Luận án Nghiên cứu phát thải khí CH₄ và N₂O trong lĩnh vực trồng trọt vùng đồng bằng sông Hồng

 10 tỉnh/ thành phố trong khu vực đều sản xuất các cây trồng vụ đông với 
diện tích lớn. 
Bảng 2.5: Diện tích gieo trồng các loại cây trồng cạn hàng năm tại vùng Đồng 
bằng sông Hồng 
 (Đơn vị: nghìn ha) 
Tỉnh/Thành 
phố 
Các loại cây trồng hàng năm 
Lúa Ngô 
Khoai 
lang 
Khoai 
tây 
Sắn 
Rau, 
đậu 
các 
loại 
Mía 
Cây 
lấy 
sợi 
Cây 
có hạt 
chứa 
tinh 
dầu 
Thuốc 
lá, 
thuốc 
lào 
Hoa, 
cây 
cảnh 
Các loại 
cây hàng 
năm 
khác 
ĐBSH 971,80 68,88 20,34 3,22 3,48 156,20 1,60 0,24 33,83 3,31 5,94 4,14 
Hà Nội 171,60 19,85 2,30 0,90 28,50 0,16 4,30 
Vĩnh Phúc 54,10 1,00 2,20 1,93 9,22 0,12 4,87 0,15 1,88 
Bắc Ninh 65,50 3,05 0,29 2,02 7,08 
Hải Dương 114,90 4,19 7,54 1,19 0,09 29,91 0,05 0,08 1,57 0,01 0,69 0,46 
Hải Phòng 64,90 1,20 0,77 0,04 14,09 0,07 0,01 0,17 2,69 0,60 0,14 
Hưng Yên 63,00 8,09 0,40 
Thái Bình 155,20 12,10 3,20 41,20 0.08 0.02 4,88 0,53 1,47 0,84 
Hà Nam 62,10 8,38 0,55 0,14 8,19 0,10 0,01 6,62 0,42 0,38 
Nam Định 146,90 4,40 1,53 0,12 18,02 0,15 0,15 7,11 0,08 2,62 0,44 
Ninh Bình 73,60 6,61 1,57 0,26 0,95 0.03 4,32 
(Nguồn: Tác giả tổng hợp từ Niên giám thống kê năm 2020) 
Theo IPCC (1996) cải tiến thì phát thải N2O được tính chung cho tất cả các loại 
cây trồng cạn (diện tích gieo trồng x hệ số phát thải) trong đó hệ số phát thải trực 
tiếp được tính theo phần trăm lượng phân đạm bón. Hệ số phát thải ngầm định của 
IPCC (1996) thường được lấy là 1,025% lượng đạm bón. Căn cứ vào phân nhóm và 
tính toán của IPCC (1996) thì có thể chọn một trong những cây trồng đại diện cho 
nhóm cây trồng cạn hàng năm. Dựa vào quy mô diện tích và phân bố (Bảng 2.5) thì 
cây ngô là cây phù hợp được chọn là đại diện cho cây trồng cạn hàng năm để làm 
66 
thí nghiệm đo mức phát thải. 
Giống ngô thí nghiệm 
Nghiên cứu thực hiện thí nghiệm với giống ngô LVN17 (được công nghận năm 
1999) trồng trên đất phù sa sông Hồng tại Viện Nghiên cứu Ngô, Đan Phượng, Hà 
Nội. Giống LVN17 thuộc nhóm chín trung bình. Ở phía Bắc vụ Xuân 115 - 120 
ngày, vụ Đông 110 - 115 ngày. Cây cao 185-200 cm, chiều cao đóng bắp 75 - 95 
cm. Bắp dài trung bình 16 - 18 cm, đường kính bắp 4,5 - 5,5 cm, có từ 14 - 16 
hàng hạt. Khối lượng 1000 hạt 280 - 310 gram. Hạt bán răng ngựa vàng. Năng 
suất trung bình 50 - 55 tạ/ha, thâm canh tốt có thể đạt 60-70 tạ/ha. LVN17 có khả 
năng chịu hạn, chịu rét khá, ít nhiễm sâu bệnh. Giống có khả thích ứng rộng có thể 
trồng ở các vùng ngô trên các chân đất thâm canh khá, đặc biệt vụ Đông trên đất 2 
lúa. Khoảng cách trồng ở phía Bắc 70 x 30 cm. Thông tin chi tiết được thể hiện 
trong bảng 2.6. 
Bảng 2.6: Đặc tính của giống ngô LVN17 
TT Đặc điểm Giá trị 
1 Giống ngô LVN17 
2 Thời gian sinh trưởng 110 - 115 ngày 
3 Loại đất Đất phù sa sông Hồng tại Hà Nội 
4 Chiều cao cây 190 - 210 cm 
5 Chiều cao đóng bắp 75- 100 cm 
6 Số lá 21,0 ± 3,0 
7 Chiều dài bắp 16 - 18 cm 
8 Đường kính bắp 4,6 - 5,4 cm 
9 Số hàng hạt/bắp 14 - 16 
10 Số hạt/hàng 33 - 34 
10 Số hạt/bắp 462 - 544 
12 Khối lượng 1000 hạt (g) 280 - 310 g 
13 Tỷ lệ hạt/bắp 81% 
14 Mật độ 6 cây/m3 
15 Năng suất lý thuyết 60 - 70 tạ/ha 
16 Năng suất thực thu 60-86,5 tạ/ha 
Bố trí thí nghiệm 
67 
Các thí nghiệm của luận án đã tiến hành đo phát thải khí N2O trong vụ đông 
năm 2018 trên đất phù sa sông Hồng tại Đan Phượng, Hà Nội. Diện tích ô thí 
nghiệm 20 m2 (5 m x 4 m) và mỗi công thức được nhắc lại 3 lần. Giống ngô: 
LVN17; Mật độ cây: 6 cây/m2; Liều lượng phân bón: 500 kg phân hữu cơ vi sinh + 
164 kg N, 112 kg P2O5 và 90 kg K2O; Loại phân khoáng: phân đạm urê (46% N), 
phân supe phốt phát (16% P2O5), phân kali clorua (60% K2O). Lịch và phương thức 
bón phân cho giống ngô LVN17 tại điểm thí nghiệm được thể hiện trong bảng 2.7. 
Bảng 2.7: Lịch bón phân cho giống ngô LVN17 tại Đan Phượng, Hà Nội 
STT Thời điểm bón 
phân 
Ngày/tháng/năm 
Phương thức bón 
1 Bón lót 15/9/2018 100% hữu cơ vi sinh và lân 
2 Bón thúc lần 1 26/9/2018 30% đạm và 30% kali 
3 Bón thúc lần 2 8/10/2018 50% đạm và 50% kali 
4 Bón thúc lần 3 7/11/2018 Số phân còn lại 
Các chỉ tiêu theo dõi gồm: Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất ngô, 
phát thải khí N2O trên ruộng ngô ở các thời kì sinh trưởng: gieo, 3 - 4 lá, 7 - 8 lá, 
xoắn nõn, trổ cờ, phun râu, chín sữa, chín sáp và thu hoạch. 
2.2.2.3. Phương pháp lấy mẫu khí 
Đối với lúa: 
Mẫu khí được lấy trong 2 vụ, vụ xuân và vụ mùa năm 2018 bằng phương pháp 
sử dụng buồng kín theo thiết kế của Lindau (1991), gồm 2 phần, phần thứ nhất là 
chân đế được đóng sâu (10 cm) vào đất trong suốt vụ lúa, phần thứ 2 là hộp thu khí 
ở phía trên và có thể tháo ra và thay đổi chiều cao, phù hợp với điều kiện đất trồng 
lúa ở Việt Nam. 
- Mỗi điểm quan trắc chọn 3 vị trí 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 2 m; 
- Chân đế được đặt sâu dưới mặt đất từ 7-10 cm, trường hợp các vùng đất có 
tầng canh tác quá dầy 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); 
68 
- Đặt cầu tre (dài ít nhất 2 m) nối từ bờ ruộng đến vị trí lấy mẫu sao cho vị trí 
cầu tre cách vị trí đặt chân đế khoảng 20 cm 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. 
Hình 2.2: Bản vẽ thiết kế hộp đo phát thải cho cây lúa và chân hộp 
Thiết kế hộp đo khí 
Chân đế hộp: Kích thước chân đế (chiều rộng x chiều dài x chiều cao) là 60 cm 
x 40 cm x 30 cm. 
Buồng đo khí: Kích thước buồng (chiều cao nhất 2 m) 40 cm x 60 cm x 100 
cm. Buồng có gắn quạt gió đảo khí, hệ thống điều áp, hệ thống điện, nhiệt kế) 
Lấy mẫu khí thực hiện theo Sổ tay Hướng dẫn quan trắc phát thải KNK từ canh 
tác lúa nước (Mai Văn Trịnh và cộng sự, 2016). Khi đặt hộp thu khí lên chân đế, 
nước được thêm vào các đường rãnh để ngăn khí thất thoát khỏi hộp trong quá trình 
lấy mẫu. Tất cả các mép đều được ngăn bằng một vách ngăn bằng cao su. Trên đỉnh 
hôp có gắn nhiệt kế để đo nhiệt độ, và hai quạt thông khí nhỏ (12V) để điều khiển 
áp suất và ống nhựa với chiều dài 7,6 m và đường kính 1,5 mm để duy trì một áp 
suất khí cân bằng giữa bên trong và bên ngoài của hộp và giảm thiểu sự pha trộn các 
chất khí bên trong và bên ngoài hộp. Một cầu gỗ được lắp đặt từ bờ ruộng đến sát 
hộp thu khí để tránh tác động vào đất trong quá trình lấy mẫu. Mẫu khí được lấy 
trong khoảng thời gian từ 8 giờ sáng đến 10 giờ trưa. Phương pháp lấy mẫu khí: sử 
69 
dụng xi lanh 60 ml để rút các mẫu khí 10 phút/lần (0, 10, 20, 30 phút). Kim tiêm 
được đưa vào ống dẫn khí từ hộp thu khí, mở van theo hướng đi từ hộp thu khí về xi 
lanh. Tiến hành rút và đẩy xi lanh 5 lần, đến lần thứ 6 ta lấy khoảng 50 ml rồi khóa 
van lại, rút xi lanh ra. Khí trong xi lanh ngay lập tức được đưa vào trong lọ đựng mẫu 
bằng thủy tinh (3 mL, 829 W, Công ty Labco), nút bằng nút cao su có màng bọc chặt 
và đã hút chân không. Sau mỗi lần lấy mẫu, ghi chép nhiệt độ trong hộp, thời gian lấy 
mẫu và mực nước trong ruộng vào phiếu theo dõi. Mẫu khí thu được ngay lập tức 
chuyển vào lọ đựng mẫu đi phân tích. Chênh lệch dòng khí giữa 2 lần đo tại mỗi điểm 
chính là lượng phát thải CH4 và N2O trong khoảng thời gian 10 phút. (Mai Văn Trinh 
và cộng sự, 2016). 
Mẫu để phân tích khí CH4 và N2O được lấy ở tại các giai đoạn: bén rễ hồi xanh, đẻ 
nhánh, vươn lóng, phân hóa đòng, phát triển đòng, trỗ bông, nở hoa thụ phấn, chín sữa, 
chín sáp, chín thu hoạch. Thời gian từng vụ được thể hiện trong bảng 2.8: 
Bảng 2.8: Thời gian vụ xuân, vụ mùa tại các điểm thí nghiệm 
Điểm 
Loại đất, công thức 
luân canh 
Ngày thu hoạch 
Vụ xuân Vụ mùa 
1 Phù sa 2 lúa (HN) 
từ 26/02/2018 đến 
18/6/2018 
từ 6/7/2018 đến 
19/10/2018 
2 Phù sa 2 lúa (NĐ) 
từ 28/02/2018 đến 
21/6/2018 
từ 11/7/2018 đến 
24/10/2018 
3 Phù sa 2 lúa (TB) 
từ 26/02/2018 đến 
23/6/2018 
từ 03/7/2018 đến 
16/10/2018 
4 Phù sa 2 lúa 1 màu (TB) 
từ 25/2/2018 đến 
22/6/2018 
từ 24/6/2018 đến 
13/10/2018 
5 Phù sa 2 lúa 1 màu (HD) 
từ 23/2/2018 đến 
19/6/2018 
từ 21/6/2018 đến 
10/10/2018 
6 Mặn 2 lúa (NĐ) 
từ 25/02/2018 đến 
18/6/2018 
từ 11/7/2018 đến 
24/10/2018 
7 Mặn 2 lúa (NĐ) 
từ 27/2/2018 đến 
22/6/2018 
từ 8/7/2018 đến 
24/10/2018 
8 Mặn 2 lúa (TB) 
từ 27/2/2018 đến 
21/6/2018 
từ 8/7/2018 đến 
25/10/2018 
9 Phèn 2 lúa (TB) 
từ 03/3/2018 đến 
09/6/2018 
từ 13/7/2018 đến 
26/10/2018 
10 Xám 2 lúa (HN) 
từ 27/2/2018 đến 
11/6/2018 
từ 14/6/2018 đến 
9/11/2018 
70 
Tổng số mẫu lấy tại 1 điểm thí nghiệm trong mỗi vụ là: 8 đợt lấy mẫu× 4 lần 
nhắc lại × 4 thời điểm (0; 10; 20; 30) = 128 mẫu. Tổng số mẫu lấy tại tất cả các 
điểm trong 2 vụ là 128 mẫu/vụ × 10 điểm thí nghiệm × 2 vụ = 2560 mẫu. 
Phương pháp bảo quản và vận chuyển mẫu về phòng phân tích: (1) Vận 
chuyển mẫu: Sau khi lấy mẫu xong, sắp xếp lọ mẫu theo lô, tránh va đập, chuyển 
mẫu về phòng phân tích trong vòng 72h; (2) Bảo quản mẫu: Trong quá trình chờ 
phân tích mẫu được bảo quản ở nhiệt độ phòng (25°C), ẩm độ 70-80%. Mẫu nên 
được phân tích sớm trong vòng 15 ngày sẽ cho kết quả chính xác, không lưu mẫu 
quá 30 ngày. 
Đối với ngô: 
Mẫu khí được lấy ở các giai đoạn sinh trưởng, phát triển của ngô (thời điểm 
ngô 4-5 lá, 7-8 lá, xoáy nõn, phun râu- trổ cờ, chín sữa, chín sáp 1 lần, và đặc biệt 
có lấy tập trung hơn vào các thời điểm bón phân (tại ngày bón phân, sau bón phân 1 
ngày, 3 ngày và 7 ngày). Tổng số mẫu là: 16 đợt lấy mẫu x 4 thời điểm (0, 10, 20, 
30) x 3 hộp thu khí = 192 mẫu]. 
Hộp đo khí 
Chân hộp đo khí 
Hình 2.3: Bản vẽ thiết kế hộp đo khí và chân hộp đo khí phục vụ lấy mẫu khí 
trên ruộng ngô 
Phương pháp và kỹ thuật lấy mẫu 
- Đặt hộp đo khí tại vị trí cần đo trước 1 ngày để ổn định mặt đất. Khi đặt, 
kiểm tra kỹ chân đế để tránh bị kênh làm cho không khí lọt vào trước khi đo. Sau ít 
nhất 24 giờ, có thể bắt đầu tiến hành hút mẫu khí. 
71 
- Sử dụng xi lanh 60 ml để rút các mẫu khí 10 phút/lần (0,10, 20, 30 phút). Kim 
tiêm được đưa vào ống dẫn khí từ hộp thu khí, mở van theo hướng đi từ hộp thu khí 
về xi lanh. Tiến hành rút và đẩy xi lanh 5 lần, đến lần thứ 6 ta lấy khoảng 50 ml rồi 
khóa van lại, rút xi lanh ra. Khí trong xi lanh ngay lập tức được đưa vào trong lọ đựng 
mẫu bằng thủy tinh (3 mL, 829 W, Công ty Labco), nút bằng nút cao su có màng bọc 
chặt và đã hút chân không. Sau mỗi lần lấy mẫu, ghi chép nhiệt độ trong hộp, thời 
gian lấy mẫu vào phiếu theo dõi. Mẫu khí thu được ngay lập tức chuyển vào lọ đựng 
mẫu đi phân tích. Chênh lệch dòng khí giữa 2 lần đo tại mỗi điểm chính là lượng phát 
thải trong khoảng thời gian 10 phút. (Mai Văn Trinh và cộng sự, 2016). 
Lịch lấy mẫu được thể hiện trong bảng 2.9. 
Bảng 2.9: Lịch lấy mẫu khí để đo phát thải trên ruộng ngô theo thời gian sinh 
trưởng và các giai đoạn bón phân tại điểm nghiên cứu 
STT Giai đoạn sinh trưởng Ngày/tháng/năm 
1 Gieo 15/9/2018 
2 Bón lót 15/9/2018 
3 1 ngày sau bón lót 16/9/2018 
4 3 ngày sau bón lót 18/9/2018 
5 7 ngày sau bón lót 22/9/2018 
6 1 ngày sau bón thúc 3 - 4 lá 27/9/2018 
7 3 ngày sau bón thúc 3 - 4 lá 29/9/2018 
8 7 ngày sau bón thúc 3 - 4 lá 3/10/2018 
9 1 ngày sau bón thúc 7 - 8 lá 9/10/2018 
10 3 ngày sau bón thúc 7 - 8 lá 11/10/2018 
11 7 ngày sau bón thúc 7 - 8 lá 15/10/2018 
12 Xoáy nõn 31/10/2018 
13 Trỗ cờ 10/11/2018 
14 Phun râu 15/11/2018 
15 Chín sữa 30/11/2018 
16 Răng ngựa 12/12/2018 
17 Thu hoạch 3/1/2019 
72 
2.2.2.4. Phương pháp phân tích mẫu khí 
Phương pháp phân tích mẫu khí: Các mẫu khí được phân tích bằng sắc ký khí. 
Khí CH4 được xác định bằng máy dò ion hóa ngọn lửa (FID) ở nhiệt độ 300C và 
N2O được xác định bằng điện tử chụp dò (ECD) ở nhiệt độ 350C. 
Phương pháp tính toán lượng phát thải KNK: Cường độ phát thải khí CH4 
(mg/m2/giờ) hoặc N2O (µg/m2/giờ) được tính toán bằng cách sử dụng phương trình 
sau đây của Smith và Conen (2004): 
= 0
C V M P 273
F
t A V P T
Trong đó: 
- ∆C là sự thay đổi nồng độ khí CH4 hoặc N2O trong khoảng thời gian ∆t; 
- A là diện tích đáy của hộp đo khí; 
- M là khối lượng nguyên tử của khí đó; 
- V là thể tích chiếm bởi 1 mol khí ở nhiệt độ và áp suất tiêu chuẩn (22,4 L); 
- P là áp suất khí quyển (mbar), P0 là áp suất tiêu chuẩn (1013 mbar); 
- T là nhiệt độ Kelvin (oK); 
Tkelvin: 273+ Ttb 
Ttb = (T0+ T1 + T2 + T3)/4 
Tổng tích lũy phát thải của CH4, hoặc N2O trong cả vụ lúa được tính toán bằng 
cách sử dụng công thức hình thang như sau: 
Tổng tích lũy phát thải của CH4 hoặc N2O = (𝑛2 − 𝑛1) ×
𝐹𝑛1+𝐹𝑛2
2
+
(𝑛3 − 𝑛2) ×
𝐹𝑛2+𝐹𝑛3
2
+. . . +(𝑛𝑐 − 𝑛𝑥) ×
𝐹𝑛𝑐+𝐹𝑛𝑥
2
Trong đó: 
- n1, n2, n3 là ngày của lần lấy mẫu thứ 1, 2 và 3; 
- nx là ngày lấy mẫu thứ x trước lần lấy mẫu cuối cùng; 
- nc là ngày của lần lấy mẫu cuối cùng; 
- Fn1, Fn2, Fn3, Fnx, Fnc là lượng phát thải trung bình ngày của khí CH4 
(mg/m2/giờ) hoặc N2O (µg/m2/ngày) ứng với các ngày lấy mẫu n1, n2, n3, nx và nc. 
Hệ số phát thải KNK trong canh tác lúa được tính bằng: Lượng phát thải/đơn 
vị sản phẩm, với lúa được tính bằng kgCO2tđ/kg thóc. 
73 
Dựa vào cách tính của IPCC 2014, tiềm năng nóng lên toàn cầu (GWP): 
Tiềm năng nóng lên toàn cầu được tính toán thông qua việc quy đổi tất cả các loại 
khí về CO2 tương đương (CO2tđ). Các khí nhà kính được qui đổi về CO2tđ với hệ số 
28 cho CH4 và 265 cho N2O. Tổng lượng phát thải khí nhà kính được tính theo công 
thức: GWP = Phát thải CH4 x 28 + Phát thải N2O × 265. 
2.2.3. Phương pháp lấy mẫu đất và phân tích mẫu đất 
Mẫu đất được lấy tại ruộng thí nghiệm ở tầng canh tác theo quy tắc đường chéo 
trước khi bố trí thí nghiệm. Các mẫu được phân tích theo các tiêu chuẩn được thể hiện 
trong bảng 2.10 . 
Bảng 2.10: Phương pháp phân tích mẫu đất 
Chỉ tiêu Đơn vị Phương pháp phân tích 
Thành phần 
cơ giới đất 
(%) cấp hạt Phương pháp Pipet, theo TCVN 8567:2010 
pH (1:5) Máy đo pH, theo TCVN 5979-2007 
OC tổng số % Phương pháp Walkley – Black, theo TCVN 
9294:2012 
N tổng số % Phương pháp Kendan (Kjeldahl), theo TCVN 
7373:2004 
P tổng số % Phương pháp trắc so màu, theo TCVN 8940:2011. 
K tổng số % Phương pháp quang phổ hấp phụ nguyên tử, theo 
TCVN 8660:2011 
K2O dễ tiêu mg K2O /100g Phương pháp dịch chiết Amoni axetat 
(CH3COONH4), theo TCVN8662:2011 
P2O5 dễ tiêu mg P2O5/100g Phương pháp Olsen, theo TCVN8661:2011 
Vị trí các điểm lấy mẫu được thể hiện trong bảng 2.3. 
2.2.4. Phương pháp mô hình hóa sử dụng mô hình DNDC 
2.2.4.1. Cơ chế hoạt động mô hình 
Mô hình DNDC là mô hình sinh địa hóa mô phỏng cơ chế phản nitrat và phân 
hủy hữu cơ trong đất, cho phép dự báo cân bằng cac-bon và cân bằng đạm trong đất, 
sự phát thải một số khí nhà kính như CO2, CH4, N2O từ các hệ sinh thái nông nghiệp 
74 
(Giltrap và cộng sự, 2010). Mô hình được xây dựng với các thông số đầu vào gồm 
các thông số về tính chất lý hóa của đất, thông số về điều kiện khí hậu như nhiệt - 
ẩm, thông số về cây trồng như lịch gieo trồng, thu hoạch, phương thức chăm bón 
Mô hình được xây dựng trên nhiều phương trình sinh địa hóa thực nghiệm trong các 
điều kiện môi trường yếm khí, kỵ khí. Cấu trúc của mô hình gồm 2 hợp phần: 
- Hợp phần thứ nhất gồm 3 mô đun: khí hậu, đất-cây trồng và quá trình phân 
huỷ. Hợp phần này được sử dụng để đánh giá nhiệt độ, độ ẩm, thế oxy hoá khử của 
đất và biến trình của các yếu tố trong phẫu diện đất, năng suất cây trồng, ước lượng 
hàm lượng cacbon đưa vào trong đất từ các cây trồng. Các thông số này chịu sự tác 
động của đặc trưng khí hậu, đất, cây trồng và hoạt động của con người (Li và cộng 
sự, 1997; Li, 2000). 
- Hợp phần thứ hai gồm 3 mô đun: quá trình nitrat hoá, phản nitrat và ôxy hoá 
khử. Hợp phần này giúp ước lượng sự phát thải khí CO2, CH4, NO, N2O, N2 từ các 
hệ canh tác nông nghiệp. Mối quan hệ giữa các chu trình sinh địa hoá của các bon, 
nitơ và các yếu tố sinh thái đã được mô hình hoá trong mô hình DNDC (Li và cộng 
sự, 1997; Li, 2000). 
Sinh trưởng cây trồng đóng một vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh C, N 
trong đất và chế độ nước, hơn nữa có thể ảnh hưởng đến một loạt các quá trình sinh 
hóa hoặc địa hóa học xảy ra trong đất. Một mô hình phụ được xây dựng trong 
DNDC để mô phỏng sự phát triển của cây trồng. Một nhóm các thông số cây trồng 
có thể được cung cấp hoặc thay đổi bởi người sử dụng để xác định cây trồng của 
mình. Các thông số cây trồng bao gồm năng suất tiềm năng, sinh khối phân bố ở 
từng bộ phận rễ, thân lá, tỷ lệ cácbon/nitơ (C/N), nhiệt độ từng ngày, nhu cầu nước, 
và dinh dưỡng đạm. Sự tăng trưởng cây trồng được mô phỏng bởi quá trình tích ôn, 
quang hợp, sự hấp thu đạm và nước theo từng bước thời gian hàng ngày. Các quá 
trình quang hợp, hô hấp, phân bố cácbon, và nước và hấp thu N được mô phỏng 
hàng ngày và được ghi lại để người sử dụng có thể kiểm tra kết quả mô hình đối 
chiếu với những quan trắc để đảm bảo rằng các cây trồng được mô phỏng một cách 
chính xác. Các thông số cây trồng có thể được người sử dụng nhập và sửa đổi thông 
qua giao diện đầu vào của phần mềm một cách nhanh chóng. Nhu cầu N được tính 
75 
toán dựa trên sự tăng trưởng của cây trồng hút hàng ngày theo các điều kiện thời tiết 
như tốc độ quang hợp để tổng hợp hydrate cácbon. Lượng đạm hấp thu thực tế của 
cây trồng có thể bị giới hạn bởi đạm trong đất và một ít bổ sung từ nguồn nước trong 
suốt vụ mùa. 
Hình 2.4: Mô tả cấu trúc của mô hình DNDC 
(Nguồn: DNDC guideline Version 9.5, 2012, Dịch sang tiếng Việt: Ngô Đức Minh, 2018) 
Khi cácbon hữu cơ trong đất (SOC) bị phân hủy, cácbon phân hủy bị giảm một 
phần và mất đi ở dạng CO2 và phần còn lại phân bổ vào bể SOC khác. Các bon hữu 
cơ hòa tan (DOC) được tạo ra như một chất trung gian trong quá trình phân hủy, và 
có thể được tiêu thụ ngay lập tức bởi vi khuẩn đất. Trong quá trình phân hủy của 
SOC, nitơ hữu cơ bị phân hủy một phần chuyển sang dạng hữu cơ kế tiếp và là một 
phần khoáng để a môn hóa (NH4+). Nồng độ NH4+ tự do được cân bằng với cả đất 
sét hấp thụ NH4+ và amoniac hòa tan (NH3). Sự bay hơi của NH3 vào không khí 
được kiểm soát bởi nồng độ NH3 trong đất của pha lỏng và chịu tác động của các 
yếu tố môi trường đất (ví dụ: nhiệt độ, độ ẩm, và pH). Khi xảy ra mưa, NO3- được 
lọc trong các tầng sâu hơn với hệ thống thoát nước trong đất. Một quá trình động 
học trong mô hình dự đoán tình trạng hảo khí đất bằng cách tính hàm lượng oxy 
hoặc các chất oxy hóa trong đất. Dựa trên tiêu chí dự đoán oxi hóa khử, đất trong 
76 
mỗi lớp được chia thành các phần hiếu khí và kỵ khí, nơi quá trình nitrat hóa và đề 
nitrirat hóa xảy ra tương ứng. 
Khi bong bóng kỵ khí vỡ ra, các thành phần phụ (DOC, NH4+, N và oxit) sẽ 
được phân bổ tại các vị trí kỵ khí để tăng cường quá trình khử nitơ. Khi quả bóng 
kỵ khí co lại, quá trình nitrat hóa sẽ tăng lên do việc tái phân bổ các chất vào các vị 
trí kị khí. Khí NO và N2O được tạo ra tại một trong hai quá trình nitrat hóa hoặc đề 
nitrat là đối tượng chuyển đổi thêm trong quá trình khuếch tán của chúng thông qua 
ma trận đất. Quá trình ngập nước dài ngày (một vài ngày đến vài tháng) sẽ kích hoạt 
quá trình lên men, trong đó sinh ra sulfua hydro (H2S) và mêtan (CH4) được phụ 
thuộc vào mức độ khử trong đất. 
Toàn bộ mô hình được điều khiển bởi bốn yếu tố sinh thái chính, cụ thể là khí 
hậu, đất đai, thực vật và quản lý. Yếu tố quan trọng cho một mô phỏng thành công 
để có được dữ liệu đầu vào đầy đủ và chính xác về bốn quá trình điều khiển chính 
này. Mô hình DNDC là mô hình động với rất nhiều các phương trình liên tiếp biểu 
diễn bởi thời gian như các phương trình trong quá trình sinh trưởng của cây trồng 
(Crop growth), quá trình phân giải C và phát thải CH4, quá trình chuyển hóa đạm và 
phát thải N2O, quá trình oxy hóa-khử, khử-oxy hóa, quá trình thay đổi thế oxy hóa 
khử. Một số phương trình trong mô hình là: 
- Phương trình liên quan tới sự chuyển hóa mê tan: 
CO2 + 4 H2 →