Đánh giá hiện trạng sử dụng nước và năng lượng cho sản xuất lúa xã Tân An, huyện Vĩnh Cửu, tỉnh Đồng Nai

Bài viết này trình bày về việc nghiên cứu minh họa phương pháp tiếp cận mối liên kết giữa Nước–Năng lượng–Lương thực (WEFN) để xem xét hiện trạng sử dụng nước và năng lượng cho cây lúa nước ở xã Tân An, huyện Vĩnh Cửu, tỉnh Đồng Nai. Mời các bạn cùng tham khảo!

Bài báo khoa học Đánh giá trạng sử dụng nước lượng cho sản xuất lúa xã Tân An, huyện Vĩnh Cửu, tỉnh Đồng Nai Hoàng Trang Thư1*, Phạm Thị Thảo Nhi2, Nguyễn Văn Thịnh3, Đào Nguyên Khôi1 Khoa Môi trường, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQG–HCM, TP.HCM, Việt Nam; thuhoang190496@gmail.com; dnkhoi@hcmus.edu.vn Viện Khoa học Cơng nghệ Tính tốn, TP.HCM, Việt Nam; nhi.ptt@icst.org.vn ĐH Quốc Gia Seoul, TP Seoul, Hàn Quốc; vnguyen@snu.ac.kr *Tác giả liên hệ: thuhoang190496@gmail.com; Tel: +84–383201057 Ban Biên tập nhận bài: 26/3/2021; Ngày phản biện xong: 02/5/2021; Ngày đăng bài: 25/5/2021 Tóm tắt: Nghiên cứu minh họa phương pháp tiếp cận mối liên kết Nước–Năng lượng– Lương thực (WEFN) để xem xét trạng sử dụng nước lượng cho lúa nước xã Tân An, huyện Vĩnh Cửu, tỉnh Đồng Nai Chỉ số WEFNI sử dụng để tính tốn hiệu sử dụng nước lượng cho trồng lúa khu vực nghiên cứu Giá trị WEFNI xã khoảng 0,33 chứng tỏ mối liên kết WEFN thấp, hiệu sử dụng nước lượng cho sản xuất lúa xã khơng cao Phân tích mối liên hệ WEFN sản xuất tiêu thụ lúa năm 2019–2020 cho thấy suất lúa khoảng 18,8 tấn/ha.năm, mức tiêu thụ nước 10 nghìn m3/ha.năm lượng 323 nghìn MJ/ha.năm tương ứng để canh tác Năng lượng tiêu thụ cho việc tưới tiêu khoảng 1,5 nghìn MJ/ha lúa chiếm khoảng 1% tổng lượng phục vụ sản xuất khu vực nghiên cứu Từ đó, nghiên cứu đề xuất biện pháp canh tác tối ưu hóa suất nước lượng cho trồng Từ khóa: Mối liên kết Nước–Năng lượng–Lương thực; Nước; Năng lượng; Lúa; Xã Tân An Mở đầu Theo nghiên cứu [1], người dự đoán cần thêm 50% nhu cầu lượng, 35% nhu cầu thực phẩm 40% nhu cầu nước trước áp lực bùng nổ dân số thị hóa Với nguồn tài ngun hạn chế, cung cấp lượng không đủ, căng thẳng nước ngày gia tăng, thách thức cung cấp đủ nước lượng để trồng đủ lương thực cho dân số ngày tăng Mối liên hệ thành phần trở nên ngày quan trọng, đặc biệt sức khỏe người, giảm nghèo đói phát triển bền vững [2] Vì vậy, trước hết để đảm bảo phát triển đủ xã hội, nhà quản lý cần xem xét yếu tố nước, lượng, lương thực, nhiên xét đến mối liên kết nước–năng lượng– lương thực xét đơn lẻ thành phần mà phải xem xét cách hệ thống, tích hợp thành phần Các nguồn tài nguyên nước lượng liên quan mật thiết với lương thực sản xuất Nước sử dụng tưới chế biến thực phẩm Nước sử dụng làm mát nhà máy nhiệt điện đầu vào cho nhà máy thủy điện Năng lượng sử dụng toàn chuỗi cung ứng thực phẩm, từ sản xuất đến tiêu thụ nguyên liệu đầu vào cho nông Tạp chí Khí tượng Thủy văn 2021, 725, 80-91; doi:10.36335/VNJHM.2021(725)80-91 http://tapchikttv.vn/ Tạp chí Khí tượng Thủy văn 2021, 725, 80-91; doi:10.36335/VNJHM.2021(725)80-91 81 nghiệp, chẳng hạn phân bón tưới tiêu, chế biến phân phối Năng lượng sử dụng để sản xuất phân bón, vận hành máy móc Năng lượng sử dụng để cung cấp nước (bơm khai thác nước, xử lý nước khử muối) Vì tương tác mật thiết lĩnh vực mà sách áp dụng vào lĩnh vực không xét tới ảnh hưởng đến lĩnh vực khác dẫn đến hậu lường trước Sử dụng phương pháp tiếp cận mối liên kết để quản lý bền vững nguồn nước lượng chuỗi cung ứng lương thực thực phẩm coi cách tiếp cận đầy hứa hẹn cho phát triển quốc gia Cách tiếp cận mối liên kết hỗ trợ tái chế tái sử dụng sản phẩm thải sản phẩm phụ ngành tạo kinh tế tuần hoàn Sản xuất nhiều hơn, đảm bảo phát triển kinh tế người nhiều sử dụng tài nguyên thiên nhiên giảm áp lực môi trường [3] Một số số áp dụng để đánh giá tính bền vững nguồn nước, có số có sẵn nước [4], số khan nước [5], số dễ bị tổn thương tài nguyên nước [6], số căng thẳng nước xã hội [7], số căng thẳng nước (WSI) [8] số nghèo nước (WPI) [9] Bên cạnh đó, có số số áp dụng để đánh giá tính bền vững nguồn lượng số lượng bền vững (ESI) [10], số bền vững công nghệ lượng (ETSI) [11] Tuy nhiên, số xem xét khía cạnh sử dụng tài nguyên nước lượng hoạt động nhân sinh Do đó, cần thiết phải có số tổng hợp xem xét khía cạnh nước lượng, khơng tập trung khía cạnh trước Gần nhất, số WEFNI (chỉ số Nước–Năng lượng–Lương thực) phát triển để khắc phục hạn chế [12] Chỉ số tập trung vào vấn đề an ninh liên quan đến thành phần nước, lượng, lương thực mối liên kết Điểm phương pháp tiếp cận so với phương pháp tiếp cận sau: (1) phương pháp cho phép xem xét khía cạnh khác có liên quan ngồi khía cạnh nước; (2) nhấn mạnh mức độ an ninh ba thành phần liên quan; (3) mở hội tạo giải pháp bền vững thông qua hợp tác cộng đồng–cá nhân [13] Lúa lương thực Việt Nam bên cạnh ngô, sắn khoai lang Xã Tân An xã đứng đầu canh tác lúa huyện Vĩnh Cửu, tỉnh Đồng Nai với diện tích lúa chiếm 30,17% diện tích tự nhiên xã Bên cạnh đó, xã nằm dọc theo sơng Đồng Nai, có hệ thống thủy lợi đầy đủ thuận lợi cho việc trồng lúa Tiếp cận nguồn tài nguyên nước lượng phục vụ xem xét khả sản xuất lương thực xã Tân An trường hợp nghiên cứu điển hình, cung cấp nhìn việc tiếp cận mối liên kết để hỗ trợ giải phân bổ tài nguyên đánh đổi để đáp ứng nhu cầu tăng nhanh nguồn tài nguyên Việt Nam Phương pháp nghiên cứu 2.1 Khu vực nghiên cứu Xã Tân An nằm phía Nam cách Trung tâm huyện Vĩnh Cửu khoảng 22 km (Hình 1), có diện tích tự nhiên 5.270,07 [14], diện tích nơng nghiệp chiếm 85,46% tổng diện tích cịn lại đồi núi đất lâm nghiệp Xã Tân An gồm ấp gồm ấp 01, ấp 02, ấp 3, ấp Bình Chánh, ấp Bình Trung, ấp Thái An ấp Cây Xồi với tổng số dân khoảng 10,902 người [15] Mỗi năm xã có hai mùa mưa nắng rõ rệt, khí hậu ngày đêm tương đối ổn định, không nắng lạnh Nhiệt độ trung bình từ 25–28ºC, lượng mưa hàng năm từ 2.000 đến 2.300 mm, mưa tập trung từ tháng đến tháng âm lịch, mùa khô lượng bốc thường chiếm 64–67% tổng lượng bốc năm, gây nên tình trạng cân đối nghiêm trọng chế độ ẩm mùa khô, tháng cuối mùa [16–17] Trong điều kiện sản xuất nhờ nước trời tiến hành mùa mưa, có nước tưới sản xuất mùa khơ thường cho hiệu cao ổn định Nguồn nước chủ yếu sử dụng xã nước từ hệ thống sông Đồng Nai nguồn nước ngầm có khả khai thác từ độ sâu từ 10–15 m phân bố không Theo FAO (Tổ Tạp chí Khí tượng Thủy văn 2021, 725, 80-91; doi:10.36335/VNJHM.2021(725)80-91 82 chức Nông lương Thế giới), xã có loại đất chính: đất phù sa thích hợp trồng loại lương thực lúa, công nghiệp mía, đậu loại, ăn trái bưởi, nhãn ; đất đỏ đá phiến thạch biến chất thích hợp với việc trồng rừng hay trồng cỏ chăn nuôi gia súc, loại công nghiệp cao su, trà, lương thực bắp, mì, khoai Diện tích lúa trồng xã khoảng 1.328 với suất khoảng 5,7 tấn/ha [18] 2.2 Phương pháp số Phương pháp số phương pháp thu hút nhiều quan tâm nhà khoa học Nghiên cứu [19] số đánh giá mức độ an ninh WEFN với kết hợp số phụ tương ứng với thành phần an ninh nước, an ninh lượng an ninh lương khơng có trọng số Chỉ số phát triển dựa nguyên tắc sẵn có khả tiếp cận nguồn tài nguyên nước, lượng, lương thực Một số mối liên kết Nước–Năng lượng–Lương thực khác số WEFNI xây dựng dựa vào phương pháp tiếp cận El– Gafy [12] tính tốn tổng hợp từ số thành phần (Bảng 1) Chỉ số ứng dụng nhiều nghiên cứu sau đánh giá vòng đời sản phẩm từ chất thải thực phẩm thành phế phẩm [20], đánh giá cho sản xuất đường mía Ethiopia [21], đánh giá cho canh tác dầu cọ [22],…Chỉ số chưa nghiên cứu phổ biến Việt Nam, nghiên cứu đơn cử cho khu vực Tân An xem nghiên cứu khởi đầu cho mối tâm mối liên kết Nước–Năng lượng–Lương thực nước ta Hình Bản đồ khu vực nghiên cứu Để đạt mục tiêu đánh giá trạng nước lượng cho sản xuất lúa xã Tân An ta tiến hành bước sơ đồ nghiên cứu Hình Tạp chí Khí tượng Thủy văn 2021, 725, 80-91; doi:10.36335/VNJHM.2021(725)80-91 83 Hình Sơ đồ nghiên cứu Sau hiểu mối liên kết, nghiên cứu đưa tiêu đánh giá bao gồm khả tiêu thụ, hiệu sử dụng hiệu kinh tế dựa vào trọng tâm liên kết Bộ số tương ứng với tiêu tính tốn chuẩn hóa theo thang định sau tính tốn số WEFNI cho xã Tân An Kết số dùng để đánh giá mức độ an ninh nguồn tài nguyên nước lượng sản xuất lúa đề xuất biện pháp nhằm cải thiện mối liên kết sản xuất lúa khu vực nghiên cứu Bảng Tính tốn số theo El– Gafy [12] Chỉ số Công thức thông tin chi tiết Chỉ số tiêu thụ lượng (E , ) Lượng nước tiêu thụ hecta lúa Là kết tính tốn nhu (m /ha) cầu nước tưới lý thuyết từ mơ hình CROPWAT Năng lượng tiêu thụ hecta lúa: = , Chỉ số tiêu thụ lượng (E , ) (MJ/ha) Trong ℎ,, , ℎ , + , + + , + + , , + , (1) , lượng sử dụng cho hoạt động (MJ/ha) [23]; , , , , , , , , , cơng lao động , người (giờ/ha), máy móc (giờ/ha), dầu diesel (L/ha), điện (kWh/ha), phân bón (kg/ha), thuốc trừ sâu (kg/ha), hạt giống (kg/ha) nước tưới (m3/ha) để sản xuất lúa (thu thập từ điều tra khảo sát) Chỉ số sử dụng hiệu nguồn nước (W , Hiệu sử dụng nước có sẵn với ) (tấn/ m3) , = , , = , , suất lúa (tấn/ha): (2) , Chỉ số sử dụng hiệu nguồn lượng (E , ) (tấn/ MJ) Chỉ số hiệu kinh tế nước tưới (W , = (3) , , − ) (VNĐ/m ) Với , (4) , , , thu nhập hecta lúa (VNĐ /ha), , chi phí hecta lúa (VNĐ /ha) Chỉ số hiệu kinh tế lượng (E , ) (VNĐ/MJ) , = , − , , (5) Tạp chí Khí tượng Thủy văn 2021, 725, 80-91; doi:10.36335/VNJHM.2021(725)80-91 Chỉ số 84 Công thức thông tin chi tiết Chỉ số Nước–Năng lượng–Lương thực Giá trị chuẩn hóa (X ) với số, = − ( ) ( )− ( ) (6) = ( )− ( )− ( ) (7) ( ) ( ) giá trị tối thiểu tối đa số = Chỉ số mối liên kết Nước–Năng lượng–Lương thực (WEFNI) Với ∑ ∑ (8) trọng số số i n số số WFENI Giá trị cao coi phương án tốt phương án không tốt Để xây dựng số cho trường hợp nghiên cứu xã Tân An, trước hết cần thu thập, tổng hợp kế thừa báo cáo trạng, quy hoạch nông nghiệp niên giám thống kê Phịng Nơng Nghiệp Phát triển Nơng Thơn huyện Vĩnh Cửu; báo cáo tình hình kinh tế–xã hội năm 2019 Phòng Tài nguyên Mơi trường huyện Vĩnh Cửu, số liệu khí tượng địa phương Đài Khí tượng Thủy văn khu vực Nam Bộ Sau đó, tính tốn số lựa chọn, dựa vào số liệu có số liệu hay liệu cịn thiếu nhằm tiến hành thu thập tính toán nhờ vào phương pháp khác 2.3 Phương pháp điều tra khảo sát Để có nhìn trực quan trạng canh tác lúa trạng sử dụng tài nguyên nước lượng cho hoạt động sản xuất địa phương, nghiên cứu thực điều tra khảo sát quy mơ nhỏ với cơng tác bao gồm: điều tra vấn người dân tham gia sản xuất lúa xã Tân An số vấn đề canh tác, ghi nhận hình ảnh trạng sử dụng tài nguyên nước cho trồng lúa Các vấn đề cần nắm bắt bao gồm vấn đề tưới tiêu, suất lúa, diện tích gieo trồng thực tế mùa vụ; số lượng thời gian sử dụng máy móc lượng phân bón, thuốc trừ sâu tiêu thụ; công lao động trực tiếp người dân bỏ vụ hay thu thập/ chi phí vụ thu thập Tất điều trình bày cụ thể dạng câu hỏi mở với 10 câu hỏi Tiến trình thực bước khảo sát thực địa sau: lập bảng câu hỏi, vấn thử nghiệm, chỉnh sửa bảng câu hỏi tiến hành tổ chức khảo sát thực tế Cuộc điều tra vấn người dân tiến hành thu thập vào ngày 30/7/2020 với phiếu thu được, tập trung chủ yếu vào kết thu hoạch vụ Hè Thu năm 2019–2020 Một số trường hợp gặp phải vấn huyện Vĩnh Cửu, người dân khó thống kê cụ thể vụ dành thời gian để sản xuất thời gian vận hành máy móc cụ thể bao nhiêu, Bên cạnh đó, việc phân bố người dân khơng đồng đều, gây khó khăn cho việc tiến hành khảo sát Lượng nước lúa tiêu thụ đầu vào bắt buộc để tính tốn số WEFN, nhiên kết khảo sát thu lại kết Do đó, nghiên cứu thực phương pháp mơ hình hóa nhằm tính tốn lượng nước lúa tiêu thụ 2.4 Phương pháp mơ hình hóa Nhu cầu tưới nước cho lúa tính tốn theo mơ hình CROPWAT 8.0 – soạn thảo, cơng bố yêu cầu áp dụng tổ chức lương thực Liên hợp quốc FAO Đây chương trình tính nhu cầu tưới, chế độ tưới kế hoạch tưới mặt ruộng cho loại Tạp chí Khí tượng Thủy văn 2021, 725, 80-91; doi:10.36335/VNJHM.2021(725)80-91 85 trồng điều kiện khác sử dụng phổ biến nhiều nơi giới Các nghiên cứu Việt Nam áp dụng thành công mô hình CROPWAT để tính suất lúa từ phần trăm suất lúa giảm (tăng) từ điều chỉnh yếu tố nhiệt độ lượng mưa để xem xét kịch cho tương lai nghiên cứu [24]; mơ hình hỗ trợ đánh giá tác động biến đổi khí hậu đến nhu cầu nước cho canh tác lúa [25] thực tỉnh Quảng Ngãi; dự báo nhu cầu nước cho nhiều loại trồng khác [26]… Nhu cầu tưới cho lúa hay nhu cầu tưới mặt ruộng ( ) xác định hiệu số nhu cầu nước trồng lượng mưa hiệu theo công thức [27] sau: )+ (9) = −( + + (mm/ thời đoạn) Trong lượng bốc trồng; lượng mưa hiệu quả; lượng nước ngầm bổ sung hay thất đi; lượng nước sẵn có ban đầu đất lượng nước ban đầu thời gian làm đất đủ điều kiện gieo trồng Lượng mưa hiệu hiểu lượng mưa sau khấu trừ tổn thất nước chảy thấm xuống sâu Thông thường lượng mưa hiệu tính dựa cơng thức kinh nghiệm với hệ số kinh nghiệm xác định theo số liệu cụ thể thực tế địa phương Nhưng điều kiện khơng có số liệu thực tế để xác định hệ số kinh nghiệm cho địa phương nghiên cứu nên sử dụng phương pháp công thức kinh nghiệm FAO/AGLW Trong phạm vi nghiên cứu xã Tân An lựa chọn trạm Long Khánh (10º56’; 107º14’) có đo đạc đầy đủ yếu tố khí hậu, khí tượng Các số liệu khí hậu, khí tượng tính trung bình nhiều năm (từ năm 2013 đến 2019) để tính tốn bốc lượng mưa hiệu Cây lúa xã thiết lập cấu vụ/ năm, vụ Đông Xuân bắt trồng ngày 20/12 thu hoạch vào ngày 4/3, tương tự vụ Hè Thu từ 15/4–28/6, vụ Mùa từ 20/7–2/10, thời gian vụ dao động từ 93–99 ngày Hầu hết thời gian thiết lập vụ hoàn toàn phù hợp với thời gian người dân canh tác xã Vì vụ Đơng Xn, gieo sạ trước 25/11 thường gặp mưa lớn, làm trôi giống, gieo sạ muộn đẩy lùi thời vụ hè thu vụ mùa, làm cho vụ mùa dễ gặp lụt giai đoạn lúa chín, gây tổn thất sản lượng (từ 20–30/10 thường hay có mưa, tháng 11 cao điểm mưa lụt năm) Thời đoạn hệ số trồng số thổ nhưỡng, nghiên cứu đối chiếu với TCVN 8641:2011 FAO–1992 nhằm phù hợp với với lúa nước khí hậu miền Nam nước ta Kết thảo luận 3.1 Hiện trạng sử dụng nước–năng lượng cho sản xuất lúa xã Tân An 3.1.1 Tiêu thụ nước lượng Năng suất lúa theo điều tra khảo sát vào vụ Hè Thu trung bình 7,3 tấn/ha suất trung bình vụ cịn lại thu thập từ báo cáo xã thể Bảng 2, xã Tân An trung bình năm thu khoảng 18,8 tấn/ha, đạt sản lượng 14.192 năm Bảng Diện tích, suất sản lượng lúa vụ năm 2019–2020 Vụ lúa Đơng Xn Hè Thu Mùa Diện tích gieo trồng (ha) 850 [28] 500 [30] 1.000 [31] Năng suất trung bình (tấn/ha) 6,5 [29] 7,3 5,0 [31] Sản lượng thu (tấn) 5.525 3.667 5.000 Lượng nước sử dụng hiệu cho lúa theo vụ xã Tân An trình bày Bảng Nhu cầu cần tưới Vụ Đông Xuân lớn hai vụ cịn lại vụ Đơng Xn rơi vào tháng mùa khơ nên khả thấm cao lượng bốc lớn, lượng mưa Nhìn chung, kết mơ hình CROPWAT hồn thiện Theo TCVN 8641–2011, tổng lượng nước tưới vụ cho gieo sạ làm đất cho vụ Đông Xuân, Hè Thu, vụ Mùa Tạp chí Khí tượng Thủy văn 2021, 725, 80-91; doi:10.36335/VNJHM.2021(725)80-91 86 vụ Thu Đông 5.500–6.500 m3/ha, 4.000–5.000 m3/ha, 3.500–4.500 m3/ha, cho thấy vụ Đơng Xn Hè thu hồn tồn phù hợp với kết tính tốn Như vậy, kết tính tốn nhu cầu nước cho tưới tiêu mơ hình CROPWAT có kết đáng tin cậy, phù hợp tính tốn Nhu cầu nước cho lúa hộ dân canh tác vụ năm khoảng 10.761 m3/ha.năm, tổng lượng nước tiêu thụ năm cho xã Tân An khoảng triệu m3 nước Bảng Nhu cầu tưới lúa (m3/vụ.ha.năm) Vụ lúa Đông Xuân Hè Thu Mùa Năm khô hạn (Max) 5.904 4.060 1.379 Năm mưa nhiều (Min) 5.899 3.609 1.375 Giá trị trung bình 5.902 3.480 1.379 Đầu vào cho hoạt động nơng nghiệp góp phần vào tổng mức tiêu thụ lượng cho trồng hệ thống sản xuất Mức tiêu thụ lượng phân loại theo yếu tố đầu vào trình canh tác năm nghiên cứu minh họa biểu đồ Hình Kết cho thấy, phân bón thuốc bảo vệ thực vật nguyên nhân góp phần tiêu thụ lượng tồn q trình canh tác địa phương Năng lượng gián tiếp lượng cần thiết để sản xuất xuất thuốc trừ sâu phân bón cao nhiều so với lượng cần thiết để sản xuất đầu vào khác trình canh tác Đối với lúa, lượng để sản xuất thuốc diệt cỏ đến 42%, điều lạm dụng thuốc trừ sâu q trình sản xuất, thuốc trừ sâu diệt nấm chiếm 28%, lượng phân đạm (phân N) 24% cao loại phân khác Tỷ lệ sử dụng thuốc diệt cỏ cho ruộng lúa cao vấn đề cỏ dại phát sinh ruộng ảnh hưởng đến suất lúa vấn đề quan tâm người dân địa phương Có thể nhận xét, lượng sử dụng cho nước tưới hay nước tiêu thụ lại thấp chiếm khoảng 1% tương đương với tiêu thụ lượng cho người Tổng lượng tiêu hao hecta lúa vụ Hè Thu dao động từ 42.385 đến 326.433 MJ, trung bình vào khoảng 125.871 MJ Các vụ Đơng Xuân Mùa tính theo tỷ lệ suất so với vụ Hè Thu, trung bình năm tiêu hao khoảng 323 nghìn MJ/ha Mỗi năm xã Tân An cần khoảng 395 triệu MJ lượng để sản xuất lúa Hình Biểu đồ thể phần trăm tiêu thu lượng đóng góp cho trồng lúa 3.1.2 Hiệu sử dụng nguồn nước lượng Mục đích việc tính tốn hiệu sử dụng nước lượng để xem xét lượng tài nguyên tiêu tốn có đạt suất cao hay ngược lại, từ vừa cân việc sử dụng cho hiệu nguồn tài nguyên vừa đảm bảo phát triển kinh tế–xã hội ổn định Kết giá trị số WEFN tập trung tính tốn vào vụ Hè Thu thể Bảng 4, bao gồm hiệu sử dụng hiệu kinh tế nguồn nước lượng lúa Tạp chí Khí tượng Thủy văn 2021, 725, 80-91; doi:10.36335/VNJHM.2021(725)80-91 87 Bảng Giá trị số hiệu sử dụng kinh tế xã Tân An vụ Hè Thu năm 2019–2020 Giá trị Hiệu sử Hiệu sử dụng nguồn Hiệu kinh tế Hiệu kinh tế dụng nước lượng nguồn nước lượng 3 (Tấn lúa/ m ) (Tấn lúa /MJ) (VNĐ/m ) (VNĐ/MJ) 0,0069 0,0006 18.526 1.727 Min 0,003 0,0003 11.820 358 Max 0,012 0,0015 29.549 4.565 Trung bình Chỉ số hiệu sử dụng nguồn nước bị ảnh hưởng hai yếu tố lượng nước đầu vào suất trồng Để nâng cao suất sử dụng nguồn nước phát triển sản lượng sinh học kinh tế đơn vị nước tiêu thụ hệ thống nông nghiệp tưới sử dụng nước mưa [32] Theo tính tốn trung bình xã hiệu sử dụng nước trung bình khoảng 0,0069 tấn/ m3, giá trị tính tốn dao động lần giá trị thấp Ước tính hiệu sử dụng nước kiểm soát yếu tố ảnh hưởng hỗ trợ việc lập kế hoạch tương lai cải thiện suất nước Hiệu sử dụng lượng trung bình khoảng 0,0006 tấn/ MJ, giá trị dao động khoảng lần giá trị thấp 3.1.3 Hiệu kinh tế nguồn nước lượng Kết hiệu kinh tế nguồn nước lượng cho lúa trình bày Bảng Năng suất trồng, chi phí đầu tư lợi nhuận thu vào liệu cần thiết để tiến hành tính tốn hiệu kinh tế Chi phí đầu tư lợi nhuận thu hecta trồng thu thập từ liệu khảo sát người dân Hiệu kinh tế nguồn nước trung bình khoảng 18.526 VNĐ/ m3 nguồn lượng trung bình khoảng 1.727 VNĐ/ MJ Tương tự hiệu sử dụng, quan sát khoảng dao động giá trị tính tốn liệu thu thập, cho thấy hiệu kinh tế nguồn nước ổn định so với nguồn lượng Tuy nhiên để so sánh cách cụ thể giá trị cần đưa thang giá trị rút kết luận 3.2 Đánh giá trạng sử dụng nước – lượng cho sản xuất lúa Tất số số chuẩn hóa có giá trị từ đến 1, từ không tốt đến tốt Nước lượng có giá trị chuẩn hóa 0,29, cho thấy tiêu thụ nguồn tài nguyên cho lúa tương đương Tuy nhiên, hiệu sử dụng nguồn nước lại cao lượng (0,43 > 0,27), điều có nghĩa lượng tiêu thụ lớn không đem lại suất cao Hơn nữa, hiệu sử dụng lượng cịn có giá trị thấp lượng tiêu thụ (0,27 < 0,29) Phân bón thuốc trừ sâu sử dụng nhiều hiệu lại khơng tối ưu, lạm dụng chất cịn gây ảnh hưởng tới môi trường xung quanh Qua trình điều khảo sát, xã Tân An bên cạnh nhờ vào điều kiện thời tiết thuận lợi, xã cịn có hệ thống thủy lợi đầu tư hoàn thiện thông suốt đẩy mạnh hiệu sử dụng nguồn nước nơi Mối tương quan nghịch tiêu thụ hiệu sử dụng thiết lập canh tác lúa, tiêu thụ cao hiệu sử dụng không đạt yêu cầu, điều trái ngược với nguyên tắc đảm bảo phát triển toàn diện tối ưu nguồn tài nguyên sử dụng Từ đây, toán kinh tế trọng tiêu thụ tương quan nghịch với hiệu kinh tế Hiệu kinh tế lượng lại tiếp tục thấp hiệu nguồn nước (0,33 < 0,38), nhiên giá trị cao lượng tiêu thụ ban đầu Tài nguyên nước sử dụng đem lại hiệu suất trồng lẫn hiệu cao kinh tế nhiên nằm mức trung bình thấp Theo El–Gafy đánh giá số quan tâm nghiên cứu giữ giá trị trọng số điều có nghĩa tất số quan trọng đánh giá Chỉ Tạp chí Khí tượng Thủy văn 2021, 725, 80-91; doi:10.36335/VNJHM.2021(725)80-91 88 số WEFNI tính cho lúa 0,33, nhìn chung xã Tân An có mức độ liên kết thành phần trung bình chưa tối ưu hóa sử dụng tài nguyên so với nghiên cứu El–Gafy Xét tính cân đối biểu đồ radar Hình trạng sử dụng nước lượng cho trồng lúa, thấy mối liên kết không cân đối lượng nước, lượng suất lúa thu thời gian Sự cân diễn đây, lúa nước loại trồng sử dụng nhiều nước tốn nhiều cơng chăm sóc người lẫn phân bón thuốc trừ sâu Một mặt để đảm bảo sản lượng lúa thu hoạch cao, không bị mùa sâu bệnh, mặt lại không sử dụng tiết kiệm nguồn nước lượng Hiệu nguồn tài nguyên mức thấp kết mang lại mức trung bình, thấy góc nhọn radar hướng lương thực nhiều Chỉ số WEFNI hỗ trợ tích cực trình phát triển chiến lược trồng trọt tối ưu nhằm giảm thiểu tiêu thụ nước lượng tối đa hóa suất chúng Qua đó, cịn thấy việc sách quản lý để đảm bảo phát triển bền vững cần xem xét nhiều yếu tố dựa vào đến hai yếu tố định đến cấu, thành phần hệ thống bị thay đổi theo Hình Hiện trạng sử dụng nước lượng sản xuất lúa Các hoạt động sản xuất lúa tiêu hao nhiều nước áp dụng phương pháp tưới tiết kiệm nhằm đảm bảo tính bền vững mối liên kết Hiện nay, nhà nông áp dụng thành công kỹ thuật tưới ướt khô xen kẽ [33] tương đối phức tạp Người nông dân cần phải biết lượng nước tối ưu giai đoạn vòng đời lúa, tùy theo điều kiện đất giống lúa Để đảm bảo lượng nước thời gian chuẩn, cần phải đo mực nước thường xuyên thực tưới, tiêu cần Điều kiện lý tưởng ruộng lúa có địa hình phẳng, lúa ngập nước giai đoạn tưới nước Cần thay phân hóa học loại phân hữu vi sinh, phân vi sinh nồng độ nitơ thấp việc thải đất Bên cạnh phân hữu vi sinh cần lượng hóa thạch để sản xuất mà cung cấp đủ yếu tố dinh dưỡng, giúp cải tạo, nâng cao độ phì nhiêu, tăng lượng mùn đất làm đất tơi xốp, không bị bạc màu Trên lưu ý sử dụng nguồn tài nguyên phù hợp lúa Mặt khác, nhằm đảm bảo tính bền vững cho liên kết tối ưu hóa suất trồng, cần đảm bảo thực số biện pháp quản lý tuyên truyền, vận động, hỗ trợ chuyên môn quan quản lý tổ chức buổi hội thảo, tập huấn người nông dân công nghệ tiến áp dụng nhằm giảm thiểu nguồn tài nguyên sử dụng cho sản xuất có suất cao; thực chuyển đổi cấu trồng theo phân vùng tái cấu ngành nông nghiệp huyện, hình thành vùng chuyên canh chủ lực, phối hợp trồng xen canh thâm canh; đầu tư giống có suất cao, kháng sâu bệnh; ra, ứng dụng tiến giới hóa phục vụ sản xuất Trong q trình thực nghiên cứu, việc điều tra khảo sát với số lượng mẫu thể tính tổng thể chưa cao, dẫn đến tính bền vững giá trị số chưa đảm bảo Tạp chí Khí tượng Thủy văn 2021, 725, 80-91; doi:10.36335/VNJHM.2021(725)80-91 89 Vì vậy, nhằm mục đích cho nhà quản lý địa phương hồn tồn áp dụng phương pháp đánh giá quản lý cần có lượng liệu nơng nghiệp lớn, đặc biệt liệu có sẵn nguồn tài nguyên số liệu canh tác Cần tiếp cận với tổ chức VietGap, hội nông dân hay hợp tác xã địa phương để theo trình trồng trọt Nghiên cứu nên thực đánh giá hàng tháng, hàng năm để đánh giá cách xác mối liên kết WEFN đánh giá trạng sử dụng nước lượng Kết luận Trong nghiên cứu này, số WEFNI phát triển El–Gafy sử dụng để đánh giá hiệu sử dụng nước lượng cho canh tác lúa xã Tân An Kết tính tốn cho thấy hiệu sử dụng nước lượng cho sản xuất lúa vào vụ Hè Thu khu vực nghiên cứu trung bình thấp (WFENI = 0,33) khơng cao Về khía cạnh mối liên kết WEFN, để đạt suất khoảng 18,8 tấn/ha.năm, mức tiêu thụ nước 10 nghìn m3/ha.năm lượng 323 nghìn MJ/ha.năm tương ứng để canh tác Năng lượng tiêu thụ cho việc tưới tiêu khoảng 1,5 nghìn MJ/ha lúa chiếm khoảng 1% tổng lượng phục vụ sản xuất khu vực nghiên cứu vào vụ Hè Thu Đóng góp tác giả: Xây dựng ý tưởng nghiên cứu: D.N.K., N.V.T.; Lựa chọn phương pháp nghiên cứu: H.T.T., D.N.K.; Xử lý số liệu: P.T.T.N., H.T.T.; Viết thảo báo: H.T.T, P.T.T.N.; Chỉnh sửa báo: D.N.K., N.V.T Lời cảm ơn: Nghiên cứu tài trợ Sở Khoa học Công nghệ TP.HCM thực Viện Khoa học Công nghệ Tính tốn (ICST) thơng qua Hợp đồng số 05/2019/HĐ–KHCNTT Lời cam đoan: Tập thể tác giả cam đoan báo cơng trình nghiên cứu tập thể tác giả, chưa công bố đâu, không chép từ nghiên cứu trước đây; khơng có tranh chấp lợi ích nhóm tác giả Tài liệu tham khảo Reinhard, S.; Verhagen, J.; Wolters, W.; Ruben, R Water–food–energy nexus: A quick scan Wageningen Economic Research, Wageningen, 2017, pp.23 FAO The Water–Energy–Food Nexus A new approach in support of food security and sustainable agriculture Food and Agriculture Organization of the United Nations, Rome, 2014, pp 20 GIZ Mainstreaming the Water–Energy–Food Security Nexus into Sectoral Policies and Institutions in the Arab Region National Guidelines, GFA Consulting Group GmbH, 2017, pp Xu, H.; Wu, M Water Availability Indices – A Literature Review Argonne, IL (United States), 2017, pp 33 Nepomilueva, D Water scarcity indexes: Water availability to satisfy human needs, Helsinki Metropolia University of Applied Sciences, Finland, 2017, pp.33 Kanakoudis, V.; Tsitsifli, S.; Papadopoulou, A.; Curk, B.C.; Karleusa, B Estimating the Water Resources Vulnerability Index in the Adriatic Sea Region Procedia Eng 2016, 162, 476–485 Jemmali, H.; Sullivan, C.A Multidimensional Analysis of Water Poverty in MENA Region: An Empirical Comparison with Physical Indicators Social Indic Res 2014, 115, 253–277 Ridoutt, B.G.; Pfister, S Water footprinting using a water stress index (WSI) that integrates stress on humans and ecosystems Proceedings of 4th International Conference on Green and Sustainable Innovation (ICGSI), 2014, 1–4 Tạp chí Khí tượng Thủy văn 2021, 725, 80-91; doi:10.36335/VNJHM.2021(725)80-91 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 90 Cho, D.I.; Ogwang, T Water Poverty Index, Encyclopedia of Quality of Life and Well–Being Research Springer Netherlands 2014, 7003–7008 Brown, M.A.; Sovacool, B.K Developing an “energy sustainability index” to evaluate energy policy Interdiscip Sci Rev 2007, 32, 335–349 Mainali, B.; Silveira, S Using a sustainability index to assess energy technologies for rural electrification Renewable Sustainable Energy Rev 2015, 41, 1351–1365 El–Gafy, I (2017) Water–food–energy nexus index: analysis of water–energy– food nexus of crop’s production system applying the indicators approach Appl Water Sci 2017, 7(6), 2857–2868 Giupponi, C.; Gain, A.K Integrated spatial assessment of the water, energy and food dimensions of the Sustainable Development Goals Reg Environ Change 2017, 17, 1881–1893 Cổng thông tin điện tử xã Tân An, tỉnh Đồng Nai: Tổng quan kinh tế – xã hội http://sub.dost–dongnai.gov.vn/tanan/, truy cập ngày 28/04/2021 Phịng Tài ngun Mơi Trường Báo cáo thuyết minh Kết thống kê đất đai huyện Vĩnh Cửu năm 2013, Đồng Nai, 2013, tr 162 Sở Tài nguyên Môi trường Đồng Nai Báo cáo chuyên đề Kết điều tra trạng khai thác nước đất, Đồng Nai, 2016, tr 49 Cục thống kê tỉnh Đồng Nai Niên giám thống kê tỉnh Đồng Nai, Nhà xuất thống kê, Đồng Nai, 2019, tr 562 Cổng thông tin điện tử xã Tân An, tỉnh Đồng Nai: Tình hình kinh tế tháng 10/2019 http://sub.dost–dongnai.gov.vn/tanan/, truy cập ngày 23/06/2020 Willis, H.H.; Groves, D.G.; Ringel, J.S.; Mao, Z.; Efron, S.; Abbott, M Developing the Pardee RAND Food–Energy–Water Security Index, Toward a Global Standardized, Quantitative, and Transparent Resource Assessment The RAND Corporation, Santa Monica, California, 2016, pp 72 Laso, J.; Margallo, M.; García–Herrero, I.; Fullana, P.; Bala, A.; Gazulla, C.; Polettini, A.; Kahhat, R.; Vázquez-Rowe, I.; Irabien, A.; Aldaco, R Combined application of Life Cycle Assessment and linear programming to evaluate food waste–to–food strategies: Seeking for answers in the nexus approach Waste Manage 2018, 80, 186–197 Hailemariam, W.G.; Silalertruksa, T.; Gheewala, S.H.; Jakrawatana, N Water– Energy–Food Nexus of Sugarcane Production in Ethiopia Environ Eng Sci 2019, 36(7), 798–807 Jaroenkietkajorn, U.; Gheewala, S.H Interlinkage between water–energy–food for oil palm cultivation in Thailand Sustainable Prod Consumption 2020, 22, 205– 217 Zahedi, M.; Mondani, F.; Eshghizadeh, H.R Analyzing the energy balances of double–cropped cereals in an arid region Energy Rep 2015, 1, 43–49 Hạnh, N.T.M.; Tỷ, T.V.; Minh, H.V.T.; Trí, V.P.Đ.; Trung, N.H Đánh giá ảnh hưởng yếu tố khí tượng thủy văn sản xuất nông nghiệp đến suất lúa vùng đê bao lửng tỉnh An Giang Tạp chí Khoa học Trường Đại học Cần Thơ 2012, 24a, 187–197 Dũng, V.N.; Hương, H.T.L.; Hương, C.T.T Đánh giá tác động biến đổi khí hậu đến nhu cầu nước cho canh tác lúa địa bàn tỉnh Quảng Ngãi Tạp chí Khí tượng Thủy văn 2014, 639, 43–48 Quyên, N.T.N Dự báo nhu cầu sử dụng nước cho loại hình sử dụng đất lưu vực sơng SREPOK bối cảnh biến đổi khí hậu Tạp chí Khoa học Nông nghiệp Việt Nam 2019, 17(2), 126–136 FAO The state of Food and Agriculture, Food and Agriculture Organization of the United Nations, Rome, 1998, pp 389 Tạp chí Khí tượng Thủy văn 2021, 725, 80-91; doi:10.36335/VNJHM.2021(725)80-91 91 28 Cổng thông tin điện tử xã Tân An, tỉnh Đồng Nai: Xã Tân An tập trung gieo sạ vụ Đông Xuân http://sub.dost–dongnai.gov.vn/tanan/, truy cập ngày 28/04/2021 29 Cổng thông tin điện tử xã Tân An, tỉnh Đồng Nai: Hoạt động hội Nông dân tháng 8/2020 http://sub.dost–dongnai.gov.vn/tanan/, truy cập ngày 28/04/2021 30 Cổng thông tin điện tử xã Tân An, tỉnh Đồng Nai: Lĩnh vực kinh tế tháng 7/2020 http://sub.dost–dongnai.gov.vn/tanan/, truy cập ngày 28/04/2021 31 Cổng thông tin điện tử xã Tân An, tỉnh Đồng Nai: Hội nghị tổng kết vụ mùa 2020 http://sub.dost–dongnai.gov.vn/tanan/, truy cập ngày 28/04/2021 32 Kassam, A.H.; Molden, D.; Fereres, E.; Doorenbos, J Water productivity: Science and practice – Introduction Irrig Sci 2007, 25(3), 185–188 33 Trang thông tin điện tử đổi sáng tạo: Tiết kiệm nước trồng lúa giải pháp IoT, 2020 https://doimoisangtao.vn/, truy cập ngày 03/03/2021 Assessment of current water and energy use for rice paddy, case study of Tan An Commune, Vinh Cuu District, Dong Nai Province Hoang Trang Thu1, Pham Thi Thao Nhi2, Nguyen Van Thinh3, Dao Nguyen Khoi1* Faculty of Environment, University of Science, VNU-HCM, Ho Chi Minh City,Vietnam; thuhoang190496@gmail.com; dnkhoi@hcmus.edu.vn Institute for Computational Science and Technology, Ho Chi Minh City, Vietnam; nhi.ptt@icst.org.vn Seoul National University, Seoul, Korea; vnguyen@snu.ac.kr Abstract: The study used the water–food–energy nexus (WEFN) approach to examine the water and energy use for paddy fields in the Tan An commune in Vinh Cuu district in Dong Nai province WEFN index was used to estimate the efficiency of water and energy use for paddy cultivation in the study area The WEFNI value for the study area was estimated to be approximately 0.33 indicating low nexus of WEF that means the low efficiency of water and energy use Results of WEFN in the period 2019-2020 indicated that rice yield is about 18.8 tons/ha.year, water consumption is 10 thousand m3/ha.year, and the energy consumption is 323 thousand MJ/ha.year for the paddy cultivation Energy consumption for irrigation is about 1.5 thousand MJ/ha, accounting for around 1% of the total energy used for production in the study area Based on the obtained results, the study proposed farming practices that optimize the efficiency of water and energy use for this crop Keywords: Water–Energy–Food Nexus; water; energy; paddy field; Tan An commune  ... số WEFNI phát triển El–Gafy sử dụng để đánh giá hiệu sử dụng nước lượng cho canh tác lúa xã Tân An Kết tính tốn cho thấy hiệu sử dụng nước lượng cho sản xuất lúa vào vụ Hè Thu khu vực nghiên... với với lúa nước khí hậu miền Nam nước ta Kết thảo luận 3.1 Hiện trạng sử dụng nước? ? ?năng lượng cho sản xuất lúa xã Tân An 3.1.1 Tiêu thụ nước lượng Năng suất lúa theo điều tra khảo sát vào vụ... Hình Hiện trạng sử dụng nước lượng sản xuất lúa Các hoạt động sản xuất lúa tiêu hao nhiều nước áp dụng phương pháp tưới tiết kiệm nhằm đảm bảo tính bền vững mối liên kết Hiện nay, nhà nông áp dụng