BỘ TÀI NGUN VÀ MƠI TRƯỜNG VIỆN KHOA HỌC KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN VÀ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU ĐÀO MINH TRANG NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG PHƯƠNG PHÁP LUẬN VÀ TÍNH TOÁN DẤU VẾT CÁC-BON CHO SẢN PHẨM LÚA GẠO TẠI VÙNG ĐỒNG BẰNG SƠNG HỒNG Ngành: Biến đổi khí hậu Mã số: 9440221 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU Hà Nội, 2019 Cơng trình hồn thành tại: Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn Biến đổi khí hậu Người hướng dẫn khoa học: PGS TS Huỳnh Thị Lan Hương PGS TS Mai Văn Trịnh Phản biện 1: Phản biện 2: Phản biện 3: Luận án bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án cáp Viện họp tại: vào hồi ngày tháng năm Có thể tìm hiểu luận án thư viện: MỞ ĐẦU ĐẶT VẤN ĐỀ Theo kết kiểm kê khí nhà kính (KNK) Việt Nam, phát thải KNK từ lĩnh vực nông nghiệp chiếm tỷ trọng lớn, phát thải mê-tan từ canh tác lúa chiếm 48-62% Trong thời gian qua, Việt Nam trở thành quốc gia xuất gạo lớn giới Việc gia tăng giá trị xuất hạt gạo Việt Nam, bao gồm dán nhãn dấu vết các-bon thấp, quan trọng, để vượt qua rào cản thương mại có tương lai Đồng sông Hồng (ĐBSH) hai vùng sản xuất lúa Việt Nam Việc thực nghiên cứu “Nghiên cứu xây dựng phương pháp luận tính tốn dấu vết các-bon cho sản phẩm lúa gạo vùng đồng sông Hồng” sở xây dựng phương pháp luận tính tốn dấu vết các-bon cho sản phẩm lúa gạo cho khu vực khác Dựa kết tính tốn, nghiên cứu xác định hoạt động có tiềm giảm nhẹ KNK lớn đề xuất giải pháp giảm nhẹ KNK ưu tiên MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU (1) Xây dựng phương pháp luận tính tốn dấu vết các-bon cho sản phẩm lúa gạo vùng đồng sơng Hồng; (2) Tính tốn dấu vết các-bon sản phẩm lúa gạo cho khu vực thí điểm xã Phú Lương, huyện Đơng Hưng, tỉnh Thái Bình; (3) Đề xuất giải pháp nhằm giảm phát thải KNK từ sản xuất lúa gạo khu vực nghiên cứu ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU Đối tượng nghiên cứu lượng phát thải KNK vòng đời lúa gạo vào vụ xuân vụ mùa theo ba phương thức canh tác: truyền thống (TT), hàng rộng hàng hẹp (HRHH) thâm canh lúa cải tiến (SRI) Nghiên cứu thực thí điểm xã Phú Lương, huyện Đơng Hưng, tỉnh Thái Bình Năm nghiên cứu năm 2017 Luận án tiến hành tính tốn phát thải KNK vòng đời lúa gạo Trong khâu “trước sản xuất lúa gạo”, nguồn phát thải KNK bao gồm: sản xuất điện cho vận hành máy móc; sản xuất phân bón, vơi thuốc bảo vệ thực vật (BVTV) Trong khâu “sản xuất lúa gạo”, nguồn phát thải KNK bao gồm: phát thải mê-tan từ canh tác lúa; phát thải CO2 từ sử dụng phân đạm NPK; phát thải N2O từ đất nơng nghiệp; sử dụng vơi bón ruộng sử dụng diesel cho vận hành máy móc nơng nghiệp Trong khâu “sau sản xuất lúa gạo”, phát thải KNK từ vận chuyển thóc từ đồng ruộng nhà đốt rơm rạ trấu sau thu hoạch đưa vào tính tốn LUẬN ĐIỂM CỦA LUẬN ÁN Việc kết hợp quy trình Đánh giá vòng đời sản phẩm (LCA) Tổ chức Tiêu chuẩn Quốc tế (ISO) Hướng dẫn kiểm kê khí nhà kính quốc gia Ban Liên phủ BĐKH (IPCC) năm 2006 (GL 2006) phương pháp phù hợp để tính tốn dấu vết cácbon vòng đời lúa gạo vùng ĐBSH Trong dấu vết các-bon sản phẩm lúa gạo, lượng phát thải CH4 từ canh tác lúa chiếm tỷ trọng lớn nhất; tiếp đến sản xuất điện sử dụng lượng cho vận hành máy móc nơng nghiệp Việc mở rộng áp dụng phương thức canh tác HRHH xã Phú Lương phương án có tiềm giảm phát thải KNK lớn đồng thời mang lại lợi ích kinh tế nên ưu tiên thực Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN Nghiên cứu xây dựng phương pháp luận tính tốn dấu vết các-bon sản phẩm lúa gạo vùng ĐBSH mà dựa nghiên cứu tương lai điều chỉnh, phát triển để tính tốn cho vùng sản xuất lúa gạo khác đồng sông Cửu Long Việc xác định giải pháp giảm nhẹ KNK ưu tiên hỗ trợ việc thực NDC Việt Nam đồng thời góp phần gỡ bỏ rào cản thương mại có tương lai NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN ▪ Xây dựng phương pháp luận tính tốn dấu vết các-bon sản phẩm lúa gạo vùng đồng sông Hồng; ▪ Ứng dụng phương pháp luận tính tốn thí điểm cho khu vực nghiên cứu; ▪ Đề xuất biện pháp giảm phát thải KNK ưu tiên vòng đời lúa gạo, đóng góp cho việc rà soát cập nhật NDC KẾT CẤU CỦA LUẬN ÁN Ngoài Mở đầu Kết luận, Luận án gồm 03 chương Chương trình bày tổng quan nghiên cứu dấu vết các-bon lúa gạo khu vực nghiên cứu Chương trình bày nội dung phương pháp nghiên cứu Chương trình bày kết nghiên cứu thảo luận Phần Phụ lục bao gồm mẫu phiếu điều tra bảng hỏi, kết tính tốn trung gian hình ảnh minh họa khu vực nghiên cứu CHƯƠNG TỔNG QUAN CÁC NGHIÊN CỨU VỀ DẤU VẾT CÁC-BON CỦA SẢN PHẨM LÚA GẠO VÀ KHU VỰC NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan dấu vết các-bon sản phẩm 1.1.1 Khái niệm “dấu vết các-bon” ''Lượng KNK thể dạng CO2 tương đương phát thải vào bầu khí cá nhân, tổ chức, quy trình, sản phẩm kiện phạm vi ranh giới cụ thể'' [97] 1.1.2 Phạm vi dấu vết các-bon sản phẩm Phạm vi dấu vết các-bon (CF) bao gồm: cấp (phát thải trực tiếp chỗ), cấp (phát thải gián tiếp mua lượng) cấp (phát thải gián tiếp không bao gồm cấp 2) [30], [33], [106] 1.1.3 Các tiêu chuẩn hướng dẫn tính tốn dấu vết các-bon sản phẩm 1) Các hướng dẫn tính tốn dấu vết các-bon sản phẩm nói chung Một số hướng dẫn tính tốn CF hoạt động Hướng dẫn kiểm kê KNK quốc gia IPCC [51] Ba hệ thống tiêu chuẩn tính tốn CF bao gồm: PAS 2050 Viện Tiêu chuẩn Anh (BSI), Tiêu chuẩn KNK WRI/WBCSD [106] ISO 14067 2) Các hướng dẫn tính tốn dấu vết các-bon sản phẩm nông nghiệp Các hướng dẫn tính tốn CF cho sản phẩm nơng nghiệp: Tiêu chuẩn Hạch tốn Báo cáo KNK từ nơng nghiệp cho doanh nghiệp WRI/WBCSD [95]; PAS 2050-1: 2012 - Đánh giá phát thải KNK vòng đời sản phẩm làm vườn BSI [32] FAO [47] 1.2 Tổng quan nghiên cứu dấu vết các-bon lúa gạo 1.2.1 Các nguồn phát thải khí nhà kính vòng đời lúa gạo ❖ Trước sản xuất lúa gạo: Sản xuất nguyên liệu đầu vào (điện, phân bón, vơi, thuốc BVTV); Sản xuất, khấu hao bảo trì máy móc thiết bị nơng nghiệp ❖ Sản xuất lúa gạo: Sử dụng xăng dầu cho vận hành máy móc nơng nghiệp; Phát thải CO2 từ việc hút nước ngầm cho tưới tiêu; Phát thải mê-tan từ canh tác lúa; Phát thải N2O từ đất nông nghiệp; Phát thải KNK từ sử dụng vơi bón ruộng; Phát thải CO2 từ sử dụng phân đạm bón ruộng ❖ Sau sản xuất lúa gạo: Vận chuyển thóc từ ruộng nhà; Đốt rơm rạ trấu sau thu hoạch 1.2.2 Các nghiên cứu giới dấu vết các-bon lúa gạo Nhiều nghiên cứu sử dụng LCA ISO như: Blengini Busto [28], Gan nnk [56], [57], Kasmaprapruet nnk [80], Xu nnk [109] Một số nghiên cứu kết hợp sử dụng LCA GL IPCC Farag nnk [48], Yodkhum Sampattagul [110] Chưa nhiều nghiên cứu tính tốn phát thải KNK từ sản xuất nguyên liệu đầu vào 1.2.3 Các nghiên cứu Việt Nam dấu vết các-bon lúa gạo Trong kiểm kê KNK quốc gia năm: 1994, 2000, 2005, 2010, 2013 2014, Việt Nam sử dụng Hướng dẫn kiểm kê KNK IPCC để tính tốn phát thải KNK từ nơng nghiệp Một số nghiên cứu sử dụng phương pháp LCA để đánh giá ảnh hưởng kỹ thuật canh tác lúa Lê Thanh Phong Phạm Thành Lợi [15] Lê Thanh Phong Hà Minh Tâm [14] Cũng có nghiên cứu sử dụng phương pháp đo đạc thực tế như: Nguyễn Việt Anh Nguyễn Văn Tỉnh [23]; Nguyễn Văn Tỉnh [20]; Nguyễn Hữu Thành nnk [17] Một số nghiên cứu khác sử dụng phương pháp thực nghiệm để đo lường lượng phát thải KNK từ canh tác lúa đất nông nghiệp như: Nguyễn Việt Anh Nguyễn Văn Tỉnh [23], Nguyễn Hữu Thành nnk [17] Viện Môi trường Nông nghiệp [65] 1.2.4 Những tồn nghiên cứu Còn nghiên cứu dấu vết các-bon lúa gạo phần lớn nghiên cứu chưa tính tốn đầy đủ nguồn phát thải/hấp thụ KNK toàn vòng đời lúa gạo 1.3 Tổng quan khu vực nghiên cứu Xã Phú Lương nằm phía Bắc huyện Đơng Hưng, tỉnh Thái Bình, với diện tích đất canh tác lúa 298 ha, diện tích canh tác theo phương thức TT 148 ha, theo HRHH 90 theo phương thức SRI 60 Các hoạt động vòng đời lúa gạo xã Phú Lương đặc trưng cho tỉnh Thái Bình nói riêng vùng ĐBSH nói chung 1.4 Kết luận Chương Tại Việt Nam, nghiên cứu dấu vết các-bon lúa gạo phần lớn chưa tính tốn đầy đủ nguồn phát thải/hấp thụ KNK vòng đời lúa gạo Phương pháp luận chủ yếu sử dụng LCA ISO Rất nghiên cứu tính tốn phát thải KNK từ việc sản xuất nguyên vật liệu đầu vào cho sản xuất lúa gạo CHƯƠNG NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Nội dung nghiên cứu ▪ Tổng quan nghiên cứu dấu vết các-bon sản phẩm lúa gạo giới Việt Nam; ▪ Xây dựng phương pháp luận tính tốn dấu vết các-bon cho sản phẩm lúa gạo vùng đồng sơng Hồng; ▪ Thí điểm tính tốn dấu vết các-bon sản phẩm lúa gạo xã Phú Lương, huyện Đơng Hưng, tỉnh Thái Bình; ▪ Đề xuất giải pháp giảm nhẹ phát thải KNK ưu tiên từ hoạt động vòng đời lúa gạo khu vực nghiên cứu 2.2 Phương pháp nghiên cứu 2.2.1 Phương pháp thu thập, tổng hợp số liệu 1) Phương pháp thu thập số liệu thứ cấp Phương pháp thực sở kế thừa, phân tích tổng hợp nguồn tài liệu, số liệu thông tin liên quan 2) Phương pháp điều tra khảo sát thực địa Dung lượng mẫu tối thiểu “30” phù hợp nên số lượng mẫu điều tra Luận án 30 hộ nông dân theo phương thức canh tác 3) Phương pháp chuyên gia Phỏng vấn cán quản lý Hợp tác xã Phú Lương, chuyên gia lượng, nông nghiệp giao thông vận tải 2.2.2 Phương pháp xử lý số liệu 1) Tính đặc trưng thống kê mẫu ước lượng cho tổng thể: nhằ loại mẫu có số liệu hoạt động lệch nhiều so với trung bình 2) Sử dụng hàm công cụ Excel để tính tốn, bao gồm: hàm trung bình cộng, hàm giá trị nhỏ nhất, hàm giá trị lớn nhất, hàm tính phương sai hàm tính tổng 3) Phương pháp kiểm kê KNK IPCC: Trong q trình tính tốn lượng phát thải/hấp thụ hoạt động liên quan vòng đời lúa gạo, Luận án sử dụng Hướng dẫn kiểm kê KNK quốc gia năm 2006 IPCC (GL 2006) 4) Phương pháp Đánh giá vòng đời sản phẩm (LCA) ISO: LCA kỹ thuật phân tích tác động đến mơi trường tồn vòng đời sản phẩm hay dịch vụ từ khâu khai thác nguyên liệu thô đến vận chuyển sản xuất, đến sử dụng tái chế thải bỏ 5) Phương pháp phân tích ma trận: sử dụng để xác định mức độ ưu tiên phương án giảm nhẹ phát thải KNK, xây dựng dựa tiêu chí: tiềm giảm nhẹ, chi phí giảm nhẹ, tính sẵn có cơng nghệ đồng lợi ích 2.3 Kết luận Chương Nhằm thực bốn nội dung nghiên cứu, Luận án áp dụng phương pháp thu thập, thống kê tổng hợp tài liệu; phương pháp kế thừa; phương pháp chuyên gia; phương pháp điều tra khảo sát thực địa; phương pháp kiểm kê KNK IPCC; phương pháp LCA ISO phương pháp phân tích ma trận 11 Tiêu thụ nhiên liệu: Lượng nhiên liệu đốt cháy (TJ); EFKNK, nhiên liệu: Hệ số phát thải mặc định loại KNK theo loại nhiên liệu (kg khí/TJ) Đối với CO2 bao gồm hệ số oxi hóa các-bon giả định Theo hướng dẫn FAO [47], công thức từ nghiên cứu Nemecek Kagi [93] áp dụng để tính lượng diesel: Lượng diesel sử dụnga,b =fa ×ta ×MFCa,b × ddiesel (CT6.1) đó: Lượng diesel sử dụnga,b : Lượng diesel sử dụng cho vận hành máy móc (kg/ha); fa : Tần suất thực hoạt động a; ta: Thời gian thực hoạt động a hec-ta đất (h/ha); MFCa,b : Lượng tiêu thụ nhiên liệu trung bình hoạt động a cho máy b (lít/h); ddiesel : Trọng lượng riêng diesel (kg/l) Tiêu thụ nhiên liệu=lượng diesel sử dụng×nhiệt trị diesel (CT6.2) đó: Tiêu thụ nhiên liệu: Lượng nhiên liệu đốt cháy (MJ/ha); Lượng diesel sử dụnga,b : Lượng diesel sử dụng cho vận hành máy móc (kg/ha); Nhiệt trịdiesel : Nhiệt trị diesel (MJ/kg); ❖ Phát thải KNK từ sử dụng vơi bón ruộng Phát thải CO2 -C = (Mđá vôi *EFđá vôi )+(MĐơlơmit *EFĐơlơmit ) (CT7) đó: Phát thải CO2 – C: Lượng phát thải C từ sử dụng vôi (tấn C); 12 M: Lượng đá vôi hay đolomit áp dụng (tấn); EF: Hệ số phát thải (tấn C/tấn đá vơi đơlomit) ❖ Phát thải CO2 từ bón phân đạm Phát thải CO2 -C = M ×EF (CT8) đó: Phát thải CO2 – C: Lượng phát thải C từ bón phân đạm (tấn C/ha); M: Lượng phân đạm áp dụng (tấn urea); EF: Hệ số phát thải (tấn C/tấn urea) ❖ Phát thải N2O từ đất nông nghiệp - Phát thải N2O trực tiếp N2ODirect-N = [(FSN+FAW +FBN + FCR)*EF1] + (FOS *EF2) (CT9) đó: N2ODirect-N : Phát thải N2O đơn vị nitơ (kg N/năm); FSN : Lượng phân đạm tổng hợp bón cho đất hàng năm điều chỉnh để tính lượng bay NH3 NOx; FAW : Lượng phân chuồng bón cho đất hàng năm điều chỉnh để tính lượng bay NH3 NOx; FBN : Lượng nitơ cố định theo loại cố định đạm trồng hàng năm; FCR : Lượng nitơ phụ phẩm nông nghiệp hấp thụ trở lại đất hàng năm; FOS : Diện tích đất hữu canh tác hàng năm; EF1 : EF cho phát thải từ N bổ sung (kg N2O-N/kg N bổ sung); EF2 : EF cho phát thải từ canh tác đất hữu (kg N2O-N/ha-năm) Việc chuyển đổi phát thải N2O-N sang phát thải N2O: 13 N2O = N2O-N * 44/28 - Phát thải gián tiếp N2O: N2Oindirect-N = N2O(G)+N2O(L)+N2O(S) (CT10) KNK đó: N2Oindirect-N : Phát thải N2O theo đơn vị nitơ; N2O(G) : N2O sinh từ trình bay phân bón tổng hợp phân chuồng sử dụng, NOx NH3 lắng đọng khí (kg N/năm); N2O(L) : N2O sinh từ q trình rửa trơi rò rỉ phân bón phân chuồng sử dụng (kg N/năm); N2O(S) : N2O sinh từ hoạt động xả nước thải sinh hoạt vào sông hay cửa sông (kg N/năm) ❖ Phát thải KNK vận chuyển thóc từ ruộng nhà Phát thải CO2 = Quãng đường di chuyển ×EFxe máy (CT11) đó: Phát thải CO2 : Lượng phát thải CO2 từ việc di chuyển (kgCO2tđ); Quãng đường di chuyển: Quãng đường xe máy di chuyển (km); EFxe máy : Hệ số phát thải xe máy (kgCO2tđ/km) ❖ Phát thải KNK từ đốt rơm rạ sau thu hoạch Lcháy=A ×MB ×Cf ×Gef ×10-3 (CT12) đó: Lcháy : Lượng KNK phát cháy (tấn KNK) A: Diện tích bị cháy (ha); MB : Khối lượng nhiên liệu sẵn có cho việc đốt cháy (tấn/ha); 14 Cf : Hiệu suất cháy (hoặc tỷ lệ sinh khối bị đốt cháy); Gef : Hệ số phát thải, g (/kg d.m.) Khối lượng nhiên liệu sẵn có cho việc đốt cháy (MB) hay sản lượng rơm rạ đốt đồng ruộng (Qst) ước tính theo cơng thức theo nghiên cứu Gadde nnk (2009): Qst =Qp ×R×k (CT12.1) đó: Qst : Sản lượng rơm rạ đốt ngồi đồng (tấn); Qp : Sản lượng lúa (tấn); k : Tỷ lệ rơm rạ đốt đồng so với tổng rơm rạ b) Tính tốn dấu vết các-bon Theo Báo cáo đánh giá lần thứ (AR5) IPCC (2013), GWP CH4 28 GWP N2O 265 CFs = ∑3i=1[GWP(cấpi )] CFy = CFs Sản lượng đó: CFs: dấu vết bon theo khơng gian (kg CO2tđ/ha); CFy: dấu vết các-bon theo sản lượng (kg CO2tđ/kg) c) Phân tích độ khơng chắn Việc tính tốn độ khơng chắn thực theo Cơng thức 3.1 3.2 Quyển GL 2006 IPCC [68] 3.2 Phát thải khí nhà kính từ hoạt động vòng đời lúa gạo 3.2.1 Sản xuất điện cho vận hành máy móc thiết bị nông nghiệp Các số liệu công suất (MWh), thời gian sử dụng (h/ha) số lần sử dụng (lần/vụ) máy bơm nước, quạt điện máy xát gạo 15 thu thập dựa kết vấn 90 hộ nông dân xã Phú Lương EF lưới điện Việt Nam năm 2017 0,864 CO2/MWh (Quyết định số 330/BĐKH-GSPT ngày 29 tháng 03 năm 2019) Bảng 3.6 Phát thải khí nhà kính từ sản xuất điện cho vận hành máy móc cho canh tác lúa (kgCO2tđ/ha) Đơn vị: kgCO2tđ/ha Vụ xuân Nguồn Vụ mùa TT SRI HRHH TT SRI HRHH Máy bơm nước 4120,9 2846,2 2846,2 3434,1 2371,8 2371,8 Quạt điện 0,004 0,003 0,002 0,004 0,003 0,002 Máy xát gạo 114,93 114,93 114,93 114,93 114,93 114,93 Tổng 4235,9 2961,1 2961,1 3434,1 2371,86 2371,86 3.2.2 Sản xuất phân bón Hệ số phát thải sản xuất N, P2O5, K2O NPK 3,63 kgCO2tđ/kg N; 0,13 kgCO2tđ/kg P2O5; 0,56 kgCO2tđ/kg K2O 4,59 kgCO2tđ/kg NPK [84] Bảng 3.8 Phát thải khí nhà kính từ việc sản xuất phân bón Đơn vị: kgCO2tđ/ha Nguồn Vụ xuân Vụ mùa TT SRI HRHH TT SRI HRHH N 526,35 457,68 655,14 513,77 450,21 640,20 P2O5 8,08 13,27 14,10 7,94 13,27 13,52 K 2O 57,66 63,57 63,50 54,14 61,84 63,13 NPK 1250,6 1183,7 1002,4 1201,6 1183,7 957,30 Tổng 1842,7 1718,23 1735,17 1777,48 1709,03 1674,15 16 3.2.3 Sản xuất vôi Theo số liệu điều tra, hộ nông dân sử dụng vơi cho bón lót EF sản xuất vơi 0,75 kgCO2/kg vôi theo GL 2006 [68] Bảng 3.9 Phát thải KNK từ sản xuất vôi Nguồn Sản xuất vôi Đơn vị: kgCO2tđ/ha Vụ xuân Vụ mùa TT SRI HRHH TT SRI HRHH 23,15 0,00 12,76 23,15 0,00 12,76 3.2.4 Sản xuất thuốc bảo vệ thực vật Lượng thuốc BVTV cho phun rầy nâu 0,2 kg/ha [65] Luận án giả định theo phương thức TT, hộ nông dân phun rầy nâu nhiều lần so với SRI HRHH Hệ số phát thải 25,5kgCO2tđ/kg kg a.i [26] Tỷ lệ thành phần hoạt tính giả định 25% Bảng 3.11 Phát thải khí nhà kính từ việc sản xuất thuốc bảo vệ thực vật Đơn vị: kgCO2tđ/ha Vụ xuân Vụ mùa TT SRI HRHH TT SRI HRHH 2,55 1,28 1,28 2,55 1,28 1,28 3.2.5 Phát thải mê-tan từ canh tác lúa Số liệu diện tích canh tác, phương thức canh tác, giống lúa, thời gian sinh trưởng lúa thu thập từ kết bảng hỏi Hệ số phát thải mê-tan (kgCH4/ha/ngày) tính tốn dựa theo Viện MTNN [57] có giá trị 2,50 (TT); 1,69 (SRI); 1,61 (HRHH) vụ xuân 3,36 (TT); 3,09 (SRI) 2,69 (HRHH) vụ mùa 17 Bảng 3.15 Phát thải mê-tan từ canh tác lúa Vụ TT Đơn vị: kgCO2tđ/ha Phương thức canh tác SRI HRHH Vụ Xuân 7870,93 5765,76 5556,19 Vụ Mùa 10646,16 10110,03 8990,94 3.2.6 Phát thải CO2 từ bón phân đạm Số liệu lượng phân đạm NPK, loại NPK dựa kết điều tra Theo GL 2006, EF áp dụng phân urea 0,2 kgC/kg N Bảng 3.16 Phát thải CO2 từ việc sử dụng phân đạm NPK Đợt bón TT Vụ xuân SRI HRHH Đơn vị: kgCO2tđ/ha Vụ mùa TT SRI HRHH Bón lót 63,45 38,12 55,85 62,49 38,12 55,09 Thúc lần 15,81 12,12 18,35 15,27 12,12 17,88 Thúc lần 2,29 9,47 6,78 2,29 9,05 6,50 Tổng 81,55 59,71 80,99 80,05 59,30 79,47 3.2.7 Phát thải N2O từ đất nông nghiệp Hệ số phát thải N2O từ đất nông nghiệp (kgN2O-N/kg N) tính tốn dựa theo Viện MTNN [57] có giá trị 0,00572(TT); 0,00545 (SRI HRHH) vụ xuân 0,00648 (TT); 0,00534 (SRI HRHH) vụ mùa Hệ số phát thải trực tiếp N2O từ đất nông nghiệp 0,003 kgN2O-N/kg N theo GL 2006 18 Bảng 3.20 Phát thải N2O từ đất nông nghiệp Đơn vị: kgCO2tđ/ha Vụ mùa Vụ xuân Nguồn TT SRI HRHH TT SRI HRHH Trực tiếp 221,13 199,79 250,20 216,14 197,22 244,09 Gián tiếp 200,20 163,41 204,63 251,04 153,96 190,55 Tổng 421,33 363,20 454,83 467,17 351,19 434,65 3.2.8 Sử dụng vơi bón ruộng EFđơlomit 0,13 (GL 2006) Bảng 3.21 Phát thải khí nhà kính từ bón vơi cho ruộng Vụ xn SRI TT 14,71 HRHH 8,11 TT 14,71 Đơn vị: kgCO2tđ/ha Vụ mùa SRI HRHH 8,11 3.2.9 Sử dụng xăng dầu vận hành máy móc đồng ruộng Các hộ nơng dân sử dụng máy cày - lần/vụ, máy gặt đập liên hợp lần/vụ hai máy xát gạo sử dụng 300 giờ/vụ Bảng 3.23 Các hệ số sử dụng cho việc tính tốn Hệ số Giá trị MFC (l/h) Máy gặt đập liên hợp Máy cày Khối lượng riêng diesel (kg/l) Nhiệt trị riêng diesel (TJ/Gg) CO2 EF diesel (kgCO2/TJ) N2O 30,5 l/h 14,80 l/h 0,84 kg/l 43,00 74100 178,80 19 Bảng 3.24 Phát thải khí nhà kính từ sử dụng diesel cho vận hành máy móc nơng nghiệp Đơn vị: kgCO2tđ/ha Nguồn Máy cày Máy gặt Máy xát gạo Tổng KNK CO2 TT 1940 Vụ xuân SRI HRHH Vụ mùa SRI HRHH 2898,7 1986 4,97 6,99 4,79 4,97 6,90 740,4 750,46 694 740,4 750,4 1,79 1,81 1,68 1,79 1,81 3,82 3,82 3,82 3,82 3,82 3,82 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 2646 2809 3661,8 2691 2809 3621,5 N2O 4,68 CO2 694,9 N2O 1,68 CO2 N2O 2058 TT 2058 2858 3.2.10 Vận chuyển thóc từ đồng ruộng nhà Khoảng cách trung bình từ ruộng-nhà 0,95 km Hệ số phát thải xe máy 77,59 (g/km) theo COPERT EURO 2[86] Bảng 3.26 Phát thải khí nhà kính vận chuyển lúa từ đồng ruộng nhà xe lôi gắn xe máy TT 3,46 Vụ xuân SRI 5,37 HRHH 3,72 TT 3,46 Đơn vị: kgCO2tđ/ha Vụ mùa SRI HRHH 5,85 3,67 3.1.11 Đốt rơm rạ trấu sau thu hoạch Hầu hết hộ gia đình vùi rơm rạ xuống ruộng vào vụ xuân đốt rơm rạ nhiều vào vụ mùa Tỷ lệ rạ: tổng rơm rạ 0,32 tỷ lệ rơm:tổng rơm rạ 0,68 [65] EFN2O 0,0185 kgCO2tđ/kg rơm rạ [68] EFCH4 0,2397 [12] FCO 0,8 [26] 15% lượng trấu vùi 20 xuống ruộng, 15% dùng để cải tạo chuồng nuôi lượng lại thu mua nên phát thải KNK từ đốt trấu Bảng 3.30 Phát thải khí nhà kính từ đốt rơm rạ sau thu hoạch Nguồn Đốt rơm Đốt rạ Tổng KNK N2O CH4 N2O CH4 TT 4,98 72,1 0,00 0,00 77,1 Đơn vị: kgCO2tđ/ha Vụ xuân Vụ mùa SRI HRHH TT SRI HRHH 0,0 5,10 36,67 26,37 29,95 0,0 73,85 530,8 381,7 433,52 0,0 0,92 17,29 9,28 13,51 0,0 13,37 250,3 134,3 195,63 0,0 93,24 835,14 551,74 672,61 3.2 Kết tính tốn dấu vết các-bon lúa gạo xã Phú Lương 3.2.1 Dấu vết các-bon lúa gạo xã Phú Lương Dấu vết các-bon lúa gạo vụ xuân 2,88kgCO2tđ/kg (TT), 2,32kgCO2tđ/kg (SRI) 2,42 kgCO2tđ/kg (HRHH) Vào vụ mùa, kết là: 3,92 kgCO2tđ/kg (TT), 3,53 kgCO2tđ/kg (SRI) 3,46 kgCO2tđ/kg (HRHH) Khi so sánh với nghiên cứu sử dụng quy trình LCA ISO GL IPCC, kết Luận án không chênh lệch nhiều với độ lệch chuẩn 0,85 3.2.2 Đánh giá độ không chắn Độ không chắn dấu vết các-bon lúa gạo vụ xuân 10,9% (TT), 10,5% (SRI), 10,4% (HRHH) vụ mùa 12,3% (TT), 13% (SRI) 12,1% (HRHH) 3.3 Đề xuất giải pháp giảm nhẹ phát thải khí nhà kính Luận án đề xuất bốn phương án giảm nhẹ phát thải KNK cho hoạt động sản xuất lúa gạo xã Phú Lương giai đoạn 2020- 21 2025, bao gồm: M1 Mở rộng việc áp dụng phương thức canh tác lúa HRHH; M2 Tái sử dụng rơm rạ vụ mùa làm phân bón hữu cơ; M3 Sản xuất bón than sinh học từ phế phụ phẩm rơm rạ vụ xuân M4 Dầu diesel sinh học pha trộn với dầu diesel thường theo tỷ lệ 20% vận hành máy móc nông nghiệp Phương án M1 nên ưu tiên có tiềm giảm nhẹ phát thải KNK lớn nhất, cụ thể 555,4tCO2tđ vụ xuân 427,4 tCO2tđ vụ mùa vào năm 2025 so với Kịch phát triển thơng thường, chủ yếu giảm nhẹ phát thải KNK từ sản xuất điện cho vận hành máy bơm nước phát thải mê-tan từ canh tác lúa Ngoài ra, việc chuyển đổi từ TT sang HRHH mang lại lợi ích kinh tế 49,4 USD/tCO2tđ vụ xuân 64,2 USD/tCO2tđ vụ mùa (quy năm 2014 với hệ số chiết khấu 10%) 3.4 Kết luận Chương Các nguồn phát thải phát thải mê-tan từ canh tác lúa, sử dụng diesel để vận hành máy móc nơng nghiệp, sản xuất điện cho tưới tiêu sản xuất phân bón Bốn phương án giảm nhẹ phát thải KNK đề xuất cho khu vực nghiên cứu giai đoạn 20202025, bao gồm: M1 Mở rộng việc áp dụng phương thức canh tác lúa HRHH; M2 Tái sử dụng rơm rạ vụ mùa làm phân bón hữu cơ; M3 Sản xuất bón than sinh học từ phế phụ phẩm rơm rạ vụ xuân M4 Dầu diesel sinh học pha trộn với dầu diesel thường theo tỷ lệ 20% vận hành máy móc nơng nghiệp 22 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ A Kết luận i) Về phương pháp luận Luận án bổ sung thiếu hụt hướng dẫn, nghiên cứu việc xây dựng phương pháp luận tính tốn dấu vết các-bon cụ thể cho sản phẩm lúa gạo, LCA dựa quy trình ISO kết hợp chủ yếu với GL 2006 IPCC, FAO COPERT EURO Việc tính tốn phát thải KNK từ hoạt động chủ yếu dựa công thức GL 2006, FAO (sản xuất phân bón, vơi, thuốc BVTV) COPERT EURO (vận chuyển thóc từ ruộng nhà) Phương pháp luận Luận án bao gồm hướng dẫn tính tốn độ không chắn dựa hướng dẫn GL 2006 – bước chưa hướng dẫn cụ thể/không bắt buộc quy trình tính tốn dấu vết các-bon sản phẩm/sản phẩm nông nghiệp giới ii) Về dấu vết các-bon Số liệu hoạt động thu thập từ kết điều tra vấn 90 hộ nơng dân xã Phú Lương, 30 hộ phương thức canh tác: TT, SRI HRHH Các hệ số phát thải CH4 từ canh tác lúa N2O từ đất nông nghiệp khu vực nghiên cứu tính tốn dựa kết đo đạc thực nghiệm Viện MTNN Đối với hoạt động khơng có hệ số phát thải KNK quốc gia, hệ số phát thải mặc định GL 2006 IPCC sử dụng tham khảo từ nghiên cứu liên quan khác Kết tính tốn cho thấy nguồn phát thải dấu vết các-bon lúa gạo phát thải CH4 từ canh tác lúa, sản xuất điện cho tưới tiêu, sử dụng xăng dầu cho vận hành máy móc nơng 23 nghiệp sản xuất phân bón Dấu vết các-bon lúa gạo vụ xuân 17,2tCO2tđ/ha (TT), 13,6tCO2tđ/ha (SRI) 14,5tCO2tđ/ha (HRHH) vụ mùa 20,09tCO2tđ/ha (TT), 18,08 tCO2tđ/ha (SRI) 17,9 tCO2tđ/ha (HRHH) Thể theo đơn vị sản phẩm, dấu vết các-bon lúa gạo vụ xuân 2,88kgCO2tđ/kg gạo (TT), 2,32kgCO2tđ/kg gạo (SRI) 2,42 kgCO2tđ/kg gạo (HRHH) Vào vụ mùa, dấu vết các-bon lúa gạo là: 3,92 kgCO2tđ/kg gạo (TT), 3,53 kgCO2tđ/kg gạo (SRI) 3,46 kgCO2tđ/kg gạo (HRHH) Độ không chắn chắn kết tính tốn theo GL 2006 với giá trị vụ xuân 10,9% (TT), 10,5% (SRI), 10,4 (HRHH) vụ mùa 12,9% (TT), 13,0% (SRI) 12,1% (HRHH) Độ không chắn phát thải KNK từ hoạt động phi giới thường cao hoạt động giới iii) Giải pháp giảm nhẹ dấu vết các-bon lúa gạo Luận án đề xuất bốn phương án giảm nhẹ KNK: M1 Mở rộng việc áp dụng HRHH; M2 Tái sử dụng rơm rạ vụ mùa làm phân bón hữu cơ; M3 Sản xuất bón than sinh học từ phế phụ phẩm rơm rạ vụ xuân M4 Dầu diesel sinh học pha trộn với dầu diesel thường theo tỷ lệ 20% vận hành máy móc nơng nghiệp Phương án M1 nên ưu tiên thực có tiềm giảm phát thải KNK lớn đồng thời mang lại lợi ích kinh tế Dựa nghiên cứu này, khu vực khác để tính tốn dấu vết các-bon sản phẩm lúa gạo xác định giải pháp giảm nhẹ KNK ưu tiên Vì vậy, Luận án có đóng góp khoa học thực tiễn, góp phần gõ bỏ rào cản thương mại xuất gạo có giai đoạn sau 2020 hỗ trợ Việt Nam đạt mục tiêu giảm nhẹ KNK lĩnh vực nông nghiệp NDC 24 B Kiến nghị 1) Trong khuôn khổ luận án tiến sỹ, bị giới hạn thời gian thu thập số liệu, Luận án xét đến khâu chủ yếu sản xuất lúa gạo Phát thải KNK từ hoạt động sau nên tiếp tục nghiên cứu: sản xuất hạt giống; sản xuất, khấu hao bảo trì máy móc thiết bị nơng nghiệp vận chuyển nguyên liệu đến đồng ruộng Bên cạnh đó, đối tượng nghiên cứu Luận án “lúa nước” nên không bao gồm phát thải/hấp thụ KNK thay đổi mục đích sử dụng đất “đốt nương làm rẫy” 2) Luận án tính tốn phát thải KNK từ sản xuất thuốc BVTV dạng bột để trừ rầy nâu Vì vậy, phát thải KNK từ sản xuất thuốc BVTV dạng lỏng nên nghiên cứu thêm tương lai 3) Luận án xét đến lượng phát thải N2O từ đất nông nghiệp sử dụng phân đạm NPK Các nguồn khác phế phụ phẩm nông nghiệp phân chuồng chưa xét đến (tuy nhiên lượng phân chuồng sử dụng cho bón ruộng không đáng kể) 4) Khi áp dụng phương pháp luận cho khu vực khác, hệ số phát thải CH4 N2O từ canh tác lúa đặc trưng xã Phú Lương, hệ số phát thải khác tham khảo sử dụng từ Luận án Đối với khu vực khác khơng có hệ số phát thải CH4 N2O từ canh tác lúa tham khảo hệ số phát thải mặc định GL 2006 Việt Nam Thông báo quốc gia Việt Nam cho UNFCCC 5) Phát thải KNK từ sử dụng diesel cho vận hành máy móc nơng nghiệp chiếm tỷ trọng lớn dấu vết các-bon lúa gạo nên cần có thêm nghiên cứu phương án giảm nhẹ phát thải KNK từ vận hành máy móc nơng nghiệp DANH MỤC CƠNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ Dao Minh Trang, Huynh Thi Lan Huong (2017), “Development of a methodological framework for calculation of carbon footprint of rice production in Viet Nam”, Viet Nam Journal of Science, Technology and Engineering, 59, 91 – 96 Đào Minh Trang, Huỳnh Thị Lan Hương, Mai Văn Trịnh Chu Sỹ Huân (2019), “Dấu vết các-bon lúa gạo Việt Nam: Tính tốn thí điểm cho xã Phú Lương, Thái Bình vào vụ xuân vụ mùa”, Tạp chí Nơng nghiệp Phát triển nơng thơn, 10, 3-11 Dao Minh Trang, Huynh Thi Lan Huong and Mai Van Trinh (2019), “Calculating carbon footprint of rice in Vietnam and proposing mitigation options”, Viet Nam Journal of Science, Technology and Engineering, 61, 84-89 Đào Minh Trang, Huỳnh Thị Lan Hương Mai Văn Trịnh (2019), “Nghiên cứu phát thải khí nhà kính từ hoạt động vòng đời lúa gạo xã Phú Lương, huyện Đông Hưng, tỉnh Thái Bình”, Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Nơng nghiệp Việt Nam, 4, 94-100 Ministry of Natural Resources and Environment (2015) Technical report on Viet Nam’s Intended Nationally Determined Contribution [Ed by Nguyen Khac Hieu, Tran Thuc, Pham Van Tan, Huynh Thi Lan Huong, Nguyen Van Thang, Dao Minh Trang, Nguyen Van Minh and Chu Thi Thanh Huong] Ha Noi, Viet Nam Nguyễn Văn Thiết, Lục Thị Thanh Thêm, Đào Thu Hằng, Bùi Thị Phương Loan, Chu Sỹ Huân, Đào Minh Trang Mai Văn Trịnh (2019), “Nghiên cứu số giải pháp giảm phát thải khí nhà kính canh tác lúa nước tỉnh Thái Bình”, Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Nơng nghiệp Việt Nam, 9, 106-111 (đã xác nhận) ... các- bon sản phẩm lúa gạo giới Việt Nam; ▪ Xây dựng phương pháp luận tính tốn dấu vết các- bon cho sản phẩm lúa gạo vùng đồng sơng Hồng; ▪ Thí điểm tính tốn dấu vết các- bon sản phẩm lúa gạo xã Phú... KNK ưu tiên MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU (1) Xây dựng phương pháp luận tính tốn dấu vết các- bon cho sản phẩm lúa gạo vùng đồng sơng Hồng; (2) Tính tốn dấu vết các- bon sản phẩm lúa gạo cho khu vực thí điểm... lai Đồng sơng Hồng (ĐBSH) hai vùng sản xuất lúa Việt Nam Việc thực nghiên cứu Nghiên cứu xây dựng phương pháp luận tính tốn dấu vết các- bon cho sản phẩm lúa gạo vùng đồng sông Hồng sở xây dựng