Tổng quan nghiên cứu

Biến đổi khí hậu đang tạo ra những áp lực chưa từng có đối với hệ sinh thái và phát triển kinh tế xã hội toàn cầu, với nhiệt độ trung bình trái đất hiện đã tăng khoảng 1,1°C so với thời kỳ tiền công nghiệp. Tại Việt Nam, lĩnh vực nông nghiệp là nguồn phát thải khí nhà kính đáng kể, chiếm khoảng 27,93% tổng phát thải quốc gia theo thông báo quốc gia gần đây. Nhằm thực hiện cam kết cắt giảm 30% lượng phát thải khí mê-tan vào năm 2030 tại COP26 và hiện thực hóa mục tiêu giảm 9% đến 27% tổng lượng phát thải trong Đóng góp do quốc gia tự quyết định (NDC), việc định lượng chi tiết nguồn thải tại từng địa phương trở nên đặc biệt cấp thiết.

Tỉnh Bắc Ninh có diện tích tự nhiên là 822,7 km² với 8 đơn vị hành chính cấp huyện, nơi đất trồng lúa vẫn chiếm tỷ trọng lớn tới 46% tổng diện tích đất toàn tỉnh. Bên cạnh đó, hoạt động chăn nuôi cũng phát triển mạnh mẽ với quy mô năm 2020 ghi nhận 226.790 con lợn, 26.319 con bò, 2.847 con trâu và hơn 5,94 triệu con gia cầm. Mặc dù sản xuất nông nghiệp đạt nhiều kết quả tích cực, như năng suất lúa vụ đông xuân đạt 64,9 tạ/ha và vụ mùa đạt 62,6 tạ/ha, áp lực phát thải khí nhà kính từ các hoạt động này đang là rào cản đối với mục tiêu phát triển bền vững.

Nghiên cứu được triển khai nhằm xác định chính xác tổng lượng phát thải khí mê-tan (CH4) và đi-ni-tơ ô-xít (N2O) từ hai lĩnh vực trọng tâm là canh tác lúa và chăn nuôi trên địa bàn tỉnh Bắc Ninh cho năm cơ sở 2020 và dự báo đến năm 2030. Trên cơ sở đó, đề tài phân tích và xác định các giải pháp kỹ thuật ưu tiên, cung cấp căn cứ định lượng phục vụ công tác quy hoạch phát thải thấp cho địa phương.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu vận dụng khung lý thuyết kiểm kê khí nhà kính theo các hướng dẫn chuẩn hóa của Ban Liên chính phủ về Biến đổi Khí hậu (IPCC 2006 và bản cập nhật 2019). Cơ chế phát sinh khí nhà kính trong nông nghiệp tập trung vào hai quá trình sinh hóa chính:

Thứ nhất là quá trình phân hủy yếm khí chất hữu cơ trong đất ngập nước và phân giải chất thải chăn nuôi tạo ra khí mê-tan (CH4). Quá trình này diễn ra mạnh mẽ trong điều kiện thế ôxy hóa khử dao động từ -250 mV đến -350 mV. Thứ hai là quá trình nitrat hóa và phản nitrat hóa từ nitơ trong phân bón và chất thải động vật tạo ra khí đi-ni-tơ ô-xít (N2O).

Để quy đổi về các-bon đi-ô-xít tương đương (CO2tđ), nghiên cứu sử dụng hệ số tiềm năng nóng lên toàn cầu 100 năm theo Báo cáo Đánh giá lần thứ 5 của IPCC, với giá trị GWP của CH4 là 28 và N2O là 265. Khung phân tích cũng tích hợp các khái niệm then chốt như tỷ lệ bài tiết chất rắn bay hơi (VS), năng lực sản xuất mê-tan tối đa (Bo), hệ số chuyển đổi mê-tan (MCF) và các hệ số điều chỉnh chế độ nước tưới (SFw, SFp).

Phương pháp nghiên cứu

Về nguồn dữ liệu và chọn mẫu: Nghiên cứu áp dụng phương pháp chọn mẫu toàn phần trên toàn bộ địa bàn 8 huyện, thành phố của tỉnh Bắc Ninh. Số liệu hoạt động được thu thập thứ cấp một cách đồng bộ từ Chi cục Thống kê, Sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn, và Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Bắc Ninh cho năm 2020, cùng các chỉ tiêu quy hoạch đến năm 2030 theo Quyết định số 18/2015/QĐ-UBND. Cỡ mẫu nghiên cứu bao phủ 100% diện tích gieo cấy lúa toàn tỉnh và toàn bộ quy mô đàn gia súc, gia cầm với 226.790 con lợn, 26.319 con bò, 2.847 con trâu và 5.949 nghìn con gia cầm. Việc chọn mẫu toàn phần đảm bảo loại bỏ sai số chọn mẫu và phản ánh toàn diện hiện trạng phát thải của địa phương.

Về phương pháp phân tích: Nghiên cứu áp dụng phương pháp bậc 1 (Tier 1) cho quá trình tiêu hóa thức ăn ở động vật và phương pháp bậc 2 (Tier 2) cho canh tác lúa và quản lý chất thải chăn nuôi thông qua phần mềm IPCC Inventory Software Phiên bản 2. Lý do lựa chọn phương pháp này là vì nó kết hợp được giữa các hệ số mặc định chuẩn quốc tế với hệ số phát thải đặc trưng quốc gia (EFc của ruộng lúa ngập nước Bắc Ninh là 375 kg CH4/ha/vụ, hệ số chế độ nước SFw là 0,78 và SFp là 1,22), giúp tối ưu hóa độ chính xác và giảm thiểu độ không chắc chắn.

Phương pháp đánh giá thứ bậc ưu tiên công nghệ được thực hiện thông qua bộ tiêu chí đánh giá công nghệ carbon thấp trong khuôn khổ NDC quốc gia, gồm 6 tiêu chí: tính phù hợp chính sách, hiệu quả kinh tế, tiềm năng giảm phát thải, tính khả thi vận hành, tác động môi trường xã hội và đóng góp vào an ninh lương thực.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Kết quả kiểm kê khí nhà kính cho thấy canh tác lúa nước là nguồn phát thải khí mê-tan lớn nhất trong cơ cấu nông nghiệp tỉnh Bắc Ninh. Với hệ số phát thải điều chỉnh đạt mức 356,85 kg CH4/ha/vụ trên tổng diện tích đất lúa chiếm 46% diện tích tự nhiên, tổng lượng phát thải từ canh tác lúa năm 2020 đóng góp trên 75% tổng lượng khí nhà kính nông nghiệp của tỉnh, tạo ra hơn 700 nghìn tấn CO2tđ mỗi năm.

Trong lĩnh vực chăn nuôi, quá trình lên men đường ruột ở động vật nhai lại ghi nhận mức phát thải đáng kể từ đàn bò 26.319 con với hệ số 47 kg CH4/con/năm và đàn trâu 2.847 con với hệ số 76 kg CH4/con/năm, đóng góp khoảng 1,45 nghìn tấn CH4. Đàn lợn 226.790 con tuy có hệ số phát thải đường ruột thấp (1 kg CH4/con/năm) nhưng lại chiếm tỷ trọng áp đảo trong lượng phát thải từ quản lý chất thải.

Đối với quản lý phân và chất thải, đàn lợn chiếm hơn 65% tổng lượng CH4 phát sinh từ chất thải động vật do tỷ lệ xử lý bằng hầm ủ yếm khí và xả thải dạng lỏng còn cao. Tổng lượng N2O phát thải trực tiếp từ chất thải gia súc, gia cầm đạt trên 40 tấn N2O/năm, trong đó đàn gia cầm quy mô 5,949 triệu con đóng góp tỷ trọng lớn do lượng bài tiết nitơ cao kết hợp với việc sử dụng đệm lót sinh học chiếm 50% cơ cấu xử lý.

Đến năm 2030, theo định hướng quy hoạch phát triển nông nghiệp, xu hướng chuyển dịch cơ cấu chăn nuôi gia tăng tỷ trọng lợn và gia cầm công nghiệp sẽ đẩy lượng phát thải từ chất thải tăng thêm khoảng 12% đến 15% nếu không có can thiệp công nghệ.

Thảo luận kết quả

Cơ chế phát thải cao trong canh tác lúa tại Bắc Ninh chủ yếu bắt nguồn từ tập quán duy trì ngập nước thường xuyên suốt vụ mùa của nông dân. Đất phù sa gley của hệ thống sông Hồng (11.148,95 ha) và sông Thái Bình (10.916,74 ha) có độ ẩm cao, tạo môi trường yếm khí lý tưởng cho vi khuẩn sinh mê-tan hoạt động liên tục.

Trong chăn nuôi, mức độ phát thải từ quản lý chất thải phụ thuộc chặt chẽ vào tỷ lệ áp dụng các hình thức xử lý. Năm 2020, tỷ lệ ủ phân làm phân bón ở trâu bò chiếm 60%, xử lý hiếu khí chiếm 40%, trong khi ở lợn tỷ lệ ủ chiếm 85% và xử lý hiếu khí chỉ đạt 15%. Sự chênh lệch này giải thích vì sao đàn lợn tạo ra lượng CH4 từ chất thải vượt trội so với gia súc lớn.

Toàn bộ dữ liệu kiểm kê và dự báo có thể được trực quan hóa thông qua biểu đồ cột chồng thể hiện cơ cấu phát thải theo từng huyện thị, kết hợp cùng bảng ma trận đối sánh tiềm năng giảm phát thải giữa các kịch bản BAU và kịch bản giảm nhẹ. So với các nghiên cứu tại vùng Đồng bằng sông Hồng, kết quả của Bắc Ninh tương đồng về tỷ trọng phát thải giữa các tiểu lĩnh vực, khẳng định độ tin cậy cao của mô hình tính toán.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên kết quả đánh giá đa tiêu chí, nghiên cứu đề xuất 4 nhóm giải pháp kỹ thuật ưu tiên nhằm giảm thiểu phát thải khí nhà kính tại Bắc Ninh giai đoạn 2023 - 2030:

Thứ nhất, mở rộng áp dụng kỹ thuật tưới khô ướt xen kẽ (AWD) kết hợp hệ thống canh tác lúa cải tiến (SRI) trên quy mô 20.000 ha lúa tại các vùng có hạ tầng thủy lợi chủ động vào năm 2030. Giải pháp này do Sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn Bắc Ninh chủ trì, hướng tới mục tiêu giảm 25% đến 30% lượng phát thải khí CH4 từ đồng ruộng, tương đương mức cắt giảm khoảng 180 nghìn tấn CO2tđ mỗi năm.

Thứ hai, nâng cấp và nhân rộng công nghệ hầm khí sinh học (Biogas) quy mô trang trại kết hợp xử lý compost hiếu khí, đặt mục tiêu bao phủ 87% cơ sở chăn nuôi lợn và 60% trang trại gia cầm đến năm 2028. Chi cục Chăn nuôi và Thú y phối hợp cùng các hộ kinh doanh thực hiện nhằm giảm 35% lượng phát thải CH4 và N2O từ khâu quản lý chất thải.

Thứ ba, cải thiện khẩu phần dinh dưỡng cho đàn bò 26.319 con và đàn trâu 2.847 con thông qua giải pháp bổ sung thức ăn thô xanh ủ chua phối trộn tỷ lệ 50:50 với cỏ voi và rơm xử lý urê. Trung tâm Khuyến nông tỉnh triển khai từ năm 2024, mục tiêu giảm 5% đến 8% lượng phát thải CH4 do lên men dạ cỏ trên mỗi đơn vị sản phẩm.

Thứ tư, đẩy mạnh chương trình quản lý cây trồng tổng hợp (ICM) và thay thế phân urê bón mặt bằng kỹ thuật vùi sâu phân đạm kết hợp phân bón tan chậm trên 15.000 ha đất canh tác giai đoạn 2025 - 2030. Ủy ban nhân dân các huyện, thành phố đóng vai trò điều phối nhằm giảm 20% lượng phát thải N2O trực tiếp từ đất.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Luận văn mang lại giá trị ứng dụng thiết thực cho 4 nhóm đối tượng trọng tâm:

  1. Cơ quan quản lý nhà nước cấp địa phương (Sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn, Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Bắc Ninh): Sử dụng bộ số liệu phát thải cơ sở năm 2020 và dự báo 2030 để xây dựng Kế hoạch hành động ứng phó với biến đổi khí hậu cấp tỉnh và tích hợp mục tiêu giảm phát thải vào quy hoạch nông nghiệp carbon thấp.

  2. Các nhà nghiên cứu và học viên chuyên ngành Biến đổi khí hậu, Khoa học Môi trường: Tham khảo quy trình áp dụng hướng dẫn IPCC 2019 bậc 2 với các hệ số đặc trưng địa phương (EFc = 375 kg/ha/vụ) như một tài liệu khung phương pháp luận để triển khai nghiên cứu tại các tỉnh thuộc lưu vực đồng bằng sông Hồng.

  3. Doanh nghiệp và chủ trang trại nông nghiệp công nghệ cao: Khai thác các phân tích chi phí - hiệu quả của công nghệ Biogas và đệm lót sinh học để chuyển đổi quy trình xử lý chất thải cho quy mô 226 nghìn con lợn và gần 6 triệu con gia cầm, hướng tới tiếp cận thị trường tín chỉ carbon nông nghiệp.

  4. Các tổ chức phi chính phủ và cơ quan tài trợ quốc tế: Sử dụng bức tranh định lượng chi tiết về tiềm năng giảm phát thải để thiết kế các dự án tài chính khí hậu, chuyển giao công nghệ xanh phù hợp với các cam kết NDC của Việt Nam.

Câu hỏi thường gặp

Tại sao canh tác lúa lại chiếm tỷ trọng phát thải khí nhà kính lớn nhất tại Bắc Ninh?

Hoạt động canh tác lúa chiếm 46% tổng diện tích đất toàn tỉnh và thường xuyên duy trì chế độ ngập nước. Điều kiện yếm khí kéo dài trong đất phù sa gley khiến vi khuẩn sinh mê-tan phân giải chất hữu cơ mạnh mẽ, tạo ra lượng phát thải vượt trội lên đến hơn 700 nghìn tấn CO2tđ mỗi năm.

Kỹ thuật tưới khô ướt xen kẽ (AWD) giúp giảm phát thải như thế nào?

Kỹ thuật AWD tạo ra các giai đoạn rút nước phơi ruộng xen kẽ giữa các chu kỳ ngập, giúp tăng cường độ thoáng khí trong đất và nâng cao thế ôxy hóa khử. Quá trình này ức chế trực tiếp hoạt động của vi khuẩn sinh mê-tan, giúp cắt giảm từ 25% đến 30% lượng phát thải CH4 mà vẫn đảm bảo năng suất lúa đạt trên 64 tạ/ha.

Hệ số phát thải mê-tan từ ruộng lúa tại Bắc Ninh được xác định trên cơ sở nào?

Hệ số phát thải được tính toán theo hướng dẫn IPCC 2019 kết hợp hệ số cơ sở đặc trưng quốc gia EFc là 375 kg CH4/ha/vụ. Sau khi nhân với các hệ số điều chỉnh chế độ nước trước vụ (SFp = 1,22) và trong vụ (SFw = 0,78), hệ số hiệu chỉnh thực tế cho đồng ruộng Bắc Ninh đạt 356,85 kg CH4/ha/vụ.

Hoạt động chăn nuôi lợn đóng góp vào tổng lượng phát thải của tỉnh ra sao?

Với quy mô 226.790 con năm 2020, đàn lợn là nguồn phát thải khí nhà kính từ chất thải lớn nhất tỉnh Bắc Ninh. Dù phát thải đường ruột thấp (1 kg CH4/con/năm), lượng chất thải lớn với 85% xử lý bằng phương pháp ủ làm phát sinh lượng CH4 và N2O đáng kể, đòi hỏi phải ưu tiên chuyển đổi sang công nghệ Biogas khép kín.

Kết quả nghiên cứu hỗ trợ thực hiện mục tiêu Net Zero 2050 của Việt Nam như thế nào?

Nghiên cứu cung cấp dữ liệu kiểm kê cấp địa phương có độ phân giải cao, hỗ trợ đắc lực cho mục tiêu cắt giảm 30% phát thải mê-tan vào năm 2030 và lộ trình đạt phát thải ròng bằng 0 vào năm 2050 theo cam kết tại COP26 thông qua các giải pháp giảm nhẹ có thể đo đạc, báo cáo và thẩm định (MRV).

Kết luận

  • Hoạt động canh tác lúa và chăn nuôi tại tỉnh Bắc Ninh tạo ra nguồn phát thải khí nhà kính đáng kể, trong đó canh tác lúa trên 46% diện tích tự nhiên là nguồn phát thải CH4 lớn nhất với hệ số điều chỉnh 356,85 kg/ha/vụ.
  • Đàn lợn 226.790 con và gia cầm gần 6 triệu con chiếm tỷ trọng chi phối trong tổng lượng khí nhà kính phát sinh từ quản lý chất thải động vật.
  • Phương pháp kiểm kê IPCC 2019 bậc 2 kết hợp phần mềm chuyên dụng và hệ số đặc trưng địa phương cung cấp độ chính xác và độ tin cậy khoa học cao cho dữ liệu phát thải cấp tỉnh.
  • Gói giải pháp gồm tưới khô ướt xen kẽ AWD trên 20.000 ha lúa và công nghệ Biogas cho 87% trại lợn là hai công nghệ carbon thấp ưu tiên hàng đầu, mang lại lợi ích kép về môi trường và kinh tế.
  • Lộ trình 2023 - 2030 cần tập trung hoàn thiện chính sách hỗ trợ vốn, chuyển giao kỹ thuật canh tác giảm phát thải cho nông dân và nhân rộng các mô hình kinh tế tuần hoàn nông nghiệp trên toàn địa bàn tỉnh Bắc Ninh.