Quản lý nước cho lúa: tưới ngập-khô xen kẽ (AWD) giúp tiết kiệm nước và giảm phát thải

Lúa nước là cây trồng duy nhất canh tác trong điều kiện ngập, và chính lớp nước ngập liên tục lại là nguyên nhân khiến ruộng lúa vừa “ngốn” nước tưới, vừa trở thành nguồn phát thải khí methane lớn của nông nghiệp. Kỹ thuật tưới ngập-khô xen kẽ (AWD – Alternate Wetting and Drying) do Viện Nghiên cứu Lúa gạo Quốc tế (IRRI) phát triển và được FAO khuyến nghị đang mở ra hướng đi giúp giảm đồng thời lượng nước, chi phí và phát thải — mà vẫn giữ vững năng suất.

Vì sao ruộng lúa ngập nước phát thải methane?

Khi đất ruộng bị ngập nước liên tục, oxy gần như không còn trong tầng đất canh tác. Trong môi trường yếm khí (thiếu oxy) đó, nhóm vi khuẩn sinh methane phân giải chất hữu cơ và thải ra khí methane (CH4) — một khí nhà kính có khả năng làm nóng toàn cầu mạnh hơn nhiều lần so với CO2. Theo Viện Tài nguyên Thế giới (WRI), sản xuất lúa gạo toàn cầu phát thải khoảng 500–800 triệu tấn CO2 quy đổi mỗi năm, chiếm ít nhất 10% tổng phát thải khí nhà kính của ngành nông nghiệp.

Bản chất của AWD là phá vỡ điều kiện yếm khí liên tục đó. Thay vì giữ ruộng ngập suốt vụ, người canh tác để mực nước rút xuống dưới mặt đất rồi mới tưới lại. Trong những ngày đất khô, oxy thấm vào đất, hoạt động của vi khuẩn sinh methane bị kìm hãm, nhờ đó phát thải giảm mạnh.

”AWD an toàn” và ống theo dõi mực nước

Điểm cốt lõi của kỹ thuật là không để cây bị thiếu nước. IRRI gọi đây là “AWD an toàn” (safe AWD): chỉ để mực nước rút xuống tới ngưỡng 15 cm dưới mặt đất rồi tưới lại. Ở ngưỡng này, đất bên dưới vẫn bão hòa nước, rễ lúa vẫn hút đủ ẩm nên năng suất không bị ảnh hưởng.

Để biết chính xác mực nước ngầm trong ruộng, người ta dùng một dụng cụ rất đơn giản và rẻ tiền: ống theo dõi mực nước (field water tube, hay còn gọi “pani pipe”). Theo tài liệu của FAO và IRRI, ống được làm như sau:

Dùng ống nhựa hoặc tre dài khoảng 30 cm, đường kính 10–15 cm để dễ quan sát mực nước bên trong.
Khoan thủng 15 cm phần dưới của ống, lỗ khoan đường kính khoảng 0,5 cm, đục đều quanh thân để nước ra vào dễ dàng.
Cắm ống xuống đất khoảng 20 cm, để một nửa nhô lên trên mặt ruộng; vét sạch đất bên trong để nhìn rõ mực nước.

Cách vận hành: khi nhìn vào ống thấy mực nước đã rút xuống 15 cm dưới mặt đất, đó là lúc cần tưới lại, đưa nước vào ngập khoảng 5 cm trên mặt ruộng. Sau đó lại để nước rút tự nhiên và lặp lại chu kỳ. Số ngày đất khô giữa hai lần tưới có thể dao động từ một đến hơn mười ngày tùy loại đất, thời tiết và giai đoạn sinh trưởng.

Những thời điểm phải giữ ngập, không được để khô

AWD không áp dụng máy móc suốt vụ. Có những giai đoạn bắt buộc giữ ruộng ngập để tránh rủi ro:

Quanh giai đoạn trổ bông: từ một tuần trước đến một tuần sau khi lúa trổ, phải luôn giữ nước ngập khoảng 5 cm. Đây là giai đoạn cây mẫn cảm nhất với stress nước; thiếu nước lúc này dễ làm lép hạt, giảm năng suất nghiêm trọng.
Giai đoạn đầu sau cấy/sạ và khi cần khống chế cỏ dại: lớp nước ngập giúp hạn chế cỏ cạnh tranh; nếu để khô sớm, áp lực cỏ dại có thể tăng.
Sau khi bón phân đạm: nên giữ nước ổn định một thời gian để hạn chế thất thoát đạm, sau đó mới để rút theo chu kỳ AWD.

Ngoài ra, AWD phù hợp nhất với ruộng chủ động được nguồn nước tưới và đất giữ ẩm tốt. Với đất quá cát thoát nước nhanh, đất nhiễm mặn hoặc ruộng phụ thuộc hoàn toàn vào nước trời, cần cân nhắc kỹ và tham vấn cán bộ kỹ thuật trước khi áp dụng.

Hiệu quả: nước, phát thải và năng suất

Lợi ích của AWD đã được kiểm chứng trên nhiều quy mô. Theo tài liệu của FAO (dẫn nguồn IRRI), AWD giúp tiết kiệm khoảng 15–25% lượng nước tưới mà không làm giảm năng suất, đồng thời giảm 30–70% phát thải methane và mang lại mức tăng thu nhập khoảng 67–97 USD/ha nhờ giảm chi phí bơm tưới.

Các tổng hợp khoa học gần đây củng cố con số này. Một phân tích gộp (meta-analysis) đăng trên cơ sở dữ liệu PubMed/NCBI cho thấy so với canh tác ngập liên tục, AWD giảm phát thải methane khoảng 51,6% và giảm tổng tiềm năng làm nóng toàn cầu (GWP) khoảng 46,9%. Tuy nhiên cũng cần lưu ý một đánh đổi: trong điều kiện khô-ướt xen kẽ, phát thải khí N2O (nitrous oxide) có xu hướng tăng khoảng 44%. Dù vậy, vì methane chiếm phần áp đảo trong tổng phát thải của ruộng lúa, hiệu ứng ròng vẫn là giảm mạnh khí nhà kính. WRI ước tính nếu quản lý nước tối ưu, phát thải về lý thuyết có thể giảm tới 90% so với ngập hoàn toàn.

Điều quan trọng với nhà vườn: tiết kiệm nước và giảm phát thải không đồng nghĩa với hy sinh năng suất. Trong điều kiện đồng bằng sông Cửu Long, các nghiên cứu thực địa ghi nhận AWD có thể giảm khoảng một nửa phát thải methane trong khi năng suất vẫn ổn định, thậm chí tăng nhẹ khi kỹ thuật được áp dụng đúng.

AWD trong bức tranh lúa gạo Việt Nam

AWD đang là một trụ cột kỹ thuật trong Đề án “Phát triển bền vững một triệu héc-ta chuyên canh lúa chất lượng cao và phát thải thấp gắn với tăng trưởng xanh vùng đồng bằng sông Cửu Long đến năm 2030”. Với áp lực ngày càng lớn về nguồn nước ngọt, xâm nhập mặn và cam kết giảm phát thải, kỹ thuật ngập-khô xen kẽ vừa giúp người trồng lúa hạ chi phí, vừa mở ra cơ hội tham gia thị trường tín chỉ carbon và đáp ứng yêu cầu truy xuất của các nhà nhập khẩu.

Để AWD phát huy hiệu quả, nó cần đi cùng một gói canh tác đồng bộ: giống tốt, mật độ hợp lý, bón phân cân đối theo nhu cầu cây, và quản lý dịch hại theo nguyên tắc IPM (quản lý dịch hại tổng hợp). Khi cần dùng thuốc bảo vệ thực vật, nên tuân thủ nguyên tắc “4 đúng” — đúng thuốc, đúng lúc, đúng liều và nồng độ, đúng cách — để vừa bảo vệ năng suất, vừa giữ an toàn cho môi trường nước và bảo đảm dư lượng đạt chuẩn xuất khẩu. Việc để ruộng khô xen kẽ cũng làm thay đổi áp lực sâu bệnh và cỏ dại, nên cần theo dõi đồng ruộng sát hơn thay vì phun phòng theo lịch.

Số hóa để AWD đi vào thực tế quy mô lớn

Thách thức lớn nhất của AWD ở quy mô vùng không nằm ở kỹ thuật, mà ở khâu ghi chép và đồng bộ: mỗi thửa cần biết chính xác ngày tưới, ngày để khô, số chu kỳ ngập-khô, lịch bón phân và phun thuốc — đây cũng chính là dữ liệu để chứng minh giảm phát thải và truy xuất nguồn gốc. Đây là lúc một nền tảng quản lý nông nghiệp như Agrione của BSD phát huy giá trị: số hóa nhật ký canh tác theo từng thửa, theo dõi chu kỳ tưới và mực nước, quản lý vật tư đầu vào, gắn với mã số vùng trồng và truy xuất nguồn gốc. Khi từng lần tưới và từng lần can thiệp được ghi nhận minh bạch, nhà vườn và doanh nghiệp không chỉ vận hành AWD chuẩn xác hơn mà còn sẵn sàng chứng minh tính bền vững với thị trường và các chương trình tín chỉ carbon.