## Tổng quan nghiên cứu
Biến đổi khí hậu và ô nhiễm môi trường đang là thách thức toàn cầu, trong đó nông nghiệp đóng vai trò quan trọng với khoảng 40% diện tích đất trên thế giới được sử dụng cho canh tác nông nghiệp và đồng cỏ. Việt Nam, với sự phát triển mạnh mẽ của ngành nông nghiệp trong hơn 30 năm qua, đã cải thiện an ninh lương thực và giảm nghèo nhưng cũng đồng thời tạo ra lượng lớn khí nhà kính (KNK), đứng thứ hai sau ngành năng lượng. Nghiên cứu tập trung vào cây ngô – một trong những cây lương thực chủ đạo tại xã Minh Sơn, huyện Ngọc Lặc, tỉnh Thanh Hóa – nhằm đánh giá hiện trạng sử dụng phân bón và khả năng phát thải khí nhà kính, đặc biệt là khí nitơ ôxit (N2O), từ đó đề xuất các giải pháp canh tác bền vững, các bon thấp thích ứng với biến đổi khí hậu.
Mục tiêu nghiên cứu gồm: (1) Đánh giá khả năng phát thải KNK trong sản xuất ngô tại khu vực nghiên cứu; (2) Đề xuất các giải pháp canh tác bền vững giảm phát thải KNK và thích ứng với biến đổi khí hậu. Nghiên cứu được thực hiện trong vụ hè thu năm 2018 tại xã Minh Sơn, huyện Ngọc Lặc, tỉnh Thanh Hóa và huyện Nghi Lộc, Nghệ An. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc hỗ trợ kiểm kê phát thải KNK quốc gia, đồng thời góp phần phát triển nông nghiệp bền vững, giảm thiểu tác động tiêu cực của biến đổi khí hậu.
## Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu
### Khung lý thuyết áp dụng
- **Lý thuyết hệ thống:** Nhấn mạnh mối quan hệ biện chứng giữa các yếu tố môi trường, kinh tế xã hội và con người trong hệ thống canh tác ngô, giúp hiểu rõ sự tương tác và ảnh hưởng lẫn nhau trong quá trình phát thải KNK.
- **Lý thuyết phát triển bền vững:** Đảm bảo hài hòa giữa tăng trưởng kinh tế, ổn định xã hội và bảo vệ môi trường trong sản xuất nông nghiệp.
- **Khái niệm khí nhà kính (KNK):** Bao gồm CO2, CH4, N2O; trong đó N2O là khí phát thải chính từ đất canh tác cây trồng cạn như ngô.
- **Mô hình kiểm kê phát thải KNK:** Áp dụng các hệ số phát thải theo hướng dẫn của IPCC, đồng thời xây dựng hệ số phát thải đặc thù cho cây ngô tại Việt Nam.
- **Khái niệm canh tác các bon thấp:** Áp dụng các kỹ thuật và giải pháp giảm phát thải KNK trong nông nghiệp, tăng hiệu quả sử dụng phân bón và nước tưới.
### Phương pháp nghiên cứu
- **Nguồn dữ liệu:** Thu thập số liệu thực địa tại xã Minh Sơn (Thanh Hóa) và huyện Nghi Lộc (Nghệ An) trong vụ hè thu 2018; dữ liệu thứ cấp từ các báo cáo, tài liệu khoa học trong và ngoài nước.
- **Phương pháp bố trí thí nghiệm:** Thí nghiệm đồng ruộng với diện tích ô thí nghiệm 20 m², mỗi công thức được lặp lại 3 lần. Liều lượng phân bón gồm 90 kg N/ha, 115 kg P2O5 và 110 kg K2O, bón theo các giai đoạn cụ thể.
- **Phương pháp lấy mẫu khí:** Sử dụng buồng kín chụp trên ruộng ngô để thu mẫu khí N2O tại các thời điểm khác nhau sau bón phân và trong các giai đoạn sinh trưởng của cây.
- **Phân tích khí:** Phân tích nồng độ N2O bằng máy sắc ký khối (GC-MS) tại phòng thí nghiệm chuyên ngành.
- **Phân tích sinh trưởng và năng suất:** Đo chiều cao cây, số lá, năng suất hạt khô, số bắp/cây theo các giai đoạn sinh trưởng.
- **Phương pháp tính toán:** Tính cường độ phát thải N2O theo công thức chuẩn của IPCC, quy đổi sang CO2 tương đương (CO2e) để đánh giá tổng lượng phát thải KNK.
- **Phân tích số liệu:** Sử dụng phần mềm SAS 9.1 để xử lý thống kê và so sánh kết quả giữa các điểm nghiên cứu.
## Kết quả nghiên cứu và thảo luận
### Những phát hiện chính
- **Hiện trạng sử dụng phân bón:** Tại xã Minh Sơn, lượng phân bón sử dụng trung bình là 90 kg N/ha, với tỷ lệ bón phân đạm urê chiếm phần lớn. Năng suất ngô đạt khoảng 41,4 tấn/ha, phù hợp với mức trung bình của vùng Bắc Trung Bộ.
- **Phát thải khí N2O:** Lượng phát thải N2O đo được dao động từ 10 đến 15 g N2O-N/ha/ngày sau các lần bón phân, với tổng lượng phát thải tích lũy trong vụ khoảng 1,8 kg N/ha/vụ. Mức phát thải tại Thanh Hóa cao hơn so với điểm nghiên cứu tại Nghệ An khoảng 15%.
- **Tác động của phân bón đến phát thải:** Lượng phân bón N tăng làm tăng phát thải N2O không tuyến tính, phù hợp với mô hình tính toán N2O = 1,47 * EXP(0,0082 * N fert). Hệ thống luân canh ngô với cây họ đậu có thể giảm phát thải KNK đến 42% so với trồng ngô đơn thuần với lượng phân bón cao.
- **Hiệu quả canh tác các bon thấp:** Áp dụng kỹ thuật tưới nước ướt khô xen kẽ (AWD) giúp giảm phát thải CH4 từ 19-34% và tiết kiệm 26-32% lượng nước tưới, tuy nhiên có thể làm tăng phát thải N2O từ 25-45%.
### Thảo luận kết quả
Nguyên nhân phát thải N2O chủ yếu do lượng phân bón nitơ sử dụng vượt quá khả năng hấp thu của cây trồng, dẫn đến thất thoát nitơ dưới dạng khí N2O. So với các nghiên cứu quốc tế, mức phát thải tại Thanh Hóa và Nghệ An tương đồng với các vùng đất đỏ feralit và đất cát biển, phản ánh ảnh hưởng của loại đất và khí hậu đến phát thải. Việc áp dụng các biện pháp canh tác bền vững như luân canh cây họ đậu và kỹ thuật tưới AWD không chỉ giảm phát thải KNK mà còn tăng năng suất và hiệu quả sử dụng tài nguyên. Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ phát thải N2O theo thời gian và bảng so sánh phát thải giữa các phương pháp canh tác.
## Đề xuất và khuyến nghị
- **Áp dụng kỹ thuật tưới nước ướt khô xen kẽ (AWD):** Giảm phát thải CH4 và tiết kiệm nước tưới, triển khai trong vòng 2 năm tới tại các vùng trồng ngô chính, do Sở Nông nghiệp và PTNT chủ trì.
- **Thúc đẩy luân canh ngô với cây họ đậu:** Giảm phát thải N2O đến 42%, duy trì năng suất, áp dụng rộng rãi trong 3 năm tới, phối hợp với các tổ chức nông nghiệp địa phương.
- **Quản lý phân bón cân đối và sử dụng phân bón phóng thích chậm:** Giảm lượng phân bón dư thừa, hạn chế phát thải N2O, đào tạo nông dân và cán bộ kỹ thuật trong 1-2 năm tới.
- **Xây dựng hệ số phát thải đặc thù cho cây ngô tại Việt Nam:** Nâng cao độ chính xác kiểm kê KNK, phục vụ báo cáo quốc gia và các dự án giảm nhẹ, thực hiện trong 3 năm, phối hợp với Viện Môi trường Nông nghiệp và Bộ Tài nguyên và Môi trường.
## Đối tượng nên tham khảo luận văn
- **Nhà quản lý chính sách nông nghiệp và môi trường:** Hỗ trợ xây dựng chính sách giảm phát thải KNK và phát triển nông nghiệp bền vững.
- **Các nhà nghiên cứu và học giả trong lĩnh vực tài nguyên môi trường:** Cung cấp dữ liệu thực nghiệm và mô hình tính toán phát thải KNK từ cây ngô.
- **Nông dân và tổ chức hợp tác xã nông nghiệp:** Áp dụng các giải pháp canh tác bền vững, nâng cao hiệu quả sản xuất và giảm tác động môi trường.
- **Các tổ chức quốc tế và nhà tài trợ dự án biến đổi khí hậu:** Tham khảo để thiết kế và triển khai các chương trình hỗ trợ giảm phát thải KNK trong nông nghiệp Việt Nam.
## Câu hỏi thường gặp
1. **Tại sao cây ngô lại được chọn nghiên cứu trong phát thải khí nhà kính?**
Ngô là cây lương thực quan trọng thứ hai sau lúa, được trồng rộng rãi tại nhiều vùng sinh thái Việt Nam, có mức sử dụng phân bón cao và tiềm năng phát thải N2O đáng kể.
2. **Phân bón ảnh hưởng như thế nào đến phát thải khí N2O?**
Lượng phân bón nitơ vượt quá khả năng hấp thu của cây trồng sẽ bị thất thoát dưới dạng khí N2O, làm tăng phát thải KNK và ảnh hưởng tiêu cực đến môi trường.
3. **Kỹ thuật tưới nước ướt khô xen kẽ (AWD) có lợi ích gì?**
AWD giúp giảm phát thải khí CH4 từ đất ngập úng, tiết kiệm nước tưới và tăng năng suất cây trồng, tuy nhiên cần quản lý để hạn chế tăng phát thải N2O.
4. **Làm thế nào để giảm phát thải khí nhà kính trong sản xuất ngô?**
Áp dụng luân canh với cây họ đậu, quản lý phân bón hợp lý, sử dụng phân bón phóng thích chậm và kỹ thuật tưới nước tiết kiệm là các giải pháp hiệu quả.
5. **Nghiên cứu này có thể áp dụng ở những vùng nào khác?**
Các vùng có điều kiện đất đai và khí hậu tương tự như Thanh Hóa và Nghệ An, đặc biệt là các khu vực trồng ngô trên đất đỏ feralit và đất cát biển tại miền Trung và miền Bắc Việt Nam.
## Kết luận
- Đã đánh giá được hiện trạng sử dụng phân bón và phát thải khí N2O trong sản xuất ngô tại xã Minh Sơn, huyện Ngọc Lặc, tỉnh Thanh Hóa với tổng lượng phát thải khoảng 1,8 kg N/ha/vụ.
- Phát thải N2O có mối quan hệ không tuyến tính với lượng phân bón nitơ sử dụng, phù hợp với mô hình tính toán quốc tế.
- Áp dụng kỹ thuật tưới nước ướt khô xen kẽ và luân canh cây họ đậu giúp giảm phát thải KNK và tăng hiệu quả sản xuất.
- Cần xây dựng hệ số phát thải đặc thù cho cây ngô tại Việt Nam để nâng cao độ chính xác kiểm kê KNK.
- Khuyến nghị triển khai các giải pháp canh tác bền vững trong vòng 2-3 năm tới nhằm thích ứng với biến đổi khí hậu và giảm phát thải KNK trong nông nghiệp.
Hành động ngay hôm nay để áp dụng các giải pháp canh tác bền vững sẽ góp phần bảo vệ môi trường và phát triển nông nghiệp bền vững cho tương lai.