Nghiên cứu giải pháp giảm phát thải khí nhà kính trong sản xuất lúa ở tỉnh Thái Bình

Luận án tiến sĩ nghiên cứu giải pháp giảm phát thải khí nhà kính trong sản xuất lúa tại tỉnh Thái Bình, góp phần bảo vệ môi trường.

• Tác giả: Chu Sỹ Huân
• Người hướng dẫn: PGS. Mai Văn Trịnh
• Trường học: Học viện Nông nghiệp Việt Nam
• Chuyên ngành: Khoa học đất
• Đề tài: Giải pháp giảm phát thải khí nhà kính trong sản xuất lúa tại Thái Bình
• Loại tài liệu: luận án
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• MỤC LỤC
• 1. CHƯƠNG 1: TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
• 1.1. Mục tiêu nghiên cứu
• 1.2. Phạm vi nghiên cứu
• 1.3. Những đóng góp mới của đề tài
• 1.4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
• 1.4.1. Ý nghĩa khoa học
• 1.4.2. Ý nghĩa thực tiễn
• 2. CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
• 2.1. Phát thải khí nhà kính trong nông nghiệp trên thế giới và ở Việt Nam
• 2.1.1. Khái niệm Khí nhà kính và hiệu ứng nhà kính
• 2.1.2. Phát thải khí nhà kính trong nông nghiệp trên thế giới
• 2.1.3. Phát thải khí nhà kính trong nông nghiệp tại Việt Nam
• 2.1.4. Phát thải khí nhà kính từ canh tác lúa nước
• 2.1.5. Thực trạng sản xuất lúa nước trên thế giới và ở Việt Nam
• 2.1.6. Cơ chế phát thải khí nhà kính trong canh tác lúa nước
• 2.1.7. Những yếu tố ảnh hưởng đến phát thải khí nhà kính trong canh tác lúa nước
• 2.1.8. Một số phương pháp xác định phát thải khí nhà kính trong canh tác lúa nước
• 2.1.8.1. Phương đo phát thải ngoài thực địa
• 2.1.8.2. Ứng dụng mô hình hóa trong xác định phát thải
• 2.2. Các giải pháp nhằm giảm thiểu phát thải khí nhà kính trong canh tác lúa nước
• 2.2.1. Biện pháp phơi ruộng
• 2.2.2. Tới khô ướt xen kẽ (AWD)
• 2.2.3. Canh tác tối thiểu
• 2.2.4. Công nghệ cấy lúa hiệu ứng hàng biên
• 2.2.5. Giảm phát thải thông qua chuyển đổi cơ cấu luân canh
• 2.2.6. Giảm phát thải thông qua chuyển đổi đất lúa kém hiệu quả sang các loại hình sử dụng khác
• 2.2.7. Sử dụng các giống chín sớm (ngắn ngày) và giảm lượng giống gieo trồng
• 2.2.8. Tăng cường sử dụng phân ammonia sulphate (SA) thay thế Urea
• 2.2.9. Giải pháp giảm phát thải trong quản lý đất và sử dụng phân bón
• 2.2.9.1. Á yếm khí phụ phẩm nông nghiệp
• 2.2.9.2. Sử dụng than sinh học
• 2.2.9.3. Hệ thống canh tác lúa cải tiến (SRI)
• 3. CHƯƠNG 3: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 3.1. Đối tượng và vật liệu nghiên cứu
• 3.1.1. Đối tượng nghiên cứu
• 3.1.2. Vật liệu nghiên cứu
• 3.2. Nội dung nghiên cứu
• 3.2.1. Các yếu tố tự nhiên – kinh tế xã hội tỉnh Thái Bình
• 3.2.2. Xác định động thái phát thải khí nhà kính trong canh tác lúa ở Thái Bình
• 3.2.3. Xây dựng bản đồ phát thải khí nhà kính trong sản xuất lúa tỉnh Thái Bình
• 3.2.4. Xây dựng các giải pháp giảm phát thải khí nhà kính trong canh tác lúa nước tỉnh Thái Bình
• 3.3. Phương pháp nghiên cứu
• 3.3.1. Phương pháp thu thập số liệu thứ cấp
• 3.3.2. Phương pháp phỏng vấn nông hộ
• 3.3.3. Phương pháp chọn điểm nghiên cứu
• 3.3.4. Chế độ canh tác lúa tại các điểm lấy mẫu khí
• 3.3.5. Phương pháp lấy mẫu đất và phân tích mẫu đất
• 3.3.6. Phương pháp lấy mẫu khí
• 3.3.7. Phân tích và tính toán lượng phát thải
• 3.3.8. Phương pháp xử lý số liệu thống kê
• 3.3.9. Phương pháp mô hình hóa sử dụng phần mềm DNDC để tính toán phát thải khí nhà kính
• 3.3.10. Phương pháp phân tích không gian sử dụng hệ thống thông tin địa lý
• 3.3.11. Tính tiềm năng giảm phát thải khí nhà kính áp dụng biện pháp tới khô xen kẽ
• 3.3.12. Phương pháp tính phát thải khí nhà kính của các loại phân đạm
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 4.1. Điều kiện tự nhiên – kinh tế xã hội tỉnh Thái Bình
• 4.1.1. Khái quát điều kiện tự nhiên của tỉnh Thái Bình
• 4.1.2. Điều kiện kinh tế xã hội
• 4.1.3. Cơ cấu, thời vụ và đặc điểm canh tác
• 4.2. Động thái phát thải khí nhà kính trong canh tác lúa ở Thái Bình
• 4.2.1. Đặc tính lý hóa của đất tại các điểm thí nghiệm
• 4.2.2. Động thái phát thải khí CH4 từ ruộng lúa trên đất phù sa, đất mặn và đất phèn
• 4.2.3. Động thái phát thải khí Oxít Ni tơ (N2O) từ ruộng lúa trên đất phù sa, đất mặn và đất phèn
• 4.2.4. Phát thải khí nhà kính theo vụ và tiềm năng nóng lên toàn cầu (GWP)
• 4.3. Bản đồ phát thải khí nhà kính từ sản xuất lúa tỉnh Thái Bình
• 4.3.1. Xây dựng đầu vào cho mô hình
• 4.3.2. Đánh giá độ nhạy, hiệu chỉnh và kiểm định mô hình
• 4.3.3. Phát thải khí nhà kính tính toán bằng mô hình DNDC và đo thực tế tại tỉnh Thái Bình
• 4.3.4. Xây dựng bản đồ phát thải CH4, N2O và quy đổi CO2 (CO2tđ)
• 4.4. Một số giải pháp giảm phát thải khí nhà kính từ đất lúa
• 4.4.1. Lựa chọn các giải pháp giảm phát thải khí nhà kính
• 4.4.2. Giải pháp tới khô ướt xen kẽ (AWD)
• 4.4.3. Giảm phát thải từ bón phân đạm và phân chậm tan (urea bọc agrotain)
• 4.4.4. Đề xuất các giải pháp giảm phát thải khí nhà kính trong canh tác lúa nước tỉnh Thái Bình
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Giới thiệu

Nghiên cứu này tập trung vào việc giảm phát thải khí nhà kính trong sản xuất lúa tại tỉnh Thái Bình. Giảm phát thải khí nhà kính là một vấn đề cấp bách trong bối cảnh biến đổi khí hậu. Tỉnh Thái Bình, với điều kiện tự nhiên thuận lợi cho việc trồng lúa, cần áp dụng các biện pháp hiệu quả để giảm thiểu tác động đến môi trường. Nghiên cứu này không chỉ nhằm xác định hiện trạng phát thải khí nhà kính mà còn đề xuất các giải pháp cụ thể cho từng điều kiện canh tác.

1.1. Tính cấp thiết của đề tài

Tính cấp thiết của nghiên cứu này xuất phát từ thực trạng phát thải khí nhà kính trong nông nghiệp, đặc biệt là trong sản xuất lúa. Theo các số liệu thống kê, nông nghiệp đóng góp một phần lớn vào tổng lượng khí nhà kính phát thải. Việc áp dụng các biện pháp bảo vệ môi trường trong sản xuất lúa không chỉ giúp giảm thiểu khí nhà kính mà còn nâng cao chất lượng sản phẩm và bảo vệ sức khỏe cộng đồng. Nghiên cứu này sẽ cung cấp cơ sở khoa học cho việc xây dựng chính sách và chiến lược phát triển nông nghiệp bền vững tại Thái Bình.

II. Tình hình phát thải khí nhà kính trong sản xuất lúa

Tình hình phát thải khí nhà kính từ sản xuất lúa tại Thái Bình cho thấy sự gia tăng đáng kể trong những năm gần đây. Các yếu tố như chế độ tưới tiêu, loại đất và phương pháp canh tác đều ảnh hưởng đến lượng khí thải. Đặc biệt, việc sử dụng phân bón không hợp lý và quản lý nước kém đã dẫn đến sự gia tăng phát thải khí nhà kính. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng, trong giai đoạn từ 2015 đến 2021, lượng phát thải khí CH4 và N2O từ các ruộng lúa có sự biến động lớn, phụ thuộc vào điều kiện thời tiết và phương pháp canh tác.

2.1. Đặc điểm phát thải khí nhà kính

Phát thải khí nhà kính từ sản xuất lúa tại Thái Bình chủ yếu đến từ khí CH4 và N2O. Các nghiên cứu cho thấy, khí CH4 phát thải cao nhất trong giai đoạn lúa đẻ nhánh và trỗ bông. Đối với khí N2O, lượng phát thải cao nhất thường xảy ra trong giai đoạn bón phân. Việc áp dụng các biện pháp canh tác như công nghệ xanh và quản lý nước hợp lý có thể giúp giảm thiểu đáng kể lượng khí thải này. Các số liệu cho thấy, việc áp dụng phương pháp tưới khô xen kẽ (AWD) có thể giảm phát thải khí CH4 lên đến 30%.

III. Giải pháp giảm phát thải khí nhà kính

Để giảm phát thải khí nhà kính trong sản xuất lúa tại Thái Bình, cần áp dụng một số giải pháp cụ thể. Các biện pháp này bao gồm việc cải thiện quản lý nước, sử dụng giống lúa ngắn ngày, và áp dụng công nghệ canh tác tiên tiến. Việc áp dụng công nghệ xanh không chỉ giúp giảm phát thải mà còn nâng cao năng suất và chất lượng lúa. Ngoài ra, cần có sự hỗ trợ từ chính sách môi trường để khuyến khích nông dân áp dụng các biện pháp này.

3.1. Biện pháp quản lý nước

Quản lý nước là một trong những yếu tố quan trọng trong việc giảm phát thải khí nhà kính. Phương pháp tưới khô xen kẽ (AWD) đã được chứng minh là hiệu quả trong việc giảm lượng nước sử dụng và phát thải khí CH4. Nghiên cứu cho thấy, việc áp dụng AWD có thể giảm phát thải khí nhà kính lên đến 30% so với phương pháp tưới truyền thống. Điều này không chỉ giúp tiết kiệm nước mà còn cải thiện chất lượng đất và tăng cường sức khỏe của cây lúa.

IV. Kết luận và kiến nghị

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng, việc giảm phát thải khí nhà kính trong sản xuất lúa tại Thái Bình là khả thi thông qua việc áp dụng các biện pháp canh tác bền vững. Cần có sự phối hợp giữa các cơ quan chức năng và nông dân để triển khai các giải pháp này một cách hiệu quả. Chính sách hỗ trợ từ nhà nước cũng đóng vai trò quan trọng trong việc khuyến khích nông dân áp dụng công nghệ mới và cải thiện quản lý nước.

4.1. Kiến nghị

Đề xuất các chính sách hỗ trợ nông dân trong việc áp dụng công nghệ xanh và quản lý nước hiệu quả. Cần tổ chức các khóa đào tạo và hội thảo để nâng cao nhận thức của nông dân về tầm quan trọng của việc giảm phát thải khí nhà kính. Ngoài ra, cần có các chương trình nghiên cứu và phát triển để tìm ra các giống lúa mới có khả năng thích ứng tốt hơn với biến đổi khí hậu và giảm phát thải khí nhà kính.

Nội dung chính

Tổng quan về luận án

Trước sức ép gay gắt của biến đổi khí hậu toàn cầu và các cam kết quốc tế mang tính ràng buộc pháp lý cao như Đóng góp do quốc gia tự xác định (NDC cập nhật 2022: cắt giảm 15,8% bằng nguồn lực quốc gia và 43,5% khi có hỗ trợ quốc tế) cùng Chiến lược quốc gia về biến đổi khí hậu hướng tới mục tiêu phát thải ròng bằng "0" (Net Zero) vào năm 2050 theo cam kết tại COP26, việc định lượng và kiểm soát nguồn phát thải từ canh tác nông nghiệp trở thành ưu tiên chiến lược. Báo cáo AR6 của IPCC (2021) chỉ rõ hoạt động nhân sinh đã làm nhiệt độ bề mặt Trái đất tăng 1,1°C so với thời kỳ tiền công nghiệp (1850–1900), trong đó phát thải nông nghiệp – đặc biệt là phân ngành trồng lúa nước – đóng góp tới 49,35% tổng phát thải khí nhà kính (KNK) của toàn ngành nông nghiệp Việt Nam (tương đương 49,7 triệu tấn $\text{CO}_2\text{tđ}$ năm 2016).

Thực trạng nghiên cứu cho thấy phần lớn các công trình trong nước mới chỉ dừng lại ở các thí nghiệm ô tiêu chuẩn phạm vi hẹp, phân tích cục bộ mà thiếu vắng sự tích hợp giữa đo đạc động thái thực địa, mô hình hóa sinh địa hóa học (Biogeochemical Modeling) và phân tích không gian đa tiêu chí (Spatial Multi-criteria Analysis) trên quy mô vùng sinh thái. Luận án tiến sĩ nông nghiệp chuyên ngành Khoa học đất (Mã số: 9 62 01 03) của nghiên cứu sinh Chu Sỹ Huân tại Học viện Nông nghiệp Việt Nam, dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS. Mai Văn Trịnh và PGS. Cao Việt Hà, mang tiêu đề: "Nghiên cứu các giải pháp giảm phát thải khí nhà kính trong sản xuất lúa tỉnh Thái Bình", đã giải quyết trực diện khoảng trống khoa học này.

Luận án tập trung giải quyết 3 câu hỏi và giả thuyết nghiên cứu cốt lõi:

1. Câu hỏi 1 (RQ1): Động thái phát tán khí metan ($\text{CH}_4$) và oxit nitơ ($\text{N}_2\text{O}$) biến thiên theo quy luật nào dưới tác động tương hỗ giữa các nhóm đất chính, điều kiện tiểu khí hậu và mùa vụ canh tác tại Đồng bằng sông Hồng?
2. Câu hỏi 2 (RQ2): Mô hình hóa kết hợp GIS có thể lượng hóa và trực quan hóa bản đồ phân bố phát thải $\text{CH}_4$, $\text{N}_2\text{O}$ và tổng $\text{CO}_2\text{tđ}$ ở tỷ lệ 1/50.000 phục vụ kiểm kê phát thải cấp tỉnh đạt độ tin cậy bao nhiêu?
3. Câu hỏi 3 (RQ3): Tiềm năng cắt giảm phát thải định lượng của các giải pháp kỹ thuật nông học (tưới khô ướt xen kẽ - AWD, tối ưu hóa phân đạm chậm tan/NPK, chuyển dịch cơ cấu giống ngắn ngày) đạt mức nào khi phân vùng theo mức độ thích nghi không gian?

Phạm vi nghiên cứu bao quát toàn bộ 74.550 ha đất lúa tỉnh Thái Bình – vựa lúa trọng điểm của Đồng bằng sông Hồng có năng suất bình quân cao nhất vùng (đạt 65,9 tạ/ha năm 2020) – với dữ liệu điều tra sơ cấp 2016–2017, quan trắc thực địa năm 2018 và chuỗi số liệu khí tượng thủy văn 2010–2021. Kết quả mang lại ý nghĩa đột phá khi xây dựng thành công cơ sở dữ liệu số hóa và chứng minh gói giải pháp tích hợp có thể cắt giảm tới 109.680,12 tấn $\text{CO}_2\text{tđ}$/năm từ kỹ thuật AWD, mở ra lộ trình kỹ thuật chuẩn xác cho chuyển đổi nông nghiệp các-bon thấp.

flowchart TD
    A["Điều kiện Khí hậu & Đất đai Thái Bình"] --> B["Quan trắc Động thái Phát thải Thực địa (Buồng kín - Sắc ký GC)"]
    A --> C["Mô hình hóa Sinh địa hóa DNDC"]
    B --> D["Hiệu chỉnh & Kiểm định Tham số Mô hình"]
    C --> D
    D --> E["Tích hợp Hệ thống Thông tin Địa lý (GIS 1/50.000)"]
    E --> F["Bản đồ Hiện trạng Phát thải (CH4, N2O, CO2tđ)"]
    E --> G["Bản đồ Đánh giá Thích nghi Kỹ thuật AWD"]
    F & G --> H["Gói Giải pháp Giảm phát thải: Kỹ thuật AWD, Phân đạm Chậm tan, Giống ngắn ngày"]
    H --> I["Cắt giảm 109.680,12 tấn CO2tđ/năm - Đóng góp NDC & Net Zero 2050"]

Literature Review và Positioning

Phát thải KNK trong canh tác lúa nước từ lâu đã là tâm điểm của các cuộc tranh luận học thuật quốc tế. Dòng nghiên cứu thứ nhất, đại diện bởi Bouwman (1990), Conrad et al. (2000), và Yan et al. (2005), tập trung vào cơ chế sinh vật học kỵ khí (Methanogenesis) của vi khuẩn cổ Methanogens (Hydrogenotrophic, Acetotrophic, Methylotrophic) trong môi trường khử mạnh ở đất ngập nước. Quá trình này biến đổi các hợp chất hữu cơ thành $\text{CH}_4$, trong đó khoảng 90% lượng khí được giải phóng vào khí quyển thông qua hệ thống mô khí (Aerenchyma) của thân lúa thay vì khuếch tán bề mặt (1%) hay sủi bọt (10%) (Wassmann et al., 1996; Aulakh et al., 2000).

Dòng nghiên cứu thứ hai đi sâu vào chu trình chuyển hóa nitơ sinh hóa (Microbially Mediated Nitrogen Cascades). Các công trình kinh điển của Olivier et al. (1998), Mosier et al. (1998) và Smith et al. (2003) xác lập rằng $\text{N}_2\text{O}$ hình thành chủ yếu qua hai phản ứng tương phản: sản phẩm phụ của quá trình nitrat hóa (Nitrification) hiếu khí khi oxy hóa $\text{NH}_4^+$ thành $\text{NO}_2^-$, và sản phẩm trung gian của quá trình phản nitrat hóa (Denitrification) kỵ khí khi khử $\text{NO}_3^-$ thành $\text{N}_2$.

Xung đột học thuật lớn nhất trong các y văn thế giới nằm ở "Hiệu ứng đánh đổi" (Trade-off Effect) giữa $\text{CH}_4$ và $\text{N}_2\text{O}$ khi điều tiết chế độ nước. Bronson et al. (1997) và Hou et al. (2000) chứng minh rằng việc rút nước phơi ruộng hoặc tưới gián đoạn giúp đưa thế oxy hóa khử ($E_h$) lên cao, ức chế hoàn toàn vi khuẩn sinh metan giúp giảm phát thải $\text{CH}_4$, nhưng lại thúc đẩy mạnh mẽ quá trình phản nitrat hóa không hoàn toàn, dẫn đến sự bùng nổ phát thải $\text{N}_2\text{O}$ (N2O pulse). Ngược lại, việc ngập nước liên tục dập tắt $\text{N}_2\text{O}$ nhưng tối đa hóa lượng $\text{CH}_4$ tích lũy.

Yu & Patrick (2003, 2004) đưa ra luận điểm về vùng "Thế oxy hóa khử có lợi" (Healthy Redox Potential Window) nằm trong khoảng hẹp từ -150 mV đến +180 mV để đồng thời triệt tiêu cả hai đỉnh phát thải. Tuy nhiên, việc vận hành vùng cửa sổ $E_h$ này trên thực tế đồng ruộng luôn gặp nhiều biến thiên phức tạp tùy thuộc vào hàm lượng chất hữu cơ, loại phân bón và chất nền đất đai.

So sánh với các nghiên cứu quốc tế:

• Tại Nhật Bản, Harada et al. (2007, 2010) áp dụng phương pháp Phân tích vòng đời (LCI) tại Hachirogata cho thấy canh tác không làm đất giúp giảm 43% lượng phát thải $\text{CH}_4$ tích lũy và cắt giảm 42 kg $\text{CO}_2$/ha từ nhiên liệu vận hành máy móc nhờ lớp cày được oxy hóa mạnh hơn.
• Tại Hoa Kỳ, Linquist et al. (2014) sử dụng mô hình hệ sinh thái DAYCENT mô phỏng các hệ thống trồng lúa chính, ghi nhận kỹ thuật không làm đất làm giảm độ xốp tầng mặt xuống 33%, kéo theo mức suy giảm 21% $\text{CO}_2$ và giảm 33% tiềm năng nóng lên toàn cầu (GWP, từ 0,43 xuống 0,29 Mg C/ha/năm).
• Tại Indonesia, Dewan Nasional Perubahan Iklim (DNPI, 2010) ứng dụng đường cong chi phí giảm thiểu cận biên (MACC), dự báo nông nghiệp có thể cắt giảm 105 triệu tấn $\text{CO}_2\text{tđ}$ thông qua quản lý phân đạm và thủy lợi tiết kiệm nước.

Luận án của Chu Sỹ Huân định vị rõ ràng trong bức tranh học thuật tổng thể: lấp đầy khoảng trống dữ liệu thực nghiệm tại vùng châu thổ nhiệt đới gió mùa hạ lưu sông Hồng, nơi có đặc tính đất đai phân hóa phức tạp (đất phù sa, đất phèn mặn ven biển) và hệ thống thâm canh 2–3 vụ/năm với mật độ phân bón cao, bằng việc kết hợp song trùng giữa quan trắc buồng kín sắc ký khí và mô hình hóa DNDC liên kết bản đồ phân bố không gian 1/50.000.

Đóng góp lý thuyết và khung phân tích

Đóng góp cho lý thuyết

Luận án đóng góp quan trọng vào việc mở rộng và kiểm chứng các lý thuyết nền tảng trong khoa học đất và sinh địa hóa học:

1. Kiểm chứng Thuyết Động học Oxy hóa Khử Đất ngập nước (Soil Redox Dynamics Theory của Patrick & DeLaune): Luận án cung cấp dẫn chứng định lượng khẳng định tính phân hóa mạnh mẽ của ngưỡng $E_h$ trên các nền đất khác nhau. Trên đất phèn Thái Bình, tốc độ giải phóng $\text{CH}_4$ duy trì cường độ cao kéo dài tới tận giai đoạn lúa trỗ (đạt đỉnh 32 mg $\text{CH}_4/\text{m}^2/\text{giờ}$), chậm hơn đáng kể so với đất phù sa và đất mặn (đạt đỉnh tại thời kỳ đẻ nhánh - phân hóa hoa, 28 mg $\text{CH}_4/\text{m}^2/\text{giờ}$). Điều này chứng minh rằng tính đệm khử của hợp chất chứa lưu huỳnh và sắt trong đất phèn làm thay đổi quỹ đạo phát thải khí sinh học.
2. Bổ khuyết Thuyết Chu trình Nitơ Sinh thái (Nitrogen Biogeochemical Cycling): Luận án làm sáng tỏ cơ chế phát sinh đỉnh phát thải $\text{N}_2\text{O}$ (đạt 0,4 mg $\text{N}_2\text{O}/\text{m}^2/\text{giờ}$) trùng khớp với các đợt tháo nước phơi ruộng xen kẽ kết hợp bón đón đòng, xác thực quy luật chuyển pha nitrate hóa - phản nitrate hóa liên hoàn trong môi trường đất lúa nhiệt đới.
3. Xác lập mô hình tương quan Cường độ phát thải đơn vị (Emission Intensity Dynamics): Luận án chứng minh nghịch lý: đất phù sa có tổng lượng phát thải vùng cao nhất (166.184,11 tấn $\text{CO}_2\text{tđ}$/năm) do chiếm ưu thế diện tích (73,31%), nhưng đất phèn mới là môi trường có cường độ phát thải trên mỗi đơn vị nông sản cao nhất (2,042 kg $\text{CO}_2\text{tđ}$/kg thóc trong vụ xuân).

Khung phân tích độc đáo

Khung phân tích của luận án tích hợp đa tầng dựa trên sự liên kết giữa 3 trụ cột khoa học:

• Lý thuyết Quá trình Sinh địa hóa (Biogeochemical Process Theory) thông qua mô hình DNDC (DeNitrification-DeComposition) nhằm tái hiện chi tiết các chu trình C-N dưới tầng đất cày.
• Lý thuyết Đánh giá Đất đai Đa tiêu chí (Multi-criteria Land Evaluation) của FAO kết hợp hệ thống thông tin địa lý (GIS).
• Lý thuyết Đánh giá Vòng đời và Tiềm năng Nóng lên Toàn cầu (GWP Framework) của IPCC (2014) chuẩn hóa quy đổi với hệ số GWP 100 năm ($\text{CO}_2=1, \text{CH}_4=28, \text{N}_2\text{O}=265$).

Điều kiện biên (Boundary Conditions) được xác lập chặt chẽ: Hệ thống canh tác lúa nước thâm canh ven biển Đồng bằng sông Hồng, vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa có mùa đông lạnh, với chế độ thủy văn chủ động thông qua mạng lưới kênh mương nội đồng hoàn chỉnh.

graph LR
    subgraph "Trụ Cột 1: Thực Nghiệm Sinh Địa Hóa"
        T1["Quan trắc Buồng Kín & GC"] --> D1["Động thái CH4, N2O, Eh, pH"]
    end
    subgraph "Trụ Cột 2: Mô Hình Hóa Quá Trình"
        T2["Mô hình DNDC (Li et al.)"] --> D2["Mô phỏng Khoáng hóa C-N & Cân bằng Nước"]
    end
    subgraph "Trụ Cột 3: Phân Tích Không Gian"
        T3["GIS & Đánh giá Đất FAO"] --> D3["Bản đồ Đất, Khí hậu, Thủy lợi 1/50.000"]
    end
    D1 & D2 & D3 ==> Out["Khung Tích Hợp Đánh Giá Tiềm Năng Giảm Phát Thải Theo Đơn Vị Đất Đai"]

Phương pháp nghiên cứu tiên tiến

Thiết kế nghiên cứu

Nghiên cứu theo đuổi quan điểm triết học Thực chứng luận (Positivism) kết hợp Hiện thực phê phán (Critical Realism), sử dụng thiết kế phương pháp hỗn hợp tuần tự định lượng cao (Sequential Quantitative-Dominant Mixed Design). Thiết kế đa cấp (Multi-level Design) bao gồm:

• Cấp độ vi mô (Micro-level): Động thái lý hóa đất, nồng độ khí tại buồng đo kín thực địa.
• Cấp độ trung mô (Meso-level): Mô phỏng cân bằng sinh thái học đồng ruộng bằng phần mềm DNDC.
• Cấp độ vĩ mô (Macro-level): Phân vùng không gian phát thải và mức độ thích nghi kỹ thuật trên phạm vi toàn bộ 8 đơn vị hành chính cấp huyện của tỉnh Thái Bình.

Quy trình nghiên cứu rigorous

Quy trình thu thập và phân tích dữ liệu tuân thủ nghiêm ngặt các tiêu chuẩn học thuật quốc tế:

1. Phương pháp phỏng vấn nông hộ: Điều tra chọn mẫu phân tầng ngẫu nhiên trên các vùng sinh thái đất chính (đất phù sa, đất mặn, đất phèn, đất cát) để thu thập dữ liệu tập quán canh tác, cơ cấu giống, chế độ tưới và mức bón phân đạm (dao động từ 100–140 kg N/ha).
2. Phương pháp buồng đo khí đóng (Closed-Chamber Method): Sử dụng hộp đo khí chuyên dụng bằng vật liệu không phản ứng, có quạt đảo khí và chân hộp cố định ngập nước để lấy mẫu định kỳ tại các thời điểm then chốt: bén rễ hồi xanh, đẻ nhánh, phân hóa hoa, trỗ bông, vào chắc và chín thu hoạch. Mẫu khí được lấy bằng xilanh kín khí tại các khung giờ chuẩn (13:00–15:00) nhằm hạn chế sai số nhiệt độ theo ngày (theo Li et al., 2008).
3. Phân tích sắc ký khí (Gas Chromatography - GC): Phân tích hàm lượng $\text{CH}_4$ và $\text{N}_2\text{O}$ trên hệ thống sắc ký khí hiện đại trang bị đầu dò FID (Flame Ionization Detector) cho $\text{CH}_4$ và đầu dò ECD (Electron Capture Detector) cho $\text{N}_2\text{O}$ tại Viện Môi trường Nông nghiệp.
4. Phân tích mẫu đất: Xác định dung trọng, thành phần cơ giới, hàm lượng chất hữu cơ (OM%), tổng số N, P, K, pH và thế $E_h$ theo tiêu chuẩn TCVN.

Data và phân tích

Phần mềm DNDC (DeNitrification-DeComposition) được thiết lập với bộ tham số đầu vào đặc thù của Thái Bình: dữ liệu khí tượng ngày (nhiệt độ max/min, lượng mưa, bức xạ mặt trời từ các trạm khí tượng), tính chất lý hóa của 4 nhóm đất chính, và các kịch bản quản lý kỹ thuật canh tác (ngập liên tục, rút nước phơi ruộng, bón phân NPK, đạm urê, đạm bọc hoạt chất Agrotain).

Mô hình được kiểm định độ nhạy (Sensitivity Analysis), hiệu chỉnh (Calibration) và xác thực (Validation) dựa trên số liệu thực đo tại 4 điểm nghiên cứu điển hình đại diện cho 4 vùng đất lúa Thái Bình. Kết quả đối soát giữa dữ liệu mô phỏng DNDC và số liệu quan trắc thực tế cho thấy sự tương thích cao với hệ số tương quan $R^2 > 0,85$, sai số bình phương trung bình (RMSE) nằm trong giới hạn cho phép ($< 15%$), khẳng định độ tin cậy tuyệt đối của mô hình mô phỏng.

Phát hiện đột phá và implications

Những phát hiện then chốt

Nghiên cứu của Chu Sỹ Huân đã xác lập 5 phát hiện mang tính bước ngoặt cho ngành khoa học đất và nghiên cứu KNK nông nghiệp tại Việt Nam:

1. Quy luật động thái phát thải theo mùa vụ: Trong vụ xuân, phát thải $\text{CH}_4$ trên tất cả các nhóm đất tăng liên tục từ khi bén rễ hồi xanh và đạt đỉnh tại thời kỳ đẻ nhánh rộ, sau đó biến động theo mực nước. Riêng trên đất phèn, phát thải duy trì tăng tích lũy đến tận thời kỳ trỗ với cường độ cực đại lên tới $32\text{ mg CH}_4/\text{m}^2/\text{giờ}$. Trong vụ mùa, tốc độ phát thải đạt mức tối đa ($28\text{ mg CH}_4/\text{m}^2/\text{giờ}$) trong giai đoạn từ đẻ nhánh đến phân hóa hoa rồi giảm dần về cuối vụ. Phát thải $\text{N}_2\text{O}$ đạt đỉnh vào thời kỳ trỗ ($0,4\text{ mg N}_2\text{O}/\text{m}^2/\text{giờ}$), phụ thuộc chặt chẽ vào thời điểm bón thúc đạm và rút nước phơi ruộng.
2. Tổng lượng phát thải KNK theo hệ thống canh tác: Tổng phát thải trên 3 nhóm đất chính xếp hạng theo thứ tự tăng dần (tấn $\text{CO}_2\text{tđ}$/ha/năm):
   • Đất phù sa 2 vụ lúa: $15,43\text{ tấn}$
   • Đất mặn 2 vụ lúa: $16,85\text{ tấn}$
   • Đất phù sa 2 lúa – 1 màu: $18,85\text{ tấn}$
   • Đất phèn 2 vụ lúa: $20,91\text{ tấn}$
3. Cường độ phát thải đơn vị sản phẩm (Emission Intensity):
   • Vụ xuân (kg $\text{CO}_2\text{tđ}$/kg thóc): Đất mặn 2 lúa ($0,805$) < Đất phù sa 2 lúa ($0,916$) < Đất phù sa 2 lúa 1 màu ($1,397$) < Đất phèn 2 lúa ($2,042$).
   • Vụ mùa (kg $\text{CO}_2\text{tđ}$/kg thóc): Đất phù sa 2 lúa ($1,657$) < Đất mặn 2 lúa ($1,761$) < Đất phèn 2 lúa ($2,000$) < Đất phù sa 2 lúa – màu ($5,000$).
4. Bản đồ hiện trạng phát thải cấp tỉnh 1/50.000: Tổng lượng phát thải KNK quy đổi toàn tỉnh đạt $280.209,59\text{ tấn CO}_2\text{tđ}$/năm, trong đó:
   • Nhóm đất phù sa chiếm tỷ trọng áp đảo: $166.184,11\text{ tấn CO}_2\text{tđ}$/năm
   • Nhóm đất phèn: $77.636,83\text{ tấn CO}_2\text{tđ}$/năm
   • Nhóm đất mặn: $21.311,33\text{ tấn CO}_2\text{tđ}$/năm
   • Nhóm đất cát: $15.077,32\text{ tấn CO}_2\text{tđ}$/năm
5. Tiềm năng định lượng từ các giải pháp giảm phát thải:
   • Kỹ thuật tưới ngập khô xen kẽ (AWD): Trên diện tích thích nghi cao và trung bình (Vụ xuân: $88.162,14\text{ ha}$; Vụ mùa: $83.387,74\text{ ha}$), tiềm năng cắt giảm đạt $109.680,12\text{ tấn CO}_2\text{tđ}$/năm.
   • Chuyển đổi phân bón: Sử dụng phân N dạng NPK hỗn hợp thay cho Urea đơn giúp giảm $40.624,26\text{ tấn CO}_2\text{tđ}$/năm; sử dụng phân đạm chậm tan (Urea bọc Agrotain - chất ức chế men urease NBPT) giúp giảm $33.922,01\text{ tấn CO}_2\text{tđ}$/năm.
   • Cơ cấu giống lúa: Tăng cường sử dụng giống ngắn ngày (100–120 ngày như BT7, BC15) thay thế giống dài ngày giúp giảm 5% tổng lượng phát thải cả năm.

Nhóm đất / Hệ thống luân canh	Tổng phát thải ($\text{tấn CO}_2\text{tđ}/\text{ha}/\text{năm}$)	Cường độ Vụ Xuân ($\text{kg CO}_2\text{tđ}/\text{kg thóc}$)	Cường độ Vụ Mùa ($\text{kg CO}_2\text{tđ}/\text{kg thóc}$)	Tổng phát thải toàn tỉnh ($\text{tấn CO}_2\text{tđ}/\text{năm}$)
Đất phù sa (2 vụ lúa)	15,43	0,916	1,657	166.184,11
Đất mặn (2 vụ lúa)	16,85	0,805	1,761	21.311,33
Đất phù sa (2 lúa - 1 màu)	18,85	1,397	5,000	(Thuộc nhóm phù sa)
Đất phèn (2 vụ lúa)	20,91	2,042	2,000	77.636,83
Đất cát	-	-	-	15.077,32

Implications đa chiều

• Về mặt lý thuyết: Cung cấp dẫn liệu khoa học chuẩn xác về hệ số phát thải cơ sở (Baseline Emission Factors) theo từng nhóm đất nhiệt đới, góp phần hoàn thiện Hướng dẫn kiểm kê KNK quốc gia (IPCC Tier 2 / Tier 3).
• Về mặt phương pháp luận: Chuẩn hóa quy trình liên kết đa tầng giữa mô hình sinh địa hóa DNDC và hệ thống thông tin địa lý GIS, có khả năng nhân rộng sang các tỉnh thuộc lưu vực châu thổ sông Hồng và sông Cửu Long.
• Về mặt ứng dụng thực tiễn: Định vị chính xác các tiểu vùng cần ưu tiên đầu tư hạ tầng thủy lợi điều tiết nước chủ động để triển khai kỹ thuật AWD.
• Về mặt chính sách: Là luận cứ khoa học trực tiếp phục vụ thực thi Quyết định số 942/QĐ-TTg ngày 05/8/2022 của Thủ tướng Chính phủ về Kế hoạch hành động giảm phát thải khí metan đến năm 2030 và Quyết định 3119/QĐ-BNN-KHCN của Bộ Nông nghiệp & PTNT.

Limitations và Future Research

Mặc dù đạt được những kết quả xuất sắc, luận án vẫn ghi nhận một số giới hạn nghiên cứu khách quan:

1. Giới hạn thời gian quan trắc thực địa: Chuỗi dữ liệu đo buồng kín liên tục tập trung chủ yếu trong năm 2018; các năm tiếp theo chủ yếu dựa trên số liệu thứ cấp và mô phỏng DNDC, cần thêm các trạm đo Eddy Covariance liên tục đa năm để bắt trọn biến động liên năm của El Niño/La Niña.
2. Hạn chế về đo đạc đồng vị phóng xạ: Nghiên cứu chưa sử dụng kỹ thuật đồng vị bền ($^{13}\text{C}$ và $^{15}\text{N}$) để phân tách tuyệt đối tỷ lệ $\text{CH}_4$ từ chất hữu cơ bón vào so với các-bon hữu cơ có sẵn trong đất (SOC).
3. Biên độ vi khí hậu cục bộ: Mô hình DNDC sử dụng dữ liệu khí tượng từ các trạm quan trắc mặt đất đại diện cấp huyện, chưa phản ánh hết vi khí hậu tầng tán ở những vùng trũng cục bộ ven đê.

Hướng nghiên cứu tiếp nối trong 5–10 năm tới bao gồm:

• Mở rộng ứng dụng kỹ thuật Viễn thám (InSAR / Sentinel-1/2) kết hợp AI để giám sát tự động ngập lụt đồng ruộng thời gian thực phục vụ xác thực kỹ thuật tưới AWD quy mô hàng triệu héc-ta.
• Nghiên cứu kết hợp than sinh học (Biochar) và vi sinh vật ức chế sinh metan chuyên biệt cho vùng đất phèn mặn.
• Định lượng hóa kinh tế các-bon: xây dựng cơ chế giao dịch tín chỉ các-bon lúa nước theo tiêu chuẩn quốc tế (VCS/Gold Standard) dựa trên bộ bản đồ phân vùng thích nghi của luận án.

Tác động và ảnh hưởng

Nghiên cứu của Chu Sỹ Huân tạo ra xung lực tác động sâu rộng trên cả 4 phương diện:

• Học thuật & Trích dẫn: Cung cấp bộ dữ liệu gốc độc nhất về phát thải lúa nước trên đất phèn mặn châu thổ sông Hồng, dự kiến trở thành tài liệu tham chiếu tiêu chuẩn cho các nghiên cứu sinh thái nông nghiệp và biến đổi khí hậu trong khu vực Đông Nam Á.
• Tác động ngành & Nông nghiệp công nghệ cao: Thúc đẩy các doanh nghiệp sản xuất phân bón chuyển dịch từ urê truyền thống sang phân đạm giải phóng chậm (Slow-release fertilizers) bọc hoạt chất ức chế men urease (Agrotain) và phân bón chuyên dùng NPK khép kín.
• Chính sách công: Hỗ trợ trực tiếp Sở Nông nghiệp & PTNT và Sở Tài nguyên & Môi trường tỉnh Thái Bình trong việc phân bổ hạn ngạch phát thải và lập kế hoạch hành động giảm nhẹ BĐKH cấp tỉnh.
• Lợi ích xã hội & Môi trường: Việc áp dụng AWD và tối ưu hóa phân bón trên diện tích lúa toàn tỉnh không chỉ cắt giảm hơn 100.000 tấn $\text{CO}_2\text{tđ}$ mà còn tiết kiệm hàng triệu mét khối nước ngọt tưới tiêu, nâng cao độ phì nhiêu của đất và tạo nền tảng vững chắc cho sản xuất lúa gạo đạt chuẩn bền vững quốc tế (SRP).

Đối tượng hưởng lợi

• Nghiên cứu sinh & Giới học thuật: Tiếp cận phương pháp luận chuẩn xác kết hợp giữa mô hình hóa DNDC, đo đạc buồng kín sắc ký khí và phân tích không gian GIS tỷ lệ 1/50.000.
• Các nhà hoạch định chính sách: Sở NN&PTNT, Cục Trồng trọt, Cục Biến đổi khí hậu có được số liệu định lượng phục vụ công tác kiểm kê KNK cấp địa phương và quốc gia theo chuẩn IPCC.
• Khối Doanh nghiệp Nông nghiệp & R&D: Các tập đoàn giống cây trồng (như ThaiBinhSeed) và các công ty phân bón có căn cứ thực nghiệm để thương mại hóa các dòng giống ngắn ngày chống chịu và phân bón thân thiện với môi trường.
• Cộng đồng Nông dân & Hợp tác xã: Được chuyển giao quy trình tưới khô ướt xen kẽ AWD chuẩn hóa, giúp giảm chi phí bơm tát, tiết kiệm phân bón và nâng cao hiệu quả kinh tế trên mỗi hecta canh tác.

Câu hỏi chuyên sâu

1. Đóng góp lý thuyết độc đáo nhất của luận án là gì và đã mở rộng lý thuyết nào?
Luận án mở rộng trực tiếp Lý thuyết Động học Sinh địa hóa Đất ngập nước (Patrick & DeLaune) và Lý thuyết Quá trình Sinh metan (Conrad et al.) bằng việc định lượng hóa tính trễ và sự kéo dài bất thường của đỉnh phát thải $\text{CH}_4$ trên đất phèn nhiệt đới (đạt cực đại $32\text{ mg CH}_4/\text{m}^2/\text{giờ}$ tại kỳ trỗ), đồng thời xác lập bảng giá trị cường độ phát thải ($\text{kg CO}_2\text{tđ}/\text{kg thóc}$) chi tiết cho từng nhóm đất ven biển Đồng bằng sông Hồng.

2. Đột phá phương pháp luận so với các nghiên cứu quốc tế trước đây ra sao?
So với các nghiên cứu chỉ dừng ở mức đo đạc điểm thực địa (như Schütz et al. tại Ý; Sass et al. tại Mỹ) hoặc mô phỏng đơn thuần (Linquist et al., 2014), luận án đã thực hiện một bước nhảy phương pháp luận khi tích hợp "Tam giác khoa học": Quan trắc thực địa Closed-Chamber/GC $\rightarrow$ Hiệu chỉnh mô hình DNDC $\rightarrow$ Bản đồ hóa không gian GIS 1/50.000.

3. Phát hiện bất ngờ nhất (Surprising/Counter-intuitive Finding) từ dữ liệu là gì?
Đất phù sa có tổng phát thải lớn nhất do quy mô diện tích, nhưng đất phèn mới là nơi có cường độ phát thải trên mỗi kg thóc cao kỷ lục ($2,042\text{ kg CO}_2\text{tđ}/\text{kg}$ ở vụ xuân). Đặc biệt, hệ thống luân canh 2 vụ lúa – 1 vụ màu trên đất phù sa trong vụ mùa ghi nhận cường độ phát thải lên tới $5,000\text{ kg CO}_2\text{tđ}/\text{kg thóc}$, phản ánh sự xáo trộn mạnh mẽ cấu trúc hữu cơ và chế độ nước phức tạp trong vụ đông màu trước đó.

4. Luận án có cung cấp giao thức tái lập (Replication Protocol) hoàn chỉnh không?
Có. Toàn bộ thiết kế hình học của buồng đo khí, quy trình lấy khí bằng xilanh kín, điều kiện vận hành sắc ký khí (nhiệt độ đầu dò, khí mang), ma trận thông số đầu vào cho mô hình DNDC và thuật toán phân lớp chồng xếp GIS đều được mô tả chi tiết, cho phép tái lập quy trình trên bất kỳ vùng châu thổ nào.

5. Chương trình nghiên cứu 10 năm tiếp theo được định hình như thế nào?
Định hình lộ trình 3 giai đoạn: (i) Tích hợp quan trắc tự động vi tháp Eddy Covariance với ảnh viễn thám Sentinel; (ii) Thử nghiệm công nghệ nano-biochar kết hợp vi khuẩn oxy hóa metan (Methanotrophs); (iii) Xây dựng sàn giao dịch tín chỉ các-bon nông nghiệp thí điểm cho vùng Đồng bằng sông Hồng.

Kết luận

1. Luận án đã giải quyết trọn vẹn và chuẩn xác bài toán thực tiễn về định lượng phát thải khí nhà kính trong canh tác lúa nước tại tỉnh Thái Bình – đại diện điển hình của châu thổ sông Hồng.
2. Xây dựng thành công bộ cơ sở dữ liệu số và bản đồ phát thải $\text{CH}_4$, $\text{N}_2\text{O}$ và tổng $\text{CO}_2\text{tđ}$ tỷ lệ 1/50.000 cho 4 nhóm đất chính với tổng phát thải hàng năm đạt $280.209,59\text{ tấn CO}_2\text{tđ}$.
3. Xác lập bản đồ phân vùng thích nghi kỹ thuật tưới khô ướt xen kẽ (AWD) quy mô $88.162,14\text{ ha}$ vụ xuân và $83.387,74\text{ ha}$ vụ mùa.
4. Chứng minh khả năng cắt giảm vượt bậc $109.680,12\text{ tấn CO}_2\text{tđ}$/năm khi áp dụng AWD, cắt giảm $40.624,26\text{ tấn CO}_2\text{tđ}$/năm khi chuyển sang phân NPK tổng hợp, và giảm $33.922,01\text{ tấn CO}_2\text{tđ}$/năm khi dùng phân urê bọc hoạt chất Agrotain.
5. Mở ra bước tiến phương pháp luận mới kết hợp chặt chẽ giữa sinh địa hóa học thực nghiệm, mô hình DNDC và hệ thống GIS không gian.
6. Đóng góp trực tiếp cơ sở khoa học xác thực cho các cam kết quốc gia về giảm phát thải khí metan (Quyết định 942/QĐ-TTg), NDC cập nhật và mục tiêu Net Zero 2050 của Việt Nam.

Trích đoạn nội dung tài liệu

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM CHU SỸ HUÂN NGHIÊN CỨU CÁC GIẢI PHÁP GIẢM PHÁT THẢI KHÍ NHÀ KÍNH TRONG SẢN XUẤT LÚA TỈNH THÁI BÌNH LUÀN ÁN TIÀN S) NHÀ XUẤT BẢN HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP - 2023 HỌC VIÞN NÔNG NGHIÞP VIÞT NAM CHU SĀ HUÂN NGHIÊN CỨU CÁC GI¾I PHÁP GI¾M PHÁT TH¾I KHÍ NHÀ KÍNH TRONG S¾N XU¾T LÚA TÞNH THÁI BÌNH Ngành: Khoa hßc đất Mã số: 9 62 01 03 Ngưßi hưßng dẫn: PGS. Mai Văn Trßnh PGS. Cao Việt Hà HÀ NÞI - 2023 ii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cău cāa riêng tôi, các kết quÁ nghiên cău đ°ợc trình bày trong luận án là trung thực, khách quan và ch°a từng dùng để bÁo vệ lÃy bÃt kỳ học vị nào. Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận án đã đ°ợc cám ¡n, các thông tin trích dẫn trong luận án này đều đ°ợc chỉ rõ ngußn gốc.

Một số kết quÁ đã đ°ợc tác giÁ công bố trên t¿p chí khoa học chuyên ngành, báo cáo khoa học với sự đßng ý cāa đßng tác giÁ phù hợp với các quy định hiện hành. Việc sử dÿng các ngußn thông tin, số liệu này chỉ phÿc vÿ cho mÿc đích nghiên cău, học thuật. Hà Nội, ngày tháng 11 năm 2023 Tác giÁ luÁn án Chu Sā Huân i LỜI CÀM ƠN Tr°ớc tiên, tác giÁ xin trân trọng cÁm ¡n Học Viện Nông nghiệp Việt Nam, Viện Môi tr°ßng Nông nghiệp, Ban QuÁn lý Khu Công nghệ cao Hoà L¿c – Bộ Khoa học và Công nghệ đã t¿o mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình nghiên cău và hoàn thành luận án. Với lòng biết ¡n sâu sắc, tác giÁ xin gửi lßi cÁm ¡n đặc biệt tới hai thầy cô h°ớng dẫn là PGS.

Mai Văn Trịnh và PGS. Cao Việt Hà đã tận tình h°ớng dẫn từ những giai đo¿n đầu để xây dựng định h°ớng nghiên cău đến suốt quá trình triển khai nghiên cău và hoàn thiện luận án. Tác giÁ xin gửi lßi cÁm ¡n tới Táng cÿc Khí t°ợng Thāy văn, Táng cÿc QuÁn lý đÃt đai (cũ), Viện Thá nh°ỡng Nông hóa, Viện Môi tr°ßng Nông nghiệp đã cung cÃp tài liệu, số liệu cần thiết cho việc hoàn thành nghiên cău cāa luận án. Tác giÁ xin chân thành cÁm ¡n các cán bộ cāa Viện Môi tr°ßng Nông nghiệp đã giúp đỡ tác giÁ trong suốt quá trình nghiên cău.

Xin vô cùng biết ¡n các chuyên gia, các nhà khoa học từ nhiều đ¡n vị, c¡ quan, viện nghiên cău đã có những góp ý khoa học cũng nh° hỗ trợ ngußn tài liệu, số liệu cho tác giÁ trong suốt quá trình thực hiện luận án. Nghiên cău này là một phần cāa đề tài <Nghiên cău xây dựng hệ số phát thÁi khí nhà kính quốc gia cho cây lúa và các lo¿i cây trßng c¿n chā yếu phÿc vÿ kiểm kê khí nhà kính và xây dựng các giÁi pháp giÁm nhẹ phát thÁi khí nhà kính ngành nông nghiệp=. Tác giÁ xin chân thành cám ¡n ch°¡ng trình Khoa học và Công nghệ cÃp quốc gia về TNMT & BĐKH đã t¿o điều kiện cho tác giÁ thực hiện nghiên cău này. Cuối cùng, tác giÁ xin gửi lßi cÁm ¡n chân thành và sâu sắc nhÃt tới những ng°ßi thân yêu trong gia đình, b¿n bè, đßng nghiệp đã luôn á bên c¿nh, động viên về tinh thần, chia sẻ những khó khăn, t¿o điều kiện tốt nhÃt để tác giÁ hoàn thành tốt nhÃt luận án cāa mình.

Hà Nội, ngày tháng 11 năm 2023 Tác giÁ luÁn án Chu Sā Huân ii MþC LþC Trang Lßi cam đoan. ii Mÿc lÿc. iii Danh mÿc chữ viết tắt. vii Danh mÿc bÁng.

viii Danh mÿc hình. xi Trích yếu luận án. xiii Thesis abstract. Tính cÃp thiết cāa đề tài.

Mÿc tiêu nghiên cău. Ph¿m vi nghiên cău. Những đóng góp mới cāa đề tài. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn cāa đề tài.

Ý nghĩa khoa học. Ý nghĩa thực tiễn. Tổng quan các vÃn đà nghiên cąu. Phát thÁi khí nhà kính trong nông nghiệp trên thế giới và á việt nam.

Khái niệm Khí nhà kính và hiệu ăng nhà kính. Phát thÁi khí nhà kính trong nông nghiệp trên thế giới. Phát thÁi khí nhà kính trong nông nghiệp t¿i Việt Nam. Phát thÁi khí nhà kính từ canh tác lúa n°ớc.

Thực tr¿ng sÁn xuÃt lúa n°ớc trên thế giới và á Việt Nam. C¡ chế phát thÁi khí nhà kính trong canh tác lúa n°ớc. Những yếu tố Ánh h°áng đến phát thÁi khí nhà kính trong canh tác lúa n°ớc. Một số ph°¡ng pháp xác định phát thÁi khí nhà kính trong canh tác lúa n°ớc.

Ph°¡ng đo phát thÁi ngoài thực địa. Ăng dÿng mô hình hóa trong xác định phát thÁi. Các giÁi pháp nhằm giÁm thiểu phát thÁi khí nhà kính trong canh tác lúa n°ớc. Biện pháp ph¡i ruộng.

T°ới khô °ớt xen kẽ (AWD). Canh tác tối thiểu. Công nghệ cÃy lúa hiệu ăng hàng biên. GiÁm phát thÁi thông qua chuyển đái c¡ cÃu luân canh.

GiÁm phát thÁi thông qua chuyển đái đÃt lúa kém hiệu quÁ sang các lo¿i hình sử dÿng khác. Sử dÿng các giống chín sớm (ngắn ngày) và giÁm l°ợng giống gieo trßng. Tăng c°ßng sử dÿng phân ammonia sulphate (SA) thay thế Urea. GiÁi pháp giÁm phát thÁi trong quÁn lý đÃt và sử dÿng phân bón.

Ā yếm khí phÿ phẩm nông nghiệp. Sử dÿng than sinh học. Hệ thống canh tác lúa cÁi tiến (SRI). Định h°ớng nghiên cău.

VÁt liáu và ph°¡ng pháp nghiên cąu. Đối t°ợng và vật liệu nghiên cău. Đối t°ợng nghiên cău. Vật liệu nghiên cău.

Nội dung nghiên cău. Các yếu tố tự nhiên – kinh tế xã hội tỉnh Thái Bình. Xác định động thái phát thÁi khí nhà kính trong canh tác lúa á Thái Bình. Xây dựng bÁn đß phát thÁi khí nhà kính trong sÁn xuÃt lúa tỉnh Thái Bình.

Xây dựng các giÁi pháp giÁm phát thÁi khí nhà kính trong canh tác lúa n°ớc tỉnh Thái Bình. Ph°¡ng pháp nghiên cău. Ph°¡ng pháp thu thập số liệu thă cÃp. Ph°¡ng pháp phỏng vÃn nông hộ.

Ph°¡ng pháp chọn điểm nghiên cău. Chế độ canh tác lúa t¿i các điểm lÃy mẫu khí. Ph°¡ng pháp lÃy mẫu đÃt và phân tích mẫu đÃt. Ph°¡ng pháp lÃy mẫu khí.

Phân tích và tính toán l°ợng phát thÁi. Ph°¡ng pháp xử lý số liệu thống kê. Ph°¡ng pháp mô hình hoá sử dÿng phần mềm DNDC để tính toán phát thÁi khí nhà kính. Ph°¡ng pháp phân tích không gian sử dÿng hệ thống thông tin địa lý.

Tính tiềm năng giÁm phát thÁi khí nhà kính áp dÿng biện pháp t°ới khô xen kẽ. Ph°¡ng pháp tính phát thÁi khia nhà kính cāa các lo¿i phân đ¿m. KÁt quÁ và thÁo luÁn. Điều kiện tự nhiên – kinh tế xã hội tỉnh Thái Bình.

Khái quát điều kiện tự nhiên cāa tỉnh Thái Bình. Điều kiện kinh tế xã hội. C¡ cÃu, thßi vÿ và đặc điểm canh tác. Động thái phát thÁi khí nhà kính trong canh tác lúa á Thái Bình.

Đặc tính lý hóa cāa đÃt t¿i các điểm thí nghiệm. Động thái phát thÁi khí CH4 từ ruộng lúa trên đÃt phù sa, đÃt mặn và đÃt phèn. Động thái phát thÁi khí Oxít Ni t¡ (N2O) từ ruộng lúa trên đÃt phù sa, đÃt mặn và đÃt phèn. Phát thÁi khí nhà kính theo vÿ và tiềm năng nóng lên toàn cầu (GWP).

BÁn đß phát thÁi khí nhà kính từ sÁn xuÃt lúa tỉnh Thái Bình. Xây dựng đầu vào cho mô hình. Đánh giá độ nh¿y, hiệu chỉnh và kiểm định mô hình. Phát thÁi khí nhà kính tính toán bằng mô hình DNDC và đo thực tế t¿i tỉnh Thái Bình.

Xây dựng bÁn đß phát thÁi CH4, N2O và quy đái CO2 (CO2tđ). Một số giÁi pháp giÁm phát thÁi Khí nhà kính từ đÃt lúa. Lựa chọn các giÁi pháp giÁm phát thÁi khí nhà kính. GiÁi pháp t°ới °ớt khô xen kẽ (AWD).

GiÁm phát thÁi từ bón phân đ¿m và phân chậm tan (urea bọc agrotain). Đề xuÃt các giÁi pháp giÁm phát thÁi khí nhà kính trong canh tác lúa n°ớc tỉnh Thái Bình. KÁt luÁn và kiÁn nghå. 150 Danh mÿc các công trình nghiên cău liên quan đến luận án.

152 Tài liệu tham khÁo. 162 vi DANH MþC CHỮ VIẾT TÀT Chā viÁt tắt Ngh*a tiÁng Viát và tiÁng Anh AFOLU Nông nghiệp, lâm nghiệp và sử dÿng đÃt AWD T°ới khô °ớt xen kẽ (Altenative Wetting and Drying) BĐKH Biến đái khí hậu CO2tđ CO2 t°¡ng đ°¡ng (CO2 equivalent) DNDC Mô hình phÁn nitrat - phân hāy (DeNitrification-DeComposition) ĐBSH Đßng bằng sông Hßng FAO Tá chăc L°¡ng thực và Nông nghiệp Liên hợp quốc (Food and Agriculture Organization) FAOSTAT Ngân hàng dữ liệu trực tuyến cāa tá chăc Tá chăc L°¡ng thực và Nông nghiệp Liên hợp quốc GIS Hệ thống thông tin địa lý (Geographic Information System) GWP Tiềm năng Ãm lên toàn cầu (Global Warming Potential) IPCC Ban liên chính phā về biến đái khí hậu (Intergovernmental Panel on Climate Change) IPPU Quy trình công nghiệp và sử dÿng sÁn phẩm IRRI Viện Nghiên cău Lúa Quốc tế (International Rice Research Institute) KNK Khí nhà kính KHCN Khoa học công nghệ LULUCF Sử dÿng đÃt, Thay đái sử dÿng đÃt và Lâm nghiệp (Land Use, Land Use Change and Forestry) NN&PTNT Nông nghiệp và Phát triển nông thôn PPD Báo cáo về SRI, Cÿc BÁo vệ thực vật SRI Hệ thống canh tác lúa cÁi tiến (System of Rice Intensification) TN&MT Tài nguyên và môi tr°ßng 3G3T Ba giÁm, ba tăng 1P5G Một phÁi năm giÁm vii DANH MþC BÀNG TT Tên bÁng Trang 2. Tÿ lệ phần trăm các khí gây hiệu ăng nhà kính. Tiềm năng gây nóng lên toàn cầu cāa một số khí nhà kính so với CO2.

Phát thÁi khí nhà kính cāa Việt Nam trong lĩnh vực nông nghiệp. Các n°ớc có diện tích trßng lúa n°ớc lớn nhÃt thế giới năm 2019. Diện tích lúa cÁ năm phân theo vùng sinh thái cāa Việt Nam các năm 2010, 2015 và 2020. Năng suÃt lúa trung bình cÁ năm phân theo vùng sinh thái cāa Việt Nam các năm 2010, 2015 và 2020.

Thßi vÿ gieo, cÃy và thu ho¿ch cāa các trà lúa theo thßi gian sinh tr°áng. L°ợng phát thÁi khí nhà kính trong các chế độ quÁn lý n°ớc khác nhau. Tiềm năng giÁm phát thÁi khí nhà kính từ các công thăc luân canh. Diễn biến diện tích gieo trßng lúa n°ớc ta 10 năm qua (1.

Phát thÁi khí nhà kính cāa giống dài ngày và ngắn ngày. Hiện tr¿ng diện tích áp dÿng SRI t¿i các tỉnh (ha). Táng hợp địa điểm, nhóm đÃt, số hộ phỏng vÃn .