Việc định lượng chính xác phát thải khí nhà kính từ hệ sinh thái nông nghiệp đang trở thành yêu cầu cấp thiết trong nghiên cứu biến đổi khí hậu. Ngày 22.04, Hội đồng nghiệm thu đề tài KH&CN cấp ĐHQG-HCM đã thông qua “Ước tính phát thải khí metan từ hệ sinh thái ruộng lúa dựa trên trạm quan trắc bằng kỹ thuật Eddy Covariance” do TS. Bùi Thị Ngọc Oanh (Khoa Vật lý – Vật lý Kỹ thuật, Trường Đại học Khoa học tự nhiên, ĐHQG-HCM) làm chủ nhiệm.
Nghiên cứu cung cấp số liệu thực địa chính xác về lượng phát thải khí metan trong canh tác lúa nước, mở ra cơ hội xây dựng các giải pháp giảm phát thải khí nhà kính, hướng tới nền nông nghiệp bền vững và thích ứng với biến đổi khí hậu.
Khí Metan và thách thức từ canh tác lúa nước
Khí metan (CH₄) là một trong những khí nhà kính có khả năng giữ nhiệt cao gấp ~ 28 lần / ~100 năm so với CO₂ (1). Sự gia tăng nồng độ metan trong khí quyển đang làm trầm trọng thêm hiệu ứng ấm lên toàn cầu và đẩy nhanh tốc độ biến đổi khí hậu.
Trong lĩnh vực nông nghiệp, hệ thống canh tác lúa nước là một trong những nguồn phát thải metan lớn nhất. Môi trường đất ngập nước, với điều kiện yếm khí đặc trưng, tạo môi trường thuận lợi cho quá trình phân hủy chất hữu cơ và giải phóng metan bởi hoạt động của các vi khuẩn sinh metan (methanogen). Đây là một trong những thách thức lớn đối với mục tiêu giảm phát thải khí nhà kính trong sản xuất nông nghiệp.
Theo các nghiên cứu toàn cầu, phát thải metan từ ruộng lúa chiếm hơn 40% lượng metan do hoạt động nông nghiệp gây ra, tương đương khoảng 10–12% tổng lượng metan phát thải nhân tạo trên thế giới. Tại Việt Nam, nơi lúa nước là cây trồng chủ lực tại đồng bằng sông Cửu Long và đồng bằng sông Hồng, lượng phát thải từ canh tác lúa nước cũng chiếm tỷ trọng lớn trong cơ cấu khí nhà kính quốc gia, đặt ra yêu cầu cấp bách về việc kiểm soát và giảm thiểu.
Do đó, việc nghiên cứu, đo đạc và hiểu rõ cơ chế phát thải metan từ ruộng lúa có ý nghĩa quan trọng, không chỉ về mặt khoa học mà còn về mặt chiến lược, nhằm đề xuất các giải pháp kỹ thuật và chính sách phù hợp với cam kết quốc tế về giảm phát thải khí nhà kính và ứng phó với biến đổi khí hậu mà Việt Nam đã và đang tham gia.
Ứng dụng kỹ thuật Eddy Covariance trong đo đạc phát thải
Để đo đạc chính xác lượng phát thải khí metan, nhóm nghiên cứu đã ứng dụng kỹ thuật Eddy Covariance – một phương pháp tiên tiến cho phép đo trực tiếp các dòng trao đổi khí giữa bề mặt đất và khí quyển – nhằm theo dõi sự di chuyển của khí metan trong không khí.
Trạm quan trắc được thiết lập tại khu vực canh tác lúa nước Láng Sen (Long An) và thu thập dữ liệu trong suốt ba vụ mùa liên tiếp: Hè Thu (SA20), Đông Xuân (WS21) và vụ mùa (SS21).
Trong nghiên cứu, nhóm tiến hành đo lường biến động của phát thải khí metan theo thời gian, đồng thời thu thập dữ liệu về nhiệt độ đất, độ ẩm và mực nước ruộng để xem xét ảnh hưởng của các yếu này, từ đó phân tích và đánh giá mối liên hệ giữa các điều kiện canh tác và lượng khí nhà kính phát thải.
Kết quả ghi nhận:
– Giá trị phát thải metan trung bình ở ba vụ mùa lần lượt là 0,10; 0,07 và 0,10 μmol m⁻²s⁻¹.
– Phát thải metan cao nhất tập trung trong giai đoạn đầu của thời kỳ sinh trưởng (trong vòng 21 ngày sau gieo – DAP), sau đó giảm dần ở các giai đoạn sau.
– Nhiệt độ bề mặt đất và độ ẩm đất không ảnh hưởng đáng kể đến tốc độ phát thải.
– Đáng chú ý, việc tháo nước ruộng tạo điều kiện thuận lợi cho metan được sản sinh trong đất (dưới điều kiện yếm khí và có mặt hợp chất hữu cơ) phát thải mạnh vào khí quyển.
Những dữ liệu thu được từ nghiên cứu đã làm sáng tỏ cơ chế phát thải khí metan trong điều kiện canh tác lúa nước đặc thù của đồng bằng sông Cửu Long, đồng thời cung cấp cơ sở thực nghiệm quan trọng để hiệu chỉnh các mô hình phát thải khí nhà kính ở quy mô quốc gia. Các kết quả này cũng có thể được mở rộng làm tham chiếu cho các hệ sinh thái lúa nước tại Đông Nam Á và các khu vực nhiệt đới khác, qua đó đóng góp vào kho tri thức toàn cầu nhằm phục vụ việc xây dựng chính sách quản lý phát thải và phát triển các chiến lược canh tác bền vững thích ứng với biến đổi khí hậu.
Ý nghĩa khoa học và ứng dụng thực tiễn
Kết quả nghiên cứu đã đóng góp nguồn dữ liệu thực địa có độ tin cậy cao, là cơ sở khoa học quan trọng để:
– Thiết kế các quy trình tưới tiêu tối ưu, tiêu biểu như kỹ thuật tưới luân phiên (AWD – Alternate Wetting and Drying), giúp giảm lượng phát thải khí metan trong canh tác lúa nước.
– Hỗ trợ xây dựng các chính sách giảm phát thải trong nông nghiệp, từ đó đóng góp cho mục tiêu phát triển bền vững (SDGs) và thực hiện cam kết của Việt Nam tại COP26.
– Góp phần thúc đẩy sản xuất nông nghiệp thân thiện với môi trường, nâng cao khả năng thích ứng với biến đổi khí hậu, bảo vệ hệ sinh thái nông nghiệp.
Việc ứng dụng kỹ thuật Eddy Covariance không chỉ mang lại độ chính xác cao trong nghiên cứu khí nhà kính, mà còn đánh dấu bước tiến trong năng lực nghiên cứu, chuyển giao công nghệ và đổi mới sáng tạo của Trường Đại học Khoa học tự nhiên trong lĩnh vực khoa học môi trường.
PMN