Phát thải khí nhà kính trong sản xuất cà phê tại Đắk Lắk

09/10/2019

Ngô Kim Chi, Phạm Thế Trịnh^*, Đặng Ngọc Phượng, Phí Hoàng Thuý Quỳnh^**,

Nguyễn Thị Hằng, Ngô Trọng Cương, Chu Quang Truyền

Viện Hoá học các hợp chất thiên nhiên, ^*Sở Khoa học công nghệ Đăk Lăk, Tổng Cục Môi Trường**

 

Tóm tắt

    Trong thời gian qua biến đổi khí hậu tác động mạnh tới hộ sản xuất cà phê quy mô nhỏ chiếm đa số tại Đắk Lắk, kèm theo đó việc phát thải khí nhà kính(KNK), điểm nóng phát thải, các biện pháp giảm phát thải và tăng cường thích ứng góp phần tích cực trong dịch chuyển từ phát thải sang dự trữ carbon chưa được nhận diện. Kết quả nghiên cứu cho thấy, phát thải KNK cà phê tỉnh Đắk Lắkniên vụ 2017-2018 là 1,49kgCO₂e/kg CF nhân, thấp hơn niên vụ 2016-2017 khi phát thải là 1,56 kg CO₂ e/kg CF nhân. Phát thải do sử dụng dầu vào ởhệ thống xen canh là 1,24-1,49 kg CO₂e/kg CF nhân. 71,8% phát thải do sử dụng phân bón, 21,8%, 4,6% do phân  huỷ dư lượng thực vật và phân hữu cơ, 1,2% do vận chuyển, 0,6% do sử dụng thuốc bảo vệ thực vật. Xen canh cây bóng mát, ăn trái và phát triển cà phê bền vững giúp hệ thống cà phê tại Đắk Lắk có tiềm năng trở thành các bể chứa cacbon, cô lập sinh khối đạt 0,943 kgCO₂e/kg CF nhân có khả năng tiến tới cân bằng với nguồn phát thải cacbon.

Từ khóa: Phát thải khí nhà kính, kg CO₂e/kg cà phê nhân, nguồn phát thải, cô lập carbon.

1. Đặt vấn đề

    Đắk Lắk có thế mạnh về phát triển nông nghiệp với những sản phẩm nông nghiệp hàng hóa có giá trị xuất khẩu cao trong đó cây cà phê là cây trồng chủ lực của tỉnh với diện tích 204.808 ha, sản lượng 459.785 tấn được phân bố ở tất cả các huyện, thị xã, thành phố trên địa bàn tỉnh và chiếm trên 30% diện tích cà phê của cả nước (Cục thống kê tỉnh Đắk Lắk, 2018). Cây cà phê đóng góp trong cơ cấu ngành Nông nghiệp của Đăk Lăk tạo nên sự phát triển vượt bậc về giá trị sản xuất và giá trị gia tăng trong thời gian dài, sản lượng hàng hóa xuất khẩu tăng trưởng với tốc độ cao, thu nhập và đời sống của dân cư nông thôn được cải thiện.Tuy vậy, biến đổi khí hậu làm tăng nhiệt độ ở các vùng trồng cà phê của Đăk Lăk, thay đổi mô hình mưa và tác động nghiêm trọng đến năng suất và chất lượng cà phê nếu không có kế hoạch thích nghi và thay đổi tích cực trong canh tác. Bên cạnh những tác động trực tiếp của việc tăng nhiệt độ và thay đổi mô hình mưa so với sự phát triển cà phê, biến đổi khí hậu còn làm tăng nguy cơ mắc bệnh và dịch bệnh cho cà phê [1][6][7]. Với mục tiêu đó, nghiên cứu “Đánh giá mức phát thải khí nhà kính trong sản xuất cà phê Đăk Lăk” được chúng tôi tiến hành nhằm cung cấp rõ mức phát thải KNK, điểm nóng phát thải, đánh giá ảnh hưởng, cơ hội giảm thiểu KNK, đề xuất biện pháp giảm KNK, thích ứng BĐKH và tăng cường năng lực.

2. Vật liệu – phương pháp nghiên cứu

2.1. Phương pháp điều tra.

    04 huyện đại diện là Krông Buk, Krông Năng, Cư M’gar, Krông Pak có diện tích trồng cà phê lớn nhất Tỉnh và huyện Buôn Đôn được lựa chọn để khảo sát. Tổng diện tích trồng cà phê của 5 huyện chiếm 51% diện tích trồng cà phê của Đăk Lăk và có năng suất cà phê Robusta ở mức khá góp phần làm nên kì tích xuất khẩu cà phê Robusta hàng đầu thế giới của Việt Nam. Số mẫu được tiến hành nghiên cứu trên cơ sở lấy căn bậc hai số hộ dân trồng cà phê quy mô nhỏ (<5ha) chiếm 95% hộ sản xuất tại Đăk Lăk [6,7,8]. Mẫu phiếu điều tra thiết kế để thu thập dữ liệu về hộ sản xuất, mô hình canh tác (độc canh, xen canh), tuổi cây, sử dụng đầu vào cho sản xuất: phân bónvô cơ (thâm canh tăng cường phân bón và ít thâm canh bón ít phân <2000kg phân bón/ha), phân hữu cơ, sử dụng nước, điện, dầu và nhận thức về BĐKH. Mỗi huyện chọn 1 cán bộ có kinh nghiệm để tập huấn bộ câu hỏi, tham gia điều tra sơ bộ đợt 1 cho căn chỉnh mô hình và tham gia điều tra mở rộng đợt 2, nhập số liệu, đo thực tế trong phạm vi mẫu vườn cà phê 50x20m về mật độ, số lượng cây, số cây trồng thêm, mất đi, đường kính trên gốc 15cm, đường kính cây ngang ngực. Hai mô hình chính là chỉ trồng cà phê (độc canh) và trồngxen với cây bóng mát ăn trái là cà phê - tiêu/muồng, cà phê – bơ, cà phê sầu riêng-bơ-macca (xen canh). Hai mô hình canh tác thâm canh (bón phân tăng cường trên 2000kg phân bón/ha) và ít thâm canh (<2000kg phân bón/ha, bón truyền thống) được lựa chọn để phân tích.

2.2. Phương pháp tổng hợp xử lý số liệu

    Số liệu được nhập và tính tại công cụ tính thống kê của excel để sử lý các thông tin về điều tra hộ và các thông số đầu vào cho mô hình tính toán. Phương pháp tính pháp thải khí nhà kính theo hướng dẫn của IPCC tier 1 và 2 đã được áp dụng [2,3,4,5,9,10].

    Chỉ có 3/135 hộ chế biến ướt quy mô nhỏ tại hộ, còn 98% là chế biến khô, xát vỏ, phơi đến độ ẩm 13%, đóng bao và bán cho đại lí lân cận. Hình 1 mô tả sơ đồ tính phát thải KNK do sử dụng từ đầu cho sản xuất cà phê tại Đăk Lăk và vị trí điều tra.Thông tin về hộ sản xuất cà phê đưa ở Bảng 1. Kết quả điều tra khảo sát, tính toán đưa ở Bảng 2-7.

2.3 Tính phát thải và hấp thụ cacbon

    Tính phát thải KNK do sử dụng các nguồn đầu vào (sản xuất trước canh tác, phân bón, nhiên liệu) sử dụng phương pháp  luận của IPCC tỉe 1 là  Em_i=F xEF Trong đó:Em_i: Lượng KNK phát thải sử dụng đầu vào i; F: Lượng sử dụng của i; EF: hệ số phát thải đối với từng nguồn cụ thể và chuẩn hoá khi nhân với tiềm năng nóng lên toàn cầu của khí đó (GWP của N₂O là 310)

i: Số nguồn KNK; Em: Lượng KNK; GWP: Tiềm năng nóng toàn cầu của từng khí với CO_2.Hệ số EF cho năm 2015 và thời gian tới là 0.8154 tấn CO₂/MWh [1].

Tính phát thải do sử dụng hoá chất vật tư nông nghiệp:Phát thải do quá trình sản xuất lưu trữ và vận chuyển vật tư nông nghiệp VTNN  (kg CO₂/ha); Em=VTNN*EF*44/12; VTNN: lượng hóa chất nông nghiệp sử dụng, kg/ha; EF: hệ số phát thải, kg C/ kg; 44/12: hệ số chuyển đổi C à CO₂. i) Phát thải sử dụng VTNN nông nghiệp trực tiếp do bón phân có chứa nitơ và cacbon; Em₁: phát thải CO₂ trực tiếp từ bón N đến quản lý đất, kg CO₂/ha; F_SN: lượng phân N bón vào đất, kg N/ha; EF₁: hệ số phát thải N₂O từ N đầu vào (kg N₂O-N/ kg N đầu vào); EF₁ = 0.01; 44/28: chuyển đổi phát thải N₂O-N; Phân ure phát thải N₂O tính theo công thức giống với các loại phân nitơ khác. Hệ số phát thải CO₂ là lượng khí thải CO₂ thải ra khi bón phân ure vào đất, EF₁₁ = 0.2. Lượng CO_2e phát thải: Trong đó: M: lượng phân ure bón, kg ure/ha EF₁₁: hệ số phát thải CO₂ cho ure, kg C/kg ure;ii) Phát thải gián tiếp do quá trình bay hơi lắng đọng của NH₃ và NO_x, rửa trôi, chảy tràn N. với Em₂: lượng phát thải CO₂; F_SN: lượng N phân bón N  bón vào đất, kg N/ha; Frac_GASF/LEACH: tỷ lệ phân N tổng hợp bay hơi, rửa trôi trên lượng bón vào đất, kg N/kg Nphân bón. Bay hơi: F_SN = 0.1; Rửa trôi: F_SN = 0.2. EF₂ = hệ số phát thải N₂O khí, đất và nước, kg N-N₂O/kg N bay hơi, rửa trôi; Bay hơi: EF₂ = 0.01;   Rửa trôi: EF₂ = 0.0075 [4].Phát thải do phân huỷ dư lượng thực vật và phân hữu cơ được tính như phát thải do sử dụng phân bón hữu cơ có N với hàm lượng N trong phân hữu cơ [2] và N trong dư lượng thực vật, phát thải từ nước thải chế biến cà phê ướt được bỏ qua do quá trình chế biến khô chiếm 98%. 

Tính hấp thụ cacbon: ước lượng cacbon cô lập tại sinh khối trên mật đất và rễ của cây cà phê và cây trồng xen được áp dụng theo các công thức tham khảo [5]. Sinh khối cà phê B = 10 (-1,18+1,99×log(D₁₅)) [5]; cây ăn quả Log AGB = (-1.11+2.64×Log(DBH)); cao su AGB = Exp[-3.1426]×[DBH^2.69273]]; cây che bóng AGB=0.0509×(WD×((DBH)^2)×H) ^0.916)) và sinh khối rễ là RB = Exp( - 1.0587 + 0.8836 ×LN(AGB)), trong đó AGB: sinh khối trên mặt đất, kg /cây; D₁₅: đường kính 15 cm trên bề mặt đất, cm; H: chiều cao, m; DBH: đường kính ngang ngực, cm; WD: mật độ gỗ, g/cm; RB: sinh khối rễ, kg/cây. Sinh khối của cây trên một diện tích là tổng sinh khối trên mặt đất và rễ của các cây trên diện tích đó (Mg sinh khối/ha) nhân với hệ số 0,47 [3] để ước lượng trữ lượng carbon (C) (Mg t/ha) từ sinh khối trồng xen canh [5].

3. Kết quả nghiên cứu thảo luận

3.1 Thực trạng kết quả điều tra các hộ sản xuất cà phê tại Đắk Lắk

 

Hình 1a: Bản đồ khu vực nghiên cứu

Hình 1b: Sơ đồ tính phát thải KNK

 

Bảng 1: Thông tin hộ trong khảo sát cà phê và BĐKH tại 5 huyện của Đăk Lăk
 

Thông tin hộ	Krông Buk-	Krông năng	Krông Pak	Buôn Đôn	Cư M'gar	Trung bình
Số hộ khảo sát, phỏng vấn, đo	21	31	26	31	26	135
Số hộ độc canh truyền thống	6	6	8		6
Số hộ độc canh thâm canh	1	4	1		2
Số hộ xen canh truyền thống	4	13	3	15	5
Số hộ xen canh thâm canh	10	8	14	16	13
Số  lao động chính/hộ	2,1	2,4	2,4	2,8	2,5
Diện tích trung bình (ha)	1,02	0,88	1,08	1,13	1,42	1,1
Tuổicà phê trung bình (năm)	18,3	18,9	19,3	17,8	19,3	18,7
Đường kính (trên gốc 15cm) năm trước (cm)	15,06	15,02	15,06	15,05	15,08	15,06
Đường kính năm sau (cm)	15,71	15,04	15,42	15,23	15,40	15,36
Sản lượng cà phê (tấn/ha)	2,99	2,86	2,93	2,91	3,04	2,95
Mật độ cây (cây/ha)	1083	1157	1139	998	1097	1095
Khoảng cách cây (m;m)	3mx3m	3mx3m	3mx3m	3mx3m	3mx3m	3mx3m
Tình trạng đất và giống	Tốt	Tốt	Tốt	Khô hơn	Tốt
Tỷ lệ hộ trồng xen (%)	67	68	65	100	69	74,82
Loại cây xen tiêu biểu	Tiêu, Bơ	Tiêu Bơ	Bơ, SR	Tiêu Bơ	Tiêu SR

Nguồn: Kết quả điều tra của Viện Hoá học các hợp chất thiên nhiên 2018

 

    135 phiếu điều tra của 5 huyện được lựa chọn đưa vào tính toán trong nghiên cứu này là các hộ nắm nhắm rõ các thông tin canh tác, sử dụng đầu vào cho sản xuất. 31 hộ của huyện Krông năng, 21 hộ Krông Buk; 26 hộ ở Cư M’gar, 26 hộ Krông Pak (26) và 31 hộ ở Buôn Đôn. Diện tích cà phê trung bình của hộ dân là 1,1 ha. Lao động chính trực tiếp canh tác và chế biến cà phê là trên 2 người trong gia đình và thêm người phụ trợ trong gia đình hoặc người làm thuê. Vườn cà phê canh tác ổn định trên 18 năm, vụ mùa 2017-2018 đạt năng suất trung bình 2,95tấn CF nhân thô /ha. Mật độ cây trung bình đạt 1095 cây/ha. Số hộ trồng xen cà phê với cây che bóng đạt 74,82%. Trong các cây che bóng, tiêu/muồng và bơ chiếm tỷ lệ chủ yếu, một số ít mới trồng xen canh macca và sầu riêng.

3.2 Đầu vào cho sản xuất cà phê tại Đắk Lắk

 

Bảng 2: Đầu vào cho sản xuất cà phê tại 5 huyện khảo sát của Đăk Lăk

Huyện khảo sát	TT	Diện tích (ha)	Năng suất tấn/ha	Lượng phân kg/ha	Lượng thành phần (kg)			Dư lượng –PB hữu cơ kg/ha	BVTV  kg	Vận chuyển(km)	Năng lượng
					N	P2O5	K2O				Điện KWh	Dầu (lít)
K'Buk	21	1,02	2,99	2079,4	363,0	222,0	220,7	5441	0,8	2,4	948,6	18,7
K’Năng	30	0,88	2,86	1519,8	361,0	218,0	238,3	6296	0,6	1,8	923,9	20,8
K’Pak	26	1,08	2,93	2057,8	297,4	201,6	201,8	5665	1,1	2,2	1007,1	38,7
B.Đôn	31	1,13	2,91	1801,3	322,8	192,5	315,5	4989	1,6	2,2	1637,9	19,8
Cư M'gar	26	1,42	3,04	2059,2	320,3	158,1	169,0	5483	1,9	4,4	543,0	74,4
Trung bình		1,10±0,56	2,95±0,43	1867,6±756	332,8±244	197,9±171	234,3 ±203	5535 ±551	1,2± 0,79	2,6±4	1041,2±884	33,5±40,5

 

    Giống cây và phân bón:Đa số hộ dân sử dụng giống tốt, đất tốt phù hợp cho canh tác cà phê, Buôn Đôn có chất lượng đất kém hơn cả với một số hộ trả lời đất trồng khô, lẫn sỏi. Mức phân bón tăng cường trên 2000kg phân vô cơ/ha chiếm 51,11% số hộ khảo sát. Tuổi cà phê trung bình trên 18 năm nên mức khuyến cáo sử dụng phân bón để đạt trên 3 tấn/ha hiện đang được áp dụng. Tuy vậy, kết quả điều tra cho thấy mức phân bón hiện tại cao hơn so với khuyến cáo, đặc biệt lượng phân bón N và phân bón P.

 

Bảng 3: Lượng phân bón sử dụng và khuyến cáo

Năng suất trung bình (tấn nhân/ha)	Lượng phân nông dân bón (kg/ha)			Mức khuyến cáo (kg/ha) tạo năng suất 3,34tấn CF nhân/ha*
	N	P2O5	K2O	N	P2O5	K2O
2,95	332,80 (33%)	183,84(98%)	222,30(17%)	250	100	200

Nguồn: Kết quả điều tra Viện Hoá học các hợp chất thiên nhiên 2018, * Đề án phát triển CFBV [6]

 

    Các hộ chú trọng trung vi lượng cho cà phê như bổ sung Zn trị bệnh xoăn lá rụt ngọn. Phân hữu cơ ủ từ vỏ cà phê và sử dụng dư lượng thực vật từ lá cây, các tỉa cành để phủ đất và ủ hoai được áp dụng, các hộ thường bón 4-10kg phân hữu cơ/kì 1-2 năm có kết hợp với phân chuồng, vôi (60-70 kg CaO) và 30-40 kg Mg. Phân bón chứa lưu huỳnh với lượng 60-90kg S/năm cũng đã được thực hiện để đảm bảo nhu cầu cây cà phê. Tỷ lệ đạm, lân và kali có xu hướng không quá chênh lệch nhiều so với các năm trước [8].

 

Bảng 4: Cách thực hành tưới nước cho cây cà phê tại Đăk Lăk

Huyện khảo sát	Nước lít/cây /lần	Đợt /năm	Cách tưới dí: 1-dí, 2-béc; 3-Nhỏ giọt; 4: tràn	Nguồn nước: 1-giếng khoan; 2: giếng đào;3-Suối	Độ sâu bơm (m)	Khoảng cách ngang (m)
K'Buk	435	3	33%	90%	69,74	354
K’Năng	390	3	63%	72%	14,52	330
K’Pak	345	3	27%	27%	62,8	329
B.Đôn	194	3	97%	81%	52,10	95
Cư M'gar	372	3	23%	85%	71,25	250
Trung bình	347	3	Tưới dí 49%	Giếng khoan 71%	54,08	271,7

Nguồn: Kết quả điều tra của Viện Hoá học các hợp chất thiên nhiên 2018

 

Tưới nước: mùa khô ở Tây Nguyên kéo dài 5 – 6 tháng, từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau, cà phê không có sản phẩm thu hoạch nếu không có nước tưới. Trung bình các hộ khảo sát sử dụng 347l/đợt tưới/cây, đây là lượng nước tưới tiết kiệm (so với khuyến cáo 450lít/đợt/cây [8]) cho cây cà phê sinh trưởng và phát triển bình thường. 49% tưới dí (đầu tư thấp hơn so với phun mưa, ít tổn thất nước và nhiên liệu), còn lại là tưới phun mưa, tưới nhỏ giọt tiết kiệm và chảy tràn, dân ưa dùng. 71% hộ dân có giếng khoan, chiều sâu giếng khoan là 54-70m, khoảng cách bơm hút nước và đẩy khác nhau ở các huyện và trung bình là 270m. Diện tích tưới đạt 100%. Tỷ lệ 86,7% hộ sử dụng điện, kết hợp DO cho bơm nước,13,3% số hộ không sử dụng máy bơm nước chạy dầu DO.

Xay xát chế biến: Quá trình chế biến gồm xát vỏ, đóng bao tốn ít năng lượng điện. Vận chuyển: lượng dầu DO sử dụng để chuyên chở cà phê khi thu hoạch, chạy máy bơm nước và phụ thuộc vào từng khu vực, trung bình các hộ sử dụng 33,5lít dầu/ ha/vụ và tiêu tốn 1041,2kWh/ha/vụ.

Trồng cây che bóng:Có 74,82% số hộ trồng cà phê xen canh. Cây che bóng hạn chế ánh sáng trực xạ, điều hòa nhiệt độ, giảm cường độ mưa, hạn chế hủy hoại cấu trúc đất, tác dụng hút nước và chất dinh dưỡng ở các tầng sâu của đất, điều hòa độ ẩm trong lô cà phê. Cành lá cây che bóng góp phần làm tăng độ phì của đất, cản gió trong lô cà phê. Xen canh hồ tiêu/keo dậu/muồng đen, bơ và mắc ca là các cây trồng xen che bóng và có thu nhập bổ sung đạt. Mật độ hồ tiêu trên cây trụ sống keo dậu/muồng từ 9 - 12x3m, mật độ 280 - 300 trụ/ha; sầu riêng, bơ, macca khoảng cách 12x9 m, mật độ 60-90 cây/ha. Tuổi của cây trồng xen là rất khác nhau, trong số có cả cây mới trồng xen 3-7 năm gần đây do thấy rõ lợi ích của cây che bóng ăn trái như Bơ, sầu riêng và macca. Tiêu muồng có tuổi đời cao hơn. Duy trì mật độ cây che bóng hợp lí làm tăng hiệu quả sử dụng phân bón. Kết quả phân tích cho thấy,  hàm lượng hữu cơ ở mô hình trồng cây xen canh che bóng là 3,55% năm 2018. Số này tại mô hình độc canh chỉ là 2,42%. Đạm trong các mô hình cây che bóng 0,2 – 0,24% trong khi đó hàm lượng đạm trong đất của mô hình độc canh chỉ đạt giá trị từ 0,13 – 0,16%. Cây che bóng đã góp phần cải thiện và duy trì độ phì của đất cũng  như đảm bảo vi khí hậu và giữ nước, ẩm cho cây.

Phòng trừ sâu bệnh: Hóa chất bảo vệ thực vật (BVTV) sử dụng cho cà phê là tương đối ít, do đó cà phê là đồ uống sạch. Trung bình 1,2 lít TBVTV sử dụng cho 1ha/vụ. Sử dụng nhiều nhất là Buôn Đôn. Ít hơn là huyện Krông Buk và Cư M’Gar. Con số này thực tế có thể lớn hơn đôi chút vì dân sử dụng nhiều loại, lượng nhỏ, dùng nhiều lần nên có thể ghi chưa đầy đủ.

Thu hoạch: Phương pháp thu hoạch tay là chủ yếu, đa số hộ dân thuê thêm nhân công trong thời gian thu hoạch, chỉ một số ít hộ chọn thu hoạch từ từ khi hạt cà phê chín đỏ.

3.3. Kết quả tính phát thải khí nhà kính trong sản xuất cà phê tại Đăk Lăk

 

Bảng 5: Phát thải sản xuất cà phê nông hộ trong khảo sát tại Đắk Lắk niên vụ 2017-2018

Nguồn KNK		Hệ số	Đơn vị	Số liệu khảo sát (kg SP)	Lượng khí thải kgCO2	GWP	Phát thải KNKkgCO2	Nguồn  KNK kgCO2	Tỷ lệ  %
Phân bón vô cơ	Sản xuất	4,7670	kg COe2/kg N	49441	235683	1	235.682,9	468.142,0	71,8%
	Trực tiếp	0,01	kg N2O/kg N	49440,5	494,4	310	153.265,6
	Bay hơi	0,001	kg N2O/kg N	49440,5	49,4	310	15.326,6
	Chảy tràn	0,0015	kg N2O/kg N	49440,5	74,2	310	22.989,8
	Sản xuất	0,7333	kg COe2/kg P2O5	29401,5	21560,1	1	21.560,1
	Sản xuất	0,555	kg COe2/kg K2O	34805,6	19317,1	1	19.317,1
Dư lượng-PB hữu cơ	T.tiếp, bay hơi, c.tràn	0,0125	kg N2O/kg N	4470,98	55,9	310	17.325,1	30.290,9	4,6%
	Sản xuất	2,9	kg COe2/kg N	4470,98	12965,9	1	12.965,9
BVTV	Sản xuất	23,1	kg COe2/kg thuốc	175,1	4043,9	1	4.043,9	4.043,9	0,6%
Vận chuyển		0,1593	kg COe2/km	48979,4	7802,4	1	7.802,4	7.802,4	1,2%
Năng lượng	Điện	0,8154	kg COe2/KWh	154692	126136	1	126.136	142.102,1	21,8%
	DO(lít)	3,2093	kg COe2/kg dầu	4975,0	15966,3	1	15.966
Phát thải KNK	Tổng cộng							652.381,4	100%
	kg COe2/ha							4.391
	kg COe2/kg CF nhân							1.489

           

    Nghiên cứu lựa chọn, sử dụng hệ số phát thải từ động cơ diesel là 3,2093 kg CO₂e/kg nhiên liệu, phân bón 4,778 kg CO₂e/kgN; 0,733kg CO₂e/kg P₂O₅; 0,555kg CO₂/kg K₂O; phát thải do bón phân trực tiếp vào đất 0,010kg NO₂/kg N, bay hơi 0,001 kg NO₂/kg N, rửa trôi, chảy tràn 0,0015 kg NO₂/kg N, vận chuyển 0,1593 kg CO₂e/km, thuốc trừ sâu 23,1 kg CO₂ e/kg [5], hàm lượng N trong dư lượng thực vật là 0,55%. Dư lượng thực vật và vỏ cà phê ủ thành phân bón được chọn ở mức 5kg chất khô/cây [9,10].

    Phát thải trong sản xuất cà phê là từ khâu làm đất, sử dụng năng lượng (điện, dầu) và sử dụng phân bón vô cơ và hữu cơ. Lượng phát thải do vận chuyển tương đối thấp 1,2%, phát thải do phân huỷ dư lượng thực vật và phân bón hữu cơ chiếm 4,6%, phát thải do sử dụng BVTV 0,6% và chủ yếu lượng phát thải lớn nhất 71,8% là từ sử dụng phân bón vô cơ.

    Kết quả tính toán cho thấy, mô hình độc canh thâm canh phát thải KNK là 1685kgCO_2/tấn CF nhân cao hơn so với mô hình xen canh có cây che bóng. Mô hình xen canh cho sản lượng cao hơn, hấp thụ phân bón tối ưu hơn, lượng phân bón sử dụng hiệu quả hơn.

   Mô hình thâm canh có phát thải cao hơn mô hình ít thâm sử dụng ít hoặc vừa đủ lượng phân bón. Sản lượng vụ mùa năm 2016-2017 được báo cáo thấp hơn do thời tiết không thuận lợi, hạn hán kéo dài phát thải KNK là 1,56kgCO_2e/kg CF  nhân. Sản lượng vụ mùa 2017-2018 tăng bình quân 1,19 tạ /ha do thời tiết thuận lợi hơn, vụ mùa 2018-2019 dự báo sản lượng có giảm không đáng kể là 1,46kgCO₂/kg CF  nhân do tăng nhẹ sản lượng khi diện tích xen canh tăng [7]. Phát thải KNK ước tính từ nguồn phát thải trong sản xuất cà phê các niên vụ gần đây đưa ra ở bảng 6, Hình 2. Phát thải trung bình 2 năm qua là 1,53kgCO₂e/kg CF nhân.

 

Bảng 6: Kết quả tính KNK trên đơn vị sản phẩm cà phê tại niên vụ 2016-2019

Nguồn phát thải kgCO2e/tấn CF nhân	Phát thải KNK niên vụ 2016-2017	Phát thải KNK niên vụ 2017-2018	Phát thải KNK niên vụ 2018 -2019
Phân bón vô cơ  N	1025	975	971
Phân bón vô cơ  P2O5	52	49	49
Phân bón vô cơ  K2O	46	44	44
Phân hữu cơ và dư lượng TV	73	69	49
Thuốc BVTV	10	9	9
Vận chuyển	19	18	18
Sử dụng năng lượngđiện	302	288	287
Sử dụng diesel	38	36	36
Tổng phát thải KNK (kg CO2-eq/tấn CF nhân)	1564	1489	1463

 

Hình 2: Ước tính phát thải KNK kgCO₂/tấn CF nhân niên vụ 2016-2019

 

    Mức độ sử dụng phân bón có xu hướng ổn định qua các năm, trong khi mức độ sử dụng năng lượng thay đổi theo lượng mưa trong thời kỳ cà phê ra hoa. Khi lượng mưa thấp hơn bình thường, thì mức năng lượng tiêu thụ tăng do nông dân tăng lượng nước tưới, tạo áp lực gia tăng phát thải khí nhà kính. Các nguồn phát thải khác như thuốc trừ sâu không đáng kể, khi chỉ góp phần phát thải 9kg CO₂e /tấn CF nhân hay 0,6%. Phát thải do phân huỷ dư lượng thực vật và phân hữu cơ ở mức 69kgCO₂e/tấn CF nhân 4,6% và vận chuyển là 1,2%. Kết quả tính của chúng tôi phù hợp với ước tính phát thải KNK trong sản xuất cà phê tại Kenya [10] với 4kgCO_{2e/kg CF nhân} trong đó KNK từ nước thải và chế biến ướt là 2,4-2,6kgCO­_{2/kgCF nhân} còn lại là 1,5kgCO_2e/kg CF nhân là do canh tác và sơ chế cà phê.

Điểm nóng phát thải là sử dụng phân bón (trên 71,8,4%), 21,8 % do sử dụng năng lượng, phân huỷ dư lượng thực vật chiếm 4,6%, sử dụng thuốc trừ sâu 0,6% và vận chuyển là 1,2%. Phát thải N₂O từ đất là cao nhất do phân khoáng, phân hữu cơ chứa N, phân hủy hữu cơ cành lá chứa ít N, ủ vỏ cà phê tạo compost phát thải thấp do tỷ lệ N thấp trong nguyên liệu. Giảm KNK tốt khi chuyển sử dụng phân urea sang sử dụng phân bón nitrat khác; dùng phân bón cân đối dinh dưỡng N,PK theo nhu cầu cây trồng, thời tiết, tận dụng N có sẵn ở vùng rễ, bón đúng thời điểm tạo hiệu quả tốt, bón phân rồi phủ đất giảm tổn thất NO giảm phát thải. Hệ thống xen canh sử dụng phân bón phát thải KNK thấp nhất là 1,244 kg CO₂e/kg CF nhân so với mô hình độc canh ít thâm canh 1,577kg CO₂e/kg CF nhân và mô hình độc canh thâm canh 1,685 kg CO₂e/kg CF nhân, Bảng 7. Xen canh có xu hướng làm giảm phát thải KNK so với độc canh.

 

Bảng 7: Phát thải KNK các mô hình canh tác cà phê tại 5 huyện khảo sát  của Đăk Lăk

Mô hình canh tác	Cô lập C sinh khối, kgC/ha.năm	Hấp phụ sinh khối, kg CO2e/ha/năm	Phát thảiKNK từ đầu vào kgCO2e/ha.năm	Phát thảiKNK thực kg CO2e/ha/năm	Phát thải thực kgCO2e/tấn nhân	Phát thải sử dụng đầu vào kgCO2e/tấn CF nhân
Độc canh truyền thống	480	1.760	4.032	2.272	889	1.577
Độc canh thâm canh	661	2.423	4.767	2.344	829	1.685
Xen canh truyền thống	726	2.664	3.662	999	339	1.244
Xen canh thâm canh	943	3.458	4.705	1.248	397	1.496
TB	798	2.926	4.389	1.463	496	1.489

 

 

3.4 Tích luỹ và cô lập cacbon

    Sử dụng phân bón là nguồn gốc phát thải, nhưng cũng chính việc sử dụng phân bón kết hợp với giống tốt, canh tác bền vững tạo tích luỹ cacbon và cô lập cacbon trên vườn cà phê và cây xen canh. Tỉ lệ cô lập các bon trong xen canh là 726-943kgC/ha/nămcao hơn so với độc canh 480-661kgC/ha/năm.Hấp thụ cacbon trên sinh khối đạt trung bình là 2926kgCO_2e/ha/năm hay 0,991kgCO_2e/kg CFnhân gần  với mức 1,068kgCO_2e/kg CF [3]. So với phát thải do sử dụng đầu vào 4389kgCO_2e/ha/năm thì phát thải thực còn lại là 1463kgCO₂e. Lượng phát thải KNK tại mô hình xen canh là 339-397kgCO₂/tấn CF nhân, mô hình độc canh là 829-889 kgCO₂/tấn CF nhân, trung bình đạt 496 kgCO₂/tấn CF nhân và ở mức phát thải cao hơn so với nghiên cứu tại Trung Mĩ [3].

    Tuổi vườn cà phê trên 18 năm, đường kính trung bình cây cà phê là 15,36 cm. Khảo sát và đo đường kính cây cà phê có tuổi chênh nhau 1 năm, cho thấy trung bình lượng cacbon cô lập đạt 0,61kgC/cây/vụ. Tổng cacbon cô lập trên vườn cà phê đạt trên 480-661 kgC/tấn CF nhân/vụ. Hấp thụ cacbon lớn hơn khi có các cây trồng xen hợp lí góp phần tăng sinh khối cô lập trên mặt đất và rễ. Tổng hấp phụ cacbon trên vườn cà phê xen canh đạt 726-943 kgC/ha.năm đóng góp hiệu quả giảm phát thải KNK của ngành cà phê và đóng góp cho chuyển dịch cà phê từ nguồn phát thải sang nguồn hấp thụ carbon. Vườn cà phê xen canh sẽ là bể chứa cacbon tiếp tục tăng trưởng trong các năm tới.

4. Đề xuất các biện pháp giảm thiểu khí nhà kính và thích ứng với BĐKH

    Biện pháp giảm phát thải KNK và thích ứng khí hậu cho cà phê là quản lý vườn cà phê cân đối dinh dưỡng- bón phân hợp lý, tăng cacbon đất, quản lý câyche bóng, lưu giữ nước – tưới nước tiết kiệm hợp lí.

Sử dụng phân bón hợp lý-tăng cacbon đất: Ưu tiên giảm phát thải trong sử dụng phân bón, tối ưu hoá sử dụng phân bón, tăng cường sử dụng phân ủ hoai từ vỏ cà phê, cành lá cắt tỉa tăng cacbon đất, sử dụng phân bón chứa N dễ hấp thụ, bón phân dưới bề mặt. Vỏ cà phê khô chuyển đổi thành biochar bổ sung làm phân bón tăng cacbon đất.

Hệ thống cây và bóng mát: Hệ thống cây che bóng, hỗ trợ thích ứng với biến đổi khí hậu do giảm nhiệt độ không khí, điều chỉnh nhiệt độ phụ thuộc, bảo vệ nguồn nước. Mật độ cây tối thiểu cần thiết để giảm nhiệt độ môi trường xung quanh cũng phụ thuộc vào các loài cây che bóng và các biện pháp cắt tỉa. Kết quả cho thấy, để đạt được độ che phủ 60%, mật độ 280 cây bóng mát/ha cho độ che bóng 60% diện tích.Cây che bóng hút nước từ các lớp đất sâu hơn, hỗ trợ sự hấp thụ nước của cà phê qua thông hút thủy lực, giảm thoát hơi nước của cây trồng do có bóng râm,nhiệt độ trong bóng râm thấp hơn 5⁰C so với bên ngoài, giảm tổn thất nước. Cây che bóng duy trì vườn cà phê che phủ tốt là một chiến lược giảm KNK và thích ứng hiệu quả với BĐKH cho Đăk Lăk.

Quản lý dịch hại tổng hợp: 79% hộ dân cho biết có gia tăng tỷ lệ sâu bệnh trong hệ thống cà phê và BĐKH có tác động đến sâu bệnh do nhiệt độ cao, độ ẩm cao hơn, biên độ nhiệt cao hơn làm tăng tính nhạy cảm với bệnh nấm, lây nhiễm dễ hơn với độ ẩm cao. Cây che bóng giảm sâu đục quả cà phê, cà phê trồng xen bóng râm giảm tỉ lệ sâu đục quả do giảm mưa rơi trực tiếp trên quả cà phê, hạn chếlây lan của bào tử và bóng râm làm chậm tốc độ phát triển của ấu trùng sâu đục quả cà phê. Biện pháp trồng xen, kỹ thuật canh tác, kiểm soát cỏ dại, sử dụng chế phẩm sinh học, bón phân hợp lí, tưới tiêu cân bằng cần được tăng cường.

Sử dụng giống cây trồng mới: Sử dụng các giống cà phê thích nghi tốt nhất vớibiến đổi khí hậu như nhiệt độ cao, thời tiết khắc nhiệt hơn, chụi bóng râm, chống chịu sâu bệnh để cường thích ứng với khí hậu thay đổi. Tăng nghiên cứu thử nghiệm giống phù hợp nhất để người dân hưởng lợi từ các giống cải tiến bên cạnh các biện pháp quản lý nông nghiệp tốt về cả dinh dưỡng cây trồng.

Giữ đất và nước ở cấp nông hộ, tưới tiết kiệm nước: Xen canh còn bảo vệ bề mặt đất khỏi nắng gắt, khô hạn. Mô hình giữ nước, tận dụng để sinh hoạt tưới tiêu và bổ cập nguồn nước ngầm ở cấp nông hộ đơn giản với máng hứng lọc nước, bể trữ nước cho sinh hoạt và tưới tiêu và bổ cập nguồn nước ngầm với đã được đề tài phối hợp với Cty EDE nghiên cứu hỗ trợ cho người dân Cư Né – Krông Buk đáp ứng 50% nước dùng cho sinh hoạt gia đình, cấp 55m³ nước cho tưới tiêu và bổ cập nước ngầm được đánh giá để khuyến kích triển khai.

Bảo tồn cảnh quan sinh thái: Vườn cà phê che bóng góp phần cải thiện khí hậu của địa phương, giảm bớt khắc nghiệt của khí hậu, bảo tồn độ ẩm, giữ đất và nước, giảm xói mòn, góp phần kiểm soát sâu bệnh, tăng thụ phấn cho hoa, giảm gió mạnh, tạo ích luỹ và cô lập cacbon, tạo cảnh quan sinh thái tiêu biểu cho Đăk Lăk.

5. Phát triển chiến lược giảm phát thải KNK và thích ứng dài hạn

    Tăng cường năng lực cho hộ trồng cà phê quy mô nhỏ thực hiện các biện pháp giảm và thích ứng biến đổi khí hậu đòi hỏi có hoạt động trung, dài hạn với sự tham gia của hộ dân và các chuỗi giá trị khác và chính sách ưu đãi cho chương trình thích ứng với BĐKH và tạo dựng thị trường hỗ trợ cà phê và BĐKH của Tỉnh trong kế hoạch trung và dài hạn.

     Cà phê phát triển trên nền tảng thích ứng với BĐKH tạo nên chuỗi giá trị khép kín trong bối cảnh sử dụng nước, năng lượng, phân bón và thuốc trừ sâu hợp lí từ các trang trại sinh thái lấy người nông dân và chất lượng cà phê làm gốc rất cần sự ủng hộ của người dân, doanh nghiệp và cơ quan quản lý tạo cơ chế cho phát triển bền vững cà phê Đăk Lăk. Đặc biệt, cơ quan quản lý, các hiệp hội cần khuyến kích Hình thành thị trường cà phê Đăk Lăk đạt chứng chỉ chất lượng, khuyến kích nông dân tham gia vào các nhóm có chứng chỉ để tạo khả năng tham gia hiệu quả hơn vào các chương trình tài trợ quốc gia và quốc tế và phù hợp vớihệ thống chứng nhận hàng hóa đi kèm và chỉ dẫn địa lí hợp lệ.

Tăng kiến ​​thức, mạng lưới liên kết và tăng cường năng lực cho các chủ hộ: Cải thiện khả năng tiếp cận các chương trình bảo hiểm, chứng nhận, hỗ trợ kỹ thuật và thị trường cho sản phẩm cà phê bền vững là những lợi ích chính từ cơ chế, chính sách cho các hộ sản xuất nhỏ tại Đăk Lăk được hưởng lợi. Dịch vụ khuyến nông và các tổ chức hiệp hội tăng cường hỗ trợ phương pháp thích ứng BĐKH cho các hộ dân. Sáng kiến Cà phê với BĐKH, các kết quả của các chương tình nghiên cứu KHCN, thành tựu phát triển cơ sở hạ tầng, cơ sở tri thức cho hộ dân sản xuất cà phê quy mô nhỏ cần được triển khai trọng tâm cho giải pháp giảm KNK và lựa chọn thích ứng cho hộ sản xuất nhỏ

Huy động nguồn tài chính cho hộ sản xuất nhỏ: Triển khai các giải pháp ứng phó với BĐKH cần mô hình tài chính phù hợp. Chương trình nông nghiệp thông minh với BĐKH của Ngân hàng Thế giới và FAO đang phát triển công cụ tài chính nhắm vào các biện pháp thích ứng BĐKH. Hiệu quả của hỗ trợ tài chính sẽ bị ảnh hưởng bởi mức độ sẵn sàng thấp, chính sách hỗ trợ không ưu đãi hay giá cả hàng hóa không thích hợp, tri thức và phổ biến tri thức phân tán tản mạn. Hộ sản xuất nhỏ khó khăn tiếp cận kiến thức ứng phó với BĐKH và cần có Chương trình ứng phó với BĐKH của Tỉnh và của các cơ quan Trung ương, các tổ chức quốc tế tiếp tục hỗ trợ cho sản xuất cà phê quy mô nông hộ tại Đăk Lăk.

5. Kết luận và kiến nghị

    Mặc dù các biện pháp giảm KNK và thích ứng với biến đổi khí hậu là hữu hiệu nhưng tổ chức thực hiện khó khăn do quy mô sản xuất nhỏ. Nông dân có xu hướng hoạt động độc lập nên rất cần có mạng lưới để hỗ trợ tài chính, kiến ​​thức, đào tạo phù hợp tại chỗ. Cần hỗ trợ hộ dân chuyển sang xu hướng liên kết hơn để đối mặt với thách thức BĐKH và áp dụng hiệu quả các biện pháp giảm KNK và thích ứng BĐKH. Kênh tài chính chuyên biệt hỗ trợ hộ dân liên kết tham gia hệ thống chứng chỉ sản xuất cà phê bền vững với chi phí thấp, tiếp cận tài nguyên tri thức, vốn, thị trường một cách thuận tiện nhất.

    Kết quả cho thấy phát thải KNK cà phê ở niên vụ 2017-2018 là 1,49kgCO₂e/kg CF nhân. Niên vụ 2016-2017 phát thải là 1,56kgCO₂e/kg CF nhân. Phát thải ở các hệ thống xen canh là 1,24-1,5 kg CO₂e/kg CF và thấp hơn 11,2% so với độc canh. 71,8% phát thải do sử dụng phân bón, 21,8 % là từ việc sử dụng năng lượng, 4,6% do phân huỷ dư lượng thực vật và phân bón hữu cơ.Trong khi sử dụng phân bón hợp lí, cân đối là yếu tố chủ đạo có liên quan đến sản lượng và tích luỹ sinh khối thì việc tiết kiệm, sử dụng năng lượng hiệu quả. Cà phê xen canh giúp cô lập sinh khối đạt 0,726 -0,943 kgCO₂e/kg CF cao hơn độc canh. Kết hợp tổng hợp các biện pháp giảm phát thải khí nhà kính, tăng cô lập cacbon hiệu quả với xen canh, tích luỹ sinh  khối cao thì vườn cà phê ổn định bền vững của Đắk Lắkcó nhiều tiềm năng trở thành bể hấp phụ cacbon.

(Nguồn: Bài đăng trên Tạp chí Môi trường, số Chuyên đề Tiếng Việt II/2019)

Lời cảm ơn: Công trình được thực  hiện với sự hỗ trợ kinh phí của đề tài “Đánh giá mức phát thải khí nhà kính trong sản xuất cà phê Đăk Lăk” do UBND tỉnh cấp kinh phí, Sở Khoa học công nghệ Đắk Lắk là đơn vị chủ quản, Viện Hóa học các hợp chất thiên nhiên – Viện Hàn lâm KHCN Việt Nam thực hiện 2017-2018.

 

Tài liệu tham khảo

1. Bộ tài nguyên và môi trường (2014), Báo cáo cập nhật hai năm một lần lần thứ nhất của Việt Nam cho công ước khung của liên hợp quốc về biến đổi khí hậu, NXB Tài Nguyên-Môi Trường Và Bản Đồ Việt Nam, Hà Nội.

2. Christof Walter, Tirma Garcia-Suarez, Llorenc Mila-i-canals, Pete Smith, Cool Farm Tool version 1.0

3. Emission and fixation of greenhouse gases in potential specialty coffee production zones in Antioquia –Colombia. Rev.Fac.Nac.Agron. 70(3): 8341-8349. 2017

4. Sandro L.S. Moreira et al. Agricultural and Forest Meteorology 256–257 (2018) 379–390

5. Segura, 2006. Allometric models for estimating aboveground biomass of shade trees and coffee bushes grown together. Agrofor. Syst. 68, 143–150. doi:10.1007/s10457-006-9005-x

6. UBND Tỉnh Đăk Lăk 2017. Đề án phát triển cà phê bền vững tỉnh Đăk Lăk 2016

7. UBND Tỉnh Đắk Lắk 2018. Báo cáo tổng kết niên vụ cà phê 2018 ngày 26/11/2018.

8. Trương Hồng (2018), Thách thức của sản xuất cà phê ở Việt Nam, Viện Khoa học kỹ thuật nông lâm nghiệp.

9. Daniel Gaitán-Cremaschi et al., (2018). Assessing the Sustainability Performance of Coffee Farms in Vietnam: A Social Profit
Inefficiency Approach. Sustainability 2018, 10, 4227; doi:10.3390/su10114227.

10. Joan.J. Maina (2015). Evaluation of Greenhouse Gas Emissions along the Small-Holder Coffee Supply Chain in Kenya. Journal of Sustainable Research in Engineering Vol. 2 (4), 2015

 

Greenhouse gas emissions in coffee production in Dak Lak

Ngô Kim Chi, Phạm Thế Trịnh^*, Đặng Ngọc Phượng, Phí Hoàng Thuý Quỳnh^**, 

Nguyễn Thị Hằng, Ngô Trọng Cương, Chu Quang Truyền

Viện Hoá học các hợp chất thiên nhiên, ^*Sở Khoa học công nghệ Đăk Lăk, Tổng Cục Môi Trường**

​    In the past, climate change has a strong impact on small-scale coffee producers in Dak Lak, along with greenhouse gas (GHG) emissions, emission hotspots, countermeasures adaptation solutions to effectively enhance the contribution of the transition from emissions to carbon stocks is not wellknown. The results showed that coffee GHG emission in Dak Lak province in crop 2017-2018 is 1.49kgCO₂e/kg, lower thancrop 2016-2017 when the emission is 1.56kgCO₂e/kg. Emissions from intercropping crop systems are 1.24-1.49 kg CO₂e/kg. 71.8% of emissions from fertilizer use, 21.8% from energy use and 1.2% from transportation, 0.6% from pesticide use. The GHG emission and fixation balance in Dak Lak remains 339kgCO₂e/kg  in intercropping crop less intensive. The coffee garden has the potential to become carbon sinks. The coffee garden intercropping with reasonable fertilization allowing thefixation of GHG to reach 0.943 kgCO₂e /kg  with the ability to balance with source of GHG emissions.

Key word: Greenhouse gas emission, carbon fixation, , kg CO₂e/kg coffee grain, emission sources.