Đánh giá mức Độ phát thải khí nhà kính và Đề xuất giải pháp giảm thiểu từ hoạt Động canh tác lúa và chăn nuôi tại tỉnh quảng ninh

Đánh giá mức Độ phát thải khí nhà kính và Đề xuất giải pháp giảm thiểu từ hoạt Động canh tác lúa và chăn nuôi tại tỉnh quảng ninh

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

KHOA CÁC KHOA HỌC LIÊN NGÀNH

NGUYỄN NHẬT MINH

ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ PHÁT THẢI KHÍ NHÀ KÍNH VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP GIẢM THIỂU TỪ HOẠT ĐỘNG CANH TÁC LÚA VÀ CHĂN

NUÔI TẠI TỈNH QUẢNG NINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU

Hà Nội - 2023

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

KHOA CÁC KHOA HỌC LIÊN NGÀNH

NGUYỄN NHẬT MINH

ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ PHÁT THẢI KHÍ NHÀ KÍNH VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP GIẢM THIỂU TỪ HOẠT ĐỘNG CANH TÁC LÚA VÀ CHĂN

NUÔI TẠI TỈNH QUẢNG NINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU

Chuyên ngành: BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU

Mã số: 8900201.01QTD

Người hướng dẫn khoa học: TS Đỗ Xuân Đức

Hà Nội - 2023

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan luận văn này là công trình nghiên cứu do cá nhân tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn khoa học của TS Đỗ Xuân Đức, không sao chép các công trình nghiên cứu của người khác Số liệu và kết quả của luận văn chưa từng được công bố ở bất kỳ một công trình khoa học nào khác

Các thông tin thứ cấp sử dụng trong luận văn là có nguồn gốc rõ ràng, được trích dẫn đầy đủ, trung thực và đúng quy cách

Tôi hoàn toàn chịu trách nhiệm về tính xác thực và nguyên bản của luận văn

Học viên

Nguyễn Nhật Minh

LỜI CẢM ƠN

Trong thời gian học tập và nghiên cứu luận văn tốt nghiệp, em xin trân trọng gửi lời cảm ơn đến thầy TS Đỗ Xuân Đức – người đã dành nhiều thời gian, công sức và tâm huyết hướng dẫn, chỉ bảo để em có thể hoàn thành luận văn và nghiên cứu này

Em cũng xin chân thành cảm ơn Ban giám đốc và các ban chức năng của Đại học Quốc gia Hà Nội, Ban chủ nhiệm và các phòng chức năng và các thầy

cô trong Khoa Các khoa học liên ngành, thầy / cô là giảng viên tại các trường đại học khác đã tham gia giảng dạy lớp cao học Biến đổi khí hậu khóa 11 tại Khoa các khoa học liên ngành, Đại học Quốc gia Hà Nội

Em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới các lãnh đạo và các đồng nghiệp Trung tâm Công nghệ Khí tượng Thuỷ văn đã hỗ trợ tôi trong quá trình thu thập thông tin, số liệu, điều tra và nghiên cứu

Em cũng xin gửi lời cảm ơn đến tập thể học viên lớp cao học Biến đổi khí hậu Khóa 11, khóa 2021 -2023 , Khoa các khoa học liên ngành, Đại học Quốc gia Hà Nội đã góp ý và hỗ trợ trong quá trình học tập và thực hiện luận văn này

Hà Nội, tháng 9/2023 HỌC VIÊN THỰC HIỆN

Nguyễn Nhật Minh

MỤC LỤC

Lời cam đoan

Lời cảm ơn

Mục lục

Danh mục các ký hiệu và chữ viết tắt

Danh mục các bảng

Danh mục các hình vẽ và đồ thị

MỞ ĐẦU

1.1 Lý do chọn đề tài 1

1.2 Mục đích nghiên cứu của luận văn 2

1.3 Nhiệm vụ và nội dung nghiên cứu 2

1.4 Câu hỏi nghiên cứu 2

1.5 Giả thuyết nghiên cứu 3

1.6 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận văn 3

1.7 Cơ sở dữ liệu thực hiện luận văn 4

1.8 Cấu trúc của luận văn 4

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 5

1.1 Khái niệm liên quan đến khí nhà kín 5

1.1.2 Nguồn phát thải khí nhà kính 5

1.2 Phát thải khí nhà kính trong canh tác lúa và chăn nuôi 6

1.2.1 Khí nhà kính từ canh tác lúa 6

1.2.2 Khí nhà kính từ chăn nuôi 7

1.3 Các nghiên cứu trên thế giới và Việt Nam liên quan đến phát thải khí từ hoạt động canh tác lúa và chăn nuôi 8

1.3.1 Nghiên cứu phát thải khí nhà kính từ canh tác lúa 8

1.3.2 Nghiên cứu phát thải khí nhà kính từ chăn nuôi 11

1.4 Giới thiệu tỉnh Quảng Ninh 14

1.4.1 Vị trí địa lý và điều kiện tự nhiên 14

1.4.2 Đặc điểm hoạt động canh tác lúa và chăn nuôi tại tỉnh Quảng Ninh 17

1.5 Khái niệm giảm thiểu khí nhà kính 19

1.5.1 Giảm thiểu nguồn phát thải khí nhà kính 19

1.5.2 Giảm thiểu khí nhà kính từ hoạt động canh tác lúa và chăn nuôi 19

Tiểu kết Chương 1 22

CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 23

2.1 Đối tượng nghiên cứu 23

2.2 Phạm vi nghiên cứu 23

2.2.1 Phạm vi thời gian 23

2.2.2 Phạm vi không gian 23

2.2.3 Phạm vi khoa học 23

2.3 Tiếp cận nghiên cứu 23

2.3.1 Tiếp cận hệ thống 23

2.3.2 Tiếp cận xuyên ngành 24

2.3.3 Tiếp cận từ trên xuống kết hợp với tiếp cận từ dưới lên 24

2.4 Các bước nghiên cứu và khung tiếp cận 24

2.4.1 Các bước nghiên cứu 24

2.4.2 Khung tiếp cận nghiên cứu 25

2.5 Phương pháp nghiên cứu 26

2.5.1 Phương pháp thu thập dữ liệu 26

2.5.2 Phương pháp tính toán phát thải khí nhà kính trong canh tác lúa 26

2.5.3.Phương pháp tính toán phát thải khí nhà kính trong chăn nuôi 27

2.5.4 Phương pháp xử lý và phân tích dữ liệu thống kê 36

2.5.5 Phương pháp so sánh và dự báo 36

2.5.6 Phân tích dữ liệu bằng ngôn ngữ lập trình R 36

Tiểu kết Chương 2 37

Chương 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 38

3.1 Diễn biến nguồn phát thải GHG từ hoạt động canh tác lúa tại Quảng Ninh 38

3.1.1 Nguồn phát thải GHG từ diện tích lúa tươi chủ động một phần 38

3.1.2 Nguồn phát thải GHG do diện tích lúa tưới chủ động toàn phần 39

3.1.3 Nguồn phát thải GHG do diện tích lúa dự báo từ năm 2021 đến năm 2025 40

3.1.4 Nguồn phát thải GHG do diện tích lúa chủ động 1 phần và toàn phần tầm nhìn năm 2030 41

3.1.5 Xu hướng diễn biến nguồn thải GHG trong canh tác lúa giai đoạn 2016 đến 2030 41

3.2 Diễn biến nguồn phát thải khí nhà kính từ hoạt động chăn nuôi 43

3.2.1 Nguồn phát thải khí nhà kính từ hoạt động chăn nuôi tại quảng ninh từ giai đoạn 2016 đến 2020 43

3.2.2 Nguồn phát thải khí nhà kính từ hoạt động chăn nuôi tại quảng ninh dự báo cho giai đoạn từ năm 2021 đến năm 2025, tầm nhìn 2030 48

3.3 Định lượng phát thải khí nhà kính từ canh tác lúa và chăn nuôi giai đoạn 2016 – 2020, tầm nhìn đến 2030 51

3.3.1 Tổng lượng phát thải khí nhà kính từ canh lúa 51

3.3.2 Tổng lượng phát thải khí nhà kính từ chăn nuôi 52

3.4 Mối tương quan giữa phát thải khí nhà kính từ hoạt động canh tác lúa và chăn nuôi với điều kiện khí hậu tại tỉnh Quảng Ninh giai đoạn 2016 – 2020 55

3.4.1 Mối liên hệ phát thải GHG từ canh tác lúa và khí hậu 55

3.4.2 Mối liên hệ phát thải GHG từ chăn nuôi và khí hậu 57

3.5 Dự báo xu hướng phát thải khí nhà kính giai đoạn 2021 -2025, tầm nhìn 2030 59

3.5.1 Dự báo xu hướng phát thải GHG từ canh tác lúa và chăn nuôi giai đoạn 2021

-2025 59

3.5.2 Dự báo tổng lượng phát thải khí nhà kính năm 2030 61

3.6 Đề xuất giải pháp giảm thiểu khí nhà kính từ canh tác lúa và chăn nuôi tại tỉnh Quảng Ninh giai đoạn 2021-2025, tầm nhìn 2030 65

3.6.1 Đề xuất giải pháp giảm thiểu khí nhà kính từ canh tác lúa 65

3.6.2 Đề xuất một số giải pháp giảm thiểu khí nhà kính từ chăn nuôi 66

Tiểu kết Chương 3 68

KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 69

Kết luận 69

Khuyến nghị 71

TÀI LIỆU THAM KHẢO 72 PHỤ LỤC

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

AWD Kỹ thuật tưới ướt khô xen kẽ

BĐKH Biến đổi khí hậu

CO2eq Carbon dioxide tương đương

CF Carbon footfrint- dấu chân carbon

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1 Tỷ lệ bài tiết chất rắn bay hơi (VS), trọng lượng trung bình, và lượng chất

rắn bay hơi theo từng loại vật nuôi 30

Bảng 2.2 Năng lực sản xuất CH 4 tối đa (Bo) mặc định của từng loại vật nuôi 31

Bảng 2.3 Hệ số MCF mặc định cho các hệ thống quản lý chất thải vật nuôi 31

Bảng 2.4 Tỷ lệ hệ thống xử lý chất thải theo các hình thức 32

Bảng 2 5 Hệ số phát thải CH 4 trong lĩnh vực Quản lý chất thải vật nuôi theo vùng khí hậu của Việt Nam 33

Bảng 2.6 Giá trị tỷ lệ bài tiết N mặc định của IPCC 2006 35

Bảng 3 1 Dữ liệu diện tích lúa tưới chủ động 1 phần tỉnh Quảng Ninh giai đoạn 2016 - 2020 38

Bảng 3 2 Dữ liệu diện tích lua tưới chủ động toàn phần tỉnh Quảng Ninh từ năm 2016 -2020 39

Bảng 3 3 Dữ liệu Diện tích lúa bao gồm tưới chủ động một phần và toàn phần tỉnh Quảng Ninh từ năm 2021 -2025 40

Bảng 3 4 Dữ liệu diện tích lúa tưới chủ động 1 phần tỉnh và toàn phần tỉnh Quảng Ninh tầm nhìn năm 2030 41

Bảng 3 5 Diễn biến nguồn thải GHG trong canh tác lúa giai đoạn 2016 – 2025, tầm nhìn 2030 41

Bảng 3 6 Số lượng các loại động vật phát thải khí GHG từ hoạt động chăn nuôi 43

Bảng 3 7 Số lượng các loại động vật phát thải khí GHG từ hoạt động chăn nuôi dự báo các năm 2021-2025 49

Bảng 3 8 Số lượng các loại vật nuôi phát thải khí GHG từ hoạt động chăn nuôi tầm nhìn 2030 49

Bảng 3 9 Số lượng các loại động vật phát thải khí GHG từ hoạt động chăn nuôi dự báo các năm 2021-2025, tầm nhìn đến năm 2030 50

Bảng 3 10 Tổng lượng phát thải khí nhà kính từ canh lúa tỉnh Quảng Ninh giai đoạn 2016-2020, tầm nhìn 2030 51

Bảng 3 11 Diễn biến phát thải từ hoạt động chăn nuôi tỉnh quảng giai đoạn

2016-2020, tầm nhìn 2030 53 Bảng 3 12 Mối liên hệ giữa tổng phát thải GHG từ canh tác lúa đối vơi nhiệt đô, độ

ẩm , lượng mưa 55 Bảng 3.15 Mối liên hệ giữa tổng phát thải GHG từ chăn nuôi đối vơi nhiệt đô, độ ẩm, lượng mưa 57 Bảng 3 13 Dự báo phát thải GHG canh tác lúa và chăn nuôi giai đoạn 2021 -2025 59

DANH MỤC HÌNH

Hình 1 1 Vị trí địa lý tỉnh Quảng Ninh [9] 15 Hình 1 2: Các khu vực có tiềm năng điện gió ở Việt Nam [9] 15 Hình 2 1 Khung logic nghiên cứu 25

Hình 3 1 Xu hướng diện tích lúa tưới chủ động 1 phần tỉnh Quảng Ninh từ năm 2016

-2020 38 Hình 3 2 Xu hướng diện tích lúa tưới chủ động tưới chủ động toàn phần tỉnh Quảng Ninh từ năm 2016 -2020 39 Hình 3 3 Xu hướng Diện tích lúa bao gồm tưới chủ động một phần và toàn phần tỉnh Quảng Ninh từ năm 2021 -2025 40 Hình 3 4 Xu hướng diễn biến nguồn thải GHG trong canh tác lúa giai đoạn 2016 –

2025 43 Hình 3 5 Xu hướng diễn biến nguồn thải GHG từ số lượng đàn bò năm 2016-2020 45 Hình 3 6 Xu hướng diễn biến nguồn thải GHG từ số lượng đàn trâu năm 2016-2020 45 Hình 3 7 Xu hướng diễn biến nguồn thải GHG từ số lượng đàn dê năm 2016-2020 46 Hình 3 8 Xu hướng diễn biến nguồn thải GHG từ số lượng đàn ngựa năm 2016-2020 46 Hình 3 9 Xu hướng diễn biến nguồn thải GHG từ số lượng đàn lợn năm 2016-2020 47 Hình 3 10 Xu hướng diễn biến nguồn thải GHG từ số lượng đàn gia cầm năm 2016-

2020 47 Hình 3 11 Xu hướng phát thải từ canh tác lúa giai đoạn 2016-2020, tầm nhìn 2030 52

2016-2020, tầm nhìn đến năm 2030 53

đoạn 2016-2020, tầm nhìn 2030 54

Hình 3.14 Mô hình tương quang giữa phát thải GHG từ lúa đối với nhiệt độ, độ ẩm và lượng mưa 56 Hình 3.15 Mô hình tương quang giữa tổng lượng phát thải GHG chăn nuôi đối với nhiệt độ, độ ẩm và lượng mưa 58 Hình 3.16 Mô hình dự báo xu hướng phát thải GHG canh tác lúa 2021-2025 60 Hình 3 17 Mô hình dự báo xu hướng phát thải GHG chăn nuôi 2021 -2025 61 Hình 3 18 Mô hình dự báo xu hướng phát thải GHG canh tác lúa theo số liệu thực tế 2016-2020, 2021-2025 tầm nhìn 2030 theo số liệu thực tế, quy hoạch 63 Hình 3 19 Mô hình dự báo xu hướng phát thải GHG canh tác lúa từ năm 2016-2020, 2021-2025 tầm nhìn 2030 theo số liệu tính toán 63 Hình 3 20 Mô hình dự báo xu hướng phát thải GHG chăn nuôi năm 2030 64 Hình 3 21 Mô hình dự báo xu hướng phát thải GHG chăn nuôi năm 2030 theo số liệu tính toán 64

Nông nghiệp là nguồn tăng phát thải CH4 lớn nhất Phát thải N2O tăng 50% chủ yếu do tăng sử dụng phân bón và sự tăng trưởng của nông nghiệp Người ta ước tính rằng, phát thải GHG từ nông nghiệp lên tới 14% tổng lượng khí thải CO2, 84% tổng lượng phát thải N2O và 47% tổng phát thải CH4[33] Hoạt

động sản xuất nông nghiệp là ngành kinh tế truyền thống, tuy nhiên mức độ

đóng góp vào phát thải GHG cũng cần được xem xét

Năm 1992, Việt Nam đã tham gia Công ước khung của Liên hợp quốc về BĐKH, năm 1998 Việt Nam đã ký kết Nghị định thư Kyoto, Tại COP26 Việt Nam đã cam kết giảm dần mức độ phát thải khí nhà kính về 0 vào năm 2050 Việt Nam cũng đã thực hiện các biện pháp giảm phát thải GHG, đồng thời xây dựng các kế hoạch lộ trình và thực hiện các giải pháp thích ứng với BĐKH trong các lĩnh vực kinh tế nông nghiệp như canh tác lúa và chăn nuôi

Quảng Ninh là tỉnh thuộc khu vực Đông Bắc Bộ, có diện tích Lúa 38.855 hecta, sản lượng lúa đạt 201,8 nghìn tấn (2020) Đàn gia súc, gia cầm nuôi với gần 69.000 con trâu, hơn 307.000 con lợn, hơn 4 triệu con gia cầm [7] Chất thải

và khí thải phát sinh trong quá trình chăn nuôi lớn Vì vậy, chúng tôi lựa chọn đề tài: Đánh giá mức độ phát thải khí nhà kính và đề xuất giải pháp giảm thiểu từ hoạt động canh tác lúa và chăn nuôi tại tỉnh Quảng Ninh nhằm kiểm kê được tổng lượng CH4, N2O và đề xuất giải pháp giảm thiểu phát thải GHG phù hợp tại tỉnh Quảng Ninh, Việt Nam

2

1.2 Mục đích nghiên cứu của luận văn

+ Định lượng và dự báo được tổng lượng GHG (CH4, N2O) trong các hoạt động sản xuất canh tác lúa và chăn nuôi của tỉnh Quảng Ninh giai đoạn 2016 –

2020, dự báo giai đoạn 2021 – 2025, tầm nhìn 2030

+ Đề xuất được giải pháp giảm thiểu phát thải GHG trong hoạt động canh tác lúa và chăn nuôi ở tỉnh Quảng Ninh

1.3 Nhiệm vụ và nội dung nghiên cứu

Nhiệm vụ của nghiên cứu

- Hệ thống luận chứng khoa học liên quan đến GHG, phát thải GHG, giảm thiếu GHG, các nghiên cứu trên thế giới và Việt Nam liên quan đến phát thải GHG từ hoạt động canh tác lúa và chăn nuôi

- Phân tích được hiện trạng và dự báo được nguồn phát thải GHG từ canh tác lúa và chăn nuôi tại tỉnh Quảng Ninh giai đoạn 2016 -2020, dự báo giai đoạn

độ ẩm giai đoạn 2016 -2020 tại tỉnh Quảng Ninh

- Đề xuất được giải pháp giảm thiểu phát thải GHG đối với hoạt động canh tác lúa và chăn nuôi phù hợp với tỉnh Quảng Ninh

1.4 Câu hỏi nghiên cứu

Nguồn phát thải GHG do canh tác lúa và chăn nuôi tại tỉnh Quảng Ninh diễn biến và có xu hướng biến đổi như thế nào giai đoạn 2016 -2020 và 2020 -

2025, tầm nhìn 2030?

1.5 Giả thuyết nghiên cứu

Hoạt động canh tác lúa và chăn nuôi tại tỉnh Quảng Ninh tạo ra lượng phát thải GHG lớn ra môi trường, quá trình phát thải GHG phụ thuộc vào biến động nguồn thải và có mối quan hệ với điều kiện khí hậu gồm: lượng mưa, độ ẩm và nhiệt độ Quá trình này được chứng minh bằng hệ thống dữ liệu nguồn phát thải GHG dựa trên công thức tính toán phát thải GHG của IPCC

1.6 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận văn

Các kết quả nghiên cứu của đề tài góp phần cung cấp cơ sở khoa học cho cho ngành trồng trọt và chăn nuôi và các địa phương tại tỉnh Quảng Ninh và các địa phương có điều kiện tương tự vận dụng phù hợp để giảm thiểu phát thải GHG trong sản xuất nông nghiệp nói chung và giảm thiểu GHG từ canh tác lúa

và chăn nuôi

4

1.7 Cơ sở dữ liệu thực hiện luận văn

(1) Dữ liệu tổng quan liên quan đến tỉnh Quảng Ninh; (2) Dữ liệu diện tích, sản lượng, dự báo canh tác lúa tỉnh Quảng Ninh giai đoạn 2016 -2020, quy hoạch năm 2030 (3) Dữ liệu số lượng, sản lượng và quy mô chăn nuôi tại tỉnh Quảng Ninh giai đoạn 2016 -2020, quy hoạch năm 2030

1.8 Cấu trúc của luận văn

Luận văn bao gồm những nội dung cơ bản sau:

- Mở đầu

- Chương 1: Tổng quan vấn đề nghiên cứu

- Chương 2: Đối tượng, phạm vi, tiếp cận và phương pháp nghiên cứu

- Chương 3: Kết quả nghiên cứu và thảo luận

- Kết luận và kiến nghị

1.1.2 Nguồn phát thải khí nhà kính

Sự phát thải quá mức các khí nhà kính trên toàn cầu (chủ yếu là carbon dioxide, CO2 và metan, CH4) Ngày nay, hầu hết nhu cầu năng lượng được đáp ứng bằng việc đốt nhiên liệu hóa thạch, vốn thải ra một lượng lớn khí nhà kính (GHG) [37] Sự gia tăng nhanh chóng nồng độ CO2 trên toàn cầu cũng dẫn đến khả năng xảy ra hiện tượng khí hậu bất thường và mực nước biển dâng cao có thể đe dọa đến đời sống sinh vật biển và quan trọng nhất là hoạt động và sự sống còn của con người [56]

Cacbonic (CO2): đốt nhiên liệu hóa thạch, chất thải rắn, gỗ và các sản phẩm

từ gỗ; sản xuất xi măng Hoạt động của con người cũng có thể ảnh hưởng tới khả năng hấp thụ CO2 trong khí quyển của cây xanh và đất (ví dụ phá rừng hoặc tái trồng rừng) [8]

Methane (CH4): khai thác than, sản xuất khí đốt tự nhiên, phân hủy rác bằng cách vùi lấp trong đất, và khí thải do tiêu hóa của động vật Ngoài ra, đầm lầy và tổ mối cũng là những nguồn chứa khí tự nhiên tiềm năng [8]

Oxit nitơ (N2O): sử dụng phân đạm, sản xuất công nghiệp, đốt chất thải rắn

và nhiên liệu hóa thạch [8]

Chlorofluorocarbons(CFC), hydrochlorofluorocarbons(HCFC), hydrofluorocarbons (HFCs), perfluorocarbons (PFCs), sulfur hexafluoride (SF6): có trong các sản phẩm thương mại, sản phẩm công nghiệp và sản phẩm gia dụng [8]

Lúa gạo là một trong những cây trồng có diện tích canh tác lớn nhất trên thế giới, lượng GHG phát thải từ canh tác lúa nước tỷ lệ thuận với diện tích canh tác Với 167,2 triệu ha lúa nước (năm 2017), ước tính ngành này đã phát thải vào môi trường 529 triệu tấn CO2eq, chiếm 10% tổng lượng GHG phát thải từ ngành nông nghiệp [8] Tại Việt Nam, với diện tích canh tác lúa chiếm tới gần 70% diện tích đất sản xuất nông nghiệp, lúa nước đóng góp 57% trong tổng lượng GHG phát thải của ngành nông nghiệp với gần 37,4 triệu tấn CO2eq (năm 2014) gồm chủ yếu là các khí CH4 và N2O [8]

Hiện nay, Việt Nam với phương thức canh tác lúa ngập nước và chế độ bón phân như hiện tại, môi trường yếm khí tạo điều kiện để vi sinh vật trong đất phân hủy các chất đạm tạo thành CH4 và phân đạm dư trong đất phát thải ra lượng lớn khí N2O, điều này khiến cho sản xuất lúa gạo trở thành nguồn phát thải GHG chính trong trồng trọt với 91% lượng khí phát thải so với các cây trồng còn lại [8]

Sự phân hủy kỵ khí của vật liệu hữu cơ trên ruộng lúa ngập nước tạo ra khí mê-tan (CH4), thoát ra khí quyển chủ yếu bằng cách vận chuyển qua cây lúa [59], [11], [18], [51]

Lượng CH4 hàng năm thải ra từ một diện tích trồng lúa nhất định là một hàm

số của số lượng và thời gian trồng trọt, chế độ nước trước và trong thời kỳ canh tác, cải tạo đất hữu cơ và vô cơ [52], [15] Loại đất, nhiệt độ và giống lúa cũng ảnh hưởng đến lượng khí thải CH4 [34]

7

1.2.2 Khí nhà kính từ chăn nuôi

Sản xuất chăn nuôi toàn cầu ước tính đóng góp khoảng 18% lượng phát thải khí nhà kính (GHG) do con người tạo ra, chủ yếu dưới dạng khí mê-tan và oxit nitơ Quá trình lên men đường ruột từ vật nuôi thải ra tới 6,2 Gt CO2 tương đương (4,4% lượng khí thải toàn cầu) Những lượng khí thải này đang được xem xét kỹ lưỡng khi các quốc gia cải thiện lượng khí thải tồn kho và tìm cách đưa nhiều lĩnh vực hơn vào việc giảm phát thải mang tính ràng buộc [45]

Khoảng 18% lượng phát thải khí nhà kính toàn cầu là do chăn nuôi gây ra theo một cách nào đó Ví dụ, động vật nhai lại tạo ra CH4 trong quá trình lên men thức ăn trong ruột và CH 4 và N2O được thải ra từ phân được lưu trữ [57] Khí nhà kính trong hoạt động chăn nuôi được chia làm 2 loại:

1.2.2.1 Khí khí nhà kính từ tiêu hóa thức ăn:

Khí mê-tan được tạo ra ở động vật ăn cỏ như một sản phẩm phụ của quá trình lên men trong ruột, một quá trình tiêu hóa trong đó carbohydrate bị vi sinh vật phân hủy thành các phân tử đơn giản để hấp thụ vào máu Lượng khí mê-tan thải ra phụ thuộc vào loại đường tiêu hóa, tuổi, trọng lượng của vật nuôi cũng như chất lượng và số lượng thức ăn tiêu thụ Vật nuôi nhai lại (ví dụ: gia súc, cừu) là nguồn khí mê-tan chính với lượng vừa phải được tạo ra từ vật nuôi không nhai lại (ví dụ: lợn, ngựa) Cấu trúc ruột của động vật nhai lại thúc đẩy

quá trình lên men đường ruột trong chế độ ăn của chúng [34]

1.2.2.2 Khí nhà kính từ quản lý chất thải chăn nuôi

Phát thải CH4 được tạo ra trong quá trình lưu trữ và xử lý chất thải (phân) vật nuôi Thuật ngữ ‘chất thải” được sử dụng ở đây để mô tả bao gồm cả phân

và nước tiểu (tức là chất rắn và chất lỏng) của vật nuôi Phát thải liên quan đến việc sử dụng CH4 như là một loại nhiên liệu khí đốt được tính trong lĩnh vực Năng lượng hoặc lĩnh vực Chất thải (nếu bị đốt cháy mà không có thu hồi năng lượng) Sự phân hủy của chất thải trong điều kiện yếm khí, trong quá trình lưu trữ và xử lý tạo ra CH4 Những điều kiện này xảy ra dễ dàng khi một số lượng

8

lớn động vật được quản lý trong một khu vực tập trung (ví dụ: trang trại bò sữa,

bò hay trang trại lợn và gia cầm) [34]

Các yếu tố chính ảnh hưởng đến phát thải CH4 là lượng chất thải được sản sinh từ vật nuôi và lượng chất thải phân hủy yếm khí Yếu tố lượng chất thải phụ thuộc vào tốc độ sản sinh chất thải của từng loại vật nuôi và số lượng vật nuôi, yếu tố thứ hai là phụ thuộc vào cách quản lý, xử lý chất thải Khi chất thải được lưu trữ hoặc xử lý dưới dạng chất lỏng (ví dụ, trong bể hoặc hố…), sẽ phân hủy yếm khí và có thể tạo ra một lượng CH4 đáng kể Nhiệt độ và thời gian lưu trữ của thiết bị lưu trữ cũng ảnh hưởng đến lượng khí CH4 được tạo ra Khi chất thải được xử lý dưới dạng chất rắn hoặc trên đồng cỏ, bãi chăn thả thì có xu hướng phân hủy trong điều kiện hiếu khí và sản xuất ít CH4 hơn [34]

1.3 Các nghiên cứu trên thế giới và Việt Nam liên quan đến phát thải khí

từ hoạt động canh tác lúa và chăn nuôi

1.3.1 Nghiên cứu phát thải khí nhà kính từ canh tác lúa

Boateng và cs (2017) trong nghiên cứu liên quan đến trồng lúa và phát thải khí nhà kính tại Ghana đã chỉ ra rằng trong hầu hết các trường hợp, các biện pháp quản lý hệ thống sản xuất lúa gạo đóng một vai trò quan trọng trong việc phát thải khí nhà kính, đặc biệt là chế độ phân bón và tưới tiêu Giống lúa được coi là một phương tiện sinh học để giảm thiểu phát thải khí nhà kính từ các hệ thống trồng lúa, tuy nhiên nó nên được sử dụng phối hợp với các chế độ nước và phân bón đã được chứng minh là giảm phát thải để đạt được kết quả như mong đợi [13]

Islam và cs (2020) trong bài báo liên quan đến tác động của quản lý nước đến phát thải khí nhà kính từ ruộng lúa của nông dân ở Bangladesh cho thấy hệ thống tưới AWD đã giảm 37% lượng khí thải CH4 (từ 30% đến 51%) so với cách tưới truyền thống Hệ số tỷ lệ AWD cho CH4 dao động từ 0,49 đến 0,67 (trung bình 0,58) và từ 0,58 đến 0,70 (trung bình 0.64) tại các địa điểm Mymensingh và Gazipur [32]

Pathak và cs (2002) trong công trình nghiên cứu liên quan đến Phát thải oxit nitơ từ hệ thống lúa-lúa mì tại Ấn Độ đã chứng minh rằng các chiến lược phổ biến

Li và cs (2005) trong nghiên cứu liên quan đến Tiềm năng nóng lên toàn cầu của đất được cải tạo bằng phân bón trong hệ thống lúa-lúa mì tại Ấn Độ đã chỉ ra rằng quản lý tưới tiêu có hiệu quả trong việc giảm thiểu CH4 mà không ảnh hưởng đến năng suất nhưng đồng thời làm tăng khí thải N2O, do đó cần được nghiên cứu thêm [39]

Bateman và cs (2005) trong công trình nghiên cứu về Đóng góp của quá trình nitrat hóa và khử nitrat đến phát thải N2O từ đất đã minh chứng rằng quá trình nitrat hóa và khử nitrat, cả hai đều góp phần tạo ra N2O và do đó độ ẩm tốt cùng với nguồn N bổ sung được bổ sung thông qua dư lượng thường làm tăng quá trình tạo N2O [16]

Lê Huyền Trang (2020) trong luận án tiến sĩ Khoa học môi trường của tác giả đã chỉ ra rằng Châu Á là khu vực canh tác và sử dụng lúa gạo cao nhất trên thế giới, chiếm tới hơn 90% sản lượng lúa gạo trên toàn cầu Với hai quốc gia đông dân nhất thế giới ở khu vực này, cùng với nền văn minh lúa nước lâu đời, lúa gạo đóng vai trò là cây lương thực quan trọng nhất trong khu vực Chín trong số mười quốc gia có sản lượng lúa gạo cao nhất nằm ở khu vực Châu Á Trung Quốc vẫn dẫn đầu với 212,67 triệu tấn (năm 2017) [8]

Lê Huyền Trang (2020) trong luận án tiến sĩ Khoa học môi trường của tác giả đã thống kê rằng: hiện nay, Việt Nam với phương thức canh tác lúa ngập nước

và chế độ bón phân như hiện tại, môi trường yếm khí tạo điều kiện để vi sinh vật trong đất phân hủy các chất đạm tạo thành CH4 và phân đạm dư trong đất phát

10

thải ra lượng lớn khí N2O, điều này khiến cho sản xuất lúa gạo trở thành nguồn phát thải GHG chính trong trồng trọt với 91% lượng khí phát thải so với các cây trồng còn lại [8]

Lê Huyền Trang (2020) trong luận án tiến sĩ Khoa học môi trường của tác giả đã cho thấy So với năm 2015, diện tích gieo trồng lúa cả nước giảm 257,6 ngàn ha (3,29%), tại ĐBSCL giảm 194,2 ngàn ha (4,51%), tại ĐBSH giảm 70,2 ngàn ha (6,32%) Riêng tại Nam Định, tỉnh triển khai nghiên cứu của luận án, giảm 5,3 ngàn ha (3,43%) so với 2015, còn so với 1995 thì diện tích gieo trồng lúa của Nam Định đã giảm 14,4 ngàn ha, hay 8,81% [8]

Wang và cs (2011) trong một nghiên cứu về Đánh giá tác động của các biện pháp quản lý phân bón thay thế đối với lượng nitơ và phát thải khí nhà kính trong trồng lúa đã chứng minh rằng thất thoát nitơ (N) từ ruộng lúa đóng góp phần lớn vào ô nhiễm nguồn không khí tập trung trong nông nghiệp và suy thoái chất lượng nước ở Trung Quốc [61]

Yagi và cs (1996) và Wassmann và cs (2000) trong nghiên cứu về phát thải CH4 từ canh tác lúa đã chứng mình rằng phương pháp quản lý nước truyền thống trong trồng lúa ở các nước Đông Nam Á là ngập nước liên tục, thích hợp để tạo ra

CH 4 bằng cách tạo điều kiện kỵ khí trong đất Do đó, thay đổi quản lý nước trong quá trình canh tác lúa, nước một lần hoặc rút nước nhiều lần, có thể làm giảm đáng kể lượng khí thải CH4 [64], [62]

Yagi và cs (1997) và Conrad (2002) trong nghiên cứu về giảm thiểu CH4 từ hoạt động canh tác lúa đã chỉ ra rằng cả khí mêtan (CH4) và oxit nitơ (N2O) đều được tạo ra bởi hoạt động của vi sinh vật trong đất lúa và thải ra khí quyển Biết rằng lượng khí thải GHG từ ruộng lúa được kiểm soát bởi nhiều yếu tố khác nhau, bao gồm điều kiện đất đai, đầu vào và quản lý nông học [65], [19]

Denier Van Der Gon và cs (1995), Yan và cs (2005) trong bài báo về Ảnh hưởng của việc kết hợp chất hữu cơ và Phân tích thống kê các biến số chính từ hoạt động phát thải cho thấy tác động của chất hữu cơ đến việc tăng phát thải

CH 4 từ ruộng lúa phụ thuộc vào cả loại và lượng vật liệu sử dụng [23], [66]

11

Cai và cs (2007) trong nghiên cứu về ảnh hưởng của việc bón phân đạm đến phát thải CH4 từ ruộng lúa đã báo cáo rằng trong tổng tiềm năng nóng lên toàn cầu (GWP) của các cánh đồng lúa, lượng phát thải CH4 đóng góp 92%, tiếp theo

là phát thải N2O Do sản lượng lúa gạo dự kiến sẽ tăng trong những năm tới do tăng trưởng dân số và nhu cầu, chúng ta có thể dự kiến lượng phát thải khí nhà kính cao hơn do hoạt động nông nghiệp này gây ra [20]

1.3.2 Nghiên cứu phát thải khí nhà kính từ chăn nuôi

Monteny và cs (2006) trong một bài báo về Chiến lược giảm thiểu khí nhà kính trong chăn nuôi đã chỉ ra các lựa chọn giảm thiểu quá trình lên men trong ruột hoặc nhằm mục đích tăng năng suất động vật, như sản lượng sữa trên mỗi con bò cao hơn hoặc tỷ lệ thay thế thấp hơn hoặc nhằm mục đích ảnh hưởng đến chức năng dạ cỏ như tăng hàm lượng tinh bột hoặc sử dụng chất phụ gia [46] Herrero và cs (2013) trong một báo cáo về Chăn nuôi và thay đổi toàn cầu cho thấy sản lượng phân bón toàn cầu thông qua các hoạt động chăn nuôi tập trung đã tăng lên rất nhiều trong những năm gần đây Dựa trên mật độ động vật

và dữ liệu quốc tế, mức độ toàn cầu từ suy thoái đất và ô nhiễm nước đến mất quá trình lên men của động vật nhai lại và 65% N2O, chủ yếu từ quản lý phân bón và phân bón gốc nitro, thải vào khí quyển [30]

Gerber và cs (2013) trong công trình nghiên cứu về giải quyết vấn đề biến đổi khí hậu thông qua chăn nuôi đánh giá toàn cầu về phát thải và cơ hội giảm thiểu đã chỉ ra rằng lĩnh vực chăn nuôi đóng góp khoảng 14,5% (tương đương 7,1 tỷ tấn CO2) vào lượng phát thải khí nhà kính toàn cầu và chiếm 9% lượng phát thải CO2 do con người tạo ra (tương đương 1,92 tỷ tấn CO2), phần lớn là do quá trình phân hủy và khoáng hóa các chất hữu cơ trong đất do giải phóng mặt bằng và mở rộng đồng cỏ và đất canh tác để trồng cây thức ăn chăn nuôi [33] Jessica Bellarby và cs (2012) trong nghiên cứu về tiềm năng giảm thiểu và phát thải khí nhà kính trong chăn nuôi ở Châu Âu cho thấy mục tiêu giảm 20% của EU vào năm 2020 là có thể đạt được nhưng cũng đòi hỏi phải giảm chất thải

và tiêu thụ Giảm thiểu chất thải có tác động lớn nhất đến việc giảm phát thải khí

12

nhà kính, sau đó là tránh nạn phá rừng liên quan đến chăn nuôi, được xem xét gián tiếp khi thay đổi loại hệ thống sản xuất và ước tính nhập khẩu thịt bò cao [34]

Jessica Bellarby và cs (2012) trong nghiên cứu về tiềm năng giảm thiểu và phát thải khí nhà kính trong chăn nuôi ở Châu Âu đã khẳng định cần thực hiện phân hủy kỵ khí chất thải thực phẩm (sau khi mức chất thải đã được giảm thiểu

và chất thải thực phẩm thích hợp được dùng để nuôi lợn và gia cầm) và phân động vật Điều này làm giảm lượng khí thải metan và cũng bù đắp lượng khí thải

từ nhiên liệu hóa thạch từ ngành năng lượng Sản phẩm cuối cùng được tiêu hóa

có thể được sử dụng làm phân bón chất lượng cao, ít mùi [34]

Monteny và cs (2006) trong một bài báo về Chiến lược giảm thiểu khí nhà kính trong chăn nuôi đã chứng minh đặc điểm thức ăn cũng đóng một vai trò trong việc phát thải CH4 Thức ăn, chế độ ăn và tốc độ tăng trưởng có ảnh hưởng đến số lượng và chất lượng phân mà vật nuôi tạo ra [31]

Del Grosso và cs (2011) trong công trình nghiên cứu về kiểm kê khí nhà kính nông lâm nghiệp: 1990- 2008 đã thảo luận về lượng khí thải từ quá trình lên men đường ruột người ta phải xem xét kích thước (trọng lượng) đàn vật nuôi

và số lượng từng loại vật nuôi được nuôi mỗi năm Những động vật lớn hơn sẽ tạo ra nhiều khí mê-tan hơn những động vật nhỏ hơn và lượng khí mê-tan thải ra

sẽ tăng lên theo số lượng vật nuôi [35]

Frédéric và cs (2007) trong nghiên cứu về đánh giá phát thải khí nhà kính

từ năm hệ thống chăn nuôi lợn dựa trên đánh giá vòng đời đã chỉ ra rằng gia cầm

và lợn là động vật có dạ dày đơn với dạ dày đơn giản và ít diễn ra quá trình lên men vi sinh vật, do đó chúng sản sinh ra khí metan ít hơn [36]

Monteny và cs (2006) trong một bài báo về Chiến lược giảm thiểu khí nhà kính trong chăn nuôi cho thấy quá trình lên men đường ruột là nguồn khí mê-tan quan trọng nhất trong ngành công nghiệp sữa, trong khi phần lớn lượng phát thải CH4 từ ngành chăn nuôi lợn và gia cầm có nguồn gốc từ phân bón [46]

13

Lê Đình Phùng và cs (2015) trong nghiên cứu về phát thải và một số kịch bản giảm phát thải khí Methane trong chăn nuôi bò sữa quy mô nông hộ tại Ba

Vì đã chỉ ra rằng hệ số phát thải khí CH4 từ đường tiêu hóa trung bình mỗi con

bò ở hệ thống thâm canh, bán thâm canh và quảng canh tương ứng 31,45, 30,00

và 23,48 kg CH4/con/năm Tổng lượng khí CH4 phát thải từ đường tiêu hóa ở đàn bò tỉnh Quảng Nam năm 2015 ước đạt 4.512,5 tấn, tương đương tiềm năng gây hiệu ứng nhà kính là 112.812,5 tấn CO2eq [5]

Đình Văn Dũng và cs (2017) trong bài báo về ước tính hệ số phát thải khí mêtan từ đường tiêu hóa của bò thịt tại tỉnh Quảng Nam đã chứng minh ước tính trung bình một con bò ở hệ thống thâm canh, bán thâm canh và quảng canhtrong nghiên cứu này phát thải một lượng khí CH4 từ đường tiêu hóa lần lượt là 31,45; 30,0 và 3.48 kg/con/năm Tổng lượng khí CH4 phát thải từ lên men dạ cỏ của đàn bò toàn tỉnh Quảng Nam năm 2015 khoảng 4.512,5 tấn, tương đương tiềm năng gây hiệu ứng nhà kính là 1.12812,5 tấn CO2eq [1]

O’Mara và cs [2008] trong công trình nghiên cứu về Giảm phát thải khí nhà kính của động vật nhai lại thông qua chiến lược dinh dưỡng đã chỉ ra thân ngô ủ chua thay thế cỏ ủ chua trong khẩu phần đã làm giảm thải khí CH4 trên gia súc nhai lại do bắp ủ chua chứa nhiều tinh bột sẽ thúc đẩy quá trình tạo nhiều acid propionic và acid lactic hơn so với cây cỏ ủ chua [53]

Trương Văn Hiểu (2016) trong luận án tiến sĩ về Ảnh hưởng ngọn lá khoai

mì (manihot esculenta crantz) trong khẩu phần đến sinh trưởng và sinh khí mê tan ở bò thịt đã cho thấy bổ sung ngọn lá khoai mỳ ủ chua trong khẩu phần đã làm giảm phát thải khí CH4 trên bò lai Sind do hàm lượng chất tanin trong ngọn

mỳ ủ chua đã làm giảm số lượng protozoatrong dạ cỏ so với không bổ sung ngọn mỳ và bổ sung ngọn mỳ tươi [1]

Lê Đình Phùng và cs (2015) trong nghiên cứu về phát thải và một số kịch bản giảm phát thải khí Methane trong chăn nuôi bò sữa quy mô nông hộ tại Ba

Vì chứng minh Bò sữa ăn khẩu phần cỏ voi và cây ngô ủ chua (tỷ lệ 50:50) cho

14

sản lượng sữa cao hơn 5,30% và giảm 3,60% tiềm năng gây hiệu ứng nhà kính

từ lên men dạ cỏ so với khẩu phần cỏ voi [6]

An (1996) trong nghiên cứu về Vai trò của bể phân hủy sinh học ống nhựa chi phí thấp trong tích hợp Hệ thống canh tác ở Việt Nam đã chứng minh hố ủ biogas rất có lợi cho các hệ thống chăn nuôi, trồng trọt hỗn hợp vì chúng chuyển chất thải chăn nuôi thành phân có giá trị cho cây trồng, thức ăn tốt cho cá và cho cây trồng dưới nước Hố ủ biogas cũng giảm được mùi hôi trong chất thải chăn nuôi lợn khoảng 70-74%, hay thậm chí 97% Quá trình phân giải ở hố gas sinh học đã giảm nhu cầu oxy hóa học từ 35.610 mg/Lít ở đầu vào xuống 13.470 mg/Lít ở nước đầu ra chứng tỏ hiệu quả của quá trình phân giải yếm khí trong đầu ra là 62% Lượng gas cần thiết/ngày/người để nấu 3 bữa ăn vào khoảng 200 lít Nông dân sử dụng khí sinh học tiết kiệm được 10-24 đô la/tháng [12]

1.4 Giới thiệu tỉnh Quảng Ninh

1.4.1 Vị trí địa lý và điều kiện tự nhiên

1.4.1.1 Vị trí địa lý

Quảng Ninh là một tỉnh nằm ở phía Đông Bắc nước Cộng hòa Xã hội Chủ nghĩa Việt Nam, có vị trí địa chính trị, kinh tế, đối ngoại và đặc biệt quan trọng

về quốc phòng, an ninh Quảng Ninh nằm ở toạ độ địa lý từ 20o40’ đến

21o39'49,8'' độ vĩ bắc và từ 106o26’ đến 108o31’ độ kinh đông Phía Bắc giáp nước Cộng hòa Nhân dân Trung Hoa; Phía Nam giáp thành phố Hải Phòng; Phía Đông giáp biển; Phía Tây và Tây Bắc giáp tỉnh Lạng Sơn và Bắc Giang; Phía Tây và Tây nam giáp tỉnh Hải Dương [9]

15

Hình 1 1 Vị trí địa lý tỉnh Quảng Ninh [9]

1.4.1.2 Điều kiện tự nhiên

Khí hậu của tỉnh Quảng Ninh nhìn chung mát mẻ, ấm áp quanh năm, thuận lợi đối với phát triển nông nghiệp, lâm nghiệp và nhiều hoạt động kinh tế khác Theo đánh giá của Ngân hàng Thế giới (WB 2021), khu vực biển Quảng Ninh – Hải Phòng là một trong hai khu vực của cả nước có tiềm năng về điện gió

Hình 1 2: Các khu vực có tiềm năng điện gió ở Việt Nam [9]

16

Quảng Ninh là một trong các tỉnh ven biển thuộc khu vực nhạy cảm về biến đổi khí hậu Trong thời kỳ từ năm 1961 đến năm 2018, nhiệt độ không khí trung bình năm ở Quảng Ninh tăng xấp xỉ 0,2oC/thập kỷ, mực nước biển trung bình cũng tăng khoảng 0,25 cm/năm theo số liệu từ các trạm hải văn và 0,33 cm/năm theo số liệu từ vệ tinh Quảng Ninh cũng đang đóng góp không nhỏ tới BĐKH với lượng phát thải khí nhà kính đáng kể từ các hoạt động khai thác than và nhiệt điện than [9]

1.4.1.3 Đặc điểm kinh tế xã hội

Tỉnh Quảng Ninh là tỉnh có di sản văn hóa đồ sộ, đa dạng và giàu bản sắc nhất trong cả nước, được xem là Việt Nam thu nhỏ Hiện Quảng Ninh có 6

di tích được xếp hạng di tích quốc gia đặc biệt gồm: Danh lam thắng cảnh vịnh

Hạ Long, khu di tích lịch sử nhà Trần (Đông Triều), Khu di tích lịch sử Bạch Đằng, Khu di tích lịch sử và danh lam thắng cảnh Yên Tử, Đền Cửa Ông - Cặp Tiên và Khu di tích Bác Hồ trên đảo Cô Tô, 54 di tích quốc gia, 85 di tích cấp tỉnh Kho tàng di sản văn hoá phi vật thể khổng lồ trải dài theo thời gian

và không gian với tổng số 541 di sản văn hoá vật thể, hơn 2.800 hồ sơ di sản văn hoá phi vật thể, 119 lễ hội, trong đó có 76 lễ hội được kiểm kê đưa vào danh mục di sản văn hóa, 07 di sản văn hóa phi vật thể quốc gia [9]

Quảng Ninh là vùng đất lịch sử lâu đời Ở khu vực Vịnh Hạ Long đã khảo cổ được di chỉ của người tiền sử từ 3000-1500 năm TCN Đặc trưng đó

là nền Văn hóa Soi Nhụ, làm cơ sở để sau đó hình thành các loại hình văn hóa tiến bộ mới tại Cái Bèo, tiếp theo nền Văn hóa Hạ Long nổi tiếng.Thời Hùng Vương vùng đất Quảng Ninh là trung tâm của bộ Ninh Hải, Lục Hải - một trong 15 bộ của nhà nước Văn Lang Lịch sử Ninh Hải - Lục Châu và sau này

là Hải Đông là cả một thời kỳ dài liên tục đấu tranh chống ngoại xâm và xây dựng, phát triển Trong suốt mười thế kỷ ấy, đất Hải Đông đã ghi dấu những chiến công lừng lẫy nhất trong suốt chiều dài lịch sử dân tộc, với ba lần chiến thắng trên sông Bạch Đằng, chứng kiến những công cuộc phát triển kinh tế phồn vinh nhất dưới thời phong kiến, đặc biệt với thương cảng Vân Đồn lịch

17

sử mang tầm vóc khu vực và liên khu vực vào thời đại Lý – Trần, khẳng định Việt Nam từ sớm là quốc gia biển, vươn ra biển, phát triển kinh tế biển Với Yên Tử linh thiêng, kỳ vỹ, chứa đựng trong mình sức mạnh tinh thần bất diệt, Quảng Ninh đã trở thành một trong những trung tâm văn hóa quan trọng nhất, thâm trầm nhất trong lịch sử phát triển văn hóa dân tộc Tổ tiên nhà Trần, vào cuối đời Lý đã đến ở vùng An Sinh (thuộc Đông Triều) làm nghề đánh cá Nhà Trần tuy phát tích ở đất Thiên Trường (Nam Định) song vẫn nhớ về quê gốc Đông Triều nên lăng mộ các vua Trần đều được di dời về đây Đến thời kỳ kháng chiến chống thực dân Pháp, vùng đất Đông Bắc giàu tài nguyên than đá này lại trở thành Vùng Mỏ anh hùng bất khuất, là cái nôi sinh thành đội ngũ công nhân Ngày 22 tháng 2 năm 1955, theo sắc lệnh của Chủ tịch nước, khu Hồng Quảng gồm đặc khu Hồng Gai và tỉnh Quảng Yên được thành lập Ngày 30-10- 1963, Quốc hội nước Việt Nam dân chủ cộng hòa đã quyết định hợp nhất tỉnh Hải Ninh và khu Hồng Quảng thành tỉnh Quảng Ninh chính thức, tạo thành một thể liên hoàn cả vể chính trị, kinh tế, quân sự, phát huy được sức mạnh tổng hợp của vùng Đông Bắc rộng lớn của Tổ quốc [9]

1.4.2 Đặc điểm hoạt động canh tác lúa và chăn nuôi tại tỉnh Quảng Ninh

1.4.2.1 Canh tác lúa

Sản xuất lúa trên địa bàn tỉnh những năm gần đây đang có sự thay đổi đáng

kể qua việc chuyển dịch cơ cấu giống Lúa chất lượng đang dần thay thế lúa lai, đóng vai trò chủ lực trên đồng ruộng Hướng đi này giúp nâng cao hiệu quả trong sản xuất, đáp ứng nhu cầu tiêu dùng đang hướng đến sản phẩm chất lượng [12]

Hiện nay, sản xuất lúa gạo chất lượng cao đã được khẳng định về tính ổn định về năng suất, chất lượng và hiệu quả Tuy nhiên, sản xuất lúa gạo tại Quảng Ninh còn nhiều vấn đề bất cập như: Quy mô manh mún, nhỏ lẻ; chưa tạo được thương hiệu lúa gạo riêng của địa phương (trừ nếp cái hoa vàng); chưa có doanh nghiệp, cơ sở liên kết thu mua, sơ chế, đóng gói, chế biến lúa gạo quy mô lớn tham gia vào chuỗi liên kết sản xuất do đó chưa phát huy được hiệu quả trong sản xuất, nhiều địa phương còn để xảy ra hiện tượng ruộng để hoang, không tổ

18

chức sản xuất Do đó, việc triển khai thực hiện kế hoạch xây dựng, nhân rộng

mô hình sản xuất lúa gạo chất lượng cao theo hướng VietGAP trên địa bàn tỉnh

sẽ là giải pháp quan trọng để khắc phục được những bất cập; góp phần nâng cao giá trị sử dụng đất nông nghiệp, xây dựng chuỗi giá trị gạo chất lượng cao của tỉnh, thực hiện hiệu quả mục tiêu đảm bảo an ninh lương thực quốc gia đến năm

2030 trên địa bàn tỉnh [12]

1.4.2.2 Chăn nuôi

Giá trị gia tăng của ngành chăn nuôi là động lực tăng trưởng chính cho ngành sản xuất nông nghiệp Năm 2020, Quảng Ninh có 3,9 triệu con gia cầm, trong đó có 3 triệu con gà, và 344,4 nghìn con gia súc, dẫn đầu là lợn với 269,6 nghìn con [9]

Giá trị sản xuất ngành chăn nuôi là động lực tăng trưởng chính cho ngành sản xuất nông nghiệp, tăng trưởng với tốc độ bình quân 6,9%/năm trong giai đoạn 2011–2020, đạt 5.985 tỷ VND vào năm 2020 (giá hiện hành)

Trong giai đoạn 2011–2020, Quảng Ninh đã triển khai các giải pháp sản xuất chăn nuôi quy mô lớn và an toàn trên địa bàn tỉnh Thứ nhất, tỉnh hành lập các trang trại, hợp tác xã, khuyến khích áp dụng công nghệ cao và tiêu chuẩn Viet GAP vào quá trình sản xuất Thứ hai, công tác kiểm soát dịch bệnh được thực hiện nghiêm túc với nhiều đợt kiểm tra, giám sát trên toàn tỉnh Thứ ba, tỉnh quy hoạch các vùng chăn nuôi tập trung như vùng chăn nuôi lợn Móng Cái tại thành phố Móng Cái là 32 ha, thực hiện đạt 32,3% so với quy hoạch; vùng chăn nuôi gà Tiên Yên là 850.000 con, thực hiện đạt 58% so với quy hoạch; các vùng chăn nuôi gia súc, gia cầm tập trung 1.340,9 ha, thực hiện đạt 39,4% so với quy hoạch [9]

Nhờ tập trung phát triển chăn nuôi theo hướng bền vững, năm 2021 giá trị sản xuất chăn nuôi của tỉnh tăng 7,6%, chiếm 56,44% giá trị sản xuất ngành Nông nghiệp Đến nay, toàn tỉnh có đàn trâu hơn 27.600 con, đàn bò trên 34.000 con, đàn lợn gần 263.000 con, đàn gia cầm hơn 4.000.000 con Tổng sản lượng thịt các loại xuất chuồng năm 2021 được 97.344 tấn, 3 tháng đầu năm 2022 đạt

19

27.451 tấn Sản lượng thịt gia súc, gia cầm chăn nuôi trên địa bàn tỉnh hiện đáp ứng 70% nhu cầu tiêu dùng nội tỉnh [67]

1.5 Khái niệm giảm thiểu khí nhà kính

1.5.1 Giảm thiểu nguồn phát thải khí nhà kính

Khí thải CO2 được xã hội chúng ta hiểu và chấp nhận là nguyên nhân gây ra biến đổi khí hậu Và để giảm phát thải khí nhà kính , nguồn phát thải khí nhà kính phải được xác định [27]

Nhiên liệu hóa thạch cần hàng trăm triệu năm để hình thành Tuy nhiên, tốc

độ tiêu thụ năng lượng vượt xa tốc độ hình thành của nó, điều này khiến xã hội phải dựa nhiều hơn vào công nghệ phát triển bền vững [53]

Để giải quyết và khắc phục tình trạng phát thải khí nhà kính ngày càng gia tăng, nhiều phương pháp đã được đề xuất, bao gồm thu hồi và lưu trữ carbon (CCS), thu giữ và sử dụng carbon (CCU), giảm sử dụng nhiên liệu hóa thạch và thúc đẩy nhu cầu năng lượng sạch và sử dụng năng lượng tái tạo [25], [46], [30]

Sự lan rộng của nhận thức về biến đổi khí hậu, sự tăng giảm của giá nhiên liệu hóa thạch và tính bền vững của an ninh năng lượng đã thúc đẩy nghiên cứu về lĩnh vực liên quan nhằm tìm kiếm cách tiếp cận tốt hơn hoặc nâng cao công nghệ hiện tại để giải quyết vấn đề [64]

1.5.2 Giảm thiểu khí nhà kính từ hoạt động canh tác lúa và chăn nuôi

1.5.2.1 Canh tác lúa

Việc giảm thiểu phát thải CH4 có thể được thực hiện bằng cách duy trì điều kiện đất đai có tính oxy hóa cao hơn, cho phép phân hủy các chất hữu cơ hiếu khí[8] Rất khó để giảm thiểu phát thải cả CH4 và N2O đồng thời vì mối quan hệ nghịch đảo của chúng [20]

Biện pháp giảm nhẹ một khí làm tăng phát thải khí khác Sự hiểu biết tốt hơn về các yếu tố ảnh hưởng đến sản xuất của chúng là rất quan trọng để xác định các biện pháp quản lý phù hợp nhằm giảm nhẹ sự phát thải của các loại khí này Dưới đây là các biện pháp phổ biến để giảm thiểu phát thải N2O và CH4

Ngoài giai đoạn và thời gian thoát nước, sự phát thải CH4 có thể làm giảm đáng kể phụ thuộc tần suất thoát nước Do đó, phương pháp tưới khô ướt xen kẽ

là một cách tiếp cận hữu ích để giảm sự phát thải CH4 [57], [62]

1.5.2.2 Chăn nuôi

Ứng dụng công nghệ biogas trong xử lý chất thải chăn nuôi là một giải pháp hữu hiệu không những giảm lượng phát thải khí nhà kính phát sinh mà còn cải thiện chất lượng môi trường và mang lại những lợi ích kinh tế cho người dân [8]

Nuôi bò cho ăn khẩu phần có hàm lượng lipid trong khoảng 4,0 – 5,7% cho kết quả phát thải CH4 giảm so với lô đối chứng và có giá trị tính theo vật chất khô ăn vào là 21,9 – 35,2 lít/kg vật chất khô [21]

Loại bỏ protozoa trong dạ cỏ làm giảm phát thải CH4 trên gia súc nhai lại Sản sinh CH4 trong dạ cỏ có liên hệ với protozoa, có thể do protozoa sản xuất H2 cung cấp cho vi khuẩn sinh CH4 trong dạ cỏ, vì phần lớn H2 là sản phẩm lên men được cung cấp từ protozoa trong dạ cỏ[58] Đồng thời vi khuẩn sinh CH4 cộng sinh với protozoa trong dịch dạ cỏ, giảm số lượng protozoa có thể ảnh hưởng đến hoạt động của vi khuẩn sinh CH4 [48]

Có vài cách mà di truyền có thể giúp giảm khí nhà kính/kg sản phẩm chăn nuôi như: Cải tiến, nâng cao năng suất vật nuôi và hiệu quả sản xuất, giảm thừa

và hiệu quả sản xuất nên tổng lượng khí CH4 thải ra đã giảm 28% từ 1990 đến năm 1999 [25]

Một số Chiến lược và chính sách quốc gia trong giảm thiểu phát thải khí nhà kính và ứng phó với biến đổi khí hậu:

Trong năm 2008, Chính phủ đã ban hành Chương trình Mục tiêu Quốc gia Ứng phó với Biến đổi Khí hậu (NTP-RCC) theo Quyết định số 158/QĐ-TTg ngày 02/12/2018 của Thủ tướng chính phủ nhằm đánh giá tác động của biến đổi khí hậu và xây dựng các biện pháp thích ứng và giảm nhẹ Biến đổi khí hậu được lồng ghép vào Chiến lược phát triển kinh tế xã hội quốc gia (2011-2020)

và Kế hoạch phát triển kinh tế xã hội (2011-2015) và chính sách giảm nhẹ rủi ro thiên tai, quản lý vùng ven biển và cung cấp năng lượng Các ngành kinh tế và các tỉnh đã xây dựng Kế hoạch hành động để ứng phó với biến đổi khí hậu [8] Năm 2011, Chiến lược Biến đổi Khí hậu Quốc gia đã được ban hành theo Quyết định 2139/QĐ-TTg ngày 05/12/2011 của Thủ tướng Chính phủ, đưa ra các mục tiêu cho giai đoạn 2011-2015 và 2016-2050 , và các dự án ưu tiên sẽ được thực hiện trong giai đoạn 2011-2015 Chiến lược xác định các phản ứng biến đổi khí hậu là rất quan trọng cho sự phát triển Quốc gia Ứng phó với biến đổi khí hậu phải gắn liền với sự phát triển bền vững và chuyển đổi sang nền kinh

tế các bon thấp, tận dụng các cơ hội để tăng khả năng cạnh tranh và tăng cường

vị trí quốc gia và thực hiện các nỗ lực thích ứng và giảm thiểu song song [8] Báo cáo “Đóng góp dự kiến do Quốc gia tự quyết định của Việt Nam gửi UNFCCC” (NDC) tháng 11/2015 bao gồm một phần giảm nhẹ và một hợp phần thích ứng Hợp phần giảm nhẹ gồm cả đóng góp không điều kiện và có điều kiện Theo đó Việt Nam cam kết giảm phát thải GHG 8% vào năm 2030 so với

22

kịch bản thông thường (BAU) nếu bằng nguồn lực trong nước và có thể tăng lên 25% nếu có sự hỗ trợ của quốc tế Riêng trong lĩnh vực Nông nghiệp, tỉ lệ GHG cam kết cắt giảm sẽ là 5,6% và 36% tương ứng [8]

23

2.1 Đối tượng nghiên cứu

Khí CH4 từ hoạt động canh tác lúa và khí CH4, N2O từ hoạt động chăn nuôi tại tỉnh Quảng Ninh giai đoạn 2016 – 2020, dự báo giai đoạn 2021 - 2025, tầm nhìn đến 2030

2.2 Phạm vi nghiên cứu

2.2.1 Phạm vi thời gian

Phạm vi thời gian của dữ liệu canh tác lúa và hoạt động chăn nuôi giai đoạn

2016 - 2020, và dữ liệu quy hoạch cho năm 2030 tại tỉnh Quảng Ninh

2.3 Tiếp cận nghiên cứu

2.3.1 Tiếp cận hệ thống

Nhìn nhận nguồn phát thải GHG và tổng lượng phát thải GHG trong canh tác lúa và chăn nuôi, mối liên hệ phát thải GHG với điều kiện nhiệt độ, lượng mưa, độ ẩm trong mối liên hệ với phát thải GHG tổng thể của các ngành kinh tế

của địa phương, vùng và cả nước

24

2.3.2 Tiếp cận xuyên ngành

Để tính toán và kiểm kê GHG trong canh tác lúa và hoạt động chăn nuôi tại tỉnh Quảng Ninh cần có dữ liệu của nhiều lĩnh vực liên quan gồm ngành nông nghiệp, trồng trọt, chăn nuôi, kinh tế, thống kê, môi trường Bên cạnh đó

để định lượng, đề xuất giải pháp giảm thiểu được GHG cần sự tham gia của nhà khoa học, nhà quản lý và cộng đồng cư dân trồng lúa và chăn nuôi

2.3.3 Tiếp cận từ trên xuống kết hợp với tiếp cận từ dưới lên

Tiếp cận trên xuống (Top-down), nghiên cứu hệ thống văn bản pháp lý liên

quan đến chiến lược, quy hoạch các ngành/lĩnh vực giảm GHG trên thế giới và

Việt Nam, địa phương kết hợp với cách tiếp cận từ dưới lên (Bottom-up), tri

thức cộng đồng xuất phát đặc điểm thói quen, tập quán, lối sống và phương thức canh tác lúa và tập quán chăn nuôi, nguyện vọng, mong muốn của cộng đồng nông dân

2.4 Các bước nghiên cứu và khung tiếp cận

2.4.1 Các bước nghiên cứu

Luận văn thực hiện các bước nghiên cứu sau: Bước 1: Thu thập dữ liệu từ canh tác lúa và chăn nuôi trong NGTK tỉnh Quảng Ninh; Bước 2 Tính toán và định lượng và dự báo tổng lượng phát thải GHG trong canh tác lúa chăn nuôi; Bước 3 Phân tích mối quan hệ phát thải GHG trong canh tác lúa và chăn nuôi với điều kiện khí hậu; Bước 4 Đề xuất giải pháp giảm thiểu phát thải trong canh tác lúa và chăn nuôi tại tỉnh Quảng Ninh tầm nhìn 2030

25

2.4.2 Khung tiếp cận nghiên cứu

26

2.5 Phương pháp nghiên cứu

2.5.1 Phương pháp thu thập dữ liệu

Số liệu về diện tích lúa và số lượng vật nuôi từ năm 2016-2020 được thu thập từ niên giám thống kê năm 2020 Số liệu về diện tích lúa năm 2030 được thu thập từ Chi Cục Trồng trọt và Bảo Vệ Thực Vật tỉnh Quảng Ninh.Số liệu về vật nuôi năm 2030 được thu thập từ Kế hoạch số 214/KH-UB về phát triển chăn nuôi trên địa bàn tỉnh Quảng Ninh

Số liệu điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội, sản xuất nông nghiệp, canh tác lúa, chăn nuôi, xử lý chất thải chăn nuôi, số liệu định hướng phát triển nông nghiệp tỉnh Quảng Ninh Số liệu được thu thập tại các cơ quan chuyên ngành như: Chi cục thống kê tỉnh Quảng Ninh, Chi Cục Trồng trọt và Bảo Vệ Thực Vật Tỉnh Quảng Ninh, Uỷ Ban Nhân Dân tỉnh Quảng Ninh

2.5.2 Phương pháp tính toán phát thải khí nhà kính trong canh tác lúa

Sự phân hủy kỵ khí chất hữu cơ trong ruộng lúa ngập nước tạo ra khí CH4, loại đất, nhiệt độ và giống lúa cũng ảnh hưởng đến phát thải CH4 Phát thải CH4

từ canh tác lúa được tính bằng cách sử dụng công thức 5.1, trang 5.45, Chương 5: Đất trồng trọt, Phần 4, IPCC 2006 [34]

Phát thải mêtan từ canh tác lúa được ước tính bằng cách sử dụng phương pháp IPCC với hệ số phát thải đặc trưng quốc gia

CH 4 Rice = Σ i ,j,k (EF i,j,k *t i,j,k *A i,j,k *10 6 ) (2.1)

- CH4 Rice = lượng khí thải mêtan hàng năm từ trồng lúa (tấn CH4/năm-1)

- EFi,j,k = hệ số phát thải hàng ngày đối với các điều kiện i, j và k (kg CH4/ha-1/ngày-1)

- ti,j,k = thời gian canh tác lúa ở điều kiện i, j, k (ngày)

- Ai,j,k = Diện tích lúa thu hoạch hàng năm ở các điều kiện i, j, k (ha, ngày-1)

27

- Chỉ số i, j, và k = đại diện cho các hệ sinh thái khác nhau, chế độ nước, loại và lượng chất hữu cơ bổ sung cũng như các điều kiện khác mà theo đó lượng phát thải CH4 từ lúa gạo có thể thay đổi

Các dữ liệu đầu vào tính toán bao gồm:

- Diện tích thu hoạch lúa từ năm 2016 đến năm 2020 dự báo cho 5 năm từ

2021 đến 2025 và tầm nhìn đến năm 2030;

- Thời gian canh tác lúa 2 vụ;

- Chế độ tưới nước của lúa

2.5.3 Phương pháp tính toán phát thải khí nhà kính trong chăn nuôi

2.5.3.1 Tiêu hoá thức ăn

Lên men đường ruột trong quá trình tiêu hóa là quá trình mà Các-bon đrát phân hủy bởi vi sinh vật thành các phân tử đơn giản để hấp thu vào máu Các động vật nhai lại chủ yếu là gia súc trâu, bò, dê, cừu và lạc đà Động vật ăn

hi-cỏ nhai lại giả (ngựa, la, và lừa) và động vật đơn dạ dầy (heo) có lượng phát thải khí Mêtan (CH4) tương đối thấp hơn vì rất ít lượng CH4 được sản sinh trong quá trình lên men diễn ra trong hệ tiêu hóa của những động vật này

Phát thải CH4 từ lên men đường ruột được ước tính bằng cách sử dụng phương pháp bậc 1 theo công thức theo công thức 10.19 và 10.20, trang 10.28, Chương 4, IPCC 2006 [34]

Công thức 10.19: Phát thải lên men đường từ một thể loại chăn nuôi