nông nghiệp ở đồng bằng Bắc Bộ” với mục tiêu xây dựng được quy trình xử lý và phân tích thành phần đồng vị 13C trong chất hữu cơ đất (Soil Organic Matter-SOM) và trong cây trồng; đánh giá lượng CO2 – C tích lũy trung bình năm trong đất canh tác nông nghiệp tại Huyện Đông Anh và Huyện Đan Phượng; góp phần xây dựng bộ cơ sở dữ liệu về tỷ lệ 13C/12C trong cây Ngô và Lúa trên đất canh tác nông nghiệp ở Huyện Đông Anh và Huyện Đan Phượng và hỗ trợ đào tạo nghiên cứu sinh cho cán bộ phòng thí nghiệm Thủy văn Đồng vị.

Từ những kết quả nghiên cứu thu được, đề tài đưa ra các kết luận như sau:

1. Quy trình phân tích thành phần đồng vị d13C trên hệ thống Khối phổ kế tỷ số đồng vị EA-IRMS đã được nghiên cứu và áp dụng thành công đối với các mẫu đất và và mẫu thực vật (lúa, ngô) tại Đông Anh và Đan Phượng. Phương pháp khuếch tán bằng axit HCl đã được dùng loại bỏ hoàn toàn cacbon vô cơ trong thời gian 6h. Độ lặp lại của phương pháp phân tích đạt 0,21‰ và độ không đảm bảo đo đạt 0,24‰ đảm bảo độ tin cậy của phương pháp và phù hợp với yêu cầu của Cơ quan năng lượng nguyên tử Quốc tế IAEA đề ra đối với chỉ tiêu d13C.

2. Đã xây dựng được bộ cơ sở dữ liệu về các chỉ tiêu lý, hóa của đất theo độ sâu 0-15cm và 15-50cm đặc trưng của đất phù sa bạc màu tại Đông Anh và đất phù sa mới bồi đắp tại Đan Phượng với các cơ cấu cây trồng 2 ngô - 1 lúa, 2 lúa - 1 ngô trong thời gian 2 năm 2016-2017. Các kết quả nghiên cứu cho thấy: Hàm lượng SOC tại 2 ruộng nghiên cứu đều có tương quan thuận với SM, HA, FA, Phytolith, TN, TP và tương quan nghịch với BD, pH, C-13 và hầu như không có tương quan với TK khi dùng thuật toán hồi quy tuyến tính (Linear regression) trong phần mềm SPSS hay XLSTAT

3. Khi thay đổi cơ cấu cây trồng từ 2 vụ ngô-1 vụ lúa sang 2 vụ lúa - 1 vụ ngô, giá trị d13C trong SOC đất có xu hướng nghèo đi do tàn tích thực vật (chủ yếu là lúa) để lại tại đồng ruộng. Điều này hoàn toàn phù hợp với các nghiên cứu của thế giới khi chuyển đổi cơ cấu cây trồng từ thực vật C4 (ngô) có giá trị d13C trung bình từ -12,37 ± 0,17 ‰ đến -12,61± 0,2‰ sang thực vật C3 (lúa) có giá trị d13C trung bình từ -29,96 ± 0,19‰ đến -30,2 ± 0,2 ‰.

4. Bộ cơ sở dữ liệu về biến thiên giá trị d13C trong SOC theo độ sâu (0-15cm và 15-30cm) và theo thời gian 2016-2017 của đất phù sa tại Đan Phượng và Đông Anh đã được phân tích, đánh giá. Giá trị d13C biến thiên tỷ lệ nghịch với hàm lượng carcbon hữu cơ trong đất. Giá trị d13C ở tầng 0-15 cm thường nghèo hơn ở tầng 15-30 cm trung bình từ 3‰ đến 4‰, và khi chuyển đổi cơ cấu cây trồng từ thực vật C4 (ngô) sang thực vật C3 (lúa), giá trị d13C trong SOC bị nghèo đi trung bình từ 2,4 ‰ đến 3,4‰ ( tầng 0-15cm) và từ 1,3‰ đến 1,4‰ (tầng 15-30cm).

5. Thành phần đồng vị và chỉ số d13C là chỉ số phản ánh rõ ràng khả năng lưu trữ C trong đất canh tác nông nghiệp. Khả năng tích lũy CO2 dưới dạng cacbon hữu cơ trong đất phụ thuộc vào phương thức canh tác: phương thức canh tác 2 lúa+ 1 ngô/năm có khả năng tích lũy CO2 tốt hơn phương thức 2 ngô+1 lúa đối với trường hợp không để lại phụ phẩm và để lại phụ phẩm thực vật sau thu hoạch. Lượng CO2 tích lũy trung bình năm 2017 có thể đạt 34,55 ± 2,93 tấn CO2/ha tại Đan Phượng và 29,48 ± 2,20 tấn CO2/ha tại Đông Anh.

Như vậy, đề tài đã xây dựng được quy trình phân tích thành phần đồng vị bền δ13C trong SOM áp dụng trong nghiên cứu đánh giá khả năng lưu trữ C trong đất canh tác nông nghiệp đồng bằng Sông Hồng. Làm rõ được quy luật biến đổi d13C trong đất phù sa ở đồng bằng Bắc Bộ. Từ đó, xác định nguồn gốc và tỷ lệ đóng góp cacbon từ thực vật vào tổng hàm lượng SOC trong đất và phương thức thức canh tác nông nghiệp có ảnh hưởng lớn đến khả năng tích trữ C trong đất.

Có thể tìm đọc toàn văn Báo cáo kết quả nghiên cứu của Đề tài (Mã số 20675/2022) tại Cục Thông tin, Thống kê.

P.T.T (NASTIS)