Tổng quan về vai trò của kỹ thuật tưới ướt khô xen kẽ trong giảm phát thải mê-tan và thúc đẩy canh tác lúa bền vững

Ngày nhận bài: 04-11-2024

Ngày duyệt đăng: 27-06-2025

Ngày xuất bản: 27-06-2025

DOI: https://doi.org/10.31817/tckhnnvn.2025.23.6.13

Lượt xem

19

Download

9

Cách trích dẫn:

Thủy, P., Hoàng, V., Quang, T., & Thiêm, T. (2025). Tổng quan về vai trò của kỹ thuật tưới ướt khô xen kẽ trong giảm phát thải mê-tan và thúc đẩy canh tác lúa bền vững. Tạp Chí Khoa học Nông nghiệp Việt Nam, 23(6), 836–845. https://doi.org/10.31817/tckhnnvn.2025.23.6.13

Tổng quan về vai trò của kỹ thuật tưới ướt khô xen kẽ trong giảm phát thải mê-tan và thúc đẩy canh tác lúa bền vững

Phan Thị Thủy (*) 1 , Vũ Duy Hoàng 1 , Trần Văn Quang 1 , Trần Thị Thiêm 1

  • Tác giả liên hệ: [email protected]
  • 1 Khoa Nông học, Học viện Nông nghiệp Việt Nam

    • Từ khóa

    AWD, khí nhà kính, lúa nước, tín chỉ các-bon, tưới tiết kiệm nước

    Tóm tắt


    Lúa (Oryza sativa L.) là cây trồng quan trọng cung cấp lương thực cho hơn một nửa dân số toàn cầu. Tuy vậy, canh tác lúa tiêu tốn đáng kể lượng nước tưới và phát thải nhiều khí nhà kính, đặc biệt là mê-tan (CH4). Trước ảnh hưởng của biến đổi khí hậu và mục tiêu giảm phát thải khí nhà kính, việc nghiên cứu và áp dụng công nghệ tưới tiết kiệm nước cho lúa ngày càng được quan tâm nhiều hơn. Bài báo phân tích cơ chế phát thải khí CH4 và những lợi ích của công nghệ tưới ướt khô xen kẽ (AWD) nhằm thúc đẩy việc áp dụng công nghệ này trong sản xuất lúa bền vững. Các kết quả nghiên cứu cho thấy bên cạnh giảm lượng nước sử dụng và chi phí tưới, AWD còn mang lại nhiều lợi ích đối với sinh trưởng và năng suất lúa, chất lượng gạo, hoạt động của sinh vật đất, giảm sâu bệnh hại và thuốc bảo vệ thực vật sử dụng. Hơn nữa, AWD giảm đáng kể lượng khí CH4 phát thải và có thể được chuyển đổi thành tín chỉ các-bon, có tiềm năng tăng thu nhập cho người sản xuất. Do đó, áp dụng AWD trong trồng lúa đóng vai trò quan trọng trong việc đáp ứng các mục tiêu về khí hậu toàn cầu, đảm bảo an ninh lương thực và thúc đẩy các hoạt động nông nghiệp bền vững.

    Tài liệu tham khảo

    Adhya T., Linquist B., Searchinger T., Wasmann R. & Yan X. (2014). Wetting and drying: reducing greenhouse gas emissions and saving water from rice production. Working Paper, Installment 8 of Creating a Sustainable Food Future. Washington, DC: World Resources Institute.

    Baggio G., Qadir M. & Smakhtin V. (2021). Freshwater availability status across countries for human and ecosystem needs. Science of The Total Environment. 792: 148230. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.148230.

    Balaine N., Carrijo D.R., Adviento-Borbe M.A. & Linquist B. (2019). Greenhouse gases from irrigated rice systems under varying severity of alternate-wetting and drying irrigation. Soil Science Society of America Journal. 83: 1533-1541.

    Banker B.C., Kludze H.K., Alford D.P., Delaune R.D., Lindau C.W. (1995). Methane sources and sinks in paddy rice soils: Relationship to emissions. Agriculture, Ecosystems and Environment. 53: 243-251.

    Bouman B.A.M., Humphreys E., Tuong T.P. & Barker R. (2007). Rice and water. In: Sparks D.L. (Eds.). Advances in Agronomy. Academic Press. pp. 187-237.

    Cao X., Zhang J., Yu Y., Ma Q., Kong Y., Pan W., Wu L. & Jin Q. (2022). Alternate wetting-drying enhances soil nitrogen availability by altering organic nitrogen partitioning in rice-microbe system. Geoderma. 424: 115993. https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2022.115993.

    Chapagain T. & Yamaji E. (2010). The effects of irrigation method, age of seedling and spacing on crop performance, productivity and water-wise rice production in Japan. Paddy and Water Environment. 8: 81-90.

    Chu Sỹ Huân, Mai Văn Trịnh, Cao Việt Hà, Bùi Thị Phương Loan, Vũ Thị Hằng, Đinh Quang Hiếu, Đào Thị Minh Trang & Bùi Thị Thu Trang (2020). Nghiên cứu phát thải khí nhà kính trên đất trồng lúa tỉnh Thái Bình. Tạp chí Khoa học Nông nghiệp Việt Nam. 18(2): 113-122.

    Chu Sỹ Huân & Mai Văn Trịnh (2018). Nghiên cứu khả năng giảm phát thải khí nhà kính ruộng lúa theo một số biện pháp canh tác tại Thái Bình. Tạp chí Khoa học Công nghệ Nông nghiệp Việt Nam. 9(94): 83-90.

    Conrad R. (2002). Control of microbial methane production in wetland rice fields. Nutrient Cycling in Agroecosystems. 64: 59-69.

    Das S., Chou M.L., Jean J.S., Liu C.C. & Yang H.J. (2016). Water management impacts on arsenic behavior and rhizosphere bacterial communities and activities in a rice agro-ecosystem. Science of the Total Environment. 542: 642-652.

    Đinh Quang Hiếu, Bùi Thị Phương Loan, Cao Hương Giang, Nguyễn Thị Hoài Thu, Dương Linh Phượng & Phạm Thị Minh Ngọc (2019). Phát thải khí nhà kính từ mô hình canh tác lúa thông minh (CSA) thích ứng với biến đổi khí hậu trên đất canh tác một vụ lúa tại tỉnh Quảng Nam. Tạp chí Khoa học Công nghệ Nông nghiệp Việt Nam. 9(106): 112-2120.

    Đồng Phú Hảo, Nguyễn Thanh Bình & Lê Hoàng Anh (2023). Phát thải khí metan (CH4) trong sản xuất lúa nước tại Việt Nam: hiện trạng và giải pháp. Tạp chí Khoa học Đại học Quốc gia Hà Nội: Các Khoa học Trái đất và Môi trường. 39: 28-41.

    FAOSTAT (2024). Crops and livestock products. Retrieved from http://www.fao.org/faostat/en/# data/QC on Sep 20, 2024.

    GRiSP (2013). Rice almanac: source book for one of the most economic activities on Earth., 4th ed. International Rice Research Institute (IRRI), Los Baños, Philippines.

    Huỳnh Quang Tín, Nguyễn Hồng Cúc, Nguyễn Văn Sánh, Nguyễn Việt Anh, Jane Hughes, Trịnh Thị Hòa & Trần Thu Hòa (2012). Canh tác lúa ít khí thải nhà kính tỉnh An Giang vụ đông xuân 2010-2011. Tạp chí Khoa học Trường Đại học Cần Thơ. 23a: 31-41.

    Huỳnh Quang Tín, Trần Thị Huyền Trang, Võ Văn Bình, Trần Kim Tính & Nguyễn Văn Sánh (2015). Ảnh hưởng của kỹ thuật tưới đến năng suất và phát thải methane (CH4) trong sản xuất lúa tại Gò Công Tây, Tiền Giang. Tạp chí Khoa học Trường Đại học Cần Thơ. 38: 55-63.

    IRRI (2024). Saving Water with Alternate Wetting Drying (AWD). Retrieved from http://www.knowledgebank. irri.org. on Sep 16, 2024.

    Ishfaq M., Farooq M., Zulfiqar U., Hussain S., Akbar N., Nawaz A. & Anjum S.A. (2020a). Alternate wetting and drying: A water-saving and ecofriendly rice production system. Agricultural Water Management. 241: 106363. https://doi.org/10.1016/j.agwat.2020.106363.

    Ishfaq M., Akbar N., Anjum S.A. & Anwar-Ijl-Haq M. (2020b). Growth, yield and water productivity of dry direct seeded rice and transplanted aromatic rice under different irrigation management regimes. Journal of Integrative Agriculture. 19: 2656-2673.

    Ishfaq M., Akbar N., Zulfiqar U., Ali N., Ahmad M., Anjum S.A. & Farooq M. (2021). Influence of water management techniques on milling recovery, grain quality and mercury uptake in different rice production systems. Agricultural Water Management. 243: 106500. https://doi.org/10.1016/j.agwat.2020.106500.

    Islam S.F., van Groenigen J.W., Jensen L.S., Sander B.O. & de Neergaard A. (2018). The effective mitigation of greenhouse gas emissions from rice paddies without compromising yield by early-season drainage. Science of The Total Environment. 612: 1329-1339.

    Islam S.M.M., Gaihre Y.K., Islam M.R., Akter M., Mahmud A.A., Singh U. & Sander B.O. (2020). Effects of water management on greenhouse gas emissions from farmers’ rice fields in Bangladesh. Science of The Total Environment. 734: 139382. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.139382.

    Islam S.M., Gaihre Y.K., Islam M.R., Ahmed M.N., Akter M., Singh U. & Sander B.O. (2022). Mitigating greenhouse gas emissions from irrigated rice cultivation through improved fertilizer and water management. Journal of Environmental Management. 307: 114520. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2022.114520.

    Jackson R.B., Saunois M., Bousquet P., Canadell J.G., Poulter B., Stavert A.R., Bergamaschi P., Niwa Y., Segers A. & Tsuruta A. (2020). Increasing anthropogenic methane emissions arise equally from agricultural and fossil fuel sources. Environmental Research Letters. 15: 071002.

    Kiener A., Leisinger T. (1983). Oxygen sensitivity of methanogenic bacteria. Systematic and Applied Microbiology. 4: 305-312.

    Kumar K.A. & Rajitha G. (2019). Alternate wetting and drying (AWD) irrigation - A smart water saving technology for rice: A review. International Journal of Current Microbiology and Applied Sciences. 8: 2561-2571.

    Kush G.S. (2013). Strategies for increasing the yield potential of cereals: case of rice as an example. Plant Breeding. 132: 433-436.

    Lagomarsino A., Agnelli A., Linquist B., Adviento-Borbe M.A.A., Agnelli A., Gavina G., Ravaglia S. & Ferrara M. (2016). Alternate wetting and drying of rice reduced CH4 but triggered N2O peaks in a clayey soil of central Italy. Pedosphere. 26: 533-548.

    Lampayan R.M., Rejesus R.M., Singleton G.R. & Bouman B.A.M. (2015). Adoption and economics of alternate wetting and drying water management for irrigated lowland rice. Field Crops Research. 170: 95-108.

    Lê Xuân Quang (2017). Kết quả nghiên cứu quản lý nước ruộng lúa giảm phát thải khí nhà kính (CH4) trong vụ chiêm xuân và hè thu năm 2015 vùng ĐBSH. Tạp chí Khoa học và Công nghệ Thủy Lợi. 38: 1-9.

    Loaiza S., Verchot L., Valencia D., Guzman P., Amezquita N., Garces G., Puentes O., Trujillo C., Chirinda N. & Pittelkow C.M. (2024). Evaluating greenhouse gas mitigation through alternate wetting and drying irrigation in Colombian rice production. Agriculture, Ecosystems & Environment. 360: 108787. https://doi.org/10.1016/j.agee.2023.108787.

    Lovell R.J. (2019). Identifying Alternative Wetting and Drying (AWD) adoption in the Vietnamese Mekong River Delta: A change detection approach. ISPRS International Journal of Geo-Information. 8: 312.

    Lưu Thế Anh, Hoàng Thị Thu Duyến, Đinh Mai Vân, Đặng Thị Thanh Nga & Hoàng Quốc Nam (2020). Đánh giá lượng phát thải khí CH4 trong canh tác lúa nước tại tỉnh Nam Định. Tạp chí Khoa học và Công nghệ Việt Nam. 62(6): 7-12.

    Mallareddy M., Thirumalaikumar R., Balasubramanian P., Naseeruddin R., Nithya N., Mariadoss A., Eazhilkrishna N., Choudhary A.K. & Deiveegan M. (2023). Maximizing water use efficiency in rice farming: A comprehensive review of innovative irrigation management technologies. Water. 15: 1802. https://doi.org/10.3390/w15101802.

    Minamikawa K., Tokid T., Sudo S., Padre A. & Yagi K. (2015). Guidelines for measuring CH4 and N2O emissions from rice paddies by a manually operated closed chamber method. National Institute for Agro-Environmental Sciences, Tsukuba, Japan.

    Nguyễn Thị Ngọc Anh (2019). Tiềm năng giảm phát thải khí nhà kính thông qua thay đổi nhận thức và hành vi của người nông dân về việc áp dụng các tiến bộ kỹ thuật trong trồng lúa tại ô bao thủy lợi xã Vị Thanh, huyện Vị Thủy, tỉnh Hậu Giang. Tạp chí Khoa học và Công nghệ Thủy lợi. 55: 1-7.

    Nikolaisen M., Hillier J., Smith P. & Nayak D. (2023). Modelling CH4 emission from rice ecosystem: A comparison between existing empirical models. Frontiers in Agronomy. 4. https://doi.org/10.3389/fagro.2022.1058649.

    Norton G.J., Shafaei M., Travis A.J., Deacon C.M., Danku J., Pond D., Cochrane N., Lockhart K., Salt D., Zhang H., Dodd I.C., Hossain M., Islam M.R. & Price A.H. (2017). Impact of alternate wetting and drying on rice physiology, grain production, and grain quality. Field Crops Research. 205: 1-13.

    Sahu R., Chaurasiya A., Kumar R. & Sohane R.K. (2023). Alternate wetting and drying technology for rice production. Indian Farming. 73: 11-13.

    Sander B.O., Schneider P., Romasanta R., Samoy-Pascual K., Sibayan E.B., Asis C.A. & Wassmann R. (2020). Potential of alternate wetting and drying irrigation practices for the mitigation of GHG emissions from rice fields: Two cases in Central Luzon (Philippines). Agriculture. 10: 350. https://doi.org/10.3390/agriculture10080350.

    Satyanarayana A., Thiyagarajan T. M. & Uphoff N. (2006). Opportunities for water saving with higher yield from the system of rice intensification. Irrigation Science. 25: 99-115.

    Schneider P., Sander B. O., Wassmann R. & Asch F. (2019). Potential and versatility of WEAP model (Water Evaluation and Planning System) for hydrological assessments of AWD (Alternate Wetting and Drying) in irrigated rice. Agricultural Water Management. 224: 105559.

    Schütz H., Seiler W. & Conrad R. (1989). Processes involved in formation and emission of methane in rice paddies. Biogeochemistry. 7: 33-53.

    Smith P., Reay D. & Smith J. (2021). Agricultural methane emissions and the potential for mitigation. Philosophical Transactions of the Royal Society A. 379: 20200451.

    Song T., Das D., Zhu F., Chen X., Chen M., Yang F. & Zhang J. (2021). Effect of Alternate Wetting and Drying irrigation on the nutritional qualities of milled rice. Frontiers in Plant Science. 12: 721160. https://doi.org/10.3389/fpls.2021.721160.

    Sriphirom P., Chidthaisong A. & Towprayoon S. (2019). Effect of alternate wetting and drying water management on rice cultivation with low emissions and low water used during wet and dry season. Journal of Cleaner Production. 223: 980-988.

    Sriphirom P. & Rossopa B. (2023). Assessment of greenhouse gas mitigation from rice cultivation using alternate wetting and drying and rice straw biochar in Thailand. Agricultural Water Management. 290: 108586.

    Singh A., Singh R.S., Upadhyay S.N., Joshi C.G., Tripathi A.K. & Dubey S.K. (2012). Community structure of methanogenic archaea and methane production associated with compost-treated tropical rice-field soil. FEMS Microbiology Ecology. 82: 118-134.

    Takai Y. (1970). The mechanism of methane fermentation in flooded paddy soil. Soil Science and Plant Nutrition. 16: 238-244.

    Tokida T., Cheng W., Adachi M., Matsunami T., Nakamura H., Okada M. & Hasegawa T. (2013). The contribution of entrapped gas bubbles to the soil methane pool and their role in methane emission from rice paddy soil in free-air [CO2] enrichment and soil warming experiments. Plant and Soil. 364: 131-143.

    Tokida T., Fumoto T., Cheng W., Matsunami T., Adachi M., Katayanagi N. , Matsushima M., Okawara Y., Nakamura H., Okada M., Sameshima R. & Hasegawa T. (2010). Effects of free-air CO2 enrichment (FACE) and soil warming on CH4 emission from a rice paddy field: impact assessment and stoichiometric evaluation. Biogeosciences. 7: 2639-2653.

    Tô Lan Phương, Trần Minh Hải, Nguyễn Kim Chung & Đặng Kiều Nhân (2012). Ảnh hưởng của phân biogro, phương pháp tưới tiết kiệm nước đến năng suất và phát thải khí nhà kính trên ruộng lúa. Tạp chí Khoa học Đại học Cần Thơ. 22: 8-16.

    Tổng cục Thống kê (2024). Tình hình kinh tế năm 2024. Truy cập từ https://www.gso.gov.vn/ ngày 16/9/2024.

    Tran D.H., Hoang T.N., Tokida T., Tirol-Padre A. & Minamikawa K. (2018). Impacts of alternate wetting and drying on greenhouse gas emission from paddy field in Central Vietnam. Soil Science and Plant Nutrition. 64: 14-22.

    van der Hoek W., Sakthivadivel R., Renshaw M., Silver J.B., Birley M.H. & Konradsen F. (2001). Alternate wet/dry irrigation in rice cultivation: a practical way to save water and control malaria and Japanese encephalitis? International Water Management Institute.

    Vo T.B.T., Wassmann R., Mai V.T., Vu D.Q., Bui T.P.L., Vu T.H., Dinh Q.H., Yen B.T., Asch F. & Sander B.O. (2020). Methane emission factors from Vietnamese rice production: pooling data of 36 field sites for Meta-Analysis. Climate. 8: 74.

    Vo T.B.T., Johnson K., Wassmann R., Sander B.O. & Asch F. (2023). Varietal effects on Greenhouse Gas emissions from rice production systems under different water management in the Vietnamese Mekong Delta. Journal of Agronomy and Crop Science. 210: e12669.

    Vu Duy Hoang (2024). Water-saving irrigated rice cultivation promotes rice plant growth and improves farmers’ income. Tropentag, hybrid conference: Exploring opportunities … for managing natural resources and a better life for all. September 11-13, 2024, hybrid conference. BOKU university, Vienna, Austria. 410

    Wang Y.Y., Wei Y.Y., Dong L.X., Lu L.L., Feng Y., Zhang J., Pan F.S. & Yang X.E. (2014). Improved yield and Zn accumulation for rice grain by Zn fertilization and optimized water management. Journal of Zhejiang University-Science B. 15: 365-374.

    Win E.P., Win K.K., Bellingrath-Kimura S.D. & Oo A.Z. (2021). Influence of rice varieties, organic manure and water management on greenhouse gas emissions from paddy rice soils. PLoS One. 16: e0253755. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0253755.

    Yang J., Zhou Q. & Zhang J. (2017). Moderate wetting and drying increases rice yield and reduces water use, grain arsenic level, and methane emission. The Crop Journal. 5: 151-158.

    Zinder S.H. (1993). Physiological ecology of methanogens. In: Ferry J.G. (Eds). Methanogenesis: Ecology, Physiology, Biochemistry and Genetics. Chapman & Hall, New York. pp. 128-206.