Chương 4. Sản xuất nông nghiệp và biến đổi khí hậu

Chương 4. SẢN XUẤT NÔNG NGHIỆP VÀ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU Phạm Khắc Liệu Bài giảng kiếm soát ô nhiễm môi trường nông nghiệp và nông thôn 4 1 Chương 4. SXNN và BĐKH 4.1. Phát thải khí nhà kính từ sản xuất nông nghiệp 4.2. Giảm thiểu phát thải khí nhà kính trong sản xuất nông nghiệp Bài giảng kiếm soát ô nhiễm môi trường nông nghiệp và nông thôn 4-2 4.3. Các giải pháp nông nghiệp thích ứng với BĐKH (tự học) Chương 4. SXNN và BĐKH 4.1. Phát thải khí nhà kính tù sản xuất nông nghiệp (1). Các khí nhà kính (GHGs) và nguồn phát thải: • Agriculture releases to the atmosphere significant amounts of CO2, CH4, and N2O. • CO2 is released largely from microbial decay or burning of plant litter and soil organic matter. • CH4 is produced when organic materials decompose in oxygen-deprived conditions, notably from fermentative Bài giảng kiếm soát ô nhiễm môi trường nông nghiệp và nông thôn digestion by ruminant livestock, from stored manures, and from rice grown under flooded conditions. • N2O is generated by the microbial transformation of nitrogen in soils and manures, and is often enhanced where available nitrogen (N) exceeds plant requirements, especially under wet conditions. • Some pesticides contribute to global warming. 4-3 Chương 4. SXNN và BĐKH Bài giảng kiếm soát ô nhiễm môi trường nông nghiệp và nông thôn 4-4 Chương 4. SXNN và BĐKH (2). Thực trạng và xu hướng phát thải GHGs từ nông nghiệp (IPCC, 2007) • In 2005 – Agriculture accounts for an emission of 5.1 to 6.1 GtCO2-eq/yr (10- 12 % of total global anthropogenic emissions of GHGs). – CH4 contributes 3.3 GtCO2-eq/yr and N2O 2.8 GtCO2-eq/yr. Of global anthropogenic emissions, agriculture accounts for about Bài giảng kiếm soát ô nhiễm môi trường nông nghiệp và nông thôn 60% of N2O and about 50% of CH4. – N2O emissions from soils and CH4 from enteric fermentation constitute 38% and 32% of total non-CO2 emissions from agriculture, respectively. Biomass burning (12%), rice production (11%), and manure management (7%) account for the rest. • From 1990 to 2005 – Global agricultural CH4 and N2O emissions increased by 17%, an average annual emission increase of 58 MtCO2-eq/yr. 4-5 Chương 4. SXNN và BĐKH Emissions from rice production and burning of biomass were heavily Bài giảng kiếm soát ô nhiễm môi trường nông nghiệp và nông thôn 4-6 Figure 8.2: Estimated historical and projected N2O and CH4 emissions in the agricultural sector of world regions during the period 1990-2020. concentrated in the group of developing countries, with 97% and 92% of world totals, respectively. Manure management was the only source for which emissions where higher in the group of developed regions (52%) than in developing regions (48% Chương 4. SXNN và BĐKH Projection to 2020, 2030 • Agricultural N2O emissions are projected to increase by 35-60% up to 2030 due to increased nitrogen fertilizer use and increased animal manure production (FAO, 2003). • US-EPA (2006) estimated: Bài giảng kiếm soát ô nhiễm môi trường nông nghiệp và nông thôn – N2O emissions will increase by about 50% by 2020 (relative to 1990) – combined CH4 emissions from enteric fermentation and manure management will increase by 21% between 2005 and 2020. – 16% increase in CH4 emissions from rice crops between 2005 and 2020, mostly due to a sustained increase in the area of irrigated rice. 4-7 Chương 4. SXNN và BĐKH (3). Ước tính phát thải khí nhà kính từ sử dụng phân bón Chương 11, Vol. 4, 2006 IPCC Guidelines for National GHG Inventories Bài giảng kiếm soát ô nhiễm môi trường nông nghiệp và nông thôn 4-8 Chương 4. SXNN và BĐKH Ví dụ: Ước tính phát thải N2O từ sử dụng phân bón theo IPCC • Direct and indirect emissions The emissions of N2O that result from anthropogenic N inputs or N mineralization occur through both a direct pathway (i.e., directly from the soils to which the N is added/released), and through two indirect pathways: (i) following volatilization of NH3 and NOx from managed soils and from fossil fuel combustion and biomass burning, and the subsequent redeposition of these gases and their products NH4+ and NO3- to soils and waters; and (ii) after leaching and runoff of N, mainly as NO3-, from managed soils. Bài giảng kiếm soát ô nhiễm môi trường nông nghiệp và nông thôn 4-9 Chương 4. SXNN và BĐKH • Tính phát thải N2O trực tiếp: Bài giảng kiếm soát ô nhiễm môi trường nông nghiệp và nông thôn 4-10 Chương 4. SXNN và BĐKH • Tính phát thải N2O gián tiếp: Bài giảng kiếm soát ô nhiễm môi trường nông nghiệp và nông thôn 4-11 Chương 4. SXNN và BĐKH • Tính phát thải N2O gián tiếp: Bài giảng kiếm soát ô nhiễm môi trường nông nghiệp và nông thôn 4-12 Chương 4. SXNN và BĐKH Bài giảng kiếm soát ô nhiễm môi trường nông nghiệp và nông thôn 4-13 Chương 4. SXNN và BĐKH Bài giảng kiếm soát ô nhiễm môi trường nông nghiệp và nông thôn 4-14 Chương 4. SXNN và BĐKH • Công thức Bouwman (1996): E = 1 + 0.0125*F – E: hệ số phát thải (kg N2O-N/ha/năm) – Giá trị 1 kg N/ha/năm: hệ số phát thải nền – F: hệ số sử dụng phân bón (kg N/ha/năm). Bài giảng kiếm soát ô nhiễm môi trường nông nghiệp và nông thôn 4-15 Chương 4. SXNN và BĐKH 4.2. Giảm thiểu phát thải GHGs trong sản xuất nông nghiệp (Mitigation of GHGs in agriculture) • Opportunities for mitigating GHGs in agriculture fall into three broad categories: – Reducing emissions – Enhancing removals – Avoiding (or displacing) emissions Bài giảng kiếm soát ô nhiễm môi trường nông nghiệp và nông thôn 4-16 • A variety of options exists for mitigation of GHG emissions in agriculture. – improved crop and grazing land management; – restoration of organic soils and restoration of degraded lands; – improved water and rice management; – land use change (e.g., conversion of cropland to grassland) and agro-forestry; – improved livestock and manure management. Chương 4. SXNN và BĐKH Bài giảng kiếm soát ô nhiễm môi trường nông nghiệp và nông thôn 4-17 Chương 4. SXNN và BĐKH Bài giảng kiếm soát ô nhiễm môi trường nông nghiệp và nông thôn 4-18 Figure 8.4: Global technical mitigation potential by 2030 of each agricultural management practice showing the impacts of each practice on each GHG. Note: based on the B2 scenario though the pattern is similar for all SRES scenarios. Chương 4. SXNN và BĐKH • Agricultural GHG mitigation options are found to be cost competitive with non-agricultural options (e.g., energy, transportation, forestry) in achieving long-term (i.e., 2100) climate objectives. • GHG emissions could also be reduced by substituting fossil fuels with energy produced from agricultural feed stocks (e.g., crop residues, dung, energy crops), which would be counted in sectors using the energy. • There are interactions between mitigation and adaptation in the Bài giảng kiếm soát ô nhiễm môi trường nông nghiệp và nông thôn agricultural sector, which may occur simultaneously, but differ in their spatial and geographic characteristics. The main climate change benefits of mitigation actions will emerge over decades, but there may also be short-term benefits if the drivers achieve other policy objectives. Conversely, actions to enhance adaptation to climate change impacts will have consequences in the short and long term. 4-19 Chương 4. SXNN và BĐKH • Ở Việt Nam: ĐỀ ÁN GIẢM PHÁT THẢI KHÍ NHÀ KÍNH TRONG NÔNG NGHIỆP, NÔNG THÔN ĐẾN NĂM 2020 • Thực tiễn: các mô hình canh tác lúa giảm phát thải GHGs đang triển khai với các biện pháp: - Tưới tiêu khô ướt xen kẽ (rút nước khỏi ruộng lúa trong những giai đoạn không cần thiết) - Xử lý rơm rạ bằng kỹ thuật tạo biochar. Bài giảng kiếm soát ô nhiễm môi trường nông nghiệp và nông thôn - Bón phân chuồng để giảm bón phân hóa học, cải tạo đất (chỉ sử dụng 4kg phân đạm/sào; giảm phân lân và kali đều giảm 1- 2kg/sào). - Bón phân hóa học đúng kỹ thuật để giảm phát thải - Thực hiện 4 đúng trong sử dụng thuốc BVTV (chỉ phun thuốc BVTV một lần duy nhất để trừ khô vằn). 4-20 Chương 4. SXNN và BĐKH Ví dụ: Mô hình canh tác lúa giảm phát thải GHGs ở An Giang Bài giảng kiếm soát ô nhiễm môi trường nông nghiệp và nông thôn 4-21 Huỳnh Quang Tín và nnk. Tạp chí Khoa học ĐH Cần Thơ, 2012:23a 31-41 [TL22.pdf] Chương 4. SXNN và BĐKH Bài đọc 1. IPCC 2007 AR4, WG3, Chapter 8. Agriculture. 2. Keith Smith, Lex Bouwman and Barbara Braatz. N O: Direct emissions from 2 agricultural soils. www.ipcc.ch 3. Giảm thiểu BĐKH trong ngành chăn nuôi Bài giảng kiếm soát ô nhiễm môi trường nông nghiệp và nông thôn 4-22