Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) là vùng sản xuất lúa chiếm khoảng 50% sản lượng lúa và trên 90% lượng gạo xuất khẩu. Đây cũng là nơi đang chịu áp lực ngày càng gia tăng từ biến đổi khí hậu (BĐKH),  gồm nước biển dâng, xâm nhập mặn, hạn hán và sự suy giảm nguồn nước ngọt. Những thách thức này yêu cầu cấp thiết phải chuyển đổi mô hình sản xuất lúa thích ứng với BĐKH và giảm phát thải khí nhà kính (GPTKNK).

Chính phủ đã ban hành Đề án phát triển bền vững 1 triệu hecta chuyên canh lúa chất lượng cao và phát thải thấp gắn với tăng trưởng xanh vùng ĐBSCL đến năm 2030. Mục tiêu cốt lõi là GPTKNK trong sản xuất lúa thông qua các giải pháp kỹ thuật tiên tiến, trong đó quản lý nước tưới được xem là giải pháp có tiềm năng giảm phát thải methane lớn nhất với chi phí đầu tư thấp và khả năng áp dụng rộng rãi.

Mô hình canh tác lúa thông minh và phát thải thấp tại HTX Phát Tài, xã Châu Thành, tỉnh Vĩnh Long

Việc triển khai các biện pháp giảm phát thải hiện nay vẫn đang đối mặt với nhiều thách thức. Mặc dù kỹ thuật tưới ngập khô xen kẽ (Alternate Wetting and Drying –AWD) đã được chứng minh có hiệu quả cao trong giảm phát thải methane và tiết kiệm nước tưới, việc áp dụng trên diện rộng vẫn còn hạn chế do phụ thuộc nhiều vào kinh nghiệm của nông dân, thiếu hệ thống giám sát liên tục và khó kiểm chứng mức độ tuân thủ quy trình. Đồng thời, yêu cầu ngày càng cao về minh bạch hóa dữ liệu phát thải, truy xuất nguồn gốc carbon và xây dựng hệ thống đo lường, báo cáo, thẩm tra (Measurement, Reporting and Verification – MRV). Từ những yêu cầu thực tiễn nêu trên, kỹ thuật AWD được xem là một giải pháp tiềm năng nhằm giảm phát thải methane trong sản xuất lúa.

Điều này xuất phát từ nguồn gốc hình thành methane trong ruộng lúa ngập nước; khi ruộng được duy trì ngập liên tục trong thời gian dài, điều kiện yếm khí sẽ phát triển mạnh trong tầng đất canh tác; đây là môi trường thuận lợi cho nhóm vi sinh vật sinh methane (methanogens) phân hủy các hợp chất hữu cơ và tạo ra khí CH₄. Khí methane sau đó được vận chuyển lên khí quyển thông qua hệ thống mô khí của cây lúa hoặc khuếch tán trực tiếp qua mặt nước; methane lại có khả năng gây nóng lên toàn cầu rất mạnh; tiềm năng gây nóng lên toàn cầu của methane trong chu kỳ 100 năm cao gấp nhiều lần so với carbon dioxide. Do đó, việc giảm phát thải methane từ ruộng lúa được xem là giải pháp mang lại hiệu quả nhanh trong chiến lược GPTKNK của ngành nông nghiệp.

Kỹ thuật AWD được phát triển nhằm thay thế phương thức duy trì ngập nước  truyền thống. Nguyên tắc của AWD là cho phép mực nước trong ruộng giảm xuống một ngưỡng nhất định trước khi tiến hành tưới trở lại, tạo ra các chu kỳ luân phiên giữa trạng thái ngập và trạng thái không ngập. Trong giai đoạn khô tạm thời, oxy có điều kiện xâm nhập vào tầng đất canh tác, làm gián đoạn quá trình sinh methane và thúc đẩy hoạt động của các vi sinh vật oxy hóa  methane. Nhờ đó, lượng methane phát sinh trong suốt chu kỳ sinh trưởng của cây lúa giảm đáng kể.

Từ góc độ khoa học đất và sinh học đất, AWD tạo ra sự thay đổi căn bản về trạng thái oxy hóa – khử của môi trường đất. Khi đất được ngập liên tục, thế oxy hóa khử giảm mạnh, tạo điều kiện thuận lợi cho các phản ứng sinh methane. Ngược lại, khi đất được làm khô theo chu kỳ, thế oxy hóa khử tăng lên, làm giảm hoạt động của nhóm vi sinh vật sinh methane và tăng cường các quá trình oxy hóa. Sự thay đổi này chính là cơ chế quan trọng giải thích hiệu quả giảm phát thải methane của AWD.

Nhiều nghiên cứu đã chứng minh hiệu quả của kỹ thuật AWD trong GPTKNK. Các kết quả tổng hợp cho thấy AWD có thể giúp giảm từ 30-70% lượng methane phát thải so với phương pháp ngập liên tục, tùy thuộc vào điều kiện đất đai, giống lúa, chế độ bón phân và mức độ quản lý nước. Bên cạnh hiệu quả giảm phát thải, AWD còn giúp tiết kiệm từ 15-40% lượng nước tưới mà vẫn duy trì năng suất tương đương hoặc thậm chí cao hơn trong một số điều kiện canh tác. Điều này có ý nghĩa đối với ĐBSCL trong bối cảnh nguồn nước ngày càng chịu áp lực từ hạn hán và xâm nhập mặn.

Tại ĐBSCL, AWD đã được nghiên cứu và triển khai thông qua nhiều chương trình như dự án VnSAT, các mô hình canh tác theo tiêu chuẩn SRP (Sustainable Rice Platform) và gần đây là Đề án một triệu hecta lúa chất lượng cao, phát thải thấp. Kết quả cho thấy nông dân có thể giảm đáng kể lượng nước tưới, giảm chi phí bơm tưới, đồng thời duy trì năng suất và gia tăng hiệu quả kinh tế. AWD là một trong số ít các biện pháp canh tác hiện nay có thể đồng thời đạt được ba mục tiêu gồm tiết kiệm nước, GPTKNK và duy trì năng suất sản xuất.

Mặc dù vậy, việc mở rộng AWD trên quy mô lớn vẫn còn gặp không ít khó khăn. Quy trình tưới hiện nay phần lớn dựa trên việc quan sát trực tiếp mực nước trong ruộng hoặc sử dụng ống đo AWD thủ công. Phương pháp này phụ thuộc nhiều vào kinh nghiệm của người sản xuất, khó theo dõi liên tục và khó quản lý đồng thời trên diện tích lớn; việc xác minh mức độ tuân thủ quy trình AWD bằng các phương pháp thủ công gần như không khả thi.

Do đó, hiện nay, AWD không chỉ được nhìn nhận như một kỹ thuật tưới tiết kiệm nước mà còn là nền tảng kỹ thuật quan trọng cho chiến lược giảm phát thải methane của ngành lúa gạo. Tuy nhiên, để phát huy tối đa tiềm năng của giải pháp này và đáp ứng yêu cầu minh bạch hóa dữ liệu phát thải, cần có sự hỗ trợ mạnh mẽ của các công nghệ số trong giám sát, quản lý và xác minh quá trình thực hiện. Đây chính là cơ sở để chuyển từ mô hình AWD truyền thống sang mô hình AWD số hóa, tạo tiền đề cho việc xây dựng hệ thống định lượng khí nhà kính và MRV trong sản xuất lúa phát thải thấp ở Đồng bằng sông Cửu Long./.