1. Họ và tên nghiên cứu sinh: NGÔ ĐỨC MINH;         

2.Giới tính: Nam

3. Ngày sinh:     22/10/1980                                                       

4. Nơi sinh: Vĩnh Phúc

5. Quyết định công nhận  nghiên cứu sinh: Quyết định 3485/QĐ-KHTN-CTSV ngày 14/9/2012 của Hiệu trưởng Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội.

6. Các thay đổi trong quá trình đào tạo: Quyết định 2346/QĐ-SĐH ngày 28/05/2013 của Trường Đại học Khoa học Tự nhiên về việc điều chỉnh tập thể cán bộ hướng dẫn

7. Tên đề tài luận án: Nghiên cứu mô phỏng sự phát thải khí nhà kính (CH₄, N₂O) trong môi trường đất lúa lưu vực sông Vu Gia – Thu Bồn, tỉnh Quảng Nam.

8. Chuyên ngành: Môi trường đất và nước;                   

9. Mã số: 62440303

10. Cán bộ hướng dẫn khoa học: Hướng dẫn chính: PGS.TS Nguyễn Mạnh Khải; Hướng dẫn phụ: PGS.TS Mai Văn Trịnh

11. Tóm tắt các kết quả và đóng góp mới của luận án:

* Các kết quả chính đạt được:

- Động thái Eh, pH, nhiệt độ đất thí nghiệm: Eh đất giảm rất nhanh trong giai đoạn 0-20 NSS xuống dưới -100 mV. Ở các công thức tưới ngập, Eh đạt thấp nhất vào thời kỳ 30-50 NSS, giai đoạn cuối đẻ nhánh và làm đòng (từ -171 mV đến -233 mV trong vụ ĐX và từ -158 đến -239 mV trong vụ HT), sau đó thì tăng nhẹ dần cho đến cuối vụ. Ở chế độ tưới khô ướt xen kẽ, Eh cũng giảm nhanh trong giai đoạn 20-30 NSS xuống ngưỡng -145 mV đến -190 mV, nhưng tăng mạnh đến 109 mV và 116 mV sau khi rút nước phơi lộ mặt ruộng giữa vụ (32-47 NSS ở vụ ĐX và 28-41 NSS ở vụ HT), và lại giảm nhanh khi ruộng được tưới ngập trở lại trong giai đoạn lúa làm đòng và trỗ bông. pH đất đất lúa thí nghiệm ít biến động và dao động trong phạm vi gần trung tính (6,0-6,2). Nhiệt độ đất quan trắc trong các ngày lấy mẫu khí ở vụ HT cao hơn vụ ĐX từ 3,5-5^oC.

- Áp dụng chế tưới ướt khô xen kẽ giảm phát thải CH₄ từ 15-45% nhưng làm tăng phát thải N₂O (12-32%) so với biện pháp tưới ngập. Cường độ phát thải và tổng phát thải/vụ của CH₄ và N₂O ở vụ HT cao hơn ở vụ ĐX từ 9-35%. Cường độ phát thải CH₄ cao nhất xuất hiện vào giai đoạn lúa đẻ nhánh tối đa đến phân hóa đòng (45-60 NSS). Cường độ phát thải N₂O khá biến động, kéo dài từ 25-85 NSS, đạt cao nhất trong các gia đoạn rút nước giữa vụ.

- So sánh tương quan phát thải CH₄ và N₂O ngày quan trắc từ thí nghiệm và tính toàn bằng mô hình DNDC kiểm định cho thấy: hệ số tương quan R² đạt trên 0,8, hệ số RMSE dao động 0,16-0,23 và chỉ số EF của mô hình > 0,70. Nhiệt độ, thành phần cơ giới, hàm lượng SOC, chế độ tưới, mức phân hữu cơ (phân chuồng) là yếu tố chính tác động lớn đến phát thải CH₄; và nhiệt độ, lượng SOC, chế độ tưới, mức phân khoáng N, phân hữu cơ là yếu tố chính tác động đến phát thải N₂O.

- Mối quan hệ giữa Eh và pH đất với cường độ phát thải CH₄: Cường độ phát thải khí CH₄ từ đất lúa của cả hai điểm TN có tương quan nghịch và khá chặt (hệ số tương quan R dao động từ -0,66 đến -0,79, với p < 0,05) với Eh đất. Tương quan giữa pH đất và cường độ phát thải CH₄ nghịch nhưng yếu với hệ số tương quan R từ -0,16 đến -0,30. Mối quan hệ giữa Eh và pH đất với cường độ phát thải N₂O: cường độ phát thải N₂O và Eh đất lúa ở hai điểm TN có tương quan thuận nhưng mức độ tương quan yếu (từ 0,30 đến 0,52). Eh ở cả hai chế độ tưới không nằm trong khoảng Eh tối ưu cho phát thải N₂O, nên tương quan giữa phát thải N₂O và Eh không rõ như đối với phát thải CH₄.

- Năng suất lúa giữa 2 chế độ tưới dao dộng từ 579-611 g thóc/m² trong vụ ĐX và từ 502-515 g thóc/m² trong vụ HT chứng tỏ áp dụng chế độ tưới tiết kiệm không làm giảm năng suất lúa so với tưới ngập truyền thống. Phát thải tích lũy CH₄-SP ở chế độ tưới TTK thấp hơn 17-37% so với chế độ tưới TN. Phát thải tích lũy CH₄-SP ở mức bón MB1 thấp hơn 7-16% so với mức bón MB2. Năng suất thực thu trong vụ HT thấp hơn 13-20% so với vụ ĐX, nhưng phát thải CH₄-DT vụ HT lại cao hơn 7-26% so với vụ ĐX nên phát thải CH₄-SP vụ HT cao hơn 21-30% so với vụ ĐX. Phát thải tích lũy N₂O-SP ở chế độ tưới TN thấp hơn 21-36% so với chế độ tưới TTK nhưng phát thải tích lũy N₂O-SP không có sự khác biệt có ý nghĩa thống kê giữa hai mức phân bón. Vì phát thải N₂O-DT vụ HT lại cao hơn 11-35% so với vụ ĐX nên phát thải N₂O-SP vụ HT cao hơn 24-44% so với vụ ĐX.

- Trên quy mô vùng, hệ canh tác lúa-lúa có mức phát thải CH₄ ước lượng đạt mức 451 kgCH₄/ha/năm ở chế độ TN và giảm 17-42% khi áp dụng chế độ rút nước giữa vụ. Mức phát thải N₂O tăng 8%-32% (theo số lần rút nước) khi rút nước giữa vụ so với tưới ngập. Nhóm đất phù sa phát thải nhiều khí N₂O so với đất xám, trong khi nhóm đất xám phát thải nhiều khí CH₄ so nhóm đất phù sa.

- Khi chuyển từ tưới ngập sang chế độ tưới rút nước ít nhất 1 lần giữa vụ, tổng lượng  phát thải khí CH₄ toàn lưu vực sẽ giảm hơn 4.300 tấn CH₄/năm (tương đương 107.530 tấn CO₂tđ/năm tương đương), trong khi tổng lượng phát thải khí N₂O sẽ tăng thêm hơn 22,8 tấn N₂O/năm (tương đương 6.735 tấn CO₂e/năm). Khu vực có lượng phát thải CH₄ và N₂O từ canh tác lúa lớn là các huyện Điện Bàn, Duy Xuyên, Thăng Bình, Đại Lộc, Phú Ninh.

- Áp dụng tưới 1RN làm tăng 12% lượng N₂O phát thải/năm nhưng do lượng N₂O phát thải rất nhỏ (228 tấn N₂O/năm, hay 6735 tấn CO₂tđ) nên không làm ảnh hưởng đến tổng mức giảm phát thải CO₂tđ (GWP) tích lũy từ mức giảm phát thải CH₄ (do rút nước) mang lại. Nếu áp dụng chế độ tưới 1RN, GWP toàn lưu vực sẽ giảm gần 100.000 tấn CO₂tđ, tương đương giảm 1,5 tấn CO₂tđ/ha đất lúa/năm.

- Đề xuất hệ số phát thải CH₄ sử dụng trong kiểm kê KNK vùng nghiên cứu (theo Tier 2 của IPCC): 1,8 kg CH₄/ha/ngày (vùng trung du) và 3,3 kg CH₄/ha/ngày (vùng đồng bằng) đối với chế độ tưới ngập thường xuyên (theo truyền thống); Hệ số tỷ lệ cho các chế độ tưới tiêu khác nhau (SFw): 0,66 (vùng trung du) và 0,58 (vùng đồng bằng) đối với chế độ cạn/rút nước 1 lần; 0,56 (vùng trung du) và 0,47 (vùng đồng bằng) đối với chế độ cạn/rút nước nhiều lần.

*Đóng góp mới của luận án:

- Nghiên cứu đầu tiên ở lưu vực sông VG-TB kết hợp 3 thành phần trong một nghiên cứu điển hình: (i) dữ liệu thực địa về lượng phát thải KNK theo các cách quản lý khác nhau (quản lý nước, sử dụng phân bón) ở địa điểm nghiên cứu; (ii) dữ liệu về phương thức canh tác được thu thập từ nông dân địa phương và đặc trưng về khí hậu, đất đai… (iii) các kết quả định lượng về phát thải KNK được tính toán bằng mô hình DNDC đã được hiệu chỉnh và kiểm định phù hợp các hiện trạng của địa phương.

- Sử dụng dữ liệu không gian và kỹ thuật GIS để tích hợp kết quả tính toán từ mô hình DNDC vào bản đồ để mô tả phân bố không gian hiển các vùng với các mức độ phát thải CH₄ và N₂O khác nhau, dựa trên các chế độ tưới khác nhau, cho thấy hiệu quả và tiềm năng giảm phát thải CH₄ và N₂O của các biện pháp quản lý tưới trong canh tác lúa nước tại vùng nghiên cứu. 

- Đề xuất hệ số phát thải CH₄ (EFi) và hệ số tỷ lệ đối với các chế độ tưới (SFw) (sử dụng để tính toán kiêm kê KNK theo Tier 2 của IPCC) và lộ trình áp dụng tưới tiết kiệm riêng cho khu vực nghiên cứu, từ góp phần hoàn thiện bộ cơ sở dữ liệu quốc gia về phát thải KNK trong nông nghiệp.

12. Khả năng ứng dụng thực tiễn:

- Những kết quả thu được từ nghiên cứu này sẽ là dữ liệu cơ sở có giá trị trong công tác kiểm kê KNK từ sản xuất nông nghiệp nói chung và sản xuất lúa nói riêng của toàn vùng và các khu vực có điều kiện tương tự ở Việt Nam.

 - Các kết quả nghiên cứu còn có thể được sử dụng trong lập kế hoạch quản lý đất đai với trọng tâm là các lồng ghép các chiến lược giảm nhẹ BĐKH vào trong các dự án, chương trình phát triển sản xuất nông nghiệp ở khu vực ven biển miền Trung Việt Nam.

13. Các hướng nghiên cứu tiếp theo:

- Nghiên cứu về mối tương quan giữa động thái của nguyên tố Fe và Mn di động trong đất lúa đối với sự hình thành và phát thải CH4 tại vùng nghiên cứu.

- Nghiên cứu về ảnh hưởng tổng hợp các biện pháp canh tác lúa (làm đất, vùi rơm rạ…), chế độ bón phân, chế độ tưới đến động thái phát thải KNK (cường độ và lượng phát thải) theo các loại đất và vùng sinh thái khác nhau

- Hoàn thiện quy trình canh tác lúa phát thải thấp cho vùng nghiên cứu.

14. Các công trình công bố liên quan đến luận án:

[1]. Ngo Duc Minh, Mai Van Trinh, Reiner Wassmann, Tran Dang Hoa, Nguyen Manh Khai (2014), “Farmer’s Perception and Farming Practices in Rice Production under Changing Climate: Case Study in Quang Nam Province”, VNU Journal of Science: Earth and Environmental Sciences (2014), 30 (4), 25-40.

[2]. Ngo Duc Minh, Mai Van Trinh,  Reiner Wassmann, Bjorn Ole Sander, Tran Dang Hoa, Nguyen Le Trang, Nguyen Manh Khai (2015), “Simulation of Methane Emission from Rice Paddy Fields in Vu Gia-Thu Bon River Basin of Vietnam with the DNDC Model: Field Validation and Sensitivity Analysis”, VNU Journal of Science: Earth and Environmental Sciences (2015), 31 (1), 36-48.

[3]. Ngo Duc Minh, Mai Van Trinh,  Reiner Wassmann, Nguyen Manh Khai, Bjorn Ole Sander, Tran Dang Hoa (2015), “Application of the ORYZA2000 model for rice-yield change assessment and yield gap analysis in the Vu Gia-Thu Bon river basin, Vietnam”, VNU Journal of Science: Natural Sciences and Technology (2015), 31 (1S),  56-70.

[4]. Ngo Duc Minh, Mai Van Trinh, Tran Dang Hoa, Hoang Trong Nghia, Nguyen Manh Khai, Nguyen Le Trang, Bjorn Ole Sander, Reiner Wassmann (2016), “Modelling Nitơ-ôxít (N2O) emission from rice field in impacts of farming practices: A case study in Duy Xuyen district, Quang Nam province (Central Vietnam)”, Journal of Vietnamese Environment (J. Viet. Env) – Special Issue (2016). 8 (4), pp.223-228. DOI: 10.13141/jve.vol8.no4.pp223-228. Published online by Technische Universität Dresden. ISSN 2193-6471. https://oa.slub-dresden.de/ejournals/jve.

[5]. Ho Quang Duc, Nguyen Quang Hai, Tran Minh Tien, Ngo Duc Minh (2011), “Overview of nitrogen circulation and mitigation of nitrogen emissions from rice production in Vietnam”, Proceedings of International Seminar on Increased Agricultural Nitrogen Circulation in Asia: Technological Challenge to Mitigate Agricultural Nitrogen Emissions. GIS Convention Center of National Taiwan University September 27-28 (2011) - Taipei, Taiwan. pp115-120.

[6]. Leocadio Sebastian, Ngo Duc  Minh (2016), “Doing it Right - Up-scaling Alternate Wetting and Drying (AWD) Technology in Vietnam”, In “Reaching more farmers – innovative approaches to scaling up climate smart agriculture” - CCAFS Working Paper 135 (2016). Copenhagen, Denmark: CGIAR Research Program on Climate Change, Agriculture and Food Security (CCAFS), edited by Westermann O, Thornton P, Förch W..

[7]. Agnes Tirol-Padre, Ngo Duc Minh, Tran Dang Hoa, Hoang Trong Nghia, Le Van An, Reiner Wassmann, Bjoern Ole Sander (2016), “Carbon Footprint Analysis of Rice Production in Quang Nam Province (Central Vietnam): Greenhouse Gas Emissions in Different Landscapes and Impacts of Alternate Wetting and Drying”, In Land Use and Climate Change Interactions in Central Vietnam - Springer Book Series on Water Resources Development and Management (2016), edited by  Alexandra Nauditt, Lars Ribbe.  ISBN 978-981-10-2623-2.