luận án tiến sĩ nghiên cứu các giải pháp giảm phát thải khí nhà kính trong sản xuất lúa tỉnh thái bình

Xây dựng các giÁi pháp giÁm phát thÁi khí nhà kính trong canh tác lúa n°ớc tỉnh Thái Bình ..... TRÍCH YẾU LU¾N ÁN Tên tác giÁ: Chu Sā Huân Tên LuÁn án: Nghiên cău các giÁi pháp giÁm phá

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

HỌC VIÞN NÔNG NGHIÞP VIÞT NAM

HÀ NÞI - 2023

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cău cāa riêng tôi, các kết quÁ nghiên cău đ°ợc trình bày trong luận án là trung thực, khách quan và ch°a từng dùng để bÁo vệ lÃy bÃt kỳ học vị nào

Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận án đã đ°ợc cám ¡n, các thông tin trích dẫn trong luận án này đều đ°ợc chỉ rõ ngußn gốc Một số kết quÁ đã đ°ợc tác giÁ công bố trên t¿p chí khoa học chuyên ngành, báo cáo khoa học với sự đßng ý cāa đßng tác giÁ phù hợp với các quy định hiện hành Việc sử dÿng các ngußn thông tin, số liệu này chỉ phÿc vÿ cho mÿc đích nghiên cău, học thuật

Hà Nội, ngày tháng 11 năm 2023

Tác giÁ luÁn án

Chu Sā Huân

LỜI CÀM ƠN

Tr°ớc tiên, tác giÁ xin trân trọng cÁm ¡n Học Viện Nông nghiệp Việt Nam, Viện Môi tr°ßng Nông nghiệp, Ban QuÁn lý Khu Công nghệ cao Hoà L¿c – Bộ Khoa học và Công nghệ đã t¿o mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình nghiên cău và hoàn thành luận án

Với lòng biết ¡n sâu sắc, tác giÁ xin gửi lßi cÁm ¡n đặc biệt tới hai thầy cô h°ớng dẫn là PGS.TS Mai Văn Trịnh và PGS.TS Cao Việt Hà đã tận tình h°ớng dẫn từ những giai đo¿n đầu để xây dựng định h°ớng nghiên cău đến suốt quá trình triển khai nghiên cău và hoàn thiện luận án

Tác giÁ xin gửi lßi cÁm ¡n tới Táng cÿc Khí t°ợng Thāy văn, Táng cÿc QuÁn lý đÃt đai (cũ), Viện Thá nh°ỡng Nông hóa, Viện Môi tr°ßng Nông nghiệp đã cung cÃp tài liệu, số liệu cần thiết cho việc hoàn thành nghiên cău cāa luận án Tác giÁ xin chân thành cÁm ¡n các cán bộ cāa Viện Môi tr°ßng Nông nghiệp đã giúp đỡ tác giÁ trong suốt quá trình nghiên cău Xin vô cùng biết ¡n các chuyên gia, các nhà khoa học từ nhiều đ¡n vị, c¡ quan, viện nghiên cău đã có những góp ý khoa học cũng nh° hỗ trợ ngußn tài liệu, số liệu cho tác giÁ trong suốt quá trình thực hiện luận án

Nghiên cău này là một phần cāa đề tài <Nghiên cău xây dựng hệ số phát thÁi khí nhà kính quốc gia cho cây lúa và các lo¿i cây trßng c¿n chā yếu phÿc vÿ kiểm kê khí nhà kính và xây dựng các giÁi pháp giÁm nhẹ phát thÁi khí nhà kính ngành nông nghiệp= Mã số: BĐKH 21/16-20 Tác giÁ xin chân thành cám ¡n ch°¡ng trình Khoa học và Công nghệ cÃp quốc gia về TNMT & BĐKH đã t¿o điều kiện cho tác giÁ thực hiện nghiên cău này

Cuối cùng, tác giÁ xin gửi lßi cÁm ¡n chân thành và sâu sắc nhÃt tới những ng°ßi thân yêu trong gia đình, b¿n bè, đßng nghiệp đã luôn á bên c¿nh, động viên về tinh thần, chia sẻ những khó khăn, t¿o điều kiện tốt nhÃt để tác giÁ hoàn thành tốt nhÃt luận án cāa mình

Hà Nội, ngày tháng 11 năm 2023

Tác giÁ luÁn án

Chu Sā Huân

1.1 Tính cÃp thiết cāa đề tài 1

1.2 Mÿc tiêu nghiên cău 3

1.3 Ph¿m vi nghiên cău 3

1.4 Những đóng góp mới cāa đề tài 3

1.5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn cāa đề tài 4

1.5.1 Ý nghĩa khoa học 4

1.5.2 Ý nghĩa thực tiễn 4

PhÅn 2 Tổng quan các vÃn đà nghiên cąu 5

2.1 Phát thÁi khí nhà kính trong nông nghiệp trên thế giới và á việt nam 5

2.1.1 Khái niệm Khí nhà kính và hiệu ăng nhà kính 5

2.1.2 Phát thÁi khí nhà kính trong nông nghiệp trên thế giới 8

2.1.3 Phát thÁi khí nhà kính trong nông nghiệp t¿i Việt Nam 12

2.2 Phát thÁi khí nhà kính từ canh tác lúa n°ớc 15

2.2.1 Thực tr¿ng sÁn xuÃt lúa n°ớc trên thế giới và á Việt Nam 15

2.2.2 C¡ chế phát thÁi khí nhà kính trong canh tác lúa n°ớc 21

2.2.3 Những yếu tố Ánh h°áng đến phát thÁi khí nhà kính trong canh tác lúa n°ớc 25

2.3 Một số ph°¡ng pháp xác định phát thÁi khí nhà kính trong canh tác lúa n°ớc 32

2.3.1 Ph°¡ng đo phát thÁi ngoài thực địa 32

2.3.2 Ăng dÿng mô hình hóa trong xác định phát thÁi 34

2.4 Các giÁi pháp nhằm giÁm thiểu phát thÁi khí nhà kính trong canh tác lúa n°ớc 40

2.4.1 Biện pháp ph¡i ruộng 41

2.4.2 T°ới khô °ớt xen kẽ (AWD) 42

2.4.3 Canh tác tối thiểu 43

2.4.4 Công nghệ cÃy lúa hiệu ăng hàng biên 44

2.4.5 GiÁm phát thÁi thông qua chuyển đái c¡ cÃu luân canh 44

2.4.6 GiÁm phát thÁi thông qua chuyển đái đÃt lúa kém hiệu quÁ sang các lo¿i hình sử dÿng khác 45

2.4.7 Sử dÿng các giống chín sớm (ngắn ngày) và giÁm l°ợng giống gieo trßng 46

2.4.8 Tăng c°ßng sử dÿng phân ammonia sulphate (SA) thay thế Urea 47

2.4.9 GiÁi pháp giÁm phát thÁi trong quÁn lý đÃt và sử dÿng phân bón 47

2.4.10 Ā yếm khí phÿ phẩm nông nghiệp 48

2.4.11 Sử dÿng than sinh học 49

2.4.12 Hệ thống canh tác lúa cÁi tiến (SRI) 50

2.5 Định h°ớng nghiên cău 51

PhÅn 3 VÁt liáu và ph°¡ng pháp nghiên cąu 53

3.1 Đối t°ợng và vật liệu nghiên cău 53

3.1.1 Đối t°ợng nghiên cău 53

3.1.2 Vật liệu nghiên cău 53

3.2 Nội dung nghiên cău 53

3.2.1 Các yếu tố tự nhiên – kinh tế xã hội tỉnh Thái Bình 53

3.2.2 Xác định động thái phát thÁi khí nhà kính trong canh tác lúa á Thái Bình 53

3.2.3 Xây dựng bÁn đß phát thÁi khí nhà kính trong sÁn xuÃt lúa tỉnh Thái Bình 54

3.2.4 Xây dựng các giÁi pháp giÁm phát thÁi khí nhà kính trong canh tác lúa n°ớc tỉnh Thái Bình 54

3.3 Ph°¡ng pháp nghiên cău 54

3.3.1 Ph°¡ng pháp thu thập số liệu thă cÃp 54

3.3.2 Ph°¡ng pháp phỏng vÃn nông hộ 55

3.3.3 Ph°¡ng pháp chọn điểm nghiên cău 55

3.3.4 Chế độ canh tác lúa t¿i các điểm lÃy mẫu khí 56

3.3.5 Ph°¡ng pháp lÃy mẫu đÃt và phân tích mẫu đÃt 57

3.3.10 Ph°¡ng pháp phân tích không gian sử dÿng hệ thống thông tin địa lý 64

3.3.11 Tính tiềm năng giÁm phát thÁi khí nhà kính áp dÿng biện pháp t°ới khô xen kẽ 66

3.3.12 Ph°¡ng pháp tính phát thÁi khia nhà kính cāa các lo¿i phân đ¿m 70

PhÅn 4 KÁt quÁ và thÁo luÁn 72

4.1 Điều kiện tự nhiên – kinh tế xã hội tỉnh Thái Bình 72

4.1.1 Khái quát điều kiện tự nhiên cāa tỉnh Thái Bình 72

4.1.2 Điều kiện kinh tế xã hội 80

4.1.3 C¡ cÃu, thßi vÿ và đặc điểm canh tác 84

4.2 Động thái phát thÁi khí nhà kính trong canh tác lúa á Thái Bình 88

4.2.1 Đặc tính lý hóa cāa đÃt t¿i các điểm thí nghiệm 88

4.2.2 Động thái phát thÁi khí CH4 từ ruộng lúa trên đÃt phù sa, đÃt mặn và đÃt phèn 89

4.2.3 Động thái phát thÁi khí Oxít Ni t¡ (N2O) từ ruộng lúa trên đÃt phù sa, đÃt mặn và đÃt phèn 91

4.2.4 Phát thÁi khí nhà kính theo vÿ và tiềm năng nóng lên toàn cầu (GWP) 93

4.3 BÁn đß phát thÁi khí nhà kính từ sÁn xuÃt lúa tỉnh Thái Bình 95

4.3.1 Xây dựng đầu vào cho mô hình 96

4.3.2 Đánh giá độ nh¿y, hiệu chỉnh và kiểm định mô hình 102

4.3.3 Phát thÁi khí nhà kính tính toán bằng mô hình DNDC và đo thực tế t¿i tỉnh Thái Bình 107

4.3.4 Xây dựng bÁn đß phát thÁi CH4, N2O và quy đái CO2 (CO2tđ) 110

4.4 Một số giÁi pháp giÁm phát thÁi Khí nhà kính từ đÃt lúa 118

4.4.1 Lựa chọn các giÁi pháp giÁm phát thÁi khí nhà kính 118

4.4.2 GiÁi pháp t°ới °ớt khô xen kẽ (AWD) 120

4.4.3 GiÁm phát thÁi từ bón phân đ¿m và phân chậm tan (urea bọc agrotain) 140

Danh mÿc các công trình nghiên cău liên quan đến luận án 152

Tài liệu tham khÁo 153

Phÿ lÿc 162

DANH MþC CHỮ VIẾT TÀT Chā viÁt tắt Ngh*a tiÁng Viát và tiÁng Anh

AFOLU Nông nghiệp, lâm nghiệp và sử dÿng đÃt

AWD T°ới khô °ớt xen kẽ (Altenative Wetting and Drying) BĐKH Biến đái khí hậu

FAOSTAT Ngân hàng dữ liệu trực tuyến cāa tá chăc Tá chăc L°¡ng thực và Nông nghiệp Liên hợp quốc

GIS Hệ thống thông tin địa lý (Geographic Information System) GWP Tiềm năng Ãm lên toàn cầu (Global Warming Potential)

IPCC Ban liên chính phā về biến đái khí hậu (Intergovernmental Panel on Climate Change)

IPPU Quy trình công nghiệp và sử dÿng sÁn phẩm

IRRI Viện Nghiên cău Lúa Quốc tế (International Rice Research Institute) KNK Khí nhà kính

KHCN Khoa học công nghệ

LULUCF Sử dÿng đÃt, Thay đái sử dÿng đÃt và Lâm nghiệp (Land Use, Land Use Change and Forestry)

NN&PTNT Nông nghiệp và Phát triển nông thôn PPD Báo cáo về SRI, Cÿc BÁo vệ thực vật

SRI Hệ thống canh tác lúa cÁi tiến (System of Rice Intensification) TN&MT Tài nguyên và môi tr°ßng

3G3T Ba giÁm, ba tăng 1P5G Một phÁi năm giÁm

DANH MþC BÀNG

2.1 Tÿ lệ phần trăm các khí gây hiệu ăng nhà kính 5

2.2 Tiềm năng gây nóng lên toàn cầu cāa một số khí nhà kính so với CO2 8

2.3 Phát thÁi khí nhà kính cāa Việt Nam trong lĩnh vực nông nghiệp 13

2.4 Các n°ớc có diện tích trßng lúa n°ớc lớn nhÃt thế giới năm 2019 16

2.5 Diện tích lúa cÁ năm phân theo vùng sinh thái cāa Việt Nam các năm 2010, 2015 và 2020 18

2.6 Năng suÃt lúa trung bình cÁ năm phân theo vùng sinh thái cāa Việt Nam các năm 2010, 2015 và 2020 19

2.7 Thßi vÿ gieo, cÃy và thu ho¿ch cāa các trà lúa theo thßi gian sinh tr°áng 31

2.8 L°ợng phát thÁi khí nhà kính trong các chế độ quÁn lý n°ớc khác nhau 41

2.9 Tiềm năng giÁm phát thÁi khí nhà kính từ các công thăc luân canh 45

2.10 Diễn biến diện tích gieo trßng lúa n°ớc ta 10 năm qua (1.000 ha) 46

2.11 Phát thÁi khí nhà kính cāa giống dài ngày và ngắn ngày 47

2.12 Hiện tr¿ng diện tích áp dÿng SRI t¿i các tỉnh (ha) 51

3.1 Táng hợp địa điểm, nhóm đÃt, số hộ phỏng vÃn 55

3.2 Các điểm nghiên cău về phát thÁi khí nhà kính trong canh tác lúa á Thái Bình năm 2018 56

3.3 Măc bón phân á các điểm nghiên cău 57

3.4 KhoÁng đánh giá măc độ thích nghi kā thuật AWD 70

4.1 Hiện tr¿ng sử dÿng đÃt tỉnh Thái Bình năm 2021 81

4.2 Diện tích lúa tỉnh Thái Bình giai đo¿n 2015 - 2021 82

4.3 Năng suÃt lúa cāa tỉnh Thái Bình giai đo¿n 2015 - 2021 82

4.4 Thống kê năng suÃt lúa trung bình theo giống trên các lo¿i đÃt cāa tỉnh Thái Bình năm 2016 83

4.5 C¡ cÃu giống lúa toàn tỉnh năm 2020 84

4.6 Ph°¡ng pháp gieo cÃy lúa trên các nhóm đÃt cāa tỉnh Thái Bình năm 2016 85

4.7 Các ph°¡ng pháp làm đÃt lúa vÿ xuân cāa tỉnh Thái Bình 86

4.8 Các ph°¡ng pháp làm đÃt lúa vÿ mùa cāa tỉnh Thái Bình 86

4.9 L°ợng và lo¿i phân chăa đ¿m sử dÿng cho lúa tỉnh Thái Bình 87

4.10 Ph°¡ng thăc bón phân N cāa ng°ßi dân cho lúa á tỉnh Thái Bình 87

4.11 Đặc tính lý hoá đÃt t¿i các điểm nghiên cău tr°ớc thí nghiệm 88

4.13 Các tr¿m khí t°ợng Ánh h°áng đến khu vực nghiên cău 96

4.14 Số liệu khí t°ợng t¿i các tr¿m giai đo¿n 2010 - 2020 97

4.15 Diện tích các nhóm đÃt chính tỉnh Thái Bình 99

4.16 Diện tích đÃt trßng lúa tỉnh Thái Bình năm 2015 phân theo huyện 100

4.17 Phát thÁi CH4 và N2O từ đo thực tế trên đÃt trßng lúa và từ mô hình DNDC t¿i 4 điểm nghiên cău cāa tỉnh Thái Bình 105

4.18 So sánh kết quÁ phát thÁi CH4 và N2O từ đo thực tế trên đÃt trßng lúa và từ mô hình DNDC t¿i các điểm thí nghiệm 106

4.19 Phát thÁi CH4 và N2O trên các nhóm đÃt trßng lúa á các vùng khí hậu tỉnh Thái Bình 108

4.20 Tiềm năng nóng lên toàn cầu từ đÃt trßng lúa theo các vùng khí hậu cāa tỉnh Thái Bình 110

4.21 Táng l°ợng CO2tđ từ đÃt trßng lúa theo đÃt và vùng khí hậu 118

4.22 Ngußn gây phát thÁi và biện pháp giÁm phát thÁi trong sÁn xuÃt lúa á Thái Bình 119

4.23 Diện tích phân theo các măc độ thích nghi khác nhau với AWD, ha 125

4.24 Kịch bÁn áp dÿng kā thuật AWD trong ch¿y mô hình 127

4.25 Tiềm năng giÁm phát thÁi CH4 cāa lúa áp dÿng AWD trên các nhóm đÃt 128

4.26 Diễn biến phát thÁi N2O trên các nhóm đÃt áp dÿng AWD 130

4.27 Tiềm năng giÁm táng phát thÁi trên các nhóm đÃt áp dÿng AWD 130

4.28 Tiềm năng giÁm phát thÁi CH4 theo vùng khí hậu 132

4.29 Diễn biến phát thÁi N2O theo vùng khí hậu 133

4.30 Tiềm năng giÁm táng phát thÁi trên các vùng khí hậu áp dÿng AWD 134

4.31 Tiềm năng giÁm phát thÁi khí nhà kính khi áp dÿng kā thuật AWD trên

4.34 Tiềm năng giÁm phát thÁi khí nhà kính trong canh tác lúa vÿ xuân á tỉnh Thái Bình khi áp dÿng bón các lo¿i phân đ¿m khác nhau 141

4.35 Tiềm năng giÁm phát thÁi khí nhà kính trong canh tác lúa vÿ mùa á tỉnh Thái Bình khi áp dÿng bón các lo¿i phân đ¿m khác nhau 142 4.36 Tiềm năng giÁm phát thÁi khí nhà kính trong canh tác lúa cÁ năm á tỉnh

Thái Bình khi áp dÿng bón các lo¿i phân đ¿m khác nhau 142 4.37 Phát thÁi khí nhà kính cāa giống dài ngày và ngắn ngày 144

DANH MþC HÌNH

2.1 Phát thÁi khí nhà kính trên toàn cầu theo lĩnh vực 8

2.2 Tÿ lệ % tăng/giÁm phát thÁi CH4 và N2O từ ho¿t động nông nghiệp (năm 2020 so với 1990) 10

2.3 Măc thÁi N2O từ ho¿t động sÁn xuÃt nông nghiệp (giai đo¿n 1000 - 2000) 12

2.4 Kết quÁ kiểm kê quốc gia khí nhà kính cāa Việt Nam các năm 1994, 2010, 2014 và 2016 13

2.5 Diện tích gieo trßng (ha) và sÁn l°ợng lúa cāa thế giới (tÃn) trong giai đo¿n 1994 -2020 15

2.6 Năng suÃt lúa cāa một số n°ớc trên thế giới năm 2019 17

2.7 Các quốc gia có sÁn l°ợng lúa lớn nhÃt thế giới 2019 17

2.8 Diện tích trßng lúa á các tỉnh Đßng bằng sông Hßng các năm 2010, 2015 và 2020 20

2.9 Năng suÃt lúa bình quân năm 2020 cāa các tỉnh vùng Đßng bằng sông Hßng 21

2.10 Các giai đo¿n sinh tr°áng cây lúa và nhu cầu t°ới (xÃp xỉ) 22

2.11 S¡ đß hình thành khí N2O trên ruộng lúa 24

2.13 Thiết bị đo mẫu khí 33

2.14 CÃu trúc cāa mô hình DNDC 38

2.15 S¡ đß định h°ớng nghiên cău 52

3.1 BÁn vẽ thiết kế hộp đo phát thÁi cho cây lúa và chân hộp 59

3.2 S¡ đß xây dựng bÁn đß phát thÁi khí nhà kính 65

3.3 Quá trình cân bằng n°ớc trong đÃt 67

3.4 Quy trình xây dựng bÁn đß thích nghi kā thuật AWD cho canh tác lúa n°ớc á Thái Bình 68

4.1 BÁn đß hành chính tỉnh Thái Bình 72

4.2 Nhiệt độ bình quân theo tháng giai đo¿n 2012 - 2021 (oC) 74

4.3 Số giß nắng bình quân theo tháng giai đo¿n 2012 – 2021 74

4.4 L°ợng m°a bình quân theo tháng giai đo¿n 2012 – 2021 75

4.5 C¡ cÃu diện tích 4 nhóm đÃt cāa tỉnh Thái Bình 76

4.6 C¡ cÃu kinh tế tỉnh Thái Bình năm 2021 80

4.7 SÁn l°ợng lúa cāa tỉnh Thái Bình giai đo¿n 2015 – 2021 84

4.8 Diễn biến phát thÁi khí CH4 từ ruộng lúa trên các nhóm đÃt qua các thßi kỳ sinh tr°áng trong vÿ xuân 2018 t¿i tỉnh Thái Bình 89

4.9 Diễn biến phát thÁi khí CH4 từ ruộng lúa trên các nhóm đÃt qua các thßi kỳ sinh tr°áng trong vÿ mùa 2018 t¿i tỉnh Thái Bình 90

4.10 Diễn biến phát thÁi khí N2O từ ruộng lúa trên các nhóm đÃt qua các thßi kỳ sinh tr°áng trong vÿ xuân 2018 t¿i tỉnh Thái Bình 92

4.11 Diễn biến phát thÁi khí N2O từ ruộng lúa trên các nhóm đÃt qua các thßi kỳ sinh tr°áng trong vÿ mùa 2018 t¿i tỉnh Thái Bình 92

4.12 BÁn đß phân vùng khí hậu tỉnh Thái Bình 97

4.13 BÁn đß đÃt tỉnh Thái Bình 100

4.14 BÁn đß hiện tr¿ng sử dÿng đÃt lúa tỉnh Thái Bình 100

4.15 BÁn đß tá hợp khí t°ợng - đÃt - hiện tr¿ng sử dÿng đÃt 102

4.16 BÁn đß phát thÁi CH4 từ đÃt trßng lúa vÿ xuân (kg CH4/ha/vÿ) 111

4.17 BÁn đß phát thÁi CH4 từ đÃt trßng lúa vÿ mùa (kg CH4/ha/vÿ) 112

4.18 BÁn đß phát thÁi N2O từ đÃt trßng lúa vÿ xuân (kg N2O/ha/vÿ) 114

4.19 BÁn đß phát thÁi N2O từ đÃt trßng lúa vÿ mùa (kg N2O/ha/vÿ) 115

4.20 BÁn đß CO2tđ từ đÃt trßng lúa vÿ xuân (kg CO2tđ/ha/vÿ) 116

4.21 BÁn đß CO2tđ từ đÃt trßng lúa vÿ mùa (kg CO2tđ/ha/vÿ) 117

4.22 Những ho¿t động rút n°ớc trong vÿ sÁn xuÃt lúa Thái Bình 120

4.23 BÁn đß đánh giá thích nghi t°ới khô °ớt xen kẽ cho canh tác lúa vÿ xuân 123

4.24 BÁn đß đánh giá măc độ phù hợp t°ới khô °ớt xen kẽ cho canh tác lúa vÿ

TRÍCH YẾU LU¾N ÁN Tên tác giÁ: Chu Sā Huân

Tên LuÁn án: Nghiên cău các giÁi pháp giÁm phát thÁi khí nhà kính trong sÁn xuÃt lúa

tỉnh Thái Bình

Ngành: Khoa học đÃt Mã sá: 9 62 01 03 Tên c¡ sở đào t¿o: Học viện Nông nghiệp Việt Nam

Māc đích nghiên cąu

(i) Xác định đ°ợc hiện tr¿ng phát thÁi khí nhà kính (KNK) trên đÃt lúa và sự phân bố theo không gian cāa phát thÁi KNK theo các điều kiện khí hậu, lo¿i đÃt và các biện pháp canh tác khác nhau;

(ii) Xây dựng và đề xuÃt đ°ợc các biện pháp giÁm phát thÁi khí nhà kính đối với sÁn xuÃt lúa tỉnh Thái Bình cho từng điều kiện khí hậu, đÃt đai

Ph°¡ng pháp nghiên cąu

Luận án đã sử dÿng các ph°¡ng pháp nghiên cău chính sau: Ph°¡ng pháp thu thập số liệu thă cÃp; thu thập số liệu s¡ cÃp nh°: Ph°¡ng pháp phỏng vÃn nông hộ; Ph°¡ng pháp chọn điểm nghiên cău; Ph°¡ng pháp canh tác lúa t¿i các điểm lÃy mẫu khí; Ph°¡ng pháp lÃy mẫu và phân tích mẫu đÃt; Ph°¡ng pháp lÃy mẫu khí và phân tích khí nhà kính; Phân tích và tính toán l°ợng phát thÁi; Ph°¡ng pháp xử lý số liệu thống kê; Ph°¡ng pháp tính toán phát thÁi khí nhà kính bằng phần mềm DNDC; Ph°¡ng pháp ăng dÿng GIS trong phân tích không gian; Ph°¡ng pháp xây dựng bÁn đß; Ph°¡ng pháp tính tiềm năng giÁm phát thÁi khí nhà kính

KÁt quÁ chính và kÁt luÁn

- Thái Bình là tỉnh thuộc đßng bằng ven biển có các điều kiện tự nhiên thích hợp cho trßng lúa n°ớc Diện tích đÃt trßng lúa cāa Thái Bình phân bố chā yếu trên 4 nhóm đÃt: đÃt phù sa với diện tích lớn nhÃt chiếm 73,31%, đÃt phèn 15,13%, đÃt mặn 9,63% và đÃt cát 1,93% Trong giai đo¿n (2015 - 2021), diện tích trßng lúa cāa tỉnh giÁm trung bình khoÁng 1.300 ha/năm Tỉnh Thái Bình có hệ thống thuÿ lợi và kênh m°¡ng nội đßng t°¡ng đối dày đặc và đ°ợc vận hành tốt, t¿o nên những vùng sÁn xuÃt lớn chā động về t°ới tiêu, cũng là tiền đề để áp dÿng các tiến bộ khoa học kā thuật trong quá trình canh tác để thích ăng với biến đái khí hậu và từng b°ớc giÁm phát thÁi khí nhà kính trong sÁn xuÃt nông nghiệp, đặc biệt là trong canh tác lúa

- Kết quÁ cāa thí nghiệm quan trắc phát thÁi KNK trên ruộng lúa cho thÃy động thái phát thÁi khí CH4 trong vÿ xuân á tÃt cÁ các nhóm đÃt tăng liên tÿc từ khi lúa bén rễ hßi xanh và đ¿t cao nhÃt á thßi kì đẻ nhánh Sau đó phát thÁi thay đái phÿ thuộc vào chế độ n°ớc trong ruộng Với đÃt phèn, phát thÁi còn tăng đến tận thßi kỳ trỗ với tốc độ phát thÁi cao nhÃt đ¿t 32 mg CH4/m2/giß Trong vÿ mùa, tÃt cÁ các điểm đo trên các nhóm đÃt đều có chung một xu h°ớng tăng phát thÁi ngay sau khi cÃy và đ¿t tốc độ phát thÁi tối đa đến

dần đến khi thu ho¿ch Trong khi đó động thái phát thÁi khí N2O trong vÿ xuân trên các nhóm đÃt rÃt khác nhau theo các giai đo¿n sinh tr°áng và chế độ bón phân đ¿m và phát thÁi đ¿t cao nhÃt và thßi kỳ trỗ với tốc độ đến 0,4 mg N2O/m2/giß, sau đó phát thÁi giÁm dần đến khi thu ho¿ch

- Táng phát thÁi khí nhà kính trên 3 nhóm đÃt trßng lúa á Thái Bình (tÃn CO2

tđ/ha/năm) đ°ợc xếp h¿ng theo thă tự tăng dần là: đÃt phù sa 2 vÿ lúa (15,43), đÃt mặn 2 vÿ lúa (16,85), đÃt phù sa 2 lúa - màu (18,85 ), đÃt phèn 2 vÿ lúa (20,91) C°ßng độ phát thÁi KNK trong canh tác lúa (kg CO2 tđ/kg thóc) trong vÿ xuân là: đÃt mặn 2 lúa (0,805), đÃt phù sa 2 lúa (0,916), đÃt phù sa 2 lúa 1 màu (1,397), đÃt phèn 2 lúa (2,042) Chỉ số này trong vÿ mùa lần l°ợt là đÃt phù sa 2 lúa (1,657), đÃt mặn 2 lúa (1,761), đÃt phèn 2 lúa (2,000), đÃt phù sa 2 lúa - màu (5,000)

- Xây dựng đ°ợc bÁn đß tá hợp vùng khí hậu-đÃt-hiện tr¿ng sử dÿng đÃt tÿ lệ 1/50.000 cho tỉnh Thái Bình; Tính toán và xây dựng bÁn đß phát thÁi CH4, N2O trên đÃt trßng lúa tÿ lệ 1/50.000 cho vÿ xuân vÿ mùa và bÁn đß táng phát thÁi CO2tđ cÁ năm cho toàn tỉnh Đã tính toán đ°ợc phát thÁi cÿ thể theo nhóm đÃt cho hai lo¿i khí nhà kính là CH4 và N2O Táng phát thÁi CO2tđ cÁ năm cho toàn tỉnh Thái Bình theo các nhóm đÃt nh° sau: Nhóm đÃt phù sa có l°ợng phát thÁi cao nhÃt với 166.184,11 tÃn CO2tđ/năm, nhóm đÃt phèn 77.636,83 tÃn CO2tđ/năm, nhóm đÃt mặn 21.311,33 CO2tđ/năm và nhóm đÃt cát có l°ợng phát thÁi thÃp nhÃt với 15.077,32 tÃn CO2tđ/năm Kết quÁ này là c¡ sá cho phép tính toán cÿ thể l°ợng khí nhà kính phát thÁi từ canh tác lúa n°ớc cho tính Thái Bình hàng năm trong kiểm kê phát thÁi khí nhà kính

- Xây dựng đ°ợc bÁn đß thích nghi cho áp dÿng kā thuật t°ới khô °ớt xen kẽ (AWD) trên ph¿m vi đÃt trßng lúa toàn tỉnh Thái Bình tÿ lệ 1/50.000 với các măc thích nghi sau: Vÿ xuân: có 44.679,60 ha thích nghi với AWD á măc cao, 43.482,54 ha thích nghi á măc trung bình và 557,80 ha không thích nghi; vÿ mùa: có 30.878,24 ha thích nghi á măc cao, 52.509,50 ha thích nghi á măc trung bình và 5.332,20 ha không thích nghi Xây dựng bÁn đß tiềm năng giÁm phát thÁi KNK khi áp dÿng AWD t¿i các vùng thích nghi cao và thích nghi trung bình từ đó tính toán đ°ợc l°ợng khí nhà kính có thể giÁm khi áp dÿng AWD á Thái Bình là 109.680,12 tÃn CO2tđ/năm Để giÁm đ°ợc l°ợng KNK phát thÁi từ canh tác lúa n°ớc, tỉnh Thái Bình cần áp dÿng táng hợp một số giÁi pháp sau:

+ Áp dÿng kā thuật t°ới khô °ớt xen kẽ (AWD) t¿i các vùng thích nghi cao và thích nghi trung bình

+ Tăng c°ßng sử dÿng các giống lúa ngắn ngày trong c¡ cÃu giống sẽ giÁm đ°ợc 5% l°ợng phát thÁi KNK trong cÁ năm

+ Sử dÿng phân N d¿ng NPK thay cho dùng Urea đ¡n sẽ giÁm phát thÁi 40.624,26 tÃn CO2tđ/năm và sử dÿng phân đ¿m chậm tan (Urea bọc agrotain) thay cho phân đ¿m Urea đ¡n giÁm phát thÁi 33.922,01 tÃn CO2tđ/năm.

THESIS ABSTRACT PhD candidate: Chu Sy Huan

Thesis title: Research solutions to reduce greenhouse gas emissions in rice production in

Thai Binh province

Major: Soil Science Code: 9 62 01 03

Educational organization: Vietnam National University of Agriculture (VNUA) Research Objectives

(i) Determine the current status of greenhouse gas emissions on rice land and the spatial distribution of GHG emissions according to different climatic conditions, soil types and farming practices;

(ii) Develop and propose measures to reduce greenhouse gas emissions for rice

production in Thai Binh province for each climate condition and soil type;

Materials and Methods

The thesis used the following main research methods: Secondary data collection method; Farmer interview method; Methods of selecting research sites; Methods of rice cultivation at gas sampling points; Methods of sampling and analyzing soil samples; Methods of gas sampling and analysis of greenhouse gases; Emissions analysis and calculation; Methods of processing statistics; Method of calculating greenhouse gas emissions using DNDC software; Methods of GIS application in spatial analysis; Methods of mapping; Methods of calculating the potential to reduce greenhouse gas

emissions;

Main findings and conclusions

- Thai Binh is a province in the coastal plain with suitable natural conditions for wet rice cultivation Thai Binh’s rice cultivation area is mainly distributed on 4 soil groups: alluvial soil (73.31%), alkaline soil (15.13%), saline soil (9.63%) and sandy soil (1.93%) Between 2015 and 2021, the province’s rice growing area decreased by an average of 1,300 ha/year Thai Binh province has a relatively dense and well-operated in-field irrigation system and canals, creating large production areas that are proactive in irrigation, which is also a premise to apply scientific and technical advances in the cultivation process to adapt to climate change and gradually reduce greenhouse gas emissions in agricultural production, especially in rice cultivation

- The results of the GHG emission monitoring experiment in rice fields showed that the CH4 emission dynamics in the spring crop in all soil groups increased continuously from the time the rice taking root at green stage and reached the peak at the tillering period Emission rates change depending on the water levels in the field afterwards For acid sulphate soil, emissions also accumulate until the flowering period with the highest emission rate of 32 mg CH4/m2/hour During the crop season, all measurement points on the soil groups shared a common trend of increasing emissions immediately after transplanting and reaching a maximum emission rate of up to 28 mg CH4/m2/hour from the tillering period to the manure one, followed by a graduall decrease until harvest

Meanwhile, the dynamics of N2O emissions in the spring crop on different soil groups are very different according to the growth stages and nitrogen fertilization regimes Emission rates reach the peak and the flowering period is at 0.4 mg N2O/m2/hour, and then emissions gradually decrease until harvest

- Total greenhouse gas emissions on 3 groups of rice-growing land in Thai Binh (tons of CO2tđ/ha/year) ranked in ascending order: alluvial soil with 2 rice crops (15.43), saline soil with rice crops (16.85), 2 rice crops with alluvial soil (18.85), 2 rice crops in alkaline soil (20.91) GHG emission intensity in 2-crop rice cultivation (kilograms of CO2tđ eq/kg rice) in spring crop are: saline soil (0.805), alluvial soil 2 (0.916), alluvial soil with 2 rice 1 color (1.397), acid soil (2.042) These figures in the crop are as follows: alluvial soil with 2 rice (1.657), saline soil (1.761), acid soil (2.000), alluvial soil with 2 rice - color (5.000)

- A map of the combination of climate-soil-land-use statuses has been created at the scale of 1:50,000 for Thai Binh province; Calculating and building a map of CH4, N2O emissions on rice land at the scale of 1/50,000 for the spring crop and a map of total CO2tđ emissions throughout the year for the whole province; Calculating the soil-specific emissions for two greenhouse gases, CH4 and N2O; The total annual CO2tđ emissions for the whole province of Thai Binh by soil groups are as follows: The alluvial soil group has the highest emission with 166,184.11 tons of CO2tđ/year, the acid soil group is 77,636.83 tons of CO2tđ/year, the saline soil group 21,311.33 tons of CO2tđ/year and the sandy soil group had the lowest emission with 15,077.32 tons of CO2tđ/year This result serves as the basis for the calculation of specific greenhouse gas emissions from wet rice cultivation for the annual calculation of Thai Binh in the GHG emissions inventory

- An adaptation map has been developed for the application of alternating wet and dry irrigation (AWD) on rice land in the whole province of Thai Binh at the scale of 1:50,000 with the following adaptation levels: In Spring crop, the adaptation to AWD is high at 44,679.60 ha, the average level is 43,482.54 ha, the non-adapted rate is 557.80 ha; in the major crops, thet high adaptability is 30,878.24 ha, the average adaptability is 52,509.50 ha and the non-adaptation is 5,332.20 ha A map of the potential for GHG emission reductions has also been developed when AWD is applied in high and medium adaptive areas, based on which the amount of greenhouse gas can be reduced by 109,680.12 tons of CO2tđ/year when AWD is applied in Thai Binh To reduce GHG emissions from wet rice farming, Thai Binh province needs to apply a number of solutions:

+ Applying alternating wet and dry irrigation (AWD) in highly and moderately adapted areas

+ Increasing the use of short-term rice varieties in the seed structure to reduce GHG emissions by 5% for the whole year

+ Using NPK fertilizer instead of single Urea will reduce emissions by 40,624.26 tons CO2tđ/year and using slow-releasing nitrogen fertilizer (Urea coated with agrotain) instead of simple urea nitrogen fertilizer reduce emissions 33,922.01 tons CO2tđ/year.

PHẦN 1 MỞ ĐẦU

1.1 TÍNH CÂP THIẾT CĀA ĐÞ TÀI

Báo cáo thă VI cāa IPCC (AR6) công bố năm 2021 cho thÃy, khí thÁi nhà kính từ các ho¿t động cāa con ng°ßi khiến Trái đÃt nóng lên 1,1ºC kể từ giai đo¿n 1850 - 1900 Mỗi thập kÿ trong 40 năm vừa qua đều lần l°ợt nóng h¡n các thập kÿ tr°ớc kể từ năm 1950 So với năm 1901, mực n°ớc biển trung bình đã tăng 20 cm vào năm 2018 Măc tăng trung bình mực n°ớc biển khoÁng 3,7 mm mỗi năm (từ 2006 - 2018)

Hiện nay đã có 137 quốc gia, đ¿i diện cho 88% táng l°ợng phát thÁi thế giới, gßm các n°ớc phát thÁi lớn nh° Mā, Trung Quốc và Ân Độ đã cam kết hoặc h°ớng tới mÿc tiêu Net Zero Mỗi quốc gia tự đặt ra mốc thßi gian để đ¿t mÿc tiêu này, phần lớn là vào năm 2050, một số ít ngo¿i lệ vào năm 2035 và muộn nhÃt vào năm 2070 Định h°ớng tới mÿc tiêu Net Zero, trong báo cáo NDC đóng góp do quốc gia tự quyết định cập nhật năm 2022, Việt Nam cam kết giÁm nhẹ phát thÁi và đ°a ra mÿc tiêu giÁm phát thÁi khí nhà kính (KNK) vào năm 2030 do quốc gia tự xác định là 15,8% và nếu có sự hỗ trợ cāa quốc tế là 43,5% Cam kết giÁm phát thÁi khí metan 30% vào năm 2030, chống suy thoái rừng và chuyển đái năng l°ợng s¿ch Chính phā khẳng định, mặc dù là n°ớc đang phát triển, mới chỉ bắt đầu tiến hành công nghiệp hóa trong h¡n 3 thập kÿ qua nh°ng là n°ớc có lợi thế về năng l°ợng tái t¿o, Việt Nam sẽ xây dựng và triển khai các biện pháp giÁm phát thÁi khí nhà kính m¿nh mẽ bằng ngußn lực cāa mình, cùng với sự hợp tác, hỗ trợ về tài chính và chuyển giao công nghệ cāa cộng đßng quốc tế, nhÃt là các n°ớc phát triển, trong đó có thực hiện các c¡ chế theo Thỏa thuận Paris, để đ¿t Net Zero vào năm 2050

Theo kết quÁ tính toán phát thÁi, hÃp thÿ khí nhà kính đã công bố cāa Việt Nam năm 2016, táng l°ợng phát thÁi khí nhà kính t¿i Việt Nam là 316.734,96 nghìn tÃn CO2tđ Phát thÁi khí nhà kính (KNK) từ lĩnh vực năng l°ợng chiếm tÿ trọng lớn nhÃt là 65%, sau đó là lĩnh vực IPPU chiếm 14,6% Phát thÁi ròng cāa lĩnh vực AFOLU chiếm tÿ trọng lớn thă ba là 13,9% và nhỏ nhÃt là lĩnh vực chÃt thÁi chiếm 6,5% Táng l°ợng phát thÁi/hÃp thÿ KNK trong lĩnh vực AFOLU năm 2016 là 44.069,74 nghìn tÃn CO2tđ Trong đó, đÃt rừng hÃp thÿ lớn nhÃt, -54.657,78 nghìn tÃn CO2tđ và canh tác lúa phát thÁi lớn nhÃt, 49.693,02 nghìn tÃn CO2tđ (Bộ TN&MT, 2020)

Chính vì sự đóng góp rÃt lớn về l°ợng KNK phát thÁi ra từ lĩnh vực sÁn xuÃt lúa so với táng phát thÁi cāa ngành Nông nghiệp nói riêng (50%) và so với toàn bộ nền kinh tế nói chung (13,9%) nên việc giÁm phát thÁi KNK trong canh tác lúa là rÃt quan trọng Đặc biệt là trong các kế ho¿ch giÁm phát thÁi KNK Quốc gia và ngành Nông nghiệp, các biện pháp giÁm phát thÁi KNK trong sÁn xuÃt lúa đ°ợc đặt là các giÁi pháp °u tiên hàng đầu với không những tiềm năng giÁm phát thÁi lớn mà còn là những biện pháp giÁm phát thÁi khí metan chā yếu đáp ăng giÁm phát thÁi KNK h°ớng đến phát thÁi bằng không vào năm 2050 và giÁm phát thÁi khí metan cāa Quốc gia đến năm 2030

Là một tỉnh thuộc vùng châu thá sông Hßng, Thái Bình là vựa lúa lớn cāa đßng bằng Bắc Bộ Cùng với sÁn xuÃt nông nghiệp thâm canh cao Thái Bình cũng là địa ph°¡ng phát thÁi l°ợng lớn khí nhà kính vào khí quyển trên toàn quốc Chính vì vậy trong thßi gian qua, nhận thăc đ°ợc những diễn biến khôn l°ßng do BĐKH gây ra, Thái Bình đã nỗ lực lßng ghép triển khai các biện pháp nhằm giÁm thiểu tác động do BĐKH Đặc biệt, với địa hình thÃp, Thái Bình đang phÁi phÁi nỗ lực rÃt nhiều trong việc chống chọi với thực tr¿ng n°ớc biển đang ngày càng dâng cao lên đến 3 - 4 m và chịu săc ép cāa lũ từ th°ợng ngußn làm n°ớc sông dâng cao đến 3 - 5 m trong thßi gian dài, có thể gây h° h¿i nghiêm trọng đến nhiều công trình nh° đê điều, dân sinh cũng nh° diện tích lớn đÃt canh tác bị nhiễm mặn Với nhiều lĩnh vực bị tác động do BĐKH, các ph°¡ng án giÁm phát thÁi KNK trong sÁn xuÃt nông nghiệp, đặc biệt là trong sÁn xuÃt lúa đang đ°ợc tỉnh Thái Bình đặc biệt quan tâm Lßng ghép với mÿc tiêu quốc gia cam kết giÁm nhẹ phát thÁi, h°ớng tới mÿc tiêu Net Zero vào 2050, Thái Bình đang từng b°ớc có những giÁi pháp cÿ thể để giÁm phát thÁi khí nhà kính trong lĩnh vực nông nghiệp, đặc biệt là trong lĩnh vực sÁn xuÃt lúa

Đã có một số công trình trong và ngoài n°ớc nghiên cău về các giÁi pháp giÁm phát thÁi KNK trong sÁn xuÃt lúa t¿i Thái Bình nh°: sử dÿng các giống lúa: Bắc th¡m 7, BC15; áp dÿng quy trình canh tác: cÃy với mật độ 24 - 30 khóm/m2, dùng chế phẩm sinh học để xử lý r¡m r¿ sau thu ho¿ch, bón phân nén chậm tan Lÿc Thần Nông, đ¿m urea, xiết n°ớc 3 đợt tùy theo nhu cầu, sinh tr°áng cāa cây lúa (Tập đoàn ThaiBinhSeed); cũng trên địa bàn tỉnh Thái Bình dự án Agresults Việt Nam đã áp dÿng các giÁi pháp kā thuật nh°: cÃy th°a, kiểm soát n°ớc t°ới một cách tiết kiệm, sử dÿng phân bón chậm tan hoặc NPK táng hợp và kiểm soát r¡m r¿ sau thu ho¿ch bằng các chế phẩm sinh học Tuy nhiên các nghiên cău này mới chỉ dừng l¿i á măc

độ trên ph¿m vi nhỏ, thông qua cách làm thí nghiệm mà ch°a gắn đ°ợc vào mô hình và phân tích không gian trên ph¿m vi rộng lớn để có đ°ợc cái nhìn táng thể về thực tr¿ng và tiềm năng giÁm phát thÁi cāa các giÁi pháp, trên c¡ sá các yếu tố Ánh h°áng nh°: khí hậu, nhóm đÃt và các yếu tố canh tác

Để có một băc tranh táng thể về phát thÁi KNK và đề xuÃt các giÁi pháp giÁm phát thÁi KNK trong sÁn xuÃt lúa t¿i Thái Bình, làm c¡ sá cho quá trình ho¿ch định chính sách, chỉ đ¿o sÁn xuÃt nông nghiệp nói chung và canh tác lúa nói riêng, từng b°ớc lựa chọn áp dÿng các giÁi pháp giÁm phát thÁi KNK trong sÁn xuÃt lúa trên

địa bàn tỉnh, việc thực hiện đề tài <Nghiên cứu các giÁi pháp giÁm phát thÁi khí

phát thÁi KNK và đề xuÃt các giÁi pháp giÁm phát thÁi KNK cÁ về không gian và c°ßng độ là hết săc cần thiết

1.2 MþC TIÊU NGHIÊN CỨU

Nghiên cău tập trung vào các mÿc tiêu chính sau:

- Làm rõ đ°ợc động thái phát thÁi khí nhà kính trên đÃt trßng lúa;

- Xây dựng đ°ợc bÁn đß thể hiện phát thÁi khí nhà kính trên các đ¡n vị bÁn đß táng hợp các điều kiện khí hậu, lo¿i đÃt và các biện pháp canh tác khác nhau;

- Đề xuÃt một số giÁi pháp giÁm phát thÁi khí nhà kính trong sÁn xuÃt lúa á tỉnh Thái Bình

- Ph¿m vi không gian: Nghiên cău đ°ợc tiến hành trên toàn bộ diện tích đÃt trßng lúa chính cāa tỉnh Thái Bình

- Ph¿m vi thßi gian: Số liệu s¡ cÃp đ°ợc điều tra trong giai đo¿n 2016 - 2017, thí nghiệm đßng ruộng thực hiện năm 2018 Các số liệu tự nhiên kinh tế xã hội cāa tỉnh đ°ợc thu thập và táng hợp đến năm 2021

1.4 NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CĀA ĐÞ TÀI

- Đã xác định đ°ợc động thái phát thÁi KNK trong sÁn xuÃt lúa theo không gian t°¡ng ăng với điều kiện khí hậu, lo¿i đÃt và các biện pháp canh tác lúa cāa tỉnh Thái Bình;

- Xây dựng đ°ợc bÁn đß phát thÁi KNK hiện t¿i trên đÃt trßng lúa tỉnh Thái Bình tÿ lệ 1/50.000 phÿc vÿ kiểm kê phát thÁi KNK trong canh tác lúa;

- Đề xuÃt đ°ợc một số giÁi pháp phù hợp giÁm phát thÁi KNK trong canh tác lúa cho toàn tỉnh Thái Bình trên c¡ sá đánh giá măc độ thích nghi cāa các biện pháp canh tác này

1.5 Ý NGHĨA KHOA HÞC VÀ THỰC TIỄN CĀA ĐÞ TÀI 1.5.1 Ý ngh*a khoa học

- Xây dựng đ°ợc ph°¡ng pháp tính toán phát thÁi KNK dựa trên các yếu tố đầu vào về khí hậu, lo¿i đÃt, cây trßng và chế độ canh tác khác nhau theo không gian;

- Xác định đ°ợc l°ợng phát thÁi KNK trong sÁn xuÃt lúa tỉnh Thái Bình theo các điều kiện khí hậu, lo¿i đÃt và chế độ canh tác;

- Cung cÃp c¡ sá dữ liệu về phát thÁi khí nhà kính và các yếu tố đầu vào cho tính toán phát thÁi phÿc vÿ công tác kiểm kê khí nhà kính và xây dựng kế ho¿ch giÁm phát thÁi KNK trên ph¿m vi toàn tỉnh

1.5.2 Ý ngh*a thăc tißn

Cung cÃp số liệu về phát thÁi KNK và đề xuÃt các giÁi pháp kā thuật giÁm phát thÁi KNK trong sÁn xuÃt lúa, góp phần phát triển sÁn xuÃt lúa án định, bền vững á Thái Bình Kết quÁ nghiên cău cāa đề tài là c¡ sá giúp cho các đ¡n vị và cá nhân lập, thực hiện quy ho¿ch và chỉ đ¿o sÁn xuÃt lúa theo h°ớng phát thÁi thÃp, giÁm nhẹ biến đái khí hậu cho tỉnh Thái Bình, đặc biệt là việc triển khai các ho¿t động đóng góp quốc gia về giÁm phát thÁi KNK (NDC cập nhật, 2022) và kế ho¿ch hành động giÁm phát thÁi khí metan (Quyết định 942/QĐ-TTg, 5/8/2022) theo cam kết cāa Thā t°ớng Chính phā t¿i hội nghị COP26

PHẦN 2 TàNG QUAN CÁC VÂN ĐÞ NGHIÊN CỨU

GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM

2.1.1 Khái niám Khí nhà kính và hiáu ąng nhà kính

Khí nhà kính (KNK) là những khí, thành phần cāa khí quyển, đ°ợc t¿o ra do tự nhiên và các ho¿t động cāa con ng°ßi Chúng có khÁ năng hÃp thÿ các băc x¿ sóng dài đ°ợc phÁn x¿ từ bề mặt Trái đÃt khi đ°ợc chiếu sáng bằng ánh sáng mặt trßi, sau đó phân tán nhiệt l¿i cho Trái đÃt, gây nên hiệu ăng nhà kính Các KNK đ°ợc qui định trong Công °ớc khí hậu bao gßm: các-bon đioxit (CO2), nit¡ oxit (N2O), mê-tan (CH4), hidro-florua-cácbon (HFCs), perfloro-cácbon (PFCs), sulfur

Ngußn: Kiehl & Kevin (1997)

Theo báo cáo cāa IPCC (2007), ngußn phát sinh KNK chā yếu từ ho¿t động sÁn xuÃt, sinh ho¿t cāa con ng°ßi và một phần có trong tự nhiên Tuy nhiên, ngußn phát thÁi KNK từ tự nhiên thÃp và chā yếu do nguyên nhân hoặc có liên quan đến con ng°ßi nh° cháy rừng Ngußn phát thÁi KNK chā yếu từ ho¿t động sÁn xuÃt cāa con ng°ßi nh° ho¿t động công nghiệp, năng l°ợng, canh tác nông nghiệp… Ngußn phát thÁi KNK lớn nhÃt chính là từ các ho¿t động công nghiệp và giao thông

Các lo¿i KNK phát thÁi từ tự nhiên bao gßm các bon ô xít đ¡n (CO), các bon đi ô xít (CO2) từ quá trình cháy rừng và đốt phÿ phẩm, metan (CH4), ô xít ni t¡ (N2O), các bon đi ô xít (CO2) từ quá trình phân giÁi chÃt hữu c¡ trong canh tác nông nghiệp và các ngußn phát thÁi tự nhiên khác do tác động cāa sÃm, chớp, bão, núi lửa,… (IPCC, 2007)

Hơi nước (H2O): là chÃt khí có đóng góp lớn nhÃt vào hiệu ăng nhà kính cāa khí quyển, nh°ng nó không phÁi là chÃt khí nhà kính nguy hiểm vì l°ợng h¡i n°ớc tự nhiên trong khí quyển biến đái liên tÿc do h¡i n°ớc có thể ng°ng tÿ t¿o thành

mây và có thể cho m°a Tuy nhiên, ho¿t động cāa con ng°ßi có thể gây Ánh h°áng gián tiếp, tác động tiềm tàng đáng kể đến l°ợng h¡i n°ớc do làm biến đái khí hậu Chẳng h¿n, không khí Ãm h¡n chăa nhiều h¡i n°ớc h¡n Ho¿t động cāa con ng°ßi cũng có thể làm gia tăng l°ợng h¡i n°ớc thông qua phát thÁi CH4, vì CH4 bị phân hāy do phÁn ăng hóa học trong tầng bình l°u, t¿o ra một l°ợng nhỏ h¡i n°ớc

Các-bon đi-ô-xít (CO2): là chÃt khí nhà kính quan trọng sau h¡i n°ớc Đây là khí chiếm khoÁng một nửa táng khối l°ợng khí nhà kính và đóng góp h¡n 60% cho quá trình làm tăng nhiệt độ khí quyển Các quá trình tự nhiên chā yếu sinh ra và tiêu hao Các-bon đi-ô-xít trong khí quyển bao gßm: hô hÃp cāa động, thực vật, quang hợp cāa thực vật; các quá trình trao đái khí quyển - đ¿i d°¡ng; ho¿t động cāa núi lửa Ho¿t động cāa con ng°ßi làm gia tăng l°ợng Các-bon đi-ô-xít chā yếu do sử dÿng nhiên liệu hóa th¿ch, chế t¿o các lo¿i máy s°ái, máy làm l¿nh, sÁn xuÃt xi măng, phá rừng, thay đái sử dÿng đÃt,

Metan (CH4): là KNK quan trọng thă hai sau CO2 Các công trình nghiên cău trên thế giới đã công bố, l°ợng phát thÁi CH4 đă tăng từ 0,700 ppmV năm 1750 lến 1,774 ppmV năm 2005 (IPCC, 2007) Một đ¡n vị khối l°ợng CH4 phát thÁi vào khí quyển có thể gây Ãm cho toàn cầu (Global Warming Potential - GWP) gÃp 28 lần (IPCC, 2013) 1 đ¡n vị khối l°ợng CO2 (tính cho chu kỳ 100 năm) Sự gia tăng phát thÁi CH4 trong suốt thế kÿ qua chā yếu là từ canh tác lúa n°ớc, từ chăn nuôi trong nông nghiệp và một phần từ phát thÁi khí tự nhiên Ruộng lúa n°ớc đóng góp khoÁng 15 - 20% táng l°ợng CH4 phát thÁi trên toàn cầu (Aulakh & cs., 2001)

Trong đÃt trßng lúa, CH4 là một sÁn phẩm cāa quá trình phân hāy các vật chÃt hữu c¡ bái vi sinh vật trong điều kiện yếm khí Một phần CH4 sau khi đ°ợc t¿o ra bị oxi hóa bái các vi khuẩn Methanotroths (Methanotrophic bacteria) trong lớp đÃt mặt (dày 1 - 3 mm) xung quanh rễ cây, phần còn l¿i phát thÁi vào khí quyển chā yếu bằng con đ°ßng khuếch tán qua hệ thống m¿ch thông khí cāa thực vật - hệ thống cung cÃp oxi cho quá trrình hô hÃp (Conrad & cs., 2006)

Ô zôn (O3): là chÃt khí liên tÿc đ°ợc t¿o ra và phân ly do các phÁn ăng hóa học Ô zôn hÃp thÿ băc x¿ hßng ngo¿i nh° khí các-bon đi-ô-xít do đó có đóng góp trực tiếp vào hiệu ăng nhà kính Mặc dù hàm l°ợng ôzôn rÃt nhỏ, vai trò cāa nó đối với hiệu ăng nhà kính cāa khí quyển vẫn rÃt đáng kể Ho¿t động cāa con ng°ßi làm tăng ôzôn trong tầng đối l°u thông qua giÁi phóng các chÃt khí nh° ôxit các bon, hydrocacbon và ôxit nit¡ Các chÃt khí này tác dÿng hóa học với nhau và t¿o ra ôzôn

Ô xít ni tơ (N2O): là KNK quan trọng thă ba sau CO2 và CH4 Theo các công trình nghiên cău đã công bố thì l°ợng phát thÁi khí này đã tăng từ 270 ppbV năm 1.750 lên 319 ppbV năm 2005 Theo IPCC (2013), việc phát thÁi một đ¡n vị khối l°ợng N2O vào khí quyển có GWP gÃp 265 lần 1 đ¡n vị khối l°ợng CO2 (tính cho chu kỳ 100 năm)

Trong môi tr°ßng đÃt, N2O đ°ợc t¿o ra nhß các loài vi sinh vật, là sÁn phẩm phÿ cāa quá trình nit¡rát hóa hoặc sÁn phẩm trung gian cāa quá trình phÁn nit¡rát hóa (Bouwman, 1990) ĐÃt canh tác đ°ợc bón phân là một ngußn phát thÁi N2O đáng chú ý, chiếm 13% (Olivier & cs., 1998) đến 28% (Mosier & cs., 1998) l°ợng N2O phát thÁi toàn cầu hàng năm

Ngoài ra, một số chÃt khí thuộc nhóm halo-cacbon (CFC, HCFC) chā yếu là do ho¿t động cāa con ng°ßi sinh ra cũng gây hiệu ăng nhà kính: chlorofluorocarbons (CFC-11 và CFC-12), hydro chlorofluorocarbons (HCFC) Các chÃt khí này đ°ợc sử dÿng khi sÁn xuÃt các thiết bị làm l¿nh và trong các quá trình công nghiệp khác Sự có mặt cāa chúng trong khí quyển là một trong những nguyên nhân gây nên sự suy giÁm ôzôn tầng bình l°u trên

Hiệu ứng nhà kính - Greenhouse Effect: Hiệu ăng nhà kính là hiệu quÁ giữ

nhiệt á tầng thÃp cāa khí quyển nhß sự hÃp thÿ và phát x¿ trá l¿i băc x¿ sóng dài từ mặt đÃt bái mây và các khí nh° h¡i n°ớc, các bon điôxit, nit¡ ôxit, metan và chlorofluorocarbon, làm giÁm l°ợng nhiệt thoát ra không trung từ hệ thống trái đÃt, giữ nhiệt một cách tự nhiên, duy trì nhiệt độ trái đÃt cao h¡n khoÁng 30oC so với khi không có các chÃt khí đó (IPCC, 2013) Các KNK trong bầu khí quyển bao gßm các khí nhà kính tự nhiên và các khí phát thÁi do các ho¿t động cāa con ng°ßi Tuy các KNK tự nhiên chỉ chiếm một tÿ lệ rÃt nhỏ, nh°ng có vai trò rÃt quan trọng đối với sự sống trên trái đÃt Tr°ớc hết, các KNK không hÃp thÿ băc x¿ sóng ngắn cāa mặt trßi chiếu xuống trái đÃt, nh°ng hÃp thÿ băc x¿ hßng ngo¿i do mặt đÃt phát ra và phÁn x¿ một phần l°ợng băc x¿ này trá l¿i mặt đÃt, qua đó h¿n chế l°ợng băc x¿ hßng ngo¿i cāa mặt đÃt thoát ra ngoài khoÁng không vũ trÿ và giữ cho mặt đÃt khỏi bị l¿nh đi quá nhiều, nhÃt là về ban đêm khi không có băc x¿ mặt trßi chiếu tới mặt đÃt

KhÁ năng gây hiệu ăng nhà kính (làm tăng nhiệt độ toàn cầu) cāa các KNK là khác nhau và đ°ợc thể hiện theo mặt bằng thßi gian

BÁng 2.2 TiÃm năng gây nóng lên toàn cÅu căa mßt sá khí nhà kính so với CO2

Khí Ký hiáu

TiÃm năng nóng lên toàn cÅu theo khoÁng thời gian 100 năm

SAR AR4 AR5

2.1.2 Phát thÁi khí nhà kính trong nông nghiáp trên thÁ giới

Nông nghiệp đóng vai trò quan trọng đối với hầu hết các quốc gia trên thế giới, đặc biệt là các n°ớc đang phát triển H¡n 60% dân số thế giới sống á nông thôn và các sÁn phẩm nông nghiệp giúp duy trì an ninh l°¡ng thực Tuy nhiên, các ho¿t động nông nghiệp cũng Ánh h°áng đến môi tr°ßng toàn cầu thông qua các tác động đến khí quyển, môi tr°ßng đÃt, n°ớc và các hệ sinh thái tự nhiên Liên quan đến sự Ãm lên toàn cầu, nhiều nghiên cău gần đây đã khẳng định rằng nông nghiệp chính là một trong những ngußn phát thÁi KNK chính và là bể chăa các bon

Hình 2.1 Phát thÁi khí nhà kính trên toàn cÅu theo l*nh văc

Nghị định Kyoto đã xác định có 6 lo¿i KNK có tiềm năng gây nên hiện t°ợng nóng lên toàn cầu (GWP) gßm khí các-bon đi-ô-xít (CO2), ô xít ni t¡ (N2O), metan (CH4), hydro fluorocarbons (HFCs), per fluorocarbon (PFCs) và sulfur hexafluoride (SF6) Tiềm năng gây hiệu ăng KNK làm nóng lên toàn cầu đ°ợc dựa trên chỉ số khí CO2 t°¡ng đ°¡ng, lÃy khí CO2 có tiềm năng gây hiện t°ợng nóng lên toàn cầu là hệ số 1

Theo báo cáo cāa IPCC (2014), ngußn phát thÁi KNK lớn nhÃt chính là từ các ho¿t động năng l°ợng và công nghiệp Ho¿t động sÁn xuÃt nông nghiệp – rừng và sử dÿng đÃt cũng là lĩnh vực gây phát thÁi lớn, chiếm 24% tiềm năng làm nóng lên toàn cầu (GWP) Ngoài ra lĩnh vực giao thông cũng là một lĩnh vực gây phát thÁi lớn chiếm 14% Lĩnh vực gây phát thÁi thÃp nhÃt là lĩnh vực xây dựng chiếm 6%

Kết quÁ dự báo quốc tế cho thÃy, nếu không có các chính sách can thiệp kịp thßi, l°ợng phát thÁi KNK toàn cầu sẽ tăng từ 25 - 90% vào năm 2030 so với hiện tr¿ng phát thÁi KNK năm 2000 Đặc biệt, l°ợng phát thÁi KNK sẽ tăng m¿nh á các n°ớc đang phát triển nh° n°ớc ta (dự báo KNK tăng lên gÃp 4 lần vào năm 2030) Sự gia tăng KNK đòi hỏi các quốc gia cần nỗ lực h¡n để giÁm phát thÁi KNK nhằm ngăn chặn, h¿n chế quá trình gia tăng biến đái khí hậu toàn cầu (các ho¿t động phát thÁi thÃp) á hầu hết các lĩnh vực cāa nền kinh tế Trong đó, ho¿t động sÁn xuÃt nông nghiệp đ°ợc đánh giá là một trong những ngußn phát thÁi KNK chā yếu á các quốc gia đang phát triển Đối với kiểm kê các ngußn phát thÁi KNK, IPCC (2006) đã có h°ớng dẫn chi tiết (ph°¡ng pháp, hệ số) để °ớc tính l°ợng phát thÁi KNK cho các ho¿t động sÁn xuÃt nông nghiệp (quá trình lên men á động vật; quÁn lý hữu c¡ và đÃt nông nghiệp)

SÁn xuÃt nông nghiệp cũng đ°ợc xác định là lĩnh vực có tiềm năng lớn trong giÁm phát thÁi KNK Tuy nhiên, mặc dù ho¿t động sÁn xuÃt nông nghiệp đ°ợc cho là ngành phát thÁi lớn nh°ng cũng đ°ợc đánh giá là ngành có tiềm năng giÁm phát thÁi cao Những tính toán về chi phí cận biên giÁm phát thÁi KNK (MACC) cho thÃy ho¿t động sÁn xuÃt nông nghiệp có tiềm năng lớn trong giÁm phát thÁi KNK T¿i Indonesia, Āy ban về biến đái khí hậu n°ớc này đã dự báo rằng các ho¿t động kinh tế có tiềm năng giÁm phát thÁi KNK 164 triệu tÃn CO2 t°¡ng đ°¡ng, trong đó chỉ tính riêng lĩnh vực nông nghiệp đã có tiềm năng giÁm 105 triệu tÃn CO2 t°¡ng đ°¡ng (Dewan Nasional Perubahan Iklim, 2010) thông qua các ho¿t động cÁi thiện hệ thống t°ới tiêu trong canh tác lúa n°ớc, cÁi tiến quÁn lý giống cây trßng, giám sát và quÁn lý phân đ¿m, quÁn lý chÃt thÁi hữu c¡ từ chăn nuôi và hệ thống cung cÃp thăc ăn chăn nuôi (mặc dù có chi phí rÃt cao)

Theo báo cáo kā thuật kiểm kê KNK cāa Việt Nam 2014, táng phát thÁi khí nhà kính CH4 và N2O trong nông nghiệp là 89.751,80 nghìn tÃn CO2tđ, trong đó phát thÁi từ canh tác lúa chiếm tÿ lệ lớn nhÃt chiếm 49,35%, tiếp sau đó là đÃt nông nghiệp chiếm 26,69%, tiêu hóa thăc ăn và quÁn lý chÃt thÁi chiếm 11,37% và 9,8%, đốt phế phÿ phẩm chiếm 2,71% Theo tính toán cāa US-EPA (2012), đến năm 2020, l°ợng phát thÁi khí CH4 và N2O từ nông nghiệp sẽ tăng từ 10 -40% so với năm 1990, chā yếu á các quốc gia đang phát triển (Hình 2.2)

Hình 2.2 Tÿ lá % tăng/giÁm phát thÁi CH4 và N2O từ ho¿t đßng nông nghiáp (năm 2020 so với 1990)

Ngußn: US-EPA (2012)

Nghiên cău cāa Watson & cs (1995) cho thÃy, các khí nhà kính phát thÁi chính trong nông nghiệp là khí CH4 và khí N2O Theo IPCC (2007), nông nghiệp phát thÁi 84% táng l°ợng phát thÁi N2O và 47% táng phát thÁi CH4 toàn cầu

Nông nghiệp chịu trách nhiệm một phần ba sự nóng lên toàn cầu và sự thay đái khí hậu Cũng theo °ớc tính cāa FAO, khoÁng 25% CO2 trong khí quyển đ°ợc t¿o ra từ các ho¿t động nông nghiệp; hầu hết khí CH4 trong khí quyển là phát thÁi từ các động vật nhai l¿i, từ cháy rừng, từ canh tác lúa n°ớc và sự phân hāy các sÁn phẩm phế thÁi; 70% khí N2O phát thÁi từ canh tác nông nghiệp truyền thống và sử dÿng phân bón toàn cầu hàng năm L°ợng phát thÁi NO2 sẽ tăng lên do việc sử dÿng phân bón nit¡ ngày càng nhiều để tăng năng suÃt cây trßng, đáp ăng nhu cầu nuôi sống con ng°ßi

Theo số liệu cāa Viện Nghiên cău Lúa quốc tế (IRRI), hàng năm riêng sÁn xuÃt lúa sử dÿng gần 20% táng l°ợng phân bón N toàn cầu do vậy sÁn xuÃt lúa đã phát thÁi l°ợng N2O đáng kể vào khí quyển (Wassmann & Dobermann, 2006) Smith & cs (2007) °ớc tính nông nghiệp thÁi ra khoÁng 60% l°ợng N2O và khoÁng 50% l°ợng CH4 nhân t¿o ĐÃt nông nghiệp đ°ợc biết đến là một ngußn quan trọng cāa phát thÁi N2O, đóng góp 6,1% vào sự Ãm lên toàn cầu do con ng°ßi gây ra (IPCC, 2007) Theo Denman & cs (2007), ho¿t động con ng°ßi (nông nghiệp, công nghiệp, đốt nhiên liệu hóa th¿ch) đóng góp 38% táng khí thÁi N2O), trong đó đÃt nông nghiệp đ°ợc coi là ngußn phát thÁi N2O chính vào khí quyển, đóng góp 67% l°ợng khí thÁi do con ng°ßi t¿o ra Một nghiên cău khác cāa Mosier & cs (1991) cho thÃy khí N2O thÁi ra từ chăn nuôi và trßng trọt chiếm xÃp xỉ 70% ngußn N2O nhân t¿o nông nghiệp toàn cầu

Trong ph°¡ng pháp kiểm kê KNK, IPCC chia N2O phát thÁi từ nông nghiệp thành 2 d¿ng: phát thÁi trực tiếp và gián tiếp Phát thÁi N2O trực tiếp là phát thÁi có ngußn gốc từ phân đ¿m vô c¡ và phân hữu c¡, đ°ợc dự báo là sẽ tăng do nhu cầu sử dÿng phân bón tăng lên Phát thÁi N2O gián tiếp bao gßm 3 phần: từ quá trình táng hợp N từ khí quyển; chÃt thÁi cāa vật nuôi và con ng°ßi; N bị mÃt do rửa trôi, xói mòn D¿ng N2O phát thÁi gián tiếp chiếm 1/3 táng l°ợng N2O phát thÁi từ nông nghiệp, trong đó 75% đến từ các vùng đßng bằng, n¡i NO3- bị mÃt do rửa trôi, NH4+ bị nitrat hóa chuyển thành N2O và N2 (Zaman & cs., 2012)

KhoÁng 45% khí thÁi CH4 có ngußn gốc từ các ho¿t động nông nghiệp, trong khi 90% khí thÁi N2O bắt ngußn từ quá trình nitrat hóa và phÁn nitrat trong đÃt, một phần là do việc sử dÿng phân bón vô c¡ ngày càng tăng lên Theo báo cáo mới nhÃt cāa Tá chăc khí t°ợng thế giới (WMO), ho¿t động cāa con ng°ßi (chăn nuôi, canh tác lúa, sử dÿng nhiên liệu hóa th¿ch, đốt phế phÿ phẩm nông nghiệp, chôn lÃp rác thÁi) t¿o ra 60% táng l°ợng CH4 phát thÁi toàn cầu Metan phát thÁi từ ho¿t động trßng lúa, phân hāy chÃt thÁi động vật và đốt sinh khối đóng góp 8 - 10% táng l°ợng CO2tđ và N2O từ trßng trọt (đốt nhiên liệu hóa th¿ch, nhiên liệu sinh học và bón phân) đóng góp 3 - 5% táng l°ợng CO2tđ Thêm vào đó, khoÁng 30% l°ợng khí CO2 trong khí quyển tăng hàng năm là do sự mÃt các bon trong đÃt liên quan đến phá rừng, làm đÃt canh tác và các mÿc đích khác (WMO, 2016)

Hình 2.3 Mąc thÁi N2O từ ho¿t đßng sÁn xuÃt nông nghiáp (giai đo¿n 1000 - 2000)

Ngußn: Martin Radcliffe (2005)

Giám sát sự phát thÁi KNK từ ho¿t động cāa nông nghiệp là một chiến l°ợc quan trọng giúp các nhà ho¿ch định chính sách kiểm soát và đáp ăng các nghĩa vÿ quốc tế trong cắt giÁm phát thÁi KNK trên quy mô toàn cầu

2.1.3 Phát thÁi khí nhà kính trong nông nghiáp t¿i Viát Nam

So sánh kết quÁ kiểm kê quốc gia KNK năm 2016 và kết quÁ tính l¿i kiểm kê quốc gia KNK năm 2010 và năm 2014, phát thÁi ròng cāa năm 2016 đã tăng 13,7%, t°¡ng ăng 38.075,26 nghìn tÃn CO2tđ so với năm 2014 và 19,9%, t°¡ng ăng 52.524,29 nghìn tÃn CO2tđ so với năm 2010, chi tiết theo các lĩnh vực nh° sau: Lĩnh vực năng l°ợng: l°ợng phát thÁi năm 2016 tăng 17,3%, t°¡ng ăng 30.29 triệu tÃn CO2tđ so với năm 2014 và tăng 35,5%, t°¡ng ăng 53.95 triệu tÃn tÃn CO2tđ so với năm 2010 Lĩnh vực IPPU: l°ợng phát thÁi năm 2016 tăng 19,0%, t°¡ng ăng 7,36 triệu tÃn CO2tđ so với năm 2014 và tăng 78,4%, t°¡ng ăng 20,25 triệu tÃn CO2tđ so với năm 2010 Lĩnh vực AFOLU: l°ợng phát thÁi ròng năm 2016 giÁm 2,1%, t°¡ng ăng 0,92 triệu tÃn CO2tđ so với năm 2014 và giÁm 35,9%, t°¡ng ăng 24,64 triệu tÃn CO2tđ so với năm 2010 Lĩnh vực chÃt thÁi: l°ợng phát thÁi năm 2016 tăng 7,0%, t°¡ng ăng 1,34 triệu tÃn CO2tđ so với năm 2014 và tăng 16,7%, t°¡ng ăng 2,96 triệu tÃn CO2tđ so với năm 2010

Hình 2.4 KÁt quÁ kiÅm kê quác gia khí nhà kính căa Viát Nam các năm 1994, 2010, 2014 và 2016

Ngußn: Bộ TN&MT (2020)

Năm 2020, phát thÁi trong lĩnh vực nông nghiệp tăng m¿nh với táng phát thÁi 104,5 triệu tÃn CO2tđ, lĩnh vực canh tác lúa giÁm nhẹ 41,9 triệu tÃn CO2tđ, tuy nhiên các lĩnh vực khác tăng khá m¿nh trong đó có đÃt nông nghiệp 29,3 triệu tÃn CO2tđ, tiêu hoá thăc ăn chăn nuôi 18,8 triệu tÃn CO2tđ, quÁn lý chÃt thÁi 12,13 triệu tÃn CO2tđ

BÁng 2.3 Phát thÁi khí nhà kính căa Viát Nam trong l*nh văc nông nghiáp

Đ¡n vị tính: triệu tÃn CO2tđ

Nguãn phát thÁi 2010 2014 2016 Năm 2020 2025* 2030*

Tiêu hóa thăc ăn (chăn nuôi) 9,4 10,2 12,4 18,8 21,0 22,2

Phát thÁi KNK từ ngành nông nghiệp chā yếu từ trßng lúa, đÃt nông nghiệp, lên men d¿ cỏ và quÁn lý chÃt thÁi trong chăn nuôi Theo tính toán cāa Bộ Tài Nguyên và Môi tr°ßng, trong giai đo¿n 2010 - 2030, ho¿t động chăn nuôi và đÃt nông nghiệp sẽ có l°ợng KNK phát thÁi và tÿ lệ đóng góp tăng lên trong táng l°ợng phát thÁi KNK cāa ngành nông nghiệp Canh tác lúa giÁm l°ợng KNK phát thÁi từ 50,5% năm 2010 (44,6 triệu tÃn CO2tđ) xuống còn 40,1% năm 2020 (41,9 triệu tÃn CO2tđ) và dự kiến 38,4% vào năm 2025 (39,9 triệu tÃn CO2tđ) và 37% vào năm 2030 (41,5 triệu tÃn CO2tđ) Việc đốt phế phÿ phẩm nông nghiệp có thể sẽ gia tăng l°ợng KNK phát thÁi nh°ng tÿ lệ đóng góp vào táng l°ợng phát thÁi không lớn, dao động từ 1,6 - 2,4% (BÁng 2.3)

Đối với ho¿t động giÁm phát thÁi KNK ngành nông nghiệp, Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn (NN&PTNT) đã duyệt đề án giÁm phát thÁi KNK trong nông nghiệp, nông thôn đến 2020 (Quyết định số 3119/QĐ-BNN-KHCN ngày 16/12/2011, Bộ NN&PTNT, 2011a) Mÿc tiêu cāa đề án giÁm phát thÁi KNK bao gßm: (i) Thúc đẩy phát triển sÁn xuÃt nông nghiệp xanh theo h°ớng an toàn, ít phát thÁi, phát triển bền vững, đÁm bÁo an ninh l°¡ng thực quốc gia, góp phần giÁm nghèo và ăng phó có hiệu quÁ với BĐKH; và (ii) Đến năm 2020, giÁm phát thÁi 20% l°ợng KNK trong nông nghiệp, nông thôn (t°¡ng đ°¡ng với 18,87 triệu tÃn CO2tđ); đßng thßi đÁm bÁo mÿc tiêu tăng tr°áng ngành và giÁm tÿ lệ đói nghèo theo chiến l°ợc phát triển ngành Nhiệm vÿ giÁm phát thÁi KNK theo đề án cāa Bộ NN&PTNT cho 6 lĩnh vực cùa ngành gßm trßng trọt, chăn nuôi, lâm nghiệp, thāy sÁn, thāy lợi và nông thôn Trong đề án giÁm phát thÁi KNK cāa ngành, nhiều giÁi pháp giÁm phát thÁi KNK đã đ°ợc Bộ NN&PTNT xác định, bao gßm cÁ các giÁi pháp đã tính toán đ°ợc tiềm năng giÁm phát thÁi và cÁ các giÁi pháp có tiềm năng giÁm phát thÁi nh°ng ch°a tính toán đ°ợc l°ợng KNK nh°ng có tiềm năng giÁm phát thÁi KNK Bộ NN&PTNT đã tính toán chi tiết và xác định ngành trßng trọt có thể giÁm đ°ợc 13,34% (t°¡ng đ°¡ng 8,18 triệu tÃn CO2tđ); chăn nuôi có thể giàm đ°ợc 12,31 triệu tÃn CO2tđ (t°¡ng đ°¡ng 51,04%); lĩnh vực thāy sÁn có thể giÁm đ°ợc 4,62 triệu tÃn/năm (giÁm 35,79%); lĩnh vực thāy lợi khoàng 0,17 triệu tÃn CO2tđ; nông thôn và ngành nghề nông thôn là 7,25 triệu tÃn CO2tđ (chiếm 39,44%)

2.2 PHÁT THÀI KHÍ NHÀ KÍNH Tþ CANH TÁC LÚA NƯỚC 2.2.1 Thăc tr¿ng sÁn xuÃt lúa n°ớc trên thÁ giới và ở Viát Nam

2.2.1.1 Thực tr¿ng sÁn xuất lúa nước trên thế giới

Lúa (Oryza sativa L.) là cây l°¡ng thực quan trọng đ°ợc sử dÿng trong thực phẩm cāa con ng°ßi trong mỗi gia đình Tới nay nó đ°ợc trßng á tÃt các lÿc địa trừ Nam cực (Dobberman, 2004) Gần đây, nhu cầu lúa g¿o đang tăng lên và thêm 50 triệu ha trßng lúa có thể đáp ăng nhu cầu lúa g¿o trong 30 năm tới (FAOSTAT, 2013)

Hình 2.5 Dián tích gieo trãng (ha) và sÁn l°ÿng lúa căa thÁ giới (tÃn) trong giai đo¿n 1994 -2020

Ngußn: FAOSTAT (2021)

Năm 2021 diện tích gieo trßng lúa trên thế giới đã đ¿t 165,25 triệu ha và đ¿t sÁn l°ợng 787,29 triệu tÃn (FAOSTAT, 2021) Từ năm 2010 đến năm 2021, diện tích trßng lúa trên toàn thế giới tăng 3,55 triệu ha và sÁn l°ợng tăng 86,19 triệu tÃn

Cây lúa chiếm một vị trí quan trọng trên thế giới, hiện có 124 n°ớc trên thế giới trßng lúa, nh°ng chỉ có 18 n°ớc có diện tích sÁn xuÃt lớn h¡n 1.000.000 ha và đều tập trung á Châu Á, bao gßm Ân Độ, Trung Quốc, Indonesia, Bangladesh, Thái Lan, Myanmar, Việt Nam, Philippines N°ớc có diện tích trßng lúa thÃp nhÃt

là Jamaica (á biển Caribbean-Trung Mā) với diện tích chỉ có 1 ha, năng suÃt 2.000 kg/ha, sÁn l°ợng 2 tÃn Năm 2019 diện tích gieo trßng lúa trên thế giới đã đ¿t 162,055 triệu ha và đ¿t sÁn l°ợng 755,47 triệu tÃn (FAO, 2020)

Theo xếp h¿ng cāa Worldatlas (2019), 10 quốc gia sÁn xuÃt lúa g¿o lớn nhÃt hành tinh đều nằm á châu Á Dẫn đầu danh sách là Ân Độ, với diện tích trßng lúa lên đến 43,20 triệu ha, Trung Quốc đăng thă hai với diện tích trßng lúa 30,35 triệu ha, sau đó đến Indonesia 12,16 triệu ha, Bangladesh 12,00 triệu ha, Thái Lan 9,65 triệu ha và Việt Nam hiện đăng thă 6 trong số các quốc gia sÁn xuÃt lúa g¿o lớn nhÃt thế giới với diện tích gieo trßng 7,66 triệu ha

BÁng 2.4 Các n°ớc có dián tích trãng lúa n°ớc lớn nhÃt thÁ giới năm 2019

Đßng thßi với việc gia tăng về diện tích thì năng suÃt lúa cũng không ngừng tăng nhanh nhß việc ăng dÿng các tiến bộ kā thuật trong chọn giống và thâm canh Năng suÃt bình quân trên thế giới đã tăng thêm nhiều đặc biệt sau cuộc cách m¿ng xanh cāa thế giới vào những năm 1965 - 1970 với sự ra đßi cāa các giống lúa thÃp cây, ngắn ngày, không cÁm quang, mà tiêu biểu là giống IR5, IR8 và các tiến bộ về phân bón

Diện tích trßng lúa á Châu Á dẫn đầu về thế giới nh°ng năng suÃt không cao, đ¿t năng suÃt trên 5 tÃn/ha chỉ có á Việt Nam và Trung Quốc Từ năm 1990 đến nay, năng suÃt lúa thế giới vẫn tiếp tÿc tăng và trung bình đ¿t h¡n 5 tÃn/ha/ năm Mặc dù năng suÃt lúa á các n°ớc châu Á còn thÃp, nh°ng do có diện tích sÁn xuÃt lớn nên Châu Á vẫn là khu vực đóng góp lúa g¿o chā yếu và quan trọng trên thế giới (trên 90%)

Hình 2.6 Năng suÃt lúa căa mßt sá n°ớc trên thÁ giới năm 2019

Ngußn: FAOSTAT (2020)

Những n°ớc có sÁn l°ợng lúa g¿o lớn nhÃt thế giới phần lớn tập trung á Châu Á, trong đó Trung Quốc là n°ớc có sÁn l°ợng lớn nhÃt thế giới với 209,61 triệu tÃn, Ân Độ đăng thă hai với sÁn l°ợng 177,64 triệu ha sau đó đến Indonesia 54,60 triệu tÃn, Bangladesh 54,58 triệu tÃn và Việt Nam đăng thă 5 với 43,44 triệu tÃn

Hình 2.7 Các quác gia có sÁn l°ÿng lúa lớn nhÃt thÁ giới 2019

2.2.1.2 Thực tr¿ng sÁn xuất lúa nước ở Việt Nam

Lúa là lo¿i cây trßng chính quan trọng nhÃt á Việt Nam Sự hình thành và phát triển sÁn xuÃt lúa g¿o á n°ớc ta có lịch sử truyền thống lâu đßi và có Ánh h°áng lớn đến đßi sống cāa ng°ßi dân và nền kinh tế Việt Nam Năm 2010, diện tích trßng lúa cāa Việt Nam đ¿t 7.489,4 nghìn ha, sÁn l°ợng 40.005,6 nghìn tÃn, năng suÃt đ¿t 53,4 t¿/ha Năm 2020, số liệu cāa Táng cÿc Thống kê cho thÃy diện tích gieo trßng lúa Việt Nam giÁm nh°ng năng suÃt trung bình l¿i tăng Theo đó, diện tích gieo trßng lúa cÁ n°ớc đ¿t 7.278,9 nghìn ha, năng suÃt trung bình đ¿t 58,8 t¿/ha, tăng trung bình 10,11% so với năm 2010

BÁng 2.5 Dián tích lúa cÁ năm phân theo vùng sinh thái căa Viát Nam các năm 2010, 2015 và 2020

Đ¡n vị tính: 1000 ha

Đßng bằng sông Hßng 1.150,1 1.110,9 7.278,9 Trung du miền núi phía Bắc 666,4 684,3 665,2 Bắc trung bộ và duyên hÁi miền

Năng suÃt trung bình cao nhÃt thßi điểm 2020 thuộc về khu vực ĐBSH (61,4 t¿/ha), khu vực có năng suÃt trung bình thÃp nhÃt thuộc về khu vực Trung du miền núi phía Bắc (51,0 t¿/ha)

Theo kịch bÁn phát thÁi trung bình, thì đến năm 2050, sÁn l°ợng lúa cāa Việt Nam dự kiến sẽ giÁm từ 10 - 20% (WB, 2010) Thiếu các biện pháp thích ăng BĐKH trong trßng trọt sẽ gây thiệt h¿i đáng kể cho nền kinh tế nông nghiệp cāa Việt Nam (GDP giÁm h¡n 2%, giá trị gia tăng trong nông nghiệp thÃp h¡n 13% so với đ°ßng c¡ sá vào năm 2050, (WB, 2010) SÁn xuÃt nông nghiệp cũng đ°ợc đánh giá là ngußn phát thÁi KNK lớn (36% táng l°ợng phát thÁi KNK trong năm 2013), trong đó 68% phát thÁi KNK trong nông nghiệp là từ các ho¿t động trßng trọt, đặc biệt khoÁng 46% là từ sÁn xuÃt lúa (Nguyễn T T Ninh & cs., 2017) Tuy nhiên, việc

chuyển đái c¡ cÃu cây trßng á hầu hết các địa ph°¡ng theo h°ớng t¿o ra giá trị gia tăng nên khÁ năng thích ăng với BĐKH có chuyển biến chậm, các ho¿t động sÁn xuÃt nhằm giÁm phát thÁi KNK ch°a đ°ợc triển khai rộng rãi Nhiệt độ tăng khiến tốc độ đÃt đai bị thoái hóa, hoang m¿c hóa và nhiễm mặn á những vùng đÃt khô h¿n, bán khô h¿n sẽ xÁy ra ngày càng nhanh h¡n làm cho mực n°ớc trên các sông, hß đều c¿n kiệt, làm tán th°¡ng các hệ sinh thái BĐKH còn làm suy giÁm tài nguyên đÃt canh tác, n°ớc và đa d¿ng sinh học (Mai H¿nh Nguyên, 2008)

BÁng 2.6 Năng suÃt lúa trung bình cÁ năm phân theo vùng sinh thái căa Viát Nam các năm 2010, 2015 và 2020

Đ¡n vị tính: t¿/ha

Đßng bằng sông Hßng 59,2 60,6 61,4 Trung du miền núi phía Bắc 46,3 48,8 51,0 Bắc trung bộ và duyên hÁi miền Trung 50,7 56,2 57,8

Theo đánh giá cāa Germanwatch (2019, 2020), Việt Nam luôn nằm trong nhóm 10 n°ớc có măc độ rāi ro do BĐKH cao nhÃt toàn cầu, là một trong những quốc gia bị Ánh h°áng nặng nề nhÃt cāa BĐKH (t°¡ng ăng năm 2016 đăng thă 8, 2017 đăng thă 5 và 2018 đăng thă 6 trên toàn cầu) Nông nghiệp vẫn là trÿ đỡ cāa nền kinh tế, chiếm 65,6% táng dân số, 36,5% lực l°ợng lao động và 35% táng diện tích cāa cÁ n°ớc (TCTK, 2019); 44,3% dân số vẫn sống phÿ thuộc vào nông nghiệp (WB, 2016) Tuy nhiên, sÁn xuÃt nông nghiệp cũng đ°ợc đánh giá là ngußn phát thÁi khí nhà kính (KNK) lớn thă 2 t¿i Việt Nam (chiếm khoÁng 27,9%) trong năm 2014, đßng thßi chi phí cho thích ăng BĐKH không ngừng tăng lên và đ°ợc dự báo sẽ trên măc 3 - 5% GDP vào năm 2030 (Báo cáo cập nhật NDC 2020) trong khi ngußn đầu t° công chỉ đáp ăng khoÁng 30% nhu cầu về vốn cho ăng phó BĐKH

ĐBSH là vựa lúa lớn thă 2 cāa cÁ n°ớc với diện tích canh tác hằng năm đ¿t khoÁng 1,04 triệu ha, sÁn l°ợng 6,3 triệu tÃn, chiếm 13,7% về diện tích và 14,3%

về sÁn l°ợng trong c¡ cÃu sÁn xuÃt lúa g¿o cāa cÁ n°ớc Diện tích canh tác lúa cāa vùng chā yếu trên nền đÃt phù sa, ngoài ra có một diện tích nhỏ canh tác trên các nhóm đÃt xám, đÃt phèn và đÃt mặn, c¡ cÃu chā đ¿o 2 vÿ lúa hoặc 2 vÿ lúa và 1 cây vÿ đông (rau, màu)

Diện tích trßng lúa á các tỉnh thuộc vùng ĐBSH đ°ợc thể hiện trong hình 2.8 Có thể thÃy Hà nội, Thái Bình, Nam Định và HÁi D°¡ng là các tỉnh thành có diện tích canh tác lúa lớn nhÃt Trong giai đo¿n 2010 - 2020 tuy diện tích lúa có giÁm nh°ng chỉ giÁm m¿nh á Hà Nội, các tỉnh khác giÁm không nhiều (Táng cÿc Thống kê, 2021)

Năng suÃt lúa cāa các tỉnh vùng ĐBSH thuộc tốp cao so với cÁ n°ớc Năm 2020 năng suÃt trung bình cāa toàn vùng là 61,4 t¿/ha trong khi năng suÃt bình quân cÁ n°ớc chỉ đ¿t 58,8 t¿/ha/vÿ Trong các tỉnh thuộc ĐBSH thì Thái Bình luôn là tỉnh có năng suÃt lúa cao nhÃt, năm 2020 đ¿t 65,9 t¿/ha cao h¡n năng suÃt bình quân cÁ n°ớc 12% và cao h¡n năng suÃt lúa cāa toàn vùng 7,3% Năng suÃt lúa thÃp nhÃt vùng là á tỉnh QuÁng Ninh đ¿t 50,6 t¿/ha/vÿ (Táng cÿc Thống kê, 2021)

Hình 2.8 Dián tích trãng lúa ở các tãnh Đãng bằng sông Hãng các năm 2010,

Hình 2.9 Năng suÃt lúa bình quân năm 2020 căa các tãnh vùng

Đãng bằng sông Hãng

Ngußn: Táng cÿc Thống kê (2021)

Những năm gần đây, đã có sự chuyển đái m¿nh mẽ từ nhóm giống trung và dài ngày (đối với lúa) sang nhóm giống ngắn ngày á Đßng bằng sông Hßng Chuyển từ vÿ xuân sớm sang xuân muộn, mùa trung sang mùa cực sớm và mùa sớm Tÿ lệ các giống có thßi gian sinh tr°áng từ 170 - 190 ngày vÿ xuân, 130 - 140 ngày vÿ mùa gần nh° không còn; thay thế là các giống có thßi gian sinh tr°áng 125 - 135 ngày vÿ xuân và d°ới 115 ngày á vÿ mùa; Tÿ lệ nhóm giống này theo điều tra cāa Cÿc Trßng trọt chiếm 96,7% trong c¡ cÃu các giống lúa á Miền Bắc Nhiều tỉnh có tÿ lệ trà xuân muộn cao nh°: H°ng Yên 99,7%, Nam Định 99%, Hà Nam 97,8%, Thái Bình 95,4%, Hà Nội 97% bên c¿nh đó, một số tỉnh vẫn còn tÿ lệ diện tích trà xuân sớm nh° Vĩnh Phúc 13%, HÁi D°¡ng 12%, HÁi Phòng 12,6% Diện tích trà xuân sớm cāa các địa ph°¡ng chā yếu á những chân đÃt thÃp, khó tiêu n°ớc…

2.2.2 C¡ chÁ phát thÁi khí nhà kính trong canh tác lúa n°ớc

Cây lúa đ°ợc trßng chā yếu á điều kiện ngập n°ớc Vì thế, quÁn lý n°ớc, dinh d°ỡng, chuẩn bị đÃt đ°ợc cho là vÃn đề quan trọng trong canh tác lúa n°ớc Cây lúa cần cung cÃp đā n°ớc để đ¿t năng suÃt và sÁn l°ợng cao Tùy thuộc vào ngußn n°ớc, ruộng lúa chā yếu để ngập th°ßng xuyên trong suốt quá trình sinh tr°áng trừ thßi kỳ thu ho¿ch ĐÃt đ°ợc cày, bừa, be bß và để n°ớc ngập tr°ớc khi