Kỳ 2: Lúa biết thở - Canh tác khô ướt xen kẽ và cuộc cách mạng giảm phát thải

Trong bối cảnh biến đổi khí hậu và khủng hoảng tài nguyên nước ngày càng gay gắt, việc duy trì hình thức canh tác lúa ngập nước truyền thống đang đặt ra nhiều hệ lụy: lãng phí hàng tỷ mét khối nước tưới mỗi năm và phát thải hàng chục triệu tấn khí mê-tan (CH₄) - loại khí gây hiệu ứng nhà kính mạnh gấp 25 lần CO₂. Từ yêu cầu cấp bách ấy, các nhà khoa học Việt Nam đã tiên phong nghiên cứu và triển khai kỹ thuật tưới khô ướt xen kẽ (AWD) - mô hình canh tác giúp cây lúa “biết thở”, tiết kiệm đến 40% lượng nước tưới, giảm gần một nửa lượng phát thải khí mê-tan mà vẫn đảm bảo năng suất cao. Đây được xem là cuộc cách mạng xanh trong sản xuất lúa gạo, hiện thực hóa cam kết của Việt Nam về phát triển nông nghiệp bền vững và phát thải ròng bằng “0” vào năm 2050.

Canh tác lúa trong giai đoạn mới: từ “tưới ngập” sang “tưới thông minh”

Trong nhiều thế kỷ, hình ảnh những cánh đồng lúa nước xanh mướt, mặt ruộng ngập nước quanh năm đã trở thành biểu tượng của nền nông nghiệp Việt Nam. Tuy nhiên, trong bối cảnh biến đổi khí hậu ngày càng khốc liệt, tài nguyên nước suy giảm, và cam kết quốc gia về phát thải ròng bằng “0” vào năm 2050, mô hình canh tác lúa truyền thống đang phải đối diện với giới hạn của chính nó.

Theo thống kê, mỗi hecta lúa canh tác theo phương pháp ngập nước liên tục tiêu tốn 4.500 - 6.500 m³ nước mỗi vụ, cao gấp nhiều lần so với mức tưới của các loại cây trồng khác. Không chỉ gây áp lực về nước, phương thức này còn là nguồn phát thải khí mê-tan (CH₄) lớn nhất trong nông nghiệp, chiếm hơn 50% tổng lượng phát thải khí nhà kính (KNK) của toàn ngành nông nghiệp.

Vì sao trồng lúa lại phát thải nhiều? Các nghiên cứu chỉ ra rằng, khí CH₄ sinh ra chủ yếu trong điều kiện yếm khí khi ruộng lúa bị ngập nước lâu ngày. Các chất hữu cơ trong đất bị phân hủy, sinh ra khí mê-tan thoát ra mặt ruộng. Tại đồng bằng sông Cửu Long, vựa lúa lớn nhất cả nước - mức phát thải CH₄ trung bình đạt 1,92 kg CH₄/ha/ngày, cao hơn đáng kể so với mức trung bình khu vực Đông Nam Á (1,22 kg CH₄/ha/ngày) và thế giới (1,19 kg CH₄/ha/ngày).

Trong khi đó, nhu cầu nước cho nông nghiệp vẫn tăng, đến năm 2030, cơ cấu sử dụng nước giữa các ngành được dự báo thay đổi theo hướng nông nghiệp chiếm 75%, công nghiệp 16% và dịch vụ, tiêu dùng 9%, cho thấy áp lực nước vẫn tập trung lớn nhất vào sản xuất lúa

Để đối mặt với thách thức này, ngành nông nghiệp Việt Nam đã và đang triển khai chuyển đổi phương thức tưới tiêu truyền thống sang mô hình tưới khô ướt xen kẽ (AWD - Alternate Wetting and Drying). Đây không chỉ là thay đổi kỹ thuật mà là một cuộc cách mạng trong tư duy canh tác, giúp cây lúa “biết thở”, đồng thời giải quyết đồng thời ba mục tiêu: giảm phát thải, tiết kiệm nước và nâng cao năng suất.

Kỹ thuật AWD cho phép ruộng lúa luân phiên giữa trạng thái ngập và khô, tức là chỉ tưới khi mực nước trong ruộng rút xuống 10 - 15 cm dưới mặt đất, thay vì giữ nước liên tục. Trong các giai đoạn sinh trưởng quan trọng như làm đòng hay trổ bông, mực nước được điều chỉnh linh hoạt để không ảnh hưởng đến năng suất.

Kết quả nghiên cứu của PGS.TS. Lê Xuân Quang và cộng sự cho thấy, khi áp dụng quy trình tưới tiêu khoa học tại vùng đồng bằng sông Hồng, lượng nước tưới giảm 20- 40%, lượng phát thải khí nhà kính giảm 20 - 48,8%, trong khi năng suất không giảm mà còn tăng nhẹ từ 5- 10% so với kỹ thuật ngập truyền thống.

Đáng chú ý, tại đồng bằng sông Cửu Long, các mô hình canh tác AWD còn mang lại lợi ích kinh tế rõ rệt: năng suất lúa, chỉ số thu hoạch và tỷ lệ hạt chín tăng lần lượt 8,9%, 4,4% và 3,5%, trong khi lượng nước tưới giảm tới 43%. Tổng lợi ích kinh tế ước tính 8.540 tỷ đồng mỗi năm, tương đương 371 triệu USD, nhờ tiết kiệm chi phí sản xuất.

Những con số đó cho thấy, mỗi hecta ruộng áp dụng AWD không chỉ tiết kiệm hàng nghìn mét khối nước, mà còn góp phần cắt giảm hàng trăm kilôgam khí mê-tan phát thải vào khí quyển mỗi vụ. Đây là cơ sở khoa học vững chắc để khẳng định: canh tác lúa khô ướt xen kẽ chính là con đường xanh cho ngành lúa gạo Việt Nam.

Nghiên cứu - Chính sách - Công nghệ: 03 trụ cột của cuộc cách mạng giảm phát thải

Sự thành công của kỹ thuật AWD tại Việt Nam không chỉ đến từ nỗ lực của người nông dân mà còn là kết quả của sự kết hợp chặt chẽ giữa nghiên cứu khoa học, chính sách nhà nước và ứng dụng công nghệ hiện đại.

Từ năm 2015-2018, đề tài hợp tác quốc tế theo Nghị định thư giữa Việt Nam và Nhật Bản do PGS.TS. Lê Xuân Quang - Viện Nước, Tưới tiêu và Môi trường - chủ nhiệm đã chứng minh tính khả thi của công nghệ tưới tiết kiệm nước kết hợp điều tiết khí nhà kính trong điều kiện đồng bằng sông Hồng. Kết quả: khi áp dụng AWD, lượng phát thải khí CH₄ giảm 22- 49%, trong khi năng suất giữ ổn định hoặc tăng nhẹ.

Không dừng ở đó, kết quả nghiên cứu này đã được Cục Sở hữu trí tuệ - Bộ Khoa học và Công nghệ cấp bằng Giải pháp hữu ích số 2348, cùng hai Quy trình tưới tiêu khoa học cho lúa vụ Xuân và vụ Mùa vùng đồng bằng sông Hồng (ban hành ngày 27/5/2020). Các quy trình này giúp: (1) Tiết kiệm 40-50% lượng nước tưới, tương đương 3,87 triệu m³ nước; Giảm 25- 48% lượng phát thải khí nhà kính, tương đương 5,037 triệu tấn CO₂ cho toàn vùng đồng bằng sông Hồng; Tăng năng suất và chất lượng hạt lúa, giảm ngã đổ và chi phí sau thu hoạch.

Tiếp nối thành công đó, Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 142.73:2024 - Giảm phát thải khí nhà kính: Chế độ tưới tiết kiệm nước cho lúa đã được Bộ Khoa học và Công nghệ ban hành (Quyết định số 3527/QĐ-BKHCN ngày 31/12/2024).
TCVN này không chỉ là “chuẩn kỹ thuật”, mà còn là bước thể chế hóa chủ trương phát triển nông nghiệp xanh trong Nghị quyết số 36-NQ/TW và các chương trình hành động quốc gia về biến đổi khí hậu. Theo đó, tiêu chuẩn quy định cụ thể: Rút nước trong 3-4 giai đoạn sinh trưởng; tưới lại khi mực nước thấp hơn mặt ruộng 15 cm; tổng lượng nước tưới giảm trên 20%; phát thải khí CH₄ giảm tối thiểu 20%, hiệu quả sản xuất tăng trên 10%.

Việc chuẩn hóa kỹ thuật không chỉ giúp thống nhất quy trình trong cả nước, mà còn tạo cơ sở cho Đề án 1 triệu hecta lúa chất lượng cao, phát thải thấp vùng đồng bằng sông Cửu Long được triển khai đồng bộ, hướng tới phát triển chuỗi giá trị xanh trong sản xuất lúa gạo.

Bên cạnh đó, các công nghệ IoT (Internet vạn vật) và AI (trí tuệ nhân tạo) đang từng bước được tích hợp vào mô hình tưới AWD. Các cảm biến mực nước, cảm biến độ ẩm, trạm khí tượng tự động được kết nối qua đám mây, giúp giám sát và điều chỉnh tưới tiêu theo thời gian thực. Hệ thống van điện từ điều khiển từ xa giúp tự động mở, đóng nước khi ruộng đạt hoặc vượt ngưỡng, tối ưu hóa lượng nước sử dụng và giảm công lao động.

Mô hình thực nghiệm tại xã Tam Đa (Bắc Ninh) đã chứng minh tính hiệu quả: hệ thống tưới IoT quy mô 5-10 ha, vận hành bằng năng lượng mặt trời, giúp giảm 20–50% lượng nước tưới, giảm phát thải khí mê-tan, đồng thời tăng năng suất lúa trên 10%. Khi các dữ liệu môi trường (nhiệt độ, lượng mưa, bức xạ mặt trời) được số hóa và phân tích, việc tưới tiêu trở nên chủ động, chính xác và thân thiện môi trường.

Không chỉ dừng ở cấp ruộng, các hệ thống IoT đang được kỳ vọng mở rộng ra cấp hợp tác xã và vùng sinh thái, tạo thành mạng lưới tưới thông minh kết nối liên vùng - nơi nông dân, nhà khoa học và cơ quan quản lý có thể cùng theo dõi, điều hành, và ra quyết định dựa trên dữ liệu thời gian thực.

Định hướng chính sách, nâng tầm “hạt gạo xanh Việt Nam”

Thực tiễn khoa học cho thấy, tưới khô ướt xen kẽ không chỉ là một giải pháp kỹ thuật, mà là đòn bẩy chính sách quan trọng để Việt Nam thực hiện cam kết quốc tế về khí hậu.

Để nhân rộng mô hình này, cần đồng bộ 04 nhóm giải pháp chính: (1) Thể chế và chính sách: Hoàn thiện khung pháp lý về quản lý nước tưới trong nông nghiệp, đưa tiêu chuẩn TCVN 142.73:2024 vào hướng dẫn kỹ thuật bắt buộc đối với các vùng trồng lúa trọng điểm. Tích hợp tiêu chí “giảm phát thải khí nhà kính” trong các chính sách hỗ trợ tín dụng, bảo hiểm nông nghiệp, và chứng chỉ carbon nông nghiệp. (2) Khoa học và công nghệ: Đầu tư nghiên cứu tiếp tục cải tiến quy trình AWD phù hợp với từng vùng sinh thái (ĐBSCL, ĐBSH, duyên hải miền Trung). Khuyến khích hợp tác quốc tế, chuyển giao công nghệ tưới chính xác, quản lý nước bằng cảm biến, và mô hình số hóa dữ liệu ruộng đồng. (3) Tổ chức sản xuất: Gắn mô hình AWD với tái cơ cấu đất đai, dồn điền đổi thửa, phát triển hợp tác xã nông nghiệp số, tạo điều kiện áp dụng đồng bộ công nghệ tưới thông minh. (4) Tuyên truyền - đào tạo - chuyển giao: Tăng cường truyền thông chính sách để nông dân hiểu lợi ích của “ruộng biết thở”. Tổ chức tập huấn, hướng dẫn kỹ thuật tưới tiết kiệm, quản lý dữ liệu IoT.

“Lúa biết thở” không còn là hình ảnh ẩn dụ mà là hiện thực khoa học, minh chứng cho trí tuệ và bản lĩnh đổi mới của ngành nông nghiệp Việt Nam. Mỗi hecta ruộng áp dụng tưới khô ướt xen kẽ không chỉ tiết kiệm hàng nghìn mét khối nước, mà còn góp phần giảm hàng tấn khí CO₂ tương đương phát thải, mang lại lợi ích kinh tế, môi trường và xã hội.

Cuộc cách mạng “tưới thông minh - phát thải thấp” đang mở ra một trang mới cho hạt gạo Việt Nam, từ sản xuất truyền thống sang sản xuất xanh, có trách nhiệm và hội nhập.

Trong Kỳ 3: “Ruộng lúa thông minh - Khi IoT và AI về làng”, bài viết sẽ giới thiệu những mô hình ruộng lúa số, nơi cảm biến, dữ liệu và trí tuệ nhân tạo cùng nông dân kiến tạo cánh đồng xanh, hiện thân sinh động của nông nghiệp số và nền kinh tế carbon thấp trong tương lai gần.