English
中文 (中国)
6.1. Cải thiện hiệu quả thức ăn
Sản xuất thức ăn là tác nhân chính của biến đổi khí hậu và sử dụng năng lượng tích lũy trong nuôi trồng thủy sản (Bohnes và cộng sự, 2018). Nhìn chung, nó chịu trách nhiệm cho một nửa tổng lượng năng lượng sử dụng thông qua việc tìm nguồn nguyên liệu thô, chế biến thức ăn và vận chuyển trong các hệ thống thâm canh và gần 100% mức tiêu thụ năng lượng trong các hệ thống bán thâm canh, mặc dù có các đầu vào năng lượng khác. Theo một số nghiên cứu đã báo cáo (Robb và cộng sự, 2017; MacLeod và cộng sự, 2020), lượng khí thải GHG cao nhất trong ngành nuôi trồng thủy sản là từ thức ăn. Điều này cho thấy việc sử dụng thức ăn có thể là đòn bẩy lớn nhất, phần lớn kiểm soát lượng khí thải GHG. Tỷ lệ chuyển đổi thức ăn (FCR) thường được sử dụng để tính hiệu quả thức ăn theo lượng thức ăn đầu vào trên mỗi sản lượng cá ròng. Về mặt nhiệt động lực học và sinh học, không thể chuyển đổi hoàn toàn năng lượng và chất dinh dưỡng trong thức ăn thành năng lượng cho động vật thủy sản. Do đó, một chiến lược là giảm thiểu FCR. Chỉ số này bị ảnh hưởng bởi các yếu tố liên quan trực tiếp đến thức ăn thủy sản như công thức thành phần và chế biến. Những nỗ lực dựa trên tính bền vững trong sản xuất thức ăn thủy sản đã được tiến hành để cải thiện việc sử dụng thức ăn thông qua các phương pháp chế biến khác nhau. Ví dụ, thức ăn đùn là một trong những hoạt động công nghệ quan trọng nhất trong sản xuất thức ăn thủy sản. Nó làm tăng đáng kể khả năng tiêu hóa chất dinh dưỡng trong thức ăn và thúc đẩy quá trình hấp thụ tốt hơn. Mặc dù thức ăn đùn cho thấy lượng khí thải carbon cao hơn so với thức ăn dạng viên liên quan đến chế biến, nhưng đã có đề xuất chuyển từ thức ăn dạng viên sang thức ăn đùn để kiểm soát cường độ khí thải carbon trên một đơn vị khối lượng cá trắm cỏ về mặt thức ăn (Wang và cộng sự, 2022). Việc áp dụng các công nghệ cho ăn (như tần suất cho ăn) có thể làm giảm thêm tác động đến môi trường bằng cách tối ưu hóa hiệu quả thức ăn và hiệu suất sản xuất cho nhiều loài nuôi khác nhau. Mặc dù nuôi trồng thủy sản là một ngành mới trong các hệ thống sản xuất thực phẩm nông nghiệp, nhưng FCR đã giảm đáng kể đối với hầu hết các loài được nuôi như cá chép, cá rô phi và cá da trơn (Henriksson và cộng sự, 2021; Naylor và cộng sự, 2021b), cho thấy những tiến bộ to lớn trong hiệu suất nuôi trồng thủy sản hướng tới tính bền vững sinh thái.
Việc cung cấp nguyên liệu thô làm thức ăn là nguồn phát thải khí nhà kính lớn nhất. Nguồn bột cá và dầu cá đầu vào có ý nghĩa quan trọng, đặc biệt là đối với các loài ăn thịt. Nhìn chung, cá ở bậc dinh dưỡng cao (các loài ăn thịt) được cho ăn các nguồn thức ăn chất lượng cao hơn từ nông nghiệp truyền thống so với cá ở bậc dinh dưỡng thấp (như cá ăn cỏ và ăn tạp) (Han và cộng sự, 2016). Quá trình chuyển đổi toàn cầu sang các nguồn thức ăn nông nghiệp có thể làm giảm lượng khí thải GHG (Henriksson và cộng sự, 2015) do lượng khí thải từ các nguồn tài nguyên có nguồn gốc thực vật thấp hơn so với các nguồn tài nguyên có nguồn gốc động vật (Clark và Tilman, 2017; MacLeod và cộng sự, 2020). Đáng chú ý nhất là những nỗ lực chung đã phấn đấu thay thế bột cá và dầu cá bằng các chất tương đương có nguồn gốc thực vật và cải thiện hiệu quả sử dụng các thành phần như carbohydrate và lipid trong những thập kỷ gần đây (Oliva-Teles và cộng sự, 2015; Henriksson và cộng sự, 2021). Nhu cầu toàn cầu về protein thức ăn ngày càng tăng thúc đẩy mạnh mẽ việc trồng đậu nành ngày càng tăng ở Amazonia và Nam Á (Nepstad và cộng sự, 2006; Richards và Friess, 2016), được xác định là động lực quan trọng của nạn phá rừng và là tác nhân gây ra khí thải GHG liên quan đến thay đổi mục đích sử dụng đất (Fearnside, 2001; Nepstad và cộng sự, 2006). Trong khi việc chuyển sang đậu nành và cây trồng không phá rừng làm giảm thiểu biến đổi khí hậu và mức tiêu thụ năng lượng tích lũy, thì các tác động khác, chẳng hạn như sử dụng đất và tài nguyên nước, có thể tăng lên (MacLeod và cộng sự, 2020; Henriksson và cộng sự, 2021; Jiang và cộng sự, 2022). Ví dụ, các thành phần thực vật trong thức ăn có liên quan đến việc sử dụng đất nhiều hơn và khả năng phú dưỡng nước do sử dụng phân bón. Cần có các đánh giá toàn diện về sự đánh đổi môi trường trong quá trình chuyển đổi toàn cầu các thành phần chế độ ăn uống để tính đến nhiều tác động môi trường nhằm tránh chuyển gánh nặng (Bohnes và Laurent, 2018).
Một số sản phẩm phụ từ động vật thường được sử dụng trong thức ăn thủy sản. Mặc dù lượng khí thải GHG cao từ thực phẩm có nguồn gốc động vật, việc tái chế các nguồn tài nguyên từ sản phẩm phụ có lợi cho nền kinh tế tuần hoàn sinh học và phát triển bền vững (Clark và Tilman, 2017). Hơn nữa, các sản phẩm phụ từ động vật, đặc biệt là protein động vật được sản xuất tại địa phương và mỡ chế biến, nên được chế biến và sử dụng tốt để giảm các mối lo ngại về tính bền vững vì chúng mang lại cơ hội thay thế đậu nành và các loại thực vật thay thế khác bằng cách giảm phát thải carbon ròng. Lý tưởng nhất là việc sử dụng bột cá và dầu cá trong nuôi trồng thủy sản nên được kiểm soát ở mức thấp, không còn phụ thuộc vào việc đánh bắt cá nhỏ ở tầng nước mặt nữa mà chỉ dựa vào những con cá từ chất thải chế biến cá. Cũng nên nỗ lực cải thiện tỷ lệ tái chế và tái sử dụng. Mặc dù hàm lượng bột cá trong chất thải chế biến khác nhau đối với các loài cá khác nhau và thấp hơn hàm lượng trong cá nguyên con, nhưng nó có tiềm năng lớn để phục hồi sản xuất các sản phẩm phụ từ cá, chẳng hạn như 55% protein thô từ cá rô phi (Dale và cộng sự, 2004) và 62% từ cá tuyết và cá saithe (Ween và cộng sự, 2017). Đây là một cách quan trọng để bổ sung cho sản xuất dầu bột cá theo cách truyền thống. Nó ngày càng được thay thế bằng các thành phần thức ăn thay thế như dầu thực vật và được thêm vào ở mức rất thấp vào hầu hết các loại thức ăn thủy sản nước ngọt (Naylor và cộng sự, 2021b).
Một điều kiện tiên quyết để nuôi trồng thủy sản bền vững là tránh cạnh tranh với nhu cầu trực tiếp của con người hoặc đất trồng trọt nông nghiệp và tiếp tục giảm thiểu hậu quả về môi trường. Việc nhận biết và quản lý các mối quan hệ cộng sinh và sự đánh đổi tiềm tàng trong/giữa các thuộc tính của các thành phần khác nhau là rất quan trọng để đáp ứng việc ra quyết định đa mục tiêu liên quan đến việc tăng bền vững sản lượng nuôi trồng thủy sản toàn cầu (Pelletier và cộng sự, 2018). Gần đây, các nguồn protein cải tiến như bột côn trùng, sinh vật đơn bào và tảo đã được nghiên cứu rộng rãi trong nuôi trồng thủy sản và việc sử dụng chúng đã dẫn đến những lo ngại về tác động đến môi trường (Albrektsen và cộng sự, 2022; Tran và cộng sự, 2022; Wang và cộng sự, 2023). Chúng đã cho thấy triển vọng thay thế các nguồn protein truyền thống, đặc biệt là các nguồn không phải bột cá, không chỉ do lợi thế về dinh dưỡng mà còn do phong cách sản xuất liên quan đến tài nguyên thiên nhiên sẵn có và tái chế các nguồn chất thải công nghiệp và nông nghiệp (Gamboa– Delgado và M arquez-Reyes, 2018; Sm arason và cộng sự, 2019; Wang và cộng sự, 2023). Thông qua một đánh giá định lượng, Vauterin và cộng sự. (2021) đã báo cáo rằng việc sử dụng protein từ côn trùng trong thức ăn chăn nuôi có thể đóng góp đáng kể vào tính bền vững của các hệ thống sản xuất nhằm giảm lượng khí thải carbon. Điều này cho thấy các dòng phụ có giá trị thấp phải an toàn khi sử dụng và là chìa khóa để cải thiện tiềm năng này. Theo quan điểm đánh giá vòng đời, mặc dù bột côn trùng có tác động đáng kể đến tiềm năng nóng lên toàn cầu trong nuôi trồng thủy sản do sử dụng nhiều năng lượng, nhưng nó hứa hẹn sẽ giảm thiểu tác động môi trường của thức ăn thủy sản liên quan đến việc sử dụng đất (Tran và cộng sự, 2022), cho thấy tiềm năng to lớn của bột côn trùng để phát triển mạnh trên các nguồn tài nguyên đất nông nghiệp tự nhiên hạn chế. Những thách thức về hiệu suất môi trường vẫn cần được giải quyết do sử dụng nhiều tài nguyên năng lượng (Halfdanarson và cộng sự, 2019; Bartek và cộng sự, 2021). Ngoài ra, đây là một bước quan trọng để phát triển các loài côn trùng phù hợp hơn và các chất nền dành riêng cho côn trùng để giảm tác động của các yếu tố môi trường và tăng hiệu suất dinh dưỡng trong ngành nuôi trồng thủy sản.
Tương tự như vậy, protein khí một carbon (C1GP) được coi là một chất thay thế protein tiềm năng để thúc đẩy tính bền vững của nuôi trồng thủy sản vì sản xuất của nó thông qua quá trình lên men của một số vi sinh vật độc đáo bằng cách sử dụng các chất nền từ khí thải công nghiệp liên quan đến C1, chẳng hạn như CO, CO2 và CH4 (Wang và cộng sự, 2023). Cách tiếp cận như vậy có hiệu quả loại bỏ GHG và các chất thải khác và tiết kiệm nhiều thời gian, đất đai và tài nguyên nước hơn. Điều quan trọng là hiệu suất tăng trưởng và sức khỏe không bị ảnh hưởng đã được quan sát thấy ở nhiều loài nuôi trồng thủy sản khi bột cá hoặc bột đậu nành được thay thế bằng C1GP. Wei và cộng sự (2018) đã báo cáo rằng việc thay thế 55% bột đậu nành làm giảm đáng kể FCR và tăng cường hiệu suất tăng trưởng trong chế độ ăn cho cá trắm cỏ bằng protein khí sử dụng 10% CO2. Hơn nữa, tác động của các chất bổ sung trong chế độ ăn uống này dường như phụ thuộc phần lớn vào các loài động vật thủy sinh và nguồn C1GP (Aas và cộng sự, 2006; Maulu và cộng sự, 2021; Jiang và cộng sự, 2021; Ma và cộng sự, 2022; Yao và cộng sự, 2022; Zhang và cộng sự, 2022). Ngoài ra, việc sử dụng sinh khối tảo làm thức ăn thủy sản cũng rất hấp dẫn. Ví dụ, các loài vi tảo có liên quan như Chlorella vulgaris và Spirulina maxima có thể đóng vai trò là nguồn thay thế các thành phần thức ăn thủy sản giàu dinh dưỡng, cải thiện năng suất động vật thủy sản đồng thời mang lại lợi ích kinh tế và môi trường đáng kể (Kusmayadi và cộng sự, 2021). Sử dụng xử lý nước thải để tảo phát triển có thể giảm chi phí và giảm thiểu lượng khí thải carbon thông qua thu giữ carbon sinh học. Quá trình này cũng có thể tạo ra tín chỉ carbon bằng cách tái chế CO2 dư thừa từ khí thải công nghiệp. Tuy nhiên, việc thu thập và sấy khô sinh khối vi tảo là các quá trình tiêu tốn nhiều năng lượng, tốn thời gian và tốn kém (Kim và cộng sự, 2015). Tăng cường tái chế chất dinh dưỡng và tiết kiệm năng lượng là rất quan trọng để tăng tính bền vững của sản xuất tảo. Các dự báo chỉ ra rằng những cải tiến trong kỹ thuật canh tác và sấy khô có thể làm cho sản xuất vi tảo hiệu quả hơn từ 5-7 lần, với dấu chân tài nguyên nhỏ hơn so với thức ăn cho cá truyền thống (Taelman và cộng sự, 2013). Ngoài ra, chất thải thực phẩm thủy phân được sử dụng làm nguồn carbon có thể làm cho quá trình này thân thiện với môi trường hơn 4,5 lần so với các nguồn protein khác (Smetana và cộng sự, 2017). Hơn nữa, một số loài tảo lớn như rong biển đã cho thấy tiềm năng cải thiện năng suất chăn nuôi gia súc nhai lại và ức chế đáng kể quá trình sinh khí mêtan của vi khuẩn dạ cỏ, do đó làm giảm đáng kể lượng khí thải GHG (Kinley và cộng sự, 2020; Li và cộng sự, 2018). Điều này ủng hộ quan điểm cho rằng việc mở rộng quy mô nuôi trồng rong biển như một công nghệ thu giữ và sử dụng khí thải cho nền kinh tế sinh học tuần hoàn là điều bắt buộc để cung cấp một giải pháp đa năng dựa trên thiên nhiên nhằm giảm thiểu biến đổi khí hậu. Điều này làm nổi bật vai trò quan trọng của sinh khối tảo như nguồn thức ăn và thức ăn chăn nuôi để giảm phát thải và thu giữ carbon.
6.2. Các loài nuôi và chọn lọc giống
Nuôi trồng thủy sản với sự đa dạng cao của các sinh vật thủy sinh là một con dao hai lưỡi: có cơ hội đáp ứng nhu cầu dinh dưỡng tiêu dùng của con người (Tacon và Metian, 2013); trong khi tác động môi trường của các loài nuôi là đa dạng do sự khác biệt lớn và phức tạp trong quá trình trao đổi chất sinh lý và quản lý nuôi trồng (Seves và cộng sự, 2016; Henriksson và cộng sự, 2019). Sự khác nhau về lượng khí thải GHG giữa các loài cá cho thấy một số loài có hiệu suất môi trường tốt hơn những loài khác và có thể được coi là mục tiêu nuôi trồng thủy sản quan trọng (Seves và cộng sự, 2016; Hallstrom và cộng sự, 2019 €; Gephart và cộng sự, 2021). Các hoạt động nuôi trồng thủy sản có thể tối ưu hóa việc sử dụng tài nguyên thông qua việc lựa chọn bổ sung các loài nuôi với môi trường địa phương và các nguồn thức ăn sẵn có, cuối cùng mang lại lợi ích cho sự phát triển của địa phương và toàn cầu. Trên toàn cầu, khối lượng sản xuất lớn nhất chủ yếu bao gồm một số loài cá chép được đánh bắt và tiêu thụ rộng rãi ở các nước châu Á, đặc biệt là ở Trung Quốc; do đó, mô hình toàn cầu của các loài này có thể được thúc đẩy bởi sản xuất theo khu vực. Đánh giá ở quy mô tương đương có thể dẫn đến sự chênh lệch khi so sánh tác động môi trường giữa các loài. Ở quy mô quốc gia, cá da trơn tốt hơn cá rô phi và cá chép để tiêu thụ ở Indonesia (Henriksson và cộng sự, 2019), trong khi cá chép có lượng khí thải GHG thấp hơn đáng kể so với cá da trơn và cá rô phi ở Trung Quốc, nơi cá nuôi có lượng khí thải GHG cao hơn nhìn chung (Xu và cộng sự, 2022). Các loài này có lượng khí thải GHG vừa phải trong nuôi trồng thủy sản và tiềm năng giảm thiểu đáng kể so với tôm ở cả quy mô toàn cầu và quốc gia (MacLeod và cộng sự, 2020; Naylor và cộng sự, 2021a). Sự khác biệt về FCR và quản lý thực hành là một lý do quan trọng cho khoảng cách này (Henriksson và cộng sự, 2019). Có tiềm năng đáng kể để giảm FCR thông qua sự kết hợp của các dòng gen được cải thiện, quản lý trang trại tốt và các biện pháp cho ăn. Đối với các loài nuôi trồng thủy sản được cho ăn, việc chuyển đổi sản xuất có dấu chân carbon cao (như tôm) sang các loài phát thải carbon tương đối thấp (các loài ăn tạp) là một cách để giảm phát thải GHG (Henriksson và cộng sự, 2019). Hơn nữa, đối với các loài không được cho ăn, việc nuôi rong biển và động vật thân mềm không đòi hỏi phải sử dụng thức ăn và/hoặc phân bón. Việc sản xuất các loài này đã nhanh chóng mở rộng để phục vụ nhu cầu tiêu dùng của con người trong những năm gần đây và cần tiếp tục được khuyến khích vì chúng có thể loại bỏ CO2, nitơ và phốt pho khỏi vùng nước tự nhiên (Verdegem, 2013; Xiao và cộng sự, 2017) và có thể hấp thụ hoặc bù đắp một phần chất dinh dưỡng dư thừa do nuôi trồng thủy sản dựa trên thức ăn gây ra.
Việc chọn lọc các loài nuôi trồng thủy sản bao gồm cá đã được thực hiện trong nhiều thế kỷ ở Châu Á (Gjedrem và Rye, 2018; Gui và cộng sự, 2022). Trung Quốc vẫn kiên trì nỗ lực thúc đẩy các giống mới thông qua lai tạo chọn lọc và cải tiến di truyền (Gui và cộng sự, 2022, 2024), cho phép một số loài được nuôi trồng thành công trong các hoạt động nuôi trồng thủy sản và được coi là nguồn nuôi trồng thủy sản bền vững và an ninh lương thực (Gui, 2015; Gui và cộng sự, 2022). Về mặt tăng trưởng nhanh và các đặc điểm quan trọng khác, lai tạo chọn lọc cá hồi nuôi của Na Uy kéo dài hơn 12 thế hệ, với mức tăng trưởng di truyền trung bình là 13% mỗi thế hệ (Gjedrem và cộng sự, 2012, 2018), cho thấy FCR của cá hồi giảm dần (Tveteras, 2002). Cho đến nay, sản xuất cá hồi thành công là một trong những loài ăn thịt nuôi có FCR thấp nhất, với lượng khí thải GHG tương đối thấp hơn (Seves và cộng sự, 2016; Golden và cộng sự, 2021). Tuy nhiên, không phải tất cả cá hồi đều được tạo ra như nhau về hiệu suất môi trường. Tác động về dấu chân carbon thấp nhất ở cá hồi nuôi được quan sát thấy ở Na Uy so với ở Chile, Vương quốc Anh và Canada (Pelletier và cộng sự, 2009). Thật vậy, đã có tài liệu chứng minh rằng lợi ích di truyền không chỉ có thể cải thiện hiệu suất sản xuất thực phẩm mà còn cải thiện tính bền vững của môi trường (Basarab và cộng sự, 2013; Henriksson và cộng sự, 2017). Nuôi dưỡng các sinh vật thủy sinh có nguồn thức ăn có chi phí môi trường thấp nhất và liên tục cải thiện hiệu quả thức ăn là một lựa chọn hiệu quả để giảm phát thải GHG thông qua lai tạo chọn lọc.
6.3. Hệ thống nuôi và phương pháp canh tác
Ao là hệ thống sản xuất nuôi trồng thủy sản truyền thống nhất và sản xuất ra hầu hết các loại cá nuôi (Tucker và Hargreaves, 2012). Hệ thống này vẫn chiếm ưu thế trong sản xuất nuôi trồng thủy sản hiện nay (Bostock và cộng sự, 2010; FAO, 2020). Nhiều hệ thống hoặc phương thức sản xuất khác nhau tồn tại ngoài ao, chẳng hạn như RAS, hệ thống thủy canh và hệ thống nuôi cá-lúa tích hợp (cá là động vật thủy sinh). Các hoạt động này phần lớn được thúc đẩy bởi nhu cầu ngày càng tăng của người tiêu dùng, tăng năng suất trên một đơn vị diện tích và/hoặc tập trung vào bảo vệ môi trường. Sự chuyển dịch từ nuôi trồng thủy sản ao truyền thống sang thâm canh trong nuôi trồng thủy sản bắt nguồn từ việc theo đuổi lợi nhuận cao hơn, với các hệ thống mở rộng nhường chỗ cho các hệ thống bán thâm canh và thâm canh ở các nước đang phát triển. Mặc dù hiệu quả sản xuất cao, nhưng quá trình chuyển đổi này không phải lúc nào cũng mang lại lợi ích cho môi trường do ngày càng phụ thuộc vào tài nguyên.
Trong các ao nuôi trồng thủy sản, lượng nitơ và phốt pho cao dẫn đến các vấn đề về môi trường nước (Herath và Satoh, 2015). Tuy nhiên, hệ thống ao đất nước ngọt có thể hấp thụ hiệu quả lượng carbon đầu vào bên ngoài đáng kể từ thức ăn và nước giàu dinh dưỡng, cũng như chất hữu cơ bên trong được tạo ra thông qua quá trình quang hợp, mà không ảnh hưởng tiêu cực đến sự phát triển chung của động vật thủy sinh. Điều này cho thấy ao đất giữ lượng carbon hữu cơ đáng kể trong trầm tích đáy của chúng và thúc đẩy quá trình cô lập carbon trong các ứng dụng thực tế. Đã có báo cáo rằng khoảng 60% hoặc hơn lượng carbon tích tụ trong trầm tích, mặc dù một tỷ lệ nhỏ carbon hữu cơ (từ 1% đến khoảng 20%) được chuyển đổi thành sinh khối thu hoạch (Sahu và cộng sự, 2012; Flickinger và cộng sự, 2020; David và cộng sự, 2021). Đối với nuôi trồng thủy sản thâm canh trong ao, một số chiến lược như tăng mật độ động vật thủy sinh hoặc đưa các loài ăn bùn vào dự kiến sẽ cải thiện khả năng kết hợp carbon từ chất rắn lắng vào sinh khối thu hoạch để tăng hiệu quả của hệ thống sản xuất (Flickinger và cộng sự, 2020).
Mặc dù nuôi trồng thủy sản nói chung có lượng khí thải carbon thấp hơn các sản phẩm động vật khác, nhưng một số hệ thống thâm canh có thể làm trầm trọng thêm các tác động tiêu cực (Bảng 4). Ví dụ, ao bán thâm canh có thể làm giảm phú dưỡng và biến đổi khí hậu so với nuôi tôm thâm canh do đầu vào tài nguyên thấp hơn và phụ thuộc vào phân bón tự nhiên (Cao và cộng sự, 2011). Tuy nhiên, LCA đã cho thấy tiềm năng làm nóng toàn cầu thấp hơn trong nuôi cá rô phi thâm canh so với nuôi bán thâm canh (Yacout và cộng sự, 2016). Thành phần chế độ ăn và mức tiêu thụ năng lượng là những yếu tố góp phần đáng kể vào tác động môi trường. Do đó, mức độ thâm canh có thể không tương quan nhất quán với tác động môi trường (Aubin và cộng sự, 2015). Nuôi ghép, bao gồm các loài có bậc dinh dưỡng hoặc thói quen ăn uống khác nhau, có thể tối ưu hóa việc sử dụng chất dinh dưỡng và làm giảm tác động môi trường (Chopin và Robinson, 2004; Thomas và cộng sự, 2022). Trong nuôi tôm sông Amazon và cá tambaqui, CO2 trong khí quyển giải thích cho lượng carbon đầu vào cao trong nuôi độc canh ao đất và các hệ thống đa dinh dưỡng tích hợp (Flickinger và cộng sự, 2020). Mặc dù nuôi đa canh được ưa chuộng hơn nuôi đơn canh (Bohnes và cộng sự, 2018), nhưng có thể tồn tại những kết luận không nhất quán giữa/trong các nghiên cứu (Medeiros và cộng sự, 2017; Zhang và cộng sự, 2020). Khi nuôi trồng thủy sản phát triển, nhu cầu đánh giá môi trường toàn diện ngày càng tăng để đi kèm với những cải tiến về loài nuôi, phương pháp quản lý và đổi mới công nghệ (Henriksson và cộng sự, 2017; Zhang và cộng sự, 2020).
Các hệ thống thâm canh như RAS và aquaponics được phát triển để nuôi cá với mật độ cao mà không xả nước thải vào các nguồn nước tiếp nhận hoặc tái sử dụng nước. Tuy nhiên, nhược điểm lớn nhất của các hệ thống này là phụ thuộc nhiều vào mức tiêu thụ năng lượng (Badiola và cộng sự, 2018). Điều này dẫn đến việc RAS có lượng khí thải carbon lớn nhất và tác động đến biến đổi khí hậu toàn cầu, axit hóa và cạnh tranh đất đai so với các hệ thống bán thâm canh và thâm canh (Samuel-Fitwi và cộng sự, 2013), cũng như các hệ thống khác (Cao và cộng sự, 2013; Tilman và Clark, 2014; Bohnes và cộng sự, 2018). Trong các hệ thống tiêu thụ năng lượng, việc thay đổi nguồn năng lượng từ than sang năng lượng tái tạo, chẳng hạn như nhiên liệu sinh học, năng lượng mặt trời và năng lượng gió, có thể khiến các hệ thống này thân thiện hơn với môi trường (Liu và cộng sự, 2016; Greenfeld và cộng sự, 2022). Một số hành động chung, chẳng hạn như khuyến khích các đột phá công nghệ hơn nữa trong các hệ thống canh tác kèm theo thiết kế hiệu quả hơn và ít năng lượng hơn trong tương lai (Henriksson và cộng sự, 2015; Badiola và cộng sự, 2018), cũng có thể góp phần giảm phát thải carbon trong nuôi trồng thủy sản. Sử dụng năng lượng thấp và tích hợp các hệ thống canh tác khác nên được ưu tiên hàng đầu.
Nhìn chung, aquaponics đại diện cho một cách tiếp cận bền vững đối với sản xuất lương thực, tích hợp các hệ thống canh tác thủy canh với RAS để hình thành mối quan hệ cộng sinh giữa thực vật và cá (tức là động vật thủy sinh). Trong hệ thống cải tiến này, thực vật phát triển mạnh bằng cách hấp thụ chất dinh dưỡng từ chất thải của cá, do đó cải thiện chất lượng nước và tăng cường sản xuất cá. Sản xuất aquaponics tích hợp có nhiều ưu điểm: không chỉ tăng doanh thu thông qua việc kết hợp bán cá và cây mà còn giảm sự phụ thuộc vào phân bón tổng hợp. Hơn nữa, nó mang lại lợi thế là sản xuất protein và rau không phụ thuộc vào vị trí và mùa vụ, tăng cường an ninh lương thực. So với RAS thông thường, aquaponics nổi lên như một giải pháp thay thế xanh hơn, bằng chứng là các nghiên cứu nhấn mạnh mức tiêu thụ năng lượng thấp hơn và tiềm năng phú dưỡng giảm (Hindelang và cộng sự, 2014) và các lợi ích khác về môi trường (Cohen và cộng sự, 2018). Các ước tính gần đây nhấn mạnh tính ưu việt về môi trường của sản xuất cá rô phi aquaponic so với các phương pháp nuôi trồng thủy sản thông thường, với những phát hiện tương tự đối với việc trồng rau diếp so với thủy canh (Yacout và cộng sự, 2016; Jaeger và cộng sự, 2019; Greenfeld và cộng sự, 2022). Điều này cho thấy các hệ thống aquaponic hứa hẹn sẽ giảm thiểu biến đổi khí hậu. Một phân tích so sánh cho thấy aquaponics, bao gồm cá rô phi và sáu loại rau, không chỉ tạo ra doanh thu gần gấp đôi so với trồng rau thủy canh mà còn giảm 45% tác động tiêu cực đến môi trường (Chen và cộng sự, 2020). Phát thải GHG là loại tác động môi trường phổ biến nhất được sử dụng trong các nghiên cứu aquaponic để đánh giá chi phí và lợi ích môi trường của phương pháp này. Tuy nhiên, việc đánh giá lượng khí thải carbon của các hệ thống aquaponic đặt ra những thách thức do sự khác biệt về hiệu suất, cấu trúc và phương pháp luận của hệ thống giữa các nghiên cứu (Forchino và cộng sự, 2017; Greenfeld và cộng sự, 2022). Trong khi nghiên cứu về aquaponic thiếu định lượng chính xác về lợi ích môi trường của nó đối với các hệ thống cụ thể, thì LCA trong tương lai có tiềm năng cung cấp thông tin về chính sách và hỗ trợ ra quyết định cho các dự án aquaponic thương mại.
Tương tự, mô hình nuôi cá-lúa kết hợp (động vật thủy sinh) nổi lên như một giải pháp đầy hứa hẹn, đặc biệt là ở châu Á, nơi mô hình này đã được áp dụng từ lâu. Phương pháp nuôi trồng bền vững này tối ưu hóa việc sử dụng tài nguyên, duy trì sự cân bằng môi trường và tăng cường sự ổn định kinh tế xã hội cho người nông dân đồng thời cung cấp thực phẩm bổ dưỡng cho người tiêu dùng. Với sự ra đời của nghiên cứu về các hệ thống canh tác tích hợp, phạm vi của mô hình nuôi cá-lúa kết hợp đã được cải thiện. Nuôi cá-lúa bền vững cung cấp thực phẩm bổ dưỡng, ổn định tình trạng kinh tế của những người nông dân dễ bị tổn thương và giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường bằng cách giảm việc sử dụng thuốc trừ sâu cho lúa do tỷ lệ mắc bệnh giảm. Ngoài ra, sâu bệnh và cỏ dại có thể làm giảm việc sử dụng phân bón hóa học nitơ (N) thông qua việc sử dụng bổ sung thức ăn-N giữa lúa và cá. Một nghiên cứu gần đây đã chỉ ra rằng việc kết hợp nuôi cá-lúa giúp giảm lượng khí thải nhà kính CH4 và N2O tới 14% và 31% so với độc canh lúa (Fang và cộng sự, 2023). Do đó, việc kết hợp các loại cây thủy sinh thích hợp với nuôi cá là một con đường tiềm năng để giảm thiểu phát thải khí nhà kính từ các hệ thống canh tác lúa-cá thông qua việc giảm phát thải CH4 và N2O cao có xu hướng gây hại nhiều hơn cho môi trường (Bhattacharyya và cộng sự, 2013; Li và cộng sự, 2023).
Công nghệ biofloc gần đây đã được coi là một phương pháp tiếp cận bền vững thân thiện với môi trường để nâng cao chất lượng nước trong nuôi trồng thủy sản bằng cách điều chỉnh sự cân bằng của carbon và nitơ trong hệ thống. Kỹ thuật này hoạt động như một tác nhân phục hồi sinh học an toàn sinh học tự nhiên, chủ yếu do vi khuẩn dị dưỡng thúc đẩy, để chuyển đổi carbon hữu cơ và protein dư thừa từ thức ăn thừa và có lợi trong quá trình cô lập CO2 trong khí quyển (Ogello và cộng sự, 2021). Ngoài ra, một số loài thực vật phù du trong ao nuôi trồng thủy sản có thể cô lập CO2 thành công khỏi khí quyển để các tập hợp thực vật phù du trong biofloc có thể hữu ích như các bồn chứa carbon bằng cách được lưu trữ dưới dạng sinh khối (Manan và cộng sự, 2016). Đáng chú ý, công nghệ biofloc còn cung cấp thêm giá trị cho việc sản xuất thức ăn giàu protein tại chỗ. Điều này mở rộng quá trình lưu thông carbon và cải thiện việc sử dụng nó, do đó làm giảm tác động tiêu cực của khí thải GHG. Tiềm năng giảm FCR bằng các nguồn thức ăn bổ sung tự nhiên có thể làm giảm đáng kể các tác nhân gây căng thẳng về môi trường và cải thiện các hiệu suất khác, mặc dù tác động này chỉ liên quan đến các loài nuôi cụ thể (Tilman và Clark, 2014). Chiến lược này đặc biệt hứa hẹn đối với các loài có bậc dinh dưỡng thấp, đặc biệt là cá ăn tạp có FCR cao. Hiệu quả bị ảnh hưởng bởi một loạt các yếu tố như thành phần thức ăn, loài nuôi, hệ thống nuôi và phương pháp quản lý (Pelletier và cộng sự, 2009; Manan và cộng sự, 2019). Những cải tiến hiệp đồng trong các yếu tố này có thể mang lại cơ hội để giảm FCR và giảm phát thải GHG từ nuôi trồng thủy sản.
6.4. Quản lý nghề khai thác thủy sản
Gần đây, để đáp ứng mục tiêu trung hòa carbon, các bồn chứa carbon cho nghề đánh bắt thủy sản, còn được gọi là “bồn chứa carbon có thể tháo rời”, đã được đề xuất, đề cập đến quá trình và cơ chế thúc đẩy các sinh vật dưới nước hấp thụ CO2 từ các vùng nước, sau đó loại bỏ carbon dư thừa thông qua việc thu hoạch các sản phẩm thủy sản trong nghề đánh bắt thủy sản và nuôi trồng thủy sản. Mặc dù nuôi trồng thủy sản được kỳ vọng mạnh mẽ sẽ góp phần vào an ninh lương thực, nhưng nhu cầu ngày càng tăng đối với các loại thực phẩm thủy sản đã gây ra nhiều áp lực lên nghề đánh bắt thủy sản trong bối cảnh chế độ ăn uống lành mạnh hơn nói chung (Hicks và cộng sự, 2019). Như đã thấy trong trữ lượng thủy sản hoang dã, sản lượng đánh bắt thủy sản đã trì trệ, ngay cả khi có xu hướng giảm trong những thập kỷ gần đây (FAO, 2020). Ngoài nuôi trồng thủy sản, việc khai thác nghề đánh bắt thủy sản, đặc biệt là sự đa dạng của nghề đánh bắt quy mô nhỏ, có vai trò quan trọng đối với tương lai của các hệ thống thực phẩm thủy sản hỗ trợ dân số ngày càng tăng (Short và cộng sự, 2021). Nghề đánh bắt quy mô nhỏ là một phần không thể thiếu của nền kinh tế đại dương và tính bền vững, sản xuất gần 1/4 lượng cá toàn cầu có sẵn để tiêu thụ (Schorr, 2005; Mills và cộng sự, 2011), dẫn đến tình trạng đánh bắt quá mức và các mối quan ngại về môi trường (Hicks và cộng sự, 2019; Britten và cộng sự, 2021). Trong nghề đánh bắt hải sản, sản xuất hải sản quy mô nhỏ có lượng khí thải carbon cực kỳ thấp; tuy nhiên, đánh bắt quá mức làm khuếch đại lượng khí thải carbon liên quan đến nghề đánh bắt quy mô nhỏ (Ferrer và cộng sự, 2022). Ngành đánh bắt thủy sản phụ thuộc rất nhiều vào việc sử dụng nhiên liệu hóa thạch và tiếp tục là tác nhân lớn nhất gây ra khí thải GHG. Cường độ phát thải thấp hơn của các đội tàu quy mô nhỏ, thủ công và tự cung tự cấp là điều đáng mong muốn, mặc dù đã có sự gia tăng kể từ những năm 1980 (Greeer và cộng sự, 2019). Các chiến lược giảm phát thải bao gồm chuyển sang động cơ diesel nhỏ trong nghề đánh bắt quy mô nhỏ hoặc thiết bị nhiên liệu thấp hoặc các nguồn năng lượng xanh khác để cải thiện đáng kể hiệu suất môi trường của nghề đánh bắt thủy sản.
Mặc dù việc sử dụng nhiên liệu là không thể tránh khỏi đối với sản xuất nghề đánh bắt, nhưng việc miễn thuế nhiên liệu trong nghề bắt vẫn không hiệu quả (Ziegler và Hornborg, 2014). Ngược lại, thuế môi trường thúc đẩy cải thiện trong lĩnh vực nông nghiệp về lượng khí thải GHG và các đầu ra chất dinh dưỡng khác (Sala và cộng sự, 2018). Trong một số trường hợp, nghề đánh bắt sử dụng nhiều nhiên liệu có thể có lãi do được trợ cấp nhiên liệu, nhưng chúng không được hưởng lợi từ tính bền vững của môi trường (Bastardie và cộng sự, 2022). Quản lý nghề đánh bắt hiệu quả là giải pháp chính để đạt được mục tiêu khai thác bền vững hơn. Ví dụ, lệnh cấm đánh bắt cá bằng lưới kéo giữa nước theo mùa đã giảm đáng kể tổng lượng nhiên liệu sử dụng và lượng khí thải nhà kính (Driscoll và Tyedmers, 2010). Các đàn cá được phục hồi cũng rất quan trọng và có thể tương tác với kích thước tàu để ảnh hưởng đến lượng khí thải GHG của nghề đánh bắt (Ziegler và Hornborg, 2014). Trên toàn cầu, người ta đã báo cáo rằng gần một nửa số nghề đánh bắt không được đánh giá hoặc quản lý chuyên sâu, dẫn đến tình trạng nghề đánh bắt tồi tệ hơn nhiều so với những nơi nghề đánh bắt được quản lý chuyên sâu (Hilborn và cộng sự, 2020). Điều này có thể một phần phản ánh sự gia tăng khác biệt giữa lượng khí thải GHG toàn cầu và sản lượng nghề đánh bắt. Cần có sự hỗ trợ lớn hơn ở các khu vực/quốc gia có sản lượng thâm dụng carbon cao để giúp cải thiện trữ lượng cá hoang dã như Châu Á và bao gồm cả Trung Quốc. Cường độ phát thải lớn và nghề đánh bắt bị khai thác quá mức để sản xuất không phải thực phẩm có thể gây ra áp lực lớn từ sản xuất thực phẩm liên quan đến môi trường và nhu cầu thị trường về bột cá và dầu cá được sử dụng trong nuôi trồng thủy sản. Đặc biệt, việc đánh bắt một số loài cụ thể trong nghề đánh bắt thủy sản cần phải được hạn chế, vì sự biến động đáng kể của quần thể có thể ảnh hưởng đến sự cân bằng của hệ sinh thái và làm giảm chức năng hấp thụ carbon của hệ thống (Ga€el và cộng sự, 2020).
Các vùng nước ngọt, bao gồm hồ, hồ chứa, sông và ao chỉ chiếm 0,8% diện tích đại dương trên thế giới, trong khi lượng carbon lắng đọng trong hồ có thể đạt tới 25%–42% tổng lượng lắng đọng trong đại dương mỗi năm (Dean và Gorham, 1998; Einsele và cộng sự, 2001). Hơn nữa, hầu hết carbon bị giữ lại trong hồ, với rất ít lượng carbon trở lại khí quyển. Hồ và hồ chứa là những nơi phổ biến nhất diễn ra hoạt động đánh bắt thủy sản nội địa. Sự cố định carbon thường được tăng cường trong các hệ sinh thái có lượng chất dinh dưỡng đầu vào cao và sản lượng sơ cấp cao. Ở các hồ giàu chất dinh dưỡng, nơi cá ăn lọc (đặc biệt là cá ăn động vật phù du) chiếm ưu thế, hồ hoạt động như một bồn chứa carbon, trong khi với quần thể cá ăn cá cao hơn, chúng đóng vai trò là nguồn carbon (Schindler và cộng sự, 1997). Một cân nhắc quan trọng của nghề đánh bắt thủy sản nội địa là xóa đói giảm nghèo và đóng góp vào sinh kế, nhưng những điều này không được đề cập đến trong các mục tiêu phát triển bền vững về giảm phát thải carbon (Lynch và cộng sự, 2017). Ở Trung Quốc, các vùng nước lớn được sử dụng để hỗ trợ nghề đánh bắt nội địa, như minh họa bằng sản lượng cao của cá ăn lọc (cá trắm đen/cá chép bạc). Gần đây, lệnh cấm trong mười năm đối với các hoạt động đánh bắt cá ở sông Dương Tử đã được thực hiện để xây dựng hệ sinh thái lành mạnh và nghề đánh bắt bền vững. Một mặt, nuôi trồng thủy sản tiên tiến có thể cung cấp nhiều hải sản hơn cho con người tiêu dùng và có lợi cho môi trường sinh thái; nếu không, sẽ cần thêm các sản phẩm động vật như thịt bò, thịt lợn và gia cầm (Popkin, 2014). Mặt khác, quản lý hợp lý các sản phẩm thủy sản do nghề đánh bắt nội địa cung cấp có thể làm giảm hiệu quả áp lực nuôi trồng thủy sản ngày càng tăng và giảm hậu quả đối với môi trường (Heilpern và cộng sự, 2021).
Trong các hệ thống nước ngọt, hàm lượng carbon trong nhiều loài cá vượt quá 50% theo trọng lượng khô, với mức cao nhất đạt 65% (dữ liệu chưa công bố). Với sự đóng góp đáng kể của nghề đánh bắt thủy sản nội địa vào các sản phẩm thủy sản ở các nước đang phát triển, vai trò của chúng trong việc loại bỏ và cô lập carbon trong các vùng nước không nên bị đánh giá thấp. Thói quen kiếm ăn của cá có thể có tác động dây chuyền đến động lực của quần thể trong toàn bộ chuỗi thức ăn dưới nước (Carpenter và cộng sự, 1985). Về năng suất sơ cấp ròng, việc khai thác quá mức nghề đánh bắt nội địa không chỉ làm giảm sản lượng cá mà còn ảnh hưởng đến các dịch vụ hệ sinh thái thông qua quá trình vận chuyển chất dinh dưỡng (Lynch và cộng sự, 2016). Điều này có thể làm suy yếu các chức năng của hệ sinh thái, chẳng hạn như cố định carbon và loại bỏ chất dinh dưỡng như N và P bằng cách đánh bắt cá, cũng như sự khuếch tán ròng của carbon từ hệ sinh thái dưới nước vào khí quyển. Trong một nghiên cứu ban đầu, Taylor và cộng sự (2006) đã tiết lộ rằng việc mất đi một con cá ăn mùn bã hữu cơ đã đánh bắt có thể phá vỡ chu trình carbon của hệ sinh thái sông, với hàm lượng carbon hữu cơ tăng 450% ở thượng nguồn và hàm lượng carbon giảm đáng kể ở hạ nguồn. Phát hiện này nhấn mạnh vai trò quan trọng của một số loài nhất định trong các chu trình cố định và phân hủy carbon trong các hệ sinh thái. Ngoài ra, chức năng cô lập carbon của nghề đánh bắt cần được đánh giá và thiết lập chính xác hơn để phù hợp hơn với nuôi trồng thủy sản nhằm đạt được mục tiêu phát triển ít carbon.
6.5. Cần cải thiện giao tiếp
Trong một thế giới hạn chế tài nguyên, quan điểm cho rằng ăn thịt gây tổn hại nghiêm trọng đến môi trường đã được đưa ra vào thế kỷ trước (Lappe, 2010), được ủng hộ mạnh mẽ bởi một nghiên cứu toàn diện gần đây báo cáo rằng có những tác động lớn hơn đáng kể do các sản phẩm động vật có tác động thấp nhất bao gồm thực phẩm thủy sản tạo ra so với các sản phẩm thay thế thực vật, cho thấy tầm quan trọng của quá trình chuyển đổi chế độ ăn uống hiện tại. Xem xét vai trò quan trọng của các sản phẩm thủy sản trong thực phẩm và chất dinh dưỡng của con người đối với sức khỏe con người, cần phải cân bằng lợi ích dinh dưỡng của việc tăng tiêu thụ thực phẩm thủy sản với các thách thức về môi trường trong bối cảnh toàn cầu (Hallstrom và cộng sự, 2019 €).
Việc chuyển từ mức tiêu thụ các sản phẩm thủy sản hiện tại sang chế độ ăn bao gồm nhiều mặt hàng có tác động thấp hơn từ nuôi trồng thủy sản có tiềm năng chuyển đổi thành lượng khí thải GHG thấp và có thể làm tăng quá trình cô lập carbon. Trừ khi có những tiến bộ khoa học đặc biệt, một thách thức lớn mà người tiêu dùng phải đối mặt là thay đổi hành vi ăn uống của họ (Tobler và cộng sự, 2011). Nhiều nỗ lực đã được thực hiện để cải thiện tính bền vững và dấu chân của nuôi trồng thủy sản toàn cầu (Gephart và cộng sự, 2016; Robb và cộng sự, 2017; MacLeod và cộng sự, 2020; Jiang và cộng sự, 2022) và giải quyết vấn đề lợi nhuận kép của nuôi trồng thủy sản để tăng sản lượng thực phẩm giàu dinh dưỡng toàn cầu trong nuôi trồng thủy sản và giảm thiểu tác động đến môi trường cùng lúc (Tilman và Clark, 2014; Hallstrom€ và cộng sự, 2019; Gephart và Golden, 2022); tuy nhiên, những khía cạnh này hiếm khi được đưa vào hướng dẫn chế độ ăn uống (Gonzalez Fischer và Garnett, 2016). Chính phủ nên thúc đẩy quá trình chuyển đổi thói quen tiêu dùng thông qua hướng dẫn giá cụ thể và phổ biến khoa học dựa trên chất lượng dinh dưỡng và hậu quả đối với môi trường. Các lựa chọn tối ưu khác nhau giữa các loại thực phẩm thủy sản trên quy mô quốc gia (Kim và cộng sự, 2019); do đó, các hướng dẫn cụ thể của từng quốc gia về tiêu thụ sản phẩm thủy sản sẽ là tài liệu tham khảo rõ ràng. Như đã đề cập ở trên, có sự khác biệt giữa các khu vực về mức tiêu thụ và số lượng các loài nuôi. Các loài dinh dưỡng thấp như cá bạc, cá đầu to và cá trắm cỏ có áp lực môi trường thấp, do đó, phần lớn sản lượng và tiêu thụ của Trung Quốc mang lại nhiều lợi ích dinh dưỡng hơn. Thực hành này nên được khuyến khích thông qua tư vấn chế độ ăn uống. Đối với những người tiêu dùng có thu nhập cao không thích thực phẩm thủy sản, nếu có thể, hãy lựa chọn thực phẩm giàu dinh dưỡng như cá hồi và tôm để phù hợp với nhu cầu dinh dưỡng. Hướng dẫn người tiêu dùng có thể đưa ra các con đường khả thi về mặt dinh dưỡng và môi trường chung cho những người ở các quốc gia tiêu thụ nhiều cá để chuyển đổi những người tiêu dùng có tác động môi trường cao nhất. Ví dụ, việc áp dụng các chiến lược tiêu thụ hiệu quả các sản phẩm thủy sản sẽ làm giảm các tác động như giảm lượng cá da trơn nuôi và giáp xác như tôm hùm từ nghề đánh bắt. Đối với nuôi trồng thủy sản, việc các loài có được cho ăn hay không và có cần nhiều năng lượng hơn để sử dụng chúng trong các hệ thống khác nhau hay không có ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất môi trường của chúng. Trong một số trường hợp, sự hiệp lực và đánh đổi về môi trường và dinh dưỡng có thể được bù đắp bằng nhiều loại sản phẩm thủy sản hơn. Ngoài ra, thay vì chỉ tập trung vào người tiêu dùng, người nông dân nên lập hồ sơ dữ liệu tại trang trại để theo dõi tác động môi trường để có thể cung cấp hướng dẫn kịp thời nhằm thúc đẩy hiệu suất thông qua các biện pháp quản lý tốt hơn. Các nhà hoạch định chính sách nên hỗ trợ các nỗ lực không chỉ nhắm vào sản phẩm dành cho người tiêu dùng mà còn vào các yếu tố sản xuất của họ.
6.6. Khoảng cách trong việc cô lập carbon và phát thải khí nhà kính trong ao
Mặc dù nuôi trồng thủy sản có hiệu suất môi trường tốt hơn so với chăn nuôi gia súc và sản xuất thịt bò, nhưng vẫn có mối quan ngại về các ao nuôi trồng thủy sản là các thực thể phát thải carbon cũng như quá trình cô lập carbon (Boyd, 2010; Anikuttan và cộng sự, 2016; Ahmed và cộng sự, 2017, 2018; David và cộng sự, 2021; Gilbert và cộng sự, 2021). Sự phát triển của hầu hết các loài được cho ăn phần lớn phụ thuộc vào thức ăn, thức ăn kích thích đáng kể sản xuất carbon hữu cơ từ thức ăn thừa và phân của các loài được nuôi, cũng như xác của các sinh vật như sinh vật phù du sống trong ao. Do đó, các ao nuôi trồng thủy sản được coi là đóng vai trò trung tâm trong quá trình cô lập carbon toàn cầu (Anikuttan và cộng sự, 2016), nhấn mạnh thêm lợi thế của nuôi trồng thủy sản trong việc giảm biến đổi khí hậu. Boyd và cộng sự (2010) ước tính rằng quá trình cô lập carbon của các ao nuôi trồng thủy sản chiếm 0,21% lượng khí thải carbon toàn cầu hàng năm. Có triển vọng rằng carbon được cô lập trong ao có thể được sử dụng làm tín dụng giảm carbon chống lại lượng khí thải carbon từ sản xuất nuôi trồng thủy sản. Đối với các loài thủy sản khác nhau, các ao có sự khác biệt đáng kể về khả năng cô lập khi xét đến cường độ sản xuất (Boyd và cộng sự, 2010). Các ao nuôi tôm nước ngọt (28 g/(m2*năm)) và cá da trơn (64 g/(m2*năm)) có tỷ lệ chôn lấp carbon tương đối thấp so với các ao nuôi cá rô phi (264 g/( m2*năm)) và cá chép (240 g/( m2*năm)). Tuy nhiên, các biện pháp quản lý ao như sục khí trong thời gian nuôi, thoát nước, phơi nắng và nạo vét sau khi nuôi ảnh hưởng đáng kể đến các bồn chứa carbon ròng và lượng khí thải GHG (Yang và cộng sự, 2021; Zhang và cộng sự, 2022). Tương tự như vậy, quá trình chuyển đổi các môi trường sống ven biển như hệ sinh thái thủy sinh giàu carbon (rừng ngập mặn và đất ngập nước) sang các ao nuôi trồng thủy sản đã đẩy nhanh quá trình biến đổi khí hậu (Ren và cộng sự, 2019; Luo và cộng sự, 2022). Nhiều hệ thống nuôi trồng thủy sản được cấu trúc ở các khu vực nông nghiệp (như ruộng lúa) nơi loại hình canh tác được thay thế quyết định sự thay đổi trong quá trình cô lập carbon và phát thải GHG (Hu và cộng sự, 2016; Liu và cộng sự, 2016; Ma và cộng sự, 2018). Điều này cho thấy việc tính toán khả năng chôn lấp carbon của từng loại hệ thống là rất quan trọng để bù đắp cho lượng khí thải từ các hoạt động nuôi trồng thủy sản để lượng khí thải carbon ròng (lượng khí thải carbon trừ đi lượng khí thải carbon) có thể giải thích tốt hơn về biến đổi khí hậu.
Nguyên nhân chính gây ra biến đổi khí hậu là khí thải carbon cùng với khí thải GHG không phải CO2 (CH4 và N2O) (Feral, 2015), có tiềm năng làm nóng toàn cầu cao hơn CO2 gấp 34 và 298 lần trong vòng đời một trăm năm (Myhre và cộng sự, 2013). Do tải lượng C và N mạnh trong trầm tích, một số nghiên cứu cho rằng các ao nuôi trồng thủy sản là nguồn phát thải GHG trực tiếp, đặc biệt là CH4 và N2O, được xác định bằng cách theo dõi các thông lượng khuếch tán khí quyển nước trong ao (Hu và cộng sự, 2012; Zhang và cộng sự, 2022). Trên toàn cầu, 21 quốc gia sản xuất nuôi trồng thủy sản lớn nhất ước tính thải ra 6,04 Mt CH4 và 36.700 tấn N2O từ các hệ thống nuôi trồng thủy sản vào năm 2014, chiếm lần lượt 1,82% và 0,34% lượng phát thải CH4 và N2O toàn cầu từ các hoạt động của con người (Yuan và cộng sự, 2019). Những vấn đề này đúng trong quá trình canh tác và quản lý nhưng không được đưa vào đánh giá hiệu suất môi trường về lượng phát thải vòng đời trong các nghiên cứu trước đây (Samuel-Fitwi và cộng sự, 2013; Robb và cộng sự, 2017; MacLeod và cộng sự, 2020), cho thấy tác động môi trường của nuôi trồng thủy sản có khả năng bị đánh giá thấp. Sự thay đổi lớn về không gian và thời gian trong phát thải CH4 khuếch tán và sủi bọt trong/giữa các ao càng cho thấy một số bất ổn trong phát thải GHG từ sản xuất nuôi trồng thủy sản (Yuan và cộng sự, 2019; Tong và cộng sự, 2021; Zhao và cộng sự, 2021; Yang và cộng sự, 2019, 2020, 2022). Đáng chú ý nhất là, tương tự như các vùng nước tự nhiên, các ao nuôi trồng thủy sản vận chuyển GHG thông qua sủi bọt. Hơn nữa, CH4 sủi bọt chiếm >70% tổng lưu lượng (Yuan và cộng sự, 2019; Yang và cộng sự, 2021; Zhao và cộng sự, 2021). Trong đánh giá thận trọng về sự đóng góp của CH4 sủi bọt vào tổng lượng phát thải (42%–77%), dấu chân GHG của cá nuôi đã mở rộng đáng kể, trải dài từ thịt lợn đến thịt bò (Kosten và cộng sự, 2020). Mặc dù nguồn N2O từ nuôi trồng thủy sản chỉ chiếm một phần không đáng kể (Tian và cộng sự, 2020), nhưng lượng khí thải đáng kể từ các hệ thống nuôi trồng thủy sản đã tăng lên trong bốn thập kỷ qua (Zhou và cộng sự, 2021). Hơn nữa, lượng khí thải N2O toàn cầu từ nuôi trồng thủy sản ước tính chiếm 5,7% tổng lượng khí thải do con người gây ra vào năm 2030 (Hu và cộng sự, 2012). Xu hướng phát thải ngày càng tăng sau đó cho thấy việc mở rộng nuôi trồng thủy sản dài hạn vẫn là một thách thức quan trọng về môi trường trên toàn thế giới (Zhang và cộng sự, 2022). Mặc dù khả năng cô lập carbon và lượng khí thải GHG của các ao nuôi trồng thủy sản trong các hoạt động nuôi trồng thủy sản có tiềm năng, nhưng vẫn còn nhiều bất ổn liên quan đến những hạn chế của dữ liệu có sẵn. Ngoài ra, dữ liệu hiện có phản ánh sự chênh lệch trong nuôi trồng thủy sản liên quan đến các loài nuôi, hệ thống nuôi và đặc điểm khu vực khác nhau (Yuan và cộng sự, 2020). Để hiểu toàn diện vai trò của nuôi trồng thủy sản đối với biến đổi khí hậu, cần xem xét khả năng cô lập carbon và lượng khí thải GHG trong các hệ thống nuôi trồng thủy sản.
7. Kết luận và triển vọng tương lai
Nuôi trồng thủy sản được định hướng tiếp tục cung cấp chế độ ăn bền vững để cung cấp cho dân số thế giới đang gia tăng. Mục đích chính của bài đánh giá này là cung cấp bằng chứng hiện tại về tình hình, triển vọng và sự không chắc chắn liên quan đến việc đạt được mục tiêu giảm lượng khí thải carbon trong nuôi trồng thủy sản toàn cầu. Các điểm chính được nêu bật bao gồm sự thay đổi đáng kể về hiệu suất môi trường giữa/trong các loài thủy sản và mô hình nuôi khác nhau. Mặc dù nuôi trồng thủy sản nhìn chung có lượng khí thải GHG thấp hơn so với chăn nuôi gia súc, nhưng cần phải áp dụng các biện pháp hiệu quả để giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường trong ngắn hạn và xây dựng các chiến lược dài hạn hướng đến tính bền vững. Cải thiện hiệu quả thức ăn và hệ thống nuôi trồng và chuyển sang các loài có lượng khí thải carbon thấp hơn là những bước quan trọng để đạt được quy mô nuôi trồng thủy sản đáng tin cậy. Ngoài ra, việc so sánh lượng khí thải carbon của các loài từ nuôi trồng thủy sản và đánh bắt thủy sản giúp thúc đẩy tiêu thụ sản phẩm thủy sản với tác động môi trường thấp hơn thông qua các nguồn tài nguyên thay thế.
Dữ liệu LCA rất quan trọng đối với các nhà hoạch định chính sách và đổi mới trong ngành, thúc đẩy việc áp dụng các hoạt động bền vững. Việc cải thiện khả năng tiếp cận và tính khả dụng của dữ liệu mang lại lợi ích cho toàn bộ cộng đồng vòng đời và đưa LCA trở thành xu hướng chính. Có thể vận động các nỗ lực thay đổi mô hình tiêu dùng của người tiêu dùng. Tuy nhiên, việc thu thập dữ liệu lượng khí thải carbon đáng tin cậy cho nhiều loài nuôi trồng thủy sản vẫn còn nhiều thách thức do các hệ thống sản xuất và loài khác nhau. Các phát hiện của LCA thường đi kèm với sự không chắc chắn do dữ liệu mô phỏng và các mô hình đơn giản hóa trong nuôi trồng thủy sản. Những nỗ lực giải quyết những sự không chắc chắn này thông qua các đánh giá không gian và thời gian trong các hoạt động nuôi trồng cụ thể là điều cần thiết. Việc hiểu cách các ranh giới hệ thống (như từ nôi đến cổng, từ cổng đến cổng hoặc từ nôi đến mộ) ảnh hưởng đến sự không chắc chắn này cũng rất quan trọng theo cách khu vực hóa/toàn cầu.
Đánh giá này chủ yếu giới hạn ở tiềm năng nóng lên toàn cầu trong sản xuất nuôi trồng thủy sản và không đề cập rộng rãi đến các tác động môi trường khác như sử dụng đất, phú dưỡng, axit hóa, trong số các yếu tố bổ sung và khí thải sau trang trại từ vận chuyển, chế biến và thương mại (Chen và cộng sự, 2021). Các con đường khác để cô lập carbon (bùn ao) và các nguồn GHG (giao diện không khí-nước) tồn tại trong các ao nuôi trồng thủy sản càng làm tăng thêm sự không chắc chắn về hiệu suất môi trường của sản xuất nuôi trồng thủy sản. Các nghiên cứu trong tương lai nên ưu tiên áp dụng phương pháp tiếp cận toàn diện để đánh giá các tác động môi trường tổng thể của nuôi trồng thủy sản trong khi vẫn đảm bảo cung cấp thực phẩm chất lượng cao. Nhìn chung, trong khi nuôi trồng thủy sản hứa hẹn mang lại sản lượng thực phẩm bền vững thì những nỗ lực liên tục nhằm thu thập dữ liệu toàn diện hơn và phát triển các chiến lược hiệu quả là điều cần thiết để giải quyết các thách thức về môi trường và tăng cường tính bền vững của ngành.
Theo Zhimin Zhang, Haokun Liu, Junyan Jin, Xiaoming Zhu, Dong Han, Shouqi Xie
Biên dịch: Nguyễn Thị Quyên – Tôm Giống Gia Hóa Bình Minh
TÔM GIỐNG GIA HÓA – CHÌA KHÓA THÀNH CÔNG
Xem thêm:
- Cập nhật EHP
- Tác động của biến đổi khí hậu đến nuôi trồng thủy sản
- Lót bạt là một cách tiếp cận đơn giản và hiệu quả để giảm phát thải CH4 và N2O từ ao nuôi trồng thủy sản