Báo cáo: Sử dụng phân bón và sự phát thải khí nhà kính trong nông nghiệp/ruộng lúa

Chia sẻ: Lê Công Vũ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:25

Thêm vào BST

Báo xấu

311
lượt xem 54
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Báo cáo Sử dụng phân bón và sự phát thải khí nhà kính trong nông nghiệp/ruộng lúa trình bày về giảm nhẹ khí nhà kính trong các hệ thống canh tác ngũ cốc chính: lúa gạo, lúa mì và ngô; biến đổi khí hậu và sản xuất nông nghiệp. Mời bạn đọc cùng tham khảo.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Báo cáo: Sử dụng phân bón và sự phát thải khí nhà kính trong nông nghiệp/ruộng lúa

FERTILIZER USE AND GHG EMISSIONS IN AGRICULTURE/PADDY FIELD SỬ DỤNG PHÂN BÓN VÀ SỰ PHÁT THẢI KHÍ NHÀ KÍNH TRONG NÔNG NGHIỆP/RUỘNG LÚA R. Wassmann1 Người dịch: Nguyễn Văn Linh, Phạm Sỹ Tân Extended Abstract (Abbreviated Version of Ortiz-Monasterio, I., Wassmann, R., Govaerts, B., Hosen, Y., Katayanagi, N., Verhulst, N. (2010). Greenhouse gas mitigation in the main cereal systems: rice, wheat and maize. In: Reynolds M. (Eds.), Climate change and crop production (pp. 151-176). Oxford shire, UK: CABI). Đây là bài mở rộng phần tóm lược (Phiên bản viết tắt của Ortiz- Monasterio, I., Wassmann, R., Govaerts, B., Hosen, Y., Katayanagi, N., Verhulst, N. (2010). Giảm nhẹ khí nhà kính trong các hệ thống canh tác ngũ cốc chính: lúa gạo, lúa mì và ngô trong tài liệu: Reynolds M. (biên soạn), Biến đổi khí hậu và sản xuất nông nghiệp (trang 151-176) Oxfordshire, UK: CABI) 1. Introduction 1. Giới thiệu The concentration of Nồng độ khí nhà kính (CO2, greenhouse gases (CO2, CH4 CH4 và N2O và Halocarbons) and N2O and halocarbons) has đã tăng lên kể từ trước cách increased since the pre- mạng công nghiệp do hoạt industrial revolution years due động của con người. Nồng độ to human activities. The CO2 trong khí quyển tăng từ atmospheric concentration of 280 ppm vào năm 1750 lên CO2 has increased from 280 379 ppm năm 2005, và nồng ppm in 1750 to 379 in 2005, độ N2O tăng từ 270 ppb đến and N2O has increased from 319 ppb trong cùng thời gian, 270 ppb to 319 ppb during the còn khí CH4 trong năm 2005 same time period, while CH4 rất nhiều, vào khoảng 1774 abundance in 2005 of about ppb, tăng hơn gấp đôi nồng độ 1774 ppb is more than double của nó ở thời kỳ tiền công its pre-industrial value of 750 nghiệp là 750 ppb (Solomon 1 International Rice Research Institute 419
ppb (Solomon et al., 2007). et al., 2007). Các chất khí này These gases absorb light in the hấp thụ ánh sáng trong vùng infrared regions and thus, trap hồng ngoại và do đó, giữ các thermal radiation, which in bức xạ nhiệt, dẫn đến tình turn results in global warming. trạng hâm nóng không khí The Global Warming Potential toàn cầu. Tiềm năng hâm (GWP) is a useful metric for nóng toàn cầu (GWP) là thước comparing the potential đo hữu ích cho việc so sánh climate impact of the emissions tác động của sự phát thải các of different GHGs by khí nhà kính khác nhau như expressing CH4 and N2O in CH4 và N2O quy về tương CO2 equivalents. The global đương CO2. Tiềm năng hâm warming potential of N2O is nóng toàn cầu của N2O là 298 298 times, while CH4 is 25 lần, trong khi của CH4 là 25 times that of CO2 in a 100-year lần so với khả năng đó của time horizon (Forster, 2007; CO2 sinh ra trong thời gian Solomon, 2007). 100-năm (Forster, 2007; Solomon, 2007). At present, 40% of the Earth’s Hiện nay, 40% diện tích đất của land surface is managed for hành tinh này được sử dụng cropland and pasture (Foley et cho canh tác nông nghiệp và al., 2005). The most important đồng cỏ (Foley et al., 2005). Hệ cropping systems globally, in thống cây trồng quan trọng nhất terms of meeting future food trên phạm vi toàn cầu, nhằm demand, are those based on the đáp ứng nhu cầu lương thực và staple crops rice, wheat and thực phẩm trong tương lai, là maize. Rice and maize are each cây lương thực như lúa, lúa mì grown on more than 155 và ngô. Lúa và ngô mỗi loại million hectares (FAOSTAT, được trồng trên hơn 155 triệu 2009). In addition, rice is the ha (FAOSTAT, 2009). Ngoài staple food of the largest ra, lúa là lương thực chính của number of people on earth. The bộ phân dân cư lớn nhất trên geographic distribution of rice trái đất. Sự phân bố địa lý của production gives particular việc sản xuất lúa có ý nghĩa đặc significance to Asia where biệt với châu Á, nơi sản xuất ninety percent of the world’s 90% sản lượng được sản xuất rice is produced and consumed. và tiêu thụ. 420
Although the literature Mặc dù các tài liệu đã cung cấp provides ample evidence on the những bằng chứng phong phú technical feasibility of về tính khả thi về mặt kỹ thuật mitigation options in wheat, để giảm thiểu lựa chọn trong hệ maize and rice systems thống lúa mì, ngô và lúa nước (Matson et al., 1998; (Matson et al., 1998; Dobermann et al., 2007; Dobermann et al., 2007; Wassmann et al., 2007), there Wassmann et al, 2007), hiện are as of now no mitigation nay có vẻ như không có một dự projects implemented outside án giảm nhẹ nào được thực of experimental farms in the hiện bên ngoài các trại thực developing world. In part, this nghiệm trong thế giới đang may be attributed to the phát triển. Điều này một phần exclusion of the land use sector có thể là do sự loại trừ của khu in the Clean Development vực sử dụng đất trong các dự Mechanism (CDM) projects. án Cơ chế phát triển sạch This stipulation of the (CDM). Quy định này của Marrakesh Accord may or may Accord Marrakesh có thể có - not be overturned at the hoặc có thể không - bị lật forthcoming COP15 in ngược tại COP15 sắp tới ở Copenhagen (see below), so Copenhagen (xem bên dưới), that this review can also be để đề xuất này có thể được xem seen as a timely contribution to như đóng góp kịp thời cho các the discussion on potentials cuộc thảo luận về tiềm năng và and constraints of mitigation hạn chế của dự án giảm nhẹ projects in the land use sector. trong việc sử dụng đất. 2. Rice systems: CH4 and 2. Hệ thống lúa: Giảm thiểu N2O mitigation CH4 và N2O Rice requires special attention Cây lúa đòi hỏi sự chú ý đặc in terms of GHG emissions due biệt về sự phát thải khí nhà to the unique semi-aquatic kính do tính chất đặc thù canh nature of this crop. About 90% tác bán ngập nước của loài of the rice land is – at least cây trồng này. Khoảng 90% temporarily – flooded. The diện tích đất trồng lúa - ít nhất flooding regime determines là thỉnh thoảng - bị ngập nước. effectively all element cycles Chế độ ngập nước xác định in rice fields and represents the hiệu quả của tất cả các yếu tố 421
pre-requisite for emissions of chu kỳ trong ruộng lúa và đại the major GHG methane. The diện các điều kiện tiên quyết specific role of rice fields in cho sự phát thải khí nhà kính the global CH4 budget has also chính là metan. Vai trò đặc led to several detailed reviews biệt của ruộng lúa trong cung on this subject (Yan et al., cấp quĩ CH4 toàn cầu đã dẫn 2005, Li et al., 2006, đến nhiều đánh giá chi tiết về Wassmann et al., 2004, chủ đề này (Yan et al., 2005, Wassmann et al., 2007) so that Li et al., năm 2006, this review emphasizes on Wassmann et al., năm 2004, some new insights derived Wassmann và ctv., 2007) để from recently published data, tổng quan nhấn mạnh đến một namely on up scaling and số những hiểu biết mới bắt mitigation. nguồn từ những dữ liệu xuất bản gần đây, cụ thể là đề tài nâng cấp và giảm nhẹ. Flooding of fields is innate to Tình trạng ngập nước của các irrigated rain fed and deep ruộng lúa là đương nhiên đối water rice, but duration and với lúa có tưới, lúa nhờ nước depth of flooding varies over a trời và lúa ngập sâu, tuy nhiên wide range in these thời gian và độ nông sâu của ecosystems. Irrigated lowland mực nước ngập thay đổi trên rice is grown in bunded fields một phạm vi rộng trong các hệ with assured irrigation for one sinh thái. Lúa có tưới được or more crops per year. trồng ở những thửa ruộng có bờ Usually, farmers try to bao bảo đảm có đủ nước cho maintain 5–10 cm of water một hoặc nhiều vụ trong năm. (“floodwater”) on the field. Thông thường, nông dân cố Rainfed lowland rice is grown gắng duy trì mức 5-10 cm nước in bunded fields that are (“ngập nước”) trên ruộng. Lúa flooded with rainwater for at nhờ nước trời vùng trũng được least part of the cropping canh tác trên những thửa ruộng season to water depths that có bờ bao, bị ngập nước mưa ít exceed 100 cm for no more nhất một thời gian trong suốt than 10 days. vụ gieo trồng, có thể tới 100 cm trong khoảng thời gian không quá 10 ngày. 422
Worldwide, there are about 54 Thế giới có khoảng 54 triệu ha million ha of rainfed lowland lúa nhờ nước trời vùng trũng. rice. In both irrigated and Trong cả hai hệ thống có tưới rainfed lowlands, fields are và nước trời, ruộng lúa phần predominantly puddled with lớn được cày, bừa rồi cấy theo transplanting as the phương pháp cổ truyền. Trong conventional method of crop hệ sinh thái ngập úng, ruộng establishment. In flood-prone lúa hứng chịu ngập định kỳ do ecosystems, the fields suffer quá nhiều nước và không thể periodically from excess water kiểm soát, ngập sâu. Thế giới and uncontrolled, deep có khoảng 11–14 triệu ha đất flooding. About 11–14 million ngập úng. Nhiều vùng sản ha worldwide are flood-prone xuất lúa, người ta trồng lúa lowlands. In many rice độc canh với hai vụ mỗi năm. production areas, rice is grown as a monoculture with two crops per year. 3. Fertilizer and GHG 3. Phân bón và phát thải khí emission s nhà kính 3.1. Organic fertilizer and 3.1. Phân hữu cơ và phát thải CH4 emission khí CH4 The magnitude and pattern of Cường độ và cách thức phát CH4 emissions from rice fields thải khí CH4 từ ruộng lúa chủ is mainly determined by water yếu được xác định bởi chế độ regime and organic inputs, and nước và lượng hữu cơ bón to a lesser extent by soil type, vào, và ở một mức độ thấp weather, management of hơn là do loại đất, thời tiết, tillage, residues and fertilizers, cách quản lý làm đất, phế phụ and rice cultivar. Flooding of phẩm, phân bón, và giống lúa. the soil is a pre-requisite for Tình trạng ngập úng của đất là sustained emissions of CH4. điều kiện tiên quyết để duy trì Mid-season drainage, a lượng phát thải khí CH4. Rút common irrigation practice nước giữa vụ, thực tiễn tưới adopted in major rice growing nước được áp dụng phổ biến ở regions of China and Japan, các vùng canh tác lúa chính tại greatly reduces CH4 emissions. Trung Quốc và Nhật Bản đã Similarly, rice environments làm giảm mạnh lượng khí thải 423
with an insecure supply of CH4. Tương tự, môi trường water, namely rainfed rice, trồng lúa không có nguồn cung have a lower emission potential cấp nước bảo đảm, cụ thể là than irrigated rice. Organic nguồn nước mưa, có tiềm năng inputs stimulate CH4 emissions phát thải khí thấp hơn so với as long as fields remain các ruộng có tưới. Nguyên liệu flooded. In addition to hữu cơ bón vào kích thích sự management factors, CH4 phát thải khí CH4 khi ruộng lúa emissions are also affected by bị ngập úng. Ngoài các yếu tố soil parameters and climate quản lý, phát thải CH4 cũng bị ảnh hưởng bởi các chỉ tiêu về đất đai và khí hậu. In spite of a growing number Mặc dù số thí nghiệm về sự of field experiments on CH4 phát thải khí CH4 từ các ruộng emissions from rice fields, the lúa đang tăng lên, các ước tính estimates are still attached to về vấn đề này vẫn chưa chắc major uncertainties. Intensive chắn. Chiến dịch đo lường field measurement campaigns tích cực đã xác định mối have clearly revealed the tương tác phức tạp của chế độ complex interaction of water nước, một mặt, như là yếu tố regime as the major chính tác động đến lượng khí determinant of emissions on thải và mặt khác là nhiều yếu one hand and several other tố khác có ảnh hưởng. Do sự influencing factors on the other đa dạng của hệ thống sản xuất hand. Given the diversity of lúa, mức độ tăng thêm của rice production systems, phát thải khí CH4 đòi hỏi sự reliable up scaling of CH4 khác biệt về thực tiễn quản lý emissions requires high degree và các yếu tố tự nhiên. of differentiation in terms of Phương pháp tiếp cận mô hình management practices and hóa đã được phát triển để mô natural factors. Modeling phỏng CH4 phát thải như chức approaches have been năng của một số lớn các thông developed to simulate CH4 số đầu vào, cụ thể là, phương emissions as function of a large thức quản lý cũng như đất và number of input parameters, khí hậu. Mặc dù có sự tiến bộ namely, modalities of đáng kể trong những năm gần management as well as soil and đây, các mô hình có sẵn về 424
climate parameters. In spite of lượng khí nhà kính phát thải considerable progress over từ những ruộng lúa cần được recent years, the available đánh giá bởi các phương pháp simulation models for GHG đánh giá theo vùng đặc thù emissions from rice fields need trước khi họ có thể được sử region-specific validations dụng cho các tính toán đáng before they can be used for tin cậy của lượng khí thải. reliable computation of emissions. All rice-growing nations have Tất cả các quốc gia trồng lúa signed and ratified the United đã ký kết và phê chuẩn công Nations Framework ước khung LHQ về biến đổi Convention on Climate Change khí hậu (UNFCCC) như một (UNFCCC) and as part of their phần của cam kết của họ; Tất commitments; all signatories cả các bên ký kết được đệ trình are submitting national đính kèm báo cáo về lượng inventories of GHG emissions phát thải khí nhà kính toàn (NIG) as part of their National quốc (NIG) như một phần của Communications. The truyền thông quốc gia của họ. UNFCCC has commissioned UNFCCC đã ủy thác cho Ủy the Intergovernmental Panel on ban liên chính phủ về biến đổi Climate Change (IPCC) to khí hậu (IPCC) để xác định define guidelines that allow nguyên tắc cho phép các nước countries to compute emissions tính toán lượng khí thải theo in a comparable fashion. The phương pháp có thể so sánh IPCC published the original được. IPCC xuất bản hướng guidelines (in 1994) and revised dẫn ban đầu (năm 1994) và sửa them in 1996 (IPCC, 1997) and đổi vào năm 1996 (IPCC, 2006 (IPCC, 2007); it has also 1997) và 2006 (IPCC, 2007); published Good Practice Tổ chức này cũng đã xuất bản Guidance and Uncertainty cuốn hướng dẫn thực hành tốt Management in National và cách quản lý dữ liệu dễ thay Greenhouse Gas Inventories đổi trong điều tra lượng khí nhà (IPCC, 2007). In these efforts to kính quốc gia (IPCC 2007). streamline reporting of NIG’s, Trong nỗ lực sắp xếp báo cáo the land use sector proved to be của NIG, lĩnh vực sử dụng đất especially challenging. tỏ ra là thách thức nhất. 425
The entire IPCC guidelines are Toàn bộ các hướng dẫn của conceived as fairly simple IPCC được hình thành như là protocols that allow countries nghi thức khá đơn giản cho (called ‘Parties’ in the phép các nước (gọi là 'Bên' UNFCCC context) to compute trong các văn bản của emission rates even if the level UNFCCC) tính toán tỷ lệ khí of information on the different phát thải ngay cả ở mức độ sectors, e.g. land use, may not thông tin trên các lĩnh vực be all that detailed. Thus, it khác nhau, ví dụ như sử dụng should be stated that these đất, có thể không có được tất guidelines cannot be deemed cả ở mức chi tiết. Vì vậy, các per se as a scientific approach, hướng dẫn này không thể but more like a standardized được coi là một cách tiếp cận accounting scheme for khoa học, nhưng thiên về tiêu emissions. Nevertheless, chuẩn hóa tính toán cho lượng effectively, all countries have khí phát thải. Tuy nhiên, tất cả formed national groups of các nước đã thành lập nhóm experts to compile their NIG chuyên gia quốc gia để biên who have used the most dịch NIG của họ, những người reliable statistics, e.g. on land đã sử dụng các số liệu thống use, available in the respective kê đáng tin cậy nhất, ví dụ country. như trên diện tích đất sử dụng, đất có sẵn trong quốc gia tương ứng. The IPCC guidelines Các nguyên tắc IPCC phân distinguish between activity biệt giữa dữ liệu hoạt động, data, emission factor, and yếu tố phát thải và yếu tố tỉ lệ scaling factor (see Table 1). (Bảng 1). Các yếu tố phát thải The emission factors phân biệt giữa Tier 1 (một giá distinguish between Tier 1 (a trị mặc định toàn cầu; được sử global default value; to be used dụng khi không có sẵn những as long as there are no regional phương thức đo lường khu measurements available) and vực) và Tier 2 dựa trên sự đo Tier 2 based on emission lường khí phát thải được tiến measurement conducted in the hành tại quốc gia tương ứng. respective country. 426
Table 1. Terminology of IPCC guidelines for emissions from land use CH4/rice N2O/crops Activity data Area of rice land in the Amount of N respective country fertilizer used in respective country Emission factor Amount methane emitted Percentage of N Tier 1: global per area unit fertilizer emitted as default value N2O Tier 2: regional values Scaling Factor Specific factors for water Some specifications management, organic in 2006 guidelines inputs etc. 3.2. Chemical fertilizer and 3.2. Phân bón hóa học và sự N2O emission phát thải khí N2O According to the latest IPCC Theo bản tóm tắt mới nhất của summary (Denman et al., IPCC (Denman et al., 2007), 2007), arable lands emit đất canh tác phát ra khoảng 2,8 about 2.8 TgN of N2O per TgN khí N2O mỗi năm, year, about 42% of the khoảng 42% lượng N2O do anthropogenic N2O sources, con người gây ra, hoặc khoảng or about 16% of the global 16% lượng khí thải N2O toàn N2O emissions, but rice cầu, nhưng ở đây phát thải từ paddy fields are not ruộng lúa nước chưa được tách distinguished from upland riêng khỏi đất cây trồng cạn. fields. Early studies found Nghiên cứu ban đầu cho thấy N2O emission from paddy N2O phát thải từ ruộng lúa fields to be negligible (e.g. không đáng kể (Smith et al, Smith et al., 1982). However, 1982). Tuy nhiên, nghiên cứu later studies suggested that về sau cho rằng trồng lúa là rice cultivation was an một nguồn quan trọng không important anthropogenic chỉ thải vào khí quyển khí CH4 source of not only mà còn có cả N2O. (Cai et al., atmospheric CH4 but also 1997). N2O (e.g. Cai et al., 1997). 427
The initial IPCC guidelines use Bản hướng dẫn ban đầu của a default fertilizer-induced IPCC đã sử dụng một yếu tố emission factor (EF) of 1.25% mặc định phân bón gây ra sự of net N input (based on the phát thải (EF) 1,25% của unvolatilized portion of the lượng N thuần đầu vào (dựa applied N) and a background trên phần không bay hơi của emission rate for direct lượng N bón vào) và độ phát emission from agricultural soil thải cơ sở cho sự phát thải trực of 1 kg N/ha/ yr (IPCC, 1997). tiếp từ đất nông nghiệp là 1 kg Later, IPCC 2006 (2006) N/ha/năm (IPCC, 1997). Sau revised the EF for N additions đó, IPCC 2006 (2006) sửa đổi from mineral fertilizers, EF cho bổ sung N từ phân organic amendments and crop khoáng, chất hữu cơ được xử residues, and N mineralized lý và tàn dư thực vật và N from mineral soil as a result of được khoáng hóa từ đất như là loss of soil carbon to 1%. một kết quả của mất mát carbon trong đất xuống 1%. In the guidelines, rice paddy Trong các hướng dẫn, ruộng fields have not been lúa nước đã không được phân distinguished from upland biệt với các thửa ruộng cây fields, but Bouwman et al. trồng cạn, nhưng Bouwman et (2002) reported on the basis of al. (2002) báo cáo trên cơ sở data published before 1999 that các dữ liệu được xuất bản mean N2O emission from rice trước năm 1999 có nghĩa là paddy fields (0.7 kg N2O-N/ N2O phát thải từ ruộng lúa ha/ yr) was lower than that (0,7 kg N2O-N/ha/năm) thấp from upland fields, including hơn so với từ các thửa ruộng grasslands (1.1 to 2.9 kg N2O- cây trồng cạn, bao gồm cả N/ ha/ yr). Yan et al. (2003) đồng cỏ (1,1 đến 2,9 kg N2O- reported on the basis of data N/ha/năm). Yan và cộng sự published before 2000 that the (2003) báo cáo trên cơ sở dữ EF for rice paddy fields, at liệu được xuất bản trước năm 0.25% of total N input, was 2000, cho rằng EF cho ruộng also lower than that for upland lúa, ở mức 0,25% tổng số N fields, and a background đầu vào, cũng thấp hơn so với emission of 1.22 kg N2O-N/ các thửa ruộng cây trồng cạn, ha/ yr for paddy fields. và độ căn bản của sự phát thải 428
Akiyama et al. (2005) reported 1,22 kg N2O-N/ha/năm cho on the basis of data (113 ruộng lúa. Akiyama et al. measurements from 17 sites) (2005) báo cáo về cơ sở dữ published before the summer liệu (113 lần đo từ 17 khu of 2004 that mean N2O vực) được công bố trước mùa emission ± standard deviation hè năm 2004, có nghĩa là phát and mean fertilizer-induced thải N2O ± độ lệch chuẩn và emission factor during the rice- có nghĩa là hệ số phát thải do cropping season were, phân bón gây ra trong vụ lúa respectively, 0.341 ± 0.474 kg đang canh tác, tương ứng N/ ha /season and 0.22 ± 0,341 ± 0,474 kg N/ha/vụ và 0.24% for fertilized fields 0,22 ± 0,24% đối với các thửa continuously flooded, 0.993 ± ruộng được bón phân và ngập 1.075 kg N/ ha/ season and nước liên tục, 0,993 ± 1,075 0.37 ± 0.35% for fertilized kg N/ha/vụ và 0,37 ± 0,35% fields with midseason cho các thửa ruộng được bón drainage, and 0.667 ± 0.885 kg phân và rút nước giữa vụ, và N/ ha/ season and 0.31 ± 0,667 ± 0,885 kg N/ha/mùa và 0.31% for all water regimes. 0,31 ± 0,31% cho tất cả các The estimated whole-year chế độ nước. Cả năm ước tính background emission was phát thải nền là 1,820 kg 1.820 kg N/ ha/ season. N/ha/vụ. We can conclude that, Chúng ta có thể kết luận rằng, although there remains large mặc dù vẫn còn nhiều vấn đề uncertainty in N2O emissions, không chắc chắn về lượng khí midseason drainage has the thải N2O, hệ thống thủy lợi potential to be an effective thoát nước giữa vụ có tiềm option to mitigate the net năng là một lựa chọn hiệu quả GWP from rice fields when để giảm thiểu các GWP thuần rice residue is returned to the từ ruộng lúa khi tồn dư rơm rạ fields. However, there is a được trả lại cho các ruộng lúa. risk that N2O emission offsets Tuy nhiên, có một nguy cơ là reduction of CH4 emission or sự phát thải N2O làm giảm moreover brings higher GWP hiệu số phát thải của CH4 hoặc than CH4 emission when rice hơn thế nữa mang lại GWP straw is not returned to the cao hơn lượng phát thải CH4 fields and when N fertilizer is khi rơm rạ không được trả lại 429
applied at a high rate. cho các ruộng lúa và khi phân N được bón ở mức cao. Annual global consumption of Lượng phân bón N tiêu thụ toàn N fertilizer was expected to cầu hàng năm đã được dự kiến exceed 100 Mt in 2007–2008 sẽ vượt quá 100 triệu tấn vào (Heffer and Prud’homme, 2007-2008 (Heffer và 2007), while in 1965 it was Prud'homme, 2007), trong khi only 20Mt. During 2006 vào năm 1965, chỉ có 20 triệu approximately 70% of that was tấn. Trong năm 2006, khoảng applied in developing countries 70% số đó đã được sử dụng ở (IFA, 2009). In 2006–2007 các nước đang phát triển (IFA, wheat and maize both 2009). Trong năm 2006-2007 contributed 17.3% of world lúa mì và ngô mỗi thứ đóng góp uses, followed by rice with 17,3% nhu cầu lương thực trên 15.8%. Together wheat, maize thế giới, tiếp theo là lúa với and rice consume 50% of all N 15,8%. Gộp cả ba lúa mì, ngô và fertilizer produced around the lúa nước, tiêu thụ 50% lượng world (Heffer, 2009). phân bón N được sản xuất trên However, only half of the N thế giới (Heffer, 2009). Tuy fertilizer that is applied in any nhiên, chỉ có phân nửa lượng given field is recovered in the phân bón N bón vào được thu crop or soil (Matson et al., giữ lại bởi cây trồng hoặc đất 1997). The remaining N can canh tác (Matson et al., 1997). take on many forms, with Lượng N còn lại có thể có nhiều various consequences for hình thức, gây các hậu quả khác ecosystems and public health, nhau cho hệ sinh thái và sức before it is ultimately khỏe cộng đồng, trước khi nó bị denitrified (the conversion of khử nitrit ở giai đoạn cuối inorganic N forms to N2). One (chuyển đổi hình thức N vô cơ of the forms of N that is lost to sang dạng khí N2). Một trong the atmosphere is N2O and it is những hình thức của N bị mất closely associated with N vào bầu khí quyển là N2O và nó fertilized agriculture. được liên kết chặt chẽ với phân đạm bón cho nông nghiệp. Most N2O originates as an Hầu hết các N2O có nguồn intermediate product from soil gốc như là một sản phẩm 430
microbial nitrification and trung gian từ quá trình nitrat denitrification. A soil’s hóa và khử nitrit do tác động potential for N2O emissions của vi sinh vật đất. Lượng increases when the amount of phát thải N2O tiềm năng của N available for microbial đất gia tăng khi số lượng N có transformation is enhanced sẵn cho việc chuyển đổi của vi through N fertilizer sinh vật được tăng cường application, cropping of thông qua việc bón phân N, legumes, incorporation of thu hoạch rau quả, kết hợp manures and crop residues, and phân hữu cơ và tồn dư thực mineralization of soil biomass vật và sự khoáng hoá sinh and other forms of soil organic khối đất và các hình thức khác material. However, the của nguyên liệu hữu cơ trong amounts emitted depend on đất. Tuy nhiên, số lượng khí interactions between soil phát thải phụ thuộc vào sự properties, climatic factors and tương tác giữa các tính chất agricultural practices (Granli của đất, yếu tố khí hậu và các and Bøckman, 1994). Most hoạt động nông nghiệp (Granli studies have shown that soil và Bøckman, 1994). Hầu hết conditions such as water-filled các nghiên cứu đã cho thấy pore space, temperature and điều kiện đất đai như lượng soluble carbon (C) availability nước chứa trong các khoang have a dominant influence on rỗng, nhiệt độ và lượng N2 O emissions. Fertilizer carbon hòa tan có sẵn ảnh source and crop management hưởng mạnh đến sự phát thải factors may affect N2O khí N2O. Nguồn phân bón và emissions, but due to các yếu tố quản lý cây trồng interactions with soil ảnh hưởng đến lượng khí thải conditions, it is difficult to N2O, nhưng do tương tác với make general conclusions các điều kiện đất đai, rất khó (Snyder et al., 2007). để kết luận chung (Snyder et al., 2007). It is well established that NO3- Điều mà mọi người hiểu một N can accumulate in soils cách rõ ràng là NO3-N có thể when the N is applied before tích lũy trong đất khi phân N crop uptake or when the N rate được bón trước khi cây trồng exceeds crop demand and the hấp thu hoặc khi lượng N vượt 431
point of crop response (Legg quá nhu cầu của cây trồng và and Meisinger, 1982). This quá ngưỡng phản ứng của cây accumulation of NO3 and NH4, trồng (Legg và Meisinger, particularly when this occurs 1982). Sự tích lũy NO3 và with little or no crop NH4 này, đặc biệt là khi điều competition for N uptake, này xảy ra với cây trồng ít tends to favor the production of hoặc không có cạnh tranh hấp N2O. Therefore, management thu N, có xu hướng hỗ trợ sự practices that avoid or sản sinh N2O. Do đó, biện minimize the accumulation of pháp quản lý thực hành nên inorganic N, mainly when tránh hoặc giảm thiểu sự tích there is no uptake competition tụ của N vô cơ, chủ yếu khi from the crop, may contribute không có cạnh tranh hấp thu to lower emissions of N2O. In từ cây trồng, có thể góp phần this section, we will discuss giảm lượng khí thải N2O. some of those practices. Granli Trong phần này, chúng tôi sẽ and Bøckman (1994) and more thảo luận về một số những recently Snyder et al. (2007) thực thực tiễn này. Granli và reviewed management Bøckman (1994) và gần đây practices that can help mitigate hơn Snyder et al. (2007) đánh N2O emission. We are using giá thực tiễn quản lý có thể those reviews as our basis for giúp giảm thiểu phát thải N2O. this section and have Chúng tôi đang sử dụng complemented them with other những tài liệu tổng quan này literature. làm cơ sở của chúng tôi cho phần này và bổ sung chúng với các tài liệu khác. 3.3. Factors affecting N2O 3.3 Những yếu tố ảnh hưởng emissions from fertilizer tới sự phát thải khí N2O từ application việc bón phân.  N rate, timing, source and  Lượng N, thời gian bón, placement nguồn gốc và cách bón. In a number of studies Trong một số nghiên cứu thay examining spatial variability, đổi theo vị trí, các nhà nghiên researchers have found that cứu đã tìm thấy lượng phân N optimal N fertilizer rates vary tối ưu khác nhau theo từng 432
widely from field to field thửa ruộng (Cerrato và (Cerrato and Blackmer, 1991; Blackmer, 1991; Schmitt và Schmitt and Randall, 1994; Randall, 1994; Bundy và Bundy and Andraski, 1995). Andraski, 1995). Có lẽ điều What is probably most quan trọng nhất về nhu cầu important about N phân N trong sản xuất ngũ cốc requirements in cereal crop là nhu cầu thay đổi mạnh mẽ production is that the demand từ cánh đồng này đến cánh changes drastically from field đồng khác và từ năm này sang to field and from one year to năm khác. Tất cả các thông tin the next. Of all the information nên được chuyển tải cho nông that should be communicated dân ở địa phương rằng sự phụ to farmers in any locale is that thuộc vào thời gian và không this temporal and spatial gian ảnh hưởng đến liều lượng dependency influences phân N tối ưu (Raun et al., optimum N fertilizer rates 2009). (Raun et al., 2009). The current evidence suggests Bằng chứng hiện tại cho thấy that N2O emissions are not so lượng N bón vào không phải much a direct function of the là nguyên nhân trực tiếp một rate of N applied. Instead, cách nặng nề của sự phát thải emissions of N2O seem to be khí N2O. Thay vào đó, sự phát more closely related to N rates thải khí N2O dường như liên that exceed the N uptake quan chặt chẽ hơn đến lượng capacity of the crop overtime N vượt quá khả năng hấp thu (Matson et al., 1998; của cây trồng theo thời gian IFA/FAO, 2001; Snyder et al., (Matson et al., 1998; 2007). However, there seem to IFA/FAO, 2001; Snyder et al., be some exceptions to this 2007). Tuy nhiên, hình như observation. Zebarth et al. vẫn có một số trường hợp (2008) made N applications ngoại lệ về những khảo sát that were at or in excess of này. Zebarth et al. (2008) đã crop N requirement, however, thực hành bón N ở mức đúng N fertilizer management với nhu cầu hoặc vượt quá practices that reduced rates or nhu cầu của cây trồng, tuy tested split applications did not nhiên, thực tiễn quản lý bón reduce N2O emissions. This phân N bằng cách giảm lượng 433
study provides evidence that N hoặc chia làm nhiều lần bón rate reductions and split đã không làm giảm sự phát applications may not result in thải khí N2O. Nghiên cứu này direct reductions of N2O cung cấp bằng chứng cho thấy emissions under some giảm lượng phân N và chia ra conditions (Snyder et al., bón nhiều lần không dẫn đến 2007). giảm trực tiếp lượng khí thải N2O trong một số điều kiện (Snyder et al., 2007.). When trying to identify Khi cố xác định lượng phân N optimum N fertilizer rates, tối ưu, cách thức kiểm tra đất soil-testing procedures for về NH4-N và NO3-N có giá trị NH4-N and NO3-N are nhưng cũng có những hạn chế. valuable but they have their Ví dụ như khi lấy mẫu tại nơi limitations. For example when hoặc gần nơi trồng họ không taken at or near planting they thể bù đắp các ảnh hưởng kế cannot compensate for tiếp của môi trường, đặc biệt subsequent effects of the là lúa mì mùa đông thường environment, especially in làm trở ngại hơn 240 ngày winter wheat that usually trong chu kỳ tăng trưởng của encumbers over 240 days in its nó. Cảm biến dựa trên sự quản growth cycle. Sensor based N lý N trong lúa mì và ngô là management in wheat and một công nghệ mới sử dụng maize is a new technology that một bộ cảm biến quang học, uses an optical sensor, which đo lường các chênh lệch đã measures the normalized bình thường hóa của các chỉ difference vegetative index số thực vật (NDVI) từ tán cây (NDVI) from wheat and maize lúa mì và ngô. Việc sử dụng canopies. The use of this các chỉ số thực vật này kết vegetative index in conjunction hợp với một dải cây trồng giàu with an N rich strip (a well N (dải cây trồng được bón fertilized part of the field) and phân đầy đủ trong ruộng) và a crop algorithm, can be used thuật toán cây trồng, có thể to establish the optimum N được sử dụng để thiết lập một fertilization rate (Ortiz- chỉ số tối ưu về lượng phân N Monasterio and Raun, 2007 được bón (Ortiz-Monasterio and Raun et al., 2009). This và Raun, 2007 và Raun et al., 434
technology, which intends to 2009). Công nghệ này, được optimize N rates, minimizes dự định để tối ưu hóa lượng the risk of over fertilizing. In phân N, giảm thiểu nguy cơ addition because the bón phân quá lượng cây cần. diagnostics is done mid- Ngoài ra, vì các chẩn đoán season, N is applied at the time được thực hiện giữa vụ, N of high demand by the crop, được bón vào thời điểm cây which in turn reduces the trồng có nhu cầu cao, do đó probabilities of generating làm giảm xác suất tạo ra điều favorable conditions for N2O kiện thuận lợi về khí thải NO. emissions. An example of the Một ví dụ về tác động tiềm potential impact of this năng của công nghệ này để technology to identify xác định lượng tối ưu phân N optimum N rates will be sẽ được thảo luận trong phần discussed in the Yaqui Valley nghiên cứu trường hợp cụ thể case study section of this tại Thung lũng Yaqui của chapter. chương này.  Slow release, controlled-  Các loại phân bón phóng release or encapsulated thích chậm, phóng thích có fertilizers kiểm soát và phân bón viên nang Snyder et al. (2007) in a Snyder et al. (2007) trong một review of the literature on đánh giá các tài liệu về sự mitigation, looked at slow- giảm thiểu, đã quan sát loại release and particularly phân phóng thích chậm và đặc controlled-release as well as biệt quan tâm tới loại phân stabilized fertilizers that delay phóng thích có kiểm soát cũng the initial availability or như loại phân bón ổn định đã extended time of continued trì hoãn tình trạng sẵn sàng ban availability and controlled đầu hoặc kéo dài thời gian sẵn release of fertilizers through a sàng và phóng thích có kiểm variety of mechanisms. They soát của các loại phân bón found that many of the results thông qua một loạt các cơ chế in the literature indicate that khác nhau. Họ phát hiện ra controlled-release fertilizers nhiều kết quả trong các tài liệu are useful for the reduction of cho thấy rằng loại phân bón N2O emissions from fertilized phóng thích dinh dưỡng có soils. However, there are cases kiểm soát rất hữu dụng trong 435
where emissions seemed việc giảm thiểu sự phát thải higher when emissions were khí N2O trong những loại đất measured for longer periods. được bón phân đầy đủ. Tuy This area merits more research. nhiên, có những trường hợp khí thải dường như cao hơn khi lượng khí được đo trong thời gian dài hơn. Khu vực này xứng đáng được nghiên cứu thêm.  Balanced fertilization  Bón phân cân đối The most promising factor for Yếu tố hứa hẹn nhất để lập tức immediately reducing N- giảm lượng phân N là bón fertilization is balanced phân cân đối, có tên gọi là fertilization, namely through Quản lý dinh dưỡng theo vùng Site-Specific Nutrient đặc thù (SSNM). Chỉ một Management (SSNM). Only a phần phân N bón xuống ruộng fraction of the fertilizer N được cây trồng hấp thu. Do applied to rice is taken up by đó, tổng lượng phân N cần the crop. Hence, the total thiết để tăng năng suất mỗi tấn amount of fertilizer N required hạt phụ thuộc vào hiệu quả for each ton of increase in của phân N do cây lúa sử grain yield depends on the dụng, được định nghĩa là sự efficiency of fertilizer N use by gia tăng năng suất trên một rice, which is defined as the đơn vị phân N bón vào increase in yield per unit of (Buresh, 2007). Mức hiệu quả fertilizer N applied (Buresh, sử dụng phân N thường đạt 2007). An efficiency of được 18 hoặc 20 với ruộng áp fertilizer N use of 18 or 20 is dụng SSNM và ruộng của often achievable with SSNM nông dân có sự quản lý cây and good crop management in trồng tốt ở vùng nhiệt đới farmers’ fields in tropical Asia. châu Á. Trong các mùa vụ có In high-yielding seasons with năng suất cao với điều kiện very favorable climatic khí hậu rất thuận lợi, hiệu quả conditions, an efficiency of sử dụng phân bón N thường fertilizer N use of 25 is often đạt được 25 với sự quản lý cây achievable with good crop trồng tốt. Phương pháp tiếp management. The plant-based cận cây trồng theo SSNM cho approach of SSNM enables phép nông dân áp dụng phân 436
farmers to apply fertilizer N in bón N với nhiều liều lượng để several doses to ensure the đảm bảo việc cung cấp đầy đủ supply of sufficient N is phân N được đồng bộ theo synchronized with the crop nhu cầu phân N của cây ở các need for N at critical growth giai đoạn tăng trưởng quan stages (Buresh, 2007). trọng (Buresh, 2007). Although there are at present Mặc dù hiện nay chưa có no studies that have measured nghiên cứu nào đo trực tiếp directly the effect of a balanced tác động của việc bón phân fertilization in the emission of cân đối với sự phát thải khí GHGs, it seems obvious – and nhà kính, có vẻ như rõ ràng - also in line with the IPCC và cũng phù hợp với các methodology – that lesser phương pháp IPCC – đó là amount and more efficient use giảm lượng và tăng hiệu quả of N fertilizer will reduce N2O sử dụng phân bón N sẽ làm emissions. The beneficial giảm sự phát thải khí N2O. effects will even become more Các tác dụng có lợi thậm chí prominent as long as emissions sẽ trở nên nổi bật hơn khi are calculated per crop yield lượng khí thải được tính theo (kg CO2eq./ kg rice) – and not năng suất cây trồng (kg per area unit (kg CO2eq./ ha). CO2eq/kg lúa) chứ không phải cho mỗi đơn vị diện tích (kg CO2eq/ha). Conclusions Kết luận Increasing food production – Tăng cường sản xuất lương especially in the developing thực - đặc biệt là ở các nước world – is imperative for the đang phát triển - là bắt buộc well-being of the present and đối với phúc lợi của các thế hệ future generations of poor hiện tại và tương lai của nông farmers and consumers. dân nghèo và người tiêu dùng. Although we do not deny the Mặc dù chúng tôi không từ urge for curtailing GHG chối các yêu cầu giảm bớt emissions, the authors are phát thải khí nhà kính, các tác convinced that any conceivable giả tin rằng bất cứ chương program on mitigation of GHG trình nào có thể tưởng tượng emission from the agricultural về giảm nhẹ phát thải khí nhà 437
sector has to be based on the kính từ ngành nông nghiệp premise of higher food phải được dựa trên tiền đề của production. As for a future sản xuất lương thực cao hơn. agreement to be reached in Để một thỏa thuận trong Copenhagen and beyond, it tương lai đạt được tại will be crucial to converge the Copenhagen và xa hơn nữa, sẽ legitimate goals of increasing là rất quan trọng để hội tụ các food security and reducing mục tiêu hợp pháp tăng cường GHG emissions. an ninh lương thực và giảm phát thải khí nhà kính. As long as food security is not Chừng nào an ninh lương thực compromised by GHG không được bảo đảm bởi sự mitigation, the common giảm thiểu khí nhà kính, mẫu denominator for mitigation số chung cho các chọn lựa các options is the increase in giải pháp làm giảm thiểu khí resource-use efficiencies. This phát thải là sự gia tăng hiệu paradigm applies to all three quả của việc sử dụng tài cereal systems discussed in this nguyên. Mô hình này áp dụng review and – arguably – to the cho cả ba hệ thống ngũ cốc agricultural sector as a whole. được thảo luận trong đánh giá The adoption of currently này và cho cả lĩnh vực nông available best management nghiệp nói chung. Việc chấp practices for N management nhận hệ thống quản lý tốt nhất should be a good guideline for hiện đang sẵn có cho việc practices that reduce N2O quản lý N được coi là một emissions. However, what is hướng dẫn cho các thực hành regarded as a good agricultural nhằm giảm phát thải N2O. Tuy practice varies somewhat from nhiên, những gì được coi là region to region, reflecting một thực hành nông nghiệp tốt variations in local soils and vẫn thay đổi chừng mực từ climatic conditions. vùng này đến vùng khác, phản ánh sự thay đổi trong đất và điều kiện khí hậu địa phương. We can conclude that, although Chúng ta có thể kết luận rằng, there remains large uncertainty mặc dù vẫn còn tồn tại những in N2O emissions from paddy điều không chắc chắn trong sự 438