Tác Động Của Nuôi Tôm Đến Trữ Lượng Carbon Trong Đất Rừng Ngập Mặn Và Tiềm Năng Nóng Lên Toàn Cầu Kéo Dài

Rừng ngập mặn cung cấp các dịch vụ hệ sinh thái quan trọng, bao gồm làm môi trường sống cho cá, bảo vệ bờ biển khỏi xói mòn và hỗ trợ sinh kế địa phương. Chúng cũng là một trong những bể chứa carbon hiệu quả nhất trên Trái đất, lưu trữ một lượng lớn “carbon xanh” trong đất sâu, giàu chất hữu cơ, có thể giữ carbon trong nhiều thế kỷ. Trên toàn cầu, rừng ngập mặn lưu trữ từ 3,7 đến 20 petagram (Pg) carbon, trong đó đất chiếm tới 90% tổng lượng carbon dự trữ.

Mặc dù đóng vai trò vô cùng quan trọng đối với môi trường và sinh kế ven biển, rừng ngập mặn đang suy giảm với tốc độ khoảng 1–2% mỗi năm do nhiều tác động khác nhau, bao gồm mực nước biển dâng, ô nhiễm môi trường và đặc biệt là quá trình phát triển vùng ven biển. Trong số các nguyên nhân gây mất rừng, hoạt động nuôi trồng thủy sản, nhất là nuôi tôm, được xem là yếu tố chính, chiếm khoảng 38% tổng diện tích rừng ngập mặn bị chuyển đổi. Quá trình chuyển đổi này thường bao gồm việc chặt phá thảm thực vật, san gạt và đào xới nền đất, đồng thời xây dựng hệ thống ao nuôi, gây ra những biến đổi sâu sắc về cấu trúc và chức năng của hệ sinh thái rừng ngập mặn, từ đó làm suy giảm đa dạng sinh học và các dịch vụ hệ sinh thái mà khu vực này cung cấp.

Quá trình chuyển đổi này làm phát sinh một lượng lớn khí thải carbon, không chỉ do việc loại bỏ trực tiếp các lớp đất giàu carbon mà còn thông qua các quá trình sinh hóa diễn ra sau khi hệ sinh thái bị biến đổi.

Tuy nhiên, việc định lượng chính xác lượng khí thải carbon vẫn còn gặp nhiều khó khăn do sự khác biệt về điều kiện môi trường, đối tượng nuôi và phương thức canh tác tại từng khu vực. Bên cạnh đó, các phương pháp đánh giá hiện nay có thể chưa phản ánh đầy đủ tổng lượng phát thải vì thường bỏ sót một số con đường phát sinh khí nhà kính hoặc chưa tính đến khả năng hấp thụ và lưu trữ carbon của các hệ thống phục hồi, tái tạo hoặc các hệ sinh thái được quản lý theo hướng bền vững.

Rừng ngập mặn được xem là một trong những hệ sinh thái có khả năng lưu trữ carbon hiệu quả nhất trên Trái Đất, đóng vai trò là các bể chứa “carbon xanh” quan trọng nhờ tích lũy lượng lớn chất hữu cơ trong lớp đất trầm tích suốt hàng trăm năm. Tuy nhiên, việc chuyển đổi rừng ngập mặn sang mục đích nuôi tôm hiện là nguyên nhân của khoảng 38% tình trạng mất rừng ngập mặn trên toàn cầu. Quá trình này làm phá hủy thảm thực vật, xáo trộn lớp đất giàu carbon và giải phóng lượng lớn khí nhà kính vào khí quyển, từ đó làm gia tăng tác động của biến đổi khí hậu.

Mặc dù vai trò của rừng ngập mặn đối với chu trình carbon đã được ghi nhận, vẫn còn nhiều khoảng trống trong việc đánh giá đầy đủ tác động khí hậu do quá trình chuyển đổi mục đích sử dụng đất. Vì vậy, cần có thêm các nghiên cứu toàn diện nhằm định lượng cả tổn thất carbon về mặt vật lý và các biến đổi sinh hóa xảy ra sau khi rừng ngập mặn bị chuyển đổi. Những hiểu biết này sẽ góp phần hoàn thiện các chiến lược quản lý, bảo tồn và phục hồi rừng ngập mặn, đồng thời hỗ trợ lồng ghép hiệu quả hệ sinh thái này vào các chương trình giảm phát thải khí nhà kính và thích ứng với biến đổi khí hậu.

Chuẩn bị nghiên cứu

Nghiên cứu được thực hiện bằng cách sử dụng các mẫu đất và nước thu thập từ hệ sinh thái rừng ngập mặn tại Vịnh Estero, bang Florida, nhằm mô phỏng quá trình chuyển đổi rừng ngập mặn sang nuôi trồng thủy sản trong điều kiện hệ sinh thái vi mô được kiểm soát. Hai loại mẫu đất được sử dụng gồm đất rừng ngập mặn còn nguyên trạng và đất đã được cải tạo để mô phỏng quá trình xây dựng ao nuôi tôm. Các hệ vi mô được duy trì trong điều kiện nhiệt độ và ánh sáng ổn định liên tục trong 2,5 năm, đồng thời tái hiện ba giai đoạn đặc trưng của quá trình chuyển đổi sử dụng đất gồm: thoát nước, vận hành ao nuôi và bỏ hoang sau sản xuất.

Trong suốt thời gian thí nghiệm, các chỉ tiêu thủy hóa học như độ mặn, nhiệt độ, pH, nồng độ chất dinh dưỡng và hàm lượng carbon trong nước được theo dõi định kỳ. Bên cạnh đó, hàm lượng carbon trong đất, khối lượng riêng của đất và lượng phát thải khí nhà kính cũng được xác định bằng các phương pháp phân tích tiêu chuẩn. Đặc biệt, kỹ thuật buồng kín được sử dụng để đo thông lượng phát thải khí, từ đó ước tính lượng CO₂ tương đương và đánh giá tiềm năng nóng lên toàn cầu của từng kịch bản sử dụng đất.

Bên cạnh đó, các tác giả đã thực hiện một đánh giá hệ thống kết hợp với phân tích tổng hợp (meta-analysis) nhằm so sánh trữ lượng carbon trong đất giữa các nghiên cứu khác nhau. Đồng thời, các phân tích thống kê cũng được sử dụng để đánh giá sự khác biệt về hàm lượng carbon giữa hệ sinh thái rừng ngập mặn và các khu vực đã được chuyển đổi sang nuôi trồng thủy sản, từ đó nâng cao khả năng khái quát hóa kết quả trên phạm vi rộng.

Kết quả cho thấy việc chuyển đổi rừng ngập mặn thành ao nuôi trồng thủy sản làm suy giảm đáng kể lượng carbon tích lũy trong đất, với mức giảm trung bình khoảng 46,82%. Theo kết quả tổng hợp từ các nghiên cứu, trữ lượng carbon trong đất của rừng ngập mặn đạt trung bình 819,38 Mg C/ha, trong khi ở các ao nuôi trồng thủy sản đang hoạt động chỉ còn khoảng 435,77 Mg C/ha. Sự suy giảm này chủ yếu bắt nguồn từ các quá trình thất thoát carbon do những biến đổi về mặt vật lý và sinh hóa xảy ra sau khi hệ sinh thái rừng ngập mặn bị chuyển đổi sang mục đích nuôi trồng thủy sản.

Kết quả

Sự hao hụt carbon và mật độ khối lượng

Trong quá trình xây dựng các trang trại nuôi trồng thủy sản, việc bóc bỏ lớp đất dày 1 m được ước tính làm thất thoát khoảng 422,1 ± 14,6 Mg C/ ha, tương đương 1.549,11 Mg CO₂e/ ha. Tuy nhiên, kết quả lấy mẫu sau xây dựng cho thấy lượng carbon thực tế bị mất vào khoảng 242,9 Mg C/ ha, tương ứng 57,78% so với giá trị ước tính ban đầu. Đáng chú ý, lượng carbon thất thoát này gần tương đương với trữ lượng carbon chứa trong 0,5 m lớp đất mặt của hệ sinh thái rừng ngập mặn, vốn được xác định là khoảng 242,1 Mg C/ ha (Bảng 1). Kết quả này cho thấy việc chuyển đổi rừng ngập mặn sang nuôi trồng thủy sản có thể gây suy giảm đáng kể trữ lượng carbon tích lũy trong đất và làm gia tăng phát thải khí nhà kính.

Kết quả so sánh giữa hệ sinh thái vi mô rừng ngập mặn và hệ sinh thái vi mô nuôi tôm cho thấy quá trình chuyển đổi sang nuôi trồng thủy sản làm suy giảm đáng kể lượng carbon tích trữ trong đất. Tổng lượng carbon lưu trữ giảm trung bình 30,1 ± 0,8%, tương đương 74,67 Mg C/ ha hoặc 274,04 Mg CO₂e/ ha, và sự khác biệt này có ý nghĩa thống kê rất cao (p < 0,001; Hình 1a). Mức suy giảm carbon được ghi nhận ở tất cả các tầng đất khảo sát (Hình 1b). Bên cạnh đó, mật độ khối lượng của đất cũng giảm đáng kể, với mức giảm trung bình 54,59% so với hệ sinh thái rừng ngập mặn ban đầu (Hình 1c; p < 0,001). Phân tích tương quan cho thấy tồn tại mối quan hệ nghịch rất chặt giữa mật độ khối lượng đất và lượng carbon tích trữ (r = −0,885; p < 0,001; Hình 1d), cho thấy khi mật độ khối lượng giảm thì lượng carbon lưu giữ trong đất cũng suy giảm tương ứng.

(a) Tổng lượng carbon dự trữ trong hệ sinh thái vi mô rừng ngập mặn (không tô màu) và nuôi trồng thủy sản (tô màu). Các đường và dấu chéo trong hộp biểu thị giá trị trung vị và giá trị trung bình, các thanh biểu thị khoảng tứ phân vị, “râu” biểu thị phạm vi (không bao gồm các giá trị ngoại lệ) và các điểm biểu thị các giá trị ngoại lệ (nằm ngoài tứ phân vị trên + 1,5 lần khoảng tứ phân vị hoặc tứ phân vị dưới + 1,5 lần khoảng tứ phân vị). (b) Hồ sơ độ sâu lượng carbon dự trữ cho hệ sinh thái vi mô rừng ngập mặn (không tô màu) và nuôi trồng thủy sản (tô màu). Các thanh lỗi biểu thị sai số chuẩn của giá trị trung bình. (c) Mật độ khối lượng trong hệ sinh thái vi mô rừng ngập mặn (không tô màu) và nuôi trồng thủy sản (tô màu). Các đường và dấu chéo trong hộp biểu thị giá trị trung vị và giá trị trung bình, các thanh biểu thị khoảng tứ phân vị, “râu” biểu thị phạm vi (không bao gồm các giá trị ngoại lệ) và các điểm biểu thị các giá trị ngoại lệ (nằm ngoài tứ phân vị trên + 1,5 lần khoảng tứ phân vị hoặc tứ phân vị dưới + 1,5 lần khoảng tứ phân vị). (d) Lượng carbon dự trữ theo mật độ khối lượng (mô hình nuôi trồng thủy sản và mô hình rừng ngập mặn được biểu thị bằng hình thoi tô kín và hình tròn rỗng tương ứng). (e) Tiềm năng nóng lên toàn cầu (SGWP) duy trì cho mỗi giai đoạn của mô phỏng nuôi tôm (tô kín) so với mô hình rừng ngập mặn (không tô kín). Sáu mô hình được sử dụng cho mỗi phương pháp xử lý. Mức độ ý nghĩa thống kê ở p < 0,05, p < 0,01 và p < 0,001 được ký hiệu lần lượt bằng *, ** và ***.

Lượng phát thải CO₂e tiềm năng

Trong điều kiện thoát nước, tiềm năng nóng lên toàn cầu bền vững (SGWP) tăng thêm 34.075,38 mg/ m²/ ngày, tương ứng với mức tăng 172,39% so với hệ sinh thái rừng ngập mặn tự nhiên. Mức gia tăng này phản ánh chênh lệch 21.565,39 mg/ m²/ ngày, tương đương 0,79 Mg CO₂e/ ha/ năm, trong đó cả ba khí nhà kính chính đều đóng góp ở mức đáng kể (Hình 1e).

Lượng phát thải khí nhà kính cao nhất được ghi nhận trong giai đoạn vận hành của hệ thống nuôi trồng thủy sản. Ở giai đoạn này, SGWP tăng 65.343,26 mg/ m²/ ngày (tăng 522%), tương ứng với 2,39 Mg CO₂e/ ha/ năm. Đáng chú ý, phát thải CH₄ và N₂O tăng mạnh, trong khi khả năng hấp thụ CO₂ vẫn cao hơn so với hệ sinh thái rừng ngập mặn, cho thấy sự thay đổi đáng kể trong cân bằng phát thải khí nhà kính.

Sau khi khu vực nuôi trồng bị bỏ hoang trong một năm, SGWP vẫn duy trì ở mức cao, tăng 49.238,68 mg/ m²/ ngày (393,59%), tương đương 1,80 Mg CO₂e/ ha/ năm. Trong giai đoạn này, CH₄ và N₂O tiếp tục là hai khí đóng góp chủ yếu vào tổng lượng phát thải, mặc dù lượng phát thải CO₂ thấp hơn so với giai đoạn vận hành nhưng vẫn cao hơn đáng kể so với điều kiện ban đầu của hệ sinh thái rừng ngập mặn.

Quá trình xây dựng các công trình nuôi trồng thủy sản đòi hỏi phải bóc bỏ lớp đất mặt, dẫn đến tổn thất khoảng 422,1 Mg C/ ha carbon tích trữ trong đất. Sự can thiệp này làm gia tăng mật độ khối của đất, giảm độ xốp và gây nén chặt nền đất. Kết quả là xuất hiện mối tương quan nghịch mạnh giữa mức độ nén chặt của đất và tổng lượng carbon được lưu giữ, cho thấy sự suy giảm đáng kể khả năng tích lũy carbon của hệ sinh thái sau khi chuyển đổi mục đích sử dụng đất.

Tổng lượng khí thải trong suốt vòng đời và dự báo ngoại suy

Sau năm năm kể từ khi ngừng hoạt động, hệ thống tiếp tục phát sinh lượng khí thải bổ sung khoảng 5,19 Mg CO₂e ha/ năm. Với giả định thời gian vận hành kéo dài từ 3 đến 9 năm, tổng tiềm năng nóng lên toàn cầu thứ cấp (Secondary Global Warming Potential – SGWP) được ước tính dao động từ 12,35 đến 26,66 Mg CO₂e/ ha. Khi tính thêm lượng phát thải liên quan đến hệ thống thoát nước, giá trị này tăng lên tối đa 27,44 Mg CO₂e/ ha.

Khi đưa yếu tố tổn thất cacbon trong đất do các quá trình sinh hóa vào tính toán, tổng lượng phát thải tăng thêm từ 286,39 đến 301,48 Mg CO₂e/ ha. Nếu tiếp tục tính cả lượng cacbon mất đi do quá trình xây dựng, tổng lượng phát thải đạt khoảng 1.174,84–1.189,93 Mg CO₂e/ha (Bảng 1). Trong tổng lượng phát thải này, các quá trình sinh hóa trong đất đóng góp khoảng 24–25%, cho thấy đây là một nguồn phát thải đáng kể cần được xem xét trong các đánh giá vòng đời và tác động môi trường.

Đánh giá có hệ thống và phân tích tổng hợp

Kết quả phân tích tổng hợp cho thấy hoạt động nuôi trồng thủy sản làm suy giảm đáng kể và nhất quán lượng carbon tích trữ trong đất, với kích thước hiệu ứng đạt −1,63 (p < 0,001). Trung bình, trữ lượng carbon trong đất rừng ngập mặn đạt 819,38 Mg C/ ha, trong khi ở các ao nuôi trồng thủy sản chỉ còn 435,77 Mg C/ ha, tương ứng với mức giảm trung bình 46,82% ± 8,70% (p < 0,001).

Sự suy giảm trữ lượng carbon được ghi nhận ở tất cả các tầng đất được khảo sát, trong đó mức chênh lệch rõ rệt hơn ở các lớp đất sâu trên 30 cm. Đặc biệt, tại độ sâu lớn hơn 100 cm, lượng carbon lưu trữ trong đất rừng ngập mặn cao hơn 62,55% so với đất của hệ thống nuôi trồng thủy sản. Ở cả hai loại hình sử dụng đất, phần lớn lượng carbon đều được tích lũy tại các tầng đất sâu dưới 100 cm, cho thấy vai trò quan trọng của lớp đất sâu trong việc lưu trữ carbon lâu dài.

Ngoài ra, nghiên cứu cũng ghi nhận sự khác biệt có ý nghĩa thống kê về mật độ khối lượng đất giữa hai hệ thống (p < 0,001). Đất rừng ngập mặn có mật độ khối lượng thấp hơn so với đất ao nuôi trồng thủy sản, đồng thời mật độ khối lượng đất có mối tương quan nghịch với trữ lượng carbon (rs = −0,490), cho thấy đất có mật độ càng thấp thì khả năng tích lũy carbon càng cao.

Các ước tính dựa trên phương pháp Dự trữ Thay đổi Sử dụng Đất (Land Use Change Stock – LUCS) cho thấy lượng phát thải dao động từ 1.390 đến 3.799 Mg CO₂e/ ha, với giá trị trung bình tương đương 1.407,85 Mg CO₂e/ ha, chủ yếu bắt nguồn từ sự suy giảm trữ lượng cacbon trong đất sau khi chuyển đổi mục đích sử dụng đất. Tuy nhiên, phần lớn các nghiên cứu hiện nay chưa đánh giá đầy đủ tất cả các loại khí nhà kính hoặc tổng tiềm năng nóng lên toàn cầu theo thời gian (Sustained Global Warming Potential – SGWP), dẫn đến khả năng lượng phát thải thực tế vẫn đang bị đánh giá thấp.

Trong giai đoạn vận hành ao nuôi tôm, chỉ số SGWP ghi nhận mức tăng đột biến lên tới 522%. Sự gia tăng này chủ yếu xuất phát từ lượng lớn chất hữu cơ được đưa vào hệ thống nuôi, làm thúc đẩy quá trình phân hủy kỵ khí và gia tăng phát thải khí metan (CH₄). Đồng thời, việc sử dụng phân bón chứa nitơ cũng làm tăng đáng kể lượng phát thải oxit nitơ (N₂O), góp phần làm gia tăng tổng phát thải khí nhà kính của hệ thống nuôi.

Thảo luận

Ảnh hưởng của nuôi trồng thủy sản đến các con đường thất thoát carbon

Việc chuyển đổi rừng ngập mặn sang nuôi trồng thủy sản làm suy giảm đáng kể trữ lượng carbon trong đất. Kết quả nghiên cứu cho thấy trong giai đoạn vận hành, lượng carbon trong đất giảm khoảng 74,67 Mg C/ha so với hệ sinh thái rừng ngập mặn ban đầu (Hình 1a). Sự suy giảm này chủ yếu bắt nguồn từ các quá trình sinh địa hóa, bao gồm sự phân hủy hệ rễ và quá trình phân hủy kỵ khí được thúc đẩy bởi nguồn dinh dưỡng bổ sung trong ao nuôi. Bên cạnh đó, các hoạt động xây dựng ao cũng góp phần đáng kể vào sự thất thoát carbon khi khoảng 1 m lớp đất bề mặt, chứa trung bình 422,1 Mg C/ha, bị loại bỏ (Bảng 1). Ước tính khoảng 57% lượng carbon trong lớp đất này bị mất thông qua các quá trình oxy hóa, rửa trôi và phân hủy.

Kết quả từ phân tích tổng quan hệ thống (Systematic Review – SR) cũng củng cố nhận định trên khi ghi nhận sự suy giảm mạnh và nhất quán hàm lượng carbon trong đất sau khi chuyển đổi sang nuôi trồng thủy sản, với kích thước hiệu ứng (effect size) đạt -1,63. Điều này cho thấy sự mất mát carbon diễn ra phổ biến, bất kể sự khác biệt về điều kiện môi trường giữa các khu vực nghiên cứu. Các tác động vật lý, đặc biệt là việc bóc tách và nén chặt lớp đất trong quá trình xây dựng ao, được xác định là những nguyên nhân chính làm suy giảm trữ lượng carbon. So với đất trong hệ sinh thái rừng ngập mặn, đất sau chuyển đổi sang nuôi trồng thủy sản có hàm lượng carbon thấp hơn đáng kể, với mức suy giảm trung bình dao động từ 43–46%.

Kết quả nghiên cứu cho thấy mật độ khối của đất (rb) tăng đáng kể trong các hệ thống nuôi trồng thủy sản (Hình 1c), phản ánh hiện tượng đất bị nén chặt và độ xốp suy giảm. Đồng thời, mối tương quan nghịch giữa mật độ khối và hàm lượng carbon trong đất (Hình 1d) cho thấy quá trình nén chặt phát sinh từ các hoạt động xây dựng đã làm giảm khả năng tích lũy carbon của đất.

Các mô phỏng ở quy mô vi mô cũng chỉ ra rằng các con đường sinh hóa đóng góp khoảng 25% vào tổng tiềm năng nóng lên toàn cầu duy trì (Sustained Global Warming Potential – SGWP). Những cơ chế thường bị bỏ qua này, bao gồm sự phân hủy của hệ rễ và quá trình phân hủy được thúc đẩy bởi sự gia tăng dinh dưỡng, có vai trò quan trọng trong việc đánh giá vòng đời (LCA) một cách toàn diện và chính xác đối với các hệ thống nuôi trồng thủy sản.

Bên cạnh đó, các thay đổi về chế độ thủy văn, đặc biệt là việc xây dựng đê bao, đã làm giảm phạm vi ảnh hưởng của lũ triều. Sự thay đổi này góp phần hạn chế phát thải carbon và thúc đẩy quá trình suy giảm phát thải trong dài hạn. Kết quả nghiên cứu cho thấy lượng phát thải carbon từ các hệ thống nuôi trồng thủy sản có thể tiếp tục giảm theo thời gian và nhiều khả năng vẫn đang bị đánh giá thấp trong các phương pháp tính toán hiện nay.

Tác động của nuôi trồng thủy sản đến lượng phát thải CO2e tiềm năng và SGWP

Kết quả nghiên cứu cho thấy quá trình thoát nước làm gia tăng đáng kể lượng phát thải khí nhà kính, đạt mức Mg CO₂e/ ha/ năm (Hình 1e; Bảng 1). Hiện tượng này phù hợp với cơ chế phân hủy chất hữu cơ trong điều kiện có oxy, khi than bùn bị oxy hóa mạnh hơn sau khi được thoát nước. Đồng thời, lượng phát thải khí metan (CH₄) và oxit nitơ (N₂O) cũng tăng lên, phản ánh sự suy thoái của lớp than bùn và sự gia tăng các quá trình chuyển hóa sinh học trong đất.

Trong giai đoạn vận hành, tổng lượng phát thải tiếp tục tăng thêm khoảng 2,39 Mg CO₂e/ ha/ năm (Hình 1e), chủ yếu do lượng chất hữu cơ đầu vào lớn từ thức ăn và phân bón. Sự tích tụ chất hữu cơ trong lớp trầm tích tạo điều kiện kỵ khí thuận lợi cho quá trình sinh khí metan, trong khi hàm lượng nitơ bổ sung từ thức ăn và phân bón thúc đẩy các quá trình nitrat hóa và khử nitrat, dẫn đến gia tăng phát thải khí N₂O. Mặc dù vậy, trong một số hệ thống nuôi, khi sinh khối tảo phát triển mạnh và tốc độ hấp thụ CO₂ vượt quá lượng phát thải, hệ thống có thể hoạt động như một bể hấp thụ carbon. Tuy nhiên, hiệu quả này còn phụ thuộc vào các biện pháp quản lý ao nuôi, chẳng hạn như chế độ sục khí và các điều kiện vận hành khác.

Kết quả nghiên cứu cho thấy, ngay cả sau khi ngừng hoạt động, các ao nuôi trồng thủy sản vẫn để lại những tác động môi trường kéo dài. Lượng phát thải khí nhà kính từ các ao bị bỏ hoang vẫn cao hơn gần 400% so với các hệ sinh thái rừng ngập mặn còn nguyên vẹn. Điều này cho thấy việc giảm thiểu tác động của biến đổi khí hậu trong dài hạn không chỉ phụ thuộc vào quá trình vận hành mà còn đòi hỏi các biện pháp quản lý hiệu quả đối với các ao nuôi sau khi ngừng sử dụng. Do đó, ưu tiên tái sử dụng hoặc phục hồi các ao nuôi bị bỏ hoang được xem là giải pháp quan trọng nhằm hạn chế các thay đổi về sử dụng đất và giảm phát thải trong tương lai.

Trong giai đoạn ao nuôi bị bỏ hoang, lượng phát thải vẫn duy trì ở mức 1,80 Mg CO₂e/ ha/ năm, phản ánh tác động môi trường kéo dài sau khi kết thúc hoạt động sản xuất. Sau hơn năm năm, lượng phát thải tích lũy trong giai đoạn này đạt khoảng 5,19 Mg CO₂e ha⁻¹. Tính trên toàn bộ vòng đời của hệ thống, tổng lượng phát thải dao động từ 1.174,83 đến 1.189,93 Mg CO₂e/ ha (Bảng 1), trong đó các quá trình sinh hóa đóng góp khoảng 24–25% tổng lượng phát thải. Mặc dù sự suy giảm trữ lượng carbon trong đất là nguồn phát thải chiếm ưu thế, nhưng thành phần này thường chưa được đánh giá đầy đủ trong các nghiên cứu hiện nay. Kết quả này nhấn mạnh sự cần thiết phải đưa các dòng phát thải liên quan đến mất carbon trong đất vào các đánh giá vòng đời (Life Cycle Assessment – LCA) nhằm phản ánh chính xác hơn tác động môi trường của hoạt động nuôi trồng thủy sản.

So sánh các thí nghiệm mô hình vi mô và đánh giá có hệ thống

Các thí nghiệm sử dụng mô hình thu nhỏ (microcosm) đã mô phỏng hiệu quả các điều kiện ngoài thực địa, thể hiện các đặc điểm tương đồng về xu hướng mất carbon, phân bố carbon theo chiều sâu và mối quan hệ giữa hàm lượng carbon với mật độ khối lượng của trầm tích. Kết quả thu được từ phương pháp tiếp cận từ trên xuống (microcosm) và phương pháp từ dưới lên (SR) cho thấy sự nhất quán ở các lớp trầm tích có độ sâu đến 100 cm. Tuy nhiên, tại các tầng sâu hơn, sự khác biệt giữa hai phương pháp có thể phản ánh những bất định về phương pháp luận trong các nghiên cứu thực địa.

Đặc tính khép kín về mặt thủy văn của hệ thống ao nuôi được cho là yếu tố góp phần tạo nên các mô hình thất thoát carbon ổn định và nhất quán. Mặc dù vậy, mô hình thu nhỏ có thể đánh giá thấp các quá trình phân hủy sinh địa hóa ở những lớp trầm tích sâu, trong khi các nghiên cứu ngoài thực địa thường chịu ảnh hưởng của nhiều biến động môi trường khác. Những yếu tố như đặc điểm trầm tích, điều kiện thủy văn và mức độ ô nhiễm dinh dưỡng đều có thể tác động đáng kể đến kết quả đánh giá.

Mặc dù mô hình thu nhỏ chưa phản ánh đầy đủ các quá trình sinh học liên quan đến sự hiện diện của tôm trong hệ thống nuôi, phương pháp này vẫn ghi nhận được các con đường phát thải khí nhà kính chủ yếu. Trên thực tế, các nguồn phát thải bổ sung, chẳng hạn như khí N₂O sinh ra từ hoạt động của hệ vi sinh vật trong đường ruột tôm và khí CH₄ phát sinh trong quá trình sinh methane, có thể làm gia tăng tổng lượng phát thải. Phương pháp LUCS vẫn là công cụ hữu ích để ước tính phát thải ở quy mô lớn, tuy nhiên có xu hướng đánh giá thấp các biến động phát thải trong ngắn hạn. Vì vậy, việc kết hợp mô hình thu nhỏ với phương pháp SR được xem là hướng tiếp cận phù hợp nhằm nâng cao độ chính xác trong đánh giá phát thải khí nhà kính từ hệ thống nuôi thủy sản.

Ở quy mô toàn cầu, lượng carbon trong đất bị giải phóng do chuyển đổi rừng ngập mặn sang mục đích nuôi trồng thủy sản được ước tính chiếm khoảng 40% tổng lượng phát thải khí nhà kính do con người gây ra liên quan đến tình trạng mất rừng ngập mặn. Điều này cho thấy việc bảo tồn các hệ sinh thái giàu “carbon xanh” không chỉ có ý nghĩa trong việc duy trì đa dạng sinh học và các dịch vụ hệ sinh thái mà còn là một giải pháp quan trọng nhằm giảm phát thải khí nhà kính, góp phần thực hiện các mục tiêu khí hậu toàn cầu và nâng cao tính bền vững của ngành nuôi trồng thủy sản.

Nghiên cứu tầm quan trọng của nuôi trồng thủy sản rừng ngập mặn trong việc giảm thiểu biến đổi khí hậu

Ở quy mô quốc gia, lượng khí thải phát sinh từ hoạt động chuyển đổi rừng ngập mặn sang nuôi trồng thủy sản được đánh giá là tương đối nhỏ, chỉ chiếm khoảng 0,01% tổng lượng phát thải khí nhà kính do con người tạo ra. Tuy nhiên, xét trên phạm vi toàn cầu, tác động của quá trình này trở nên đáng kể hơn nhiều. Ước tính lượng carbon trong đất bị mất do chuyển đổi rừng ngập mặn phục vụ nuôi trồng thủy sản có thể đạt từ 2,48 đến 3,01 Pg CO₂e, tương đương khoảng 40% tổng lượng phát thải khí nhà kính do các hoạt động của con người.

Những kết quả này nhấn mạnh vai trò quan trọng của rừng ngập mặn trong các chiến lược giảm nhẹ biến đổi khí hậu và quản lý carbon toàn cầu. Tuy nhiên, các ước tính hiện nay vẫn tồn tại những mức độ bất định nhất định do sự khác biệt về điều kiện môi trường giữa các khu vực cũng như những hạn chế trong phương pháp đánh giá. Đáng chú ý, tổng lượng phát thải thực tế có thể còn cao hơn các giá trị đã công bố, bởi nhiều nghiên cứu chưa tính đến lượng carbon mất đi từ sinh khối thực vật, sự suy giảm carbon ở các tầng đất sâu hơn và các tác động lan truyền đến những hệ sinh thái hạ lưu.

Nhìn chung, việc hạn chế chuyển đổi và suy thoái rừng ngập mặn, đồng thời áp dụng các mô hình nuôi trồng thủy sản bền vững hơn, là những giải pháp then chốt nhằm giảm phát thải khí nhà kính, bảo tồn nguồn dự trữ carbon và nâng cao tính bền vững của ngành nuôi trồng thủy sản trong bối cảnh biến đổi khí hậu.

Kết luận

Kết quả mô phỏng ở quy mô vi mô cho thấy các con đường sinh hóa có thể đóng góp khoảng 25% vào tổng tiềm năng nóng lên toàn cầu của trầm tích (SGWP), vượt ngoài phần phát thải được ước tính từ thay đổi sử dụng đất (LUCS). Tuy nhiên, sự suy giảm trữ lượng carbon trong đất trong giai đoạn xây dựng và vận hành ao nuôi vẫn được xác định là nguồn phát thải khí nhà kính chủ yếu. Các kết quả cũng cho thấy việc tái sử dụng ao nuôi và kéo dài thời gian vận hành có thể góp phần nâng cao tính bền vững của hệ thống thông qua việc giảm lượng phát thải tính trên vòng đời sản xuất. Ngược lại, số phận của carbon trong đất sau khi ao được tháo cạn, cũng như các tác động của việc quản lý hoặc bỏ hoang hệ thống nuôi, vẫn cần được nghiên cứu sâu hơn.

Những phát hiện này phù hợp với các nghiên cứu đánh giá ở cấp độ hệ thống, trong đó sự thất thoát carbon được ghi nhận là hiện tượng phổ biến ở nhiều mô hình nuôi khác nhau, mặc dù ảnh hưởng của đặc tính và loại trầm tích đến quá trình phát thải vẫn chưa được làm sáng tỏ đầy đủ. Trên phạm vi toàn cầu, các dự báo ước tính tổng lượng phát thải có thể đạt khoảng 3 Pg CO₂ tương đương, nhấn mạnh vai trò đặc biệt quan trọng của rừng ngập mặn trong việc lưu trữ carbon và giảm nhẹ biến đổi khí hậu. Đồng thời, kết quả cũng cho thấy sự cần thiết phải xây dựng các chiến lược quản lý, phục hồi và bảo tồn rừng ngập mặn hiệu quả hơn nhằm hạn chế phát thải khí nhà kính và nâng cao tính bền vững của các hệ sinh thái ven biển.

Nguồn: https://aquaculturemag.com/2026/04/13/effects-of-shrimp-aquaculture-on-mangrove-soil-carbon-stocks-and-sustained-flux-global-warming-potentials/

Biên dịch: Nguyễn Thị Quyên – Tôm Giống Gia Hoá Bình Minh

Xem thêm:

• Các Quy Trình An Toàn Sinh Học Cần Thiết Cho Thức Ăn Và Phương Pháp Cho Ăn Tôm
• Tổng Nitơ Hữu Cơ Hòa Tan (TAN) Và Các Yếu Tố Chất Lượng Nước Khác Ảnh Hưởng Đến Tốc Độ Nitrat Hóa Trong Bộ Lọc Sinh Học
• Ảnh Hưởng Của Mật Độ Thả Và Loại Rong Biển Làm Nơi Trú Ẩn Đến Tỷ Lệ Sống, Tăng Trưởng Và Năng Suất Của Cua Con (Scylla paramamosain)